JP2002525956A

JP2002525956A - 改良高速畳み込みアルゴリズムに対する汎用性高度化

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Publication number: JP2002525956A
Application number: JP2000571571A
Authority: JP
Inventors: スコットレヨンヘルム，; リチャードヘルベリ，
Original assignee: テレフォンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2002-08-13
Anticipated expiration: 2019-09-17
Also published as: WO2000018021A3; US6266687B1; AU6379499A; US6393451B2; EP1114516A2; JP4409771B2; CN1357173A; US20010025291A1; WO2000018021A2; EP1114516B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、改良高速畳み込みアルゴリズムの汎用性を増大させる。本発明の第１の代表的な実施形態では、チャネライザないしデチャネライザの一連の処理中にブロック補償器を介在させ、その一連の処理中にあるデータに補償定数を乗じる。ブロック補償器は、改良高速畳み込みアルゴリズムに関連する位相の連続性に係る問題を解消し、それによって制約のない自由なフィルタ配置を可能にする。第２の代表的な実施形態では、周波数領域における周波数移動を時間領域における補償周波数移動と組み合わせることにより、位相の連続性に係る問題を解消する。これらの双方の技術は、必要とされる計算処理の増加を最小限のみに抑えつつ、改良高速畳み込みアルゴリズムの汎用性を増大させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、広く無線通信システムに関し、またより具体的には、無線通信シス
テムのチャネライザ及びデチャネライザ（channelizers and de-channelizers）
における改良された高速畳み込みアルゴリズムの利用に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】

移動電話用の無線基地局アプリケーション、地上移動無線（ＬＭＲ(Land Mobi
le Radio)）、衛星、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮｓ(wirele
ss local area networks)）、及びその他の通信システムにおいては、多数の受
信チャネルと送信チャネルを同時に処理している。将来は、移動端末機、すなわ
ち、移動機も、その処理能力を備えることになろう。かかるシステムは、その受
信機と送信機にそれぞれデジタル・チャネライゼーションのための構成とデジタ
ル・デチャネライゼーションのための構成を有している。チャネライゼーション
及びデチャネライゼーション（channelization and de-channelization）とは、
送信される信号及び受信された信号の、フィルタリング、間引きないし補間（de
cimation/interpolation）、及び周波数変換を行うことと定義し得る処理である
。

【０００３】伝統的な受信機の構成を図１に示す。図１において、無線周波数（ＲＦ(Radio
Frequency)）信号は、アンテナ１０５で受信され、それからＲＦ前端器（RF fr
ont end）１１０によって中間周波数（ＩＦ(intermediate frequency)）にダウ
ンコンバートされる。ＲＦ前端器１１０は、低雑音増幅器（ＬＮＡｓ(Low Noise
Amplifiers)）、フィルタ及びミクサ等の構成要素によって構成されているもの
である。その後、受信機チャネライザ１２０によって所望のチャネルが抽出され
る。アナログ式であるチャネライザ１２０もまた、ＬＮＡｓ、ミクサ及びフィル
タ等によって構成されている。

【０００４】そして、所望のチャネルは、ＲＸベースバンド処理装置１３０によってベース
バンド領域での処理がなされ、受信されたデジタルのデータ・ストリームが生成
される。現在のベースバンド処理は、一般に、アナログ−デジタル変換、デジタ
ル・フィルタリング、間引き、等化、復調、チャネル復号化、デインタリーブ（
de-interleaving）、データ復号化、タイミング抽出（timing extraction）等々
の処理からなっている。

【０００５】図１中の伝統的な送信機の構成は、上記受信機構成と双対的なものとなってい
る。送信されるデータは、始めにＴＸベースバンド処理装置１４０によって処理
される。ＴＸベースバンド処理装置１４０は、データ符号化、インタリーブ（in
terleaving）、チャネル符号化、変調、補間フィルタ処理（interpolation filt
ering）、デジタル−アナログ変換等々を行う構成要素からなっている。ベース
バンドのチャネルは、それから送信機デチャネライザ１５０によってＩＦの周波
数に変換される。アナログ式である送信機デチャネライザ１５０は、フィルタ、
ミクサ及び低電力アンプによって構成されている。その後、そのＩＦ信号は、ミ
クサ、フィルタ及び高電力アンプで構成されたＲＦ前端器１６０により、ＲＦに
周波数変換され、かつ、増幅される。そして最後に、その信号がアンテナ１６５
によって送信される。

【０００６】図１は、移動端末機（すなわち移動機）の単一チャネルの受信機及び送信機に
係る伝統的な構成を例示したものである。基地局については、同様の方法で多数
のチャネルを処理している。その受信機の側では、ある地点で通信経路が分岐し
、処理中のそれぞれのチャネル用の多数の通信経路が形成されることになる。そ
の送信機の側では、それぞれのチャネルが個々に処理された後にある地点で結合
され、多重チャネル信号が形成されることになる。ここにいう分岐及び結合の地
点は変動し、それ故に多種多様な基地局受信機及び基地局送信機の構成が創造さ
れ得る。しかしながらより重要なのは、伝統的なアナログとデジタルのインタフ
ェースが現在ではチャネライザとベースバンド処理ブロックとの間のどこかに設
けられていることである。

【０００７】アナログ・チャネライザないしアナログ・デチャネライザは、設計と製造が複
雑であり、かつ、それ故に高価なものである。より低廉でより生産が容易なチャ
ネライザないしデチャネライザを提供するため、将来のアナログとデジタルのイ
ンタフェースは、上記のようには設けずに、ＲＦ前端器とチャネライザの機能ブ
ロックとの間のどこかに設けられることになる。このタイプの将来における無線
受信機及び無線送信機の構成は、マルチスタンダード無線（multistandard radi
o）、広帯域デジタル・チューナ（wideband digital tuners）、広帯域無線（wi
deband radio）ないしはソフトウェア無線（software radio）を含む様々な名称
で呼ばれるものであり、それらはすべてデジタル式のチャネライザないしデチャ
ネライザを必要とする。

【０００８】フィルタリング、間引きないし補間、及び周波数変換を実行する、効率的なデ
ジタル・チャネライザないしデジタル・デチャネライザの構成は、一チャネル単
位毎の電力消費及び不活動区域（die area）の観点から見て極めて重要である。
それらの構成において主に目標とされることの一つとして、できるだけ多くのチ
ャネルを単一のＩＣ（Integrated Circuit）に集積することが挙げられる。

【０００９】デジタル・チャネライザないしデジタル・デチャネライザを実現する方法はい
くつか知られている。以下の例では、ＡＤＣによって広帯域信号がサンプリング
されるものとする。その広帯域信号は、中間周波数（ＩＦ）の領域に集中され、
かつ、一般に周波数分割多重化（ＦＤＭ(Frequency Division Multiplexed)）さ
れた信号から構成されている。図２には、最も明快な方法を例示してある。この
受信機の構成は、例えば正弦波／余弦波発生器を利用した同相及び直交（ＩＱ(I
n-phase and Quadrature)）の周波数変換、並びに一チャネル単位毎の間引き及
びフィルタリングにより、伝統的なアナログ・チャネライザの機能を模して実行
する。間引きフィルタリングの大半（the bulk of the decimation filtering）
は、その計算処理形態上、低廉なＣＩＣフィルタで行うことができる。この構成
を含んだ集積回路は、いくつかの製品から容易に入手することができる。この構
成の双対的な構成もまた送信機用として実現可能であることは、当業者であれば
理解できることである。

【００１０】ＩＱチャネライザは、それが多くの規格を同時に取り扱うことができ、かつ、
チャネルを任意に配置することができるという点で汎用性に富んだものである。
その主な欠点は、高い入力サンプリング周波数のもとでＩＱ周波数変換を必要と
し、かつ、後段の間引きフィルタをそれぞれのチャネル毎に必要とする点である
。このことは、不活動区域と電力消費がチャネル毎に比較的大きくなることを意
味する。

