JP2009540740A - 複数分解能モードの直交周波数分割多重化システム及び方法 - Google Patents

Abstract

本願に記載した実施例は、通信信号を処理するシステム及び方法に関する。周波数スペクトル（１３０）を有する受信直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ブロードキャスト信号（４８）を処理する例示的な方法（４００）は、周波数スペクトルの部分集合にＯＦＤＭブロードキャスト信号（４８）を復調して、第１の信号成分（１２６）に対応する第１の復調信号成分を生成する工程であって、第１の信号成分が、第２の信号成分（１２８）のより低い分解能バージョンを表す工程と、第１の復調信号成分に対応するデータを供給する工程とを含む。

Description

本発明は、マルチキャリア・システムにおける直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号を含む送信された通信信号の受信の向上に関する。

この部分は、本願明細書及び特許請求の範囲記載の本発明の種々の局面に関係し得る当該技術分野の種々の局面を本願明細書及び特許請求の範囲の読者に紹介することを意図している。本願明細書及び特許請求の範囲の記載は、本発明の種々の局面をより詳細に理解することを容易にするための背景情報を読者に与えるうえで有用であると思われる。よって、前述の記載はこれに照らして読まれるものとし、従来技術と認めたものとして読まれるものでない。

無線通信機器の製造業者は、システム又は製品を設計する場合、一定の範囲の伝送技術から選ぶことができる。例示的な技術には、マルチキャリア・システム、スペクトル拡散システム、狭帯域システム、及び赤外システムが挙げられる。例示的なマルチキャリア伝送技術には、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）がある。

ＯＦＤＭは、周波数スペクトルを有するチャネルを介してデータを効率的に伝送するためのロバストな手法である。上記手法は、チャネル帯域幅内の複数のサブキャリア周波数（サブキャリア）を使用してデータを伝送する。前述のサブキャリアは、サブキャリア周波数スペクトルを分離し、隔離し、よって、キャリア間干渉（ＩＣＩ）を回避するためにチャネル帯域幅の一部分を浪費し得る従来の周波数分割多重化（ＦＤＭ）と比較して、帯域効率が最適になるよう配置される。対照的に、ＯＦＤＭサブキャリアの周波数スペクトルはＯＦＤＭチャネル帯域幅内でかなり重なるが、しかし、ＯＦＤＭは、各サブキャリア上に変調された情報の分解及び回復を可能にする。

ＯＦＤＭ信号による、チャネルを介したデータの伝送は更に、より一般的な伝送手法に対していくつかの利点を他にもたらす。前述の利点には、周波数選択性フェージング及びマルチパス遅延スプレッドに対する耐性、効率的なスペクトル利用、単純化されたサブチャネル等化、及び良好な干渉特性がある。

衛星システムなどの一部の無線通信システムは、広い受信帯域を使用する。これにより、モバイルＴＶや、自動車の中での受信などの困難な受信状態の場合、不適切になる。

更に、同じ通信信号の受信が意図された別々の装置は、実用的な用途が異なり得るものであり、それにより、信号受信の点で、異なるレベルの「ロバスト性」に対する必要性が生じる。例えば、家庭内での利用が意図された高品位テレビは、意図されたように機能するためには、高分解能信号を正確に受信することが必要である可能性が高くなるであろう。しかし、小画面を備えたモバイル・テレビは、より低い分解能の信号でも効果的に機能することができ得る。モバイル・テレビの性能は、効果的に機能するために実際には必要でない高分解能信号を受信するよう適合されているので、困難な受信状態の下では損なわれ得る。前述の状況下でのＯＦＤＭ通信の性能を向上させるシステム及び方法が望まれる。

本願に記載した実施例は、通信信号を送信及び／又は受信するシステム及び方法に関する。周波数スペクトルを有する受信直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ブロードキャスト信号を処理する例示的な方法は、周波数スペクトルの部分集合にＯＦＤＭブロードキャスト信号を復調して、第１の信号成分に対応する第１の復調信号成分を生成する工程であって、第１の信号成分は第２の信号成分のより低い分解能バージョンを表す工程と、第１の復調信号成分に対応するデータを供給する工程とを含む。

例示的な別の方法は、第１の信号成分を符号化して、符号化された第１の信号成分を生成する工程と、周波数スペクトルの部分集合に、符号化された第１の信号成分を変調して、変調された第１の信号成分を生成する工程と、第２の信号成分を符号化して、符号化された第２の信号成分を生成する工程であって、符号化された第２の信号成分が、第１の信号成分に対応するデータを含む工程と、周波数スペクトルに、符号化された第２の信号成分を変調して、変調された第２の信号成分を生成する工程とを含む。別の例示的な実施例は、変調された第１の信号成分、及び変調された第２の信号成分をブロードキャスト信号として送信する工程を更に含む。

