JP4959791B2 - サブシンボル処理を使用した直交周波数分割多重 - Google Patents

Description

（関連出願の相互引用）
本出願は、その教示が参照により本明細書に組み込まれる、代理人文書番号第Ｈｕａｎｇ１−１として２００６年６月１４日に出願された米国仮出願第６０／８１３，６６７号の出願日の利益を主張する。

本発明は、信号処理に関し、より具体的には、信号送受信で使用される直交周波数分割多重（orthogonal frequency division multiplexing）技法に関する。

直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、通信の分野でよく知られている信号処理技術である。一般に、ＯＦＤＭは、周波数スペクトルを小さなサブバンド（別名は、サブキャリア）に分割し、これらのサブキャリアをデータ・シンボルで変調することによって動作する。

図１は、従来技術のＯＦＤＭ送信機１００の一実施態様の略ブロック図を示す。送信機１００は、デジタル入力データを受信し、データを送信用のアナログＯＦＤＭ信号に変換する。データの変換は、データ・シンボル・マッピング１０２、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理１０４、サイクリック・プレフィックス添付１０６、デジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）１０８、およびスペクトル整形１１０の順次ステップを通して起こる。

データ・シンボル・マッピング・ブロック１０２は、有限長のグループに分割される２値データ・ビットを受信する。１つまたは複数のデータ・シンボルａ［ｎ］は、差動４相位相シフトキーイング（differential quadrature phase-shift-keying）（ＤＱＰＳＫ）または直交振幅変調（quadrature amplitude modulation）（ＱＡＭ）などの当技術分野で一般に知られているいくつかの変調技法のうちの任意の技法を使用して、ビットの各グループについて生成される。各グループの長さ、そのため、データ・シンボル当たりの入力データ・ビットの数は、使用される変調技法によって決まる。

ＩＦＦＴ１０４は、その後、Ｎ個のデータ・シンボルａ［ｎ］の各セットをＮ個のサブキャリア（０からＮ−１までの番号が付けられる）のセットに適用し、１つのデータ・シンボルａ［ｎ］が各サブキャリアと対にされる。ＯＦＤＭによって使用されるサブキャリアは、互いに直交して配列されるため、各サブキャリアは、シンボル間干渉が無い状態で区別されることができる。Ｎ個のデータ・シンボルａ［ｎ］とサブキャリア対の各セットｋは、その後、ＩＦＦＴ１０４によって、周波数領域表現から時間領域ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋ（Ｎ個のサンプルＳ_ｋ［ｉ］からなり、ｉは０からＮ−１に等しい）に変換される。各ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋの離散モデルは、式（１）

によって表されてもよい。式中、

はサンプル周期（sample period）であり、ｗ［ｉ］は離散窓関数であり、

はサブキャリアの有限長複素指数関数シーケンス（exponential sequence）を示す。

ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋは、その後、送信の準備をする。最初に、サイクリック・プレフィックスが、サイクリック・プレフィックス添付１０６によって各ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋの始めに挿入される。このプレフィックスは、受信機が、マルチパス反射から生じる信号エコーと協働することを可能にする。次に、ＯＦＤＭシンボルおよびプレフィックスは、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１０８を使用してデジタル形式からアナログ形成に変換される。最後に、ＤＡＣ１０８からのアナログ出力は、スペクトル整形ブロック１１０によってスペクトル整形を受けて、送信用のＯＦＤＭ信号が生成される。

従来技術のＯＦＤＭ信号の生成の例として、ＩＦＦＴ１０４が、３８４個のデータ・シンボルａ［ｎ］（ｎ＝０，・・・，３８３）を受信し、Ｎ＝１２８個のサブキャリアを使用すると仮定する。Ｎ個のデータ・シンボルａ［ｎ］の各セット内の１つのデータ・シンボルａ［ｎ］が、各サブキャリアに割当てられるため、生成されるＯＦＤＭシンボルＳ_ｋの数は３に等しい（３８４のデータ・シンボルａ［ｎ］を１２８のサブキャリアで割った値）。周波数領域におけるデータ・シンボルａ［ｎ］のグループ化は表Ｉに示される。表Ｉに示されるように、従来技術のＯＦＤＭシステムでは、データ・シンボルａ［０］〜ａ［１２７］は、ＯＦＤＭシンボルＳ_０に割当てられ、データ・シンボルａ［１２８］〜ａ［２５５］は、ＯＦＤＭシンボルＳ_１に割当てられ、データ・シンボルａ［２５６］〜ａ［３８３］は、ＯＦＤＭシンボルＳ_２に割当てられる。

