(57)【要約】開示される実施の形態は、ＯＦＤＭ受信機における隣接チャネル干渉を低減することに関する。エラーメトリックがモニタされ、所望のチャネルのキャリア周波数は、エラーメトリックに応じて緩やかに調整される。このようにして、隣接チャネル干渉により破壊された所望の信号を含む、受信されたＯＦＤＭ信号は、隣接チャネルのゼロクロスがＦＦＴビンと揃うまでシフトされる場合がある。その後、マルチタップイコライザが使用される場合があり、所望のチャネルにおける周波数オフセットから生じるビン間の干渉が除去される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれのチャネルが入力信号を受信するために調整される複数のチャネルを受けるために調整される受信機における隣接チャネル干渉を低減する方法であって、
エラーメトリックを生成するステップと、
該エラーメトリックに応答して該入力信号のうちの１つにおけるビン間の干渉を導入することで調整された入力信号を生成するステップと、
該調整された入力信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行して、ＦＦＴされた調整された入力信号を生成するステップと、
該ＦＦＴされた調整された入力信号から該ビン間の干渉を相殺するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
該調整された入力信号を生成する該ステップは、該入力信号へのキャリア周波数の調整を実行するステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
該ビン間の干渉を相殺する該ステップは、該ＦＦＴされた調整された入力信号を等化するステップを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
該ＦＦＴされた調整された入力信号を等化するステップは、マルチタップイコライザにより実行される、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
該エラーメトリックは、該入力信号における隣接チャネル干渉の程度に比例する、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
該エラーメトリックは、判定指向の最小自乗平均誤差の標準偏差から導出される、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
該入力信号は、直交周波数分割多元通信信号である、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
上記ステップは、上記された順序で実行される、
請求項１記載の方法。
【請求項９】
それぞれのチャネルが入力信号を受信するために調整される複数のチャネルを受けるために調整される受信機における隣接チャネル干渉を低減する装置であって、
エラーメトリックを生成する回路と、
該エラーメトリックに応答して該入力信号のうちの１つにおけるビン間の干渉を導入することで調整された入力信号を生成する回路と、
該調整された入力信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し、ＦＦＴされた調整された入力信号を生成する回路と、
該ＦＦＴされた調整された入力信号から該ビン間の干渉を相殺する回路と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１０】
該調整された入力信号を生成する回路は、該入力信号にキャリア周波数の調整を実行する回路を備える、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
該ビン間の干渉を相殺する回路は、該ＦＦＴされた調整された入力信号を等化する回路を備える、
請求項９記載の装置。
【請求項１２】
該ＦＦＴされた調整された入力信号を等化する回路は、マルチタップのイコライザを備える、
請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
該エラーメトリックは、該入力信号における隣接チャネル干渉の程度に比例する、
