(57)【要約】【課題】無線データ送信を妨害しようとする装置からの干渉を受けずに通信でき、かつ異なる装置からの干渉に対しても耐性のある低出力装置のような、無線データ送信のための装置及び方法を提供する。【解決手段】送信を行おうとするデータストリームを前処理する実施態様が開示されている。送信を行おうとするデータストリームを受信し、データストリームからサンプルブロックを形成し、サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルを形成し、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを選択し、ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルをｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散し（ｎはｋより大きい）、ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルを送信することを含む方法である。時間拡散は、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを符号化することによって達成できる。【選択図】図２
2008507239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信を行おうとするデータストリームを前処理する方法であって、
前記送信を行おうとするデータストリームを受信する過程と、
前記データストリームからサンプルブロックを形成する過程と、
前記サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルを形成する過程と、
ｋ個の前記マルチキャリア信号のシンボルを選択し、前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルを、ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散する過程（前記ｎは前記ｋよりも大きい）とを有することを特徴とするデータストリームを前処理する方法。
【請求項２】
前記ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルを送信することを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項３】
前記マルチキャリア信号のシンボルは、ＯＦＤＭシンボルを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項４】
前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルを、前記ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルに時間拡散する前記過程が、前記ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを符号化することを含むことを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項５】
前記ｋは、ｋ＝１であることを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項６】
前記マルチキャリア信号のシンボルを、周波数拡散することを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項７】
前記周波数拡散は、前記マルチキャリアのシンボルを１つより多くの所定の周波数帯域に拡散し、かつ異なる周波数帯域はそれぞれ別の時間に送信されることを特徴とする請求項６に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項８】
前記マルチキャリア信号のシンボルの前記周波数拡散は、前記マルチキャリア信号のシンボルを符号化し、それによって前記マルチキャリア信号のシンボルのビット長さを増加させることを含むことを特徴とする請求項６に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項９】
前記マルチキャリア信号のシンボルを、空間拡散することを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１０】
前記空間拡散は、空間的に離れたアンテナによる送信のために、前記マルチキャリア信号のシンボルを空間符号化することを含むことを特徴とする請求項９に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１１】
前記マルチキャリア信号のシンボルを、空間拡散することを更に含むことを特徴とする請求項６に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１２】
前記空間拡散は、空間的に離れたアンテナによる送信のために、前記マルチキャリア信号のシンボルを空間符号化することを含むことを特徴とする請求項１１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１３】
前記ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルの符号化は、前記各マルチキャリア信号のシンボルに使用される一連の１つの乗算器及び１つの負の乗算器を含み、前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルより、ｎ個の符号化されたマルチキャリア信号のシンボルを形成することを特徴とする請求項４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１４】
前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルの前記時間拡散は、所要の送信データ転送速度によって決まることを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１５】
前記ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルのトランスミッタ及び前記ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルのレシーバ間の同期化水準を決定する過程と、
