JP2002543673A

JP2002543673A - Ｏｆｄｍシンボルの受信においてチャンネルの直交性を維持するための窓関数

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Publication number: JP2002543673A
Application number: JP2000614623A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．ザサードヤング、ローレンス
Original assignee: Intellon Corp
Current assignee: Atheros Powerline LLC
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2002-12-17
Anticipated expiration: 2020-04-25
Also published as: US6269132B1; WO2000065792A1; AU4487400A; EP1181797B1; DE60039167D1; ATE398375T1; CA2371748A1; JP4421117B2; EP1181797A4; CA2371748C; WO2000065792A8; EP1181797A1

Abstract

(57)【要約】ＯＦＤＭシンボルを処理するウインドウ処理機構が提示されている（図１２）。ウインドウ処理機構（８６，９２，９４）は、ウインドウ値の集合を生成するために、Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSIZE/2+j)}＝一定（ＦＦＴＳｉｚｅがＦＦＴサンプルの大きさである）という特性を有するアポダイジング窓関数を、受信されたＯＦＤＭシンボルサンプル及びＯＦＤＭシンボルサンプルの時間オフセット型に適用する。時間オフセットサンプルは同シンボル期間の半分だけ本来のシンボルからオフセットされている。ウインドウ処理した時間オフセットサンプルはウインドウ処理した本来のシンボルに合わせて再整列するようにシフトされる（８８）。ウインドウ値のうち相応する値は、ウインドウ処理したシンボルをその本来の形に回復するために、共に合計される（９０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）一般的に、本発明は情報のブロードバンド伝送に関する。より詳細には、本発
明は狭帯域ノイズが存在するＯＦＤＭチャンネル上のデータ伝送の改良に関する
。

【０００２】直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）はスペクトラム拡散技術であり、利用可
能な帯域幅が互いに重複又は直交している多数の離散チャンネル又は副搬送波に
細分化されている。各チャンネルは正確に定義された周波数を有する。データは
、所定の期間を有し且ついくつかの副搬送波周波数を包含するシンボル形式で伝
送される。これらのチャンネル上を伝送されるデータは、２位相偏移変調（ＢＰ
ＤＫ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、ｍ−ビット直交振幅変調（ｍ−ＱＡＭ）
等の従来のエンコード方式を用いて振幅及び位相の少なくともいずれかをコード
化され得る。

【０００３】ＯＦＤＭチャンネルは副搬送波の振幅及び位相の両方に影響し得る干渉源によ
るノイズ干渉を頻繁に被る。そのようなノイズは、ノイズエネルギーが時間及び
周波数領域の両方にランダムに分散されるランダムノイズと、例えば、ＯＦＤＭ
チャンネルの周波数帯域内に留まる一つ又は複数の周波数で狭帯域信号を発する
ジャーマにより生成される狭帯域ノイズとの二つの原因から生じる。受信機では
、データはノイズから分離されねばならない。一般的には、受信機は、各ＯＦＤ
Ｍチャンネルの位相及び振幅の一時的なシンボル波形を回復するために、受信し
た一時的なシンボルについてフーリエ変換を実行する。フーリエ変換は、例えば
、シンボル時間Ｔ_s等の限られた時間間隔で実行される。例えば、ランダムノイ
ズ又は狭帯域ノイズのために、その限られた時間間隔の間に一時的な波形が完全
には定期的でない場合、アーティファクトがフーリエ変換された信号に導入され
る。これらのアーティファクトは、本来の伝送されたデータを回復するのをより
困難にする場合がある。

【０００４】当該技術分野で知られるように、アポダイジング窓関数（例えば、ハニング窓
）を用いたノイズで歪んだ一時的な波形の処理は、狭帯域ノイズから比較的数の
少ないＯＦＤＭチャンネルまでの干渉を制限する。即ち、窓はノイズ信号がその
信号に最も近いチャンネルを越えたチャンネルまで実質的に拡散するのを防ぐ。
しかし、アポダイジング関数自体は、ＯＦＤＭチャンネルの直交性を低下させる
チャンネル間干渉（ＩＣＩ）を導く。従って、ランダムノイズ又は狭帯域ノイズ
が存在しなくても、アポダイジング関数により発生されるＩＣＩにより、各ＯＦ
ＤＭチャンネルが近傍のチャンネルにいくらかのエネルギーを「漏らし」てしま
う。ハニング窓の場合、各ＯＦＤＭチャンネルは、５０％の本来の信号と、それ
ぞれの近傍のチャンネルからの２５％の信号とを包含する。

【０００５】ローレンスＷ．ヤング三世による関連した同時係属米国出願第０９／２５
５，１６４号は、ハニング窓（又は他のアポダイジング窓）を用いて処理される
それぞれの副搬送波上に代り、非隣接副搬送波上のみでのデータ伝送について説
明している。この技術を用いて、隣接搬送波の要素は各伝送搬送波から取り除か
れる。この技術はＯＦＤＭチャンネル間のＩＣＩを除去する一方、利用可能なチ
ャンネル帯域の半分しか活用できないため、性能を犠牲にして実行される。

