(57)【要約】  無線受信機は、チャンネルを用いて送信された変調信号の統合符号タイミング回復とともに周波数及び位相のオフセットを補償することができ、受信機によって受信される変調信号を表す情報信号のための誤差信号を生成する変換モジュールを備えることのできるシステム及び方法を提供する。変換モジュールは、情報信号を２乗することにより、２乗信号を生成する２乗モジュールと、２乗信号の局所参照信号との複合乗算を実施するミキサと、ダウンサンプラとを備えることができる。変換モジュールはまた、統合符号タイミング回復とともに周波数及び位相のオフセットを抽出及び補償を行うことができる。
2017513417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンネルを用いて送信される変調信号を受信する無線周波数受信機であって、
前記無線周波数受信機によって受信された前記変調信号を表す情報信号として第１誤差信号を生成し、前記情報信号を２乗することによって２乗信号を生成する２乗モジュールと、局所参照信号によって前記２乗信号の複合乗算を実施する第１ミキサと、を備える第１変換モジュールと、
前記第１変換モジュールによって生成された誤差信号に基づき、受信信号の符号タイミングを推定し、符号タイミング信号を生成する符号タイミング推定器モジュールと、
前記第１変換モジュールによって生成された誤差信号に基づき、受信信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器モジュールと、
前記第１変換モジュールによって生成された誤差信号に基づき、受信信号における位相オフセットを推定する位相オフセット推定器モジュールと、
を備えることを特徴とする、無線周波数受信機。
【請求項２】
前記符号タイミング推定器モジュール、前記周波数オフセット推定器モジュール、及び前記位相オフセット推定器モジュールの各々は、同一の前記情報信号に基づいて算出された誤差信号を使用して推定を実施することを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項３】
第２変換モジュールをさらに備え、
前記第２変換モジュールは、周波数補正情報信号に基づき、前記受信信号として第２誤差信号を生成し、
前記第１変換モジュールは、前記情報信号に基づき、前記第１誤差信号を生成し、
前記符号タイミング推定器モジュール及び前記周波数オフセット推定器モジュールは、同一の受信信号に基づいて算出された前記第１誤差信号を使用して各々の推定を実施し、
前記位相オフセット推定器モジュールは、前記周波数補正情報信号に基づいて算出された前記第２誤差信号を使用して前記位相オフセットの推定を実施することを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項４】
推定された前記周波数オフセットを前記情報信号に適用することにより、周波数補正情報信号を生成する第２ミキサと、
推定された前記位相オフセットを前記周波数補正情報信号に適用する第３ミキサと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項５】
前記第１変換モジュールは、
ミキサから出力信号を受信し、前記出力信号を遅延させるシフトレジスタモジュールと、
出力誤差信号の遅延サンプルを選択するために、混合され遅延した信号のスペクトルの折り返しを実施するダウンサンプラと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項６】
前記第１変換モジュールは、
前記情報信号を遅延させるシフトレジスタモジュールと、
遅延した前記情報信号を２乗する前にダウンサンプリングするダウンサンプラモジュールと、
をさらに備え、
前記情報信号を２乗することは、ダウンサンプリングされ遅延した前記情報信号を２乗することを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項７】
前記情報信号は、前記無線周波数受信機によって受信された前記変調信号をデジタル化しダウンコンバージョン化したバージョンを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項８】
前記第１変換モジュール、前記符号タイミング推定器モジュール、前記周波数オフセット推定器モジュール、及び前記位相オフセット推定器モジュールは、非一時的な記憶媒体に記憶されたコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを含むことを特徴とする、請求項７に記載の無線周波数受信機。
【請求項９】
前記情報信号は、デジタルベースバンド信号を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項１０】
成分εを符号タイミング推定値、成分△ωを周波数オフセット推定値、成分θ０を位相オフセット推定値としたとき、前記第１変換モジュールによって生成される前記誤差信号は、以下のｅ（ｍ）であることを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【数９】
2017513417.tif 000011
【請求項１１】
前記符号タイミング推定器モジュールによる符号タイミングの推定は、
異なる量ずつ遅延した情報信号のバージョンの各々に変換を実施し、複数の変換を実施するステップと、
複数の変換の結果を比較するステップと、
前記比較に基づき、いずれの量の遅延が前記受信信号と局所参照信号との間の遅延を示すかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線周波数受信機。
【請求項１２】
前記比較するステップは、前記複数の変換の各々からの平均電力を比較することにより、いずれが最大電力を有するかを判定するステップを含み、
前記システムは最大電力を有するブランチを選択し、それに関連付けられた遅延が特定され、
前記最大電力の出力から、前記受信信号と局所参照信号との間の遅延Ｄが指摘され、符号タイミングが回復される、
ことを特徴とする、請求項１１に記載の無線周波数受信機。
【請求項１３】
チャンネルを用いて送信され、受信機によって受信される変調信号の周波数及び位相のオフセット並びに符号タイミングを推定する方法であって、
情報信号を２乗することにより２乗信号を生成するステップと、複合乗算によって前記２乗信号を参照信号で乗じるステップと、を含む第１変換を、前記受信機によって受信された前記変調信号を表す前記情報信号に適用することにより、第１誤差信号を生成するステップと、
前記第１変換によって生成された前記第１誤差信号に基づき、受信信号の符号タイミングを推定し、前記情報信号として符号タイミング信号を生成するステップと、
前記第１変換によって生成された前記第１誤差信号に基づき、受信信号の周波数オフセットを推定するステップと、
前記第１変換によって生成された前記第１誤差信号に基づき、受信信号における位相オフセットを推定するステップと、
を備えることを特徴とする、方法。
【請求項１４】
前記符号タイミングを推定するステップ、前記周波数オフセットを推定するステップ、及び前記位相オフセットを推定するステップを推定するステップは、同一の前記情報信号に基づいて算出された前記第１誤差信号を使用して実施されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
周波数補正情報信号に基づき、前記受信信号に第２誤差信号を生成する第２変換を適用するステップをさらに備え、
前記第１変換は、前記情報信号に基づき、前記第１誤差信号を生成し、
前記符号タイミングを推定するステップ及び前記周波数オフセットを推定するステップは、同一の受信信号に基づいて算出された前記第１誤差信号を使用して実施され、
前記位相オフセットを推定するステップは、前記周波数補正情報信号に基づいて算出された前記第２誤差信号を使用して実施されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
推定された前記周波数オフセットを前記情報信号と混合することにより、周波数補正情報信号を生成するステップと、
推定された前記位相オフセットを前記周波数補正情報信号と混合することにより、補正情報信号を生成するステップと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１変換は、前記乗算により出力された信号を遅延させるステップと、
遅延した前記信号をダウンサンプリングすることにより、誤算信号を生成するステップと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１変換は、
前記情報信号を遅延させるステップと、
遅延した前記情報信号を２乗する前にダウンサンプリングするステップと、
をさらに備え、
前記情報信号を２乗することは、ダウンサンプリングされ遅延した前記情報信号を２乗することを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記情報信号は、前記受信機によって受信された前記変調信号をデジタル化しダウンコンバージョン化したバージョンを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記情報信号は、デジタルベースバンド信号を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項２１】
