(57)【要約】  一実施例では、TFI-OFDM受信システム（22）は、チャネルに関連する雑音分散を推定し、帯域内干渉を軽減する際にこれらの推定を使用することにより、情報ビットを信頼性高く復号化することができる。他の実施例では、TFI-OFDM受信システム（66）は、受信ヘッダシンボルからの参照OFDMシンボルと、通信リンクに関連するTFC番号により提供される帯域ホッピングパターンと、FFTプロセッサ（30）から生成された推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定とを生成することにより、推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散を更新することができる。
2010511341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間周波数コード（TFC）番号に対応する特定の周波数帯域でデータパケットを受信するように構成された受信機であり、各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有する受信機と；
前記OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換するように構成される高速フーリエ変換プロセッサと；
前記データパケットのチャネルインパルス応答を推定するように構成され、前記プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルから前記チャネルインパルス応答を推定するチャネル推定器と；
前記プリアンブル部分での前記周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導くように構成された雑音分散推定器と；
を有する時間周波数インターリーブ直交周波数分割多重（TFI-OFDM）受信システム。
【請求項２】
前記チャネル推定及び前記雑音分散推定に従って前記ヘッダ部分及びペイロード部分の前記OFDMシンボルを補償するように更に構成された等化ユニットを更に有する、請求項１に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項３】
前記ヘッダ部分及びペイロード部分の前記補償されたOFDMシンボルを復号化するように構成されたデコーダを更に有する、請求項２に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項４】
TFC番号に対応する特定の周波数帯域でデータパケットを受信するように構成された受信機であり、各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有する受信機と；
前記OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換するように構成される高速フーリエ変換プロセッサと；
前記データパケットのチャネルインパルス応答を推定するように構成され、前記プリアンブル部分での前記周波数ドメインのOFDMシンボルから前記チャネルインパルス応答を推定するチャネル推定器と；
前記プリアンブル部分での前記周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導くように構成された雑音分散推定器と；
前記チャネル推定器により推定された前記チャネルインパルス応答と、前記雑音分散推定器により導かれた前記雑音分散推定とを更新するように構成される更新器と；
を有する時間周波数インターリーブ直交周波数分割多重（TFI-OFDM）通信受信システム。
【請求項５】
前記更新されたチャネル推定及び前記更新された雑音分散推定に従って前記ペイロード部分の前記OFDMシンボルを補償するように更に構成された等化ユニットを更に有する、請求項４に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項６】
前記ヘッダ部分及びペイロード部分の前記補償されたOFDMシンボルを復号化するように構成されたデコーダを更に有する、請求項５に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項７】
前記デコーダは、前記ヘッダ部分について復号化された再符号化後のOFDMシンボルを前記更新器にフィードバックするように構成された分岐を有する、請求項６に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項８】
前記更新器は、前記ヘッダ部分について復号化された前記フィードバック後のOFDMシンボルと、前記高速フーリエ変換プロセッサにより変換された前記OFDMシンボルと、前記チャネルインパルス応答及び雑音分散の初期の推定とに従って、前記チャネルインパルス応答及び前記雑音分散推定を再推定する、請求項７に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項９】
前記更新器は、前記チャネルインパルス応答及び雑音分散の初期の推定と、前記再推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散との加重平均を実行する、請求項８に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項１０】
前記ヘッダ部分のOFDMシンボルを復号化する第１の設定で、前記チャネル推定器により推定された前記チャネルインパルス応答と前記雑音分散推定器により導かれた前記雑音分散推定とを前記等化ユニットに出力し、前記ペイロード部分のOFDMシンボルを復号化するために、前記更新器からの前記再推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定を前記等化ユニットに出力するように構成されたスイッチ機構を更に有する、請求項８に記載のTFI-OFDM受信システム。
【請求項１１】
通信リンクで動作する超広帯域装置から生じた干渉を補償する方法であって、
伝送チャネルに対応する特定の周波数帯域でデータパケットを受信し、各データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有し；
前記OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換し；
