(57)【要約】【解決手段】ディジタル通信システム内でタイミング補正を判定および応用するためのシステムおよび方法が提供される。一態様では、タイミング補正方法がマルチキャリアシステムのために提供される。これは、記号間のタイミング差異を明らかにするために、記号のサブセットから互いに２つ以上の記号を位置合わせすることを含む。記号の位置合わせは、まずデータの復調のためにチャネル推定を生成するために実行される。これにより生成されたチャネル推定は、タイミング位置合わせ情報と共に、将来の記号に応用されることになるタイミング補正を判定するために使用される。【選択図】      図１０
2008533846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の記号間のタイミング差異を明らかにするために、記号のサブセットから互いに前記２つ以上の記号の記号のタイミングを位置合わせすることと、
前記記号のサブセットから前記記号に基づいてチャネル推定を取得することと、ここにおいて、１つまたは複数の記号は適時に位置合わせされている、
を含む、通信システム用のタイミング補正方法。
【請求項２】
前記サブセット内の前記記号または前記サブセット外の記号のためのタイミング補正情報を生成するために前記チャネル推定を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記サブセットからの前記記号内または前記サブセット外の記号内に含まれたデータを復調するために前記チャネル推定を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の記号に対して後続の記号またはこれまでの記号に関するタイミングを補正する間に、第１の記号に関して復号することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
Ｐがパイロットキャリアの整数である、長さ２Ｐのチャネル推定を実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
タイミング補正を判定するために、少なくとも２つの近接する記号からのパイロット観測を用いることをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
データの復調およびタイミング補正の判定のために使用されるチャネル推定を生成するために、１つまたは複数の時間フィルタタップを判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
チャネル推定を判定するために、最小自乗基準を実行することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記チャネル推定のために、実コンポーネントと過剰コンポーネントとを判定することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
複数の記号の全域で時間領域チャネル推定を平均化することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
チャネル推定のために１つまたは複数の時間フィルタ係数を判定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
順方向リンクオンリネットワーク内で受信された記号のサブセットを処理するための時間フィルタコンポーネントと、
前記記号のサブセット内の記号間のタイミングを調整し、現在の記号を復調すると同時に、前記サブセット内の他の記号メンバに関して少なくとも１つの記号のタイミングを調整するための位置合わせコンポーネントと
を含む、無線受信機用のチャネル推定モジュール。
【請求項１３】
チャネル推定のためにＳＮ比を判定するためのコンポーネントをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
記号のエネルギーを判定するためのコンポーネントをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１５】
記号の全域でのチャネル変化および時間フィルタ係数に関係するパラメータを判定するためのコンポーネントをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１６】
ドップラー周波数を判定するためのコンポーネントをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１７】
データの復調およびタイミング補正のためのチャネル推定を生成するために少なくとも１つの非因果的フィルタをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１８】
過剰遅延拡散を判定するためのコンポーネントをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１９】
データの復調およびタイミング補正のためのチャネル推定を生成するために少なくとも３つの時間領域フィルタタップをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項２０】
前記タップを｛それぞれ０．２５、０．５および０．２５｝の値に設定することをさらに含む、請求項１９に記載のモジュール。
【請求項２１】
データ対パイロットエネルギー比を最適化するためのコンポーネントをさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項２２】
前記時間フィルタコンポーネントまたは前記位置合わせコンポーネントを実行するために、その上に機械可読命令が記憶された機械可読媒体をさらに含む、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項２３】
ＯＦＤＭ放送内で記号のサブセットを受信する手段と、
前記記号のサブセットをフィルタリングする手段と、
前記サブセット内で記号を位置合わせする手段と、
前記記号のサブセットの現在の復調に鑑みて１つまたは複数の記号を位置合わせする手段と
を含む、無線受信機用の時間補正コンポーネント。
【請求項２４】
順方向リンクオンリ放送内で記号のサブセットを受信することと、
前記記号のサブセットを復号することと、
前記サブセット内の記号のための時間補正を判定することと、
前記時間補正に従って、および現在の復調の間、１つの記号に関するタイミングを調整することと
を含む、機械実行可能命令がその上に記憶された機械可読媒体。
【請求項２５】
無線ネットワーク内で記号のサブセットを受信することと、
前記記号のサブセット内でタイミング差異を調整するために、少なくとも３つの非因果的フィルタタップ構造を割り当てることと
を含む、データ構造がその上に記憶された機械可読媒体。
【請求項２６】
受信された記号のサブセットに関する時間補正を判定するためのコンポーネントを含むメモリと、
前記記号のサブセット内の他の記号に関してタイミングを調整すると同時に、少なくとも１つの現在の記号を復号する受信機に関連する少なくとも１つのプロセッサと
を含む、無線通信装置。
【請求項２７】
ＯＦＤＭ記号の相対的な早期のまたは後のサンプリングに基づいて、演算により応用されるべきタイミング補正を判定することと、
前記ＯＦＤＭ記号の前記早期のまたは後のサンプリングに一部基づいて、サンプリング補正を実行することと
を含む、通信環境内で時間同期を実行する方法。
【請求項２８】
前記サンプリング補正を実行するために、以下の方程式
早期のサンプリング補正
【数１】
2008533846.tif 000048
後のサンプリング補正
【数２】
2008533846.tif 000049
の少なくとも１つをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記早期のサンプリング補正が、値
【数３】
2008533846.tif 000050
に関して、ｘ個のサンプルの循環右桁送りを実行することと、次いで、循環桁送りの後に
取得された初めのｘ個のサンプルを
【数４】
2008533846.tif 000051
で乗じることと
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記後のサンプリング補正が、値
【数５】
2008533846.tif 000052
に関して、ｘ個のサンプルの循環左桁送りを実行することと、次いで、循環桁送りの後に
取得された最後のｘ個のサンプルを
【数６】
2008533846.tif 000053
で乗じることと
をさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれている、「無線通信におけるチャネル推定と時間トラッキング  アルゴリズムの間の相互作用(Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  Ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｔｉｍｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ａｎｄ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)」と題された、２００５年３月１０日に出願した米国仮特許出願第６０／６６０，９０５号の利益を主張するものである。
