KR20120085891A

KR20120085891A - 주파수 오프셋 추정 방법과 통신 장치 및 무선 통신 시스템 그리고 컴퓨터 판독가능 기록 매체

Info

Publication number: KR20120085891A
Application number: KR1020127014710A
Authority: KR
Inventors: 겐고 오케타니
Original assignee: 닛본 덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-11-13
Filing date: 2010-11-12
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2030-11-12
Also published as: CN102763356A; US20120287874A1; KR101445947B1; EP2501064B1; CN102763356B; EP2501064A4; JPWO2011059068A1; JP5655790B2; US8797994B2; WO2011059068A1; EP2501064A1

Abstract

본 발명은, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 확대하여, 주파수 오프셋을 올바르게 추정하는 것을 가능하게 하는 장치, 방법을 제공한다. PRACH (Physical Random Access Channel ： 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대의 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와, PUSCH (Physical Uplink Shared Channel ： 상승 물리 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여, 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부 (26A) 를 구비한다.

Description

주파수 오프셋 추정 방법과 통신 장치 및 무선 통신 시스템 그리고 프로그램{FREQUENCY OFFSET ESTIMATION METHOD AND COMMUNICATION DEVICE, WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND PROGRAM}

(관련 출원에 대한 기재)

본 발명은, 일본 특허출원 2009-260457호 (2009년 11월 13일 출원) 의 우선권 주장에 기초하는 것으로, 동출원의 전체 기재 내용은 인용으로 본서에 받아들여 기재되어 있는 것으로 한다.

본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 주파수 오프셋 추정?보상을 실시하는 통신 장치와 주파수 오프셋 추정 방법, 무선 통신 시스템 그리고 프로그램에 관한 것이다.

3GPP (3rd Generation Partnership Project) LTE (Long Term Evolution) 에서는, 상승 링크 액세스 방식으로서 DFT (Discrete Fourier Transform)-spread-OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 이 채용되고 있다. 일반적으로, DFT-spread-OFDM 에서는, 단말의 이동이나 발진기의 주파수 어긋남 등에 의해, 송수신기 사이에서 캐리어 주파수차 (이하, 「주파수 오프셋」이라고 한다) 가 발생한다. 주파수 오프셋이 발생하면, 신호의 전송 특성이 열화된다. 주파수 오프셋을 방지하기 위해, 일반적으로 수신측에서는 주파수 오프셋량의 추정, 및 주파수 오프셋의 보상이 실시된다.

이하에서는,

?3GPP LTE 에 있어서의 초기 액세스 순서,

?일반적인 송수신 처리

를 설명하고, 이어서

?주파수 오프셋 추정?보상과 그 과제에 대해 설명한다.

먼저, 초기 액세스 순서의 개요를 설명한다. LTE 에서는, 단말이 아이들 상태에서 접속 상태로 이행되거나 할 때, 상승 링크의 동기를 확립하기 위한 수단으로서, 랜덤 액세스 순서가 사용된다. 도 1 은, 랜덤 액세스 순서를 나타내는 도면이다. 또한, 도 1 은, 비특허문헌 1 의 제 53 페이지의 도면 (Figure 10. 1. 5. 1-1 Contention Based Random Access Procedure) 에 대응한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 랜덤 액세스 순서는, 다음의 4 개의 단계로 구성된다.

<단계 1>

랜덤 액세스 프리앰블 (상승 링크) (Random Access Preamble on RACH in uplink)

<단계 2>

랜덤 액세스 리스폰스 (하강 링크) (Random Access Response generated by MAC on DL-SCH (Down Link Shared Channel))

<단계 3>

첫회 스케줄 데이터 액세스 (First Scheduled UL Transmission on UL-SCH (Up Link Shared Channel)) (상승 링크)

<단계 4>

데이터 액세스 (하강 링크) (Contention Resolution onDL)

이하에, 상승 링크의 동작을 중심으로 랜덤 액세스 순서의 상세 및 기지국에 있어서의 일반적인 수신 처리 동작을 설명한다.

도 2 에, LTE 상승 링크에 있어서 단말의 초기 액세스 등에 사용되는 PRACH (Physical Random Access Channel : 물리 랜덤 액세스 채널) 의 프리앰블 포맷 (랜덤 액세스 프리앰블 포맷) 을 나타낸다. 도 2 는, 비특허문헌 2 의 제 33 페이지의 도면 (Figure 5. 7. 1-1 Random access preamble format) 에 대응한다. 랜덤 액세스 프리앰블은, 0.1 ms 길이 (= T_CP) 의 CP (Cyclic Prefix) 부와, 0.8 ms 길이 (T_SEQ) 의 프리앰블 시퀀스 (Preamble Sequence) 부로 구성되어 있다.

LTE 에서는, 도 1 의 단계 1 을 위해서, 도 2 의 랜덤 액세스 프리앰블용 주파수?시간 리소스가 미리 준비되어 있고, 단말은 아이들 상태에서 접속 상태로 이행될 때, 지정된 랜덤 액세스용 주파수?시간 리소스를 사용하여, 단계 1 의 랜덤 액세스 프리앰블 송신을 실시한다.

도 4 는, 기지국측의 수신기의 PRACH 수신 처리부의 일반적인 구성을 나타낸다. 도 4 를 참조하면, PRACH 수신 처리부는, 사이클릭 프리픽스 제거부 (11), DFT (Discrete Fourier Transform : 이산 푸리에 변환) 부 (12), 서브캐리어 디맵핑부 (13), 프리앰블 신호 승산부 (14), IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform : 역이산 푸리에 변환) 부 (15), 최대 패스 검출부 (16) 를 구비하고 있다.

도 4 의 수신 처리부에서는, 랜덤 액세스용 주파수?시간 리소스로 수신한 수신 신호에 대하여, 사이클릭 프리픽스 제거부 (11) 에 있어서 사이클릭 프리픽스가 제거된다.

다음으로 사이클릭 프리픽스 제거된 신호에 대하여, DFT 부 (12) 에 있어서 DFT 가 실시된다. DFT 후 신호 (주파수 영역) 에 대하여, 서브캐리어 디맵핑부 (13) 에 있어서, 서브캐리어 디맵핑이 행해지고, 지정된 랜덤 액세스용 주파수 리소스에 해당하는 신호가 취출된다.

서브캐리어 디맵핑부 (13) 에서 서브캐리어 디맵핑된 신호는, 프리앰블 신호 승산부 (14) 에 있어서 송신 프리앰블 신호의 복소 공액과 승산된다.

프리앰블 신호 승산부 (14) 로부터의 출력 신호에 대하여, IDFT 부 (15) 에서 IDFT 가 행해지고, 최대 패스 검출부 (16) 에 있어서, IDFT 후 신호 (시간 영역) 의 샘플당 전력을 산출한다 (산출된 샘플마다의 전력을 「PRACH 의 상관값」이라고 부른다).

최대 패스 검출부 (16) 는, PRACH 의 상관값의 피크 (최대) 전력을 구하고, 피크 (최대) 전력이 미리 설정되어 있는 임계값 이상이면, 단말이 프리앰블을 송신하였다고 보고, 기지국은 도 1 의 단계 2 의 랜덤 액세스 리스폰스를 하강 링크로 송신한다.

도시를 생략한 단말은, 기지국으로부터 랜덤 액세스 리스폰스 (도 1 의 단계 2) 를 수신하면, 첫회 스케줄 데이터 액세스 (도 1 의 단계 3) 에 있어서, PUSCH (Physical Uplink Shared Channel : 물리 상승 링크 공용 채널) 를 사용하여 데이터 송신을 한다.

도 3 에, PUSCH 의 서브프레임 (Subframe) 의 포맷을 나타낸다. 1 서브프레임의 시간 길이는 1 ms 이고, 1 서브프레임은, 14 의 DFT-Spread-OFDM 심볼과 그것에 부수하는 CP (Cyclic Prefix ; 사이클릭 프리픽스) 로 구성된다.