前記同期化がスレショルドに満たない場合、所望の符号に従って時間拡散を設定する過程とを更に含むことを特徴とする請求項１に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１６】
前記所望の符号は、ゴールド符号であることを特徴とする請求項１５に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１７】
干渉トランスミッタとの相互相関を最小限に抑えるように前記所望の符号を選択する過程を更に含み、
前記干渉トランスミッタは、異なる符号によってマルチキャリア信号のシンボルを符号化することを含むことを特徴とする請求項１５に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１８】
前記符号は、ゴールド符号を含むことを特徴とする請求項１７に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項１９】
前記干渉トランスミッタの符号は、受信シンボルを既知の学習シーケンスと比較し、前記干渉トランスミッタの符号を導出することによって決定されることを特徴とする請求項１７に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２０】
前記干渉トランスミッタとの相互相関を最小限に抑えるように符号長さを選択する過程を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２１】
前記長さの選択は、一連の有効長さに基づいて行われることを特徴とする請求項２０に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２２】
前記符号は、前記トランスミッタ及び前記レシーバが同期化される場合、ウォルシュ符号を含むことを特徴とする請求項１５に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２３】
前記トランスミッタ及び前記レシーバ間のチップオフセットは、相互相関ゲインを最適化することによって調整されることを特徴とする請求項１５に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２４】
送信を行おうとするデータストリームを前処理する方法であって、
前記データストリームを受信する過程と、
前記データストリームからサンプルブロックを形成する過程と、
前記各サンプルブロックの符号化パターンを生成する過程と、
前記サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルの符号化パターンを形成する過程とを含むことを特徴とするデータストリームを前処理する方法。
【請求項２５】
前記マルチキャリア信号のシンボルは、ＯＦＤＭシンボルを含むことを特徴とする請求項２４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２６】
ｋ個の前記各マルチキャリア信号のシンボルを、ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散する過程が、前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルを符号化することを含むことを特徴とする請求項２４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２７】
前記マルチキャリア信号のシンボルを、周波数拡散することを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２８】
前記マルチキャリア信号のシンボルの前記周波数拡散は、前記マルチキャリア信号のシンボルを符号化し、それによって前記マルチキャリア信号のシンボルのビット長さを増加させることを含むことを特徴とする請求項２７に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項２９】
前記マルチキャリア信号のシンボルを、空間拡散することを更に含むことを特徴とする請求項２４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項３０】
前記空間拡散は、空間的に離れたアンテナによる送信のために、前記マルチキャリア信号のシンボルを空間符号化することを含むことを特徴とする請求項２９に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項３１】
前記ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルのトランスミッタ及び前記ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルのレシーバ間の同期化水準を決定する過程と、
前記同期化がスレショルドに満たない場合、所望の符号に従って時間拡散を設定する過程とを含むことを特徴とする請求項２４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項３２】
干渉トランスミッタとの相互相関を最小限に抑えるように前記所望の符号を選択する過程を更に含み、
前記干渉トランスミッタは、異なる符号によってマルチキャリア信号のシンボルを符号化することを含むことを特徴とする請求項２４に記載のデータストリームを前処理する方法。
【請求項３３】
前記干渉トランスミッタの符号は、受信シンボルを既知の学習シーケンスと比較し、前記干渉トランスミッタの符号を導出することによって決定されることを特徴とする請求項３２に記載のデータストリームの前処理をする方法。
【請求項３４】
広帯域低出力送信システムであって、
トランスミッタと、
レシーバとを含み、
前記トランスミッタが、
送信を行おうとするデータストリームを受信する手段と、
前記データストリームからサンプルブロック形成する手段と、
前記サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルを形成する手段と、
ｋ個の前記マルチキャリア信号のシンボルを選択し、前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルを、ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散する手段（ｎはｋより大きい）と、
前記ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルを送信する手段とを含み、
前記レシーバが、
