(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおけるチャネル推定のための装置において、
受信された信号中、既に設定されたシンボルによりチャネルを推定するためのフェージング推定部と、
前記フェージング推定部の推定により他のシンボルに対する補間を遂行するための第１補間器と、
前記第１補間器の出力信号をインバーティングするための第１インバータと、
前記受信された信号を所定遅延させるための第１遅延部と、
前記第１インバータの出力信号により前記第１遅延部の出力信号を１次補償するための第１乗算器と、
前記１次補償された信号と同一チャネルの信号を２次補償するために補償するためのシンボル前後の所定区間にある前記１次補償されたシンボルを参照してそれぞれのシンボルに対する補間を遂行するための第２補間器と、
前記第２補間器の出力信号レベルを所定変換するためのレベル調整部と、
前記レベル調整部の出力信号をインバーティングするための第２インバータと、
前記１次補償された信号を所定遅延するための第２遅延部と、
前記第２インバータの出力信号により前記第２遅延部の出力信号を２次補償するための第２乗算器とを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１補間器は、ウィーナー補間器である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２補間器は、シンク、またはナイキスト補間器である請求項１、または２に記載の装置。
【請求項４】
前記既に設定されたシンボルは、パイロットシンボルである請求項１、または２に記載の装置。
【請求項５】
無線通信システムにおけるチャネル推定のための方法において、
受信された信号の既に設定されたシンボルにより他のシンボルの補償を遂行する１次補償過程と、
前記１次補償された信号と同一チャネルの信号の２次補償のために補償するためのシンボル前後の所定区間にある前記１次補償されたシンボルを参照してそれぞれのシンボルに対する補償を遂行する２次補償過程とからなり、
前記１次補償過程は、
受信された信号中、既に設定されたシンボルを通じてチャネルを推定する過程と、
前記推定されたチャネルを通じて他のシンボルに対する補間及びインバーティングを遂行する過程と、
前記インバーティングされた信号により前記受信された信号を補償する過程とからなることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記２次補償過程は、
補償するためのシンボル前後の所定区間にある前記１次補償されたシンボルを参照して、それぞれのシンボルに対する補間及びレベルを所定変換する過程と、
前記変換された信号をインバーティングして前記１次補償された信号を補償する過程とからなる請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記既に設定されたシンボルは、パイロットシンボルである請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムにおけるデータ復調に係り、特に、フェージングなどによる歪みに対して対応することができるデータ復調装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信技術はセルラーを中心に急速に成長して、最近、全世界のどこにでも通話が可能なＧＭＰＣＳの技術が開発普及されている。特に、衛星を利用した無線通信システムでは衛星と端末機との距離が遠いので、フェージング(Fading)などにより、データの歪みが激しく発生してデータの復調に対する多くの研究が成されている。
【０００３】
通常的に、一つのフレームに約束されたシンボル(たとえば、パイロットシンボル(Pilot Symbol)）を挿入して伝送し、このようなシンボルの歪み現状を検出して、他の情報シンボルの歪みを補償する方法を使用している。即ち、データのシンボル中、知っているシンボルを挿入して伝送し、受信時、これを取り出してチャネル推定に利用している。
既存のチャネル推定のための技術は、普遍的な補間器(Interpolator)を使用する方法と、ＥＳＡＥ(Extended Symbol-Aided Estimation)による方法が使用されている。
【０００４】
図１は従来の無線通信システムでデータを復元するための概略的なブロック構成を示した図である。
図２は従来の無線通信システムで使用されるフレームの構造を示した図である。
図３は従来の無線通信システムでデータを復元するための具体的なブロック構成図である。
図４は従来の無線通信システムでＥＳＡＥ方式によりデータを復元するためのブロック構成図である。
図５は従来の無線通信システムでＥＳＡＥ方式によりデータを復元するためのチャネル推定概念を示した図である。
