JP4421117B2 - Ｏｆｄｍシンボルの受信においてチャンネルの直交性を維持するための窓関数 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
一般的に、本発明は情報のブロードバンド伝送に関する。より詳細には、本発明は狭帯域ノイズが存在するＯＦＤＭチャンネル上のデータ伝送の改良に関する。
【０００２】
直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）はスペクトラム拡散技術であり、利用可能な帯域幅が互いに重複又は直交している多数の離散チャンネル又は副搬送波に細分化されている。各チャンネルは正確に定義された周波数を有する。データは、所定の期間を有し且ついくつかの副搬送波周波数を包含するシンボル形式で伝送される。これらのチャンネル上を伝送されるデータは、２位相偏移変調（ＢＰＤＫ）、４位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、ｍ−ビット直交振幅変調（ｍ−ＱＡＭ）等の従来のエンコード方式を用いて振幅及び位相の少なくともいずれかをコード化され得る。
【０００３】
ＯＦＤＭチャンネルは副搬送波の振幅及び位相の両方に影響し得る干渉源によるノイズ干渉を頻繁に被る。そのようなノイズは、ノイズエネルギーが時間及び周波数領域の両方にランダムに分散されるランダムノイズと、例えば、ＯＦＤＭチャンネルの周波数帯域内に留まる一つ又は複数の周波数で狭帯域信号を発するジャーマにより生成される狭帯域ノイズとの二つの原因から生じる。受信機では、データはノイズから分離されねばならない。一般的には、受信機は、各ＯＦＤＭチャンネルの位相及び振幅の一時的なシンボル波形を回復するために、受信した一時的なシンボルについてフーリエ変換を実行する。フーリエ変換は、例えば、シンボル時間Ｔ_s等の限られた時間間隔で実行される。例えば、ランダムノイズ又は狭帯域ノイズのために、その限られた時間間隔の間に一時的な波形が完全には定期的でない場合、アーティファクトがフーリエ変換された信号に導入される。これらのアーティファクトは、本来の伝送されたデータを回復するのをより困難にする場合がある。
【０００４】
当該技術分野で知られるように、アポダイジング窓関数（例えば、ハニング窓）を用いたノイズで歪んだ一時的な波形の処理は、狭帯域ノイズから比較的数の少ないＯＦＤＭチャンネルまでの干渉を制限する。即ち、窓はノイズ信号がその信号に最も近いチャンネルを越えたチャンネルまで実質的に拡散するのを防ぐ。しかし、アポダイジング関数自体は、ＯＦＤＭチャンネルの直交性を低下させるチャンネル間干渉（ＩＣＩ）を導く。従って、ランダムノイズ又は狭帯域ノイズが存在しなくても、アポダイジング関数により発生されるＩＣＩにより、各ＯＦＤＭチャンネルが近傍のチャンネルにいくらかのエネルギーを「漏らし」てしまう。ハニング窓の場合、各ＯＦＤＭチャンネルは、５０％の本来の信号と、それぞれの近傍のチャンネルからの２５％の信号とを包含する。
【０００５】
ローレンス Ｗ．ヤング 三世による関連した同時係属米国出願第０９／２５５，１６４号は、ハニング窓（又は他のアポダイジング窓）を用いて処理されるそれぞれの副搬送波上に代り、非隣接副搬送波上のみでのデータ伝送について説明している。この技術を用いて、隣接搬送波の要素は各伝送搬送波から取り除かれる。この技術はＯＦＤＭチャンネル間のＩＣＩを除去する一方、利用可能なチャンネル帯域の半分しか活用できないため、性能を犠牲にして実行される。
【０００６】
（発明の要約）
本発明の一つの態様において、ＯＦＤＭシンボルを処理する方法は、シンボルサンプルに対する第一ウインドウ値及び時間オフセットシンボルサンプルに対する第二ウインドウ値を発生するために、シンボル時間Ｔを有するシンボルサンプル及び同シンボルサンプルからＴ／２だけオフセットした時間オフセットシンボルサンプルについて窓関数を実行する。更に、その方法には、時間オフセットシンボルサンプルをシンボルサンプルと再整列し、故に第二ウインドウ値を相応する第一ウインドウ値と再整列するための時間シフトを作動することが含まれる。一度、時間オフセットシンボルサンプルをシンボルサンプルと再整列されると、同方法は相応する第一ウインドウ値に第二ウインドウ値を加える。実行窓関数は、Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSize/2+j)}＝一定、式中ＦＦＴＳｉｚｅがＦＦＴサンプルの大きさである特性を有するアポダイジング窓関数として定義される「対称」アポダイジング窓関数Ｗである。
【０００７】
本発明の実施形態は一つ又はそれ以上の下記の特徴を有し得る。