14 심볼 중, 0 번째 (좌단의 심볼) 부터 세어 3 번째, 10 번째의 심볼은, 레퍼런스 심볼 (Reference Symbol) (RS 로 나타낸다) 로 불린다. 레퍼런스 심볼은 송수 양측에서 이미 알려진 계열이 송신되고, 수신측에 있어서의 데이터 복조를 위한 채널 추정이나 주파수 오프셋 추정에 사용된다. 또 그 이외의 0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13 번째의 12 개의 심볼 (D 로 나타낸다) 은 데이터 송신에 사용된다. 서브프레임의 전반 슬롯 (슬롯 #0) 은 0.5 ms, 후반 슬롯 (슬롯 #1) 은 0.5 ms 이고, 전반, 후반 슬롯의 레퍼런스 심볼 (RS) 사이의 시간 폭은 0.5 ms 가 된다.

기지국이, 도 1 의 단계 3 의 상승 신호를 수신하면, 도 1 의 단계 4 에 있어서 그에 대한 하강 데이터 송신을 실행한다.

다음으로, 도 1 의 단계 3 에 있어서의 PUSCH 의 일반적인 수신 처리를 설명한다. 도 5 에, 기지국측 수신기의 PUSCH 수신 처리부의 일반적인 구성을 나타낸다. 수신 처리부는, 사이클릭 프리픽스 제거부 (21), DFT 부 (22-1, 22-2), 서브캐리어 디맵핑부 (23-1, 23-2), 레퍼런스 신호 승산부 (24), 채널 추정부 (25), 주파수 오프셋 추정부 (26), 데이터 등화부 (27), 복조부 (28) 를 구비하고 있다.

PUSCH 수신 신호는, 사이클릭 프리픽스 제거부 (21) 에 있어서 사이클릭 프리픽스가 제거되고, 데이터 신호와 레퍼런스 심볼로 분할된다.

분할된 수신 데이터 신호, 수신 레퍼런스 심볼은, 각각 DFT 부 (22-1, 22-2) 에 있어서 DFT 가 실시되고, DFT 후의 신호 (주파수 영역) 가 각각 서브캐리어 디맵핑부 (23-1, 23-2) 에 있어서 서브캐리어 디맵핑되어, 당해 사용자에게 할당된 주파수 영역의 신호가 취출된다.

서브캐리어 디맵핑된 레퍼런스 심볼은, 레퍼런스 신호 승산부 (24) 에 있어서 송신 레퍼런스 심볼의 복소 공액과 승산되고, 그 후 채널 추정부 (25) 에 있어서 채널 추정값을 얻는다.

얻어진 채널 추정값을 사용하여, 주파수 오프셋 추정부 (26) 에 있어서 주파수 오프셋량이 추정된다.

다음으로, 얻어진 채널 추정값과 서브캐리어 디맵핑 후의 데이터 신호가 데이터 등화부 (27) 에 입력되고, 데이터 신호의 주파수 영역 등화가 실행된다.

마지막으로, 데이터 등화부 (27) 에서 주파수 영역 등화된 신호는, 복조부 (28) 에 있어서 시간 영역 신호로 변환되고, 또한 복조부 (28) 에서는, 주파수 오프셋 추정부 (26) 에서 추정된 주파수 오프셋량을 사용하여, 시간 영역 신호로 변환된 신호에 대하여, 주파수 오프셋 보상이 행해진다.

시간 영역 신호로 변환된 신호에 대해 행해지는, 일반적인 주파수 오프셋 보상의 예를 다음 식 (1) 에 나타낸다.

식 (1) 에 있어서,

S_dem (k) (k = 0, 1, 2, …) 는, 복조부 (28) 에 있어서 시간 영역 신호로 변환된 복소 신호 (주파수 오프셋 보정 전) 를 나타낸다.

S_dem, _comp (k) (k = 0, 1, 2, …) 는, 복조부 (28) 에 있어서 시간 영역 신호로 변환된 복소 신호에 대해 주파수 오프셋 보정을 실시한 신호 (주파수 오프셋 보정 후) 를 나타낸다.

Δf [Hz] 는, 주파수 오프셋 추정부 (26) 에서 추정된 주파수 오프셋 추정값을 나타낸다.

ΔT [s] 는, 복조부 (28) 에 있어서 시간 영역으로 변환된 복조 신호의 1 샘플 사이의 시간 폭을 나타낸다.

초기 액세스시의 주파수 오프셋량은 PUSCH 신호의 전반 및 후반 슬롯의 레퍼런스 심볼 (RS) 로부터 얻어지는 2 슬롯분의 복소 채널 추정값 사이의 상관을 취하고, 또한 그 복소 상관값의 편각을 취함으로써 얻어진다. 이하, 이 처리에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 사용자에게 할당된 서브캐리어마다의 복소 채널 추정값

H (s, k) (2)

이 얻어진 것으로 가정한다.

식 (2) 에 있어서,

s 는, 1 서브프레임 내의 슬롯 번호를 나타내고 있고, s = 0, 1 (0 : 전반 슬롯, 1 : 후반 슬롯) 이다 (도 3 참조).

k 는 서브캐리어 번호이고, k = 0, 1, …, N - 1 (단, N 은 당해 사용자에 대한 할당 서브캐리어수) 이다.

주파수 오프셋량 Δf [Hz] 는, 2 슬롯분의 채널 추정값을 사용하여, 다음 식 (3), (4) 와 같이 추정된다.

PUSCH 수신 신호로부터 얻는 2 슬롯분의 채널 추정값 (H (s = 0, k) 와 H (s = 1, k)) 사이의 상관값 R 을 다음 식 (3) 에 따라 산출한다.

식 (3) 에 있어서,

* 은 복소 공액을 나타낸다.

은 k = 0 내지 N - 1 (N 은 당해 사용자에 대한 할당 서브캐리어수) 의 H (s = 0, k)^*H (s = 1, k) 의 총합을 나타낸다.

식 (3) 의 상관값 R 로부터, 주파수 오프셋 추정값 Δf [Hz] 를 다음 식 (4) 에 의해 산출한다.

식 (4) 에 있어서,

T_S [s] 는 PUSCH 의 전반?후반 슬롯의 2 개의 레퍼런스 심볼 (RS) 사이의 시간 폭 [단위: s (초)] 이다.

argR 은, 채널 추정값의 복소 상관값 R 의 편각 [단위 : radian (라디안)] 을 나타내고, 그 범위는 -π ? +π 이다.

식 (4) 를 사용한 주파수 오프셋량 Δf 의 추정에는, PUSCH 로부터 얻어지는 채널 추정값의 복소 상관값 R 의 편각 argR 이,

이 된다는 사실을 사용하고 있다.

LTE 에서는, T_S = 0.5 [ms] (= 0.5 × 10^-3) 이라고 규정되어 있기 때문에 (도 3 참조), 상기 식 (4) 는 다음 식 (6) 과 같이 된다.

여기서, 상기 서술한 추정 방법을 사용한 경우의 주파수 오프셋의 추정 가능 범위 [Hz] 는, 상관을 취하는 2 개의 슬롯 (전반, 후반 슬롯) 의 레퍼런스 심볼 (RS) 사이의 시간 폭 T_S [초] 로부터 다음 식 (7) 로 일의로 결정된다. 또한, 식 (7) 의 관계식은, 식 (4) 의 Δf = (argR) / (2πT_S) 에 있어서, argR 이 -π ≤ argR < π 의 관계에 있다는 것에서 도출된다.

LTE 의 PUSCH 서브프레임 포맷의 규정 (T_S = 0.5 [ms] (= 0.5 × 10^-3)) 에서는, 주파수 오프셋의 추정 가능 범위는, 식 (7) 로부터, -1000 Hz ? 1000 Hz 의 범위가 된다.