請求項９記載の装置。
【請求項１４】
該エラーメトリックは、判定指向の最小自乗平均誤差の標準偏差から導出される、
請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
それぞれのチャネルが直交周波数分割多元通信（ＯＦＤＭ）入力信号を受信するために調整される複数のチャネルを受けるために調整される、隣接チャネル干渉を低減するＯＦＤＭ受信機であって、
複数のチャネルで該ＯＦＤＭ入力信号を受信するために調整される回路と、
エラーメトリックを生成する回路と、
該エラーメトリックに応答して該ＯＦＤＭ入力信号のうちの１つにおけるビン間の干渉を導入することで調整されたＯＦＤＭ入力信号を生成する回路と、
該調整されたＯＦＤＭ入力信号に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行して、ＦＦＴされた調整されたＯＦＤＭ入力信号を生成する回路と、
該ＦＦＴされた調整されたＯＦＤＭ入力信号から該ビン間の干渉を相殺する回路と、
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ受信機。
【請求項１６】
該調整された入力信号を形成する回路は、該入力信号にキャリア周波数の調整を実行する回路を備える、
請求項１５記載のＯＦＤＭ受信機。
【請求項１７】
該ビン間の干渉を相殺する回路は、該ＦＦＴされた調整された入力信号を等化する回路を備える、
請求項１５記載のＯＦＤＭ受信機。
【請求項１８】
該ＦＦＴされた調整された入力信号を等化する回路は、マルチタップイコライザを備える、
請求項１７記載のＯＦＤＭ受信機。
【請求項１９】
該エラーメトリックは、該入力信号における隣接チャネル干渉の程度に比例する、
請求項１５記載のＯＦＤＭ受信機。
【請求項２０】
該エラーメトリックは、判定指向の最小自乗平均誤差の標準偏差から導出される、
請求項１９記載のＯＦＤＭ受信機
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多元通信（ＯＦＤＭ：  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
このセクションは、以下に記載及び特許請求される本発明の様々な態様に関連する場合がある様々な技術態様に読者を導くことが意図される。この説明は、本発明の様々な態様に関する良好な理解を容易にするための背景となる情報を提供することに役立つと考えられる。したがって、これらの説明は、この点に照らして読まれるべきであり、従来技術を自認するものとして読まれるべきではない。
【０００３】
無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）は、ビルディング又はキャンパス内の有線ＬＡＮに対する代替又は拡張として実現されるフレキシブルなデータ通信システムである。電磁波を使用して、ＷＬＡＮは空間を通してデータを送信及び受信し、有線接続の必要を最小にする。したがって、ＷＬＡＮは、ユーザの移動性とのデータ結合性を組み合わせ、簡略化された構成により、可動式のＬＡＮを可能にする。リアルタイムで情報を送信及び受信するために携帯用端末（たとえば、ノートブックコンピュータ）を使用する生産性の進歩から利益を得ている産業は、デジタルホームネットワーク、ヘルスケア、小売業、製造業、及び倉庫業である。
【０００４】
ＷＬＡＮの製造者は、ＷＬＡＮを設計するときに選択されるある範囲の伝送技術を有している。幾つかの例示的な技術は、マルチキャリアシステム、スペクトル拡散システム、狭帯域システム、及び赤外線システムである。それぞれのシステムはそれ自身の利益及び損害を有しているが、１つの特定のタイプのマルチキャリア伝送システムである直交周波数分割多元通信（ＯＦＤＭ）は、ＷＬＡＮ通信について極めて有効であることが分かっている。
【０００５】
