特表 2024-533863 通信システムにおける方法、送信機及び受信機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】通信システムにおける方法、送信機及び受信機

(51)【国際特許分類】

   H04L 27/01 20060101AFI20240905BHJP

   H04B 17/309 20150101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

H04L27/01

H04B17/309

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024540074

(86)(22)【出願日】2022-06-08

(85)【翻訳文提出日】2024-03-12

(86)【国際出願番号】 JP2022023872

(87)【国際公開番号】W WO2023119692

(87)【国際公開日】2023-06-29

(31)【優先権主張番号】21306924.8

(32)【優先日】2021-12-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】503163527

【氏名又は名称】ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＲＥ ＥＵＲＯＰＥ Ｂ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｃａｐｒｏｎｉｌａａｎ ４６， １１１９ ＮＳ Ｓｃｈｉｐｈｏｌ Ｒｉｊｋ， Ｔｈｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅 一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 隆裕

(72)【発明者】

【氏名】コルレ、ヴァンサン

(72)【発明者】

【氏名】カステラン、ダミアン

(57)【要約】

高電力増幅器を備え、第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化される通信チャネルを通じて通信する送信機及び受信機を備える通信システムにおける方法が開示されている。本方法は、送信機による受信機への第１のパイロットシーケンスの送信に対応する第１の受信されたシーケンスを取得することと、第１のパイロットシーケンス及び第１の受信されたシーケンスに応じてｒを推定することであって、ｒは、第１の線形フィルタ及び第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、推定された
【数１】

に応じて第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、送信機による受信機への第２のパイロットシーケンスの送信に対応する第２の受信されたシーケンスを取得することと、非線形関数を求め、複数の候補の中で第２のパイロットシーケンス及び第２の受信されたシーケンスに応じて第１の線形フィルタの１つの候補を選択することとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信する送信機及び受信機を備える通信システムにおける方法であって、前記通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数であり、前記方法は、
ａ）前記送信機から前記受信機への第１のパイロットシーケンスｘ_１の送信に対応する第１の受信されたシーケンスｗ_１を取得することであって、前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）前記第１のパイロットシーケンスｘ_１及び前記第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することであって、ｒは、前記第１の線形フィルタ及び前記第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数1】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）前記送信機から前記受信機への第２のパイロットシーケンスｘ_２の送信に対応する第２の受信されたシーケンスｗ_２を取得することであって、前記第２のパイロットシーケンスは、前記第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンスｘ_２及び前記第２の受信されたシーケンスｗ_２に応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、前記第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの前記１つの候補から一意に求められることと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記通信システムは衛星通信システムであり、前記高電力増幅器は衛星トランスポンダ内にある、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスのコードブックに属し、前記方法は、ステップｂ）の後に、誤差

【数2】

を閾値と比較し、

【数3】

が前記閾値を上回る場合には前記コードブックの次の第１のパイロットシーケンスとともにステップａ）に戻り、そうでない場合にはステップｃ）へと進むことを更に含む、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１のパイロットシーケンスｘ_１及び前記第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することは、最小二乗法を使用して

【数4】

によって

【数5】

を求めることを含み、ここで、ｘ_１ ^Ｈはｘ_１の共役転置を示す、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記推定された

【数6】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることは、

【数7】

をｚ領域に変換してＲ（ｚ）にすることと、
Ｒ（ｚ）の根を求めることと、
Ｒ（ｚ）を複数の積Ｈ（ｚ）Ｇ（ｚ）に因数分解することであって、各Ｈ（ｚ）は、Ｒ（ｚ）の根の中のＬ_１個のＲ（ｚ）の根を組み合わせたものであり、各Ｈ（ｚ）は、前記第１の線形フィルタの１つの候補に対応することと、
を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記非線形関数ｃ（）は、以下のように定義され、

【数8】

Ｋは正の整数であり、
前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンス及び前記第２の受信されたシーケンスに応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することは、
前記第１の線形フィルタの前記候補ｈ_ｉのそれぞれについて、
対応する第２の線形フィルタｇ_ｉをＨ（ｚ）及びｈ_ｉから計算し、＊が畳み込み演算子であるとして、ｕ_ｉ＝ｘ_２＊ｈ_ｉを計算することと、
φ（ｕ_ｉ）＝［ｕ_ｉ，ｕ_ｉ ^２，．．．，ｕ_ｉ ^Ｋ］であるとして、最小二乗法を使用して以下のようにｇ’^ｉを求めることと、

【数9】

ｇ’^ｉ及びｇ_ｉからγ_ｉを求めることであって、範囲［１；Ｋ］内の各整数ｊについて、

【数10】

であることと、
ｈ_ｉ及びγ_ｉから、ｗ_２，ｉ＝ｃ_ｉ（ｘ_１＊ｈ_ｉ）＊ｇ_ｉによってｗ_２，ｉを計算することと、
最小の

【数11】

をもたらすペア（ｈ_ｉ，γ_ｉ）を選択することと、
を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の方法に従って、前記第１の線形フィルタと、前記非線形関数と、前記第２の線形フィルタとを求めることと、
前記第１の線形フィルタと、前記非線形関数と、前記第２の線形フィルタとからプリディストーション関数を適合させることと、
を含む、プリディストーション方法。

【請求項8】

送信前にプリディストーション関数を適用することによって信号をプリディストーションすることを含み、前記プリディストーション関数は、請求項７に記載のプリディストーション方法に従って適合される、送信方法。

【請求項9】

受信機を備える通信システムにおける送信機であって、前記送信機及び前記受信機は、高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信し、前記通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数であり、前記送信機は、
ａ）前記送信機から前記受信機への第１のパイロットシーケンスの送信に対応する第１の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）前記第１のパイロットシーケンス及び前記第１の受信されたシーケンスに応じてｒを推定することであって、ｒは、前記第１の線形フィルタ及び前記第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数12】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）前記送信機から前記受信機への第２のパイロットシーケンスの送信に対応する第２の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第２のパイロットシーケンスは、前記第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンス及び前記第２の受信されたシーケンスに応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、前記第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの前記１つの候補から一意に求められることと、
を行うように構成される、送信機。