또한, 특허문헌 1 에는, LTE 통신 시스템의 기지국 장치와 단말 장치 사이의 에어 인터페이스 상의 제어 신호, 데이터 신호 (PRACH 로 프리앰블 전송, PUSCH 의 프레임에 포함되는 레퍼런스 신호), 단말 장치, 기지국 장치의 구성에 대해 기재되어 있다. 또 특허문헌 2 에는, 캐리어 주파수 오프셋이 있는 환경에 있어서, 프리앰블 코드를 빠르고 올바르게 검출하는 장치, 방법 (타깃 기지국의 프리앰블 인덱스를 검출하여 타깃 셀을 선택하고, 타깃 기지국에 관한 정수 캐리어 주파수 오프셋을 추정한다) 이 개시되어 있다. 특허문헌 3 에는, 제 1, 제 2 프리앰블을 사용하여 수신 신호 시퀀스의 제 1 주파수 오프셋을 결정하는 구성 등이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2008-136172호 일본 공개특허공보 2008-236744호 일본 공표특허공보 2002-518880호

3GPP TS 36. 300 V8. 9. 0 (2009-06) 10. 1. 5 Random Access Procedure 3GPP TS 36. 211 V8. 7. 0 (2009-05) 5. 7 Physical Random Access Channel 3GPP TS 36. 104 V8. 9. 0 (2009-06) B. 3 High Speed Train Condition

이하에 본 발명에 의한 분석을 제공한다. 비특허문헌 3 에 의하면, LTE 에서는, 기지국에 있어서, -1340 ? +1340 Hz 의 범위의 주파수 오프셋을 보상할 필요가 있다.

이에 반하여, 상기한 초기 액세스시의 주파수 오프셋의 추정에서는, 주파수 오프셋 추정 가능 범위는, -1000 Hz ? +1000 Hz 의 범위가 된다. 즉, 비특허문헌 3 에서 규정되는 주파수 오프셋 중 -1000 ? -1340 Hz, 및 1000 ? 1340 Hz 의 범위에서는 주파수 오프셋을 올바르게 추정할 수 없다는 문제가 있다.

예를 들어, 주파수 오프셋이 +1100 Hz 인 경우, 2 개의 레퍼런스 심볼 사이의 상관값 R 의 위상 argR (-π ≤ argR < π) 은, 다음 식 (8) 과 같이, 1.1π (⇒ -0.9π) [radian] 이 된다.

식 (6) 을 사용하면, 다음 식 (9) 에 나타내는 바와 같이, 주파수 오프셋 Δf 는 -900 Hz 로 추정된다.

즉, 주파수 오프셋을 올바르게 추정할 수 없다. -1000 ? -1340 Hz 의 범위에 대해서도 동일하다.

따라서, 본 발명의 목적은, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 확대하여 주파수 오프셋을 올바르게 추정 가능하게 하는 방법과 장치, 시스템, 그리고 프로그램을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제 1 시점에 의하면, PRACH (Physical Random Access Channel : 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와,

PUSCH (Physical Uplink Shared Channel : 물리 상승 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여, 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부를 구비한 통신 장치가 제공된다.

본 발명의 제 2 시점에 의하면, PRACH (Physical Random Access Channel : 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와,

PUSCH (Physical Uplink Shared Channel : 물리 상승 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여, 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정 방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 시점에 의하면, PRACH (Physical Random Access Channel : 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와,

PUSCH (Physical Uplink Shared Channel : 물리 상승 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여, 주파수 오프셋을 추정하는 처리를 컴퓨터 (프로세서) 에 실행시키는 주파수 오프셋 추정 프로그램이 제공된다.

본 발명에 의하면, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 확대하여, 주파수 오프셋을 올바르게 추정할 수 있다.

도 1 은, 랜덤 액세스 순서를 나타내는 도면이다.
도 2 는, PRACH 프리앰블 포맷을 나타내는 도면이다.
도 3 은, PUSCH 서브프레임 포맷을 나타내는 도면이다.
도 4 는, PRACH 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5 는, PUSCH 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6 은, PRACH 상관값 Δf = 0 [Hz] 을 나타내는 도면이다.
도 7 은, PRACH 상관값 Δf = 300 [Hz] 을 나타내는 도면이다.
도 8 은, PRACH 상관값 Δf = 625 [Hz] 를 나타내는 도면이다.
도 9 는, PRACH 상관값 Δf = 1100 [Hz] 을 나타내는 도면이다.
도 10 은, PRACH 상관값 -300 [Hz] 을 나타내는 도면이다.
도 11 은, PRACH 상관값 Δf = -625 [Hz] 를 나타내는 도면이다.
도 12 는, PRACH 상관값 Δf = -1100 [Hz] 을 나타내는 도면이다.
도 13 은, 중앙?좌우 윈도우의 피크 전력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 14 는, 본 발명의 일 실시형태의 싱글 캐리어 전송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 15 는, 본 발명의 일 실시형태의 싱글 캐리어 전송 시스템 송신기 (PRACH) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 16 은, 본 발명의 일 실시형태의 싱글 캐리어 전송 시스템 송신기 (PUSCH) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 17 은, 본 발명의 일 실시형태의 싱글 캐리어 전송 시스템 수신기 (PRACH) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18 은, 본 발명의 일 실시형태의 싱글 캐리어 전송 시스템 수신기 (PUSCH) 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 19 는, 오검출 확률을 나타내는 도면이다.

본 발명의 바람직한 양태에 대해 설명한다.

본 발명의 바람직한 양태 중 하나는, 상기 제 1 시점에서 제공된다.

본 발명의 제 2 양태에 있어서는, 상기 주파수 오프셋 추정부는, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 1 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 최대 윈도우의 대응 관계와, 상기 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 2 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 채널 추정값의 상관값의 부호 사이의 관계에 기초하여, 상기 채널 추정값의 상관값의 위상으로부터, 상기 주파수 오프셋을 추정한다.

본 발명의 제 3 양태에 있어서는, PRACH 수신 처리부와, PUSCH 수신 처리부를 구비하고 있다. 상기 PRACH 수신 처리부는, 서로 상이한 복수의 윈도우를 사용하여 PRACH 수신 신호로부터 최대 패스 전력을 각각 검출하는 복수의 최대 패스 검출기와, 상기 복수의 최대 패스 검출기에서 각각 검출된 최대 패스 전력 중 최대의 전력에 대응하는 윈도우를 최대 윈도우로서 선택하는 최대 패스 윈도우 선택부를 적어도 구비하고 있다. 상기 PUSCH 수신 처리부는, 수신 레퍼런스 신호로부터 채널 추정을 행하는 채널 추정부와, 상기 주파수 오프셋 추정부와, 상기 주파수 오프셋 추정부에서 추정된 주파수 오프셋량을 사용하여 주파수 오프셋 보상을 실시하는 복조부를 적어도 구비하고, 상기 주파수 오프셋 추정부는, 상기 채널 추정부로부터의 채널 추정값의 상관값의 위상과 그 부호 정보와, 상기 최대 패스 윈도우 선택부로부터의 최대 윈도우 정보를 사용하여 주파수 오프셋을 추정한다.

본 발명의 제 4 양태에 있어서는, 상기 복수의 윈도우가 중앙, 좌측, 우측 윈도우를 구비하고, 상기 주파수 오프셋 추정부는, PUSCH 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 복소 상관값 R 의 편각을 argR [radian] 로 하고, T_S [s] 를 PUSCH 서브프레임의 전반, 후반 슬롯의 레퍼런스 심볼 사이의 시간 폭으로 하고, argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 우측 윈도우인 경우,

argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 좌측 윈도우인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 좌측 윈도우인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 우측 윈도우인 경우,

에 의해, 주파수 오프셋 Δf 를 구하고, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 - 1/T_S [Hz] 이상, +1/T_S [Hz] 미만의 범위로 한다.

