(57)【要約】  受信機は、所望の信号よりはるかに狭い帯域幅しか有しない干渉信号からの干渉を受ける無線通信システムにおける使用に適している。受信機では、干渉信号が、周波数ドメインで検出され、キャンセレーションもまた周波数ドメインで実行される。周波数ドメインにおける検出及びキャンセレーションはまた、干渉信号の大きさを推定する方法を提供し、また干渉信号の周波数において所望の信号が推定されることを可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号のデジタルサンプルを構成するサンプリング装置と、
前記サンプリングされた受信信号を周波数ドメインに変換する周波数変換ブロックと、
前記周波数ドメインにおいて前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更する信号プロセッサと、
を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
請求項１記載の無線受信機であって、さらに、
前記変更された周波数スペクトルを有する前記サンプリングされた受信信号を時間ドメインに変換する逆周波数変換ブロックを有することを特徴とする無線受信機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の無線受信機であって、
前記信号プロセッサは、前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルから、干渉信号が存在する周波数帯を決定するよう構成されることを特徴とする無線受信機。
【請求項４】
請求項３記載の無線受信機であって、
前記信号プロセッサは、前記受信信号内の周波数帯における信号レベルと各閾値とを比較することによって、干渉信号が存在する周波数帯を決定するよう構成されることを特徴とする無線受信機。
【請求項５】
請求項４記載の無線受信機であって、
前記閾値は、前記受信信号内の複数の前記周波数帯における信号レベルに基づき、前記周波数帯のそれぞれに対して設定されることを特徴とする無線受信機。
【請求項６】
請求項４記載の無線受信機であって、
前記周波数帯のそれぞれについて、所定の閾値が設定されることを特徴とする無線受信機。
【請求項７】
請求項４記載の無線受信機であって、
前記受信信号の周波数スペクトルの予想される形状に基づき、前記周波数帯のそれぞれについて、前記閾値が設定されることを特徴とする無線受信機。
【請求項８】
請求項３乃至７何れか一項記載の無線受信機であって、
前記信号プロセッサは、検出された何れかの干渉信号をキャンセルするよう前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するよう構成されることを特徴とする無線受信機。
【請求項９】
請求項８記載の無線受信機であって、
前記信号プロセッサは、干渉信号が存在すると判断される周波数帯の信号レベル値を推定される所望の信号レベル値と置換することによって、前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するよう構成されることを特徴とする無線受信機。
【請求項１０】
請求項９記載の無線受信機であって、
前記信号プロセッサは、干渉信号が存在すると判断される周波数帯に隣接する周波数帯の信号レベル値に基づき、推定される所望の信号レベル値を構成するよう構成されることを特徴とする無線受信機。
【請求項１１】
請求項９記載の無線受信機であって、
前記信号プロセッサは、前記受信信号の周波数スペクトルの予想される形状に基づき、推定される所望の信号レベル値を構成するよう構成されることを特徴とする無線受信機。
【請求項１２】
請求項１乃至１１何れか一項記載の無線受信機であって、
当該無線受信機は、ウルトラワイドバンド受信機であることを特徴とする無線受信機。
【請求項１３】
請求項１２記載のウルトラワイドバンド無線受信機であって、
前記周波数ドメインにおける前記サンプリングされた受信信号を、各々が各自の信号を搬送し、各自の周波数スペクトルを有する複数の周波数帯に分割する手段を有し、
前記信号プロセッサは、前記周波数ドメインの複数の周波数帯において前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを個別に変更するよう構成される、
ことを特徴とする無線受信機。
【請求項１４】
無線信号を受信する方法であって、
受信信号のデジタルサンプルを構成するステップと、
前記サンプリングされた受信信号を周波数ドメインに変換するステップと、
前記周波数ドメインにおいて前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法であって、さらに、
前記変更された周波数スペクトルを有するサンプリングされた受信信号を時間ドメインに変換するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の方法であって、さらに、
前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルから、干渉信号が存在する周波数帯を決定するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法であって、さらに、