【請求項10】

送信機を備える通信システムにおける受信機であって、前記送信機及び前記受信機は、高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信し、前記通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数であり、前記受信機は、
ａ）前記送信機から前記受信機への第１のパイロットシーケンスの送信に対応する第１の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）前記第１のパイロットシーケンス及び前記第１の受信されたシーケンスに応じてｒを推定することであって、ｒは、前記第１の線形フィルタ及び前記第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数13】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）前記送信機から前記受信機への第２のパイロットシーケンスの送信に対応する第２の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第２のパイロットシーケンスは、前記第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンス及び前記第２の受信されたシーケンスに応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、前記第２の線形フィルタは、選択された前記第１の線形フィルタの前記１つの候補から一意に求められることと、
を行うように構成される、受信機。

【請求項11】

プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム製品。

【請求項12】

プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記ストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法を実施させる、ストレージ媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、通信システムにおける方法に関する。この通信システムは、通信チャネルを通じて通信する送信機及び受信機を備える。通信チャネルは、第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化される。本方法は、第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとを求めるためのものである。本実施形態のうちの少なくとも１つは、本方法を実施するように構成されるデバイス、例えば、送信機又は受信機にも関する。

【背景技術】

【0002】

通信システムでは、送信機は、通信チャネルを介して受信機に結合される。送信機は、通常、入力データをシンボルに符号化するように構成される符号化器を備える。これらのシンボルは、その後、通信チャネルを介して受信機に送信される。受信機は、受信されたシンボルを出力データに復号するように構成される復号器を備える。衛星通信の場合には、通信チャネルは、衛星トランスポンダを備える。図１は、送信機１０、例えばＴＶ局等の基地局と、衛星トランスポンダ１２と、受信機１４、例えばＴＶ受信機とを備える衛星通信システム１を示している。送信機１０は、信号（アップリンク通信）を衛星トランスポンダ１２に送信するように構成され、衛星トランスポンダ１２は、次に、増幅後の信号（ダウンリンク通信）を受信機１４に送信する。信号を増幅するために、衛星トランスポンダは、ＨＰＡとしても知られている高電力増幅器を備える。このような増幅器は、効率性を理由とする場合にはよくあることであるが、特に飽和状態の近くで駆動されるときには非線形性が発生する。スペクトル拡散又は再成長及び帯域内歪みは、衛星通信システムの全体性能を劣化させる非線形歪みの影響の例である。

【0003】

ＨＰＡによって導入される非線形性に起因するこれらの影響を補償するために、よく知られている手法には、送信機１０によって送信される信号のプリディストーションがある。すなわち、図２に示すように、送信機１０は、信号ｘを直接送信するのではなく、信号ｘにプリディストーション関数ｆ’（）を適用し、信号ｗ＝ｆ（ｘ’）が受信機１４によって受信されるように信号ｘ’を送信する。ここで、ｗは、信号ｘに非常に類似している。プリディストーション関数ｆ’（）を適用する目的は、出力ｘ’が、非線形システムによって処理されたときに、非線形歪みのない所望の応答を近似するように、入力ｘを変更することである。プリディストーション関数ｆ’（）を定義するには、非線形チャネル１８をモデル化する必要がある。例えば、N. Alibertの論文「Iterative predistortion algorithms adapted to the increasing throughput of satellite Communications」のセクション３．２．３に開示されているように、直接学習アーキテクチャ（ＤＬＡ）が、チャネルの事前識別に基づいてプリディストーションを適合させる。ＤＬＡでは、プリディストーション関数ｆ’（）を適合させるために、チャネルの事前識別が使用される。

【0004】

これまで、非線形チャネル１８は、図３に示すようなWiener-Hammersteinモデルを使用してモデル化されている。Wiener-Hammersteinモデルは、衛星トランスポンダの説明と一致するので、衛星トランスポンダに直接適用される。Wiener-Hammersteinモデルは、３つの要素、すなわち、長さＬ_１の第１の線形フィルタｈと、非線形関数ｃ（）と、長さＬ_２の第２の線形フィルタｇとを備える。Wiener-Hammersteinモデルの表現として一般に使用されるのは、Volterraモデルである。Volterraモデルは、３つの要素ｈ、ｃ及びｇのそれぞれを個別に表現するのではなく、３つの要素を適用した結果を直接表現している。このモデルは、行列演算ｗ（ｎ）＝Ｑ・Φ_ｎ（ｘ）として記述することができる。ここで、Ｑは、カーネルベクトルであり、Φ_ｎ（）は、入力ベクトルｘの非線形結合を計算する演算子である。一方では、Volterraモデルを使用することは、最小二乗アルゴリズムを使用してベクトルＱをＱ＝（Φ_ｎ（ｘ）^ＨΦ_ｎ（ｘ））^（－１）Φ_ｎ（ｘ）^Ｈｗと推定することができるので、便利である。他方では、この解決法は、非常に多くの係数を生成するという欠点を有する。例えば、ｃ（・）が次数Ｋの多項式によってモデル化される場合、ベクトルＱの長さは、Ｌ_２＊（Ｌ_１）^Ｋよりも長くなる。そのような多数の係数を有することは、推定ステージ及び推論ステージの両方で問題である。すなわち、係数の推定を考えた場合、行列Φ_ｎ（ｘ）^ＨΦ_ｎ（ｘ）を反転させることに高い複雑さを誘発し、長いトレーニングシーケンスｘを必要とする。推論ステージ（例えば、プリディストーション）の場合には、送信機は、プリディストーションされる各シーケンスにこのモデルを使用することになり、したがって、このことは高い計算複雑さを伴う。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

したがって、Volterraモデルに基づく方法よりも複雑でない非線形チャネルを推定する方法を見つけることが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、例えば、衛星トランスポンダ内の高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信する送信機及び受信機を備える通信システムにおける方法に関する。通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数である。本方法は、
ａ）送信機から受信機への第１のパイロットシーケンスｘ_１の送信に対応する第１の受信されたシーケンスｗ_１を取得することであって、第１のパイロットシーケンスは、第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる第１の線形フィルタの出力が、高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）第１のパイロットシーケンス及び第１の受信されたシーケンスに応じてｒを推定することであって、ｒは、第１の線形フィルタ及び第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数1】