前記プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定し；
前記プリアンブル部分での前記周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導く；
ことを有する方法。
【請求項１２】
前記チャネル推定及び前記雑音分散推定に従って前記ヘッダ部分及びペイロード部分の前記OFDMシンボルを補償することを更に有する、請求項１１に記載の方法。  
【請求項１３】
前記ヘッダ部分及びペイロード部分の前記補償されたOFDMシンボルを復号化することを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記チャネルインパルス応答と前記雑音分散推定とを更新することを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
通信リンクで動作する超広帯域装置の性能を改善する方法であって、
TFC番号に対応する特定の周波数帯域でデータパケットを受信し、各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有し；
前記OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換し；
前記プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定し；
前記プリアンブル部分での前記周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導き；
前記推定された前記チャネルインパルス応答と前記導かれた雑音分散推定とを更新する；
ことを有する方法。
【請求項１６】
前記更新されたチャネル推定及び前記更新された雑音分散推定に従って前記ペイロード部分の前記OFDMシンボルを補償することを更に有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ヘッダ部分及びペイロード部分の前記補償されたOFDMシンボルを復号化することを更に有し、前記復号化は、前記ヘッダ部分について復号化されたOFDMシンボルをフィードバックすることを更に有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記更新することは、前記ヘッダ部分について復号化された前記フィードバック後のOFDMシンボルと、前記変換されたOFDMシンボルと、前記チャネルインパルス応答及び雑音分散の初期の推定とに従って、前記チャネルインパルス応答及び前記雑音分散推定を再推定することを有する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記チャネルインパルス応答及び雑音分散の初期の推定と、前記再推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散との加重平均を実行することを更に有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法を実行するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、概して無線通信及びパケット型直交周波数分割多重（OFDM：Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）システムに関し、特に時間周波数インターリーブ直交周波数分割多重（TFI-OFDM：time-frequency  interleaved  orthogonal  frequency  division  multiplexing）システムでの干渉の軽減及び性能の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的なTFI-OFDMシステムでは、周波数スペクトルは、所定の幅をそれぞれ有する複数のサブバンドに分割される。例えば、WiMedia  TFI-OFDMシステムは、全体で約1.5GHzの場合、528MHzの帯域幅をそれぞれ有する３つのサブバンドを使用する。WiMediaシステムは、約53.3Mb/sから約480Mb/sまでのデータレートを提供することができる。TFI-OFDMシステムの空間容量は、各ピコネットが固有の周波数帯域ホッピング系列を伝えるために使用する時間周波数コード（TFC：time-frequency  code）を通じて提供される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
TFCにより、複数のピコネットが同時に通信することが可能になるが、周波数帯域ホッピング系列により、ピコネットが同じ周波数帯域で動作する場合に、干渉が生じる可能性がある。複数のピコネットが互いに近い範囲で動作する場合、特にWiMedia用途では、帯域内干渉も生じる可能性がある。また、他の装置がこの帯域で同時に動作している場合に狭帯域干渉の形で生じる可能性もある。これらの種類の干渉は、異なるチャネル状態の性能を大幅に劣化させる可能性がある。
【０００４】
従って、TFI-OFDMシステムで導入される干渉の影響を軽減し得る手法のニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施例では、TFI-OFDM受信システムが存在する。この実施例では、このシステムは、TFC番号に対応する特定の周波数帯域で送信されたデータパケットを受信するように構成された受信機を有する。各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有する。高速フーリエ変換プロセッサは、OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換するように構成される。チャネル推定器は、データパケットのチャネルインパルス応答を推定するように構成される。チャネル推定器は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定する。雑音分散推定器は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導くように構成される。
【０００６】