前記受信信号内の周波数帯における信号レベルを各閾値と比較することによって、干渉信号が存在する周波数帯を決定するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法であって、
前記受信信号内の複数の前記周波数帯における信号レベルに基づき、前記周波数帯のそれぞれについて、前記閾値が設定されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法であって、
前記周波数帯のそれぞれについて、所定の閾値が設定されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７記載の方法であって、
前記受信信号の周波数スペクトルの予想される形状に基づき、前記周波数帯のそれぞれについて、前記閾値が設定されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１６乃至２０何れ一項記載の方法であって、さらに、
何れかの検出された干渉信号をキャンセルするため、前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法であって、さらに、
干渉信号が存在すると判断される周波数帯における信号レベル値を推定される所望の信号レベル値と置換することによって、前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法であって、さらに、
干渉信号が存在すると判断される周波数帯に隣接する周波数帯における信号レベル値に基づき、推定される所望の信号レベル値を構成するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２記載の方法であって、さらに、
前記受信信号の周波数スペクトルの予想される形状に基づき、推定される所望の信号レベル値を構成するステップを有することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項１４乃至２４何れか一項記載の方法であって、
前記無線信号は、ウルトラワイドバンド無線信号であることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法であって、さらに、
前記周波数ドメインにおけるサンプリングされた受信信号を、各々が各信号を搬送し、各周波数スペクトルを有する複数の周波数帯に分割するステップと、
前記周波数ドメインの複数の周波数帯において前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを個別に変更するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２７】
無線信号を生成及び送信する無線送信機と、
受信信号のデジタルサンプルを構成するサンプリング装置と、前記サンプリングされた受信信号を周波数ドメインに変換する周波数変換ブロックと、前記周波数ドメインにおいて前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更する信号プロセッサとを有する無線受信機と、
を有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２８】
請求項２７記載の無線通信システムであって、
前記無線受信機はさらに、前記変更された周波数スペクトルを有する前記サンプリングされた受信信号を時間ドメインに変換する逆周波数変換ブロックを有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２９】
請求項２７又は２８記載の無線通信システムであって、
前記信号プロセッサは、前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルから、干渉信号が存在する周波数帯を決定するよう構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３０】
請求項２９記載の無線通信システムであって、
前記信号プロセッサは、前記受信信号内の周波数帯における信号レベルと各閾値とを比較することによって、干渉信号が存在する周波数帯を決定するよう構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３１】
請求項３０記載の無線通信システムであって、
前記閾値は、前記受信信号内の複数の前記周波数帯における信号レベルに基づき、前記周波数帯のそれぞれに対して設定されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３２】
請求項３０記載の無線通信システムであって、
前記周波数帯のそれぞれについて、所定の閾値が設定されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３３】
請求項３０記載の無線通信システムであって、
前記受信信号の周波数スペクトルの予想される形状に基づき、前記周波数帯のそれぞれについて、前記閾値が設定されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３４】
請求項２９乃至３３何れか一項記載の無線通信システムであって、
前記信号プロセッサは、検出された何れかの干渉信号をキャンセルするよう前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するよう構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３５】
