(57)【要約】この発明の少なくとも１つの実施形態は、ドップラー効果により生じた周波数オフセットを補償することにより１つ以上の無線通信装置間のスループットを改良する自動周波数オフセット補償方法、システム、および装置を提供する。特に、１つの実施は、受信されたキャリア信号の知感された周波数における周波数オフセットをドップラー効果が作るように互いに相対的に送信装置と受信装置が移動しているときに、周波数オフセットを評価し、これを用いてキャリア信号電力対干渉電力比（Ｃ／Ｉ）を補償する。
2008537388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信装置において、
無線信号を受信するためにアンテナに接続された入力インターフェースと、
前記入力インターフェースから前記無線信号を受信し、前記受信した無線信号に対する周波数オフセットを推定し、前記周波数オフセットを用いることにより受信したキャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を決定し、ドップラーシフトを補償するように構成されたシグナルプロセッサーと、
を備えた無線通信装置。
【請求項２】
前記シグナルプロセッサーと接続され、Ｃ／Ｉを決定するために所定の周波数オフセット訂正値のルックアップテーブルを記憶するメモリ装置をさらに備えた、請求項１の無線通信装置。
【請求項３】
前記オフセット周波数は、前記無線信号内のパイロットバーストのクロス乗積弁別器とドット積弁別器の比により推定される、請求項１の無線通信装置。
【請求項４】
前記オフセット周波数は、
【数１】
2008537388.tif 000028
により推定される最大周波数オフセットΔｆmaxのファクターであり、ｆcはキャリア周波数であり、ｖは、前記キャリア信号の受信機と前記キャリア信号の送信機との間の最大速度差であり、ｃは光の速度である、請求項３の無線通信装置。
【請求項５】
前記無線信号は候補基地局内から生じる、請求項１の無線通信装置。
【請求項６】
前記シグナルプロセッサーは対応するＣ／Ｉに基いて複数の候補基地局から前記候補基地局を選択するようにさらに構成される、請求項１の無線通信装置。
【請求項７】
前記シグナルプロセッサーは、前記選択された候補基地局との通信リンクを確立するようにさらに構成される、請求項１の無線通信装置。
【請求項８】
無線通信装置において、
無線キャリア信号を受信する手段と、
前記キャリア信号のための周波数オフセットを推定する手段と、
前記周波数オフセットを用いることにより、受信キャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を推定し、前記無線キャリア信号の受信機と前記無線キャリア信号の送信機との間のドップラーシフトを補償する手段と、
を備えた無線通信装置。
【請求項９】
周波数補償方法において、
無線キャリア信号を受信することと、
前記キャリア信号の周波数オフセットを推定することと、
前記周波数オフセットを用いることにより受信キャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を推定し、前記無線キャリア信号の受信機と前記無線キャリア信号の送信機との間のドップラーシフトを補償することと、
を備えた方法。
【請求項１０】
前記無線キャリア信号は候補基地局からのパイロット信号である、請求項９の方法。
【請求項１１】
前記周波数オフセットを推定することは、前記無線キャリア信号のクロス乗積弁別器を決定することと、前記無線キャリア信号のドット積弁別器を決定することとを含む、請求項９の方法。
【請求項１２】
前記周波数オフセット推定は、前記無線信号内のパイロットバーストのクロス乗積弁別器とドット積弁別器の比により決定される、請求項９の方法。
【請求項１３】
前記オフセット周波数は、
【数２】
2008537388.tif 000029
により推定される最大周波数オフセットΔｆmaxのファクターであり、ｆcはキャリア周波数であり、ｖは、前記キャリア信号の受信機と前記キャリア信号の送信機との間の最大速度差であり、ｃは光の速度である、請求項９の方法。
【請求項１４】
アンテナと接続されキャリア信号を受信する入力インターフェースと、
前記入力インターフェースと接続され前記キャリア信号を受信し、前記キャリア信号のための周波数オフセットを推定し、前記周波数オフセットを用いることによりキャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を決定し、ドップラーシフトを補償するように構成された回路と、
を備えたプロセッサー。
【請求項１５】
前記キャリア信号は、候補基地局からのパイロット信号であり、前記パイロット信号の受信機と前記候補基地局との間に相対運動がある、請求項１４のプロセッサー。
【請求項１６】
前記回路は、さらに、
【数３】
2008537388.tif 000030