成分εを符号タイミング推定値、成分△ωを周波数オフセット推定値、成分θ０を位相オフセット推定値としたとき、前記第１変換モジュールによって生成される前記誤差信号は、以下のｅ（ｍ）であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【数１０】
2017513417.tif 000012
【請求項２２】
前記符号タイミングを推定するステップは、
異なる量ずつ遅延した情報信号のバージョンの各々に変換を実施し、複数の変換を実施するステップと、
複数の変換の結果を比較するステップと、
前記比較に基づき、いずれの量の遅延が前記受信信号と局所参照信号との間の遅延を示すかを判定するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項２３】
前記比較するステップは、前記複数の変換の各々からの平均電力を比較することにより、いずれが最大電力を有するかを判定するステップを含み、
前記システムが最大電力を有するブランチを選択し、それに関連付けられた遅延が特定され、
前記最大電力の出力から、前記受信信号と局所参照信号との間の遅延Ｄが指摘され、符号タイミングが回復される、
ことを特徴とする、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の技術は通信システム全般に係り、特に、いくつかの実施形態は、受信した変調信号の符号タイミングを回復する周波数及び位相オフセット補償を行うシステム及び方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
無線通信デバイスは、今日の社会においてユビキタスとなっている。実際、通信技術の継続的で大規模な進歩に伴い、通信能力の向上した消費者部門、民間部門、及び政府部門のいずれにもより多くのデバイスが導入されている。さらに、処理能力、低消費電力技術、並びにデータ符号化及び変調化技術の向上がより広範に亘る無線通信及び有線通信の拡大をもたらしてきた。
【０００３】
例えば、通信ネットワークは今や、有線及び無線ともに、多くの家庭環境及び職場環境において当たり前のものである。このようなネットワークでは、生産性を上げるか、単にユーザの利便性を改善するため、これまで独立していた種々のデバイスにデータ及びその他の情報を共有させている。このようなネットワークの一例をいくつか挙げると、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信ネットワーク、８０２．１１通信ネットワーク及び８０２．１６通信ネットワーク等の種々のＩＥＥＥ規格ネットワークが含まれる。
【０００４】
さらに多数の分野及び産業で使用されるツール、道具、及びその他の装置は、それらのルーチン機能の一部として無線通信能力を備えるように発達してきた。これらの通信能力により、例えば、その装置を制御するコマンド及び制御情報等の情報；その装置によって収集されたテレメトリー、データ、又はその他の情報；ステータス、レポート、及びその他の「家計」等の情報；その装置の動作、使用、展開、及びメンテナンスに有用又は必要であってもよいその他の情報を含む情報の交換を可能にする。
【０００５】
図１は、上述の種類の装置を含む多数の無線デバイスのうちのいずれかとともに使用可能な送信機及び受信機の一例を示す簡易なブロック図である。これらのデバイスは、所望の能力に応じて、送信機、受信機、又はその双方（送受信機と称する）を備えることができる。送信機は、送信のための情報１２２を受信し、プリコーダ１３２、変調器１３４、増幅器１３６、及びアンテナ１３８を備えてもよい。当分野で通常の知識を有する者は、無線送信機が他の機能も備えてよいことを理解するであろう。プリコーダ１３２は、例えば、チャンネルのパラメータ又は性質を考慮することによって性能を最適化するようにデータを事前符号化するために設けることができる。
【０００６】
変調器１３４は、基本的に、送信対象の情報を受信し、無線周波数（ＲＦ）変調信号を出力するために使用される。通常、情報信号１２２（事前符号化済みか否かを問わず）を所望の搬送波周波数の搬送波と結合（例えば、多重化）することによって変調が行われる。送信対象の情報に応じて、アナログドメイン又はデジタルドメインで変調を行うことができる。基本的デジタル変調技術の例には、その他既知の変調技術も使用することができるが、位相偏移変調（ＰＳＫ）、周波数偏移変調（ＦＳＫ）、直交振幅変調（ＱＡＭ）、及び前述の技術の変形型が含まれる。
【０００７】
増幅器１３６は、アンテナ１３８によって送信のための信号を増幅するために設けることができる。アンテナ１３８は、電磁信号として変調搬送波信号を通信チャンネル１２４を用いて（例えば、空中に）発信するために設けることができる。同様に、アンテナ１４８は、受信機上にも設けられる。受信側において、アンテナ１４８を使用して、通信チャンネルを用いて発信された電磁信号を捕捉する。送受信機を使用した実施形態において、送受信機の性質に応じて、送信動作及び受信動作に別個のアンテナを使用することもでき、又は同一のアンテナを使用することもできる。
【０００８】
受信機の検討を続けると、図１に示す基本的受信機の一例は、アンテナ１４８、ＲＦ増幅器１４２、復調器１４４、フィルタ１４６を備える。ＲＦ増幅器１４２は、アンテナ１４８によって受信されて復調器１４４に提供された信号を増幅する。復調器１４４は、基本的に、変調器１３４によって適用された変調を取り消す。換言すると、復調器１４４は、変調搬送波から当初の情報保持信号を回復する。フィルタ１４６は、回復された情報信号１２３から望ましくない雑音を取り除くために設けることができる。フィルタリングは、チャンネル選択性を向上するため、受信機の前工程において使用することもできる。送信機については、当分野で通常の知識を有する者は、通信システムの目標及び目的に応じて、受信機でいかに追加的特徴及び要素を提供することができるかを理解するであろう。例えば、デジタル受信器の場合、システムには復調に先立ってアナログ−デジタル変換が含まれてもよく、デジタルドメインにおいて復調が実施されてもよい。他の例として、例えば、スーパーヘテロダイン受信機と同様に、複数のダウンコンバージョンステップが実施されてもよい。さらに、到達した信号をまず中間周波数（ＩＦ）にダウンコンバージョンすることができ、このＩＦ信号をベースバンドへのダウンコンバージョンに先立ってデジタルドメインに変換することができる。
【０００９】
上述のように、ＰＳＫ変調を始めとする多数の所望の変調技術のいずれかを実装するために変調器１３４及び復調器１４４を選択することができる。ＰＳＫは、送信対象の情報を表す搬送波信号の位相変化を使用するデジタル変調技術である。ＰＳＫ変調は、独自のビットパターン又は符号を表すため、有限数の位相を使用する。従って到達した情報ストリーム１２２は、通常、グループで作業され、各自グループは変調技術の特定位相によって表されるビットパターン（例えば、符号）に変換される。受信機において、復調器は、受信信号の位相を判定し、それが表す符号に戻すようマップする。このように、当初の情報を回復することができる。ＱＰＳＫ、すなわち四位相偏移変調は、変調に４つの位相を用いるＰＳＫの変形型である。ＱＰＳＫは、４つの位相が利用可能であり、符号毎に情報ビットに符号化することができる。ＰＳＫは、その他の有限数の位相を使用して実装することができる。
【００１０】
図２は、基本的なＱＰＳＫ変調器及び復調器を示すブロック図である。ＱＰＳＫ変調は、通常、当技術分野で周知であり、当分野で通常の知識を有する者は、代替の構成及びアーキテクチャを使用していかにＱＰＳＫ変調が実装可能であるかを理解するであろう。図２に示す例において、変調器２０２は、直並列変換器２１６、ローパスフィルタ２３２、２３４、局所発振器２４２、ミキサ２３６、２３８、位相器２４４、及び加算器２４６を備える。動作中、直並列変換器（又はデマルチプレクサ）２１６は、データを２つの別のデータストリームに並列処理する。通常、これにより、偶数ビットと奇数ビットとを分離する。奇数ビット及び偶数ビットは各々、ＮＲＺフォーマットおよび並列に変換することができる。ビットは、変調のため、位相アーム及び直角位相アームでこれらに送られる。ローパスフィルタ２３２、２３４を使用して、データストリームから雑音を取り除く。局所発振器２４２、ミキサ２３６、２３８、及び位相器２４４を用いて、位相内成分及び直角位相成分を変調する。
【００１１】
ＱＰＳＫ変調において、２つの正弦曲線（例えば、ｓｉｎ及びｃｏｓ）を変調（例えば、ｃｏｓ（ωｔ）及びｓｉｎ（ωｔ））に使用する。位相内アーム上の信号は、ミキサ２３６を使用して局所発振器信号で乗じられ、直角アーム上の信号は、マルチプレクサ２３８における局所発振器信号の位相シフトバージョンで乗じられる。通常、位相シフトは９０°であり、これによってｃｏｓ（ωｔ）及びｓｉｎ（ωｔ）による乗算を行わせる。従って、変調により、当初の信号を、Ｉチャンネル又は成分及びＱチャンネル又は成分と称される２つの成分に分離する。Ｉ成分及びＱ成分は、互いに９０°離間するため、搬送波周波数は同一であるものの直交、すなわち直角である。ＱＰＳＫ変調信号は、加算器２４６において、位相内アーム及び直角位相アームからの信号を結合することによって得られる。２つの成分が直交するため、これらは同一のチャンネルで同時に加算及び送信することができる。
