(57)【要約】  無線通信システムのＯＦＤＭ受信機における受信信号の周波数誤差を判定する。所与の継続時間のシンボルが、副搬送波周波数上のセルとして伝送され、前記セルのいくつかは、参照情報で変調されるパイロット・セルに相当する。前記方法は、異なるシンボル及び異なる副搬送波からの少なくとも３つのパイロット・セル（ｐ０，ｐ１，ｐ２）を選択するステップと、各パイロット・セルが伝送されるシンボル及び副搬送波を判定するステップと、各パイロット・セルに関して、受信信号と生成された信号との間の位相差を判定するステップと、判定された前記位相差から、周波数誤差に起因する位相差（Φｘ）の変化を計算するステップと、計算された前記位相差（Φｘ）の変化から前記周波数誤差を計算するステップと、を含む。このようにして、単一のリソース・ブロックのような短いデータ・バーストしか推定に使用できない状況でも周波数誤差を判定することが可能な受信機が提供される。
2010526457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重を利用した無線通信システムの受信機（１）において、前記受信機で生成される対応信号と比較した受信信号の周波数誤差
【数１】
2010526457.tif 000033
を判定する方法であって、
前記受信信号は、それぞれ対応する数の副搬送波周波数上のいくつかのセルとして伝送される所与の継続時間のシンボルを含み、前記セルのいくつかは、参照情報で変調され、それ自体の送信値が前記受信機に知らされるパイロット・セルであり、
前記方法は、
前記受信信号と前記生成された信号との間のシンボル毎の位相差の変化を判定するステップを含み、
前記方法は、
・少なくとも２つの異なるシンボルからの少なくとも３つのパイロット・セル（ｐ０，ｐ１，ｐ２）であって、それぞれ異なる副搬送波周波数から選択されるパイロット・セルを選択するステップ（１０１）と、
・前記パイロット・セルが伝送されるシンボル及び副搬送波周波数として定義される、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの位置を判定するステップ（１０２）と、
・前記少なくとも３つの各パイロット・セルに関して、前記受信信号と前記生成された信号との間の位相差を判定するステップ（１０３）と、
・選択された少なくとも２対の前記少なくとも３つのパイロット・セルの各対毎に、判定された前記位相差から前記各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ１、φ２）の変化を判定するステップ（２０２、２０３）と、
・前記少なくとも３つの各パイロット・セルの前記位置を使用して、前記周波数誤差に起因する位相差（φｘ）の変化を、判定された前記位相の各変化（φ１、φ２）の加重和として計算するステップ（１０４、２０４）と、
・計算された前記位相差（φｘ）の変化から前記周波数誤差
【数２】
2010526457.tif 000034
を計算するステップ（１０５）と、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記ステップは、
選択された各対毎に、前記各対における２つの前記セル間の副搬送波周波数距離（ｃ１、ｃ２）及び時間的距離（ｄ、１）に従って重み係数を判定するステップ（２０１）と、
判定された前記重み係数を使用することにより、前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を、判定された前記位相の各変化（φ１、φ２）の加重和として計算するステップ（２０４）と、
を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各対における２つの前記パイロット・セルが異なるシンボル内で受信されるように前記各対のパイロット・セルを選択するステップを更に含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記計算するステップを位相表現を使用して実行するステップを更に含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
２つの異なるシンボル（ｎ、ｎ＋１）のみからの前記パイロット・セルを選択するステップと、
前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を、判定された前記位相の各変化の加重平均として計算するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記２つの異なるシンボルの一方から選択された前記パイロット・セルの前記副搬送波周波数の索引の合計と、前記２つの異なるシンボルの他方から選択された前記パイロット・セルの前記副搬送波周波数の索引の合計とが等しくなるように、前記パイロット・セルを選択するステップと、
前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を、判定された前記合計位相変化の平均として計算するステップと、
を更に含むことを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記計算するステップを前記信号の複素表現を使用して実行するステップを更に含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
第１の対における少なくとも２つの前記パイロット・セルが同一のシンボル内で受信されるように前記各対のパイロット・セルを選択するステップを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ１、φ２）の変化を判定する前記ステップと、前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を計算する前記ステップとは、
前記第１の対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ５）の変化を判定するステップ（３０１）と、
前記位相差（φ５）の変化から、副搬送波周波数に依存する位相差の変化を計算するステップ（３０２）と、
異なるシンボル内で受信される第２の対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ６）の変化を判定するステップ（３０３）と、
前記第２の対に関して判定された前記位相差（φ６）の変化から、計算された前記副搬送波周波数に依存する位相差の変化に前記第２の対における前記パイロット・セル間の副搬送波周波数距離を示す係数を乗じた値を減じることにより、前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を計算するステップ（３０４）と、
を更に含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記ステップは、最小二乗推定法によって実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
直交周波数分割多重を利用した無線通信システムの受信機（１）であって、前記受信信号は、それぞれ対応する数の副搬送波周波数上のいくつかのセルとして伝送される所与の継続時間のシンボルを含み、前記セルのいくつかは、参照情報で変調され、それ自体の送信値が前記受信機に知らされるパイロット・セルであり、
前記受信機は、前記受信信号と前記受信機で生成される対応信号との間のシンボル毎の位相差の変化を判定することにより、前記生成された信号と比較した受信信号の周波数誤差
【数３】
2010526457.tif 000035
を判定するように構成され、
前記受信機は、
・少なくとも２つの異なるシンボルからの少なくとも３つのパイロット・セル（ｐ０，ｐ１，ｐ２）であって、それぞれ異なる副搬送波周波数から選択されるパイロット・セルを選択し、前記パイロット・セルが伝送されるシンボル及び副搬送波周波数として定義される、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの位置を判定する手段（４）と、
・前記少なくとも３つの各パイロット・セルに関して、前記受信信号と前記生成された信号との間の位相差（φｎ，ｌ）を判定する手段（６）と、
・選択された少なくとも２対の前記少なくとも３つのパイロット・セルの各対毎に、判定された前記位相差から前記各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ１、φ２）の変化を判定し、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの前記位置を使用して、前記周波数誤差に起因する位相差（φｘ）の変化を、判定された前記位相の各変化（φ１、φ２）の加重和として計算する手段（７）と、
・計算された前記位相差（φｘ）の変化から前記周波数誤差
【数４】
2010526457.tif 000036
を計算する手段（８）と、