により推定される最大周波数オフセットΔｆmaxのファクターである周波数オフセットを前記無線信号内のパイロットバーストのクロス乗積弁別器とドット積弁別器の比により推定するように構成され、ｆcはキャリア周波数であり、ｖは前記キャリア信号の受信機と前記キャリア信号の送信機との間の最大速度差であり、ｃは光の速度である、請求項１４のプロセッサー。
【請求項１７】
前記回路は、さらにルックアップテーブルからあらかじめ計算されたオフセット値を検索しＣ／Ｉを決定するように構成される、請求項１４のプロセッサー。
【請求項１８】
前記回路は、さらに、
候補基地局をサーチし、
現在の基地局を用いて利用可能なものよりもより良い通信リンクを前記候補基地局を用いて確立することができるなら、前記現在の基地局から前記候補基地局に切り替えるように構成される、請求項１４のプロセッサー。
【請求項１９】
受信機が候補基地局間で選択するとき周波数オフセットを補償する１つ以上の命令を有する機械読み取り可能な記録媒体であって、前記命令はプロセッサーにより実行されると、前記プロセッサーに、
１つ以上の候補基地局から１つ以上のパイロット信号を受信させ、
前記１つ以上のパイロット信号のための周波数オフセットを推定させ、
前記周波数オフセットを用いることにより受信キャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を推定させ、前記受信機と前記１つ以上の候補基地局との間のドップラーシフトを補償させる、機械読み取り可能な記録媒体。
【請求項２０】
プロセッサーにより実行されると、前記プロセッサーに、
対応するＣ／Ｉに基いて前記１つ以上の候補基地局から前記候補基地局を選択させ、
現在の基地局を用いて利用可能なものよりもより良い通信リンクが前記候補基地局を用いて確立することができるなら、前記現在の基地局を前記候補基地局に切り替えさせる、１つ以上の命令をさらに有する、請求項１９の機械読み取り可能記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【関連技術】
【０００１】
この特許出願は、この発明の譲受人に譲渡され、参照することにより明示的にここに組み込まれる、２００５年３月２９日に出願した、「Ｃ／Ｉ推定におけるフォワードリンクドップラー補償］(FORWARD LINK DOPPLER COMPENSATION IN C/I ESTIMATION）というタイトルの米国仮出願第６０／６６６，３３２の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
少なくとも１つの特徴は無線通信システムに関連し、特に、ドップラー周波数オフセットを補償することにより信号劣化を低減するためのスキームに関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムは、移動するプラットフォームと固定ロケーションとの間で通信することを含めて多くのアプリケーションのために使用される。例えば、航空機は、現在の基地局に対して無線（例えば、無線周波数）リンクを有していてもよい。航空機が移動するにつれ、航空機は、１つのセクターを追跡し、より良いパイロット／ビーコン信号のために他のセクターをモニターし、他の（例えば、より近い、より良い信号強度）の基地局が利用可能か否かを決定する。他の基地局からのパイロット信号が検出されるなら、現在の基地局から候補基地局への通信ハンドオフが実行されてもよい。
【０００４】
航空機は典型的に高速で移動するので、現在のセクターと候補セクター（セクター群）との間のドップラー効果により周波数オフセット差があるかもしれない。例えば、より悪いケースシナリオにおいて、航空機が現在のセクターから直接離れる方向に移動し、反対方向の候補セクターに向かって直接移動し、毎秒３４０メートル（ｍ／ｓ）で移動するなら、周波数オフセットは、８５０ＭＨｚのキャリア周波数を有した１９２７Ｈｚかもしれない。これは、候補パイロット信号の真のキャリア信号電力対干渉信号電力比（すなわち、Ｃ／Ｉ電力比）の過小評価があることを意味する。なぜなら、推定器は、周波数において基準からはずれているからである。ハンドオフが適切に実行されていないかもしれず、従って受信機は、最良のセクターまたは基地局と通信していないので、低いスループットを生じる。
【発明の開示】
【０００５】
１つの実施は、（１）無線キャリア信号を受信することと、（２）キャリア信号のために周波数オフセットを推定することと、（３）周波数オフセットを用いて受信されたキャリア信号電力対干渉信号電力（Ｃ／Ｉ）を推定し、無線キャリア信号の受信機と無線キャリア信号の送信機との間のドップラーシフトを補償することとを備えた周波数補償方法を提供することである。無線キャリア信号は、移動通信装置が周波数補償方法を実施する候補基地局からのパイロット信号であってもよい。基地局が静止していてもよい間受信機は、航空機に搭載された通信装置であってもよい。
【０００６】
