(57)【要約】      （修正有）【課題】ＯＦＤＭ信号の少なくとも一の時間変調パラメータのブラインド推定方法を提供する。【解決手段】ＯＦＤＭ信号の複数の復調試みが、時間パラメータの複数の値を各々用いて実施され、各復調試みにおいて、復調信号のエントロピーを表すコスト関数が計算され、時間パラメータの推定値が該コスト関数を最小限に抑えるパラメータの値として取得される。【選択図】図４
2009111982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号の少なくともーの時間変調パラメータのブラインド推定方法であって、前記ＯＦＤＭ信号の複数の復調試みが、前記時間パラメータの複数の値を各々用いて実施され、各復調試みにおいて、復調信号のエントロピーを表すコスト関数が計算され、前記時間パラメータの推定値が前記コスト関数を最小限に抑える前記パラメータの値として取得されることを特徴とする推定方法。
【請求項２】
ＯＦＤＭ信号を、復調周波数によってベースバンドで復調した後、ナイキスト周波数よりも大きい周波数でサンプリングすることによってサンプルの系列を取得することを特徴とする請求項１に記載の推定方法。
【請求項３】
各復調試みにおいて、ＯＦＤＭマルチプレックスの搬送周波数と復調周波数との間の周波数オフセット値（Δｆ）に対応する位相オフセット（Δφ）によって、前記サンプルが補正されることを特徴とする請求項２に記載の推定方法。
【請求項４】
各復調試みにおいて、このようにして補正されたサンプルによって形成される系列から、時間オフセットに対応する、既定数（δ）の第一サンプルが除去されることを特徴とする請求項３に記載の推定方法。
【請求項５】
各復調試みにおいて、このようにして第一サンプルが除去された後の系列が、既定サイズ（γ＋δ）のブロックに分割され、このようにして取得されるブロックのそれぞれから、ＯＦＤＭシンボルプレフィックス時間に対応する、既定数（γ）の第一サンプルが除去され、またこのようにして第一サンプルが除去された後のブロックのそれぞれについてＦＦＴが実行されることを特徴とする請求項４に記載の推定方法。
【請求項６】
第一サンプルが除去された後の系列のブロック総数をＫとする各ブロックκ＝０，．．．，Ｋ−１について、ＦＦＴが、
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によって計算され、ここでβがＯＦＤＭシンボル有効時間に対応する、第一サ
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ｋ番目のブロックの（ｐ＋１）番目の周波数補正サンプルであり、チップ期間
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調試みに従って変調シンボルの系列を形成することを特徴とする請求項５に記載の推定方法。
【請求項７】
前記コスト関数の値が復調シンボルの前記系列から計算されることを特徴とする請求項６に記載の推定方法。
【請求項８】
前記コスト関数が尖度であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の推定方法。
【請求項９】
前記コスト関数の値が、
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によって計算されることを特徴とする請求項７及び８のいずれかに記載の推定方法。
【請求項１０】
復調試みに対応する各繰返しが、前記周波数オフセット値、前記時間オフセット値、前記プレフィックス時間及び前記有効時間によって、繰返して実施されること特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の推定方法。
【請求項１１】
繰返しが進む間、周波数オフセット、時間オフセット、プレフィックス時間及び有効時間の各値の離散系列が走査アルゴリズムに従って走査され、一または複数の時間パラメータの推定値として、前記系列でコスト関数の最小値を達成するプレフィックス時間及び／または有効時間を保持することを特徴とする請求項１０に記載の推定方法。
【請求項１２】
前記走査アルゴリズムが勾配下降型であることを特徴とする請求項１１に記載の推定方法。
【請求項１３】
複数の第一復調試みを実施して第一時間パラメータを推定した後、ＯＦＤＭ信号を復調するために第一時間パラメータの推定値を使用する複数の第二復調試みを実施して第二時間パラメータを推定することを特徴とする請求項２に記載の推定方法。
【請求項１４】
各第一復調試みにおいて、ＯＦＤＭマルチプレックスの搬送周波数と復調周波数との間の周波数オフセット値（Δｆ）に対応する位相オフセット（Δφ）によってサンプルが補正されることを特徴とする請求項１３に記載の推定方法。
【請求項１５】
各第一復調試みにおいて、このようにして第一サンプルが除去された後の系列が、一の既定ＯＦＤＭシンボル有効時間に対応する既定数以降が打ち切られた後、このようにして既定数以降が打ち切られた系列のサンプルに対してＦＦＴが実行されることを特徴とする請求項１４に記載の推定方法。
【請求項１６】
ＦＦＴが以下によって計算され、
2009111982.tif 000061
ここでβは既定数以降が打ち切られた系列の長さであり、Ｔｅはサンプリング期間であり、ρｐは既定数以降が打ち切られた系列の（ｐ＋１）番目の周波数補正
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を特徴とする請求項１５に記載の推定方法。
【請求項１７】
前記コスト関数の第一値（Φ（Δφ，δ，β））が、復調シンボルの前記系列から計算されることを特徴とする請求項１６に記載の推定方法。
【請求項１８】
前記コスト関数が尖度であることを特徴とする請求項１３乃至１７のいずれかに記載の推定方法。
【請求項１９】