ＯＦＤＭは、チャネルを通してデータを効率的に送信するためのロバスト技術である。この技術は、データを送信するチャネル帯域幅内で複数のサブキャリア周波数（サブキャリア）を使用する。これらのサブキャリアは、従来の周波数分割多元通信（ＦＤＭ）と比較して最適な帯域幅の効率のために配置される。このＦＤＭは、サブキャリア周波数スペクトルを分離及び隔離するためにチャネル幅の一部を使い、これによりキャリア間干渉（ＩＣＩ）を回避する。対照的に、ＯＦＤＭサブキャリアの周波数スペクトルは、ＯＦＤＭチャネル帯域幅内でかなりオーバラップするが、それにも関わらず、ＯＦＤＭは、それぞれのサブキャリアに変調されている情報の分解能及び回復を可能にする。
【０００６】
また、ＯＦＤＭ信号によるチャネルを通したデータの送信は、より従来の送信技術に対して幾つかの他の利点を提供する。これらの利点の幾つかは、マルチパス遅延の拡散及び周波数選択フェージングに対する耐性、効率的なスペクトルの利用、簡略化されたサブチャネルのイコライゼーション、及び良好な干渉特性である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの利点にも拘らず、多数のユーザからの多数の信号を処理するために適合されるシステムにおけるＯＦＤＭデータ伝送には、幾つかの問題が存在している。かかる問題の１例は、（チャネル間干渉と呼ばれることがある）隣接チャネル干渉である。隣接チャネル干渉の主要な理由の１つは、全てのＯＦＤＭ受信機に典型的な信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理の固有な部分であるとして起こる窓関数を掛けることである。ＦＦＴアルゴリズムを使用した信号処理では、それぞれＯＦＤＭサブバンドのトーンは、周波数領域で周期的に配置されるゼロクロス（たとえば、矩形窓のケースではｓｉｎｃ関数）をもつ多数のＦＦＴビンにわたり拡散される場合がある。かかる周波数領域の構造により、隣接するチャネルは、ゼロクロスのアラインメントのために隣接チャネル干渉なしで多数のサンプリングレートで配置することができる。したがって、所望のチャネルの周波数レンジにおける隣接チャネルからのエネルギーが非ゼロであるとしても、２つの信号の直交性質のために隣接チャネル干渉が存在しない。
【０００８】
しかし、キャリア周波数のオフセットが存在するとき、隣接チャネル信号間の直交性は維持されず、隣接チャネル干渉が起こる。ＯＦＤＭ受信機において隣接チャネル干渉を低減する方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示される実施の形態は、ＯＦＤＭ受信機における隣接チャネル干渉を低減することに関連している。エラーメトリックがモニタされ、エラーメトリックに応答して所望のチャネルのキャリア周波数が緩やかに調整される。このようにして、隣接チャネル干渉により破壊された所望の信号を含む、受信されたＯＦＤＭ信号は、隣接チャネルのゼロクロスがＦＦＴビンと揃えられるまでシフトされる場合がある。次いで、マルチタップのイコライザが使用され、所望のチャネルにおける周波数オフセットから生じる意図的に導入されたビン間の干渉が除去される場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の特徴及び効果は、例を介して与えられる以下の説明から更に明らかとなるであろう。
【００１１】
図１を参照して、典型的なＯＦＤＭ受信機１０の第一のエレメントは、ＲＦ受信機１２である。ＲＦ受信機１２の多くのバリエーションが存在し、当該技術分野においてよく知られているが、典型的に、ＲＦ受信機１２は、アンテナ１４、低雑音増幅器（ＬＮＡ）１６、ＲＦ帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）１８、自動利得制御（ＡＧＣ）回路２０、ＲＦミキサ２２、ＲＦキャリア周波数ローカル発振器（ＬＯ）２４、及びＩＦ帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）２６を含んでいる。
【００１２】
アンテナ１４を通して、ＲＦ受信機１２は、チャネルを通して通過した後にＲＦ  ＯＦＤＭ変調キャリアに結合する。その後、ＲＦローカル発振器２４により発生された周波数ｆｃｒの受信機キャリアと混合することで、ＲＦ受信機１２は、受信されたＩＦ  ＯＦＤＭ信号を得るために、ＲＦ  ＯＦＤＭ変調されたキャリアをダウンコンバートする。受信機キャリアと送信機キャリアとの間の周波数差は、キャリア周波数オフセットであるΔｆｃに寄与する。