他の実施例では、TFI-OFDM受信システムが存在する。この実施例では、このシステムは、TFC番号に対応する特定の周波数帯域で送信されたデータパケットを受信するように構成された受信機を有する。各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有する。高速フーリエ変換プロセッサは、OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換するように構成される。チャネル推定器は、データパケットのチャネルインパルス応答を推定するように構成される。チャネル推定器は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定する。雑音分散推定器は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導くように構成される。更新器は、チャネル推定器により推定されたチャネルインパルス応答と、雑音分散推定器により推定された雑音分散推定とを更新するように構成される。
【０００７】
第３の実施例では、通信リンクで動作する超広帯域装置から生じた干渉を補償する方法が存在する。この実施例では、この方法は、TFC番号に対応する特定の周波数帯域でデータパケットを受信することを有する。各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有する。この方法は、OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換することを更に有する。この方法は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定することを更に有する。この方法は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導くことを更に有する。
【０００８】
更に他の実施例では、通信リンクで動作する超広帯域装置から生じた干渉を補償する方法が存在する。この実施例では、この方法は、TFC番号に対応する特定の周波数帯域でデータパケットを受信することを有する。各受信データパケットは、プリアンブル部分とヘッダ部分とペイロード部分とに分割されたOFDMシンボルを有する。この方法は、OFDMシンボルを時間ドメインから周波数ドメインに変換することを更に有する。この方法は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定することを更に有する。この方法は、プリアンブル部分での周波数ドメインのOFDMシンボルから雑音分散推定を導くことを更に有する。この方法は、推定されたチャネルインパルス応答と、推定された雑音分散推定とを更新することを更に有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】パケット型OFDMシステムの物理レイヤ・コンバージェンス・プロトコル（PLCP：physical  layer  convergence  protocol)の例
【図２】TFI-OFDMシステムで使用され得る異なるTFCのホッピングパターンの例を列挙したテーブル
【図３】本発明の第１の実施例によるTFI-OFDM受信機のブロック図
【図４】図３に示すTFI-OFDM受信機の動作を示すフローチャート
【図５】この開示の第２の実施例によるTFI-OFDM受信機のブロック図
【図６】図５に示すTFI-OFDM受信機の動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
TFI-OFDMシステムのようなパケット型伝送システムは、短いバーストでパケットを送信する。送信の際に送信されるデータの各パケットは、受信機がパケットの送受信を容易にするために利用する情報を提供するフィールドを含む。図１は、TFI-OFDMシステムで送信されるデータのパケットのPLCPフレームフォーマット10の例を示している。PLCPフレーム10は、プリアンブル部分12と、ヘッダ部分14と、ペイロード部分16とを含む。プリアンブル部分12は、時間ドメイン（TD：time  domain）のトレーニング系列18と、周波数ドメイン（FD：frequency  domain）のトレーニング系列20とを含む。TDプリアンブル18は、24又は12のOFDMシンボルでもよい期間を有する。TDプリアンブル18の期間は、伝送モード（すなわち、標準的又はストリーミング）に依存する。TFI-OFDMシステムの受信機は、パケット及びフレーム同期のために、TDプリアンブル18を使用する。TDプリアンブル18に続くFDプリアンブル20は、6のOFDMシンボルの期間を有する。TFI-OFDMシンボルの受信機は、チャネル推定（CE：channel  estimation）のためにFDプリアンブル20を使用する。6のOFDMシンボルは、CEシンボル（すなわち、CE1、CE2、CE3、CE4、CE5及びCE6）と呼ばれる。FDプリアンブル部分20に続くヘッダ部分14は、ヘッダシンボル（すなわち、hdr1、hdr2、hdr3、...hdr12）と呼ばれる12のシンボルを含む。一般的に、ヘッダシンボルは、53.3Mb/sの基本レートで送信され、ペイロード部分16を復号化するのに特有の情報を提供する。例えば、ヘッダシンボルは、ペイロードの長さ、ペイロードで送信されるバイト量、送信の変調方式及び使用された符号化レートのような情報を提供することができる。ヘッダ部分14に続くペイロード部分16は、指定のレートで送信される可変数のペイロードシンボルを含む期間を有してもよい。
【００１１】
図２は、TFI-OFDMシステムで使用され得る異なるTFCのホッピングパターンの例を列挙したテーブルを示している。例えば、図２では、TFC番号の1は、1,2,3,1,2,3を含むホッピングパターンを有する。このTFC1のホッピングパターンは、第１のシンボルが帯域1で送信され、第２のシンボルが帯域2で送信され、第３のシンボルが帯域3で送信され、このパターンが３シンボル毎に繰り返すことを示している。1,3,2,1,3,2のホッピングパターンを有するTFC番号の2は、第１のシンボルが帯域1で送信され、第２のシンボルが帯域の3で送信され、第３のシンボルが帯域の2で送信され、このパターンが３シンボル毎に繰り返すことを意味する。これらのホッピングパターンにより、第２のピコネットが異なるTFC番号を使用することにより他のリンクを確立できる間に、１つのピコネットが１つの通信リンクで動作することが可能になる。ホッピングパターンは、TFC番号5-7で無効になる点に留意すべきである（すなわち、シンボルはTFC番号について全て同じ帯域で送信される）。
【００１２】