例示的なシステムは、周波数スペクトルを有する受信直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ブロードキャスト信号を処理するよう適合することができる。前述のシステムは、周波数スペクトルの部分集合に、ＯＦＤＭブロードキャスト信号を復調して、第１の信号成分に対応する第１の復調信号成分を生成するよう適合された回路であって、第１の信号成分が、第２の信号成分のより低い分解能バージョンを表す回路と、第１の復調信号成分に対応するデータを供給するよう適合された回路とを備える。

図１は、データをＯＦＤＭシステムにおいて送信することができる例示的な形式を示す図である。例示的なシンボル・フレーム１は、訓練系列２、複数の巡回プレフィックス４、及び複数のユーザ・データ・ブロック４の使用法を示す。訓練系列又は訓練シンボル２は、ＯＦＤＭシンボル内のサブキャリア毎の既知の送信値、並びに、所定数の巡回プレフィックス４及びユーザ・データ対６を含み得る。例えば、その内容を本明細書及び特許請求の範囲に援用する提案されたＥＴＳＩ−ＢＲＡＮ ＨＩＰＥＲＬＡＮ／２（欧州）及びＩＥＥＥ８０２．１１ａ（米国）の無線ＬＡＮ標準は、６４個の既知の値又はサブシンボル（すなわち、５２個の非ゼロ値及び１２個のゼロ値）を、訓練系列の選択された訓練シンボル（例えば、提案されたＥＴＳＩ標準の「訓練シンボルＣ」や、提案されたＩＥＥＥ標準の「長いＯＦＤＭ訓練シンボル」）に割り当てる。

ユーザ・データ６は、所定のサブキャリア上に埋め込まれた、既知の送信値も含む所定数のパイロット８を含み得る。例えば、提案されたＥＴＳＩ標準及びＩＥＥＥ標準は、ビン又はサブキャリア±７及び±２１において配置された４つのパイロットを有する。

図２は、例示的なＯＦＤＭの送信波形を示す図表である。上記図表は全体を参照符号１０で表す。図表は、周波数に対応するｘ軸１２と、信号の振幅に対応するｙ軸１４とを含む。図示したＯＦＤＭチャネルのＯＦＤＭスペクトル全体を括弧１８で示す。ＯＦＤＭ信号１６は、図１中、ａ、ｂ、ｃ等として識別される複数のサブキャリアを含む。ＯＦＤＭの使用により、重なるサブキャリア帯を（図２に示すように）正確に受信し、復号化することが可能になることを当業者は認識するであろう。

図３は、本発明の例示的な実施例による、第１の信号成分及び第２の信号成分を有するＯＦＤＭ波形を示す図表である。上記図表は全体を参照符号１００で表す。ＯＦＤＭスペクトルの一部分の受信を向上させるために、本発明の実施例は、図３に示すように、第１の信号成分及び第２の信号成分を含み得る。

図表１００は、信号の周波数に対応するｘ軸１２２と、信号の振幅に対応するｙ軸１２４とを含む。ＯＦＤＭ信号１２５は、括弧１２６で示すような第１の信号成分と、矢印１２８で示すような第２の信号成分とを含む。ＯＦＤＭチャネル全体の周波数スペクトルは、括弧１３０で示すように、第１の信号成分１２６と第２の信号成分１２８との合成を含む。

本発明の例示的な実施例は、受信を向上させるために、第１の信号成分１２６に対応する周波数スペクトル部分をチューニングするよう適合させることができる。第１の信号成分１２６の受信は第１のモードで行うことができる一方、周波数スペクトル全体（第１の信号成分及び第２の信号成分１３０に対応する）の受信は、第２の動作モードで行うことができる。更に、第１の信号成分１２６は、第２の信号成分１２８の部分集合であり得る。

図３に示す例示的な実施例では、第１の信号成分１２６は、一方端においてガードバンド又はガード・インターバルだけ、第２の信号成分１２８と離間している。第１の信号成分１２６は、正しいＯＦＤＭ特性（訓練系列、巡回プレフィックス、パイロット信号、２^ｎ個のキャリアの使用、既存の標準に準拠したガードバンド等など）を含むように構成することができる。

図３に示すように、第１の信号成分１２６に関連付けられた帯域幅は、第２の周波数成分１２８に関連付けられた帯域幅よりも小さい。よって、第１の信号成分１２６は、チャネルに必要な周波数スペクトル全体よりも少ない数のキャリア間で分散させることができる。信号帯域幅が小さいと、受信特性が向上する。

