JP2010521939A - 複数のフィルタバンクを用いる多重搬送波受信機のロバストな同期方法及びそれに対応する受信機とトランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓ／Ｎ比が低く搬送波周波数オフセットが大きい場合でも多重搬送波トランシーバを同期可能にする。
【解決手段】通信チャネル（２００）を介して通信可能な送信機（１００）と受信機（３００）とから成る、フィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバにおいて、トレーニングモードでは、送信機（１００）から周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを送り、受信機（３００）でトレーニングシーケンスからタイムアライメント情報を確定し、それを用いて受信機（３００）を送信機（１００）に粗同期させ、データモードでは、多重搬送波変調データ（１）を送信機（１００）から送り、パイロット信号は前記データ（１）内に多重化され、該パイロット信号を用いて受信機（３００）内でサンプリング周波数のオフセットと位相ジッターを追跡し、受信したパイロット信号を用いて確定された追跡情報を援用して、トランシーバの継続的な同期を行う。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明は、信号対ノイズ比がとても低く、周波数オフセットが大きい、例えば複数の余弦変調フィルタバンク、複数のウェーブレットパケットフィルタバンクや複数の複素変調フィルタバンクのような複数のフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバで用いられる同期方法及びその方法を実施するのに適した受信機に関するものである。

関連技術の説明
先行技術の同期方法の開発は、単一トーン無搬送波振幅変調（ＣＡＰ）トランシーバまたはデジタル多重トーン（ＤＭＴ）トランシーバ及び直交波周波数分割多重（ＯＦＤＭ）トランシーバに向けて行われてきた。

ＤＭＴトランシーバ及びＯＦＤＭトランシーバが搬送波周波数オフセットと位相ノイズに対して敏感だということは、ＣＡＰ変調を介したこれらの変調技術の欠点としてよく知られている。

例えば複数の余弦変調フィルタバンク、複数のウェーブレットパケットフィルタバンクや複数の複素変調フィルタバンクのような複数のデジタルフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバは、阻止帯域減衰量が改善されているので、ＤＭＴトランシーバやＯＦＤＭトランシーバよりもスペクトル特性が良いのだが、多重搬送波トランシーバを同期するのには、更に多くの課題が残されている。

欧州特許第０８２７６５５号明細書に記載されているような、結合周波数オフセットとタイミングのミスマッチを検出し、そして補正する技術は、特に、受信機における信号対ノイズ比が非常に低く、かつ／または、搬送波周波数オフセットが大きい場合には、複数のフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバで用いるには不適切である。

米国特許第５２２８０６２号明細書に開示された方法及びシステムは複数のマルチトーン受信機をＯＦＤＭ変調に基づき大まかに同期するためのものであり、単一トーン伝送を用いてトレーニングピリオド中の粗同期を達成している。そのようにして、搬送波周波数オフセットとタイミングのミスマッチもまた合わせて推定し、マルチトーン通信モードでデータ伝送を行うのに先立って補正する。そのような粗同期を達成するのに用いるエネルギー検出器は、ｎｕｌｌシンボルの遷移に狙いを定める。その場合、二つの単一パイロットトーンを用いて、周波数とタイミングのエラーを同時に推定して補正する。注目すべきは、これは、狭いオフセット周波数帯域での捕捉が可能になるに過ぎないということである。

先行技術の装置と方法とにはもう一つの限界があり、それは、オペレーション帯域内部に、共存を許容するのに用いるのが不可能な周波数帯域がある場合、性能が落ちるということである。

本発明の簡単な要約
そういうわけで、本発明の目的の一つは、（例えば送電線を用いたブロードバンド通信で遭遇するような）信号対ノイズ比がとても低く、搬送波周波数オフセットが大きい場合でも、例えば複数の余弦変調フィルタバンク、複数のウェーブレットパケットフィルタバンクや複数の複素変調フィルタバンクのような複数のフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバを同期する方法を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、（例えば送電線を用いたブロードバンド通信で遭遇するような）信号対ノイズ比がとても低く、搬送波周波数オフセットが大きい場合でも同期させることができる、例えば複数の余弦変調フィルタバンク、複数のウェーブレットパケットフィルタバンクや複数の複素変調フィルタバンクのような、複数のフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバを提案することである。

