【手続補正書】
【提出日】平成16年4月21日(2004.4.21)
【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】
電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システムであって、
多数のユーザーキット(２)およびヘッドエンドキット(１)を備え、ユーザーキット(２)からヘッドエンドキット(１)へ向かう上流へのチャンネルおよび、ヘッドエンド(１)からユーザーキット(２)に向かう下流へのチャンネルの双方に対する独立した制御で、両キットは電気ネットワークを通じて双方向に通信でき、上流および下流への双方のチャンネルに対する電気的ネットワークの分割が、周波数２重分割(FDD)の手段および/または時間２重分割(TDD)の手段により達成され、信号は、OFDM(直交周波数分割による多重化)変調手段で送信され、その結果、信号は一定でないエンベロープを持ち、
そして、送信および受信利得に作用して、同じ周波数および時間を再使用する、ヘッドエンド(１)およびユーザーキット(２)のさまざまな結合を用いることを可能にする、増幅器を備え、上流および下流へのチャンネルへのアクセスがOFDMA/TDMA 多重化(直交周波数分割による多重化/時間分割による多重化)の手段により達成され、
本自動利得制御システムは、
周波数選択性チャンネルが、信号の平均パワーが固定される時間領域への変化前の信号に対して、電気ネットワークとして持つ影響を前もって補償するために、放射信号に対しチャンネルによって減じられなかったキャリアをより大きく減衰し、チャンネルによりより大きく減衰されたキャリアをより少なく減衰するキャリア毎の処理手段と、
周波数領域での受信信号のキャリア毎の処理であり、チャンネルにより起きた減衰を補償するブロックは、受信信号の周波数および信号を修正する要素の周波数に対してスケール化し、浮動小数点により、補償された信号を示し、そして、決定された最大の精度、あるいはキャリアによって定義された信号/雑音比率を得るために、仮数のビット数を固定する処理と、
チャンネルにより送信される時により大きな減衰を受けるキャリアのパワーを増し、そして、より少ない減衰のチャンネルにより送信されたキャリアのパワーを減衰する手段で、種々のキット(２)からの送信パワーを制御する送信パワー制御手段と、
ヘッドエンド(１８)にユーザー(２)によって送られた信号が、他のグループのヘッドエンド(１８)および同じ周波数および時間を用いているユーザー(２)に干渉しないことを保証するために、ヘッドエンドおよびユーザーキットの送信利得を制御する送信パワー(Ｓ)制御手段とを備えるシステム。
【請求項２】
下流に対する自動利得制御システム(１０)は、システムの変換器内で最大送信能力に対してオーバーフローを生じることなく、通信で利用可能な範囲内で最大平均パワーを導入するため、ユーザーキット(２)における受信利得のみならず、ヘッドエンドキット(１)における送信利得の双方を調整する調整手段を備える請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項３】
S/N比の低下を招くオーバーフローに起因する送信能力の低下を回避するために、ADC受信機の中で生成されたオーバーフローの数がある限界値を超過した場合、下流に対する自動利得制御システム(１０)は、ユーザー(２)の受信器における利得を低下する請求項２記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項４】
増幅されたライン雑音(ＮLINE＋Ｇ)に比べてS/N(６)を制限する定量化雑音を防止するために、オーバーフローが決められた時間窓中にADC受信機で生成されない場合、下流に対する自動利得制御システム(１０)は、ユーザー受信機(２)における利得を増加させる請求項２記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項５】
下流へのチャンネルに対する自動利得制御システム(１０)は、前記時間窓中に生成されたオーバーフロー(飽和)およびイコライザー化の重みを制御する制御手段に基づいており、もし、ADC受信機にてある時間窓中でのオーバーフローの数が所定のしきい値より大きいならば、受信機の利得を低下させるために、もし、このしきい値が全体の窓に対して超過しておらず、オーバーフローを生成することなく、信号がパワーを増大してもよいことをイコライザー化の重みが示したなら、受信機の利得を増大させるために、そして、もし、これらのケースのいずれでもないならば、システムは最適なレベルにあると考えられるので、対応するアンプの利得変更しないようにするため、受信時の利得増大が信号/雑音の比を改善しない利得の発振および周期的な校正の生成を回避するために、利得の値をモニターするためのシステムが常に用いられる請求項２から４のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項６】
上流へのチャンネルに対する自動利得制御システム(１０)は、ユーザー(２)の送信機の利得のみならず、ヘッドエンド(１)の受信機における利得の双方を調節するための調節手段を備え、ヘッドエンドキット(１)中のADCのオーバーフローおよび量化雑音によるS/Nの悪化を回避する目的で、ユーザーキット(２)での送信利得を調節する前に、受信時のヘッドエンドキット(１)の利得を調節する請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項７】