【００１１】チャネライザを実現可能とする他の構成としては、図３に示すように、受信機
内に間引きされたフィルタ・バンクを設けるものがある。この方法では、多くの
チャネルの間又はすべてのチャネルの間で共通の多相フィルタを共有する。この
構成による場合のハードウェアのコストは、多くのチャネル間で分担されるので
安価であり、かつ、良好なフィルタリングを実現することができる。さらに、フ
ィルタ・バンクは、それらがチャネルの補間と統合の双方を行うので、送信機の
デチャネライザにおける利用にも適している。WO9528045の“広帯域ＦＦＴチャ
ネライザ”（“Wideband FFT Channelizer”）には、その一例が開示されている
。

【００１２】それらのフィルタ・バンクは、別の規格に適合するように構成を変更すること
はできるが、同時に多数のチャネル間隔に適応させることは依然として困難であ
る。間引きされたフィルタ・バンクは、チャネル毎のコストが非常に安価ではあ
るが、それは、すべてないし大部分のチャネルが使用される場合に限られる。ま
た、この構成は、固定された周波数グリッド（frequency grid）上で利用可能と
なっているただ一つのチャネル間隔で各チャネルを設定しなければならないため
、汎用性も非常に低い。多数の規格のもとでは、フィルタ・バンクのコンセプト
において多数のサンプリング速度が必要になる。このことは、数多くの規格を同
時に満たすためにアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ(analog-to-digital conve
rter)）及びチャネライザを含む構成が数多く必要になることを意味する。

【００１３】間引きされたフィルタ・バンクの構成を変形したもので、副次標本化フィルタ
・バンク（subsampled filter bank）と呼ばれるものは、汎用性を低下させる代
わりに計算処理上のコストを下げることができる。例えば、適応チャネル割当、
変則的なチャネル配置及び周波数ホッピングの要求は、すべてのチャネルが同時
に利用可能であることを必要とするため、副次標本化フィルタ・バンクの使用を
妨げる。

【００１４】第３の主要なチャネライゼーション技術としては、オーバーラップ−追加（Ｏ
ＬＡ(overlap-add)）ないしオーバーラップ−保存（ＯＬＳ(overlap-save)）の
高速畳み込み方式に基づくものが挙げられる。高速畳み込みは、線形畳み込み、
すなわち、有限インパルス応答フィルタリング（ＦＩＲ(Finite Impulse Respon
se)フィルタリング）を正確に実行する周期的な畳み込み演算を利用する方法で
ある。この技術の利点は、計算処理上で必要な事項が伝統的な線形畳み込み形式
の実行と同程度に少ない点である。さらに、その基本的な高速畳み込みのアルゴ
リズムは、間引き／補間及び周波数変換が同時に実行可能なように、改良するこ
とができる。ただし、その結果、線形畳み込みは、近似的にのみ実行されること
になる。また、それらの改良は、計算処理の複雑性も低減する。独立形の改良さ
れた高速畳み込みアルゴリズム（the stand-alone modified fast convolution
algorithm，以下「独立形改良高速畳み込みアルゴリズム」という。）は、第１
２回ＡＩＡＡ国際通信衛星システム協議会会報の１９８８年版２９９頁〜３０３
頁にある“汎用オンボード・デマルチプレクサ／復調器”（“A Flexible On-bo
ard Demultiplexer/Demodulator”, Proceedings of the 12th AIAA Internatio
nal Communication Satellite Systems Conference, 1988, pp. 299-303）で説
明されているように、複数の搬送波帯域幅の混合を伴うシステムにとって計算処
理が非常に効率的であることを特徴とし、衛星システムにおける利用が検討され
ている。

【００１５】従来の技術における独立形改良高速畳み込みアルゴリズムは、すべてのフィル
タリング処理を単独で実行し、如何なる付加的な信号処理をも行わない。この方
法によれば、様々な遅延が生じる状態に至る。しかし、遅延は、衛星への伝送時
間と衛星からの伝送時間により、衛星システムが本来的に有する要素である。し
たがって、独立形改良高速畳み込みアルゴリズムを例えば移動電話等の無線のシ
ステムで利用しようとする場合よりも、フィルタリング処理の方法による遅延が
システムに与える影響は比例的に少ない。ほとんどの無線システムにおいて、遅
延は、可能な限り減少させるべき極めて重要な要素となる。

【００１６】独立形改良高速畳み込みアルゴリズムでは、受信機チャネライザに適用する場
合、到来するデータの信号を複数のブロックに切る（チョッパ波にする。）。そ
れらのブロックの大きさは、オーバーラップのパーセンテージ（％オーバーラッ
プ）と離散フーリエ変換（ＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)）の長さ（leng
th）とに依存する。続いてＤＦＴを実行する。一部を切り詰めた切詰フィルタ応
答（truncated filter response）、すなわち、ＤＦＴの長さ（Ｎ_ＤＦＴ）に比
べて少ない数のフィルタ係数（Ｎ_{ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ}）を、周波数領域で
直接使用する。これは、それらのフィルタ係数をＤＦＴの選択した出力のビン（
bins）に乗算することによって実行する。次に、その結果を切詰フィルタと同等
の長さの逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ(Inverse Discrete Fourier Transform)
）によって処理する。ここにいう切詰フィルタと同等の長さの逆離散フーリエ変
換（ＩＤＦＴ）は、所望のチャネルの時間領域におけるサンプルを復元する手段
として用いるものである。その後、ブロックを％オーバーラップに応じてオーバ
ーラップさせる（重複させる）と共に、オーバーラップさせたブロックを結合す
る。その結合は、オーバーラップする区間（重複する区間）を追加するオーバー
ラップ及び追加の処理か、あるいは、オーバーラップする区間を破棄するオーバ
ーラップ及び保存の処理かによって行う。ここで、オーバーラップ／追加とオー
バーラップ／保存は２つの対極的な処理形態と考えることができ、これらの２つ
の処理形態の間に存する技術はこの分野では公知である。

【００１７】独立形改良高速畳み込みアルゴリズムにおける周波数応答の切詰は、それを標
準的な高速畳み込みによるアプローチから区別する。それは、循環式の畳み込み
アルゴリズムをもはや近似的な線形畳み込みに過ぎないものとはするが、係数を
慎重に選定することによってエラーが少ない状態を維持することができる。また
、周波数応答の切詰は、Ｎ_{ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ}／Ｎ_ＤＦＴの係数による間
引きも実行し、かつ、所望のチャネル上に切り詰められたフィルタ係数を集中す
ることによって周波数変換は完了する。

【００１８】さらに、切り詰められた周波数応答は、チャネルの特定部分のアルゴリズム、
すなわち、ＤＦＴ以外のすべてにおいて、劇的な計算処理の複雑性低減をももた
らす。周波数フィルタの役割を果たすのに必要な乗算の回数とＩＤＦＴのサイズ
は、ほぼＮ_{ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ}／Ｎ_ＤＦＴの係数分減少する。また、独立
形改良高速畳み込みアルゴリズムは、同じ特性のすべてを備えた送信機デチャネ
ライザーにも適用することが可能である。

【００１９】その他、標準的な高速畳み込みアルゴリズムに対して適用することができる複
雑性の低減は、ここにいう独立形改良高速畳み込みアルゴリズムに対しても適用
することができる。例えば、ＤＦＴは、処理において欠くことができない機能ブ
ロックである。効率化のために、それは、通常は高速フーリエ変換（ＦＦＴ(Fas
t Fourier Transform)）の形式で実行される。１つの複素数ＤＦＴ処理装置にお
いては、付加的に２つの実数データ・ブロックを同時に処理することができる。
その場合、後処理用にいくつかの特別な加算器とメモリが必要になる。これは、
２つの実数専用ＤＦＴを用いるよりも効率的である。

【００２０】また、計算する必要があるのはＤＦＴの出力のうちの一部分だけなので、それ
ぞれのＤＦＴでは、剪定（pruning）の利用を通じて計算処理上のデータを保存
することもできる。ここにいう剪定とは、ＤＦＴにおける出力に影響しないブラ
ンチ（branches）を切り離す処理を指す。必要とされない出力の点は、計算しな
いことにする。