前記コスト関数の値が以下
2009111982.tif 000063
によって計算されることを特徴とする請求項１７及び１８のいずれかに記載の推定方法。
【請求項２０】
第一復調試みに対応する各繰返しが、前記周波数オフセット値、前記時間オフセット値、前記プレフィックス時間及び前記有効時間によって、繰返して実施されること特徴とする請求項１６乃至１９のいずれかに記載の推定方法。
【請求項２１】
繰返しが進む間、周波数オフセット、時間オフセット、プレフィックス時間、及び有効時間の各値の離散系列が、走査アルゴリズムに従って走査され、前記系列でのコスト関数の最小値を達成する周波数オフセット、時間オフセット、及び有効時間の値を記憶し、このようにして前記第一時間パラメータの推定値を記憶する有効時間であることを特徴とする請求項２０に記載の推定方法。
【請求項２２】
サンプルの前記系列の各サンプルが、このようにして記憶された周波数オフ
2009111982.tif 000064
特徴とする請求項２１に記載の推定方法。
【請求項２３】
第二復調試みのたびに、このようにして補正されるサンプルによって形成される系列から、時間オフセットに対応する、既定数の第一サンプルが除去され、第一サンプル除去後の系列が既定サイズ（γ＋β０）のブロックに分割され、前記ブロックのそれぞれから、ＯＦＤＭシンボルプレフィックス時間に対応する、既定数の第一サンプルが除去されることを特徴とする請求項２２に記載の推定方法。
【請求項２４】
Ｋが、取得されるブロックの総数である各ブロックｋ＝０，．．．，Ｋ−１ごとに、ＦＦＴが以下
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により計算され、ここでβ０はサンプル数で表される記憶された有効時間の値で
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調試みに従って復調シンボルの系列を形成することを特徴とする請求項２３に記載の推定方法。
【請求項２５】
前記コスト関数の第二の値（Φ（δ，γ））が復調シンボルの前記系列から計算されることを特徴とする請求項２４に記載の推定方法。
【請求項２６】
前記コスト関数が尖度であることを特徴とする請求項２５に記載の推定方法。
【請求項２７】
前記コスト関数の値が、
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によって計算されることを特徴とする請求項２６に記載の推定方法。
【請求項２８】
第二復調試みに対応する各繰返しが、記憶された前記周波数オフセット値および前記有効時間の値、前記時間オフセット値及び前記プレフィックス時間によって、繰返して実施されること特徴とする請求項２７に記載の推定方法。
【請求項２９】
繰返しが進む間、時間オフセット及びプレフィックス時間の値の系列が走査アルゴリズムに従って走査され、前記系列でコスト関数の最小値を達成する時間オフセット及びプレフィックス時間の値を記憶し、このようにして第二時間パラメータの推定値を記憶しているプレフィックス時間であることを特徴とする請求項２８に記載の推定方法。
【請求項３０】
前記走査アルゴリズムが勾配下降型であることを特徴とする請求項２１乃至２９のいずれかに記載の推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調パラメータのブラインド推定方法に関し、特に最小エントロピーの基準に基づいたブラインド推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  ＯＦＤＭ変調は従来の技術において周知であり、ＤＶＢ−Ｔ、ＡＤＳＬ、Ｗｉ−Ｆｉ（ＩＥＥＥ  ８０２  ａ／ｇ）、ＷｉＭａｘ（ＩＥＥＥ  ８０２．１６）等の多数の通信システムに採用されている。ＯＦＤＭ変調の優位性は、スペクトル効率に優れ、また周波数選択性フェージングに対する防御にも優れている点にある。【０００３】  ＯＦＤＭシステムにおいて、Ｎが一般的には２の累乗である場合に、送信される情報シンボルはＮ個のシンボルのブロックにグループ化され、情報シンボルの前記ブロックにＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を行うことによりＯＦＤＭシンボルが取得されることが想起される。一般的には、符号間干渉つまりＩＳＩを吸収し受信時の等化を容易にするために、各ＯＦＤＭシンボルの始まり部分にサイクリックプレフィックスが付加される。これらのＯＦＤＭシンボルによって構成されるＯＦＤＭ信号は、必要に応じて、周波数変換され得る。【０００４】  一般的には、ＯＦＤＭシステムが発する信号は以下によってベースバンドで表すことができる。
2009111982.tif 000003
ここでＥは信号電力であり、ＮはＯＦＤＭマルチプレックスの搬送波数であり、αｋ，ｎは、Ｍ次的変調のアルファベット、つまり通常はＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、またはＱＡＭに属するブロックｋに関する情報シンボルであり、１／Ｔｃは、Ｔｃが「小片」つまり「チップ」時間である情報シンボルの流速であり、Ｄは小片の数で表されるサイクリックプレフィックスのサイズであり、ｇ（ｔ）は信号のスペクトルをアポダイズすることを目的とした時間的なサポート［０，（Ｎ＋Ｄ）Ｔｃ］を有するＯＦＤＭシンボルの整形パルスである。【０００５】  ＯＦＤＭ信号を図１に概略的に示す。ＯＦＤＭ信号は連続するＯＦＤＭシンボルから構成され、各シンボルは、有効時間ＮＴｃと時間ガードインターバルＴｐｒｅｆｉｘ＝ＤＴｃからなる総時間（Ｎ＋Ｄ）Ｔｃを有する。時間ガードインターバルの中にサイクリックプレフィックスが検出される。従来の方法では、サイクリックプレフィックスはガードインターバルの中に含まれるＯＦＤＭシンボルの終わり部分のコピーであることが想起される。特定のＯＦＤＭシステムでは、サイクリックプレフィックスは単に省略される。つまり、シンボルの有効な部分は「空の」ガードインターバルで分離される。この伝送技法は符号間干渉の除去を可能にもするが、信号の等化を容易にはしない。【０００６】  伝送チャネル内を伝搬後、受信機によって受信されたＯＦＤＭ信号は以下により表すことができ、