【００１２】
ＱＰＳＫ復調器２０４は、局所発振器２４３、ミキサ２３７、２３９、位相器２４５、ローパスフィルタ２３３、２３５、及び判定ブロック２４９を備える。受信したＱＰＳＫ変調データストリーム２５２は、分割され、ミキサ２３７、２３９に提供される。ミキサ２３７、２３９は、このデータを復調し、Ｉチャンネル及びＱチャンネルから搬送波を取り除く。これは、例えば、到達した信号をｃｏｓ（ωｔ）及びｓｉｎ（ωｔ）で乗じることによって実現できる。ダウンコンバージョンされた信号は、ローパスフィルタ２３３、２３５によってフィルタリングされ、判定モジュール２４９に送信される。判定モジュール２４９は、当初送信されたデータ２２２の推定値（２２２）＾に到達するようにダウンコンバージョンされたデータストリームを評価する。
【００１３】
ＱＰＳＫにおけるコヒーレント検出により、受信機は、搬送波周波数及びデータを復調する位相を把握しなければならない。従って、受信機はこの位相を把握するため、搬送波及び位相回復技術を頻繁に使用する。これは、例えば、到達した搬送波周波数を固定し、周波数及び位相の変化を追跡するため、受信機においてＰＬＬ（位相ロックループ）を使用することによって実現できる。
【００１４】
他の多くの変調及び復調技術も、何らかの形態のタイミング及び位相推定を必要とする。例えば、オフセット四位相偏移変調（Ｏ−ＱＰＳＫ）とも称することのできる最小偏移変調（ＭＳＫ）は、いくつかの魅力的な特性を有する。つまり、データレートに比較して帯域幅が小さいこと、効率的な電力増幅のためにエンベロープが一定であることである。しかしながら、受信機側でＭＳＫ型信号のコヒーレント復調を成功させるには、周波数及び位相を精密に同期させる符号タイミング情報を必要とする。通常、送信機及び受信機の発振器は、何らかの周波数のミスマッチを有し、これが周波数及び位相オフセットの誤差を生じる。このような誤差の他のソースとして、送信機及び受信機が互いに対して運転中である状況で生じ得るドップラー効果があり得る。
【００１５】
位相及び周波数オフセット補償に対する過去のソリューションは、いくつかのカテゴリーに分類することができる。１つのカテゴリーには、周波数及び位相の誤差推定に既知のシーケンスを使用するか、又は、タイミング同期を使用するアルゴリズムのクラスが含まれる。すなわち、これらはデータ補助によるものである。データ補助アルゴリズムは、特に、受信機が低信号対雑音比（ＳＮＲ）レベルで動作するとき、オフセットの推定に非常に長い既知のシーケンスを必要とすることもある。
【００１６】
アルゴリズムの他のクラスでは、いくつかのアプローチを展開する。１つのアプローチとして、フーリエ変換を使用して周波数ドメインにおける周波数オフセットを推定するものがある。他のアプローチでは、完全デジタル非データ補助フィードフォワードソリューションが提案されている（非特許文献１参照）。このアプローチは、周波数オフセット及び符号タイミングを抽出する特別な変換機構に依存している。非特許文献１に記載のシステムは、以下のような誤差信号期待値を見出す。
【００１７】
Ｅ｛ｅ（ｍ）｝＝（１＋ｃｏｓ２πε））ｅ２ｊ△ωＴ
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ｍｅｈｌａｎ，Ｒ．；Ｙｏｎｇ−Ｅｎ  Ｃｈｅｎ；Ｍｅｙｒ，Ｈ．，「バーストモードモバイル無線のための統合周波数オフセット及び符号タイミング推定を備えた完全デジタルフィードフォワードＭＳＫ復調器」Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ，ｖｏｌ．４２，ｎｏ．４，ｐｐ．４３４，４４３，１９９３年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
Ｅ｛ｅ（ｍ）｝はサンプリング周波数ｆｓ＝Ｒのときの変換関数出力の期待値であり、Ｔは符号継続時間であり、Ｒ＝１／Ｔはデータレートであり、εはＴに対するタイミング誤差であって−０．５≦ε≦０．５であり、△ωは周波数オフセットである。このことから分かるように、変換により、タイミング誤差ε及び周波数オフセット△ωを推定するものの、位相オフセットに対処するものでない。従って、このアプローチの欠点は、初期の位相誤差についての情報を喪失してしまうこと、瞬時の位相オフセットを抽出できないことである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本明細書に記載の技術的ソリューションの種々の実施形態は、周波数及び位相のオフセット補償を提供するものである。さらに他の実施形態における技術は、符号タイミング回復のソリューションに関するものであってもよく、これは符号開始時間を判定するよう実装することができる。さらに他の実施形態では、周波数及び位相のオフセット誤差を連続的に推定及び補償するよう実装することのできる非データ補助デジタルフィードフォワード推定技術を実施するシステム及び方法を提供する。
【００２１】
本明細書に記載の技術の種々の実施形態によれば、無線周波数受信機は、チャンネルを用いて送信される変調信号を受信することができ、受信機によって受信される変調信号を表す情報信号のために第１誤差信号を生成する変換モジュールを備えることができる。変換モジュールは、情報信号を２乗することにより２乗信号を生成する２乗モジュールと、局所参照信号で２乗信号の複合乗算を実施するミキサと、混合された信号のスペクトル折り返しを実施するダウンサンプラとを備えることができる。種々の実施形態において、無線受信機はさらに、変換モジュールによって生成された誤差信号に基づいて受信信号の符号タイミングを推定し、符号タイミング信号を生成する符号タイミング推定器モジュールと、変換モジュールによって生成された誤差信号に基づいて受信信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器モジュールと、変換モジュールによって生成された誤差信号に基づいて受信信号における位相誤差を推定する位相オフセット推定器モジュールとを備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】無線デバイスとともに使用することのできる送信機及び受信機の一例を示す簡易ブロック図である。
【図２】基本的な変調器及び復調器を示すブロック図である。
【図３】本明細書に記載の技術の実施形態を実装することのできる装置の一例を示すブロック図である。
【図４】本明細書に記載の技術の種々の実施形態で使用することのできる典型的なデジタル受信機の一例を示す図である。
【図５】図４に示す受信機の典型的な動作を示すフロー図である。
【図６】本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、周波数及び位相のオフセット補償を行うための実装の一例を示す図である。
【図７】本明細書に記載の技術の種々の実施形態において実施することのできる変換の一例を示す図である。
【図８】図７の変換モジュールによって実施されるプロセスの一例を示す動作フロー図である。
【図９】本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、周波数推定を実施するモジュールの一例を示す図である。
【図１０】本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、周波数推定プロセスの一例を示す動作フロー図である。
【図１１】本明細書に記載の技術の一実施形態における、残余位相誤差を推定する位相推定器モジュールの一例を示す図である。
【図１２】本明細書に記載の技術の一実施形態における、位相オフセット推定プロセスの一例を示す動作フロー図である。
【図１３】本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、符号タイミング回復を実施するモジュールの一例を示す図である。
【図１４】本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、符号タイミング回復モジュールの一例を示す動作フロー図である。
【図１５】本明細書に記載の技術の一実施形態における、符号タイミング回復を伴う周波数及び位相の推定を行うシステムのアーキテクチャの一例を示すブロック図である。
【図１６】本明細書に記載の技術の一実施形態における、変換の他の例を示すブロック図である。
【図１７】本明細書に記載の技術の一実施形態における、この変換の動作フロー図を示す図である。
【図１８】非特許文献１に記載の従来の変換を示す図である。
【図１９】本明細書に記載の技術の実施形態の種々の特徴を実装するのに使用されてもよい演算モジュールの一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本明細書に記載の技術の他の特徴及び様態は、本明細書に記載の技術の実施形態に係る特徴を例示した添付の図面と併せて、以下の詳細な説明により明らかとなるであろう。概要は、本明細書に記載のいずれの発明の範囲をも限定するものでなく、その範囲は添付の請求項によってのみ規定される。
【００２４】