前記ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルを受信する手段と、
前記受信したｎ個のマルチキャリア信号のシンボルを、ｋ個のマルチキャリアのシンボルに時間圧縮する手段と、
前記マルチキャリアのシンボルをフーリエ変換して、サンプルブロックを形成する手段と、
前記サンプルブロックからデータストリームを形成する手段とを含むことを特徴とする広帯域低出力送信システム。
【請求項３５】
レシーバであって、
ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルを受信する手段と、
前記受信したｎ個のマルチキャリア信号のシンボルを、ｋ個のマルチキャリアシンボルに時間圧縮する手段と、
前記マルチキャリアのシンボルをフーリエ変換して、サンプルブロックを形成する手段と、
前記サンプルブロックからデータストリームを形成する手段とを含むことを特徴とするレシーバ。
【請求項３６】
ネットワーク化されたマルチメディア電子機器の、各々の電子機器に備えられていることを特徴とするトランスミッタであって、
各々の該トランスミッタが、
送信を行おうとするデータストリームを受信する手段と、
前記データストリームからサンプルブロックを形成する手段と、
前記サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルを形成する手段と、
ｋ個の前記マルチキャリア信号のシンボルを選択し、前記ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルを、ｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散する手段（ｎはｋよりも大きい）と、
前記ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルを送信する手段とを含むトランスミッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にネットワーク通信に関している。更に詳しくは、本発明は、データストリームを送信するための前処理を行う方法及び装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
家庭内ネットワークの環境は進化しており、写真、音楽、ビデオ、データ及び音声を、ネットワークで結ばれた家庭用電化製品、パーソナルコンピュータ及び携帯機器間で、家の中であればどこでも家族で共有しあえるようになってきている。消費者は、ビデオコンテンツをパーソナルコンピュータ或いは電子機器から、高精細度フラットパネルテレビ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：ＨＤＴＶ）に、無線で配信することが可能である。これらの機能を可能にするために使用される技術は、超広帯域無線（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ：ＵＷＢ）である。
【０００３】
米連邦通信委員会（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ：ＦＣＣ）は、周波数範囲が３．１ＧＨｚ乃至１０．６ＧＨｚ、送信出力が−４１．２５ｄＢｍ／ＭＨｚ、最小帯域幅が５００ＭＨｚを有していれば、ＵＷＢ無線送信を合法的に利用できるという指令を出している。基本的に、ＵＷＢ装置は極めて低い信号出力レベルで広帯域送信を提供する。ＵＷＢの送信信号出力レベルが低いため、送信干渉が非常に大きな問題になる。干渉は非ＵＷＢ装置及び同様のＵＷＢ装置の両者から生じる。
【０００４】
図１は、屋内ブロードバンド無線通信ネットワーク１００の実施例を示している。ネットワーク１００は、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）モニタ１１０を含み、その他の装置、例えばデジタルビデオレコーダ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｒｅｃｏｒｄｅｒ：ＤＶＲ）１２０、デジタルビデオディスク（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｋ：ＤＶＤ）プレーヤ１４０及びコンピュータ装置１３０等とネットワークで結ばれている。
【０００５】
ＨＤＴＶストリーミングビデオは、広帯域幅の情報を必要とする。従って、ＨＤＴＶストリーミングビデオを配信することを含む装置のネットワークは、広帯域幅に対応できなければならない。更に、その装置のネットワークは、自己干渉及び他の無線通信信号からの干渉の両者に対して耐性がなければならない。ＵＷＢ無線信号は極めて低い出力レベルにて動作するため、干渉に対する耐性をもつことが難しい。
【０００６】
極めて広いデータ帯域幅にて動作するパーソナルホームネットワークは、マルチパス障害が生じることがあり、主要な（一般に、最短の）送信経路に、強め合う或いは弱め合う干渉が加えられる。マルチパス信号は、任意の位相及び振幅で乗算された主要な経路の信号の遅延波であり、符号間干渉（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：ＩＳＩ）の原因となる。つまり、以前に送信されたシンボルの反射が、現在のシンボルの受信に干渉する。
【０００７】
ＩＳＩの影響を軽減するため、ＵＷＢの実行は直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式による信号送信を含んでいる。ＯＦＤＭは、マルチキャリア変調の特殊形式であり、複数のユーザシンボルが、異なるサブキャリアを使用して平行に送信される。サブキャリアは重複周波数スペクトルを有しているが、特にそれらの信号波形が直交するように選択される。ＯＦＤＭシステムは、送信チャネルのインパルス応答の長さよりも実質的に長い持続時間を有するシンボルを送信し、それによってＩＳＩの回避を可能にする。ＯＦＤＭ変調技術は、屋内ブロードバンド無線通信において非常に有効である。しかしながら、干渉装置が存在する場合、ＯＦＤＭ信号であっても影響を受ける。
【０００８】