請求項３４記載の無線通信システムであって、
前記信号プロセッサは、干渉信号が存在すると判断される周波数帯の信号レベル値を推定される所望の信号レベル値と置換することによって、前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを変更するよう構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３６】
請求項３５記載の無線通信システムであって、
前記信号プロセッサは、干渉信号が存在すると判断される周波数帯に隣接する周波数帯の信号レベル値に基づき、推定される所望の信号レベル値を構成するよう構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３７】
請求項３５記載の無線通信システムであって、
前記信号プロセッサは、前記受信信号の周波数スペクトルの予想される形状に基づき、推定される所望の信号レベル値を構成するよう構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３８】
請求項２７記載の無線通信システムであって、
当該無線通信システムは、ウルトラワイドバンド無線通信システムであることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３９】
請求項３８記載の無線通信システムであって、
前記送信機は、利用可能な帯域幅を各々が各信号を搬送する複数の周波数帯に分割するよう構成され、
前記受信機は、前記周波数ドメインにおける前記サンプリングされた受信信号を、各々が各周波数スペクトルを有する前記複数の周波数帯に分割するよう構成され、
前記信号プロセッサは、前記周波数ドメインの複数の周波数帯において前記サンプリングされた受信信号の周波数スペクトルを個別に変更するよう構成される、
ことを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、無線受信機に関し、より詳細には、無線通信システムにおいて使用される受信機に関する。より詳細には、本発明は、ウルトラワイドバンド無線通信システム又は所望される信号よりかなり狭い帯域幅を有する干渉信号からの干渉を受ける他の無線通信システムにおいて、受信信号から干渉信号の効果をキャンセルするシステム及び方法に関する。
【０００２】
「ウルトラワイドバンド」という用語は、いくつかの異なる無線通信システムを参照するのに使用される。ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信システムの一形態では、データは送信機から受信機に送信される。ＵＷＢシステムの他の形態は、ある装置から信号を送信し、同一装置内の受信機において反射した信号を検出することによって、オブジェクト位置又は位置決定のために利用可能である。
【０００３】
ＵＷＢ通信システムの特徴の１つは、信号が広帯域幅を用いて送信されるということである。ＵＷＢ通信システムにより生じうる１つの問題は、無線周波数信号の他のソースからの干渉信号が、潜在的に受信機が送信された信号を正確に検出することを不可能にし得るということである。
【０００４】
従って、受信機の内部においてこのような干渉信号を検出し、そのあと、それを補償することが可能であることが効果的である。Ｂａｃｃａｒｅｌｌｉらによる“Ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  Ｉｎ−Ｂａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ  Ｒａｄｉｏ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”（ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，２００２）の文献では、この問題に対する１つの可能な解決手段が提供されている。
【０００５】
本文献では、具体的には、受信信号がサンプリングされ、その後、周波数ドメインにおいて解析されることが提案されている。そこでは、干渉信号は、スロープにおけるシャープな変化についてテストするため、受信信号のスペクトルのスロープを調べることによって検出されることが提案されている。
【０００６】
この技術によって１以上の干渉信号が検出されたが、当該従来文献は、推定される干渉信号に等しく、かつ反対のキャンセレーション信号を生成することを提案している。その後、当該文献は、このキャンセレーション信号がサンプリングされ、さらなる信号の処理前に、時間ドメインにおける受信信号のサンプルに追加されることを提案している。
【０００７】
本発明によると、周波数ドメインにおいて干渉信号が検出され、さらに、キャンセレーションもまた周波数ドメインにおいて行われる。信号のさらなる処理が時間ドメインにおいて実行される場合、結果として得られる信号は、時間ドメインに再変換することができる。
【０００８】
これは、周波数ドメインにおけるキャンセレーションがまた、干渉信号の大きさを推定する方法を提供し、これにより、干渉信号の周波数において所望される信号が推定されることが可能となる。
【０００９】