表ＩＩは、ＩＦＦＴ１０４による変換後の時間領域における、サンプルＳ_ｋ［ｉ］（ｋ＝０，１，２およびｉ＝０，・・・，１２７）のグループ化を示す。従来技術のＯＦＤＭシステムでは、各ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋのサンプルＳ_ｋ［ｉ］は、一緒にグループ化されたままであり、ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋは、連続して送信される。換言すれば、ＯＦＤＭシンボルＳ_０のサンプルＳ_０［０］〜Ｓ_０［１２７］は、ＯＦＤＭシンボルＳ_１のサンプルＳ_１［０］〜Ｓ_１［１２７］の前に送信され、ＯＦＤＭシンボルＳ_１のサンプルＳ_１［０］〜Ｓ_１［１２７］は、ＯＦＤＭシンボルＳ_２のサンプルＳ_２［０］〜Ｓ_２［１２７］の前に送信される。

図２は、先の例で述べられた従来技術のＯＦＤＭシンボルＳ_０の周波数領域表現を示す。単一波形で示される各サブキャリアは、１つのデータ・シンボルａ［ｎ］に割当てられる。さらに、各サブキャリアのピークが全ての他のサブキャリアのゼロ・レベルに相当するように、サブキャリアは離間することに留意されたい。これは、サブキャリアのセットの直交の性質を示す。

図３は、ＯＦＤＭ送信機１００によって実施される動作を反転する、従来技術のＯＦＤＭ受信機３００の一実施態様の略ブロック図を示す。受信機３００は、アナログＯＦＤＭ信号を受信し、元のデジタル・データ信号を抽出する。抽出は、マッチト・フィルタリング３０２、アナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）３０４、サイクリック・プレフィックス除去３０６、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理３０８、およびデータ・シンボル・デマッピング３１０の順次ステップを通して起こる。

最初に、受信機のＲＦフロント・エンドにおいて、受信されたＯＦＤＭ信号は、ベースバンド・アナログ信号にダウンコンバートされる。ベースバンド・アナログ信号は、マッチト・フィルタリング・ブロック３０２によってフィルタリングされ、ＡＤＣ３０４によってデジタル形式に変換される。次に、同期化およびチャネル推定が行われてもよい（図示せず）。その後、サイクリック・プレフィックス除去ブロック３０６は、時間領域ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋからサイクリック・プレフィックスを除去する。

ＦＦＴ３０８は、デジタルＯＦＤＭシンボルＳ_ｋを受信し、それぞれからＮ個のサブキャリアを抽出して、式（２）

に従って、データ・シンボルａ［ｎ］が得られる。最後に、データ・シンボルａ［ｎ］は、図１のデータ・シンボル・マッピング１０２によって使用される変調技法に従ってデータ・シンボルを復調するデータ・シンボル・デマッピング・ブロック３１０を使用して元の２値ビットにデマッピングされる。
米国仮出願第６０／８１３，６６７号

一実施形態では、本発明は、結合式変調シンボルになるようデータ・シンボルのセットを変調する方法である。方法は、（１）データ・シンボルのセットをデータ・シンボルのＭ（Ｍは１より大きい）個のグループに分割すること、（２）データ・シンボルの各グループを時間領域サブシンボルに変換すること、および、（３）Ｍ個の時間領域サブシンボルを結合することであって、それにより、結合式変調シンボルを形成する、結合することを含む。データ・シンボルの各グループの変換は、サブキャリアのセットに基づき、サブキャリアのセット内で、サブキャリアのサブセットだけが、データ・シンボルのグループによって変調される。さらに、各グループ内の各データ・シンボルは、サブキャリアの対応するサブセット内の異なるサブキャリアを変調し、サブキャリアのいずれの２つのサブセットも、サブキャリアを共有しない。

別の実施形態では、本発明は、結合式変調シンボルになるようデータ・シンボルのセットを変調するようになっている送信機を備える装置である。送信機は、（１）データ・シンボルのセットをデータ・シンボルのＭ（Ｍは１より大きい）個のグループに分割するようになっているデータ・シンボル・グルーパと、（２）データ・シンボルの各グループを時間領域サブシンボルに変換するようになっている１つまたは複数の変換と、（３）Ｍ個の時間領域サブシンボルを結合して、結合式変調シンボルを形成するようになっているサブシンボル・コンバイナとを備える。データ・シンボルの各グループの変換は、サブキャリアのセットに基づき、サブキャリアのセット内で、サブキャリアのサブセットだけが、データ・シンボルのグループによって変調される。さらに、各グループ内の各データ・シンボルは、サブキャリアの対応するサブセット内の異なるサブキャリアを変調し、サブキャリアのいずれの２つのサブセットも、サブキャリアを共有しない。

さらなる実施形態では、本発明は、復調データ・シンボルのセットになるよう、結合式変調シンボルを復調する方法である。方法は、（１）結合式変調シンボルをＭ（Ｍは１より大きい）個の時間領域サブシステムに分離すること、（２）各時間領域サブシンボルを復調データ・シンボルのグループに変換すること、および、（３）復調データ・シンボルのＭ個のグループをグループ解除することであって、それにより、復調データ・シンボルのセットを生成する、グループ解除することを含む。各時間領域データ・サブシンボルの変換は、サブキャリアのセットに基づき、サブキャリアのセット内で、サブキャリアのサブセットだけが、復調データ・シンボルのグループによって変調される。さらに、各グループ内の各復調データ・シンボルは、サブキャリアの対応するサブセット内の異なるサブキャリアを変調し、サブキャリアのいずれの２つのサブセットも、サブキャリアを共有しない。