【０００６】（発明の要約）本発明の一つの態様において、ＯＦＤＭシンボルを処理する方法は、シンボル
サンプルに対する第一ウインドウ値及び時間オフセットシンボルサンプルに対す
る第二ウインドウ値を発生するために、シンボル時間Ｔを有するシンボルサンプ
ル及び同シンボルサンプルからＴ／２だけオフセットした時間オフセットシンボ
ルサンプルについて窓関数を実行する。更に、その方法には、時間オフセットシ
ンボルサンプルをシンボルサンプルと再整列し、故に第二ウインドウ値を相応す
る第一ウインドウ値と再整列するための時間シフトを作動することが含まれる。
一度、時間オフセットシンボルサンプルをシンボルサンプルと再整列されると、
同方法は相応する第一ウインドウ値に第二ウインドウ値を加える。実行窓関数は
、Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSize/2+j)}＝一定、式中ＦＦＴＳｉｚｅがＦＦＴサンプルの大きさ
である特性を有するアポダイジング窓関数として定義される「対称」アポダイジ
ング窓関数Ｗである。

【０００７】本発明の実施形態は一つ又はそれ以上の下記の特徴を有し得る。対称アポダイジング窓関数は時間領域において実行されてもよい。対称アポダイジング窓関数は周波数領域において実行されても、シンボルサン
プル及び時間オフセットシンボルサンプルのＦＦＴ周波数係数に適用されてもよ
い。

【０００８】対称アポダイジング窓関数はハニング窓であってもよい。１．５＊Ｔサンプル及び本発明の窓関数方式はいくつかの利点を提案する。周
波数領域において、窓関数方式は隣接搬送波上の対称アポダイジング窓（例えば
、ハニング窓）の影響を排除する。結果的に、そのようなアポダイジング窓は、
ジャーマに関連する信号低下を減少するために適用される場合がある。即ち、Ｏ
ＦＤＭ受信機に追加の歪みを導入することなく信号の終端点を円滑に徐々にゼロ
まで減少することにより非直交狭帯域干渉の影響を制限する。時間領域において
、窓関数方式、信号の再整列及び結合が窓を適用することで得られる有利な利得
率を変化させることなく本来の信号を回復する。改良されたジャーマ特性に加え
て、より長いサンプルを用いるため、且つ信号の二つのインスタンスがコヒーレ
ントに加算されるがノイズは加算されないため、この技術は結果的に向上したＳ
／Ｎ比（約０．６ｄＢ）をもたらす。

【０００９】（詳細な説明）ＯＦＤＭ伝送において、データはシンボル形式で伝送される。各シンボルは所
定の期間又はシンボル時間Ｔ_Sを有する。各シンボルは、互いに直交し、ＯＦＤ
Ｍチャンネル及び副搬送波を形成するＮ個の正弦波形から成る。各副搬送波は、
シンボルの開始から測定された周波数Ｆ_i及び位相Φ_iを有する。副搬送波の直交
性は、各波形周期の自然数がシンボル時間Ｔ_S内に含まれる必要がある。波形の
位相Φ_i及び振幅Ａ_iは、波形の直交性に影響することなく任意的に設定され得る
。ＯＦＤＭ副搬送波は、ＯＦＤＭ帯域を呼ばれる周波数ｆ₁とｆ_Nの間の周波数帯
域を占有する。各副搬送波周波数ｆ_iは、隣接副搬送波周波数ｆ_i±₁から均一な
周波数間隔Δｆを有する。Δｆはシンボル時間Ｔ_Sに対して反比例する。

【００１０】一般的には、当技術分野において公知であるように、伝送されるＯＦＤＭシン
ボルにおけるシンボル間及び搬送波間干渉は、サイクリック・プレフィックス（
ｃｙｃｌｉｃｐｒｅｆｉｘ）を利用することで緩和される。伝送されるＯＦＤ
Ｍシンボルの前に付加されるサイクリック・プレフィックスは、ＯＦＤＭシンボ
ルの最終部分のコピーである。従って、サイクリック・プレフィックスを備えた
シンボルは周期的なまま維持される。

【００１１】図１及び図２を参照すると、例示的なＯＦＤＭシンボル１０は、Δｆ＝１／１
０μｓ＝１００ｋＨｚのチャンネル間隔を作り出す１０μｓのシンボル時間Ｔ_S
を有する。同シンボルは副搬送波２３から１０６の８４個の副搬送波を有する。
図１の例において、同シンボルは、ランダムな位相と一定の振幅を備えたＱＰＳ
Ｋ変調シンボルである。しかし、他のいかなる位相及び振幅の集合が選択されて
もよい。デジタル信号処理には、同シンボルは２５．６ＭＨｚのクロックレート
で２５６個のサンプルポイントにおいてシンボル時間Ｔ_Sの間でサンプルされる
。

【００１２】図１に示されるように、シンボル１０はサイクリック・プレフィックス１２を
有する。サイクリック・プレフィックスは５μｓの期間で示される。

【００１３】図３を参照すると、例示的な従来技術のＯＦＤＭ伝送システム１０が示される
。同ＯＦＤＭシステム２０には、ＯＦＤＭ伝送器２２、ＯＦＤＭ伝送ネットワー
ク２４及びＯＦＤＭ受信機２６が含まれる。エンコーダ２８は、周波数ｆ₁，．
．．，ｆ_Nを有するＮ個の直交ＯＦＤＭ副搬送波の位相及び振幅の少なくともい
ずれか一方として、一般的に複素数であるポイント集合｛ｘ₁，．．．，ｘ_N｝を
符号化する。符号化された副搬送波は、

【数１】で表され得る一時的な波形Ｓ（ｔ）を形成するように、逆フーリエ変換モジュー
ル３０に伝送さる。式中Ａ_iは振幅であり、Φ_iは周波数ｆ_iにおける副搬送波の
位相である。

