(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線接続システムのチャネル推定装置において、
受信したシンボルに対してチャネル推定を行ってチャネル推定結果を出力するチャネル推定器と、
前記チャネル推定器が推定したチャネル推定結果と、プリアンブル位相補償器が補償したチャネル推定結果とを保存する推定バッファと、
前記チャネル推定器から前記チャネル推定結果のうち、データシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果を受信し、前記推定バッファからプリアンブルチャネル推定結果を受信して、前記パイロット副搬送波に対するチャネル推定結果と前記プリアンブルチャネル推定結果との間の位相回転値を求め、前記位相回転値を利用してプリアンブルチャネル推定結果を補償して、前記推定バッファに保存する前記プリアンブル位相補償器とを備え、
前記装置は、
前記チャネル推定器にチャネル推定に必要な情報を提供し、前記推定バッファに入出力制御に必要な情報を提供し、前記プリアンブル位相補償器にシンボル選択情報を提供する推定制御器と、
前記チャネル推定器からチャネル推定結果が提供されて、現在の無線チャネルの時変特性を分析して、プリアンブルのチャネル推定結果をフレームの前部の何番目のデータシンボルまで使用するかを決定し、前記推定制御器に提供する拡張制御器と
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記データシンボルは、ＰＵＳＣ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｕｓｅ  ｏｆ  ＳｕｂＣｈａｎｎｅｌ）シンボルであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
無線接続システムにおいてチャネルを推定する際のプリアンブルチャネル推定結果の位相を補償するプリアンブル位相補償器において、
プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルチャネル推定結果とを受けて、位相回転値を出力する第１装置と、
前記位相回転値を受けて、位相が補償されたプリアンブルチャネル推定結果を出力する第２装置と
を備え、
前記第２装置は、逆タンジェント演算器が出力した位相回転値に基づいて、プリアンブルチャネル推定結果を補償するために、推定制御器のシンボル選択指示に応じる指数（ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ）値を出力するＣＯＳ／ＳＩＮ演算器をさらに備えることを特徴とするプリアンブル位相補償器。
【請求項４】
前記第１装置は、
前記プリアンブルチャネル結果と前記第［１］Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果とを受けて、共役複素数乗算過程を行い、その結果である前記プリアンブルのチャネル推定結果と前記第［１］Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果との間の位相差値をそれぞれ実数演算器と虚数演算器とに提供する共役複素数乗算器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のプリアンブル位相補償器。
【請求項５】
前記共役複素数乗算器は、プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果とに対する共役複素数乗算を下記の式１を利用して行うことを特徴とする請求項４に記載のプリアンブル位相補償器。
【数１】
0004455607.tif 000007
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項６】
前記第１装置は、前記共役複素数乗算器からの位相差を最小化するために、前記プリアンブルのチャネル推定結果と前記第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果との間の位相差の実数成分を求める実数演算器と、
前記共役複素数乗算器からの位相差を最小化するために、前記プリアンブルのチャネル推定結果と前記第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果との間の位相差の虚数成分を求める虚数演算器と
をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のプリアンブル位相補償器。
【請求項７】
前記実数演算器及び虚数演算器は、前記共役複素数乗算器から提供された前記位相差値の実数成分と虚数成分とを、下記の式２を利用して全て求めることを特徴とする請求項６に記載のプリアンブル位相補償器。
【数２】
0004455607.tif 000008
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項８】
前記第１装置は、前記実数演算器と前記虚数演算器とが提供した前記実数成分値と虚数成分値とに基づいて、逆タンジェント演算過程を行って偏差を最小化した位相回転値を出力する逆タンジェント演算器をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のプリアンブル位相補償器。
【請求項９】
前記第Ｎデータシンボルは、ＰＵＳＣシンボルであることを特徴とする請求項３に記載のプリアンブル位相補償器。
【請求項１０】
