JP4624420B2 - 無線通信信号のブラインドソースセパレーションのためのシステムと方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に無線通信と関連し、さらに特別にはマルチモード無線通信のためのシステムと方法に関連する。

無線通信スペクトルはますます込み合ってきている。特に、多くの通信ユーザーと多くの通信タイプが利用可能な制限された周波数スペクトルを利用している。多くの通信ユーザーとタイプが利用可能な通信スペクトルをますます消費するにつれて、無線通信の受信はますます難しくなってきている。

一部の通信タイプは重なり合った周波数バンドを占有している。例えば、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）および無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）は時々同じ周波数と空間を占有する。例えば、８０２．１１ｂおよびｇ（これより、まとめて「８０２．１１」とする）で知られる通信標準は約２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）で動作し、一方、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）で知られる通信標準もまた約２．４ＧＨｚで動作する。全ては、Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，ＩＮｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．，１９９９（Ｒｅａｆｆ ２００３）によって公開されている、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｂ，ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１ｇ，および、ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１５（これよりブルートゥースと呼ぶ）を見よ。一般に不可能でなかったとしても、無線通信受信機が、８０２．１１とブルートゥース通信との間を区別することは、非常に難しい。

ブルートゥースおよび８０２．１１システムに同じ物理的位置で動作することを許すことは便利である。しかし、８０２．１１とブルートゥース通信は互いに干渉し合い、両タイプの通信が接近して送信されている間は、８０２．１１通信かブルートゥース通信か両方を受信するのはほとんど不可能にする。可能な解決策は、ブルートゥース通信にその時間だけ干渉なしに続行するのを許すために、８０２．１１通信をある一定の時間だけオフにすることである。しかしながら、このアプローチは、８０２．１１通信およびブルートゥース通信の通信容量を減少させ得る。

一般に、マルチプルバンド（または周波数）で無線通信信号を受信する無線通信デバイスに対しては、デバイスはマルチプル受信機アーキテクチュアを有しなくてはならない。すなわち、例えば、二つのバンドで信号を受信するために、デバイスは一般には二つの低雑音増幅器（ＬＮＡ）および二つのラジオ周波数（ＲＦ）フィルターを有しなくてはならない。例えば、無線通信デバイスは、およそ８２４ＭＨｚから８９４ＭＨｚの間のＵ．Ｓ．セルラーバンド、および、およそ１９１０ＭＨｚから１９９０ＭＨｚの間のＵ．Ｓ．パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）バンドの両方の信号を受信し得る。そのようなデバイスは、セルラーＲＦフィルターおよび分離ＰＣＳＲＦフィルターに加えて、セルラーＬＮＡおよび分離ＰＣＳ ＬＮＡを有し得る。ＬＮＡとＲＦフィルターとは、狭いバンドのデバイスである。このことは、それらが、それらの指示された信号周波数では特別良好に動作するが、しかし、他の周波数ではそれらは良好に動作しないか、他の周波数では信号を拒否することを意味する。さらには、典型的なマルチバンド受信機は、一度に一つのバンドで信号を受信し処理することによって動作する。例えば、合衆国の典型的な携帯電話は、任意の与えられた時刻でセルラーバンドかＰＣＳバンドかどちらかしか受信できない。これらのデバイスはセルラーバンドおよびＰＣＳバンドに同時に動作できない。

一部のマルチバンド受信機で二重にされ得る別の部分はアンテナである。一部の受信機は、マルチプルバンドを受信するためにマルチプルアンテナを要求する。実際、一部の受信機は同じバンドのマルチプルソースから信号を受信するためでさえ、マルチプルアンテナを要求する。

無線通信を受信するための従来のアプローチに関連する問題を克服するために、様々な無線通信を互いに識別するためにブラインドソースセパレーション（ｂｌｉｎｄ ｓｏｕｒｃｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）（ＢＳＳ）解析を使用するマルチモード受信機と方法が提供される。特に、異なる信号タイプがＢＳＳによって識別される。これは、特に、８０２．１１とブルートゥースの場合のように、異なる信号タイプのスペクトルが重なり合うとき、有利である。

有利なことには、雑音比へのより良い信号が、異なる信号タイプを互いに分離するためにＢＳＳを使用することによって達成され得る。このことは、いくつかの関係する利点をもたらす。例えば、成分信号が減少された相互干渉と共に適切に識別されるとき、ＢＳＳプロセスはより早い獲得または獲得の間中高められた信号の質（すなわち、より高い信号対雑音比）に結果としてなるので、信号獲得は改良される。別の例では、以前は不可能か法外なほど高かった両方の信号のタイプが同時に獲得され得るので、通信タイプ間のハンドオフが改良され得る。さらなる利点は、異なる通信タイプおよび、フィルターや増幅器やあまり複雑でないアナログデジタル変換機のような広いバンドのＲＦ部品を使うための能力に適応するために、成分の総計における、減少を含み得る。コスト、サイズ、製造の節約が達成され得る。