なおさらなる実施形態では、本発明は、復調データ・シンボルのセットになるよう、結合式変調シンボルを復調する受信機を備える装置である。受信機は、（１）結合式変調シンボルをＭ（Ｍは１より大きい）個の時間領域サブシンボルに分離するようになっているサブシンボル・セパレータと、（２）各時間領域サブシンボルを復調データ・シンボルのグループに変換するようになっている１つまたは複数の変換と、（３）復調データ・シンボルのＭ個のグループをグループ解除して、復調データ・シンボルのセットを形成するようになっているデータ・シンボル・デグルーパとを備える。各時間領域サブシンボルの変換は、サブキャリアのセットに基づき、サブキャリアのセット内で、サブキャリアのサブセットだけが、復調データ・シンボルのグループによって変調される。さらに、各グループ内の各復調データ・シンボルは、サブキャリアの対応するサブセット内の異なるサブキャリアを変調し、サブキャリアのいずれの２つのサブセットも、サブキャリアを共有しない。

本発明の他の態様、特徴、および利点は、以下の詳細な説明、添付特許請求の範囲、および添付図面（同様の参照番号は、同様または同一要素を示す）からより完全に明らかになるであろう。

本発明のいくつかの実施形態は、結合式ＯＦＤＭ法およびこれらの方法を実施する装置に関する。１つのこうした実施形態では、データ・シンボルａ［ｎ］は複数のグループに分割され、各グループは、逆高速フーリエ変換を使用してＯＦＤＭサブシンボルに変換される。その後、複数のＯＦＤＭサブシンボルが結合されて、結合式ＯＦＤＭシンボルが生成される。

図４は、本発明の一実施形態による結合式ＯＦＤＭ送信機４００の略ブロック図を示す。送信機４００は、デジタル入力データを受信し、データを送信用のアナログ結合式ＯＦＤＭ信号に変換する。データの変換は、データ・シンボル・マッピング４０２、データ・シンボル・グループ化４１２、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理４０４、ＯＦＤＭサブシンボル結合４１６、サイクリック・プレフィックス添付４０６、デジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）４０８、およびスペクトル整形４１０の順次ステップを通して起こる。

図１の従来技術の送信機１００では、ＩＦＦＴ１０４は、データ・シンボル・マッピング・ブロック１０２からＮ個のデータ・シンボルａ［ｎ］のセットを受信し、Ｎ個のデータ・シンボルａ［ｎ］をＮ個のサブキャリアに割当てる。Ｎ個のデータ・シンボルａ［ｎ］とサブキャリア対は、その後、周波数領域表現から時間領域ＯＦＤＭシンボルＳ_ｋに変換される。図４の実施形態によれば、送信機４００は、従来技術の送信機１００のデータ・シンボル・マッピング・ブロック１０２の動作と同様の動作を実施するデータ・シンボル・マッピング４０２を有する。さらに、送信機４００は、ＩＦＦＴ４０４のＭ（Ｍ＞１）個のインスタンスを有し、各インスタンスはＮ個のサブキャリアを利用する。Ｎ個のデータ・シンボルａ［ｎ］のセットは、データ・シンボル・グループ化４１２によってＭ個のグループに分割される。連続して０からＭ−１までの番号を付けられた各グループｍは、その後、ＩＦＦＴ４０４の別個のインスタンスに送信される。Ｍ個のグループの間でのデータ・シンボルａ［ｎ］の分割は、グループ化パターンに従って実施される。このパターンは、以下の例でさらに述べられる。

ＩＦＦＴ４０４の各インスタンスは、

個のデータ・シンボルａ［ｎ］の１つのグループｍを受信し、

個のデータ・シンボルをＮ個のサブキャリアに割当てる。各グループ内のデータ・シンボルａ［ｎ］の数

は、ＩＦＦＴ４０４当たりのサブキャリアの数Ｎより小さいため、全てのサブキャリアが、変調のためにデータ・シンボルａ［ｎ］に割当てられるわけではない。そのため、ＩＦＦＴ４０４当たりの変調サブキャリアの数Ｎ_ｍは、

に等しい。各ＩＦＦＴ４０４は、その後、Ｎ個のサブキャリア（すなわち、Ｎ_ｍ個の変調サブキャリアおよび（Ｎ−Ｎ_ｍ）個の未変調サブキャリア）を、周波数領域表現から時間領域ＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍに変換する。したがって、ＩＦＦＴ４０４のＭ個のインスタンスは、Ｍ個の時間領域ＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍを生成し、各サブシンボルＳ_ｍはＮ個のサンプルからなる。各ＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍについての離散モデルは、式（３）

