JP2008518493A - マルチキャリア無線通信システムの中継器 - Google Patents

Abstract

室内マルチキャリア無線周波数無線通信システムで使用される中継器は、複数の所定の位相調整プロファイルを格納する。格納済の位相調整プロファイルのうち最善のものが受信機により選択される。受信機は、使用されるプロファイルを示すメッセージを中継器に送信する。選択された格納済の位相調整プロファイルが、中継器で受信されたマルチキャリア信号に適用され、位相調整されたマルチキャリア信号を作る。この位相調整された信号は中継器から送信される。

Description

本発明は、マルチキャリア無線通信システムで使用される中継器に関し、特に送信信号の位相を調整するために使用され得る中継器に関する。

マルチキャリア変調に基づく無線通信システムは周知である。

例えば、IEEE802.11a標準が広く採用されてきている。このシステムは、64のサブキャリアでの直交周波数分割多重（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）に基づく。

また、マルチキャリア無線通信システムで、送信機から送信された信号を受信して目的の受信機による受信のために信号を再送信する中継器が提供可能であることも知られている。

EP-A-1039716は、OFDMを用いる放送デジタル地上波テレビシステムで使用されるリピータを開示している。このリピータでは、無線周波数入力信号はダウンコンバートされ、アナログ−デジタル変換され、複雑なベースバンド信号を作る。このデジタルベースバンド信号の振幅及び位相は、送信機とリピータとの間のパスでの歪みを補償され、補償された信号がアナログ信号に変換され、アップコンバートされ、リピータから再送信される。

このシステムは、リピータで大量のデータ処理機能を必要とするという欠点を有する。

更に、従来技術のリピータは送信機とリピータとの間のパスでの歪みのみを補償しようとする。

本発明によれば、複数の位相調整プロファイルを格納するメモリを備えた中継器が提供される。これらの格納済の位相調整プロファイルのうち１つが受信マルチキャリア信号に適用され、位相調整されたマルチキャリア信号を作る。この位相調整された信号が送信される。

このことは、大量のデータ処理容量を中継器に必要とすることなく、特に短距離又は室内伝送について受信機での誤りの確率を低減するために、十分に正確な位相調整が提供可能であるという利点を有する。

本発明の好ましい実施例では、格納済の位相調整プロファイルは、無線周波数で受信マルチキャリア信号に適用され、位相調整されたマルチキャリア信号を作る。この位相調整された無線周波数信号が送信される。

本発明の更に好ましい実施例では、受信マルチキャリア信号に適用される格納済の位相調整プロファイルは、受信機での信号受信を改善するために、受信機から受信した信号に基づいて選択される。

本発明の他の態様によれば、無線通信システムの動作方法が提供され、複数の位相調整プロファイルは中継器に格納され、受信機は、格納済の位相調整プロファイルのうちどれが信号に適用されるべきかを示す。その後、中継器は、選択された格納済の位相調整プロファイルを受信信号に適用し、調整された信号を受信機に送信する。

本発明の更なる理解のため、また、どのように本発明が実施され得るかを示すために、一例として添付図面に言及が行われる。

図１は、OFDMを使用して動作する無線通信システムの要素を示すブロック概略図である。本発明のこの図示の実施例では、このシステムは、例えばIEEE802.11aで動作する室内マルチキャリア伝送システムである。

送信機10は、無線周波数信号を受信機12に送信する。更に、送信機10及び受信機12の構成は、かなりの確率の誤りが受信データに存在するようなものであるため、中継器14も提供される。例えば、この理由は、受信機が送信機の最大範囲の近くに配置されているからでもよい。しかし、室内マルチキャリア伝送システムの場合には、送信機と受信機との間に送信信号の複数の反射が存在することが一般的であり、本発明は、このような複数の反射により生じる問題を低減し得る。

中継器14は、受信アンテナ16と送信アンテナ18とを有し、送信機10から送信される信号を受信し、以下に詳細に説明するように、異なる伝送パスでの位相差を補償するようにこれらの信号を調整する。次に、受信機12による受信のため、調整された信号を再送信する。