他の局面では、添付されている図面と結合して考えたとき、以下の詳細な記述から本発明の有利さと新しい特色が明らかとなる。

ＨｙｖａｒｉｎｅｎおよびＯｊａは、独立構成要素分析（ＩＣＡ）の概観を、Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ： Ａ Ｔｕｔｏｒｉａｌ， Ａａｐｏ Ｈｙｖａｒｉｎｅｎ ａｎｄ Ｅｒｋｋｉ Ｏｊａ， Ｈｅｌｓｉｎｋｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｐ．Ｏ． Ｂｏｘ ５４００，ＦＩＮ−０２０１５ Ｅｓｐｏｏ， Ｆｉｎｌａｎｄ， Ａｐｒｉｌ １９９９で与えている。ＩＣＡはブラインドソースセパレーション（ＢＳＳ）の一種である。Ａｎｔｈｏｎｙ Ｊ． Ｂｅｌｌによって、参照することによって本明細書にその全体が援用される、米国特許第５，７０６，４０２号、タイトル「Ｂｌｉｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｔｏ Ｒｅｃｏｖｅｒ Ｕｎｋｎｏｗｎ Ｓｉｇｎａｌｓ Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｕｎｓｕｐｅｒｖｉｓｅｄ Ｍｉｎｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｏｕｔｐｕｔ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ」に記述されているように、非線形関数ｇ（ｘ）は、入力ｘの集合を、出力ｙの集合に対応する予め選ばれた確率密度関数を有するように変換するように使われ得る。Ｂｅｌｌ、１０欄、１１〜１７行目。Ｂｅｌｌで議論されているように、関数ｇ（ｘ）のパラメータｗは、出力ｙにおける情報の冗長性を最小化するか、出力ｙにおける情報を最大化するように変化させられる。

Ｋａｒｉ Ｔｏｒｋｋｏｌａは、参照することによって本明細書にその全体が援用される、米国特許第５，９５９，９６６号、タイトル「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂｌｉｎｄ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌｓ」の中で、ブラインドソースセパレーション技術の、セルラー無線通信システムのベースステーションで受信されたマルチプルユーザーの信号への応用を記述している。Ｔｏｒｋｋｏｌａ、３欄、２１〜３９行目。Ｔｏｒｋｋｏｌａのシステムでは、多くのユーザーが、ベースステーションへ、同じ周波数で、例えば、コードデヴィジョンマルチプルアクセス（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）（ＣＤＭＡ）セルラー通信のように、同じモジュレーション技術を使用して送信する。Ｔｏｒｋｋｏｌａ、３欄、２１から３６行目。Ｔｏｒｋｋｏｌａは、多くのユーザーの信号をマルチプルアンテナを通じてベースステーションで受信することを記述する。多くのユーザーの信号は、ブラインドソースセパレーション技術を通じて処理される。特に、Ｔｏｒｋｋｏｌａは、多くのユーザーに使用されている信号の確率密度関数に基づく適合方程式（Ｂｅｌｌの関数ｇ（ｘ）に類似している）を生成することを記述している。

ブラインドソースセパレーション技術は、完全に異なる信号タイプの信号に適用され得る。例えば、８０２．１１信号はブルートゥース信号から分離され得る。Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．は、入力の個数Ｍが信号源の個数Ｎよりも少ないときＢＳＳの実行の方法を記述している。「Ｆｒｏｍ Ｂｌｉｎｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔｏ Ｂｌｉｎｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｕｎｄｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ Ｃａｓｅ： Ａ Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｔｉｍｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ」，Ｆｒｅｄｅｒｉｃ Ａｂｒａｒｄ， Ｙａｎｎｉｃｋ Ｄｅｖｉｌｌｅ ａｎｄ Ｐａｕｌ Ｗｈｉｔｅ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ３ｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＩＣＡ’２００１）， ｐｐ． ７３４−７３９， Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ， Ｄｅｃ． ９−１３， ２００１．を見よ。Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．は、時間周波数解析を音声信号に適用した。Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．は、ソースに、非静的なものであり、時間周波数表現でいくらかの違いを有する必要がある。Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．、２３７ページ、２欄。「ソースのガウシアニティ（ｇａｕｓｓｉａｎｉｔｙ）、彩色、または、独立に関して何の仮定もなされていない。」同出典。

Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．は以下のステップを実行した。各信号ｘ_ｉ（ｔ）は、ハニングウィンドウ関数ｈ（τ−ｔ）を掛け合わされる。動作時間はτで表され、固定時間はｔで表される。結果は、修正された信号ｘ，（ｔ，τ）＝ｘ，（τ）ｈ（τ−ｔ）となる。次に、短時間のフーリエ変換が各修正された信号ｘ，（ｔ，τ）に対して取られ、結果としてフーリエ変換Ｘ_ｉ（ｔ，ω）となる。Ｘ_１（ｔ，ω）のＸ_２（ｔ，ω）に対する比率α_ｉ（ｔ，ω）が取られる。比率α_ｉ（ｔ，ω）の平均と分散はそれぞれ、次のように定義される。

Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．はこう述べている。
「例えば、これらＭ個のウィンドウに対してＳ_２（ｔ_ｉ，ω_ｊ）＝０の場合、．．．分散はゼロに等しい。逆に、Ｓ_１（ｔ_ｉ，ω_ｉ）とＳ_２（ｔ_ｉ，ω_ｊ）が共にゼロと異なり、かつ、（Γ_ｉ，ω_ｉ）上で定数でなければ、（分散は）有意にゼロから異なる。

式（２）の最低値対ウィンドウ（Γ_ｉ，ω_ｉ）の全ての可能な一続きを探すことによって、我々は直接に、たった一つのソースが存在する、時間周波数領域（Γ_ｉ，ω_ｉ）を見付ける。このソースを相殺する対応する値ｃは、式（１）で計算される平均値によって与えられる。（「ｃ」は、二つのソースと一つのセンサーのＢＳＳ問題の分離係数である）。