【０００２】
主題技術は一般に通信システムおよび方法に関し、より詳細には、無線ネットワーク内のパイロット記号の全域でチャネル推定に応用されるタイミング補正を実行するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）は、一つの信号が異なる周波数でいくつかの狭帯域チャネルに分かれる、ディジタル変調の方法である。これらのチャネルは、副帯域または副搬送波と呼ばれることがある。この技術は、周波数内の互いに近いチャネル間の干渉を最小限に抑える研究の際に初めて着想された。ある面では、ＯＦＤＭは通常の周波数分割多重化（ＦＤＭ）に類似している。違いは信号が変調および復調される仕方にある。一般に、データストリームを含むチャネルと記号との間の干渉、または漏話を最小限に抑えることが優先される。
【０００４】
１つの分野では、ＯＦＤＭは欧州ディジタル放送サービスでも使用されている。この技術はディジタルテレビに役立ち、従来の加入電話回線上で高速ディジタルデータ伝送を取得する方法であると考えられている。この技術は無線ローカルエリアネットワークでも使用されている。直交周波数分割多重化は、電波上に大量のディジタルデータを伝送するためのＦＤＭ変調技法であると考えてよく、無線信号を複数のより小さな副信号または副搬送波に分け、次いで、異なる周波数で同時に受信機に伝送することによって、ＯＦＤＭが動作する。ＯＦＤＭ技術の１つの利点は、信号伝送における漏話量を減らすことであり、８０２．１１ａ  ＷＬＡＮ、８０２．１６およびＷｉＭＡＸの技術など、現在の仕様は様々なＯＦＤＭ態様を用いている。ＯＦＤＭベースの無線システムの別の例は、ＦＬＯ（順方向リンクオンリ(Forward Link Only)）である。ＦＬＯは、ＯＦＤＭ技術を使用して、リアルタイムの音声信号とビデオ信号とを移動体受信機に効果的に放送するために開発された無線システムである。
【０００５】
ＦＬＯなどの無線通信システムは、有効なエネルギー、経路利得および経路遅延を有するチャネルタップ（ｃｈａｎｎｅｌ  ｔａｐｓ）の数におけるチャネル標数が長い間にわたって極めて著しく変わることが期待される移動体環境で動作するように設計される。ＯＦＤＭシステムでは、受信機内のタイミング同期ブロックは、ＦＦＴウィンドウ内に捕捉されたエネルギーを最大化するためにＯＦＤＭ記号の境界を適切に選択することによって、チャネルプロファイルの変化に応答する。かかるタイミング補正が発生する場合、所与のＯＦＤＭ記号を復調するために使用されることになるチャネル推定を計算すると同時に、チャネル推定アルゴリズムがタイミング補正を考慮に入れることが重要である。いくつかの実装形態では、チャネル推定はまた、将来の記号に応用される必要がある記号の境界のタイミング調整を判定するためにも使用され、これにより、すでに導入されているタイミング補正と、将来の記号のために判定されることになるタイミング補正との間にわずかな相互作用が得られる。さらに、結果として、よりよい雑音平均を有し、長いチャネル遅延拡散を解決するチャネル推定をもたらすために、チャネル推定ブロックが複数のＯＦＤＭ記号からのパイロット観測を処理することは一般的である。チャネル推定を生成するために複数のＯＦＤＭ記号からのパイロット観測が一緒に処理される場合、基礎となるＯＦＤＭ記号が記号のタイミングに関して位置合わせされることが重要である。かかる位置合わせがない場合、誤ったチャネル推定が生成され、これにより無線受信機の適切な動作を確保することはできない。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／６６０，９０５号
【発明の開示】
【０００６】
以下は、実施形態のいくつかの態様の基本的な理解をもたらすために、様々な実施形態の簡素化された概要を提示する。この概要は広範な概要ではない。本明細書で開示される実施形態の主要／重大な要素を識別することまたはその範囲を描写することは意図されていない。その唯一の目的は、後に提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡素化された形態でいくつかの概念を提示することである。
【０００７】
タイミング補正は、複数の記号が無線受信機によって処理される場合、無線ネットワーク内のマルチキャリアシステムのために判定される。タイミング補正は、いくつかの記号の全域でパイロット観測から得られるチャネル推定に応用される。一般に、これら記号の各々は、当該記号の全域で異なるタイミング補正に起因する異なるＦＦＴウィンドウを潜在的に使用することができる。タイミングオフセットは、サンプリングクロックの潜在的なドリフトおよび受信機の移動度を明らかにするために応用され、結果として、所与の送信機から信号を受信すると同時に、動的チャネル状態をもたらす。
【０００８】
一実施形態では、記号のサブセット内の記号（例えば、３つの記号）は、まずそれら自身に関して適時に位置合わせされる。この初期の位置合わせから獲得および判定されるタイミング情報から、受信記号の復調処理の間に後続の記号の位置合わせまたは調整が生じる。例えば、現在の記号を復調している間に、タイミング変更およびタイミング補正が先行する記号または後続の記号に応用され得る。これにより、異なる時間ベースが連続的に判定されており、場合によっては、新たに判定された時間が、それぞれの記号に応用され、別の場合には、記号間のタイミング差異を明らかにするためにこれまでのタイミングが応用される。一態様では、タイミング補正方法はマルチキャリアシステムのために提供される。これは、記号間のタイミング差異を明らかにするために、記号のサブセットから互いに２つ以上の記号の位置合わせを行うことを含む。次いで、処理は記号間のタイミング差異を用いて、タイミングを記号のサブセット内の１つまたは複数の記号と同期させる。
【０００９】
前述の内容および関連する結果の実現のために、以下の説明および添付の図面と共に、いくつかの例示的な実施形態が本明細書で説明される。これらの態様は、これらの実施形態が実行され得、これら実施形態のすべてが網羅されることが意図される、様々な仕方を示す。
【詳細な説明】
【００１０】
順方向リンクオンリネットワーク内でタイミング補正を判定するためのシステムおよび方法が提供される。一態様では、マルチキャリアシステムのためのタイミング補正方法が提供される。これは、記号間のタイミング差異を明らかにするために、記号のサブセットから互いに２つ以上の記号の位置合わせを行うことを含む。次いで、処理は記号間のタイミング差異を用いて、タイミングを記号のサブセット内の１つまたは複数の記号と同期させる。一実施例では、タイミング同期はチャネル推定ブロック内で関連付けられることが可能な時間フィルタリングモジュール内で実行されてよい。
【００１１】
本出願で使用されるように、用語「コンポーネント」、「ネットワーク」、「システム」、「モジュール」などは、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組合せ、ソフトウェア、または実行中のソフトウェアなど、コンピュータ関連の実体を指すことが意図されている。例えば、コンポーネントは、プロセッサ上で実行している処理、プロセッサ、対象、エグゼキュータブル（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅ）、実行のスレッド(thread)、プログラム、および／またはコンピュータであってもよいが、これらであると限定されない。例示として、通信装置上で実行するアプリケーションおよび装置は両方ともコンポーネントとなり得る。１つまたは複数のコンポーネントは処理および／または実行のスレッド内に常駐してもよく、コンポーネントは１つのコンピュータ上にローカライズされ(localized)てもよくかつ／または２つ以上のコンピュータ間で分散されてもよい。また、これらのコンポーネントは、その上に様々なデータ構造が記憶された、様々なコンピュータ可読媒体から実行されてもよい。コンポーネントは、１つまたは複数のデータパケット（例えば、ローカルシステム内、分散型システム内、および／またはインターネットなどの有線もしくは無線ネットワークの全域で別のコンポーネントと相互に作用する１つのコンポーネントからのデータ）を有する信号に従ってなど、ローカルおよび／または遠隔処理全体にわたって通信してもよい。
【００１２】
図１は、タイミング補正を実行するための無線ネットワークシステム１００を例示する。システム１００は、無線ネットワークの全域で１つまたは複数の受信機１２０と通信する１つまたは複数の送信機１１０を含む。受信機１２０は、セル電話、コンピュータ、パーソナルアシスタント(personal assistant)、手持ち式装置またはラップトップ装置など、実質的にあらゆる種類の通信装置を含んでよい。受信機１２０の部分は、異なる記号タイミングを用いてサンプリングされることが可能な、１つまたは複数の記号を有する記号のサブセット１３０を復号するために用いられ、それにより受信機は位置合わせコンポーネント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）１４０を利用して、記号間のタイミング不一致を解決する。受信機１２０でチャネル推定に応用されるタイミング補正は、いくつかの記号１３０の全域でのパイロット観測から取得される。
【００１３】
