(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ、ＮＢＦＤＭ、ＤＭＴ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡの１つを使用する通信システムで使用されるように構成された装置において、
共通の周波数を使用して遠隔の位置に配置されている第２のトランシーバ装置と直接情報を交換するような連続的な双方向の通信動作を行うように構成されている複数の第１のトランシーバ装置と，
前記複数の第１のトランシーバ装置において受信された信号と、その受信された信号から検出された信号とを連続的に比較することによって、前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つにより送信されて前記第２のトランシーバ装置によって受信されたた少なくとも１つの第１の信号における前記第１のトランシーバ装置と第２のトランシーバ装置との間において使用されている各共通の基準周波数の相対的なオフセットを検出する検出手段とを具備し、
前記共通の周波数は前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの搬送波周波数および前記第１の複数のトランシーバ装置の別の少なくとも１つのトランシーバ装置のサンプリング周波数であり、
装置はさらに、前記使用されている共通の基準周波数のエラーを補正するために、前記第２のトランシーバ装置により送信されて前記第１のトランシーバ装置により受信される少なくとも１つの第２の信号における受信された信号と検出された信号とを連続的に比較することによって、検出されたオフセットにしたがって前記第１のトランシーバ装置のそれぞれにおける前記共通の周波数を調節する調節手段を具備し、
前記調節手段は、前記第１のトランシーバ装置によって知覚されるオフセットの影響が実質上減少されて送信される第２の信号が前記第１のトランシーバ装置の共通の基準周波数に実質的に周波数ロックされるように調節するように構成されている装置。
【請求項２】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つのオフセットを検出する手段は、搬送波周波数のオフセットにロックするように前記第１の信号のデジタル表示に相関を行う手段を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの共通の基準周波数を調節する調節手段は、搬送波周波数およびそれに対応したオフセットにしたがって送信される周波数でデータをデジタル的にシフトする手段を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つのオフセットを検出する手段は、搬送波周波数にオフセットをロックして、それに対応する出力信号を生成する手段を含んでいる請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの共通の周波数を調節する手段は、前記オフセットをロックする手段により生成された出力信号にしたがって結晶発振器による基準周波数出力を調節するように構成されている請求項４記載の装置。
【請求項６】
ＯＦＤＭ、ＮＢＦＤＭ、ＤＭＴ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡの１つを使用する通信システムで使用される方法において、
前記通信システムは、共通の周波数を使用して遠隔位置に配置されている第２のトランシーバ装置と直接情報を交換するような連続的に双方向で通信を行うように動作する複数の第１のトランシーバ装置を具備し，
前記複数の第１のトランシーバ装置において受信された信号と、その受信された信号から、検出された各信号間の比較を連続的に行うことによって、前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つにより送信され、前記第２のトランシーバ装置によって受信された少なくとも１つの第１の信号における前記第１のトランシーバ装置と第２のトランシーバ装置との間において使用される共通の基準周波数間の相対的なオフセットを検出し、
その共通周波数は前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの搬送波周波数および前記第１の複数のトランシーバ装置の別の少なくとも１つのトランシーバ装置のサンプリング周波数であり、
使用されている共通の基準周波数のエラーを補正するために前記第２のトランシーバ装置により送信され、前記第１のトランシーバ装置により受信される少なくとも１つの第２の信号における受信された信号と、その受信された信号から、検出された各信号間の比較を連続的に行うことによって、検出されたオフセットにしたがつて前記第１のトランシーバ装置における前記共通の周波数を調節し、
前記第１のトランシーバ装置によって知覚されるオフセットの影響が減少されてそれにより送信される第２の信号が前記第１のトランシーバ装置の共通の基準周波数に実質的周波数ロックされるように調節されるステップを含んでいる方法。
