JP5410478B2 - Integrated packet detection in a wireless communication system with one or more receivers - Google Patents
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Description
ネットワークノード間の有線接続を必要としないでデータ通信のためにコンピュータ及び他の装置を結合できるため、無線ネットワークはますます人気が高くなっている。無線ネットワークに関する一連の標準の1つはIEEE802.11標準であるが、他の無線標準またはプロトコルが代わりに用いられてもよい。IEEE802.11標準には、少なくとも2つの広く用いられる標準、802.11a及び802.11bがあり、通信システム及び装置は、両標準をサポートする必要があり、及び/または、両者が用いられるエリアで動作する必要があるかもしれない。 Wireless networks are becoming increasingly popular because computers and other devices can be coupled for data communication without the need for wired connections between network nodes. One set of standards for wireless networks is the IEEE 802.11 standard, but other wireless standards or protocols may be used instead. There are at least two widely used standards in the IEEE 802.11 standard, 802.11a and 802.11b, and communication systems and devices need to support both standards and / or in the area where both are used. May need to work.
両技術標準は異なる周波数範囲で動作するので、それらの間の干渉は回避できる。しかしながら、例えば802.11g標準のような最近の追加事項は、802.11bの直接スペクトル拡散伝送が存在し得る2.4GHz帯におけるOFDM伝送(802.11aは、OFDM伝送プロトコルである)を認めている。わずかなプリアンブルでパケットの存在を検出し、非常に低い誤り率でパケットが802.11aパケットであるか802.11bパケットであるかを表示しなければならないので、異なる変調によるパケットが同じネットワーク内に存在し得るという事実は802.11パケット検出回路の設計に困難性を与える。 Since both technical standards operate in different frequency ranges, interference between them can be avoided. However, recent additions, such as the 802.11g standard, allow for OFDM transmission in the 2.4 GHz band (802.11a is an OFDM transmission protocol) where there can be 802.11b direct spread spectrum transmission. Yes. Because it must detect the presence of a packet with a small preamble and indicate whether the packet is an 802.11a packet or an 802.11b packet with a very low error rate, packets with different modulations are in the same network The fact that it can exist presents difficulties in the design of 802.11 packet detection circuits.
送信器から提供される情報コンテンツを持つビットを復号する前に、受信器は一般的に送信されるパケットを感知してから、チャネルの特性を明らかにする、送信されるパケットと同期化するなどのステップを行う。パケット検出は、パケットがチャネル上に存在する(即ち、パケットが送信器によって送信される、または既に送信されている)ことを判断し、パケットの種別(少なくとも当該パケットまたはそのコンテンツに関して更なる処理を行うために必要とされる程度まで)を判断し、更なる処理を行うために必要な受信器の構成要素を稼動させる処理である。一部の受信器では、受信ロジックはデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)に提供されるDSP命令により実装される。受信パケットに関するデータ処理を実行するロジックが命令として実装されている場合、それらの命令はパケット検出器が更なる処理がなされるべきパケットを含む受信信号を示すまで実行されないままの可能性がある。受信パケットのデータ処理を実行するロジックが配線接続された回路構成として実装されている場合、パケット検出器が更なる処理がなされるべきパケットを含む受信信号を示すまで、受信器はそのような回路構成への電力を除去または減らすように構成されてよい。いずれの場合でも、パケットが検出されなければ処理電力及び/または計算労力は保護される。このことは、パケット検出に必要とされるものを除き、無線受信器においてしばしば強いられる電力及び/または処理要求を節約できる。パケットの一部が失われないよう、パケットの重要な要素が見失われる前に、受信器はパケットの存在を検出し、パケット処理を開始するために必要とされる何らかの措置を講じるべきである。故に、パケット検出は効率的かつ迅速であるべきである。 Before decoding bits with information content provided by the transmitter, the receiver typically senses the transmitted packet and then characterizes the channel, synchronizes with the transmitted packet, etc. Perform the steps. Packet detection determines that a packet is present on the channel (ie, the packet is transmitted by a transmitter or has already been transmitted) and performs further processing on the type of packet (at least with respect to the packet or its contents). To the extent required to perform) and activate the receiver components necessary to perform further processing. In some receivers, the receive logic is implemented by DSP instructions provided to a digital signal processor (DSP). If logic that performs data processing on received packets is implemented as instructions, those instructions may remain unexecuted until the packet detector indicates a received signal that contains a packet to be further processed. If the logic that performs the data processing of the received packet is implemented as a wired circuit configuration, the receiver will keep such circuit until the packet detector indicates a received signal containing the packet to be further processed. It may be configured to remove or reduce power to the configuration. In either case, processing power and / or computational effort is protected if no packet is detected. This saves power and / or processing requirements that are often imposed at the wireless receiver, except those required for packet detection. The receiver should detect the presence of the packet and take whatever action is required to initiate packet processing before the critical elements of the packet are lost, so that a portion of the packet is not lost. Hence, packet detection should be efficient and quick.
802.11信号が重複するかもしれないという問題に加えて、802.11受信器は例えばブルートゥース(Bluetooth(登録商標))、科学設備、医療設備または電子レンジなどの狭帯域の非802.11信号も取り扱わなければならず、受信器のパケット検出器は、望ましくは、そのような影響によって誤ったトリガを起こすべきでない。干渉の問題及びパケット検出の問題はさておき、従来の802.11a受信器は20MHzサンプリング・レートで動作する一方、従来の802.11b受信器は22MHzのサンプリング・レートで動作するので、802.11a及び802.11bの両信号を受信及び処理しなければならない受信器は単純な共通のサンプリング・スキームを用いることができない。 In addition to the problem that 802.11 signals may overlap, 802.11 receivers may be narrowband non-802.11 signals such as Bluetooth, scientific equipment, medical equipment or microwave ovens. The receiver's packet detector should preferably not cause false triggers due to such effects. Aside from the interference and packet detection problems, the conventional 802.11a receiver operates at a 20 MHz sampling rate, while the conventional 802.11b receiver operates at a sampling rate of 22 MHz, so that 802.11a and A receiver that must receive and process both 802.11b signals cannot use a simple common sampling scheme.
無線ネットワークにおける一般的なノードは受信チェーン及び送信チェーンを含み、各々のチェーンは同時に1つのアンテナのみを用いる。しかしながら、多入力多出力(MIMO)通信システムにあっては、1以上の送信アンテナ及び/または1以上の受信アンテナが用いられ、送信アンテナの各々は場合により他の送信アンテナとは異なるビットストリームを送信していて、受信アンテナの各々は望ましくは他の受信アンテナとは少なくともわずかに違うチャネルからの入力を受信している。 A typical node in a wireless network includes a receive chain and a transmit chain, each chain using only one antenna at a time. However, in a multiple-input multiple-output (MIMO) communication system, one or more transmission antennas and / or one or more reception antennas are used, and each of the transmission antennas sometimes has a different bit stream from the other transmission antennas. Each transmitting antenna is preferably receiving input from a channel that is at least slightly different from the other receiving antennas.
MIMO通信システムは、当該技術分野において周知である。当該システムは一般的に、多数(Mr)の受信アンテナを持つ受信器と通信する多数(Mt)の送信アンテナを持つ送信器を含み、Mr及びMtは等しくてもそうでなくともよい。一部の変調スキームでは、送信されるデータ・ビットはグループ化され、各々のビットのグループは信号点配置中のシンボル(特定の位相及び振幅の組み合わせ)にマッピングされている。2位相偏移変調(BPSK)、4位相偏移変調(QPSK)及び直交振幅変調(QAM)の配置を含む、多くの配置が当該技術分野において周知である。MIMO通信システムにおいて、Mtの送信アンテナの各々は、実質的には同時に、異なるビットのグループを表すシンボルを送信する。故に、各々のシンボルがBビットを表すならば、チャネル「周期」あたりに送信されるビット数はB*Mtである。 MIMO communication systems are well known in the art. The system generally includes a transmitter with multiple (Mt) transmit antennas in communication with a receiver with multiple (Mr) receive antennas, and Mr and Mt may or may not be equal. In some modulation schemes, the transmitted data bits are grouped and each group of bits is mapped to a symbol (a specific phase and amplitude combination) in the constellation. Many arrangements are well known in the art, including two phase shift keying (BPSK), four phase shift keying (QPSK) and quadrature amplitude modulation (QAM) arrangements. In a MIMO communication system, each of the Mt transmit antennas transmits a symbol representing a different group of bits substantially simultaneously. Thus, if each symbol represents B bits, the number of bits transmitted per channel “period” is B * Mt.