によって表されてもよい。式中、ｉ＝０，・・・，Ｎ−１であり、ａ_ｍ［ｎ］は、ＯＦＤＭサブシンボルｍ内のデータ・シンボルであり、変調サブキャリアＮ_ｍの各グループについての有限長複素指数関数シーケンスは、

である。このグループ化シーケンスは、使用されるグループ化パターンに応じて変わることに留意されたい。

次に、ＯＦＤＭサブシンボル結合４１６は、それぞれがＮ個のサンプルを含むＭ個のＯＦＤＭサブシンボルを、ＩＦＦＴ４０４のＭ個のインスタンスから受信する。この実施形態によれば、（Ｎ×Ｍ）個の総サンプルは、インタリービング・パターンを使用して結合されて、本明細書でインタリーブドＯＦＤＭ（ＩＯＦＤＭ）シンボルと呼ばれる、１つのタイプの結合式ＯＦＤＭシンボルが生成される。このインタリービング・パターンは、以下の例においてさらに説明される。得られるＩＯＦＤＭシンボルは、式（４）

で表される。式中、σ［，］は単位インパルス・シーケンスを示す。この単位インパルス・シーケンスは、使用されるＯＦＤＭサブシンボル結合（たとえば、インタリービング）に応じて変わる。

ＩＯＦＤＭシンボルＸ_ｋは、その後、送信の準備をする。図１の従来技術の送信機１００と同様に、送信機４００は、サイクリック・プレフィックス添付４０６、デジタル−アナログ変換（ＤＡＣ）４０８、およびスペクトル整形４１０を実施する。

この実施形態によるＩＯＦＤＭ信号の例として、データ・シンボル・グループ化・ボックス４１２が１２８個のデータ・シンボルａ［ｎ］、ｎ＝０、・・・、１２７を受信し、ＩＦＦＴ４０４の各インスタンスがＮ＝１２８個のサブキャリアを使用すると仮定する。同様に、グループの数Ｍが４であるように選択されると仮定する。１２８個のデータ・シンボルａ［ｎ］は、表ＩＩＩに示されるように、データ・シンボル・グループ化・ボックス４１２によってＭ個のグループに分割されてもよい。

このグループ化パターンによれば、第１のデータ・シンボルａ［０］は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_０内のサブキャリア０に割当てられ、第２のデータ・シンボルａ［１］は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_１内のサブキャリア１に割当てられ、第３のデータ・シンボルａ［２］は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_２内のサブキャリア２に割当てられ、第４のデータ・シンボルａ［３］は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_３内のサブキャリア３に割当てられる。このグループ化パターンが継続し、第５データ・シンボルａ［４］が第１のＯＦＤＭサブシンボルＳ_０内のサブキャリア４に割当てられることから始まって、最後のデータ・シンボルａ［１２７］が第４のＯＦＤＭサブシンボルＳ_３内のサブキャリア１２７に割当てられることで終わる。

図５は、さらに、先の例で述べたデータ・シンボル・グループ化パターンを説明する。この周波数領域表現は、それぞれ、単一波形によって表された変調サブキャリアＮ_ｍを示す。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、それぞれ、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、およびＳ_３の第１の変調サブキャリアを示す。図５（ｅ）は、対応するＩＯＦＤＭシンボルの周波数領域表現を示す。Ｐ（ｆ）はスペクトル整形ブロック４１０の周波数応答であることに留意されたい。

ＩＦＦＴ４０４の４つのインスタンスによる、周波数領域表現から時間領域ＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍへの変換後に、サンプルＳ_ｍ［ｉ］は、表ＩＶに示すようにインタリーブされて、ＩＯＦＤＭシンボルＸ_ｋが生成されてもよい。

サブキャリアがデータ・シンボルａ［ｎ］に割当てられなくても、１つのサンプルＳ_ｍ［ｉ］が、各サブキャリアについて生成されることに留意されたい。このインタリービング・パターンでは、サンプルＳ_０［０］に、サンプルＳ_１［０］、Ｓ_２［０］、およびＳ_３［０］が続く。Ｓ_３［０］に続いて、パターンは継続して、Ｓ_０［１］で始まり、Ｓ_１［１］、Ｓ_２［１］、およびＳ_３［１］が続く。このインタリービング・パターンは、全てのサンプルＳ_ｍ［ｉ］について繰り返される。

図６は、さらに、先の例で述べたインタリービング・パターンを説明する。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）は、それぞれ、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_０、Ｓ_１、Ｓ_２、およびＳ_３を示す。図６（ｅ）は、インタリーブドＯＦＤＭシンボルＸ_ｋを示す。