본 발명의 제 5 양태에 있어서는, 상기 중앙, 좌측, 우측 윈도우에 각각 대응한 제 1 내지 제 3 최대 패스 검출기는, 패스 서치폭을 N_search,

프리앰블 계열 길이를 N_ZC,

좌우 윈도우의 피크와 중앙 윈도우의 피크 사이의 거리를 d 로 하고,

중앙 윈도우 W_center = {0, 1, …, N_search - 1},

우측 윈도우 W_right = {d^-1, (d^-1 + 1) mod N_ZC, …, (d^-1 + N_search - 1) mod N_ZC},

좌측 윈도우 W_left = {N_ZC - d^-1, (N_ZC - d^-1 + 1) mod N_ZC, …, (N_ZC - d^-1 + N_search - 1) mod N_ZC}

를 각각 사용하여 전력 p (k) 의 2 승의 최대값을 구한다.

본 발명의 제 6 양태에 있어서는, 최대 윈도우의 선택시, 복수의 윈도우의 최대 패스 전력 중 소정 스케일링값으로 보정한 전력에 기초하여, 최대 윈도우를 선택한다.

본 발명에 관련된 방법은, 도 1 의 단계 1 의 PRACH 수신 신호로부터 얻어지는 상관값의 피크 전력과, 도 1 의 단계 3 의 PUSCH 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 양방을 조합하여, 주파수 오프셋 추정을 실시한다. 또한 관련 기술에서는, 도 1 의 단계 3 의 PUSCH 수신 신호만으로부터 추정하고 있다.

이하에 설명하는 바와 같이, 본 발명에 의하면, 주파수 오프셋 Δf 의 추정 가능 범위는, 관련 기술의 -1000 Hz ? 1000 Hz 에서 -2000 Hz ? 2000 Hz 의 범위로 확대하는 것이 가능해진다.

도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12 에, 주파수 오프셋량 Δf = 0 [Hz], Δf = 300 [Hz], Δf = 625 [Hz], Δf = 1100 [Hz], Δf = -300 [Hz], Δf = -625 [Hz], Δf = -1100 [Hz] 에 있어서의 PRACH 수신 신호의 상관값 (PRACH 상관값) 을 각각 나타낸다. 단, 여기서는, 1 패스의 무선 전송로를 가정하고 있다. 도 6 내지 도 12 에 있어서 가로축은 k (k = 0 ? N_ZC - 1 ; N_ZC 는 후술되는 PRACH 의 프리앰블 계열 길이), 세로축은 전력 │p(k)│²[dB] 를 나타내고 있다.

주파수 오프셋이 존재하지 않는 경우 (Δf = 0 [Hz]), 도 6 과 같이, 중앙 윈도우 (center_window) 의 k = 0 에서 날카로운 피크가 발생하고, 또한 중앙 윈도우에 대한 좌우의 윈도우 (right_window, left_window) 에서는 날카로운 피크가 존재하지 않는다.

그에 반하여, 주파수 오프셋이 존재하는 경우에는, 도 7 및 도 10 (PRACH 상관값 Δf = ±300 [Hz]), 도 8 및 도 11 (PRACH 상관값 Δf = ±625 [Hz]), 도 9 및 도 12 (PRACH 상관값 Δf = ±1100 [Hz]) 로부터, 좌우 윈도우에도 피크가 발생하는 것을 알 수 있다.

여기서,

k = 0 을 포함하는 윈도우를 중앙 윈도우 (center_window),

k = u^-1 을 포함하는 윈도우를 우측 윈도우 (right_window),

k = N_ZC - u^-1 을 포함하는 윈도우를 좌측 윈도우 (left_window)

로 정의하고 있는 것에 주의하기를 바란다. 이것은, PRACH 프리앰블에 사용되는, Zadoff - Chu 계열 특유의 성질이다.

이 좌우의 윈도우의 피크와 중앙 윈도우의 피크의 거리 (시간차) d 는, 임의의 u 에 대하여, 다음 식 (10) 에 의해 일의로 결정된다.

식 (10) 에 있어서,

u 는, 비특허문헌 2 의 제 39 페이지, 5. 7. 2 Preamble Sequence Generation 의 PRACH 프리앰블의 정의식 : x_u (n) 내의 파라미터 "u" (Physical Root Sequence Index) 를 나타낸다.

N_ZC 는, 비특허문헌 2 의 제 40 페이지의 Table 5. 7. 2-1 Random access preamble sequence length 에 규정되어 있는 PRACH 의 프리앰블 계열 길이 (= 839, 또는 139) 이다.

u^-1 은, mod N_ZC 의 조건하에서의 u 의 승법의 역원이고, u 에 승산한 결과가 1 (u?u^-1 = u^-1?u ≡ 1 mod N_ZC) 이 되는 1 이상 N_ZC 미만의 수이다.

도 6 내지 도 12 의 Δf = 0 [Hz], Δf = ±300 [Hz], Δf = ±625 [Hz], Δf = ±1100 [Hz] 에 있어서의 PRACH 상관값은, u = 3, N_cs = 839 의 예이고, 이 경우, u^-1 = 280 이 된다 (3 × 280 = 840 ≡ 1 mod 839).

즉, 이 예에서, 주파수 오프셋이 존재하는 경우 (Δf ≠ 0),

중앙 윈도우 (center_window) 의 k = 0 에 있어서의 피크와 함께,

우측 윈도우 (right_window) 의 k = u^-1 (= 280), 및,

좌측 윈도우 (left_window) 의 k = N_ZC - u^-1 (= 559)

에 있어서도, 주파수 오프셋의 영향을 받아 피크가 발생하는 것을 나타내고 있다.

도 6 내지 도 12 의 Δf = 0 [Hz], Δf = ±300 [Hz], Δf = ±625 [Hz], Δf = ±1100 [Hz] 에 있어서의 PRACH 상관값으로부터, PRACH 수신 신호로부터 얻어지는 상관값의 각 윈도우에 있어서의 피크의 크기는, 주파수 오프셋량에 크게 의존하는 것을 알 수 있다.

예를 들어 도 6 의 주파수 오프셋 없이 Δf = 0 [Hz] 인 경우, k = 0 이라는 점만으로 날카로운 피크를 나타내는 데에 반하여, 다른 주파수 오프셋, 예를 들어 도 7, 도 10 의 Δf = ±300 [Hz] 인 경우, 우측 윈도우 (right_window) 의 k = u^-1 (이 예에서는 k = 280), 좌측 윈도우 (left_window) 의 k = 839 - u^-1 (이 예에서는 k = 559) 에도, 중앙 윈도우 (center_window) 보다 작은 전력의 피크가 보여진다.

도 8 의 주파수 오프셋 Δf = 625 [Hz] 인 경우, 중앙 윈도우 (center_window) 내의 피크 전력이 우측 윈도우 (right_window) 내의 피크 전력과 일치하고, 도 9 의 주파수 오프셋 Δf = 1100 [Hz] 에서는, 우측 윈도우 (right_window) 내의 피크 전력이 중앙 윈도우 (center_window) 내의 피크 전력을 초과한다.

또, 도 11 의 주파수 오프셋 Δf = -625 [Hz] 인 경우, 중앙 윈도우 (center_window) 내의 피크 전력이 좌측 윈도우 (left_window) 내의 피크 전력과 일치하고, 도 12 의 주파수 오프셋 Δf = -1100 [Hz] 에서는, 좌측 윈도우 (left_window) 내의 피크 전력이 중앙 윈도우 (center_window) 내의 피크 전력을 초과한다.

도 13 은, 주파수 오프셋과 중앙, 좌우의 윈도우의 피크 전력의 관계를 나타내는 도면이다. 또한, 도 13 의 가로축은 주파수 오프셋 (Frequency Offset : Δf [Hz]), 세로축은 피크 전력 [dB] 이다. △ 는 중앙 윈도우 (center_window), □ 은 우측 윈도우 (right_window), × 는 좌측 윈도우 (left_window) 의 피크 전력을 나타내고 있다.

도 13 으로부터, 각 주파수 오프셋의 범위에 따라, 다음의 관계 (A1) ? (A3) 이 성립되는 것을 알 수 있다. 이 관계는, 파라미터 u (Physical Root Sequence Index) 에 의존하지 않는다는 것에 주의한다.