図１は、データが送信機６から受信機１０に送信される無線通信システム２の形態を示すブロック概略図である。より詳細には、無線通信システムは、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）システムである。ＵＷＢ通信システムでは、信号は、利用可能な帯域幅のやや広い部分を介して送信される。
【００１０】
図２は、受信機１０の形態をより詳細に示す。本発明の当該実施例では、受信機１０はデジタルＵＷＢ受信機である。本実施例では、送信された信号は、アンテナ１２において受信され、その後、アンプ１４において増幅される。増幅された信号は、その後サンプリング装置１６にわたされる。信号が予想される時点では、大変高いレートによりサンプルが取得される。例えば、２５６のサンプルが１２．８ｎｓ（すなわち、５０ｐｓ毎に１つのサンプル）のインターバルで取得される。サンプリング装置１６は、パルスが受信されると予想される時点を決定し、サンプルのタイミングを制御するタイミング生成装置１８の制御の下で動作する。サンプルは、量子化されたサンプルを生成する量子化装置２０にわたされる。本発明の好適な実施例では、例えば、量子化装置２０は、６ビット量子化装置又は８ビット量子化装置であってもよい。
【００１１】
量子化された受信信号は、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）２２にわたされる。
【００１２】
以下においてより詳細に説明されるように、ＤＳＰ２２は、狭帯域干渉信号を検出及びキャンセルすることが可能である。本発明によると、この検出及びキャンセレーションは、周波数ドメインにおいて実行される。従って、ＤＳＰ２２は、量子化されたサンプルに対して周波数変換を実行するよう構成される。本発明のこの図示された実施例では、周波数変換は、デジタル高速フーリエ変換（ＦＦＴ）機能である。
【００１３】
本発明の図示された実施例では、サンプルは、バッファメモリ２４にわたされ、その後、ＦＦＴブロック２８にわたされる前にウィンドウブロック２６にわたされる。当業者は、バッファメモリ及びウィンドウブロックが、効果的ではあるが、本質的な特徴ではないことを認識するであろう。周波数変換された信号は、干渉特定ブロック３０にわたされ、そこで狭帯域干渉信号が検出可能である。周波数変換された信号がまた、スペクトル変更ブロック３２にわたされる。干渉特定ブロック３０において検出された干渉信号に基づき、スペクトル変更ブロック３２は、ＦＦＴブロック２８によって生成された周波数変換された信号を調整する。その後、当該変更された信号は、任意的に、時間ドメインに再変換するため、逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）ブロック３４にわたされる。
【００１４】
その後、結果として得られる信号は、信号処理ブロック３６にわたされ、そこで、パルス検出やタイミング検出などの通常の機能が実行される。その後、信号処理ブロック３６は、サンプリング装置１６が正しいタイミングにより動作するように、タイミング生成装置１８を制御するよう動作する。信号処理ブロック３６はまた、受信された信号から送信されたデータを抽出する。
【００１５】
当該信号のさらなる処理が周波数ドメインにおいて実行されるとき、スペクトル変更ブロック３２により生成された変更された信号が、適切な信号処理ブロックに供給することが可能である。
【００１６】
図３は、図２の受信機のＤＳＰブロック２２の動作方法を示すフローチャートである。ステップ５０において、周波数変換、このケースではＦＦＴ処理が実行される。ステップ５２において、当該信号の周波数スペクトルから、狭帯域干渉信号が存在するか判断される。存在する場合、当該処理はステップ５４に移行し、干渉をキャンセルするようスペクトルが変更される。その後、又はステップ５２において干渉信号が検出されない場合、当該処理はステップ５６に移行し、逆周波数変換（このケースでは、逆ＦＦＴ）が実行される。最後にステップ５８において、当該信号は、時間ドメインにおいてさらに処理される。
【００１７】
図４は、干渉信号が、図３に示される処理のステップ５２に従って検出可能であり、当該処理のステップ５４に従ってキャンセル可能である方法を示す。
【００１８】
具体的には、図４は、ＦＦＴブロック２８によって生成されるような信号の周波数スペクトルを示す。従って、図４にはそのうちの少数しか示されていないが、１２８の周波数ビンのそれぞれに対して、ＦＦＴブロックは当該周波数において信号レベルを検出し、あるいは当該狭い範囲内の周波数を有する信号のパワーを検出する。これらの信号レベルは、黒色の矩形によって図４に示される。
【００１９】
図４から、この図示された例では、信号レベルの大部分が比較的狭い範囲Ｓ１−Ｓ２の範囲内にあることが確認できる。しかしながら、周波数ビンＮでは、信号レベルＳ３は当該範囲外にあることが即座に明らかである。
【００２０】
このことは、これが送信された信号のではなく、ビンＮに対応する周波数における狭帯域干渉信号の結果であるという明らかな結論を導く。
【００２１】
より一般には、信号レベルがある閾値を超えるビンを特定することによって、狭帯域干渉信号が特定の周波数ビンにおいて検出可能である。この閾値は、例えば、すべての周波数ビン上の信号レベルの平均値を参照して設定することができる。すなわち、閾値は、ある量だけ、又はあるパーセンテージだけこの平均値を超えるよう設定することが可能である。あるいは、閾値は、例えば、システムによって処理可能な最大信号レベルを参照して設定されるなど、所定の値に設定することも可能である。さらに、閾値は、周波数により可変とすることも可能である。
