JP2006515123A - 通信システムにおけるｄｃオフセット - Google Patents

Abstract

【課題】通信システムにおけるＤＣオフセット。
【解決手段】少なくとも１の出力を有するデモジュレータ；及び前記デモジュレータの少なくとも１の出力に動作可能に接続された時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット。

Description

本出願は、米国仮特許出願番号第６０／３９０，５８５号、２００２年６月２０日提出、に優先権を主張する。

本出願は、一般に、ノイズが存在するワイアレスデータ通信システムに関する。

データは、１若しくはそれより多い装置によるような、形式化された方式で操作及び／若しくは処理することに適した形式の情報である。ワイアレスデータ通信システムは、少なくとも１のワイアレスデータ通信リンクを経由して（例えば、大気中を経由して若しくは真空中を経由して）データを送信する及び／若しくは受信するシステムである。

図面を参照して、及び参照データ図１を用いて、示されたものは、ワイアレスデータ通信システム１５０の高レベルブロック図である。図示されたものは、マイクロフォン１５４に話している人間のユーザ１５２である。図に説明されたものは、マイクロフォン１５４が、人間のユーザ１５２の連続した音エネルギー会話を連続した電気信号に変換する、ことである。示されたものは、サンプラ１５６が、連続した電気信号を分離した電気信号に変換する、ことである。図示されたものは、コンタイザ１５８が、各分離した電気信号を固有の特定のパルス強度変調電圧に量子化する、ことである。図に説明されたものは、エンコーダ１６０が、各量子化された電気信号をビットのストリングにエンコードする、ことである。示されたものは、シンボルエンコーダ１６２が、ビットのストリング中の１若しくはそれより多いビットをシンボルスキームによって指示されたようにシンボルにエンコードする、ことであり、ここで、スキーム中の各シンボルは、２つの直交ベクトル（例えば、Ｉ及びＱベクトル）の和として見られることができる。

図示されたものは、シンボルエンコーダ１６２が、Ｉ及びＱベクトルの適切な値を出力し、その結果、これらのベクトル和が、規定された信号スキームの下で適切な値に帰結する、ことである。図に説明されたものは、Ｉベクトルの値が、第１のサイン波（Ｉベクトルに関連付けられているので、“イン−フェーズ”（Ｉ）サイン波として規定される）を変調するために使用されること、及びＱベクトルの値が、第２のサイン波（第１の（Ｉ）サイン波と９０度位相がずれているので、“カドラチャ−フェーズ”（Ｑ）として規定される）を変調するために使用される、ことである。示されたものは、Ｉ及びＱ変調されたサイン波が、合計ブロック１６４中で足し算され、その後、キャリアサイン波を変調するためにモジュレータ１６６によって受信されて合成信号を生成する、ことである。図示されたものは、変調されたキャリアサイン波が、その後、アンテナ１６８を経由して、そしてワイアレスデータ通信リンク１７０中に送信される、ことである。

図示されたものは、デモジュレータ１７２が、アンテナ１７０を介して変調されたキャリアサイン波を受信する、ことであり、これは自動利得制御ユニット（ＡＧＣ）１７３に供給される。ＡＧＣ１７３が、比較的一定の出力信号レベルを維持するために、アンテナ１７０を介して受信された変調されたキャリアの強度の関数として、利得の自動調節を与えることを、この分野において知識のある者は、評価する。図に説明されたものは、デモジュレータ１７２が、受信された信号の自動利得制御されたバージョンを合成信号に下方に復調する、ことであり、合成信号は、イン−フェーズ（Ｉ）サイン波デモジュレータ１７４及びカドラチャ−フェーズ（Ｑ）デモジュレータ１７６の両者によって受信され、それぞれＩベクトル及びＱベクトルの値を出力する。それゆえ、示されたものは、シンボルデコーダ１７８が、Ｉベクトル及びＱベクトルの値を使用して、１若しくはそれより多いシンボルビット、これはその後、Ｄ／Ａコンバータに渡される、を生成する、ことである。図示されたものは、Ｄ／Ａコンバータは、スピーカ１８２によって音声エネルギーに変換される、連続した電気信号を出力する、ことである。