図２は、図１のシステムの伝送パスの位相特性を詳細に示しており、図２（ａ）−（ｂ）のそれぞれは、64の利用可能なサブキャリア毎の位相シフトを示している。

従って、図２（ａ）は、送信機10から受信機12への伝送パス（すなわち、図１の伝送パスX-Y）の位相特性を示している。図２（ｂ）は、送信機10から中継器14への伝送パス（すなわち、図１の伝送パスX-Yr）の位相特性を示している。図２（ｃ）は、中継器14から受信機12への伝送パス（すなわち、図１の伝送パスXr-Y）の位相特性を示している。

図２（ｄ）は、送信機10から受信機12への直接パスX-Yと間接パスX-Yr、Xr-Yとの間の差を示している。

理想的には、直接パスと間接パスとの間に位相差が存在しない。このことは、間接パスで送信される信号が直接パスで送信される信号に建設的に追加し、受信機12での受信信号の信号強度を増加させ、受信機12が低確率の誤りで送信データを検出することを可能にするという結果を有する。

これを実現するために、中継器14は、図２（ｄ）に示す位相差特性を正確にキャンセルする位相補償を適用する必要がある。

しかし、受信機12で送信データを再生する際に、誤りの確率のかなりの低減が更に簡単な位相補償を適用することにより実現可能であることがわかった。

図３は、この改善を実現するための中継器14及び受信機12の形式を詳細に示したブロック概略図である。このように、図３は、前述のように、受信アンテナ16と送信アンテナ18とを有する中継器14を示している。

受信信号は、受信アンテナ16から制御可能位相調整ブロック30に渡される。以下に詳細に説明するように、制御可能位相調整ブロック30は、コントローラ32の制御で動作する。位相調整された信号は、電力増幅器34に渡され、増幅された信号が送信アンテナ18に渡される。

受信機12は、一般的に従来通りのアンテナ42及びトランシーバ回路44と、コントローラ46とを有する。前述のように、制御可能位相調整ブロック30で実装される適切な位相調整は、中継器14から送信された信号が、受信機12で受信されたときに送信機10から直接送信された信号と建設的に干渉する確率を増加させる。これによって、受信機12により検出されるデータで誤りが存在する確率を低減する。しかし、本発明によれば、コントローラ32は、位相調整ブロック30で異なるサブキャリアに適用される理想的な位相調整プロファイルを決定しようとしない。

むしろ、コントローラ32は、選択された予め格納済の位相調整プロファイルをメモリ36から取り出し、この格納済の位相調整プロファイルをアンテナ16で受信した信号のサブキャリアに適用するように位相調整ブロック30を制御する。

図４は、中継器14と受信機12とで生じる手順を示したフローチャートである。図４に示す手順は、送信機10から受信機12への接続の初期化中に実行されることが好ましい。その後に、この手順は、所定の間隔で、又は環境の変化で接続品質が不十分になったことが決定されたときに、接続中に再び実行されてもよい。

ステップ60において、中継器は送信機10から信号を受信し、格納済の位相調整プロファイルのうち１つを受信信号に適用する。利用可能な格納済の位相調整プロファイルについて、以下に詳細に説明する。

ステップ62において、受信機12のコントローラ46は、受信信号の品質を監視する。理解できるように、この受信信号は、送信機10からの直接パスで受信された信号と中継器14からの間接パスで受信された信号との重ね合わせから生じる。

中継器14が全ての格納済の位相調整プロファイルを順に適用するまで、ステップ60及び62が繰り返される。例えば、４〜８の格納済の位相調整プロファイルが存在してもよい。代替として、位相調整プロファイルのうち１つが容認できる信号品質を作ることが決定された場合、アルゴリズムは、全ての格納済の位相調整プロファイルをテストせずに進行してもよい。

次にステップ64において、受信機64は、適用された位相調整プロファイルのうちどれが受信信号の最善の品質を作るかを決定する。受信信号の品質を監視する複数の従来技術が存在し、最善の信号は何らかの所望の基準に基づいて選択され得る。

ステップ66において、受信機12は信号を中継器14に送信し、受信信号の最善の品質を作る選択された位相調整プロファイルを通知する。IEEE802.11で動作する装置は、データを送受信することができるため、受信機12はこのプロトコルを使用して中継器14に信号を送信することができる。

ステップ68において、中継器14は、受信機12から受信したメッセージで動作し、その後に、送信機10から受信した全ての信号に、選択された位相調整プロファイルを適用する。

