JP2005535249A - 非線形補償器が後続する差動デコーダ - Google Patents

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Abstract

(差動4相)位相シフトキーイング復調器(4)と、デコーダ(19)から成る差動検出器(10)とを有する受信器は、デコード処理を改善し不正確な決定の数を減少させるために、干渉項(の一部)についてデコーダ出力信号を補償するための非線形補償器(20)を備える。非線形補償器(20)は、デコーダ出力信号の項の係数を推定するためのチャネル推定器(22)と、前記デコーダ出力信号の項を除去するための除去器(21、23)とを有する。前記受信器は、Bluetooth環境用に設計される。前記デコーダ出力信号u=Ab+Bbk−1+Cbk+1+Db +Ebk−1+Fbk+1+Gbk−1k+1+Hのうち、uからbを抽出することの複雑さを低減させるために、除去器はH項及びB項を除去する。スライサは、前記補償されたデコーダ出力信号をスライシングし、デコーダ出力信号のとり得る値が互いからより良く区別され得るように前記デコーダ出力信号を更に補償する。

Description

本発明は、変調されたコード化された信号を受信するための受信器であって、前記信号を復調するための位相シフトキーイング復調器と、前記信号をデコードするための差動検出器とを有する受信器に関する。
本発明はまた、変調されたコード化された信号を受信するための受信器における利用のための非線形補償器であって、前記受信器は、前記信号を復調するための位相シフトキーイング復調器と、前記信号をデコードするための差動検出器とを有する非線形補償器に関する。また本発明は、変調されたコード化された信号を送信するための差動コーダと位相シフトキーイング変調器とを持つ送信器を有し、前記信号を復調するための位相シフトキーイング復調器と前記信号をデコードするための差動検出器とを持つ前記変調されたコード化された信号を受信するための受信器を有する送受信器に関する。また本発明は、変調されたコード化された信号を受信するための方法であって、位相シフトキーイング復調によって前記信号を復調するステップと、前記信号をデコードするステップとを有する方法に関する。また本発明は、変調されたコード化された信号を受信するためのプロセッサプログラムであって、位相シフトキーイング復調によって前記信号を復調する機能と、前記信号をデコードする機能とを有するプロセッサプログラムに関する。
かような受信器は、例えば1又は10メートルのような短い距離での無線通信のための消費者向け製品において利用される送受信器の一部を形成する。前記位相シフトキーイング復調器は、例えばπ/4差動4相位相シフトキーイング復調器(Π/4−DQPSK復調器)を有する差動4相位相シフトキーイング復調器に対応する。
先行技術の受信器は、米国特許US6,127,884より知られている。本特許文献は該文献の図1において、変調されたコード化された信号を受信するための受信部を持つ送受信器を開示している。前記受信部は、2つの混合器と前記信号を復調するための位相シフタとから成る差動4相位相シフトキーイング復調器と、前記信号をデコードするための差動検出器とを有する。かような送受信器は更に、前記変調されたコード化された信号を送信するための、エンコーダ及び変調器を有する送信部を有する。
この知られた受信器は特に、干渉項を有するデコーダ出力信号の結果として、前記デコード処理が不正確な決定を有し得るという点で不利である。
本発明の目的は特に、前記デコード処理が改善された、最初の段落に記載された受信器を提供することにある。
本発明による受信器は、前記差動検出器が、デコーダ出力信号を補償するための、デコーダに結合された非線形補償器を有することを特徴とする。
前記デコーダ出力信号を補償する前記非線形補償器は、例えば前記デコーダ出力信号中に存在する干渉項(の一部)を少なくとも部分的に補償する。結果として、前記デコード処理はより少ない不正確な決定を有することとなる。
本発明は特に、前記デコーダ出力信号が不正確な決定に帰着する干渉項を有し得るという洞察に基づく。本発明はまた特に、これらの干渉項が少なくとも部分的に補償され得るという基本的な着想に基づく。
本発明は特に、改善されたデコード処理を備える受信器を提供するという課題を解決し、特に前記デコード処理がより少ない不正確な決定を有するという点で有利である。
請求項2において定義されるような、本発明による受信器の第1の実施例は、前記非線形補償器が、前記デコーダ出力信号の少なくとも1つの項の少なくとも1つの係数を推定するためのチャネル推定器と、前記デコーダ出力信号の少なくとも1つの項を除去するための除去器とを有する点で有利である。