に応じて第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）送信機から受信機への第２のパイロットシーケンスｘ_２の送信に対応する第２の受信されたシーケンスｗ_２を取得することであって、第２のパイロットシーケンスは、第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる第１の線形フィルタの出力が、高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）非線形関数を求め、複数の候補の中で第２のパイロットシーケンス及び第２の受信されたシーケンスに応じて第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの１つの候補から一意に求められることと、
を含む。

【0007】

有利なことに、本方法により、Volterraモデルよりも少ない数の係数を用いて非線形チャネルを推定及びシミュレーションすることが可能になる。その結果、送信機側におけるプリディストーションの複雑さを低減することができる。

【0008】

特定の実施の形態において、第１のパイロットシーケンスは、第１のパイロットシーケンスのコードブックに属し、本方法は、ステップｂ）の後に、誤差

【数2】

を閾値と比較し、

【数3】

が閾値を上回る場合にはコードブックの次の第１のパイロットシーケンスとともにステップａ）に戻り、そうでない場合にはステップｃ）へと進むことを更に含む。

【0009】

特定の実施の形態において、第１のパイロットシーケンスｘ_１及び第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することは、最小二乗法を使用して

【数4】

によって

【数5】

を求めることを含み、ここで、ｘ_１ ^Ｈはｘ_１の共役転置を示す。

【0010】

特定の実施の形態において、推定された

【数6】

に応じて第１の線形フィルタの複数の候補を求めることは、

【数7】

をｚ領域に変換してＲ（ｚ）にすることと、
Ｒ（ｚ）の根を求めることと、
Ｒ（ｚ）を複数の積Ｈ（ｚ）Ｇ（ｚ）に因数分解することであって、各Ｈ（ｚ）は、Ｒ（ｚ）の根の中のＬ_１個のＲ（ｚ）の根を組み合わせたものであり、各Ｈ（ｚ）は、第１の線形フィルタの１つの候補に対応することと、
を含む。

【0011】

特定の実施の形態において、非線形関数ｃ（）は、以下のように定義される。

【数8】

ここで、Ｋは正の整数である。非線形関数を求め、複数の候補の中で第２のパイロットシーケンス及び第２の受信されたシーケンスに応じて第１の線形フィルタの１つの候補を選択することは、
第１の線形フィルタの各候補ｈ_ｉについて、
対応する第２の線形フィルタｇ_ｉをＨ（ｚ）及びｈ_ｉから計算し、＊が畳み込み演算子であるとして、ｕ_ｉ＝ｘ_２＊ｈ_ｉを計算することと、
φ（ｕ_ｉ）＝［ｕ_ｉ，ｕ_ｉ ^２，．．．，ｕ_ｉ ^Ｋ］であるとして、最小二乗法を使用して以下のようにｇ’^ｉを求めることと、

【数9】

ｇ’^ｉ及びｇ_ｉからγ_ｉを求めることであって、範囲［１；Ｋ］内の各整数ｊについて、

【数10】

であることと、
ｈ_ｉ及びγ_ｉから、ｗ_２，ｉ＝ｃ_ｉ（ｘ_１＊ｈ_ｉ）＊ｇ_ｉによってｗ_２，ｉを計算することと、
最小の

【数11】

をもたらすペア（ｈ_ｉ，γ_ｉ）を選択することと、
を含む。

【0012】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、
上記の実施の形態に記載の方法に従って、第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとを求めることと、
第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとからプリディストーション関数を適合させることと、
を含む、プリディストーション方法に関する。

【0013】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、送信前にプリディストーション関数を適用することによって信号をプリディストーションすることを含み、プリディストーション関数が、プリディストーション方法に従って適合される、送信方法に関する。

【0014】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、受信機を備える通信システムにおける送信機であって、送信機及び受信機は、例えば、衛星トランスポンダ内の高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信する、送信機に関する。通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数である。送信機は、
ａ）送信機から受信機への第１のパイロットシーケンスｘ_１の送信に対応する第１の受信されたシーケンスｗ_１を取得することであって、第１のパイロットシーケンスは、第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる第１の線形フィルタの出力が、高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）第１のパイロットシーケンスｘ_１及び第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することであって、ｒは、第１の線形フィルタ及び第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数12】

に応じて第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）送信機から受信機への第２のパイロットシーケンスｘ_２の送信に対応する第２の受信されたシーケンスｗ_２を取得することであって、第２のパイロットシーケンスは、第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる第１の線形フィルタの出力が、高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）非線形関数を求め、複数の候補の中で第２のパイロットシーケンスｘ_２及び第２の受信されたシーケンスｗ_２に応じて第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの１つの候補から一意に求められることと、
を行うように構成される。

【0015】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、送信機を備える通信システムにおける受信機であって、送信機及び受信機は、例えば、衛星トランスポンダ内の高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信する、受信機に関する。通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数である。受信機は、
ａ）送信機から受信機への第１のパイロットシーケンスｘ_１の送信に対応する第１の受信されたシーケンスｗ_１を取得することであって、第１のパイロットシーケンスは、第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる第１の線形フィルタの出力が、高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）第１のパイロットシーケンスｘ_１及び第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することであって、ｒは、第１の線形フィルタ及び第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数13】

に応じて第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）送信機から受信機への第２のパイロットシーケンスｘ_２の送信に対応する第２の受信されたシーケンスｗ_２を取得することであって、第２のパイロットシーケンスは、第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる第１の線形フィルタの出力が、高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）非線形関数を求め、複数の候補の中で第２のパイロットシーケンスｘ_２及び第２の受信されたシーケンスｗ_２に応じて第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの１つの候補から一意に求められることと、
を行うように構成される。

【0016】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、プログラムコード命令は、プログラムコード命令がプログラマブルデバイスによって実行されると、前の実施の形態のいずれか１つに記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム製品に関する。

【0017】

本実施の形態のうちの少なくとも１つは、包括的には、プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、プログラムコード命令は、プログラムコード命令がストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、前の実施の形態のいずれか１つに記載の方法を実施させる、ストレージ媒体に関する。