一般に、記号１３０の各々は、当該記号の全域で異なるタイミング補正に起因する異なる高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ウィンドウを潜在的に使用できる。これにより、１つまたは複数の送信機１１０の所与のセットから信号を受信すると同時に、サンプリングクロック内の潜在的なドリフトと、受信機１２０の移動度により生じるチャネルダイナミックスとにより、タイミングオフセットが発生する可能性がある。示されるように、位置合わせコンポーネント１４０は、チャネル推定ブロック１６０と共働する時間フィルタモジュール１５０と関連付けられてよい。記号のサブセット１３０は、一般に、マルチメディアデータ転送のために順方向リンクオンリ（ＦＬＯ）プロトコルを用いる直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ネットワーク内で伝送される。チャネル推定は、一般に、周波数領域内、またそれぞれのＯＦＤＭ記号内に挿入される均一間隔をあけたパイロットトーンに基づく。特定の実装形態では、パイロットは８つのキャリア間隔があけられ、パイロットキャリアの数は５１２（１２．５％のオーバヘッド）に設定される。
【００１４】
一態様では、マルチキャリア通信システム１００は、伝送された記号内に配置された周波数領域多重化（ＦＤＭ）パイロットがチャネル推定に使用される場合に考慮される。このシステムでは、伝搬チャネルに関するより多くの情報を抽出する（より長いチャネル推定を取得する）ために、ＦＤＭパイロットスタガリング(staggering)により、いくつかの連続する受信記号１３０が使用されてよい。一実施例では、これは、位置合わせコンポーネント１４０を経由して、チャネル推定ブロック１６０の時間フィルタリングモジュール１５０内で実行されてよい。タイミング補正はこの処理と同時に実行され得るため、位置合わせコンポーネントは、１３０で、いくつかの近接する記号の全域で発生する可能がある、異なるＯＦＤＭ記号のタイミングが時間フィルタリングモジュール１５０内部で考慮されることを促す。この時間補正処理は、チャネル推定と時間同期ブロックとの間の相互作用の問題にも対処する。一態様では、無線受信機用の時間補正コンポーネントが提供される。これは、ＯＦＤＭ放送内で記号のサブセットを受信する手段（例えば、１２０）と、記号のサブセットをフィルタリングする手段（例えば、１５０）とを含んでよい。これはまた、サブセット内で記号を位置合わせする手段と、記号のサブセットの現在の復調に鑑みて１つの記号を位置合わせする手段（例えば、１４０）とを含んでもよい。
【００１５】
一実施形態では、記号のサブセット１３０内の記号は、まず互いに適時に位置合わせされる。例えば、チャネル推定のために、また後にタイミングオフセットの判定のために、３つの記号が用いられた場合、３つの記号間の差異の調整が判定されることになる。初期の位置合わせから獲得および判定された情報から、現在の記号の復調と異なる記号のタイミングでサンプリングされることが可能な受信記号の復調処理の間に、後続の記号の位置合わせまたは調整が発生する。例えば、サブセット内の第４の記号であってよい現在の記号を復調すると同時に、位置合わせコンポーネント１４０によって、例えば、サブセット内の記号２に対してなど、先行する記号または後続の記号に対してタイミング変更およびタイミング補正が同時に応用されてもよい。これにより、異なるタイミングが連続的に判定されており、場合によっては、新たに判定されたタイミングオフセットがそれぞれの記号に応用され、他の場合には、記号１３０間のタイミング差異を明らかにするために、これまでのタイミングが応用される。記号のタイミング補正は複数の組合せで発生することが可能である点に留意されたい。例えば、３つの記号が使用された場合、８つの異なる調整の組合せが潜在的に生じる可能性があり、その場合、サブセット１３０内の他の２つの記号メンバに鑑みて１つの記号の時間が保持または調整される。例えば、第２の記号は、第１の記号の時間と第３の記号の時間に鑑みてそのタイミングを補正してよい。別の例では、記号１は、記号２と記号３に鑑みて調整されてよく、以下同様である。理解されるように、異なる数の記号のサブセット１３０およびタイミング補正が用いられてよい。
【００１６】
マルチキャリアシステム内のタイミング同期は、ＯＦＤＭ記号を復調するために使用されるＦＦＴサンプリングウィンドウの正確な位置を判定することを含む。送信機と受信機との間の等しいチャネルは、各記号の最初の部分に埋め込まれた巡回プレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ  ｐｒｅｆｉｘ）の長さより短い遅延拡散を特徴とすると仮定すると、符号間干渉（ＩＳＩ）の所望されない態様を回避することが可能である。これは、受信機がデータの入力ストリームから正確なタイミング位置を回復する能力を条件とする場合がある。（記号のサンプリングとも呼ばれる）ＦＦＴウィンドウ配置の最適位置は、巡回プレフィックス後の第１のサンプルから始まる。ＯＦＤＭシステムでは、タイミング同期に関する情報は、チャネル推定から抽出することが可能である。これらは、正確なサンプリング位置に関するいくつかの予備知識を使用して、パイロットトーンの助けにより取得され得る。チャネル推定支援同期（ｃｈａｎｎｅｌ  ｅｓｔｉｍａｔｅ−ａｉｄｅｄ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）の選択肢は、チャネル推定のために使用されるＦＦＴウィンドウの位置内の任意のオフセットは、結果として、推定の適切なシフトをもたらすという観測によって動機付けられる。したがって、このシフトを推定することは、一般に、サンプリングオフセットを推定することに相当する。多くのＯＦＤＭシステムでは、タイミング同期ブロックは、これまでのデータ記号から取得されたチャネル推定を使用して、理想的なサンプリング位置からドリフトを計算し、このオフセットを到着するＯＦＤＭ記号に応用する。
【００１７】
チャネル推定システム１００は、巡回プレフィックスの最高２倍までの長さまたはそれ以上のチャネルを処理することを可能にするように設計されてよい。これはパイロットスタガリングによって実現することができる。一態様は、次いで復調に使用される、より長いチャネル推定を計算するために、少なくとも３つの連続的なＯＦＤＭ記号からチャネル観測を組み合わせる、いわゆる非因果的（ｎｏｎ−ｃａｕｓａｌ）時間フィルタを受信機１２０に含む。同期ユニットが、次のＯＦＤＭ記号をサンプリングする場合に、非ゼロオフセットが応用されるべきであることを示す場合、（２つのこれまでのチャネル観測は、結果として、ゼロと位置合わせされないチャネル推定をもたらすため）対応するチャネル観測は２つのこれまでのチャネル観測と位置合わせされないことになる。これにより、これら３つの観測の組合せは、ひずんだ結果を生み出す可能性がある。改善法は、２つのこれまでのチャネル推定が現在のチャネル推定と位置合わせされ続けるように、タイミングオフセットが非ゼロの場合、２つのこれまでのチャネル推定に関する適切な変換を応用することである。
【００１８】
以下は、下で提示されるより詳細な観測のためにいくつかの序論的な数理的議論を提供する。周波数領域内のｋ個目の受信ＯＦＤＭ記号は、次のように表記することができる：
【数７】
2008533846.tif 000003
【００１９】
式中、Ｐはパイロットキャリアの数であり、Ｄは受信機によって仮定されるチャネルタップの数である。
【００２０】
ベクトルＹ、Ｈ、ｗはＰの長さであり、雑音ｗは分散Ｎ０を有する白色複素ガウス（ｗｈｉｔｅ  ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｇａｕｓｓｉａｎ）である。
【００２１】
行列ＷＰ，Ｄは、非正規化された（ｕｎｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）ＤＦＴ行列のＰｘＤ部分行列である。
【数８】
2008533846.tif 000004
【００２２】
式中、Ｎは副搬送波の総数である。
【００２３】
ベクトルｈ（ｋ）は長さＤのものであり、正規化され（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ）ており、したがって、
【数９】
2008533846.tif 000005
【００２４】
である。
【００２５】
式中、ＥＰは受信されたパイロット記号のエネルギーである。上の定義の場合、周波数領域内の各キャリアでチャネル値は以下を満たすことが容易に理解できる。
【数１０】
2008533846.tif 000006
【００２６】
方程式１から、チャネルタップの数はＤ≦Ｐであることは明らかである。しかし、ａ）収集されたエネルギーを最大化するために、より長いチャネル推定を提供し、ＦＦＴウィンドウを配置すると同時に、細密なタイミング同期と；ｂ）チャネルが巡回プレフィックスよりも長い遅延拡散を有するシナリオを対処することとのために、より長いチャネル推定が一般に所望される。より長いチャネル推定を生成するための一態様は、連続するＯＦＤＭ記号の全域で周波数内のパイロットをスタガすること、すなわち、パイロットキャリア指標を連続するＯＦＤＭ記号内で変更することである。説明を簡単にするために、２つの記号スタガリングパターンが仮定され得る。例えば、９６のガードキャリアを有するＦＬＯシステムの一実施例の場合、パイロットキャリア指標は、偶数記号の形で｛５０，５８，．．．，４０４２｝、奇数記号の形で｛５４，６２，．．．，４０４６｝である。より具体的には、均一間隔をあけたパイロットキャリアが偶数記号の形で形態