2009111982.tif 000004
送チャネルｈ（ｔ）のインパルス応答であり、ｂ（ｔ）はノイズを記述する確率関数である。インパルス応答の長さはガードインターバルの時間よりも短いため、符号間干渉（ＩＳＩ）は無視し得ることと仮定する。【０００７】  図２は、ＯＦＤＭ受信機の構造を概略的に示す。【０００８】  必要に応じてベースバンドで復調された後に、受信信号は２１０においてチップ周波数でサンプリングされた後、２２０において、そのサンプルに対して直列／並列変換を施し、Ｎ＋Ｄ個のサンプルのブロックを形成する。ガードインターバルに対応するＤ個の第１サンプルは廃棄され、２３０において、ＯＦＤＭシンボルの有効部分に対応する残りＮ個のサンプルのブロックに対してＦＦＴを施す。その後、取得された復調シンボルに対して２４０で直列変換を施す。【０００９】  最後に、受信機が正確に時間・周波数同期されていると仮定すると、復調符号は以下のように表すことができ、
2009111982.tif 000005
ここでｈｎは伝送チャネルのインパルス応答に依存する複素係数であり、ｂｋ，ｎはノイズサンプルを表す確率変数である。【００１０】  この受信機の正確な動作には正確な時間・周波数同期を必要とする。実際に、不正確な時間同期は、トランケーションのウィンドウの漸次的な時間ドリフトを引き起こし、受信機の復調周波数とＯＦＤＭマルチプレックスの搬送周波数との間の周波数オフセットを△ｆとすると、不正確な周波数同期、つまりサンプルの相回転は、倍数因子ｅ２ｉπ△ｆｎＴｃで表すことができることが理解されるだろう【００１１】  受信機の時間・周波数同期は、通常はトレーニング系列の獲得によって実施される。【００１２】  この検出器の機能は、明らかに、ＯＦＤＭ信号の時間変調パラメータが既知であるとあきらかに仮定している。「時間パラメータ」は、これらのシンボルの有効時間ＮＴｃ、ガードインターバル時間ＤＴｃ及び／または繰返し期間（Ｎ＋Ｄ）Ｔｃを意味すると解釈される。【００１３】  往々にして受信機はＯＦＤＭ時間変調パラメータを事前には知らないため、それらをブラインド推定しなければならない。【００１４】  時間パラメータをブラインド推定するためにいくつかの方法が提案されてきた。これらの方法はＯＦＤＭ信号内のサイクリックプレフィックスの存在、及びそこから引き出すことができる周期定常特性を利用する。提案されている推定器はＯＦＤＭ信号の自己相関関数に基づいている。このような推定方法の例は、非特許文献１にみられる。【００１５】  しかしながら、これらの推定方法には、自己相関関数を計算するため多数のＯＦＤＭシンボルを獲得しなければならないという欠点がある。さらに前述したとおり、これらの方法はＯＦＤＭ信号がサイクリックプレフィックスを含まない場合には効果がない。他の関連技術としては、非特許文献２乃至４及び特許文献１がある。
【非特許文献１】Ｐ．Ｌｉｕ他、２００５年情報、通信及び信号処理に関する国際会議会議記録（Ｐｒｏｃ，２００５  Ｉｎｔ‘ｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、第一巻、ｐｐ２４２−２４７、２００５年９月２３−２６日出版、表題「マルチパスチャネルにおけるＯＦＤＭのためのブラインド時間パラメータ推定方式（Ａ  ｂｌｉｎｄ  ｔｉｍｅ−ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭ  ｉｎ  ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ  ｃｈａｎｎｅｌ）」
【非特許文献２】アクモーシュ（ＡＫＭＯＵＣＨＥ）他、「ＯＦＤＭパラメータ推定、時間アプローチ（ＯＦＭＤ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ａ  ｔｉｍｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ）」、信号、システム及びコンピュータに関するアシロマー（ＡＳＩＬＯＭＡＲ）会議（ＡＳＩＬＭＡＲ  ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ  ＯＮ  ＳＩＧＮＡＬＳ，ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＣＯＭＰＵＴＥＲＳ）、２０００年１０月２９日、ｐｐ１４２−１４６、ＸＰ０１０５３５３４９  ピスカタウェイ（Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ）、米国
【非特許文献３】インウェイ・ヤオ（ＹＩＮＧＷＥＩ  ＹＡＯ），グランナキス（ＧＬＡＮＮＡＫＩＳ）：「ＯＦＤＭベースの無線ネットワークのためのブラインド搬送周波数オフセット推定（Ｂｌｉｎｄ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｏｆｆｓｅｔ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＯＦＤＭＡ−ｂａｓｅｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ）」、ＩＥＥＥ軍事通信会議（ＩＥＥＥ  ＭＩＬＩＴＡＲＹ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ  ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ）、２００４年１０月３１日、ｐｐ１２３３−１２３９、ＸＰ０１０８２５９５７  ピスカタウェイ，米国