受信アンテナの各々は、チャネル・プロパティ(例えば、フェーディング及び遅延)及び雑音によって変形された、送信アンテナからの信号の組み合わせである信号を受信する。受信器は、送信され得るシンボル及び通信チャネルのプロパティに関する知識を用いてMrの受信信号からMtの送信信号を復号(即ち、再現)する。多アンテナシステムの改善された受信能力のために、多アンテナシステムは他のシステムに比べてより低い信号対雑音比(SNR)を備えた信号を受信することを期待される。SNRに関して動作を期待される範囲が広くなるにつれ、多くの従来のパケット検出スキームを不適当にさせるような、より低いSNRでの正しいパケット検出が期待される。 Each receive antenna receives a signal that is a combination of signals from the transmit antenna, transformed by channel properties (eg, fading and delay) and noise. The receiver decodes (i.e., reproduces) the Mt transmission signal from the Mr reception signal using knowledge about the symbols that can be transmitted and the properties of the communication channel. Because of the improved reception capability of multi-antenna systems, multi-antenna systems are expected to receive signals with lower signal-to-noise ratios (SNR) than other systems. As the expected range of operation for SNR becomes wider, correct packet detection with lower SNR is expected, which makes many conventional packet detection schemes inappropriate.
上述した従来技術の欠点を克服することは価値のあることであろう。 It would be worthwhile to overcome the drawbacks of the prior art described above.
無線受信器に関する一実施形態において、パケット検出器は、802.11aパケット、802.11bパケット及び監視される周波数範囲内にありながら802.11aパケットまたは802.11bパケットとしてフォーマットされていない干渉を一緒に検出する。パケット検出器は、1またはそれ以上のアンテナからの信号を用いることができる。信号の検出は、差動的に検出された相関を用いてなされる。パケット検出に加えて、パケット検出器は信号レベル、雑音レベル及び狭帯域干渉の位置を確認することができる。パケット検出及び他の指標の確認の処理は、信号が受信される時に同時になされ得る。 In one embodiment for a wireless receiver, the packet detector combines 802.11a packets, 802.11b packets, and interference that is within the monitored frequency range but is not formatted as an 802.11a packet or an 802.11b packet. To detect. A packet detector can use signals from one or more antennas. The signal is detected using the differentially detected correlation. In addition to packet detection, the packet detector can ascertain the signal level, noise level, and location of narrowband interference. The processing of packet detection and other indication confirmation can be done simultaneously when a signal is received.
ここに開示される発明の本質及び利点の更なる理解は、明細書の残りの部分及び添付図面を参照することにより十分に理解されるであろう。 A further understanding of the nature and advantages of the invention disclosed herein may be better understood by reference to the remaining portions of the specification and the attached drawings.
図1は、本発明を用い得る簡単な無線ネットワークを例示する。図1に示すように、無線ネットワーク10は複数のノード12で構成され、ノード12の各々は無線ネットワーク10のうちの少なくとも1つの他のノード12と通信できる。具体的な実装において、無線ネットワーク10は、建物、キャンパス、車または同様の環境内で用いられ得るようなローカルエリア無線ネットワークである。
FIG. 1 illustrates a simple wireless network that may use the present invention. As shown in FIG. 1, the
具体的な実施形態では、無線ネットワーク10は1またはそれ以上のIEEE802.11標準に準拠するように設計されている。しかしながら、802.11環境において解決されるのと同様の問題を解決するために他の標準及び非標準のネットワークが置き換えられ得ることは理解されるべきである。例えば、IEEE802.11g標準は802.11aまたは802.11b標準とは異なる信号を予期しているし、802.11の技術標準集合は、後の開発で更に修正されるかもしれない。従って、802.11a及び802.11bパケットが存在し、ひょっとすると他の干渉信号のある環境におけるパケット検出(及び他のタスク)の問題を解決する多くの例がここに記載されているが、本開示中の教示は2つの異なるプロトコル標準が用いられ、望まない干渉のある/ないシステムに利用され得る。一例では、上記プロトコルの少なくとも1つは、当該プロトコルをサポートするデバイス間の使用に適した拡張802.11aプロトコルである。
In a specific embodiment,
図示されるように、一部のノードはノード・デバイス14と結合されており、一方他のノードは有線ネットワーク・インタフェース16に結合されている。例えば、ノード12(1)はノード・デバイス14(1)につなげられており、一方ノード12(3)は有線ネットワーク・インタフェース16につなげられている。図1は簡易化及び一般化された無線ネットワークの図を意味している。干渉信号発生源は示されていないが、存在するものと仮定する。
As shown, some nodes are coupled to the
ノード・デバイス14の例は、ラップトップ、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、または他の機器と通信する必要のある他の携帯または半携帯の電子機器、または、ネットワークまたは他のデバイスへの有線接続が利用できないか容易に提供されない、他の機器と通信する必要のある固定の電子機器を含む。有線ネットワーク・インタフェース16は、各々のノードをネットワークに接続する。そのようなネットワークの例は、インターネット、ローカルエリアネットワーク(LAN)、または、TCP/IPパケット・ネットワークまたはその他のパケット・ネットワークまたはネットワークへの公用または私用の接続を含む。
Examples of
通常の運用では、複数のノード・デバイスはノード12を機能的に実現する回路構成及び/またはソフトウエアを用意され、そのようなノード・デバイスと有線ネットワーク・インタフェースにつなげられたネットワークとの間のアクセスを提供するために1たまはそれ以上のネットワーク・アクセス・ポイントが無線ネットワーク10中に備えられる。ここで用いられる専門用語では、ノード・デバイスにつなげられるノードは「局」として言及され、有線ネットワーク・インタフェースにつなげられるノードは「アクセス・ポイント」として言及される。そのようなシステム使途の単なる一例は、各々のコンピュータへネットワーク配線を引く必要なく、建物内のコンピュータをネットワークに接続することである。その例において、建物は、ネットワークにつなげられる局の各々の無線ネットワーク・カードの無線通信範囲内にある、ネットワークにつなげられる固定のアクセス・ポイントが備えられているであろう。
In normal operation, a plurality of node devices are provided with circuitry and / or software that functionally implements the
図2は、1つのデバイスと1つのネットワーク接続のつながりをより詳細に示す。図2に示されるように、ノード・デバイス14はノード・ハードウエア20のデバイスI/O部につなげられている。ノード・ハードウエア20は送信部及び受信部を含み、それぞれデバイスI/O部につなげられている。送信部は無線チャネル21を通じてアクセス・ポイント・ハードウエア22の受信部に信号を送信する。当該受信部はネットワークI/O部につなげられており、従ってデバイス14からネットワーク28へのデータ通信路を提供する。ネットワーク28からデバイス14へのパスもアクセス・ポイント・ハードウエア22のネットワークI/O部、アクセス・ポイント・ハードウエア22の送信部、ノード・ハードウエア20の受信部及びノード20のデバイスI/O部によって提供される。無線チャネル21の特性は、ノード・ハードウエア20及びアクセス・ポイント・ハードウエア22の位置と同様に例えば壁、建物及び自然障害物などの干渉物、更には、他のデバイス、送信器、受信器及び信号反射面による影響などの多くの要素に依存する。
FIG. 2 shows the connection of one device and one network connection in more detail. As shown in FIG. 2, the
一般的に、ノード・ハードウエア20はデバイス14に一体化され得る。例えば、デバイス14がラップトップ・コンピュータであれば、ノード・ハードウエア20は、ラップトップのPCMCIAスロットに挿入されるPCMCIAカードにアドオンされてもよい。一般的に、アクセス・ポイント・ハードウエア22は、有線ネットワークを無線ネットワークに単につなげるために用いられる有線ネットワーク・インタフェース・デバイスの一部として実装される。上記一般的な実装にかかわらず、何物も図2が完全に対称となる、即ちノード・ハードウエア20及びアクセス・ポイント・デバイス22がハードウエア・デバイスのほぼ理想的な事例である、ことを妨げないと理解すべきである。
In general, the