無線データ送信を妨害しようとする装置からの干渉を受けずに通信でき、かつ異なる装置からの干渉に対しても耐性のある低出力装置のような無線データ送信のための装置及び方法を実現することが望まれている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施態様は、送信を行おうとするデータストリームを前処理する方法を含んでいる。その方法は、送信を行おうとするデータストリームを受信し、データストリームからサンプルブロックを形成し、サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルを形成し、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを選択し、ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルをｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散し（ここで、ｎはｋよりも大きい）、ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルを送信することを含んでいる。時間拡散は、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを符号化することによって達成される。
【００１０】
更なる実施態様は、マルチキャリア信号のシンボルを周波数拡散すること及び／又はマルチキャリア信号のシンボルを空間拡散することを更に含んでいる。周波数拡散及び空間拡散の両者は、マルチキャリア信号のシンボルを更に符号化することによって達成される。
【００１１】
本発明の別の実施態様は、送信を行おうとするデータストリームを前処理する方法も含んでいる。この方法は、データストリームを受信し、データストリームからサンプルブロックを形成し、各サンプルブロックの符号化パターンを生成し、サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルの符号化パターンを形成し、マルチキャリア信号のシンボルの符号化パターンを送信することを含んでいる。
【００１２】
本発明のその他の特徴及び効果は、本発明の原理を例示する実施例を用いた以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、例証することを目的とした図面に示されているように、低出力で、広帯域幅の送信信号を前処理するための装置及び方法を具現化している。
【００１４】
図２は、データストリームの前処理装置２００を示している。前処理装置２００は、ネットワーク内の無線送信用データビットのデジタルストリームを受信する。ブロック形成装置２２０は、データビットのブロックを選択する。離散逆フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＤＦＴ）によって、そのブロックに逆フーリエ変換が行われ、ブロック形成装置２２０は、マルチキャリア信号のシンボルを形成する。マルチキャリア信号のシンボルは、符号化装置２３０によって時間拡散される。マルチキャリア信号のシンボルの実施態様は、ＯＦＤＭシンボルを含んでいる。
【００１５】
ブロック形成装置２２０は、データストリームからサンプルブロックを選択することによってブロックを形成する。ブロック形成は、シリアルパラレルコンバータによって実施されて良く、シングルビットストリームを受信し、複数のパラレルなコンステレーション信号を生成する。各ブロック内のコンステレーション信号の数は、一般にマルチキャリアの数に等しい。
【００１６】
ＩＤＦＴブロック形成装置２２０は、離散逆フーリエ変換を行い、通常は選択されたブロックに逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）を行う。ＩＦＦＴは、ブロックを周波数領域から時間領域に変換する。
【００１７】
符号化装置２３０は、適切な符号化を介して、マルチキャリア信号のシンボルを時間とともに拡散する。符号化は、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルをｎ個のシンボルに拡散するように、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを時間とともに拡散する。ここで、ｎはｋよりも大きい数である。上述されたように、ネットワーク内の様々な自己干渉装置には、各々異なる符号が含まれている。拡散の量は、所望のエラーレートの水準によって変化し得る。適切な符号の選択は自己干渉を軽減させるので、送信の改善を提供する。更に詳しくは、送信信号間に低相関を提供する符号が選択されて良く、それによって、信号がより簡単に分離されるようにする。更に符号選択には、相互相関ゲイン及び自己相関ゲインの両者を最適化することが含まれる。実施態様は、ｋが１であることを含み、又別の実施態様は、ｋが１より大きい数であることを含むことができる。
【００１８】
図３は、データストリームの別の前処理装置３００を示している。前処理装置の符号化及び領域変換のシーケンスが、図２のデータストリームの前処理装置のシーケンスとは異なっている。前処理装置は、図２のブロック形成装置２１０と同様の、ブロック形成装置３１０を含んでいる。
【００１９】
ブロック符号化装置３２０は、各ブロックが個別に符号化されることを可能にする。これはマルチキャリアのシンボル内の各キャリアが個別に符号化される、即ち時間拡散されることと等しい。これは例えば、形成された各ブロックを、対応する時間拡散符号で乗算することによって達成されて良い。
【００２０】
ＩＤＦＴブロック形成装置３３０は、離散逆フーリエ変換を行い、通常は選択されたブロックに逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行う。ＩＦＦＴは、符号化されたブロックを周波数領域から時間領域に変換する。ＩＤＦＴは、符号化された各ブロックに対して行われなければならないため、一般に図３の実施態様は図２の実施態様よりも、ＩＤＦＴが個別に行われることを必要とする。
【００２１】
図２及び図３のデータストリームの前処理装置２００、３００は、マルチキャリア信号のシンボルの時間拡散を提供する。一般に、これらの実施はシングルキャリア信号が時間拡散されるよりも効率的である。つまり、マルチキャリアのシンボルの拡散は、シングルキャリアのシンボルの拡散ブロックと等しい。図２及び３に示されるようなマルチキャリアのシンボルの拡散は、それと同数のシングルキャリアのシンボルの拡散ブロックよりも、実質的に少ないハードウェアを必要とし、従って、より効率的である。
【００２２】