【非特許文献４】インウェイ・ヤオ、グランナキス：「ＯＦＤＭシステムにおけるブラインドＣＦＯ推定（Ｂｌｉｎｄ  ＣＦＯ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｉｎ  ＯＦＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」、無線通信における信号処理推進に関するＩＥＥＥワークショップ（ＩＥＥＥ  ＷＯＲＫＳＨＯＰ  ＯＮ  ＳＩＧＮＡＬ  ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ  ＡＤＶＡＮＣＥＳ  ＩＮ  ＷＩＲＥＬＥＳＳ  ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ）、２００４年７月１１日、ｐｐ３５３−３５７  ＸＰ０１０８０６１０２、ピスカタウェイ  ＵＳ
【特許文献１】ＣＡ２２９８３１６  Ａ１（カナダ天然資源）、２０００年８月１５日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】  本発明の目的は、前述された欠点を含まないＯＦＤＭ信号の変調パラメータのブラインド推定方法を提案することである。【００１７】  本発明の従属的な目的は、高速で且つ、トレーニング系列を要しないＯＦＤＭ受信機の時間・周波数同期を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  本発明は、ＯＦＤＭ信号の少なくとも一の時間変調パラメータのブラインド推定方法によって定義され、該方法では前記ＯＦＤＭ信号の複数の復調試みが、前記時間パラメータの複数の値を各々用いて実施され、各復調試みにおいて、復調信号のエントロピーを表すコスト関数が計算され、前記時間パラメータの推定値が前記コスト関数を最小限に抑える前記パラメータの値として取得される。【００１９】  好ましくは、ＯＦＤＭ信号を、復調周波数によってベースバンドで復調した後、ナイキスト周波数よりも大きい周波数でサンプリングすることによってサンプルの系列を取得する【００２０】  有利なことには、復調試みのたびに、前記サンプルは、ＯＦＤＭマルチプレックスの搬送周波数と復調周波数との間の周波数オフセット値に対応する離調因数によって、前記サンプルが補正される【００２１】各復調試みにおいて、このようにして補正されたサンプルによって形成される系列から、時間オフセットに対応する、既定数の第一サンプルを切断してよい。【００２２】    各復調試みにおいて、このようにして切断された系列は既定のサイズのブロックに分割されてよい。このようにして取得されるブロックのそれぞれから、ＯＦＤＭシンボルプレフィックス時間に対応する、既定数の第１サンプルを除去し、このようにして第一サンプルが除去された後のブロックのそれぞれについてＦＦＴが実行される。【００２３】  Ｋが、第一サンプル除去後の系列のブロック総数であるブロックｋ＝０、．．．、Ｋ＝１ごとに、ＦＦＴは以下により計算することができ、
2009111982.tif 000006
この場合βはＯＦＤＭシンボル有効時間に対応する、切断されたブロックのサ
2009111982.tif 000007
シンボルの系列を形成する。【００２４】  その後、復調シンボルの前記系列から前記コスト関数が計算できる。【００２５】  有利なことに、前記コスト関数は尖度である。この場合、前記コスト関数の値は以下によって計算できる。
2009111982.tif 000008
【００２６】  有利なことに、推定方法は繰返し行われ、各繰返しは前記周波数オフセット値、前記時間オフセット値、前記プレフィックス時間及び前記有効時間による復調試みに対応する。【００２７】  繰返しが進む間、好ましくは、周波数オフセット、時間オフセット、プレフィックス時間及び有効時間の値の離散系列が走査アルゴリズムに従って走査され、前記系列でコスト関数の最小値を達成するプレフィックス時間及び／または有効時間を時間パラメータ（複数の場合がある）の推定値として保持する。【００２８】  前記走査アルゴリズムは勾配降下型であってよい。【００２９】  代替実施形態によれば、複数の第一復調試みを実施して第一時間パラメータを推定した後、ＯＦＤＭ信号を復調するために第一時間パラメータの推定値を使用する複数の第二復調試みを実施して第二時間パラメータを推定する。【００３０】  有利なことに、各第一復調試みにおいて、サンプルはＯＦＤＭマルチプレックスの搬送周波数と復調周波数の間の周波数オフセット値に対応する離調因数によって補正される。【００３１】  第一復調試みのたびに、このようにして第一サンプル除去後の系列は既定数のサンプル以降で分割されてよく、前記数は既定ＯＦＤＭシンボル有効時間に対応する。その後、このようにして既定数以降が打ち切られた系列のサンプルに対してＦＦＴが実施される。【００３２】  ＦＦＴは以下によって計算することが可能であり、
2009111982.tif 000009
ここでβは既定数以降が打ち切られた系列の長さであり、Ｔｃはサンプリング期間であり、Ｐｐは既定数以降が打ち切られた系列の（ｐ＋１）番目の周波数補正
2009111982.tif 000010
【００３３】  前記コスト関数の第一値（Φ（Δφ，δ，β））は、復調シンボルの前記系列から計算できる。【００３４】  有利なことに、前記コスト関数は尖度である。【００３５】  この場合、前記コスト関数の値は以下により計算できる。
2009111982.tif 000011