図２を参照して、図示されたものは、図１のワイアレスデータ通信システムの一部分である。図に説明されたものは、“理想的な”、すなわち理論的な、システムにおいて、Ｉ及びＱ成分の両者が、常に正確に検出され、そのようにして、シンボルデコーダ１７８は、常にシンボルを正確にデコードする、ことである。示されたものは、実際の、物理システムでは、理想的な若しくは理論的なシステムとは反対に、システムの異常が、電流（ＤＣ）オフセット電圧を生じさせる、ことである。図示されたものは、受信されたシンボルを正確にデコードするために、シンボルデコーダ１７８が、それぞれＩ及びＱ成分の検出された電圧の符号及び強度の両者を信頼している限りにおいては、Ｉ及びＱ成分のいずれか若しくは両者のオフセットを生じさせ、ＤＣオフセット電圧の存在は、シンボルデコーダ１７８が受信したシンボルを不正確にデコーディングすることに帰結する可能性がある、ことである。シンボルデコーダ１７８が、カドラチャフェーズシフテッドキード（ＱＰＳＫ）の代表的なものであることを、この分野において通常の知識を有する者は、歓迎するけれども、シンボルデコーダ１７８が、ノイズが存在してもデコードするデコーダの典型例であることも、この分野において知識のある者は、歓迎する。

前記のものに加えて、ＡＧＣ１７３の効果に起因して、ＤＣオフセットは、時間とともに変化する傾向がある、これは、前記したＤＣオフセットの有害な効果を補正することを困難にする傾向があることを、この分野において通常の知識を有する者は、評価する。幸いにも、発明者は、ＡＧＣ１７３がそのようなＤＣオフセットを時間とともに変化させることを生じさせるかに拘らず無関係に、存在する可能性があるＤＣオフセットの補正を実質的に可能にする方法及びシステムを発明した。そのような方法及びシステムの１つのインプリメンテーションが、図３に関係して示され、説明される。

ここで、図３を参照して、示されたものは、図２のワイアレスデータ通信システムの一部分であり、Ｉ及びＱ成分のいずれか若しくは両方のＤＣオフセットの時間平均された値が、シンボルデコーディングの前にＩ及びＱ成分から除去されるように変形されたものである。図示されたものは、イン−フェーズ（Ｉ）サイン波デモジュレータ１７４の出力が、超ローパスフィルタ（例えば、ＤＣフィルタ）３００及び時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０２へ供給される、ことである。図に説明されたものは、超ローパスフィルタ３００の出力が、Ｉ−成分ＤＣ電圧推定器回路３０４へ供給される、ことである。示されたものは、Ｉ−成分ＤＣ電圧推定器回路３０４の出力が、Ｉ−成分ＤＣ電圧平均化ユニット３０３へ供給される、ことである。Ｉ−成分ＤＣ電圧平均化ユニット３０３は、ある規定された時間の期間にわたるＤＣ入力電圧の平均を計算する。示されたものは、Ｉ−成分ＤＣ電圧平均化ユニット３０３の出力が、時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０２へ供給される、ことである。図示されたものは、時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０２が、イン−フェーズ（Ｉ）サイン波デモジュレータ１７４のＩ−成分出力から時間平均されたＤＣ成分を除去する、ことである。図に説明されたものは、時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０２の出力が、シンボルデコーダ１７８へ供給される、ことである。

図示されたものは、カドラチャ−フェーズ（Ｑ）デモジュレータ１７６の出力が、超ローパスフィルタ（例えば、ＤＣフィルタ）３０６及び時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０８へ供給される、ことである。図に説明されたものは、超ローパスフィルタ３０６の出力が、Ｑ−成分ＤＣ電圧推定器回路３１０へ供給される、ことである。示されたものは、Ｑ−成分ＤＣ電圧推定器回路３１０の出力が、Ｑ−成分ＤＣ電圧平均化ユニット３０５へ供給される、ことである。Ｑ−成分ＤＣ電圧平均化ユニット３０５は、ある規定された時間の期間にわたってＤＣ入力電圧の平均を計算する。示されたものは、Ｑ−成分ＤＣ電圧平均化ユニット３０５の出力が、時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０８へ供給される、ことである。図示されたものは、時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０８が、カドラチャ−フェーズ（Ｑ）サイン波デモジュレータ１７６のＱ−成分出力から時間平均されたＤＣ成分を除去する、ことである。図に説明されたものは、時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット３０８の出力が、シンボルデコーダ１７８へ供給される、ことである。