前記ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器は、第Ｎデータシンボルを推定するために、前記プリアンブルチャネル推定結果を補償する複素数乗算過程で使用する指数値を複素数乗算器に提供することを特徴とする請求項３に記載のプリアンブル位相補償器。
【請求項１１】
前記第２装置は、前記ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器が出力した指数値に応じて前記プリアンブルチャネル推定結果を補償する複素数乗算器をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のプリアンブル位相補償器。
【請求項１２】
前記複素数乗算器は、第［１］Ｎデータシンボルを推定するために使用する前記プリアンブルチャネル推定結果を下記の式３を利用して補償することを特徴とする請求項１１に記載のプリアンブル位相補償器。
【数３】
0004455607.tif 000009
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項１３】
無線接続システムのチャネル推定方法において、
ダウンリンクフレームのプリアンブルを受信して推定した結果をバッファに保存する過程と、
前記バッファに保存した後、前記ダウンリンクフレームのデータのシンボルを受信して、前記データシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果と前記プリアンブルチャネル推定結果との位相差を求めて、前記プリアンブルチャネルの位相回転値を補償し、バッファに保存する過程とを含み、
前記プリアンブルチャネルの位相回転値を補償し、バッファに保存する過程は、
前記プリアンブルチャネル推定結果を保存した後、前記ダウンリンクフレームの第Ｎデータシンボルを受信する場合、前記第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果と前記プリアンブルチャネル推定結果との位相差を求める過程と、
前記位相差を求めてレジスタに保存し、前記位相差値を利用して前記第Ｎデータシンボルに対するプリアンブルチャネルの位相回転値を補償し、前記バッファに保存する過程とをさらに含み、
前記プリアンブルチャネルの位相回転値を補償し、バッファに保存する過程は、
前記第Ｎデータシンボルに対するプリアンブルチャネルの位相回転値を補償し、前記バッファに保存した後、Ｎ＋１番目のシンボルを受信する場合は、一般的なチャネル推定過程を行い、バッファに保存する過程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果と前記プリアンブルチャネル推定結果との位相差は、下記の式４及び式５を利用して求めることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【数４】
0004455607.tif 000010
【数５】
0004455607.tif 000011
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項１５】
前記ダウンリンクフレームの第Ｎデータシンボルを受信する場合、前記レジスタに保存した位相差値を利用して前記第Ｎデータシンボルに対するプリアンブルチャネルの位相回転値を補償する過程は、下記の式６を利用することであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【数６】
0004455607.tif 000012
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項１６】
前記データシンボルは、ＰＵＳＣシンボルであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
広帯域無線接続システムにおいてチャネルを推定する際のプリアンブル位相補償器のプリアンブルチャネル推定結果の位相補償方法において、
プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルチャネル推定結果とを受けて、位相回転値を出力する過程と、
前記位相回転値を受けて、位相が補償されたプリアンブルチャネル推定結果を出力する過程とを含み、
前記プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルチャネル推定結果とを受けて、位相回転値を出力する過程は、
共役複素数乗算器が推定バッファからのプリアンブルチャネル推定結果と、チャネル推定器からの第Ｎデータシンボルチャネルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果とを受けて、共役複素数乗算過程を行い、その結果である位相差値をそれぞれ実数演算器と虚数演算器とに提供する過程をさらに含み、
前記プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルチャネル推定結果とを受けて、位相回転値を出力する過程は、
前記実数演算器と前記虚数演算器とが前記位相差値の偏差を最小化するために、前記プリアンブルのチャネル推定結果と前記第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果との間の位相差の実数成分と虚数成分とを求めて、逆タンジェント演算器に提供する過程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記共役複素数乗算器は、プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果とに対する共役複素数乗算を下記の式７を利用して行うことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【数７】