周波数オフセットを推定することは、（１）無線キャリア信号のクロス乗積弁別器を決定することと、（２）無線キャリア信号のドット積弁別器を決定することとを含んでいてもよい。１例において、周波数オフセット推定は方程式
【数４】
2008537388.tif 000003
【０００７】
により決定される。但し、ＣＰＤは、クロス乗積弁別器の結果であり、ＤＰＤは、無線キャリア信号内のパイロットバーストのドット積弁別器の結果である。ｍ１およびＮは選択された係数である。Δｆmaxは最大予測周波数オフセットであり、Ｔｃはシンボル間隔である。最大周波数オフセットΔｆmaxは、
【数５】
2008537388.tif 000004
【０００８】
により推定されてもよい。但し、ｆcはキャリア周波数であり、ｖは無線キャリア信号の受信機と無線キャリア信号の送信機との間の最大速度差であり、ｃは光の速度である。Ｃ／Ｉは、方程式
【数６】
2008537388.tif 000005
【０００９】
により決定されてもよい。但し、キャリア信号内の受信したパイロットシンボルは、
【数７】
2008537388.tif 000006
【００１０】
として定義される。Ｔcは、２つの連続するパイロットシンボルｙk間の時間間隔である。ｎkは、時刻kにおける加法的白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）であり、αはチャネル減衰である。
【００１１】
１つの実施は、（１）アンテナを接続しキャリア信号を受信するための入力インターフェースを有し、（２）入力インターフェースに接続されキャリア信号を受信する回路であって、（ａ）キャリア信号のための周波数オフセットを推定するように構成され、および（ｂ）周波数オフセットを用いてキャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を決定しドップラーシフトを補償する回路とを有したプロセッサーを提供してもよい。キャリア信号は候補基地局からのパイロット信号であってよく、パイロット信号の受信機と候補基地局との間の相対運動である。さらに、回路は、Ｃ／Ｉを決定するためにルックアップテーブルからのあらかじめ計算されたオフセット値を検索するように構成されてもよい。
【００１２】
１つの実施において、プロセッサー、システム、または方法はまた（１）候補基地局をサーチしてもよく、（２）現在の基地局で利用可能であるよりも候補基地局を用いてより良いリンクを確立することができるなら、現在の基地局から候補基地局に切り替えてもよい。候補基地局は、そのＣ／Ｉに基いて選択される。パイロット信号（例えば、パイロットバースト）は、候補基地局により送信され、最良のＣ／Ｉを有した基地局を決定するために使用される。候補基地局のためのＣ／Ｉは、候補基地局を選択する前に周波数オフセットに対して訂正される。
【００１３】
また、１つの実施は、（１）アンテナに接続され、無線信号を受信する入力インターフェースと、（２）（ａ）入力インターフェースから無線信号を受信し、（ｂ）無線信号のための周波数オフセットを推定し、（ｃ）周波数オフセットを用いて受信されたキャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を決定しドップラーシフトを補償するように構成されたシグナルプロセッサーと、を備えた無線通信装置を提供する。メモリデバイスは、信号プロセッサーに接続され、Ｃ／Ｉを決定するために所定の周波数オフセット訂正値のルックアップテーブルを記憶してもよい。
【００１４】
さらに他の実施形態は、プロセッサーにより実行されると、プロセッサーに、（ａ）１つ以上の候補基地局から１つ以上のパイロット信号を受信させ、（ｂ）１つ以上のパイロット信号のための周波数オフセットを推定させ、（ｃ）周波数オフセットを用いて受信したキャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を推定し、受信機と、１つ以上の基地局との間のドップラーシフトを補償させ、（ｄ）対応するＣ／Ｉに基いて１つ以上の基地局から候補基地局を選択させ、（ｅ）現在の基地局で利用可能なものより候補基地局を用いてより良い通信リンクが確立することができるなら、現在の基地局から候補基地局に切り替えさせる、受信機が候補基地局の間で選択するとき、周波数オフセットを補償するための１つ以上の命令を有する機械読み取り可能媒体を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下の記載において、実施形態の完全な理解を提供するために特定の詳細が与えられる。しかしながら、実施形態は、これらの特定の詳細無しに実施してもよいことは当業者により理解されるであろう。例えば、不必要に詳細に実施形態を不明瞭にしないために回路はブロック図で示されてもよい。他のインスタンスにおいて、よく知られた回路、構造および技術は、実施形態を不明瞭にしないようにするために詳細に示されてもよい。
【００１６】
