(57)【要約】本発明は、改善されたデータ受信のための装置、方法及びコンピュータプログラムに係る。トラッキング・プロシージャは、ペイロードデータに対して周波数オフセットトラッキングとともに適用される追加のチャネルゲイントラッキングを導入することによって、長いペイロードに対応するよう改善される。それにより、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの両方が低減される。
2012525050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）受信データパケットのプリアンブル部に基づき周波数オフセット及びチャネル推定を行う推定器；
ｂ）前記受信データパケットのペイロード部をセグメントに分割する分割器；及び
ｃ）前記周波数オフセット及びチャネル推定によって引き起こされる残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインを減らすよう、前記ペイロード部の前記セグメントに基づき周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングを適用するトラッキングプロセッサ
を有する装置。
【請求項２】
前記セグメントの夫々は、所定数のシンボルを含み、
前記分割器は、セグメントを形成するには足りない前記ペイロード部の残りのシンボルを捨てるよう構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記トラッキングプロセッサは、結果として生ずるチャネル等化シンボルを得るよう、前のセグメントにおいて得られる残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定に基づきセグメントのシンボルに対して周波数オフセット補償及びチャネル等化を行うよう構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記トラッキングプロセッサは、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルを復調し、該復調されたシンボルを、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルの変調を取り除くために使用するよう構成される、
請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記トラッキングプロセッサは、前記周波数オフセットトラッキング及び前記チャネルゲイントラッキングのためにセグメントの所定数の前記変調を取り除かれたシンボルを使用するよう構成される、
請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記所定数の変調を取り除かれたシンボルは、当該セグメントの初めに置かれる、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記トラッキングプロセッサは、ゼロフォーシング等化器を有する、
請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記トラッキングプロセッサは、最小平均二乗誤差等化器を有し、
前記推定器は、前記プリアンブル部に基づき、前記最小平均二乗誤差等化器へ供給される信号対雑音比を推定するよう構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記トラッキングプロセッサは、夫々のセグメントの所定数のシンボルに基づき信号対雑音比の推定を行い、現在のセグメントの後に受信されるシンボルに使用されるように前記推定の結果を保持するよう構成される、
請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ａ）受信データパケットのプリアンブル部に基づき周波数オフセット及びチャネル推定を行うステップ；
ｂ）前記受信データパケットのペイロード部をセグメントに分割するステップ；及び
ｃ）前記周波数オフセット及びチャネル推定によって引き起こされる残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインを減らすよう、前記ペイロード部の前記セグメントに基づき周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングを適用するステップ
を有する方法。
【請求項１１】
コンピュータ装置で実行される場合に請求項１０に記載の方法のステップを引き起こすよう構成されるコード手段を有するコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１に記載の装置を有する、ボディエリアネットワークの受信器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットデータ（例えば、身体結合通信信号を含むがこれに限られない。）を処理するための装置、方法、及びコンピュータプログラムプロダクトに係る。
【背景技術】
【０００２】
身体結合通信（body-coupled  communication）（ＢＣＣ）又は身体ベースの通信は、ボディエリアネットワーク（body  area  network）（ＢＡＮ）の基礎として無線周波数（ＲＦ）通信の有望な代替案として提案されている。ＢＣＣは、人又は動物の身体又はその近くにある複数の装置の間の情報の交換を可能にする。これは、体表面上への低エネルギーの電界の容量又は流電結合によって達成可能である。信号は、空気を介する代わりに、身体上を伝わる。そのようなものとして、通信は、より大きい領域をカバーするＲＦ通信と対照的に、身体に近い領域に限定される。従って、通信は、身体に位置付けられた、接続された、又はその近くに置かれた装置の間で可能である。更に、ＲＦベースの低範囲通信において通常適用されるよりも低い周波数が適用可能であるから、それは、ＢＡＮ又はパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）の低コスト且つ低電力実施への扉を開く。従って、人体が通信チャネルとして利用され、それにより、ＢＡＮに広く使用される標準的な無線システム（例えば、ＺｉｇＢｅｅ又はブルートゥースシステム）におけるよりもずっと低い電力消費を有して通信が行われ得る。ＢＣＣは、通常、身体の近くにおいて適用されるから、それは、接触又は近接に基づき新しく且つ直感的な身体−装置間インターフェースを実現するために使用されてよい。これは、識別及びセキュリティの分野において多くの応用の可能性を作り出す。
【０００３】
ＢＣＣは、小型の装着式タグ（例えば、身体に取り付けられた又は身体に近接して身に着けられたクレジットカード又は何らかの適切な装置に組み込まれる。）によって発生する電界によって技術的に実現され得る。このタグは、低電力信号を身体に容量又は流電結合する。時々、このような身体結合通信は、近接場身体内通信（near-field  intra-body  communication）と呼ばれる。ＢＣＣは、人体上及びその近くの電子装置が人体自体を介して容量又は流電結合を通じてデジタル情報を交換することを可能にする無線技術である。情報は、電界を変調し、微小電流を身体に容量又は流電結合することによって、送信される。身体は、身体に取り付けられた受信器へ微小信号を伝える。環境（空気及び／又は地面）は、送信信号のための戻り経路を提供する。
【０００４】
図１は、データが身体又はその近くに置かれたカプラを介して送信されるところの身体通信システムの例を示す。それらのカプラは、電気的に又は容量的に身体へデータ信号を伝送する。図１の例では、一方のカプラ又は電極は接地電位ＧＮＤを提供し、他方のカプラ又は電極は信号Ｓを送信／受信するために使用される。より具体的には、送信器（ＴＸ）１０から人の腕を介して受信器（ＲＸ）２０への送信が表されている。一般的に、すべのノードは、原理上は、送信器及び受信器の両方として、すなわち、トランシーバ（ＴＲＸ）として動作することができ、通信は、身体上のあらゆる場所から行われ得る。
【０００５】
ＢＡＮ技術は、ＩＥＥＥの８０２．１５．６タスクグループによって標準化されている。この標準化タスクグループは、身体上及び身体内通信を標準仕様に含めることを熱望している。実施形態に関連して以下で記載される詳細は、身体上通信及び身体内通信に同じように適用されてよい。以下の議論においては、医療移植片と外部プログラマとの間の身体内通信の場合が参照される。当然、本発明は、如何なる種類のデータ通信にも同様に適用されてよい。
【０００６】
３００キロヘルツ（ｋＨｚ）のチャネル間隔を有する４０２から４０５メガヘルツ（ＭＨｚ）の間の通信帯域は、医療移植片に関する無線通信のために設定されている。この帯域は、医療移植片通信サービス（Medical  Implant  Communication  Service）（ＭＩＣＳ）帯域と呼ばれている。ＩＥＥＥの８０２．１５．６タスクグループはパケットに基づく通信を標準仕様において採用することが、予想される。
【０００７】
ＭＩＣＳ帯域通信は、電子ピル（ｅピル）、植え込み型薬物伝達、脳深部電気刺激法、カプセル内視鏡等の様々な用途に適用可能である。これらの用途は、例えば、１００ｂｐｓ（植え込み型薬物伝達）から約１．５Ｍｂｐｓ（カプセル内視鏡）といった、幅広い範囲のデータレートをカバーする。カプセル内視鏡は、患者によって飲み込まれて、体内の所望の場所に達すると、胃腸系を撮影する。このような内視鏡は、医療診断において医者を助けるために使用されてよい。内視鏡によって撮られた画像は、体内から無線ラジオリンクを通って外へ送信される。内視鏡用途をサポートするよう、例えば、毎秒２５０×１０３シンボルでの６４ＱＡＭ（直交振幅変調）が、ＭＩＣＳ帯域通信においてロールオフ係数０．１５の平方根二乗余弦（square-root  raised  cosine）（ＳＲＲＣ）パルス形状とともに使用されてよい。それによって、信号は、３００ｋＨｚ帯域内に含まれる。そのような高い伝送レート及び高い変調フォーマットの使用は、正確な周波数同期、タイミング同期及びチャネル推定を必要とする。
【０００８】
所望の精度を達成するよう、データパケットは適切に設計されるよう求められる。データケットは、プリアンブル及びデータペイロードから成る。プリアンブルは、受信器が周波数同期等を達成することを可能にする既知のシーケンスである。一例として、３３６個のシンボルのプリアンブル長さが必要とされると推定されてよい。より少ない数のシンボルは、不満足な精度をもたらす可能性があり、それにより、プリアンブル長さは低減されないことがある。なお、プリアンブルは送信ヘッドであることが知られ、それにより、より長いプリアンブルは伝送効率を悪化させる。これは望ましくない。
【０００９】
データパケットにおいてプリアンブルに続くペイロード又はペイロード部はデータを搬送する。それは、１０２４個のシンボルのペイロード長さを有してよい。シミュレーションは、１０２４個のシンボルのペイロード長さ及び３３６個のシンボルのプリアンブル長さを有するパケットをデコードするよう受信器に対して行われている。受信されたパケットは、粗い周波数オフセット推定、タイミング同期、精細な周波数オフセット推定、チャネル推定、チャネル等化、周波数オフセットトラッキング、及び最終的にシンボル復調等の複数の受信器機能を通される。２４デシベル（ｄＢ）の信号対雑音比（ＳＮＲ）で、暗号化されていないブロックエラーレート（ＢＥＲ）、すなわち、エラー訂正符号化によらないＢＥＲは、０．００１６であることが分かった。これは、テキストブックのデータと一致する。