【請求項７】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つのオフセットを検出するステップは、搬送波周波数のオフセットにロックするように前記第１の信号のデジタル表示に相関を行うステップを含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの共通の周波数を調節するステップは、搬送波周波数およびそれに対応したオフセットにしたがって、送信されるデータの周波数をデジタル的にシフトするステップを含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つのオフセットを検出するステップは、搬送波周波数のオフセットにロックし、それに対応する出力信号を生成するステップを含んでいる請求項６記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のトランシーバ装置の共通の周波数を調節するステップは、ロック手段により発生された出力信号にしたがって結晶発振器により出力される基準周波数を可変に調節するステップを含んでいる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
共通の周波数を使用して、第２のトランシーバ装置と通信する複数の第１のトランシーバ装置で使用されるように構成された装置において、
前記複数の第１のトランシーバ装置の少なくとも１つに設けられている周波数ロックループと、
前記第２のトランシーバ装置により送信された少なくとも１つの第１の信号のデジタル表示を受信するようにそれぞれ結合されている前記複数の第１のトランシーバ装置の別の少なくとも１つのトランシーバ装置に設けられている遅延ロックループとを具備し、
前記周波数ロックループと前記遅延ロックループは、前記第１の信号のそれぞれの相対的な搬送波周波数およびサンプリング周波数のオフセットを検出して、前記第１および第２のトランシーバ装置で使用されるそれぞれの共通の基準周波数の間のオフセットを示す対応するオフセット情報を生成するように構成され、
装置はさらに、前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つに設けられ、デジタル的にシフトを行うように構成されている周波数シフトブロックと、
遠隔位置に設けられた第２のトランシーバ装置により受信される少なくとも１つの第２の信号中における前記第１のトランシーバ装置によって送信されるオフセット情報およびデジタルデータを受信するように結合されている前記第１のトランシーバ装置の別の少なくとも１つに設けられているタイミング捕捉ユニットとを具備しており、
前記周波数シフトブロックと前記タイミング捕捉ユニットとは、第２のトランシーバ装置において使用されている共通の基準周波数のエラーを補正するために、対応する共通の周波数およびそれに対応する周波数オフセットにしたがった周波数でデジタルデータをサンプリングするように構成されており、
それによって、情報の直接の交換のために第１のトランシーバ装置と第２のトランシーバ装置との間の連続的な双方向無線通信に対して第２のトランシーバ装置により知覚される搬送波周波数およびサンプリング周波数のオフセットの影響が実質上減少されるように構成されている装置。
【請求項１２】
共通の周波数を使用して、遠隔位置に配置されている第２のトランシーバ装置と通信する複数の第１のトランシーバ装置で使用されるように構成された装置において、
前記複数の第１のトランシーバ装置の少なくとも１つ中の周波数ロックループと、前記第２のトランシーバ装置により送信された少なくとも１つの第１の信号のデジタル表示を受信するようにそれぞれ結合されている前記複数の第１のトランシーバ装置の別の少なくとも１つの第１のトランシーバ装置中の遅延ロックループとを具備し、
前記周波数ロックループと前記遅延ロックループは、前記第１の信号のそれぞれの搬送波周波数およびサンプリング周波数の相対的なオフセットを検出し、前記第１および第２のトランシーバ装置で使用されているそれぞれの共通の基準周波数間のオフセットを示す対応するアナログオフセット信号を生成するように構成され、
装置はさらに、
前記共通の周波数にしたがって前記第２のトランシーバ装置により知覚される少なくとも１つの第２の信号を変調するための基準周波数を供給する結晶発振器と、
前記オフセット信号を受信するように結合されている可変調節装置とを具備し、
前記可変調節装置は、前記第２のトランシーバ装置で使用されている共通の基準周波数におるエラーを補正するために、前記結晶発振器の基準周波数および前記オフセット信号にしたがっているアナグデジタル変換器のサンプリングクロックを調節するように構成されており、
前記第２のトランシーバ装置により知覚される第２の信号における搬送波周波数およびサンプリング周波数のオフセットの影響は、情報の直接の交換のために第１と第２のトランシーバ装置間の連続的な無線双方向通信に対して実質上減少させるように構成されている装置。
【請求項１３】
ＯＦＤＭ、ＮＢＦＤＭ、ＤＭＴ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡの１つを使用
する通信システムで使用されるように構成された装置において、
共通の周波数を使用して遠隔位置に配置されている第２のトランシーバ装置と直接情報を交換するように連続的な双方向通信動作を行うように構成されている複数の第１のトランシーバ装置と，
前記複数の第１のトランシーバ装置において受信された信号と、その受信された信号から、検出された各信号間の比較を連続的に行うことによって、前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つによりにより送信され、前記第２のトランシーバ装置によって受信される少なくとも１つの第１の信号における前記第１のトランシーバ装置と前記第２のトランシーバ装置との間において使用される共通の基準周波数間の相対的なオフセットを検出する手段であって、その共通周波数は前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの搬送波周波数および前記第１の複数のトランシーバ装置の他の少なくとも１つのトランシーバ装置のサンプリング周波数である検出手段と、