【００２１】さらに、ＩＤＦＴ出力のデータのブロックを結合して所望のチャネルの時間領
域におけるサンプルを形成する前に、フィルタ周波数応答の複素数乗算を実数乗
算とその後に続く前記ＩＤＦＴ出力のデータのブロックの循環シフトとに置き換
えれば、計算処理の軽減を実現することもできる。循環シフト量は、％オーバー
ラップとＩＤＦＴの長さのみによって決まる。

【００２２】上述したシステムについては、特に多数のチャネルの受信と送信が同時に要求
される場合において、依然として問題がある。上に説明したように、数少ないチ
ャネルから数多くのチャネルまでが利用するデジタル・チャネライザの選定は、
対象とする一の無線通信システムないし複数の無線通信システムによって大きく
左右される。無線システムの要求に基づいた計算処理上コストの汎用性と許容で
きる遅延との間での交換取決は、広帯域チャネライザのアルゴリズムを選定する
という最終的な結論に至るのが常である。これらのチャネライザないしデチャネ
ライザの構成については、それらが多数のチャネルを有するシステムでの利用に
より適したものとなり得るように、計算処理上のコスト、汎用性、及び許容でき
る遅延に関してまだ改良の余地がある。

【００２３】この技術分野における上述した問題の一解決策は、R. Hellberg による“デジ
タル・チャネライザ及びデチャネライザ”に紹介されている。その R. Hellberg
による“デジタル・チャネライザ及びデチャネライザ”の全部は、この引用に
よってここに取り込まれるものとする。その中では、在来型のチャネライザ／デ
チャネライザに係る問題に有効に対処する改良高速畳み込みアルゴリズムが開示
されている（すなわち、多数のチャネルを同時に処理するそのシステムの設計に
関して、計算処理上のコスト、汎用性及び許容できる遅延に関する問題に有効に
対処する改良高速畳み込みアルゴリズムが開示されている。）。

【００２４】 R. Hellberg による“デジタル・チャネライザ及びデチャネライザ”に開示さ
れているような改良高速畳み込みアルゴリズムは、ある程度の数以上のチャネル
に対する電力消費、不活動区域及び計算処理上の複雑性の観点から見て極めて有
効なチャネライゼーションないしデチャネライゼーションのアルゴリズムである
と考えられる。また、それは、異なるシステム・パラメータ、サンプリング周波
数、チャネル帯域幅、チャネル分離及びビット伝送速度を組み合わせるための構
成となっている点で極めて汎用性の高いアルゴリズムでもある。したがって、そ
の技術は、無線通信システムの広範な種々の形態に対し、極めて適切なチャネラ
イゼーションないしデチャネライゼーションのアルゴリズムとなっている。

【００２５】しかしながら、その改良高速畳み込みアルゴリズムは、アルゴリズムの一部分
に制約がある。その一部分は、切り詰められた周波数のフィルタ係数の配置を必
要とする。このフィルタ配置の制約は、構成の汎用性（柔軟性）を制限する。例
えば、狭帯域の無線通信システム（すなわち、ＤＡＭＰＳ、ＰＤＣ、ＬＭＲ、衛
星等々）においては、すべての周波数チャネルを正しくチャネライズできるとは
限らない（すなわち、すべてのチャネルをチャネライズないしデチャネライズで
きるわけではない）という事態が起こり得る。この結果、動的チャネル割当（dy
namic channel allocation）、周波数ホッピング及び低い繰り返し係数（low re
use factors）が必然的に影響を受ける。

【００２６】上述したように、改良高速畳み込みアルゴリズムについての基本的な問題は、
アルゴリズムの一部分だけと関係している。チャネライザの場合、その一部分は
、後に周波数フィルタ係数が乗じられることになるビンの選択に関係している。
デチャネライザの場合、その一部分は、ビンの挿入（それらが周波数フィルタ係
数を乗じられた後のビンの挿入）に関係している。図４、図５は、それぞれ、チ
ャネライザ、デチャネライザに適用した改良高速畳み込みアルゴリズムを例示し
た図である。図４においては、入力信号４０５がチャネライザへ供給されている
。入力信号４０５は、ＡＤＣ等の前処理から到来する連続したデータ（データ・
ストリーム）である。

【００２７】そのデータ・ストリーム４０５は、まず、η％オーバーラップ・ブロック生成
器４１０によって処理される。この処理は、オーバーラップ率（percentage ove
rlap）の量、ＦＦＴのサイズ及びオーバーラップの形態に基づいて行う。ここに
いうオーバーラップの形態とは、後述するオーバーラップ／追加又はオーバーラ
ップ／保存である。オーバーラップ／追加の場合、前記データ・ストリームは、
長さＮ_ＦＦＴ＊（１−η）のオーバーラップしない非オーバーラップ区間（non-
overlapping sections）に切られると共に、Ｎ_ＦＦＴ＊ηのゼロを埋め込まれて
信号ブロックを形成する。オーバーラップ及び保存の場合、前記データは、長さ
Ｎ_ＦＦＴのブロックに切られる。この長さＮ_ＦＦＴのブロックは、Ｎ_ＦＦＴ＊η
の長さによって与えられる、先行する前のブロックと重複するオーバーラップを
有するものにする。

【００２８】上記処理の結果として実数データのみからなるブロックが生成され、次に、そ
れらのブロックは、マルチプレクサ４２０により、ＦＦＴアルゴリズムへ入力す
るための複素数信号４２５（例えばｚ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｊ＊ｙ（ｔ））を形成
する個々の行程数分（a number of different ways）に多重化することができる
。ここで、ｘ（ｔ）及びｙ（ｔ）は、２つの連続するブロックである。その連続
するブロックの第２番目のシーケンスであるｙ（ｔ）は、循環させてメモリに保
存するようにしてもよい。マルチプレクサによる処理段階は、必須ではないが、
ＦＦＴアルゴリズムの効率を向上させる。

【００２９】その後、機能ブロック４３０においてＦＦＴアルゴリズムが成し遂げられる。
パイプラインＦＦＴ処理（pipeline FFT processing）の結果では、ＦＦＴの出
力４３５が正しい順序にはなっていない。このため、ビンの選択及び抽出の機能
ブロック４４０は、出力シーケンスの順序を入れ替えると共に必要とされるビン
だけを選択することにより、これを補償しなければならない。必要とされるビン
の個数は、フィルタ周波数係数４６０の個数によって決まる。ビンの選択及び抽
出を行う機能ブロック４４０は、選択されたビンから、ＦＦＴ出力（すなわち、
Ｚ（ｋ）。ここでＺ（ｋ）＝Ａ（ｋ）＋ｊＢ（ｋ）である。）からの２つの実際
の処理結果Ｘ（ｋ）及びＹ（ｋ）を抽出する。

【００３０】その結果、Ｘ及びＹのブロックは、それらが多重化される時と同じ順序で配列
されることになる。その後、それらのブロックは、乗算器４５０によってフィル
タ周波数係数４６０と乗算される。係数４６０の個数は、ＦＦＴの長さに比べて
少なくなるように選択する。その後、逆離散フーリエ変換（逆ＤＦＴないしＩＤ
ＦＴ）４７０が先の乗算の結果に対して成し遂げられる。

【００３１】次に、それらのブロックは、η％オーバーラップ・ブロック結合器４８０へ挿
入供給される。結合の処理は、ブロックの％オーバーラップと、オーバーラップ
／保存かオーバーラップ／追加のいずれが用いられているかとに応じて定められ
る。オーバーラップ及び追加とオーバーラップ及び保存のいずれの場合について
も、それらのブロックをＮ_ＩＤＦＴ＊ηに等しい長さ分だけ前のブロックとオー
バーラップさせる（重複させる）。オーバーラップ及び追加の場合については、
ブロックのオーバーラップ部分（オーバーラップする部分）を前のブロックの対
応するオーバーラップ部分に追加する。一方、オーバーラップ及び保存の場合に
ついては、ブロックのオーバーラップ部分を単に破棄する。オーバーラップ及び
追加とオーバーラップ及び保存の双方の場合において、ブロックの非オーバーラ
ップ部分（オーバーラップしない部分）に対しては何等の処理も行わない。