【００１０】
図３は、幾つかのシミュレーション実行において観測されるデコードされたシンボルの典型的な布置図である。それは、６４ＱＡＭ信号の６４個の起こり得る状態の中で検出される変動を表す。この図は、６４個の異なった布置が受信器において明らかに区別又は識別され得るという事実に起因して、満足なデコード結果をもたらす基準布置図としての役割を果たす。
【００１１】
ＢＥＲ性能は満足であるが、データパケットの伝送効率は、約７５パーセント（％）に相当する、たった１０２４／（３３６＋１０２４）しかない。正味のデータ伝送レートは、毎秒６ビットに７５％を乗じた値に、更に毎秒２５０×１０３シンボルを乗じて得られる値、すなわち、ほんの１．１２５Ｍｂｐｓしかない。これは、最良のデータレートである１．５Ｍｂｐｓからかなり遠い。従って、伝送効率を高めることが望まれる。これは、例えば、ペイロード長さを４０９６個のシンボルに増やすことによって達成されてよい。これにより、効率は４０９６／（３３６＋４０９６）、すなわち、９２％となる。そして、正味の伝送レートは１．３８Ｍｂｐｓとなる。しかし、重要な問題は、以下で説明されるように、受信器の性能である。
【００１２】
図４ａ乃至４ｃは、４０９６シンボルのペイロード長さ及び従来の受信器処理によるシミュレーション実行において得られるデコードされたシンボルの布置図の実例を示す。図４ａに示される布置図は対称であり、満足なＢＥＲをもたらす。他方で、図４ｂ及び４ｃに示されるものは、回転され歪められており、布置が受信器において明らかに区別又識別され得ないので、高いＢＥＲを引き起こす。平均ＢＥＲが０．０４０６であることが、１０００パケットのシミュレーションから分かった。これは、１０２４シンボルのペイロード長さの場合よりも有意に大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、回転及び歪みの問題を有意に小さくする改善された受信器処理を提供し、それにより、満足なエラーレート及び伝送効率が長いペイロード長の場合においてさえ達成され得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的は、請求項１に記載される装置、請求項１０に記載される方法、及び請求項１１に記載されるコンピュータプログラムによって、達成される。
【００１５】
然るに、トラッキング処理は、長いペイロードをサポートするよう提供される。プリアンブルが到着すると、周波数オフセット推定及びチャネル推定が実行される。有限なプリアンブル長さにより、推定誤差が２つの推定には存在し、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインが生じる。しかし、分割、周波数トラッキング及び追加のチャネルゲイントラッキングにより、周波数オフセット補償によって導入される残余周波数オフセット及び更なる位相シフトは低減され得る。このように、チャネルゲイントラッキング及び周波数オフセットトラッキングの組み合わせは、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの低減をもたらし、それにより、長いペイロード長によって引き起こされる手に負えない問題が解消可能であり、良好なエラーレートが保たれ得る。
【００１６】
第１の態様に従って、セグメントの夫々は、所定数のシンボルを含んでよく、且つ、分割器は、セグメントを形成するには足りないペイロード部の残りのシンボルを捨てるよう構成されてよい。この方策は、ペイロード部の全長にかかわらず如何なるセグメント長が選択されてもよいという利点を提供する。
【００１７】
上記の第１の態様と組み合わされてよい第２の態様に従って、トラッキングプロセッサは、結果として生ずるチャネル等化シンボルを得るよう、前のセグメントにおいて得られる残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定に基づきセグメントのシンボルに対して周波数オフセット補償及びチャネル等化を行うよう構成されてよい。前のセグメントから得られる結果のこのような連続的な使用は、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインが引き続いて低減されることを確かにすることができる。
【００１８】
上記の第１及び第２の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第３の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルを復調し、該復調されたシンボルを、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルの変調を取り除くために使用するよう構成されてよい。それにより、残余変調が、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルから取り除かれ得る。
【００１９】
上記の第１乃至第３の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第４の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、前記周波数オフセットトラッキング及び前記チャネルゲイントラッキングのためにセグメントの所定数の前記変調を取り除かれたシンボルを使用するよう構成されてよい。これは、ペイロード部の間の計算又は他の処理のために時間が残されるという利点を提供する。
【００２０】
一例として、前記所定数の変調を取り除かれたシンボルは、当該セグメントの初めに置かれてよい。
【００２１】
上記の第１乃至第４の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第５の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、ゼロフォーシング等化器を有してよい。
【００２２】
上記の第１乃至第５の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第６の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、最小平均二乗誤差等化器を有してよく、このとき、推定器は、前記プリアンブル部に基づき、前記最小平均二乗誤差等化器へ供給される信号対雑音比を推定するよう構成されてよい。この等化器は、他のタイプの等化器によって提供されるノイズエンハンスメントを低減することができる。この場合において、前記トラッキングプロセッサは、夫々のセグメントの所定数のシンボルに基づき信号対雑音比の推定を行い、現在のセグメントの後に受信されるシンボルに使用されるように前記推定の結果を保持するよう構成されてよい。
【００２３】
当該装置は、如何なる種類のデータパケットのための受信器又はトランシーバにおいても提供されてよく、且つ、ディスクリートハードウェア部品を有するディスクリートハードウェア回路として、集積チップとして、チップモジュールの配置として、あるいは、メモリに記憶されている、コンピュータ可読媒体に書き込まれている、又はインターネット等のネットワークからダウンロードされるソフトウェアルーチン又はプログラムによって制御される信号処理装置又はチップとして実施されてよい。
【００２４】
更なる有利な実施形態について、以下で定義される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ＢＣＣシステムの電極配置図である。
【図２】ペイロード部のセグメントへの分割とともにデータパケットの略図を示す。
【図３】ペイロード長さが短い場合について、デコードされたシンボルの布置図を示す。
【図４ａ】従来の受信器処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図４ｂ】従来の受信器処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図４ｃ】従来の受信器処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図５ａ】本発明の実施形態に従うトラッキング処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図５ｂ】本発明の実施形態に従うトラッキング処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図５ｃ】本発明の実施形態に従うトラッキング処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態に従うトラッキング処理の略フロー図を示す。
【図７】第１の実施形態に従う受信器の略ブロック図を示す。
【図８】本発明の第２の実施形態において改められたフロー図の部分を示す。
【図９】本発明の第３の実施形態に従うトラッキングプロセッサの略ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
一例として、添付の図面を参照して実施形態に基づき本発明について記載する。
【００２７】
ここで、本発明の様々な実施形態について、ＢＡＮにおける、又は医療移植片と人体の外の装置との間の、通信のための受信器処理に基づいて記載する。当然、本発明は、上記の特定の用途に関連しない他のタイプの通信にも適用可能である。
【００２８】
本実施形態では、通信は、パケットに基づくと期待される。パケットは、プリアンブルと、ペイロードフィールドとから成る。プリアンブルはオーバーヘッドである。高レート伝送では、ペイロード長さを長くすることは、伝送効率を最大限にするために重要である。更に、ＩＥＥＥ８０２．１５．６標準規格に高速データ伝送を含めることが望ましい。一例として、そのような通信は、衣服及び衣類が表面上に動画及び鮮明な映像を表示することを可能にするインテリジェント・テキスタイルのために使用されてよい。高速ＢＡＮによれば、帯域幅を消費する映像パターンは、衣服内に扱いにくい上等のケーブル又は配線を埋め込む必要なしに、身体上のセントラルハブから表示素子へ伝送可能である。他の例は、医療移植片の分野にあってよい。医療移植片は、人体の外の、プログラマとして知られる装置と無線通信するよう求められる。内視鏡検査のような幾つかの医療移植片用途は、プログラマと移植片との間の高速リンクを必要とする。先と同じく、提案される受信器処理は、しかしながら、全ての用途分野における通信に有用であり且つ適用可能であり、全く医療分野に制限されないことが強調される。
【００２９】