【数１１】
2008533846.tif 000007
【００２７】
のものである場合、これらは奇数記号の形で
【数１２】
2008533846.tif 000008
【００２８】
となる。
【００２９】
かかるスタガリングを用いて、少なくとも２つの近接するＯＦＤＭ記号からのパイロット観測を使用することによって、最高２Ｐまでの長さの推定が受信され得る。特に、２Ｐの時間領域タップを有するチャネルを仮定する（かつ、ｎ０＝２と設定する）。その場合、
【数１３】
2008533846.tif 000009
【００３０】
となる。
【００３１】
これにより、偶数記号および奇数記号の形のパイロット観測は、次のように表記することができる。
【数１４】
2008533846.tif 000010
【００３２】
式中、
【数１５】
2008533846.tif 000011
【００３３】
であり、「実（ａｃｔｕａｌ）」および「過剰（ｅｘｃｅｓｓ）」は、ｌ＝０，．．．，Ｐ−１およびｌ＝Ｐ，．．．２Ｐ−１に対応するタップを指す。
【００３４】
方程式２内の観測からチャネルの推定を判定するための１つのステップは、最小自乗基準を使用することである。
【数１６】
2008533846.tif 000012
【００３５】
上の推定は実コンポーネントと過剰コンポーネントとを含む。完全な２Ｐタップチャネル推定を得るための１つの可能な仕方は、
【数１７】
2008533846.tif 000013
【００３６】
である。
【００３７】
しかし、これは、（すべてのＯＦＤＭ記号を取得した）方程式３の時間領域推定が複数のＯＦＤＭ記号の全域で平均化される、より一般的な動作の特別な事例である。これはチャネル推定の時間フィルタリングステップである。時間フィルタリングは、各時間領域タップ別々に、個々に実行することができ、任意のＯＦＤＭ記号ｍ（奇数または偶数）でタップｌの結果として生じる推定は、次のように表記することができる。
【数１８】
2008533846.tif 000014
【００３８】
式中、ＮｆおよびＮｂは、それぞれ非因果的タップおよび因果的タップの数である。スタガリングのため、周波数領域内でパイロットをフィルタリングすることは不可能な場合があり、したがって、時間フィルタリングは時間領域内で実行される点に留意されたい。すなわち、最小自乗推定および時間フィルタリングの順序は、場合によっては、交換できない。フィルタ係数｛αｎ｝は、現在の記号以外の記号から追加的なパイロットエネルギーを収集する（パイロット雑音を減らす）ことに起因する利得と、記号の全域でのチャネル変化（時間変化雑音を減らす）に起因する損失との間にトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）をもたらす。さらに、上に例示されたように、方程式３の推定は、過剰遅延コンポーネントからの寄与を含むため、時間フィルタ係数はこの寄与も同様に抑制するために使用されてよい。いくつかの記号からのチャネル推定の時間フィルタリングに先立って、チャネル推定が適時に位置合わせされていることを確実にすることが重要である。以下の議論は、時間フィルタリングに先立って、いくつかの記号から収集されたチャネル推定のために、かかるタイミング位置合わせを判定および実行するための手段の一例を提供する。
【００３９】
図２〜３および付随する議論は、ＯＦＤＭシステム内でどのようにタイミング補正が実行され得るかを示す、様々な実施例を提供する。実複合チャネル（ａｃｔｕａｌ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｃｈａｎｎｅｌ）は時間領域内でＭ個のタップに制限されている、すなわち
【数１９】
2008533846.tif 000015
【００４０】
と仮定することができる。
【００４１】
また、以下では、太字の文字は行列とベクトルとを示す。符号ＷＫはＫｘＫＤＦＴ行列のために、またＩＫはサイズＫの単位行列（ｉｄｅｎｔｉｔｙ  ｍａｔｒｉｘ）のために確保される。Ｈ（ｚ）が（１）で定義されたチャネル伝達関数である場合、そのｋ番目のＤＦＴ係数（０≦ｋ≦Ｋ−１）を示すためにＨ［ｋ］を使用し、
【数２０】
2008533846.tif 000016
【００４２】
と定義される。
【００４３】
Ｋ＝４０９６の場合、係数（２）はキャリアトーン上の周波数領域チャネル利得に対応する。一般に、フーリエ変換の大きさであるＫは常にこのコンテキストから明らかであるべきである。
【００４４】
以下の説明では、置き違えられた記号のサンプリングのチャネル観測への影響を考慮する。これらの影響を研究するためには、タイミング位置合わせは完全であるが、チャネルが長さＭ＝Ｎ＝８Ｐ＝４０９６（この場合、Ｎは副搬送波の数であり、Ｐはパイロットの数である）のものである場合、インタレースに関するパイロットα，０≦α≦７に基づいてチャネル観測を導く。これは
【数２１】
2008533846.tif 000017
【００４５】
をもたらす。
【００４６】
０≦ｌ≦Ｐ−１のパイロットインタレースαに関するチャネル値に集中することは、
【数２２】
2008533846.tif 000018
【００４７】
をもたらす。
【００４８】
括弧内の合計は、ｒ番目のエイリアスビン（ａｌｉａｓ  ｂｉｎ）範囲内のチャネル応答のＰ−ポイントＤＦＴを示す点に留意されたい。図２を参照すると、ブロック図２００は、長さＮ＝４０９６のチャネルに関する８つのエイリアスビンを識別する。（３）の２つの位相補正条件は、（ａ）非ゼロインタレースを考慮することと、（ｂ）結果として、エイリアス条件をもたらす、チャネルタップよりも少ない観測を有することとの結果である。単一のインタレースだけを考慮すると、このエイリアシング（ａｌｉａｓｉｎｇ）により、長さＭ＞Ｐのチャネルを識別することは不可能であることが（３）から明らかである。この事実は、パイロットスタガリング技法のモチベーションとしての役割を果たす。ｌの異なる値に関する方程式（３）を収集すると、
【数２３】
2008533846.tif 000019
【００４９】
を用いて、行列等式
【数２４】
2008533846.tif 000020
【００５０】
が与えられる。１つの結論は、形態（４）の各チャネル観測は、適切な位相補正により、ゼロ番目のエイリアスビン内に含まれたチャネルサンプルだけで構成されるのではなく、すべてのエイリアスビンからのコンテンツの重ね合わせでもある。上と類似した表記に続いて、Ｙα（ｎ）によって（４）の左側のベクトルを示す。この場合、指標ｎは、観測が収集される時間インスタンスを示し、下付き文字は対応するインタレースを示す。
【００５１】
一事例では、タイミング同期は完全であると仮定され、したがって、チャネル推定にはドリフトが存在しない。すなわち、推定されたチャネルインパルスは、図２の２００で応答し、図２の２１０で示されるように、場所０に配置されたｈ（０）から始まる。最大遅延拡散は１０２４のサンプルに対応するという仮定を思い起こすと、チャネル観測Ｙα（ｎ）はエイリアスビン０および１だけで構成されると結論付けることができる。したがって、この理想的な事例では、
【数２５】
2008533846.tif 000021
【００５２】
をもたらす。
【００５３】
インスタンス(instance)ｎでチャネルの第１のＰ個のタップのベクトルをｈａ（ｎ）で、第２のＰ個のタップをｈａ（ｎ）で示すと、（５）の右側は、
【数２６】
2008533846.tif 000022
【００５４】
となる。したがって、パイロットが
【数２７】
2008533846.tif 000023
【００５５】
として、インタレース２および６を占有する場合、長さ２Ｐのチャネルが２つの連続する観測から推定することができる。
【００５６】
よりよい雑音平均のために３つの連続する観測にだけ及ぶこの演算は、チャネル推定ブロック内で動作する、いわゆる非因果的時間フィルタ内で実現される。以下では、これらの観測、したがってチャネル推定がタイミング同期誤りによってどのように影響を受けるかについて説明される。
【００５７】
観測ｙα１（ｎ−１）ｙα２（ｎ）、ｙα２（ｎ）およびｙα１（ｎ＋１）から、時間ｎのチャネル推定
【数２８】
2008533846.tif 000024
【００５８】
が計算される。ｈに基づき、データモード時間追跡（ＤＭＴＴ）ユニットは、次のＯＦＤＭ記号に関して正確なサンプリング位置を計算する。タイミング同期の結果は、サンプリング位置を変更する必要を示唆していることを考慮されたい。これは、これまでのチャネル観測を得るために不正確なサンプリングが使用されたことを意味する。以下では、結果として生じる減損が説明される。
【００５９】
図２では、２２０で、結果として誤ったＦＦＴウィンドウ位置をもたらす、２つの可能なタイミング誤りが示される。２３０でのウィンドウ位置１は早期の(early)サンプリングと呼ばれ、２４０で示される遅延チャネル推定をもたらす。この場合、合計３つの連続するエイリアスビンはチャネルタップを含む点に留意されたい。これは変更されたチャネル観測に反映される。
【数２９】
2008533846.tif 000025
【００６０】