0004455607.tif 000013
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項１９】
前記実数演算器及び前記虚数演算器は、前記共役複素数乗算器から提供された前記位相差値の実数成分と虚数成分とを下記の式８を利用して求めることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【数８】
0004455607.tif 000014
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【請求項２０】
前記プリアンブルチャネル推定結果と第Ｎデータシンボルチャネル推定結果とを受けて、位相回転値を出力する過程は、
前記位相差の実数成分と虚数成分とが提供された前記逆タンジェント演算器が、逆タンジェント演算過程を行って、偏差を最小化した位相回転値を求める過程をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記第Ｎデータシンボルは、ＰＵＳＣシンボルであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記位相回転値を受けて、位相が補償されたプリアンブルチャネル推定結果を出力する過程は、
位相差の実数成分と虚数成分とが提供された前記逆タンジェント演算器が、逆タンジェント演算過程を行って、偏差を最小化した位相回転値を求め、ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器に提供する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記位相回転値を受けて、位相が補償されたプリアンブルチャネル推定結果を出力する過程は、
前記偏差を最小化した位相回転値が提供された前記ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器が、前記推定制御器のシンボル選択指示に応じる指数値を複素数乗算器に提供する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器は、第Ｎデータシンボルを推定するために、前記プリアンブルチャネル推定結果を補償する複素数乗算過程で使用する指数値を前記複素数乗算器に提供することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記位相回転値を受けて、位相が補償されたプリアンブルチャネル推定結果を出力する過程は、
前記指数値が提供された前記複素数乗算器が、前記指数値を利用してプリアンブルチャネルの推定結果を補償し、推定バッファに保存する過程をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記複素数乗算器は、第Ｎデータシンボルを推定するために使用する前記プリアンブルチャネル推定結果を下記の式９を利用して補償することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【数９】
0004455607.tif 000015
ここで、Ｈは、チャネル行列を示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線接続システムにおけるチャネル推定に関し、特に、広帯域無線接続システムのユーザ端末機でのＦＣＨ（ＦＣＨ：Ｆｒａｍｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｈｅａｄｅｒ）及びＤＬ−ＭＡＰ（ＤＬ−ＭＡＰ：ＤｏｗｎＬｉｎｋ−ＭＡＰ）復調のためのチャネル推定装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代通信システムの４世代（４ｔｈ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：以下、「４Ｇ」とする）通信システムでは、約１００Ｍｂｐｓの提供速度を有する多様なサービス品質（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ：以下、「ＱｏＳ」とする）を有するサービスをユーザに提供するための研究が盛んに進められている。
【０００３】
特に、現在、４Ｇ通信システムでは、無線近距離通信ネットワーク（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下、「ＬＡＮ」とする）システム及び無線メトロポリタン・エリア・ネットワーク（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：以下、「ＭＡＮ」とする）システムのような広帯域無線アクセス（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ：ＢＷＡ）通信システムに移動性（ｍｏｂｉｌｉｔｙ）とサービス品質（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保障する形態に高速サービスを支援するようにする研究が盛んに進められており、その代表的な通信システムには、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１６通信システムがある。前記ＩＥＥＥ８０２．１６通信システムは、前記無線ＭＡＮシステムの物理チャネルに広帯域伝送ネットワークを支援するために、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下、「ＯＦＤＭ」とする）／直交周波数分割多重接続（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：以下、「ＯＦＤＭＡ」とする）方式を適用した通信システムである。