ADC(８)の量化雑音が、増幅されたライン雑音に比較してS/Nを制限しないように、かつ、低減したビット数のコンバータを使用できるように、ヘッドエンドキット(１)の受信利得の固定化からなる、上流チャンネルへの自動利得制御システム(１０)は、ヘッドエンドキット(１)の受信利得を、ライン雑音の関数で固定し、それにより、ヘッドエンドキット(１)が雑音(９)のパワーを測定し、そしてその利得を調節する請求項６記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項８】
ユーザーキット(２)が送信していない時に、DFT(離散フーリエ変換)を用いて、受信信号に対して前記雑音(９)の測定が実行され、そのことが、ユーザーキット(２)が送信していない時、受信利得を増加させ、そして、前記DFTの出力をあるしきい値と比較することにより、ライン雑音(９)を評価できる請求項７記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項９】
何人かのユーザーが送信している間、前記雑音(９)の測定は、ヘッドエンド(１)中の受信イコライザーによって供給された誤差信号から、および送受信アンプの既知の利得からスタートすることができる請求項７記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１０】
上流へのチャンネルのために、送信能力を最大にし、かつ全体の信号の範囲に関するADC変換に必要なビットの数を低減するために、利得制御システムは、ユーザーキット(２)の送信アンプを、開ループおよび/又は閉ループにて制御し、
・開ループ制御では、下流へのチャンネルで受信されたパワーの手段によって、上流へのチャンネルによって送信されるべきパワーの量が見積もられ、
・閉ループ制御では、対応するADC中でオーバーフローが生成されるなら、同様に、ヘッドエンドキット(１)はユーザーキット(２)から信号を受け取り、受信時のパワーを測定し、そして、この測定から、好ましくは制御メッセージを送ることにより、送信利得アンプを増加させるか減少させるべきかどうかをユーザーキット(２)に示す請求項６記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１１】
上流へのチャンネルでは、利得制御システムは、アルゴリズムで動作し、
・最初に、時間窓中のオーバーフローの数が見積もられ、そして、この値が最大許容しきい値より大きな場合、利得が低下され、
・ユーザーキット(２)による送信時の利得またはヘッドエンドキット(１)の受信時の利得のいずれを低減すべきかを決定するために、重みイコライザにより与えられた情報を用いて決定し、オーバーフローがユーザーにより送信された情報信号に基づき生成されたものであると決定されたなら、ヘッドエンドキットがユーザーキットに送信レベルを低下させる指示を出し、オーバーフローがラインノイズに基づくものであると決定されたなら、ヘッドエンドキット(１)の受信利得を低下させ、
・利得を低下するための理由が存在しない場合、使用されたものだけが利得を増し、その結果、オーバーフローに結びつかない場合に限り、この利得増加がユーザーキット(２)に生じるようにし、
・発振を回避するために利得の値をモニターするためのシステムが常に使用され、
・ある回数(十分に間隔が置かれる)で、通信ラインは、受信時の利得に見合う固定価が正確であったかをチェックするためにモニターされ(ネットワーク上のインパルス雑音が不適当な調整を引き起こすことがある)、もし必要ならば、その値が修正される、
ことを含む請求項７から１０のいずれか記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１２】
利得制御を最適化するために、チャンネルによる送信でより多くの減衰を受けるキャリアのパワーを増す手段により、および、減衰のないチャンネルで送信されたキャリアでのパワーを減じる手段により、対応する送信信号のキャリア毎の処理がなされ、信号上のチャンネルの影響に対する改善を補償し、その結果、平均送信パワーは維持され、時間内において、または、アナログ/ディジタル変換において、信号処理でのオーバーフローを生成することなく、送信能力を増加させることができる請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１３】
送信時にキャリア毎の処理の間に、キャリアの排除を含む漸次な減衰が存在し、そのキャリアの周波数位置は、法律によって使用が規制されている周波数、他の通信装置に干渉する周波数、テレビおよび他の電子装置に使用される中間周波数、アマチュア無線周波数、およびこれと同様なものと一致し、キャリアの選択は、各時間でシステムの通信要求に基づき、リアルタイムで構成できる請求項１２記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１４】
利得制御を最適化するために、対応する受信信号のキャリア毎の処理が、一度、周波数領域内で実行され、そして、受信信号でのチャンネルの影響を補償する補償器ブロックを備え、同一と評価されたレベルに基づき、各キャリアの受信信号をスケール化すると共に、信号に用いられた周波数修正器要素の値をスケール化し、これにより、受信信号の浮動小数点(仮数の指数)中の受信の仮数のみで動作することが可能で、そして、最終的に、この仮数のビットの数は、キャリアの最大の正確さ、あるいは信号/雑音比によって固定され、極めて少ないビット数の手段により、信号を大きいダイナミックレンジ(つまり、極めて高いパワーと極めて低いパワーを有する信号)で示す目的を備え、同時に低減されたビット数を持つために、周波数領域内の動作を格納するために用いられるメモリのサイズを低減し、そして、周波数領域のキャリア毎の信号処理に先立ち、ブロック内にてオーバーフローを発生させることなく、アナログ/デジタル変換への入力部での信号を最大に増幅し、ライン上の雑音によって、そしてA/D変換器の量化雑音によってではなく、受信での信号/雑音比で制限された、より大きな減衰を有するキャリアを受信し、同時に、ラインによってより減じられていないキャリアを受け取り、通常のスケール化においてオーバーフローを発生することなく、変換前に増幅され、その結果、キャリアは、周波数ブロックにより、各動作において、より大きな減衰を有するキャリアに関して同数のビットで扱うことができる請求項１記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１５】