検出されたオフセットに対応する情報を前記第２のトランシーバ装置から前記第１の複数のトランシーバ装置に通信する通信手段と、
そこで使用されている共通の基準周波数のエラーを補正するために、前記第１のトランシーバ装置により送信され、前記第２のトランシーバ装置により受信される少なくとも１つの第２の信号における受信された信号と、その受信された信号から、検出された各信号間の比較を連続的に行うことによって、検出されたオフセットにしたがって前記複数の第１のトランシーバ装置のそれぞれにおける前記共通の周波数の基準を調節する調節手段とを具備し、
前記第２のトランシーバ装置によって知覚されるオフセットの影響が実質上減少され、それにより送信される第２の信号が前記第２のトランシーバ装置の共通の基準周波数に実質的周波数ロックされるように構成されている装置。
【請求項１４】
ＯＦＤＭ、ＮＢＦＤＭ、ＤＭＴ、ＦＤＭＡ、ＴＤＭＡの１つを使用する通信システムで使用されるように構成された装置において、
共通の周波数を使用して遠隔位置に配置されている第２のトランシーバ装置と直接情報を交換するような連続的な双方向通信動作を行うように動作する複数の第１のトランシーバ装置と，
前記複数の第１のトランシーバ装置において受信された信号と、その受信された信号から、検出された各信号間の比較を連続的に行うことによって、前記第１のトランシーバ装置により送信され、前記第２のトランシーバ装置によって受信される少なくとも１つの第１の信号における前記第１のトランシーバ装置と第２のトランシーバ装置との間において使用される共通の基準周波数間の相対的なオフセットを検出する検出手段であって、その共通周波数は前記第１のトランシーバ装置の少なくとも１つの搬送波周波数および前記第１の複数のトランシーバ装置の他の少なくとも１つのトランシーバ装置のサンプリング周波数である検出手段と、
検出されたオフセットに対応する情報を前記第２のトランシーバ装置から前記第１のトランシーバ装置に通信する通信手段と、
そこで使用されている共通の基準周波数のエラーを補正するために、前記第２のトランシーバ装置により送信され、前記第１のトランシーバ装置により受信される少なくとも１つの第２の信号における受信された信号と、その受信された信号から、検出された各信号間の比較を連続的に行うことによって、検出されたオフセットにしたがって前記第１のトランシーバ装置のそれぞれにおける前記共通の基準周波数を調節する調節手段とを具備し、
前記第１のトランシーバ装置によって知覚されるオフセットの影響が実質上減少され、それにより送信される第２の信号が前記第１のトランシーバ装置の共通の基準周波数に実質上周波数ロックされるように構成されている装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル通信、特に搬送波周波数およびサンプリング周波数のオフセットの影響を除去するための送信機におけるこれらの周波数の補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも２つのトランシーバからなるデジタル通信システムでは、一方は送信機、他方は受信機として作用し、２つのトランシーバの基準周波数が丁度同じでないならば問題が生じる。
【０００３】
通常、周波数オフセットの２つのソース、即ち搬送波周波数オフセットとサンプリング周波数オフセットが存在する。搬送波周波数オフセットは誤った搬送波周波数により変調された受信信号を発生し、サンプリング周波数オフセットは誤った時定数でサンプルされたデータを生じる。典型的に搬送波周波数オフセットとサンプリング周波数オフセットの割合は、単一の発振器基準が送信機と受信機の両者で２つの周波数を発生するために使用されるならば同一である。
【０００４】
通常、このような周波数オフセットは受信機端部での処理中にのみ検出され補正される。例えば受信機は搬送波周波数オフセットを決定するための搬送波周波数ロックループと、サンプリング周波数オフセットを決定するための遅延ロックループとを使用できる。このような機構は送信機と受信機との間の周波数オフセットを検出することと、受信機端部のオフセット効果を補償することにのみ使用される。例えば文献（H. Meyr 、M. Moeneclaey 、S. FechtelのDigital Communication Receivers 、Wiley-International Publication 、1998年）と、（S. Kayの“A fast and accurate single fequency estimator ”、IEEE Trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing 、1989年12月）と、（Viterbi 、A. Viterbi、“Nonlinear estimation of PSK-modulated carrier phase with application to burst digital transmission”、IEEE Trans. on Information Theory 、1983年７月）と、（M. Fitz の“Further results in the fast estimation of a single frequency”、IEEE Trans. on Communications 、1994年２月）と、（D. Messerschmittの“Frequency detectors for PLL acquisition in timing and carrier recovery”、IEEE Trans. on Information Theory 、1979年９月）を参照されたい。
