JP4366401B2 - 伝送信号を受信するための方法、受信機、およびシステム(pam−ppm信号用の堅固な非コヒーレント受信機) - Google Patents
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Description
Y. SouilmiおよびR. Knoppによる「On the achievable rates of ultra−wideband PPM with non−coherent detection in multi−path environments」というタイトルのIEEE資料 2002年12月にIEEE Journal on Selected Areas in Communicationsの第20巻、第9号に発表され、W. M. LovelaceおよびJ. K. Townsendによる「The effects of timing jitter and tracking on the performance of impulse radio」というタイトルの論文
−開示された非コヒーレント受信機方法および装置とともに、結合PAM−PPM(パルス振幅変調−パルス位置変調)信号と呼ばれる、提案されている伝送信号を使用することは、任意のUWB無線通信、識別、センサまたはローカリゼーション・システムおよびネットワークで適用可能であり、その場合、過度のシステム・パフォーマンスの低下なしでバッテリ電力消費量が最小限でなければならない。
−とりわけ、超広帯域(UWB)無線チャネル、たとえば、3.1GHz〜10.6GHzの間の周波数帯域内のUWBチャネルの幅広いセットで動作するシステムおよびネットワークのための特に堅固な受信機の構築を可能にする、第1の受信信号パスによって提供される信号の積分のための方法ならびにバイポーラ2PPM(バイポーラ2スロットPPM、BP2PPMとも略記する)信号のタイミング回復および同期のための方法が開示される。
−非コヒーレント受信機は、かなり単純なものであり、したがって、構築するのにあまり複雑ではないという利点を有し、妥協点としては、非コヒーレント受信機は一般に、適切に設計されたコヒーレント受信機と比較して相当なパフォーマンス損失を被ることである。本明細書に開示されている非コヒーレント受信機方式はこのようなパフォーマンス損失を低減することができ、本発明は下位のコヒーレントRAKE受信機として、同様のパフォーマンスを達成する非コヒーレント受信機方式を記載するものである。
−好ましい一実施形態では、受信機のパフォーマンスは、最高20ppm(百万分率)までのタイミング・フェーズ・エラーまたはクロック周波数オフセットが存在する場合に、特に、(最適)最尤判断を行うためにバイポーラ2PPMシンボル当たり2つのサンプルが検出器に供給される場合に、堅固なものであることが示されている。
−開始(リセット)信号は状態マシンを「粗シンボル・クロック推定および信号検出(coarse symbol clock estimation & signal detection)」という状態に移行させ、その状態で、それはデータ・パケットの先頭で送信されるプリアンブルを待ち(「信号が検出されなかった(signalnot found)」)、粗シンボル・クロック推定が生成される。
−「信号(プリアンブル)が検出された(signal (preamble) found)」というイベントが発生した後、状態マシンは「細密シンボル・クロック推定(finesymbol clock estimation)」という状態に入り、シンボル・クロックが正常に回復されるまで、そこに存続する。
−「シンボル・クロックが回復された(symbol clock recovered)」というイベントは状態マシンを「同期シーケンス・サーチ(sync sequencesearch)」という状態に進め、その状態で「同期シーケンスが検出された(sync sequence found)」というイベントが発生するまで存続する。
−次に状態マシンは、「データ検出およびタイミング・トラッキング(data detection & timing tracking)」という状態に入り、パケット全体が受信される(「パケットが受信された(packetreceived)」)までそこに存続する。
−上記の後者のイベント後、状態マシンはもう一度、開始状態(「粗シンボル・クロック推定および信号検出」)に入り、次のデータ・パケットのプリアンブル信号が発生するのを待つ。
Claims (10)
- データを検出するために1組のインパルス無線(UWB)チャネル(3)上で伝送信号(TS)を受信するための方法であって、各チャネルが1組のマルチパス・コンポーネント(3a、3b)を含み、各マルチパス・コンポーネントが結果として得られるビット・エラー率(BER)に影響を及ぼし、
第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)を介して前記伝送信号(TS)を受信するステップと、
積分時間(TI)中に前記第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)の出力を積分して加重積分器信号(wIS)を求めるステップであって、前記積分時間(T I )が前記ビット・エラー率(BER)に影響を及ぼすように選択され、積分する前記ステップが、重み関数(w(t))を決定するステップと、前記第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)の前記出力と前記重み関数(w(t))を掛けて積信号(PS)を求めるステップと、前記積分時間(T I )中に前記積信号(PS)を積分して前記加重積分器信号(wIS)を求めるステップとをさらに含むステップと、