を備えることを特徴とする受信機。
【請求項１２】
前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記手段（７）は、
選択された各対毎に、前記各対における２つの前記セル間の副搬送波周波数距離（ｃ１、ｃ２）及び時間的距離（ｄ、１）に従って重み係数を判定し、
判定された前記重み係数を使用することにより、前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を、判定された前記位相の各変化（φ１、φ２）の加重和として計算する
ように更に構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の受信機。
【請求項１３】
各対における２つの前記パイロット・セルが異なるシンボル内で受信されるように前記各対のパイロット・セルを選択するように更に構成されることを特徴とする、請求項１２に記載の受信機。
【請求項１４】
前記計算を位相表現を使用して実行するように更に構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の受信機。
【請求項１５】
２つの異なるシンボル（ｎ、ｎ＋１）のみからの前記パイロット・セルを選択し、
前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を、判定された前記位相の各変化の加重平均として計算する
ように更に構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の受信機。
【請求項１６】
前記２つの異なるシンボルの一方から選択された前記パイロット・セルの前記副搬送波周波数の索引の合計と、前記２つの異なるシンボルの他方から選択された前記パイロット・セルの前記副搬送波周波数の索引の合計とが等しくなるように、前記パイロット・セルを選択し、
前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を、判定された前記合計位相変化の平均として計算する
ように更に構成されることを特徴とする、請求項１５に記載の受信機。
【請求項１７】
前記計算を前記信号の複素表現を使用して実行するように更に構成されることを特徴とする、請求項１３に記載の受信機。
【請求項１８】
第１の対における少なくとも２つの前記パイロット・セルが同一のシンボル内で受信されるように前記各対のパイロット・セルを選択するように更に構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の受信機。
【請求項１９】
各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ１、φ２）の変化を判定し、前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を計算する前記手段（７）は、
前記第１の対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ５）の変化を判定し、
前記位相差（φ５）の変化から、副搬送波周波数に依存する位相差の変化を計算し、
異なるシンボル内で受信される第２の対における２つの前記パイロット・セル間の位相差（φ６）の変化を判定し、
前記第２の対に関して判定された前記位相差（φ６）の変化から、計算された前記副搬送波周波数に依存する位相差の変化に前記第２の対における前記パイロット・セル間の副搬送波周波数距離を示す係数を乗じた値を減じることにより、前記周波数誤差に起因する前記位相差（φｘ）の変化を計算する
ように更に構成されることを特徴とする、請求項１８に記載の受信機。
【請求項２０】
前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記手段（７）は、最小二乗推定法を使用するように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の受信機。
【請求項２１】
携帯電話の受信機であることを特徴とする、請求項１１乃至２０のいずれか一項に記載の受信機。
【請求項２２】
コンピュータ上で実行されたときに請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の各ステップを実行するプためのログラム・コード手段を備えるコンピュータ・プログラム。
【請求項２３】
コンピュータ上で実行されたときに請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法を実行するためのプログラム・コード手段が記憶されたコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、直交周波数分割多重を利用した無線通信システムの受信機において、該受信機で生成される対応信号と比較した受信信号の周波数誤差を判定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
発展を続けるモバイル通信用グローバル・システム（ＧＳＭ）や広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）等のモバイル・セルラー規格では、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）のような新しい伝送技法が見出される可能性が高い。更に、既存のセルラー・システムから高容量／高データ・レート・システムへの円滑な移行を既存の無線スペクトルで実現するために、新しいシステムは、柔軟な帯域幅で動作可能である必要がある。そのような柔軟性を有する新しいセルラー・システムの提案として、第３世代（３Ｇ）ＷＣＤＭＡ規格の進化版と見なされ得る３Ｇロング・ターム・エボリューション（３Ｇ  ＬＴＥ）がある。このシステムは、ＯＦＤＭをダウンリンクの多元接続技法（ＯＦＤＭＡと呼ばれる）として使用し、１．２５ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲の帯域幅で動作することができる。更に、最大帯域幅では最大１００Ｍｂ／ｓのデータ・レートがサポートされる。
【０００３】
一方、３Ｇ  ＬＴＥは、高レート・サービスだけでなく音声のような低レート・サービスでも使用されることが予想される。３Ｇ  ＬＴＥは伝送制御プロトコル／インターネット・プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）向けに設計されているため、ボイス・オーバ・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）は、音声搬送サービスである。パケット・ベースＶｏＩＰでは、ＧＳＭの場合のような省電力技法を利用することが可能となり、即ち、ＶｏＩＰパケット間で受信機と送信機をオフに切り替えることが可能となる。
【０００４】
しかしながら、これを機能させるには、ＶｏＩＰパケットを搬送する短いバースト中に使用可能なデータだけを使用して時間と周波数の両方が十分正確に推定され得ることが必要となる。３Ｇ  ＬＴＥには時間／周波数推定専用の特定のシンボルが存在するが、それらのシンボルの伝送頻度は低く、受信機がそのようなシンボルを使用しなければＶｏＩＰパケットを復調することができない場合は、節電性が大幅に低下する。代替的な時間／周波数推定／追跡手法は、典型的には、例えば地上波デジタル・ビデオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ‐Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ：ＤＶＢ‐Ｔ）の場合のように連続的に送信されるデータ、又は少なくとも十分長い送信期間にわたって送信されるデータを利用する。
【０００５】
ＬＴＥでは、データは、例えば数シンボルに対応するある期間中にいくつかの副搬送波を使用して送信されるデータに対応するリソース・ブロック（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｂｌｏｃｋ）と呼ばれる単位で伝送される。アプリケーションが高いデータ・レートを必要とする場合には、いくつかのリソース・ブロックを並列的に割り振り、連続的に送信することができ、アプリケーションが低いデータ・レートしか必要としない場合には、リソース・ブロックを一定の間隔で送信することができる。例えば、リソース・ブロックの継続時間を０．５ｍｓとした場合、ＶｏＩＰをサポートするには２０ｍｓ毎のリソース・ブロック送信で足りる可能性がある。実際には、単一のリソース・ブロックの送信間隔はこれよりもずっと長くなる可能性があり、即ち、２つ以上のリソース・ブロックを使用して時間及び周波数を推定することは現実的でない可能性がある。
【０００６】