【００２２】
例えば、ＵＷＢ通信システムでは、所望の信号の周波数スペクトルの形状は、しばしばわかっている。そのような場合、閾値は、それが同一の形状に従うように設定することが可能である。
【００２３】
ステップ５４において、干渉信号の効果がキャンセルされる。より詳細には、パワーレベルＳ３における周波数ビンＮのポイント、すなわち、参照番号７０により図４に示される黒色の矩形が、図４においてＸにより示されるようなより低い信号レベルのポイントに置換される。この図示されたケースでは、置換ポイントは、それが２つの直接的に隣接する周波数ビンにおける信号レベルの平均であるレベルとなるように選択される。
【００２４】
しかしながら、置換ポイントの選択については、他の可能性が存在する。例えば、置換ポイントを２つの直接的に隣接する周波数ビンの信号レベルの平均であるレベルに設定するのではなく、何れかの個数の隣接周波数ビンの信号レベル間の補間によって設定することが可能である。
【００２５】
さらに上述したように、ＵＷＢ通信システムでは、所望の信号の周波数スペクトルの形状は、しばしば知られている。このようなケースでは、置換ポイントの信号レベルは、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズムを利用して、隣接する周波数便の信号レベルを調べることによって正確なレベルに正確に設定することが可能である。
【００２６】
従って、これは、干渉信号のキャンセレーションを可能にする。
【００２７】
図５は、本発明の他の実施例のＤＳＰブロックの形態を示すブロック概略図である。本実施例では、上述したように、量子化された信号が、バッファメモリ８４、ウィンドウブロック８６及びその後にＦＦＴブロック８８にわたされる。本発明の当該実施例は、各パルスが、利用可能なスペクトル全体の個別の周波数帯において同時に送信されるマルチバンドＵＷＢシステムにおいて使用するためのものである。従って受信機では、これら異なる周波数帯で受信された信号を個別に処理する必要がある。従って、本発明の当該実施例は、信号が周波数ドメインに変換されているという事実を利用し、周波数変換された信号が、ビン選択ブロック９０にわたされる。
【００２８】
ビン選択ブロック９０では、第１周波数帯に対応するビンが第１パス９２にわたされ、他の周波数帯に対応する周波数ビンは他のパスにわたされる。このケースでは、他の１つのパス９４のみが図示されているが、当業者は、マルチバンドＵＷＢシステムでは、スペクトルは任意の便利な個数の周波数帯に分割可能であるということを理解するであろう。
【００２９】
パス９２と９４のそれぞれにおいて、各干渉が検出され、上述したようにキャンセルされる。従って、第１パス９２では、スペクトルは干渉特定ブロック９６とスペクトル変更ブロック９８にわたされ、そこで、干渉の存在から生じる任意のポイントが、当該ビンの予想される信号レベルの値に対応するポイントによって置換される。上述したように、変更されたスペクトルは、その後、ＩＦＦＴブロック１００と、パルス検出などのさらなる信号処理を実行するため、信号処理ブロック１０２にわたされる。
【００３０】
同様に、パス９４では、スペクトルは、干渉特定ブロック１０４とスペクトル変更ブロック１０６にわたされ、そこで、干渉の存在から生じる任意のポイントが、当該ビンの予想される信号レベルの値に対応するポイントによって置換される。上述したように、その後、変更されたスペクトルは、ＩＦＦＴブロック１０８と、パルス検出などのさらなる信号処理を実行するため、信号処理ブロック１１０にわたされる。このケースでは、このような信号処理は時間ドメインにより実行される。
【００３１】
本発明の当該他の実施例のさらなる改良が可能である。具体的には、図５の受信機は、信号干渉特定ブロックと信号スペクトル変更ブロックとを有するようにしてもよい。そのとき、ビン選択ブロック９０は、異なる周波数帯に対応するビンのグループを逐次的に干渉特定ブロックとスペクトル変更ブロックにわたすことが可能である。これは、必要な機能が利用可能な期間に実行可能である場合、必要とされるハードウェアの観点から効率的である。
【００３２】
以上のように、完全に周波数ドメインにおいて狭帯域干渉信号のキャンセレーションを可能にする受信機の構成が提案された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明の一特徴による無線通信システムのブロック概略図である。
【図２】図２は、図１の無線通信システムの無線受信機のブロック概略図である。
【図３】図３は、図２の装置の動作方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明によるキャンセレーションの効果を示す受信信号の周波数スペクトルの図である。
【図５】図５は、本発明による他の無線受信機のブロック概略図である。
【図１】
2007535265.tif 000003
【図２】
2007535265.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007535265.tif 000006
【図５】
2007535265.tif 000007
【国際調査報告】
2007535265.tif 000008
2007535265.tif 000009
2007535265.tif 000010