【０００５】
受信端部で周波数オフセットの影響を減少させる通常の技術は多数の欠点を有する。例えば狭い帯域の周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）が異なるユーザから多数のアクセスを与えるために使用されるならば、逆方向リンク（エンドユーザから基地局）における搬送波周波数オフセットはデータを基地局受信機の周波数でオーバーラップさせる。他方で、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）が逆方向リンクの異なるユーザから多数のアクセスを与えるために使用されるならば、サンプリング周波数オフセットはデータを基地局受信機において時間的にオーバーラップさせる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
コード分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）のマルチユーザ検出、または直交周波数分割多重（ＣＦＤＭ）システムのマルチ搬送波変調を使用するさらに進んだ通信システムでは、周波数オフセットは特に逆方向リンクでの信号検出に被害を与える。例えば多数のユーザアクセスが多数の遠隔装置を経て与えられるＣＤＭＡシステムでは、マルチユーザ検出は干渉を排除するために基地局で使用されることができる。例えば文献（S. Verdu  のMultiuser Detection 、Cambridge University Press、1988年）を参照することができる。しかしながら、遠隔装置により送信中に補正されないならば、種々の遠隔装置により逆方向リンクで導入される搬送波周波数オフセットは結合された信号が基地局によって受信されたときにその静止特性を破壊し、したがってマルチユーザ検出性能を非常に劣化する。同様に、ＯＦＤＭシステムでは、多数の周波数搬送波がデータを多数のユーザへまたはユーザから送信するために使用される。例えば文献（B. Le Floch 、M. Alard、C. Berrow の“Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex ”、Proceedings of IEEE 、 982〜996 頁、83巻、No.6、1995年６月）を参照されたい。多数の遠隔ユーザがＣＤＭＡシステムの逆方向リンクのようにＯＦＤＭシステムで同じ時間にデータを送信するために異なる搬送波周波数を使用するならば、搬送波周波数とサンプリング周波数の両者の周波数オフセットは異なるユーザからのデータを周波数および時間の両者でオーバーラップさせ、再度マルチ搬送波検出性能を大きく劣化させる。
【０００７】
従って、基地局の多数の遠隔装置から受信された、通常は任意の２つのトランシーバ間で受信された結合された信号の信号検出能力を改良する周波数オフセットを減少するための技術が技術上必要とされている。本発明はこの要件を特に満たしている。
【０００８】
したがって、本発明の目的は上述の問題を含む従来技術の問題を克服することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、基地局の多数の遠隔装置から受信された、通常は任意の２つのトランシーバから受信された結合された信号の信号検出能力を改良することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、トランシーバ間、特に基地局と遠隔装置との間の周波数オフセットを補正することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、トランシーバ間、特に基地局と遠隔装置との間の搬送波周波数オフセットを補正することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、トランシーバ間、特に基地局と遠隔装置との間のサンプリング周波数オフセットを補正することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、送信前に搬送波周波数を調節することによりトランシーバ間、特に基地局と遠隔装置との間の周波数オフセットを補正することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、送信前にサンプリング周波数を調節することによりトランシーバ間、特に基地局と遠隔装置との間の周波数オフセットを補正することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
これらの目的およびその他の目的を実現するために、本発明は送信中に使用される周波数を調節することによってトランシーバ間の周波数オフセットの影響を除去することを意図している。本発明では、送信中に搬送波周波数およびサンプリング周波数を補正する方法が与えられ、この方法はデジタルおよびアナログの両者と、閉ループ構造および開ループ構造を含んでいる。受信機は送信機と受信機との間の相対的な周波数オフセットを決定し、受信機がそのデータを帰還路でもとの送信機へ送信するときにこのオフセットを補正するためにこの情報を使用し、それによってもとの送信機により受信される信号はもとの送信機の局部周波数基準で周波数ロックされる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のこれらおよびその他の目的および利点はそれを実行するための最良の方法と共に、添付図面を伴った以下の詳細な説明を考慮した後、当業者に明白になるであろう。
図１は基地局（トランシーバ120 ）が多数の遠隔（例えば手持ち式および／または移動体）装置（トランシーバ100-1 、トランシーバ100-2 等）と通信する好ましい実施形態を示している。