【００３２】図５は、送信機に適用した場合の改良高速畳み込みアルゴリズムを例示した図
である。入力信号としては、変調プロセス等の前処理から連続したデータ（デー
タ・ストリーム）４０２が到来する。図４とは異なり、その入力データ・ストリ
ームは、多数のチャネルが組み合わさったデータ・ストリームというよりむしろ
一つのチャネルに対する特定のものである。

【００３３】データ・ストリーム４０２は、まず、η％オーバーラップ・ブロック生成器４
０４によって処理される。この処理は、主としてオーバーラップ率の量、ＤＦＴ
のサイズ及びオーバーラップの形態に基づいて行う。ここにいうオーバーラップ
の形態とは、オーバーラップ／追加又はオーバーラップ／保存である。オーバー
ラップ／追加の場合、前記データ・ストリームは、長さＮ_ＦＦＴ＊（１−η）の
オーバーラップしない非オーバーラップ区間に切られると共に、Ｎ_ＦＦＴ＊ηの
ゼロを埋め込まれて信号ブロックを形成する。オーバーラップ及び保存の場合、
前記データは、長さＮ_ＦＦＴのブロックに切られる。この長さＮ_ＦＦＴのブロッ
クは、Ｎ_ＦＦＴ＊ηの長さによって与えられる、先行する前のブロックと重複す
るオーバーラップを有するものにする。

【００３４】次に、先の処理の結果に対して離散フーリエ変換（ＤＦＴ）４０６が成し遂げ
られる。それは最終的な処理（critical operation）ではないので、ＤＦＴのサ
イズＮ_ＤＦＴは２の累乗である必要はない。他の形態として、ＤＦＴ４０６をＦ
ＦＴでも実現し得ることは、当業者にとって理解できることである。図４の受信
機と対比すると、ＤＦＴ４０６の構成は小さく、かつ、ＩＦＦＴ４１６の構成は
大きく、受信機とは逆になっている。

【００３５】その後、ブロックは、４０８でフィルタ周波数係数４１２のそれぞれと乗算さ
れる。周波数のフィルタ係数４１２は、インパルス応答のＦＦＴと等価なもので
ある。

【００３６】乗算の結果は、続いてビン挿入の機能ブロック４１４へ入力される。ビンは、
「Ｚ（ｋ_{ｓｔａｒｔ}＋ｋ）＝Ｘ（ｋ）かつＺ（Ｎ_ＩＦＦＴ−ｋ_{ｓｔａｒｔ}−ｋ）
＝Ｘ′（ｋ）」とする対称的な方式により、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ(Inv
erse Fast Fourier Transform)）４１６へ挿入される。ここで、ｋ_{ｓｔａｒｔ}は
、チャネルの第１番目のビンが挿入されるべき位置を表しており、ｋは０からＮ
−１へと変わる整数である。一つのチャネルにつき挿入されるべきビンは、Ｘ（
０）→Ｘ（Ｎ−１）で与えられる。これらの複素数の値は、乗算器４０８から到
来する。Ｘ′（ｋ）は、Ｘ（ｋ）の共役複素数を表す。それらが挿入供給される
ＩＦＦＴはＮ_ＩＦＦＴの受容可能な複素数ビンを有しており、それらの複素数ビ
ンはＺ（０）からＺ（Ｎ_ＩＦＦＴ−１）へと（Ｚ（０）→Ｚ（Ｎ_ＩＦＦＴ−１）
）番号付けされている。

【００３７】対称的な方式でブロックを挿入した結果においては、ＩＦＦＴからの実数出力
のみに必要な結果が含まれている。虚数出力には何等有用な情報はない。ＩＦＦ
Ｔからの実数出力には有用な情報のみがあるので、オーバーラップ・ブロック結
合器４２４は、非常に簡易な処理を実行する必要があるだけになる。このことは
、オーバーラップ結合器４２４が最も高いサンプリング周波数で処理を行ってお
り、そうでなければ電力消費と不活動サイズに対して顕著な効果を奏し得るので
、重要なことである。

【００３８】ビンを挿入する他の方法としては、第１のブロックＸ（ｋ）がＩＦＦＴの実数
出力として現れると共に第２のブロックＹ（ｋ）がＩＦＦＴの虚数出力として現
れるように、同じチャネルからの２つのデータのブロックを多重化することが挙
げられる。この手法を等式で表すと、「Ｚ（ｋ_{ｓｔａｒｔ}＋ｋ）＝Ｘ（ｋ）＋ｊ
Ｙ（ｋ）かつＺ（Ｎ_ＩＦＦＴ−ｋ_{ｓｔａｒｔ}−ｋ）＝Ｘ′（ｋ）＋ｊＹ′（ｋ）
」となる。

【００３９】すべてのチャネルからのビンはＩＦＦＴ４１６へ挿入供給され、その後、ＩＦ
ＦＴアルゴリズムが成し遂げられる。次に、ブロックがデマルチプレクサ４１８
で分離（デマルチプレクス(de-multiplex)）され、η％オーバーラップ・ブロッ
ク結合器４２４へ入力する実数信号４２２が形成される。

【００４０】それぞれのブロックは、その％オーバーラップと、オーバーラップ／保存かオ
ーバーラップ／追加かのいずれが用いられているかとに応じて、４２４で結合さ
れる。オーバーラップ及び追加とオーバーラップ及び保存のいずれの場合につい
ても、それらのブロックをＮ_ＩＤＦＴ＊ηに等しい長さ分だけ前のブロックとオ
ーバーラップさせる。オーバーラップ及び追加の場合については、ブロックのオ
ーバーラップ部分を前のブロックの対応するオーバーラップ部分に追加する。一
方、オーバーラップ及び保存の場合については、ブロックのオーバーラップ部分
を単に破棄する。オーバーラップ及び追加とオーバーラップ及び保存の双方の場
合において、オーバーラップしない非オーバーラップ区間に対しては何等の処理
も行わない。

【００４１】図６は、図４及び図５におけるη％オーバーラップ・ブロック生成器の処理を
例示した図である。上述したように、この処理は、オーバーラップ率、ＦＦＴの
サイズ及びオーバーラップの形態に基づくものであり、オーバーラップの形態は
オーバーラップ／追加かオーバーラップ／保存のいずれかとなる。オーバーラッ
プ／追加５２０の場合には、データ・ストリーム５１０を長さＮ_ＦＦＴ＊（１−
η）の非オーバーラップ区間５３１、５４１に切ると共に、Ｎ_ＦＦＴ＊ηのゼロ
５３２、５４２を埋め込んで連続するブロック５３０、５４０を形成する。オー
バーラップ及び保存の５５０の場合には、データ・ストリーム５１０を長さＮ_Ｆ _ＦＴのブロック５６０、５７０に切り、それらの長さＮ_ＦＦＴのブロックが、Ｎ _ＦＦＴ＊ηの長さによって与えられる、先行する前のブロックと重複するオーバ
ーラップ５８０を有するものにする。

【００４２】図７は、図４及び図５におけるη％オーバーラップ・ブロック結合器によって
処理されて出力される出力データのストリームを例示した図である。オーバーラ
ップ及び追加の６２０とオーバーラップ及び保存の６５０のいずれの場合につい
ても、ブロック６３０、６４０、６６０、６７０をＮ_ＩＤＦＴ＊ηに等しい長さ
分だけ前のブロックとオーバーラップさせる。オーバーラップ及び追加の６２０
の場合については、ブロック６４０のオーバーラップ部分６４１を前のブロック
６３０の対応するオーバーラップ部分６３１に加算６２５で加算追加する。一方
、オーバーラップ及び保存の６５０の場合については、ブロック６６０、６７０
のオーバーラップ部分６６１、６７１をそれぞれ単に破棄６５５で破棄する。

【００４３】上記改良高速畳み込みアルゴリズムに関する問題は、上述したように、受信機
の場合はＦＦＴ４３０の出力ビンに対するフィルタ周波数係数の配置と関係し、
送信機の場合はＤＦＴ４０６の出力ビンに対するフィルタ周波数係数の配置と関
係している。受信機については、ビンの選択及び抽出の機能ブロック４４０によ
って選択されるビン中に中央ビンと定義されるビン（a defined center bin）が
ある。通常、これは、周波数フィルタの中央のビンとみなされる。その中央ビン
は、理論的には、ＦＦＴからのどの出力ビンにでも配置することができる。しか
し、実際には、これは基本的なアルゴリズムを変更することによってのみなされ
得る。