【００１４】一時的な波形Ｓ（ｔ）は、ＯＦＤＭ伝送チャンネルのインパルス応答を表す伝
送関数ｇ（τ；ｔ）により特徴付けられる伝送ネットワーク２４を介して伝送さ
れる。ＯＦＤＭ伝送ネットワークは、ジャーマにより発信されるランダムノイズ
及び狭帯域ノイズの少なくともいずれか一方であり得るノイズｒ（ｔ）を加算す
る場合がある。

【００１５】受信機２６はウインドウフィルタ３２及びＦＦＴモジュール３４を有する。ウ
インドウフィルタ３２は窓関数を適用し、その幅はシンボル時間Ｔ_Sと同じであ
る。ＦＦＴモジュール３４は信号を変換し、周波数領域への入力として受信する
。図面に示される配置では、ウインドウフィルタ３２はＦＦＴモジュール３４の
前に配置され、受信した波形ｒ（ｔ）＝（ｇ＊ｓ）（ｔ）を窓関数Ｗ（ｔ）と乗
算し、ウインドウ処理した一時的な信号ｒｗ（ｔ）を形成する。代わりに、ウイ
ンドウフィルタ３２はＦＦＴモジュール３４の後に配置してもよい。その代替的
な配置では、まずＦＦＴモジュールは信号ｒ（ｔ）を周波数領域に変換し、従っ
て、時間領域における乗算ｒｗ（ｔ）＝Ｗ（ｔ）＊ｒ（ｔ）は畳み込みにより置
き換えられる。ハニング窓の場合での周波数領域における窓振幅は、各副搬送波
ｆ_iに対して隣接搬送波の振幅の合計の半分、即ち、１／２（ｆ_i-1＋ｆ_i+1）を
差し引くことで得られる。復調器３６は、データ｛ｙ₁，．．．，ｙ_N｝を表す副
搬送波波形Ψ_i（ｔ）の振幅及び位相を受信する。

【００１６】受信されたシンボル上で受信機２６により実行される前復調処理は同期化の後
に生じると仮定される。同期化は、ローレンスＷ．ヤング三世による「改良
した窓関数によるＯＦＤＭ信号の同期化」と題された米国出願、及び同時係属米
国出願第０９／２３４，２８９号に説明された技術や、当技術分野において公知
である他の技術を用いて実施され得る。

【００１７】図４を参照すると、例示的な一時的な信号波形４０が三つの連続的なＯＦＤＭ
シンボルから構成され、三つのうちの最初のものは図１に示されるシンボル１０
に対応し、それぞれはＴ_S＝１０μｓの期間を有する。図面に見られるように、
三つの各シンボルは５．０μｓのサイクリック・プレフィックスを有する。

【００１８】図５を参照すると、単一周波数で強い干渉信号を発する例示的なジャーマの信
号が図４の一時的な波形４０に加えられ、波形５０を発生している。この例では
、ジャーマ対信号比は３１．７ｄＢであり、即ち、ジャーマ振幅は各８４ＯＦＤ
Ｍチャンネルにおける信号振幅より５００倍も強い。図５に見られるように、ジ
ャーマは一時的な波形３０のＯＦＤＭシンボルを完全に覆っている。

【００１９】理想的なＯＦＤＭネットワークでは、シンボルは直交ＯＦＤＭ周波数のみを有
する。これらの理想的なシンボルがシンボル時間Ｔ_Sに等しい幅を有する方形窓
Ｒ（ｔ）によりサンプルされた場合、ＯＦＤＭ受信機２６による方形窓で複合化
された受信シンボルは、本来伝送されたデータ、即ちｙ_i＝ｘ_iをすべてのチャン
ネルに対して再生する。しかし、受信シンボルはジャーマ信号等の付加的な周波
数要素を含む場合がある。これらの付加的な周波数要素は、いくつかの直交ＯＦ
ＤＭ周波数ｆ_iのうち一つにも正確に一致するとは思われず、従って、他のＯＦ
ＤＭチャンネルに対しても直交ではない。その非直交性は、一般的にチャンネル
間干渉（ＩＣＩ）と呼ばれるチャンネル間のクロストークを導入する。

【００２０】図６を参照すると、ジャーマはチャンネル６０の周波数と一致する周波数で強
い信号を発生する。受信信号は方形窓Ｒ（ｔ）により処理又はフィルタされる。
この例におけるジャーマはＯＦＤＭ副搬送波周波数ｆ_iに対して直交であるため
、ジャーマ信号はチャンネル６０に限定され、残りのＯＦＤＭチャンネルには拡
散しない。残りのチャンネルに伝送されたデータはジャーマから妨害されず、Ｏ
ＦＤＭネットワークは、例えば、データ伝送からチャンネル６０を排除すること
により十分に使用可能にある。

【００２１】図７を参照すると、ここで示されるジャーマ周波数はＯＦＤＭ副搬送波周波数
に一致していない。つまり、図７はジャーマ周波数が、例えばチャンネル６０と
６１の間等の、二つのＯＦＤＭチャンネルの中間に位置する最悪の場合を示す。
この例では、ジャーマはすべてのＯＦＤＭチャンネルに本質的に影響を与え、Ｏ
ＦＤＭネットワーク上のデータ伝送を事実上不可能にしてしまう。図７に示され
た状態は実際の使用の際に起こりやすい。

【００２２】図８を参照すると、図６のジャーマがハニング窓Ｈ（ｔ）によりフィルタされ
ている。ジャーマ周波数がＯＦＤＭチャンネルに対して直交しているが、ジャー
マ信号は二つの隣接チャンネルに拡散している。ジャーマは他のＯＦＤＭチャン
ネル上に無視できる程度の影響を有する。図６と図８との比較は、ジャーマ周波
数がＯＦＤＭチャンネルの周波数に一致した場合、ハニング窓がＯＦＤＭネット
ワークの性能を低下させることを提案している。しかし、ハニング窓Ｈ（ｔ）は
、ジャーマ周波数がＯＦＤＭチャンネルの周波数と異なる際に、方形窓Ｒ（ｔ）
に優る優位な向上をもたらす。