(A1) -2000 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ -625 Hz 의 범위에서는,

중앙 윈도우의 피크 전력 < 좌측 윈도우의 피크 전력, 또한 우측 윈도우의 피크 전력 < 좌측 윈도우의 피크 전력이 성립된다.

따라서, 좌측 윈도우의 피크 전력이 최대가 된다.

(A2) -625 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ 625 Hz 의 범위에서는,

중앙 윈도우의 피크 전력 > 좌측 윈도우의 피크 전력, 또한 중앙 윈도우의 피크 전력 > 우측 윈도우의 피크 전력이 성립된다.

따라서, 중앙 윈도우의 피크 전력이 최대가 된다.

(A3) 625 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ 2000 Hz 의 범위에서는,

중앙 윈도우의 피크 전력 < 우측 윈도우의 피크 전력, 또한 좌측 윈도우의 피크 전력 < 우측 윈도우의 피크 전력이 성립된다.

따라서, 우측 윈도우의 피크 전력이 최대가 된다.

또, PUSCH 수신 신호로부터 얻는 채널 추정값의 상관값 R 의 위상 argR [radian] 은, 다음 식 (11) 에 의해 산출된다.

이 때문에, 주파수 오프셋 (Frequency Offset : Δf [Hz]) 이 -2000 Hz ? 2000 Hz 의 범위에서, PUSCH 채널 추정값의 상관값 R 의 위상 (argR : -π ? π [radian]) 의 부호에 대해서는, 다음의 관계 (B1) ? (B3) 이 성립된다.

(B1) -2000 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ -1000 Hz 의 범위에서는,

PUSCH 채널 추정값의 상관값 R 의 위상 (argR) 의 부호 : +

(B2) -1000 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ 0 Hz 의 범위에서는,

PUSCH 채널 추정값의 상관값 R 의 위상 (argR) 의 부호 : -

(B3) 0 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ 1000 Hz 의 범위에서는,

PUSCH 채널 추정값의 상관값 R 의 위상 (argR) 의 부호 : +

(B4) 1000 Hz ≤ 주파수 오프셋 ≤ 2000 Hz 의 범위에서는,

PUSCH 채널 추정값의 상관값 R 의 위상 (argR) 의 부호 : -

(A1) 내지 (A3), (B1 내지 B4) 에서 서술한 2 개의 성질, 즉,

?PRACH 로부터 얻어지는 상관값의 최대 피크를 갖는 윈도우 정보 (중앙/우측/좌측 윈도우와,

?PUSCH 로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호

를 조합하여, 다음 식 (12) ? (15) 와 같이, 주파수 오프셋 Δf [Hz] 를 추정함으로써, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를, LTE 의 경우 (T_S = 0.5 × 10^-3[s]), -1000 Hz ? 1000 Hz 의 범위에서 -2000 Hz ? 2000 Hz 의 범위로 확대하는 것이 가능해진다.

식 (12) 내지 (15) 에 있어서,

Δf [Hz] 는 주파수 오프셋의 추정값이다.

MaxWindow = right 는, 우측 윈도우의 피크 전력이 최대를 의미한다 (최대 윈도우 = 우측 윈도우).

MaxWindow = center 는 중앙 윈도우의 피크 전력이 최대를 의미한다 (최대 윈도우 = 중앙 윈도우).

MaxWindow = left 는 좌측 윈도우의 피크 전력이 최대를 의미한다 (최대 윈도우 = 좌측 윈도우).

예를 들어, 주파수 오프셋이 ＋1100 Hz 인 경우, 상기 식 (8) 과 같이, 레퍼런스 심볼 사이의 상관값 R 의 위상 argR = -0.9π[radian] 이 된다. 이 경우, (A3) 최대 윈도우는 우측 윈도우가 되고, 식 (15) 로부터,

이 얻어진다.

보다 일반적으로는, 주파수 오프셋 추정 가능 범위는, 식 (17) (식 (7) 과 동일) 로부터 식 (18) 로 확대할 수 있다.

상기 식 (18) 의 주파수 오프셋 추정 가능 범위 -1/T_S ≤ Δf < 1/T_S 에 있어서, 하한 -1/T_S 는 상기 식 (13) 에 있어서의 argR [radian] = -π 일 때의 Δf, 1/T_S 는, 상기 식 (15) 에 있어서 argR [radian] 을 π 로 했을 경우에 대응한다.

이하에 예시적인 실시형태에 대해 설명한다.

[실시형태]

도 14 는, 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 싱글 캐리어 전송 시스템의 구성을 블록도로 나타낸다. 본 실시형태에 있어서의 싱글 캐리어 전송 시스템은, 송신기 (1) 및 수신기 (2) 로 구성된다.

도 15 는 도 14 의 싱글 캐리어 전송 시스템 송신기의 PRACH 송신 처리부의 구성을 나타내는 도면이다. 도 16 은, 도 14 의 싱글 캐리어 전송 시스템 송신기의 PUSCH 송신 처리부의 구성을 나타내는 도면이다.

도 15 를 참조하면, PRACH 송신 처리부는, PRACH 프리앰블 신호 생성부 (31), DFT (Discrete Fourier Transformation) 부 (32), 서브캐리어 맵핑부 (33), IDFT (Inverse Discrete Fourier Transformation) 부 (34), 사이클릭 프리픽스 부가부 (35) 를 구비하고 있다.

도 16 을 참조하면, PUSCH 송신 처리부는, PUSCH 데이터 신호 생성부 (41), PUSCH 레퍼런스 신호 생성부 (42), DFT 부 (43), 서브캐리어 디맵핑부 (44), IDFT 부 (45), 사이클릭 프리픽스 부가부 (46) 를 구비하고 있다. 또한, 도 14, 도 15 에 나타낸 블록 구성은, 일반적인 싱글 캐리어 전송 시스템 송신기의 구성의 일례를 나타낸 것으로, 반드시 이와 같은 구성에 한정되는 것은 아니다. PUSCH 송신시의 동작은 다음과 같다.

PUSCH 데이터 신호 생성부 (41), PUSCH 레퍼런스 신호 생성부 (42) 에 있어서, 각각 송신 데이터, 송신 레퍼런스 심볼이 생성되고, 그것들이 도 3 에 나타낸 서브프레임 포맷에 따라 시분할 다중된 후, DFT 부 (43) 에 있어서 DFT 가 실시된다. DFT 후의 각 주파수 성분은, 서브캐리어 디맵핑부 (44) 에서 각 사용자에게 할당된 서브캐리어에 맵핑되고, 그 후 IDFT 부 (45) 에 있어서 IDFT 가 실시된다. 마지막으로 사이클릭 프리픽스 부가부 (46) 에 있어서, IDFT 후 신호에 사이클릭 프리픽스가 부가되어 송신된다.

또, PRACH 인 경우, 프리앰블 신호 생성부 (31) 에 있어서 프리앰블 신호가 생성되고, DFT 부 (32) 에 있어서 생성된 신호에 대해 DFT 가 실시된다. 이후의 처리는, PUSCH 송신의 경우와 동일하다.

다음으로, 본 발명의 실시형태에 있어서의 싱글 캐리어 전송 시스템의 수신기의 구성을 설명한다. 도 17 은, 도 15 의 싱글 캐리어 전송 시스템 수신기 (PRACH 수신 처리부) 의 구성을 나타내는 도면이다. 도 18 은, 도 15 의 싱글 캐리어 전송 시스템 수신기 (PUSCH 수신 처리부) 의 구성을 나타내는 도면이다.

도 17 을 참조하면, PRACH 수신인 경우, 수신기 (PRACH 수신 처리부) 는, 사이클릭 프리픽스 제거부 (11), DFT 부 (12), 서브캐리어 디맵핑부 (13), 프리앰블 신호 승산부 (14), IDFT 부 (15), 최대 패스 검출부 (16R, 16C, 16L), 최대 패스 윈도우 선택부 (17) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 도 4 의 구성에 대해, 최대 패스 윈도우 선택부 (17) 가 추가되어 있다.