本発明によると、これらの目的は、対応する独立請求項の特徴を備えた同期方法、そして特に、例えば余弦変調フィルタバンク、ウェーブレットパケットフィルタバンクまたは複素変調フィルタバンクのようなフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバ用の同期方法により達成されるのであって、そのトランシーバは、通信チャネルを介して互いに通信可能な送信機と受信機とから成るものであり、その方法は以下の手順から成る：
オペレーションのトレーニングモードにおいて：送信機から通信チャネルを介して周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを送り、
受信機において、受信したトレーニングシーケンスからタイムアライメント情報を確定し、
前記タイムアライメント情報を用いて、受信機の前記送信機との粗同期を行い、
オペレーションのデータモードにおいて：多重搬送波変調データを通信チャネルを介して送信機から送り、パイロット信号は前記データ内に多重化され、
受信したパイロット信号を用いて、受信機内部でサンプリング周波数オフセット及び位相ジッターを追跡し、
受信したパイロット信号を用いて確定された追跡情報を援用し、トランシーバの継続的な同期を行う。

本発明によると、これらの目的は、多重搬送波信号を受信するための受信機により達成されるのであって、該受信機は対応する独立請求項の特徴を有し、そして特に、
例えば余弦変調フィルタバンク、ウェーブレットパケット変調フィルタバンクまたは複素変調フィルタバンクのような、多重搬送波信号を復調するためのフィルタバンクを用いる信号処理装置、
受信した信号の前処理をするための前処理装置、
送信機と受信機との間で伝送チャネルを介して通信を行う際に、前処理装置のチューニングパラメーターを確定して、受信機を送信機に大まかに同期させる粗同期装置、
前処理装置の出力を、粗同期装置の入力か信号処理装置の入力かのどちらか一方につなぐための切り替え手段
を備え、粗同期装置は、受信したトレーニングシーケンスからタイムアライメント情報を確定するためのタイムアライメントモジュールを備える。

本発明によると、これらの目的を達成するのに用いられるトランシーバは、このような受信機と送信機とを備えるものである。

本発明によると、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスは、禁止された周波数帯域が切り出されていて、そのトレーニングシーケンスがまず送信されることで、信号対ノイズ比が低く、搬送波周波数オフセットが大きい場合でも、呼び出された側の受信機が送信機と同期できるようになる。この粗同期が一旦実行されると、送信機が、多重搬送波変調データを、多重化されたパイロットトーンとともに、データモードで送信し始める。その多重化されたパイロットトーンが、受信機の中で用いられるのは、受信機内部で必要な補正措置を適用することにより、トランシーバを正確に同期させることができるように、受信した信号の位相ジッター及びタイミングのずれを継続的に追跡するためである。

本発明の好ましい実施例によると、粗同期は、トランシーバがトレーニングモードになっている時であり、その時送信機は、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを送信する。第一の手順では、タイムアライメントの確定を、整合フィルタを用いて行うが、そのフィルタは送信されたトレーニングシーケンスに最適化されたものである。第二の手順では、そのようにして得られたタイムアライメント情報を用いて、搬送波周波数オフセットを検出し、そして補正するが、その際に用いられるトレーニングシーケンスは受信機に既知のものである。搬送波周波数オフセットが一旦補正されると、受信機内部の時間領域イコライザーの係数が、例えば、等化された、搬送波周波数オフセット補正後の、そしてタイムアライメント後の受信信号と、既知のまた好ましくはローカルに発生させたトレーニングシーケンスとの間の周波数加重平均平方誤差（ＭＳＥ）を最小化することにより計算される。

本発明によると、粗同期が一度行われると、受信機はデータモードに切り替わる。好ましくは、受信機には、例えばローカル発振器の周波数ジッターから生じる、シンボルの並び具合のずれ及び搬送波周波数ジッターを追跡する手段が備えられる。好ましい実施例では、このような手段ではパイロットトーンが用いられ、そのようなパイロットトーンは多重化され送信機から送信されたデータになる。適用された多重搬送波同期技術には、好ましくは、時間領域サンプリング周波数のエラーの検出及び補正が伴っており、その一方で、位相偏移及び周波数偏差は好ましくは位相ローテーターで補正される。

典型的には、本発明のトランシーバで用いられる複数の送信チャネルは（例えば０．５ＭＨｚ、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、４ＭＨｚそして／または８ＭＨｚのチャネルというように）帯域幅が様々である。ある実施例においては、このような帯域幅の限られたチャンネルは、例えば１．６ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数帯域に含まれる。