【００２３】図９を参照すると、ＯＦＤＭチャンネル６０と６１の間の中間の周波数である
図７のジャーマはハニング窓Ｈ（ｔ）によりフィルタされる。図９に見られるよ
うに、ジャーマ信号はジャーマ周波数のどちら側でもおよそ５つのＯＦＤＭチャ
ンネルを損なう可能性がある。残りのＯＦＤＭチャンネルがジャーマにより影響
されない一方で、合計１０チャンネルがデータ伝送から排除されねばならない場
合がある。言い換えると、ハニング窓による受信信号波形の処理は、ジャーマか
らの干渉を比較的少ない数のＯＦＤＭチャンネルに制限する。

【００２４】ハニング窓は、ジャーマ信号がそのジャーマに最も近いチャンネルを越えたチ
ャンネルにまで拡散することを防止する利点を提供する。しかし、他のいかなる
アポダイジング関数と同様に、ハニング窓は、ＯＦＤＭチャンネルの直交性を低
下させるチャンネル間干渉（ＩＣＩ）を導入する。ランダムノイズ又は狭帯域ノ
イズが存在しない状態でも、ＩＣＩは、各ＯＦＤＭチャンネルがそれぞれの各隣
接チャンネルの中に本来受信された信号振幅を部分的に「漏らす」原因になる。

【００２５】図１０及び図１１を参照すると、例示的なＯＦＤＭネットワークが同一の信号
出力（図１０）を用いてＯＦＤＭチャンネル６０上にデータを伝送する。上記の
ように、受信機１１３０における方形窓Ｒ（ｔ）は、すべてのチャンネルに対し
てｙ_i＝ｘ_iであるように、伝送データ集合｛ｘ₁，．．．，ｘ_N｝を再生する。一
方、ハニング窓は前のチャンネル７２及び後のチャンネル７０に対して伝送信号
６０の約２５％を伝送する。伝送信号６０の約５０％は本来のチャンネル７０に
留まる。言い換えると、ハニング窓の後は、各ＯＦＤＭチャンネルは、本来の信
号７０の５０％と、隣接するチャンネル７２，７４のそれぞれの信号から２５％
の信号を有する。従って、もはや復号化されたデータ｛ｙ₁，．．．，ｙ_N｝は、
本来伝送されたデータ集合｛ｘ₁，．．．，ｘ_N｝と同一ではない。

【００２６】図１２を参照すると、ＯＦＤＭチャンネル２４（図３）上でＯＦＤＭシンボル
を受信するＯＦＤＭ受信機８０が示される。受信機８０は、時間遅延又はオフセ
ット要素８２、「二重」ＦＦＴエンジン８４、ウインドウフィルタ８６、時間シ
フト要素８８及び加算装置（又は「加算器」）９０を有する。加算器９０の出力
は、復調器３６（図３の）に接続される。ウインドウフィルタは、後に説明され
るように第一ハニング窓関数９２及び第二ハニング窓関数９４を有する。二重Ｆ
ＦＴモジュールは本来の信号ｒ（ｔ）のサンプル及びｔ₀＝Ｔ／２だけオフセッ
トされた時間オフセットサンプルを受信する。二重ＦＦＴエンジンは、時間オフ
セットサンプルを第一集合の時間オフセット周波数係数Ｒ（ω）＊ｅ^-jω^toに変
換し、本来のサンプル、即ち非オフセットサンプルを第二集合の周波数係数Ｒ（
ω）に変換する。周波数係数は、「対称」アポダイジング窓関数Ｗとして選択さ
れたウインドウフィルタ８６により処理される。対称アポダイジング窓関数は、
Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSize/2+j)}＝一定（式中「ＦＦＴＳｉｚｅ」がＦＦＴサンプルの大き
さである）という特性を有するアポダイジング窓関数として本明細書で定義され
る。示された実施形態では、対称アポダイジング窓（ウインドウフィルタ８６）
はハニング窓であり、ハニング窓に関してすべてのｊの値は一つに加算され、故
に前述の特性を有する。図面に見られるように、時間オフセット係数は第一ハニ
ング窓９２により処理され、非オフセット係数は第二ハニング窓９４により処理
される。時間オフセット周波数係数は、該周波数係数を対応する周波数係数と再
整列するためにシフトされる。時間シフト再整列は、説明するように、時間オフ
セット係数のすべての奇数に−１を乗算することにより達成される。時間オフセ
ット、つまり再整列された周波数係数は、第二ハニング窓により出力されたこれ
らの相応する周波数係数に加算され、結果値は復調器３６に提供される。

【００２７】図１３を参照すると、周波数領域でウインドウ処理したサンプル及び時間オフ
セットサンプルの描写を示す。ウインドウ処理した（シンボル期間Ｔを有するシ
ンボルの）サンプルＸはサンプル及びハニング窓関数の畳み込みである。同様に
、ウインドウ処理した時間オフセットサンプルＹ（Ｔ／２だけオフセットされた
）は時間オフセットサンプル及びハニング窓関数の畳み込みである。