【0018】

本発明の特徴は、実施の形態の少なくとも１つの例の以下の説明を読むことによってより明らかになる。この説明は、添付図面に関して作成されたものである。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】衛星通信システムを示す図である。

【図2】信号プリディストーションの原理を示す図である。

【図3】Wiener-Hammersteinモデルによってモデル化された非線形チャネルを示す図である。

【図4A】特定の実施形態によるWiener-Hammersteinモデルの線形フィルタ及び非線形関数を推定する方法を示す図である。

【図4B】別の特定の実施形態によるWiener-Hammersteinモデルの線形フィルタ及び非線形関数を推定する方法を示す図である。

【図5】特定の実施形態による図４Ａ又は図４Ｂの方法のステップを詳述するフローチャートである。

【図6】特定の実施形態による図４Ａ又は図４Ｂの方法の別のステップを詳述するフローチャートである。

【図7】特定の実施形態による送信機のハードウェアアーキテクチャの一例を概略的に示す図である。

【図8】特定の実施形態による受信機のハードウェアアーキテクチャの一例を概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本実施形態は、図１に示す衛星通信システム１等の通信システムにおいて実施することができる。衛星通信システムに関して開示される以下の実施形態は、送信機及び受信機が、高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信する他のタイプの通信システムにも適用することができる。通信チャネルは、第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化される。或いは、第１の線形フィルタと、非線形関数と、第２の線形フィルタとの連続体は、通信チャネル全体をモデル化せず、メモリを有する高電力増幅器のみをモデル化する。

【0021】

図３の表記に従うと、Ｎが正の整数であって、長さＮの入力シーケンスをｘ＝［ｘ（１）．．．ｘ（ｎ）．．．ｘ（Ｎ）］とし、長さＬ_１の第１の線形フィルタｈの出力における信号をｕ＝［ｕ（１）．．．ｕ（ｎ）．．．ｕ（Ｎ）］とし、非線形関数ｃ（・）の出力における信号をｙ＝［ｙ（１）．．．ｙ（ｎ）．．．ｙ（Ｎ）］とし、完全チャネルの出力でもある長さＬ_２の第２の線形フィルタｇの出力における信号をｗ＝［ｗ（１）．．．ｗ（ｎ）．．．ｗ（Ｎ）］とする。第１の線形フィルタｈの出力は、以下の式で表されるｕ（ｎ）である。

【数14】

【0022】

非線形関数は、以下の式のように次数Ｋの多項式としてモデル化することができる。

【数15】

【0023】

また、振幅｜ｕ（ｎ）｜が十分に小さいとき、すなわち｜ｕ（ｎ）｜＜μであるときに、この関数が線形であると仮定すると、ｃ（ｕ（ｎ））は、以下の式のように書き換えることができる。

【数16】

【0024】

入力信号の振幅があまり大きくないとき、すなわち閾値μよりも小さいときに、ほとんどの増幅器ＨＰＡは線形増幅特性を示すので、上記仮定は有効である。値μは、使用するＨＰＡに依存する。一例として、「入力バックオフ」（ＩＢＯ）は、多くの場合に、増幅器の飽和レベルとμとの間の差とみなされる。いくつかの場合には、小さな振幅を伴う特性は準線形にすぎない場合があり、この場合、ｃ（ｕ（ｎ））＝γ（１）ｕ（ｎ）＋εであり、これは、残留する非線形性の影響が雑音項εとして扱われることを意味する。

【0025】

振幅｜ｕ（ｎ）｜が十分に小さいとき、例えば、｜ｕ（ｎ）｜＜μであるとき、信号は低いピーク振幅を有すると言われる。

【0026】

第２の線形フィルタｇの出力は、

【数17】

である。

【0027】

最後に、システムの出力は、

【数18】

である。ここで、ｅ（ｎ）は雑音、すなわち白色雑音である。以下では、雑音ｅ（ｎ）は無視される。すなわち、

【数19】

である。

【0028】

図４Ａは、特定の実施形態によるWiener-Hammersteinモデルのフィルタ、すなわちｈ及びｇと、非線形関数ｃ（）とを推定する方法のフローチャートを示している。

【0029】

ステップＳ４０において、送信機１０は、第１のパイロットシーケンスｘ_１を送信し、受信機１４は、第１のシーケンスｗ_１を受信する。長さＮの第１のパイロットシーケンスｘ_１は、ｕ＝ｘ_１＊ｈが低いピーク振幅を有するように、すなわち、ｕが値μよりも低いピーク振幅を有するか又は少なくともｕが低周波数を伴うμを超えるように選ばれる。低いピーク振幅の第１のパイロットシーケンスを使用することによって、増幅器の非線形部分を少なくとも部分的に回避することが可能になる。１つの実施形態では、ｘ_１は、ｈの関連スペクトルを識別するために広帯域である。

【0030】

第１のパイロットシーケンスｘ_１は、例えば、実信号の場合には、

【数20】

又は複素信号の場合には、

【数21】

等のＫ個のシヌソイドの和として選ぶことができる。ここで、ｐ_ｋは、インデックスｋのシヌソイドに関連付けられた電力であり、θ_ｋは、位相であり、Ｔは、周期信号ｘ_１の周期である。

【0031】

位相θ_ｋは、ピーク振幅が最小にされるように選ばれる。実信号の場合に、位相θ_ｋを求めることは、例えば、IEEE Trans. Inf. Theo., Vol 16, No 1, Jan 1970に掲載されているSchroeder著の「Synthesis of low-peak-factor signals and binary sequences with low autocorrelation」の文献に開示されているように行うことができる。この文献は、所与の電力スペクトルを有する周期信号の位相角を、そのピークツーピーク振幅を最小にするように調整する方法の問題を検討している。このようにして、一般に低いピーク係数を与える位相角の式が導出される。複素信号の場合に、位相θ_ｋを求めることは、vol. 18, no. 4, pp. 531 - 532, Jul. 1972に掲載されているChu著の「Polyphase codes with good periodic correlation properties」の文献に開示されているように行うことができる。フィルタｈが線形位相を有する場合には、ｕのピーク振幅は、ｘ_１のピーク振幅と同じである。