「第二の分離係数を見付けるために、我々は分散対有意に異なるｃを与える（Γ_ｉ，ω_ｉ）の、次に最小の値をただ調べなくてはならない。１０^−１の差は、良い実際的な値で、両方の分離係数ｃ_１とｃ_２が同じ範囲に入る、優れた混合を許す。

Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．、７３６ページ、１欄。次の点に注意する。Ｓ_１とＳ_２は、それぞれ、ソース信号ｓ_１とｓ_２の短時間フーリエ変換である。Ａｂｒａｒｄ， ｅｔ ａｌ．によって述べられるように、上の手続きは、ソースの個数Ｎが、観測された結合された信号の個数より大きい場合に適用され得る。その場合、次のようになる：

複合比は次のようになる：

時間周波数ウィンドウ（ｔ_ｉ，ω_ｊ）の中でたった一つのソースｋが存在する所はどこでも、式（６）の分母はほぼ１に等しくなり、α（ｔ，ｗ）はそのソースを相殺するための混合されていない係数を表す。他のソースは、たった一つのソースを伴う他のウィンドウを見付けることによって相殺され得る。

図１を参照すると、結合されたＲＦ信号から少なくとも二つの異なるタイプのソースを分離するプロセスが記述される。図１は、異なる信号のタイプを互いに分離するための論理的流れ図を図示している。ステップ１０２で、結合された無線通信信号が受信される。結合された無線通信信号は、一つより多い無線通信タイプからの構成無線通信信号を含む。例えば、第一成分無線通信信号は８０２．１１信号であり得る。第二成分無線通信信号はブルートゥース信号であり得る。別の例としては、第一成分無線通信信号はＵ．Ｓ． ＰＣＳ信号であり得、一方、第二成分無線通信信号はＵ．Ｓ．セルラー信号であり得る。

ステップ１０４において、結合された無線通信信号は結合されたベースバンド信号に変換される。結合されたベースバンド信号は、少なくとも一つの成分無線通信信号のベースバンド信号周波数か、その付近の信号である。結合されたベースバンド信号は、理論上、少なくとも二つの成分無線通信信号からのベースバンドデータを含んでいる。しかしながら、成分信号の一つからの大部分のデータは、ベースバンドへの転換のため、失われ得る。このことは、二つの成分信号が異なる周波数の場合に、特に正しい。その場合、ベースバンドへの転換は、たった一つの信号のために、ベースバンドデータを主に選択する。

例えば、二成分信号が８２４から８９４ＭＨｚのＵ．Ｓ．セルラーおよび１９１０から１９９０ＭＨｚのＵ．Ｓ． ＰＣＳの場合、ベースバンドへのダウンコンバージョンは、何の局所的発振器周波数がベースバンドに転換するのに使用されるかによって、主にセルラーベースバンドデータかＰＣＳベースバンドデータかのどちらかを選択する。

他の環境では、両方の成分信号の大きな部分のデータが、結合されたベースバンド信号において存在し得る。例として、ＲＦスペクトルとベースバンドスペクトルが、図３Ａから図３Ｄに関して以下に記述される。例えば、二成分信号が２．４ＧＨｚの８０２．１１信号と２．４ＧＨｚのブルートゥースの場合、両方の成分信号が結合されたベースバンド信号において実質的に表され得る。

ステップ１０６において、ブラインドソースセパレーションが、結合されたベースバンド信号に基づいて実行される。上述のように、一つより多い成分信号が結合されたベースバンド信号において実質的に表されているとき、ブラインドソースセパレーションは特に有利である。

信号の特徴の知識は、ブラインドソースセパレーションへの入力として含まれている。ブラインドソースセパレーションの任意の役に立つ方法が、例えば、Ｈｙｖａｒｉｎｅｎ ｅｔ ａｌ．， ＢｅｌｌおよびＴｏｒｋｋｏｌａによって記述されるように、使用し得る。特に、混合されない行列を生成するための可能な信号のタイプの確率密度関数の知識を使用することは役に立ち得る。特に、モジュレーションスキーム、マルチプルアクセススキーム、中心またはキャリア周波数、バンド幅、時間依存変化、パワー、例えば、準ランダム（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ）ノイズ（ＰＮ）コードまたは時間スロットのような無線リソースの知識が使用され得る。

ステップ１０８で、少なくとも二つの異なるタイプのベースバンド信号が、ブラインドソースセパレーションの出力として生成される。ベースバンド信号の異なるタイプは、例えば、クアドラチャー位相シフトキーイング（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）（ＱＰＳＫ）または１６アリクアドラチャー振幅モジュレーション（１６−ａｒｙ ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（１６−ＱＡＭ）のような異なるモジュレーションスキームの信号、異なる中心またはキャリア周波数の信号、異なるバンド幅の信号、例えば、一日のうちある一定の時間だけオフになり得る信号のように、異なる時間指定の信号、例えば、セルラーＣＤＭＡ通信における異なるＰＮコード、または、時間区分マルチプルアクセス（ｔｉｍｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）（ＴＤＭＡ）セルラー通信における異なるタイムスロットのような、異なる無線リソースの信号、を含む。

二つより多いベースバンド信号がＢＳＳによって生成され得る。特に、ＢＳＳは結合されたベースバンド信号をＮ個のベースバンド信号に分離し得る。ただし、Ｎは信号成分の個数である。

異なる中心またはキャリア周波数の場合、キャリア周波数を使用しないウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）のようなシステムでは中心周波数は占拠されたスペクトルの中心周波数を意味することを意図されるのに対して、キャリア周波数は従来のキャリアシステムを意図される。