【００２８】サイクリック・プレフィックスは、それが前に付加されたシンボルの一部の時
間オフセットコピーであるため、１．５Ｔ（即ち、ＴサンプルにＴ／２オフセッ
トを加えた）の全体的な窓サイズを提供するために、既存のサイクリック・プレ
フィックスを単に延長することが好ましい。例えば、サイクリック・プレフィッ
クスが５０ポイント分だけの長さである場合、１２８ポイント分の追加延長が上
記の技術を満足させるのに必要とされ得る。

【００２９】代わりに、図１４のウインドウ処理の図で示されるように、サイクリック・プ
レフィックス９７（「ＰＲＥ１」）を有するシンボル９６（「ＳＹＭ１」）に相
応する本来のサンプル９５（「Ａ」）は、後続のシンボル９９（「ＳＹＭ２」）
のサイクリック・プレフィックス９８（「ＰＲＥ１」）の部分を有するように採
用し得る。即ち、サンプル９５はウインドウ処理がサンプルのスペクトラムに最
小の効果を及ぼす以上の減衰許容量９９によりオフセットされ得る。示される例
では、減衰許容量１００はウインドウポイント４３に相応する１２ｄＢである。
オフセットは、サイクリック・プレフィックス９７の追加されたサイズでの減少
を与える。好ましいサイクリック・プレフィックスサイズがＴ／２ポイントであ
り、チャンネルのインパルス応答が５０ポイントである場合、サイクリック・プ
レフィックスは２５６／２＋５０−２＊４３＝９２である。従って、１２８ポイ
ントの追加に代り、４２ポイントのみの追加が要求される。

【００３０】時間領域におけるｒ（ｔ）と周波数領域におけるＲ（ω）の時間シフト関係は
以下のように表される。ｒ（ｔ−ｔ₀）＝＞ｅ^-jω^toＲ（ω）式中、ｆ＝ｃ＊（１／Ｔ），ω＝ｃ＊（２π／Ｔ）及びｔ_o＝Ｔ／２であって、従って、ｒ（ｔ−Ｔ／２）＝＞ｅ^-jc(2π^/T)T/2Ｒ（ω）＝＞ｅ^-jcπＲ（ω）ｃが偶数の場合、ｅ^-jcπ＝１ｃが奇数の場合、ｅ^-jcπ＝−１

【００３１】Ｑ（ω）（図１２に示される）とＲ（ω）に適用されるノイズが異なることは
明らかである。しかし、Ｑ（ω）が実質的にＲ（ω）の時間オフセットサンプル
であるため、Ｑ（ω）とｅ^-jω^toＲ（ω）はほぼ等しいと仮定され得る。

【００３２】戻って図１２を参照すると、「Ａ_c」と呼ばれる時間オフセット周波数係数の
偶数には＋１を乗算し、時間オフセット係数Ａ_cの奇数には−１を乗算する。副
搬送波周波数Ａ₂₃からＡ₂₆に対しては、例えば、係数は以下に示されるように表
される。

【表１】ハニング窓に対する窓周波数は、各副搬送波ｆ_iに対して二つの隣接搬送波の係
数の合計の半分を差し引くことで得られる、即ち、Ａ_c−１／２（Ａ_c-1＋Ａ_c+1
）であることが思い出される。従って、搬送波サンプルｃ＝２４の場合、ハニン
グ窓は、非オフセット係数に対してＡ₂₄−１／２（Ａ₂₃＋Ａ₂₅）を提供し、時間
オフセット係数に対してＡ₂₄＋１／２（Ａ₂₃＋Ａ₂₅）を提供する。

【００３３】奇数搬送波ｃ＝２５の場合、ハニング窓は、非オフセット係数に対してハニン
グ値Ａ₂₅−1／２（Ａ₂₄＋Ａ₂₆）を提供し、時間オフセット係数に対してはハニ
ング値−Ａ₂₅−１／２（Ａ₂₄＋Ａ₂₆）を提供する。オフセットサンプルポイント
を本来のサンプルと整列するようにシフトするには、奇数搬送波Ｃに−１を乗算
する。従って、この例では、時間オフセット周波数係数はＡ₂₅＋１／２（Ａ₂₄＋
Ａ₂₆）となり、各サンプルポイントに対する結果的なハニング値が加算される。
その合計は、ｃ＝２４については２Ａ₂₄であり、ｃ＝２５については２Ａ₂₅であ
る。従って、ハニング窓関数の後に各搬送波信号において一般的に見られる隣接
信号の要素が取り除かれることが理解され得る。

【００３４】図１２に示される単一ユニット二重ＦＦＴエンジンは、複素信号に対応するよ
うに設計された二重ＦＦＴエンジンを使用して実行され得る。むしろ、複素入力
の虚数部分をゼロに設定し、重複してしまい且つ同エンジンの全帯域を活用しな
い使用法よりは、複素ＦＦＴエンジンが実数入力及び虚数入力の両方で実数を利
用することにより完全に活用され得る。これは、実信号の周波数スペクトラムの
実数部分が偶数関数であり、実信号の周波数スペクトラムの虚数部分が奇数関数
であるという事実を利用している。複素ＦＦＴを用いて二重実数変換を実行する
方法は公知であり、従って更なる詳細は説明しない。当然、二重ＦＦＴエンジン
８４は二つの別々のＦＦＴエンジンとしても実施可能である。