【００４４】第１２回ＡＩＡＡ国際通信衛星システム協議会会報の１９８８年版２９９頁〜
３０３頁にある S. Joseph Campanella 等による“汎用オンボード・デマルチプ
レクサ／復調器”では、規則的な周波数グリッドとサイズを大きくしたＦＦＴを
用いることにより、周波数フィルタの配置に関する問題を回避している。その規
則的な周波数グリッドは、多くの無線システムの特性を有しているが、将来的に
は、多くの無線システムが共に同時に動作する場合や新たな無線システムに対し
、これがその状況でないこともあり得る。サイズを大きくしたＦＦＴでは、多く
の無線システムに対し、許容できないくらいの長い遅延を生じる。さらに、それ
が一システムを最適化する状態にした場合には、この配置の問題は不要な制約と
見ることができる。

【００４５】問題は、改良高速畳み込みアルゴリズムを利用する場合、周波数フィルタの中
央ビンをＦＦＴの出力ビンのどれにでも配置できるわけではないということであ
る。制約の数、すなわち、利用できないＦＦＴの出力ビンの個数は、オーバーラ
ップのパーセンテージに依存する。例えば、オーバーラップが５０％と選定され
た場合、フィルタの配置は、受容可能なＦＦＴの出力ビンの半分に制約される。
同様に、オーバーラップが２５％の場合については、フィルタ配置が受容可能な
ＦＦＴの出力ビンの４分の１に制約される。

【００４６】このフィルタ配置の制約は、すべてのビンのそれぞれを中央としてフィルタを
配置することができない（すなわち、チャネルが周波数フィルタの中央ビンのそ
れとは異なるビンの中央に配置されることになる）ため、構成の汎用性（柔軟性
）を制限する。チャネルとフィルタの帯域幅が類似している場合には、非対称な
フィルタリングが行われるという作用が生じ得る場合もあり、かつ、いくらかの
残留周波数変調（some residual frequency modulation）をチャネルが依然とし
て有することになる。これらの副作用は、双方とも追加的な信号処理（すなわち
、計算及び電力消費の追加）によってどうにか解消することができる。

【００４７】ＦＦＴのビン間隔についてチャネルの帯域幅が狭い場合には、より強烈な作用
が生じる。この場合には、ある周波数のチャネルが選べなくなり、アルゴリズム
の汎用性が制限される。例えば、動的チャネル割当では、指定された帯域幅を通
じる各チャネルのすべてが利用可能になっていることが必要とされ、繰り返し係
数が低いと、隣接するチャネルないし隣接するチャネルに近いチャネルが同じ送
信機若しくは受信機において要求される事態を生じる。したがって、フィルタ配
置の問題は、改良高速畳み込みアルゴリズムの汎用性を制限する。

【００４８】ＦＦＴの受容可能な出力ビン中にフィルタ配置が制約される問題は、汎用性を
低下させ、かつ、上述した副作用を克服するための追加的な処理の必要性を招く
。その問題は、５０％のオーバーラップ及び保存の形態による改良高速畳み込み
手法に基づく図４の受信機チャネライザを考察することによって例示することが
できる。入力信号の周波数をＦＦＴの一つのビン

【数１】に正確にあるように選定する。

【００４９】オーバーラップが５０％の場合、各サイクルの偶数も各サイクルの奇数もＮ_Ｆ _ＦＴの点の範囲内に含まれることになる。したがって、ＦＦＴの出力４３５であ
るＺ（ｋ）は、ＦＦＴ４３０に与えられる連続したブロック間で下記の表１に表
すように変化することになる（ただし、下記の表１では、結果を１に正規化して
ある。）。

【００５０】

【表１】

【００５１】ＦＦＴ４３０の結果は、その後、切り詰められたｋ_０からｋ_{Ｎｉｆｆｔ}までの
（ｋ_０→ｋ_{Ｎｉｆｆｔ}の）周波数応答の係数を乗じられ、ＩＤＦＴ４７０に与え
られる。ＩＤＦＴ４７０の直流ビン（DC bin）は、選択されたビンのうちの中央
と定義されるビンに対応する。例えば、その直流ビンであるＩＤＦＴ＿ＢＩＮ_Ｄ _Ｃは、（Ｎ_ＩＤＦＴ／２）番目のビンと定義することができる（図８に示すよう
に定義することができる。）。また、直流ビンは、他の手法で定義することもで
きる。

【００５２】ＩＤＦＴの直流ビンは、より大きいＦＦＴの奇数ビンないし偶数ビンの中央で
あるＦＦＴ＿ＢＩＮ_{ｃｅｎｔｅｒ}に配置することができる。まず、ＩＤＦＴ＿Ｂ
ＩＮ_ＤＣをＦＦＴの偶数ビンの中央とし、かつ、簡略化のためにｆ_ｓｉｇ＝ＦＦ
Ｔ＿ＢＩＮ_{ｃｅｎｔｅｒ}とした場合において、ＩＦＦＴから到来するブロックの
結果を考察する。ＩＤＦＴからの結果は、表２で説明されている値を有する直流
信号になる（ただし、表２の結果は１に正規化してある。）。

【００５３】

【表２】

【００５４】ブロックをオーバーラップさせ、かつ、保存して、時間領域の信号を形成する
場合、結果は、期待通りに、連続的な直流信号で構成されるものとなる。信号の
周波数がＩＤＦＴの中央ビンと等しくないとき、例えば、ｆ_ｓｉｇ＝ＦＦＴ＿Ｂ
ＩＮ_{ｃｅｎｔｅｒ}＋１のときは、結果は、期待通りに、ＩＤＦＴの一つのビンと
等しい周波数を有する正弦波信号になる（図９参照）。したがって、ＩＤＦＴの
中央ビンがＦＦＴの偶数ビンに配置されている場合、改良高速畳み込みアルゴリ
ズムは、期待通りに処理を行う。

【００５５】次に、ＩＤＦＴをＦＦＴの奇数ビンの中央に配置し、かつ、簡略化のためにｆ _ｓｉｇ＝ＦＦＴ＿ＢＩＮ_{ｃｅｎｔｅｒ}とした場合の状況について考察する。ＩＤ
ＦＴからの結果は、表３で説明されている値で構成されるものとなる（ただし、
表３の結果も１に正規化してある。）。

【００５６】

【表３】

【００５７】ブロックをオーバーラップさせ、かつ、保存して、時間領域の信号を形成する
場合、結果は連続的な直流信号にはならず、方形波が結果として生じる。さらに
、このことは、信号の周波数がＩＤＦＴの中央ビンと等しくないとき、例えば、
ｆ_ｓｉｇ＝ＦＦＴ＿ＢＩＮ_{ｃｅｎｔｅｒ}＋１のときについても、例証することが
できる。その結果は、図１０に示されており、期待通りのものにはなっていない
。すなわち、その結果は、ＩＤＦＴの一つのビンの周波数を有する正弦波信号で
はなく、むしろ各境界（each boundary）で位相変調されたかのように見えるも
のとなっている。

【００５８】問題は、オーバーラップ及び保存の処理が行われる場合に、ＩＤＦＴからの隣
接するブロックが位相の連続性を持たないことによって引き起こされる。同様の
解析は、オーバーラップのあらゆるパーセンテージに当てはめることができる。
例えば、２５％のオーバーラップについては、４つのケースのうちの３つのケー
スが位相の連続性に係る問題を呈することになる。したがって、周波数フィルタ
の中央ビンは、ＦＦＴアルゴリズムからの４番目毎のビンにしか配置できない。

【００５９】

【課題を解決するための手段】

本発明は、上述した改良高速畳み込みアルゴリズムを高度化し、アルゴリズム
の汎用性を増大させることを図る。本発明の代表的な実施形態では、チャネライ
ザないしデチャネライザの一連の処理中にブロック補償器（block compensator
）を介在させる。そのブロック補償器は、改良高速畳み込みアルゴリズムに関連
する位相の連続性に係る問題を解消し、それによって制約のない自由なフィルタ
配置を可能にする。これにより、必要とされる計算処理の増加が最小限のみに抑
えられつつ、改良高速畳み込みアルゴリズムの汎用性が増大する。