図４ｂ及び４ｃにおける布置図の望ましくない回転及び歪みは、残余周波数オフセットのみならず、（等化後の）残余チャネルゲインの結果でもある。プリアンブルが到着すると、周波数オフセット推定及びチャネル推定が行われる。しかし、有限なプリアンブル長さのために、推定誤差が２つの推定には存在し、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの存在をもたらす。周波数オフセット補償の各実行は、残余周波数オフセットを減らすという目的で、この場合に、付加的な位相シフトを信号に導入する。この付加的な位相シフトは、残余チャネルゲインに有効に吸収され、この誤差をますます大きくする。パケットのペイロード部が長い場合、この誤差は優位となり、数千のデコード誤差をもたらして、非常に高いエラーレートを引き起こす。
【００３０】
以下の実施形態に従って、付加的なチャネルゲイントラッキングが導入され、それにより、周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングが一緒にペイロード部に適用され得る。それによって、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインは両方とも低減され得、手に負えない問題は軽減されて、良好なエラーレートが保たれる。
【００３１】
幾つかの実施形態では、トラッキング処理が提供され、トラッキングは、受信器がデータパケットのペイロードを受信した場合に開始する。このペイロードは、ＮＴＲ＿ｓｅｇ個のシンボルの長さを夫々有するセグメントに分割又は区分化される。
【００３２】
図２は、プリアンブルＰと、シンボルｓ１乃至ｓｍを有するセグメントに分割されるペイロードＰＬを有するデータパケットを示すペイロードＰＬとを有するデータパケットを示す概略図を示す。各セグメントのシンボルは、更に、所定の数の第１のシンボルｓ１乃至ｓｎと、所定の数の残りのシンボルｓｎ＋１乃至ｓｍとに分割され得る。セグメント化の後のペイロードＰＬの終わりに残っている、セグメントを形成するには足りないシンボルは、トラッキングの処理において捨てられてよいが、（残余チャネルゲインの認識に基づく）周波数オフセット補償及びチャネル等化は、依然として実行され得る。図２は、捨てられるシンボルを示す廃棄部分Ｄを示す。
【００３３】
周波数オフセットトラッキングとともに適用される提案される付加的なチャネルゲイントラッキングは、回転及び歪みの問題を優位に小さくする。ペイロード長さが例えば４０９６シンボルに増大する場合でさえ、満足なＢＥＲが達成され得る。結果として、９０％超の伝送効率が達成され得る。
【００３４】
図５ａ乃至５ｃは、ペイロード長さが４０９６シンボルであり且つ提案されるトラッキング処理が適用される場合の、デコードされたシンボルの布置図を示す。布置図は対称であり歪んでいないことは、明らかである。このように、６４ＱＡＭスキームを用いて伝送される情報は、受信器側で明らかに識別されて復調され得る。シミュレーション結果は、ＢＥＲが０．０００９であり、１０２４のペイロード長さの場合に得られるＢＥＲに一致することを示す。しかし、提案されるトラッキングスキームは、シンボルが４０９６個よりも多いペイロード長さが使用される場合でも有効である。最大６５５３６個までのシンボルのペイロード長さでさえ、十分なＢＥＲが得られる。
【００３５】
図６は、第１の実施形態に従うトラッキング処理のフロー図を示す。
【００３６】
受信器がペイロード部を有するパケットを受信すると、ペイロード部はセグメントに分割される（ステップＳ１０１）。このとき、各セグメントは所定長さを有する。セグメントを形成するには足りない、ペイロード部の終わりにある残りのシンボルは、ステップＳ１０２において捨てられる。次いで、ステップＳ１０３において、各セグメントの残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインが推定される。ステップＳ１０３は、セグメントが受け取られる場合に実行され得ることが知られる。それは、最初にＳ１０２を完了することによって遅延される必要はない。
【００３７】
ステップＳ１０４において、周波数オフセット補償及びチャネル等化が各セグメントのシンボルに適用される。これは、前のセグメントにおいて得られた残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定を用いていることによって達成される。結果として生ずるチャネル等化シンボルは、ＮＴＲ＿ｓｅｇ個の復調されたシンボルを得るよう、ステップＳ１０５において復調される。それらの復調されたシンボルは、ＮＴＲ＿ｓｅｇ個のチャネル等化シンボルにおいて変調を取り除くよう、ステップＳ１０６において使用される。次いで、ステップＳ１０７において、各セグメントの変調を取り除かれたシンボルのうち所定のシンボルが記憶される。これらは、最初のＮｓｙｍ４ＴＲ個の変調を取り除かれたシンボルである（Ｎｓｙｍ４ＴＲ≦ＮＴＲ＿ｓｅｇ）。ステップＳ１０８において、所定の変調を取り除かれたシンボルは、セグメントごとに残余周波数オフセットを推定するために使用される。次いで、この推定は、Ｎｓｙｍ４ＴＲ個の変調を取り除かれたシンボルに対して周波数オフセット補償を行うために、ステップＳ１０９において使用される。続いて、結果として生ずるシンボルは、各セグメントの残余チャネルゲインを推定するために、ステップＳ１１０において使用される。次いで、推定結果は、ステップＳ１１１において記憶される。最後に、ステップＳ１１２において、現在のセグメントの記憶された推定が、現在のセグメントの後に受信されたシンボルの補償及び等化のために使用される。
【００３８】
上記の処理は、セグメントごとに並行して、又は連続的にセグメントごとに、実行されてよい。
【００３９】
図７は、提案されるトラッキング・プロシージャに使用される受信器処理ブロックの略ブロック図を示す。推定ブロック又は推定ユニット又は推定器（ＥＳＴ）２２０において、周波数オフセット推定及びチャネル推定が、受信されたデータパケットのプリアンブル部に基づいて行われる。次いで、データパケットは、分割ブロック又は分割ユニット又は分割器（ＳＥＧ）２３０へ供給されて、そのペイロード部は、一定の又は様々な長さのセグメントに分割又は区分化される。次いで、セグメントは連続的に又は同時にトラッキングプロセッサ（ＴＲ）２４０へ供給されて、チャネルゲイントラッキング及び周波数オフセットトラッキングを含む提案されるトラッキング処理が各セグメントのシンボルにまとめて適用される。
【００４０】
以下では、図６の上記のトラッキング処理について、夫々の個々の処理が基づく式に基づいて、より詳細に説明する。以下の議論の全体にわたって、変数ｎ、ｑ及びｍは、次の式：
ｎ＝ｑＮＴＲ＿ｓｅｇ＋ｍ          （１）
によって、互いに関連づけられている。ここで、ｑ及びｍは夫々、ｎがＮＴＲ＿ｓｅｇで割られる場合の商及び余りである。
【００４１】
ｒｎがペイロードのｎ（ｎ＝０，１，・・・）番目の複素数値受信シンボルであり、且つ、通信チャネル（例えば、ＭＩＣＳバンド通信チャネル）が加法性ワイドガウスノイズ（ＡＷＧＮ）を伴う単一経路チャネルを考えられるとすると、受信シンボルは：
ｒｎ＝ｇｃｈｓｎｅｊ２π（δｆｏｆｆ）ｎＴｓ＋ηｎ      （２）
によって与えられる。ここで、１／Ｔｓはシンボル伝送レートであり、ｓｎはペイロードにおけるｎ番目の伝送データシンボルであり、δｆｏｆｆは複素数値チャネルゲインであり、ηｎは複合ノイズ及び干渉である。更に、ペイロードの受信の前に、受信器は、（例えば、図７の推定器２２０において）受信されるプリアンブルの観測に基づき
［外１］
2012525050.tif 000003
を知っているとする。
【００４２】
受信シンボルが、受信信号が整合フィルタリングによって処理された後に得られるとすると、それにより、受信シンボルレートは伝送データシンボルのレートに等しいことが知られる。すなわち、伝送データシーケンスと比較される場合に、受信シンボルシーケンスにはオーバーサンプリングが存在しない。
【００４３】
ｑ番目（ｑ∈｛０，１，２，・・・｝）のセグメントを考える。仮に：
【００４４】
【数１】
2012525050.tif 000004
ここで、
［外２］
2012525050.tif 000005
仮に、
【００４５】
【数２】
2012525050.tif 000006
ここで、
［外３］
2012525050.tif 000007
後述されるトラッキング処理に続くことによって、δｆｏｆｆ（ｑ）及びδｇｃｈ（ｑ）は夫々、ｑ番目のセグメントの初めにおける補償及び等化の後の受信シンボルの残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインであることが示され得る。
【００４６】
図６のステップＳ１０４において、補償及び等化が実行される。Θｎによって表される、ｒｎの補償及び等化を受けた後の出力は、
Θｎ＝ｒｎμｎΩｎχｎ          （７）
によって与えられる。ここで、次の式は、周波数オフセット補償を記述する：
【００４７】
【数３】
2012525050.tif 000008
次の式は、チャネル等化のための因数に対応する：
【００４８】
【数４】
2012525050.tif 000009
そして、次の式は、（ｑ−１）番目のセグメントにおける残余周波数オフセットによって導入される位相シフトのための、
［外４］
2012525050.tif 000010
の最近の利用可能性による補償に対応する：
【００４９】
【数５】
2012525050.tif 000011
図６のステップＳ１０５における復調は、伝送シンボルを推定するよう、何らかの従来の復調規則によって実行されてよい。受信シンボルｒｎに関し、
［外５］
2012525050.tif 000012
図６のステップＳ１０６は、変調を取り除かれたシンボルを次の式に従って計算することによって、実行されてよい：
【００５０】
【数６】
2012525050.tif 000013
図６のステップＳ１０７において、ｑ番目のセグメントについて得られる変調を取り除かれたシンボルの最初のＮｓｙｍ４ＴＲ個の値（ｉ＝０，１，・・・，Ｎｓｙｍ４ＴＲ−１）が記憶される。これらの値は、その後のステップのために使用される。
【００５１】
図６のステップＳ１０８において、残余周波数オフセットδｆｏｆｆ（ｑ）は、変調を取り除かれたシンボルの得られたＮｓｙｍ４ＴＲ個の値に基づき、推定される。
【００５２】
［外６］
2012525050.tif 000014
使用され得る従来の周波数オフセット推定アルゴリズムは、例えば、M.  Luise及びR.  Reggiannini、「Carrier  frequency  recovery  in  all-digital  modems  for  burst-mode  transmissions」、IEEE  Transactions  on  Communications、Vol.43、pp.1169-1178、２月／３月／４月、１９９５年に記載されるLuise-Reggianniniメソッドである。当然、他の周波数オフセット推定アルゴリズムも使用されてよい。
【００５３】
図６のステップＳ１０９において、
［外７］
2012525050.tif 000015
が、ステップＳ１０７において得られたシンボルΨｉ（ｑ）のブロックにおいて実行される。ｉ番目の補償シンボルＹｉ（ｑ）は、次の式によって与えられる：
【００５４】
【数７】
2012525050.tif 000016
図６のステップＳ１１０において、チャネルゲインδｇｃｈ（ｑ）が推定される。この
［外８］
2012525050.tif 000017
は、次の式によって与えられる：
【００５５】
【数８】
2012525050.tif 000018