前記チャネル推定器は、前記デコーダ出力信号の1以上の干渉項、及びことによると1以上の非干渉項の係数を推定する。前記除去器は、前記デコーダ出力信号の少なくとも1つの干渉項を除去する。
請求項3において定義されるような、本発明による受信器の第2の実施例は、前記受信器がBluetooth環境のために設計される点で有利である。
前記受信器は、前記Π/4−DQPSK復調器を有し、前記デコーダと前記非線形補償器とは、1Mbit/sで2.45GHz帯域において知られたガウシアン(Gaussian)周波数シフトキーイング(G−FSK)技術に比べて、少なくともこのビット速度の2倍(例えば2Mbit/s)での送信を可能とする。
請求項4において定義されるような、本発明による受信器の第3の実施例は、前記デコーダ出力信号が、u=Ab+Bbk−1+Cbk+1+Db +Ebk−1+Fbk+1+Gbk−1k+1+Hとして定義され、前記除去器がH項を除去する点で有利である。
前記H項の除去は、uからbを抽出することの複雑さを減少させる。bk−1及び/又はb及び/又はbk+1と結合されていない唯一の項である該H項は、有利に除去されることができる。より一般的には、u=f(bk−1,b,bk+1)+Hであり、ここでHが除去/補償される。
請求項5において定義されるような、本発明による受信器の第4の実施例は、前記除去器が、前記H項が除去されるように前記デコーダ出力信号を前記H項と結合させるために、前記チャネル推定器からH係数を受信する結合器を有する点で有利である。
前記結合器は、正の(即ち元の)H係数を受信して当該正のH係数を前記デコーダ出力信号から減算するか、又は負の(即ち反転された)H係数を受信して当該負のH係数を前記デコーダ出力信号に加算する。
請求項6において定義されるような、本発明による受信器の第5の実施例は、前記デコーダ出力信号が、u=Ab+Bbk−1+Cbk+1+Db +Ebk−1+Fbk+1+Gbk−1k+1+Hとして定義され、前記除去器がBbk−1項を除去する点で有利である。
前記Bbk−1項の除去は、uからbを抽出することの複雑さを減少させる。より一般的には、u=f(bk−1,b,bk+1)+Hであり、ここで前記Bbk−1項が除去/補償される。
請求項7において定義されるような、本発明による受信器の第6の実施例は、前記除去器が、前記Bbk−1項が除去されるように前記デコーダ出力信号を前記Bbk−1項と結合させるために、前記チャネル推定器からのB係数と、Tだけ遅延された前記非線形補償器の出力部からのbk−1信号との積を受信する結合器を有する点で有利である。
前記結合器は、正の(即ち元の)積を受信して当該積を前記デコーダ出力信号から減算するか、又は負の(即ち反転された)積を受信して当該負の積を前記デコーダ出力信号に加算する。
請求項8において定義されるような、本発明による受信器の第7の実施例は、前記除去器が、前記補償されたデコーダ出力信号をスライシングするために、前記結合器と前記非線形補償器の出力部との間に配置されたスライサを有する点で有利である。
前記スライサは、前記デコーダ出力信号のとり得る値が互いからより良く区別されるように前記デコーダ出力信号を更に補償する。差動4相位相シフトキーイング復調の場合には、とり得る値の数は4に等しい。差動位相シフトキーイング復調の場合には、とり得る値の数は2に等しい。8相位相シフトキーイング復調の場合には、とり得る値の数は8に等しい、等である。
全て複素領域において演算する、前記減算/加算のための結合器及び乗算して前記積を生成するための乗算器のため、各複素結合(減算/加算)は2つの実結合を有し、各複素乗算は4つの実乗算と3つの実結合とを有することは留意されるべきである。
本発明による非線形補償器、本発明による送受信器、本発明による方法、及び本発明によるプロセッサプログラムの実施例は、本発明による受信器の実施例に対応する。
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。
図1は、アンテナと結合され、受信インタフェース3(例えばフィルタ、プリアンプ等)の入力部に結合された出力部を持つアンテナインタフェース2を有する送受信器1を開示する。受信インタフェース3の出力部は、(π/4−)差動4相位相シフトキーイング復調器4又は(Π/4−)DQPSK復調器4の入力部に結合される。当該復調器4の出力部は、更なる受信インタフェース5(例えば更なるフィルタ、更なるアンプ、変換器等)の入力部に結合される。受信インタフェース5の出力部は、差動検出器10の入力部に結合される。受信インタフェース3、(Π/4−)DQPSK復調器4、更なる受信インタフェース5及び差動検出器10は、合わせて受信器(の一部)を形成する。