【００１７】
以下の説明では、ＣＤＭＡは多数のユーザアクセスを与えるための搬送波変調技術として好ましく、マルチユーザ検出は干渉排除のために基地局で使用されることが好ましい。送信中に適切に補正されないならば、種々の遠隔装置により導入される搬送波およびサンプリング周波数オフセットは基地局によって受信されたときに結合された信号の静止特性を破壊する。それ故、本発明の１特徴にしたがって、各遠隔装置100 は以下さらに詳細に説明するように送信中に周波数オフセットを補正し、それによって信号をアナログのフロントエンド回路へ送信する前に低いＩＦ変調と補間効果を発生する。本発明は特にＣＤＭＡ変調技術に有用であるが、本発明はこの例に限定されず、特に、アンテナダイバーシティまたはスマートアンテナを使用するマルチユーザ検出システムのように難点を導入する多数の他の変調技術に対して有効である。実際に、正確な周波数および／または時間分解能に依存する任意の変調またはダイバーシティ方式は本発明から利点が得られ、これは前述したＯＦＤＭシステム、ディスクリートな多トーン（ＤＭＴ）システム、多数のアンテナシステム、狭い帯域のＦＤＭＡシステムまたはＴＤＭＡシステムを含むが、それに限定されない。さらに、本発明は特に有効である、１つの基地局と多数の遠隔装置を有するマルチユーザシステムを参照してここで説明するが、本発明の原理は、相互通信で２または任意の数のトランシーバに拡張されることができることが明白であろう。
【００１８】
本発明の第１の好ましい実施形態は搬送波周波数オフセットのデジタル補正を行う。この実施形態では、遠隔装置100 の受信機は基地局と遠隔装置との間の搬送波周波数オフセットを検出するため、図２で示されているように周波数ロックループ202 を使用する。特に基地局から受信された信号は、ベースバンドへの下方向変換混合とＡ／Ｄ変換を行った後に、周波数シフトブロック204 を使用して、受信された信号を複素数正弦波（または実数信号に対しては単なる正弦波）で乗算することにより周波数においてデジタル的にＤＣにシフトされる。複素数正弦波の周波数は基地局と遠隔装置間で搬送波周波数オフセットされる。乗算で使用される実際の周波数は搬送波周波数制御ブロック206 により決定される。これは受信されたデータと検出されたデータとの間の相関を使用してフィードフォワードまたはフィードバック周波数ロックループ（ＦＬＬ202 ）により行われる。
【００１９】
ＦＬＬ202 は先に参照した文献を含む多数の通常の周波数ロックループ方法のうちの１つにより構成されることができ、その詳細な説明は本発明を理解するために必要であるとは考えられない。周波数シフトブロック204 は例えば専用の複雑なハードウェアまたは簡単な乗算器または、デジタル信号プロセッサで実行されるソフトウェアにより実行されることができる。周波数制御ブロック206 は例えば専用のハードウェア制御回路またはデジタル信号プロセッサで実行するソフトウェアにより構成されることができる。両ブロックの設計は当業者によって普通に知られている。
【００２０】
下方変換混合の実行において遠隔装置100 により使用される搬送波周波数と、基地局により使用される搬送波周波数との間に差が存在するとき、ベースバンド信号はオフセットを有する。このオフセットはＦＬＬ202 により検出され実効的に消去される。結果的なベースバンド信号はその後ブロック208 によりデータ検出用に使用可能であり、そのデータ検出は例えば通常のＱＰＳＫ等のベースバンド復調技術を使用して行われることができる。ＦＬＬ202 により検出されるオフセットは搬送波周波数制御装置206 へ供給される。さらに、オフセット情報はブロック208 で受信された信号と検出された信号との連続的な比較によりデータ検出中に決定されることができ、この情報は遠隔装置の搬送波周波数をさらに精巧にするために使用されることができる。
【００２１】
他の遠隔装置の受信機またはトランシーバコンポーネントは前述または以下説明するものに加えて可能であることが当業者により理解されるであろう。しかしながら、その詳細な説明は本発明の理解に必要ではない。
【００２２】
遠隔装置がデータを基地局へ送信するとき、遠隔装置はデータをＤＡＣへ送信する前にデジタルドメインで周波数シフトを実行する。特に、図３で示されているように遠隔装置の送信機では、送信されるデータはアセンブラ302 により（システムにより使用される通信プロトコルにしたがって）パケットでアセンブルされる。そこから、アセンブルされたデータはブロック304 により、図２の受信機により検出された搬送波オフセット情報を使用して周波数がデジタル的にシフトされる。シフトされたデジタルデータはその後、ＤＡＣ306 によりアナログへ変換され、送信機308 により送信される。
【００２３】
周波数シフトブロック304 はアセンブルされたデータと複素数正弦波（またはデータが実数のみであるならば単なる正弦波）との乗算を実行し、例えば専用のハードウェア乗算器または、デジタル信号プロセッサで実行するソフトウェアによって実行されることができる。送信機308 は送信のためにデータをアンテナへ送信する前に濾波、上方変換混合、増幅を行う。
【００２４】
本発明の第２の好ましい実施形態はサンプリング周波数オフセットのデジタル補正を行う。図４は受信された信号の正確なサンプリング点を正確に決定するために遅延ロックループを含んでいる遠隔装置受信機を示している。受信された信号が局部サンプリング周波数よりも高速度で発生されるならば、即ち基地局ＤＡＣクロックが遠隔装置のＡＤＣクロックよりも高速であるならば、時折、２つのサンプルは１つのＡＤＣクロックサイクルで受信される。受信された信号がＡＤＣサンプリング周波数よりも低速度で発生されるならば、即ち基地局ＤＡＣクロックが遠隔装置のＡＤＣクロックよりも低速であるならば、時折、サンプルは１つのＡＤＣクロックサイクルで受信されない。通常の設計では、遅延ロックループにより検出されるＡＤＣクロックδτに関して正確なサンプリング点はＡＤＣ出力から正確なサンプルを補間するために使用される。