【０００５】
チャネル推定のためのパイロットシンボルを使用するＰＳＡＭ(Pilot Symbol Assisted Modulation)システムの基底帯域の表示は図１のようである。前記図１のようなシステムではパイロットシンボルを周期的にデータシンボル間に挿入させ、パルス整形を経て伝送するようになる。この時、伝送される信号には、フェージングと付加白色ガウス性雑音(AWGN：Adaptive White Gaussian Noise)が加えるようになる。受信器では、整合フィルタ(Matched Filter)を通過させ、受信信号をパイロットシンボルとデータシンボルに分離した後、パイロットシンボルを利用して、チャネルを推定し、この推定された結果をもってデータシンボルのチャネル推定に利用する。データシンボルに対するチャネル推定のできるようにするために、補間器１０８を使用し、その結果を利用してデータを復元するようになる。
このような普遍的なＰＳＡＭシステムでチャネルを推定する過程を式で簡単に示すと下記のようである。
【０００６】
【数１】
0003652247.tif 000002
ここで、Re[A]はＡの実数部であり、fcは搬送波周波数を示したものである。またzO(t)は伝送フィルタにより帯域制限された伝送基底帯域信号である。
【０００７】
伝送されるフレームの構造は、図２のように一つのフレーム当たり知っている、既に設定されたパイロットシンボルが挿入されている。
このような信号が図１に示したようにフェージングの影響を受けて受信信号は下記のように変わる。
【０００８】
【数２】
0003652247.tif 000003
ここで、nc(t)は、付加白色ガウス性雑音として、電力スペクトル密度はNoである。
チャネル複素利得c(t)はフェージングと周波数オフセットとからなり、下記のように示すことができる。
【０００９】
【数３】
0003652247.tif 000004
前記式でfoは残留周波数オフセットを、g(t)はc(t)の包絡線を示す。以後、復調された基底帯域信号は下記式のように示すことができる。
【００１０】
【数４】
0003652247.tif 000005
基底帯域信号Z(t)を求めるためにC(t)を推定した値を求める必要がある。
ｋ番目フレームのｍ番目シンボルのサンプリング瞬間は下記のようである。
【００１１】
【数５】
0003652247.tif 000006
TPはパイロットシンボルが挿入される周期であり、NTの値を有するようになる。
フレームタイミング瞬間ごとに復調されたパイロットシンボルは下記のようである。
【００１２】
【数６】
0003652247.tif 000007
即ち、ｋ番目パイロットシンボルが受信された瞬間のフェージング推定値は、前記式(７)の歪まれたシンボルＵ(ｔｋ、０)をパイロットシンボルｂに除算すると下記のように示すことができる。
【００１３】
【数７】
0003652247.tif 000008
【００１４】
パイロットシンボルではなく情報シンボルのフェージング歪みは、前記式(８)に補間器を適用して求めることができる。補間(interpolation)は、一般的に固定型補間器と適応型補間器に区分されるが、固定型補間器はチャネルの変化に関係なくチャネルの歪みを推定するためシンク(nyquist：sinc)、ガウス(gaussian)、リニア(linear)、キュビク(cubic)などの補間器をチャネル全区間に対して適用する反面、適応型補間器はウィンナフィルタを利用したウィーナー補間器があるが、チャネルの歪みを推定するためにドップラー周波数(Doppler Frequency)とEs／Noのようなパラメータなどを用いてチャネルの変化に能動的に対処補償することにより正確なチャネル推定をできるようにする。
【００１５】
図３は前記のようなフェージング推定(Fading Estimation)と補償(Compensation)をする過程を示した概念図であり、シンク補間器を使用する。図のようにチャネル推定過程はフェージング推定部３０１によりパイロットシンボルのフェージング推定が行われ、補間器３０２では、パイロットシンボルのチャネル推定結果によってデータシンボルの補間をする機能を遂行する。前記のように推定された結果を遅延部３０４により遅延された受信信号に反映することにより補償がなされるようになる。
【００１６】
図４及び図５は他のチャネル推定方法を示したもので、ＥＳＡＥ(Extended Symbol-Aided Estimation)方式により、図５に示したようにシンボル“Ｓ”のチャネルを推定するために“Ｐ１”、“Ｐ２”、“Ｐ３”、“Ｐ４”と共に“Ｓ”以前の復元されたデータを使用している。