また、実施形態は、フローチャート、フローダイアグラム、ストラクチャーダイアグラム、またはブロックダイアグラムとして描画されるプロセスとして記載されてもよい。フローチャートは、動作をシーケンシャルプロセスとして記載してもよいが、動作の多くは並列にまたは同時に実行することができる。さらに、動作の順番は再構成されてもよい。その動作が完了すると、プロセスが終了される。プロセスは、方法、機能、手続、サブルーチン、サブプログラム等に対応してもよい。プロセスが機能に相当するとき、その終了は、コーリング機能またはメイン機能への機能のリターンに相当する。
【００１７】
さらに、記憶媒体は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリ（登録商標）装置および／または情報を記憶するための他の機械読み取り可能媒体を含む、データを記憶するための１つ以上の装置を表してもよい。「機械読み取り可能媒体」は、ポータブルまたは固定の記憶装置に限定されないが、光学記憶装置、無線チャネル、および命令（命令群）および／またはデータを記憶し、含み、または運ぶことができる種々の他の媒体を含む。
【００１８】
さらに、実施形態は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、ミドルウエア、マイクロコード、またはそれらの任意の組み合わせにより実施してもよい。ソフトウエア、ファームウエア、ミドルウエアまたはマイクロコードで実施されるとき、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体または他の記憶装置（記憶装置群）のような機械読み取り可能媒体に記憶されてもよい。プロセッサーは必要なタスクを実行してもよい。コードセグメントは、手続、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウエアパッケージ、クラスまたは命令、データ構造またはプログラムステートメントの任意の組み合わせを表してもよい。コードセグメントは、情報、データ、引数、パラメーターまたはメモリ内容を通過させおよび／または受信することにより他のコードセグメントまたハードウエア回路に接続されてもよい。情報、引数、パラメーター、データ等は、メモリシェアリング、メッセージパッシング、トークンパッシング、ネットワーク送信等を含む任意の手段を介して渡され、送られ、または送信されてもよい。
【００１９】
１つの特徴は、ドップラー効果により生じた周波数オフセットを補償することにより１つ以上の無線通信装置の間でスループットを改良してもよい、システム、方法および装置を提供する。特に、１つの実施は、ドップラー効果が受信したキャリア信号の感知された周波数における周波数オフセットを作成するとき、キャリア信号電力対干渉電力比（Ｃ／Ｉ）を正確に推定する。
【００２０】
図１は、現在の基地局１０２から新しい基地局１０４に通信を切り替えるとき、ドップラーシフトを補償するためにこの発明が実施されてもよいシステムを図解する。通信装置１０６は移動プラットフォーム（例えば、航空機等）に接続されてもよく、第１のロケーションＡから第２のロケーションＢに移動してもよい。通信装置１０６は静止していてもよいしまたは移動していてもよい現在の基地局１０２と無線で通信してもよい。基地局（基地局ＡまたはＢ）は、有線または無線ネットワークと通信するためにブリッジ、リレー、または通信装置１０６のためのアクセスポイントとして機能してもよい。通信装置１０６は周期的に、連続的に、散発的に、および／または必要に応じて、他の基地局からのパイロットまたはビーコン信号をサーチする。パイロットまたはビーコン信号は受信機に、通信する他の基地局の存在を知らせるように機能する。これにより、通信装置１０６は、その通信リンク１０８を現在使用されている基地局１０２から新しい基地局１０４に切り替えることができる。通信装置１０６は新しい基地局１０４を検出し、新しい基地局が現在の基地局１０２より、より大きな信号強度を有していることを決定し、現在の基地局１０２に向けられた現在のビーム１０８を新しい基地局に向けるように切り替える。現在の基地局と新しい基地局からの信号強度は、基地局により放出されたパイロット信号から確認してもよい。このように、通信装置１０６は新しい基地局１０４に対して通信ハンドオフを開始する。
【００２１】
新しい基地局１０４との通信を検出し確立するプロセスにおいて、通信装置１０６は、信号にロックするために新しい基地局１０４からのパイロット信号または他の信号のキャリア周波数を確認してもよい。しかしながら、通信装置１０６は新しい基地局１０４に向かって移動しているので、ドップラーシフトまたは周波数におけるオフセットが起きるかもしれない。すなわち、通信装置１０６は現在の基地局１０２との通信を新しい基地局１０４に切り替えるので、通信装置１０６は、現在の基地局１０２から離れる方向で新しい基地局１０４に向かう方向に移動することにより生じたドップラー周波数オフセットを補償しなければならない。周波数オフセットの大きさは、通信装置１０６が通信する基地局に対して通信装置１０６が移動する速度に依存する。この周波数オフセットにおける計算間違いは、通信装置１０６における受信された信号の劣化をもたらす。