【００６０】第２の代表的な実施形態では、周波数領域における周波数シフトを時間領域に
おける補償周波数シフト（compensatory frequency shift）と組み合わせること
により、位相の連続性に係る問題を解消する。このアプローチもまた、オーバー
ラップのパーセンテージに拘わらず、位相の連続性を提供する。

【００６１】

【発明の実施の形態】

上述した本発明の目的と特徴は、添付図面を参照した以下の好ましい実施の形
態についての説明により、さらに明らかとなる。

【００６２】図１１は、本発明の一実施形態による代表的なチャネライザを例示した図であ
る。図１１においては、データ・ストリーム１０１０がη％オーバーラップ・ブ
ロック生成器１０２０へ入力される。η％オーバーラップ・ブロック生成器１０
２０による処理は、オーバーラップ率の量、ＦＦＴのサイズ及びオーバーラップ
の形態に応じて決定される。ここにいうオーバーラップの形態とは、オーバーラ
ップ／追加又はオーバーラップ／保存である。オーバーラップ／追加の場合、前
記データ・ストリームは、長さＮ_ＦＦＴ＊（１−η）のオーバーラップしない（
重複しない）非オーバーラップ区間に切られると共に、Ｎ_ＦＦＴ＊ηのゼロを埋
め込まれて信号ブロックを形成する。オーバーラップ及び保存を行う状況の場合
、前記データは、長さＮ_ＦＦＴのブロックに切られる。この長さＮ_ＦＦＴのブロ
ックは、Ｎ_ＦＦＴ＊ηの長さによって与えられる、先行する前のブロックと重複
するオーバーラップを有するものにする。

【００６３】それらのブロックは、実数データのみによって構成され、次にマルチプレクサ
１０３０により、ＦＦＴ１０４０へ入力するための複素数信号を形成する個々の
行程数分（a number of different ways）に多重化することができる。マルチプ
レクサによる処理段階は必須ではないが、それがＦＦＴアルゴリズムの効率を向
上させることは、当業者に理解されることである。

【００６４】その後、機能ブロック１０４０におけるＦＦＴアルゴリズムが成し遂げられる
。機能ブロック１０４０におけるＦＦＴの構成として様々な形態を採用できるの
は当業者に理解されるところであり、例えば、この種の高速計算に有効な手段で
は、ＦＦＴであることから２の累乗によるパイプライン構成（pipeline archite
cture with a power of 2）を用いる。ＦＦＴ処理の結果では、ＦＦＴ１０４０
の出力が正しい順序にはなっていない。このため、ビンの選択及び抽出の機能ブ
ロック１０５０は、出力シーケンスの順序を入れ替えると共に必要とされるビン
だけを選択することにより、これを補償しなければならない。必要とされるビン
の個数は、フィルタ係数１０７０の個数によって決まる。ビンの選択及び抽出を
行う機能ブロック１０５０は、選択されたビンから、ＦＦＴ出力（すなわち、Ｚ
（ｋ）。ここでＺ（ｋ）＝Ａ（ｋ）＋ｊＢ（ｋ）である。）からの２つの実際の
処理結果Ｘ（ｋ）及びＹ（ｋ）を抽出する。

【００６５】その抽出アルゴリズムは、ＦＦＴに先立って実行されている多重化の手法に応
じたものとなる。例えば、５０％のオーバーラップ及び追加の形態を採用する場
合には、第２番目のシーケンスであるＹ（ｎ）がＮ_ＦＦＴ／２分の点を循環され
てメモリに保存される。したがって、正しいＸ（ｋ）とＹ（ｋ）を抽出するため
には、次の式を実行する必要がある。

【００６６】

【数２】

【００６７】これに対し、２５％のオーバーラップの場合については、第２番目のシーケン
スであるＹ（ｎ）がＮ_ＦＦＴ／４分の点を循環されてメモリに保存される。した
がって、正しいＸ（ｋ）とＹ（ｋ）を抽出するためには、次の式を実行する必要
がある。

【００６８】

【数３】

【００６９】これにより、Ｘ及びＹのブロックは、それらが多重化される時と同じ順序で配
列される。その後、それらのブロックは、乗算器１０６０によってフィルタ周波
数係数１０７０と乗算される。係数１０７０の個数は、ＦＦＴの長さに比べて少
なくなるように選択する。次に、逆離散フーリエ変換（逆ＤＦＴないしＩＤＦＴ
）１０８０が先の乗算の結果に対して成し遂げられる。それは、最終的な処理で
はないので、ＩＤＦＴのサイズであるＮ_ＩＤＦＴが２の累乗である必要はない。

【００７０】次に、それらのブロックは、η％オーバーラップ・ブロック結合器１０９０へ
挿入供給される。結合の処理は、ブロックの％オーバーラップと、オーバーラッ
プ／保存かオーバーラップ／追加のいずれが用いられているかとに応じて定めら
れる。オーバーラップ及び追加とオーバーラップ及び保存のいずれの場合につい
ても、それらのブロックをＮ_ＩＤＦＴxηに等しい長さ分だけ前のブロックとオ
ーバーラップさせる。オーバーラップ及び追加の場合については、ブロックのオ
ーバーラップ部分を前のブロックの対応するオーバーラップ部分に追加する。一
方、オーバーラップ及び保存の場合については、ブロックのオーバーラップ部分
を単に破棄する。オーバーラップ及び追加とオーバーラップ及び保存の双方の場
合において、ブロックの非オーバーラップ部分に対しては何等の処理も行わない
。

【００７１】本発明の代表的な実施形態によれば、在来の改良高速畳み込みアルゴリズムに
関連する位相の連続性に係る問題を補償するために、ブロック補償器１０３５が
設けられる。ブロック補償器１０３５は、連続するブロックに補償定数（compen
sation constants）を乗じることにより、周波数領域でビンのブロックの位相を
修正する動作を行う。それらの補償定数は、連続する各ブロック間で変更する場
合と変更しない場合とがある。

【００７２】以下の例では、オーバーラップの種々のパーセンテージについてＦＦＴの出力
ブロックの位相を修正するために必要なブロック補償を例示する。下記の表４は
、５０％のオーバーラップが用いられている場合に必要な補償に係る各値を例示
したものである。

【００７３】

【表４】

【００７４】表４から明らかなように、中央ビンが偶数ビンである場合には、すべてのブロ
ックが１と乗算される。中央ビンが奇数ビンである場合には、連続する各ブロッ
クが１、−１、１、−１、等々と乗算される。したがって、５０％のオーバーラ
ップに対して位相の連続性に係る問題を克服するために必要な乗算が極めて容易
である（すなわち、各ブロックをすべて１と乗算するか、あるいは、１と−１を
交互に変更して乗算するかのいずれかとする）ことは、当業者に理解される。

【００７５】下記の表５は、２５％のオーバーラップが用いられている場合に実行するブロ
ック補償を例示したものである。

【００７６】

【表５】

【００７７】オーバーラップのパーセンテージが２５％である場合には、ブロックに乗算さ
れ得る４つの異なる補償シーケンスがある。例えば、係数４（modulus 4）が１
である場合、連続する各ブロックは１の補償定数と乗算される。係数４が２であ
る場合、連続する各ブロックは、１、ｊ（すなわち虚数要素）、−１、−ｊ、１
、ｊ、等々と乗算される。オーバーラップが５０％の場合同様、２５％のオーバ
ーラップに対して必要な乗算も極めて容易である。

【００７８】下記の表６は、オーバーラップをη％とした一般的なケースを例示したもので
ある。ここで、１／ηは整数である。

【００７９】

【表６】

【００８０】図１１から明らかなように、補償は、チャネライザ内の様々な設置箇所におい
て実行することができる。しかしながら図１１に例示された設置箇所のうちの１
つの設置箇所だけを選択する。その設置箇所としては、計算処理が最も少なくて
済む地点を選択するのが好ましい。したがって、最良の設置箇所は、ＦＦＴ１０
４０以降（ＦＦＴ１０４０の後段）の設置箇所である。ブロック補償器は、ＦＦ
Ｔ１０４０以前（ＦＦＴ１０４０の前段）に設置してもよいが、ＦＦＴ１０４０
前段の大きなブロック・サイズにより、その利益は少なくなる。