同様に、後の(late)サンプリング（２５０でのウィンドウ位置２）の場合、先行チャネル推定が観測される。サンプル−ｘから始め、２Ｐ−ｘで終わることが想定される。しかし、ＯＤＦＭシステム内の巡回プレフィックスの挿入は、線形畳込み演算を循環畳込み演算に変換するため、等価チャネル推定が２６０に示される。この場合も、３つの循環的に連続するエイリアスビンが占有される。すなわち、ビン(bins)７、０および１である。対応するチャネル観測はこの時、
【数３０】
2008533846.tif 000026
【００６１】
である。
【００６２】
時間追跡ユニットは、将来の記号のためにサンプリングインスタンスを補正すると想定されるが、チャネル推定時間フィルタの不断の実行を確実にするためには、これまでのチャネル観測内のひずみが元に戻されるべきである。
【００６３】
チャネル推定ブロックおよびＤＭＴＴブロックによって実行される一連の演算が図３において３００で示される。記号ｎの受信の間、記号ｎ−３、ｎ−２およびｎ−１からのチャネル観測が用意され、チャネル推定ｈ（ｎ−２）が計算される。この時点で、復調ブロックは記号ｎ−２に関して演算を開始できる。同時に、ＤＭＴＴユニットはｈ（ｎ−２）を観測し、タイミング同期に関するアルゴリズムに基づいて、次の記号（ｎ＋１）に関する正しいサンプリング位置を推定する。
【００６４】
非ゼロサンプリングオフセットがこの時点で検出されたと仮定する、すなわち、サンプリング補正は記号ｎ＋１に応用されるべきである（ブロック図３００を参照）。この信号は２つの別の演算をトリガする。すなわち、現在のチャネル推定の循環回転およびこれまでのチャネル観測の補正である。一般性を失わずに、正のオフセットｘがＤＭＴＴによって検出されたと仮定する。すなわち、直後の記号のサンプリングは早期であったと仮定する。これは図２の２４０に対応する。応用されるタイミング補正は、記号ｎ−２、ｎ−１およびｎからのパイロット観測を使用する記号ｎ−１に関するチャネル推定の計算に影響を与えない点に留意されたい。したがって、記号ｎ−１からの復調データに変更を加える必要はない。次のＯＦＤＭ記号の間、ｈ（ｎ）を計算するためにチャネル観測ｙ（ｎ−１）、ｙ（ｎ）およびｙ（ｎ＋１）が使用される。ｙ（ｎ＋１）は最後のタイミングで得られ、一方、ｙ（ｎ−１）およびｙ（ｎ）は、場合によっては、破壊される点に留意されたい。しかし、記号ｎに関して計算されるチャネル推定ｈ（ｎ）は、ｎ番目の記号のサンプリングのために使用されるタイミングウィンドウと一致させるべきである。これが行われない場合、ｎ番目の記号によるチャネル利得と、ｎ番目のＯＦＤＭ記号内のデータを復号するために生成されるチャネル推定ｈ（ｎ）との間に不一致が存在することになる。したがって、ｈ（ｎ）を生成する目的で、ｙ（ｎ−１）およびｙ（ｎ）の記号タイミングを一致させるために、適切な補正がｙ（ｎ＋１）に応用されることになる。
【００６５】
次のＯＦＤＭ記号の間、ｙ（ｎ＋１）からのデータを復調する目的でチャネル推定ｈ（ｎ＋１）を生成するために、チャネル観測ｙ（ｎ）、ｙ（ｎ＋１）およびｙ（ｎ＋２）が使用される。新たなタイミングはｙ（ｎ＋１）から始めて応用され、その結果、ｙ（ｎ＋１）およびｙ（ｎ＋２）は同じタイミングで到着し、一方、ｙ（ｎ）は異なるタイミングで到着する点に留意されたい。チャネル推定ｈ（ｎ＋１）はｙ（ｎ＋１）を復調するために生成されるため、ｈ（ｎ＋１）はｙ（ｎ＋１）に使用されるタイミングを備えることが確実にされるべきである。したがって、ｈ（ｎ＋１）を生成する目的でｙ（ｎ＋１）およびｙ（ｎ＋２）のタイミングを一致させるために、タイミング補正がｙ（ｎ）に応用されることになる。このように、ｈ（ｎ＋２）以降のチャネル推定は、次のチャネルドリフトがＤＭＴＴユニットを反応させるまで、ゼロと位置合わせされることが仮定される。ＯＦＤＭ記号の相対的な早期のおよび後のサンプリングのために必要とされる演算と共に応用されるタイミング補正の性質が下に提示される。
【００６６】
所望の形態に戻す変換は、以下の行列
早期のサンプリング補正
【数３１】
2008533846.tif 000027
【００６７】
後のサンプリング補正
【数３２】
2008533846.tif 000028
【００６８】
によって与えられる（以下で、αはパイロットインタレース(pilot interlace)を示す）。
【数３３】
2008533846.tif 000029
【００６９】
に関するｘ個のサンプルによる早期のサンプリング補正は、まず
【数３４】
2008533846.tif 000030
【００７０】
に関するｘ個のサンプルの循環右桁送り(a cyclic right shift)を実行し、次いで、初めのｘ個のサンプル（こぼれたサンプル）を
【数３５】
2008533846.tif 000031
【００７１】
で乗じることにより、容易に実現される点に留意されたい。同様に、
【数３６】
2008533846.tif 000032
【００７２】
に関するｘ個のサンプルによる後のサンプリング補正は、まず
【数３７】
2008533846.tif 000033
【００７３】
に関するｘ個のサンプルの循環左桁送り(a cyclic left shift)を実行し、次いで、最後のｘ個のサンプル（こぼれたサンプル）を
【数３８】
2008533846.tif 000034
【００７４】
で乗じることにより、実現できる。
【００７５】
これらの変換は、簡単な循環桁送りと、その後に続く、サンプルの部分に応用される一定の複合乗算になる。一連の演算は以下に要約される。
【００７６】
１．ＯＦＤＭ記号（ｎ＋１）の間にＤＭＴＴユニットによってもたらされたオフセットが、ｘ＞０である場合、
・後のｘ個のサンプルによって、次のＯＦＤＭ記号、ｎ＋２のサンプリングを開始する。
【００７７】
・記号ｎ＋１に関するチャネル推定ｈ（ｎ＋１）を得るために、将来のチャネル観測をｙ（ｎ＋２）からｘ個のサンプルだけ右に循環的に桁送りして、上の方程式８に示されたように、早期のサンプリング補正を応用する。
【００７８】
・記号ｎ＋２に関するチャネル推定ｈ（ｎ＋２）を得るために、これまでのチャネル観測ｙ（ｎ＋１）をｘ個のサンプルだけ左に循環的に桁送りして、上の方程式９に示されたように、後のサンプリング補正を応用する。
【００７９】
２．その他に、ＤＭＴＴユニットによってもたらされたオフセットが、ｘ＜０である場合、・早期のｘ個のサンプルによって次のＯＦＤＭ記号、ｎ＋２のサンプリングを開始する。
【００８０】
・記号ｎ＋１に関するチャネル推定ｈ（ｎ＋１）を得るために、将来のチャネル観測をｙ（ｎ＋２）からｘ個のサンプルだけ左に循環的に桁送りして、上の方程式９に示されたように、後のサンプリング補正を応用する。
【００８１】
・記号ｎ＋２に関するチャネル推定ｈ（ｎ＋２）を得るために、これまでのチャネル観測ｙ（ｎ＋１）をｘ個のサンプルだけ右に循環的に桁送りして、上の方程式８に示されたように、早期のサンプリング補正を応用する。
【００８２】
上の議論は、１つの非因果的タップを有する非因果的時間フィルタの例を使用して実行されるが、議論される技法の範囲は非常に一般的であり、任意の長さの時間フィルタに容易に広げることが可能である点に留意されたい。上の例では、１つの記号だけが同期にずれがあり、したがって、他の記号と位置合わせされる必要があることも仮定された。より一般な場合では、チャネル推定アルゴリズムによって処理されるすべての記号は、異なる記号タイミングで到着することになる。上の早期のサンプリング補正および後のサンプリング補正の概念は、この場合、対応するタイミングオフセットによって与えられる引数を有する各記号に応用されることになる。特に、処理に使用されるすべてのチャネル観測のタイミングは、復号される異なるＯＦＤＭ記号に関するサンプルを生成するために使用されるタイミングと一致すべきである点を確実にすべきである。
【００８３】
上の１組の演算の終りに、時間領域チャネル推定の時間フィルタリングを可能にするために、チャネル推定はすべて適時に位置合わせされる。過剰遅延拡散(excess delay spread)（下の議論を参照）が存在せず、チャネルがＰ個のタップに切り捨てられると仮定して、チャネル推定による損失を分析することができる。
【００８４】
図４は、時間補正考慮事項４００の例を例示する。４１０で、伝送された記号に関して過剰遅延拡散がわずかまたは無いことに鑑みて、時間補正が考慮される。所与の１組の係数｛αｎ｝の場合、完全なチャネル推定からのＳＮＲ損失は次によって与えられる。
【数３９】
2008533846.tif 000035
【００８５】
サンプリング（Ｄ＝Ｐ）およびＥｄは、データ記号のエネルギーを示すことが仮定できる。パラメータｒおよび
【数４０】
2008533846.tif 000036
【００８６】
は、時間フィルタ係数および記号の全域でのチャネルの変化に関係する。
【数４１】
2008533846.tif 000037
【００８７】
式中、Ｒ（ｎ）は、ＯＦＤＭ記号間隔Ｔｓに正規化された引数(argument)を有する、各チャネルタップの相関関数である。ドップラー周波数ｆｄを有するジェイクスモデル（Ｊａｋｅｓ  ｍｏｄｅｌ）の場合、
【数４２】
2008533846.tif 000038
【００８８】
である。
【００８９】
ＳＮＲｅｆｆは、ドップラーによるＩＣＩの影響を含み、
【数４３】
2008533846.tif 000039
【００９０】
として、実ＳＮＲに関係する。
【００９１】
式中、所与のドップラースペクトルに関して、