先に示した例示的なＩＯＦＤＭシンボルによれば、５１２個のサンプルＸ_ｋ［ｑ］（ｑ＝０，・・・，５１１）が、１２８個のデータ・シンボルａ［ｎ］の各セットについて送信される。これは、１２８個のデータ・シンボルの各セットが１２８個のＯＦＤＭサンプルを使用して送信される、背景技術の章において従来技術のＯＦＤＭ送信機１００について提供された例と対照的である。そのため、この例のＩＯＦＤＭシンボル継続時間は、対応する従来技術の例のＯＦＤＭシンボル継続時間より４倍長い。一方、ＩＯＦＤＭシンボルＸ_ｋは、対応する従来技術のＯＦＤＭシンボルＳ_ｋに比べて、送信中の雑音作用に対してより頑健である。さらに、ＩＯＦＤＭシンボルＸ_ｋのサンプル周期（Ｔ／Ｎ）は、従来技術のＯＦＤＭシンボルＳ_ｋのサンプル周期と同じである。そのため、ＩＯＦＤＭシンボルＸ_ｋの帯域幅はＯＦＤＭシンボルＳ_ｋの帯域幅と同じである。

図７は、結合式ＯＦＤＭ送信機４００によって実施される動作を反転する、結合式ＯＦＤＭ受信機７００の一実施態様の略ブロック図を示す。受信機７００は、アナログ結合式ＯＦＤＭ信号を受信し、元のデジタル・データを抽出する。抽出は、マッチト・フィルタリング７０２、アナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）７０４、サイクリック・プレフィックス除去７０６、ＯＦＤＭサブシンボル分離７１４、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理７０８、データ・シンボル・グループ解除および等化７１８、およびデータ・シンボル・デマッピング７１０の順次ステップを通して起こる。

最初に、受信機７００は、受信機のＲＦフロント・エンドにおいて、受信信号をベースバンド・アナログ信号にダウンコンバートする。その後、図３の従来技術の受信機３００と同様に、受信機７００は、マッチト・フィルタリング７０２、アナログ−デジタル変換ＡＤＣ７０４、およびサイクリック・プレフィックス除去７０６を実施する。さらに、同期化およびチャネル推定が行われてもよい（図示せず）。

ＯＦＤＭサブシンボル分離ブロック７１４は、デジタルＩＯＦＤＭシンボルＸ_ｋを分離して（たとえば、デインタリーブして）、Ｍ個のＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍが回復される。Ｍ個のＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍは、その後、ＦＦＴ７０８のＭ個のインスタンスに送信される。ＦＦＴ７０８の各インスタンスは、対応するＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍからＮ個のサブキャリアを抽出して、データ・シンボルａ［ｎ］の対応するグループｍが得られる。データ・シンボルａ［ｎ］のＭ個のグループは、その後、データ・シンボル・グループ解除および等化ブロック７１８によって等化され、グループ解除される。最後に、データ・シンボルａ［ｎ］は、従来のデータ・シンボル・デマッピング・ブロック７１０を使用して元の２値ビットにデマップされる。

代替のグループ化パターンが使用される本発明の種々の実施形態が想定されてもよい。先のＩＯＦＤＭの例では、データ・シンボルａ［ｎ］は、インタリービング・パターンを使用してグループ化された。インタリービングを使用する別のグループ化パターンは、先のＩＯＦＤＭの例について使用され、最初の２つのデータ・シンボル（ａ［０］およびａ［１］）は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_０内のサブキャリア０および１に割当てられ、第３および第４のデータ・シンボル（ａ［２］およびａ［３］）は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_１内のサブキャリア２および３に割当てられ、第５および第６のデータ・シンボル（ａ［４］およびａ［５］）は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_２内のサブキャリア４および５に割当てられ、第７および第８のデータ・シンボル（ａ［６］およびａ［７］）は、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_３内のサブキャリア６および７に割当てられる。このプロセスは、その後、継続して、第９および第１０のデータ・シンボルａ［８］およびａ［９］がＯＦＤＭサブシンボルＳ_０内のサブキャリア８および９に割当てられることから始めて、データ・シンボルａ［１２６］およびａ［１２７］がＯＦＤＭサブシンボルＳ_３内のサブキャリア１２６および１２７に割当てられることで終わる。多数の代替のグループ化パターンが本発明の範囲内で想定されてもよい。

インタリービングを使用する代替の結合パターンが使用される、本発明の種々の実施形態が想定されてもよい。先のＩＯＦＤＭの例に対する１つのこうした代替法では、ＯＦＤＭサブシンボル結合ブロック４１６は、一度に、２つの連続するサンプルＳ_ｍ［ｉ］をＩＯＦＤＭサンプルＸ（ｋ）に割当ててもよい。換言すれば、ＯＦＤＭサブシンボル結合ブロック４１６は、ＩＯＦＤＭシンボルＸ（ｋ）に対して、Ｓ_０（０）とＳ_０（１）を、続いて、Ｓ_１（０）とＳ_１（１）を、続いて、Ｓ_２（０）とＳ_２（１）を、続いて、Ｓ_３（０）とＳ_３（１）を割当ててもよい。このプロセスは、その後、繰り返され、Ｓ_０（２）で始まり、Ｓ_３（１２７）で終わる。インタリービングを使用する多数の代替の結合パターンが本発明の範囲内で想定されてもよい。