一つの好ましい実施例においては、トレーニングモードからデータモードへの切り替えは、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを受信したことを検出したことで開始される。

下記の添付図面を参照しつつ、以下に続く本発明の実施例の詳細な説明を考慮することで、本発明を更によく理解できる。

本発明の好ましい実施例にしたがった多重搬送波トランシーバのブロック図。 通信チャネルを帯域幅の様々な複数のサブチャネルに分けて仕切った一例を示す。 トレーニングモードでの本発明の好ましい実施例にしたがった受信機の部分的ブロック図。 データモードでの本発明の好ましい実施例にしたがった受信機の部分的ブロック図。 単純なコード化されたトレーニングシーケンスの一例であり、禁止された周波数帯域が切り出されているものを示す。 図４ａの信号の整合フィルタリングを行った結果を示す。 図４ａのトレーニングシーケンスをバンドパス通信チャネルを介して送信する際に受信したノイズまじりの信号の復調した同相部分を示す。 図４ａのトレーニングシーケンスをバンドパス通信チャネルを介して送信する際に受信したノイズまじりの信号の復調した直角位相部分を示す。 （図５ａの）復調した同相部分の整合フィルタリングを行った結果を示す。 （図５ｂの）復調した直角位相部分の整合フィルタリングを行った結果を示す。 本発明の好ましい実施例にしたがって、トレーニングモードにおいて行った、データを援用した搬送波周波数オフセットの反復推定を図示している。 データモードにおける、本発明のある一つの実施例にしたがった位相ローテーターの追跡性能を示す。 信号対ノイズ比が０ｄＢである場合の、本発明の好ましい実施例にしたがった位相ローテーターの位相追跡誤差を示す。 信号対ノイズ比が５ｄＢである場合の、本発明の好ましい実施例にしたがった位相ローテーターの位相追跡誤差を示す。 信号対ノイズ比が１０ｄＢである場合の、本発明の好ましい実施例にしたがった位相ローテーターの位相追跡誤差を示す。 データモード中にサンプリング周波数と位相の誤差を補正する、本発明の好ましい実施例にしたがった補間器／リサンプラーの同期性能を示す。 図９ａの同期性能に対応するエラー信号を示す。

本発明の幾つかの考えられる実施例の詳細な説明
図１は、本発明の好ましい実施例にしたがった複数のフィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバの簡略化したブロック図である。トランシーバには、例えば離散的余弦変調フィルタバンク、ウェーブレットパケットフィルタバンクまたは複素変調フィルタバンクを用いる送信機１００と、それに対応する受信機３００が含まれる。

送信機１００と受信機３００は、通信チャネル２００を介して互いに通信することができる。以下の説明においては、通信チャネル２００はベースバンドかバンドパスかのどちらかであり、ノイズが混じっていて、高度に周波数選択的な減衰および位相応答があるものと想定されている。そのような通信チャネルには、例えば送電線を介したブロードバンド通信で遭遇する可能性がある。しかしながら、その他の有線、無線または混合の通信チャネルも本発明のトランシーバと併用が可能である。

送信機１００には、通信チャネル２００を介して受信機３００に送信されることになる入力データ１を変調するために、例えば離散的余弦変調フィルタバンク、ウェーブレットパケットフィルタバンクまたは複素変調フィルタバンクのようなフィルタバンクを用いる変調器１０が備えられる。本発明によると、送信機１００には、受信機３００を送信機１００に大まかに同期させるためにトレーニングモードで使用されることになる周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを生成するためのトレーニングシーケンス生成器１１が備えられるが、それについては更に後に説明する。送信機１００には更に、例えば機械的、電子的もしくは電子機械的スイッチのような切り替え手段１２が備えられ、それにより、フィルタバンクの入力をトレーニングモードでトレーニングシーケンス生成器１１の出力につなぐか、データモードで送信されることになるデータ（１）につなぐ。