【００２５】
図４で示されているように、本発明のこの実施形態の遠隔装置受信機は、タイミング捕捉装置402 と、補間フィルタ404 と、データ検出ブロック406 と、遅延ロックループ408 とを含んでいる。タイミング捕捉装置402 は遅延ロックループ408 からのタイミング情報に基づいて受信されたデータをサンプリングし、遅延ロックループ408 はサンプルされたデータと検出されたデータを比較してタイミングオフセットδτを発生し、補間フィルタ404 は入来するサンプルを濾波し、オリジナルサンプルから時間において補間サンプルをδτのオフセットで発生し、データ検出ブロック406 は最終的な信号検出を実行する。これらの成分は例えば専用のハードウェアまたはデジタル信号プロセッサで実行するソフトウェアにより構成されることができる。
【００２６】
本発明のこの実施形態でサンプリング周波数の補正された信号の送信に使用されることができる遠隔装置送信機の例は図５で示されている。図５で示されているように、本発明のこの実施形態はデジタルローパスフィルタ506 により送信されるデータについてサンプリング速度変換を実行するために（例えば遅延ロックループ408 から）検出されたδτを使用する。
【００２７】
特に、遠隔装置100 は例えばＱＰＳＫ506 を使用してデータ変調ブロック504 で（通信プロトコルにしたがってアセンブラ502 によりパケットにアセンブルされた後）データを変調し、レート変換および補間ブロックはその後、検出されたδτから決定される基地局のサンプリング周波数に基づいて適切なサンプリング点でデータを補間する。補間フィルタ506 は合理的な周波数応答を有する任意のローパスフィルタであるが、スペクトル成形が同時に実行されることができるようにパルス成形フィルタであることが好ましい。補間されたデータはその後、ＤＡＣ508 を使用して遠隔装置のサンプリング周波数でクロックされるアナログ信号に変換される。アナログ信号はしたがって基地局でサンプリング周波数に適切に同期されるタイミングを表示する。アナログ信号はその後、送信のためにアンテナに送信される前に、アナログフロントエンド回路510 において濾波され、上方変換され、増幅される。
【００２８】
本発明の第３の好ましい実施形態は搬送波周波数オフセットのアナログ補正のために与えられ、図６に示されている。
【００２９】
この実施形態では、閉ループシステムは遠隔装置と基地局の搬送波周波数の間の周波数オフセットを補正する。この実施形態のシステムは以下のように機能する。遠隔装置では、図２のＦＬＬ202 と同様の周波数ロックループ602 は２つの搬送波周波数間の周波数オフセットを検出し、２つの搬送波周波数の差に比例する信号Ｖc を発生する。この信号はキャパシタＣc のキャパシタンスの調節に使用され、キャパシタＣc は、周波数オフセットを補正する方向で結晶発振器604 の共振周波数を変更する。キャパシタＣc は発振器のアーキテクチャに基づいて結晶と並列または直列に位置され、他の可変に調節可能な受動または能動装置が使用されることができることに注意する。発振器604 により与えられる基準周波数は周波数シンセサイザ606 に与えられ、これは基地局へ送信される前に変調される調節された搬送波周波数を発生する。搬送波周波数は送信において調節されるので、基地局は逆方向リンク信号からデータを適切に復調する。周波数シンセサイザブロックの動作の説明は文献“RF Microelectronics ”、Behzad Razavi 、Prentice Hall 、1998年に記載されている。
【００３０】
本発明の第４の好ましい実施形態は、例えばアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）および／またはデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）のサンプリングクロックを変化することによってサンプリング周波数オフセットのアナログ補正を行う。特に、サンプリング周波数と位相オフセットは送信機のＡＤＣまたは送信機のＤＡＣのサンプリング位相を変化することによってアナログドメインで遠隔装置において補正されることができる。本発明の１特徴によると、位相補間は受信用のＡＤＣのサンプリングクロックを発生するために使用され、位相補間は送信用のＤＡＣのサンプリングクロックを発生するために使用されることができる。
【００３１】
サンプルされたデータシステムの受信機（例えばラジオ）はサンプリング周波数と受信機の位相を送信機のものと整列するための幾つかの形態のタイミング再生機構を必要とする。この動作は例えばP. Rooの“International Solid State Circuits Conference 1998”、 392〜393 頁と、T. Leeの“International Solid State Circuits Conference 1994”， 300〜301 頁に記載されているように、ＡＤＣのサンプリングクロックを調節することによってアナログドメインで行われることができる。
【００３２】