対称アポダイジング窓関数は時間領域において実行されてもよい。
対称アポダイジング窓関数は周波数領域において実行されても、シンボルサンプル及び時間オフセットシンボルサンプルのＦＦＴ周波数係数に適用されてもよい。
【０００８】
対称アポダイジング窓関数はハニング窓であってもよい。
１．５＊Ｔサンプル及び本発明の窓関数方式はいくつかの利点を提案する。周波数領域において、窓関数方式は隣接搬送波上の対称アポダイジング窓（例えば、ハニング窓）の影響を排除する。結果的に、そのようなアポダイジング窓は、ジャーマに関連する信号低下を減少するために適用される場合がある。即ち、ＯＦＤＭ受信機に追加の歪みを導入することなく信号の終端点を円滑に徐々にゼロまで減少することにより非直交狭帯域干渉の影響を制限する。時間領域において、窓関数方式、信号の再整列及び結合が窓を適用することで得られる有利な利得率を変化させることなく本来の信号を回復する。改良されたジャーマ特性に加えて、より長いサンプルを用いるため、且つ信号の二つのインスタンスがコヒーレントに加算されるがノイズは加算されないため、この技術は結果的に向上したＳ／Ｎ比（約０．６ｄＢ）をもたらす。
【０００９】
（詳細な説明）
ＯＦＤＭ伝送において、データはシンボル形式で伝送される。各シンボルは所定の期間又はシンボル時間Ｔ_Sを有する。各シンボルは、互いに直交し、ＯＦＤＭチャンネル及び副搬送波を形成するＮ個の正弦波形から成る。各副搬送波は、シンボルの開始から測定された周波数Ｆ_i及び位相Φ_iを有する。副搬送波の直交性は、各波形周期の自然数がシンボル時間Ｔ_S内に含まれる必要がある。波形の位相Φ_i及び振幅Ａ_iは、波形の直交性に影響することなく任意的に設定され得る。ＯＦＤＭ副搬送波は、ＯＦＤＭ帯域を呼ばれる周波数ｆ₁とｆ_Nの間の周波数帯域を占有する。各副搬送波周波数ｆ_iは、隣接副搬送波周波数ｆ_i±₁から均一な周波数間隔Δｆを有する。Δｆはシンボル時間Ｔ_Sに対して反比例する。
【００１０】
一般的には、当技術分野において公知であるように、伝送されるＯＦＤＭシンボルにおけるシンボル間及び搬送波間干渉は、サイクリック・プレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）を利用することで緩和される。伝送されるＯＦＤＭシンボルの前に付加されるサイクリック・プレフィックスは、ＯＦＤＭシンボルの最終部分のコピーである。従って、サイクリック・プレフィックスを備えたシンボルは周期的なまま維持される。
【００１１】
図１及び図２を参照すると、例示的なＯＦＤＭシンボル１０は、Δｆ＝１／１０μｓ＝１００ｋＨｚのチャンネル間隔を作り出す１０μｓのシンボル時間Ｔ_Sを有する。同シンボルは副搬送波２３から１０６の８４個の副搬送波を有する。図１の例において、同シンボルは、ランダムな位相と一定の振幅を備えたＱＰＳＫ変調シンボルである。しかし、他のいかなる位相及び振幅の集合が選択されてもよい。デジタル信号処理には、同シンボルは２５．６ＭＨｚのクロックレートで２５６個のサンプルポイントにおいてシンボル時間Ｔ_Sの間でサンプルされる。
【００１２】
図１に示されるように、シンボル１０はサイクリック・プレフィックス１２を有する。サイクリック・プレフィックスは５μｓの期間で示される。
【００１３】
図３を参照すると、例示的な従来技術のＯＦＤＭ伝送システム１０が示される。同ＯＦＤＭシステム２０には、ＯＦＤＭ伝送器２２、ＯＦＤＭ伝送ネットワーク２４及びＯＦＤＭ受信機２６が含まれる。エンコーダ２８は、周波数ｆ₁，．．．，ｆ_Nを有するＮ個の直交ＯＦＤＭ副搬送波の位相及び振幅の少なくともいずれか一方として、一般的に複素数であるポイント集合｛ｘ₁，．．．，ｘ_N｝を符号化する。符号化された副搬送波は、
【数１】

で表され得る一時的な波形Ｓ（ｔ）を形成するように、逆フーリエ変換モジュール３０に伝送さる。式中Ａ_iは振幅であり、Φ_iは周波数ｆ_iにおける副搬送波の位相である。
【００１４】
一時的な波形Ｓ（ｔ）は、ＯＦＤＭ伝送チャンネルのインパルス応答を表す伝送関数ｇ（τ；ｔ）により特徴付けられる伝送ネットワーク２４を介して伝送される。ＯＦＤＭ伝送ネットワークは、ジャーマにより発信されるランダムノイズ及び狭帯域ノイズの少なくともいずれか一方であり得るノイズｒ（ｔ）を加算する場合がある。
【００１５】