当業界でよく知られる周波数推定アルゴリズムは、ＧＳＭとＷＣＤＭＡの両方で使用され、ハンドヘルド機器向けデジタル・ビデオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ‐Ｈａｎｄｈｅｌｄ：ＤＶＢ‐Ｈ）や無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のような現行のＯＦＤＭシステムでも使用されている。ＯＦＤＭ信号は個別に変調される多数の副搬送波を含むため、各シンボルは、それぞれ１つのシンボル中に１つの副搬送波に対して実行される変調に対応する複数のセルに分割されると考えることができる。これらのセルのいくつかは、参照情報で変調され、それ自体の送信値が受信機に知らされるパイロット・セル（ｐｉｌｏｔ  ｃｅｌｌ）に相当する。３Ｇ  ＬＴＥの用語によれば、セルは、リソース・エレメント（ｒｅｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）と呼ばれることもあり、パイロット・セルは、パイロット・シンボル（ｐｉｌｏｔ  ｓｙｍｂｏｌ）あるいは参照シンボル（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｓｙｍｂｏｌ）と呼ばれることもある。以下では、セル及びパイロット・セルという用語を使用する。
【０００７】
これらのアルゴリズムの基本的な概念は、２時点間の位相の変化を検討することである。ＯＦＤＭシステムでは、この概念は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）に先立って行われるサイクリック・プレフィックスを使用した周波数推定の実行時に使用され得る。この概念は、ＦＦＴ後の周波数推定の実行時にも使用され得る。ここでは、同一の副搬送波上のパイロット・セルを使用することができる。ＤＶＢ‐Ｔでは、この処理に非常に適したいわゆる連続パイロットが用いられる。パイロットが同一の副搬送波上で送信されるが連続的には送信されない場合にも、自明な修正を施すことによって上記と同じ手法が利用され得る。
【０００８】
ＯＦＤＭ受信機におけるフレーム及び周波数同期の一例は、ＥＰ１５０７３７８号に記載されており、ここでは同一の離散周波数（即ち同一の副搬送波）及び異なる離散時間に対応する１対の参照パイロット・セルが同期化に使用される。
【０００９】
しかしながら、上述のとおり、送信が単一のリソース・ブロックのように非常に短いバーストから構成される場合は、同一の副搬送波上で使用可能なパイロットが存在しない可能性が非常に高く、その場合は上述の手法を利用することができない。１つの可能性として異なる副搬送波からのパイロットを使用することが考えられ得るが、異なる副搬送波上で伝送されるパイロット・シンボルを周波数オフセット推定に使用することには、異なる副搬送波の位相が典型的には未知の異なる形で影響を受けるという根本的な問題がある。つまり、通常であれば周波数オフセットの適切な測定値となる２つのシンボル間の位相差を事実上周波数オフセット推定に役立てることができなくなる。
【００１０】
言うまでもなく、隣接する２つの副搬送波上及び連続するＯＦＤＭシンボル内に存在する２つのパイロット・セル間の位相差を検討し、ある位相差が発見された場合、その位相差は、チャネルに起因することもあれば副搬送波の周波数オフセットに起因することもあり、その組合せに起因する場合もある。いずれにせよ、上述の位相差に基づく周波数推定の精度は、そのチャネルがどの程度の周波数選択性を有するかという不確実性によって制限されることは確かである。
【００１１】
また、隣接する２つの副搬送波間及び連続するＯＦＤＭシンボル内の位相差を検討することによって周波数オフセットが推定される場合には、上記の精度は、ＦＦＴウィンドウがどこに配置されているかという不確実性によって制限される可能性がある。
【００１２】
したがって、相対的に離れて送信される単一のリソース・ブロックを使用したサービスをサポートするために、単一のリソース・ブロックしか利用可能でない場合にも使用することが可能な時間／周波数推定が必要とされている。特に、ＦＦＴ後に実行される従来技術の周波数推定では、同一の副搬送波上で伝送されるパイロット・セルが利用される。その場合、周波数は周知の方法を使用して推定され得る。送信が連続的である場合、又は少なくともデータが十分長いパケットで送信される場合には、典型的にはこの要件は満足される。一方、データが単一のリソース・ブロックのように非常に短いバーストで送信される場合には、典型的には単一の副搬送波上に２つ以上のパイロットが存在することはなく、その結果、標準的な周波数推定手法は役に立たなくなる。
【００１３】
したがって、使用可能なパイロット・セルが同一の副搬送波上で伝送されない場合にも機能する周波数推定アルゴリズムが必要とされている。
【発明の概要】
【００１４】
概要
そこで、本発明の一目的は、例えば観察されたデータ・ブロックの継続時間が非常に短いために同一の副搬送波上でパイロット・セル又は参照シンボルが使用可能でない状況でも使用することが可能な周波数誤差判定方法を提供することである。
【００１５】
本発明によれば、上記の目的は、直交周波数分割多重を利用した無線通信システムの受信機において、前記受信機で生成される対応信号と比較した受信信号の周波数誤差を判定する方法であって、前記受信信号は、それぞれ対応する数の副搬送波周波数上のいくつかのセルとして伝送される所与の継続時間のシンボルを含み、前記セルのいくつかは、参照情報で変調され、それ自体の送信値が前記受信機に知らされるパイロット・セルであり、前記受信信号と前記生成された信号との間のシンボル毎の位相差の変化を判定するステップを含む方法において達成される。上記の目的は、少なくとも２つの異なるシンボルからの少なくとも３つのパイロット・セルであって、それぞれ異なる副搬送波周波数から選択されるパイロット・セルを選択するステップと、前記パイロット・セルが伝送されるシンボル及び副搬送波周波数として定義される、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの位置を判定するステップと、前記少なくとも３つの各パイロット・セルに関して、前記受信信号と前記生成された信号との間の位相差を判定するステップと、選択された少なくとも２対の前記少なくとも３つのパイロット・セルの各対毎に、判定された前記位相差から前記各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差の変化を判定するステップと、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの前記位置を使用して、前記周波数誤差に起因する位相差の変化を、判定された前記位相の各変化の加重和として計算するステップと、計算された前記位相差の変化から前記周波数誤差を計算するステップと、を更に含む前記方法によって達成される。
【００１６】
上述のとおり、前記受信信号と、前記受信機においてパイロット・セルに関して生成される前記信号との間の前記位相差は、時間に依存する前記周波数誤差に応じて変化することも、前記セルの前記副搬送波に応じて変化することもある。時間に応じた変化、即ち前記周波数誤差に応じた変化は通常、単一のリソース・ブロックの場合と同様に少なくとも数シンボルの範囲内では線形的と見なすことができる。同様に、前記パイロット・セル間の副搬送波周波数の差が大きすぎない場合、例えばリソース・ブロックの範囲内である場合、及び／又は周波数選択性チャネルがほぼ線形である場合は、副搬送波に依存する位相変化を線形変化として近似することも可能である。換言すると、位相差は、時間及び副搬送波周波数としての線形平面（ｌｉｎｅａｒ  ｐｌａｎｅ）内で変化する。したがって、３つのパイロット・セルの位相差が測定される場合は、このような線形平面だけでなく、時間又は周波数誤差に応じた位相変化に対応するそれ自体の勾配も容易に判定することができる。その後、この位相変化によって周波数誤差が提供される。
【００１７】
前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記ステップは、選択された各対毎に、前記各対における２つの前記セル間の副搬送波周波数距離及び時間的距離に従って重み係数を判定するステップと、判定された前記重み係数を使用することにより、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を、判定された前記位相の各変化の加重和として計算するステップと、を更に含むことができる。このような重み係数を使用することにより、加重和から前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化が確実に得られるようになり、換言すれば、副搬送波に依存する位相変化の影響が打ち消されることが保証される。これらの重み係数は、各対のパイロット・セルがどのように選択されるかに応じて正あるいは負の値をとることに留意していただきたい。
【００１８】
一実施形態では、前記方法は更に、各対における２つの前記パイロット・セルが異なるシンボル内で受信されるように前記各対のパイロット・セルを選択するステップを含む。