さらに、上述した例は、ＩＯＦＤＭシンボルと呼ばれる、１つのタイプの結合式ＯＦＤＭシンボルを説明する。別のタイプの結合式ＯＦＤＭシンボルでは、サブシンボルＳ_ｋは、インタリービング無しで互いに対して添付されることができるため、サブシンボルＳ_０のサンプルＳ_０［０］〜Ｓ_０［１２７］に、サブシンボルＳ_１のサンプルＳ_１［０］〜Ｓ_１［１２７］が続き、サブシンボルＳ_１のサンプルＳ_１［０］〜Ｓ_１［１２７］に、サブシンボルＳ_２のサンプルＳ_２［０］〜Ｓ_２［１２７］が続き、サブシンボルＳ_２のサンプルＳ_２［０］〜Ｓ_２［１２７］に、サブシンボルＳ_３のサンプルＳ_３［０］〜Ｓ_３［１２７］が続く。サブシンボルＳ_ｋが添付される順序は変わってもよい。

結合式ＯＦＤＭシンボル継続時間が、対応する従来技術のＯＦＤＭシンボル継続時間と同じである本発明のさらなる実施形態が想定されてもよい。こうした実施形態では、ＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍまたは結合式ＯＦＤＭシンボルＸ_ｋは、データ・レートを上げるために、それぞれ、アップサンプラ４１４または４１８によってアップサンプリングされる。たとえば、先のＩＯＦＤＭの例では、１２８個のサンプルＳ_ｍ［ｉ］が、４倍でアップサンプリング（すなわち、Ｍ倍でアップサンプリング）されてもよいため、ＩＯＦＤＭシンボル当たりに送信される変調サンプルの総数は、１２８から５１２に増加する。アップサンプリングの結果として、ＤＡＣ４０８におけるイメージングは、より大きな信号帯域幅を生成する。得られるアップサンプリングされたＩＯＦＤＭ信号は、式（５）

によって示される。式中、ｐ（ｔ）は、スペクトル整形フィルタのインパルス応答であり、

は、新しいサンプル周期である。図８は、周波数領域におけるこのイメージングをグラフィカルに説明する。変調サブキャリアが高い周波数で繰り返されることに留意されたい。この現象は全体の信号帯域幅を増加させる。さらに、アップサンプリングに対処するために、受信機７００は、それぞれ、受信信号の結合式ＯＦＤＭシンボルＸ_ｋまたはＯＦＤＭサブシンボルＳ_ｍをダウンサンプリングするダウンサンプラ７１２または７１６を有する。

本発明は、サブキャリアの数Ｎに等しいデータ・シンボルａ［ｎ］の数を使用して述べられた。しかし、本発明は、このように制限されない。データ・シンボルａ［ｎ］の数は、サブキャリアの数Ｎより少なくてもよい。したがって、ＩＦＦＴ４０４当たりの、データ・シンボルａ［ｎ］で変調されたサブキャリアの数Ｎ_ｍは、

より少ない可能性がある。過剰の未変調サブキャリアは、その後、ガード・チャネルまたはパイロット・チャネルとしての実施態様などの他の目的のために使用されることができる。

グループの数Ｍが変わる、本発明のさらなる実施形態が想定されてもよい。上述したＩＯＦＤＭの例では、グループ当たりの、変調サブキャリアの数Ｎ_ｍ（すなわち、

）が整数（すなわち、３２）であるように、グループの数Ｍ（すなわち、４）は、サブキャリアの数Ｎ（すなわち、１２８）に基づいて選択された。グループ当たりのデータ・シンボルの数Ｎ_ｍは整数であるが、これは必要ではない。たとえば、グループの数Ｍは３であり、その場合、各グループは、必ずしも同じ数のデータ・シンボルａ［ｎ］を持たないであろう。さらに、グループの数Ｍを増やし、アップサンプリングを使用することによって、全体の周波数スペクトルの幅が増加する。サブキャリアの数Ｎに等しいグループの数Ｍを選択することは、考えられる最大のスペクトルの広がりを可能にする。あるいは、グループの数Ｍが減るにつれて、周波数スペクトル幅が減少する。Ｍ＝１であるようにグループの数Ｍを選択することは、従来技術のＯＦＤＭ信号の生成をもたらす。したがって、結合式ＯＦＤＭは、異なる用途および／またはチャネル条件に応じて、可変広がり無線システムを構築する手段を提供する。このスペクトル広がり能力は、結合式ＯＦＤＭが、超広帯域（ＵＷＢ）用途での使用に適することを可能にする。さらに、結合式ＯＦＤＭ信号のスペクトルが広いため、低電力動作が達成される可能性があり、それにより、干渉コンプライアンスの問題が低減される。