受信機３００には、受信した信号３をバンドパスの場合にはダウンコンバージョンして等化するための前処理装置１３と、前処理装置１３をチューニングするためのパラメーターを決定し、そしてそうすることで、トランシーバの粗同期を行うための粗同期装置１５が備えられるが、その詳細については後に説明する。受信機３００には更に、受信した信号を復調し、そしてそうすることで、送られた入力データ１に対応する出力データ７を生成するための信号処理装置１６が備えられる。その復調を行う際に用いるフィルタバンクは、例えば離散的余弦変調フィルタバンク、ウェーブレットパケットフィルタバンクまたは複素変調フィルタバンクで、好ましくは、送信機１００の変調器１０で用いられるフィルタバンクの逆である。好ましくは、信号処理装置１６は、また、精密な同期と追跡を行うが、それについては更に後に説明する。受信機３００には更に、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを生成するための基準トレーニングシーケンス生成器１７と、前処理装置１３の出力４をトレーニングモードで粗同期装置１５に向けるか、あるいはデータ送信モードで信号処理装置１６に向けるか、どちらかをするための、例えば機械的、電子的または電子機械的スイッチのような、切り替え手段１４が備えられる。

本発明によると、図１の多重搬送波トランシーバは、そのようにして、トレーニングモードとデータモードという二つの全く別のモードで動作可能である。トランシーバは、切り替え手段１２と１４を用いて、一つのモードから別のモードへと切り替えることができる。トレーニングモードを用いるのは、送信機１００と受信機３００との間での通信セッションの開始時に粗同期を行うためであり、一方、精密な同期と追跡とは、多重搬送波データの変調、送信及び復調とともに、データモード中に行われる。

トレーニングモード
通信セッションの開始時に、送信機１００をトレーニングモードに切り替える。このモードでは、送信機の切り替え手段１２は、送信機１００が送った信号２が、トレーニングシーケンス生成器１１から来るデータを用いてフィルタバンク１０が生成した、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスに対応するように切り替えられる。その一方で、受信機３００の中の切り替え手段１４は、前処理装置１３の出力が粗同期装置１５に向けられるように切り替えられる。

送信機１００がトレーニングモードで送った信号２は、このようにして、トレーニングシーケンス生成器１１から来るデータを用いてフィルタバンク１０が生成した、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスに対応する。本発明によると、トレーニングモードで送った信号２は、禁止された周波数帯域が切り出された、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスである。詳細については後述するが、受信機３００には、受信した信号３の信号対ノイズ比が低いにもかかわらず、時間領域整合フィルタリング技術を用いて、受信した周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスのタイムアライメントを検出するための手段１５、１３が備えられる。

そこから生じたタイムアライメント情報を、つぎに、既知のトレーニングシーケンス８とともに用いて、受信機３００の内部での必要な搬送波周波数オフセットの調整を推定しかつ実行する。既知の周期的かつコード化されたトレーニングシーケンス８は、好ましくは、トレーニングシーケンス生成器１７を用いてローカルに生成する。つぎに、前処理装置１３の内部の時間領域イコライザーの係数を調整することにより、通信チャネル２００の悪影響を最小限にし、それにより、トランシーバの粗同期を達成する。

ある一つの好ましい実施例においては、送信機１００とその受信機３００との間の通信に使用可能な帯域幅を、例えば図２に概要を示しているように、帯域幅が様々な複数のサブチャネルに分ける。図２中で、水平軸は周波数を、垂直軸は信号電力のスペクトル密度を示す。特にこの例に限って言えば、各サブチャネルの帯域幅は、０．５ＭＨｚ、１ＭＨｚ、２ＭＨｚまたは４ＭＨｚで、サブチャネルのすべてが１．６ＭＨｚから１００ＭＨｚまでの周波数帯域に含まれている。しかしながら、他の帯域幅の値や周波数帯域も、本発明の枠内でなら可能である。本発明によると、周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを送信するためにトレーニングモードで用いられる通信チャネル２００は、そのようなサブチャネルのいずれであってもよい。

本発明の好ましい実施例による、前処理装置１３と粗同期装置１５の詳細が図３ａに概要的に示されている。この実施例によると、前処理装置１３には、バンドパスの場合に受信した信号３のダウンコンバージョンをするための周波数減退乗算器２０と、通信チャネル２００の悪影響を最小限にするための時間領域イコライザー２１が備えられる。トレーニングモードでは、前処理装置１３の出力４を切り替え手段１４が粗同期装置１５の入力６に向ける。