TFI-OFDMシステムでは、ホッピングパターンで使用されるTFC番号及びPLCPフレーム10のシンボル番号は、そのフレームの特定のシンボルの搬送周波数を決定する。例えば、TFC番号1（すなわち、1,2,3,1,2,3のホッピングパターン）及びFDプリアンブルフィールドの場合を検討すると、FDプリアンブルのシンボルCE1及びCE4は帯域1で送信され、シンボルCE2及びCE5は帯域2で送信され、シンボルCE3及びCE6は帯域3で送信される。TFC番号3（すなわち、1,1,2,2,3,3,のホッピングパターン）については、シンボルCE1及びCE2は帯域1で送信され、シンボルCE3及びCE4は帯域2で送信され、シンボルCE5及びCE6は帯域3で送信される。TFC番号1-4について、FDプリアンブルシンボル（すなわち、CE1、CE2、CE3、CE4、CE5及びCE6）から決定されるチャネル推定系列は、３つの帯域のそれぞれで２回送信される。帯域ホッピングが無効である固定周波数インターリーブ（FFI：fixed  frequency  interleaved）モード（すなわち、TFC番号5-7）の場合、全ての6のチャネル推定シンボルは、同じ帯域で送信される。TFI-OFDMシステムのチャネル推定の信頼性は、この目的で使用／送信されるシンボル数の増加と共に改善する。チャネルをより正確に推定できるTFI-OFDMシステムは、受信シンボルでのチャネルの影響をより良く理解しており、従って、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のシンボルを正確に処理することができる。
【００１３】
図３は、FDプリアンブルシンボルを使用して雑音分散（noise  variance）を推定することができるTFI-OFDM受信機22のブロック図を示している。図３では、ミキサ24は、所定の周波数を有する無線周波数（RF：radio  frequency）信号に具現されたデータパケットを受信し、オシレータ26から生成された他の周波数での他の信号を使用して、信号をダウンコンバートする。ミキサ24は、全てのRF処理を実行するRFフロントエンドの１つの構成要素であるが、説明を容易にするために、図３は、RFフロントエンドの他の構成要素を示していない。この開示では、他のRFフロントエンド処理はミキサ24にカプセル化されていることを仮定する。同期ユニット28は、ミキサ24から生成されたミックスダウンされた信号（mixed-down  signal）を受信する。同期ユニット28は、この信号のタイミング及び周波数を調整し、これにより、送信信号と同期する。更に、タイミング及び周波数の調整に加えて、同期ユニット28は、自動利得制御（AGC：Automatic  Gain  Control）設定を調整し、フレームの始まりを検出する。同期ユニット28は、TDプリアンブル18の間にこれらの機能を実行する。同期が生じると、FDプリアンブル20のシンボルから始まる残りのOFDMシンボルが同期する。同期ユニット28の更なる動作は、ゼロパディングされた系列（zero-padded  sequencing）及びガード間隔の除去に関する周知のOFDM受信機の動作を含んでもよい。
【００１４】
高速フーリエ変換（FFT：Fast  Fourier  Transform）プロセッサ30は、時間ドメインにある同期ユニット28からの信号を周波数ドメインに変換する。信号を時間ドメインから周波数ドメインに変換することにより、データパケットに符号化されたOFDMシンボルからチャネルインパルス応答を推定することが容易になる。チャネル及び雑音分散推定ユニット32は、周波数ホッピングパターンの様々なTFCで提供される帯域番号と、FDプリアンブル20のOFDMシンボルとを使用し、チャネルに関連するチャネル及び雑音分散を推定する。以下に、チャネルインパルス応答と雑音分散とを推定することについて詳細に説明する。図３は、チャネル及び雑音分散推定ユニット32が双方の機能を実行することを示しているが、当業者は、これらの機能が別の処理構成要素で実行されてもよいことを認識する。
【００１５】
チャネル及び雑音分散推定ユニット32がチャネル及び雑音分散を推定すると、等化ユニット34は、チャネルの影響について、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償する。以下に、チャネル及び雑音分散の影響についてヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化及び補償することについて詳細に説明する。更に、等化ユニット34は、搬送周波数のオフセットのために生じ得る共通位相エラー（CPE：common  phase  error）の影響について、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償する。
【００１６】
等化ユニット34がチャネルの影響についてヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償した後に、デコーダ35は、シンボルを復号化する。デコーダ35は、ヘッダ部分14のOFDMシンボルを処理する分岐と、ペイロード部分14のOFDMシンボルを処理する他の分岐とを含む。OFDMヘッダシンボルを復号化する分岐は、逆拡散器及びデマッパ（despreader  and  demapper）36を含む。逆拡散器及びデマッパ36は、シンボルを逆拡散し、これらのシンボルからソフト・ビットメトリック（soft  bit-metric）を生成する。ビットデインターリーバ38は、ソフト・ビットメトリックをデインターリーブする。Viterbiデコーダ40は、ビットデインターリーバ38からソフト・ビットメトリックを受信し、データビットを復号化する。RSデコーダ42は、Viterbiデコーダ40から復号化されたビットを受信し、ヘッダビットを出力する。
【００１７】
OFDMペイロードシンボルを復号化する分岐は、逆拡散器及びデマッパ44とビットデインターリーバ46とを含む点で、OFDMヘッダシンボルを処理する分岐と同様である。しかし、OFDMペイロードシンボルを処理する分岐は、（送信機のパンクチャリング器（puncturer）により規定された）所定の位置にゼロを挿入し、データビットを復号化するデパンクチャリング器及びViterbiデコーダ48が存在する点で異なる。デスクランブル器50は、デパンクチャリング器及びViterbiデコーダ48から復号化されたビットを受信し、情報ビットに戻されるビットをデスクランブルする。
【００１８】