【００８１】図１２は、本発明の第２の実施形態によるチャネライザに適用した改良高速畳
み込みアルゴリズムを例示した図である。図１２において、データ・ストリーム
１０１０は、η％オーバーラップ・ブロック生成器１０２０、マルチプレクサ１
０３０、ＦＦＴ１０４０、ビン選択の機能ブロック１０５０及び乗算器１０６０
により、図１１を参照して説明したのと同様の手順で処理される。しかし、本実
施形態によれば、乗算器１０６０からの乗算後のビンが周波数シフタ（frequenc
y shifter）１１１０へ入力される。周波数シフタ１１１０では、ブロックが周
波数領域において周波数移動（frequency translate）される。その周波数移動
は、データ・ビンのブロックをＦＦＴ＿ＢＩＮ_{ｃｅｎｔｅｒ}ＭＯＤ１／ηで与
えられる量の単位で循環的にローテーションすることによって実行する。図１３
は、２つのデータ・ビン単位でデータのブロックを循環的にローテーションする
プロセスを例示した図である。前記のように、循環ローテーションの量は、一般
に

【数４】で与えられる。

【００８２】そして、η％オーバーラップ・ブロック結合器１０９０のオーバーラップ／保
存ないしオーバーラップ／追加の処理の後に、周波数領域における循環シフトに
よって生じる周波数オフセットを除去ないし部分的に除去するため、時間領域に
おける補償周波数が必要となる。この周波数補償は、図１２中の周波数補償器１
１２０によって実行される。当業者に理解されるように、時間領域での周波数補
償は、図１４に例示したような複素数乗算器を用いて実行することができる。周
波数領域における循環シフトで生じた周波数オフセットを時間領域での周波数補
償によって補償すべき通常のケースでは、周波数移動として

【数５】の周波数との乗算が必要になる。

【００８３】この実施形態による乗算の処理が上述した第１実施形態におけるものほどは容
易でないことは明らかである。しかし、複素数乗算器は、既に構成の一部である
ものとしてよく、したがって、追加の計算処理コストは何等必要とされない。

【００８４】上述した実施形態はチャネライザを参照して説明したが、本発明がデチャネラ
イザに対して同様にして有効に適合することは、当業者に理解されることである
。

【００８５】本発明の効果として、改良高速畳み込みアルゴリズムでは、ＦＦＴのどの出力
ビンを中央としてでも周波数フィルタ係数を配置することが可能になる。在来の
改良高速畳み込みアルゴリズムに関してフィルタ配置の制約を除去することは、
構成の柔軟性（汎用性）を増大させると共に、そうしなければ生じることになる
副作用を補償するための信号処理の追加を防止する。本発明は、必要とされる計
算処理の増加を最小限のみに抑えつつ、改良高速畳み込みアルゴリズムの汎用性
を増大させる。このアルゴリズムは、ある程度の数以上のチャネルが任意の一時
点で活動状態になる多種多様な規格をサポートしようとする無線通信システムで
のデジタル・チャネライゼーションとデジタル・デチャネライゼーションに対し
、極めて好適な手法である。

【００８６】本発明の原理、好ましい実施形態及び処理の形態について、上に説明をした。
しかし、本発明は、上述した特定の実施形態に限定されるものとして解釈される
べきものではない。すなわち、上述した実施形態は、制約的な事項ではなくむし
ろ例示的な事項とみなすべきものであり、かつ、特許請求の範囲によって規定さ
れたような本発明の範囲から逸れることなく当業者によれば上述した実施形態に
変形を加え得ることが認識されるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】在来型の送信機と受信機を例示した図である。