粗同期装置１５には、受信して前処理をされた信号４のタイムアライメントを確定するためのタイムアライメントモジュール２２と、イコライザー２１のチューニングに必要な係数の推定をするための係数推定器２３と、搬送波周波数オフセット推定器２４が備えられる。好ましくは、粗同期装置１５には更に、数値で制御される発振器２５も備えられることが望ましい。トレーニングモードでは、粗同期装置１５が受信するのは、受信して前処理をされた信号４に対応する入力信号６と、ローカルに生成された周期的かつコード化されたトレーニングシーケンス８である。タイムアライメントを受信信号６について行う際に用いるのは、既知の整合フィルタリング技術を、送られたトレーニングシーケンスに適合させたものである。タイムアライメント情報を、つぎに、係数推定器２３と搬送波周波数オフセット推定器２４との両方と、フィルタバンク１６に与える。

係数推定器２３が時間領域イコライザー用の係数を計算する際に基礎となるのが、送信機が送ったトレーニングシーケンスに対応しており、受信してＣＦＯを補正した信号６と、ローカルに生成された周期的かつコード化されたトレーニングシーケンス８である。タイムアライメントモジュールから受信したタイミングアライメント情報を用いて、イコライザー２１が出力した、受信してＣＦＯを補正した信号６と、ローカルに生成されたトレーニングシーケンス８との間のエラー信号を計算する。そうして計算された係数を、つぎに、イコライザー２１に転送すると、そこで、それら係数がそのチューニングに用いられることになる。

イコライザー２１は、例えば、両極と両ゼロ（ｐｏｌｅｓ ａｎｄ ｚｅｒｏｓ）とを有する、時間領域、無限インパルス応答イコライザーである。ある一つの変形実施例によると、イコライザーを構成するのは、一つの部分的に間隔を置いた有限インパルス応答装置と、一つの無限インパルス応答装置である。

好ましい実施例によると、イコライザー２１の係数の計算は、既知のトレーニングシーケンス８とイコライザー出力４との間の周波数加重平均平方誤差（ＭＳＥ）を最小化し、そうすることにより、タイムアライメントモジュール２２からのタイミングアライメント情報を用いて係数推定器２３の中で行われる。

好ましくは、係数推定器２３の中で計算される係数、例えば両極と両ゼロとを有する、時間領域、無限インパルス応答イコライザー２１の無限インパルス応答部分の係数は、イコライザー２１に送信する前に、例えば係数推定器の内部で、テストし調整することにより、新しい係数の結果として必ず、安定したイコライザーができるように確実にすることが望ましい。

搬送波周波数オフセット推定器２４もまた、タイムアライメントモジュール２２が確定したタイムアライメント情報とともに、受信した信号６とローカルに生成されたトレーニングシーケンス８の両方を受信する。搬送波周波数オフセット推定器２４が、受信した信号３の周波数オフセットを推定するために、データを援用した検出を行う。そのようにして確定された搬送波周波数の補正を、数値で制御される発振器２５に供給することにより、周波数減退乗算器２０の調整を適切に行う。

データ送信モード
粗同期が一旦達成されると、受信機がデータモードに切り替わる。図１を参照すると、送信機１００が送った信号２は、その時、変調されたデータ１に対応する。受信した信号３は前処理装置１３で周波数を低められ、等化され、次に、受信して前処理をされた信号４、５は、信号処理装置１６に向けられて、そこで復調される。

通信チャネル２００を介したデータ１の送信は、そういうわけで、フィルタバンク変調器１０を用いて行われる。好ましくは、複数のパイロット信号を多重化してデータ１にすることにより、データ送信モードで、受信機３００と送信機１００との間で継続的な同期ができるようにすることが望ましい。ある一つの実施例によると、（Ｎを例えば８に等しいとして）Ｎ個のパイロット信号を用いる。ある一つの変形実施例によると、Ｎ個のパイロット信号が周波数帯域上をスライドしていく。

図３ｂは、データ処理装置１６を更に詳細に図示するものである。データ処理装置１６は、搬送波位相ローテーター３０と受信して前処理された信号５の位相を追跡するための搬送波位相推定器３１とから成り、それをもって、トランシーバの継続的な精密同期を行うのに貢献するものである。搬送波位相推定器３１が搬送波位相ローテーター３０の出力信号を感知して、位相誤差の推定を、盲目的に、あるいは、既知のパイロットシンボルを用いるかのどちらかで行い、そして、この推定及び／または補正パラメーターを搬送波位相ローテーター３０に送ることにより、受信した信号５の実際の位相に合わせてそれを調整する。