【００３６】  有利には、推定方法は繰返して実施され、各繰返しは前記周波数オフセット値、前記時間オフセット値、前記プレフィックス時間及び前記有効時間によって第一復調試みに対応する。【００３７】  繰返しが進む間、好ましくは、周波数オフセット、時間オフセット、プレフィックス時間、及び有効時間値の離散系列が走査アルゴリズムに従って走査され、前記系列に対するコスト関数の最小値を達成する周波数オフセット、時間オフセットおよび有効時間の値を記憶し、第一時間パラメータはそれにより記憶される有効時間である。【００３８】  サンプルの前記系列の各サンプルは、このようにして記憶された周波数オフセットに対応する離調因数によって補正されてよい。【００３９】  有利なことに、第二復調試みのたびに、このようにして補正されたサンプルによって形成される系列から時間オフセットに対応する既定数のその第一サンプルを除去した後、第一サンプル除去後の系列が既定サイズのブロックに分割され、前記ブロックのそれぞれから、既定数の第一サンプルがＯＦＤＭシンボルプレフィックス時間に応じて除去される。【００４０】  取得されたブロック総数をＫとするブロックｋ＝０，．．．，Ｋ−１ごとに、ＦＦＴを以下により計算することができ、
2009111982.tif 000012
ここでβ０はサンプル数で表される記憶された有効時間値であり、Ｔｅはサンプリ
2009111982.tif 000013
号の系列を形成する。【００４１】  その後、前記コスト関数の第二値（Φ（δ，γ））が復調符号の前記系列から計算される。【００４２】  有利なことに、前記コスト関数は尖度である。【００４３】  この場合、前記コスト関数の値は以下で計算される。
2009111982.tif 000014
【００４４】  有利なことに推定方法は繰返して実施され、各繰返しは前記時間オフセット値及び前記プレフィックス時間の、記憶された周波数オフセット及び有効時間の値によって第二の復調試みに対応する。【００４５】  繰返しが進む間、好ましくは離散時間オフセット及びプレフィックス時間系列は、走査アルゴリズムに従って走査され、前記系列に対するコスト関数の最小値を達成する時間オフセット及びプレフィックス時間の値を記憶し、このようにして第二時間パラメータの推定値は記憶されるプレフィックス時間である。【００４６】  有利なことに、走査アルゴリズムは勾配下降型である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】  本発明の他の特徴及び優位点は、本発明の好適実施形態を読み、添付図を参照することにより明らかになる。
【図１】ＯＦＤＭ信号を概略的に示す。
【図２】従来の技術に既知のＯＦＤＭ受信機を概略的に示す。
【図３Ａ】受信機が受信するＯＦＤＭ信号に対する異なる経路それぞれが果たす貢献を表す。
【図３Ｂ】受信機が受信するＯＦＤＭ信号に対する異なる経路それぞれが果たす貢献を示す。
【図４】本発明の第一実施形態に係るＯＦＤＭ変調パラメータの推定方法のブロック図を示す。
【図５Ａ】本発明の第二の実施形態によるＯＦＤＭ変調パラメータの推定方法のブロック図を示す。
【図５Ｂ】本発明の第二の実施形態によるＯＦＤＭ変調パラメータの推定方法のブロック図を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】  以下ではＯＦＤＭ変調を利用する通信システムのケースを検討する。発せられたＯＦＤＭ信号は式（１）で示される形態を有し、情報シンボルは、同一分布され、Ｍ次変調のアルファベットでその値を取る互いに独立した確率変数で表されてよいと仮定する。ＯＦＤＭシンボルはプレフィックスを含んでもよいし、含まなくてもよい。簡略化するために、ＯＦＤＭシンボルはプレフィックスを含むが、このプレフィックスは空である可能性があるとみなす。【００４９】  伝送チャネルはマルチパスタイプであると仮定する。その結果、受信機が受信する信号は以下によりベースバンドで表すことができ、
2009111982.tif 000015
ここで、λｌ及びτｌはそれぞれ複素減衰係数及び異なる経路に付随する遅延であり、Ｌは経路総数であり、ｂ（ｔ）は付加ホワイトガウスノイズである。【００５０】  ここで、ブラインド状況、言い換えると、受信機が、ＯＦＤＭ信号の変調パラメータ、特に信号のチップ周波数を知らないという状況となっているとする。【００５１】
2009111982.tif 000016
される。従って、サンプリング期間Ｔｃがチップ期間Ｔｅ未満であると確信する。【００５２】  最初に、受信機が時間的且つ周波数的に完全に同期していると仮定される場合、受信信号のサンプルは以下のように表すことができ、
2009111982.tif 000017
まず第一に、ノイズ期間が無視され、ここでｋ，ｐはそれぞれシンボル数及び
2009111982.tif 000018
【００５３】  受信信号のサンプルに離散フーリエ変換を施し、推定された復調シンボルを取得する。
2009111982.tif 000019
ＦＤＭシンボルの有効時間の推定値である式（５）、
2009111982.tif 000020
を使用することによって、
2009111982.tif 000021
のｎ番目のサンプルであり、
2009111982.tif 000022
数は０と（Ｎ＋Ｄ）Ｔｃの間で１に等しく、他のいずれの場所ではゼロであると仮定される。【００５４】  復号シンボルに対する経路の果たす貢献を検討する。これを行うために、以
2009111982.tif 000023
したがって
2009111982.tif 000024
である。【００５５】  Ｃａｒｄ（Ωｌ）＝１の場合、それは、（ＯＦＤＭシステムのまさに大半に当てはまる）Ｎが１よりかなり先にあるという仮説を立てることによって、
2009111982.tif 000025
証することができる。【００５６】
2009111982.tif 000026
Ｍシンボルにつねに依存する。【００５７】