前記データを検出するために前記加重積分器信号(wIS)をさらに処理するステップであって、前記加重積分器信号(wIS)をサンプリングしてサンプル値アナログ信号(SAS)を求めることと、前記サンプル値アナログ信号(SAS)を信号サンプル(SS)に量子化することと、データ検出判断のために前記信号サンプル(SS)を使用することと、前記信号サンプル(SS)に依存する前記サンプリングとタイミング推定のための前記データ検出判断を制御することであって、前記制御が、前記信号サンプル(SS)を使用して、そこからリセット信号およびサンプル信号が導き出される回復されたシンボル・クロック(RSC)を生成することを含み、前記リセット信号が前記積分を制御し、前記サンプル信号が前記サンプリングを制御することにより、前記加重積分器信号(wIS)をさらに処理するステップと、
を含む、方法。 - 前記伝送信号(TS)が、結合PAM−PPM伝送信号になるように選択され、好ましくは、バイポーラ2PPM信号として結合される、請求項1に記載の方法。
- 前記データ検出判断のための最尤判断を行うために、バイポーラ2PPMシンボル当たり2つの信号サンプル(SS)が使用される、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)の出力を積分する前記ステップが、1組の並列動作の積分器によって積分することをさらに含み、各積分器が所定の積分時間および調整可能な積分時間のうちの一方の間にそれぞれの入力信号を積分する、請求項1ないし3のいずれかに記載の方法。
- データを検出するために1組のインパルス無線(UWB)チャネル(3)上で伝送信号(TS)を受信するための受信機であって、各チャネルが1組のマルチパス・コンポーネント(3a、3b)を含み、各マルチパス・コンポーネントが結果として得られるビット・エラー率(BER)に影響を及ぼし、
前記伝送信号(TS)を受信するための第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)と、
積分時間(TI)中に前記第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)の出力を積分して加重積分器信号(wIS)を求めるための加重積分器(60)であって、重み関数(w(t))を提供するための発生器(620)と、前記第1の受信信号パス(10、20、30、40、50)の前記出力と前記重み関数(w(t))を掛けて積信号(PS)を求めるための乗算器(610)と、前記積分時間(T I )中に前記積信号(PS)を積分して前記加重積分器信号(wIS)を求めるための重み積分器(630)とを含み、前記加重積分器(60)の前記積分時間(T I )が前記ビット・エラー率(BER)に影響を及ぼすように選択される加重積分器(60)と、
データを検出するために前記加重積分器信号(wIS)をさらに処理するための後続処理ユニット(99)であって、前記積分器信号(IS、wIS)をサンプリングしてサンプル値アナログ信号(SAS)を求めるためのサンプラ(70)と、前記サンプル値アナログ信号(SAS)を信号サンプル(SS)に量子化するための量子化器(80)と、データ検出判断のためのデータ検出器(90)と、前記信号サンプル(SS)に依存する前記サンプリングとタイミング推定のための前記データ検出判断を制御するためのタイミング・ユニット(100)とを含む後続処理ユニット(99)と、
前記信号サンプル(SS)から回復されたシンボル・クロック(RSC)を生成するための取得同期ユニット(200)と、
前記回復されたシンボル・クロック(RSC)からリセット信号およびサンプル信号を導き出すための積分器/サンプラ制御状態マシン(400)であって、前記リセット信号が前記積分を制御し、前記サンプル信号が前記サンプリングを制御する積分器/サンプラ制御状態マシン(400)と、
を含む、受信機。 - 前記取得同期ユニット(200)が、粗サンプリング時間推定ユニット(210)と、細密シンボル・クロック推定ユニット(220)と、同期シーケンス・サーチ・ユニット(230)とを含む、請求項5に記載の受信機。
- 前記タイミング・ユニット(100)が、早/ゼロ/遅時間発生器(310)を含むタイミング・トラッキング・ユニット(300)をさらに含む、請求項5または6に記載の受信機。
- 前記タイミング・トラッキング・ユニット(300)が、判断指示サンプリング時間訂正ユニット(320)を含む、請求項5ないし7のいずれか1項に記載の受信機。
- 複数の前記加重積分器(60)が1組の並列動作の積分器として設けられ、各加重積分器(60)が、所定の積分時間および調整可能な積分時間のうちの一方の間にそれぞれの入力信号を積分する、請求項7ないし8のいずれか1項に記載の受信機。
- 1組のインパルス無線(UWB)チャネル(3a、3b)を介してデータを伝送するためのシステムであって、
結合PAM−PPM信号として前記データを送信するための送信機(1)と、
前記データを受信し検出するための請求項5ないし9のいずれかに記載の受信機(2)と、
を含む、システム。
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