以下は、受信部の詳細な説明である。図3は受信部30の構成要素を例示する。受信部30は、アンテナ32を経由して1またはそれ以上の無線チャネル上の信号を受信し、当該信号は最初にRF部34によって処理される。RF部34は、例えば、デジタル信号ストリームを形成するために、上記信号にベースバンド信号を形成する処理を行ってもよい。図示されるように、受信部30は、FIR35及び802.11a、802.11b及び拡張802.11処理の各々に関する様々な小区分40、42、44を含んでもよい。受信部30は、以下に詳細に述べられる統合パケット検出器37を含んでもよい。本明細書で十分に述べられていない受信部30の構成要素の更なる詳細は、U. S. Patent No._____(2002年2月5日にファイルされ、"Multi-Antenna Wireless Receiver Chain With Vector Decoding"と題されたU. S. Patent Application 10/068,360)に示され、本明細書に多目的に参照として組み込まれる。本発明は、本明細書または上記参照に示される特定の受信器の実装に限定されないものと理解すべきである。
The following is a detailed description of the receiving unit. FIG. 3 illustrates the components of the receiving
統合パケット検出器37は、入力信号にパケットの開始を判断する処理を行い、果たして何らかの更なる処理が必要とされているかどうかを表示するために、パケット検出信号を例えば小区分40、42、44などの他の要素に出力できる。受信部30がデジタル・シグナル・プロセッサの命令として実装されている場合、統合パケット検出器37はパケットが検出されるかどうかを判断し、プロセッサが図示される他のブロックに関するコードを実行するかどうかを判断するために用いるフラグを設定するコードであってよい。図3は、同じ処理から派生する他の信号(統合パケット検出器37と同様の他の構成要素で用いられる「補助信号」及びパケット検出器37で生成されるが直接用いられない「通過信号」)とひょっとすると一緒に、供給される複数の検出信号を示す。小区分40、42または44は、そこで扱われる処理に特有の「固有な」サンプルレートで動作するかもしれないが、統合パケット検出器37は、パケットが検出されるプロトコルに関して「固有な」サンプルレートでなくとも、例えば20MHzなどの共通のサンプルレートで動作できる。このことは、より効率的な統合パケット検出器を可能にする。
The
図4は統合パケット検出器37をより詳細に例示する。図4に示されるように、1またはそれ以上のアンテナからのI+Q入力が、802.11b検出器102、802.11a検出器104、CW検出器106、パワーレベル検出器108及び干渉探知器110で構成されるいくつかの検出ブロックに入力され、上記検出ブロックの各々は以下に詳細に記述される。検出ブロックの出力は、受信器での使用のための出力を提供するコントローラ120に供給される。いくつかの実施形態において、コントローラ120でなされるものとしてここに述べられるいくつかの機能は、個々のブロックで代わりに行われてもよい。いくつかの実施形態において、例えば拡張802.11小区分などの他の小区分のために追加の検出器が備えられる。
FIG. 4 illustrates the
図4に示される実施形態において、コントローラ120に入力される上記ブロックの出力は、表1に示される通りである。図4に示される実施形態において、コントローラ120の出力は、表2に示される通りである。
送信器/受信器の周波数オフセットに関する粗い推定値は、他でも算出できるが、干渉探知器110で算出されれば、狭帯域干渉への検出感度がより低下する周波数オフセットの判断に先立って、信号から任意の狭帯域干渉が容易に取り除かれ得る。一般的に狭帯域干渉は、検出される狭帯域干渉の周囲のサブキャリアを除去することによって「取り除かれ」る。
A rough estimate for the frequency offset of the transmitter / receiver can be calculated elsewhere, but if it is calculated by the
cw_present及びpwr信号は、コントローラ120によって強い狭帯域干渉の存在の表示として用いられてよく、その場合にはいかなる802.11aまたは802.11bパケット検出の判断も、十中八九誤報であるものとして無視される。
コントローラ120は図4において検出ブロックのために設けられているように見えるが、コントローラ120はそのように設けられてもよいし他の、図示しない機能または処理を制御する他の機能を担ってもよい。コントローラ120の機能のいくつかは、コントローラ120への入力を生成するブロックを参照して以下に記述される。例えば、「detect_11a」信号は、以下の802.11aの評価指標がどのようにして生成されるかの説明において記述される。通過信号は、例えば802.11aまたは802.11b小区分などの他のブロックで用いられ、コントローラ120自体で用いられる必要はない。
Although the
いくつかの実装では、指標である信号(detect_11a、detect_11b、cw_presentなど)は2値信号であってもよいが、他の実装では、上記信号は表されているものに関する確率、信頼度または確度の値を表示するために多レベルであってもよい。例えば、detect_11aは、70%の確率で802.11aパケットが受信されていることを示す信号値を持ってもよい。しかしながら、結局、802.11a/b小区分を起動するかどうかに関する2値判断がなされる必要があるので、上記指標は最終的に2値信号に帰することを期待されるであろう。 In some implementations, the indicator signals (detect_11a, detect_11b, cw_present, etc.) may be binary signals, but in other implementations the probabilities, reliability, or accuracy of what the signal represents is represented. There may be multiple levels to display the value. For example, detect_11a may have a signal value indicating that an 802.11a packet is received with a probability of 70%. However, in the end, since the binary decision on whether to activate the 802.11a / b subsection needs to be made, the above indicator will eventually be expected to be attributed to a binary signal.
802.11b検出
802.11bパケットのプリアンブルはデータを含まない同期ビットを具備する。信号のプリアンブル部は、パケットの存在を検出し、信号及びチャネルパラーメータを推定するために用いられる。図5は、802.11bパケット検出器102の一実装を例示する。この実装において、パケット検出は入力を相互に関連付け、相関結果をチェックすることによりなされる。検出器102は、評価指標の対、c11b(802.11bに関する相関評価指標)及びp11b(802.11bに関するパワー評価指標)を、コントローラ12でのdetect_11bの策定における使用のために用意するか、検出器102は、例えばp11b/c11bまたはその他の変形などのc11b及びp11bの関数である単一の評価指標を用意してもよい。検出の判断をなすための上記評価指標の使用の一例として、ある閾値T_11bに関して数式1が真であればパケットが検出されたとみなされてよい。
The preamble of the 802.11b packet includes a synchronization bit that does not include data. The preamble part of the signal is used to detect the presence of a packet and to estimate the signal and channel parameters. FIG. 5 illustrates one implementation of the 802.11
c11bが生成されている間のシンボル数が、p11bが生成されている間のシンボル数と異なるならば、数式2に例示されるように、それらの値が計算に考慮されてもよい。
数式2の閾値不等式は、NSYM-1によってc11bを正規化し(NSYMは計算に用いられる最大のシンボル数(シンボルは20個のサンプルとなり、1バーカー符号である)を示す固定定数である)、nsymによってp11bを正規化する(nsymはNSYM以下であって、検出器の最後のリセット以来受信されたシンボルの数である)。一実施形態では、T_11b=0.4であり、NSYM=10である。雑音なしの場合には、20サンプル・シンボルの各々が以前の20サンプルのグループの正確なコピーであれば、nsym=NSYMのとき数式2の左辺は1と評価される。
The threshold inequality in
c11bは差動相関に基づいているので、c11bを算出するための加数は得られるシンボル数より少ないものとなる。例えば、nsym=3(60個のサンプル)であれば、c11bは2つの差動相関(最初の2つのシンボルの間の相関及び最後の2つのシンボルの間の相関)に基づくだろう。正規化係数はnsym-1でもよいが、そうなるとnsymがNSYMよりずっと小さい場合に誤アラームがよりありふれたものとなり得る。p11bの計算に用いられる加数は、シンボルの数より少ないものではなくシンボルの数と同じであるため、p11bはシンボルあたりの平均パワーを得るためにnsymを用いて正規化される。 Since c11b is based on differential correlation, the addend for calculating c11b is less than the number of symbols obtained. For example, if nsym = 3 (60 samples), c11b would be based on two differential correlations (the correlation between the first two symbols and the correlation between the last two symbols). The normalization factor may be nsym-1, but then false alarms are more common when nsym is much smaller than NSYM. Since the addend used to calculate p11b is the same as the number of symbols, not less than the number of symbols, p11b is normalized using nsym to obtain the average power per symbol.