【数４４】
2008533846.tif 000040
【００９２】
を正確に引き出すことができる。ジェイク(Jakes)ススペクトルの場合、厳密な上限は次によって与えられる。
【数４５】
2008533846.tif 000041
【００９３】
式中、ＴＦＦＴは、ＦＦＴ存続期間である（巡回プレフィックスを含まない）。
【００９４】
図４の４２０に進むと、非因果的フィルタ選択が考慮される。チャネル推定の因果的ＦＩＲ時間フィルタリング（Ｎｆ＝０）の可能性と実行が、詳細に研究された。フィルタタップは、頑健なＭＭＳＥ手法および、一般化された線形回帰技法を使用して最適化された。しかし、分析的トレードオフ結果およびシミュレーション結果は、現在目標とされている（最高１２０ｋｍ／時までの）速度範囲全体およびスペクトル効率（＜２ｂｐｓ／Ｈｚ）に関して、時間フィルタリングなしの全体にわたって「合理的な(reasonable)」利得を得ることは可能でない場合があることを示した。これらの結果は、因果的フィルタを使用することの制限を指摘した。
【００９５】
非因果的フィルタが提供される場合、改善されたトレードオフを行うことが可能である。２つ以上の非因果的タップの使用は、バッファリング要件の点で禁止される場合があり、したがって、１つの非因果的タップが好ましい可能性がある。しかし、２つ以上を用いてもよい。説明を簡単にするために、１つの過去の記号が用いられ、時間フィルタに合計で３つのタップを与える。静的チャネル内の不偏推定値(unbiased estimate)を得るために、１つの制限は
【数４６】
2008533846.tif 000042
【００９６】
である。
【００９７】
さらに、経時的なチャネル相関の対称性によって、過去および将来のＯＦＤＭ記号に対して実質的に等しい重みが加えられるべきである、α−１＝α１。これらの制約に基づき、非因果的フィルタ係数の選択肢は、１つのパラメータ、すなわち中央タップα０を選択するまで減る。上の方程式４を使用すると、静的損失と高速損失との間にトレードオフを提供するために、α０は変更されてよい。図５を簡単に参照すると、４つのタップのＭＭＳＥフィルタでの３つのタップの非因果的フィルタとのトレードオフが、表５００によって、２０ｄＢの動作ＳＮＲで、方程式４を使用して比較される。非因果的フィルタの場合、当該領域は、この場合、時間フィルタリングなしに対応する（３，３）から、３つの記号について等しい重みを有することに対応する（１．２５，１．４）に至る、下位の線（ｌｏｗｅｒ  ｌｉｎｅ）である。図３から、非因果的フィルタ(non-causal filter)は、高速での時間変化に対して頑健(robust)であり、因果的ＭＭＳＥフィルタより、よいトレードオフを提供することが示されている。さらに、非因果的フィルタの３つのタップすべてを（１／３に）等しくすることは、静的チャネル内の損失を最低限に抑え、この損失は依然として高速チャネル内においてほとんど同じであるため、非因果的フィルタの３つタップすべてを（１／３に）等しくすることは最適である可能性がある。しかし、タップの重みα０を選択する際に過剰遅延拡散の影響、すなわちチャネル内の過剰遅延拡散に対する頑健性(robustness)も考慮すべきである。
【００９８】
図４の４３０に戻ると、過剰遅延の考慮事項が記載されている。チャネルは、周波数領域内でＯＦＤＭ記号ごとに５１２個のパイロットで決定的にサンプリングされているため、時間領域チャネルは、５１２個のエイリアスを越えて初めの５１２個のタップをタップする。したがって、過剰遅延拡散が存在する状況で、観測されたｌ番目の時間領域チャネルタップは（インタレース２の偶数のｋおよびパイロットに関して）、次のように表記することができる。
【数４７】
2008533846.tif 000043
【００９９】
さらに、連続するＯＦＤＭ記号の全域で４つのキャリアによってパイロットがスタガされる(staggered)場合、将来および過去のＯＦＤＭ記号内の観測されたチャネルは、次のように表記することができる。
【数４８】
2008533846.tif 000044
【０１００】
したがって、非因果的フィルタの場合、完全なチャネル推定は
【数４９】
2008533846.tif 000045
【０１０１】
になる。
【０１０２】
静的チャネルの場合については、実チャネルおよび過剰チャネルはｋとは無関係であり、フィルタ出力は
【数５０】
2008533846.tif 000046
【０１０３】
に簡素化される。
【０１０４】
観測されたチャネルに対する過剰遅延の寄与を除去し、実チャネルだけを推定することが望ましい。これは、α０を１／３の代わりに１／２に設定することによって実現し得る。もう１つの問題は、過剰チャネル内で非因果的フィルタがどのように時間変化を処理することになるかである。しかし、過剰チャネル変化は、３つの記号に関して線形として概算され、タップの任意の対称選択肢は過剰チャネル内の時間変化も除去することになるのは明らかである。上の議論から、非因果的タップに関する｛０．２５，０．５，０．２５｝の選択肢は、実チャネル内の時間変化、過剰遅延チャネルタップの任意のラップアラウンド（ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄ）およびこれらの過剰タップ内の任意の時間変化を除去する。等しいタップの代わりにこれらのタップを選択することの１つの問題は、静的損失が１．２５ｄＢから１．３８ｄＢに増えることである。この増加はかなり少ない。したがって、次のセクションにおける符号化パケット誤り結果を生成するために、係数｛０．２５，０．５，０．２５｝で３つのタップのフィルタが取り入れられる。
【０１０５】
図４の４４０に進むと、データ対パイロットエネルギー比を最適化するために、エネルギーの考慮事項が議論される。先の議論は、データ記号のエネルギーは、パイロット記号のエネルギーとほぼ同じであることを仮定した。パイロット＋データの総エネルギーが固定されているという制約に基づき、増加したパイロット記号のエネルギーは、より低いデータ記号ＳＮＲ（より高いデータ雑音）を犠牲にして、よりよいチャネル推定（すなわち、より低いパイロット雑音）をもたらす。次いで、トレードオフを最適化するために比率が選択されてよい。静的チャネルの場合、トレードオフは分析的に最適化することが可能であり、エネルギー比が最適化されない場合に関する改善は
【数５１】
2008533846.tif 000047
【０１０６】
である。
【０１０７】
角括弧内の項は、データ対パイロットエネルギーが最適化された後の静的損失である。非因果的フィルタの場合、この改善は約０．１６ｄＢに等しい。
【０１０８】
図６〜９は、タイミング補正処理のための例示的なシミュレーションを例示する。シミュレーション結果は、レート１／２コーディング（したがって、１ｂｐｓ／Ｈｚと２ｂｐｓ／Ｈｚのスペクトル効率）および低／高速チャネルを有するＱＰＳＫ／１６ＱＡＭについて提示される。低速については、繰り返されたＡＴＳＣチャネルモデルが、主クラスタより２つ低いクラスタ５ｄＢで、かつ４０μｓの遅延で、検討された。ＡＴＳＣチャネルモデルは、本質的に静的である強いスペクトルコンポーネントを有し、チャネルのレイリー成分（Ｒａｙｌｅｉｇｈ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）は２０ｋｍ／時の速度でフェードすることが仮定される。高速については、４０μｓの同じクラスタ遅延および５ｄＢの電力差異で、繰り返されたＰＥＤＢプロファイルが使用される。「ＰＥＤＢ」チャネル内のすべての経路は、１２０ｋｍ／時の速度でレイリーフェージング(Rayleigh fading)である。結果については、９６のガードキャリアが存在すると仮定でき、また周波数領域補間は、ガードパイロットでのチャネル値は最も近い伝送パイロットでのチャネル値と同じであると仮定する。
【０１０９】
図６〜９の結果は、ＯＦＤＭ記号内のチャネル変化によるＩＣＩの影響を含む。ＩＣＩは、ＬＬＲ計算で使用される雑音分数推定に含まれるべきである。実際の雑音分数推定アルゴリズムが使用される。加えて、パイロット雑音を緩和するために、０．１のしきい値を用いて、しきい値化技法が使用される。しきい値化は、時間領域内の時間フィルタリング演算の後に実行される。
【０１１０】
図６および図７は、ＡＴＳＣプロファイルを有する、遅いフェージングチャネル内のＱＰＳＫ変調および１６ＱＡＭ変調の性能を提示する。３つのタップの非因果的フィルタは、結果として、いずれの場合も、遅いフェージングチャネルで、時間フィルタリングなしの場合と比較して、約１．６ｄＢの利得をもたらすことがわかる。図８および図９の高速での性能結果は、非因果的フィルタは、時間変化誤りに対して頑健なチャネル推定に対するチャネル読み込みの時間変化を確かに取り消すことを確認する。非因果的フィルタの頑健性は、高速シナリオでの（例えば、頑健なＭＭＳＥなどの）因果的フィルタの性能と比較した場合、一層はっきりする。図９は、約１９５Ｈｚのドップラーに対応する、３００ｋｍ／時の速度で、繰り返されたｐｅｄＢチャネルプロファイルに対するＱＰＳＫレート１／２コードの性能を示す。
【０１１１】