図４は、周波数及び時間軸上の、図２及び３の前処理装置によって時間拡散され得る複数のマルチキャリア信号のシンボルを示している。第１のシンボル４１０は、複数のトーンを含むことを示しており、例えば、トーン４１２、４１４、４１６を含んでいる。第１のシンボル４１０の実施態様は、５２８ＭＨｚの周波数スペクトルを占有し、１２８個のトーンを含んでいることから、４．１２５ＭＨｚ／トーンである。２５乃至１００個のデータのトーンを含む別の実施態様は、後述されるが、更に多くのトーンを含むべく周波数拡散されて良い。シンボル４１０のトーンの振幅は、同一振幅であるとして示されている。しかしながら、トーンの振幅は、各サブキャリアのデータ転送速度に応じて、トーンによって異なることができる。
【００２３】
その他のマルチキャリア信号のシンボル４２０、４３０は、第１のマルチキャリア信号のシンボル４１０を符号化することによって形成される。符号化は、第１のマルチキャリア信号のシンボルを時間とともに拡散する。図４に示されているように、ｋ＝１、ｎ＝３である。しかしながら、ｋは１より大きい様々な数であって良く、ｎはｋより大きい様々な数であって良いことは明らかである。
【００２４】
ｋが１より大きい場合、選択されたｋ個のマルチキャリア信号のシンボルは、時間軸において隣接している必要はない。つまり、例としてｋ＝２の場合、図４を用いて実例を示すと、時間拡散を行うために第１のシンボル４１０及び第３のシンボル４３０が選択されて良い。
【００２５】
拡散されるとき、シンボルは逆係数によって乗算されて良い。例えば、第１のシンボル４１０が拡散を行うように選択された場合、拡散されるシンボル（例えば、第２のシンボル４２０及び第３のシンボル４３０）は、正及び負の乗算器を含むことができる。例えば、第３のシンボル４３０は、第１のシンボル４１０の逆表示であって良い。
【００２６】
選択されたｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを時間拡散するために使用される符号は、一連の１つの乗算器及び１つの負の乗算器を含んでいる。例えば、図４に示されているようなｋ＝１及びｎ＝３の場合、符号は［１、１、−１］を含むことができ、結果として３つのシンボル４１０、４２０、４３０を生じさせる。符号の実施態様は、ゴールド符号を含んでいる。後述されるが、ゴールド符号は優れた相互相関特性を示す。複数の通信装置が、互いに極めて無相関であるようなゴールド符号を使用するとき、それらの装置が同時送信を行い、それによって互いに干渉するときでさえ、信頼できる通信を達成できる。これらは、複数の通信装置が近接して配置されている環境にて望ましい特性である。
【００２７】
時間拡散回路の実施態様はインバータを含み、ｎ個の時間拡散されたマルチキャリアのシンボルを生成する際に、ｋ個のマルチキャリアのシンボルの少なくとも１つを反転させる。新たに生じるマルチキャリアのシンボルは、選択する時間拡散符号に従って、反転される或いは反転されない。後述されるが、典型的な符号はゴールド或いはウォルシュ符号を含んでいる。
【００２８】
時間拡散されたマルチキャリアのシンボルのレシーバは、受信したマルチキャリアのシンボルを、論理的に加算或いは減算することによって、受信したマルチキャリアのシンボルを逆拡散（復号化）することができる。反転／非反転符号化の利点は、符号化／復号化が”オンザフライ”で実行されるため、追加メモリを必要としないことである。つまり、符号化／復号化は、マルチキャリアのシンボルが演算中に記憶されることを必要としない。この構成の更なる利点は、極めて低遅延なことである。
【００２９】
図５は、周波数及び時間軸上の、図２及び３の前処理装置によって周波数拡散され得る複数のマルチキャリア信号のシンボルを示している。既に拡散されたシンボルは、当初複数のトーンを含んでいる。例えば、第１のシンボル４１０は、当初の複数のトーン５１０を含んでいる。周波数拡散された後、第１のシンボル４１０は、周波数拡散によって生じた追加のトーン５２０を含むことができる。
【００３０】
１２８個のトーンを含むシンボルの実施態様の場合、その内の最大で１００個のトーンはデータである。周波数拡散は、２５乃至５０個のデータのトーンを、最大１００個のトーンまで拡散できる。符号化には、フォワードエラー補正が含まれる。フォワードエラー補正が好ましいのは、最低限の周波数拡散でエラーを補正するからである。
【００３１】
図５は、時間拡散されたシンボル４２０、４３０が、更に周波数拡散されても良いことを示している。例えば、当初の複数のトーン５３０、５５０からなる第２のシンボル４２０及び第３のシンボル４３０は、更にトーン５４０及び５６０を含むように拡散されて良い。周波数拡散は、符号化装置、複製及び重畳回路によって実施される。
【００３２】
図６は、周波数及び時間軸上の、図２及び３の前処理装置によって空間拡散され得る複数のマルチキャリア信号のシンボルを示している。選択された時間拡散済のシンボル６１０、６２０は、空間拡散されたシンボル６３０、６４０を生成するように符号化されて良い。
【００３３】
空間拡散されたシンボルは、空間的に離れたアンテナより送信される。第１のシンボル６１０、６２０は、第１のアンテナより送信されて良く、第Ｘ番目の拡散されたシンボルは、第Ｘ番目の異なるアンテナより送信されて良い。空間拡散は、空間的に離れた各アンテナに、個別のストリームを提供する。実施態様は、互いに極めて無相関であるような個別のストリームを含んでいる。
【００３４】
空間拡散或いは符号化は、個別のアンテナに、符号化された個別のストリームを提供するようにシンボルのストリームを符号化することを含んでいる。符号化された各ストリームは、明らかに区別できる。例えば遅延差が、異なるストリームに対して発生して良く、それは各ストリームのサンプルに異なる位相回転を与えることによって、或いは各ストリームを異なる拡散シーケンスで拡散することによって生じ得る。符号化された各ストリームの、別のストリームに対する独自性は、各個別のアンテナの各ストリーム間の相関関数であって良い。各アンテナの送信チャネルが互いに無相関になっていくほど、各信号のストリームに所要の符号化の区別ができにくくになる。フィードバックは、最適な空間符号化を決定するために使用され得る。
【００３５】
空間多重化は、追加の出力或いは帯域幅を消費することなく無線リンクのビットレートを増加するように、トランスミッタ及びレシーバの両者で複数のアンテナを有効に使用する送信技術である。所定の条件下で、空間多重化は、複数のアンテナによってスペクトル効率の線形増加を提供する。例えば、３つのアンテナがトランスミッタ及びレシーバで使用されている場合、符号化されたと思われる情報のシンボルのストリームは、３つの独立したサブストリームに分割される。これらのサブストリームは、多重アクセスプロトコルの同一チャネルを占有する。同一チャネルとされる多重アクセスプロトコルは、時間分割多重アクセスプロトコルにおいて同一の時間スロット、周波数分割多重アクセスプロトコルにおいて同一の周波数スロット、符号分割多重アクセスプロトコルにおいて同一の符号シーケンスを含んでいる。サブストリームは、個別に送信アンテナが使用され、無線チャネルを介して送信される。環境内の様々な散乱物体の存在によって、各信号はマルチパス伝播を生じる。