【０００４】
前記ＯＦＤＭ技術は、多重搬送波を利用する無線通信方式であって、既存の単一搬送波を使用する通信システムに比べて、高い周波数効率性と送信率を有する。前記ＯＦＤＭシステムを使用する場合、周波数領域で各副搬送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）別にデータシンボル（Ｓｙｍｂｏｌ）を送信するため、無線チャネル環境に対する補償が１−ｔａｐ等化（ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）で単純になるという長所がある。
【０００５】
前記ＩＥＥＥ８０２．１６システムのような移動性を保障するＯＦＤＭシステムの場合、無線チャネル環境が時変（ｔｉｍｅ−ｖａｒｙｉｎｇ）するので、チャネル推定方式は、時変するチャネルを追跡（ｔｒａｃｋｉｎｇ）し続けなければならない。前記時変チャネルに対するチャネル推定は、主にＯＦＤＭシンボル内に一部パイロット（ｐｉｌｏｔ）副搬送波に受信端が既に知っている信号を載せて送信することによって可能であり、この場合、実際にデータが送信される副搬送波に対するチャネル推定は、主に前記パイロットを利用した補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）を利用して行うことができる。
【０００６】
前記ＩＥＥＥ８０２．１６システムは、１つのダウンリンクフレームに対する情報を前記フレームの最も前の部分に位置したＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰに保存して送信する。
【０００７】
図１は、本発明に係る広帯域無線接続システムにおけるダウンリンクフレームの復調過程を示す図である。
【０００８】
前記図１に示すように、ＦＣＨは、ダウンリンクフレームの最も前の部分に位置する。すなわち、プリアンブル以後の最初のＰＵＳＣシンボルの固定された長さと変調方式（ＱＰＳＫ  １／１２）を有し、固定された位置に割り当てられ、ユーザ端末機が受信したフレームに対する情報、すなわちフレームの構造、データバーストの割り当て位置、長さなどを全く知らない状態でも、ＦＣＨは復調できるように設計される。
【０００９】
前記ＤＬ−ＭＡＰは、ＦＣＨの直後に位置する。前記ＤＬ−ＭＡＰの長さ及び変調率は可変的であり、これに対する情報は、前記ＦＣＨに含まれている。すなわち、前記ユーザ端末機は、初期にフレームが開始した後、既知の位置に既知のＭＣＳレベル（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｄｉｎｇ  ｓｃｈｅｍｅ  ｌｅｖｅｌ）で割り当てられているＦＣＨを復調して、ＤＬ−ＭＡＰに対する復調パラメーター（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ  ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を探索し、これを利用してＤＬ−ＭＡＰを復調しなければ、実際にフレーム全体のゾーン（ｚｏｎｅ）情報、データバーストの長さ、位置及び復調情報が分からない。したがって、ＦＣＨ又はＤＬ−ＭＡＰ復調に失敗する場合、そのフレーム全体に載せられているフレームに対する復調に失敗するようになる。
【００１０】
前記ＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰの復調性能に影響を与える要素は、同期及びチャネル推定を行う性能である。前記チャネル推定は、プリアンブル及びＰＵＳＣシンボルに送信されるパイロット副搬送波を利用する。前記パイロット副搬送波を利用したチャネル推定は、ＬＳ（Ｌｅａｓｔ−ｓｑｕａｒｅ）技法又はＬＭＭＳＥ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）技法が用いられ、前記ＬＳ技法は、前記ＬＭＭＳＥ技法より性能は低いが、具現が簡単であるから、主に用いられる。
【００１１】
優れたチャネル推定性能を得るためには、まず、時間同期及び周波数同期端での性能が良くなければならない。時間同期の場合、時間同期が外れて保護区間以後にシンボルの開始点が設定されると、ＩＳＩ（Ｉｎｔｅｒ  Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）成分が発生して、チャネル推定の性能が低下し、周波数同期の場合、副搬送波間隔の素数倍に該当する周波数誤差が発生すると、これによるＩＳＩ成分が発生して、チャネル推定の性能が低下する。
【００１２】
一般的な環境では、時変チャネルと加算性ホワイトガウスノイズ（ＡＷＧＮ：Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ）の影響で、正確な時間及び周波数同期を設定することはできず、ある程度の誤差は常に発生する。しかしながら、チャネルの推定性能に影響を与えないために、時間同期の場合、保護区間の内側でシンボルの開始点を設定し、周波数同期の場合、大体副搬送波間隔の１％以内の残留周波数誤差が残るようにチャネルが推定されなければならない。
【００１３】
図２は、本発明に係る広帯域無線接続システムにおけるプリアンブルとＰＵＳＣシンボルの構造を示すものである。
【００１４】