図６のステップＳ１１１において、
［外９］
2012525050.tif 000019
は、（ｑ＋１）番目のセグメント及びその後において得られるシンボルのための周波数オフセット補償及びチャネル等化における使用のために、メモリに記憶される。
【００５６】
上記の第１の実施形態のトラッキングプロセッサ２４０で使用されるチャネル等化器は、ゼロフォーシング（zero-forcing）等化器であってよい。そのようなゼロフォーシング等化器において、入力信号は、入力信号が受信される特定のチャネルのチャネル応答又はチャネル伝達関数の逆数を乗じられる。これは、シンボル間干渉（ＩＳＩ）のような、受信信号からのチャネルの影響を取り除くよう意図される。しかし、チャネルに雑音が含まれる場合に、ゼロフォーシング等化器は、完全にチャネルを反転させるよう試みる際に、チャネル応答が小さい振幅を有する周波数において、雑音を大いに増大させうる。このように、ゼロフォーシング等化器は雑音を増大させうる。
【００５７】
最小平均二乗誤差（minimum  mean-square  error）等化器（ＭＭＳＥ）のような、より平衡のとれた線形等化器が、次の第２の実施形態においては使用される。それは、通常、ＩＳＩを完全には除去せず、代わりに、出力信号におけるノイズ及びＩＳＩ成分の全体的な電力を最小限とする。このように、線形等化器は、ノイズエンハンスメント効果を低減することができる。より具体的に、第２の実施形態は、図６の第１の実施形態の幾つかのステップを変更し、図８に示される２つの更なるステップＳ１１２ａ及びＳ１１３を加えることによって、得られる。
【００５８】
ＭＭＳＥ等化器に関し、信号対雑音比（ＳＮＲ）の認識が必要とされる。従って、
［外１０］
2012525050.tif 000020
受信されるプリアンブルの観測に基づいて推定されるＳＮＲの更なる認識が、ペイロードの受信前に利用可能であるとする。
【００５９】
［外１１］
2012525050.tif 000021
は、（図７の推定器２２０において）受信されるプリアンブルから推定されるＳＮＲを表す。
【００６０】
δｆｏｆｆ（ｑ）及びδｆｏｆｆ（０）の式は夫々、式（３）及び（４）に従う。δｇｃｈ（ｑ）及びδｇｃｈ（０）の式は、次の式（１４）に変形される：
【００６１】
【数９】
2012525050.tif 000022
ｑ≧１及び
【００６２】
【数１０】
2012525050.tif 000023
によれば、後に詳述される
［外１２］
2012525050.tif 000024
は、ｍ番目のセグメントにおけるシンボルから推定されるＳＮＲである。
【００６３】
図６のステップＳ１０４において、周波数オフセット補償及びチャネル等化が行われる。式（７）、（８）及び（１０）が使用されてよく、一方、式（９）は、次の式（１６）に変形される：
【００６４】
【数１１】
2012525050.tif 000025
第１の式はｑ≧１に係り、第２の式はｑ＝０に係る。
【００６５】
ステップＳ１０５乃至Ｓ１１１は、第１の実施形態におけるステップと同じであり、ここでは繰り返されない。
【００６６】
図８の更なるステップＳ１１２ａにおいて、ＳＮＲ推定が、Ｙｉ（ｑ）（ｉ＝０，１，・・・，Ｎｓｙｍ４ＴＲ−１）に基づいて実行される。ＳＮＲを推定するための１よりも多い方法が存在する。１つの方法は、次の式で表される：
【００６７】
【数１２】
2012525050.tif 000026
更に、図８のステップＳ１１３において、
［外１３］
2012525050.tif 000027
は、現在のセグメントの後に受信されるシンボルのための周波数オフセット推定及びチャネル等化のために、メモリへ転送される。
【００６８】
図９は、トラッキングプロセッサ（例えば、図７のトラッキングプロセッサ２４０）の略ブロック図を示す。図９におけるブロックは、ディスクリートハードウェア回路に、及びトラッキングプロセッサにおいて実行される処理ルーチンの処理ブロックに対応してよい。
【００６９】
受信シンボルｓｒｅｃは、周波数オフセット補償（ＦＯＣ）及びチャネル等化（ＣＥ）回路又は機能２０へ供給され、この回路の出力は、復調回路又は機能（ＤＥＭ）３０へ、及び同時に変調除去回路又は機能（ＭＲ）４０へ供給される。このとき、復調されたシンボルｓｄｅｍは、変調除去回路又は機能４０への入力として使用される。変調を取り除かれたシンボルは、セグメントの変調を取り除かれたシンボルを記憶するためのバッファ段（Ｂ）５０へ供給される。バッファ５０に記憶されている変調を取り除かれたシンボルは、周波数オフセット推定回路又は機能（ＦＯＥ）６０と、周波数オフセット補償回路又は機能（ＦＯＣ）とへ同時に供給される。周波数オフセット推定回路又は機能６０の出力は、周波数オフセット、チャネルゲイン及び（任意に）ＳＮＲの推定を記憶するためのメモリ（ＭＥＭ）１０へ、及び周波数オフセット補償又は機能７０へ供給される。
【００７０】
更に、周波数オフセット補償又は機能７０の出力は、チャネルゲイン推定回路又は機能（ＯＧＥ）８０と、任意のＳＮＲ推定回路又は機能９０とへ供給され、ＳＮＲ推定回路又は機能９０へは、チャネルゲイン推定回路又は機能８０の出力が供給される。チャネルゲイン推定回路又は機能８０及び任意のＳＮＲ推定回路又は機能９０の出力値もメモリ１０に記憶される。メモリ１０に記憶されている値又はパラメータは、周波数オフセット補償又及びチャネル等化回路又は機能２０への入力として使用される。
【００７１】
図９に示されるトラッキングプロセッサは、図６及び図８で示されるプロシージャに沿って動作するよう使用されてよい。
【００７２】
上記のトラッキング処理及びプロセッサは、プリアンブル部及びペイロード部を伴うデータパケットが処理される如何なるデータ受信器においても適用可能である。特定の実施は、ＢＡＮにおける、及び医療移植片と外部設備との間の、通信である。
【００７３】
要約すると、本発明は、改善されたデータ受信のための装置、方法及びコンピュータプログラムプロダクトに係り、トラッキング・プロシージャが、ペイロードデータに対して周波数オフセットトラッキングとともに適用される付加的なチャネルゲイントラッキングを導入することによって、長いペイロードをサポートするよう拡張される。それによって、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインは両方とも低減される。
【００７４】
本発明は、図面及び上記記載において詳細に説明及び記載をされてきたが、そのような説明及び記載は、例示又は模範を考えられるべきであり、限定ではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。本開示を読むことで、他の変形例は当業者に明らかである。そのような変形例は、当該技術において既に知られており且つここで既に記載されている特徴に代えて又はそれらに加えて使用されてよい他の特徴を包含してよい。
【００７５】
開示される実施形態に対する変形は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、当業者によって理解されて達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は、他の要素又はステップを排除せず、冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の要素又はステップを排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、対応するソフトウェアルーチンに基づき、少なくとも、例えば図６乃至９に関連して記載されるようなトラッキング・プロシージャの機能を満足してよい。コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体に記憶／配信されてよいが、インターネット又は他の優先若しくは無線の通信システムを介するような他の形態においても配信されてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないということを示すわけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、それらの適用範囲を限定するよう解されるべきではない。
【図１】
2012525050.tif 000028
【図２】
2012525050.tif 000029
【図３】
2012525050.tif 000030
【図４ａ】
2012525050.tif 000031
【図４ｂ】
2012525050.tif 000032
【図４ｃ】
2012525050.tif 000033
【図５ａ】
2012525050.tif 000034
【図５ｂ】
2012525050.tif 000035
【図５ｃ】
2012525050.tif 000036
【図６】
2012525050.tif 000037
【図７】
2012525050.tif 000038
【図８】
2012525050.tif 000039
【図９】
2012525050.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月25日(2011.10.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）受信データパケットのプリアンブル部に基づき周波数オフセット及びチャネル推定を行う推定器；
ｂ）前記受信データパケットのペイロード部をセグメントに分割する分割器；及び
ｃ）前記ペイロード部の前記セグメントに基づき周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングを適用するトラッキングプロセッサ
を有し、
前記トラッキングプロセッサは、
チャネル等化シンボルを得るように、前のセグメントにおけるシンボルに基づき確立された残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定を用いることによって、現在のセグメントにおけるシンボルに対して最初の周波数オフセット補償及びチャネル等化を適用するよう構成される周波数オフセット補償及びチャネル等化モジュールと、
復調されたシンボルを得るように、前記チャネル等化シンボルを復調するよう構成される復調モジュールと、
変調を取り除かれたシンボルを得るように、前記復調されたシンボルを用いることによって、前記チャネル等化シンボルにおいて変調を取り除くよう構成される変調除去モジュールと、
所定数の前記変調を取り除かれたシンボルに基づき現在のセグメントについて残余周波数オフセットを推定するよう構成される残余周波数オフセット推定モジュールと、
変調を取り除かれ且つ周波数オフセットを補償されたシンボルを得るように、現在のセグメントについて推定された前記残余周波数オフセットに基づき前記変調を取り除かれたシンボルに対して周波数オフセット補償を行うよう構成される残余周波数オフセット補償モジュールと、
前記変調を取り除かれ且つ周波数オフセットを補償されたシンボルに基づき現在のセグメントについて残余チャネルゲインを推定するよう構成されるチャネルゲイン推定モジュールと、