【００３６】
送信の結果として生じる合成信号は、最終的に任意の位相及び振幅で、一連の受信アンテナによってとらえられる。レシーバアレイにおいて、各受信信号の空間符号定数が導出される。空間符号定数に基づいて、信号を分離するように信号処理技術が使用され、元のサブストリームを回復させる。
【００３７】
マルチキャリア信号の時間拡散は、複数のマルチキャリア信号のストリームの時間拡散を含めて容易に拡散されて良く、各マルチキャリア信号のストリームは、個別に時間拡散される。マルチキャリア信号の空間多重化は、より高速なデータ転送速度を提供でき、干渉の影響を軽減できる。また、マルチキャリア信号の時間拡散は、干渉の影響を軽減できる。
【００３８】
図４、５及び６は、時間拡散された信号、時間−周波数拡散された信号及び時間−空間拡散された信号を示している。しかしながら、その他の実施態様は、時間、周波数及び空間符号化の組合せを含むことができる。
【００３９】
図７は無線ネットワークを示しており、通信を行う１組のトランシーバ７１０、７２０及び１組の干渉装置７３０、７４０を含んでいる。第１の通信リンク７５０は、１組のトランシーバ７１０、７２０の間に存在している。第２のリンク７５２は、１組の干渉装置７３０、７４０の間に存在する。複数の装置を同一周波数スペクトルで操作する（例えば、第１のリンク７５０及び第２のリンク７５２で通信する）場合、干渉が生じる結果となる。図７は、干渉装置７３０、７４０から１組のトランシーバ７１０、７２０への干渉リンク７５４、７５６、７５７、７５８を示している。例えばＵＷＢ装置を用いるような低出力環境において、符号化による時間拡散は、低相関の送信信号を生成するように使用されて良い。つまり、１組のトランシーバ７１０、７２０が第１のゴールド符号による時間拡散を含み、干渉装置７３０、７４０が第２のゴールド符号による時間拡散を含む場合、干渉装置７３０、７４０の干渉を容易に軽減する。
【００４０】
図８Ａ及び８Ｂは、図７のトランシーバ及び干渉装置のマルチキャリアのシンボルを示している。図８Ａ及び８Ｂは、干渉装置７３０、７４０のシンボル及びトランシーバ７１０、７２０のシンボル間で生じ得る時差相関を示している。時差相関は同期化情報を提供し、符号及び符号化によって提供される時間拡散の量を選択するために使用されて良い。
【００４１】
所望の信号及び不要な信号の同期化
【００４２】
図８Ａは、第１の列８１０として、第１の装置（ＤＥＶ１）より受信したマルチキャリア信号のシンボルを示し、第２の列８２０として、干渉装置（ＩＮＴ１）より受信したマルチキャリア信号のシンボルを示している。本願明細書では、第１の装置のマルチキャリア信号及び干渉装置のマルチキャリア信号の両者は、例えば、長さ（スプレッド）が３１のゴールド符号で符号化することによって時間拡散されたとしている。
【００４３】
第１の列８１０は、時間ｔ０と表された送信シンボルの開始時点から始まる。第１の装置のシンボルの開始点は、シンボル内の学習情報を検出することによって決定されて良い。第２の列８２０は、時間ｔ１にて干渉シンボルの符号化が開始することを示している。干渉装置の干渉シンボルの開始点は、例えば、第１の装置が無音のとき、干渉装置によって送信される学習シンボルを検出することによって決定されて良い。
【００４４】
時間ｔ１は、以下のように規定され得る。
【００４５】
ｔ１＝ｔ０＋ｍ＊Ｔ＋＿ｔ
【００４６】
ここで、ｔ１は干渉装置のシンボルの符号化開始時間であり、ｔ０は送信装置のシンボルの符号化開始時間であり、Ｔは符号化されていないマルチキャリアのシンボルを時間で表した長さであり、ｍはチップオフセット（後述）の表示を提供する整数である。比率＿ｔ／Ｔは、分割シンボルオフセット（後述）を規定し、＿ｔはＴよりも大きい。
【００４７】
第１の同期化期間は、一般に”チップオフセット”と呼ばれ、干渉シンボルｔ１の開始時間及び第１の装置のシンボルｔ０の開始時間の間の時差を、１つのマルチキャリア信号のシンボルを時間で表した長さによって除算したものと等しい。チップオフセットがゼロの場合、所望の第１の装置のシンボル及び干渉装置のシンボルは、完全に同期化されている。上述したように、所望の第１の装置及び干渉装置の両者のシンボルの開始時間は、通常シンボル内に存在する学習情報を検出することによって決定されて良い。
【００４８】
図８Ｂは、第３の列８３０として、第１の装置の符号化されたシンボルを示し、第４の列８４０として、干渉装置の符号化されたシンボルを示している。図８Ｂに示されているシンボルは、時間を偏位させた２つの装置のシンボルを示している。第１の装置のシンボルは時間ｔ０１で始まり、干渉装置のシンボルは時間ｔ１１で始まる。”分割シンボルオフセット”と呼ばれる用語は、ｔ０１及びｔ１１の間の差を１つのマルチキャリア信号のシンボルを時間で表した長さによって除算されたものとして規定される。
【００４９】
図９はレシーバ９１０を示しており、時間拡散されたマルチキャリア信号を時間逆拡散することを含んでいる。レシーバは、アナログデジタルコンバータ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＡＤＣ）９２０を含み、ベースバンド受信信号を受信し、デジタルサンプルを生成する。フィルタ部９３０は、近接チャネル干渉を除去する。プレフィックス除去回路９４０は、マルチキャリア信号のサイクリックプレフィックスを除去する（また、これはポストフィックスであり得ることを注意されたい）。逆拡散回路９５０は、マルチキャリア信号を時間拡散するために使用した符号と整合性のとれている復号化を介してマルチキャリア信号を時間圧縮する。フーリエ変換ブロック９６０は、復号化されたマルチキャリアを周波数領域に戻すように変換する。ブロックコンバータ９７０は、マルチキャリアのシンボルをシリアルデータストリームに変換する。
【００５０】
プリコーディングを行う実施態様は、所望のシンボル及び干渉シンボルのチップオフセット及び分割シンボルオフセットに基づいて、時間拡散を行うゴールド符号を選択することを含んでいる。このプロセスは、適応的であって良い。つまり、信号の送信は、所望のシンボル及び干渉シンボルのチップオフセット及び分割シンボルオフセットに従って適応符号化されて良い。
【００５１】