データ処理装置１６には更に、サンプリングオフセット推定器３４とパイロット基準生成器３５に連動する、補間器／リサンプラー３２と多重搬送波復調器３３が備えられる。受信した信号５は、一度、搬送波位相ローテーター３０で処理されて、補間器３２によりリサンプリングされて、多重搬送波復調器３３で復調されると、そこから、送信機１００が変調して送り出したデータに対応するデータ７を出力する。サンプリング周波数オフセットをサンプリングオフセット推定器３４で推定する際に用いられるのは、パイロット基準生成器３５でローカルに生成された既知のパイロット信号と、フィルタバンク３３の出力である。つぎに、補間器／リサンプラー３２が、サンプリングオフセット推定器３４から補正措置を受信して、サンプリングオフセット推定器３４で識別されたサンプリング周波数オフセットの補正を行う。

そういうわけで、本発明のある一つの好ましい実施例によると、データ送信モード中にトランシーバの精密同期を達成する際には、はじめに、搬送波位相ジッターを位相ローテーター３０が補正し、そして次に、データの中の多重化された複数のパイロット信号から得られた情報を、フィルタバンク３３に転送する前に、受信されて位相を補正された信号をリサンプリングすることにより、記号をきめ細かく整列させてサンプリング位相／サンプリング周波数エラーを補正するために用いる。

トレーニングモードからデータ送信モードへの切り替え
本発明によると、そして図１を参照すると、粗同期を、一旦トレーニングモードで行うと、受信機は、送信機１００の中の切り替え手段１２と受信機３００の中の切り替え手段１４により、データモードに切り替わる。ある一つの好ましい実施例によると、この切り替えを開始するのは、コード化されたトレーニングシーケンスを送り出す、トレーニングシーケンス一覧表索引１１である。そのコード化されたトレーニングシーケンスが、受信機３００で検出されて、受信機３００の中の切り替え手段１４をデータ送信モードに切り替えるように命令が出され、一方、送信機１００の中の切り替え手段１２もまた始動させられて、フィルタバンク１０を用いて変調されたデータ１を通信チャネル２００を介して送信できるようになる。

図４ａには、トレーニングシーケンスを逆転させたもの４２とともに、周期的トレーニングシーケンス４１の一例が示されており、一方、図４ｂには、それに対応する整合フィルタリング４３が示されている。どちらの図においても、サンプルインデックスは水平軸に、一方、その信号の標準化された振幅は垂直軸に示されている。その整合フィルタに通した信号の頂点４４の位置によりタイムアライメント情報が得られる。相互相関関数の計算は、粗同期装置１５で整合フィルタリング技術を用いて行う。

現実世界における一例として、図５ａに示されているのは、減衰と位相応答の周波数選択性が高い、ベースバンドかバンドパスかいずれか一方の、ノイズの混じる通信チャネルを介して、図４ａのトレーニングシーケンス４１とトレーニングシーケンスを逆転させたもの４２とを送信する場合の、受信された信号の実部５１である。この例においては、受信された信号の信号対ノイズ比は０ｄＢである。図５ｂは、その同じ受信された信号の虚部５２を示す。対応する整合フィルタの出力６１、６２が、図６ａと図６ｂにそれぞれ示されている。このような図のすべてにおいて、サンプルインデックスが水平軸に示されており、一方で、その信号の標準化された振幅が垂直軸に示されている。上記に説明したように、整合フィルタの出力６１または６２の頂点６３または６４の位置を用いてタイムアライメント情報を確定し、その情報をつぎに、トランシーバの粗同期に用いる。６１と６２から成る整合フィルタの出力のシーケンスを用いて、トランシーバをデータ送信モードに切り替えなければならない時点６５を確定する。但し、注意しなければならないのは、整合フィルタの出力６１、６２は両方とも同じタイムアライメント情報６３、６４を発し、同じ切り替え時点６５を示すということである。

図７に示すように、本発明の同期方法により、信号対ノイズ比が０ｄＢで搬送波周波数オフセットが１０８００Ｈｚであっても、粗同期を行っている間に、周波数オフセット７０を１０Ｈｚ以内に縮減することができる。図７では、周波数オフセットの値は、垂直軸にＨｚで示されており、一方、粗同期方法の反復インデックスは水平軸に示されている。