アンテナインタフェース2は、送信インタフェース6(例えばフィルタ、アンプ等)の出力に結合された入力部を持つ。送信インタフェース6の入力部は、(π/4−)差動4相位相シフトキーイング変調器7又は(Π/4)DQPSK変調器7の出力部に結合される。当該変調器7の入力部は、更なる送信インタフェース8(例えば更なるフィルタ、更なるアンプ、変換器等)の出力部に結合される。送信インタフェース8の入力部は、差動コーダ30の出力部に結合される。送信インタフェース6、(Π/4−)DQPSK変調器7、更なる送信インタフェース8及び差動コーダ30は、合わせて送信器(の一部)を形成する。
差動検出器10は入力インタフェース11を有する。入力インタフェース11の入力部は、差動検出器10の入力部に結合される。入力インタフェース11の出力部は、第1の乗算器12の第1の入力部及び第1の遅延ブロック13の入力部に結合される。第1の遅延ブロック13の出力部は、共役ブロック14の入力部に結合される。共役ブロック14の出力部は、第1の乗算器12の第2の入力部に結合される。第1の乗算器12の出力部は、サンプラ15の入力部に結合される。サンプラ15の出力部は、非線形補償器20の入力部に結合される。入力インタフェース11、第1の乗算器12、第1の遅延ブロック13、共役ブロック14及びサンプラ15は、合わせてデコーダ19(の一部)を形成する。
非線形補償器20は第1の結合器21を有する。第1の結合器21の第1の入力部は、非線形補償器20の前記入力部に結合される。非線形補償器20はチャネル推定器22を有する。チャネル推定器22の入力部は、非線形補償器20の前記入力部に結合される。チャネル推定器22の第1の入力部は、第1の結合器21の第2の入力部に結合される。チャネル推定器22の第2の出力部は、第2の乗算器24の第1の入力部に結合される。第1の結合器21の出力部は、第2の結合器23の第1の入力部に結合される。第2の結合器23の第2の入力部は、第2の乗算器24の出力部に結合される。第2の結合器23の出力部は、スライサ25の入力部に結合される。スライサ25の出力部は、第2の遅延ブロック26の入力部に結合される。第2の遅延ブロック26の出力部は、第2の乗算器24の第2の入力部に結合される。第1の結合器21及び第2の結合器23は、合わせて除去器の(一部)を形成する。
スライサ25の出力部は、非線形補償器20及び差動検出器10の出力部を形成し、データプロセッサ40の入力部に結合される。データプロセッサ40の出力部は、差動コーダ30の入力部に結合される。差動コーダ30はエンコーダ32を有し、エンコーダ32の入力部は差動コーダ30の前記入力部を形成する。エンコーダ32の出力部は(例えばフィルタ等のような)出力インタフェース31の入力部に結合される。出力インタフェース31の出力部は、差動コーダ30の出力部を形成する。
本発明による受信器3、4、5及び10並びに本発明による非線形補償器20を有する送受信器1は、以下のように機能する。他の送受信器の他の送信器からの信号であって、他の差動コーダによりコード化され、他の差動4相位相シフトキーイング変調器により変調された(全て図示されていない)信号は、アンテナインタフェース2におけるアンテナを介して到着し、復調を受けるために受信インタフェース3を介して復調器4に流れる。復調の後、前記復調されたが依然としてコード化されている信号は、更なる受信インタフェース5を介して差動検出器10へと流れる。差動検出器10において、これらのコード化された信号はデコーダ19によってデコードされ、次いで非線形補償器20によって補償される。
デコーダ19は、入力インタフェース11を介して前記コード化された信号をインタフェース接続し、次いで前記インタフェース接続されたコード化された信号を、共役ブロック14によって複素共役化され第1の遅延ブロック13によって(例えば記号周期に対応する)時間間隔Tだけ遅延されたコード化された信号と、第1の乗算器12によって乗算することにより、前記コード化された信号をデコードする。最後に、前記乗算の結果の信号は、デコーダ出力信号を得るためにサンプラ15によってサンプリングされる。
当該デコーダ出力信号は、例えばu=Ab+Bbk−1+Cbk+1+Db +Ebk−1+Fbk+1+Gbk−1k+1+Hとして定義される。ここでbk−1は1時間間隔Tだけ遅延されたb信号であり、b はb信号の複素共役である。またAbは非干渉項であり、ここでAは非干渉係数である。他の全ての項は干渉項であり、B乃至Hは干渉係数である等する。前記デコーダ出力信号は、第1の結合器21及びチャネル推定器22に供給される。チャネル推定器22は、H係数を推定し、該H係数を第1の結合器21に供給する。第1の結合器21は、前記H係数を前記デコーダ出力信号に加算(前記H係数が反転され供給された場合)、又は前記デコーダ出力信号から減算(前記H係数が反転されずに供給された場合)する。結果として、前記H項が除去される。