図７は、受信機のＡＤＣ708 の所望のサンプリングクロックを発生するため、位相検出器702 、ループフィルタ704 、電圧制御発振器（ＶＣＯ）706 を使用する前述のアナログ構造にしたがったアナログタイミング再生システムを示している。位相検出器702 、ループフィルタ704 、ＶＣＯ706 はサンプルされた入力信号の位相および周波数をＶＣＯ出力の位相および周波数に等しく維持する通常の位相／周波数ロックループを形成する。位相検出器702 はサンプルされた入力信号とＶＣＯ出力の位相／周波数を比較し、ループフィルタ704 はローパスフィルタであり、Ｒ−Ｃ回路を使用して構成されることができる。ループフィルタの出力はサンプルされた入力信号の位相／周波数に等しいように、ＶＣＯ出力の位相／周波数を設定するｄｃ（または低周波数信号）である。
【００３３】
この実施形態の別の構成は図８に示されており、それによって位相検出器802 、ループフィルタ804 、ＶＣＯ806 はデジタル回路として構成される。デジタルＶＣＯを構成する典型的な方法は、所望のサンプリングクロックよりもＭ倍高速の（ここでＭは交互の整数の数から選択されることができる）外部基準クロックＦEXT からサンプリングクロックを導出する分割装置808 を含むことである。タイミング再生の正確度は外部基準クロックＦEXT の最も近いサンプリングエッジに量子化される。
【００３４】
しかしながら、サンプリング周波数が１００ＭＨｚを超えることができる高速度の通信システムでは、Ｍ倍高速の外部基準クロックを有するデジタルＶＣＯの設計は望ましくない。本発明の１特徴にしたがって、サンプリング周波数よりもＭ倍高速の基準クロックを必要とせずにデジタル回路を使用してタイミング再生を実行するための技術が与えられる。位相補間装置の使用によるサンプリングクロックのＭ位相を発生する基本的な考えは、T. Knotts の“International Solid State Circuits Conference 1994”、58〜59頁および、D. ChuとT. Knotts の米国特許第5,166,959 号明細書に記載されているような技術を使用して実行されることができる。
【００３５】
本発明のこの特徴によるサンプリング周波数オフセットのデジタルタイミング再生用の閉ループシステムは図９および１０に示されている。
【００３６】
図９で示されているように、デジタル位相検出器902 とデジタルループフィルタ904 からなるタイミング再生回路は前述したものと同様である。しかしながら本発明のこの実施例のデジタルＶＣＯ908 は、T. Knotts の“International Solid State Circuits Conference 1994”、58〜59頁および、D. ChuとT. Knotts の米国特許第5,166,959 号明細書に記載されているような技術を使用してサンプリングクロックのＭ位相を発生する位相補間装置910 を含んでいる。位相検出器902 は（ナイキスト速度で）デジタル化された入力信号をサンプリング周波数と比較する。入来信号の特徴が知られているならば、この位相比較はデジタル乗算器を使用して、またはさらに簡単に加算器により比較される。ループフィルタ904 は典型的に少なくとも１つの積分器（累算器）と補償ネットワークからなる。状態マシン906 は入力サンプリング信号の周波数および位相オフセットを監視し、Hill & Peterson のIntroduction to Switching Theory & Logical Design 、第２版、John Wiley & Sons 、1981年（または状態マシンにおける任意の他の論理テキスト）に記載されているように標準的なデジタル論理装置の使用により構成されることができる。
【００３７】
タイミング再生ループは以下のように動作する。入来信号の位相はサンプリングクロックと比較される。位相の差はループフィルタ904 により累算され、その後、補間装置910 により発生されるサンプリングクロックの最も適切な位相を選択する制御信号を発生するために使用される。動作は閉ループシステムであるので、位相調節は絶対位相変化ではなく位相変化の方向を与える必要があるだけである。
【００３８】
周波数オフセット調節プロセスは以下の例で示されている。受信機のクロックＦs が送信機のクロックよりも１０％高速であり、Ｍは１０であるように選択されるならば、タイミング再生論理装置は受信機のクロック期間を１／Ｍだけ、即ち１０Ｆs 期間毎の後に１期間減少する。結果的な受信機Ｆs はしたがって送信機周波数と同じ平均周波数を有する。サンプリング位相のディスクリートな選択によるエラーは通常Ｍが十分に大きい限り容認されることができる。位相補間の使用は外部高周波数クロックを必要としない構造を可能にする。
【００３９】
前述の位相補間方法は本発明により送信期間中に周波数オフセットを補正するため送信機へ与えられることができる。この方法では、受信動作中における図９の位相選択アルゴリズムの平均的な変化が送信に使用される。例えば、受信機タイミング再生が１／Ｍだけまたは１０Ｆs 期間毎に１期間減少するならば、送信機は図１０で示されているように送信されたデータに対して同一の位相変化を使用できる。図９の受信回路は位相変化の周波数および振幅を記録するためにデジタルＶＣＯ908 に対する制御信号を監視するための付加的な状態マシン906 を含むことが好ましい。この情報は図１０で送信回路に与えられ、ＤＡＣ1008のサンプリング周波数を調節するように位相補間装置1006からなるデジタルＶＣＯ1004の位相選択を制御するため状態マシン1002により使用され、それによって送信信号は受信された信号と同一の平均サンプリング周波数を有する。
【００４０】