【００３５】図１５を参照すると、図１２の受信機８０により実行される周波数領域ウイン
ドウイング処理（１０１）が示される。まず同処理は、シンボル時間Ｔ_Sの間、
複数のサンプルポイント（例えばｓ＝２５６のサンプルポイント）でサンプリン
グされた一時的なシンボル波形の第一サンプル上の第一ＦＦＴを実行する（１０
２）。同処理は時間＝Ｔ／２（即ち、Ｔ／２をシンボルの前に付ける）だけ第一
サンプルからの時間オフセットされた第二サンプルについて第二ＦＦＴを実行す
る（１０４）。同処理は周波数領域において第一ハニング窓を第二オフセットサ
ンプルに対して適用し（１０６）、同処理は第二ハニング窓を第一サンプルに対
して適用する（１０８）。処理されたＴ／２プレフィックスポイントは、第一サ
ンプルポイントの相応するポイントと再整列するように、周波数領域（即ち、奇
数値に−１を乗算する）においてシフトされる（１１０）。次に同処理は処理さ
れた第二サンプルポイントをＯＦＤＭシンボルの処理された第一サンプルポイン
トに加算する（１１２）。

【００３６】受信機８０の代替的な実施形態において、ハニングウインドウフィルタがＦＦ
Ｔエンジンの前に配置される。図１６を参照すると、受信機１１８はハニングウ
インドウフィルタ１２０を有する。また、ウインドウフィルタは、上記で定義さ
れるように「対称」特性を有するいかなるアポダイジング窓関数であってもよい
。ハニングウインドウフィルタは、波形Ｓ（ｔ）を受信する第一ハニング窓関数
１２２と、時間遅延要素１１９によりＴ／２だけ時間オフセットされた波形Ｓ（
ｔ−Ｔ／２）を受信する第二ハニング窓関数１２４とを有する。受信機は、ウイ
ンドウ処理され時間オフセットされたサンプルポイントを非オフセット波形と再
整列するようシフト（例えば、回転）するためのシフト要素１２５を更に有する
。更に含まれるものは、ハニングウインドウフィルタ１２０の一つの出力及び時
間シフト要素１２５に接続され、ＦＦＴエンジン１２８の入力にも同様に接続さ
れた加算器１２６である。

【００３７】図１７Ａ〜Ｃを参照すると、図１６の受信機１１８により実行された時間領域
のウインドウ処理の例が示される。図１７Ａは、２５６個のポイント：Ｈ₀，Ｈ₁ ，Ｈ₂，Ｈ₃，．．．，Ｈ₂₅₅を含むハニング窓１３０の時間領域における形状を
示す。ハニング窓１３０は特性Ｈ_j＝１−Ｈ_128+jを有する。図１７Ｂはサンプル
サイズ（サンプルポイントの数）ｓ＝２５６：Ａ₀からＡ₂₅₅のＯＦＤＭシンボル
１３２を示す。即ち、プレフィックスＰはＡの第二の半分と同一である。ＯＦＤ
Ｍシンボルは、本来伝送された信号においてＰ_i＝Ａ_j，ｊ＝１２８から２５５の
サイクリック延長部（プレフィックス）１３４を有する。つまりサイクリック・
プレフィックスＯは第二の半分Ａと同一である。従って、シンボルＡの第一の半
分と共にサイクリック・プレフィックスＰは時間オフセット又はシンボルＡの遅
延型を表す。時間オフセットサンプルはＴ／２（この例では、１２８ポイント）
だけオフセットされる。図１７Ｃは、ハニング値Ｘ₀−Ｘ₂₅₅、正確には、ウイン
ドウサンプルＸ１３６を与えるために、サンプルＡ、即ち（Ａ₀−Ａ₂₅₅）＊（Ｈ ₀ −Ｈ₂₅₅）に適用される第一ハニング窓を示す。更に示されるものは、ハニング
値（Ｙ₀−Ｙ₂₅₅）、正確には、ウインドウサンプルＹ１３８を与えるために、ポ
イント（Ｐ₁₂₈−Ａ₁₂₇）＊（Ｈ₀−Ｈ₂₅₅）に適用される第二ハニング窓である。
従って、図１７Ｃを参照すると、Ｘ_j＝Ａ_j＊Ｈ_jとｊ＝０から２５５に対して、
Ｙ_j＝Ｐ_j+128＊Ｈ_j及びＹ_j+128＝Ａ_j＊Ｈ_j+128である。

【００３８】図１７Ｃを再度参照すると、二つのウインドウサンプルＸ_j及びＹ_jを再整列す
るために、サンプルＰは、サンプルＡと整列するように１２８ポイント（矢印で
示されるように）シフトされる。従って、シフトの後、Ｙ₀−Ｙ₂₅₅は、Ｙ₁₂₈、
Ｙ₁₂₉，．．．Ｙ₂₅₅、Ｙ₀、Ｙ₁，．．．Ｙ₁₂₆、Ｙ₁₂₇、正確には、Ｙ１４０であ
る。二つのサンプルＸ１３６及びＹ１４０を結合すると、Ｘ₀＋Ｙ₁₂₈、Ｘ₁＋Ｙ₁ ₂₉ ．．．Ｙ₁₂₇＋Ｙ₂₅₅、Ｘ₁₂₈＋Ｙ₀、Ｘ₁₂₉＋Ｙ₁．．．Ｘ₂₅₄＋Ｙ₁₂₆、Ｘ₂₆₅＋
Ｙ₁₂₇を与える。