図１の方法は、図２に関してさらに詳細に記述される。図２は、無線通信受信機１１５とシステム１２０のブロック図を図示している。受信機１１５は、成分無線通信信号１２６と１２９を無線で受信するためのアンテナ１２３を有している。信号１２６および１２９は信号源１３２および１３５からそれぞれ送信されている。信号源１３２および１３５は異なるタイプの通信の送信機である。例えば、信号源１３２は８０２．１１信号を送信し得、一方で、信号源１３５はブルートゥース信号を送信し得る。８０２．１１信号はブルートゥース信号と干渉し、ブルートゥース信号は８０２．１１信号と干渉する。有利なことには、受信機１１５は８０２．１１信号をブルートゥース信号から識別できる。

アンテナ１２３は、ダウンコンバージョンブロック１２４に接続されている。ダウンコンバージョンブロック１２４は三つの分離関数を表現している。第一に、ダウンコンバージョンブロックはＲＦ回路ブロック１２７を表現している。ＲＦ回路ブロック１２７は、例えば、低雑音増幅器であり得る（図２に関して特に示されていない）。第二に、ダウンコンバージョンブロック１２４はダウンコンバータ１３０を表現している。ダウンコンバータ１３０は、結合されたＲＦ信号を結合されたベースバンド信号に変換する。ダウンコンバータ１３０は複合の混合機を含む。すなわち、ＲＦ信号は二つの直交するベースバンド信号に分離され得る。直交信号の第一は、明確に示された中心またはキャリア周波数の局所的な発振器信号と混合される。同一の信号の第二は、同じ中心またはキャリア周波数の、しかし、π／２ラジアンだけ移された中心またはキャリア周波数の局所的な発振器信号と混合される。結果は、互いに中心またはキャリア周波数がπ／２ラジアンだけ移された二つのベースバンド信号となる。これは複合混合と呼ばれている。

第三には、ダウンコンバージョンブロック１２４は、アナログからデジタルへの変換機（ＡＤＣ）１３３を表す。ＡＤＣ１３３は、結合されたアナログＲＦ信号または結合されたアナログベースバンド信号をデジタル信号に変換する。ダウンコンバータ１３０およびＡＤＣ１３３は信号の経路においてどちらかの位置にある。一般的には、アナログからデジタルへの変換は、ダウンコンバージョンの後に起こる。しかしながら、ＡＤＣのスピードは改良されているので、アナログからデジタルへの変換をダウンコンバージョンの前に実行することは、やがて可能になるか、または、すぐに可能になる。さらには、将来における一部のＡＤＣ方法は、ダウンコンバージョンとＡＤＣを一つのステップに結合させ得る。

ダウンコンバージョンブロック１２４は、ブラインドソースセパレーション（ＢＳＳ）モジュール１５０に結合されている。ＢＳＳモジュールは、受信機１１５のプロセッサ（図示されていない）の一部であり得る。ＢＳＳモジュール１５０は、ソフトウェア、または、機械命令、受信機１１５のプロセッサに接続されたメモリ（図示されていない）に住んでいる、を取り得る。

ＢＳＳモジュール１５０は、通信信号タイプ指示子（ＣＳＴＩ）モジュール１５５に接続される。ＣＳＴＩモジュール１５５は、システム同一証明（ＳＩＤ）モジュールであり得る。ＣＳＴＩモジュール１５５は、例えば、操作の周波数、バンド幅、モジュレーションスキーム、および、マルチプルアクセススキームのような、受信機への入力である無線信号に関するシステム情報を含む。

ＢＳＳモジュールと同様にして、ＣＳＴＩモジュール１５５は、プロセッサの一部となり得るか、または、プロセッサによって実行されるメモリ内のソフトウェアまたは機械命令の形を取り得る。

ＢＳＳモジュール１５０は、出力ライン１６０および１６２によって示されるように、異なるタイプの少なくとも二つのベースバンド信号を出力する。出力ライン１６０および１６２は、適切なベースバンドプロセッサまたはプロセッサ（図示されていない）に接続される。例えば、ライン１６０は８０２．１１ベースバンドデモジュレータに接続され得、ライン１６２はブルートゥースベースバンドデモジュレータに接続され得る。ベースバンドデモジュレータ、ＢＳＳモジュール、および、ＣＳＴＩモジュールは、同じプロセッサの一部として、または、一つ以上の異なるプロセッサとして、または一つ以上のプロセッサの上で駆動するソフトウェアとして、インプリメントされ得る。二つの出力１６０と１６２とより多く出力があるのも可能である。二つの出力は最小としてだけ示され、最大としてではない。

受信機１１５は、携帯電話（図示されていない）のように、携帯無線通信デバイスの一部としてインプリメントされ得る。その場合、携帯電話は、小型で、携帯用電源、ケース、キーパッドを含むユーザーインターフェイス、マイクロホンとスピーカーを有し、少なくとも一つの通信信号タイプで送信できる。携帯電話は、アンテナ１２３に接続され得る送信機を含むＣＤＭＡ携帯電話であり得る。

重なり合ったスペクトルを持つ二つのＲＦ信号のダウンコンバージョンが、図３Ａから図３Ｄに関して記述されている。図３Ａは、二つのＲＦ信号スペクトル１７２および１７４のスペクトルプロットを示している。周波数１８４がスペクトル強度１８６に対してプロットされている。信号スペクトル１７２は中心周波数１７６を有する。信号スペクトル１７４は中心周波数１８２を有する。平均周波数１７８もまた示されている。平均周波数１７８は信号スペクトル１７２および１７４の重なり合う領域の中央点を表している。その他の平均周波数が用いられることが理解される。例えば、平均周波数が、中心周波数１７６および１８２の平均として選択され得る。