図３に示すデコーダは、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルで復号化動作を実行することができる一実施例の例である。当業者は、他の構成が可能であり、図３の示す実装がこれらの構成について限定的でないことを認識する。例えば、当業者は、デコーダ35がOFDMヘッダシンボル及びOFDMペイロードシンボルの双方の処理を実行する唯一の分岐を有してもよいことを認識する。
【００１９】
前述のように、チャネル及び雑音分散推定ユニット32は、周波数ホッピングパターンの様々なTFCに関連する帯域番号情報と、FDプリアンブル20のOFDMシンボルとを使用し、チャネルインパルス応答を推定する。FFTプロセッサ30からチャネル及び雑音分散推定ユニット32により受信されたOFDMシンボルは、以下のように表される。
【００２０】
【数１】
2010511341.tif 000003
ただし、k∈[0,127]はサブキャリアインデックスであり、nはOFDMシンボル番号であり、m∈{1,2,3}はサブバンドインデックスである。サブバンドインデックスは、図２に示すTFC番号とシンボル番号nとの関数である。Hm(k)は帯域mのサブキャリアkでのチャネル周波数応答を表し、Sn(k)及びRn(k)はそれぞれ周波数ドメインでの送信及び受信シンボルを表し、N(k)はサブキャリアkでの付加白色雑音成分を表す。
【００２１】
FDプリアンブル部分20のOFDMシンボル（すなわち、CEシンボル）については、送信シンボルSn(k)=A(k)であり、A(k)は既知のトレーニング系列である。チャネルインパルス応答の推定は、トレーニング系列により受信シンボルを割り、その帯域のシンボル数で平均化することにより導かれる。特に、CEシンボルから導かれたサブバンドmのサブキャリアkでのチャネルインパルス応答
【００２２】
【数２】
2010511341.tif 000004
の推定は、以下のように導かれる。
【００２３】
【数３】
2010511341.tif 000005
ただし、
【００２４】
【数４】
2010511341.tif 000006
であり、m(n,p)は以下のように与えられる。
【００２５】
【数５】
2010511341.tif 000007
式2でRn(k)及びSn(k)を置換することにより、以下のようになる。
【００２６】
【数６】
2010511341.tif 000008
当業者は、チャネル推定の品質は、総和の項の数（すなわち、P）を増やすことにより改善可能であることを認識する。更に、前述のように導かれたチャネル推定は、チャネル環境についての何らかの事前情報を使用することにより更に微調整され得る。１つのこのような方法は、チャネルインパルス応答の長さをゼロサフィックス（zero-suffix）の長さに等しく制限することにより実施される。
【００２７】
チャネルインパルス応答を推定することに加えて、チャネル及び雑音分散推定ユニット32は、CEシンボルを使用して、サブキャリア及びサブバンドのそれぞれの雑音分散を推定する。雑音分散推定は、干渉が存在する場合にシステム22の性能を改善するのに役立つ。雑音分散推定が軽減するのに役立つ１つの種類の干渉は、共通の帯域で動作する狭帯域装置から生じた狭帯域干渉である。例えば、WiMedia用途の超広帯域（UWB：ultra-wideband）システムの帯域幅は、約1.5GHzであり、UWBはこの帯域を排他的に使用しないため、この帯域で動作する他の狭帯域装置から干渉を受ける可能性が高い。狭帯域干渉のシナリオでは、いくつかのサブキャリアは大幅に影響を受け、システムの全体性能を劣化させる。WiMedia  TFI-OFDMシステムの帯域内干渉の他の例では、図２に示すような周波数ホッピング系列を使用することにより、多重アクセスが実現される。この方式の結果、ピコネットが近い範囲にある場合、１つのピコネットは、他のピコネットに干渉を生じる可能性がある。ピコネット干渉及び狭帯域干渉の双方は、受信機での所望の信号に対する白色雑音のように明白である。
【００２８】
通常では、符号化システムで、全てのOFDMシンボルが同じ信号対雑音比（SNR：signal-to-noise-ratio）又は白色雑音を有することが仮定される。従って、この項は、メトリック計算ユニットから取り除かれる。この開示では、メトリック計算ユニットは、デマッパ（36又は44）又はViterbiデコーダ（40又は48）の一部でもよい。しかし、前述の帯域内干渉のシナリオのため、これは現実に当てはまらない。これらの状況では、雑音電力に比例した項だけViterbiデコーダのメトリックをスケーリングすることにより、受信機の性能を改善するのに役立つ。この発見は、全てのCEシンボルの各サブキャリアの雑音分散を推定する要求を伴う。
【００２９】
チャネル及び雑音分散推定ユニット32は、以下の式を使用することにより、各サブキャリアの雑音分散を決定する。
【００３０】
【数７】
2010511341.tif 000009
ただし、n∈{1,2,3,4,5,6}はFDプリアンブルのシンボル番号を表す。雑音分散推定の信頼性を改善するために、各シンボルの雑音分散は、以下の式に示すように、全てのサブキャリアでσCE,n2(k)を平均化することにより導かれる。
【００３１】
【数８】
2010511341.tif 000010
チャネルインパルス応答推定及び雑音分散推定を用いて、等化ユニット34は、以下に示すように、ヘッダ及びペイロードシンボルの雑音分散推定による出力を等化してスケーリングする。
【００３２】
【数９】
2010511341.tif 000011
ただし、Xn(k)は等化ユニット34の出力であり、Gm(k)はシステムに適合した等化方式に基づく
【００３３】
【数１０】
2010511341.tif 000012
から導かれる。
【００３４】
【数１１】
2010511341.tif 000013
又は
【００３５】
【数１２】
2010511341.tif 000014
であり、関数mod(a,b)はa/bの剰余を表す。Xはチャネル補償から生じ、Yは雑音分散推定によるこの出力のスケーリング結果である。Yはデマッパ（ビットメトリック計算ユニット）への入力である。
【００３６】