【００３９】より詳細には、結合されたウインドウサンプル（ｊ＝０から１２７）の第一の
１２８ポイントの場合：Ｘ_j＋Ｙ_j+128＝Ａ_j＊Ｈ_j＋Ａ_j＊Ｈ_j+128 ＝Ａ_j＊［Ｈ_j＋Ｈ_j+128］＝Ａ_j＊［Ｈ_j＋１−Ｈ_j］＝Ａ_j 結合されたウインドウサンプルＸ及びＹ（ｊ＝０から１２７である）の第二の１
２８ポイントの場合：Ｘ_j+128＋Ｙ_j＝Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋Ｐ_j+128＊Ｈ_j ＝Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋Ｐ_j+128＊［１−Ｈ_j+128］〜Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋Ａ_j+128＊［１−Ｈ_j+128］〜Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋［１−Ｈ_j+128］〜Ａ_j+128 ＡとＰが異なる信号であり、従ってノイズ及びチャンネルの歪みがそれぞれに作
用するため、それら二つの間に実際には小さいが無視できる程度の差が生じるこ
とが言及される。従って、Ａ_j+128は、上記の代用においてＰ_j+128とほぼ等しい
。

【００４０】全ハニング窓は本来のサンプル及びオフセットサンプル（上記に説明した）の
両方に適用され得るが、サンプルＸ１３６及びＹ１４０において、両方のサンプ
ルに共通するＡの１２８ポイントに対する結果のハニング値の加算は本来のサン
プルＡ_jを生じるにすぎない。従って、同じ結果が、第一の半分のハニング窓（
Ｈ₀からＨ₁₂₇）をＰに適用し、第二の半分のハニング窓（Ｈ₁₂₈からＨ₂₅₅）をＡ
の第二の半分に適用することで達成され得る。半ハニング窓方式は、全ハニング
窓方式より多くの計算を必要とせず、従って、より好ましい実施である。

【００４１】図１８を参照すると、図１６（及び図１６Ｂ−Ｃの例で示される）に示される
受信機１１８により実行される時間領域を基にしたウインドウイング処理（１４
０）が示される。処理（１５２）は、ハニング窓の第一の半分をＴ／２時間オフ
セットサンプルの第一の半分（例えば、２５６個のポイントサンプルにおけるポ
イント０から１２７）に適用し、ハニング窓の第二の半分を第一非オフセットサ
ンプルの第二の半分（例えば、２５６個のポイントサンプルにおけるポイント１
２８から２５６）に適用する。第一サンプルにおけるウインドウ値は第二サンプ
ル（即ち、Ｔにより分割され、共に加算された値）における相応するウインドウ
値に加算（１５６）される。次に、加算された値は、第一サンプルの第一の半分
におけるポイントと共に、単一ＦＦＴエンジンによりフーリエ変換される（１５
８）。

【００４２】従って、ハニング窓は、信号の終端点をゼロまで滑らかに徐々に減少させるこ
とにより非直交狭帯域干渉の影響を効果的に制限する。本来の信号が窓により歪
められるため、信号の再整列及び結合は、窓を適用することにより達成される有
利な利益率（狭帯域干渉の影響の減少）を変化させることなしに、本来の信号を
回復する。

【００４３】窓関数が、Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSize/2+j)}＝一定（ＦＦＴＳｉｚｅがＦＦＴサンプルの
大きさである）という特性を有する、いかなる「対称」アポダイジング窓関数と
しても選択され得ることは当業者により理解される。上記に言及されるように、
ハニング窓はこの特性を有する。そのような対称アポダイジング窓関数の別の例
は、三角窓であり得る。

【００４４】（他の実施形態）本発明がその詳細な説明と併せて説明してきた一方、前述の説明は、例示する
ように意図されたもので、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を制限する
ものでない。他の実施形態は特許請求の範囲内にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】サイクリック・プレフィックスを有する一時的なＯＦＤＭシンボ
ルを示す図。

【図２】ＯＦＤＭシンボルの周波数分布を記号的に示す図。

【図３】ＯＦＤＭ伝送システムを示す概略図。

【図４】サイクリック・プレフィックスを有するＯＦＤＭシンボルのシー
ケンスを示す図。

【図５】ジャーマからの多重狭帯域ノイズを有する図４のＯＦＤＭシンボ
ルのシーケンスを示す図。

【図６】ＯＦＤＭチャンネル周波数と周波数が一致し、方形窓により処理
されたジャーマ信号を示す図。

【図７】ＯＦＤＭチャンネル周波数と周波数が異なり、方形窓により処理
されたジャーマ信号を示す図。

【図８】ハニング窓により処理された図６のジャーマ信号を示す図。

【図９】ハニング窓により処理された図７のジャーマ信号を示す図。

【図１０】チャンネル間干渉のない副搬送波の信号振幅を示す図。

【図１１】ハニング窓により処理された図１０の副搬送波の信号を示す図
。

【図１２】ＯＦＤＭ受信機を示すブロック図。

【図１３】周波数領域において、シンボルサンプル及びＴ／２だけオフセ
ットされたシンボルサンプルに適用したハニング窓を描写した図。

【図１４】周波数領域において、サイクリック・プレフィックスを有する
シンボルサンプル及びＴ／２だけオフセットされたシンボルサンプルに適用した
ハニング窓を示す図。