受信機２６はウインドウフィルタ３２及びＦＦＴモジュール３４を有する。ウインドウフィルタ３２は窓関数を適用し、その幅はシンボル時間Ｔ_Sと同じである。ＦＦＴモジュール３４は信号を変換し、周波数領域への入力として受信する。図面に示される配置では、ウインドウフィルタ３２はＦＦＴモジュール３４の前に配置され、受信した波形ｒ（ｔ）＝（ｇ＊ｓ）（ｔ）を窓関数Ｗ（ｔ）と乗算し、ウインドウ処理した一時的な信号ｒｗ（ｔ）を形成する。代わりに、ウインドウフィルタ３２はＦＦＴモジュール３４の後に配置してもよい。その代替的な配置では、まずＦＦＴモジュールは信号ｒ（ｔ）を周波数領域に変換し、従って、時間領域における乗算ｒｗ（ｔ）＝Ｗ（ｔ）＊ｒ（ｔ）は畳み込みにより置き換えられる。ハニング窓の場合での周波数領域における窓振幅は、各副搬送波ｆ_iに対して隣接搬送波の振幅の合計の半分、即ち、１／２（ｆ_i-1＋ｆ_i+1）を差し引くことで得られる。復調器３６は、データ｛ｙ₁，．．．，ｙ_N｝を表す副搬送波波形Ψ_i（ｔ）の振幅及び位相を受信する。
【００１６】
受信されたシンボル上で受信機２６により実行される前復調処理は同期化の後に生じると仮定される。同期化は、ローレンス Ｗ．ヤング 三世による「改良した窓関数によるＯＦＤＭ信号の同期化」と題された米国出願、及び同時係属米国出願第０９／２３４，２８９号に説明された技術や、当技術分野において公知である他の技術を用いて実施され得る。
【００１７】
図４を参照すると、例示的な一時的な信号波形４０が三つの連続的なＯＦＤＭシンボルから構成され、三つのうちの最初のものは図１に示されるシンボル１０に対応し、それぞれはＴ_S＝１０μｓの期間を有する。図面に見られるように、三つの各シンボルは５．０μｓのサイクリック・プレフィックスを有する。
【００１８】
図５を参照すると、単一周波数で強い干渉信号を発する例示的なジャーマの信号が図４の一時的な波形４０に加えられ、波形５０を発生している。この例では、ジャーマ対信号比は３１．７ｄＢであり、即ち、ジャーマ振幅は各８４ＯＦＤＭチャンネルにおける信号振幅より５００倍も強い。図５に見られるように、ジャーマは一時的な波形３０のＯＦＤＭシンボルを完全に覆っている。
【００１９】
理想的なＯＦＤＭネットワークでは、シンボルは直交ＯＦＤＭ周波数のみを有する。これらの理想的なシンボルがシンボル時間Ｔ_Sに等しい幅を有する方形窓Ｒ（ｔ）によりサンプルされた場合、ＯＦＤＭ受信機２６による方形窓で複合化された受信シンボルは、本来伝送されたデータ、即ちｙ_i＝ｘ_iをすべてのチャンネルに対して再生する。しかし、受信シンボルはジャーマ信号等の付加的な周波数要素を含む場合がある。これらの付加的な周波数要素は、いくつかの直交ＯＦＤＭ周波数ｆ_iのうち一つにも正確に一致するとは思われず、従って、他のＯＦＤＭチャンネルに対しても直交ではない。その非直交性は、一般的にチャンネル間干渉（ＩＣＩ）と呼ばれるチャンネル間のクロストークを導入する。
【００２０】
図６を参照すると、ジャーマはチャンネル６０の周波数と一致する周波数で強い信号を発生する。受信信号は方形窓Ｒ（ｔ）により処理又はフィルタされる。この例におけるジャーマはＯＦＤＭ副搬送波周波数ｆ_iに対して直交であるため、ジャーマ信号はチャンネル６０に限定され、残りのＯＦＤＭチャンネルには拡散しない。残りのチャンネルに伝送されたデータはジャーマから妨害されず、ＯＦＤＭネットワークは、例えば、データ伝送からチャンネル６０を排除することにより十分に使用可能にある。
【００２１】
図７を参照すると、ここで示されるジャーマ周波数はＯＦＤＭ副搬送波周波数に一致していない。つまり、図７はジャーマ周波数が、例えばチャンネル６０と６１の間等の、二つのＯＦＤＭチャンネルの中間に位置する最悪の場合を示す。この例では、ジャーマはすべてのＯＦＤＭチャンネルに本質的に影響を与え、ＯＦＤＭネットワーク上のデータ伝送を事実上不可能にしてしまう。図７に示された状態は実際の使用の際に起こりやすい。
【００２２】
図８を参照すると、図６のジャーマがハニング窓Ｈ（ｔ）によりフィルタされている。ジャーマ周波数がＯＦＤＭチャンネルに対して直交しているが、ジャーマ信号は二つの隣接チャンネルに拡散している。ジャーマは他のＯＦＤＭチャンネル上に無視できる程度の影響を有する。図６と図８との比較は、ジャーマ周波数がＯＦＤＭチャンネルの周波数に一致した場合、ハニング窓がＯＦＤＭネットワークの性能を低下させることを提案している。しかし、ハニング窓Ｈ（ｔ）は、ジャーマ周波数がＯＦＤＭチャンネルの周波数と異なる際に、方形窓Ｒ（ｔ）に優る優位な向上をもたらす。
【００２３】
図９を参照すると、ＯＦＤＭチャンネル６０と６１の間の中間の周波数である図７のジャーマはハニング窓Ｈ（ｔ）によりフィルタされる。図９に見られるように、ジャーマ信号はジャーマ周波数のどちら側でもおよそ５つのＯＦＤＭチャンネルを損なう可能性がある。残りのＯＦＤＭチャンネルがジャーマにより影響されない一方で、合計１０チャンネルがデータ伝送から排除されねばならない場合がある。言い換えると、ハニング窓による受信信号波形の処理は、ジャーマからの干渉を比較的少ない数のＯＦＤＭチャンネルに制限する。