또, 도 18 을 참조하면, PUSCH 수신인 경우, 수신기 (PUSCH 수신 처리부) 는, 사이클릭 프리픽스 제거부 (21), DFT 부 (22-1, 22-2), 서브캐리어 디맵핑부 (23-1, 23-2), 레퍼런스 신호 승산부 (24), 채널 추정부 (25), 주파수 오프셋 추정부 (26A), 데이터 등화부 (27), 복조부 (28) 로 구성된다.

본 실시형태에 있어서는, 주파수 오프셋 추정부 (26A) 의 입력 데이터에, PRACH 수신으로부터의 최대 패스 윈도우 선택 정보가 추가되어 있는 점이 도 5 의 구성과 상이하다. 또한, 도 17, 도 18 은, 어디까지나 본 발명의 실시형태의 일례를 예시한 것으로, 반드시 이와 같은 구성에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.

PRACH 수신인 경우, 사이클릭 프리픽스 제거부 (11) 에 있어서 PRACH 수신 신호로부터 사이클릭 프리픽스가 제거되고, 다음으로 사이클릭 프리픽스 제거된 신호에 대해 DFT 부 (12) 에 있어서 DFT 가 실시되고, DFT 후 신호에 대해 서브캐리어 디맵핑부 (13) 에 있어서 서브캐리어 디맵핑이 행해지고, 지정된 랜덤 액세스용 주파수 리소스에 해당하는 신호가 취출된다.

서브캐리어 디맵핑 후의 신호는, 프리앰블 신호 승산부 (14) 에 있어서 송신 프리앰블 신호의 복소 공액과 승산된다.

승산 후의 데이터에 대해, IDFT 부 (15) 에서 IDFT 가 행해지고, 최대 패스 검출부 (16R, 16C, 16L) 에 있어서 3 개 (중앙, 우측, 좌측) 의 윈도우 각각의 최대 패스가 검출되고, 다음 단의 최대 패스 윈도우 선택부 (17) 에 있어서 3 개의 각 윈도우의 최대 패스 파워로부터, 최대의 파워를 갖는 윈도우를 선택한다 (자세한 것은 후술).

PUSCH 수신인 경우, 사이클릭 프리픽스 제거부 (21) 에 있어서 PUSCH 수신 신호로부터 사이클릭 프리픽스가 제거되고, 데이터 신호와 레퍼런스 심볼로 분할된다.

다음으로, 수신 데이터 신호, 수신 레퍼런스 심볼은, DFT 부 (22-1, 22-2) 에 있어서 각각 DFT 가 실시되고, DFT 후의 신호가, 각각 서브캐리어 디맵핑부 (23-1, 23-2) 에 있어서 서브캐리어 디맵핑되어, 당해 사용자에게 할당된 주파수 영역의 신호가 취출된다.

서브캐리어 디맵핑된 레퍼런스 심볼은, 레퍼런스 신호 승산부 (24) 에 있어서 송신 레퍼런스 심볼의 복소 공액과 승산되고, 그 후, 채널 추정부 (25) 에 있어서, 채널 추정값을 얻는다.

얻어진 채널 추정값 및 PRACH 수신 신호로부터 얻어진 최대 패스 윈도우 정보를 사용하여, 주파수 오프셋 추정부 (26A) 에 있어서, 주파수 오프셋량이 추정된다 (자세한 것은 후술한다).

다음으로, 얻어진 채널 추정값과 서브캐리어 디맵핑 후 데이터 신호가 데이터 등화부 (27) 에 입력되어, 데이터 신호의 주파수 영역 등화가 실행된다.

마지막으로, 주파수 영역 등화된 신호가, 복조부 (28) 에 있어서 시간 영역 신호로 변환되고, 또한 추정된 주파수 오프셋량을 사용하여 주파수 오프셋 보상이 행해진다.

본 발명의 실시형태에 있어서의 PRACH 의 최대 패스 검출부 (16R, 16C, 16L) 및 최대 패스 윈도우 선택부 (17) 의 상세를 설명한다.

먼저, PRACH 수신 처리부에 있어서, DFT 출력 데이터 p (n) (n = 0, 1, 2, …, N_ZC - 1) 이 3 개의 (중앙 윈도우, 우측 윈도우, 좌측 윈도우용) 최대 패스 검출부 (16R, 16C, 16L) 에 입력된다.

입력된 데이터 p (k) (k = 0, 1, …, N_ZC - 1) 는, 다음 식 (19) 에 의해 샘플마다의 전력 P (k) (k = 0, 1, …, N_ZC - 1) 가 산출된다.

다음으로, 중앙 윈도우, 우측 윈도우, 좌측 윈도우의 각 최대 패스 검출부 (16R, 16C, 16L) 에서는, 다음 식 (20), (21), (22) 와 같이, 최대 패스의 서치를 실행하여, 각 윈도우에 있어서의 최대 패스 전력을 얻는다. 여기서, 중앙/우측/좌측의 각 윈도우는, 각각, 식 (20), (21), (22) 의 W_center, W_right, W_left 로 정의되는 범위이다.

(중앙 윈도우)

(우측 윈도우)

(좌측 윈도우)

상기 식 (20), (21), (22) 에 있어서, N_search 는 패스 서치 폭이고, 일반적으로 다음 식 (23) 으로 제공된다. 단, 반드시 다음 식 (23) 에 한정되는 것은 아니다.

식 (23) 에 있어서,

는 정수 올림 조작 (연산) 을 나타낸다.

R_cell 은 셀 반경 [m] 이다.

3.0 × 10⁸ [m/s] 은 광속이다.

0.8 × 10^-3 [s] 은 PRACH 프리앰블의 시간 길이이다.

N_ZC 는 프리앰블 샘플 수 (= 839 [sample]) 를 나타낸다.

예를 들어, R_cell = 25 [km] (= 25000 [m]) 인 경우, 패스 서치폭 N_search 는 다음 식 (24) 와 같이, 175 [sample] 로 산출된다.

상기 서술한 방법으로 얻어지는 중앙, 우측, 좌측의 3 개의 윈도우로부터의 최대 패스 전력 출력값 P_max _, _center, P_max _, _right, P_max _, _left 가 최대 패스 윈도우 선택부 (17) 에 입력되고, 다음의 기준으로 최대 패스 윈도우 MaxWindow (= center, right, left 중 어느 것) 가 선택된다.

최대 패스 윈도우의 선택 기준은, 예를 들어 다음 식 (25) 로 제공된다.

선택된 최대 패스 정보는, PUSCH 의 주파수 오프셋 추정부 (26A) 에 입력된다.

다음으로 PUSCH 수신 신호로부터, 채널 추정부 (25) 에 있어서, 당해 사용자에게 할당된 서브캐리어마다의 복소 채널 추정값

H (s, k) (26)

단,

s (1 서브프레임 내의 슬롯 번호) = 0, 1.

k (서브캐리어 번호) = 0, 1, …, N - 1 ； N 은 사용자에 대한 할당 서브캐리어수) 를 얻고, 그 데이터와 함께, 당해 사용자의 PRACH 수신 신호로부터, 상기 서술한 방법으로 얻은 최대 패스 윈도우 정보가, PUSCH 수신기의 주파수 오프셋 추정부 (26A) 에 입력된다.

주파수 오프셋 추정부 (26A) 에서는, 상기 식 (3) 으로 나타내는 복소 상관값 R 을 산출한다. 산출된 상관값 R 과, PRACH 수신 신호로부터 얻은 최대 패스 윈도우 정보 (= center, right, left 중 어느 것) 를 조합하여, 다음 식 (27) ? (30) 의 기준으로 주파수 오프셋을 추정한다.

상기 서술한 수법으로 산출된 주파수 오프셋 추정값 Δf [Hz] 는, PUSCH 수신기의 복조부 (28) 에 입력되고, 주파수 오프셋 보상이 이루어진다. 즉, 복조부 (28) 에서는, 주파수 오프셋 추정부 (26A) 에서 추정된 주파수 오프셋량을 사용하여, 관련 기술과 동일하게, 시간 영역 신호로 변환된 신호에 대해, 주파수 오프셋 보상이 행해진다. 시간 영역 신호로 변환된 신호에 대해 행해지는 주파수 오프셋 보상은, 예를 들어 상기 식 (1) 로 제공된다.