図４は、図３に示すTFI-OFDM通信受信機22の動作を示すフローチャート52を示している。TFI-OFDM通信受信機22の動作は54で始まり、RFフロントエンドは、特定の周波数のRF信号に具現されたデータパケットと、オシレータ26から生成された異なる周波数の他の信号とを受信する。56において、同期ユニット28は、RFフロントエンドからミックスダウンされた信号を受信し、様々な同期動作を実行する。前述のように、これらの同期動作は、ミックスダウンされた信号のタイミング及び周波数の調整と、AGC設定の調整と、ゼロパディングされた系列及びガード間隔の除去とを含む。
【００３７】
58において、FFTプロセッサ30は、同期ユニット28からの調整された信号を周波数ドメインに変換する。60において、チャネル及び雑音分散推定ユニット32は、FDプリアンブル20の変換されたOFDMシンボルと共に、周波数ホッピングパターンの様々なTFCで提供される帯域番号を使用し、チャネルに関連するチャネルインパルス応答及び雑音分散を推定する。チャネル及び雑音分散推定ユニット32がチャネルインパルス応答及び雑音分散を推定すると、62において、等化ユニット34は、チャネルの影響について、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償する。更に、等化ユニット34は、CPEの影響について、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償してもよい。等化後に、64において、デコーダ35は、ヘッダOFDMシンボル及びペイロードOFDMシンボルを復号化する。
【００３８】
図５は、第２の実施例によるTFI-OFDM受信機66のブロック図を示す。この実施例では、チャネル及び雑音分散推定ユニット32により生成されたヘッダシンボルでのチャネル推定及び雑音分散推定を更新する更新器68が存在する。以下に、ヘッダシンボルでのチャネル推定及び雑音分散推定を更新することについて詳細に説明する。図５のTFI-OFDM受信機66は、スイッチが位置1のときに、チャネル及び雑音分散推定ユニット32が推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定を等化ユニット34に出力することを可能にするスイッチ70を更に含む。等化ユニット34は、前述のようにチャネル及び雑音分散の影響について、ヘッダ部分14及びペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償する。
【００３９】
デコーダ72は、ヘッダ部分及びペイロード部分についてOFDMシンボルを復号化する。デコーダ72は、ヘッダ部分及びペイロード部分のOFDMシンボルを復号化する別の分岐が存在するという点で、図３に示すデコーダ35と同様である。図３と同様に、これらの分岐は、前述のように同じ機能を実行する同じ要素（すなわち、ヘッダシンボルの分岐についての逆拡散器及びデマッパ36、ビットデインターリーバ38、Viterbiデコーダ40及びRSデコーダ42、並びにペイロードシンボルの分岐についての逆拡散器及びデマッパ44、ビットデインターリーバ46、デパンクチャリング器及びViterbiデコーダ48及びデスクランブル器50）を含む。図５のデコーダ72と図３のデコーダ35との違いは、図５のデコーダがヘッダ部分のOFDMシンボルを更に処理するフィードバック分岐を含むという点である。
【００４０】
デコーダ72のフィードバック分岐は、復号化されたヘッダビットから参照ヘッダシンボルを生成するための符号化モジュールを含む。これは、RSデコーダ42から生成されたヘッダビットをRS再符号化するRSエンコーダ74を含む。畳み込みエンコーダ76は、RSエンコーダ74からRS符号化された送信ヘッダビットを受信し、ビットを畳み込み符号化する。ビットデインターリーバ76は、畳み込みエンコーダ76から畳み込み符号化された送信ヘッダビットを受信し、ビットをビットインターリーブする。マッパ及び拡散器80は、ビットインターリーバ76からビットインターリーブされたビットを受信し、ビットをマッピングし、更新器68に送信される参照シンボルを生成する。以下に、フィードバック分岐で実行される処理動作について詳細に説明する。
【００４１】
図５に示すデコーダ72は、ヘッダ部分のOFDMシンボルで更なる処理動作を実行可能な一実施例の例である。当業者は、他の構成も可能であり、図５に示す実装はこれらの構成について限定的でないことを認識する。例えば、復号化・符号化チェーンでの待ち時間（すなわち、RSデコーダ42及びRSエンコーダのブロック74）は、RSデコーダ42及びRSエンコーダのブロック74を除去することにより低減されてもよい。このような場合、復号化されたヘッダビットが正確であるか否かを確認するために、ヘッダチェック系列（HCS：Header  Check  Sequence）が使用されてもよい。ヘッダビットが誤りなく復号化されたときにのみ、推定が更新される。他の実施例では、逆拡散器及びデマッパ36、ビットデインターリーバ38、Viterbiデコーダ40、RSデコーダ42、RSエンコーダ74、畳み込みエンコーダ76及びビットインターリーバ78は、スライシング（slicing）を使用するスライサ（slicer）と置換されてもよい。スライシングは、参照シンボルを生成する簡単な方法である。この実施例では、スイラサは、更新器68への参照シンボルを生成する。
【００４２】
更新ユニット68は、マッパ及び拡散器80から参照OFDMヘッダシンボルを受信する。更新ユニット68は、周波数ホッピングパターンの様々なTFCに提供される帯域番号と、（CEシンボルから導かれた）チャネル及び雑音分散推定ユニット32から生成された推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定と、受信シンボルと呼ばれるFFTプロセッサ30から生成されたシンボルと、デコーダ72のフィードバック分岐から更新器68に送信された参照シンボルとを使用することにより、チャネルインパルス応答推定及び雑音分散推定を更新する。以下に、チャネルインパルス応答及び雑音分散の再推定について詳細に説明する。
【００４３】
チャネルインパルス応答及び雑音分散推定を更新した後に、スイッチ70は、位置2に動かされる。スイッチが位置2にあるときに、更新器68は、更新されたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定を等化ユニット34に送信する。等化ユニット34は、チャネルの影響について、ペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償する。デコーダ72は、前述のように、上の分岐でペイロード部分のOFDMシンボルを処理する。
【００４４】