【００２２】
１つの特徴は、受信キャリア信号電力対干渉信号電力（Ｃ／Ｉ）を改良するために通信装置１０６において周波数オフセットを決定する方法を提供する。分析的な結果およびシミュレーション結果は、候補パイロット信号のＣ／Ｉの厳しい過小評価が高いＣ／Ｉ領域において生じることを示している。従って、１つの実施は、周波数オフセットを推定し、推定されたドップラー周波数を用いてＣ／Ｉ推定を補償するアルゴリズムを提供する。このアルゴリズムは、受信装置のデジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ）において実施されてもよい。
【００２３】
無損失の環境において、時刻kにおける送信されたパイロットシンボルｙk（例えば、バイト、ビット、数字等）のための受信された信号は、例えばｙk＝１、但し０＜k＜９５として定義されてもよい。しかしながら、時刻kにおいて加法的白色雑音（ＡＷＧＮ）ｎkとチャネル減衰αを有する環境において、Ｃ／Ｉは低くなるだろう。そのような環境において、受信パイロットシンボルは、
【数８】
2008537388.tif 000007
【００２４】
として定義されてもよい。この場合９６のバーストパイロットチップがある（図６参照）。この数字は、実施に依存して変化してもよい。Ｃ／Ｉ推定値は
【数９】
2008537388.tif 000008
【００２５】
として定義されてもよく、
【数１０】
2008537388.tif 000009
【００２６】
から得ることができる。チャネル減衰αの最大尤度（ＭＬ）推定値は、
【数１１】
2008537388.tif 000010
【００２７】
により与えられる。但し、＊は、複素共役を示す。σ2のＭＬ推定値は、
【数１２】
2008537388.tif 000011
【００２８】
により与えられる。但し、Ｋ＝９６（バーストパイロットチップの数）である。従って、Ｃ／Ｉの推定値は
【数１３】
2008537388.tif 000012
【００２９】
として与えられる。
【００３０】
図２は、この発明の一実施形態に従って採用されてもよい通信装置２００を図解するブロック図である。通信装置２００は、トランシーバー２０４に接続された処理ユニット２０２を含み、オプションでメモリユニット２０６を含んでいてもよい。処理ユニット２０２は、受信されたキャリア信号の知感された周波数における周波数オフセットをドップラー効果が作るとき、キャリア信号を受信し、キャリア信号電力対干渉電力比（Ｃ／Ｉ）を推定するように構成されてもよい。処理ユニット２０２は、トランシーバー２０４を介して受信および／または送信してもよく、情報をメモリ２０６に記憶してもよくおよび／またはメモリ２０６から情報を検索してもよい。通信装置２００の種々の実施形態は、多かれ少なかれここに記載されたこれらと等価な機能を実行するコンポーネントを用いて実施してもよい。
【００３１】
図３は、−５ｄＢ乃至１５ｄＢの理想Ｃ／Ｉに対する加法的白色雑音（ＡＷＧＮ）に対して実行されるシミュレーションのグラフを図解する。このグラフは、ドップラー周波数オフセットが存在しない場合に得られるＣ／Ｉを図解する。示された結果は、１０００のシミュレーションを平均することにより得られた。ライン３０２は、推定されたＣ／Ｉに対する理想的なＣ／Ｉのプロットである。このシミュレーションは、理想的な環境を仮定するので、理想的なＣ／Ｉと推定されたＣ／Ｉは同じ値を有し、従ってＣ／Ｉの劣化を有さない理想的なライン３０２を生じる。ライン３０４は推定されたＣ／Ｉの標準偏差が最小であることを同様に図解する。
【００３２】
１つの実施において、モバイル装置（例えば、通信装置１０６）は、（例えば、ビーム１０８を用いて）１つのセクターを追跡し現在の基地局（例えば、基地局１０２）と通信し、他の基地局（例えば、候補基地局１０４）とのハンドオフのために（例えば、ビーム１１０を用いて）他のセクターを監視する。しかしながら、（例えば、ビーム１１０を介して）サービスしていないセクターからパイロット信号を検出すると、ドップラーシフトにより周波数オフセットΔｆがある可能性がある。この周波数オフセットが考慮されないなら、モバイル装置サービスしていないセクターのＣ／Ｉを正確に推定することができず、ハンドオフを適切に実行できない結果としてそのスループットを低下させる。
【００３３】
（例えば、ビーム１１０を介して）サービスしていないセクターからの受信されたパイロットシンボル
【数１４】
2008537388.tif 000013
【００３４】
は、
【数１５】
2008537388.tif 000014
【００３５】
として書くことができる。但し、Ｔcは２つの連続するパイロットシンボルｙk間の時間間隔（例えば１／１．２２８８μ秒）である。このようにして、受信されたパイロットシンボル
【数１６】