前記図２は、ＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰが送信されるＰＵＳＣシンボルの構造において、１０２４タップ（ｔａｐ）のＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を使用する場合を示す。
【００１５】
前記プリアンブルの場合は、３個の副搬送波ごとに１つのパイロット副搬送波が送信され、前記ＰＵＳＣシンボルの場合は、１４個の連続する副搬送波ごとに２個のパイロット副搬送波が送信され、２つのシンボル単位にパイロット副搬送波の位置が変わる。
【００１６】
連続する１４個の副搬送波と２個のシンボルをグループ化して、クラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）と称する。また、前記プリアンブルに含まれたパイロット副搬送波の場合、データシンボルがデータ副搬送波に比べて９ｄＢの電力ブースティング（Ｐｏｗｅｒ  Ｂｏｏｓｔｉｎｇ）が、周波数再使用ファクター１（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｒｅｕｓｅ  Ｆａｃｔｏｒ  １）を使用するＰＵＳＣシンボルに位置したパイロット副搬送波の場合は、２．５ｄＢの電力ブースティングとなる。
【００１７】
前記プリアンブルは、ＰＵＳＣシンボルよりパイロットの密度が高く、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が高いため、チャネル推定の性能は、データシンボルよりプリアンブルの方がより優れている。また、前記ＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰが含まれている最初の２つのＰＵＳＣシンボルに対しては、チャネル推定の性能を向上させるためのノイズ減少フィルタ（ｎｏｉｓｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｆｉｌｔｅｒ）を使用することができない。前記２つのＰＵＳＣシンボルの周波数再使用ファクターは、前記ＦＣＨを復調する前には分からないためである。
【００１８】
前記周波数再使用ファクターは、前記ＰＵＳＣシンボルの副搬送波が現在のフレームで用いられるか（「周波数再使用ファクター１」の場合）、用いられない場合、副搬送波のうちの一部のみが用いられるか（「周波数再使用ファクター３」の場合）によって決定され、一部のみが用いられる前記「再使用３」の場合、中間のクラスターにパイロット及びデータが全て含まれない状態で送信されるため、ノイズ減少フィルタリングを行うことができない。
【００１９】
フレームの前部に位置したＰＵＳＣシンボルに対するチャネル推定の性能を低下させる要因は、ゾーンブースティング（ｚｏｎｅ  ｂｏｏｓｔｉｎｇ）である。前記ゾーンブースティングを使用する場合、ＰＵＳＣの周波数再使用ファクターによってパイロットの電力が変わり、最初の２つのＰＵＳＣシンボルの周波数再使用ファクターは、上記のように、ＦＣＨを正常に復調しなければ分からない。したがって、固定された電力の大きさで伝達されるプリアンブルとその次の２つのシンボルには、チャネル推定性能を向上させるために使用する時間補間（ｔｉｍｅ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）技法を使用することができない。したがって、ＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰの復調に用いられるチャネル推定値は、これらが含まれるＰＵＳＣシンボルのパイロット値を利用したチャネル推定値より、直前のプリアンブルを利用したチャネル推定値を使用することがさらに優れた復調性能を有する。
【００２０】
しかしながら、残留周波数誤差を考慮する場合、前記残留周波数誤差の影響は、ＩＳＩと時間が過ぎるほど、累積される周波数領域での位相回転として現れる。前記ＩＳＩの場合、影響が相対的に小さいため、主に前記位相回転による性能の低下のみを考慮する。前記位相回転値は、シンボル単位に累積されて大きくなり、１つのシンボル内では、副搬送波全てが同じ回転値を有する。
【００２１】
すなわち、前記残留周波数誤差が存在する場合、プリアンブルを利用して求めたチャネル推定値と、その以後に送信されるフレームの前部のＰＵＳＣシンボルのパイロットを利用したチャネル推定値は位相が変わる。したがって、前記ＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰの復調にプリアンブルのチャネル推定値を使用する場合、位相回転値により性能の低下が発生する。すなわち、前記プリアンブルのチャネル推定値を前記ＦＣＨとＤＬ−ＭＡＰの復調に適用する場合、フレームの前部のＰＵＳＣシンボルのチャネル推定値を利用する場合よりＳＮＲでは利得があるが、残留周波数誤差を考慮する場合には、前記位相回転成分により大きい利得がない。
【００２２】
また、プリアンブルを利用したチャネル推定値をフレームの前部のＰＵＳＣシンボルに適用するためには、前記位相回転成分の他にも、無線チャネル環境の時変特性に対する影響も考慮されなければならない。すなわち、プリアンブルからどれくらい離れたシンボルまでプリアンブルのチャネル推定値を適用するかは、チャネルのコヒーレンスタイム（ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｉｍｅ）によって決定されなければならない。チャネルのコヒーレンスタイムより長い時間まで、プリアンブルのチャネル推定値をその以後のシンボルに適用する場合、前記位相回転成分よりチャネル自体の時間に応じる変化による性能の低下がさらに大きく作用して、性能の低下を引き起こす。