図３Ｂは、ダウンコンバージョンの後の成分ベースバンド信号のスペクトルプロットを示している。特に、信号スペクトル１７４によって表される信号は信号スペクトル１９２を生成するためにダウンコンバートされ、信号スペクトル１７２によって表される信号はベースバンド信号スペクトル１８８を生成するためにダウンコンバートされる。ダウンコンバージョンは、図３Ａに関して示されるように、周波数１７８と等しいだけ周波数移動によって実行される。

図３Ｃと図３Ｄは、図３Ａのスペクトルが異なる量だけ移動されているのを除いて、図３Ｂと同様である。図３Ｃのスペクトル２０２および２０６は、周波数１８２を周波数シフタまたは混合周波数として使用して、ダウンコンバートされている。スペクトル２１０および２１４は、周波数１７６を周波数シフタまたは混合周波数として使用して、ダウンコンバートされている。ダウンコンバージョンに使用される周波数の選択は、図３Ｂから図３Ｄのどのスペクトルが好適であるかに依存する。

さらには、結合されたＲＦ信号は、図６および図７に関して以下にさらに完全に記述されるように、異なるようにダウンコンバートされた分離された信号に分割され得る。したがって、一つ以上の結合されたベースバンド信号は、ＢＳＳブロック１５０のための入力として使用され得る。例えば、図３Ｃのスペクトル２０２および２０６によって表された結合されたベースバンド信号はＢＳＳブロック１５０への一つの入力であり得、一方、図３Ｄのスペクトル２１０および２１４によって表された別の結合されたベースバンド信号はＢＳＳブロック１５０への別の入力であり得る。

図４は、システム１２０と無線受信機１１５の一つの構成のブロック図を示している。アンテナ１２３は低雑音増幅器（ＬＮＡ）１３８に接続されている。様々なＲＦ構成要素、例えば、ＲＦフィルター、送受切換機、または、ダイプレクサ（全て図示されていない）は、ＬＮＡ１３８の先に立つ。ＬＮＡは、結合された無線通信信号を増幅する。ＬＮＡ１３８はアナログからデジタルへの変換機（ＡＤＣ）１４１に接続されている。ＡＤＣ１４１は広いバンドＡＤＣであり得る。ＡＤＣ１４１はミキサー１４４に接続されている。ミキサー１４４は、また、局所的な発振器信号を生成する局所的な発振器１４７に接続されている。

図２に関して上述されたように、ＡＤＣ１４１とミキサー１４４の順番は逆にされ得る。同じ原理が、図５から図７に関して図示された回路にも適用され得る。信号の経路においてミキサーの前に、様々な回路がＡＤＣと共に記述されるが、順番は逆にされ得る。ＡＤＣがミキサーに先立つ場合、ミキサーと局所的な発振器はデジタル領域で動作する。

ミキサー１４４は、結合されたベースバンド信号を生成するために、結合された無線通信信号を局所的な発振器信号と混合する。ミキサー１４４はＢＢＳモジュール１５０と結合されている。

図５は、図４に関して示されたものと同様な受信機を図示している。図５に図示される受信機は、アンテナ１２３、ＬＮＡ１３８、および、ＡＤＣ１４１を有するが、ＡＤＣ１４１の出力は結合された無線通信信号に対して二つの信号経路に分割される。二つのミキサー１７０と１７５は二つの信号経路で結合されている。ミキサー１７０と１７５とは、二つの局所的な発振器ソース１８０と１８５とに接続されている。ＡＤＣとミキサーとの順番が逆にされた場合、分割はＬＮＡの後で起こり得る。ＬＮＡ１３８は、二つのミキサーに接続され得、それらのミキサーはそれぞれ二つの分離されたＡＤＣに接続され得る。

局所的な発振器ソース１８０および１８５は互いに異なる周波数の局所的な発振器信号を生成する。局所的な発振器ソース１８０によって生成された局所的な発振器信号は、例えば、８０２．１１のように、一つの通信タイプのキャリアまたは中心周波数になる。局所的な発振器ソース１８５によって生成された局所的な発振器信号は、例えば、ブルートゥースのような、別の通信タイプのキャリアまたは中心周波数になる。このようにして、ミキサー１７０の出力１９０は、８０２．１１に対して適切にベースバンドへダウンコンバートされた信号になり得る。ブルートゥース信号が周波数で８０２．１１と重なり合っていたので、出力１９０はブルートゥースデータの実質的な量を含み得る。しかしながら、ブルートゥースキャリア周波数は、８０２．１１信号のキャリア周波数と常に正確に等しいとは限らないので、出力１９０は一般に８０２．１１ベースバンドデータの方を選んで歪められる。

以上述べられたように、局所的な発振器ソース１８５によって生成された局所的な発振器信号は、例えば、ブルートゥースのような、一つの通信タイプの中心またはキャリア周波数となる。このようにして、ミキサー１７５の出力１９５は、８０２．１１に対して適切にベースバンドへダウンコンバートされた信号になり得る。８０２．１１信号が周波数でブルートゥースと重なり合っていたので、出力１９５はブルートゥースデータの実質的な量を含み得る。しかしながら、８０２．１１キャリア周波数は、ブルートゥース信号のキャリア周波数と常に正確に等しいとは限らないので、出力１９５は一般にブルートゥースベースバンドデータの方を選んで歪められる。