なお他の実施形態では、送信機４００内のＩＦＦＴブロックおよび受信機７００内のＦＴＴブロックの数が変わってもよい。たとえば、上述したＩＯＦＤＭの例では、送信機４００は、時間多重方式でデータ・シンボルａ［ｎ］のＭ個のグループを連続して受信し、Ｍ個のグループを連続してＭ個のサブシンボルＳ_ｍに変換する１つの共有ＩＦＦＴブロックだけを有するであろう。

ＯＦＤＭの他の要素は、本発明によってサポートされる。たとえば、本発明は、符合化ＦＤＭ（ＣＯＦＤＭ）を使用して実施されてもよい。さらに、符号分割多重アクセス（code division multiple access）（ＣＤＭＡ）および周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）などのピコネット・チャネライゼーション法（piconet channelization method）は、結合式ＯＦＤＭと共に使用されることができるため、マルチピコネット性能が改善される可能性がある。

本発明は、送信機および受信機として述べた。しかし、本発明は、また、送受信機として実施されてもよい。さらに、受信機、送信機、および送受信機は、任意の適した消費者製品または他の適した装置を含むいろいろな用途で実施されてもよい。こうした装置は、携帯電話などのデバイスおよび携帯電話基地局を含む。

本発明は、単一集積回路（ＡＳＩＣまたはＦＰＧＡなど）、マルチチップ・モジュール、単一カード、またはマルチカード回路パックとしての考えられる実施態様を含む、（アナログ、デジタル、または、アナログとデジタルの両方のハイブリッド）回路ベース・プロセスとして実施されてもよい。当業者に明らかになるように、回路要素の種々の機能が、ソフトウェア・プログラム内の処理ブロックとして実施されてもよい。こうしたソフトウェアは、たとえば、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、または汎用コンピュータにおいて使用されてもよい。

本発明は、こうした方法を実施する方法および装置の形態で具現化されることができる。本発明は、また、磁気記録媒体、光記録媒体、固体メモリ、フロッピ・ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ハード・ドライブ、または任意の他の機械読み取り可能媒体などの、有形媒体において具現化されるプログラム・コードの形態で具現化されることができ、プログラム・コードが、コンピュータなどの機械によってロードされ、実行されると、機械は、本発明を実施する装置になる。本発明は、また、たとえば、記憶媒体内に記憶されようと、機械にロードされようと、かつ／または、機械によって実行されようと、あるいは、電気ワイヤリングまたはケーブリングを通じて、光ファイバを通して、または、電磁放射を介してなど、ある種の伝送媒体またはキャリアを通じて送信されようと、プログラム・コードの形態で具現化されることができ、プログラム・コードが、コンピュータなどの機械によってロードされ、実行されると、機械は、本発明を実施する装置になる。汎用プロセッサ上で実施されると、プログラム・コード・セグメントは、プロセッサと組合わされて、特定の回路と同様に動作する独特のデバイスを提供する。

本発明は、また、本発明の方法および／または装置を使用して生成される、媒体を通して電気的にまたは光学的に送信される信号値、磁気記録媒体などにおける記憶された磁界変動などのビットストリームまたは他のシーケンスの形態で具現化されることができる。

明示的に述べられない限り、各数値および範囲は、「約（about）」または「ほぼ（approximately）」という語が、値または範囲の値の前に記載されているかのように概略であるとして解釈されるべきである。

本発明の特質を説明するために述べられ、示された部品の詳細、材料、および配置構成における種々の変更が、添付特許請求項に述べられる本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって行われてもよいことがさらに理解されるであろう。たとえば、当技術分野で一般に知られている種々の等化技法が、受信機７００で使用されてもよい。別の例として、ゼロ・パッドの使用を含むサイクリック・プレフィックス添付以外の方法が使用されるであろう。

特許請求項における図番および／または図参照ラベルの使用は、特許請求項の解釈を容易にするために、特許請求される主題の考えられる１つまたは複数の実施形態を識別することを意図される。こうした使用は、特許請求項の範囲を、対応する図に示される実施形態に必ず制限するものであると解釈されるべきでない。

本明細書で述べた例示的な方法のステップが、述べられた順序で実施されることを必ずしも要求されないことが理解されるべきであり、また、こうした方法のステップの順序は、例示に過ぎないことが理解されるべきである。同様に、本発明の種々の実施形態と一貫性がある方法において、さらなるステップがこうした方法に含まれてもよく、また、いくつかのステップが省略されるか、または、組み合わされてもよい。

以下の方法クレーム内の要素は、もしあれば、対応するラベル付けによって特定のシーケンスで引用されるが、これらの要素の一部または全てを実施するためにクレーム引用が特定のシーケンスを特に意味しない限り、これらの要素は、その特定のシーケンスで実施されることに制限されることを必ずしも意図されない。

本明細書における「一実施形態（one embodiment）」または「実施形態（an embodiment）」に対する言及は、実施形態に関連して述べられる特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる可能性があることを意味する。本明細書の種々の場所における「一実施形態では（in one embodiment）」という句の出現は、必ずしも、全てが同じ実施形態に言及しているわけでもなく、また、別個のまたは代替の実施形態が、必ずしも他の実施形態と互いに排他的でもない。同じことが、「実施態様（implementation）」という用語に当てはまる。