【００２４】
ハニング窓は、ジャーマ信号がそのジャーマに最も近いチャンネルを越えたチャンネルにまで拡散することを防止する利点を提供する。しかし、他のいかなるアポダイジング関数と同様に、ハニング窓は、ＯＦＤＭチャンネルの直交性を低下させるチャンネル間干渉（ＩＣＩ）を導入する。ランダムノイズ又は狭帯域ノイズが存在しない状態でも、ＩＣＩは、各ＯＦＤＭチャンネルがそれぞれの各隣接チャンネルの中に本来受信された信号振幅を部分的に「漏らす」原因になる。
【００２５】
図１０及び図１１を参照すると、例示的なＯＦＤＭネットワークが同一の信号出力（図１０）を用いてＯＦＤＭチャンネル６０上にデータを伝送する。上記のように、受信機１１３０における方形窓Ｒ（ｔ）は、すべてのチャンネルに対してｙ_i＝ｘ_iであるように、伝送データ集合｛ｘ₁，．．．，ｘ_N｝を再生する。一方、ハニング窓は前のチャンネル７２及び後のチャンネル７０に対して伝送信号６０の約２５％を伝送する。伝送信号６０の約５０％は本来のチャンネル７０に留まる。言い換えると、ハニング窓の後は、各ＯＦＤＭチャンネルは、本来の信号７０の５０％と、隣接するチャンネル７２，７４のそれぞれの信号から２５％の信号を有する。従って、もはや復号化されたデータ｛ｙ₁，．．．，ｙ_N｝は、本来伝送されたデータ集合｛ｘ₁，．．．，ｘ_N｝と同一ではない。
【００２６】
図１２を参照すると、ＯＦＤＭチャンネル２４（図３）上でＯＦＤＭシンボルを受信するＯＦＤＭ受信機８０が示される。受信機８０は、時間遅延又はオフセット要素８２、「二重」ＦＦＴエンジン８４、ウインドウフィルタ８６、時間シフト要素８８及び加算装置（又は「加算器」）９０を有する。加算器９０の出力は、復調器３６（図３の）に接続される。ウインドウフィルタは、後に説明されるように第一ハニング窓関数９２及び第二ハニング窓関数９４を有する。二重ＦＦＴモジュールは本来の信号ｒ（ｔ）のサンプル及びｔ₀＝Ｔ／２だけオフセットされた時間オフセットサンプルを受信する。二重ＦＦＴエンジンは、時間オフセットサンプルを第一集合の時間オフセット周波数係数Ｒ（ω）＊ｅ^-jω^toに変換し、本来のサンプル、即ち非オフセットサンプルを第二集合の周波数係数Ｒ（ω）に変換する。周波数係数は、「対称」アポダイジング窓関数Ｗとして選択されたウインドウフィルタ８６により処理される。対称アポダイジング窓関数は、Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSize/2+j)}＝一定（式中「ＦＦＴＳｉｚｅ」がＦＦＴサンプルの大きさである）という特性を有するアポダイジング窓関数として本明細書で定義される。示された実施形態では、対称アポダイジング窓（ウインドウフィルタ８６）はハニング窓であり、ハニング窓に関してすべてのｊの値は一つに加算され、故に前述の特性を有する。図面に見られるように、時間オフセット係数は第一ハニング窓９２により処理され、非オフセット係数は第二ハニング窓９４により処理される。時間オフセット周波数係数は、該周波数係数を対応する周波数係数と再整列するためにシフトされる。時間シフト再整列は、説明するように、時間オフセット係数のすべての奇数に−１を乗算することにより達成される。時間オフセット、つまり再整列された周波数係数は、第二ハニング窓により出力されたこれらの相応する周波数係数に加算され、結果値は復調器３６に提供される。
【００２７】
図１３を参照すると、周波数領域でウインドウ処理したサンプル及び時間オフセットサンプルの描写を示す。ウインドウ処理した（シンボル期間Ｔを有するシンボルの）サンプルＸはサンプル及びハニング窓関数の畳み込みである。同様に、ウインドウ処理した時間オフセットサンプルＹ（Ｔ／２だけオフセットされた）は時間オフセットサンプル及びハニング窓関数の畳み込みである。
【００２８】
サイクリック・プレフィックスは、それが前に付加されたシンボルの一部の時間オフセットコピーであるため、１．５Ｔ（即ち、ＴサンプルにＴ／２オフセットを加えた）の全体的な窓サイズを提供するために、既存のサイクリック・プレフィックスを単に延長することが好ましい。例えば、サイクリック・プレフィックスが５０ポイント分だけの長さである場合、１２８ポイント分の追加延長が上記の技術を満足させるのに必要とされ得る。
【００２９】