図５に示されるように、出力１９０および１９５はＢＳＳモジュール１５０の入力である。有利なことには、出力１９０および１９５は、適切な局所的な発振器信号で混合することによって前処理されている。このことは、ＢＳＳをさらに有効にする。

さらなる有利さが、図５に参照として示される受信機と同様の、図６に参照として図示されている受信機において達成される。図６では、受信機は、ミキサー１７０および１７５にそれぞれ接続されるデジタルフィルター２００および２０４を有する。デジタルフィルター２００および２０４は、局所的な発振器ソース１８０および１８５の信号タイプにそれぞれ対応する適切なバンド幅とフィルターシェイプとを有する。例えば、局所的な発振器ソース１８０が８０２．１１信号のキャリア周波数の周波数を有する局所的な発振器信号を生成している場合、デジタルフィルター２００は８０２．１１信号に対応するバンド幅とフィルターシェイプを有する。同様にして、局所的な発振器１８５がブルートゥース信号のキャリア周波数の周波数を有する局所的な発振器信号を生成している場合、デジタルフィルター２０４はブルートゥース信号に対応するバンド幅とフィルターシェイプを有する。フィルターバンド幅またはシェイプが特別な信号に対応することは、フィルターが特別な信号をフィルターする、識別する、または、処理するのに役立つことを意味する。

有利なことには、フィルター２００および２０４において、さらに、結合されたベースバンド信号を処理することは、ＢＳＳプロセスに信号を用意する。フィルター２００および２０４によって実行されたフィルタリングは、信号間の相互干渉（例えば、８０２．１１とブルートゥースの互いの干渉）を減少させ、ＢＳＳモジュールにとって、ベースバンド信号を正しく分類し適切に分離するのを容易にする。

さらには、好適なベースバンド信号を選択するために、適切なローパスフィルタリングが、フィルター２００および２０４によって実行される。例えば、ローパスフィルタリングによって、図３Ｃに関して示されるスペクトル２０６を生成する信号が、図３Ｃに関して示されるスペクトルを有するベースバンド信号の中から選ばれ得る。同様にして、図３Ｄに関して示されるスペクトル２１０を生成する信号が、図３Ｄに関して示されるスペクトルを有するベースバンド信号の中から選ばれ得る。

ＣＳＴＩモジュール１５５が図２に関してＲＦ回路ブロック１２７、ダウンコンバータ１３０、および、ＡＤＣ１３３を制御するのと同じように、図４から図７に関して示される局所的な発振器、ミキサー、および、フィルターは、ＣＳＴＩモジュール１５５または２４０によって制御され得る。

図７は、図６に関して図示された受信機と同様の受信機を図示している。図７の受信機は二つのアンテナ２０８および２１２を有する。アンテナ２０８および２１２は、ＬＮＡ２１６および２２０にそれぞれ接続されている。ＬＮＡ２１６および２２０は、ＡＤＣ２２４および２２８にそれぞれ接続されている。このように、二つの異なる結合された無線通信信号が、二つのアンテナ２０８および２１２、ＬＮＡ２１６および２２０、ＡＤＣ２２４および２２８によって受信される。ＡＤＣ２２４および２２８は、図５および図６に関して示されたミキサー１７０および１７５と同様の機能を実行する、ミキサー１７０および１７５に接続される。

ここに記述される方法とデバイスは、結果としてＢＳＳモジュールに二つより多い入力をもたらす、二つより多い受信経路を含むようにスケールされ得る。さらには、上述のように、ＢＳＳモジュールへの二つより多い出力が可能である。すなわち、ＢＳＳは二つより多いベースバンドソースを分離し得る。いくつかの場合、単一のプロセッサまたは複数のプロセッサは、二つより多いベースバンド信号をデモジュレートし得る。

図８は、少なくとも二つのタイプの無線通信信号を分離するためのＢＳＳモジュール２３０を含む無線通信デバイス２６０を図示したブロック図である。無線通信デバイス２６０は、ＲＦ回路２５５と結合したアンテナ２７０を含む。アンテナ２７０は無線通信デバイス２６０へ内部に示されている。しかしながら、アンテナ２７０は内部か外部かになり得る。ＲＦ回路２５５は、図２と図４から図７に参照として記述したように、ＬＮＡ、ミキサー、または、ＲＦ回路構成要素を含み得る。ＲＦ回路２５５は、図１から図２と図４から図７に参照として記述したように、プロセッサ２３５に接続されている。プロセッサ２３５は、ＢＳＳモジュール２３０とＣＳＴＩモジュール２４０とを含む。プロセッサ２３５は、メモリ２４５に接続されている。メモリ２４５は、任意の便利なタイプのメモリであり得る。メモリ２４５は、プロセッサ２３５、ＢＳＳモジュール２３０、および、ＣＳＴＩモジュール２４０が機能するために必要なコードとデータを記憶し得る。

さらに、プロセッサ２３５は、可能なことにはユーザーインターフェイスモジュール（図示されていない）を通して、ユーザーインターフェイス２５０に接続されている。ユーザーインターフェイス２５０は、スピーカー、マイクロフォン、キーパッド、ディスプレイスクリーン、および、他の便利なユーザーインターフェイスデバイスを含み得る。携帯電力源２７５が、プロセッサ２３５とＲＦ回路２５５とに電力を提供するように、プロセッサ２３５とＲＦ回路２５５とに接続されている。