2008537388.tif 000015
【００３６】
を再定義することにより、方程式２は、
【数１７】
2008537388.tif 000016
【００３７】
となる。これは、候補セクターのための周波数オフセットを有したＣ／Ｉ推定値を表す。
【００３８】
方程式１乃至方程式４から、
【数１８】
2008537388.tif 000017
【００３９】
として示すことができる。但し、θk＝２πΔｆｋＴcである。方程式５は周波数オフセットΔｆによる推定されたＣ／Ｉの劣化を与える。
【００４０】
図４は、周波数オフセットΔｆ＝２０００Ｈｚを有し、ドップラー補償が無い場合の−５ｄＢ乃至１５ｄＢの真のＣ／Ｉに対して実行されるシミュレーションのグラフを図解する。この理論的な結果４０２は方程式５により得られ、シミュレーション結果は１０００のシミュレーションに対して平均化される。標準偏差４０４は、標準偏差３０４（図３）から著しく変化されないことに留意する必要がある。プロットライン４０２は、１５ｄＢのＣ／Ｉに対して約６ｄＢの過小評価を示す（ポイント４０６）。すなわち、ポイント３０６において１５ｄＢである代わりに、推定されたＣ／Ｉは約９ｄＢである。高いＣ／Ｉ領域におけるこのＣ／Ｉの厳しい過小評価は、ドップラーシフトにより生じるかもしれない周波数オフセットΔｆ＝２０００Ｈｚによる。この周波数オフセットΔｆをより正確に補償するアルゴリズムは、より正確にＣ／Ｉを決定するために必要とされる。
【００４１】
周波数オフセットΔｆが周知なら、Ｃ／Ｉ推定値のこの劣化は補償することができる。周波数オフセットが周知であるとき、Ｃ／Ｉ推定値の劣化は、方程式４を以下に変更することにより補償することができる。
【数１９】
2008537388.tif 000018
【００４２】
図５は、周知のオフセット周波数Δｆのための方程式６に基いてＣ／Ｉ推定値のシミュレーション結果を図解するグラフである。周波数オフセットΔｆは、２０００Ｈｚで維持され（ライン５０２）、この周波数オフセット値は、Ｃ／Ｉを推定する際に使用される。平均Ｃ／Ｉは１０００のシミュレーションに対して得られる。観察することができるように、周波数オフセットによる推定されたＣ／Ｉの劣化（ライン５０２）は、方程式６により良く補償される。ライン５０２は、推定されたＣ／Ｉに対する理想Ｃ／Ｉのプロットであり、Ｃ／Ｉの劣化をほとんど有さないことを示す。すなわち、１５ｄＢの推定されたＣ／Ｉが真の値に近づくように、方程式６は周波数オフセット（例えば、Δｆ＝２０００Ｈｚ）を補償する。
【００４３】
方程式６が推定されたＣ／Ｉを改良する方法を提供するけれども、周波数オフセットΔｆは周知であると仮定する。実際の実施において、周波数オフセットΔｆは典型的には周知ではない。
【００４４】
図６は、周波数オフセットを推定するために実施してもよいバーチャルローテーターループ（ＶＲＬ）を図解するブロック図である。同相のクロス乗積弁別器（ＣＰＤ）および受信されたパイロットバーストｙkの虚数部、および同相のドット積弁別器（ＤＰＤ）および受信されたパイロットバーストｙkの虚数部。ＣＰＤとＤＰＤはそれぞれ方程式７および８として書くことができる。
【数２０】
2008537388.tif 000019
【００４５】
但し、Ｎはパイロット信号の長さであり、ｍ1Ｎは、ＣＰＤとＤＰＤを計算する際の２つのパイロットバーストの開始間の間隔である。従って、ＣＰＤとＤＰＤが周知なら、Δｆは、方程式７および８から導きだすことができる。
【００４６】
図７は１つの実施による２０４８チップのスロットデータ構造を図解する。スロット構造のサイズは実施に依存して変化してもよい。各スロットは偶数および奇数のハーフスロットに分割され、各ハーフはデータ、パイロットバーストおよびＭＡＣビットを含む。ハーフスロット（１０２４チップ）ごとに９６チップの１つのパイロットバーストがある。チップ間隔は、２つの連続するサンプル間の丁度時間間隔であることに留意する必要がある。
【００４７】
図８及び図９は、どのようにして同相のクロス乗積弁別器（ＣＰＤ）と受信された信号（例えば、パイロットバースト）の虚数部が決定されてもよいかを示す等価ブロック図を図解する。同様に、図１０および図１１は、どのようにして同相のドット積弁別器（ＤＰＤ）と受信した信号（例えば、パイロットバースト）の虚数部が決定されてもよいかを示す等価ブロック図を図解する。これらの図において、ＳIおよびＳQは、
【数２１】
2008537388.tif 000020
【００４８】
として表されてもよい。但し、Ｉ［ｎ］＋ｊＱ［ｎ］は、時刻ｎにおける受信されたパイロットシンボルを表し、Ｎは、（方程式７および８で使用されたＮと同じ）パイロットバーストのレングスである。従って、ＣＰＤとＤＰＤは取得することができる。
【００４９】
１つのトラッキングモード例において、ＣＰＤとＤＰＤは、ｍ1Ｎ＝１０２４チップにより分離されたフルパイロットバーストＮ＝９６を用いて計算される。獲得モードにおいて、ＣＰＤとＤＰＤは、Ｎ＝４８であり、ｍ1Ｎ＝４８チップにより分離される、４８チップの２つのハーフパイロットバーストとして９６チップのフルパイロットバーストを用いて計算される。時間間隔Ｔcはチップ間隔（例えば１／１．２２８８μ秒）であり、αはチャネル減衰である。