更新器68は、単にFDプリアンブルOFDMシンボルを利用する代わりに、ヘッダシンボルを利用することにより、式2及び6で導かれるチャネルインパルス推定及び雑音分散推定を改善する。推定を更新するために、更新器は、情報系列を知る必要がある。送信データの推定は、FFTプロセッサ30の出力をスライシングすることにより又はViterbiデコーダ40の出力を使用することにより生成され得る。チャネルインパルス応答はパケットの期間中に静的であると仮定されるため、ペイロードシンボルで推定を更新することは、相当な性能利得を提供しない（パケットの全期間中に帯域内干渉が存在すると仮定する）。更に、ペイロードシンボルでの更新に関連する複雑性及び待ち時間は、ヘッダシンボルでの更新よりかなり大きくなる。更に、通常ではヘッダは最低のデータレートで送信されるため、ペイロードシンボルよりチャネルエラーに対して耐性がある。更に、受信機は、ヘッダが復号化された後にのみ、ペイロードシンボルを処理することができる。このことは、ペイロードシンボルが処理される前に、ヘッダOFDMシンボルの参照シンボルが生成されて推定が更新され得ることを意味する。従って、更新器68は、FDプリアンブルOFDMシンボルとヘッダOFDMシンボルとに基づいて、チャネルインパルス応答及び雑音分散推定を更新する。
【００４５】
WiMedia  TFI-OFDMシステムでは、12のOFDMシンボル（各帯域に少なくとも４つのシンボルを有する）がヘッダ情報を送信するために使用される。チャネル推定（      
【００４６】
【数１３】
2010511341.tif 000015
）は、以下の式に示すように、ヘッダシンボルから導かれ得る。
【００４７】
【数１４】
2010511341.tif 000016
ただし、
【００４８】
【数１５】
2010511341.tif 000017
は送信シンボルSn(k)の推定を表し、スライサの出力又はViterbiデコーダの出力から導かれる。項Rn(k)は、（FFTプロセッサ30の後の）受信ヘッダシンボルを表す。式1を式11に代入することにより、以下のようになる。
【００４９】
【数１６】
2010511341.tif 000018
ただし、
【００５０】
【数１７】
2010511341.tif 000019
であり、n(m,p)は以下のように与えられる。
【００５１】
【数１８】
2010511341.tif 000020
ただし、
【００５２】
【数１９】
2010511341.tif 000021
は、xの整数部分を表す。
【００５３】
各サブキャリアの雑音分散は、以下の式を使用して計算され得る。
【００５４】
【数２０】
2010511341.tif 000022
ただし、n∈{1,2,3,4,5,6}である。各帯域の雑音分散は、以下の式に示すように、全体の帯域でσHDR,m2(k)を平均化することにより導かれる。
【００５５】
【数２１】
2010511341.tif 000023
TFI-OFDM通信システム66のWiMedia用途では、OFDMサブキャリアは、低データレートモードでは、QPSK（Quadrature  Phase-shift  Keying）マッピングを使用して変調される。これにより、TFI-OFDM受信機66は、参照シンボルを生成するための簡単な方法である簡単なスライサを使用することにより、シンボルでの信頼性のある判定を行うことが可能になる。スイラサの出力は以下の式により表される。
【００５６】
【数２２】
2010511341.tif 000024
推定されたビットは、
【００５７】
【数２３】
2010511341.tif 000025
を形成するようにシンボルにマッピングされる。これは、推定を更新するために、式11及び15で使用される。
【００５８】
TFI-OFDM受信機66の性能は、反復復号化を使用することにより更に改善される。まず、チャネルインパルス応答及び雑音分散は、FDプリアンブルシンボル（すなわち、CEシンボル）で推定される。これらの推定は、FFTプロセッサ30から送信された受信データを等化及びスケーリングするために、等化ユニット34により使用される。デコーダ72のヘッダ処理分岐のViterbiデコーダ又はRSデコーダの後で、ビットは、参照シンボル（
【００５９】
【数２４】
2010511341.tif 000026
）を生成するために、更新器68に符号化して戻される。チャネル推定及び雑音分散推定は、それぞれ式11及び15に従って更新される。次に、スイッチが設定2に配置されると、更新されたチャネル推定（
【００６０】
【数２５】
2010511341.tif 000027
）及び雑音分散推定（σHDR,n2）が、FFTプロセッサ30からの受信データを等化及びスケーリングするために使用される。この手法の計算上の複雑性は標準的な受信機に比べて非常に高くなり得るが、この開示は、ヘッダシンボルのみのViterbiデコーダの判定を考慮することにより、計算上の複雑性を低減する。従って、ヘッダシンボルは、残りのパケットの復号化の前に復号化される。このことにより、TFI-OFDM受信システム66は、ヘッダビットに対応する参照シンボル
【００６１】
【数２６】
2010511341.tif 000028
を計算し、これに従ってチャネル推定及び雑音分散推定を更新することが可能になる。
【００６２】
他の実施例では、更新器68は、ヘッダシンボルから導かれた推定で加重平均演算を実行し、更に結果を改善することができる。この実施例では、ヘッダシンボルで導かれた推定は、以下に示すように、CEシンボルで導かれた推定と平均化される。
【００６３】
【数２７】
2010511341.tif 000029
【００６４】
【数２８】
2010511341.tif 000030
【００６５】
【数２９】
2010511341.tif 000031
ただし、0≦wm≦1は、帯域mの重みを表し、受信機（ユーザ）により動的に変更され得る。
【００６６】
【数３０】
2010511341.tif 000032
及び
【００６７】
【数３１】
2010511341.tif 000033
は、CEシンボル及びヘッダシンボルから導かれたサブバンドmのサブキャリアkでのチャネルインパルス応答推定を表し、それぞれ式2及び11により与えられる。σ2CE,m及びσ2HDR,mは、それぞれCEシンボル及びヘッダシンボルから導かれたサブバンドmでの雑音分散推定を表す。
【００６８】
ペイロードシンボルは、以下を使用して等化される。
【００６９】
【数３２】
2010511341.tif 000034