図面は、厳密なものではなく、又、本発明を厳密に本明細書の記載の形態に限定することを意図するものでもない。本発明は、修正及び変更を加えて実施することもでき、本明細書に記載の技術は、請求項及びその同等物によってのみ限定されることを理解しなければならない。
【００２５】
本明細書に記載の技術の一実施形態は、周波数及び位相のオフセット補償を提供するソリューションに関する。本明細書に記載の技術の他の実施形態は、符号タイミング回復のソリューションに関し、これは符号開始時間を判定するように実装することができる。さらに他の実施形態は、周波数及び位相のオフセット誤差を連続的に推定及び補償するように実装することのできる、非データ補助デジタルフィードフォワード推定技術を実施するシステム及び方法を提供する。本明細書に記載の技術の実施形態により、低速周波数オフセットドリフトを追跡することができ、実施形態を符号タイミング回復にも使用することができる。送信データについて何らの知識を必要とすることもなく、デジタル回路における効率的実装に好適であるような推定技術を提供することができる。相関器の複雑さを低減し、よりロバストな性能を実現する符号タイミング回復ソリューションを提供することができる。
【００２６】
本明細書に記載の技術の種々の実施形態によると、無線周波数受信機は、チャンネルを用いて送信される変調信号を受信することができ、受信機によって受信された変調信号を表す情報信号のための第１誤差信号を生成する１つ以上の変換モジュールを備えることができる。変換モジュールは、情報信号を２乗することにより２乗信号を生成する２乗モジュールと、２乗信号の局所参照信号による複合乗算を実施するミキサと、混合信号のスペクトル折り返しを実施するダウンサンプラとを備えることができる。種々の実施形態において、無線受信機はさらに、変換モジュールによって生成された誤差信号に基づき、受信信号の符号タイミングを推定し、符号タイミング信号を生成する符号タイミング推定器モジュールと、変換モジュールによって生成された誤差信号に基づき、受信信号の周波数オフセットを推定する周波数オフセット推定器モジュールと、変換モジュールによって生成される誤差信号に基づき、受信信号における位相誤差を推定する位相オフセット推定器モジュールとを備えることができる。いくつかの実施形態において、同一の変換モジュールを使用して誤差信号を生成して他のモジュールに供給することができ、他の実施形態では、他のモジュールのうちの１つ以上によって使用された誤差信号を生成するため、別の変換モジュールを提供することができる。さらに、与えられた変換モジュールは、各々対応するモジュールに誤差信号を提供する複数の別々の変換モジュールを含んでもよい。議論を容易にし、説明を明確にするため、周波数推定器、位相推定器、及び符号タイミング推定器は別の変換モジュールである例を示す。
【００２７】
いくつかの実施形態において、変換を使用して、ＭＳＫ変調信号の符号タイミング、周波数及び位相のオフセットを抽出することができる。変換は、種々の形態の連続位相変調（ＣＰＭ）方式を含む他の変調方式に適用することができる。
【００２８】
当該技術をさらに詳細に説明する前に、当該技術を実装することのできる装置の一例を説明することが有用である。このような例の１つとして、図３に示すような無線及び有線通信インタフェースの双方の装置がある。この説明を読んだ後、当分野で通常の知識を有する者は、本明細書に記載の技術が無線通信能力を備えた数多くの異なるデバイス又は装置のいずれかとともに使用することができることを理解するであろう。
【００２９】
ここで図３を参照すると、この適用の一例において、装置３００の一例は、通信モジュール３０１と、プロセッサ３０６（複数のプロセッサ又は処理ユニットを備えることができる）と、メモリ３１０（異なる種別のメモリユニット又はモジュールを備えることができる）とを備える。これらの構成要素は、これらのモジュールが情報及びその他のデータを交換及び共有してもよいバス３１２を介して、通信可能に連結される。通信モジュール３０１は、無線受信機モジュール３０２と、無線送信機モジュール３０４と、Ｉ／Ｏインタフェースモジュール３０８とを備える。
【００３０】
アンテナ３１６は、無線送信機モジュール３０４に連結され、装置３００によって使用されることにより、それが接続された無線装置に無線で無線信号を送信する。これらのアウトバンドＲＦ信号は、装置３００によって他の物に送信されるほぼあらゆる種別の情報を含むことができる。例えば、複合周辺機器（ＭＦＰ）の場合、これは、スキャンされた画像又は文書、ログ情報、家計情報、又はＭＦＰがその動作に関連して送信した他の情報を表すファイルを含むことができる。他の例として、カメラの場合、このアウトバンド情報は、カメラによってコンピュータ、プリンタ、又はその他のデバイスに送信された画像ファイル及び関連データ（メタデータを含む）を含むことができる。
【００３１】
アンテナ３１４は、無線受信機モジュール３０２に含まれ、且つこれに連結されることにより、装置３００がその受信範囲内の種々の無線ターミナルから信号を受信するようにする。受信信号は、装置３００の動作のために使用される他の装置からの情報を含むことができる。以上の２つの例について続けると、ＭＦＰの場合、無線受信機モジュール３０２によって受信されたインバウンド情報は、例えば、ＭＦＰによって印刷又はファックスされる対象のファイルを含むことができる。カメラの場合、受信情報は、カメラによって使用されるファームウェア更新、制御情報、又はその他の情報であり得る。
【００３２】
本例では２つのアンテナが図示されているが、当分野で通常の知識を有する者は、異なる数のアンテナが可能であるものとして、種々のアンテナ及びアンテナ構成が設けられることを理解するであろう。例えば、送信機能及び受信機能は、共通のアンテナ又はアンテナ構造を使用して収容することができ、又は図示の送信機能及び受信機能のために別のアンテナ又はアンテナ構造を設けることができる。またアンテナ列、若しくは受動要素及び能動要素の組み合わせを含む、その他の複数のアンテナ又はアンテナ要素のグループを送信機能及び受信機能に使用することができる。通信モジュール３０１を使用して実装される無線通信は、標準化プロトコルを含む多数の異なる無線プロトコルに従って実装することができる。このような標準化プロトコルの例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＨｉｐｅｒＬａｎ、及び種々のＩＥＥＥ８０２．１１通信規格が含まれるが、他の通信インタフェース（標準化されているか否かを問わず）を実装することもできる。
【００３３】
図示の例では、Ｉ／Ｏインタフェースモジュール３０８が設けられ、装置３００を他のネットワークノードに連結するよう構成することができる。これらには、ノード又は装置を含むことができる。このアーキテクチャの一例において、Ｉ／Ｏインタフェースモジュール３０８は、受信機モジュール３１８と送信機モジュール３２０とを備える。Ｉ／Ｏインタフェースモジュールを介した通信は、無線通信又は有線通信とすることができ、与えられた通信インタフェースに適切となるように、これらに含まれる送信機及び受信機には、ラインドライバ及び受信機、ラジオ、アンテナ、又はその他の項目が含まれる。送信機モジュール３２０は、音声、データ、及びその他の通信物を含み得る信号を送信してもよい。これらは、所望に応じて、標準ネットワークプロトコルで送信されてもよい。受信機モジュール３１８は、その他の装置から信号を受信する。これらの信号は、他の装置からの音声、データ、及びその他の通信物を含むことができ、所望に応じて、標準ネットワークプロトコルで受信することもできる。ＭＦＰ又はデジタルカメラの上述の例の項目において、Ｉ／Ｏインタフェース３０８は、上述の無線インタフェースにハードウェア組み込みの補間インタフェースを提供することができる。これは、例えば、イーサネットインタフェース、ＵＳＢインタフェース、ＦｉｒｅＷｉｒｅインタフェース、又はその他のハードウェア組み込みインタフェースであってもよい。
【００３４】
メモリ３１０は、１つ以上の異なる種別のメモリの１つ以上のモジュールを含むものとすることができ、図示の例では、データ及びその他の情報３２４と、プロセッサにより装置３００を動作させるのに使用されてもよい動作指示とを記憶する。プロセッサ３０６は、例えば、１つ以上のコア、ＣＰＵ、ＤＳＰ、又はその他のプロセッサユニットとして実装することができるが、指示又はルーチンを実行し、装置３００の動作を制御する指示と併せてメモリ３１０内のデータ及び情報を使用する。例えば、圧縮ルーチン等の画像処理ルーチンは、メモリ３１０に記憶することができ、プロセッサ３０６が画像ファイルを生ファイルからＪＰＥＧファイルに圧縮するのに使用することができる。
【００３５】
意図される装置の機能又は目的に応じて、装置３００にはその他のモジュールも設けることができる。種々の追加構成要素及びモジュールの完全なリストは長すぎて含めることはできないであろうが、いくつかの例を示すことはできる。例えば、装置が他の物から受信した通信を管理及び制御し、受信した通信を適切に送るために、別の通信モジュール３３４を設けることもできる。通信モジュール３３４は、他の物に送信及び受信された種々の情報の通信を管理することができる。通信モジュール３３４は、有線通信及び無線通信の双方を管理することができる。
【００３６】