上述した方法を使用したパイロットシンボルのチャネル推定の通じたデータ推定方法及びＥＳＡＥによる方法は比較的簡単であるとの利点はあるが、衛星通信のように受信信号のレベルが低いか、フェージングが激しい場合にはチャネル推定が困難である問題点がある。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的はフェージングなどにより歪みが激しい状況でもチャネル推定が可能なチャネル推定装置及び方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明は、無線通信システムにおけるデータ復調のための装置において、受信された信号中、既に設定されたシンボルによりチャネルを推定するためのフェージング推定部と、前記フェージング推定部の推定により他のシンボルに対する補間を遂行するための第１補間器と、前記第１補間器の出力信号をインバーティングするための第１インバータと、前記受信された信号を所定遅延させるための第１遅延部と、前記第１インバータの出力信号により前記第１遅延部の出力信号を１次補償するための第１乗算器と、補償するためのシンボル前後の所定区間にある前記１次補償されたシンボルを参照してそれぞれのシンボルに対する補間を遂行するための第２補間器と、前記第２補間器の出力信号レベルを所定変換するためのレベル調整部と、前記レベル調整部の出力信号をインバーティングするための第２インバータと、前記１次補償された信号を所定遅延するための第２遅延部と、前記第２インバータの出力信号により前記第２遅延部の出力信号を２次補償するための第２乗算器を備えることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による望ましい実施例を添付した図を参照しつつ、詳細に説明する。下記の説明においては、本発明による動作を理解するのに必要な部分のみ説明され、その以外の部分の説明は本発明の要旨をぼやかすないように省略されるのに注意すべきである。
図６は本発明の実施例によるデータを復元するためのブロック構成図である。
図７は本発明の実施例によるデータを復元するためのチャネル推定概念を示した図である。
図６を参照して本発明の実施例による構成を説明すると下記のようである。
【００２０】
フェージング推定部６００は受信された信号中、既に設定されたシンボル(Pilot Symbol)によりフェージングを推定し、第１補間器６１０は、フェージング推定部６００の推定により他のシンボル(information symbol)に対する補間(interpolation)を遂行する。前記第１補間器６１０は、ウィーナー補間器を使用することができる。第１インバータ６２０は、第１補間器６１０の出力信号を逆数に変換するためのインバーティング(Inverting)動作を遂行する。第１遅延部６３０は、受信された信号を所定時間の間遅延させるためのもので、これはフェージング推定部６００、第１補間器６１０、第１インバータ６２０に動作時間を提供するためのものである。
【００２１】
第１インバータ６２０によりインバーティングされたチャネル推定のための信号は、乗算器６４０により、第１遅延部６３０により遅延された信号を１次補償するようになる。１次補償された信号はさらに第２補間器６５０及び第２遅延部６８０に入力される。第２補間器６５０は、シンク(sync、またはNyquist)補間器を使用して、図７に示したように１次補償されたデータを参照してフェージングを推定するようになる。この時、推定に参照するデータは推定するためのデータシンボル(Ｓ)前後に位置した１次補償されたシンボルを参照してフェージングを推定するようになる。前記推定において、参照されるシンボルは、１次補償のようにパイロットシンボル(Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４)のみを参照するのではなく、１次補償により推定されたシンボル(斜線を引いたシンボル)などが使用される。前記推定には、１次補償の推定過程で使用されたパイロットシンボルの推定値がさらに使用され得る。この時、参照される１次補償されたデータシンボルとパイロットシンボルは同一な加重値に参照され推定されることもでき、それぞれ異なる加重値を与えて、シンボル推定に使用することもできる。推定された値はレベル調整部６６０によりレベル調整されて第２インバータ６７０に出力される。例えば、レファランスシンボル(Reference Symbol)が(１，０)及び(−１, ０)であると、他のＱＰＳＫシンボルである(０，１)、(０，−１)を一般化させ、すべてのシンボルを(１，０)ドメイン(domain)領域に移動させチャネル推定値を求めるようになる。第２インバータ６７０は入力される信号をインバーティングして乗算器６９０に出力するようになる。乗算器６９０は第２遅延部６８０から出力される信号と第２インバータ６７０から出力される信号を通じて２次補償を最終的に遂行するようになる。