【図１５】図１２に示される受信機により実行されたウインドウ処理に基
づく周波数領域を示す工程系統図。

【図１６】図１２のＯＦＤＭ受信機の代替的な実施形態を示す図。

【図１７Ａ】時間領域において、シンボルサンプル及びシンボルサンプル
の時間オフセット型に適用したハニング窓を描写した図。

【図１７Ｂ】時間領域において、シンボルサンプル及びシンボルサンプル
の時間オフセット型に適用したハニング窓を描写した図。

【図１７Ｃ】時間領域において、シンボルサンプル及びシンボルサンプル
の時間オフセット型に適用したハニング窓を描写した図。

【図１８】図１６に示される受信機により実行されるウインドウ処理に基
づく時間領域を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＭＡ，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，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ヤング、ローレンスダブリュ．ザサードアメリカ合衆国 34480 フロリダ州オカラジュニパーロード 8380 Ｆターム(参考） 5K022 DD01 DD13 DD19 DD33 DD42 5K052 AA01 BB02 CC04 DD04 FF31 GG19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＯＦＤＭシンボルを処理する方法であって、シンボルに対する第一ウインドウ値と時間オフセットシンボルに対する第二ウ
インドウ値を発生するために、Ｔのシンボル期間を有するシンボルサンプル及び
Ｔ／２だけオフセットされた時間オフセットシンボルサンプルに窓関数を実行し
、前記窓関数は対称アポダイジング窓関数である工程と、前記シンボルサンプルに合わせて前記時間オフセットシンボルサンプルを再整
列するために時間シフトを適用し、それによって、相応する第一ウインドウ値と
前記第二ウインドウ値を再整列する工程と、前記第二ウインドウ値をそれに相応する前記第一ウインドウ値と合計する工程
とから成る方法。
【請求項２】窓関数の実行は、時間領域において生じ、窓関数を時間領域
においてシンボルサンプル及び時間オフセットシンボルサンプルに適用すること
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】窓関数の実行は、前記窓関数の第一の半分を時間オフセット
シンボルサンプルの第一の半分に適用し、前記窓関数の第二の半分をシンボルサ
ンプルの第二の半分に適用することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】窓関数の実行は周波数領域において生じ、前記窓関数を前記
シンボルサンプル及び時間オフセットシンボルサンプルのＦＦＴ周波数係数に適
用することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記対称アポダイジング窓関数はハニング窓である請求項２
に記載の方法。
【請求項６】前記対称アポダイジング窓関数はハニング窓である請求項４
に記載の方法。
【請求項７】シンボル期間Ｔに相応するシンボルサンプルを時間領域から
周波数領域に変換する工程と、Ｔ／２だけ時間オフセットされた前記シンボルサンプルを時間領域から周波数
領域に変換する工程と、前記第一ウインドウ値を発生するために、前記対称アポダイジング窓関数を前
記変換されたシンボルサンプルに適用する工程と、前記第二ウインドウ値を発生するために、前記対称アポダイジング窓関数を前
記変換された時間オフセットシンボルサンプルに適用する工程とを更に含む請求
項４に記載の方法。
【請求項８】前記窓関数の実行は、前記第一ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓関数の半分を
シンボル期間Ｔに相応するシンボルサンプルの第二の半分に適用する工程と、前記第二ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓関数の半分を
時間オフセットシンボルサンプルの第一の半分に適用する工程とを更に含む請求
項２に記載の方法。
【請求項９】高速フーリエ変換に対して、前記合計したウインドウ値及び
シンボルサンプルの第一の半分を提供することを更に含む請求項８に記載の方法
。
【請求項１０】伝送チャンネルに伝送されるシンボルを処理する受信機に
おいて、第一シンボルサンプルに対して第一ウインドウ値を発生し、第二シンボルサン
プルに対して第二ウインドウ値を発生するために、シンボル期間Ｔを有する第一
シンボルサンプル及びＴ／２だけ時間オフセットされた前記第一シンボルサンプ
ルに相応する第二シンボルサンプルにアポダイジング窓を適用するウインドウフ
ィルタと、前記アポダイジング窓は対称アポダイジング窓であることと、前記第二ウインドウ値を前記第一ウインドウ値と整列するように時間シフトす
る時間シフト要素と、前記第二ウインドウ値を前記相応する第一ウインドウ値に加算する加算器とを
備えた受信機。
【請求項１１】前記ウインドウフィルタは、時間領域において前記対称ア
ポダイジング窓を前記第一及び第二シンボルサンプルに適用する請求項１０に記
載の受信機。
【請求項１２】前記ウインドウフィルタは前記アポダイジング窓の第一の
半分を前記時間オフセットシンボルサンプルの第一の半分に適用し、前記アポダ
イジング窓の第二の半分を前記シンボルサンプルの第二の半分に適用する請求項
１１に記載の受信機。
【請求項１３】前記ウインドウフィルタは、周波数領域において、前記ア
ポダイジング窓をシンボルサンプル及び前記時間オフセットシンボルサンプルの
ＦＦＴ周波数係数に適用する請求項１０に記載の受信機。
【請求項１４】前記対称アポダイジング窓はハニング窓である請求項１１
に記載の受信機。
【請求項１５】前記対称アポダイジング窓はハニング窓である請求項１３
に記載の受信機。
【請求項１６】前記第一及び第二シンボルサンプルを周波数領域に変換す
るＦＦＴエンジンを更に有し、前記ウインドウフィルタは、前記第一ウインドウ値を発生するために、前記ア
ポダイジング窓を前記変換された第一シンボルサンプルに適用し、前記ウインドウフィルタは、前記第二ウインドウ値を発生するために、前記ア
ポダイジング窓を前記変換された第二シンボルサンプルに適用する請求項１３に
記載の受信機。
【請求項１７】前記ウインドウフィルタは、前記第一ウインドウ値を発生
するために、対称アポダイジング窓の半分を前記第一シンボルサンプルの第二の
半分に適用し、第二ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓の半
分を前記第二シンボルサンプルの第一の半分に適用する請求項１１に記載の受信
機。
【請求項１８】前記加算器は、前記合計したウインドウ値及び前記第一シ
ンボルサンプルの第一の半分を高速フーリエ変換エンジンに出力する請求項１７
に記載の受信機。