前記周波数オフセット補償及びチャネル等化モジュールが、現在のセグメントについて推定された前記残余周波数オフセット及び前記残余チャネルゲインを用いることによって、その後のセグメントにおけるシンボルに対して最初の周波数オフセット補償及びチャネル等化を適用することができるように、現在のセグメントについて推定された前記残余周波数オフセット及び前記残余チャネルゲインを記憶するメモリと
を有する、装置。
【請求項２】
前記セグメントの夫々は、所定数のシンボルを含み、
前記分割器は、セグメントを形成するには足りない前記ペイロード部の残りのシンボルを捨てるよう構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記所定数の変調を取り除かれたシンボルは、当該セグメントの初めに置かれる、
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記トラッキングプロセッサは、ゼロフォーシング等化器を有する、
請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記トラッキングプロセッサは、最小平均二乗誤差等化器を有し、
前記推定器は、前記プリアンブル部に基づき、前記最小平均二乗誤差等化器へ供給される信号対雑音比を推定するよう構成される、
請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記トラッキングプロセッサは、夫々のセグメントの所定数のシンボルに基づき信号対雑音比の推定を行い、現在のセグメントの後に受信されるシンボルに使用されるように前記推定の結果を保持するよう構成される、
請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ａ）受信データパケットのプリアンブル部に基づき周波数オフセット及びチャネル推定を行うステップ；
ｂ）前記受信データパケットのペイロード部をセグメントに分割するステップ；及び
ｃ）前記ペイロード部の前記セグメントに基づき周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングを適用するステップ
を有し、
前記周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングは、
チャネル等化シンボルを得るように、最初の周波数オフセット補償及びチャネル等化が、前のセグメントにおけるシンボルに基づき確立された残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定を用いることによって、現在のセグメントにおけるシンボルに適用される周波数オフセット補償及びチャネル等化ステップと、
復調されたシンボルを得るように、前記チャネル等化シンボルが復調される復調ステップ、
変調を取り除かれたシンボルを得るように、前記チャネル等化シンボルにおける変調が前記復調されたシンボルを用いることによって取り除かれる変調除去ステップと、
残余周波数オフセットが所定数の前記変調を取り除かれたシンボルに基づき現在のセグメントについて推定される残余周波数オフセット推定ステップと、
変調を取り除かれ且つ周波数オフセットを補償されたシンボルを得るように、前記変調を取り除かれたシンボルが、現在のセグメントについて推定された前記残余周波数オフセットに基づき周波数オフセット補償を受ける残余周波数オフセット補償ステップと、
残余チャネルゲインが前記変調を取り除かれ且つ周波数オフセットを補償されたシンボルに基づき現在のセグメントについて推定されるチャネルゲイン推定ステップと、
最初の周波数オフセット補償及びチャネル等化が、現在のセグメントについて推定された前記残余周波数オフセット及び前記残余チャネルゲインを用いることによって、その後のセグメントにおけるシンボルに適用され得るように、現在のセグメントについて推定された前記残余周波数オフセット及び前記残余チャネルゲインが記憶されるメモリ記憶ステップと
を有する、方法。
【請求項８】
コンピュータで実行される場合に、該コンピュータに請求項７に記載の方法の全てのステップを実行させる命令を有するコンピュータプログラム。
【請求項９】
請求項１に記載の装置を有する、ボディエリアネットワークの受信器装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットデータ（例えば、身体結合通信信号を含むがこれに限られない。）を処理するための装置、方法、及びコンピュータプログラムプロダクトに係る。
【背景技術】
【０００２】
身体結合通信（body-coupled  communication）（ＢＣＣ）又は身体ベースの通信は、ボディエリアネットワーク（body  area  network）（ＢＡＮ）の基礎として無線周波数（ＲＦ）通信の有望な代替案として提案されている。ＢＣＣは、人又は動物の身体又はその近くにある複数の装置の間の情報の交換を可能にする。これは、体表面上への低エネルギーの電界の容量又は流電結合によって達成可能である。信号は、空気を介する代わりに、身体上を伝わる。そのようなものとして、通信は、より大きい領域をカバーするＲＦ通信と対照的に、身体に近い領域に限定される。従って、通信は、身体に位置付けられた、接続された、又はその近くに置かれた装置の間で可能である。更に、ＲＦベースの低範囲通信において通常適用されるよりも低い周波数が適用可能であるから、それは、ＢＡＮ又はパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）の低コスト且つ低電力実施への扉を開く。従って、人体が通信チャネルとして利用され、それにより、ＢＡＮに広く使用される標準的な無線システム（例えば、ＺｉｇＢｅｅ又はブルートゥースシステム）におけるよりもずっと低い電力消費を有して通信が行われ得る。ＢＣＣは、通常、身体の近くにおいて適用されるから、それは、接触又は近接に基づき新しく且つ直感的な身体−装置間インターフェースを実現するために使用されてよい。これは、識別及びセキュリティの分野において多くの応用の可能性を作り出す。
【０００３】
ＢＣＣは、小型の装着式タグ（例えば、身体に取り付けられた又は身体に近接して身に着けられたクレジットカード又は何らかの適切な装置に組み込まれる。）によって発生する電界によって技術的に実現され得る。このタグは、低電力信号を身体に容量又は流電結合する。時々、このような身体結合通信は、近接場身体内通信（near-field  intra-body  communication）と呼ばれる。ＢＣＣは、人体上及びその近くの電子装置が人体自体を介して容量又は流電結合を通じてデジタル情報を交換することを可能にする無線技術である。情報は、電界を変調し、微小電流を身体に容量又は流電結合することによって、送信される。身体は、身体に取り付けられた受信器へ微小信号を伝える。環境（空気及び／又は地面）は、送信信号のための戻り経路を提供する。
【０００４】
図１は、データが身体又はその近くに置かれたカプラを介して送信されるところの身体通信システムの例を示す。それらのカプラは、電気的に又は容量的に身体へデータ信号を伝送する。図１の例では、一方のカプラ又は電極は接地電位ＧＮＤを提供し、他方のカプラ又は電極は信号Ｓを送信／受信するために使用される。より具体的には、送信器（ＴＸ）１０から人の腕を介して受信器（ＲＸ）２０への送信が表されている。一般的に、すべのノードは、原理上は、送信器及び受信器の両方として、すなわち、トランシーバ（ＴＲＸ）として動作することができ、通信は、身体上のあらゆる場所から行われ得る。
【０００５】
ＢＡＮ技術は、ＩＥＥＥの８０２．１５．６タスクグループによって標準化されている。この標準化タスクグループは、身体上及び身体内通信を標準仕様に含めることを熱望している。実施形態に関連して以下で記載される詳細は、身体上通信及び身体内通信に同じように適用されてよい。以下の議論においては、医療移植片と外部プログラマとの間の身体内通信の場合が参照される。当然、本発明は、如何なる種類のデータ通信にも同様に適用されてよい。
【０００６】
３００キロヘルツ（ｋＨｚ）のチャネル間隔を有する４０２から４０５メガヘルツ（ＭＨｚ）の間の通信帯域は、医療移植片に関する無線通信のために設定されている。この帯域は、医療移植片通信サービス（Medical  Implant  Communication  Service）（ＭＩＣＳ）帯域と呼ばれている。ＩＥＥＥの８０２．１５．６タスクグループはパケットに基づく通信を標準仕様において採用することが、予想される。
【０００７】
ＭＩＣＳ帯域通信は、電子ピル（ｅピル）、植え込み型薬物伝達、脳深部電気刺激法、カプセル内視鏡等の様々な用途に適用可能である。これらの用途は、例えば、１００ｂｐｓ（植え込み型薬物伝達）から約１．５Ｍｂｐｓ（カプセル内視鏡）といった、幅広い範囲のデータレートをカバーする。カプセル内視鏡は、患者によって飲み込まれて、体内の所望の場所に達すると、胃腸系を撮影する。このような内視鏡は、医療診断において医者を助けるために使用されてよい。内視鏡によって撮られた画像は、体内から無線ラジオリンクを通って外へ送信される。内視鏡用途をサポートするよう、例えば、毎秒２５０×１０３シンボルでの６４ＱＡＭ（直交振幅変調）が、ＭＩＣＳ帯域通信においてロールオフ係数０．１５の平方根二乗余弦（square-root  raised  cosine）（ＳＲＲＣ）パルス形状とともに使用されてよい。それによって、信号は、３００ｋＨｚ帯域内に含まれる。そのような高い伝送レート及び高い変調フォーマットの使用は、正確な周波数同期、タイミング同期及びチャネル推定を必要とする。
【０００８】
所望の精度を達成するよう、データパケットは適切に設計されるよう求められる。データケットは、プリアンブル及びデータペイロードから成る。プリアンブルは、受信器が周波数同期等を達成することを可能にする既知のシーケンスである。一例として、３３６個のシンボルのプリアンブル長さが必要とされると推定されてよい。より少ない数のシンボルは、不満足な精度をもたらす可能性があり、それにより、プリアンブル長さは低減されないことがある。なお、プリアンブルは送信ヘッドであることが知られ、それにより、より長いプリアンブルは伝送効率を悪化させる。これは望ましくない。
【０００９】
データパケットにおいてプリアンブルに続くペイロード又はペイロード部はデータを搬送する。それは、１０２４個のシンボルのペイロード長さを有してよい。シミュレーションは、１０２４個のシンボルのペイロード長さ及び３３６個のシンボルのプリアンブル長さを有するパケットをデコードするよう受信器に対して行われている。受信されたパケットは、粗い周波数オフセット推定、タイミング同期、精細な周波数オフセット推定、チャネル推定、チャネル等化、周波数オフセットトラッキング、及び最終的にシンボル復調等の複数の受信器機能を通される。２４デシベル（ｄＢ）の信号対雑音比（ＳＮＲ）で、暗号化されていないブロックエラーレート（ＢＥＲ）、すなわち、エラー訂正符号化によらないＢＥＲは、０．００１６であることが分かった。これは、テキストブックのデータと一致する。
【００１０】
図３は、幾つかのシミュレーション実行において観測されるデコードされたシンボルの典型的な布置図である。それは、６４ＱＡＭ信号の６４個の起こり得る状態の中で検出される変動を表す。この図は、６４個の異なった布置が受信器において明らかに区別又は識別され得るという事実に起因して、満足なデコード結果をもたらす基準布置図としての役割を果たす。
【００１１】