図８ａに一例として、位相オフセットが４５°、受信された信号の、信号対ノイズ比が０ｄＢ、そして搬送波周波数オフセットが１００ｐｐｍである時の、データ送信モードでの位相ローテーターの追跡性能が示されている。図８ａには、サンプルインデックスが水平軸に示されており、一方、度数で表した強度が垂直軸に示されている。点線８１が示すのは位相オフセットであり、一方、位相の推定は８２で示されている。

それに対応するエラー信号８３が図８ｂに示されている。比較のため、受信された信号の、信号対ノイズ比が５ｄＢ及び１０ｄＢである時の、その結果生じるエラー信号８４、８５が図８ｃと図８ｄにそれぞれ示されている。垂直軸と水平軸に示されている単位は、図８ａから８ｄまでのすべてで同じである。

図９ａは、サンプリング周波数オフセットが５０ｐｐｍで、受信された信号の、信号対ノイズ比が０ｄＢの時の、サンプリング周波数オフセットの推定９１の一例を、パイロット８個を用いて、示すものである。そのサンプリング周波数オフセットは垂直軸にｐｐｍで示されており、一方、その多重搬送波シンボルインデックスは水平軸に示されている。点線９２が示すのは、実際のサンプリング周波数オフセットである。

図９ｂに示されているのは、それに対応するサンプリング位相オフセット９３である。図９ｂでは、標準化されたサンプリング位相オフセットが垂直軸に示されており、一方、多重搬送波シンボルインデックスは水平軸に示されている。

１００ 送信機
２００ 通信チャネル
３００ 受信機
１ 入力データ
１０ 変調器
１１ トレーニングシーケンス生成器
１２ 切り替え手段
１３ 前処理装置
１４ 切り替え手段
１５ 粗同期装置
１６ 信号処理装置
１７ 基準トレーニングシーケンス生成器
２０ 周波数減退乗算器
２１ 時間領域イコライザー
２２ タイムアライメントモジュール
２３ 係数推定器
２４ オフセット推定器
２５ 発振器
３０ 搬送波位相ローテーター
３１ 搬送波位相推定器
３２ 補間器／リサンプラー
３３ 多重搬送波復調器
３４ サンプリングオフセット推定器
３５ パイロット基準生成器

欧州特許第０８２７６５５号明細書 米国特許第５２２８０６２号明細書

Claims (14)