スケール化の処理にて、信号の仮数は、受信信号に、イコライザー化の重みの浮動小数点の指数が乗算されることにより得られ、そして、送信したデータが我々のユーザーに送信された時、データが直接に別のユーザーに向けられ、すべてのキャリア内へ送信されたなら、この指数は、グリッド・キャリアー中の平均化トレーニング過程の中でそれ自体を更新し、その結果、電気ネットワークでの通信に影響する多数のインパルスノイズに基づくスケール誤差の可能性が低減される請求項14記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１６】
ヘッドエンド(１８)および、これと同じ周波数および時間で用いて通信するユーザー(１８)の種々のグループの共存は、これらのキット内にて送信利得を制御する手段によって達成され、一方、受信を制御する手段は、前述の請求項の通りであり、その結果、様々なヘッドエンドキットは共存決定をとるためにそれら自身の間で通信する請求項１から７のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１７】
ヘッドエンド(１８)および、それと同じ周波数および時間(周波数および時間を再使用)を用いて通信するユーザー(２)の様々なグループの共存は、これらのキットにおける送信利得の制御によって達成され、一方、受信利得を制御する手段は前のクレームで述べた手段によって達成され、その結果、そのユーザーとの通信のために、異なる周波数および時間を用いる、主要なヘッドエンドキットが存在し、同じ周波数および時間を再利用する、種々のグループのキット間で共存を確実にするために応答可能であり、各グループのヘッドエンドと通信できる請求項１から７のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１８】
同じ周波数および時間を再使用するヘッドエンド(１８)およびユーザー(２)の種々のグループが共存する時、利得制御結果の最適化のために、送信利得は、キャリア毎に変更されるか、または、信号/ノイズ比のないものよりもより大きな信号/ノイズ比を有するキャリアを考慮して、周波数での信号/ノイズ比の平均が見積もられ、この結果を用いて、送信利得を変更を行う請求項16および17のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項１９】
通信のために同じ範囲の周波数および時間を使用するヘッドエンド(１８)とユーザーキット(２)の様々なグループの共存は、
下流および上流への双方の通信チャンネル中の対応する信号送信手段でのパワー制御、
すべてのユーザーキット(２)からの信号が、別のグループを構成するキット(１８、２)に到着する前に、それらのグループに対応するヘッドエンドキットを最初に通過する、ネットワークトポロジー、および
これらのヘッドエンドキット(１８)間の情報を送ることにより、あるいは主要なヘッドエンドキット(１)との通信の手段により、(同じ周波数および時間を再使用する)ヘッドエンドキット(１８)間の減衰の測定、
の手段により実行される請求項16から18のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項２０】
下流へのチャンネルに対して、すべてのヘッドエンドキット(１８)は、電気ネットワーク(Ｓ１，Ｓ２)上の通信に対して可能な最大パワーで送信し、その結果、ユーザーの受信における信号/雑音(S/N)比(６)に対する最大値が、同じ範囲の周波数と時間を再使用する、ヘッドエンドキット(Ｌ)間の減衰によって制限され、一方、別の範囲の周波数および/または時間を使用する主要なヘッドエンド(１)が存在するなら、チャンネル制御の手段によって、好ましくは制御メッセージの手段によって、様々なヘッドエンドキット(１８)の中で要求された異なる利得を調節するために応答できるのが、この主要なヘッドエンドキット(１)である請求項16から18のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項２１】
上流への通信チャンネルで、同じ周波数および時間を再使用する様々なグループのキット(２)の共存を保証するために、別のグループのヘッドエンドに達した信号パワーのレベル、および、このグループに対して干渉する信号パワーのレベルが、ライン(９)上の雑音のレベルと比較できるように、ユーザーキット(２)における送信利得が調節される請求項16から18のいずれかに記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【請求項２２】