代わりに、図１４のウインドウ処理の図で示されるように、サイクリック・プレフィックス９７（「ＰＲＥ１」）を有するシンボル９６（「ＳＹＭ１」）に相応する本来のサンプル９５（「Ａ」）は、後続のシンボル９９（「ＳＹＭ２」）のサイクリック・プレフィックス９８（「ＰＲＥ１」）の部分を有するように採用し得る。即ち、サンプル９５はウインドウ処理がサンプルのスペクトラムに最小の効果を及ぼす以上の減衰許容量９９によりオフセットされ得る。示される例では、減衰許容量１００はウインドウポイント４３に相応する１２ｄＢである。オフセットは、サイクリック・プレフィックス９７の追加されたサイズでの減少を与える。好ましいサイクリック・プレフィックスサイズがＴ／２ポイントであり、チャンネルのインパルス応答が５０ポイントである場合、サイクリック・プレフィックスは２５６／２＋５０−２＊４３＝９２である。従って、１２８ポイントの追加に代り、４２ポイントのみの追加が要求される。
【００３０】
時間領域におけるｒ（ｔ）と周波数領域におけるＲ（ω）の時間シフト関係は以下のように表される。
ｒ（ｔ−ｔ₀）＝＞ｅ^-jω^toＲ（ω）
式中、ｆ＝ｃ＊（１／Ｔ），ω＝ｃ＊（２π／Ｔ）及びｔ_o＝Ｔ／２であって、
従って、
ｒ（ｔ−Ｔ／２）＝＞ｅ^-jc(2π^/T)T/2Ｒ（ω）
＝＞ｅ^-jcπＲ（ω）
ｃが偶数の場合、ｅ^-jcπ＝１
ｃが奇数の場合、ｅ^-jcπ＝−１
【００３１】
Ｑ（ω）（図１２に示される）とＲ（ω）に適用されるノイズが異なることは明らかである。しかし、Ｑ（ω）が実質的にＲ（ω）の時間オフセットサンプルであるため、Ｑ（ω）とｅ^-jω^toＲ（ω）はほぼ等しいと仮定され得る。
【００３２】
戻って図１２を参照すると、「Ａ_c」と呼ばれる時間オフセット周波数係数の偶数には＋１を乗算し、時間オフセット係数Ａ_cの奇数には−１を乗算する。副搬送波周波数Ａ₂₃からＡ₂₆に対しては、例えば、係数は以下に示されるように表される。
【表１】

ハニング窓に対する窓周波数は、各副搬送波ｆ_iに対して二つの隣接搬送波の係数の合計の半分を差し引くことで得られる、即ち、Ａ_c−１／２（Ａ_c-1＋Ａ_c+1）であることが思い出される。従って、搬送波サンプルｃ＝２４の場合、ハニング窓は、非オフセット係数に対してＡ₂₄−１／２（Ａ₂₃＋Ａ₂₅）を提供し、時間オフセット係数に対してＡ₂₄＋１／２（Ａ₂₃＋Ａ₂₅）を提供する。
【００３３】
奇数搬送波ｃ＝２５の場合、ハニング窓は、非オフセット係数に対してハニング値Ａ₂₅−1／２（Ａ₂₄＋Ａ₂₆）を提供し、時間オフセット係数に対してはハニング値−Ａ₂₅−１／２（Ａ₂₄＋Ａ₂₆）を提供する。オフセットサンプルポイントを本来のサンプルと整列するようにシフトするには、奇数搬送波Ｃに−１を乗算する。従って、この例では、時間オフセット周波数係数はＡ₂₅＋１／２（Ａ₂₄＋Ａ₂₆）となり、各サンプルポイントに対する結果的なハニング値が加算される。その合計は、ｃ＝２４については２Ａ₂₄であり、ｃ＝２５については２Ａ₂₅である。従って、ハニング窓関数の後に各搬送波信号において一般的に見られる隣接信号の要素が取り除かれることが理解され得る。
【００３４】
図１２に示される単一ユニット二重ＦＦＴエンジンは、複素信号に対応するように設計された二重ＦＦＴエンジンを使用して実行され得る。むしろ、複素入力の虚数部分をゼロに設定し、重複してしまい且つ同エンジンの全帯域を活用しない使用法よりは、複素ＦＦＴエンジンが実数入力及び虚数入力の両方で実数を利用することにより完全に活用され得る。これは、実信号の周波数スペクトラムの実数部分が偶数関数であり、実信号の周波数スペクトラムの虚数部分が奇数関数であるという事実を利用している。複素ＦＦＴを用いて二重実数変換を実行する方法は公知であり、従って更なる詳細は説明しない。当然、二重ＦＦＴエンジン８４は二つの別々のＦＦＴエンジンとしても実施可能である。
【００３５】
図１５を参照すると、図１２の受信機８０により実行される周波数領域ウインドウイング処理（１０１）が示される。まず同処理は、シンボル時間Ｔ_Sの間、複数のサンプルポイント（例えばｓ＝２５６のサンプルポイント）でサンプリングされた一時的なシンボル波形の第一サンプル上の第一ＦＦＴを実行する（１０２）。同処理は時間＝Ｔ／２（即ち、Ｔ／２をシンボルの前に付ける）だけ第一サンプルからの時間オフセットされた第二サンプルについて第二ＦＦＴを実行する（１０４）。同処理は周波数領域において第一ハニング窓を第二オフセットサンプルに対して適用し（１０６）、同処理は第二ハニング窓を第一サンプルに対して適用する（１０８）。処理されたＴ／２プレフィックスポイントは、第一サンプルポイントの相応するポイントと再整列するように、周波数領域（即ち、奇数値に−１を乗算する）においてシフトされる（１１０）。次に同処理は処理された第二サンプルポイントをＯＦＤＭシンボルの処理された第一サンプルポイントに加算する（１１２）。
【００３６】