さらに、本発明の実施形態とインプリメンテーションが示され記述されているが、多くの実施形態とインプリメンテーションが本発明の範囲内にあることが明らかである。したがって、請求項とそれに等価のものとに照らして、本発明は制限されない。

本明細書中に教示される本発明の好適な実施形態は、添付の図面において例として図示され、これは制限するためのものではない。
結合されたベースバンド信号に基づくブラインドソースセパレーションを実行するための方法を図示した流れ図である。 図２は、少なくとも二つの分離された通信タイプを有する少なくとも二つの分離された通信信号を識別するためのブラインドソースセパレーションモジュールを含むシステムと受信機を図示したブロック図を示している。 図３Ａは、二つの重なり合うＲＦ信号のスペクトルのプロットを示している。 図３Ｂは、図３Ａに関してスペクトルのプロットが示された、ＲＦ信号からのダウンコンバートされたベースバンド信号のスペクトルのプロットを示している。 図３Ｃは、図３Ａに関してスペクトルのプロットが示された、ＲＦ信号からのダウンコンバートされたベースバンド信号のスペクトルのプロットを示している。 図３Ｄは、図３Ａに関してスペクトルのプロットが示された、ＲＦ信号からのダウンコンバートされたベースバンド信号のスペクトルのプロットを示している。 図４は、少なくとも二つの分離された通信タイプを有する少なくとも二つの分離された通信信号を識別するためのブラインドソースセパレーションモジュールを含むシステムと受信機を図示したブロック図を示している。 図５は、少なくとも二つの分離された通信タイプを有する少なくとも二つの分離された通信信号を識別するためのブラインドソースセパレーションモジュールを含むシステムと受信機を図示したブロック図を示している。 図６は、少なくとも二つの分離された通信タイプを有する少なくとも二つの分離された通信信号を識別するためのブラインドソースセパレーションモジュールを含むシステムと受信機を図示したブロック図を示している。 図７は、少なくとも二つの分離された通信タイプを有する少なくとも二つの分離された通信信号を識別するためのブラインドソースセパレーションモジュールを含むシステムと受信機を図示したブロック図を示している。 図８は、少なくとも二つのタイプのＲＦ通信信号を分離するためのＢＳＳモジュールを含む無線通信デバイスのブロック図を示している。

Claims (26)