ＢＥＲ性能は満足であるが、データパケットの伝送効率は、約７５パーセント（％）に相当する、たった１０２４／（３３６＋１０２４）しかない。正味のデータ伝送レートは、毎秒６ビットに７５％を乗じた値に、更に毎秒２５０×１０３シンボルを乗じて得られる値、すなわち、ほんの１．１２５Ｍｂｐｓしかない。これは、最良のデータレートである１．５Ｍｂｐｓからかなり遠い。従って、伝送効率を高めることが望まれる。これは、例えば、ペイロード長さを４０９６個のシンボルに増やすことによって達成されてよい。これにより、効率は４０９６／（３３６＋４０９６）、すなわち、９２％となる。そして、正味の伝送レートは１．３８Ｍｂｐｓとなる。しかし、重要な問題は、以下で説明されるように、受信器の性能である。
【００１２】
図４ａ乃至４ｃは、４０９６シンボルのペイロード長さ及び従来の受信器処理によるシミュレーション実行において得られるデコードされたシンボルの布置図の実例を示す。図４ａに示される布置図は対称であり、満足なＢＥＲをもたらす。他方で、図４ｂ及び４ｃに示されるものは、回転され歪められており、布置が受信器において明らかに区別又識別され得ないので、高いＢＥＲを引き起こす。平均ＢＥＲが０．０４０６であることが、１０００パケットのシミュレーションから分かった。これは、１０２４シンボルのペイロード長さの場合よりも有意に大きい。
【００１３】
IEEE  ICC  2006に関連して公開された、Kim  Yong-Hwa等による「Joint  Common  Phase  Error  and  Channel  Estimation  for  OFDM-based  WLANs  in  the  Presence  of  Wiener  Phase  Noise  and  Residual  Frequency  Offset」と題された文献（非特許文献１）は、最小二乗（ＬＳ）及び最大尤度（ＭＬ）アルゴリズムに基づく、パイロットシンボル援助と仮判定等化（decision-directed）方式とを組み合わせたものについて記載する。この方法においては、コモンフェーズエラー（ＣＰＥ）推定器は、各ＯＦＤＭシンボルに埋め込まれているパイロットシンボルを用いて生成される。次いで、コモンフェーズエラーを含むデータシンボル及びチャネル応答が推定される。
【００１４】
IEEE  60th  Vehicular  Technology  Conferenceに関連して公開された、M.M.  Freda等による「Joint  Channel  Estimation  and  Synchronization  for  OFDM  Systems」と題された文献（非特許文献２）は、バーストモードＯＦＤＭシステムのためのジョイントチャネル推定及び同期技術について記載する。当該技術は、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）、キャリア周波数オフセット（ＣＦＯ）、サンプリングクロックオフセット（ＳＣＯ）、及びタイミングオフセットをまとめて推定するよう、且つ、遅延ロックループ（ＤＬＬ）を使用せずにデジタル領域においてそれらの夫々を補正するよう、非線形な帰納的最小二乗アルゴリズム（ＮＬ−ＲＬＳ）を用いる。
【００１５】
IEEE  Transactions  on  Wireless  Communicationsにおいて公開された、Konstantinos  Nikitopoulos等による「Inter-Frame,  Fine  Frequency/Phase  Synchronization  for  Simple  Space-Time-Coded  OFDM  Receivers」と題された文献（非特許文献３）は、位相ノイズ（ＰＨＮ）、残余周波数オフセット（ＲＦＯ）及び伝送チャネルの複合的な効果の下で動作する多入力多出力（ＭＩＭＯ）ＯＦＤＭシステムのための受信器構成について記載する。受信器構成は、それらの異なった機能的な障害を、それらの異なった時定数を利用することによって識別し、然るべく互いを補償する。ファイン周波数同期（ＦＦＳ）スキームは、フレーム内適応位相同期器／チャネル推定器に密接に結合される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Kim  Yong-Hwa等、「Joint  Common  Phase  Error  and  Channel  Estimation  for  OFDM-based  WLANs  in  the  Presence  of  Wiener  Phase  Noise  and  Residual  Frequency  Offset」、IEEE  ICC  2006
【非特許文献２】M.M.  Freda等、「Joint  Channel  Estimation  and  Synchronization  for  OFDM  Systems」、IEEE  60th  Vehicular  Technology  Conference
【非特許文献３】Konstantinos  Nikitopoulos等、「Inter-Frame,  Fine  Frequency/Phase  Synchronization  for  Simple  Space-Time-Coded  OFDM  Receivers」、IEEE  Transactions  on  Wireless  Communications
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、回転及び歪みの問題を有意に小さくする改善された受信器処理を提供し、それにより、満足なエラーレート及び伝送効率が長いペイロード長の場合においてさえ達成され得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的は、請求項１に記載される装置、請求項７に記載される方法、及び請求項８に記載されるコンピュータプログラムによって、達成される。
【００１９】
然るに、トラッキング処理は、長いペイロードをサポートするよう提供される。プリアンブルが到着すると、周波数オフセット推定及びチャネル推定が実行される。有限なプリアンブル長さにより、推定誤差が２つの推定には存在し、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインが生じる。しかし、分割、周波数トラッキング及び追加のチャネルゲイントラッキングにより、周波数オフセット補償によって導入される残余周波数オフセット及び更なる位相シフトは低減され得る。このように、チャネルゲイントラッキング及び周波数オフセットトラッキングの組み合わせは、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの低減をもたらし、それにより、長いペイロード長によって引き起こされる手に負えない問題が解消可能であり、良好なエラーレートが保たれ得る。
【００２０】
第１の態様に従って、セグメントの夫々は、所定数のシンボルを含んでよく、且つ、分割器は、セグメントを形成するには足りないペイロード部の残りのシンボルを捨てるよう構成されてよい。この方策は、ペイロード部の全長にかかわらず如何なるセグメント長が選択されてもよいという利点を提供する。
【００２１】
上記の第１の態様と組み合わされてよい第２の態様に従って、トラッキングプロセッサは、結果として生ずるチャネル等化シンボルを得るよう、前のセグメントにおいて得られる残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定に基づきセグメントのシンボルに対して周波数オフセット補償及びチャネル等化を行うよう構成されてよい。前のセグメントから得られる結果のこのような連続的な使用は、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインが引き続いて低減されることを確かにすることができる。
【００２２】
上記の第１及び第２の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第３の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルを復調し、該復調されたシンボルを、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルの変調を取り除くために使用するよう構成されてよい。それにより、残余変調が、前記結果として生ずるチャネル等化シンボルから取り除かれ得る。
【００２３】
上記の第１乃至第３の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第４の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、前記周波数オフセットトラッキング及び前記チャネルゲイントラッキングのためにセグメントの所定数の前記変調を取り除かれたシンボルを使用するよう構成されてよい。これは、ペイロード部の間の計算又は他の処理のために時間が残されるという利点を提供する。
【００２４】
一例として、前記所定数の変調を取り除かれたシンボルは、当該セグメントの初めに置かれてよい。
【００２５】
上記の第１乃至第４の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第５の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、ゼロフォーシング等化器を有してよい。
【００２６】
上記の第１乃至第５の態様のいずれか１つと組み合わされてよい第６の態様に従って、前記トラッキングプロセッサは、最小平均二乗誤差等化器を有してよく、このとき、推定器は、前記プリアンブル部に基づき、前記最小平均二乗誤差等化器へ供給される信号対雑音比を推定するよう構成されてよい。この等化器は、他のタイプの等化器によって提供されるノイズエンハンスメントを低減することができる。この場合において、前記トラッキングプロセッサは、夫々のセグメントの所定数のシンボルに基づき信号対雑音比の推定を行い、現在のセグメントの後に受信されるシンボルに使用されるように前記推定の結果を保持するよう構成されてよい。
【００２７】
当該装置は、如何なる種類のデータパケットのための受信器又はトランシーバにおいても提供されてよく、且つ、ディスクリートハードウェア部品を有するディスクリートハードウェア回路として、集積チップとして、チップモジュールの配置として、あるいは、メモリに記憶されている、コンピュータ可読媒体に書き込まれている、又はインターネット等のネットワークからダウンロードされるソフトウェアルーチン又はプログラムによって制御される信号処理装置又はチップとして実施されてよい。
【００２８】
更なる有利な実施形態について、以下で定義される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ＢＣＣシステムの電極配置図である。
【図２】ペイロード部のセグメントへの分割とともにデータパケットの略図を示す。
【図３】ペイロード長さが短い場合について、デコードされたシンボルの布置図を示す。