上流への通信チャンネルについては、ヘッドエンド(１８)は、そのユーザーのうちの一人から到着したパワーを検出し、そして、利得が増加させられるか減少するべきであるどうか決定し、その後、このましくは、制御メッセージの手段によって関係するユーザーキット(２)にその情報を伝え、ヘッドエンド(１８)は、周波数、前回見積もり値およびノイズの見積もりを考慮して、信号/ノイズ比の見積もり値を用いる手段により、対応する決定を採用する請求項21記載の電気的なネットワークに関するマルチユーザーディジタルOFDM送信システム用の自動利得制御システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
適切な背景技術は、文献 WO94/03002 に見ることができ、その文献は、ノイズの多い通信チャンネル上で通信するために、適応性のある周波数ホッピング方式拡大スペクトル変調を利用するシステムを開示している。個々のパケットデータは、より大きなセットから選ばれた２つの周波数を用いて、FSK調整で送信される。エラーをコード化するシステムは、レシーバーの利得、送信ビット速度、および、通信のエラー率を最適化する目的のためにネットワークによって使用された特定の周波数を変更するために、各ネットワーク・トランシーバーでどの受信クォリティのデータが使用されるかのために使用される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
ネットワーク管理を制御するマスター・トランシーバーは、ネットワーク上の他のトランシーバーにチャンネル制御情報を送信して、システムの同期化を可能にし、新しい加入者による既存のネットワークを獲得する。各トランシーバーは周波数制御のキャリアー発生器、各々が周波数制御の帯域フィルタを有する１対のディジタル検知器、制御用マイクロプロセッサー、およびトランシーバーを通信チャンネルにつなぐために、広帯域結合ネットワークを備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この発明の新規性は、自動利得制御のためのシステムであり、
・信号の平均パワーが固定された時間領域への変化前の信号で、電気ネットワークのような周波数選択チャンネルが持つ影響を補償するために、対応した送信信号のキャリア毎の処理と、
・周波数領域の受信信号のキャリア毎の処理であり、チャンネルブロックの影響に対する補償器が、受信信号のスケール化、および周波数中の信号の要素の訂正を行ない、浮動小数点により、補償された信号を示し、そして、キャリアによって定義された最大の精度(あるいは信号/雑音比率)を得るために仮数のビット数を固定し、チャンネルの影響の補償要素を格納するメモリが低減されることにより、受信信号中のより大きなダイナミック・レンジを扱うために、仮数のビットの数を固定することにより、周波数領域の動作の複雑さを低減し、そして、周波数処理への前のブロック内でオーバーフローすることなく、ADCに入力される信号を増幅する、キャリア毎の処理と、
・様々なユーザーからのパワーが同レベルで受信され、そして少数ビットのアナログ/ディジタル変換器を使用することができるために、様々なキットのための送信パワーの制御と、
・ユーザーによってヘッドエンドに送られた信号が、同じ周波数および時間を使用している他のグループのヘッドエンドおよびユーザーの機能に干渉しないことを保証するための送信パワーの制御とを備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
ユーザーキットが送信していない時に、ヘッドエンドが受信信号にDFT(離散フーリエ変換)を使用するので、前記雑音測定が実行され、そのことが、ユーザーキットが送信していない時、受信における利得を増加させ、そして、前記DFTの出力をあるしきい値と比較することにより、ライン雑音を評価できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
上流へのチャンネルの利得制御アルゴリズムの可能な実行は、下記から成る:
・最初に、時間窓中のオーバーフロー数が見積もられ、そして、この値が最大許容しきい値より大きな場合、利得が低下される。
・どの(ユーザーキットによる送信またはヘッドエンドキット時の受信)利得が低減されるか決めるために、重みを有するイコライザーによって与えられた情報を用いて決定し、オーバーフローがユーザーにより送信された情報に基づき生成されたものであると決定された時は、ヘッドエンドキットがユーザーキットに送信レベルを低下させる指示を出し、オーバーフローがラインノイズに基づくものであると決定された時は、ヘッドエンドキットの受信利得を低減させる。
・オーバーフローに結びつかない場合に限り、この利得増加がユーザーキットに生じるように、利得を低下するための理由が存在しない場合、使用されたものだけが、利得を増す。
・いずれの場合でも、発振を回避する利得の値をモニターするためのシステムが常に使用される。
・ある回数(十分に間隔が置かれる)で、通信ラインは、受信時の利得に見合う固定価が正確であったかをチェックするためにモニターされ(ネットワーク上のインパルス雑音が不適当な調整を引き起こすことがある)、もし必要ならば、その値が修正される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
同じ周波数および時間を用いて、ヘッドエンドおよび、これと通信するユーザーの種々のグループの存在は、これらのキット内にて送信利得を制御する手段によって達成され、一方、受信を制御する手段は、前述の通りであり、その結果、様々なヘッドエンドキットは共存決定をとるためにそれら自身の間で通信する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
より詳細な実施例として、下流へのチャンネルに対する自動利得制御は、ヘッドエンド１からユーザーキット２への送信能力を最大限にすることをねらっている。