【００１９】
その場合には、前記方法は更に、前記計算するステップを位相表現を使用して実行するステップを含むことができる。
【００２０】
前記方法が更に、２つの異なるシンボルのみからの前記パイロット・セルを選択するステップと、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を、判定された前記位相の各変化の加重平均として計算するステップと、を含む場合は、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する比較的単純な方法が実現される。
【００２１】
特に、前記方法が更に、前記２つの異なるシンボルの一方から選択された前記パイロット・セルの前記副搬送波周波数の索引の合計と、前記２つの異なるシンボルの他方から選択された前記パイロット・セルの前記副搬送波周波数の索引の合計とが等しくなるように、前記パイロット・セルを選択するステップと、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を、判定された前記合計位相変化の平均として計算するステップと、を含む場合は、計算の複雑さが最小限に抑えられる。
【００２２】
前記方法は、前記計算するステップを位相表現を使用して実行するステップの代わりに、前記計算するステップを前記信号の複素表現を使用して実行するステップを更に含むことができる。
【００２３】
別の実施形態では、前記方法は更に、第１の対における少なくとも２つの前記パイロット・セルが同一のシンボル内で受信されるように前記各対のパイロット・セルを選択するステップを含む。
【００２４】
その場合には、各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差の変化を判定する前記ステップと、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記ステップとは、前記第１の対における２つの前記パイロット・セル間の位相差の変化を判定するステップと、前記位相差の変化から、副搬送波周波数に依存する位相差の変化を計算するステップと、異なるシンボル内で受信される第２の対における２つの前記パイロット・セル間の位相差の変化を判定するステップと、前記第２の対に関して判定された前記位相差の変化から、計算された前記副搬送波周波数に依存する位相差の変化に前記第２の対における前記パイロット・セル間の副搬送波周波数距離を示す係数を乗じた値を減じることにより、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算するステップと、を更に含むことができる。このことは事実上、まず前記副搬送波に依存する位相変化が推定され、次にその影響が異なるシンボル及び異なる副搬送波から選択される１対のパイロット・セル間で測定された合計位相変化から差し引かれることを意味する。
【００２５】
また別の実施形態では、前記周波数誤差に起因する前記位相差の変化を計算する前記ステップは、最小二乗推定法によって実行される。本実施形態は、４つ以上のパイロット・セルが推定に使用可能である場合に特に有効である。
【００２６】
上述のとおり、本発明は、直交周波数分割多重を利用した無線通信システムの受信機であって、前記受信信号は、それぞれ対応する数の副搬送波周波数上のいくつかのセルとして伝送される所与の継続時間のシンボルを含み、前記セルのいくつかは、参照情報で変調され、それ自体の送信値が前記受信機に知らされるパイロット・セルであり、前記受信信号と前記受信機で生成される対応信号との間のシンボル毎の位相差の変化を判定することにより、前記生成された信号と比較した受信信号の周波数誤差を判定するように構成される受信機にも関係する。前記受信機が、少なくとも２つの異なるシンボルからの少なくとも３つのパイロット・セルであって、それぞれ異なる副搬送波周波数から選択されるパイロット・セルを選択し、前記パイロット・セルが伝送されるシンボル及び副搬送波周波数として定義される、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの位置を判定する手段と、前記少なくとも３つの各パイロット・セルに関して、前記受信信号と前記生成された信号との間の位相差を判定する手段と、選択された少なくとも２対の前記少なくとも３つのパイロット・セルの各対毎に、判定された前記位相差から前記各対における２つの前記パイロット・セル間の位相差の変化を判定し、前記少なくとも３つの各パイロット・セルの前記位置を使用して、前記周波数誤差に起因する位相差の変化を、判定された前記位相の各変化の加重和として計算する手段と、計算された前記位相差の変化から前記周波数誤差を計算する手段と、を備える場合は、単一のリソース・ブロックのような短いデータ・バーストしか推定に使用できない状況でも周波数誤差を判定することが可能な受信機が提供される。
【００２７】
前記方法に関して上述した実施形態に対応する各実施形態は、前記受信機にも適用される。
【００２８】
前記受信機は、携帯電話の受信機であってもよい。
【００２９】
本発明は、上述の方法を実行するためのプログラム・コード手段を備えるコンピュータ・プログラム及びコンピュータ可読媒体にも関係する。
【００３０】
図面の簡単な説明
以下、添付図面を参照しながら本発明についてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】有効部分（ｕｓｅｆｕｌ  ｐａｒｔ）とガード・インターバル（ｇｕａｒｄ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）とから構成されるＯＦＤＭシンボルを示す図である。
【図２】いくつかのセルがパイロット・セルに相当する、副搬送波に対応する複数のセルを含む複数の送信シンボル（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ  ｓｙｍｂｏｌ）を示す図である。
【図３】４つのシンボルから成るリソース・ブロックと、その後に続く次のリソース・ブロックの前の長いインターバルとを示す図である。
【図４】ＦＦＴウィンドウの可能な配置を示す図である。
【図５】２対のパイロット・セルが選択され得る手法の一例を示す図である。
【図６】２対のパイロット・セルが選択され得る手法の別の例を示す図である。
【図７】２対のパイロット・セルが選択され得る手法をより一般的に示す図である。
【図８】一実施形態に従ってあるシンボルから第１の対のパイロット・セルが選択され得る手法を示す図である。
【図９】図８の実施形態の次のステップとして、異なるシンボルから別の対のパイロット・セルが選択され得る手法を示す図である。
【図１０】本発明の諸実施形態が実施され得る受信機のブロック図である。
【図１１】図１０のブロック図に対応するフローチャートである。
【図１２】図７に示される実施形態に対応するフローチャートである。
【図１３】図８及び図９に示される実施形態に対応するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
実施形態の詳細な説明
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムでは、元のデータ・ストリームが対応する低いシンボル・レートでいくつかの並列データ・ストリームに多重化されるマルチ・キャリア手法を使用して、データ・レートを低下させずにシンボル・レートを低下させることにより、シンボル間干渉（ｉｎｔｅｒ  ｓｙｍｂｏｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＳＩ）が低減される。シンボル間干渉は、信号が伝送されるマルチパス・チャネルに関するチャネル・インパルス応答の遅延拡散によって生じる。並列データ・ストリームは、それぞれ異なる副搬送波周波数で変調され、その結果得られる信号は、同一の帯域で送信機から受信機へと一緒に送信される。典型的には多数の、即ち数百又は数千もの異なる副搬送波周波数が使用され、それらの周波数は、必然的に互いに非常に近接することになる。受信機では、並列データ・ストリームを分離し元のデータ・ストリームを復元するために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）が使用される。
【００３３】
シンボル間干渉を更に低減させるために、１組の副搬送波から構成される各ＯＦＤＭシンボルが、２つの部分、即ち、継続時間ＴＵを有する有効部分と、継続時間ＴＧを有するガード・インターバル（ＧＩ）又はサイクリック・プレフィックス（ＣＰ）とから構成される継続時間ＴＳにわたって送信される。ガード・インターバルは、有効部分ＴＵの周期的な延長部（ｃｙｃｌｉｃ  ｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ）から構成され、プレフィックスとしてシンボルの前に置かれる。この様子を図１に示す。図１では、ＴＵがシンボルの有効部分の長さ、ＴＧがガード・インターバルの長さとなっている。ＴＧが最大チャネル遅延より長くなる限り、受信機ではガード・インターバルを無視することによって先行するシンボルの影響をすべて取り除くことができ、したがってシンボル間干渉を回避することが可能となる。