【0032】

別の実施形態では、第１のパイロットシーケンスｘ_１は、例えば、疑似白色ランダムパイロットシーケンスとして選ぶことができる。

【0033】

以下では、ｒは、フィルタｈ及びｇの畳み込み積、すなわちｒ＝ｈ＊ｇと定義される。線形フィルタｒの推定値を所与の精度で取得するために、例えば、Aug. 1978に掲載されているRabiner他著の「FIR System Modeling and Identification in the Presence of Noise and with Band-Limited Inputs」の文献に開示されているようにシーケンスｘ_１の長さＮを求めることができる。この文献では、推定値の品質が、以下のＱメジャーを介して評価される。

【数22】

ここで、

【数23】

であり、

【数24】

は、推定されたフィルタの係数である。

【0034】

最小二乗法を用いると、Ｑメジャーは、以下のように近似することができる。

【数25】

ＳＮＲの単位はｄＢである。その結果、Ｎ＝（Ｌ_１＋Ｌ_２－１）＊１０^{－（Ｑ＋ＳＮＲ）／１０}となる。ＳＮＲは、信号ｘ_１の平均電力と信号ｅ（ｎ）の平均電力との間の比である。Ｑは、ユーザによって固定される。チャネル推定の品質は、Ｑの値に依存する。

【0035】

ステップＳ４２において、線形フィルタｒ＝ｈ＊ｇが、最小二乗法を使用してｘ_１及びｗ_１に応じて推定される。より正確には、フィルタｒのインパルス応答は、最小二乗法を使用して、以下のように推定される。

【数26】

ここで、ｘ_１ ^Ｈは、ｘ_１の共役転置、すなわち

【数27】

を示す。ｘ_１が実数である場合には、ｘ_１ ^Ｈは、単にｘ_１の転置である。

【0036】

推定されたフィルタ

【数28】

が得られると、ステップＳ４４において、ｈのＮｂ個の候補ｈ_ｉが計算される。ここで、Ｎｂは正の整数である。候補の最大数Ｎｂ_ｍａｘは、二項係数

【数29】

によって与えられる。ｚ領域では、Ｒ（ｚ）＝Ｈ（ｚ）Ｇ（ｚ）である。したがって、多項式Ｒ（ｚ）の根は、Ｈ（ｚ）又はＧ（ｚ）のいずれかに由来する。その結果として、Ｈ（ｚ）は、Ｒ（ｚ）のＬ_１＋Ｌ_２個の根の中のＬ_１個の根の組み合わせのうちの１つから得られる。

【0037】

このステップは、図５に詳述されている。ステップＳ４４０において、

【数30】

は、ｚ変換を適用することによってＲ（ｚ）に変換される。すなわち、

【数31】

となる。Ｒ（ｚ）の根は、ステップＳ４４２において求められる。ステップＳ４４４において、Ｒ（ｚ）は、積Ｈ（ｚ）Ｇ（ｚ）に因数分解される。Ｈ（ｚ）Ｇ（ｚ）への複数の因数分解が可能であり、各Ｈ（ｚ）は、Ｒ（ｚ）のＬ_１＋Ｌ_２個の根の中のＲ（ｚ）のＬ_１個の根から得られる。このようにして得られた各Ｈ（ｚ）は、第１の線形フィルタの１つの候補に対応する。

【0038】

一例として、根ｚ１及びｚ２を考えると、Ｈ（ｚ）＝（ｚ－ｚ１）（ｚ－ｚ２）＝ｚ^２－（ｚ１＋ｚ２）＊ｚ＋ｚ１＊ｚ２となる。この場合に、候補フィルタｈ_ｉの係数は、［１；ｚ１＋ｚ２；ｚ１＊ｚ２］である。各候補ｈ_ｉには、一意のｇ_ｉが対応する。Ｒ（ｚ）＝（ｚ－ｚ１）（ｚ－ｚ２）（ｚ－ｚ３）（ｚ－ｚ４）である場合には、Ｈ（ｚ）が（ｚ－ｚ１）（ｚ－ｚ２）に等しいと設定されると、Ｇ（ｚ）＝（ｚ－ｚ３）（ｚ－ｚ４）となる。したがって、フィルタｇ_ｉの係数は、［１；ｚ３＋ｚ４；ｚ３＊ｚ４］である。

【0039】

特定の実施形態では、候補の数を削減するために、すなわちＮｂ＜Ｎｂ_ｍａｘとするために、フィルタｈに関するアプリオリ情報が考慮される。例えば、以下の情報を使用することができる。
・推定されたフィルタｈがローパスフィルタであるのか又はハイパスフィルタであるのか；及び
・フィルタの複素根の対称性。

【0040】

推定されたフィルタｈがローパスフィルタ又はハイパスフィルタであることが分かっている場合には、根はいくつかの値を取ることができない。これによって、Ｒのいくつかの根が直接排除され、その結果、いくつかの候補ｈ_ｉが排除される。

【0041】

いくつかの対称性が存在する場合には、いくつかの根はグループ分けされ、したがって、Ｈ（ｚ）又はＧ（ｚ）のいずれかに属する。

【0042】

また、Volterra手法において行われるように、フィルタサイズＬ_１及びＬ_２は、それらの真の値（すなわち、推定されるフィルタの値）よりも短いものを選んで、必要に応じて複雑さを削減することができる。

【0043】

ステップＳ４５において、送信機１０は、第２のパイロットシーケンスｘ_２を送信し、受信機１４は、第２のシーケンスｗ_２を受信する。第２のパイロットシーケンスｘ_２は、そのピーク振幅がｘ_１のピーク振幅よりも高くなるように定義される。より正確には、ｘ_２は、ｕ＝ｘ_２＊ｈが高いピーク振幅を有するように、すなわち、ｕがμよりも大きなピーク振幅を有するように、又は、少なくとも、ｕが高い周波数を伴うμを超えるように定義される。

【0044】

ステップＳ４６において、非線形性ｃ（・）が求められ、ステップＳ４２において計算されたＮｂ個の候補の集合の中で、ｘ_２及びｗ_２に応じて１つの候補ｈ_ｉが選択される。その結果、一意のｇ_ｉが各候補ｈ_ｉに対応するので、１つのｇ_ｉも求められる。このステップは、図６で詳述される。