第２の信号成分１２８は、データなしで、第１の信号成分１２６内のキャリアを使用することもできる。第１の信号成分１２６の帯域幅の外の更なるキャリア周波数を第２の信号成分１２８によって使用することができる。よって、（第１の信号成分１２６を含む）第２の信号成分１２８の合計キャリア数は、べき指数が、第１の信号成分１２６のみに必要なキャリアの数よりも大きな、２の累乗であり得る。例として、第１の信号成分１２６は、そのうち５２個がアクティブである６４個のキャリアによって搬送することができ、第２の信号成分１２８により、更なる４４８個のキャリア（４００個がアクティブである）が追加され、合計が５１２個のキャリア（４５２個がアクティブ）になり得る。

第１の信号成分１２６は、周波数スペクトル全体によって搬送される情報の、分解能がより低いバージョン（第２の信号成分１２８）を含み得る。この場合、本発明の実施例は、高度ビデオ符号化に関する共同ビデオ・チーム（ＪＶＴ）の技術仕様などの、スケーリングをサポートするための複数分解能構造を含み得る。低分解能モードでは、（低分解能ディスプレイの場合、）最小限の情報を送出し得る。更なる分解能は、第２の信号成分１２８の一部分において送出することができる。より低い分解能を使用するよう適合されたハードウェア（例えば、比較的小さなビデオ画面）は、第１の信号成分しかチューニングすることができない。それにより、第２の信号成分に対応する周波数スペクトル全体のチューニングと比較して、受信が向上する。ブロードキャスト周波数スペクトル（第２の信号成分を含む）全体の受信に適した帯域幅受信機能を有する、より高度なチューニング回路に対する必要性は、前述の装置において必須でない。一方、第２の信号成分全体を収容するために十分な帯域幅を有用に使用することが可能な装置は、受信能力が低減された状態下で、第１の信号成分のみにチューニングし、第１の信号成分のみを使用するための別の回路を含み得る。

図４は、本発明の例示的な実施例による、ＯＦＤＭ信号を送信し、受信するシステムのブロック図である。上記ブロック図は全体を参照符号２００で表す。図４に示す機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア、又は両方の特定の組合せで実現することができる。各ブロックによって行われる機能は、分割し、別個に行うか、又は、他の機能とともに他の機能ブロックに組み入れることができる。

システムの送信器部分は矢印３１で示し、システムの受信器部分は矢印３３で示す。送信器部分３１及び受信器部分３３は、ＯＦＤＭ信号を送出し、受信することができる単一の送受信器装置内で実現することができる。

送信器部分３１では、送信することが意図されたデータ・ストリーム３２は符号化器３４に供給される。符号化器３４は、符号化された第１の信号成分３６及び符号化された第２の信号成分３８に対応する情報にデータ・ストリーム３２を分離する。符号化された第１の信号成分３６及び符号化された第２の信号成分３８はそれぞれ、図２に示す第１の信号成分１２６及び第２の信号成分１２８に対応し得る。前述の通り、符号化された第１の信号成分３６を含む情報は、符号化された第２の信号成分３８の部分集合であり得る。

符号化された第１の信号成分３６は、変調器及び逆高速順方向フーリエ変換ブロック４０に供給される。図３に示すように、符号化された第１の信号成分３６によって表すＯＦＤＭ周波数スペクトルの一部分は、符号化された第２の信号成分３８によって表す周波数スペクトル全体の「コア」とみなすことができる。符号化された第２の信号成分３８は、符号化器３４により、変調器及び逆高速フーリエ変換ブロック４２に供給される。変調器及び逆高速フーリエ変換ブロック４０及び４２はそれぞれ、変調された第１の信号成分４１及び変調された第２の信号成分４３をＲＦアップコンバータ・ブロック４４に供給する。ＲＦアップコンバータ・ブロック４４は、アンテナ４６を介してＯＦＤＭ形式の情報を送信するよう適合される。

ＯＦＤＭブロードキャスト信号４８はアンテナ４６からシステム２００の受信部分３３の受信アンテナ５０に送信される。アンテナ５０によって受信されると、ＯＦＤＭブロードキャスト信号４８はＲＦ受信器５２に供給される。ＲＦ受信器５２は信号を高速フーリエ変換ブロック５４及び高速フーリエ変換ブロック５６に供給する。高速フーリエ変換ブロック５４は、第１の信号成分１２６（図３）に対応する受信周波数スペクトルの部分のみを処理するよう適合され得る。高速フーリエ変換ブロック５６は、第２の信号成分１２８（図３）に対応する情報を処理するよう適合され得る。