評価基準の生成のための1つの実行可能な処理及び方法では、N個の受信アンテナからの入力信号が用いられる。受信器入力信号は、図5またはその他において、i=0,1,2,…,N-1とするri(k)として表される。別に指示されるか明白でない限り、信号は複素信号になり得るし、例えば加算及び乗算などの演算は複素演算になり得る。 One possible process and method for generating metrics uses input signals from N receive antennas. The receiver input signal is represented as ri (k) where i = 0, 1, 2,..., N−1 in FIG. Unless otherwise indicated or apparent, the signal can be a complex signal, and operations such as addition and multiplication can be complex operations.
入力信号は、バーカー相関器302をアンテナあたり1つ通過する。ここに述べられるアプローチの利点の1つは、入力信号がパケット検出のための処理をなされる場合に、信号が共通のサンプルレートでサンプルされているので多くの処理が複製され得ることである。たとえ20MHzのサンプルレートでも802.11パケット検出は、十分な精度を持ち得ると我々は判断している。当然、一度パケットが検出され、それが802.11bパケットであることがわかれば、802.11の固定のサンプルレートで動作するためにサンプルレートは22MHzに変更されてもよい。例えば、両方の検出に関して22MHzでサンプルする、20MHzまたは22MHzの倍数または分数でサンプルする、または、20MHzまたは22MHzの倍数でも分数でもないレートなどのサンプル処理の他の変形例は、他の状況で役に立つ。
The input signal passes through a
図示実装では、802.11b信号は22MHzで生成されているが、バーカー相関器302は20MHzのサンプルレートで動作する。バーカー相関を得るために、11MHzでサンプルされる11タップの代わりに、20MHzでサンプルされるバーカー符号に対応する20タップがあり、従って、20タップのバーカー符号は11タップのバーカー符号のリサンプルである。例えば、リサンプルされ、量子化された20タップの系列は「0,3,−2,−2,3,1,3,0,−4,1,3,0,3,0,2,−3,0,−4,0,−4」となるかもしれないが、他の適切にリサンプルされ、ある任意の遅延シフトを備えたバーカー系列でもよい。リサンプルされたバーカー系列を用いれば、全体のパケット検出器は20MHzのサンプルレートで動作でき、802.11a検出に関して入力になされる処理は、802.11b検出及び補助及び/または通過信号の生成に関して同様に用いることができる。バーカー相関器の出力はRbi(k)で表される。上述したものの代わりに、他の変更されたバーカー系列も用いられ得ることに注意せよ。 In the illustrated implementation, the 802.11b signal is generated at 22 MHz, but the Barker correlator 302 operates at a sample rate of 20 MHz. To obtain Barker correlation, instead of 11 taps sampled at 11 MHz, there are 20 taps corresponding to the Barker code sampled at 20 MHz, so a 20 tap Barker code is a resample of an 11 tap Barker code. is there. For example, a resampled and quantized 20-tap sequence is expressed as "0, 3, -2, -2, 3, 1, 3, 0, -4, 1, 3, 0, 3, 0, 2,-. 3, 0, -4, 0, -4 ", but may be other appropriately resampled Barker sequences with some arbitrary delay shift. With a resampled Barker sequence, the entire packet detector can operate at a sample rate of 20 MHz, and the processing done for 802.11a detection is related to 802.11b detection and auxiliary and / or pass signal generation. It can be used similarly. The output of the Barker correlator is represented by Rbi (k). Note that other modified Barker sequences may be used instead of those described above.
バーカー相関器302の各々の出力は、2つの差動相関、DCb1(n)及びDCb2(n)を判断するための処理をなされる。数式3−4に示されるように、相関出力は遅延されて共役化された相関出力を乗じられるため、バーカー相関器302の出力は、差動的に相関する。上記差動相関は、相関ブロック304で処理される。
Each output of the Barker correlator 302 is processed to determine two differential correlations, DCb1 (n) and DCb2 (n). As shown in Equation 3-4, since the correlation output is multiplied by the delayed and conjugated correlation output, the output of the Barker correlator 302 is differentially correlated. The differential correlation is processed in
図示されるように、相関ブロック304は、1つの加算器及び2つの累算器312(差動相関あたり1つ)だけでなく、遅延線306、共役化器308及び乗算器309を(アンテナ毎に1つ)包含する。加算器310への入力は、各々のアンテナからのバーカー相関器出力に、それ自体が遅延され共役化されたものを各々乗じられている。図5において「C(k)」とラベル付けされる、加算器310の出力は、累算器312に与えられ、累算器312は、この例では、C(k)に関する12個の値を累算する。
As shown, the
累算される値の数は、SNR性能の低下を代償とするが、12を超えてもよい。値の数がより少なくなれば、大幅なSNRの低減がもたらされるだろう。このような効果の1つの理由は、相関出力の実部の一例を示す図6によって例示される。実際には、信号はおそらく、不定、未知の位相オフセット及び周波数ずれを伴う複素信号であるが、本例を簡単にしておくために、実部のみが示される。差動相関は、2つの出力、区間Aの相関で構成されるものと区間Bの相関で構成されるものとを備えている。差動相関は、任意の位相オフセットを除去し、周波数オフセットを差動出力における固定位相オフセットに変換し、上記固定位相オフセットは、SNRを向上させるために複数のシンボルについて合計される。この例では、信号パワーのほとんどがA区間に集中していることがわかる。 The number of values accumulated is at the cost of reduced SNR performance, but may exceed 12. A smaller number of values will result in a significant SNR reduction. One reason for such an effect is illustrated by FIG. 6 which shows an example of the real part of the correlation output. In practice, the signal is probably a complex signal with indefinite, unknown phase offset and frequency shift, but only the real part is shown to keep this example simple. The differential correlation has two outputs, one constituted by the correlation of the section A and one constituted by the correlation of the section B. Differential correlation removes any phase offset and converts the frequency offset into a fixed phase offset at the differential output, which is summed over multiple symbols to improve SNR. In this example, it can be seen that most of the signal power is concentrated in the A section.
A及びB区間の間の重複は、ちょうどA及びB区間の境界でパルスが発生するときに起こるSNRの損失を低減させる。重複が無ければSNR損失は3dBになるだろうから、12サンプルの区間は適切な重複を備えている。数がより多くなれば、重複は多くなり、信号パルス間における雑音のみのサンプルが上記相関に含まれることを理由とするSNRペナルティを生じる。1/2シンボル持続時間より少し広い区間の選択は、全シンボル区間の使用について3dBに近いゲインを与える。 The overlap between the A and B intervals reduces the SNR loss that occurs when a pulse occurs just at the A and B interval boundary. If there is no overlap, the SNR loss will be 3 dB, so the 12 sample interval has adequate overlap. The larger the number, the greater the overlap, resulting in an SNR penalty because noise-only samples between signal pulses are included in the correlation. Selecting a section slightly wider than the ½ symbol duration gives a gain close to 3 dB for the use of all symbol sections.