装置３００の動作を制御するため、別の制御モジュール３３６を設けることができる。例えば、制御モジュール３３６は、装置３００の特徴及び機能を実装することができる。機能モジュール３３８も、装置の機能を提供するために設けることができる。例えば、ＭＦＰの場合、デバイスの印刷動作、走査動作、ファックス動作、及び複写動作を実施するため、種々のモジュール（種々の形態のハードウェア及びソフトウェアを含んでもよい）を提供することができる。デジタルカメラの場合、機能モジュール３３８は、例えば、光学システム、画像取得モジュール、画像処理モジュール等のモジュールを含むことができる。さらに、これらの例で説明するように、当分野で通常の知識を有する者は、いかにしてその他のモジュール及び構成要素が、装置の目的又は目標に応じて装置３００とともに設けられるかを理解するであろう。
【００３７】
以上適用例の一例を説明したが、本明細書に記載の技術は、時としてこの適用例の一例の観点から本明細書中に記載されることがある。この環境の観点における説明を提供することにより、本発明の種々の特徴及び実施形態が例示としての適用例の文脈中で表現される。当分野で通常の知識を有する者にとって、本説明を読んだ後、本発明が異なる代替の環境及び適用例でいかに実装可能であるかが明らかとなるであろう。
【００３８】
図４は、種々の実施形態において、本明細書に記載の技術を使用することのできる典型的なデジタル受信機を示す図である。図５は、本例の受信機の典型的な動作を示すフロー図である。ここで図４及び図５を参照すると、本例では、到達したアナログ信号ｓＩＦ（ｔ）は、中間周波数ｆＩＦに中心を置く。従って信号は、アナログミキサ（図示せず）によって中間周波数にダウンコンバージョンされている。動作５０２において、中間周波数信号ｓＩＦ（ｔ）は、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）４０４によってサンプリングされ、この信号をデジタルドメインに配置する。残りの処理は、点線で囲んだボックス４０６に示されるように、デジタルドメインで実施される。動作５０４において、サンプリングされたデジタル信号ｓＩＦ（ｎ）は、複素ベースバンド信号ｓ（ｎ）にダウンコンバージョンされる。ベースバンド信号ｓ（ｎ）は、通常、変調信号において、送信機から受信機に通信される情報を含むため、受信機によって受信される変調信号を表す情報信号と称することができる。しかしながら情報信号という用語は、デジタルベースバンド信号の説明に限定されるものでなく、デジタル又はアナログ、ベースバンド、ＩＦ又はＲＦ、若しくは他のものであるかを問わず、その他の情報信号をいうことができる。
【００３９】
送信機と受信機との間の周波数ミスマッチにより、ｓ（ｎ）は、ゼロベースバンド周波数からの周波数オフセットを有する。周波数オフセットにより、初期位相オフセット誤差と、周波数オフセット誤差とを生じる。これらは、受信機によって受信された変調ＲＦ信号における位相及び周波数のオフセットに対応する。また符号タイミングは、デジタルパス遅延及びアナログパス遅延のため、受信機側において既知でない。従って本明細書に記載の技術は、これらの位相及び周波数の誤差を補償し、符号タイミングを見出すように実装することができる。そこで、動作５０６において、デジタル受信機は、符号タイミング同期４１０を実施し、動作５０８において、周波数及びオフセット位相補償４１２を実施する。一旦、符号タイミングが回復され、周波数及び位相のオフセット誤差が補償されると、動作５１２において、補正ベースバンド信号ｓ（ｎ）が復調器４２２によって復調される。復調に先立ち、プリアンブル相関器４２０は、動作５１０において、プリアンブルシーケンスを検出して、フレームの開始を識別するよう実装することができる。
【００４０】
図６は、本明細書に記載の技術の一実施形態において、周波数及び位相のオフセット補償と符号タイミング回復プロセス４００の実装の一例を示す図である。図６に示す本例の実装は、遅延ブロック６０２と、符号タイミング推定器６０６と、周波数／位相オフセット推定器６０４と、直接デジタル合成器（ＤＤＳ）６０８と、ミキサ６１０とを備える。これはデジタルドメインで実装することができるため、位相及び周波数のオフセット補償及び符号タイミング推定は、例えば、プログラムコードを実行するデジタル信号プロセッサ又は記載の機能を実施する回路を含んでもよい処理システムを使用して行うことができる。
【００４１】
種々の実施形態において、周波数／位相オフセット推定器６０４は、周波数オフセット△ωの推定値及び／又は到来信号の位相推定値θを生成することができる。これら△ω、θの推定値を直接デジタル合成器（ＤＤＳ）６０８によって使用し、補正信号ｃ（ｎ−Ｄ）を生成することができる。この補正信号ｃ（ｎ−Ｄ）は、判定された周波数及び位相のオフセットを取り除くため、ミキサ６１０に適用することができる。図示の例において、補正信号ｃ（ｎ−Ｄ）は、遅延モジュール６０２によって作成される受信信号の遅延バージョンｓ（ｎ−Ｄ）に提供される。この遅延Ｄは、処理時間の補償に使用される。符号トリガを使用して、周波数／位相推定器を受信信号と同期することができる。これは、プリアンブル相関器及び復調器によっても使用することができる。符号タイミング推定器６０６を使用して、符号の開始を示す符号トリガ「ｓｙｍ  ｔｒｉｇ」（例えば、ストローブ）を生成することができる。従って、出力側は、位相／周波数補正出力信号６１４及び符号タイミング信号ｓｙｍ  ｔｒｉｇ６１６である。
【００４２】
図７は、本明細書に記載の技術の種々の実施形態において実施することのできる変換の一例を示す図である。図８は、この変換モジュールで実施されるプロセスを示す動作フロー図である。ここで図７及び図８を参照すると、動作８０２において、変調信号ｓ（ｎ）が２乗モジュール７０４によって受信及び２乗される。これにより、結果として、２乗変調信号ｓ２（ｎ）が生成される。直接デジタル合成器ＤＤＳ７０６は、例えば、周波数ソースに参照される周波数及び位相調整可能出力信号を生成又は合成することができる。本例において、ＤＤＳ７０６は、変調周波数ωの２倍の複素指数信号である参照信号ｒ（ｎ）を生成することができる。参照信号ｒ（ｎ）は、システムリセット信号ｒｓｔでリセットすることができる。
【００４３】
動作８０４において、２乗信号ｓ２（ｎ）は、複素乗算器７０８を使用して局所参照信号ｒ（ｎ）で乗じられ、結果として信号ｍｉｘ（ｎ）を生じる。この動作は、２乗信号のスペクトル要素を２ωシフトさせる。
【００４４】
動作８０６において、信号ｍｉｘ（ｎ）は、時間シフト、すなわち遅延するが、これはシフトレジスタ７１０を使用して遅延入力Ｄによって実現することができる。特に、信号は、Ｄ（０≦Ｄ＜Ｍ）シフトすることができ、結果として時間シフト信号ｍｉｘ（ｎ−Ｄ）を生じる。この時間シフト信号は、動作８０８において、Ｍ＝ｆＳ／Ｒでダウンサンプルされる。種々の実施形態において、遅延入力Ｄは、例えば、図９を参照して以下に述べるように、ｓｙｍ  ｔｒｉｇ６１６から生成される。
【００４５】
図示の例において、ダウンサンプラ７１２が出力として誤差信号ｅ（ｍ）を生成するようにダウンサンプリングが行われる。ここでｆＳはサンプリング周波数であり、Ｒは符号レートである。通常、デジタルＩＦ受信機に関しては、ｆＩＦ＝ｆＳ／４、ｆＳ＝８Ｒ、従ってＭ＝８である。シフトレジスタ７１０で信号を時間シフトすることにより、サンプルのストリームからいずれのサンプルがダウンサンプラ７１２によって選ばれるかを選択する機会を提供する。
【００４６】
数学的には、図７に示す変換は、式（１）のように表現することができる。
【００４７】
【数１】
2017513417.tif 000003
【００４８】
式（１）は、ＭＳＫ信号ｓｋ，ｉがＭでオーバーサンプルされることを示している。ただし、以下の通りである。
【００４９】
【数２】
2017513417.tif 000004
【００５０】
変調データシーケンスの偶数データビットａｋ∈（０、１）である。
【００５１】
以下のｂｋにおいて、ｂｋは偶数ビット及び奇数ビットの双方に依存する排他的ＯＲ逆演算の結果である。
【００５２】
【数３】
2017513417.tif 000005
【００５３】
Ｔ＝１／Ｒは符号期間であり、ω＝π／２Ｔは、変調周波数であり、ｉ及びＭは、各々、符号時間０≦ｉ＜Ｍの分数と、符号オーバーサンプリング比Ｍであり、εは、Ｔに対するタイミング誤差で、０．５≦ε≦０．５であり、△ω及びθ０は、各々、周波数オフセット誤差及び初期位相誤差である。
【００５４】
２乗演算は本例では非線形であり、式（２）に従って信号を生成する。
【００５５】
【数４】
2017513417.tif 000006
【００５６】
ミキサ７０８で局所参照信号ｒｋ，ｉと混合した結果、信号ｍｉｘｋ，ｉは式（３）で示すようになる。
【００５７】
【数５】
2017513417.tif 000007
【００５８】
ｒｋ，ｉは以下の通りである。
【００５９】
【数６】
2017513417.tif 000008
【００６０】
ここで新たなパラメータｃｋ＝２（１−ｂｋ）∈（０、２）である。
【００６１】
最後に、動作８０６及び８０８で示すように、ｃｋ＝２であるとき、シフトレジスタ７１０で遅延した信号ｍｉｘ（ｎ−Ｄ）のＭによるダウンサンプリングによって、高周波数成分ｅ２ｊ｛２ωｔｋ｝＝ｅｊ２πｋ＝１を折り返し、ｍ＝ｋであるときの出力ｅ（ｍ）は式（４）のように簡略化される。