本発明の第１の実施例では、位相調整ブロック30は、等しい位相調整を64のサブキャリアのそれぞれに適用する。

更に、本発明のこの好ましい実施例では、メモリ36は、４つの格納済の位相調整プロファイルを有する。これらの格納済のプロファイルのうち第１のものによれば、サブキャリアに位相シフトが適用されない。第２のプロファイルによれば、π/2の位相シフトが64のサブキャリアのそれぞれに適用される。第３のプロファイルによれば、πの位相シフトが64のサブキャリアのそれぞれに適用される。第４のプロファイルによれば、3π/2の位相シフトが64のサブキャリアのそれぞれに適用される。

受信機12からのフィードバックに基づいて、コントローラ32は、これらの格納済のプロファイルのうち最善のものを選択し、このプロファイルを受信信号のサブキャリアに適用するように位相調整ブロック30を制御する。

本発明の第２の実施例によれば、位相調整ブロック30は、一定の時間遅延を64のサブキャリアのそれぞれに適用する。当業者にわかるように、全ての64のサブキャリアに適用される等しい時間遅延は、64のサブキャリアに渡って線形的に変化する位相遅延になる。この場合に、位相調整ブロック30は、タップ遅延線を有してもよい。タップ遅延線は異なるポイントでタップされ、異なる遅延を提供してもよい。遅延の選択は、これらのポイントのうち１つを選択することになる。

本発明の第３の実施例によれば、メモリ36は、複数の格納済の疑似乱数プロファイルを有する。これらの格納済のプロファイルに従って、特定の位相遅延がサブキャリアのそれぞれに適用される。これにより、一般的に図２（ｄ）に示すものと同様のプロファイルを形成する。すなわち、格納済のプロファイルのそれぞれで、位相調整は64のサブキャリアで連続的に変化するが、様々な格納済のプロファイルの間に他の類似性が存在する必要性はない。例えば、１つ以上の格納済のプロファイルで、位相調整はサブチャネルで単調に増加又は減少してもよく、１つ以上の他の格納済のプロファイルで、正弦波と類似してもよい。

前述のように、コントローラ32は、受信機からのフィードバックに基づいて格納済のプロファイルのうち最善のものを選択し、位相調整ブロックは、所望の位相調整を受信信号に適用する。

前述の実施例では、受信機12は、格納済のプロファイルが適用される信号を受信し、最善の受信信号をもたらすプロファイルを選択することにより、初期化期間中に格納済のプロファイルのうち最善のものを特定する。しかし、受信機12が直接の送信機−受信機のチャネル及び間接の中継器−受信機のチャネルに関する情報を取得することも可能である。このような情報に基づいて、受信機は、格納済のプロファイルのうちどれが最善の結果をもたらすかを理論的に決定し、その格納済のプロファイルが適用されることを求めるメッセージを中継器14に送信してもよい。

受信信号のデジタル化及びベースバンドへのダウンコンバートを必要とせずに、位相調整が受信信号に直接適用される実施例を参照して、本発明について前述した。しかし、受信信号を中間無線周波数にダウンコンバートし、ダウンコンバートされた受信信号に位相調整を適用し、位相調整された信号を送信用の元の周波数にアップコンバートすることも可能である。また、中継器が利用可能な期間内に所望の処理を実行することができることを前提として、受信信号をベースバンドにダウンコンバートし、ダウンコンバートされた受信信号に位相調整を適用し、位相調整された信号を送信用の元の周波数にアップコンバートすることも可能である。

本発明による無線通信システムを示したブロック概略図 図１のシステムの伝送パスの位相特性を示した一連のグラフ 図１のシステムにおける中継器の形式を示したブロック概略図 本発明の態様による手順を示したフローチャート

Claims (18)