高速フーリエ変換ブロック５４は出力を復調器ブロック５８に供給する。高速フーリエ変換ブロック５４によって処理される情報は、送信されるチャネルのＯＦＤＭ周波数スペクトルのより小さな帯域幅を表すので、その信号は、周波数スペクトル全体よりも低いデータ・レートを有する情報を表す。その結果、信号を適切に回復するためにサンプル・レート変換が必要であり得る。そのサンプル・レート変換は例えば、復調器ブロック５８から入力を受信するタイムベース補正ブロック６０によって行うことができる。タイムベース補正ブロック６０は次いで、入力を第１の信号復号化器６２に供給する。第１の信号復号化器６２は、第１の信号成分１２６（図３）に含まれる情報に対応する出力信号を生成する。

処理後、高速フーリエ変換ブロック５６は復調器ブロック６０に出力を供給する。復調器ブロック６０は同様に出力を第２の信号復号化器６４に供給する。復調器ブロック６０及び第２の信号復号化器６４によって処理される情報は、第２の信号成分１２８（図３）に対応し、これは、受信されたチャネルについてＯＦＤＭ周波数スペクトル全体を実施する。

図５は、本発明の別の例示的な実施例の動作を示す処理フロー図である。処理は全体を参照符号３００で表す。

ブロック７２で、処理が開始する。ブロック７４で、第１の信号成分を符号化して、符号化された第１の信号成分（図４に示す符号化された第１の信号成分３６など）を生成する。符号化された第１の信号成分３６を、ブロック７６において示すように変調して、変調された第１の信号成分４１を生成する。本発明の例示的な実施例では、変調された第１の信号成分４１は、ＯＦＤＭブロードキャスト信号４８としての送信前に、周波数スペクトルの部分集合に変調される。前述の通り、周波数スペクトル全体に対する、帯域幅における結果として生じる削減は、第１の信号成分に対応するデータの受信特性を向上させることができる。

ブロック７８では、第２の信号成分を符号化して、符号化された第２の信号成分３８（図４）を生成する。符号化された第２の信号成分３８は、第１の信号成分３６（図４）に対応する、データの超集合を含む。ブロック８０で、第２の信号成分を、ブロードキャスト信号に対応する周波数スペクトル全体に変調して、変調された第２の信号成分４３（図４）を生成する。変調された第１の信号成分４１及び変調された第２の信号成分４３は次いで、ブロック８２に示すように、ＯＦＤＭブロードキャスト信号４８として送信される。ブロック８４で、処理は終了する。

図６は、本発明の別の例示的な実施例の動作を示す処理フロー図である。処理は全体を参照符号４００で表す。

ブロック９２で、処理が開始する。ＯＦＤＭブロードキャスト信号が、ブロック９４に示すように、そのブロードキャスト周波数スペクトルの部分集合に復調される。ＯＦＤＭブロードキャスト信号は更に、ブロック９６に示すように、ブロードキャスト周波数スペクトル全体に復調される。周波数スペクトルの部分集合への復調の結果、第１の復調信号に対応するデータがブロック９８で供給される。このデータは第１の信号成分１２６（図３）に対応し、これは、第２の信号成分１２８（図３）によって表すデータのより低い分解能バージョンであり得る。更に、第２の復調信号に対応するデータが、ブロードキャスト周波数スペクトル全体への、ＯＦＤＭブロードキャスト信号の復調（ブロック９６）の結果として、ブロック１００で供給される。ブロック１０２で、処理は終了する。前述の通り、より低い分解能の表示に適したユーザ装置は、第１の信号成分に対応するブロードキャスト・スペクトルの一部分のみにチューニングすることにより、向上した受信を有するよう適合され得る。

本発明は、種々の修正形態及び代替的な形態を呈し得るが、特定の実施例を例として図面において示しており、本明細書及び特許請求の範囲において詳細に説明する。しかし、本発明は、記載した特定の形態に制限されることを意図するものでない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲記載の本発明の趣旨及び範囲内に収まる修正案、均等物、及び代替策全てを包含するものである。

データをＯＦＤＭシステムにおいて送信することができる例示的な形式を示す図である。 例示的なＯＦＤＭ送信波形を示す図表である。 本発明の例示的な実施例による、第１の信号成分及び第２の信号成分を有するＯＦＤＭ波形を示す図表である。 本発明の例示的な実施例による、ＯＦＤＭ信号を送信し、受信するシステムを示すブロック図である。 本発明の例示的な実施例の動作を示す処理フロー図である。 本発明の別の例示的な実施例の動作を示す処理フロー図である。