受信機８０の代替的な実施形態において、ハニングウインドウフィルタがＦＦＴエンジンの前に配置される。図１６を参照すると、受信機１１８はハニングウインドウフィルタ１２０を有する。また、ウインドウフィルタは、上記で定義されるように「対称」特性を有するいかなるアポダイジング窓関数であってもよい。ハニングウインドウフィルタは、波形Ｓ（ｔ）を受信する第一ハニング窓関数１２２と、時間遅延要素１１９によりＴ／２だけ時間オフセットされた波形Ｓ（ｔ−Ｔ／２）を受信する第二ハニング窓関数１２４とを有する。受信機は、ウインドウ処理され時間オフセットされたサンプルポイントを非オフセット波形と再整列するようシフト（例えば、回転）するためのシフト要素１２５を更に有する。更に含まれるものは、ハニングウインドウフィルタ１２０の一つの出力及び時間シフト要素１２５に接続され、ＦＦＴエンジン１２８の入力にも同様に接続された加算器１２６である。
【００３７】
図１７Ａ〜Ｃを参照すると、図１６の受信機１１８により実行された時間領域のウインドウ処理の例が示される。図１７Ａは、２５６個のポイント：Ｈ₀，Ｈ₁，Ｈ₂，Ｈ₃，．．．，Ｈ₂₅₅を含むハニング窓１３０の時間領域における形状を示す。ハニング窓１３０は特性Ｈ_j＝１−Ｈ_128+jを有する。図１７Ｂはサンプルサイズ（サンプルポイントの数）ｓ＝２５６：Ａ₀からＡ₂₅₅のＯＦＤＭシンボル１３２を示す。即ち、プレフィックスＰはＡの第二の半分と同一である。ＯＦＤＭシンボルは、本来伝送された信号においてＰ_i＝Ａ_j，ｊ＝１２８から２５５のサイクリック延長部（プレフィックス）１３４を有する。つまりサイクリック・プレフィックスＯは第二の半分Ａと同一である。従って、シンボルＡの第一の半分と共にサイクリック・プレフィックスＰは時間オフセット又はシンボルＡの遅延型を表す。時間オフセットサンプルはＴ／２（この例では、１２８ポイント）だけオフセットされる。図１７Ｃは、ハニング値Ｘ₀−Ｘ₂₅₅、正確には、ウインドウサンプルＸ１３６を与えるために、サンプルＡ、即ち（Ａ₀−Ａ₂₅₅）＊（Ｈ₀−Ｈ₂₅₅）に適用される第一ハニング窓を示す。更に示されるものは、ハニング値（Ｙ₀−Ｙ₂₅₅）、正確には、ウインドウサンプルＹ１３８を与えるために、ポイント（Ｐ₁₂₈−Ａ₁₂₇）＊（Ｈ₀−Ｈ₂₅₅）に適用される第二ハニング窓である。従って、図１７Ｃを参照すると、Ｘ_j＝Ａ_j＊Ｈ_jとｊ＝０から２５５に対して、Ｙ_j＝Ｐ_j+128＊Ｈ_j及びＹ_j+128＝Ａ_j＊Ｈ_j+128である。
【００３８】
図１７Ｃを再度参照すると、二つのウインドウサンプルＸ_j及びＹ_jを再整列するために、サンプルＰは、サンプルＡと整列するように１２８ポイント（矢印で示されるように）シフトされる。従って、シフトの後、Ｙ₀−Ｙ₂₅₅は、Ｙ₁₂₈、Ｙ₁₂₉，．．．Ｙ₂₅₅、Ｙ₀、Ｙ₁，．．．Ｙ₁₂₆、Ｙ₁₂₇、正確には、Ｙ１４０である。二つのサンプルＸ１３６及びＹ１４０を結合すると、Ｘ₀＋Ｙ₁₂₈、Ｘ₁＋Ｙ_{1 29}．．．Ｙ₁₂₇＋Ｙ₂₅₅、Ｘ₁₂₈＋Ｙ₀、Ｘ₁₂₉＋Ｙ₁．．．Ｘ₂₅₄＋Ｙ₁₂₆、Ｘ₂₆₅＋Ｙ₁₂₇を与える。
【００３９】
より詳細には、結合されたウインドウサンプル（ｊ＝０から１２７）の第一の１２８ポイントの場合：
Ｘ_j＋Ｙ_j+128＝Ａ_j＊Ｈ_j＋Ａ_j＊Ｈ_j+128
＝Ａ_j＊［Ｈ_j＋Ｈ_j+128］
＝Ａ_j＊［Ｈ_j＋１−Ｈ_j］
＝Ａ_j
結合されたウインドウサンプルＸ及びＹ（ｊ＝０から１２７である）の第二の１２８ポイントの場合：
Ｘ_j+128＋Ｙ_j＝Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋Ｐ_j+128＊Ｈ_j
＝Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋Ｐ_j+128＊［１−Ｈ_j+128］
〜Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋Ａ_j+128＊［１−Ｈ_j+128］
〜Ａ_j+128＊Ｈ_j+128＋［１−Ｈ_j+128］
〜Ａ_j+128
ＡとＰが異なる信号であり、従ってノイズ及びチャンネルの歪みがそれぞれに作用するため、それら二つの間に実際には小さいが無視できる程度の差が生じることが言及される。従って、Ａ_j+128は、上記の代用においてＰ_j+128とほぼ等しい。
【００４０】
全ハニング窓は本来のサンプル及びオフセットサンプル（上記に説明した）の両方に適用され得るが、サンプルＸ１３６及びＹ１４０において、両方のサンプルに共通するＡの１２８ポイントに対する結果のハニング値の加算は本来のサンプルＡ_jを生じるにすぎない。従って、同じ結果が、第一の半分のハニング窓（Ｈ₀からＨ₁₂₇）をＰに適用し、第二の半分のハニング窓（Ｈ₁₂₈からＨ₂₅₅）をＡの第二の半分に適用することで達成され得る。半ハニング窓方式は、全ハニング窓方式より多くの計算を必要とせず、従って、より好ましい実施である。