【００３４】
ＯＦＤＭ信号は個別に変調される多数の副搬送波を含むため、各シンボルは、それぞれ１つのシンボル中に１つの副搬送波に対して実行される変調に対応する複数のセルに分割されると考えられる。
【００３５】
一般に、通信システム内の受信機と受信信号との間の同期性を保証するために、受信信号の時間及び周波数が受信機において正確に推定可能であることが必要とされる。当業界でよく知られる周波数推定アルゴリズムは、例えばＧＳＭ及びＷＣＤＭＡシステムで使用され、ＤＶＢ‐ＨやＷＬＡＮのような現行のＯＦＤＭシステムでも使用されている。これらのアルゴリズムの基本的な概念は、２時点間の位相の変化を検討することである。
【００３６】
例えば、τ秒空けて受信された信号の２つのサンプルをｘ（ｔ）及びｘ（ｔ−τ）とし、更に、一般性を失うことなく、対応する送信信号が同一であると仮定した場合、大まかに言えば、ｘ（ｔ）とｘ（ｔ−τ）の差がτ秒間の変化量の測定値となる。説明を具体的にするために、唯一の変化理由が周波数誤差Δｆであると仮定すると、次式が成り立つ。
【数１】
2010526457.tif 000003
【００３７】
したがって、Δｆの推定アルゴリズムは、変数
【数２】
2010526457.tif 000004
に基づく場合が多い。というのも、この変数の位相は、時間ｔ〜時間ｔ−τの間のｘと同相の変化に対応するためである。この場合の周波数誤差は、
【数３】
2010526457.tif 000005
と推定され得る。
【００３８】
ＯＦＤＭシステムでは、この２時点間の位相変化を検出する概念は、ＦＦＴの前に周波数推定が行われる場合にもＦＦＴの後に周波数推定が行われる場合にも使用することができる。後者の場合は、ＯＦＤＭがデジタル・ビデオ放送（ＤＶＢ）で使用されることから、パイロット・セルを同一の副搬送波上で使用することができる。
【００３９】
パイロット・セルは、参照情報で変調され、それ自体の送信値が受信機に知らされるＯＦＤＭフレーム構造内のセルである。この情報は、連続パイロット・セルあるいは拡散パイロット・セルとして送信され得る。この様子を図２に示す。図２には、それぞれ副搬送波に対応する複数のセル（ｌ−６〜ｌ＋６）を含む複数の送信シンボル（ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、．．．）が示される。白色のセルはデータ・セルであり、黒色のセルはパイロット・セルである。例示のため図示の副搬送波数は１３に制限されているが、上述のとおり、実際のシステムでは通常、この数はずっと大きくなる。連続パイロット・セルは、パイロット情報が連続的に送信される、即ち各シンボル毎に送信される副搬送波ｌ−６内に示されており、拡散パイロット・セルは、いくつかの副搬送波上で断続的に送信される。所与の副搬送波上の連続パイロット・セルは、その副搬送波上でパイロット情報が連続的に送信されることから、２時点間の位相変化の検出に容易に使用することができる。ただし、必ずしもすべてのシステムが連続パイロット・セルを使用するわけではない。また、いくつかの拡散パイロット・セルが同一の副搬送波上で送信される場合は、２時点間の位相変化は、同一の副搬送波からの２つのパイロット・セルを比較することによって検出することができる。一例として、副搬送波ｌ−３では、シンボルｎ＋１及びｎ＋５からのパイロット・セルが比較され得る。
【００４０】
しかしながら、ＯＦＤＭが例えば３Ｇロング・ターム・エボリューション（３Ｇ  ＬＴＥ）のダウンリンクにおける多元接続技法として使用される場合は、高データ・レート・サービスだけでなく、ボイス・オーバ・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）等の低データ・レート・サービスも提供される。後者の場合は、ＶｏＩＰパケット間で受信機と送信機をオフに切り替えることによって電力を節約することができる。つまり、データ即ちシンボルは、連続的にではなくバースト単位でのみ伝送される。ＬＴＥでは、データは、例えば６つのシンボルや７つのシンボルに対応し得るある期間中にいくつかの副搬送波を使用して送信されるデータに対応する「リソース・ブロック」と呼ばれる単位で伝送される。アプリケーションが高いデータ・レートを必要とする場合には、いくつかのリソース・ブロックを並列的に割り振り、連続的に送信することができ、アプリケーションが低いデータ・レートしか必要としない場合には、単一のリソース・ブロックを一定の間隔で送信することができる。例えば、リソース・ブロックの継続時間を０．５ｍｓとした場合、ＶｏＩＰをサポートするには１０ｍｓ毎のリソース・ブロック送信で足りる可能性がある。実際には、単一のリソース・ブロックの送信間隔はこれよりもずっと長くなる可能性がある。
【００４１】
しかしながら、送信が単一のリソース・ブロックのように非常に短いバーストから構成される場合は、同一の副搬送波上で使用可能なパイロットが存在しない可能性が非常に高く、その場合は上述の手法を利用することはできない。この様子を図３に示す。図３では、４つのシンボルから成るリソース・ブロックが送信された後、次のリソース・ブロックの前に長いインターバルが続く。各リソース・ブロックは、いくつかのパイロット・セルを含むが、２時点間の位相変化を判定するために、所与のリソース・ブロックにおいて同一の副搬送波上で伝送される連続する２つのパイロット・セルを比較することが可能となるように、異なる副搬送波上に配置されていることが分かる。あるリソース・ブロック内の副搬送波上のパイロット・セルと、次のリソース・ブロック内、即ちインターバル後の同一の副搬送波上のパイロット・セルとを比較することも可能であるが、通常２つのリソース・ブロック間の時間は、位相変化が２πを上回るほど長くなり、そのため位相変化の判定プロセスが複雑化する。更に、言うまでもないが、２時点間の時間が長すぎるとシンボル間の無線チャネルの変化が大きくなり、そのため得られる結果が役に立たなくなる。無線チャネルは、ドップラー効果によって変化し、パイロット・セル間の時間的比較はすべて、該当するチャネルがその時間間隔中にナイキストの定理が満足されるのに十分な遅さで変化すると仮定した場合にのみ有効となる。
【００４２】
したがって、位相変化を単一のリソース・ブロック内のパイロット・セルから判定する場合は、異なる副搬送波からのパイロット・セルを使用する必要がある。しかしながら、そのようなパイロット・セルは、この目的にあまり適さない。
【００４３】
異なる副搬送波上で伝送されるパイロット・セルを周波数オフセット推定に使用することには、異なる副搬送波の位相が典型的には未知の異なる形で影響を受けるという根本的な問題がある。つまり、通常であれば周波数オフセットの適切な測定値として使用される２つのシンボル間の位相差を事実上周波数オフセット推定に役立てることができなくなる。
【００４４】
以下では一例として、ＯＦＤＭシステムで異なる副搬送波から得られる２つのセルを使用して周波数誤差を直接推定することができない理由を詳細に説明する。本発明の範囲を限定するものではないが、ＯＦＤＭシステムのパラメータは、３ＧＰＰで現在標準化されているパラメータと等しいものと仮定することができる。具体的には、副搬送波間の間隔は１５ｋＨｚと等しく、シンボルの有効部分の継続時間はその逆数、即ちＴＵ＝０．０６７ｍｓと仮定する。話を簡単にするために、サイクリック・プレフィックスの長さは、ＴＧ＝４．６９μｓと仮定する。
【００４５】
上述のとおり、異なる副搬送波の位相は典型的に未知の異なる形で影響を受けるので、異なる副搬送波上で伝送されるパイロット・セルは、周波数オフセット推定に適さない。異なる副搬送波が異なる形で影響を受ける理由は、そのようなチャネルが周波数選択性を有するものであっても、同期誤差によって生じたものである可能性もあるためである。
【００４６】
第一に、チャネルが周波数選択性を有する場合について検討する。このチャネルは、強度が等しく、それらの間の遅延がΔｔ秒と等しい２つのタップから構成されると仮定する。そこで、場合によってはスケーリング後にもたらされるこのチャネルのインパルス応答は、以下のように書くことができる。
【数４】
2010526457.tif 000006
対応するチャネル転送関数は、次式によって与えられる。
【数５】
2010526457.tif 000007
【００４７】
ここで、Δｔ＝２μｓとし、隣接する２つの副搬送波を式（５）に従って検討するとすれば、それらの副搬送波に関するチャネル転送関数の位相差は、πｆ・Δｔ＝０．０３π＝０．０９４ｒａｄとなる。
【００４８】
同時に、周波数誤差Δｆによって生じる同一の副搬送波上における２つのシンボル間の位相偏移は、
２π・Δｆ・（ＴＵ＋ＴＧ）＝２π・Δｆ・（０．０６７＋０．００４６９）・１０−３
と等しくなり、ここから、１．３２ｋＨｚの周波数誤差が０．０９４の位相偏移をもたらすことも容易に証明される。