1. 無線通信信号を処理する方法であって、
   アンテナが、結合無線通信信号を受信するステップであって、前記結合無線通信信号は、第一の無線信号タイプに従う少なくとも第一の信号成分と、前記第一の無線信号タイプと異なる第二の無線信号タイプに従う少なくとも第二の信号成分とを有している、ステップと、
   ダウンコンバージョンブロックが、前記結合無線通信信号を第一のベースバンド信号及び第二のベースバンド信号に分割するステップと、
   前記ダウンコンバージョンブロックが、前記第一のベースバンド信号を第一のキャリア周波数信号と混合し且つ前記第二のベースバンド信号を第二のキャリア周波数信号と混合する複素ミキサを用いて、前記結合無線通信信号を結合ベースバンド信号に変換するステップであって、前記第二のキャリア周波数信号は、前記第一のキャリア周波数信号からの所定の位相シフトを有している、ステップと、
   ＢＳＳモジュールが、前記変換された結合ベースバンド信号に基づいてブラインドソースセパレーション（ＢＳＳ）を実行するステップと、
   前記ＢＳＳモジュールが、少なくとも前記第一及び第二の信号成分を表す少なくとも二つの異なるベースバンド信号を出力するステップと
   を包含する方法。
2. 前記ダウンコンバージョンブロックが、前記結合無線通信信号をラジオ周波数（ＲＦ）アナログ信号からＲＦデジタル信号に変換するステップ
   をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記変換するステップは、
   予め定められたキャリア周波数信号と共に前記結合無線通信信号を混合するステップ
   を包含する、請求項１に記載の方法。
4. 前記ダウンコンバージョンブロックが、前記第一の信号成分の第一のバンド幅に比例する第一のフィルターバンド幅で前記結合ベースバンド信号をフィルタリングするステップ
   をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
5. 前記ダウンコンバージョンブロックが、前記第二の信号成分の第二のバンド幅に比例する第二のフィルターバンド幅で前記結合ベースバンド信号をフィルタリングするステップ
   をさらに包含する、請求項４に記載の方法。
6. 前記第一のベースバンド信号と前記第二のベースバンド信号とは直交する、請求項１に記載の方法。
7. 前記ＢＳＳモジュールが、ブラインド信号ソース解析の一部として、前記少なくとも二つの複素ベースバンド信号成分の少なくとも二つの間で位相関係を解析するステップ
   をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
8. 前記第二のキャリア周波数信号は、前記第一のキャリア周波数信号に対してπ／２だけシフトされている、請求項１に記載の方法。
9. 前記第一及び第二のキャリア周波数信号は、前記第一及び第二の成分信号を示す中心またはキャリア周波数を有する、請求項８に記載の方法。
10. 前記ＢＳＳモジュールがブラインド信号ソース解析を実行するステップは、
    独立成分解析を実行するステップ
    を包含する、請求項１に記載の方法。
11. 前記独立成分解析は最大尤度解析を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 無線通信信号を処理する方法を実行するための命令を具体化するコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記方法は、
    アンテナが、無線通信信号を受信するステップであって、前記結合無線通信信号は、第一の無線信号タイプに従う少なくとも第一の信号成分と、前記第一の無線信号タイプと異なる第二の無線信号タイプに従う少なくとも第二の信号成分とを有している、ステップと、
    ダウンコンバージョンブロックが、前記結合無線通信信号を第一のベースバンド信号及び第二のベースバンド信号に分割するステップと、
    前記ダウンコンバージョンブロックが、前記第一のベースバンド信号を第一のキャリア周波数信号と混合し且つ前記第二のベースバンド信号を第二のキャリア周波数信号と混合する複素ミキサを用いて、前記結合無線通信信号を結合ベースバンド信号に変換するステップであって、前記第二のキャリア周波数信号は、所定の位相シフトを有している、ステップと、
    ＢＳＳモジュールが、前記変換された結合ベースバンド信号に基づいてブラインドソースセパレーション（ＢＳＳ）を実行するステップと、
    前記ＢＳＳモジュールが、少なくとも前記第一及び第二の信号成分を表す少なくとも二つの異なるベースバンド信号を出力するステップと
    を包含する、コンピュータ読み取り可能な媒体。
13. 前記方法がさらに、
    前記ダウンコンバージョンブロックが、前記無線通信信号をラジオ周波数（ＲＦ）アナログ信号からＲＦデジタル信号に変換するステップ
    を包含する、請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
14. 前記方法がさらに、
    前記ダウンコンバージョンブロックが、前記第一の信号成分の第一のバンド幅に比例する第一のフィルターバンド幅で前記結合ベースバンド信号をフィルタリングするステップ
    を包含する、請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
15. 前記方法がさらに、
    前記ダウンコンバージョンブロックが、前記第二の信号成分の第二のバンド幅に比例する第二のフィルターバンド幅で前記結合ベースバンド信号をフィルタリングするステップ
    を包含する、請求項１４に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
16. 前記第一のベースバンド信号と前記第二のベースバンド信号とは直交する、請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
17. 前記方法がさらに、
    前記ＢＳＳモジュールが、ブラインド信号ソース解析の一部として、前記少なくとも二つの複素ベースバンド信号成分の少なくとも二つの間で位相関係を解析するステップ
    を包含する、請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
18. 前記第二のキャリア周波数信号は、前記第一のキャリア周波数信号に対してπ／２だけシフトされている、請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
19. 前記第一及び第二のキャリア周波数信号は、前記第一及び第二の成分信号を示す中心またはキャリア周波数を有する、請求項１８に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
20. 前記ＢＳＳモジュールがブラインド信号ソース解析を実行するステップは、
    独立成分解析を実行するステップ
    を包含する、請求項１２に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
21. 前記独立成分解析は最大尤度解析を含む、請求項２０に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
22. 少なくとも第一のタイプのベースバンド信号と、前記第一のタイプのベースバンド信号と異なる第二のタイプのベースバンド信号とを分離するように構成されたブラインドソースセパレーション（ＢＳＳ）モジュールと、
    前記ＢＳＳモジュールに接続されたアナログ−デジタル変換機と、
    前記アナログ−デジタル変換機に接続されたダウンコンバータであって、複素ミキサを備えるダウンコンバータと、
    前記ダウンコンバータに接続されたアンテナであって、少なくとも前記第一のタイプのベースバンド信号に対応する第一のタイプのＲＦ信号と前記第二のタイプのベースバンド信号に対応する第二のタイプのＲＦ信号とを少なくとも受信するように構成されているアンテナと
    を備える、無線通信信号受信機。
23. 前記アナログ−デジタル変換機は、受信信号経路において、前記ダウンコンバータに先立つ、請求項２２に記載の無線通信信号受信機。
24. 前記アンテナと前記ダウンコンバータとに接続されている低雑音増幅器
    をさらに備える、請求項２２に記載の無線通信信号受信機。
25. 前記アンテナに接続された第二のダウンコンバータであって、第二の複素ミキサーを備える第二のダウンコンバータと、
    前記第二のダウンコンバータと前記ＢＳＳモジュールとに接続された第二のアナログ−デジタル変換機と
    をさらに備える、請求項２２に記載の無線通信信号受信機。
26. 少なくとも第一のタイプのベースバンド信号と、前記第一のタイプのベースバンド信号と異なる第二のタイプのベースバンド信号とを分離するために、ブラインドソースセパレーション（ＢＳＳ）を実行するための手段と、
    結合アナログ信号を結合デジタル信号に変換するための第一の変換手段であって、前記ＢＳＳを実行するための手段に接続された手段と、
    前記結合アナログ信号を前記結合デジタル信号に変換するための第二の変換手段であって、前記ＢＳＳを実行するための手段に接続された手段と、
    結合ラジオ周波数（ＲＦ）信号を結合ベースバンド信号にダウンコンバートするための第一のダウンコンバート手段であって、前記結合ＲＦ信号を複素混合する手段を備え、前記第一の変換手段に接続された手段と、
    前記結合ＲＦ信号を前記結合ベースバンド信号にダウンコンバートするための第二のダウンコンバート手段であって、前記結合ＲＦ信号を複素混合する手段を備え、前記第二の変換手段に接続された手段と、
    前記結合ＲＦ信号を無線で受信するための手段であって、該手段は、前記第一及び第二のダウンコンバート手段に接続されており、前記結合ＲＦ信号は、少なくとも前記第一のタイプのベースバンド信号に対応する第一のタイプのＲＦ信号と前記第二のタイプのベースバンド信号に対応する第二のタイプのＲＦ信号とを備える、手段と
    を備える、無線通信信号受信機。

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