【００２３】
同じ長さと同じ変調方式（ＱＰＳＫ  １／１２）を適用したＤＬ−ＭＡＰとデータバーストの復調性能を比較すると、ＤＬ−ＭＡＰに対する復調性能が低い。したがって、前記プリアンブルを利用したＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰ復調のためのチャネル推定方式とフレームの前部のＰＵＳＣシンボルに位置したパイロット副搬送波を利用した復調のためのチャネル推定方式の長所のみを利用した、より効率的なチャネル推定方式が必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、プリアンブルを利用したチャネル推定方式とフレームの前部のＰＵＳＣシンボルに位置したパイロット副搬送波を利用したチャネル推定方式の長所のみを利用して、広帯域無線接続システムにおけるＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰ復調性能を向上させるチャネル推定装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の目的を達成すべく、広帯域無線接続システムのチャネル推定装置は、受信したシンボルに対してチャネル推定を行ってチャネル推定結果を出力するチャネル推定器と、前記チャネル推定器が推定したチャネル推定結果と、プリアンブル位相補償器が補償したチャネル推定結果とを保存する推定バッファと、前記チャネル推定器から前記チャネル推定結果のうち、データシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果を受信し、前記推定バッファからプリアンブルチャネル推定結果を受信して、前記パイロット副搬送波に対するチャネル推定結果と前記プリアンブルチャネル推定結果との間の位相回転値を求め、前記位相回転値を利用してプリアンブルチャネル推定結果を補償して、前記推定バッファに保存する前記プリアンブル位相補償器と、を備える。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰを復調するとき、従来のＮ番目のＰＵＳＣシンボルのチャネル推定のために、前記シンボルに位置したパイロット副搬送波を利用したこととは異なり、位相回転成分を補償したプリアンブルを利用してチャネル推定をすることによって、広帯域無線接続システムにおいて、ＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰの復調のためのチャネル推定性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面に基づき詳細に説明する。そして、本発明を説明するにおいて、関連した公知機能又は構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
以下、本発明は、広帯域無線接続システムのユーザ端末機において、データ復調のためのチャネル推定装置及び方法について説明する。
【００２９】
本発明で提案する復調のためのチャネル推定装置及び方法は、プリアンブルのチャネル推定値をＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰ復調に利用する場合の利点と、フレームの前部のＰＵＳＣシンボルにあるパイロット副搬送波を利用したチャネル推定値を利用する場合の利点を利用したものである。すなわち、プリアンブルを利用して求めた高いＳＮＲのチャネル推定値に残留周波数誤差によるフレームの前部のＰＵＳＣシンボルとのチャネル推定値の位相差のみを補正して、前記ＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰ復調に利用する。
【００３０】
前記方式を説明すると、入力されるプリアンブルを利用してチャネル推定を行った後、その値をバッファに保存する。以後、最初のＰＵＳＣシンボルが入力されるとき、下記の式１のように簡単なＬＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅ）推定を利用して、前記最初のシンボルに位置したパイロット副搬送波に対してチャネル推定を行う。
【００３１】
【数１】
0004455607.tif 000002
【００３２】
前記式１において、Ｘは、受信端で既に知っているパイロット副搬送波の値であり、Ｙは、パイロット副搬送波で受信した値である。前記式１を利用して求めた前記最初のＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定値と、既にバッファに保存しておいたプリアンブルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定値に対して、下記の式２のように、共役複素数乗算過程を行うと、前記プリアンブルと最初のＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波との間のチャネル推定値の位相差を求めることができる。
【００３３】
【数２】
0004455607.tif 000003
【００３４】
前記最初のＰＵＳＣシンボルに位置したパイロット副搬送波に対して、前記式２により求めた位相差を利用して、下記の式３のように、実数部と虚数部それぞれの演算過程を行うと、ノイズと時変チャネルの性質によって発生した偏差を最小化する位相差を求めることができる。
【００３５】
【数３】
0004455607.tif 000004
【００３６】