【００４１】
図１８を参照すると、図１６（及び図１６Ｂ−Ｃの例で示される）に示される受信機１１８により実行される時間領域を基にしたウインドウイング処理（１４０）が示される。処理（１５２）は、ハニング窓の第一の半分をＴ／２時間オフセットサンプルの第一の半分（例えば、２５６個のポイントサンプルにおけるポイント０から１２７）に適用し、ハニング窓の第二の半分を第一非オフセットサンプルの第二の半分（例えば、２５６個のポイントサンプルにおけるポイント１２８から２５６）に適用する。第一サンプルにおけるウインドウ値は第二サンプル（即ち、Ｔにより分割され、共に加算された値）における相応するウインドウ値に加算（１５６）される。次に、加算された値は、第一サンプルの第一の半分におけるポイントと共に、単一ＦＦＴエンジンによりフーリエ変換される（１５８）。
【００４２】
従って、ハニング窓は、信号の終端点をゼロまで滑らかに徐々に減少させることにより非直交狭帯域干渉の影響を効果的に制限する。本来の信号が窓により歪められるため、信号の再整列及び結合は、窓を適用することにより達成される有利な利益率（狭帯域干渉の影響の減少）を変化させることなしに、本来の信号を回復する。
【００４３】
窓関数が、Ｗ_j＋Ｗ_{(FFTSize/2+j)}＝一定（ＦＦＴＳｉｚｅがＦＦＴサンプルの大きさである）という特性を有する、いかなる「対称」アポダイジング窓関数としても選択され得ることは当業者により理解される。上記に言及されるように、ハニング窓はこの特性を有する。そのような対称アポダイジング窓関数の別の例は、三角窓であり得る。
【００４４】
（他の実施形態）
本発明がその詳細な説明と併せて説明してきた一方、前述の説明は、例示するように意図されたもので、特許請求の範囲で定義された本発明の範囲を制限するものでない。他の実施形態は特許請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 サイクリック・プレフィックスを有する一時的なＯＦＤＭシンボルを示す図。
【図２】 ＯＦＤＭシンボルの周波数分布を記号的に示す図。
【図３】 ＯＦＤＭ伝送システムを示す概略図。
【図４】 サイクリック・プレフィックスを有するＯＦＤＭシンボルのシーケンスを示す図。
【図５】 ジャーマからの多重狭帯域ノイズを有する図４のＯＦＤＭシンボルのシーケンスを示す図。
【図６】 ＯＦＤＭチャンネル周波数と周波数が一致し、方形窓により処理されたジャーマ信号を示す図。
【図７】 ＯＦＤＭチャンネル周波数と周波数が異なり、方形窓により処理されたジャーマ信号を示す図。
【図８】 ハニング窓により処理された図６のジャーマ信号を示す図。
【図９】 ハニング窓により処理された図７のジャーマ信号を示す図。
【図１０】 チャンネル間干渉のない副搬送波の信号振幅を示す図。
【図１１】 ハニング窓により処理された図１０の副搬送波の信号を示す図。
【図１２】 ＯＦＤＭ受信機を示すブロック図。
【図１３】 周波数領域において、シンボルサンプル及びＴ／２だけオフセットされたシンボルサンプルに適用したハニング窓を描写した図。
【図１４】 周波数領域において、サイクリック・プレフィックスを有するシンボルサンプル及びＴ／２だけオフセットされたシンボルサンプルに適用したハニング窓を示す図。
【図１５】 図１２に示される受信機により実行されたウインドウ処理に基づく周波数領域を示す工程系統図。
【図１６】 図１２のＯＦＤＭ受信機の代替的な実施形態を示す図。
【図１７Ａ】 時間領域において、シンボルサンプル及びシンボルサンプルの時間オフセット型に適用したハニング窓を描写した図。
【図１７Ｂ】 時間領域において、シンボルサンプル及びシンボルサンプルの時間オフセット型に適用したハニング窓を描写した図。
【図１７Ｃ】 時間領域において、シンボルサンプル及びシンボルサンプルの時間オフセット型に適用したハニング窓を描写した図。
【図１８】 図１６に示される受信機により実行されるウインドウ処理に基づく時間領域を示す図。

Claims (18)

1. ＯＦＤＭシンボルを処理する方法であって、
   シンボルに対する第一ウインドウ値と時間オフセットシンボルに対する第二ウインドウ値を発生するために、Ｔのシンボル期間を有するシンボルサンプル及びＴ／２だけオフセットされた時間オフセットシンボルサンプルに窓関数を実行し、前記窓関数は対称アポダイジング窓関数である工程と、
   前記シンボルサンプルに合わせて前記時間オフセットシンボルサンプルを再整列するために時間シフトを適用し、それによって、相応する第一ウインドウ値と前記第二ウインドウ値を再整列する工程と、