前記H項の前記除去は、uからbを抽出することの複雑さを低減させる。bk−1及び/又はb及び/又はbk+1と結合されていない唯一の項である前記H項は、有利に除去されることができる。より一般的には、u=f(bk−1,b,bk+1)+Hであり、ここでHは除去/補償される。
チャネル推定器22は更にB係数を推定し、該B係数を第2の乗算器24に供給する。第2の乗算器24は、前記B係数を、第2の遅延ブロック26からのbk−1信号と乗算する(ここでbk−1は第2の遅延ブロック26によって1時間間隔Tだけ遅延されたb信号)。次いで該乗算結果を、前記H項が既に除去された前記デコーダ出力信号に加算(前記B係数が反転され供給された場合)、又は該デコーダ出力信号から減算(前記B係数が反転されずに供給された場合)する。結果として、Bbk−1項全体もまた除去される。
前記Bbk−1項の前記除去は、uからbを抽出することの複雑さを低減させる。より一般的には、u=f(bk−1,b,bk+1)+Hであり、ここでBbk−1項は除去/補償される。
スライサ25は、前記補償されたデコーダ出力信号をスライシングする。当該スライシングは、前記デコーダ出力信号のとり得る値が互いからより良く区別され得るようにする、前記デコーダ出力信号の更なる補償と考えられ得る。
非線形補償器20の出力部における前記補償されたデコーダ出力信号は、例えば閾値検出器又は等価ユニットを介して受信された記号に関する決定を為すために、及び例えば更なるデータ処理の目的のために、データプロセッサ40(例えば記号−ビット変換器を有する)に供給される。
例えばデータプロセッサ40からのb信号として定義される、他の送受信器の他の受信器(共に図示されていない)に送信されるべき信号は、差動コーダ30のエンコーダ32によってコード化され、例えばc=cn−1として定義され、変調を受けるために変調器7へと出力インタフェース31及び更に送信インタフェース8を介して流れる。変調の後、前記変調されたコード化された信号は、送信されるために送信インタフェース6及びアンテナインタフェース2を介して前記アンテナへと流れる等する。
本発明は特に、前記デコーダ出力信号が、不正確な決定に帰着する干渉項を有し得るという洞察に基づき、また特にこれらの干渉項(の一部)が少なくとも部分的に補償され得るという基本的な着想に基づく。
本発明は特に、改善されたデコード処理を持つ受信器を提供するという問題を解決し、特に前記デコード処理がより少ない不正確な決定を有する点において有利である。
前記受信器は前記Π/4−DQPSK復調器を有し、前記デコーダ及び前記非線形補償器は、1Mbit/sで2.45GHz帯域において知られたガウシアン周波数シフトキーイング(G−FSK)技術に比べて、少なくともこのビット速度の2倍(例えば2Mbit/s)での送信を可能とする。
全て複素領域において演算する、前記減算/加算のための結合器及び乗算して前記積を生成するための乗算器のため、各複素結合(減算/加算)は2つの実結合を有し、各複素乗算は4つの実乗算と3つの実結合とを有することは留意されるべきである。
前記チャネル推定器は一般的に知られたものであり、例えば送信器から受信器に周期的に送られる、前記受信器において事前に知られた独自のトレーニングシーケンスの利用に基づくものである。前記復調器、変調器、インタフェース、乗算器、結合器、遅延ブロック、共役ブロック、サンプラ、スライサ及びエンコーダは、それぞれ自体一般的に知られたものである。前記送受信器は例えば、ラップトップ型コンピュータのカード、モバイル電話、プリンタ、ハンドヘルド型装置、ディジタルカメラ、ヘッドセット、ISDNアクセスポイント、車内用サブシステム、工業的応用及び/又はオーディオ/ビデオ関係の機器のための無線機の一部を形成する。
特にデコーダ19及び/又は非線形補償器20(の一部)は、データプロセッサ40と適切に一体化させられ得る。特にデコーダ19及び/又は非線形補償器20においては、各ブロックは100%ハードウェアであっても良いし、100%ソフトウエアであっても良いし、両方の組み合わせであっても良い。
非線形補償器の利用の利益は、4Mbit/s又は10Mbit/sのような、より高いビット速度が追求される場合に、より明らかとなる。これらの環境の下では、前記A乃至Hの推定が、より複雑な補償を提供するために利用されることができ、前記送受信器の動作を更に改善させる。
一般に、パケットのプリアンブルは、前記受信器におけるチャネル推定を支援するために利用される。前記プリアンブルは、前記受信器において事前に知られた、変調された記号に変換された一定の数のビットを有する。