図１０は、無線システムのための時間補正処理１０００を例示する。説明を簡単にする目的で、方法は一連のまたはいくつかの動作として示され、説明されるが、いくつかの動作は、本明細書で示され、説明されるものとは異なる順序で、かつ／または他の動作と同時に起こる可能性があるため、本明細書で説明される処理は動作のこれら順序に制限されない点を理解されたい。例えば、当業者は、方法は、代替的に状態ブロック図などの一連の相互に関係する状態または事象として表現される場合があることを理解されよう。さらに、本明細書で開示される主題の方法による方法を実現するために、例示されたすべての動作が必要とされない場合がある。
【０１１２】
１０１０に進むと、記号のサブセットが無線受信機によって受信される。１０２０で、受信記号のサブセット内の記号は、タイミング補正に用いられるサブセット内の各記号に関して、適時に補正される。１０２０で記号間の初期の位置合わせの後、後続の記号の位置合わせまたは調整が１０３０で判定され、ここで新たなかつ古いタイミングパターンが判定される。１０４０で、また無線受信機で受信された記号の復調処理の間に、１つの記号を補正するために古いまたは新たなタイミングパターンが応用されると同時に、現在の記号は別の時間考慮事項に従って復調されている。上述のように、チャネル推定ブロック内の時間フィルタモジュールのコンテキスト範囲内で、記号に関する時間同期を実行するためにフィルタタップのサブセットが選択されてもよい。これにより、先に述べたように、サブセット内のｎ番目（ｎは整数である）の記号であってよい現在の記号を復調する間に、例えば、サブセット内の先行するまたは後続の記号に対して同時にタイミング変更およびタイミング補正を応用することができる。新たなまたはこれまでのタイミングパターンが判定されてよく、場合によっては、新たに判定された時間がそれぞれの記号に応用され、別の場合では、１つの記号とサブセット内のその他の残りのメンバとの間のタイミング差異を明らかにするために、これまでのタイミングが応用される。
【０１１３】
図１１は、無線システムのための例示的なネットワーク層１１００を例示する。順方向リンクオンリ（ＦＬＯ）エアインターフェースプロトコル参照モデルが、図１１に図示される。一般に、ＦＬＯエアインターフェース仕様は、レイヤ１（物理層）とレイヤ２（データリンク層）とを有するＯＳＩ６に対応するプロトコルおよびサービスを網羅する。データリンク層は、さらに２つのサブレイヤ、すなわち、媒体アクセス（ＭＡＣ）サブレイヤとストリームサブレイヤとに再分割される。上位層は、制御情報のコンテンツおよびフォーマット設定と共に、マルチメディアコンテンツの圧縮、マルチメディアに対するアクセス制御を含んでよい。
【０１１４】
ＦＬＯエアインターフェース仕様は、通常、様々なアプリケーションおよびサービスをサポートして設計の柔軟性を可能にするために上位層を指定しない。これらの層はコンテキストを提供するために示される。ストリーム層は、上位層パケットを各論理チャネルのためのストリームに結合して、１つの論理チャネルに流れる最高３つの上位層を多重化することを含み、パケット化機能および見逃し誤り処理機能を提供する。媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層の機能は、物理層への制御アクセスを含み、論理チャネルと物理チャネルとの間のマッピングを実行し、物理チャネル全体にわたって伝送のために論理チャネルを多重化し、移動体装置で論理チャネルを多重分離し、かつ／またはサービス品質（ＱＯＳ）要件を実行する。物理層の機能は、順方向リンクのためのチャネル構造を提供することと、周波数要件、変調要件、および符号化要件を定義することとを含む。
【０１１５】
一般に、ＦＬＯ技術は、ディジタル音声放送（ＤＡＢ）７、地上ディジタルビデオ放送（ＤＶＢ−Ｔ）８、および地上統合サービスディジタル放送（Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）（ＩＳＤＢ−Ｔ）によっても利用される、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する。一般に、ＯＦＤＭ技術は大型セルＳＦＮ内の移動体要件を効果的に満たすと同時に、高いスペクトル効率を達成できる。また、ＯＦＤＭは適切な長さの巡回プレフィックス(cyclic orefix)により複数の送信機からの長時間の遅延を処理することが可能である。すなわち、直交性を促し、キャリア間干渉を緩和するために、（データ記号の最後の部分の複写である）記号の前面にガードインターバルが加えられる。このインターバルの長さが最大チャネル遅延より大きい限り、これまでの記号の反映は除去され、直交性が維持される。
【０１１６】
図１２は、本明細書に記載の１つまたは複数の態様による、無線通信環境で利用されるユーザ装置１２００の例示である。ユーザ装置１２００は、例えば、受信アンテナ（図示されず）から信号を受信し、受信信号に一般的な動作（例えば、フィルタリング、増幅、ダウンコンバートなど）を実行し、サンプルを取得するために調整された信号をディジタル化する受信機１２０２を備える。受信機１２０２は、非線形受信機であってもよい。プロセッサ１２０６は、タイミング同期とチャネル推定のために提供されてもよい。ＦＬＯチャネルコンポーネント１２１０は、先に述べたように、ＦＬＯ信号を処理するために提供される。プロセッサ１２０６は、受信機１２０２によって受信される情報の分析専用のプロセッサであってもよい。ユーザ装置１２００は、動作可能にプロセッサ１２０６に結合され、本明細書で説明される実施形態に関する情報および命令を記憶するメモリ１２０８をさらに備えてもよい。
【０１１７】
本明細書で説明されるデータ記憶（例えば、メモリ）コンポーネントは、揮発性メモリもしくは不揮発性メモリであってよく、または揮発性メモリと不揮発性メモリの両方を含んでもよい点を理解されたい。限定ではなく、例示として、不揮発性メモリは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラム可能ＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電気的プログラム可能ＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、またはフラッシュメモリを含んでもよい。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリの機能を果たす、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含んでもよい。限定ではなく、例示として、ＲＡＭは、同期ＲＡＭ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックＲＡＭ（ＤＲＡＭ）、同期ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、ダブルデータレートＳＤＲＡＭ（ＤＤＲ  ＳＤＲＡＭ）、拡張ＳＤＲＡＭ（ＥＳＤＲＡＭ）、シンクリンクＤＲＡＭ（ＳＬＤＲＡＭ）、およびダイレクトランバスＲＡＭ（ＤＲＲＡＭ）など、多くの形態で利用可能である。主題のシステムおよび方法のメモリ１２０８は、限定されることなく、これらのメモリおよびその他の適した型のメモリを含むことが意図される。ユーザ装置１２００は、ＦＬＯデータを処理するためのバックグラウンドモニタ（ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｍｏｎｉｔｏｒ）１２１４をさらに備える。
【０１１８】
図１３は、複数の受信アンテナ１３０６を介して、１つまたは複数のユーザ装置１３０４から（１つまたは複数の）信号を受信する受信機１３１０、および伝送アンテナ１３０８を介して、１つまたは複数のユーザ装置１３０４に伝送する送信機１３２４を有する基地局１３０２を備える例示的なシステム１３００を例示する。受信機１３１０は、受信アンテナ１３０６から情報を受信でき、受信情報を復調する復調器１３１２と動作可能に関連付けられる。復調された記号は、上述のプロセッサと類似し、ユーザランクに関係する情報、それに関するルックアップテーブル、および／または本明細書に記載の様々な動作および機能の実行に関係するその他の適した情報を記憶するメモリ１３１６に結合されたプロセッサ１３１４によって分析される。プロセッサ１３１４は、１つまたは複数の各ユーザ装置１３０４へのＦＬＯ情報の送信を促すＦＬＯチャネル１３１８コンポーネントにさらに結合される。
【０１１９】
変調器１３２２は、伝送アンテナ１３０８を介した送信機１３２４によるユーザ装置１３０４への伝送のために信号を多重化することができる。ＦＬＯチャネルコンポーネント１３１８は、ユーザ装置１３０４との通信のために、所与の伝送ストリームの更新データストリームに関する情報を信号に加えることができ、その信号は新たな最適チャネルが識別および確認されているという指示を提供するためにユーザ装置１３０４に伝送されてよい。このように、基地局１３０２は、ＦＬＯ情報を提供し、非線形受信機に関して復号プロトコルを用いるユーザ装置１３０４と相互作用することが可能である。
【０１２０】
図１４は、例示的な無線通信システム１４００を示す。簡潔さのために、無線通信システム１４００は、１つの基地局と１つの端末とを示す。しかし、システムは２つ以上の基地局および／または２つ以上の端末を含んでよい点を理解されたい。この場合、追加的な基地局および／または端末は、下で説明される例示的な基地局および端末と実質的に同じであっても、または異なってもよい。
【０１２１】