2区間よりも多くの区間を用いることも可能である。信号パワーのほとんどが狭い区間に集中しているような遅延スプレッドの狭い場合にはSNRのより大きな改善のために、例えば、各々が1/4シンボルをわずかに超え、重複が生じるサイズを備えた4つの区間を用いてもよい。 It is possible to use more sections than two sections. In the case of a narrow delay spread where most of the signal power is concentrated in a narrow interval, for example, each has a size slightly larger than ¼ symbol, causing duplication to improve the SNR. Four sections may be used.
各々の累算器に関する特定の12個(またはどんなに多くても)の値は、その各々の有効な入力によって判断される。図5に示されるように、累算器312(1)は、start1_en信号によって有効にされ、累算器312(1)はstart2_en信号によって有効にされる。数式3−4に例示されるように、start1_enはサンプル1から12に関して累算器312(1)を有効にし、start2_enはサンプル11から22に関して累算器312(2)を有効にする(サンプル21−22は、ちょうど次のシンボルのサンプル1−2である)。 The particular 12 (or any number) values for each accumulator are determined by their respective valid inputs. As shown in FIG. 5, the accumulator 312 (1) is enabled by the start1_en signal, and the accumulator 312 (1) is enabled by the start2_en signal. As illustrated in Equation 3-4, start1_en enables accumulator 312 (1) for samples 1-12, and start2_en enables accumulator 312 (2) for samples 11-22 (sample 21). −22 is just the sample 1-2 of the next symbol).
相関ブロック304の処理は、以下の数式3−4に示され、上付きされた「*」は共役を参照し、乗算は複素乗算であり、nはシンボル番号(整数)を参照する。
この説明では、iはアンテナ番号を参照し、あるNに関してi=0,1,2,..,N-1である。図5に示す例においてN=3であるが、Nは1,2または3より大きくもなり得る。この説明では、kはサンプル番号を参照し、あるSに関してk=1,2,..,Sである。802.11b検出に関してシンボルあたり20サンプルが存在する(重複のため+2)ので、この例ではS=22である。 In this description, i refers to the antenna number, and for some N, i = 0, 1, 2,. In the example shown in FIG. 5, N = 3, but N can be greater than 1, 2 or 3. In this description, k refers to the sample number, and k = 1, 2,. Since there are 20 samples per symbol for 802.11b detection (+2 due to overlap), S = 22 in this example.
数式3及び4に存在する差動検出(各々のサンプルの、過去のシンボルの対応する位置における共役化されたサンプルによる乗算)は、任意の周波数オフセットの影響を除去する傾向がある。差動相関DCb1(n)及びDCb2(n)は、シンボルの重複部分に引き継がれる(例えば、11番目と12番目のサンプルは両方の合計に現われる)ことに注意せよ。このことは、802.11b信号でのデータ伝送に係わらず最大の信号パワーと最小のISIを備えた1つの差動相関が常にあることを約束する。
The differential detection present in
802.11b信号において、802.11bプリアンブルにおけるデータ変調によって生じる符号反転が存在する。この影響を除くために、ブロック314では、差動相関はその実値の符号を乗じられ、いくつかのシンボルと累算される。上記累算は、移動和であり、DCb1(n)に関する移動和S1は、ある整数NSYMについて最も近時のNSYM-1個のシンボル値の和である。検出器の最後のリセット以来入手可能なシンボルがNSYM-1個のシンボルより少なければ、NSYM=10に関する優先的な値及びNSYM-1より少ない値が用いられてもよい。DCb2(n)に対応する移動和S2に関しても同様のことがなされる。
In 802.11b signals, there is a sign inversion caused by data modulation in the 802.11b preamble. To eliminate this effect, at
一旦、2つの移動和が入手可能になると、比較ブロック320はどちらの移動和がより大きい絶対値を持っているかを判断し、当該移動和の絶対値及び第1または第2のいずれの移動和が選択されたかを示すインデックスを出力する。上記選択された出力和は、上述された評価指標c11bである。上述したように、この評価指標は、802.11bパケットが検出されているかどうかを判断するために、上記パワー評価指標と共に用いられる。上記パワー評価指標p11bは、N個全てのアンテナ(または全てのアクティブ・アンテナ)についてバーカー相関器302の各々の出力の絶対値の二乗を合計し、NSYM個のシンボルについて移動和を集めることにより算出される。
Once the two moving sums are available, the
802.11bパケット検出の上述した方法、または他の方法を用いて、一度802.11bパケットが検出されれば、選択された(最大)移動和の値の位相は、周波数に関するオフセットの推定値、df_11bとして用いられる。802.11bパケットが検出されれば、他の値、信号ピークとなるサンプル番号を示すpeak_11bも算出される。特に、ピークブロック340は、2からなる移動和のうちの1の選択を示すインデックス及び差動検出の合計の出力に基づいて動作する。
Using the above-described method of 802.11b packet detection or other methods, once an 802.11b packet is detected, the phase of the selected (maximum) moving sum value is the estimated offset with respect to frequency, Used as df_11b. If an 802.11b packet is detected, another value, peak_11b indicating a sample number that becomes a signal peak, is also calculated. In particular, the
ピークブロック340は、移動和部において、加算器310からのNSYM-1個のシンボルに関するサンプルを合計する。比較ブロック320からの移動和がその後加算され(選択された移動和が、符号反転を説明するための処理ブロック314において反転されていれば減算され)、それから20個のサンプルについて累算される。そこから、最も近時のNSYM-1についての8サンプル巡回移動平均が差動的に検出された相関器出力が、取り出される。例えば、20サンプルの各々に関する相関器出力が、サンプル・バッファに蓄えられ、サンプル・バッファにおける値の各々が異なるサンプル位置に関する累算となるように、シンボルの各々に関して出力が累算されることを仮定する。従って、サンプル・バッファにおける第1の値は、シンボルの第1のサンプル(または「第1の」サンプルになるべく割り当てられたサンプル)に関するNSYM-1個に至るまでの相関の累算である。サンプル・バッファの内容が、例えば、{8,4,1,1,2,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,6,2,2}であれば、サンプルkに関する巡回移動平均は、k番目の入力から始まるサンプルの平均である。上記例では、サンプル18から始まる8個の値の平均は他の任意の連続した8つの値のものよりも大きいので(サンプル18から始まる8つの値は、サンプル18−20及びサンプル1−5である)、k−18は最大の値をもたらす。サンプルの最大の値はピークとして用いられ、ピークブロック340は、802.11bシンボル・タイミング参照として、またはその他の目的に用いるためにその値(例えば、上記例に関する値「18」)に関するインデックスを出力する。
802.11a検出
図7は、802.11a検出器104のブロック図である。パケット検出の基礎は、16サンプルの802.11aショート・トレーニング・シンボルを備えた入力信号を相関付ける相関器である。相関器を経て、送信器のクロックと受信器のクロックの間の周波数オフセットの影響を除くために差動検出が行われる。それから、差動的に検出された相関出力は、複数のシンボルについて累算される。相関付けは、受信される信号と差動的に相関付けるのでなく、1またはそれ以上のアンテナについて、上記信号に逆相関の固定パターンを用いてなされてよいが、低SNR信号については差動相関が大抵より良い結果を提供する。
802.11a detection
FIG. 7 is a block diagram of the 802.11a
802.11aの評価基準生成に関する1つの実行可能な処理及び装置において、N個の受信アンテナからの入力信号は、OFDM相関器402を通過する。図7において、i番目のアンテナのk番目のサンプルに関して、入力信号はri(k)として表され、対応するOFDM相関器402の出力はRai(k)として表される。パワーレベル評価基準p11aに到達するために、Rai(k)の二乗の絶対値は、加算器404によって合計され、それから最も近時のNSYM個のサンプルについて合計される。
In one possible process and apparatus for 802.11a metrics generation, input signals from N receive antennas pass through an
OFDM相関器402の各々の出力は、差動検出をなすために各々のOFDM相関器出力とそれ自体の遅延されたものとの乗算によって2つの差動相関を判断する処理をなされ、別の加算器410によって全てのOFDM相関器について(即ち、全てのアンテナについて)合計される。図4に示すように相関ブロック405を用いれば、以下の数式5及び6に示される処理に帰着する(上付きされた「*」は共役化を参照し、乗算は複素乗算であり、nはシンボル番号(整数)を参照し、802.11a検出に関してはS=18である(1シンボルあたり16サンプル、+2サンプルの重複))。