【００４９】
言うまでもなく、隣接する２つの副搬送波上及び連続するＯＦＤＭシンボル内に存在する２つのパイロット・シンボル間の位相差を検討し、位相差が０．０９４と等しいことが発見された場合、その位相差は、チャネルに起因することもあれば周波数オフセットに起因することもあり、その組合せに起因する場合もある。いずれにせよ、そのような位相差に基づく周波数推定の精度は、そのチャネルがどの程度の周波数選択性を有するかという不確実性によって制限されることは確かである。
【００５０】
第二に、同期誤差について、チャネルが周波数平坦性を有するが、サイクリック・プレフィックスからのεのサンプルがＦＦＴで使用される場合、即ち、図４に示されるように、ＩＳＩを回避するためにＦＦＴウィンドウの最新の可能位置よりも前にεのサンプルが配置される場合を検討する。この場合、ＦＦＴウィンドウ（ＦＦＴで使用されるサンプル）の始点は、ガード・インターバルのＩＳＩを含まない部分（ＩＳＩ  ｆｒｅｅ  ｐａｒｔ）の中央に配置されることに留意していただきたい。ＦＦＴウィンドウを図示のように配置する場合と、ＦＦＴウィンドウを可能な限り後に、即ちε＝０となるように配置する場合との差異は、前者の場合はＦＦＴ後の信号が
【数６】
2010526457.tif 000008
となる点であることが分かるだろう。上式で、Ｎは、ＦＦＴのサイズであり、ｌは、ＦＦＴの出力における−Ｎ／２＋１〜Ｎ／２の範囲の周波数ビンの索引である。サイクリック・プレフィックスの長さがＮの約７％となる例に話を戻すと、ε／Ｎの適正値は、例えば２％となる。式（６）を参照すると、これによって副搬送波毎に０．１２ｒａｄずつ変化する相回転がもたらされることが容易に分かる。そのため、隣接する２つの副搬送波間及び連続するＯＦＤＭシンボル内の位相差を検討することによって周波数オフセットが推定される場合、その精度は、ＦＦＴウィンドウがどこに配置されているかという不確実性によって制限される。
【００５１】
それ故、相対的に離れて送信される単一のリソース・ブロックを使用したサービスをサポートするために、単一のリソース・ブロックしか利用可能でない場合にも使用することが可能な時間／周波数推定が必要とされる。従来技術の解決策では、特にＦＦＴ後に実行される周波数推定は、パイロット・シンボルが同一の副搬送波上で伝送されることを利用する。その場合、周波数は周知の方法を使用して推定され得る。送信が連続的である場合、又は少なくともデータが十分長いパケットで送信される場合には、典型的にはこの要件は満足される。一方、データが単一のリソース・ブロックのように非常に短いバーストで送信される場合には、典型的には単一の副搬送波上で使用可能なパイロットが２つ以上存在することはなく、その結果、標準的な周波数推定手法は役に立たなくなる。
【００５２】
したがって、使用可能なパイロット・シンボルが同一の副搬送波上で伝送されない場合にも機能する周波数推定アルゴリズムが必要とされる。そこで、以下では、上述の課題を解決し、それによって単一のリソース・ブロックの受け入れを可能にするアルゴリズムを開示する。
【００５３】
以下で説明するアルゴリズムは、副搬送波周波数に依存する相回転（ｓｕｂ‐ｃａｒｒｉｅｒ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｐｈａｓｅ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）の影響が打ち消され、その結果周波数誤差が推定されるような形で、又はそれらのアルゴリズムによって周波数依存性相回転（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｐｈａｓｅ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）が実際に推定されるような形で、パイロット・シンボルを使用する。この処理は、例えば周波数誤差推定と共に実行することも別々に実行することもできる。
【００５４】
一実施形態では、周波数依存性相回転が打ち消される、又は少なくとも周波数誤差が十分な精度で推定され得る程度に小さくなるような形で、周波数推定に使用されるパイロット・セルを選択することにより、周波数依存性相回転の問題が回避される。このことは、周波数推定に使用すべきパイロットを適切に選択することによって達成され、また、この解決策は、選択されたパイロット・セルの副搬送波が互いに比較的近接する場合に、周波数依存性相回転が線形関数と見なされ得るという仮定に基づいている。具体的には、ｐｎ，ｌがＯＦＤＭシンボルｎ内の副搬送波ｌ上で伝送されるパイロットを示す場合に、周波数オフセットがシンボルｎ及びｎ＋１からのパイロットを使用して推定されると仮定すると、それらの２つのＯＦＤＭシンボル内の２対のパイロットは、２つの各ＯＦＤＭシンボルで使用される副搬送波の索引の合計が可能な限り類似し、好ましくは等しくなるように使用され得る。この様子を図５に示す。図５は、リソース・ブロックが２つのシンボルのみから構成される場合に、パイロット・シンボルとデータ・シンボルとが時間及び周波数単位でどのようにインターレースされ得るか、また、２対のパイロットがどのように選択され得るかを示す。上記の論述に基づき、例えば２つのパイロットｐｎ，ｌ及びｐｎ＋ｌ，ｌ＋３を使用した場合は、典型的には周波数オフセットの良好な推定値は得られない。しかしながら、ｐｎ，ｌが２回使用され、ｐｎ＋ｌ，ｌ＋３及びｐｎ＋ｌ，ｌ−３が１回使用される場合は、ｌ＋ｌ＝（１＋３）＋（ｌ−３）となることから、副搬送波の索引の合計が各シンボル毎に同一となる条件が満足されることに留意していただきたい。つまり、第１の対における２つのパイロット、即ちｐｎ，ｌとｐｎ＋ｌ，ｌ＋３の間のｆ領域距離が、第２の対における２つのパイロット、即ちｐｎ，ｌとｐｎ＋ｌ，ｌ−３の間の距離と等しくなる。
【００５５】
この特定の場合では、上記のような周波数オフセット推定手法を次のように解釈することもできる。まず、パイロット・セルｐｎ，ｌ及びｐｎ＋ｌ，ｌ＋３が使用される。その結果、周波数誤差に起因する位相偏移に、３つの別個の副搬送波となるパイロットに起因する周波数依存性位相偏移（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔ）が追加される。次に、シンボルｐｎ，ｌ及びｐｎ＋ｌ，ｌ−３が使用される。この場合も、周波数誤差に起因する位相偏移に、３つの別個の副搬送波となるパイロットに起因する周波数依存性位相偏移が追加される。しかしながら、ここでの重要な特性は、２つのいずれの場合も周波数誤差に起因する位相偏移は同一であるが、異なる副搬送波周波数に依存する位相偏移は、絶対サイズが同一（どちらの場合も距離は３）であってもサイン（ｓｉｇｎ）が異なる点である。したがって、周波数オフセットを平均位相差に基づいて推定することにより、周波数依存性位相の影響が取り除かれる。
【００５６】
本例では１つのパイロット・セルが２回使用されているが、副搬送波の索引の合計が等しくなるという条件が満足される限り、必ずしもそうする必要はないことに留意していただきたい。そのため、図５では、チャネルが２つの対毎に異ならないことを条件として、その場合は虚数部が削除されないことから、例えばパイロット・セルｐｎ，ｌ−６及びｐ  ｎ＋ｌ，ｌ−３を第１の対として使用し、パイロット・セルｐｎ，ｌ＋６及びｐｎ＋ｌ，ｌ＋３を第２の対として使用することが可能となる可能性もある。
【００５７】
本実施形態では、計算上の複雑さが最小限に抑えられる。しかしながら、上記の例から分かるように、必ずしもすべてのパイロットが使用されるわけではなく、周波数依存性位相偏移の影響を受けない要件を満足するために、２回以上使用されるパイロットが存在する可能性もあり、このことは、結果として得られる推定値を改善することが可能となることを意味する。また、既に設計されているシステムでは、パイロット位置が本実施形態に適さない可能性もある。
【００５８】
本実施形態は、位相領域で実施されても信号の複素表現を使用して実施されてもよい。
【００５９】
副搬送波の索引の合計が各シンボル毎に同一となるようにパイロット・セルを選択することができない場合は、その代わりに、測定された位相差の加重平均に基づく周波数オフセットが推定され得る。この様子を図６に示す。この場合、パイロット・セルｐｎ＋ｌ，ｌ−３は２回使用され、ｐｎ，ｌ＋３及びｐｎ，ｌ−６は１回使用される。まず、パイロット・セルｐｎ＋ｌ，ｌ−３及びｐｎ，ｌ＋３が使用される。その結果、周波数誤差に起因する位相偏移に、６つの別個の副搬送波となるパイロットに起因する周波数依存性位相偏移が追加される。次に、シンボルｐｎ＋ｌ，ｌ−３及びｐｎ，ｌ−６が使用される。その結果、周波数誤差に起因する位相偏移に、３つの別個の副搬送波となるパイロットに起因する周波数依存性位相偏移が追加される。したがって、本例の周波数誤差が「第１の位相偏移の１／３」＋「第２の位相偏移の２／３」と推定される場合は、やはり周波数依存性位相の影響が取り除かれる。
【００６０】