前記式３による位相差値は、ノイズと時変チャネルの性質による偏差が最小になっており、副搬送波に同様に適用される残留周波数誤差による位相回転成分のみが支配的に現れる。前記式３の位相差値は、式４の入力パラメーターとして用いられる。
【００３７】
【数４】
0004455607.tif 000005
【００３８】
前記式４は、前記式３で求めた位相差を利用して、前記最初のＰＵＳＣシンボルを推定するために使用する前記プリアンブルチャネルの位相差を補償するためのものである。
【００３９】
これから、前記式１を利用して求めたＮ番目のＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定値と、既にバッファに保存しておいたプリアンブルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定値に対して、下記の式５ａを使用して共役複素数乗算過程を行った後、前記プリアンブルと前記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波との間のチャネル推定値の位相差を、下記の式５ｂを利用して求めることができる。上記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボルにおいて、後述される拡張制御器は、“Ｎ”値を決定する。“Ｎ”値は、ＰＵＳＣシンボル数を表す自然数である。
【００４０】
【数５】
0004455607.tif 000006
【００４１】
ここで、Ｈは、チャネル行列である。
【００４２】
前記式５ａ及び式５ｂを使用して求められた位相差を利用して位相補償を行うのに用いられる式は、前記式４と同じである。
【００４３】
前記補償過程を経たチャネル推定値は、再度バッファに保存され、後端の復調器でＦＣＨ及びＤＬ−ＭＡＰの復調のために用いられる。
【００４４】
一方、（Ｎ＋１）番目のシンボルからは正常なチャネル推定過程を行うが、その理由は、前記過程を（Ｎ＋１）番目のシンボルにも適用するには、プリアンブルとの位相差があまりにも大きいためである。
【００４５】
図３は、本発明の実施の形態に係る広帯域無線接続システムにおけるプリアンブルとＰＵＳＣシンボルの復調のためのチャネル推定装置のブロック構成を示すものである。
【００４６】
前記図３を参照すれば、チャネル推定器３０５は、プリアンブル及びＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定過程を行う。
【００４７】
推定バッファ３１５は、前記プリアンブルのチャネル推定値及び補償されたプリアンブルチャネル推定値を保存する。
【００４８】
プリアンブル位相補償器３２０は、前記プリアンブルチャネル推定値と、プリアンブルのチャネル推定値を使用するＮ番目のＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波のチャネル推定値とを利用して位相回転値を求め、前記プリアンブルチャネル推定値を補償する。
【００４９】
推定制御器３１０は、チャネル推定のために必要な情報を前記チャネル推定器３０５に提供する。そして、ＭＵＸ３２７を制御して、チャネル推定結果を選択するようにし、前記推定バッファ３１５を制御して、前記推定バッファ３１５に入力される推定値を区分して保存するようにする。
【００５０】
また、前記推定制御器３１０は、前記プリアンブル位相補償器３２０にＰＵＳＣシンボル選択情報を送信して、前記プリアンブル位相補償器３２０がＰＵＳＣシンボルに応じる位相補償過程を行うようにする。前記補償過程についての詳細な説明は、図５で後述する。
【００５１】
拡張制御器３２５は、前記チャネル推定器３０５からプリアンブルチャネル推定値が提供され、プリアンブルチャネル推定値を使用するＰＵＳＣシンボルの数を決定して、前記推定制御器３１０に提供する。
【００５２】
図４は、本発明の実施の形態に係るプリアンブル位相補償器の細部ブロック構成を示すものである。
【００５３】
共役複素数乗算器４１０は、推定バッファ３１５からのプリアンブルチャネル推定結果値と、チャネル推定器３０５からのＮ番目のＰＵＳＣシンボルチャネルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定結果値を受けて、前記式５ａでの共役複素数乗算過程を行い、その結果値である前記プリアンブルのチャネル推定値と前記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボルチャネルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定値との間の位相差をそれぞれ実数演算器４１５と虚数演算器４２０に提供する。
【００５４】
前記実数演算器４１５は、前記位相差値の偏差を最小化するために、前記式５ｂを利用して前記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボルに位置したパイロット副搬送波に対するチャネル推定値と前記プリアンブルチャネル推定値との間の位相差の実数成分を求め、逆タンジェント（Ａｒｃｔａｎｇｅｎｔ）演算器４２５に提供する。
【００５５】
前記虚数演算器４２０は、前記位相差値の偏差を最小化するために、前記式５ｂを利用して前記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボルに位置したパイロット副搬送波に対するチャネル推定値と前記プリアンブルチャネル推定値との間の位相差の虚数成分を求め、前記逆タンジェント演算器４２５に提供する。
【００５６】
前記逆タンジェント演算器４２５は、前記実数演算器４１５と虚数演算器４２０が提供した位相差値に逆タンジェント演算過程を行って、偏差を最小化した位相値を求め、ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器４３５に提供する。