上記差動相関は、シンボルの重複部分に引き継がれる。このことは、最大の信号パワーを備えた1つの差動相関が常に存在することを約束する。一旦これら差動相関、DCa1(n)及びDCa2(n)が算出されれば、これらの値の移動和は、累算器414を用いてNSYM-1個のシンボル(検出器が最近にリセットされていれば、もっと少ない)について得られる。上記移動和は、最大の絶対値を持つ一方を判断するために比較され(比較ブロック416において)、より大きな絶対値がc11a評価指標信号として出力される。検出器104の最後のリセット以来、NSYM-1個よりも少ないシンボルしか入手できなければ、移動和は受信された(シンボルの)サンプルについてのものである。
The differential correlation is carried over to the overlapping portion of symbols. This promises that there will always be one differential correlation with maximum signal power. Once these differential correlations, DCa1 (n) and DCa2 (n), are calculated, the moving sum of these values is stored in NSYM-1 symbols (detector recently reset using accumulator 414). If so, you can get less). The moving sums are compared (in comparison block 416) to determine the one with the largest absolute value, and the larger absolute value is output as the c11a evaluation indicator signal. If fewer than NSYM-1 symbols are available since the last reset of
一実施形態では、コントローラ120は、信号detect_11aを通じて、802.11aパケットが受信されているかどうかを、表示する。1つの2値表示は、ある閾値T_11a及びある閾値T_11abに関して数式7が満たされているか否かである。一実施形態において、NSYM=6、T_11a=0.4及びT_11ab=0.5である。
detect_11aが多レベル信号となる、ある実施形態では、c11a/c11bb>T11abの場合に、detect_11aは数式8に示される量に釣り合う量であってもよい。
CW検出
802.11a及び802.11b検出器は、付加的な白色ガウス雑音には優れた性能を示すが、一般的に所望のパケットと、例えばブルートゥース及び他の干渉形式等の狭帯域干渉とをうまく区別できない。誤った検出がパケット開始に耳を傾けることを含まない他を開始するための処理を引き起こすかもしれないし、受信器が誤った開始処理をしてから誤った開始について失敗し、リセットするまでの間に真のパケット開始が見逃されるかもしれないので、誤ったトリガは望ましくない。狭帯域干渉に基づく誤ったトリガを防ぐために、狭帯域干渉検出回路が用いられる。そのような構成要素の一例が、図8に示される。
CW detection
802.11a and 802.11b detectors perform well for additional white Gaussian noise, but generally distinguish between desired packets and narrowband interference such as Bluetooth and other interference types Can not. Incorrect detection may cause processing to start others that do not involve listening to the start of the packet, and between the receiver's incorrect start processing and failing the incorrect start and resetting False triggers are undesirable because true packet start may be missed. In order to prevent false triggering based on narrowband interference, a narrowband interference detection circuit is used. An example of such a component is shown in FIG.
CW検出は、好ましくは、パケットが検出されたことをパケット検出器102または104の1つが表示する毎に行われる。上記CW検出は、他の処理と同時に行ってよいし、また、パケット検出が生じてから、バッファされたサンプルの組について行ってよい。
CW detection is preferably performed each time one of the
ハードウエアの複雑性を最小化するために、狭帯域干渉検出は1つのアクティブ・アンテナ上でなされてよい。主要目的は、所望の信号が無い場合に強い干渉を検出することなので、1を超えるアンテナを用いても本ステップの性能の著しい改善は期待できない。しかしながら、1を超えるアンテナを用いることも可能である。 In order to minimize hardware complexity, narrowband interference detection may be done on one active antenna. Since the main purpose is to detect strong interference in the absence of the desired signal, no significant improvement in the performance of this step can be expected with more than one antenna. However, it is possible to use more than one antenna.
図8に示される構成要素によって例示されるように、入力信号は、パケット検出器に利用される最後の24個のサンプルを入手可能とするために、バッファされる。窓フィルタ604は、24個のサンプルに適用され、8サンプルのロールオフ長を備える二乗余弦窓が最初の8サンプル及び最後の8サンプルに適用される。これは、隣接FFT出力への狭帯域干渉パワーの「漏れ」を最小化する傾向があり、従って、検出確率が向上する。しかしながら、他の窓スキームが代わりに用いられてもよい。窓フィルタ604は、サンプル1−4をサンプル17−20に加算し、サンプル21−24をサンプル5−8に加算することにより、オーバー・サンプルを折り曲げて、16サンプルの組をもたらす。ある実装では、窓フィルタ604の効果は前もって定められていて、入力に関する16個の関数の組が定められ、24個の入力に適用され、窓フィルタ604の出力に関する16個の値が得られる。
As illustrated by the components shown in FIG. 8, the input signal is buffered to make the last 24 samples available to the packet detector available. A
また一方、窓フィルタ出力が得られると、16サンプルFFT606は、その窓フィルタ出力にFFTをして、パワー検出器608及び最大値検出器610に供給する。最大値検出器610は、最大のパワーを持つFFT出力サンプル(m番目のサンプル)を判断する。
On the other hand, when the window filter output is obtained, the 16-
更なる処理が、ブロック612及び614によって行われる。上記m番目のサンプルと当該m番目のサンプルのそれぞれの側面の2つのサンプルとの組み合わせが、全てのサンプルのパワー(または「他のサンプル」)の閾値倍よりも大きければ、狭帯域干渉が見込まれ、CW_present信号がアサートされる。コントローラ120がCW_present信号を受信すると、802.11aまたは802.11bトリガは無視される。CW_present信号は、2値でよいが、判断に関連する確率、信頼度または確度の値を指し示す多レベルでもよい。
Further processing is performed by
上記技術は、1つのアンテナに関して使用可能であるが、多アンテナの場合でも利用できる。多アンテナが有効かつ使用される場合、FFT606及びパワー検出器608に関して複数のインスタンスが存在してよく、複数のFFTの出力が複数のパワー検出器に供給され、パワー検出器の出力が一緒に足し合わせられる。
The above technique can be used with one antenna, but can be used with multiple antennas. If multiple antennas are enabled and used, there may be multiple instances for
パワー
ある実装では、全てのアンテナを用いてより良い性能を得ることよりもパワーの確保が重要である場合に、全てのアンテナがパワーを確保するために用いられるとは限らない。用いられるアンテナは、本明細書中で「アクティブ」アンテナとして参照される。パワー・コンポーネント108は、アンテナ毎に受信信号パワーを推定し、推定された受信信号パワーは、RF受信器の自動利得設定(AGC)に用いられる。RF利得への変更は、次の3つの各々の場合に生じる:
1)アクティブ・アンテナの1つに関する1つのIサンプルまたは1つのQサンプルが取り出される場合:この場合、全てのアクティブ・アンテナのRF利得が、粗い利得ステップ(例えば、20dB)を単位として減少させられる。
power
In some implementations, not all antennas are used to ensure power when securing power is more important than obtaining better performance using all antennas. The antenna used is referred to herein as an “active” antenna. The
1) If one I-sample or one Q-sample for one of the active antennas is taken: in this case, the RF gain of all active antennas can be reduced by a coarse gain step (eg 20 dB) .
2)全てのアクティブ・アンテナの合計パワーが、ある閾値を下回る場合:この場合、全てのアクティブ・アンテナのRF利得は、粗い利得ステップ(一般的に、上昇ステップと降下ステップは同じであるが、異なってもよい)を単位として増大させられる。 2) If the total power of all active antennas is below a certain threshold: In this case, the RF gain of all active antennas is a coarse gain step (generally the rising and falling steps are the same, (Which may be different).