より一般的に言えば、パイロット・セルが上述の２つよりも多くのシンボルからの場合は、「未知の」周波数依存性相回転を推定することなく、測定された相回転から周波数誤差を推定することが可能となる。この処理が位相領域で実行され、位相が線形的に変化すると仮定すると、ツリー・パイロット・セルが使用可能であれば周波数誤差が推定され得る。図７には、上記の処理が３つのパイロット・セルｐ０、ｐ１、ｐ２を利用して実行され得る手法が示される。図７で使用される変数及び後述の式の意味は、以下のとおりである。
●φｘは、周波数誤差にのみ依存し、周波数推定に使用される相回転を指す。
●φ１は、パイロット・シンボルｐ０とｐ１の間の測定された相回転を指す。
●φ２は、パイロット・シンボルｐ０とｐ２の間の測定された相回転を指す。
●φ３及びφ４はそれぞれ、パイロット・シンボルｐ０とｐ１の間、及びパイロット・シンボルｐ０とｐ２の間の未知の周波数依存性相回転を指す。
●ｃ１及びｃ２はそれぞれ、パイロット・セルｐ０とｐ１の間、及びパイロット・セルｐ０とｐ２の間の周波数距離を指す。ここで必要とされるのはｃ１とｃ２の割合だけであるため、距離は、Ｈｚ単位で測定されても副搬送波数単位で測定されてもよい。
●ｄは、パイロット・セルｐ０とｐ２の間の時間的距離に対するパイロット・セルｐ０とｐ１の間の時間的距離を指す。
【００６１】
周波数依存性相回転が線形関数であると仮定すると、次式のようになる。
【数７】
2010526457.tif 000009
これにより、次式が得られる。
【数８】
2010526457.tif 000010
【数９】
2010526457.tif 000011
【００６２】
式（９）から、
【数１０】
2010526457.tif 000012
となることが分かり、これを式（８）に挿入すると、次式が成り立つ。
【数１１】
2010526457.tif 000013
【００６３】
したがって、周波数誤差に関する相回転φｘは、図７に示される２組のパイロット・セルに関して測定される相回転φ１とφ２の加重和として計算できることが分かる。重み係数
【数１２】
2010526457.tif 000014
及び
【数１３】
2010526457.tif 000015
は、使用されるパイロット・セル間の時間的距離及び副搬送波周波数距離から計算される。
【００６４】
最後に、計算された相回転φｘを使用して、周波数誤差が式（３）に従って計算される。即ち、
【数１４】
2010526457.tif 000016
上式で、τは、図７のｄに対応する時間である。
【００６５】
ｄ＝１のとき、この状況はパイロット・セルが２つのシンボルのみからの図６に示した状況に対応し、その場合は、式（１０）を次のように書くことができることに留意していただきたい。
【数１５】
2010526457.tif 000017
したがって、この場合のφｘは、測定された相回転φ１及びφ２の加重平均として計算される。図６の例では、ｃ１＝６、ｃ２＝３であり、また、図６に関して上述したように、
【数１６】
2010526457.tif 000018
となる。
【００６６】
更に、ｃ１＝ｃ２のとき、この状況は図５に示した状況に対応し、その場合は、式（１０）を次のように書くことができる。
【数１７】
2010526457.tif 000019
即ち、周波数誤差は、図５でも説明したように平均位相差に基づいて推定される。
【００６７】
上述のすべての状況において、周波数誤差は、副搬送波周波数に依存する相回転が結果に影響を及ぼさないような形で、いくつかのパイロット・セル間で測定される位相差から推定することができる。
【００６８】
上記の例では、周波数誤差推定は位相領域で実行されている。しかしながら、周波数誤差推定は、位相の代わりに信号の複素表現を使用して実行することもできる。この処理について以下説明する。本例では、図５に対応するパイロット・セル配置（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）、即ち、（時間，副搬送波）位置である（ｎ，ｌ−Δ）及び（ｎ，ｌ＋Δ）が（ｎ＋ｋ，ｌ）におけるパイロットと相関付けられ得る状況を発見することができないことが想定される。例えば、図５の位置（ｎ，ｌ）におけるパイロットが存在しない場合がこれに該当する可能性がある。それ故、図５に関して上述した対称条件を満足する、追加及び相関付けのための対を発見することができない。
【００６９】
その代わりに、位置（ｎ＋ｋ，ｌ）と相関付けられ得る（ｎ，ｌ−ｃ１Δ）及び（ｎ，ｌ＋ｃ２Δ）におけるパイロットが、何らかのｃ１及びｃ２をもって存在するものと仮定する。上記の例の後続の処理は、パイロットｐｎ＋ｌ，ｌ−３と相関するパイロットｐｎ，ｌ−６、及びパイロットｐｎ＋ｌ，ｌ−３と相関するパイロットｐｎ，ｌ＋６を使用することである可能性がある。ｌ−３に位置するパイロット・セルからの２つの距離は、本例では３及び９であり、ここから例えばｃ１＝１、ｃ２＝３、及びΔ＝３が得られる。パイロット・セル毎の副搬送波の索引の合計はそれぞれ異なることが観察され、したがって、図５に関して上述したように、周波数選択性チャネルは直接打ち消されることはない。このことは、数学的には、式（２）の場合と同様に２対のパイロット・セルに関して受信パイロットが送信パイロットで正規化される一般化した形式で、次のように書くことができる。
【数１８】
2010526457.tif 000020
上式で、ｐｎ，ｌ及びＸｎ，ｌは、それぞれ（ｎ，ｌ）における送信又は受信パイロット・セルである。パイロット・セルに関して、各セルの情報、したがって各送信パイロット・セルの情報は、受信機に知られていることに留意していただきたい。
【００７０】
式（１１）には、以下のように２つの重みｗ１及びｗ２を導入することができ、ここでは、時間ｎにおける２つの受信パイロットが時間ｎ＋ｋにおける受信パイロットと同一の絶対周波数距離とならないことが利用される。
【数１９】
2010526457.tif 000021
【００７１】
送信パイロットで正規化される受信パイロットは、チャネル振幅に周波数誤差に起因する相回転を加えた値と、周波数選択性チャネルに何らかの外乱を加えた値とによって記述することができる。
【数２０】
2010526457.tif 000022
【００７２】
時間ｎにおける受信パイロットに対してＸｎ＋ｋ，ｌの周りの一次テイラー展開が実行される。外乱及びより高次の項は、無視できるものと仮定する。この結果が、好ましい値
【数２１】
2010526457.tif 000023
と比較される。数学的には次のように書かれる。
【数２２】
2010526457.tif 000024
上式で、Δｆ＝βｔは、周波数誤差に起因する線形変化であり、βｆは、周波数選択性チャネルに起因する線形変化である。一般性を失うことなく、重みは、
【数２３】
2010526457.tif 000025
となるように選択することができる。
【００７３】
これらの重みは、ｃ１及びｃ２の関数として次の連立一次方程式から解くことができる。
【数２４】
2010526457.tif 000026
【００７４】
これらの重みは、例えばｃ１＜ｃ２である場合は、２番目のパイロットよりも１番目のパイロットの方が周波数的に近くなるので妥当であり、したがって、ｗ１＞ｗ２とすることが妥当である。テイラー展開は、ｃ１及びｃ２の値が大きすぎなければ有効である。したがって、この場合も、周波数誤差は、本例では式（１２）の複素表記で表現される測定された各相回転の加重和から判定することができる。
【００７５】
上記の例は、周波数誤差を判定する際にそれぞれ相回転の原因となる異なる副搬送波からのパイロット・セルを使用する必要がある場合にも、副搬送波周波数に依存する相回転のレベルを知ることなく、それらのパイロット・セル間で測定された相回転に基づいて周波数誤差を判定することができるように、パイロット・セルの選択を行うことができることを示している。これらの例では、相回転が測定される各対の２つのパイロット・セルは、異なる副搬送波及び異なるシンボルからの。しかしながら、それらのうちの１対のパイロット・セルがそれぞれ同一のシンボルからのようにすることも可能である。このことは事実上、異なる副搬送波に起因する相回転が、あるシンボルから選択される第１の対のパイロット・セルから推定され得ることを意味し、また、当該相回転の影響が、異なるシンボルから選択される別の対のパイロット・セル間で発見される合計相回転から差し引かれることを意味する。図８及び図９を参照すると、周波数依存性相回転は、まず同一のＯＦＤＭシンボル内のパイロットを検討することによって推定することができる。周波数依存性相回転が推定されると、異なる副搬送波及び異なるシンボル上に位置するパイロットを周波数誤差判定に使用することができる。
【００７６】