다음으로, 최대 패스 윈도우 선택 기준의 식 (25) 중의 S (스케일링값) (P＇_max, _center = S × P_max _, _center) 의 필요성 및 작용 효과에 대해 설명한다.

상기 설명에서는, 간단하게 하기 위해, 간섭 (잡음) 성분의 영향을 넣지 않고 논의했지만, 실제의 수신 처리에 있어서는, 반드시 어떠한 간섭 성분이 수신 신호에 가해져, 그 영향을 고려할 필요가 있다. 그래서, 간섭 (잡음) 성분이, 본 발명에 미치는 영향을 고찰하기 위해, 다음의 오류 사상 (事象) E0, E1, E2, E3 을 생각한다. 여기에 들고 있는 사상 (E0 ? E3) 은 모두 PRACH 수신 신호로부터 산출되는 복소 상관값에 포함되는 간섭 성분에 의한 최대 윈도우 정보의 선택 오류에 의해, 추정되는 주파수 오프셋이 크게 어긋나는 사상을 나타내고 있다.

E0 ： Δf ≥ 1000 [Hz] 의 조건하, MaxWindow ≠ Right 가 되는 사상.

E1 ： 0 [Hz] ≤ Δf < 1000 [Hz] 의 조건하, MaxWindow = Left 가 되는 사상.

E2 ： -1000 [Hz] ≤ Δf < 0 [Hz] 의 조건하, MaxWindow = Right 가 되는 사상.

E3 ： Δf < -1000 [Hz] 의 조건하, MaxWindow ≠ Left 가 되는 사상.

사상 E0, E1, E2, E3 이 발생시키는 확률을 각각, Pr0, Pr1, Pr2, Pr3 으로 정의하면, 대칭성에 의해 Pr3 = Pr0, Pr2 = Pr1 이 성립되기 때문에, 이후, Pr0 과 Pr1 에만 주목한다.

도 19 에, 수신 S/N [dB] (신호 대 잡음 전력비의 데시벨 표시) 에 대한 오류 확률 Pr0, Pr1 을 나타낸다. 또한, 도 19 에 있어서, 실선 (세선) 으로 연결한 △ 는 Pr0 (S = 1), 실선 (세선) 으로 연결한 ○ 는 Pr1 (S = 1), 파선 (태선) 으로 연결한 △ 은 Pr0 (S = 1.2), 파선 (태선) 으로 연결한 ○ 는 Pr1 (S = 1.2) 을 나타내고 있다.

도 19 에 나타내는 바와 같이, 스케일링 S 가 없는 경우 (S = 1 과 등가), 2 개의 상이한 오류 사상 E0 과 E1 의 발생 빈도 (실선의 Pr0 (S = 1), Pr1 (S = 1)) 가 크게 상이하고, 일방의 오류 사상 (= E1) 이 지배적이 된다. 요컨대, 이 경우, -1000 Hz ? 1000 Hz 의 범위의 주파수 오프셋에 대한 최대 윈도우 (MaxWindow) 의 선택을 잘못할 확률이, 1000 Hz 이상 또는 -1000 Hz 이하의 범위의 주파수 오프셋에 대한 최대 윈도우 (MaxWindow) 의 선택을 잘못할 확률과 비교하여, 매우 커진다.

이에 반해, S = 1.2 로 설정한 경우, 도 19 에 나타내는 바와 같이 (파선 Pr0 (S = 1.2) 과 파선 Pr1 (S = 1.2)), 2 개의 사상의 발생 빈도가 가까워져, 보상하고자 하는 전체 주파수 오프셋의 범위 내에서, 2 개의 오류 사상의 밸런스가 잡힌다. 요컨대, 사용자마다의 주파수 오프셋량의 크기에 상관없이, 모든 사용자에 대한 최대 윈도우 (MaxWindow) 의 선택 오류 발생 확률을 균일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 도 17 의 PRACH 수신 처리부에 있어서, IDFT 부 (15) 로부터의 신호 (디지털 신호) 에 기초하여 최대 패스를 검출하는 최대 패스 검출부 (16C, 16L, 16R) 와 최대 패스 윈도우를 선택하는 최대 패스 윈도우 선택부 (17) 의 처리 및 도 18 의 PUSCH 수신 처리부에 있어서의 주파수 오프셋 추정부 (26A) 의 주파수 오프셋 추정 처리는, 컴퓨터 상에서 실행되는 프로그램 (소프트웨어 처리) 에 의해 실현되어도 되는 것은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 이하에 기재하는 바와 같은 작용 효과를 발휘한다.

주파수 오프셋 추정을 실시하기 위해서, PUSCH 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값에 더하여, PRACH 수신 신호로부터 얻어지는 최대 윈도우 정보를 조합하고 있기 때문에, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를,

에서

의 범위로 확대할 수 있다. 여기서, T_S 는 1 서브프레임 내에 있어서의 PUSCH 의 2 레퍼런스 심볼 사이의 시간 폭을 나타낸다.

또, 최대 윈도우 선택부에서 선택 기준에 스케일링값 (S) 을 도입함으로써, 사용자마다의 주파수 오프셋량의 크기에 상관없이, 모든 사용자에 대한, 최대 윈도우의 선택 오류 발생 확률을 균일하게 하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 특허문헌, 비특허문헌의 각 개시를, 본서에 인용으로 받아들이는 것으로 한다. 본 발명의 전체 개시 (청구의 범위를 포함함) 의 범위 내에 있어서, 또한 그 기본적 기술 사상에 기초하여, 실시형태의 변경?조정이 가능하다. 또, 본 발명의 청구의 범위의 범위 내에 있어서 여러 가지 개시 요소의 다양한 조합 내지 선택이 가능하다. 즉, 본 발명은, 청구의 범위를 포함하는 전체 개시, 기술적 사상에 따라 당업자라면 이룰 수 있을 각종 변형, 수정을 포함하는 것은 물론이다.

1 … 송신기
2 … 수신기
11 … 사이클릭 프리픽스 제거부
12 … DFT 부
13 … 서브캐리어 디맵핑부
14 … 프리앰블 신호 승산부
15 … IDFT 부
16 … 최대 패스 검출부
16R … 최대 패스 검출부 (우측 윈도우)
16C … 최대 패스 검출부 (중앙 윈도우)
16L … 최대 패스 검출부 (좌측 윈도우)
17 … 최대 윈도우 선택부
21 … 사이클릭 프리픽스 제거부
22, 22-1, 22-2 … DFT 부
23, 23-1, 23-2 … 서브캐리어 디맵핑부
24 … 레퍼런스 신호 승산부
25 … 채널 추정부
26, 26A … 주파수 오프셋 추정부
27 … 데이터 등화부
28 … 복조부
31 … PRACH 프리앰블 신호 생성부
32… DFT 부
33 … 서브캐리어 디맵핑부
34 … IDFT 부
35 … 사이클릭 프리픽스 부가부
41 … PUSCH 데이터 신호 생성부
42 … PUSCH 레퍼런스 신호 생성부
43 … DFT 부
44 … 서브캐리어 디맵핑부
45 … IDFT 부
46 … 사이클릭 프리픽스 부가부