【００６２】
【数７】
2017513417.tif 000009
【００６３】
なお、ダウンサンプリングは他のすべての演算の前に行うことができ、図１６に示すようにかなり実装が簡易化されたデジタル回路はｍ＝ｎ／Ｍで動作可能である。
【００６４】
上述のように、ここで設けた３つのブロック又はモジュールには、符号タイミング生成器、周波数推定器周波数推定器、及び位相推定器が含まれる。これらを組み合わせた一例を図６に示しており、ここでは、符号タイミング推定器が６０６に示されており、周波数及び位相のオフセット推定器が６０４に示されている。次に、これらのブロックの例について説明を行う。
【００６５】
図９は、本明細書に記載の技術の種々の実施形態において、周波数推定を実施するブロックの一例を示す図である。図１０は、本明細書に記載の技術の種々の実施形態において、周波数推定プロセスの一例を示す動作フロー図である。ここで図９及び図１０を参照すると、周波数推定器の一例は、変換ブロック９０２、フィルタリングブロック９０４、連結／遅延ブロック９０６、ミキサ９０８、ＣＯＲＤＩＣ９１０、分割器９１２、ローパスフィルタ９１４、及び変換器９１６を備える。動作中、変調信号（例えば、ＭＳＫ変調信号）ｓ（ｎ）が周波数推定器によって受信される。ｓｙｍ  ｔｒｉｇ（例えば、ｓｙｍ  ｔｒｉｇ６１６）に基づいて変調可能な変換モジュール９０２は、動作１００２において変換を行う。
【００６６】
変換器９１６によりその符号トリガ信号は変換され、変換ブロック９０２で遅延Ｄが生じることある。例えば、Ｍクロックのいずれが１に設定される符号トリガを含むかどうかを判定することによって、この変換を行うことができる。結果として生じた遅延Ｄ（０≦Ｄ＜Ｍ）が変換ブロック９０２に提供される。
【００６７】
この結果として、変換ブロック９０２の出力における誤差信号ｅ（ｍ）が生成される。動作１００４において、ローパスフィルタブロック９０４は、信号をフィルタリングすることで高周波数雑音を取り除き、結果としてフィルタリング済の誤差信号ｅ’（ｍ）を生じる。動作１００６において、連結／遅延ブロック９０６は、変換及びフィルタリングされた信号を連結及び遅延させ、動作１００８において、変換信号及び遅延した変換信号は、ミキサ９０８で乗算され、２つの連続するサンプル間の位相差が判定される。
【００６８】
動作１０１０において、ＣＯＲＤＩＣブロック９１０は位相を抽出する。いくつかの実施形態において、これは、ｘ座標及びｙ座標から、他の方法で位相差分を判定する極座標（振幅及び位相）に変換することによって行われる。従って、これにより、結果として信号２Ｍ△ω（ｍ）を生じる。この信号は、変換中に発生した２乗及びダウンサンプリング（例えば、図７参照）により、２Ｍ分大きい。従って、動作１０１２において、周波数オフセットを２Ｍで除算することにより、システムは周波数誤差△ω（ｍ）の瞬時推定値を生成する。この後、動作１０１４において、推定器は周波数誤差の平均値を推定する。一実施形態において、これは、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタ又は有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして実装することのできるローパスフィルタ９１４を使用して実現することができる。これは、周波数誤差△ωｅｓｔ（ｍ）の平均値を連続追跡するように実装することができる。
【００６９】
このシステムはまた、位相オフセットを判定するように構成することもできる。システムが周波数オフセット判定を実施した後、判定した周波数は、依然として真の周波数と何らかのミスマッチを有することもある。このようなミスマッチはいずれも、結果として、時間とともに蓄積する位相誤差を生じる可能性がある。従って、システムは、初期位相の推定のみを行うのでなく、周波数オフセットのミスマッチの結果として生じた残りの位相誤差を推定することもできる。
【００７０】
図１１は、本明細書に記載の技術の一実施形態において残りの位相誤差を推定する、位相推定器ブロックの一例を示す図である。図１１に示す位相推定器ブロックの一例は、位相誤差θ（ｍ）を推定するが、これには、初期位相誤差θ０と、残りの周波数誤差△ωｒｅｓ（ｍ）＝△ωｅｓｔ（ｍ）−△ωｔｒｕｅ（ｍ）で生成された位相誤差θｆ（ｍ）とが含まれる。種々の実施形態において、周波数誤差が既に補正されており、従って位相推定器の入力には僅かに残った誤差のみが存在することが推測される。図１２は、本明細書に記載の技術の一実施形態における、位相オフセット推定プロセスの一例を示す動作フロー図である。ここで図１１及び１２を参照すると、動作１２０２において、位相推定器ブロックが変換１１０２を適用している。適用可能な変換１１０２の一例として、上述した図７における変換がある。
【００７１】
動作１２０４において、変換信号ｅ（ｍ）はフィルタ１１０４によってフィルタリングされる。フィルタ１１０４は、ＣＯＲＤＩＣ１１０６を使用した位相抽出を行う前に、瞬時位相誤差を平均化するように構成することができる。種々の実施形態において、この動作は、簡易なＬＭＳ様（最小平均２乗）適応フィルタ、又は瞬時位相の平均値を推定可能なその他の種別のフィルタを使用して実施することができる。種々の実施形態において、ＣＯＲＤＩＣでは、−πからπの位相を生成し、雑音がこの出力に瞬時に位相をラップさせるであろうため、フィルタリングはＣＯＲＤＩＣの前に実施される。
【００７２】
動作１２０６において、位相オフセットの平均値が抽出される。いくつかの実施形態において、これは、ＣＯＲＤＩＣ動作によって実施することができる。ＣＯＲＤＩＣ１１０６は、簡易な論理を使用してアンラップ可能な位相誤差θ（ｍ）を２倍する。動作１２０８において、推定器は、この位相誤差をアンラップし、蓄積した位相オフセットを追跡する。残りの位相オフセットが存在するため、位相は、π又は−πの点（πから−πまでに規定される複素数の位相）で最終的にラップする。動作１２１０において、推定器は２で除算し、位相推定値を判定する。アンラップ後の２での除算により、関心対象の位相誤差θｅｓｔ（ｍ）が求まる。
【００７３】
符号タイミングの回復により、送信符号のタイミング又はクロックを判定する。符号タイミングの回復を行うため、システムは、到達した信号を取得し、０からＭ−１まで異なる遅延Ｄを設定し、これらを変換遅延として適用するよう構成することができる。多相クロックを使用して、異なる遅延を適用する遅延ブロックに多数の位相を提供することができる。このブロックの出力を使用して、周波数／位相推定器のための符号トリガ信号「ｓｙｍ  ｔｒｉｇ」を生成し、受信信号を任意のリセット信号「ｒｓｔ」でリセットしてもよいし、局所参照フリーランニングＤＤＳと同期するようにしてもよい。
【００７４】
図１３は、本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、符号タイミング回復を実施するブロックの一例を示す図である。図１４は、本明細書に記載の技術の種々の実施形態における、符号タイミング回復プロセスの一例を示す動作フロー図である。本例では、図１３及び図１４に示すように、複数の遅延の変換プロセス１３０２が存在する。図示の例においては、Ｄ＝０、…、Ｍ−１であるＭ個の変換遅延が考慮されている。図１３に示す符号タイミング推定器ブロックの一例は、１／Ｍのクロック精度で符号タイミング情報を回復する。
【００７５】
したがって、このブロックは、ｍ＝ｎ／Ｍのクロックレートで各々動作するＭ個の処理ユニットと、「ｓｙｍ  ｔｒｉｇ」符号トリガ信号を生成する端部の比較器１３１０を含む。各変換ユニットの時間シフト値Ｄは、０、…、Ｍ−１に等しい。
【００７６】
動作１４０４において、ローパスフィルタを採用して、高周波数雑音をフィルタリングで取り除くことができ、これらはＩＩＲ又はその他の適切なローパスフィルタとして実装することができる。これは、例えば、信号の加法性ホワイトガウスノイズ（ＡＷＧＮ）を取り除くのに有用であり得る。
【００７７】
動作１４０６において、フィルタリングされた誤差信号の瞬時電力が算出される。これは、ブロック１３０６で実施される。動作１４０８において、符号タイミング推定器は、瞬時電力をローパスフィルタリングすることにより、平均電力を求める。本例において、ローパスフィルタは、平均電力を求めるためのＦＩＲフィルタ又はＩＩＲフィルタとして実装される。動作１４１０において、符号タイミングの判定のために最大電力信号が選択される。図示の例では、比較器１３１０を使用して、いずれが最大電力を有するかを判定するために関連ブランチの各々からの平均出力を比較することができる。このシステムは、最大電力のブランチを選択し、それに関連の遅延を識別する。最大電力出力は、符号タイミングを回復するための受信信号と局所参照信号との間の遅延Ｄを指摘するものである。種々の実施形態において、異なる位相のクロック（例えば、別のクロック又は多相クロック）を使用して、変換遅延１３０２のトリガとする。
【００７８】
図６を参照して上述したように、符号タイミング推定器及び周波数及び位相オフセット推定器を使用して、所望のタイミング、周波数、及び位相の推定を実施することができる。周波数推定器、位相推定器、符号タイミング推定器の上述の実施形態又は実施形態の例は、このようなシステムとともに用いることができる。図１５は、本明細書に記載の技術の一実施形態における、周波数及び位相の推定と符号タイミング回復とを実施するシステムのアーキテクチャの一例を示すブロック図である。