本発明の周波数補正動作は遠隔装置のトランシーバで行われるものとして前述したが、このような動作は基地局のトランシーバ、または共有される基準周波数または共通して使用される周波数が第１および第２の装置によって使用される第２の装置の送信機の別のトランシーバと通信する第１の装置の任意のトランシーバまたは送信機で行われることができることが明白である。
【００４１】
さらに、本発明の他の実施形態が可能である。例えば送信機の補正された周波数オフセット方式はさらに性能を良好にし、または構成の価格を低くするために任意のデジタル通信技術に与えられることができる。これは多数のアクセスを容易にするためにダイバーシティを使用するアプリケーションに特に適している。幾つかのこのような例はアンテナダイバーシティまたはスマートアンテナ、マルチ搬送波ＯＦＤＭ、ＤＭＴ等を使用するマルチユーザ検出システムである。本発明は信号が多数のソースから受信機に周波数ロックされたループへ送信されることを可能にし、それによって多数のソースからの信号は周波数と時間の両者において同期される。
【００４２】
本発明の他の実施形態はＡＤＳＬまたはケーブルモデムシステムで使用されるような任意の地点間または放送チャンネルを含むことができる。このようなあるシステムは発振器およびミキサを使用してもよく、他のシステムは純粋にデジタル技術を使用してもよく、また別のシステムでは例えばアナログ技術、デジタル技術またはその組み合わせが信号で動作することに使用されるか否かおよび種々の信号がベースバンドに近い周波数に位置されるケースに基づいて、その組み合わせを使用してもよい。このようなシステムでは、上方変換または下方変換が必要とされない。それは、これらがベースバンド周波数で動作するので、サンプリング周波数オフセットが依然として生じ、これは前述した方法で補正されることができる。搬送波周波数オフセットに関しては、周波数補償はＦＤＭＡおよびオーバレイＯＦＤＭのようなシステムで重要になり、ここでは異なるトランシーバは異なる周波数ビンを使用して協動することを必要とする。基準周波数がそれぞれ異なるトランシーバで同一ではないならば、特に異なるトランシーバが共通のベーストランシーバと通信するとき、基準周波数間のオフセットは補正されることができ、それによって隣接する周波数ビンを使用するトランシーバは周波数のオーバーラップを減少する。オフセットは異なるトランシーバの１つでオフセットを補正し、または異なるトランシーバのそれぞれでオフセットを補正することにより補正されることができる。オフセットが共通のベーストランシーバと通信する各異なるトランシーバにおいて補正されるならば、周波数オーバーラップは全ての異なるトランシーバで最大量まで減少されることができる。
【００４３】
さらに別の構成として、周波数オフセットについての情報は、それが検出された後、受信機から送信機へ送信されることができ、それによって送信機は次の送信のためにその搬送波周波数および／またはサンプリング周波数を調節できる。例えば、遠隔装置等の第１のトランシーバのハードウェアの複雑性、またはパワー消費を減少するために、例えば基地局等のそれと通信する第２のトランシーバは第１のトランシーバに関する周波数オフセットを検出し、オフセット情報を順方向リンクで第１のトランシーバに送信できる。恐らく低速度チャンネルまたは放送チャンネルにより、オフセット情報を受信した後、第１のトランシーバは本発明で説明されているように周波数を補正する。これは閉ループ周波数制御のための方式である。
【００４４】
オフセット情報は、第２のトランシーバが受信中にその周波数を補正するように、第１のトランシーバの受信機から第２のトランシーバの送信機へ送信されることもできる。例えば、遠隔装置等の第１のトランシーバのハードウェアの複雑性を減少するために、サンプリング周波数オフセット情報は基地局等の第２のトランシーバへ送信されることができる。オフセット情報の受信後、第２のトランシーバは受信されたデータをしたがって補間し、これは第１のトランシーバがサンプリング速度の変換を実行することを必要とせずに検出能力を強化する。
【００４５】
本発明をその好ましい実施形態を参照して詳細に説明したが、当業者は種々の置換および変形が特許請求の範囲で限定されている本発明の技術的範囲内でありながら、ここで説明した例に対して行われることができることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にしたがった通信システムの説明図。
【図２】  本発明の第１の実施形態にしたがった搬送波周波数オフセットを検出する遠隔装置の受信機のブロック図。
【図３】  本発明の第１の実施形態にしたがった搬送波周波数オフセットを補正する遠隔装置の送信機のブロック図。
【図４】  本発明の第２の実施形態にしたがったサンプリング周波数オフセットを検出する遠隔装置の受信機のブロック図。
【図５】  本発明の第２の実施形態にしたがったサンプリング周波数オフセットを補正する遠隔装置の送信機のブロック図。
【図６】  本発明の第３の実施形態にしたがった搬送波周波数オフセットを補正する遠隔装置のトランシーバのブロック図。
【図７】  本発明の第４の実施形態にしたがったサンプリング周波数オフセットを検出する遠隔装置の受信機のブロック図。
【図８】  本発明の第４の実施形態にしたがったサンプリング周波数オフセットを検出する遠隔装置の代わりの受信機のブロック図。
【図９】  本発明の第４の実施形態にしたがったサンプリング周波数オフセットを検出する遠隔装置の受信機のブロック図。
【図１０】  本発明の第４の実施形態にしたがったサンプリング周波数オフセットを補正する遠隔装置の送信機のブロック図。
【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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