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であることが演繹できる。【００５８】  この第一結果から、サンプルｒ０，ｐが同一ＯＦＤＭシンボルのサンプル（全
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信シンボルの内、少なくとも２個に依存する。【００５９】  サイクリックプレフィックスの時間が伝送チャネルのインパルス応答の長さよりも長い場合には、符号間干渉がないことに注意されたい。さらに正確には、経路に沿って伝搬されているＯＦＤＭシンボルの有効部分は、別の経路に沿って伝搬されている別のＯＦＤＭシンボルによって干渉されない。【００６０】  図３Ａでは、エミッタによって発せられるＯＦＤＭ信号３１０が示されており、３２０、３３０、３４０は３つの別々の経路に沿った前記ＯＦＤＭ信号の伝搬に対応する受信信号に対する貢献を示している。一経路で伝搬するＯＦＤＭシンボルの有効部分が別の経路で伝搬する別のＯＦＤＭシンボルと重複しないことに注意されたい。【００６１】  この結果は他のＯＦＤＭシンボル、つまりｋ＞０の場合にも当てはまる。こ
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のときに限り、送信されたシンボルの内のただ１個に依存するにすぎないと演繹する。これが当てはまらない場合には、サンプルｒｋ，ｐが少なくとも２個のＯＦＤＭシンボルのサンプルに一致することが論証できる。【００６２】  この結果は図３Ｂに示されており、ＯＦＤＭ信号は３つの経路に沿って伝搬
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スをカバーする）ことが理解されるだろう。言い換えると、Ｃａｒｄ（Ω）＝２である。
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【００６３】  時間パラメータの誤った推定は、正確な推定（Ｃａｒｄ（Ω）＝１）を有する場合と
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【００６４】  本発明の基本的な考え方は、サンプリング境界がＯＦＤＭ信号の有効部分の始まり及び終わりに合わせられているかどうかを判断するために最小エントロピーの基準を使用するということである。【００６５】  これを行うために、サンプリングされた信号は変調パラメータを変えることによって復調され、それにより復調された信号のエントロピーの最小値をもたらす一または複数のパラメータが選択される。【００６６】  実際に、サンプリング境界が有効部分の始まり及び終わりにぴったりと合わせられている場合に、復調系列のエントロピーは最小となる。他方、これらの境界が有効部分の範囲に関して偏位される瞬間から、カレントシンボルに先行するあるいはカレントシンボルに続くＯＦＤＭシンボルの部分は復調系列のエントロピーの上昇を引き起こす。【００６７】  エントロピーを最小限に抑えるため、例えばこの系列の尖度である復調信号のエントロピーを表すコスト関数が使用される。【００６８】  確率変数の尖度が、その四次キュムラントと分散の自乗の比率であることが想起されるだろう。さらに正確には、αが複素確率変数である場合、αの尖度は以下に示すことができ、
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ここでＥ｛ｘ｝、つまりｘの数学的期待値に注意されたい。αｎの場合、ｎ＝０，．．．，Ｎ−１はＮ個の互いに独立で同一の分布に従う（ｉ．ｉ．ｄ．）確率変数の列の具現化であり、列αの尖度は以下により推定される。
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【００６９】  確率変数の尖度が、その確率密度とガウス分布との差異の測定値でもあることに注意されたい。特に、ガウス確率変数の尖度はゼロである。【００７０】  さらに、尖度が、以下の重要な特性、すなわち、
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であり、ここでａｎ，ｎ＝０，．．．，Ｎ−１がｉ．ｉ．ｄ．確率変数の列であり、λｋ，ｎ，ｎ＝０，．．．，Ｎ−１がＮ個の複素係数である場合には、
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を有し、同等は∃ｎ０∈｛０，．．．Ｎ−１｝の場合にだけ得られるため、
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【００７１】
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のシンボルだけに依存するとき、且つそのときに限り、尖度が最小となること
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【００７２】  これは、時間パラメータの誤った推定値が情報シンボルａκ，ｎに対応するさらに
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変数の尖度に近づく。つまり、値を大きくすることによってゼロに向かう傾向がある。【００７３】  （４）におけるガウスノイズの存在はいずれにせよ前記結果を変えない。実際に、ｂ（ｔ）が付加ガウスノイズである場合にｙ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｂ（ｔ）であると、