【0045】

ステップＳ４２～Ｓ４６は、送信機１０又は受信機１４において実施することができる。

【0046】

１つの実施形態では、ｘ_１、ｘ_２、ｗ_１及びｗ_２を知っている受信機１４が、ステップＳ４２～Ｓ４６を実施して、ｈ、ｃ及びｇを推定する。その後、受信機１４は、信頼できる戻りチャネル又は適用可能な場合にはプリディストーション関数を表す係数を使用して、推定されたｈ、ｃ及びｇを送信機１０に送信することができる。上記係数は、推定されたｈ、ｃ及びｇに応じて取得される。送信機１０は、その後、推定されたｈ、ｃ及びｇに応じて、考慮対象のプリディストーション関数ｆ’（）の適合、又はプリディストーション関数の選択を担当する。後者の場合、コードブック内の各プリディストーション関数は、例えば、ルックアップテーブルによって定義される。

【0047】

一変形形態では、プリディストーション関数のコードブックが使用される場合、受信機１４は、推定されたｈ、ｃ、ｇに応じてコードブックにおける適切なプリディストーション関数を選択することができ、その後、選択されたプリディストーション関数を識別するインデックスを送信機１０に送信する。

【0048】

別の変形形態では、受信機１４は、ｈ、ｃ及びｇを推定し、その後、その重みが推定されたｈ、ｃ及びｇに応じて適合されている等化関数を適用する。この等化関数は、送信機側において適用されたプリディストーションに取って代わるものである。

【0049】

別の実施形態では、受信機１４は、信頼できる戻りチャネルを使用してｗ_１及びｗ_２を送信機１０に返信する。この場合に、ｘ_１、ｘ_２、ｗ_１及びｗ_２を知っている送信機１０は、ステップＳ４２～Ｓ４６を実施して、ｈ、ｃ及びｇを推定し、その後、推定されたｈ、ｃ及びｇからプリディストーション関数ｆ’（）を適合させるか、又は、推定されたｈ、ｃ及びｇに応じてプリディストーション関数のコードブックにおけるプリディストーション関数を選択する。送信機１０は、その後、送信される各信号にプリディストーション関数ｆ’（）を適用することができる。

【0050】

全ての実施形態において、関連のある信号のあらゆる送信の前にｈ、ｃ及びｇを最終的に推定することができる。一変形形態では、ｈ、ｃ及びｇは、定期的に再推定することができる。ｈ、ｃ及びｇが推定されるごとに、プリディストーション関数は適合されるか、又は、新たなプリディストーション関数が選択される。一実施形態では、シーケンスｘ_１及びｘ_２は、規格において一意に定義することができる。

【0051】

図４Ｂによって示される一変形形態では、複数のシーケンスｘ_１は、例えばコードブックとして規格に定義することができる一方、シーケンスｘ_２は、最終的に固定される。コードブック（ｈ、ｃ、ｇの推定用）における１つのシーケンスｘ_１の選択は、受信機１４から送信機１０への戻りパスを使用して行うことができる。コードブックにおけるパイロットシーケンスは、例えば、アプリオリに定義された送信順序に配列される。図４Ａのステップと同一の図４Ｂのステップは、同じ参照符号を用いて識別される。

【0052】

ステップＳ４０～Ｓ４２は、コードブックの第１のシーケンスｘ_１を用いて適用される。

【0053】

Ｓ４２の後、受信機１４は、ステップＳ４３において、誤差

【数32】

を閾値μと比較する。誤差

【数33】

が閾値を上回る場合には、受信機１４は、対応するｗ_１を取得するために、送信機１０にコードブックの次のシーケンスｘ_１を選択するように要求するとともに、その後、このシーケンスｘ_１を送信するように要求するか、又は、自身でコードブックにおいて次のシーケンスｘ_１を選択し、送信機１０にこの選択されたパイロットシーケンスｘ_１を送信するように要求する。

【0054】

ステップＳ４０～Ｓ４２は、このように、その誤差

【数34】

が閾値を下回るシーケンスｘ_１がコードブックにおいて選択されるまで繰り返される。この後者のパイロットシーケンスｘ_１は、その後、ｈ、ｃ及びｇを推定するためにｘ_２とともに使用される。

【0055】

別の変形形態では、受信機１４は、誤差

【数35】

を送信機１０に返信する。送信機１０は、その後、コードブックにおいて次のパイロットシーケンスｘ_１を選択し、選択されたパイロットシーケンスｘ_１を受信機１４に送信して対応するｗ_１を得る。ステップＳ４０～Ｓ４２は、このように、その誤差

【数36】

が閾値を下回るシーケンスｘ_１がコードブックにおいて選択されるまで繰り返される。この後者のパイロットシーケンスｘ_１は、その後、ｈ、ｃ及びｇを推定するためにｘ_２とともに使用される。

【0056】

図６は、特定の実施形態による図４Ａ又は図４ＢのステップＳ４６を詳述するフローチャートを示している。

【0057】

ステップＳ４６０において、インデックスｉが最初に第１の値ｉ_０、例えばｉ_０＝０に初期化される。

【0058】

ステップＳ４６２において、対応する一意のｇ_ｉがｈ_ｉから計算される。Ｇ（ｚ）＝Ｒ（ｚ）／Ｚ（ｈ_ｉ）である。一例として、Ｒ（ｚ）＝（ｚ－ｚ１）（ｚ－ｚ２）（ｚ－ｚ３）（ｚ－ｚ４）である場合には、Ｈ（ｚ）が（ｚ－ｚ１）（ｚ－ｚ２）に等しいと設定されると、Ｇ（ｚ）＝（ｚ－ｚ３）（ｚ－ｚ４）となる。したがって、フィルタｇ_ｉの係数は、［１；ｚ３＋ｚ４；ｚ３＊ｚ４］である。また、ｕ_ｉ＝ｘ_２＊ｈ_ｉも計算される。

【0059】

Hammersteinモデルでは、ｗ_２は、以下のようにｕ_ｉから得られる。

【数37】

【0060】

したがって、ステップＳ４６４において、Hammersteinモデルの係数ｇ'^ｉ、すなわちｃ＊ｇが、最小二乗法を介して、以下のように（ｕ_ｉ，ｗ_２）から求められる。