【００７９】
図１５から分かるように、実装の一例は、遅延ブロック１５０２、１５１０と、周波数オフセット推定器１５０４と、符号タイミング推定器１５０６と、ＤＤＳ１５０８と、ミキサ１５１６及び１５１８と、位相オフセット推定器１５１２と、ＤＤＳブロック１５１４とを備える。より詳細な例に示すように、周波数オフセット推定１５０４及び位相オフセット推定１５１２は、別々に実施することができる。特に、本例では、周波数オフセット推定が位相オフセット推定の前に実施される。本例がさらに示すように、符号タイミング推定を使用して、周波数オフセット推定器１５０４及び位相オフセット推定器１５１２のトリガとして使用されるトリガ信号ｓｙｍ  ｔｒｉｇを生成することができる。種々の実施形態において、周波数オフセット推定器１５０４は、例えば、上述のような周波数オフセット推定器９００を使用して実装することができる。ＤＤＳ１５０８は、確実に周波数オフセットを取り除くための適切な相関信号１５１８を提供するよう構成することができる。何らかの周波数ミスマッチが存在する場合もあるため、位相オフセット推定器１５１２を使用して、このミスマッチによって生じたいかなる追加位相オフセットをも取り除くことができる。種々の実施形態において、位相オフセット推定器１５１２は、例えば、上述のような位相オフセット推定器１１００を使用して実装することができる。位相オフセット推定器１５１２は、位相オフセットの推定値をＤＤＳ１５１４に出力することにより、ミキサ１５１６が信号から位相オフセットを取り除く補正を適用できるようにする。
【００８０】
本明細書に記載のように、変換を使用して、本明細書に記載の動作のための推定値ｅ（ｍ）を提供することができる。しかしながら、図７及び図８に示す実施形態は、この変換７００のために使用可能な唯一の実施形態ではない。例えば、図１６は、本明細書に記載の一実施形態にける他の例の変換を示すブロック図である。図１７は、本明細書に記載の一実施形態に係るこの変換の動作フロー図を示す図である。ここで図１６及び図１７を参照すると、動作１７０２において、到達した信号ｓ（ｎ）が時間シフト、すなわち遅延する。本例では、シフトレジスタ１６０４が変換の始めに設けられ、到達信号ｓ（ｎ）に遅延を導入し、結果として遅延信号ｓ（ｎ−Ｄ）を生じる。図７を参照して上述した実施形態と同様に、信号ｓ（ｎ）は、Ｄ（０≦Ｄ＜Ｍ）分シフト可能であり、結果として、時間シフト信号ｓ（ｎ−Ｄ）を生じる。シフトレジスタで信号を時間シフトすることにより、サンプルのストリームのうちのいずれのサンプルがダウンサンプリングによって選ばれるかを選択する機会を提供する（後述）。
【００８１】
動作１７０４において、時間シフト信号ｓ（ｎ−Ｄ）は、Ｍ＝ｆＳ／Ｒでダウンサンプリングされるが、ここでｆＳはサンプリング周波数であり、Ｒは符号レートである。図示の例において、ダウンサンプリングは、ダウンサンプリングブロック１６０６が出力においてダウンサンプル信号ｓ（ｍ）を生成することによって行われる。図１６及び図１７の実施形態を図７及び図８の実施形態と比較すると分かるように、遅延の導入及びダウンサンプリングは、変換のより早期の時点に移動される。ダウンサンプリングを変換のより早期の時点に移動することにより、残りの動作をより低レートで実施させる。例えば、典型的なデジタルＩＦ受信機については、ｆＩＦ＝ｆＳ／４、ｆＳ＝８Ｒ、従ってＭ＝８である。これにより、動作のコスト及び複雑さを緩和できる。
【００８２】
動作１７０６において、ダウンサンプルされた信号は、ブロック１６０８で２乗される。これにより、結果として、２乗ダウンサンプル信号ｓ２（ｍ）を生じる。動作１７０８において、ミキサ１６１２を使用して、２乗出力ｓ２（ｍ）をＤＤＳ１６１０からのｒ（ｍ）に結合する。これは、２つの信号の複合乗算によってなすことができる。種々の実施形態において、参照信号ｒ（ｍ）がｆＳ／２にあるため、ＤＤＳ１６１０は［１、−１、…］の実数シーケンス、引いては［１、−１、…］シーケンスによる２つの実数乗法で置き換えられる複合乗算に簡素化できる。
【００８３】
本実施形態並びに図７及び図８に示す実施形態は、図１８に示すように、非特許文献１に記載の従来の変換と比較することができる。ここで図１８を参照すると、非特許文献１の変換１８００には、ブロック１８０２及び１８０４において、到来信号をシフトする動作と、シフトした信号を図示のようにダウンサンプリングする動作とが含まれる。次いで、変換１８００は、ダウンサンプリングされた信号ｓ（ｍ）を連結／遅延ブロック１８０６において生成された信号ｓ＊（ｍ−１）の遅延と乗じる。結果として得られる信号ｃ（ｍ）は、次いで、ブロック１８０８で２乗される。これは、２乗がＤＤＳ出力による乗算の前に実施される上述の実施形態に対して対照的である。
【００８４】
上述のように、非特許文献１に記載のシステムは、誤差信号期待値は以下のように表現される。
【００８５】
Ｅ｛ｅ（ｍ）｝＝（１＋ｃｏｓ２πε））ｅ２ｊ△ωＴ
【００８６】
一方、本明細書に記載の実施形態では、誤差信号は、下記のｅ（ｍ）である。
【００８７】
【数８】
2017513417.tif 000010
【００８８】
ここで、成分εは符号タイミングを示し、成分△ωは周波数オフセット推定値を示し、成分θ０は位相オフセットを示す。
【００８９】
本明細書中で使用されるモジュールという用語は、本明細書に記載の技術の１つ以上の実施形態において実施することのできる与えられた単位の機能を述べるものであってもよい。本明細書で使用されるモジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせのうちのいずれかの形態を利用して実装されてもよい。例えば、１つ以上のプロセッサ、コントローラ、ＡＳＩＣ、ＰＬＡ、ＰＡＬ、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ、論理成分、ソフトウェアルーチン、又はその他の機構がモジュールをなして実装されてもよい。実装において、本明細書に記載の技術の種々のモジュールは、具体的モジュールとして実装されてもよく、或いは、本明細書に記載の機能又は特徴は、１つ以上のモジュールの間で部分的又は全体的に共有することができる。換言すると、当分野で通常の知識を有する者にとって、本説明を読んだ後に明らかになるように、本明細書に記載の技術の種々の特徴及び機能は、与えられたあらゆる適用例で実装されてもよく、１つ以上の別のモジュール又は共有モジュールにおいて、種々の組み合わせ及び順列で実装することができる。機能の種々の特徴又は要素が別のモジュールとして個別に記載又はクレームされることもあるが、当分野で通常の知識を有する者は、これらの特徴及び機能が１つ以上の共通のソフトウェアおよびハードウェア要素の間で共有され得ること、またこの記載はハードウェア成分又はソフトウェア成分がこのような特徴又は機能の実装に使用される旨を要求又は暗示するものでないことを理解するであろう。
【００９０】
本発明の技術の一実施形態において、成分又はモジュールはソフトウェアを使用して全体的又は部分的に実装されるが、これらのソフトウェア要素は、これらについて説明した機能を実施することのできる演算モジュール又は処理モジュールで動作するよう実装することができる。このような演算モジュールの一例を図１９に示す。種々の実施形態の一例がこの演算モジュール１９００の観点で説明されている。関連分野で知識を有する者にとって、本説明を読んだ後、他の演算モジュール又はアーキテクチャを使用して本発明の技術がいかに実装されるかが明らかとなるであろう。
【００９１】
ここで図１９を参照すると、演算モジュール１９００は、例えば、デスクトップ、ラップトップ、及びノートブックコンピュータ；ハンドヘルド演算装置（ＰＤＡ、スマートフォン、携帯電話、パームトップ等）；メインフレーム、スーパーコンピュータ、ワークステーション、又はサーバ；又は与えられた適用環境に所望又は適切であってもよく、その他あらゆる種別の特殊又は汎用演算装置内に見出される演算能力又は処理能力を表してもよい。演算モジュール１９００は、与えられたデバイス内に組み込まれるか、又は与えられたデバイスに利用可能である演算能力を表していてもよい。例えば、演算モジュールは、デジタルカメラ、ナビゲーションシステム、携帯電話、携帯演算装置、モデム、ルーター、ＷＡＰ、端末、及び何らかの形態の処理能力を備えてもよいその他の電子装置等、その他の電子装置内に見出されるものであってもよい。
【００９２】
演算モジュール１９００は、例えば、プロセッサ１９０４等、１つ以上のプロセッサ、コントローラ、制御モジュール、又はその他の処理装置からなってもよい。プロセッサ１９０４は、例えば、マイクロプロセッサ、コントローラ、又はその他の制御論理等、汎用又は特殊処理エンジンを使用して実装されてもよい。図示の例において、演算モジュール１９００の他の成分との相互作用を促進するか、又は外部との通信のためにいずれかの通信媒体を使用することができるが、プロセッサ１９０４はバス１９０２に接続されている。
【００９３】