【００５０】
図６を再び参照すると、利得ｇ1は、
【数２２】
2008537388.tif 000021
【００５１】
であるように選択されてもよい。近似値
【数２３】
2008537388.tif 000022
【００５２】
を用いて、ｇ1は、ｇ1＝２πｎ1ＮＴcとして解が得られる利得ｇ2は、ループの収束速度を制御する。
【００５３】
以下の結論が図６で図解されたＶＲＬを用いて周波数オフセット推定値から出される。
【００５４】
（ａ）異なるＣ／Ｉ値は異なる収束時間を生じる。ループは低いＣ／Ｉで収束するためにかなりより長い時間を取る。
【００５５】
（ｂ）ｇ1に対して値を設定する際に取られる近似値により高いＣ／Ｉにおいて推定されたΔｆに対してバイアスがある。利得ｇ1がｔａｎ（２πｎ1ＮΔｆＴc）／Δｆの理想値として設定することができたなら、バイアスは存在しなかったであろう。しかしながら、周波数オフセットはΔｆは周知でないので、これは現実的ではない。図４に描画された例の場合、推定されたΔｆの標準偏差は１５ｄＢのＣ／Ｉにおいて約２５０Ｈｚである。
【００５６】
１つの特徴は高いＣ／Ｉ値において周波数オフセットΔｆをより正確に推定する新規なスキームを供給する。ＤＰＤ出力によりＣＰＤ出力を分割することはΔｆの以下の関数を与える。
【数２４】
2008537388.tif 000023
【００５７】
例えば、獲得モードにおいて、関数Ｄ（Δｆ）は、関心のあるΔｆのレンジのための直線により近似することができる。すなわち、
【数２５】
2008537388.tif 000024
【００５８】
この場合、スロープｋは
【数２６】
2008537388.tif 000025
【００５９】
として選択することができる。この場合、Δｆmaxは最大の予測される周波数オフセットである。一実施において、この最大周波数オフセットΔｆmaxは、（ｆc  ｘ  ｖ）／ｃにより推定されてもよい。但し、ｆcはキャリア周波数である。ｖはその通信基地局に対する通信装置の移動の最大速度（例えば、航空機の速度）である。ｃは光の速度である。それゆえ、Δｆは
【数２７】
2008537388.tif 000026
【００６０】
として推定することができる。
【００６１】
さらに、方程式１０におけるＣＰＤおよびＤＰＤ項は、スライディングウインドウにわたって各ハーフスロットからのＣＰＤおよびＤＰＤ出力を平均化することにより得ることができる。図１２および図１３は、それぞれ２０００Ｈｚ−１００Ｈｚの真の周波数オフセットに対する推定された周波数オフセットのシミュレーション結果のグラフを図解する。スライディングウインドウはシミュレーションの両方において５つのハーフスロットである。平均は１０００のシミュレーションに対して得られる。推定された周波数オフセットΔｆの標準偏差１２０４および１３０４は１５ｄＢのＣ／Ｉ（図１３）において約６０Ｈｚである。
【００６２】
図１４は周波数オフセットΔｆを用いてＣ／Ｉを推定する一般的な方法またはアルゴリズムを描画する。最初に、キャリア信号が受信される１４０２。次に、上述したように、ＣＰＤとＤＰＤを決定し、方程式１０を適用することによりキャリア信号のための周波数オフセットΔｆが推定される１４０４。最後に、方程式６を適用し、推定された周波数オフセットΔｆを用いることによりＣ／Ｉが推定される。
【００６３】
図１５および１６は２０００Ｈｚ（図１５の１５０４）および−１００Ｈｚ（図１６の１６０４）の周波数オフセットが存在する場合に推定されたＣ／Ｉのためのシミュレーション結果を図解する。周波数オフセットのためのスライディングウインドウのサイズは５つのハーフスロットである。平均Ｃ／Ｉは１０００シミュレーションに対して決定される。図１５および図１６を比較すると、受信機が周波数オフセットΔｆを知っておりＣ／Ｉ推定値（図５）を補償するために真の値を使用するなら、アルゴリズムの性能は、性能に匹敵することがわかる。さらに、全体的な性能（ライン１５０４および１６０４）は、（図３に示される）周波数オフセットなしにシステムの結果と比較して、わずかな劣化（ライン１５０２および１６０２）を単に示す。
【００６４】
ここに記載された自動周波数補償システムもまた方程式６を実施することによりデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で実施されてもよい。この発明の一実施形態において、ＤＳＰは、Δｆの種々の値においてドップラーシフトのためのＣ／Ｉを補償するために採用することができる所定の周波数オフセット訂正値を有したルックアップテーブルを含んでいてもよい。特にルックアップテーブルはＣ／Ｉを訂正するために方程式６において使用される訂正項
【数２８】
2008537388.tif 000027
【００６５】
を含んでいてもよい。