【００１３】
この受信されたＩＦ  ＯＦＤＭ信号は、ミキサ２８とミキサ３０とに結合され、同相のＩＦ信号と９０°位相シフトされた（直交位相の）ＩＦ信号とそれぞれ混合され、同相ＯＦＤＭ信号と直交位相のＯＦＤＭ信号がそれぞれ生成される。ミキサ２８に供給される同相のＩＦ信号は、ＩＦローカル発振器（ＬＯ）３２により生成される。ミキサ３０に供給される９０°位相シフトされたＩＦ信号は、ミキサ３０に供給する前に同相のＩＦ信号を９０°位相シフタ３４を通して通過させることで、ＩＦローカル発振器３２の同相のＩＦ信号から導出される。
【００１４】
その後、同相のＯＦＤＭ信号及び直交位相のＯＦＤＭ信号は、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３６及び３８にそれぞれ通過され、ここで、クロック回路４０により決定されたようにサンプリングレートｆｃｋ＿ｒでデジタル化される。ＡＤＣ３６及び３８は、同相の離散時間のＯＦＤＭ信号及び直交位相の離散時間のＯＦＤＭ信号を形成するデジタルサンプルを生成する。受信機のサンプリングレートと送信機のサンプリングレートとの間の差は、サンプリングレートのオフセットであるΔｆｃｋ＝ｆｃｋ＿ｒ−ｆｃｋ＿ｔである。
【００１５】
その後、ＡＤＣ３６及び３８からのフィルタリングされていない同相及び直交位相の離散時間ＯＦＤＭ信号は、デジタル低域通過フィルタ４２及び４４をそれぞれ通過する。低域通過デジタルフィルタ（ＬＰＦ）４２及び４４の出力は、受信されたＯＦＤＭ信号のフィルタリングされた同相及び直交位相のサンプルのそれぞれである。このようにして、受信されたＯＦＤＭ信号は、複素値のＯＦＤＭ信号ｒｉ＝ｑｉ＋ｊｐｉの実数値成分と虚数値成分をそれぞれ表す同相のサンプル（ｑｉ）及び直交位相のサンプル（ｐｉ）に変換される。その後、受信されたＯＦＤＭ信号のこれら同相及び直交位相（実数値及び虚数値）のサンプルは、ＦＦＴ４６に伝送される。なお、受信機１０の従来の実現では、ＩＦミキサ処理の前にアナログ−デジタル変換が行われる。かかる実現では、ミキサ処理は、デジタルミキサとデジタル周波数シンセサイザの使用を含んでいる。また、受信機１０の従来の実現では、デジタル−アナログ変換は、フィルタリングの後に実行される。
【００１６】
ＦＦＴ４６は、それぞれのＯＦＤＭシンボルインターバルの間にサブキャリアを変調するために使用された周波数領域のサブシンボルの系列を回復するため、受信されたＯＦＤＭ信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行する。その後、ＦＦＴ４６は、これらのサブシンボルの系列をデコーダ４８に伝送する。
【００１７】
デコーダ４８は、ＦＦＴ４６から伝送される周波数領域のサブシンボル系列から送信されたデータビットを回復する。この回復は、ＯＦＤＭ送信機に供給されたデータビットのストリームに理想的に整合すべきデータビットのストリームを得るため、周波数領域のサブシンボルをデコードすることで実行される。このデコード処理は、ブロックからのデータ及び畳み込み符号化されたサブシンボルを回復するため、たとえば、ソフトビタビ復号、及び／又はリードソロモン復号を含むことができる。
【００１８】
図２に戻り、本発明の例示的なＯＦＤＭシンボルフレーム５０が示されている。シンボルフレーム５０は、ＯＦＤＭシンボルにおけるそれぞれのサブキャリアの既知の伝送値を含むトレイニング系列又はシンボル５２、予め決定された数のサイクリック・プリフィックス５４とユーザデータ５６とのペアを含んでいる。たとえば、提案されるＥＴＳＩ−ＢＲＡＮ  ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２（欧州）及びＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ（米国）の無線ＬＡＮ規格は、引用により本実施の形態に盛り込まれるものであり、６４の既知の値又はサブシンボル（すなわち、５２の非ゼロ値及び１２のゼロ値）を選択されたトレイニングシンボルのトレイニング系列に割り当てている（たとえば、提案されるＥＴＳＩ規格の“ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｓｙｍｂｏｌ  Ｃ”、及び提案されているＩＥＥＥ規格の“ｌｏｎｇ  ＯＦＤＭ  ｔｒａｉｎｉｎｇ  ｓｙｍｂｏｌ”）。