【図４ａ】従来の受信器処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図４ｂ】従来の受信器処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図４ｃ】従来の受信器処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図５ａ】本発明の実施形態に従うトラッキング処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図５ｂ】本発明の実施形態に従うトラッキング処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図５ｃ】本発明の実施形態に従うトラッキング処理によって得られる、ペイロード長さが長い場合に係るデコードされたシンボルの布置図を示す。
【図６】本発明の第１の実施形態に従うトラッキング処理の略フロー図を示す。
【図７】第１の実施形態に従う受信器の略ブロック図を示す。
【図８】本発明の第２の実施形態において改められたフロー図の部分を示す。
【図９】本発明の第３の実施形態に従うトラッキングプロセッサの略ブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
一例として、添付の図面を参照して実施形態に基づき本発明について記載する。
【００３１】
ここで、本発明の様々な実施形態について、ＢＡＮにおける、又は医療移植片と人体の外の装置との間の、通信のための受信器処理に基づいて記載する。当然、本発明は、上記の特定の用途に関連しない他のタイプの通信にも適用可能である。
【００３２】
本実施形態では、通信は、パケットに基づくと期待される。パケットは、プリアンブルと、ペイロードフィールドとから成る。プリアンブルはオーバーヘッドである。高レート伝送では、ペイロード長さを長くすることは、伝送効率を最大限にするために重要である。更に、ＩＥＥＥ８０２．１５．６標準規格に高速データ伝送を含めることが望ましい。一例として、そのような通信は、衣服及び衣類が表面上に動画及び鮮明な映像を表示することを可能にするインテリジェント・テキスタイルのために使用されてよい。高速ＢＡＮによれば、帯域幅を消費する映像パターンは、衣服内に扱いにくい上等のケーブル又は配線を埋め込む必要なしに、身体上のセントラルハブから表示素子へ伝送可能である。他の例は、医療移植片の分野にあってよい。医療移植片は、人体の外の、プログラマとして知られる装置と無線通信するよう求められる。内視鏡検査のような幾つかの医療移植片用途は、プログラマと移植片との間の高速リンクを必要とする。先と同じく、提案される受信器処理は、しかしながら、全ての用途分野における通信に有用であり且つ適用可能であり、全く医療分野に制限されないことが強調される。
【００３３】
図４ｂ及び４ｃにおける布置図の望ましくない回転及び歪みは、残余周波数オフセットのみならず、（等化後の）残余チャネルゲインの結果でもある。プリアンブルが到着すると、周波数オフセット推定及びチャネル推定が行われる。しかし、有限なプリアンブル長さのために、推定誤差が２つの推定には存在し、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの存在をもたらす。周波数オフセット補償の各実行は、残余周波数オフセットを減らすという目的で、この場合に、付加的な位相シフトを信号に導入する。この付加的な位相シフトは、残余チャネルゲインに有効に吸収され、この誤差をますます大きくする。パケットのペイロード部が長い場合、この誤差は優位となり、数千のデコード誤差をもたらして、非常に高いエラーレートを引き起こす。
【００３４】
以下の実施形態に従って、付加的なチャネルゲイントラッキングが導入され、それにより、周波数オフセットトラッキング及びチャネルゲイントラッキングが一緒にペイロード部に適用され得る。それによって、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインは両方とも低減され得、手に負えない問題は軽減されて、良好なエラーレートが保たれる。
【００３５】
幾つかの実施形態では、トラッキング処理が提供され、トラッキングは、受信器がデータパケットのペイロードを受信した場合に開始する。このペイロードは、ＮＴＲ＿ｓｅｇ個のシンボルの長さを夫々有するセグメントに分割又は区分化される。
【００３６】
図２は、プリアンブルＰと、シンボルｓ１乃至ｓｍを有するセグメントに分割されるペイロードＰＬを有するデータパケットを示すペイロードＰＬとを有するデータパケットを示す概略図を示す。各セグメントのシンボルは、更に、所定の数の第１のシンボルｓ１乃至ｓｎと、所定の数の残りのシンボルｓｎ＋１乃至ｓｍとに分割され得る。セグメント化の後のペイロードＰＬの終わりに残っている、セグメントを形成するには足りないシンボルは、トラッキングの処理において捨てられてよいが、（残余チャネルゲインの認識に基づく）周波数オフセット補償及びチャネル等化は、依然として実行され得る。図２は、捨てられるシンボルを示す廃棄部分Ｄを示す。
【００３７】
周波数オフセットトラッキングとともに適用される提案される付加的なチャネルゲイントラッキングは、回転及び歪みの問題を優位に小さくする。ペイロード長さが例えば４０９６シンボルに増大する場合でさえ、満足なＢＥＲが達成され得る。結果として、９０％超の伝送効率が達成され得る。
【００３８】
図５ａ乃至５ｃは、ペイロード長さが４０９６シンボルであり且つ提案されるトラッキング処理が適用される場合の、デコードされたシンボルの布置図を示す。布置図は対称であり歪んでいないことは、明らかである。このように、６４ＱＡＭスキームを用いて伝送される情報は、受信器側で明らかに識別されて復調され得る。シミュレーション結果は、ＢＥＲが０．０００９であり、１０２４のペイロード長さの場合に得られるＢＥＲに一致することを示す。しかし、提案されるトラッキングスキームは、シンボルが４０９６個よりも多いペイロード長さが使用される場合でも有効である。最大６５５３６個までのシンボルのペイロード長さでさえ、十分なＢＥＲが得られる。
【００３９】
図６は、第１の実施形態に従うトラッキング処理のフロー図を示す。
【００４０】
受信器がペイロード部を有するパケットを受信すると、ペイロード部はセグメントに分割される（ステップＳ１０１）。このとき、各セグメントは所定長さを有する。セグメントを形成するには足りない、ペイロード部の終わりにある残りのシンボルは、ステップＳ１０２において捨てられる。次いで、ステップＳ１０３において、各セグメントの残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインが推定される。ステップＳ１０３は、セグメントが受け取られる場合に実行され得ることが知られる。それは、最初にＳ１０２を完了することによって遅延される必要はない。
【００４１】
ステップＳ１０４において、周波数オフセット補償及びチャネル等化が各セグメントのシンボルに適用される。これは、前のセグメントにおいて得られた残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインの推定を用いていることによって達成される。結果として生ずるチャネル等化シンボルは、ＮＴＲ＿ｓｅｇ個の復調されたシンボルを得るよう、ステップＳ１０５において復調される。それらの復調されたシンボルは、ＮＴＲ＿ｓｅｇ個のチャネル等化シンボルにおいて変調を取り除くよう、ステップＳ１０６において使用される。次いで、ステップＳ１０７において、各セグメントの変調を取り除かれたシンボルのうち所定のシンボルが記憶される。これらは、最初のＮｓｙｍ４ＴＲ個の変調を取り除かれたシンボルである（Ｎｓｙｍ４ＴＲ≦ＮＴＲ＿ｓｅｇ）。ステップＳ１０８において、所定の変調を取り除かれたシンボルは、セグメントごとに残余周波数オフセットを推定するために使用される。次いで、この推定は、Ｎｓｙｍ４ＴＲ個の変調を取り除かれたシンボルに対して周波数オフセット補償を行うために、ステップＳ１０９において使用される。続いて、結果として生ずるシンボルは、各セグメントの残余チャネルゲインを推定するために、ステップＳ１１０において使用される。次いで、推定結果は、ステップＳ１１１において記憶される。最後に、ステップＳ１１２において、現在のセグメントの記憶された推定が、現在のセグメントの後に受信されたシンボルの補償及び等化のために使用される。
【００４２】
上記の処理は、セグメントごとに並行して、又は連続的にセグメントごとに、実行されてよい。
【００４３】
図７は、提案されるトラッキング・プロシージャに使用される受信器処理ブロックの略ブロック図を示す。推定ブロック又は推定ユニット又は推定器（ＥＳＴ）２２０において、周波数オフセット推定及びチャネル推定が、受信されたデータパケットのプリアンブル部に基づいて行われる。次いで、データパケットは、分割ブロック又は分割ユニット又は分割器（ＳＥＧ）２３０へ供給されて、そのペイロード部は、一定の又は様々な長さのセグメントに分割又は区分化される。次いで、セグメントは連続的に又は同時にトラッキングプロセッサ（ＴＲ）２４０へ供給されて、チャネルゲイントラッキング及び周波数オフセットトラッキングを含む提案されるトラッキング処理が各セグメントのシンボルにまとめて適用される。
【００４４】
以下では、図６の上記のトラッキング処理について、夫々の個々の処理が基づく式に基づいて、より詳細に説明する。以下の議論の全体にわたって、変数ｎ、ｑ及びｍは、次の式：
ｎ＝ｑＮＴＲ＿ｓｅｇ＋ｍ          （１）
によって、互いに関連づけられている。ここで、ｑ及びｍは夫々、ｎがＮＴＲ＿ｓｅｇで割られる場合の商及び余りである。
【００４５】
ｒｎがペイロードのｎ（ｎ＝０，１，・・・）番目の複素数値受信シンボルであり、且つ、通信チャネル（例えば、ＭＩＣＳバンド通信チャネル）が加法性ワイドガウスノイズ（ＡＷＧＮ）を伴う単一経路チャネルを考えられるとすると、受信シンボルは：
ｒｎ＝ｇｃｈｓｎｅｊ２π（δｆｏｆｆ）ｎＴｓ＋ηｎ      （２）
によって与えられる。ここで、１／Ｔｓはシンボル伝送レートであり、ｓｎはペイロードにおけるｎ番目の伝送データシンボルであり、δｆｏｆｆは複素数値チャネルゲインであり、ηｎは複合ノイズ及び干渉である。更に、ペイロードの受信の前に、受信器は、（例えば、図７の推定器２２０において）受信されるプリアンブルの観測に基づき
［外１］
2012525050.tif 000041
を知っているとする。
【００４６】
受信シンボルが、受信信号が整合フィルタリングによって処理された後に得られるとすると、それにより、受信シンボルレートは伝送データシンボルのレートに等しいことが知られる。すなわち、伝送データシーケンスと比較される場合に、受信シンボルシーケンスにはオーバーサンプリングが存在しない。
【００４７】
ｑ番目（ｑ∈｛０，１，２，・・・｝）のセグメントを考える。仮に：
【００４８】
【数１】
2012525050.tif 000042
ここで、
［外２］
2012525050.tif 000043
仮に、
【００４９】
【数２】
2012525050.tif 000044
ここで、
［外３］
2012525050.tif 000045
後述されるトラッキング処理に続くことによって、δｆｏｆｆ（ｑ）及びδｇｃｈ（ｑ）は夫々、ｑ番目のセグメントの初めにおける補償及び等化の後の受信シンボルの残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインであることが示され得る。