3)パケットが検出される場合:この場合、最後の32サンプルについて平均化された推定パワーに基づいてパワー調整が行われる。 3) When a packet is detected: In this case, a power adjustment is made based on the estimated power averaged over the last 32 samples.
全てのアクティブ・アンテナのパワーは、結果として生じるバックオフがある目標のバックオフにおよそ等しくなるように4dBのステップで調整されてよく、利得は毎パケット検出後に変更されてよい。非アクティブ・アンテナは、これらのアンテナがたまたまアクティブ・アンテナよりかなり大きなパワーを持つ場合に起こり得るクリッピングを防ぐために、より高いバックオフレベルが設定される。1を超えるアクティブ・アンテナがAGCにおいて用いられる場合、プログラム可能なパラメータが、異なるアンテナ間の最大利得差を制限する。雑音のみを受信するアンテナの利得が過剰に膨らむことは、802.11b受信器のトレーニングまたは他の状況に関して問題を生じさせるかもしれないので、上記制限はこれを防ぐためになされる。 The power of all active antennas may be adjusted in 4 dB steps so that the resulting backoff is approximately equal to some target backoff, and the gain may be changed after every packet detection. Inactive antennas are set to a higher backoff level to prevent clipping that may occur if these antennas happen to have significantly more power than active antennas. When more than one active antenna is used in AGC, programmable parameters limit the maximum gain difference between different antennas. The above limitation is made to prevent this, since the gain of an antenna receiving only noise may cause problems with 802.11b receiver training or other situations.
図4は、パワー・コンポーネント108から出力される「pwr」のみを示しているが、パワー・コンポーネント108は各々のアンテナのための利得設定を出力してもよい。例えば、一旦パケットが検出されれば、コントローラ120は、RF受信器の利得設定を更新するために利得設定(及び、もしかするとpwr設定も)をRF受信器に送ってもよい。
Although FIG. 4 shows only “pwr” output from the
干渉位置
干渉探知器110は、受信器を支援する付加情報を提供する。当該情報は、見込まれる狭帯域干渉の周波数位置、802.11a信号に関する送信器と受信器との間の粗い周波数オフセット(df_11a)、信号パワー及び雑音パワーを含む。図9は、そのような位置及び他の指標の判断のための1つの実施可能な回路(構成要素110A、110B及び110Cを包含する)を示す。
Interference position
図示されるように、各々のアンテナからの32個のサンプルは、上記指標を判断するために処理される。サンプルは、サンプル・バッファ602から得られる。図9Aには1つのみの回路が示されているが、これは、i番目のアンテナに関する回路が示されていて、複数のインスタンスが複数のアンテナ受信器に関して存在しているだろうと理解すべきである。あるいは、上記回路は、性能に問題がなければ、1を超えるアンテナに関して連続して使用されてもよい(例えば、上記回路はデジタル・シグナル・プロセッサに関する命令によって実装される場合など)し、1つの回路が1つのアンテナに設けられ、全ての回路が例えばカスタムASICなどの専用のハードウエアで実装されてもよい。
As shown, 32 samples from each antenna are processed to determine the index. Samples are obtained from the
周波数信号Fib(k)及びFia(k)を形成するために(kは16個のサブキャリアk=0,…,15の1つを表す)、サンプル・バッファ602内の32個のサンプルから、FFTブロック604は最初の16個のサンプルにFFTを行い、FFTブロック606は次の16個のサンプルにFFTを行う。FFTブロック606の出力は、共役化器608によって共役化され、FFTブロック604及び共役化器608の出力は、乗算器出力Zi(k)を形成するために、複素乗算器610によって乗算される。累算器612は、相関出力Ciを形成するために、12個のサンプル(k=1..6, 10..15)について乗算器出力を合計する。上記例で用いられる特定のサンプルは、802.11aプリアンブルの最初の8マイクロ秒に存在するショート・トレーニング・サブキャリアに基づいている。この処理の変形を目的として、他の(または上記例に用いられる全サンプルよりも少ない)サンプルが用いられてもよい。k=0のサブキャリアは、DC成分なので、用いられない。
From the 32 samples in the
図9に示される例において、アンテナの数はN=3なので、構成要素110Aは3回例示されてよく、F1b(k)、F1a(k)、Z1(k)、C1、F2b(k)、F2a(k)、Z2(k)、C2、F3b(k)、F3a(k)、Z3(k)及びC3に関する値を作り出す。それらの値は、図9B及び図9Cで夫々示されるように、構成要素110B及び110Cで用いられる。
In the example shown in FIG. 9, since the number of antennas is N = 3, the
図9Bに示されるように、処理される全てのアンテナに関する相関出力値は、累算器620によって累算され、角度ブロック622によって累算器620から出力される複素値の角度が算出される。処理される全てのアンテナに関する乗算器出力値は、別の加算器621によって合計される。角度ブロック622及び加算器621の出力は、ブロック622によって検出される角度だけ回転された入力サンプルZ(k)に等しい、位相補正された値Z'(k)決定するために、回転ブロック624によって用いられる。
As shown in FIG. 9B, the correlation output values for all antennas to be processed are accumulated by
最大値検出ブロック626は、Z'(k)を受けて、干渉位置出力を表すサブキャリアとして最大のQ値を出力する。ブロック628及び630は、干渉位置及びその近隣(夫々の側面に1つ)に相当するサブキャリアを除いた乗算器出力値の合計から粗い周波数オフセットdf_11aを規定する。
The maximum
図9Cに示される構成要素110Cは1つのアンテナ(または、そのように使用できる場合には多アンテナ)、i番目のアンテナに関するものである。図9Cに示されるように、周波数信号Fib(k)及びFia(k)は、上記周波数信号の各々のパワー(または、少なくともパワーに釣り合う表現)を出力する絶対値ブロック640に与えられ、それらパワー信号は加算器642によって加算される。累算器644は、上記結果を16個のサンプルについて合計する。累算器の結果は、丸め器645によって2のべき乗に丸められ、丸め器645の出力はi番目のアンテナに関する信号スケーリング係数である。累算器の結果は、雑音スケーリングにも用いられ、加算器646はi番目のアンテナに関する相関出力値Ciの2倍数を累算器の結果から減算する。別の丸め器648は加算器646からの結果を2のべき乗に丸め、これはi番目のアンテナに関する雑音スケーリング係数として規定される。信号強度及び雑音スケーリング係数は、多アンテナ合成に用いられる。
The
干渉及び有効なパケットが検出される場合、干渉は除かれ、パケットはデータを得るために処理されてもよいが、検出されている干渉があって検出されている有効なパケットがなければ、他に何かなされる必要はない。例えば干渉位置でのバンド−ギャップ・フィルタを用いた信号のフィルタリングなど、干渉位置を利用した狭帯域フィルタリングがなされてもよい。別のアプローチは、干渉の属する周波数で評価される値には低い信頼度を表示するビタビ復号化器に値を渡すことである。干渉検出は、パケット検出器以外の受信器の他の構成要素において利用されてもよい。例えば、干渉位置はスプリアス信号を無視するための同期処理において利用可能である。 If interference and a valid packet are detected, the interference is removed and the packet may be processed to obtain data, but if there is a detected interference and no valid packet is detected, the other There is no need to do anything. For example, narrowband filtering using the interference position, such as signal filtering using a band-gap filter at the interference position, may be performed. Another approach is to pass the value to a Viterbi decoder that displays a low confidence in the value evaluated at the frequency to which the interference belongs. Interference detection may be utilized in other components of the receiver other than the packet detector. For example, the interference position can be used in a synchronization process for ignoring spurious signals.
実験結果
図10は、指標の検出及び作成のための上記回路を用いた、ある実験結果を例示する。これらプロットの各々は、1つのアクティブ・アンテナに関するものであり、付加的な白色ガウス雑音がある状態での確率対閾値をプロットする。
Experimental result
FIG. 10 illustrates certain experimental results using the above circuit for index detection and creation. Each of these plots is for one active antenna and plots the probability versus threshold in the presence of additional white Gaussian noise.