ユーザデータ５６は、予め決定された数のパイロット５８を有しており、予め決定されたサブキャリアに埋め込まれる既知の伝送値をも含んでいる。たとえば、提案されるＥＴＳＩ及びＩＥＥＥ規格は、ビン又はサブキャリア±７及び±２１に位置される４つのパイロットを有している。本発明は、提案されるＥＴＳＩ−ＢＲＡＮ  ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２（欧州）及びＩＥＥＥ８０２．１１ａ（米国）の無線ＬＡＮ規格に従う受信機で動作するとして説明されているが、他のＯＦＤＭシステムで本発明の教示を実現することが当業者内で考慮される。
【００１９】
図３は、本発明に係る隣接チャネル間干渉を低減するための回路のブロック図である。隣接チャネル間干渉を低減する回路は、参照番号６０により一般的に示されている。入力信号６２は、ＦＦＴモジュール４６により処理される前に、キャリア周波数隣接モジュール６４に伝送される。以下に説明されるように、キャリア周波数隣接モジュール４６は、エラーメトリック計算モジュール７２からのフィードバックに基づいて周波数の調整を生成する。
【００２０】
入力信号６２は、受信されたＯＦＤＭ信号を含んでおり、この受信されたＯＦＤＭ信号は、隣接チャネル干渉信号のテイルにより破壊されている。エラーメトリック計算モジュール７２の出力に応答して、キャリア周波数隣接モジュール６４は、周波数オフセットを変える。この周波数オフセットにおける変化は、ビン間の干渉を入力信号６２に導入するという作用を有する。周波数オフセットの調整レートは、関連されるイコライザに収束するための時間を与えるため、関連されるイコライザの適合レートよりも十分に遅い必要がある。開ループ又は閉ループのやり方のいずれかのやり方で、周波数の調整が行われる場合がある。
【００２１】
キャリア調整周波数モジュール６４の出力は、ＦＦＴモジュール４６により処理される。ＦＦＴモジュール４６の出力は、イコライザモジュール６８に伝送される。イコライザモジュール６８の出力７０は、更なる処理のために利用可能である。また、イコライザモジュール６８の出力７０は、エラーメトリック計算モジュール７２に伝送され、このエラーメトリック計算モジュールの出力は、その後、キャリア調整周波数モジュール６４に伝送される。
【００２２】
エラーメトリック計算モジュール７２により生じるエラーメトリックは、ＦＦＴモジュール４６の等化された出力に基づいて計算される。エラーメトリックは、入力信号６２における隣接チャネル干渉に比例し、したがって、隣接チャネル干渉がその最小にあるとき、エラーメトリックの値は最小となる。使用される場合があるエラーメトリックの１例は、定常状態の判定指向（ｄｅｃｉｓｉｏｎ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ）の最小自乗平均（ＬＭＳ：  Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）誤差の標準偏差である。そのＬＭＳ誤差は、イコライザ出力のサンプルと対応する硬判定（シンボル判定装置の出力）との間の差として定義される。また、トレイニングされたＬＭＳ誤差は、データストリームに挿入されるパイロットサブキャリア又はサブバンドを有するシステムについて使用することができる。エラーメトリックの値が入力信号６２における隣接チャネル干渉の程度に比例する場合、他のエラーメトリクスが使用される場合がある。
【００２３】
所望のチャネルのいずれかの側にチャネルが存在するシステムでは、隣接チャネル干渉の除去は、いずれかのチャネルに関して実行される場合がある。２つの隣接するチャネルが存在する場合、隣接チャネル干渉は、多数の隣接チャネルのうちの強い方のチャネルに関して最小化される場合がある。
【００２４】
図４は、本発明と共に使用される場合があるマルチタップイコライザのブロック図である。イコライザモジュール６８は、キャリア周波数隣接モジュール６４により導入されたビン間の干渉を除去する。ビン間の干渉を除去することで、その信号に関連される隣接チャネル干渉が低減される。ＦＦＴモジュール４６の出力は、３つのサブバンドであるサブバンドｎ、サブバンドｎ−１、サブバンドｎ＋１に分割される。サブバンド数は、所与の応用の動作特性のために変動する場合がある。ＦＦＴモジュール４６の出力が分割されるサブバンドの正確な数は、本発明の重要な態様ではない。