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ることに注意されたい。ｂがガウス分布であるならば、ｃｕｍ４（ｂ）＝０となる。（１６）の結果、ｙの尖度がｓの尖度に比例する。従って、ｙの尖度の最小化はｓの尖度の最小化につながり、従って時間パラメータＤＴｃ及びＮＴｃの正しい推定につながる。【００７４】  前記結果は、受信機が時間的且つ周波数的にＯＦＤＭ信号と同期していると仮定している。これが当てはまらない場合、それにも関わらず前記結果は有効であり続け、同期の欠陥はサンプリングされた系列の尖度の上昇を引き起こす。【００７５】  時間同期及び／または周波数同期の検索は、ＯＦＤＭ信号の変調パラメータの推定と合同であるいは事前に実施され得る。【００７６】  図４は、本発明の第一の実施形態に係るＯＦＤＭ信号の変調パラメータの推定方法のブロック図を示す。【００７７】  本実施形態では、時間及び／または周波数同期の検索は、ＯＦＤＭ変調パラメータの推定と同じ最適化ループで実施される。【００７８】  ステップ４１０で、必要に応じて、受信信号のベースバンドでの復調後、サンプリングがナイキスト周波数よりも大きい周波数で、つまり、発せられるＯＦＤＭ信号のチップ期間Ｔｃ未満のサンプリング期間Ｔｅで実施される。【００７９】  ステップ４２０では、繰返し回数ｍを１で、値Φｍｉｎを多数で初期化する。次に、ＯＦＤＭマルチプレックスの搬送周波数と、復調周波数、つまりサンプルの数、ΔｔがＯＦＤＭ信号のサンプリングウィンドウの始めを決定するΔｔ＝δ．Ｔｅで表される時間オフセットδとの間の差異に対応する周波数オフセット△ｆ（ま
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【００８０】  次に復調系列の最小エントロピーの検索を目的とする繰返しループに入る。有利なことには、復調系列のエントロピーを表す関数、好ましくはこの系列の尖度が使用される。後述されるように、ループの各繰返しは、異なる四つ組のパラメータによるＯＦＤＭ信号の復調試みに対応する。【００８１】  ステップ４２５では、前記周波数オフセットに対応するディフェージングから受け取られるサンプルが△ｆだけつまりρｐ＝ｒｐｅｉｐΔφだけ補正される。【００８２】  ステップ４３０では、このようにして取得された系列のδ個の第１サンプルが除去される。サンプリングウィンドウはそれによりロックされる。【００８３】  ステップ４３５では、サンプリングされた系列はγ＋βのサイズのブロックつ
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０，．．．，β１、つまりｋ番目のブロックのサンプルに注意されたい。【００８４】  ステップ４４０では、取得されたこれらＫ個のブロックのそれぞれからγ個の第一サンプル、つまり仮定されたプレフィックスに対応するものを除去する。【００８５】  その後ステップ４４５では、このようにして取得されたＫ個のブロックのサイズβのＦＦＴが実施される。つまり、
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【００８６】  ４５０では、Φで示されるコスト関数の値が復調シンボルから計算される。明らかに、この値は変調パラメータ、つまりΦ（Δφ，δ，γ，β）だけではなく時間オフセット値と周波数オフセット値の選択にも依存する。使用されるコスト関数が尖度κである場合、
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である。４５５で、Φ（Δφ，δ，γ，β）の値をΦｍｉｎと比較する。【００８７】  Φ（Δφ，δ，γ，β）＜Φｍｉｎである場合、最小値Φｍｉｎは４５７でΦｍｉｎ＝Φ（Δφ，δ，γ，β）によって更新され、対応する現在値Δφ，δ，γ，βが記憶される。【００８８】  いずれの場合においてもステップ４６０を通過する。ｍを繰返しＭの所定最大数と比較する。この最大数が達成されると、アルゴリズムは４６５で終了する。達成されない場合には、ステップ４７０に進む。【００８９】  ４７０では、繰返しのカウンタｍは増分され、Δφ，δ，γ，βの値は走査計画に従って更新される。例えば、変数Δφ，δ，γ，βのそれぞれが、所定のそれぞれの間隔ＩΔφ，Ｉδ，Ｉγ，Ｉβの中で離散値の系列を取ることを許可され、走査は次に体積ＩΔφ×Ｉδ×Ｉγ×Ｉβの中の四次元空間内で実施される。走査は体系的であり、あらかじめ定義されてよい。しかしながら、各繰返しでΔφ，δ，γ，βの値を更新するために勾配下降型のアルゴリズムを有利に使用できるであろう。変数の更新後、新しい復調試みのためにステップ４２５に戻る。【００９０】  走査の終わりで、つまり４６５で、繰返し数Ｍが達成されると、値Φｍｉｎを作るパラメータΔφ０，δ０，γ０，β０が次にＯＦＤＭ信号を復調するために使用される。すなわち、
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【００９１】  このアルゴリズムにより、ただ高速なだけの変調ＯＦＤＭの時間パラメータの獲得だけではなく、少ない数のＯＦＤＭシンボルの端部での同期を取得できるようにすることに注意されたい。【００９２】  パラメータ（１９）によっていったん復調が達成されたら、当業者にとって既知の方法で情報シンボルを推定するための復調シンボルの等化を実施してよい。【００９３】  さらに獲得時間を短縮するためにまず同期パラメータ及び変調パラメータの第一概算推定を実行した後、時間オフセットと他の変調パラメータのより精密な推定を実行することによる二段階で進むことが可能である。【００９４】  図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第二実施形態に係るＯＦＤＭ信号の時間変調パラメータの推定方法のブロック図を示す。【００９５】  この実施形態では、第一ループにおいて、単一のＯＦＤＭ信号上で粗同期検索が実施される。【００９６】  ステップ５１０はステップ４１０と同一であり、受信信号は、必要に応じてベースバンドで変調された後、ナイキスト周波数よりも高い周波数でサンプリングされる。【００９７】  ステップ５２０では、繰返し数ｍ１を１で、値Φｍｉｎを多数で初期化する。次に、周波数オフセット△ｆ（または同等な位相値Δφ＝Δｆ．２πＴｅ）の値、サンプル数で表される時間オフセット値δ、およびサンプル数で表されるプレフィックス時間βも初期化される。【００９８】  ステップ５２５では、受信されたサンプルが、周波数オフセット△ｆに対応する位相オフセットから補正される。つまりρｐ＝ｒｐｅｉｐΔφである。【００９９】  ステップ５３０では、このようにして取得される系列のδ個の第一サンプルが削除される。【０１００】  ステップ５３５では、β個のサンプルの後に得られた系列が打ち切られた後に、５４０では、サイズβのＦＦＴが実施され、つまり