Claims

PRACH (Physical Random Access Channel ： 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와,
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel ： 물리 상승 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여,
주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부를 구비한 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 추정부는,
주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 1 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 최대 윈도우의 대응 관계와,
상기 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 2 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 채널 추정값의 상관값의 부호 사이의 관계에 기초하여,
상기 채널 추정값의 상관값의 위상으로부터, 상기 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
PRACH 수신 처리부와 PUSCH 수신 처리부를 구비하고,
상기 PRACH 수신 처리부는,
서로 상이한 복수의 윈도우를 사용하여 PRACH 수신 신호로부터 최대 패스 전력을 각각 검출하는 복수의 최대 패스 검출기와,
상기 복수의 최대 패스 검출기에서 각각 검출된 최대 패스 전력 중 최대의 전력에 대응하는 윈도우를 최대 윈도우로서 선택하는 최대 패스 윈도우 선택부를 적어도 구비하고,
상기 PUSCH 수신 처리부는,
수신 레퍼런스 신호로부터 채널 추정을 실시하는 채널 추정부와,
상기 주파수 오프셋 추정부와,
상기 주파수 오프셋 추정부에서 추정된 주파수 오프셋량을 사용하여 주파수 오프셋 보상을 실시하는 복조부를 적어도 구비하고,
상기 주파수 오프셋 추정부는, 상기 채널 추정부로부터의 채널 추정값의 상관값의 위상과 그 부호 정보와, 상기 최대 패스 윈도우 선택부로부터의 최대 윈도우 정보를 사용하여 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 윈도우가 중앙, 좌측, 우측 윈도우를 구비하고,
상기 주파수 오프셋 추정부는,
PUSCH 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 복소 상관값 R 의 편각을 argR [radian] 로 하고, T_S [s] 를 PUSCH 서브프레임의 전반, 후반 슬롯의 레퍼런스 심볼 사이의 시간 폭으로 하고,
argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 우측 윈도우 인 경우,

argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 좌측 윈도우인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 좌측 윈도우 인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 우측 윈도우인 경우,

에 의해, 주파수 오프셋 Δf 를 구하고, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 -1/T_S [Hz] 이상, ＋1/T_S [Hz] 미만의 범위로 한 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 중앙, 좌측, 우측 윈도우에 각각 대응한 제 1 내지 제 3 최대 패스 검출기는,
패스 서치폭을 N_search,
프리앰블 계열 길이를 N_ZC,
좌우 윈도우의 피크와 중앙 윈도우의 피크 사이의 거리를 d 로 하고,
중앙 윈도우 W_center = {0, 1, …, N_search - 1},
우측 윈도우 W_right = {d^-1, (d^-1 + 1) mod N_ZC, …, (d^-1 + N_search - 1) mod N_ZC},
좌측 윈도우 W_left = {N_ZC - d^-1, (N_ZC - d^-1 + 1) mod N_ZC, …, (N_ZC - d^-1 + N_search - 1) mod N_ZC}
를 각각 사용하여 전력 p (k) 의 2 승의 최대값을 구하는, 통신 장치.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
최대 윈도우의 선택시, 복수의 윈도우의 최대 패스 전력 중 소정 스케일링값으로 보정한 전력에 기초하여, 최대 윈도우를 선택하는 것을 특징으로 하는 통신 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 통신 장치를 구비한 무선 통신 시스템.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 통신 장치를 기지국으로서 구비한 무선 통신 시스템.
PRACH (Physical Random Access Channel ： 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와,
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel ： 물리 상승 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여,
주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제 9 항에 있어서,
주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 1 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 최대 윈도우의 대응 관계와,
상기 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 2 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 채널 추정값의 상관값의 부호 사이의 관계에 기초하여,
상기 채널 추정값의 상관값의 위상으로부터, 상기 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
서로 상이한 복수의 윈도우를 사용하여 PRACH 수신 신호로부터 최대 패스 전력을 각각 검출하고,
상기 검출된 최대 패스 전력 중 최대의 전력에 대응하는 윈도우를 최대 윈도우로서 선택하고,
채널 추정값의 상관값의 위상과 그 부호 정보와, 상기 최대 패스 윈도우 선택부로부터의 최대 윈도우 정보를 사용하여 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 복수의 윈도우가 중앙, 좌측, 우측 윈도우를 갖고,
PUSCH 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 복소 상관값 R 의 편각을 argR [radian] 로 하고, T_S [s] 를 PUSCH 서브프레임의 전반, 후반 슬롯의 레퍼런스 심볼 사이의 시간 폭으로 하고,
argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 우측 윈도우 인 경우,

argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 좌측 윈도우인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 좌측 윈도우 인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 우측 윈도우인 경우,

에 의해, 주파수 오프셋 Δf 를 구하고, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 -1/T_S [Hz] 이상, ＋1/T_S [Hz] 미만의 범위로 한 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 중앙, 좌측, 우측 윈도우에 각각 대응한 제 1 내지 제 3 최대 패스 검출기는,
패스 서치폭을 N_search,
프리앰블 계열 길이를 N_ZC,
좌우 윈도우의 피크와 중앙 윈도우의 피크 사이의 거리를 d 로 하고,
중앙 윈도우 W_center = {0, 1, …, N_search - 1},
우측 윈도우 W_right = {d^-1, (d^-1 + 1) mod N_ZC, …, (d^-1 + N_search - 1) mod N_ZC},
좌측 윈도우 W_left = {N_ZC - d^-1, (N_ZC - d^-1 + 1) mod N_ZC, …, (N_ZC - d^-1 + N_search - 1) mod N_ZC}
를 각각 사용하여 전력 p (k) 의 2 승의 최대값을 구하는, 주파수 오프셋 추정 방법.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
최대 윈도우의 선택시, 복수의 윈도우의 최대 패스 전력 중 소정 스케일링값으로 보정한 전력에 기초하여, 최대 윈도우를 선택하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 주파수 오프셋 추정 방법으로 추정된 주파수 오프셋을 사용하여, 주파수 오프셋의 보상을 실시하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 보상 방법.
PRACH (Physical Random Access Channel ： 물리 랜덤 액세스 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 최대 피크 전력을 갖는 최대 윈도우 정보와,
PUSCH (Physical Uplink Shared Channel ： 물리 상승 공용 채널) 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 상관값의 위상의 부호를 조합하여,
주파수 오프셋을 추정하는 처리를 컴퓨터에 실행시키는, 프로그램.
제 16 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 추정부는,
주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 1 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 최대 윈도우의 대응 관계와,
상기 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 분할한 제 2 주파수 구간군의 각 주파수 구간과 채널 추정값의 상관값의 부호 사이의 관계에 기초하여,
상기 채널 추정값의 상관값의 위상으로부터, 상기 주파수 오프셋을 추정하는 것을 특징으로 하는 프로그램.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
서로 상이한 복수의 윈도우를 사용하여 PRACH 수신 신호로부터 최대 패스 전력을 각각 검출하는 처리와,
상기 검출된 최대 패스 전력 중 최대의 전력에 대응하는 윈도우를 최대 윈도우로서 선택하는 처리와,
채널 추정값의 상관값의 위상과 그 부호 정보와, 상기 최대 패스 윈도우 선택부로부터의 최대 윈도우 정보를 사용하여 주파수 오프셋을 추정하는 처리
를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 프로그램.
제 18 항에 있어서,
상기 복수의 윈도우가 중앙, 좌측, 우측 윈도우를 구비하고,
PUSCH 수신 신호로부터 얻어지는 채널 추정값의 복소 상관값 R 의 편각을 argR [radian] 로 하고, T_S [s] 를 PUSCH 서브프레임의 전반, 후반 슬롯의 레퍼런스 심볼 사이의 시간 폭으로 하고,
argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 우측 윈도우인 경우,

argR 이 0 이상 또한 π 미만이고, 최대 윈도우가 좌측 윈도우인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 중앙 또는 좌측 윈도우 인 경우,

argR 이 -π 이상 또한 0 미만이고, 최대 윈도우가 우측 윈도우인 경우,

에 의해, 주파수 오프셋 Δf 를 구하는 처리를 상기 컴퓨터에 실행시키고, 주파수 오프셋 추정 가능 범위를 -1/T_S [Hz] 이상, ＋1/T_S [Hz] 미만의 범위로 한, 프로그램.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
최대 윈도우의 선택시, 복수의 윈도우의 최대 패스 전력 중 소정 스케일링값으로 보정한 전력에 기초하여, 최대 윈도우를 선택하는 처리를 상기 컴퓨터에 실행시키는, 프로그램.