【００２２】
上述した構成による動作をもっと説明すると、下記のようである。
シンボル(Ｓ)のチャネルを推定するためにパイロットシンボルを使用すること外に、図７に示したようにウィーナー補間器６１０を用いて補償されたシンボルを新たなパイロットシンボルに取り扱ってナイキスト補間器６５０によりチャネルを推定するようになる。
【００２３】
即ち、パイロットシンボルを利用して１次にチャネルを推定する場合は、ウィーナー補間器６１０を使用してチャネルを推定する反面、２次補償時には、ウィーナー補間器６５０により１次に推定補償されたシンボルを利用するので参照すべきであるシンボルが隣接してナイキスト補間器を利用するようになる。
上述した方式は、信号対雑音比(Signal to Noise Ratio：ＳＮＲ)が増加することにより、パイロットシンボルを除いたデータシンボルのチャネル推定がさらに正確になり、チャネル補償後に得られたデータシンボルをさらにパイロットシンボルのように使用するようになるので、チャネル推定の信頼性を高めるようになる。
【００２４】
図８は本発明の実施形態による特性を示した図である。
下記表は図８の実験条件に対して示したものである。図８の下辺はEo／Noを、左辺はＢＥＲの変化を示したものである。
【００２５】
【表１】
0003652247.tif 000009
【００２６】
図に示したように本発明の実施例による実験結果、従来のウィンナによるデータ復元方法と比較して性能が改善されたことが分かる。
前記表の“Ｋ”はRiceanフェージングファクタを意味し、“fd”はドップラー周波数を意味する。標準化されたドップラー周波数はｆｄＴ＝０．００１１と０．０１１であり、これはシンボル伝送率が秒当たり１８０００シンボルである場合にドップラー周波数がそれぞれ２０Hz、２００Hzであることを意味する。そして、パイロット挿入周期(Ｍ)を２０にしたものである。同期(Coherent)復調の場合は、受信端で補間器の計数を計算するために必要なドップラー周波数と雑音電力密度当たりシンボルエネルギー(γ＝Es／No)を正確に知っているとの仮定下になされた。シミュレーション結果を見ると、ファストフェージング(ｆｄＴ＝０．００１)の場合、図８ｂ及び図８ｄの場合、本発明の結果がウィーナー補間器の場合より非常に優れていることが分かる。
【００２７】
以上、本発明の特定の実施形態を参照して説明したが、各種の変形が特許請求の範囲により決められる本発明の思想及び範囲を逸脱しない限り、当該技術分野における通常の知識を持つ者により可能であることは明らかである。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように本発明はパイロットシンボルにより１次補償された信号を参照して２次にチャネルを推定することにより、フェージングなどにより歪みが激しい状況であってもチャネルを推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の無線通信システムでデータを復元するための概略的なブロック構成を示した図である。
【図２】  従来の無線通信システムで使用されるフレーム構造を示した図である。
【図３】  従来の無線通信システムでデータを復元するための具体的なブロック構成図である。
【図４】  従来の無線通信システムでＥＳＡＥ方式によりデータを復元するためのブロック構成図である。
【図５】  従来の無線通信システムでＥＳＡＥ方式によりデータを復元するためのチャネル推定概念を示した図である。
【図６】  本発明の実施形態によるデータを復元するためのブロック構成図である。
【図７】  本発明の実施形態によるデータを復元するためのチャネル推定概念を示した図である。
【図８】  本発明の実施形態によるＢＥＲの特性を示した図である。
【符号の説明】
６００  フェージング推定部
６１０  第１補間器
６２０  第１インバータ
６３０  第１遅延部
６４０  乗算器
６５０  第２補間器
６６０  レベル調整部
６７０  第２インバータ
６８０  第２遅延部
６９０  乗算器
【図１】
0003652247.tif 000010
【図２】
0003652247.tif 000011
【図３】
0003652247.tif 000012
【図４】
0003652247.tif 000013
【図５】
0003652247.tif 000014
【図６】
0003652247.tif 000015
【図７】
0003652247.tif 000016
【図８】
0003652247.tif 000017
0003652247.tif 000018
0003652247.tif 000019
0003652247.tif 000020