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ここで、打ち切られた系列の前のサンプルがＰｐ、ｐ＝０，．．．，β−１と示されている。【０１０１】  ステップ５４０では、エントロピーコスト関数Φの値は復調シンボルから計算される。この値は、時間オフセット値及び周波数オフセット値および、パラメータβ、つまりΦ（Δφ，δ，β）に依存する。使用されるコスト関数が尖度κである場合、単に以下となる。
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【０１０２】  ステップ５４５では、値Φ（Δφ，δ，β）とｍｉｎとを比較する。【０１０３】  Φ（Δφ，δ，β）＜Φｍｉｎである場合、最小値ΦｍｉｎはΦｍｉｎ＝Φ（Δφ，δ，β）によって５４７で更新され、当該現在値Δφ，δ，βが記憶される。【０１０４】  いずれの場合にもステップ５５０を通過する。ｍ１と最大所定繰返し数Ｍ１とを比較する。この最大数が達成されると、ステップ５５５に移動する。達成されない場合は、ステップ５５７で、Δφ，δ，βの値は走査アルゴリズムに従って更新される。このアルゴリズムは体積ＩΔφ×Ｉδ×Ｉβの中の事前に設定された離散値の順序に従って走査することによって体系的であってもよいし、あるいは例えば勾配降下型の適応であってもよい。値Δφ，δ，βを更新後、ステップ５２５に戻る。【０１０５】  ステップ５５５では、Φｍｉｎを作る値Δφ０，δ０，β０を記憶する。それらは、周波数オフセット及び時間オフセットの推定およびＯＦＤＭシンボルの有効長さに対応する。
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【０１０６】  次に、第二繰返しループを初期化するためにこれらの値を使用する。【０１０７】  さらに正確には、ステップ５５７において、繰返しのカウンタｍ２を１で、δを値δ０で、サンプル数γで表されるプレフィックスの時間を初期化する。【０１０８】
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【０１０９】  ステップ５６５で第二繰返しループに入る。５６５では、このようにして取得される系列のδ個の第一サンプルが除去される。【０１１０】  ステップ５７０では、サンプリングされた系列は、サイズγ＋β０のブロック
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ｐ＝０，．．．，β０−１は、ｋ番目のブロックのサンプルを示す。【０１１１】  ５７５では、取得されたこれらのＫ個のブロックのそれぞれからγ個の第一サンプル、つまりプレフィックスに属すると仮定されるものを除去する。【０１１２】  ステップ５８０では、このようにして取得されるＫ個のブロックのサイズβ０のＦＦＴが実行される。つまり、
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【０１１３】  ５８５では、コスト関数の値は復調シンボルから計算される。この値は、時間オフセット値の選択およびパラメータγ、つまりΦ（δ，γ）に依存する。これは、
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ト関数が尖度κである場合、
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である。【０１１４】  ステップ５８７では、値Φ（δ，γ）とΦｍｉｎとを比較する。【０１１５】  Φ（δ，γ）＜Φｍｉｎの場合、５９０で最小値ΦｍｉｎはΦｍｉｎ＝Φ（δ，γ）によって更新され、当該値δ，γが記憶される。【０１１６】  ステップ５９３で、ｍ２と最大所定繰返し数Ｍ２とを比較する。この最大数が達成されると、５９５は終了する。達成されない場合、ステップ５９７に移動する。【０１１７】  ５９７では、繰返しのカウンタｍ２が増分され、δ，γの値が前述されたのと同じ原則に従って更新される。変数の更新後、新たな復調試みのためにステップ５に戻る。【０１１８】  走査の最後に、つまり５９３で、繰返し数Ｍ２が達成された後、値Φｍｉｎを作るパラメータδ１，γ１がＯＦＤＭ信号を復調するために使用される。最終的に、復調器はこのようにしてこれらのパラメータを使用する。
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【０１１９】  本実施形態によれば、第一ループはシンボルの有効時間の推定を可能にし、第二ループはプレフィックスの持続時間の推定を可能にする。別な選択肢として、第一ループはプレフィックスの持続時間の推定を可能にし、第二ループは有効部分の時間の推定を可能にしてもよい。【０１２０】  いずれの場合においても、パラメータ（２５）によって取得される復調の後に、当業者に既知の方法で、情報シンボルを推定するための復調シンボルの等化が実施されてよい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【外国語明細書】
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