1. フィルタバンクを用いる多重搬送波トランシーバのための同期方法であり、前記フィルタバンクは余弦変調フィルタバンクもしくはウェーブレットパケットフィルタバンクあるいは複素変調フィルタバンクのいずれかであり、前記トランシーバは通信チャネル（２００）を介して互いに通信可能な送信機（１００）と受信機（３００）とから成り、前記方法は以下の手順：
   オペレーションのトレーニングモードにおいて：前記送信機（１００）から前記通信チャネル（２００）を介して周期的かつコード化されたトレーニングシーケンスを送り、
   前記受信機（３００）において、前記周期的トレーニングシーケンスからタイムアライメント情報を確定し、
   前記タイムアライメント情報を用いて、前記受信機（３００）の前記送信機（１００）との粗同期を行い、
   オペレーションのデータモードにおいて：多重搬送波変調データ（１）を前記通信チャネル（２００）を介して前記送信機（１００）からインモードで送り、パイロット信号は前記データ（１）内に多重化され、
   前記パイロット信号を用いて前記受信機（３００）の内部でサンプリング周波数オフセットと位相ジッターを追跡し、
   受信したパイロット信号を用いて確定された追跡情報を援用し、前記トランシーバの継続的な同期を行う、
   という手順から成る、同期方法。
2. 送信されたトレーニングシーケンスが幾つかの禁止された周波数帯域を占めることはない、請求項１に記載の同期方法。
3. トレーニングシーケンスから禁止された周波数帯域を切り出すという手順が含まれる、請求項２に記載の同期方法。
4. 粗同期を行う前記手順には、前記受信機（３００）の時間領域チャネルイコライザー（２１）をチューニングするための係数を計算することが含まれている、請求項１〜３のいずれか一つに記載の同期方法。
5. 前記イコライザー（２１）は無限インパルス応答イコライザーであり、また、前記イコライザー（２１）をチューニングする前に、前記係数の安定性のチェックが行われる、請求項４に記載の同期方法。
6. 粗同期を行う前記手順には、前記受信機（３００）において、前記トレーニングシーケンスの搬送波周波数オフセットを推定することが含まれている、請求項１〜５のいずれか一つに記載の同期方法。
7. 前記トランシーバの継続的な同期を行う前記手順には、前記受信機（３００）の位相ローテーターと補間器／リサンプラーとを同時に調整することが含まれている、請求項１〜６のいずれか一つに記載の同期方法。
8. 多重搬送波信号の受信のための受信機（３００）であり、
   余弦変調フィルタバンクまたはウェーブレットパケット変調フィルタバンクあるいは複素変調フィルタバンクのいずれかのフィルタバンクを用いて多重搬送波信号を復調するための信号処理装置（１６）と、
   受信した信号（３）の前処理をするための前処理装置（１３）と、
   送信チャンネル（２００）を介して前記送信機（１００）と前記受信機（３００）が互いに通信を行う際に、前記前処理装置（１３）のチューニングパラメーターを確定して、前記受信機（３００）の前記送信機（１００）との大まかな同期を行う粗同期装置（１５）と、
   前記前処理装置（１３）の出力を、前記粗同期装置（１５）か、前記信号処理装置（１６）か、どちらか一方につなぐための切り替え手段（１４）とを備え、
   前記粗同期装置（１５）は、受信したトレーニングシーケンス（６）からタイムアライメント情報を確定するためのタイムアライメントモジュールを備えることを特徴とする、受信機（３００）。
9. 前記前処理装置（１３）は時間領域イコライザー（２１）を備え、前記粗同期装置（１５）は更に、前記タイムアライメント情報、前記受信したトレーニングシーケンス（６）と既知のトレーニングシーケンス（８）を用いて、前記イコライザー（２１）をチューニングするのに必要な係数を推定するためのイコライザー係数推定器（２３）を備える、請求項８に記載の受信機（３００）。
10. 前記前処理装置（１３）は周波数減退乗算器（２０）を備え、
    前記粗同期装置（１５）は更に、
    前記受信したトレーニングシーケンス（６）、前記タイムアライメント情報、そしてトレーニングシーケンス（８）を用いて、前記受信したトレーニングシーケンス（６）の搬送波周波数オフセットを推定するための搬送波周波数オフセット推定器（２４）と、
    前記搬送波周波数オフセット推定器（２４）が推定した搬送波周波数オフセットに基づき、前記周波数減退乗算器（２０）を調整するための数値制御式発振器（２５）と
    を備える、請求項８または９に記載の受信機（３００）。
11. 前記信号処理装置（１６）は、
    搬送波位相ローテーター（３０）と、
    前記搬送波位相ローテーター（３０）の出力に基づき、前記搬送波位相ローテーター（３０）を調整するための搬送波位相推定器（３１）と
    を備える、請求項８〜１０のいずれか一つに記載の受信機（３００）。
12. 前記信号処理装置（１６）は、
    受信した多重搬送波信号（５）をリサンプリングするための補間器／リサンプラー（３２）と、
    リサンプリングされた多重搬送波信号（５）を復調するための、余弦変調フィルタバンクかウェーブレットパケット変調フィルタバンクか複素変調フィルタバンクかのいずれかのフィルタバンク復調器（３３）と、
    前記受信した多重搬送波信号（５）の中の多重化したパイロット信号に基づき、前記補間器／リサンプラー（３２）のチューニングをするためのサンプリングオフセット推定器と
    を備える、請求項８〜１１のいずれか一つに記載の受信機（３００）。
13. 請求項８〜１２のいずれか一つに記載の受信機（３００）と送信機（１００）とから成り、前記送信機（１００）と前記受信機（３００）とは、通信チャネル（２００）を介して互いに通信可能なトランシーバ。
14. 前記送信機（１００）は、
    入力データ（１）を変調して多重搬送波信号にするための、余弦変調フィルタバンクかウェーブレットパケット変調フィルタバンクか複素変調フィルタバンクかのいずれかの、フィルタバンク変調器（１０）と、
    禁止された周波数帯域が切り出された、トレーニングシーケンス生成用の、トレーニングシーケンス生成器（１１）と、
    変調器（１０）の入力を、入力データ（１）か、一覧表索引（１１）の出力かのいずれかにつなぐための切り替え手段（１２）と
    を備える、請求項１３に記載のトランシーバ。

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