最新技術が、システムの態様のハードウェアとソフトウェアインプリメンテーションとの間に残された相違がない点に進んだことを、この分野において通常の知識を有する者は、認識する：ハードウェア若しくはソフトウェアの使用は、一般に、コスト対効率トレードオフを表している設計選択である（しかし、常にではないが、そこでは、あるコンテクストにおいて、ハードウェアとソフトウェアとの間の選択が、重要になる）。様々なビークル（vehicle）があり、それによって、ここに説明されたプロセス及び／若しくはシステムの態様が実施されることができること（例えば、ハードウェア、ソフトウェア、及び／若しくはファームウェア）、及び好ましいビークルが、そこでプロセス及び／若しくはシステムが展開されるコンテクストとともに変化することを、この分野において通常の知識を有する者は、評価する。例えば、インプリメンタ（implementer）が、速度及び精度が主要であることを決定するならば、インプリメンタは、ハードウェア及び／若しくはファームウェアビークルを選ぶ可能性があり、フレキシビリティが主要であるならば、インプリメンタは、単にソフトウェアインプリメンテーションを選ぶ可能性がある；若しくは、しかも再び代わりのものは、インプリメンタは、ハードウェア、ソフトウェア、及び／若しくはファームウェアのある組み合わせを選ぶ可能性がある。それゆえ、いくつかの可能性のあるビークルがあり、それによってここで説明されたプロセスの態様が実施される可能性があり、そのいずれかが他に対して本質的に優れていることはない。そこでは、利用されるべきいずれかのビークルは、そこでビークルが展開されるはずのコンテクスト、及びインプリメンタの特定の関心事（例えば、スピード、フレキシビリティ、若しくは、予測可能性）に依存する選択であり、いずれもが、変化する可能性がある。

上記の詳細な説明は、ブロック図、フローチャート、及び例の使用を介して装置及び／若しくは方法の種々の実施形態を示してきた。そのようなブロック図、フローチャート、及び例が１若しくはそれより多い機能及び／若しくはオペレーションを含む限りでは、そのようなブロック図、フローチャート、及び例の中の各機能及びオペレーションが、広範囲のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、若しくは実質的にこれらの任意の組み合わせによって、個別に及び／若しくは集合的に、実行できることが、この分野内の者よって良く知られたものとして理解される。ある実施形態では、本発明は、アプリケーションスペシフィック集積回路（ＡＳＩＣｓ）を介して実行される可能性がある。しかしながら、ここで説明された実施形態は、全体として若しくは部分的に、標準集積回路において、１若しくはそれより多いコンピュータにおいて動作する１若しくはそれより多いコンピュータプログラムとして（例えば、１若しくはそれより多いコンピュータシステムにおいて動作する１若しくはそれより多いプログラムとして）、１若しくはそれより多いコントローラ（例えば、マイクロコントローラ）において動作する１若しくはそれより多いプログラムとして、１若しくはそれより多いプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ）において動作する１若しくはそれより多いプログラムとして、ファームウェアとして、若しくは事実上それらの任意の組み合わせとして、等価的に実行されることができることを、この分野において知識のある者は、理解するはずであり、及び回路を設計すること及び／若しくはソフトウェア及び／若しくはファームウェアに関するコードを記述することが、この開示を考慮してこの分野において通常の知識の者の知識内で満足されるはずであることを、この分野において知識のある者は、理解するはずである。付け加えると、本発明のメカニズムが、種々の形式のプログラム製品として配布することができること、及び本発明の例である実施形態は、配布を実際に実施するために使用されたメディアを伝えている信号の固有のタイプに拘らず同等に適用されることを、この分野において知識のある者は、歓迎する。メディアを伝えている信号の例は、下記を含むが、限定されることはない：フロッピーディスク、ハードディスク、ＣＤ ＲＯＭ、ディジタルテープ、及びコンピュータメモリのような記憶可能なタイプのメディア；及びＴＤＭを使用するディジタル及びアナログ通信リンク若しくはＩＰに基づいた通信リンク（例えば、パケットリンク）のような送信タイプメディアである。

上記に説明された実施形態は、異なる他のコンポーネント内に含まれた、若しくは異なる他のコンポーネントに接続された異なるコンポーネントを図示する。そのような図示されたアーキテクチャは、単に例示であること、及び実際には、同じ機能性を達成する多くの他のアーキテクチャが、実行されることができることが、理解される。概念的な意味では、同じ機能性を達成するコンポーネントの任意の配列が、所望の機能性を達成するように実質的に“関連付け”られる。それゆえ、特定の機能性を達成するためにここに組み合わせられた任意の２つのコンポーネントは、アーキテクチャ若しくは中間コンポーネントとは無関係に、所望の機能性が達成されるように互いに“関連付けられる”として見られることができる。同様に、そのように関連付けられた任意の２つのコンポーネントも、所望の機能性を達成するために互いに“実施可能に接続される”、若しくは“実施可能に結合される”として見られることができる。