   前記第二ウインドウ値をそれに相応する前記第一ウインドウ値と合計する工程とから成る方法。
2. 窓関数の実行は、時間領域において生じ、窓関数を時間領域においてシンボルサンプル及び時間オフセットシンボルサンプルに適用することを含む請求項１に記載の方法。
3. 窓関数の実行は、前記窓関数の第一の半分を時間オフセットシンボルサンプルの第一の半分に適用し、前記窓関数の第二の半分をシンボルサンプルの第二の半分に適用することを含む請求項２に記載の方法。
4. 窓関数の実行は周波数領域において生じ、前記窓関数を前記シンボルサンプル及び時間オフセットシンボルサンプルのＦＦＴ周波数係数に適用することを含む請求項１に記載の方法。
5. 前記対称アポダイジング窓関数はハニング窓である請求項２に記載の方法。
6. 前記対称アポダイジング窓関数はハニング窓である請求項４に記載の方法。
7. シンボル期間Ｔに相応するシンボルサンプルを時間領域から周波数領域に変換する工程と、
   Ｔ／２だけ時間オフセットされた前記シンボルサンプルを時間領域から周波数領域に変換する工程と、
   前記第一ウインドウ値を発生するために、前記対称アポダイジング窓関数を前記変換されたシンボルサンプルに適用する工程と、
   前記第二ウインドウ値を発生するために、前記対称アポダイジング窓関数を前記変換された時間オフセットシンボルサンプルに適用する工程とを更に含む請求項４に記載の方法。
8. 前記窓関数の実行は、
   前記第一ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓関数の半分をシンボル期間Ｔに相応するシンボルサンプルの第二の半分に適用する工程と、
   前記第二ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓関数の半分を時間オフセットシンボルサンプルの第一の半分に適用する工程とを更に含む請求項２に記載の方法。
9. 高速フーリエ変換に対して、前記合計したウインドウ値及びシンボルサンプルの第一の半分を提供することを更に含む請求項８に記載の方法。
10. 伝送チャンネルに伝送されるシンボルを処理する受信機において、
    第一シンボルサンプルに対して第一ウインドウ値を発生し、第二シンボルサンプルに対して第二ウインドウ値を発生するために、シンボル期間Ｔを有する第一シンボルサンプル及びＴ／２だけ時間オフセットされた前記第一シンボルサンプルに相応する第二シンボルサンプルにアポダイジング窓を適用するウインドウフィルタと、前記アポダイジング窓は対称アポダイジング窓であることと、
    前記第二ウインドウ値を前記第一ウインドウ値と整列するように時間シフトする時間シフト要素と、
    前記第二ウインドウ値を前記相応する第一ウインドウ値に加算する加算器とを備えた受信機。
11. 前記ウインドウフィルタは、時間領域において前記対称アポダイジング窓を前記第一及び第二シンボルサンプルに適用する請求項１０に記載の受信機。
12. 前記ウインドウフィルタは前記アポダイジング窓の第一の半分を前記時間オフセットシンボルサンプルの第一の半分に適用し、前記アポダイジング窓の第二の半分を前記シンボルサンプルの第二の半分に適用する請求項１１に記載の受信機。
13. 前記ウインドウフィルタは、周波数領域において、前記アポダイジング窓をシンボルサンプル及び前記時間オフセットシンボルサンプルのＦＦＴ周波数係数に適用する請求項１０に記載の受信機。
14. 前記対称アポダイジング窓はハニング窓である請求項１１に記載の受信機。
15. 前記対称アポダイジング窓はハニング窓である請求項１３に記載の受信機。
16. 前記第一及び第二シンボルサンプルを周波数領域に変換するＦＦＴエンジンを更に有し、
    前記ウインドウフィルタは、前記第一ウインドウ値を発生するために、前記アポダイジング窓を前記変換された第一シンボルサンプルに適用し、
    前記ウインドウフィルタは、前記第二ウインドウ値を発生するために、前記アポダイジング窓を前記変換された第二シンボルサンプルに適用する請求項１３に記載の受信機。
17. 前記ウインドウフィルタは、前記第一ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓の半分を前記第一シンボルサンプルの第二の半分に適用し、第二ウインドウ値を発生するために、対称アポダイジング窓の半分を前記第二シンボルサンプルの第一の半分に適用する請求項１１に記載の受信機。
18. 前記加算器は、前記合計したウインドウ値及び前記第一シンボルサンプルの第一の半分を高速フーリエ変換エンジンに出力する請求項１７に記載の受信機。

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