Claims (20)

1. 第１の帯域幅を備えた周波数スペクトルを有する受信直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ブロードキャスト信号を処理する方法であって、
   前記周波数スペクトルの部分集合に前記ＯＦＤＭブロードキャスト信号を復調して、第１の復調信号成分を生成する工程と、
   前記第１の復調信号成分を処理して、ビデオ信号の第１の表現を生成する工程とを含む方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記周波数スペクトルに前記ＯＦＤＭブロードキャスト信号を復調して、第２の復調信号成分を生成する工程と、前記第２の復調信号成分を処理して、前記ビデオ信号の第２の表現を生成する工程とを含む方法。
3. 請求項１記載の方法であって、前記ブロードキャストＯＦＤＭ信号は、前記周波数スペクトル内に複数のキャリアを含む方法。
4. 請求項１記載の方法であって、前記第１の復調信号に対応するデータが、前記ＯＦＤＭブロードキャスト信号において、第２の復調信号成分に対応するデータと、少なくとも一ガードバンドだけ、離間している方法。
5. 請求項１記載の方法であって、前記ビデオ信号の前記第１の表現は、前記ビデオ信号の第２の表現よりも低い分解能を有する方法。
6. 請求項１記載の方法であって、前記第１の復調信号成分に対してタイムベース補正を行う工程を含む方法。
7. 請求項１記載の方法であって、前記方法に記載された工程それぞれが、前記方法に記載された順序で行われる方法。
8. 信号処理の方法であって、
   第１の信号成分を符号化して、符号化された第１の信号成分を生成する工程と、
   前記符号化された第１の信号成分を周波数スペクトルの部分集合に変調して、変調された第１の信号成分を生成する工程と、
   第２の信号成分を符号化して、符号化された第２の信号成分を生成する工程であって、前記符号化された第２の信号成分は、前記第１の信号成分に対応するデータを含む工程と、
   前記符号化された第２の信号成分を前記周波数スペクトルに変調して、変調された第２の信号成分を生成する工程と、
   前記変調された第１の信号成分及び前記変調された第２の信号成分をブロードキャスト信号として送信する工程とを含む方法。
9. 請求項８記載の方法であって、前記ブロードキャスト信号は直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号を含む方法。
10. 請求項８記載の方法であって、前記ブロードキャスト信号は、前記周波数スペクトル内に複数のキャリアを含む方法。
11. 請求項１０記載の方法であって、前記周波数スペクトルの部分集合は、前記複数のキャリアの部分集合を含む方法。
12. 請求項８記載の方法であって、前記第１の信号成分に対応するデータが、前記ブロードキャスト信号において、前記第２の信号成分に対応するデータと、少なくとも一ガードバンドだけ、離間している方法。
13. 請求項８記載の方法であって、前記第１の信号成分に対応するデータは、前記第２の信号成分に対応するデータの低分解能バージョンを表す方法。
14. 請求項８記載の方法であって、前記符号化された第１の信号成分及び前記符号化された第２の信号成分に対して逆高速フーリエ変換を行う工程を含む方法。
15. 請求項８記載の方法であって、前記方法に記載された工程それぞれが、前記方法に記載された順序で行われる方法。
16. 周波数スペクトルを有する直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ブロードキャスト信号を処理するシステムであって、
    前記周波数スペクトルの部分集合に前記ＯＦＤＭブロードキャスト信号を復調して、第１の信号成分に対応する第１の復調信号成分を生成するよう適合された第１の回路と、
    前記第１の復調信号成分に対応するデータを供給するよう適合された第２の回路とを備えるシステム。
17. 請求項１６記載のシステムであって、前記周波数スペクトルに前記ＯＦＤＭブロードキャスト信号を復調して、前記第１の信号成分及び第２の信号成分の合成に対応する第２の復調信号成分を生成するよう適合された第３の回路を備えるシステム。
18. 請求項１６記載のシステムであって、前記第１の復調信号成分に対応するデータは、前記第１の信号成分及び第２の復調信号成分の合成に対応するデータの低分解能バージョンを表すシステム。
19. 請求項１６記載のシステムであって、前記復調された第１の信号成分に対してタイムベース補正を行うよう適合された第３の回路を備えるシステム。
20. 請求項１６記載のシステムであって、前記第１の復調信号成分に対応するデータが、前記ＯＦＤＭブロードキャスト信号において、第２の復調信号成分に対応するデータと、少なくとも一ガードバンドだけ、離間しているシステム。

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