ここで図１４を参照すると、ダウンリンク上、アクセスポイント１４０５で、送信（ＴＸ）データプロセッサ（ｔｒａｎｓｍｉｔ（ＴＸ）ｄａｔａ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４１０は、トラヒックデータを受信、フォーマット設定、コーディング、インタリーブ、および変調（すなわち、記号マッピング）し、変調記号（「データ記号」）を提供する。記号変調器１４１５は、データ記号およびパイロット記号を受信および処理し、記号のストリームを提供する。記号変調器１４２０は、データ記号およびパイロット記号を多重化し、これらを送信機ユニット（ＴＭＴＲ）１４２０に提供する。各伝送記号はデータ記号、パイロット記号、またはゼロの信号値であってよい。パイロット記号は各記号周期内に連続して送られてもよい。パイロット記号は周波数分割多重化（ＦＤＭ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、時間分割多重化（ＴＤＭ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、または符号分割多重化（ＣＤＭ）されてよい。
【０１２２】
ＴＭＴＲ１４２０は、記号のストリームを受信し、１つまたは複数のアナログ信号に変換し、そのアナログ信号をさらに調整（例えば、増幅、フィルタリング、および周波数アップコンバート）して、無線チャネル上の伝送に適したダウンリンク信号を生成する。次いで、ダウンリンク信号は、アンテナ１４２５を介して端末に伝送される。端末１４３０で、アンテナ１４３５は、ダウンリンク信号を受信し、受信信号を受信機ユニット（ＲＣＶＲ）１４４０に提供する。受信機ユニット１４４０は、受信信号を調整（例えば、フィルタリング、増幅、および周波数ダウンコンバート）し、調整信号をディジタル化してサンプルを取得する。記号復調器１４４５は、受信パイロット記号を復調し、チャネル推定のためにプロセッサ１４５０に提供する。記号復調器１４４５は、ダウンリンクのためにプロセッサ１４５０から周波数応答推定をさらに受信し、受信データ記号に関してデータ復調を実行して（伝送データ信号の推定である）データ記号推定を取得し、そのデータ記号推定を、データ記号推定を復調（すなわち、記号デマッピング）、ディインタリーブ、および復号するＲＸデータプロセッサ１４５５に提供して、伝送トラヒックデータを回復する。記号復調器１４４５およびＲＸデータプロセッサ１４５５による処理は、それぞれ、アクセスポイント１４０５での記号変調器１４１５およびＴＸデータプロセッサ１４１０による処理に対して補完的である。
【０１２３】
アップリンク上で、ＴＸデータプロセッサ１４６０は、トラヒックデータを処理し、データ記号を提供する。記号変調器１４６５は、データ記号を受信し、パイロット記号で多重化し、変調を実行し、記号のストリームを提供する。次いで、送信機ユニット１４７０は、記号のストリームを受信および処理して、アンテナ１４３５によってアクセスポイント１４０５に伝送されるアップリンク信号を生成する。
【０１２４】
アクセスポイント１４０５で、端末１４３０からのアップリンク信号はアンテナ１４２５によって受信され、サンプルを取得するために受信機ユニット１４７５によって処理される。次いで、記号復調器１４８０は、サンプルを処理し、受信パイロット記号およびデータ記号推定をアップリンクに提供する。ＲＸデータプロセッサ１４８５は、データ記号推定を処理して、端末１４３０によって伝送されたトラヒックデータを回復する。プロセッサ１４９０は、アップリンク上で伝送している各能動端末のためにチャネル推定を実行する。複数の端末は、アップリンク上、それぞれの割り当てられたパイロットサブバンドのセット上で同時にパイロットを伝送してもよく、パイロットサブバンドのセットはインタレースされてよい。
【０１２５】
プロセッサ１４９０および１４５０は、それぞれ、アクセスポイント１４０５および端末１４３０で動作を指令（例えば、制御、調整、管理など）する。それぞれのプロセッサ１４９０および１４５０は、プログラムコードとプログラムデータとを記憶するメモリユニット（図示されず）に関連付けられてよい。プロセッサ１４９０および１４５０はまた、計算を実行して、それぞれアップリンクとダウンリンクのために周波数推定とインパルス応答推定とを導出することができる。
【０１２６】
多重アクセスシステム（例えば、ＦＤＭＡ，ＯＦＤＭＡ，ＣＤＭＡ，ＴＤＭＡなど）の場合、複数の端末はアップリンク上で同時に伝送することができる。かかるシステムの場合、パイロットサブバンドは異なる端末間で共有されてよい。チャネル推定技法は、各端末に関するパイロットサブバンドが（場合によっては、帯域エッジを除く）動作帯域全体にわたる場合に使用されてよい。かかるパイロットサブバンド構造は、各端末に周波数ダイバーシティを取得するために望ましいであろう。本明細書に記載の技法は、様々な手段によって実現されてよい。例えば、これらの技法は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組合せで実現されてもよい。ハードウェア実装形態の場合、チャネル推定に使用される処理ユニットは、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理素子（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｄｅｖｉｃｅｓ）（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙｓ）（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、本明細書に記載の機能を実行するために設計されたその他の電子ユニット、またはそれらの組合せの範囲内で実現されてよい。ソフトウェアの場合、本明細書に記載の機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能など）を介した実装形態が可能である。ソフトウェアコードは、メモリユニット内に記憶され、プロセッサ１４９０および１４５０によって実行されてよい。
【０１２７】
ソフトウェア実装形態の場合、本明細書に記載の技法は、本明細書に記載の機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能など）により実現されてよい。ソフトウェアコードは、メモリユニット内に記憶され、プロセッサによって実行されてよい。メモリユニットは、プロセッサ内でまたはプロセッサの外部で実現されてよい。後者の場合、当技術分野で知られている様々な手段によりプロセッサに通信可能に結合されてよい。
【０１２８】
上に述べられている内容は、例示的な実施形態を含む。当然、実施形態を説明する目的で、コンポーネントまたは方法の考えられるすべての組合せを説明することは不可能であるが、当業者は、多くの別の組合せおよび置換えが可能であることを認識できる。したがって、これらの実施形態は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲に包括されるすべてのかかる代替形態、変更形態および改変形態を包含することが意図される。さらに、詳細な説明または特許請求の範囲で用語「含む」が使用される範囲で、かかる用語は、請求項の暫定的な用語として用いられる場合に、「備える」と解釈される用語「備える」と同様に包括的とされることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】無線通信ネットワークと、記号のタイミング補正を実行する受信機とを示す概略ブロック図である。
【図２】無線通信ネットワークのための例示的なタイミング態様およびタイミング補正を示す図である。
【図３】無線通信ネットワークのための例示的なタイミング態様およびタイミング補正を示す図である。
【図４】無線受信機のための例示的な時間補正考慮事項を示す図である。
【図５】例示的なデータ境界パターンを示す図である。
【図６】タイミング補正処理のための例示的なシミュレーションデータを示す図である。
【図７】タイミング補正処理のための例示的なシミュレーションデータを示す図である。
【図８】タイミング補正処理のための例示的なシミュレーションデータを示す図である。
【図９】タイミング補正処理のための例示的なシミュレーションデータを示す図である。
【図１０】無線システムのための例示的なタイミング補正処理を示す図である。
【図１１】無線システムのための例示的なネットワーク層を示す図である。
【図１２】無線システムのための例示的なユーザ装置を示す図である。
【図１３】無線システムのための例示的な基地局を示す図である。
【図１４】無線システムのための例示的なトランシーバを示す図である。
【符号の説明】
【０１３０】
100…無線ネットワークシステム、130… １つまたは複数の記号を有する記号のサブセット、300… チャネル推定ブロックおよびＤＭＴＴブロックによって実行される一連の演算、
1000…無線システムのための時間補正処理、1200… 無線通信環境で利用されるユーザ装置、
1430… 端末、1405… アクセスポイント、1425… アンテナ、1435… アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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