周波数誤差推定プロセスは、３つのステップから構成される。まず、異なる副搬送波のパイロットが使用される場合は、位相の変化が推定される。この様子を図８に示す。図８では、シンボルｎ＋１からの２つのパイロット・セル、即ち、副搬送波ｌ＋３におけるパイロット・セルと副搬送波ｌ−３におけるパイロット・セルの間の位相差φ５が判定される。この場合も、各副搬送波は、相回転が線形関数と見なされる程度に十分近接しており、したがって、図８では６つの副搬送波分の距離に対応する測定された相回転から、各副搬送波毎又は３つの副搬送波毎の相回転が容易に計算され得ることが想定される。次に、異なる副搬送波及び異なるＯＦＤＭシンボルにおけるパイロット・セル間の合計位相偏移φ６が測定される。この様子を図９に示す。図９では、シンボルｎ及び副搬送波ｌからのパイロット・セルと、シンボルｎ＋１及び副搬送波ｌ＋３からのパイロット・セルとの間の位相差が判定される。最後に、測定された位相偏移から、異なる副搬送波に対して推定が行われることに関する推定の影響が差し引かれる。本実施形態の１番目のステップでは、典型的にはＯＦＤＭシンボルで２つ以上のパイロット・シンボルが使用可能であることが必要とされることに留意していただきたい。したがって、（前述の例と同様に）同一のシンボル内の２つのパイロット・セル間で測定される相回転をφ５とし（図８）、異なるシンボルからの２つのパイロット・セル間で測定される相回転をφ６とし（図９）、周波数誤差に関係する相回転をφｘとし、それぞれ図８及び図９のパイロット・セル間の周波数距離をｃ１及びｃ２とした場合、図８及び図９の例のφｘは、次のように書くことができる。
【数２５】
2010526457.tif 000027
【００７７】
つまり、この場合も、周波数誤差に関係する相回転は、２組のパイロット・セルに関して測定された相回転の加重和として計算され得る。
【００７８】
上述の実施形態の一代替形態として、最小二乗（ＬＳ）解法に基づくより一般的な手法を使用して、周波数誤差に起因する位相偏移を判定することができる。かかる一実施形態について以下説明する。本方法は、上記の例と同様に３つのパイロット・セルに関して使用することも可能であるが、この解決策は、４つ以上のパイロットが推定に使用可能である場合に最も適している。
【００７９】
上述のとおり、ＦＦＴの周波数誤差は、時間に依存するシンボル位相の線形シフトをもたらす。周波数選択性チャネルは、任意の非線形関数であり得る異なる副搬送波周波数毎に異なる位相偏移をもたらす。最大周波数と最小周波数の差が大きすぎない場合、及び／又は周波数選択性チャネルがほぼ線形である場合は、前述の実施形態でも仮定されたように、近い周波数の位相偏移を線形変化として近似することが可能である。この近い周波数は、例えば１つのＬＴＥリソース・ブロック内（即ち１８０ｋＨｚ以内）の周波数とすることができる。
【００８０】
上記の論述では、１つのリソース・ブロック内の受信パイロットの位相モデルが、
【数２６】
2010526457.tif 000028
即ち線形平面として与えられている。上式で、ｎ及びｌは、各パイロットの時間及び副搬送波であり、ｎｒは、リソース・ブロックの索引である。パラメータβ０は、すべてのパイロットの基本位相であり、すべての位相はこの位相を基準に計算される。βｆは、周波数選択性チャネルに起因する位相偏移変化を記述するものであり、βｆ・ｌは、その変化の線形近似である。パラメータβｔ（ｎｒ）／（２π）は、周波数誤差に起因する推定位相偏移であり、したがって対象パラメータとなる。ｅ（ｎ，ｌ）は、周波数選択性チャネルの非線形性、チャネルのフェージング、及び受信パイロットの雑音に対処するために導入される。これは、何らかの統計分布から与えられる一続きの確率変数によって記述することができる。
【００８１】
位相φ（ｎ，ｌ）は、次式によって与えられる。
【数２７】
2010526457.tif 000029
上式で、Ｘ（ｎ，ｌ）は、受信パイロット・シンボルであり、ｐ（ｎ，ｌ）は、送信パイロット・システムである。位相φ（ｎ，ｌ）は、２πのジャンプを含まないようにアンラップ（ｕｎｗｒａｐ）しなければならない。
【００８２】
モデル（１５）は、３つの未知のパラメータ（βパラメータ）を含み、これらのパラメータは、例えば最小二乗法によって推定することができる。パラメータβのＬＳ推定が使用される場合は、計算が非常に単純になる。
【数２８】
2010526457.tif 000030
とする。上式で、索引ｊは、パイロット番号であり、ｕｊは、ｊ番目のパイロットの時間／副搬送波索引の定数を含む。したがって、Ｕは、使用可能なパイロットの位置を記述する。この場合、βパラメータの最小二乗推定は、
【数２９】
2010526457.tif 000031
となり、解は、
【数３０】
2010526457.tif 000032
となる。上式で、ＵＨは、行列Ｕの複素共役転置である。
【００８３】
Ｚ＝（ＵＨＵ）−１ＵＨのとき、Ｚは、使用可能なパイロット・セルの位置に依存し、前述の例の重み係数に対応する固定行列（ｆｉｘｅｄ  ｍａｔｒｉｘ）となる。この固定行列は、事前に計算することができる。ここではβｔパラメータのみを検討するため、ＬＳ計算は、ＮＰの加乗算となる。
【００８４】
図１０は、上述の実施形態が実施され得る受信機１のブロック図である。信号は、アンテナ２を介して受信され、ＲＦ回路３によって処理される。この回路部分は周知であるので、本明細書では詳述しない。パイロット・セルについて、受信パイロット・セルＸｎ，ｌは、回路３の出力から提供されるが、パイロット・セルの情報内容は受信機に知られており、したがってメモリ５に記憶されているので、対応する送信パイロット・セルｐｎ，ｌは、メモリ５に接続された制御回路４から提供される。制御回路４は、計算に使用すべきパイロット・セルも選択する。位置（ｎ，ｌ）における所与のパイロット・セルについて、位相検出器６では、当該パイロット・セルに関するＸｎ，ｌとｐｎ，ｌの間の位相差φ（ｎ，ｌ）が求められるようにＸｎ，ｌ及びｐｎ，ｌが計算される。次いで、計算ユニット７は、上述の実施形態のうちの１つに従って周波数誤差に起因する位相差φｘの変化を計算する。最後に、誤差検出器８において、前述の場合と同様に、計算された位相差φｘの変化を使用して周波数誤差が計算される。
【００８５】
対応するフローチャート１００を図１１に示す。まず、ステップ１０１で、推定に使用すべきパイロット・セルが選択され、ステップ１０２で、それぞれの位置、即ち、それらが伝送されるシンボル及び副搬送波周波数が判定される。次に、ステップ１０３で、受信パイロット・セルＸｎ，ｌと対応する送信パイロット・セルｐｎ，ｌとを比較して、選択されたパイロット・セル毎の位相差φｎ，ｌが判定される。ステップ１０４で、上述の実施形態のうちの１つに従って周波数誤差に起因する位相差φｘの変化が計算される。このステップについては、いくつかの実施形態に関して後でより詳細に説明する。最後に、ステップ１０５で、前述の場合と同様に、計算された位相差φｘの変化を使用して周波数誤差が計算される。
【００８６】
図７に示した実施形態に関して、計算ステップ１０４の詳細なステップを図１２のフローチャートに示す。まず、ステップ２０１で、各対の２つのパイロット・セル間、例えばそれぞれ図７のｐ０とｐ１の間、及びｐ０とｐ２の間の時間的距離及び副搬送波周波数距離から、各対のパイロット・セルに関する重み係数が判定される。ステップ２０２で、第１の対のパイロット・セルｐ０とｐ１の間の位相差φ１の変化が測定される。同様に、ステップ２０３で、第２の対のパイロット・セルｐ０とｐ２の間の位相差φ２の変化が測定され、ステップ２０４で、周波数誤差に起因する位相差φｘの変化が、図７に関して上述したように、φ１とφ２の加重和として計算される。
【００８７】
別の例として、図１３のフローチャートは、図８及び図９に示した実施形態に関する計算ステップ１０４の詳細なステップを示す。ステップ３０１で、同一のシンボル内の２つのパイロット・セル間の位相差φ５の変化が測定され、それに従って、副搬送波に依存する位相差の変化がステップ３０２で判定され得る。次に、ステップ３０３で、異なるシンボル内の２つのパイロット・セル間の位相差φ６の変化が測定され、最後に、ステップ３０４で、図８及び図９に関して上述したように、φ６からφ５の関連部分（ｒｅｌｅｖａｎｔ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）が減じられ、周波数誤差に起因する位相差φｘの変化が判定される。
【００８８】
以上、本発明の様々な実施形態について説明し図示してきたが、本発明は、これらに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義される主題の範囲に含まれる他の様々な手法で実施することも可能である。
【図１】
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【図１０】
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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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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