【００６６】
図１７は上述した周波数補償に使用する例示装置を図解するものであり、受信機１７１０、第１の推定モジュール１７２０および第２の推定モジュール１７３０を備えている。受信機１７１０は無線キャリア信号を受信するように構成される。第１の推定モジュール１７２０は、キャリア信号のための周波数オフセットを推定するように構成される。第２の推定モジュール１７３０は、周波数オフセットを用いることによりキャリア信号電力対干渉信号電力比（Ｃ／Ｉ）を推定し、無線キャリア信号の受信機と無線キャリア信号の送信機との間のドップラーシフトを補償するように構成される。周波数オフセットを推定するために、第１の推定モジュール１７２０はまた、無線キャリア信号のクロス乗積弁別器を決定するように構成された第１の決定モジュール１７４０と、無線キャリア信号のドット積弁別器を決定するように構成された第２の決定モジュール１７５０を備えていてもよい。
【００６７】
図１７の装置は一例であり、そのようなものとして、さらなるエレメントを備えていてもよいことに留意する必要がある。さらに、第１および第２の決定モジュール１７４０および１７５０は、エレメントの動作に影響を及ぼすことなく一緒に実施されてもよい。同様に、第１および第２の推定モジュール１７２０および１７３０は、エレメントの動作に影響を及ぼすことなく一緒に実施してもよい。さらに、図１７の１つ以上のエレメントは、一緒に実施されてもよく、および／または再構成され、さらに上述した周波数補償を達成してもよい。
【００６８】
従って、上述した実施形態は単に例でありこの発明を限定するとして解釈されるべきでないことに留意する必要がある。実施形態の記載は、実例となることを意図したものであり、クレームの範囲を制限することを意図したものではない。そのようなものとして、この開示は、他の装置に容易に適用することができ、多くの代替物、変更、変形例は、当業者には明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、現在の基地局から新しい基地局に通信を切り替えるとき、この発明がドップラーシフトを補償するように実施してもよいシステムを図解する。
【図２】図２は、この発明の一実施形態に従って採用されてもよい通信装置を図解するブロック図である。
【図３】図３は、−５ｄＢ乃至１５ｄＢの理想信号電力対干渉電力比（Ｃ／Ｉ）のための加法的白色雑音（ＡＷＧＮ）チャネルに対して実行されるシミュレーションのグラフを図解する。
【図４】図４は周波数オフセットΔｆ＝２０００Ｈｚでドップラー補償がない、−５ｄＢ乃至１５ｄＢの理想Ｃ／Ｉのために実行されるシミュレーションのグラフを図解する。
【図５】図５は既知のオフセット周波数Δｆのための方程式６に基いたＣ／Ｉ推定のシミュレーション結果を図解するグラフである。
【図６】図６は周波数オフセットを推定するために実施してもよいバーチャルローテーターループ（ＶＲＬ）を図解するブロック図である。
【図７】図７は、一実施形態に従う２０４８チップのスロットデータ構造を図解する。
【図８】図８は、信号のクロス乗積弁別器をどのように決定するかを示す等価ブロック図を図解する。
【図９】図９は、信号のクロス乗積弁別器をどのように決定するかを示す等価ブロック図を図解する。
【図１０】図１０は、信号のドット積弁別器（ＤＰＤ）をどのように決定してもよいかを示す等価ブロック図を図解する。
【図１１】図１１は、信号のドット積弁別器（ＤＰＤ）をどのように決定してもよいかを示す等価ブロック図を図解する。
【図１２】図１２は、それぞれ２０００Ｈｚと−１００Ｈｚの真の周波数オフセットΔｆのための推定された周波数オフセットのシミュレーション結果のグラフを図解する。
【図１３】図１３は、それぞれ２０００Ｈｚと−１００Ｈｚの真の周波数オフセットΔｆのための推定された周波数オフセットのシミュレーション結果のグラフを図解する。
【図１４】図１４は、周波数オフセットΔｆを用いてＣ／Ｉを推定するための一般的な方法またはアルゴリズムを図解する。
【図１５】図１５は、２０００Ｈｚと−１００Ｈｚの周波数オフセットがある場合に推定されたＣ／Ｉのシミュレーション結果のグラフを図解する。
【図１６】図１６は、２０００Ｈｚと−１００Ｈｚの周波数オフセットがある場合に推定されたＣ／Ｉのシミュレーション結果のグラフを図解する。
【図１７】図１７は、通信装置の例示実施を図解する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３−２】
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【図４】
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【図４−２】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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