従来技術のＯＦＤＭ送信機の考えられる１つの実施態様の略ブロック図である。 例示的な従来技術のＯＦＤＭ信号の周波数領域表現をグラフィカルに示す図である。 従来技術のＯＦＤＭ受信機の考えられる１つの実施態様の略ブロック図である。 本発明の一実施形態による結合式ＯＦＤＭ送信機の略ブロック図である。 本発明の一実施形態による周波数領域データ・シンボルのグループ化パターンの一実施態様をグラフィカルに示す図である。 本発明の一実施形態による時間領域サンプルのインタリービング・パターンの一実施態様をグラフィカルに示す図である。 本発明の一実施形態による結合式ＯＦＤＭ受信機の略ブロック図を示す。 本発明の一実施形態によるアップサンプリングされた結合式ＯＦＤＭ信号の周波数領域で起こるイメージングをグラフィカルに示す図である。

Claims (10)

1. データ・シンボルのセットを結合式変調シンボルに変調する方法であって、
   （ａ）前記データ・シンボルのセットをデータ・シンボルのＭ（Ｍ＞１）個のグループに分割するステップと、
   （ｂ）データ・シンボルの各グループを時間領域サブシンボルに変換してＭ個の時間領域サブシンボルを生成するステップとを含み、
   データ・シンボルの各グループの前記変換は、サブキャリアのセットに基づき、前記サブキャリアのセット内で、前記サブキャリアのサブセットだけが、前記データ・シンボルのグループによって変調され、
   各グループ内の各データ・シンボルは、前記サブキャリアの対応するサブセット内の異なるサブキャリアを変調し、
   サブキャリアのいずれの２つのサブセットも、サブキャリアを共有しないものであり、前記方法はさらに、
   （ｃ）結合式変調シンボルが各時間領域サブシンボルよりも長い継続時間を有するよう、前記Ｍ個の時間領域サブシンボルを結合して前記結合式変調シンボルを形成するステップを含む、方法。
2. 前記サブキャリアのＭ個のサブセット内のサブキャリアの総数は、前記サブキャリアのセット内のサブキャリアの数に等しい、請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）は、変調サブキャリアの各サブセットについて、前記変調サブキャリアのサブセットと１つまたは複数の未変調サブキャリアとの両方を変換して、前記対応する時間領域サブシンボルを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
4. データ・シンボルの各グループについて、（１）前記変調サブキャリアの数、と（２）前記１つまたは複数の未変調サブキャリアの数、との和は、前記セット内のサブキャリアの総数に等しい、請求項３に記載の方法。
5. 各時間領域サブシンボルは、複数の時間領域サンプルで表され、
   ステップ（ｃ）は、前記Ｍ個のサブシンボルの時間領域サンプルをインタリーブして、前記結合式変調シンボルについてインタリーブされた時間領域サンプルのシーケンスを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記変換は逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）であり、
   各時間領域サブシンボルはＯＦＤＭサブシンボルであり、
   前記結合式変調シンボルは結合式ＯＦＤＭシンボルである、請求項１に記載の方法。
7. 結合式変調シンボルを復調データ・シンボルのセットに復調する方法であって、
   （ａ）各時間領域サブシンボルが結合式変調シンボルよりも短い継続時間を有するよう、前記結合式変調シンボルをＭ（Ｍ＞１）個の時間領域サブシンボルに分離するステップと、
   （ｂ）各時間領域サブシンボルを復調データ・シンボルのグループに変換するステップとを含み、
   各時間領域サブシンボルの前記変換は、サブキャリアのセットに基づき、前記サブキャリアのセット内で、前記サブキャリアのサブセットだけが、前記復調データ・シンボルのグループによって変調され、
   各グループ内の各復調データ・シンボルは、前記サブキャリアの対応するサブセット内の異なるサブキャリアを変調し、
   サブキャリアのいずれの２つのサブセットも、サブキャリアを共有しないものであり、前記方法はさらに、
   （ｃ）前記復調データ・シンボルのＭ個のグループをグループ解除（de-group）して前記復調データ・シンボルのセットを生成するステップを含む、方法。
8. 前記結合式変調シンボルは、インタリーブされた時間領域サンプルのシーケンスを含み、
   ステップ（ａ）は、前記インタリーブされた時間領域サンプルをデインタリーブして前記Ｍ個の時間領域サブシンボルを得ることを含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記サブキャリアのＭ個のサブセット内のサブキャリアの総数は、前記サブキャリアのセット内のサブキャリアの数に等しい、請求項７に記載の方法。
10. ステップ（ｂ）は、変調サブキャリアの各サブセットについて、前記変調サブキャリアのサブセットと１つまたは複数の未変調サブキャリアとの両方を変換して、前記復調データ・シンボルの対応するグループを形成することを含む、請求項７に記載の方法。

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