【００５０】
図６のステップＳ１０４において、補償及び等化が実行される。Θｎによって表される、ｒｎの補償及び等化を受けた後の出力は、
Θｎ＝ｒｎμｎΩｎχｎ          （７）
によって与えられる。ここで、次の式は、周波数オフセット補償を記述する：
【００５１】
【数３】
2012525050.tif 000046
次の式は、チャネル等化のための因数に対応する：
【００５２】
【数４】
2012525050.tif 000047
そして、次の式は、（ｑ−１）番目のセグメントにおける残余周波数オフセットによって導入される位相シフトのための、
［外４］
2012525050.tif 000048
の最近の利用可能性による補償に対応する：
【００５３】
【数５】
2012525050.tif 000049
図６のステップＳ１０５における復調は、伝送シンボルを推定するよう、何らかの従来の復調規則によって実行されてよい。受信シンボルｒｎに関し、
［外５］
2012525050.tif 000050
図６のステップＳ１０６は、変調を取り除かれたシンボルを次の式に従って計算することによって、実行されてよい：
【００５４】
【数６】
2012525050.tif 000051
図６のステップＳ１０７において、ｑ番目のセグメントについて得られる変調を取り除かれたシンボルの最初のＮｓｙｍ４ＴＲ個の値（ｉ＝０，１，・・・，Ｎｓｙｍ４ＴＲ−１）が記憶される。これらの値は、その後のステップのために使用される。
【００５５】
図６のステップＳ１０８において、残余周波数オフセットδｆｏｆｆ（ｑ）は、変調を取り除かれたシンボルの得られたＮｓｙｍ４ＴＲ個の値に基づき、推定される。
【００５６】
［外６］
2012525050.tif 000052
使用され得る従来の周波数オフセット推定アルゴリズムは、例えば、M.  Luise及びR.  Reggiannini、「Carrier  frequency  recovery  in  all-digital  modems  for  burst-mode  transmissions」、IEEE  Transactions  on  Communications、Vol.43、pp.1169-1178、２月／３月／４月、１９９５年に記載されるLuise-Reggianniniメソッドである。当然、他の周波数オフセット推定アルゴリズムも使用されてよい。
【００５７】
図６のステップＳ１０９において、
［外７］
2012525050.tif 000053
が、ステップＳ１０７において得られたシンボルΨｉ（ｑ）のブロックにおいて実行される。ｉ番目の補償シンボルＹｉ（ｑ）は、次の式によって与えられる：
【００５８】
【数７】
2012525050.tif 000054
図６のステップＳ１１０において、チャネルゲインδｇｃｈ（ｑ）が推定される。この
［外８］
2012525050.tif 000055
は、次の式によって与えられる：
【００５９】
【数８】
2012525050.tif 000056
図６のステップＳ１１１において、
［外９］
2012525050.tif 000057
は、（ｑ＋１）番目のセグメント及びその後において得られるシンボルのための周波数オフセット補償及びチャネル等化における使用のために、メモリに記憶される。
【００６０】
上記の第１の実施形態のトラッキングプロセッサ２４０で使用されるチャネル等化器は、ゼロフォーシング（zero-forcing）等化器であってよい。そのようなゼロフォーシング等化器において、入力信号は、入力信号が受信される特定のチャネルのチャネル応答又はチャネル伝達関数の逆数を乗じられる。これは、シンボル間干渉（ＩＳＩ）のような、受信信号からのチャネルの影響を取り除くよう意図される。しかし、チャネルに雑音が含まれる場合に、ゼロフォーシング等化器は、完全にチャネルを反転させるよう試みる際に、チャネル応答が小さい振幅を有する周波数において、雑音を大いに増大させうる。このように、ゼロフォーシング等化器は雑音を増大させうる。
【００６１】
最小平均二乗誤差（minimum  mean-square  error）等化器（ＭＭＳＥ）のような、より平衡のとれた線形等化器が、次の第２の実施形態においては使用される。それは、通常、ＩＳＩを完全には除去せず、代わりに、出力信号におけるノイズ及びＩＳＩ成分の全体的な電力を最小限とする。このように、線形等化器は、ノイズエンハンスメント効果を低減することができる。より具体的に、第２の実施形態は、図６の第１の実施形態の幾つかのステップを変更し、図８に示される２つの更なるステップＳ１１２ａ及びＳ１１３を加えることによって、得られる。
【００６２】
ＭＭＳＥ等化器に関し、信号対雑音比（ＳＮＲ）の認識が必要とされる。従って、
［外１０］
2012525050.tif 000058
受信されるプリアンブルの観測に基づいて推定されるＳＮＲの更なる認識が、ペイロードの受信前に利用可能であるとする。
【００６３】
［外１１］
2012525050.tif 000059
は、（図７の推定器２２０において）受信されるプリアンブルから推定されるＳＮＲを表す。
【００６４】
δｆｏｆｆ（ｑ）及びδｆｏｆｆ（０）の式は夫々、式（３）及び（４）に従う。δｇｃｈ（ｑ）及びδｇｃｈ（０）の式は、次の式（１４）に変形される：
【００６５】
【数９】
2012525050.tif 000060
ｑ≧１及び
【００６６】
【数１０】
2012525050.tif 000061
によれば、後に詳述される
［外１２］
2012525050.tif 000062
は、ｍ番目のセグメントにおけるシンボルから推定されるＳＮＲである。
【００６７】
図６のステップＳ１０４において、周波数オフセット補償及びチャネル等化が行われる。式（７）、（８）及び（１０）が使用されてよく、一方、式（９）は、次の式（１６）に変形される：
【００６８】
【数１１】
2012525050.tif 000063
第１の式はｑ≧１に係り、第２の式はｑ＝０に係る。
【００６９】
ステップＳ１０５乃至Ｓ１１１は、第１の実施形態におけるステップと同じであり、ここでは繰り返されない。
【００７０】
図８の更なるステップＳ１１２ａにおいて、ＳＮＲ推定が、Ｙｉ（ｑ）（ｉ＝０，１，・・・，Ｎｓｙｍ４ＴＲ−１）に基づいて実行される。ＳＮＲを推定するための１よりも多い方法が存在する。１つの方法は、次の式で表される：
【００７１】
【数１２】
2012525050.tif 000064
更に、図８のステップＳ１１３において、
［外１３］
2012525050.tif 000065
は、現在のセグメントの後に受信されるシンボルのための周波数オフセット推定及びチャネル等化のために、メモリへ転送される。
【００７２】
図９は、トラッキングプロセッサ（例えば、図７のトラッキングプロセッサ２４０）の略ブロック図を示す。図９におけるブロックは、ディスクリートハードウェア回路に、及びトラッキングプロセッサにおいて実行される処理ルーチンの処理ブロックに対応してよい。
【００７３】
受信シンボルｓｒｅｃは、周波数オフセット補償（ＦＯＣ）及びチャネル等化（ＣＥ）回路又は機能２０へ供給され、この回路の出力は、復調回路又は機能（ＤＥＭ）３０へ、及び同時に変調除去回路又は機能（ＭＲ）４０へ供給される。このとき、復調されたシンボルｓｄｅｍは、変調除去回路又は機能４０への入力として使用される。変調を取り除かれたシンボルは、セグメントの変調を取り除かれたシンボルを記憶するためのバッファ段（Ｂ）５０へ供給される。バッファ５０に記憶されている変調を取り除かれたシンボルは、周波数オフセット推定回路又は機能（ＦＯＥ）６０と、周波数オフセット補償回路又は機能（ＦＯＣ）とへ同時に供給される。周波数オフセット推定回路又は機能６０の出力は、周波数オフセット、チャネルゲイン及び（任意に）ＳＮＲの推定を記憶するためのメモリ（ＭＥＭ）１０へ、及び周波数オフセット補償又は機能７０へ供給される。
【００７４】
更に、周波数オフセット補償又は機能７０の出力は、チャネルゲイン推定回路又は機能（ＯＧＥ）８０と、任意のＳＮＲ推定回路又は機能９０とへ供給され、ＳＮＲ推定回路又は機能９０へは、チャネルゲイン推定回路又は機能８０の出力が供給される。チャネルゲイン推定回路又は機能８０及び任意のＳＮＲ推定回路又は機能９０の出力値もメモリ１０に記憶される。メモリ１０に記憶されている値又はパラメータは、周波数オフセット補償又及びチャネル等化回路又は機能２０への入力として使用される。
【００７５】
図９に示されるトラッキングプロセッサは、図６及び図８で示されるプロシージャに沿って動作するよう使用されてよい。
【００７６】
上記のトラッキング処理及びプロセッサは、プリアンブル部及びペイロード部を伴うデータパケットが処理される如何なるデータ受信器においても適用可能である。特定の実施は、ＢＡＮにおける、及び医療移植片と外部設備との間の、通信である。
【００７７】
要約すると、本発明は、改善されたデータ受信のための装置、方法及びコンピュータプログラムプロダクトに係り、トラッキング・プロシージャが、ペイロードデータに対して周波数オフセットトラッキングとともに適用される付加的なチャネルゲイントラッキングを導入することによって、長いペイロードをサポートするよう拡張される。それによって、残余周波数オフセット及び残余チャネルゲインは両方とも低減される。
【００７８】
本発明は、図面及び上記記載において詳細に説明及び記載をされてきたが、そのような説明及び記載は、例示又は模範を考えられるべきであり、限定ではない。本発明は、開示される実施形態に限定されない。本開示を読むことで、他の変形例は当業者に明らかである。そのような変形例は、当該技術において既に知られており且つここで既に記載されている特徴に代えて又はそれらに加えて使用されてよい他の特徴を包含してよい。
【００７９】
開示される実施形態に対する変形は、図面、本開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、当業者によって理解されて達成され得る。特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は、他の要素又はステップを排除せず、要素又はステップの前の冠詞「１つの（a又はan）」は、そのような要素又はステップの複数個の存在を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットは、対応するソフトウェアルーチンに基づき、少なくとも、例えば図６乃至９に関連して記載されるようなトラッキング・プロシージャの機能を満足してよい。コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の適切な媒体に記憶／配信されてよいが、インターネット又は他の優先若しくは無線の通信システムを介するような他の形態においても配信されてよい。夫々の従属請求項が夫々の付加的な特徴を定義しているという単なる事実は、特許請求の範囲において反映されているもの以外の更なる特徴の組み合わせを排除するわけではない。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、それらの適用範囲を限定するよう解されるべきではない。
【国際調査報告】
2012525050.tif 000066
2012525050.tif 000067