【００２５】
３つのサブバンドｎ，ｎ−１，ｎ＋１のそれぞれは、多数の回路を分離するために伝送され、この場合、それぞれのサブバンドは、対応するイコライザ係数で乗算される。イコライザの係数は、既知のキャリア周波数のオフセットに基づいて選択される場合がある。係数を決定する特定の方法は、本発明の重要な態様ではない。サブバンドｎ−１，ｎ及びｎ＋１は、乗算器７６，７８及び８０にそれぞれ伝送される。サブバンド値を取得する１方法は、破線６３により示されるように、入力信号６２からそれらの値を導出することである。
【００２６】
乗算器７６，７８及び８０の出力は、加算回路８２に伝送され、この加算回路は、サブバンドｎについて等化された出力８４を伝送する。乗算器７６，７８，８０及び加算回路８２は、イコライザモジュール６８を形成している。
【００２７】
先に述べたように、マルチタップイコライザ６８は、キャリア周波数隣接モジュール６４からのキャリア周波数オフセットにより導入されたビン間の干渉を相殺する。キャリア周波数隣接モジュールにより提供された周波数オフセットの意図的な導入により隣接チャネルの干渉が低減される場合があるが、所望のチャネルのサブバンドがＦＦＴビンともはや揃っていないため、オフセットは、入力信号における望まれないビン間の干渉をも含んでいる場合がある。
【００２８】
図５は、本発明の例示的な実施の形態の動作を例示するフローチャートである。このプロセスは、参照符号８６により一般に示されている。当業者であれば、図５に例示される機能及び動作は、回路（ハードウェア）、ソフトウェア又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせを使用して達成される場合があることを理解されるであろう。
【００２９】
ステップ８８で、処理が開始される。ステップ９０で、エラーメトリックに基づいて、キャリア周波数の調整が行われる。エラーメトリックの計算は、図３を参照して先に説明されたように実行される場合がある。エラーメトリック計算モジュールの出力に基づいて変更される周波数オフセットにより入力信号を調整した後、ステップ９２で、信号のＦＦＴが行われる。
【００３０】
ＦＦＴ演算から得られる信号は、図４を参照して説明されたように、マルチタップイコライザを使用して等化される。したがって、入力信号６２は、キャリア周波数隣接モジュール６４により隣接チャネル干渉を低減するために処理される。自動的に誘導されるビン間の干渉は、イコライザモジュール６８により除去されている。ステップ９６で、処理が終了する。
【００３１】
本発明は、様々な変更及び代替的な形式の影響を受け易い場合があるが、添付図面において例を通して特定の実施の形態が示されており、本実施の形態で詳細に示されている。しかし、本発明が開示された特定の形態に限定されることが意図されていないことが理解されるべきである。むしろ、本発明は、以下の特許請求の範囲により定義されるように、本発明の精神及び範囲に含まれる全ての変更、等価物及び代替物をカバーすることである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】例示的なＯＦＤＭ受信機のブロック図である。
【図２】ＯＦＤＭシンボルフレーム内へのトレイニング系列、ユーザデータ及びパイロット信号の配置を例示する図である。
【図３】本発明に係る隣接チャネル間干渉を低減するための回路のブロック図である。
【図４】本発明と共に使用される場合があるマルチタップイコライザのブロック図である。
【図５】本発明の例示的な実施の形態の動作を例示するフローチャートである。
【図１】
2005531259.tif 000003
【図２】
2005531259.tif 000004
【図３】
2005531259.tif 000005
【図４】
2005531259.tif 000006
【図５】
2005531259.tif 000007
【国際調査報告】
2005531259.tif 000008