【図２】在来型のＩＱ復調デジタル受信機（IQ-demodulating digital re
ceiver）を例示した図である。

【図３】在来型の間引きフィルタ・バンクを例示した図である。

【図４】チャネライザに適用した改良高速畳み込みアルゴリズムを例示し
た図である。

【図５】チャネライザに適用した改良高速畳み込みアルゴリズムを例示し
た図である。

【図６】 η％オーバーラップ・ブロック生成器を例示した図である。

【図７】 η％オーバーラップ・ブロック結合器を例示した図である。

【図８】ＩＤＦＴの直流ビンが選択されたＦＦＴビンのうちのＮ_ＩＤＦＴ／２番目のビンである場合の当該直流ビンを例示した図である。

【図９】ＩＤＦＴの中央ビンをＦＦＴの偶数ビンに配置したときの結果を
例示した図である。

【図１０】ＩＤＦＴの中央ビンをＦＦＴの奇数ビンに配置したときの結果
を例示した図である。

【図１１】本発明の一側面に基づくチャネライザに適用した改良高速畳み
込みアルゴリズムを例示した図である。

【図１２】本発明の第２の側面に基づくチャネライザに適用した改良高速
畳み込みアルゴリズムを例示した図である。

【図１３】本発明の周波数ローテーションの動作を例示した図である。

【図１４】本発明の周波数補償の動作を例示した図である。

【符号の説明】

１０１０データ・ストリーム１０２０ η％オーバーラップ・ブロック生成器１０３０ＭＵＸ（マルチプレクサ）１０３５ブロック補償器１０４０Ｎ_ｆｆｔの点のＦＦＴ１０５０ビン選択１０６０乗算器１０７０Ｎ_ｆｉｌｔの点の周波数応答１０８０Ｎ_ＩＤＦＴの点のＩＤＦＴ１０９０ η％オーバーラップ・ブロック結合器１１１０周波数領域でのブロック周波数シフトのローテーション１１２０周波数領域でのブロック周波数シフトのローテーション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズムを
高度化するためのシステムであって、受信されたデータ・ストリームをブロックに変換するη％オーバーラップ・ブ
ロック生成器と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行してビンを形成
する手段と、ビンを選択しかつ抽出する手段と、選択されたビンを周波数フィルタ係数と乗算する乗算器と、Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行する手段と、 η％オーバーラップ・ブロック結合器と、前記チャネライザにおけるデータを補償定数によって乗算するブロック補償器
とを有するシステム。
【請求項２】前記マルチプレクサ、前記選択しかつ抽出する手段、前記乗
算器及び前記Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行する手段のうちの一つ
の直後に、前記ブロック補償器が設置されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】前記ブロック補償器が、前記周波数フィルタ係数を前記補償
定数によって乗算する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】前記補償定数の値が、前記η％オーバーラップ・ブロック生
成器のオーバーラップのパーセンテージに応じて定められる、請求項１記載のシ
ステム。
【請求項５】前記値が、定義される中央ビンに応じて定められる、請求項
４記載のシステム。
【請求項６】チャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズムを
高度化するための方法であって、受信されたデータ・ストリームをη％オーバーラップ・ブロック生成器により
処理してデータのブロックを形成する過程と、データのブロックを、Ｎ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を用いて処理してビン
を形成する過程と、前記Ｎ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換から出力されたビンを選択しかつ抽出す
る過程と、選択しかつ抽出したビンを周波数フィルタ係数と乗算してデータの点を形成す
る過程と、前記データの点に対してＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行する過程
と、前記Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換からの出力をη％オーバーラップ・
ブロック結合器により処理してデジタル・データ・ストリームを形成する過程と
、前記チャネライザにおける特定のデータを補償定数と乗算する過程とを有する方法。
【請求項７】前記補償定数の値を、前記η％オーバーラップ・ブロック生
成器により用いられるオーバーラップのパーセンテージに応じて定める、請求項
６記載の方法。
【請求項８】前記値を、定義される中央ビンに応じて定める、請求項７記
載の方法。
【請求項９】前記特定のデータが、前記データのブロック、前記選択しか
つ抽出する過程の出力、前記周波数フィルタ係数、前記データの点、又は前記デ
ジタル・データ・ストリームである、請求項６記載の方法。
【請求項１０】チャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズム
を高度化するためのシステムであって、受信されたデータ・ストリームをブロックに変換するη％オーバーラップ・ブ
ロック生成器と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行してビンを形成
する手段と、ビンを選択しかつ抽出する手段と、選択されかつ抽出されたビンを周波数フィルタ係数と乗算すると共に、乗算さ
れたビンを出力する乗算器と、前記乗算されたビンを周波数領域で周波数シフトする手段と、前記周波数シフトしたビンに対してＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実
行すると共に、結果を出力する手段と、前記結果に対してオーバーラップ／保存又はオーバーラップ／追加の処理を実
行するη％オーバーラップ・ブロック結合器と、前記η％オーバーラップ・ブロック結合器の出力を時間領域で周波数シフトす
る手段とを有するシステム。
【請求項１１】前記周波数領域での周波数シフトをする手段が、前記乗算
されたビンの循環的なローテーションを実行する循環ローテータである、請求項
１０記載のシステム。
【請求項１２】前記循環的なローテーションの値が、前記η％オーバーラ
ップ・ブロック生成器のオーバーラップ率に応じて定められる、請求項１１記載
のシステム。
【請求項１３】前記値が、定義される中央ビンに応じて定められる、請求
項１２記載のシステム。
【請求項１４】前記時間領域での周波数シフトをする手段が、周波数移動
を実行する複素数乗算器である、請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】前記周波数移動の値が、前記循環的なローテーションの値
に等しい値と、前記循環的なローテーションの値と逆方向の値である、請求項１
４記載のシステム。
【請求項１６】チャネライザにおけるブロックの位相の連続性を高度化す
るための方法であって、受信されたデータ・ストリームを、η％オーバーラップ・ブロック生成器を用
いて変換してブロックを形成する過程と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行してビンを形成
する過程と、ビンの範囲を選択する過程と、選択したビンを周波数フィルタ係数と乗算してデータの点を形成する過程と、前記データの点を周波数領域で周波数シフトする過程と、前記ローテーションされたデータの点に対してＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリ
エ変換を実行する過程と、前記Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換から出力されたデータを、η％オー
バーラップ・ブロック結合器を用いて処理してデジタル・データ・ストリームを
形成する過程と、前記η％オーバーラップ・ブロック結合器から出力された前記デジタル・デー
タ・ストリームを時間領域で周波数シフトする過程とを有する方法。
【請求項１７】前記周波数領域での周波数シフトをする過程を、前記デー
タの点を循環的にローテーションすることによって成し遂げる、請求項１６記載
の方法。
【請求項１８】前記循環的なローテーションの値を、前記η％オーバーラ
ップ・ブロック生成器のオーバーラップ率に応じて定める、請求項１７記載の方
法。
【請求項１９】前記循環的なローテーションの値を、定義される中央ビン
に応じて定める、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】時間領域での周波数移動をする過程を、複素数の乗算によ
って成し遂げる、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】前記複素数の乗算の値が、前記循環的なローテーションの
値に等しい値と、前記循環的なローテーションの値と逆方向の値である、請求項
２０記載の方法。
【請求項２２】デチャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズ
ムを高度化するためのシステムであって、データ・ストリームをブロックに変換するη％オーバーラップ・ブロック生成
器と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行する手段と、ビンを周波数フィルタ係数と乗算する乗算器と、乗算されたビンをＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換に挿入する手段と、Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行する手段と、 η％オーバーラップ・ブロック結合器と、前記デチャネライザにおけるデータを補償定数によって乗算するブロック補償
器とを有するシステム。
【請求項２３】前記η％オーバーラップ・ブロック生成器、前記Ｎ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行する手段、前記乗算器及び前記Ｎ_ＩＤＦＴの点の
逆離散フーリエ変換を実行する手段のうちの一つの直後に、前記ブロック補償器
が設置されている、請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】前記ブロック補償器が、前記周波数フィルタ係数を前記補
償定数と乗算する、請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】前記補償定数の値が、前記η％オーバーラップ・ブロック
生成器のオーバーラップのパーセンテージに応じて定められる、請求項２２記載
のシステム。
【請求項２６】前記値が、定義される中央ビンに応じて定められる、請求
項２５記載のシステム。
【請求項２７】デチャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズ
ムを高度化するための方法であって、データ・ストリームをη％オーバーラップ・ブロック生成器により処理してブ
ロックを生成する過程と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行してビンを生成
する過程と、前記ビンを周波数フィルタ係数によって乗算する過程と、前記乗算したビンをＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換ユニットに挿入する
過程と、Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行する過程と、前記Ｎ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換の出力を、η％オーバーラップ・ブ
ロック結合器を用いて処理する過程とを有すると共に、前記デチャネライザにおけるデータを補償定数と乗算する過程を有する、方法
。
【請求項２８】前記補償定数の値を、前記η％オーバーラップ・ブロック
生成器により用いられるオーバーラップのパーセンテージに応じて定める、請求
項２７記載の方法。
【請求項２９】前記値を、定義される中央ビンに応じて定める、請求項２
８記載の方法。
【請求項３０】前記データが、前記ブロック、前記ビン、前記周波数フィ
ルタ係数、前記乗算したビン、又は前記出力である、請求項２７記載の方法。
【請求項３１】デチャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズ
ムを高度化するためのシステムであって、時間領域でデータ・ストリームを周波数シフトする手段と、周波数シフトされたデータ・ストリームをブロックに変換するη％オーバーラ
ップ・ブロック生成器と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行してビンを形成
する手段と、周波数領域で前記ビンを周波数シフトする手段と、前記周波数シフトしたビンを周波数フィルタ係数と乗算する乗算器と、前記乗算したビンに対してＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行すると
共に、結果を出力する手段と、前記結果に対してオーバーラップ／保存又はオーバーラップ／追加の処理を実
行するη％オーバーラップ・ブロック結合器とを有するシステム。
【請求項３２】前記周波数領域での周波数シフトをする手段が、前記乗算
したビンに対して循環的なローテーションを実行する循環ローテータである、請
求項３１記載のシステム。
【請求項３３】前記循環的なローテーションの値が、前記η％オーバーラ
ップ・ブロック生成器のオーバーラップのパーセンテージに応じて定められる、
請求項３２記載のシステム。
【請求項３４】前記値が、定義される中央ビンに応じて定められる、請求
項３３記載のシステム。
【請求項３５】複素数乗算器が周波数移動の処理を実行する、請求項３３
記載のシステム。
【請求項３６】前記周波数移動の値が、前記循環的なローテーションの値
に等しい値と、前記循環的なローテーションの値と逆方向の値である、請求項３
５記載のシステム。
【請求項３７】デチャネライザに適用される改良高速畳み込みアルゴリズ
ムを高度化するための方法であって、時間領域でデジタル・データ・ストリームを周波数シフトする過程と、周波数シフトしたデータ・ストリームをブロックに変換する過程と、前記ブロックに対してＮ_ＤＦＴの点の離散フーリエ変換を実行してビンを形成
する過程と、周波数領域で前記ビンを周波数シフトする過程と、前記周波数シフトしたビンを周波数フィルタ係数と乗算する過程と、前記乗算したビンに対してＮ_ＩＤＦＴの点の逆離散フーリエ変換を実行すると
共に、結果を出力する過程と、前記結果に対してオーバーラップ／保存又はオーバーラップ／追加の処理を実
行する過程とを有する方法。
【請求項３８】前記周波数領域での周波数シフトをする過程を、前記乗算
したビンを循環的にローテーションすることによって成し遂げる、請求項３７記
載の方法。
【請求項３９】前記循環的なローテーションの値を、前記η％オーバーラ
ップ・ブロック生成器のオーバーラップのパーセンテージに応じて定める、請求
項３８記載の方法。
【請求項４０】前記値を、定義される中央ビンに応じて定める、請求項３
９記載の方法。
【請求項４１】時間領域での周波数移動の過程を、周波数ローテーション
の処理によって成し遂げる、請求項３９記載の方法。
【請求項４２】前記周波数移動の値が、前記循環的なローテーションの値
に等しい値と、前記循環的なローテーションの値と逆方向の値である、請求項４
１記載の方法。