【数38】

ここで、φ（ｕ_ｉ）＝［ｕ_ｉ，ｕ_ｉ ^２，．．．，ｕ_ｉ ^Ｋ］である。

【0061】

ステップＳ４６６において、係数γ_ｉ（ｋ）は、その後、以下のように推定値を平均することによってｇ’^ｉ及びｇ_ｉから計算される。

【数39】

【0062】

ステップＳ４６８において、対応するｗ_２，ｉが、推定されたモデル（ｈ_ｉ，γ_ｉ）を用いてｗ_２，ｉ＝ｃ_ｉ（ｘ_１＊ｈ_ｉ）＊ｇ_ｉとして計算される。ここで、ｃ_ｉは、式（１）によってγ_ｉから定義される。

【0063】

ステップＳ４７０において、（ｉ－ｉ_０）がＮｂ－１と比較され、（ｉ－ｉ_０）＜Ｎｂ－１である場合には、ｉは、Ｓ４７２において１だけ増分され、本方法は、Ｓ４６２において続行される。そうでない場合には、本方法は、Ｓ４７４において続行される。

【0064】

ステップＳ４７４において、最小の

【数40】

をもたらすペア（ｈ_ｉ，γ_ｉ）が選択される。ステップＳ４７４の後、ｈ、ｇ及びｃは、このようにして完全に定義される。より正確には、ｈは、ステップＳ４７４において選択されたｈ_ｉであり、ｇは、選択されたｈ_ｉに対応するｇ_ｉであり、ｃ（）は、ステップＳ４６６において計算されたγ_ｉと、式（１）とから定義される。

【0065】

図７に、特定の実施形態による、送信機１０のハードウェアアーキテクチャの一例を概略的に示す。

【0066】

送信機１０は、通信バス１１０によって接続された、プロセッサ又はＣＰＵ（Central Processing Unitの頭字語）１０１と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ１０２と、リードオンリーメモリＲＯＭ１０３と、ハードディスク又はストレージ媒体リーダ、例えばＳＤ（Secure Digitalの頭字語）カードリーダ等のストレージユニット１０４と、送信機１０がデータを送受信することを可能にする通信インタフェースＣＯＭ１０５の少なくとも１つの集合とを備える。

【0067】

プロセッサ１０１は、ＲＯＭ１０３から、外部メモリ（ＳＤカード等）から、ストレージ媒体（ＨＤＤ等）から、又は通信ネットワークからＲＡＭ１０２内にロードされた命令を実行することが可能である。送信機１０の電源が入れられると、プロセッサ１０１は、ＲＡＭ１０２からの命令を読み出し、これらを実行することが可能である。これらの命令は、プロセッサ１０１に、図４Ａ～図６に関して記載した方法を実施させるコンピュータプログラムを形成する。

【0068】

図４Ａ～図６に関して記載した方法は、プログラマブル機械、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processorの頭字語）、マイクロコントローラ又はＧＰＵ（Graphics Processing Unitの頭字語）による命令のセットの実行によってソフトウェアの形態で実施することもできるし、機械又は専用の構成要素（チップ又はチップセット）、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Arrayの頭字語）若しくはＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuitの頭字語）によってハードウェアの形態で実施することもできる。概して、送信機１０は、図４Ａ～図６に関して記載した方法を実施するように適合及び構成された電子回路類を含む。

【0069】

図８に、特定の実施形態による、受信機１４のハードウェアアーキテクチャの一例を概略的に示す。

【0070】

受信機１４は、通信バス２１０によって接続された、プロセッサ又はＣＰＵ（Central Processing Unitの頭字語）２０１と、ランダムアクセスメモリＲＡＭ２０２と、リードオンリーメモリＲＯＭ２０３と、ハードディスク又はストレージ媒体リーダ、例えばＳＤ（Secure Digitalの頭字語）カードリーダ等のストレージユニット２０４と、受信機１４がデータを送受信することを可能にする通信インタフェースＣＯＭ２０５の少なくとも１つの集合とを備える。

【0071】

プロセッサ２０１は、ＲＯＭ２０３から、外部メモリ（ＳＤカード等）から、ストレージ媒体（ＨＤＤ等）から、又は通信ネットワークからＲＡＭ２０２内にロードされた命令を実行することが可能である。受信機１４の電源が入れられると、プロセッサ２０１は、ＲＡＭ２０２からの命令を読み出し、これらを実行することが可能である。これらの命令は、プロセッサ２０１に、図４Ａ～図６に関して記載した方法を実施させるコンピュータプログラムを形成する。

【0072】

図４Ａ～図６に関して記載した方法は、プログラマブル機械、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor（デジタル信号プロセッサ）の頭字語）、マイクロコントローラ又はＧＰＵ（Graphics Processing Unitの頭字語）による命令のセットの実行によってソフトウェアの形態で実施することもできるし、機械又は専用の構成要素（チップ又はチップセット）、例えば、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Arrayの頭字語）若しくはＡＳＩＣ（Application-Specific Integrated Circuitの頭字語）によってハードウェアの形態で実施することもできる。概して、受信機１４は、図４Ａ～図６に関して記載した方法を実施するように適合及び構成された電子回路類を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信する送信機及び受信機を備える通信システムにおける方法であって、前記通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数であり、前記方法は、
ａ）前記送信機から前記受信機への第１のパイロットシーケンスｘ_１の送信に対応する第１の受信されたシーケンスｗ_１を取得することであって、前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）前記第１のパイロットシーケンスｘ_１及び前記第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することであって、ｒは、前記第１の線形フィルタ及び前記第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数1】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）前記送信機から前記受信機への第２のパイロットシーケンスｘ_２の送信に対応する第２の受信されたシーケンスｗ_２を取得することであって、前記第２のパイロットシーケンスは、前記第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンスｘ_２及び前記第２の受信されたシーケンスｗ_２に応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、前記第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの前記１つの候補から一意に求められることと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記通信システムは衛星通信システムであり、前記高電力増幅器は衛星トランスポンダ内にある、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスのコードブックに属し、前記方法は、ステップｂ）の後に、誤差