符号種類及び符号長さの選択は、実験及びシミュレーションによって決定されて良い。更に詳しくは、符号種類及び長さは、チップオフセット及び分割オフセットの全実行可能範囲にわたってテストされて良い。通常は、全てのチップオフセットを通じて最大平均相互相関ゲインを提供するように符号が選択される。従って、実行水準は、任意のチップオフセットによって保証され得る。実施態様は、チップオフセットを調整するための能力を含んでいる。学習中にチップオフセットが決定されると、受信装置は送信装置と通信でき、符号化されていないマルチキャリアのシンボルの多様な時間長さによって送信を調整する。チップオフセットを制御する精度は、現在のチップオフセット、トランスミッタが送信シンボルの開始時間を調整できるような分解能及び干渉シンボルの開始時間の安定を時間とともに測定するレシーバの能力に依存する。チップオフセットは、最大限可能な相互相関ゲインを提供するように調整され得る。
【００５２】
隣接装置の符号が異なるべきであることは明らかであり、それによって、より簡単に互いを区別できるようにする。更に、隣接装置の符号は、隣接装置の信号が極めて無相関となるように選択されて良い。これらの選択をするために、一般に隣接装置で使用される符号を知ることが必要である。隣接装置（干渉トランスミッタ）で使用される符号は、受信シンボルを既知の学習シーケンスと比較し、干渉トランスミッタの符号を導出することによって決定されて良い。
【００５３】
符号長さ
【００５４】
一般に符号長さが長いほど、提供される無相関信号の長さも長くなる。しかしながら、符号長さは、通常は所要のデータ転送速度によって制限される。つまり、所要のデータ転送速度が大きいほど、符号長さは短くなる。符号は、通常は使用可能な長さの有限数を含んでいる。実施態様は、干渉トランスミッタとの相互相関を最小限にするような符号長さを選択することを含み、長さの選択は、一連の使用可能な長さに基づいて行われる。
【００５５】
干渉装置の符号長さは、符号の選択に影響を与える。つまり、上述の実験及びシミュレーションは、最大相互相関ゲインを提供する符号の種類及び符号長さを決定するために使用され得る。例えば、第１の干渉装置は符号長さが７であって良く、第２の干渉装置は符号長さが３１であって良い。インタレスト信号（Ｓｉｇｎａｌ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：ＳＯＩ）は、２つの異なる符号長さを有する干渉装置の存在下で、最大限可能な相互相関ゲインを提供するように符号化される。しかしながら、繰返しとなるが、所要のデータ転送速度が、通常、選択される符号の最大長さを決定する。
【００５６】
ゴールド符号を用いた時間拡散
【００５７】
時間拡散は、ＳＯＰ干渉装置の存在下で、送信品質を改善するようにゲインを処理することを提供するために使用されて良い。異なる符号を有する異なった送信信号の時間拡散は、高い相互相関ゲインを有する送信信号を提供できる。つまり、送信信号の符号化は、送信信号の相関を低下させ、それによって、分離しやすくする。
【００５８】
時間拡散のシミュレーションに使用され得るサンプル符号は、次のようなゴールド符号を含んでいる。
2008507239.tif 000003
【００５９】
各チップオフセットの相互相関ゲインは、所望のシンボル及び干渉シンボル間の分割シンボルオフセットがゼロであるような状況において、次のように表現され得る。
【００６０】
更に詳しくは、相互相関ゲイン（Ｃｒｏｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｇａｉｎ：ＣＣＧ）は、次のように与えられることがある。
2008507239.tif 000004
【００６１】
ここで、Ｎ＝３１（シーケンスの長さ）、
Ｃ１（ｋ）＝装置１のゴールド符号（ｋ＝０．．．Ｎ−１）、
Ｃ１（ｋ）＝装置２のゴールド符号（ｋ＝０．．．Ｎ−１）、
Δ＝チップオフセット、
2008507239.tif 000005
である。
【００６２】
図１０は、与えられたゴールド符号で符号化された送信信号を各々有する装置１及び装置２の、符号化されたシンボルの送信品質を表すプロットである。図１０に示されているように、様々なマルチキャリアのシンボルのユニットにおいて、受信された符号化信号の相互相関ゲインは１０乃至３０ｄＢの範囲で変化する。プロットは、相互相関ゲイン対マルチキャリアのシンボルのユニット（時間単位）の関係を提供している。
【００６３】
所望のシンボル及び干渉シンボル間の分割シンボルオフセットがゼロの場合、即ち、シンボルが整合していない場合、図１０で示されている相互相関ゲインは、生じ得る相互相関ゲインの上限となる。つまり、相互相関ゲインは、恐らく図１０に示されているものよりも悪くなる。実際の相互相関ゲインは、所望のシンボル及び干渉シンボル間のチップオフセット及び分割シンボルオフセットの両者の関数である。通常、符号は全てのチップオフセットを通じて最大平均相互相関ゲインを提供するように選択され、シミュレーション及び実験を介して決定される。
【００６４】
チップオフセットが制御され得るような状況において、分割オフセットが無ければ、ウォルシュ符号は最大相互相関ゲインを提供できる。ウォルシュ符号による符号化は、相互相関がゼロである信号を提供できる。
【００６５】
チップオフセットの決定
【００６６】
チップオフセットは、受信パケット内の第１のマルチキャリアのシンボル内の同期シーケンスを検出することによって決定されて良い。つまり、パケットの開始点が検出され得る。この情報はチップオフセットの決定を可能にする。
【００６７】
受信装置はマルチキャリアのシンボルを受信し、シンボルを既知の同期シーケンスと相関させ、その結果を所定のスレショルドと比較し、パケットの開始点及び明確なシンボルの境界を決定する。同期シーケンスが不明の場合、シーケンスは、システム内部で使用されることがわかっている、シーケンスのライブラリから入手され得る。
【００６８】
チップオフセットの調整
【００６９】
チップオフセットを知ることは重要である。何故ならそれは最適な符号の選択を可能にするからであり、チップオフセット対符号のシミュレーションによって与えられる。しかしながら、一部のトランスミッタは、シンボルの送信タイミングを調整することができる。例えば、ウォルシュ型の符号がマルチキャリアのシンボルを符号化するために使用され、送信シンボルの調整をすることによって、チップオフセットが臨界に達し得る。
【００７０】