ただし、Xn(k)は等化ユニット34の出力であり、Gm(k)はTFI-OFDM受信機66に適合した等化方式に基づいて
【００７０】
【数３３】
2010511341.tif 000035
から導かれる。
【００７１】
図６は、図５に示すTFI-OFDM通信受信機66動作を示すフローチャート82を示している。TFI-OFDM通信受信機66の動作は84で始まり、RFフロントエンドは、特定の周波数のRF信号に具現されたデータパケットを受信し、オシレータ26から生成された異なる周波数の他の信号を使用して信号をダウンコンバートする。86において、同期ユニット28は、ミックスダウンされた信号を受信し、様々な同期動作を実行する。前述のように、これらの同期動作は、この信号のタイミング及び周波数の調整と、AGC設定の調整と、フレームの開始の検出と、ゼロパディングされた系列及びガード間隔の除去とを含む。
【００７２】
88において、FFTプロセッサ30は、同期ユニット28からの調整された信号を周波数ドメインに変換する。90において、チャネル及び雑音分散推定ユニット32は、FDプリアンブル20の変換されたOFDMシンボル（すなわち、CEシンボル）と共に、周波数ホッピングパターンの様々なTFCで提供される帯域番号を使用し、チャネルに関連するチャネル及び雑音分散を推定する。次に、92において、スイッチ70が位置1に動かされ、これにより、94において、等化ユニット34は、チャネル及び雑音分散の影響について、ヘッダ部分のOFDMシンボルを等化又は補償する。
【００７３】
96において、デコーダ72は、ヘッダ部分のOFDMシンボルを復号化する。98において、送信ヘッダビットが生成され、100において更新器に送信される参照ビットを生成するために更に処理される。102において、更新ユニット68は、参照OFDMヘッダシンボルを受信し、周波数ホッピングパターンの様々なTFCで提供される帯域番号並びに（CEシンボルから導かれた）チャネル及び雑音分散推定ユニット32から生成された推定されたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定を用いた参照シンボルと、FFTプロセッサ32から生成された受信シンボルとを使用することにより、チャネルインパルス応答及び雑音分散推定を更新する。
【００７４】
104において、チャネルインパルス応答及び雑音分散推定を更新した後に、スイッチは位置2に動かされる。スイッチが位置2になると、更新器68は、更新されたたチャネルインパルス応答及び雑音分散推定を等化ユニット34に送信する。106において、等化ユニット34は、ペイロード部分16のOFDMシンボルを等化又は補償する。108において、デコーダ72は、デコーダの上の分岐でペイロードのOFDMシンボルを処理する。
【００７５】
図４及び６の前述のフローチャートは、TFI-OFDM受信機22及び66を動作させることに関連する処理動作のいくつかを示している。これに関して、フローチャートの各ブロックは、これらの機能を実行することに関連する処理動作を表す。或る代替の実装では、ブロックに記載された動作が図面に記載された順序と異なって生じてもよく、例えば、関与する動作に応じて、実際には実質的に同時に実行されてもよく、逆の順序で実行されてもよい点に留意すべきである。また、当業者は、これらの処理動作を示す更なるブロックが追加されてもよいことを認識する。
【００７６】
TFI-OFDM受信機22及び66は、完全にハードウェアの実施例、完全にソフトウェアの実施例、又はハードウェア及びソフトウェア構成要素の双方を含む実施例の形式になってもよい。一実施例では、TFI-OFDMシステム22及び66により実行される動作は、ソフトウェアに実装され、ソフトウェアは、ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含み、これらに限定されない。
【００７７】
更に、TFI-OFDM受信機22及び66により実行される動作は、コンピュータ若しくは何らかの命令実行システムにより使用されるプログラムコード又はこれらと共に使用されるプログラムコードを提供するコンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムプロダクトの形式になってもよい。この説明の目的で、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読媒体は、命令実行システム、機器若しくは装置により使用されるプログラム又はこれらと共に使用されるプログラムを包含、格納、通信、伝搬又は転送することができる何らかの機器でもよい。
【００７８】
媒体は、命令実行システム、機器若しくは装置により使用される画像処理機能又はこれらと共に使用される画像処理機能を実行する命令を含むプログラムを包含、格納、通信、伝搬又は転送することができる何らかの機器でもよい。コンピュータ可読媒体は、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体システム（又は機器若しくは装置）でもよく、伝達媒体でもよい。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又は固体メモリ、磁気テープ、取り外し可能コンピュータディスク、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）、固定磁気ディスク及び光ディスクを含む。光ディスクの現在の例は、CD-ROM（compact  disk  -  read  only  memory）、CD-R/W（compact  disk  -  read/write）及びDVD（digital  video  disk）を含む。
【００７９】
この開示を提供されると、TFI-OFDMの性能を改善する手法が存在することが明らかになる。この開示は特に好ましい実施例と共に図示及び説明されているが、この開示の範囲を逸脱することなく、当業者は変更及び変形を行うことができることがわかる。
【図１】
2010511341.tif 000036
【図２】
2010511341.tif 000037
【図３】
2010511341.tif 000038
【図４】
2010511341.tif 000039
【図５】
2010511341.tif 000040
【図６】
2010511341.tif 000041
【国際調査報告】
2010511341.tif 000042
2010511341.tif 000043