【数2】

を閾値と比較し、

【数3】

が前記閾値を上回る場合には前記コードブックの次の第１のパイロットシーケンスとともにステップａ）に戻り、そうでない場合にはステップｃ）へと進むことを更に含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１のパイロットシーケンスｘ_１及び前記第１の受信されたシーケンスｗ_１に応じてｒを推定することは、最小二乗法を使用して

【数4】

によって

【数5】

を求めることを含み、ここで、ｘ_１ ^Ｈはｘ_１の共役転置を示す、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記推定された

【数6】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることは、

【数7】

をｚ領域に変換してＲ（ｚ）にすることと、
Ｒ（ｚ）の根を求めることと、
Ｒ（ｚ）を複数の積Ｈ（ｚ）Ｇ（ｚ）に因数分解することであって、各Ｈ（ｚ）は、Ｒ（ｚ）の根の中のＬ_１個のＲ（ｚ）の根を組み合わせたものであり、各Ｈ（ｚ）は、前記第１の線形フィルタの１つの候補に対応することと、
を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記非線形関数ｃ（）は、以下のように定義され、

【数8】

Ｋは正の整数であり、
前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンス及び前記第２の受信されたシーケンスに応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することは、
前記第１の線形フィルタの前記候補ｈ_ｉのそれぞれについて、
対応する第２の線形フィルタｇ_ｉをＨ（ｚ）及びｈ_ｉから計算し、＊が畳み込み演算子であるとして、ｕ_ｉ＝ｘ_２＊ｈ_ｉを計算することと、
φ（ｕ_ｉ）＝［ｕ_ｉ，ｕ_ｉ ^２，．．．，ｕ_ｉ ^Ｋ］であるとして、最小二乗法を使用して以下のようにｇ’^ｉを求めることと、

【数9】

ｇ’^ｉ及びｇ_ｉからγ_ｉを求めることであって、範囲［１；Ｋ］内の各整数ｊについて、

【数10】

であることと、
ｈ_ｉ及びγ_ｉから、ｗ_２，ｉ＝ｃ_ｉ（ｘ_１＊ｈ_ｉ）＊ｇ_ｉによってｗ_２，ｉを計算することと、
最小の

【数11】

をもたらすペア（ｈ_ｉ，γ_ｉ）を選択することと、
を含む、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

請求項１～３のいずれか１項に記載の方法に従って、前記第１の線形フィルタと、前記非線形関数と、前記第２の線形フィルタとを求めることと、
前記第１の線形フィルタと、前記非線形関数と、前記第２の線形フィルタとからプリディストーション関数を適合させることと、
を含む、プリディストーション方法。

【請求項8】

送信前にプリディストーション関数を適用することによって信号をプリディストーションすることを含み、前記プリディストーション関数は、請求項７に記載のプリディストーション方法に従って適合される、送信方法。

【請求項9】

受信機を備える通信システムにおける送信機であって、前記送信機及び前記受信機は、高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信し、前記通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数であり、前記送信機は、
ａ）前記送信機から前記受信機への第１のパイロットシーケンスの送信に対応する第１の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）前記第１のパイロットシーケンス及び前記第１の受信されたシーケンスに応じてｒを推定することであって、ｒは、前記第１の線形フィルタ及び前記第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数12】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）前記送信機から前記受信機への第２のパイロットシーケンスの送信に対応する第２の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第２のパイロットシーケンスは、前記第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンス及び前記第２の受信されたシーケンスに応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、前記第２の線形フィルタは、選択された第１の線形フィルタの前記１つの候補から一意に求められることと、
を行うように構成される、送信機。

【請求項10】

送信機を備える通信システムにおける受信機であって、前記送信機及び前記受信機は、高電力増幅器を備える通信チャネルを通じて通信し、前記通信チャネルは、サイズＬ_１の第１の線形フィルタと、非線形関数と、サイズＬ_２の第２の線形フィルタとの連続体としてモデル化され、Ｌ_１及びＬ_２は正の整数であり、前記受信機は、
ａ）前記送信機から前記受信機への第１のパイロットシーケンスの送信に対応する第１の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第１のパイロットシーケンスは、前記第１のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して低いピーク振幅、又は低い周波数を伴う高いピーク振幅を有するものであることと、
ｂ）前記第１のパイロットシーケンス及び前記第１の受信されたシーケンスに応じてｒを推定することであって、ｒは、前記第１の線形フィルタ及び前記第２の線形フィルタの畳み込みに等しいことと、
ｃ）推定された

【数13】

に応じて前記第１の線形フィルタの複数の候補を求めることと、
ｄ）前記送信機から前記受信機への第２のパイロットシーケンスの送信に対応する第２の受信されたシーケンスを取得することであって、前記第２のパイロットシーケンスは、前記第２のパイロットシーケンスを入力として用いて得られる前記第１の線形フィルタの出力が、前記高電力増幅器の飽和レベルに対して高いピーク振幅を有するものであることと、
ｅ）前記非線形関数を求め、前記複数の候補の中で前記第２のパイロットシーケンス及び前記第２の受信されたシーケンスに応じて前記第１の線形フィルタの１つの候補を選択することであって、前記第２の線形フィルタは、選択された前記第１の線形フィルタの前記１つの候補から一意に求められることと、
を行うように構成される、受信機。

【請求項11】

プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム製品。

【請求項12】

プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項７に記載のプリディストーション方法を実施させる、コンピュータプログラム製品。

【請求項13】

プログラマブルデバイスにロードすることができるプログラムコード命令を含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項８に記載の送信方法を実施させる、コンピュータプログラム製品。

【請求項14】

プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記ストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法を実施させる、ストレージ媒体。

【請求項15】

プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記ストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項７に記載のプリディストーション方法を実施させる、ストレージ媒体。

【請求項16】

プログラムコード命令を含むコンピュータプログラムを記憶するストレージ媒体であって、前記プログラムコード命令は、前記プログラムコード命令が前記ストレージ媒体から読み出され、プログラマブルデバイスによって実行されると、請求項８に記載の送信方法を実施させる、ストレージ媒体。

【国際調査報告】