<xk−M>=1/N・(xi−Mのi=0からi=N−1までの合計)を、所定の一般的な遅延Mにおける最初のN個のサンプルの平均関数とする。
7つの平均項が導入される(これら7つの平均項は前記チャネル推定器において計算されるべきである)。
μ=<u
μ=<b
μ=<bk−1
μ=<bk+1
μ=<bk−1

μ=<bk+1

μ=<bk−1
k+1
このとき、知られたプリアンブルのシーケンス及びuの構造を考慮に入れると、係数A乃至Hは以下のように表現されることができる。
A=fμ
B=fμ
C=fμ
D=G
E=fμ
F=fμ
G=fμ
H=fμ
ここで、f乃至fは、知られたプリアンブルのシーケンス特性及びuの構造から得られる関数であり、μ={μ,μ,μ,μ,μ,μ,μ}である。
本発明による非線形補償器を有する本発明による受信器をブロック図の形で示す。

Claims (12)

  1. 変調されたコード化された信号を受信するための受信器であって、前記信号を復調するための位相シフトキーイング復調器と、前記信号をデコードするための差動検出器とを有する受信器において、前記差動検出器は、デコーダ出力信号を補償するための、デコーダに結合された非線形補償器を有することを特徴とする受信器。
  2. 前記非線形補償器は、前記デコーダ出力信号の少なくとも1つの項の少なくとも1つの係数を推定するためのチャネル推定器と、前記デコーダ出力信号の少なくとも1つの項を除去するための除去器とを有することを特徴とする、請求項1に記載の受信器。
  3. 前記受信器は、Bluetooth環境用に設計されることを特徴とする、請求項2に記載の受信器。
  4. 前記デコーダ出力信号は、u=Ab+Bbk−1+Cbk+1+Db +Ebk−1+Fbk+1+Gbk−1k+1+Hとして定義され、前記除去器はH項を除去することを特徴とする、請求項3に記載の受信器。
  5. 前記除去器は、前記H項が除去されるように前記デコーダ出力信号を前記H項と結合させるために、前記チャネル推定器からH係数を受信する結合器を有することを特徴とする、請求項4に記載の受信器。
  6. 前記デコーダ出力信号は、u=Ab+Bbk−1+Cbk+1+Db +Ebk−1+Fbk+1+Gbk−1k+1+Hとして定義され、前記除去器はBbk−1項を除去することを特徴とする、請求項3に記載の受信器。
  7. 前記除去器は、前記Bbk−1項が除去されるように前記デコーダ出力信号を前記Bbk−1項と結合させるために、前記チャネル推定器からのB係数と、Tだけ遅延された前記非線形補償器の出力部からのbk−1信号との積を受信する結合器を有することを特徴とする、請求項6に記載の受信器。
  8. 前記除去器は、前記補償されたデコーダ出力信号をスライシングするために、前記結合器と前記非線形補償器の出力部との間に配置されたスライサを有することを特徴とする、請求項7に記載の受信器。
  9. 変調されたコード化された信号を受信するための受信器における利用のための非線形補償器であって、前記受信器は、前記信号を復調するための位相シフトキーイング復調器と、前記信号をデコードするための差動検出器とを有する非線形補償器において、前記差動検出器は、デコーダ出力信号を補償するための、デコーダに結合された前記非線形補償器を有することを特徴とする非線形補償器。
  10. 変調されたコード化された信号を送信するための差動コーダと位相シフトキーイング変調器とを持つ送信器を有し、前記信号を復調するための位相シフトキーイング復調器と前記信号をデコードするための差動検出器とを持つ前記変調されたコード化された信号を受信するための受信器を有する送受信器において、前記差動検出器は、デコーダ出力信号を補償するためのデコーダに結合された非線形補償器を有することを特徴とする送受信器。
  11. 変調されたコード化された信号を受信するための方法であって、位相シフトキーイング復調によって前記信号を復調するステップと、前記信号をデコードするステップとを有する方法において、前記デコードするステップは、前記デコードされた信号を非線形に補償するサブステップを有することを特徴とする方法。
  12. 変調されたコード化された信号を受信するためのプロセッサプログラムであって、位相シフトキーイング復調によって前記信号を復調する機能と、前記信号をデコードする機能とを有するプロセッサプログラムにおいて、前記デコードする機能は、前記デコードされた信号を非線形に補償するサブ機能を有することを特徴とするプロセッサプログラム。
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