演算モジュール１９００は、１つ以上のメモリモジュールも備えてもよく、本明細書中、これを単にメインメモリ１９０８と称する。例えば、プロセッサ１９０４によって実行される情報及び指示を記憶するため、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）又はその他の動的メモリが使用されることが好ましい。プロセッサ１９０４によって実行される指示の実行中、一時的変数又はその他の中間情報を記憶するのにメインメモリ１９０８も使用されてもよい。演算モジュール１９００も同様に、プロセッサ１９０４のための固定情報及び指示を記憶するため、バス１９０２に連結されたリードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）又はその他の固定記憶装置を備えてもよい。
【００９４】
演算モジュール１９００は、１つ以上の種々の形態の情報記憶機構１９１０も備えてもよく、これには例えば、メディアドライブ１９１２及び記憶ユニットインタフェース１９２０が含まれてもよい。メディアドライブ１９１２には、固定又は取り外し可能な記憶媒体１９１４をサポートするドライブ又はその他の機構が含まれてもよい。例えば、ハードディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブ、ＣＤ又はＤＶＤドライブ（Ｒ又はＲＷ）、若しくはその他の取り外し可能又は固定のメディアドライブが設けられてもよい。従って、記憶媒体１９１４には、例えば、メディアドライブ１９１２によって読み取り、書き込み、アクセスの可能なハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープ、カートリッジ、光学ディスク、ＣＤ又はＤＶＤ、若しくはその他の固定又は取り外し可能な媒体が含まれてもよい。これらの例に示すように、記憶媒体１９１４には、コンピュータソフトウェア又はデータを記憶したコンピュータ使用可能な記憶媒体を含むことができる。
【００９５】
代替実施形態において、情報記憶機構１９１０は、コンピュータプログラム、その他の指示、又はデータを演算モジュール１９００内にロードさせるその他の同様の手段を備えてもよい。このような手段には、例えば、固定又は取り外し可能な記憶ユニット１９２２及びインタフェース１９２０が含まれてもよい。このような記憶ユニット１９２２及びインタフェース１９２０の例として、プログラムカートリッジ及びカートリッジインタフェース、取り外し可能メモリ（例えば、フラッシュメモリ又はその他の取り外し可能なメモリモジュール）及びメモリスロット、ＰＣＭＣＩＡスロット及びカード、並びにソフトウェア及びデータを記憶ユニット１９２２から演算モジュール１９００に送達するその他の固定又は取り外し可能記憶ユニット１９２２及びインタフェース１９２０を含み得る。
【００９６】
演算モジュール１９００はまた、通信インタフェース１９２４を含んでもよい。通信インタフェース１９２４を使用して、ソフトウェア及びデータが演算モジュール１９００と外部デバイスとの間で転送されるようにしてもよい。通信インタフェース１９２４の例として、モデム又はソフトモデム、ネットワークインタフェース（イーサネット、ネットワークインタフェースカード、ＷｉＭｅｄｉａ、ＩＥＥＥ８０２．ＸＸ、又はその他のインタフェース）、通信ポート（例えば、ＵＳＢポート、ＩＲポート、ＲＳ２３２ポートＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）インタフェース、又はその他のポート）、若しくはその他の通信インタフェースが含まれてもよい。通信インタフェース１９２４を介して転送されるソフトウェア及びデータは、通常、与えられた通信インタフェース１９２４で交換可能な電子信号、電磁（光学を含む）又はその他の信号であり得る信号上で搬送されてもよい。これらの信号は、チャンネル１９２８を介して通信インタフェース１９２４に提供されてもよい。このチャンネル１９２８は、有線又は無線の通信媒体を使用して、信号を搬送し、これを使用して実装されてもよい。チャンネルの例として、電話線、セルラーリンク、ＲＦリンク、光学リンク、ネットワークインタフェース、ローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワーク、及びその他の有線又は無線通信チャンネルが含まれてもよい。
【００９７】
本明細書において、「コンピュータプログラム媒体」及び「コンピュータ使用可能媒体」という用語は、通常、例えば、メモリ１９０８、記憶ユニット１９２０、媒体１９１４、及びチャンネル１９２８等の媒体を指して使用されている。これら及びその他の種々の形態のコンピュータプログラム媒体又はコンピュータ使用可能媒体が、実行を行う処理デバイスに１つ以上の指示の１つ以上のシーケンスを搬送するのに関与してもよい。媒体に組み込まれるこのような指示は、通常、「コンピュータプログラムコード」又は「コンピュータプログラム製品」（これらは、コンピュータプログラムの形態又はその他の分類でグループ分けされてもよい）と称される。このような指示は実行されると、演算モジュール１９００が本明細書に議論のように、本明細書に記載の技術の特徴又は機能を実施できるようにするものであってもよい。
【００９８】
本明細書に記載の技術の種々の実施形態を上述したが、これらは例示のみを目的として示したものであり、限定を目的とするものでないことを理解しなければならない。同様に、種々の図面は本明細書に記載の技術の一例としてのアーキテクチャ又はその他の構成を示すものであり、本明細書に記載の技術に含み得る特徴及び機能の理解を助けるために示されたものである。本明細書に記載の技術は、図示の例のアーキテクチャ又は構成に制限されるものでなく、種々のアーキテクチャ及び構成を使用して所望の特徴を実装することができる。実際に、当分野で知識を有する者にとって、本明細書に記載の技術の所望の特徴を実装するのに代替の機能的、論理的、又は物理的な分割及び構成がいかに実装可能であるかは明らかであろう。さらに、本明細書中に示されたもの以外の多数の異なる構成モジュール名を種々の分割に適用することができる。またフロー図、動作説明、及び方法クレームについては、文脈中に特段の指示の無い限り、本明細書中で各ステップが提示される順は、種々の実施形態が同一の順に列挙された機能を実施するよう実装されることを命ずるものでない。
【００９９】
種々の例示としての実施形態及び実装の観点で本明細書に記載の技術を上述したが、個別の実施形態の１つ以上に記載の技術の種々の特徴、様態、及び機能は、その適用可能性において、それらが記載された特定の実施形態に限定されるものでなく、実施形態の記載の有無を問わず、且つ、このような特徴が記載の実施形態の一部として提示されているか否かを問わず、本明細書に記載の技術の他の実施形態のうちの１つ以上に単独又は種々の組み合わせで適用されることができる。従って、本明細書に記載の技術の幅及び範囲は、上述の例としての実施形態のいずれによっても限定されるべきでない。
【０１００】
本明細書で使用される用語及びフレーズ並びにその変形は、明示の無い限り、限定的なものでなく、非限定的なものとして理解されなければならない。この例として、「含む」という用語は「限定なく含む」等の意味として読まれなければならず、「例」という用語は議論中の項目を例示するものとして使用され、その完全又は限定的な一覧ではない。「１つ」という用語は「少なくとも１つ」「１つ以上の」等の意味として読まれなければならない。また「従来の」「伝統的な」「正規の」「標準の」「既知の」等の形容詞及び同様の意味の用語は、与えられた期間又は与えられた期間までの項目の利用可能性としてその項目を限定するものと理解されてはならず、現在又は将来の任意のときに利用可能であるか、又は既知であってもよいし、従来技術、伝統的技術、正規技術、又は標準技術を包含するものと読まれなければならない。同様に、本明細書は当分野で通常の知識を有する者にとって明らかとなるか、又は既知となる技術について述べているが、このような技術には、現在又は将来の任意のときに熟練の技術者にとって明らかとなるか、又は既知となる技術も包含される。
【０１０１】
場合によって「１つ以上」「少なくとも」「しかしながらこれに限定されるものでない」等の広義の単語及びフレーズが存在することは、このような広義のフレーズの無い箇所では、狭義のケースが意図又は要求されていることを意味するものと読んではならない。「モジュール」という用語の使用は、モジュールの一部として記載又は請求項の成分又は機能がすべて共通のパッケージ内に構成されることを暗示するものでない。実際には、モジュールの種々の成分の一部又は全部は、制御論理又はその他の成分を問わず、単一のパッケージ内に結合するか、別に維持することができ、さらに複数の分類又はパッケージに分配するか、又は複数個所に亘って分配することもできる。
【０１０２】
さらに、本明細書に述べた種々の実施形態は、例としてのブロック図、フローチャート、及びその他の図面の観点で説明した。当分野で通常の知識を有する者にとって、本明細書を読んだ後に明らかとなるように、図示の実施形態及びそれらの種々の代替実施形態は、図示の例に拘束されることなく実装可能である。例えば、ブロック図及びそれに伴う説明は、特定のアーキテクチャ又は構成を命じるものとして理解されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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