【００５７】
前記ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器４３５は、前記逆タンジェント演算器４２５が提供した位相値に応じて、Ｎ番目のＰＵＳＣシンボル推定のためのプリアンブルチャネル推定値を補償するために、前記式４で使用する指数値を前記複素数乗算器４３０に提供する。
【００５８】
前記複素数乗算器４３０は、前記ＣＯＳ／ＳＩＮ演算器４３５が提供した指数値に応じて、前記式４を利用してプリアンブルチャネル推定値を補償する。
【００５９】
前記図３の拡張制御器３２５は、各フレームのプリアンブルのチャネル推定値からチャネルの時変特性を把握し、プリアンブルチャネル推定結果を使用することによって得られたＰＵＳＣシンボル数“Ｎ”を決定し、ＰＵＳＣシンボル数“Ｎ”を推定制御器３１０へ提供する。
【００６０】
このとき、遅く変わるチャネルであっても、フレームの後部までプリアンブルのチャネル推定結果を拡張（ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ）し続けることはできない。その理由は、正常にプリアンブルとの位相差を求めるためには、該当データシンボルがＰＵＳＣシンボルでなければならないためである。
【００６１】
例えば、チャネルの時変特性を観察した結果、１０番目のデータシンボルまでプリアンブルのチャネル推定結果を適用しても問題ないと判断されても、その前に７番目のシンボルでゾーンスイッチング（ｚｏｎｅ  ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）が発生して、ＰＵＳＣではない他の順列（ｐｅｒｍｕｔａｔｉｏｎ）に属するシンボルが送信される場合には、最終的にプリアンブルのチャネル推定結果は、６番目のシンボルまで適用しなければならない。
【００６２】
図５は、本発明の実施の形態に係る広帯域無線接続システムにおけるプリアンブルとＰＵＳＣシンボルの復調のためのチャネル推定過程を示すものである。
【００６３】
前記図５に示すように、ステップ５０５において現在のチャネル推定器３０５にプリアンブルが入力されている場合、前記チャネル推定器３０５は、ステップ５２０に進んで、プリアンブルに対するチャネル推定を行い、ステップ５４０においてチャネル推定結果を推定バッファ３１５に保存する。
【００６４】
万一、前記プリアンブルが入力された後、ステップ５１０においてチャネル推定器３０５にＮ番目のＰＵＳＣシンボルが入力されているとき、前記チャネル推定器３０５は、ステップ５２５に進んで、前記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボルに含まれているパイロットに対するチャネル推定値と予めバッファに保存したプリアンブルチャネル推定値に基づいて、前記式５ａ及び式５ｂを利用して、前記プリアンブルとＮ番目のＰＵＳＣシンボルのパイロット副搬送波に対するチャネル推定値の位相差を計算し、レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）に保存する。
【００６５】
以後、ステップ５４５に進んで、前記ステップ５２５で求めた位相差値と、前記式４を利用して前記Ｎ番目のＰＵＳＣシンボル推定のためのプリアンブルチャネル推定値を補償し、ステップ５６０に進んで、その結果を前記推定バッファ３１５に保存する。
【００６６】
万一、前記ダウンリンクのＮ番目のＰＵＳＣシンボルが入力された後、前記チャネル推定器３０５にＮ＋１番目のシンボルが入力されているとき、前記チャネル推定器３０５は、ステップ５３５に進んで、前記データシンボルに含まれているパイロット副搬送波を利用して、正常なチャネル推定を行い、ステップ５５５においてその結果を推定バッファ３１５に保存し、本発明に係るアルゴリズムを終了する。
【００６７】
上述した本発明の好ましい実施の形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形、及び変更が可能であり、このような置換、変更などは、特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る広帯域無線接続システムにおけるダウンリンクフレーム復調過程を示す図である。
【図２】本発明に係る広帯域無線接続システムにおけるプリアンブルとＰＵＳＣシンボルの構造を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る広帯域無線接続システムにおけるプリアンブルとＰＵＳＣシンボルの復調のためのチャネル推定装置のブロック構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るプリアンブル位相補償器の細部ブロック構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る広帯域無線接続システムにおけるプリアンブルとＰＵＳＣシンボルの復調のためのチャネル推定過程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
３０５  チャネル推定器
３１０  推定制御器
３１５  推定バッファ
３２０  プリアンブル位相補償器
３２５  拡張制御器
【図１】
0004455607.tif 000016
【図２】
0004455607.tif 000017
【図３】
0004455607.tif 000018
【図４】
0004455607.tif 000019
【図５】
0004455607.tif 000020