図１１は、符号化シンボルの送信品質対非符号化シンボルの信号品質を表すプロットである。曲線１１１０、１１２０は、受信信号のパケットエラーレート（Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ：ＰＥＲ）対信号に対する干渉比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｒａｔｉｏｎ：ＳＩＲ）を示しており、曲線１１１０はゴールド符号によって符号化された信号の曲線であり、曲線１１２０は非符号化信号の曲線である。明らかに、ゴールド符号によって符号化された信号は、所定の水準のＳＩＲにおいて非常に優れたＰＥＲを備えている。このプロットの符号長さは、３１である。プロットに示されているような符号化は、凡そ１５ｄＢのゲインを提供する。
【００７１】
図１２は、送信の前処理を行う方法を示すフローチャートである。第１のステップ１２１０は、送信を行おうとするデータストリームを受信することを含んでいる。第２のステップ１２２０は、データストリームからサンプルブロックを形成することを含んでいる。第３のステップ１２３０は、サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルを形成することを含んでいる。第４のステップ１２４０は、ｋ個のマルチキャリア信号のシンボルを選択し、ｋ個の各マルチキャリア信号のシンボルをｎ個のマルチキャリア信号のシンボルに時間拡散することを含んでいる。ここで、ｎはｋより大きい。第５のステップ１２５０は、ｎ個の各マルチキャリア信号のシンボルを送信することを含んでいる。
【００７２】
図１３は、送信の前処理を行う方法を示す別のフローチャートである。第１のステップ１３１０は、データストリームを受信することを含んでいる。第２のステップ１３２０は、データストリームからサンプルブロックを形成することを含んでいる。第３のステップ１３３０は、各サンプルブロックの符号化パターンを生成することを含んでいる。第４のステップ１３４０は、サンプルブロックを逆フーリエ変換して、マルチキャリア信号のシンボルの符号化パターンを形成することを含んでいる。第５のステップ１３５０は、マルチキャリア信号のシンボルの符号化パターンを送信することを含んでいる。
【００７３】
図１４は、前処理された送信信号を受信する方法を示すフローチャートである。第１のステップ１４１０は、ベースバンド受信信号を受信することを含んでいる。第２のステップ１４２０は、近接チャネル干渉をフィルタリングすることを含んでいる。第３のステップ１４３０は、マルチキャリア信号のサイクリックプレフィックスを除去することを含んでいる（また、これはポストフィックスであり得ることを注意されたい）。第４のステップ１４４０は、マルチキャリア信号を時間拡散するために使用した符号と整合性のとれている復号化を介してマルチキャリア信号を時間圧縮することを含んでいる。第５のステップ１４５０は、復号化されたマルチキャリアを周波数領域に戻すように変換することを含んでいる。第６のステップ１４６０は、マルチキャリアのシンボルをシリアルデータストリームに変換することを含んでいる。
【００７４】
図１５は、マルチキャリアを時間拡散することを含む送信の前処理を使用することによって効果が得られる、ネットワーク化された電子機器を示している。ネットワークは、例えば、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）モニタ１１０を含むことができ、例えばデジタルビデオレコーダ（ＤＶＲ）１２０、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）プレーヤ１４０及びコンピュータ装置１３０等のその他の機器とネットワークで結ばれている。各機器１１０、１２０、１３０、１４０は、マルチキャリアを時間拡散することを提供する集積回路を含んでおり、それによって、送信信号間の相関を最小限にするため送信信号を前処理することができる。
【００７５】
本発明の特定の実施態様について説明及び図示してきたが、本発明はそのような説明及び図示された構成要素の特定の形態或いは配置に制限されない。本発明は、本願明細書の特許請求の範囲に記載された請求項によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】家庭内無線ネットワークを示す図である。
【図２】データストリームの前処理装置を示す図である。
【図３】データストリームの別の前処理装置を示す図である
【図４】周波数及び時間軸上の、図２の前処理装置によって時間拡散された複数のマルチキャリア信号のシンボルを示す図である。
【図５】周波数及び時間軸上の、図２の前処理装置によって周波数拡散された複数のマルチキャリア信号のシンボルを示す図である。
【図６】周波数及び時間軸上の、図２の前処理装置によって空間拡散された複数のマルチキャリア信号のシンボルを示す図である。
【図７】通信を行う１組のトランシーバ及び１組の干渉装置を含む無線ネットワークを示す図である。
【図８Ａ】時間軸上の、図７のトランシーバ及び干渉装置によって送信及び受信されたマルチキャリア信号のシンボルを示す図である。
【図８Ｂ】時間軸上の、図７のトランシーバ及び干渉装置によって送信及び受信されたマルチキャリア信号のシンボルを示す図である。
【図９】時間拡散されたマルチキャリア信号を、時間逆拡散することを含むレシーバを示す図である。
【図１０】符号化シンボルの送信品質を表すプロットである。
【図１１】符号化シンボルの送信品質対非符号化シンボルの信号品質を表すプロットである。
【図１２】送信を前処理する方法を示すフローチャートである。
【図１３】送信を前処理する別の方法を示すフローチャートである。
【図１４】前処理された送信信号を受信する方法を示すフローチャートである。
【図１５】送信の前処理を使用することによって効果が得られる、ネットワーク化された電子機器を示す図である。
【図１】
2008507239.tif 000006
【図２】
2008507239.tif 000007
【図３】
2008507239.tif 000008
【図４】
2008507239.tif 000009
【図５】
2008507239.tif 000010
【図６】
2008507239.tif 000011
【図７】
2008507239.tif 000012
【図８Ａ】
2008507239.tif 000013
【図８Ｂ】
2008507239.tif 000014
【図９】
2008507239.tif 000015
【図１０】
2008507239.tif 000016
【図１１】
2008507239.tif 000017
【図１２】
2008507239.tif 000018
【図１３】
2008507239.tif 000019
【図１４】
2008507239.tif 000020
【図１５】
2008507239.tif 000021
【国際調査報告】
2008507239.tif 000022