1. マルチキャリア信号を受信する手段と；
   複数の位相調整プロファイルを格納する手段と；
   前記受信したマルチキャリア信号に前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを適用し、位相調整されたマルチキャリア信号を作る手段と；
   前記位相調整されたマルチキャリア信号を送信する手段と；
   を有する中継器。
2. 無線周波数で、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信号に適用する手段を有する請求項１に記載の中継器。
3. 前記受信信号の周波数で、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信信号に適用する手段を有する請求項２に記載の中継器。
4. 第１の無線周波数から第２の無線周波数に前記受信信号をダウンコンバートする手段と；
   前記第２の周波数で、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信号に適用する手段と；
   前記第２の無線周波数から前記第２の無線周波数に前記位相調整された信号をアップコンバートする手段と；
   を有する請求項２に記載の中継器。
5. 前記送信された位相調整されたマルチキャリア信号のメッセージを受信機から受信する手段と；
   前記メッセージに基づいて、前記格納済の位相調整プロファイルのうち１つを選択する手段と；
   を有する請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の中継器。
6. 前記マルチキャリア信号は、複数のサブキャリアを有し、複数の格納済の位相調整プロファイルに従って、それぞれの一定の位相調整が前記サブキャリアのそれぞれに適用される請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の中継器。
7. 前記マルチキャリア信号は、複数のサブキャリアを有し、複数の格納済の位相調整プロファイルに従って、それぞれの一定の遅延が前記サブキャリアのそれぞれに適用される請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の中継器。
8. 送信機から送信されたマルチキャリア信号を受信する受信機と；
   前記送信機から送信された前記マルチキャリア信号を受信する中継器と；
   を有する無線通信システムであって：
   前記中継器は、複数の位相調整プロファイルを格納するように適合され；
   前記受信機は、前記格納済の位相調整プロファイルのうち１つを選択し、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを特定するメッセージを前記中継器に送信するように適合され；
   前記中継器は、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信したマルチキャリア信号に適用し、前記位相調整されたマルチキャリア信号を送信するように適合された無線通信システム。
9. 前記中継器は、初期化期間中に、前記格納済の位相調整プロファイルを前記受信したマルチキャリア信号に順に適用し、前記位相調整されたマルチキャリア信号を送信するように適合され、
   前記受信機は、前記初期化期間中の受信信号の信号品質に基づいて、前記格納済の位相調整プロファイルのうち１つを選択するように適合される請求項８に記載の無線通信システム。
10. マルチキャリア無線通信システムで送信機から受信機にデータを送信する方法であって：
    中継器で送信データを含むマルチキャリア信号を受信し；
    複数の格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信したマルチキャリア信号に適用し、位相調整されたマルチキャリア信号を作り；
    前記位相調整されたマルチキャリア信号を前記受信機に送信することを有する方法。
11. 無線周波数で、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信信号に適用することを有する請求項１０に記載の方法。
12. 前記受信信号の周波数で、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信信号に適用することを有する請求項１１に記載の方法。
13. 第１の無線周波数から第２の無線周波数に前記受信信号をダウンコンバートし；
    前記第２の周波数で、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信号に適用し；
    前記第２の無線周波数から前記第２の無線周波数に前記位相調整された信号をアップコンバートすることを有する請求項１１に記載の方法。
14. 前記送信された位相調整されたマルチキャリア信号のメッセージを受信機から受信し；
    前記メッセージに基づいて、前記格納済の位相調整プロファイルのうち１つを選択することを有する請求項１０ないし１３のうちいずれか１項に記載の方法。
15. 前記マルチキャリア信号は、複数のサブキャリアを有し、複数の格納済の位相調整プロファイルに従って、それぞれの一定の位相調整が前記サブキャリアのそれぞれに適用される請求項１０ないし１４のうちいずれか１項に記載の方法。
16. 前記マルチキャリア信号は、複数のサブキャリアを有し、複数の格納済の位相調整プロファイルに従って、それぞれの一定の遅延が前記サブキャリアのそれぞれに適用される請求項１０ないし１４のうちいずれか１項に記載の方法。
17. 前記受信機において、前記格納済の位相調整プロファイルのうち１つを選択し、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを特定するメッセージを前記中継器に送信し；
    前記中継器において、前記格納済の位相調整プロファイルのうち選択されたものを前記受信したマルチキャリア信号に適用し、前記位相調整されたマルチキャリア信号を送信することを有する請求項１０ないし１６のうちいずれか１項に記載の方法。
18. 前記中継器において、初期化期間中に、前記格納済の位相調整プロファイルを前記受信したマルチキャリア信号に順に適用し、それぞれ位相調整されたマルチキャリア信号を送信し；
    前記受信機において、前記初期化期間中に、受信信号の信号品質に基づいて前記格納済の位相調整プロファイルのうち１つを選択することを有する請求項１７に記載の方法。

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