図10Aは、誤アラーム(パケットが存在しないが、パケットが検出される)及び検出失敗(パケットが存在するが、パケットが検出されない)を含む802.11aパケット検出結果を例示する。「FA」とラベル付けされた曲線は、単一シンボル区間内に、パケットが誤って検出される確率を表す。他の曲線は、ラベル(−3dB、0dB、3dB及び6dB)によって表示される信号対雑音比に関する、検出失敗曲線である。実際には、検出の判断はシンボル持続時間毎に行われるので、一定数のシンボル内では誤アラームの確率は、図10に示される確率よりも高い。受信器が一定時間入力パケットを「聞き入れなく」なるから、誤アラームは検出失敗につながるかもしれないので、十分小さな誤アラーム確率を備える検出閾値の選択は重要である。802.11aに関して、妥当な閾値は−4dBである。 FIG. 10A illustrates 802.11a packet detection results including false alarms (packet not present but packet detected) and detection failure (packet present but no packet detected). The curve labeled “FA” represents the probability that a packet is erroneously detected within a single symbol interval. The other curve is a detection failure curve for the signal-to-noise ratio indicated by the labels (-3 dB, 0 dB, 3 dB and 6 dB). In practice, detection decisions are made for each symbol duration, so the probability of false alarms is higher than the probability shown in FIG. 10 within a certain number of symbols. Since false alarms may lead to detection failure because the receiver will be “listen” for a certain period of time, the selection of a detection threshold with a sufficiently small false alarm probability is important. For 802.11a, a reasonable threshold is -4 dB.
図10Bは、図10Aと同様の表記及びSNR値を用いて、誤アラーム及び検出失敗を含む802.11bパケット検出結果を例示する。802.11aの検出と同様に、一定数のシンボル内では誤アラームの確率は図に示される確率よりも大きく、検出閾値は十分小さな誤アラーム確率を目指して選択されるべきである。802.11bに関する妥当な閾値は−5dBである。 FIG. 10B illustrates 802.11b packet detection results including false alarms and detection failures using the same notation and SNR values as in FIG. 10A. Similar to 802.11a detection, within a certain number of symbols, the probability of false alarm is greater than the probability shown in the figure, and the detection threshold should be chosen with a sufficiently low false alarm probability. A reasonable threshold for 802.11b is -5 dB.
図10CはCW干渉検出曲線を例示する。「FA」とラベル付けされた実線は誤アラーム確率を表し、CW干渉は250nsの遅延スピードを伴ってOFDMプリアンブル上で検出される。誤アラームは、有効なOFDMプリアンブルが干渉なく受信できているにも関わらず拒絶されてしまうことを意味する。破線は、表示されるように0dB、−10dB、−20dB及び−30dBの信号対干渉比に関する検出失敗確率を表す。 FIG. 10C illustrates a CW interference detection curve. The solid line labeled “FA” represents the false alarm probability, and CW interference is detected on the OFDM preamble with a delay speed of 250 ns. A false alarm means that a valid OFDM preamble is rejected even though it can be received without interference. Dashed lines represent detection failure probabilities for signal-to-interference ratios of 0 dB, −10 dB, −20 dB, and −30 dB as displayed.
上記説明は、例示であって限定的でない。本発明の多くの変形は、この開示の再考の上、当業者にとって明らかとなるだろう。本発明の範囲は、故に、上記説明を参照して判断されるべきでなく、代わりに添付の請求項とともにそれらの均等物の全範囲を参照して判断されるべきである。 The above description is illustrative and not restrictive. Many variations of the invention will become apparent to those skilled in the art upon review of this disclosure. The scope of the invention should, therefore, be determined not with reference to the above description, but instead should be determined with reference to the appended claims along with their full scope of equivalents.
Claims (18)
異なる信号を受信するように構成された複数のアンテナからの入力を具備し、
前記入力は、分析回路、第1の小区分及び第2の小区分に結合され、
前記分析回路は、前記入力から受信される前記異なる信号について、前記異なる信号の第1のパワーレベルの移動和に対する前記異なる信号の最大の第1の差動相関の移動和の第1の比が第1の所定の条件を満足していることに応じて、前記第1のフォーマットにおいてデータパケットが存在すると判定し、前記異なる信号の第2のパワーレベルの移動和に対する前記異なる信号の最大の第2の差動相関の移動和の第2の比が第2の所定の条件を満足していることに応じて、前記第2のフォーマットにおいてデータパケットが存在すると判定するように構成されていて、
前記第1のフォーマットは、第1のプロトコル標準に対応し、
前記第2のフォーマットは、前記第1のプロトコル標準とは異なる第2のプロトコル標準に対応する、
パケット検出器。 In a packet detector for detecting data packets of a first format and a second format,
Comprising inputs from a plurality of antennas configured to receive different signals;
The input is coupled to an analysis circuit, a first subsection and a second subsection;
The analysis circuit has a first ratio of a maximum first differential correlation moving sum of the different signals to a moving sum of the first power levels of the different signals for the different signals received from the input. In response to satisfying a first predetermined condition, it is determined that there is a data packet in the first format, and the maximum first of the different signals relative to a moving sum of the second power levels of the different signals is determined. second ratio of the moving sum of the differential correlation in response to satisfy the second predetermined condition, be configured for determining a data packet is present in said second format,
The first format corresponds to a first protocol standard;
The second format corresponds to a second protocol standard different from the first protocol standard;
Packet detector.
前記第1のフォーマットに関する相関評価基準を判定するように構成された相関回路と、
前記複数のアンテナを通じて受信される前記異なる信号の第1のパワーレベルを表示するように構成されたパワー測定手段と
を具備する、請求項1のパケット検出器。 The analysis circuit includes:
A correlation circuit configured to determine a correlation evaluation criterion for the first format;
The packet detector of claim 1, comprising power measuring means configured to display a first power level of the different signals received through the plurality of antennas.
複数のアンテナを通じて複数の信号を受信することと、
前記第1のフォーマットで符号化されたデータパケットを処理するための第1の小区分と、前記第2のフォーマットで符号化されたデータパケットを処理するための第2の小区分と、分析回路とに、前記複数の信号を供給することと、
前記複数の信号の第1のパワーレベルの移動和に対する前記複数の信号の最大の第1の差動相関の移動和の第1の比が第1の所定の条件を満足していることに応じて、前記第1のフォーマットにおいてデータパケットが存在すると判定し、前記複数の信号の第2のパワーレベルの移動和に対する前記複数の信号の最大の第2の差動相関の移動和の第2の比が第2の所定の条件を満足していることに応じて、前記第2のフォーマットにおいてデータパケットが存在すると判定することを含む、前記複数の信号を分析することと
を具備し、
前記第1のフォーマットは、第1のプロトコル標準に対応し、
前記第2のフォーマットは、前記第1のプロトコル標準とは異なる第2のプロトコル標準に対応する、
方法。 In a method for detecting data packets in a first format and a second format,
Receiving multiple signals through multiple antennas;
A first subsection for processing data packets encoded in the first format; a second subsection for processing data packets encoded in the second format; and an analysis circuit And supplying the plurality of signals;
Depending on the first ratio of the maximum of the first running sum of the differential correlation of the plurality of signals for moving sum of the first power level of the plurality of signal satisfies the first predetermined condition Te, wherein the first format is determined that the data packet exists, a second moving sum of the maximum of the second differential correlation of said plurality of signals for running sum of the second power level of the plurality of signals Analyzing the plurality of signals including determining that a data packet is present in the second format in response to a ratio satisfying a second predetermined condition ; and
The first format corresponds to a first protocol standard;
The second format corresponds to a second protocol standard different from the first protocol standard;
Method.
前記第1のフォーマットに関する相関評価基準を判定することと、
前記複数の信号の第1のパワーレベルを測定することと
を具備する、請求項10の方法。 Analyzing the received signal
Determining a correlation evaluation criterion for the first format;
Measuring the first power level of the plurality of signals.
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