本発明の特定の実施形態が、示され説明されてきたが、ここでの教示に基づいて、変更及び変形は、この発明及びその広い態様から逸脱しないでなされる可能性があることは、この分野において知識のある者にとって明白である。それゆえ、添付された請求項は、そのような全ての変更及び変形をこの発明の真の精神及び範囲内であるとしてその範囲内に包含することである。さらに、発明が添付された請求項によって唯一規定されることが、理解される。一般に、ここで及び特に添付された請求項において使用された用語（例えば、添付された請求項の本文）は、総じて“制限しない（open）”用語として意図されること（例えば、用語“含んでいる（including）”は、“含んでいるが制限するものではない”として解釈されるべきであり、用語“有している（having）”は、“少なくとも有している”として解釈されるべきであり、用語“含む（includes）”は、“含むが制限するものではない”として解釈されるべきである、等）が、この分野における者によって理解される。導入された請求項の記載の特定の項番号が意図されるのであれば、そのような意思がその請求項に厳密に記載され、そのような記載がない場合には、そのような意思が存在しないことが、この分野における者によりさらに理解される。例えば、理解することの補助として、添付された請求項は、請求項の記載を導入するために前置きの用語“少なくとも１の（at least one）”及び“１若しくはそれより多い（one or more）”の使用を含む可能性がある。しかしながら、そのようなフレーズの使用は、不定冠詞“ａ”若しくは“ａｎ”による請求項記載の導入が、同じ請求項が前置きのフレーズ“１若しくはそれより多い”若しくは“少なくとも１の”及び“ａ”若しくは“ａｎ”のような不定冠詞を含む場合でさえ、唯一のそのような記載を含んでいる発明にそのように導入された請求項記載を含んでいるいずれかの特定の請求項を限定することを、意味すると解釈されるべきではない（例えば、“ａ”及び／若しくは“ａｎ”が、“少なくとも１の”若しくは“１若しくはそれより多い”を意味すると一般に解釈されるべきである）；同じことが請求項の記載を導くために使用された定冠詞の使用に関してあてはまる。付け加えると、導入された請求項記載の特定の項番号が、厳密に記載される場合でさえ、そのような記載は、少なくとも記載された項番号を意味することと一般に解釈されるべきであることを、この分野において知識のある者は、理解する（例えば、他の変更がない、“２つの記載”のありのままの記載は、少なくとも２の記載、若しくは２若しくはそれより多い記載を一般に意味する。

前述のものから、発明の特定の実施形態が、例示の目的でここに説明されてきたが、多様な変形が、発明の精神及び範囲から乖離することなくなされる可能性があることは、評価される。したがって、発明は、添付された請求項に従うことを除いて制限されない。

図１は、ワイアレスデータ通信システムの高レベルブロック図を図説する。 図２は、図１のワイアレスデータ通信システムの一部分を図説する。 図３は、図２のワイアレスデータ通信システムの一部分を図説する。

符号の説明

１５０…ワイアレスデータ通信システム，１５２…ユーザ，１５４…マイクロフォン，１６４…合計ブロック，１６８…アンテナ，１７０…通信リンク，１７２…モジュレータ，１７４…イン−フェーズ（Ｉ）サイン波デモジュレータ，１７６…カドラチャ−フェーズ（Ｑ）デモジュレータ。

Claims (7)

1. 通信システムであって、下記を具備する：
   少なくとも１の出力を有するデモジュレータ；及び
   前記デモジュレータの少なくとも１の出力に動作可能に接続された時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット。
2. 請求項１の通信システム、ここで、前記デモジュレータの少なくとも１の出力に動作可能に接続された前記時間平均されたＤＣ成分引き算ユニットは、下記を具備する：
   （ａ）前記デモジュレータの少なくとも１の出力に動作可能に接続された入力、及び（ｂ）前記時間平均されたＤＣ成分引き算ユニットの入力に動作可能に接続された出力を有するＤＣ電圧平均化ユニット。
3. 請求項１の通信システム、ここで、少なくとも１の出力を有する前記デモジュレータは、下記を具備する：
   イン−フェーズ（Ｉ）出力若しくはカドラチャ−フェーズ（Ｑ）出力を有する前記デモジュレータ。
4. 請求項１の通信システム、ここで、前記少なくとも１の出力に動作可能に接続された前記時間平均されたＤＣ成分引き算ユニットは、下記を具備する：
   シンボルデコーダに動作可能に接続された前記時間平均されたＤＣ成分引き算ユニット。
5. 方法であって、下記を具備する：
   少なくとも１のデモジュレータ出力信号を受信すること；
   合成された信号を取得するために少なくとも１のデモジュレータ出力信号から時間平均されたＤＣ成分を引き算すること；及び
   シンボルデコーダへ合成された信号を送信すること。
6. 請求項５の方法、ここで、合成された信号を取得するために少なくとも１のデモジュレータ出力信号から時間平均されたＤＣ成分を引き算することは、下記を具備する：
   時間平均されたＤＣ成分を取得するために少なくとも１のデモジュレータ出力信号のＤＣ電圧を時間平均すること。
7. 請求項５の方法、ここで、前記少なくとも１のデモジュレータ出力信号を受信することは、下記を具備する：
   デモジュレータのイン−フェーズ（Ｉ）出力若しくはカドラチャ−フェーズ（Ｑ）出力を受信すること。

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