JPH09511880A - 広帯域fftチャンネル化装置 - Google Patents

広帯域fftチャンネル化装置

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JPH09511880A
JPH09511880A JP7526332A JP52633295A JPH09511880A JP H09511880 A JPH09511880 A JP H09511880A JP 7526332 A JP7526332 A JP 7526332A JP 52633295 A JP52633295 A JP 52633295A JP H09511880 A JPH09511880 A JP H09511880A
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キャルニー,ロナルド,アール
ウィリアムズ,テリー,エル
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エアーネット・コミュニケイションズ・コーポレイション
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    • H04J1/02Details
    • H04J1/04Frequency-transposition arrangements
    • H04J1/05Frequency-transposition arrangements using digital techniques

Abstract

(57)【要約】 物理的に小型の、多チャンネル無線通信トランシーバアーキテクチャーが、サンプル速度と共に、広帯域信号処理用の重複及び加算信号処理機能、又は多相信号処理機能を使用する。受信器部が、複数の多重周波数通信チャンネルを受信して、複数の多重周波数通信チャンネルの内容を表す、デジタル信号を出力する。受信器部には、FFTに基づくチャンネル化装置が含まれ、デジタル・チャンネル信号のそれぞれの信号を処理(例えば、復調)して、デジタル・チャンネル信号の処理済みの信号を、付随の音声/データ・ネットワークに分配するために、対応する出力ポートに供給する。送信側において、送信器部が、複数のデジタル信号プロセッサを含み、それぞれ、各々異なる周波数チャンネルにわたって送信すべき、複数の到来(音声/データ)通信信号のそれぞれの信号と関連付けられる。それら処理済み(変調、符号化済み)の出力は、逆方向FFT結合器に供給される。FFT結合器は、結合された多チャンネル信号を、広帯域送信器に供給し、これにより、多重周波数通信チャンネル信号が送信される。チャンネル化装置、及び結合器の各々は、重複及び加算フィルタリング、又は多相フィルタリングを用いて実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】 広帯域FFTチャンネル化装置 発明の分野 本発明は、一般には、無線通信ネットワーク(例えば、セルラー及びパーソナ ル通信システム(PCS))に関し、特に、新規且つ改善型のトランシーバ装置 を目指すものであり、そのトランシーバ装置の受信器部は、デジタル化した中間 周波数(IF)信号から多数のチャンネルを抽出する、広帯域、高速フーリエ変 換(FFT)に基づくチャンネル化装置と、各チャンネルに対して最適なサンプ ル・タイミング調整をもたらす、1組のデジタルサンプル速度変換器とを含み、 トランシーバ装置の送信器部は、送信のために、多数のデジタル化ベースバンド ・チャンネルを単一のIF信号へと結合する、広帯域逆FFTに基づく結合器を 含んでいる。 発明の背景 広範な地上区域にわたって、多チャンネルの音声及びデータ通信を提供するた めに、無線(例えば、セルラー)通信サービス提供業者が、現在、トランシーバ 基地局を保護され且つ保守可能な施設(例えば、ビルディング)に設置している 。かなりの量のハードウェアが、現在、単一のセルラー・チャンネルに対して信 号処理機器を実現するのに使用されるので、各基地局の構成は、通常、サービス 提供業者が利用可能である周波数スペクトラムのうちの制限された部分にのみ、 多チャンネル通信能力を提供するようになされている。典型的な基地局には、3 から5個の機器ラックが含まれ、これ らは、利用可能な(例えば、12MHz)帯域幅内の全体数(例えば、400− 30kHz)チャンネルうちの規定部分(例えば、48)をサービスするために 、多数の組の離散的な受信器、及び送信器信号処理構成要素を内蔵している。基 地局の複数の狭帯域(30kHz)チャンネル・ユニットのうちの典型的なユニ ットの受信器部を図1に概略的に示し、専用の組の信号処理構成要素からなり、 フロントエンド、すなわち低域変換部10、中間周波数(IF)部20、及びベ ースバンド部30が含まれる。 フロントエンド部10は、低雑音増幅器11から構成され、これには、トラン シーバサイトにおいてアンテナ12、無線周波数/中間周波数(RF−IF)低 域変換混合器13、及びそれに関連したIF局所発振器15が結合される。IF 部20は、帯域通過フィルタから構成され、これには、増幅器23、IFベース バンド混合器25、及びそれに関連したベースバンド局所発振器27が結合され る。帯域通過フィルタ21は、12MHzの広いセルラー音声/データ通信帯域 幅の400−30kHz副部分のそれぞれにおいて中心付けられ、図2の多チャ ンネル・スペクトル分布で概略示す、100kHzの帯域幅を有する。 ベースバンド部30には、低域通過(折り返し防止)フィルタ31、アナログ /デジタル(A−D)変換器33、復調器及び誤差訂正器として機能するデジタ ル信号処理ユニット35、及び処理済みのチャンネル信号を付随の電話システム 機器に結合する、関連した電話(例えば、T1搬送波)ユニット37が含まれる 。A−D変換 器33のサンプリング速度は、通常、75キロサンプル/秒程度である。A−D 変換器33によりデジタル化された狭帯域チャンネル信号は、デジタル信号処理 (DSP)ユニット35により復調されて、電話搬送波ユニット37に適用する ために、埋め込み音声/データ信号が回復される。(受信器部と相補的な、同様 の専用信号処理送信器部が結合されており、電話システム機器からデジタル送り を受信して、高域変換のRF信号をトランシーバ・サイトのアンテナに出力する 。) 典型的な都市サービス区域の場合、サービス提供業者に利用可能な全帯域幅( 例えば、12MHz)内でサービス有効範囲を最適化して、基地局が配置される 分散したトランシーバ・サイト間で、妨害のない有効範囲を保証するために、セ ルラー・トランシーバ・サイトが、相互に隣接した六角形のセル(7セル組に配 列される)に、慣例に従って地理的に分布される。従って、各セルは、それ自体 の制限容量の多数ラック基地局を備え、これは、利用可能な400チャンネルの それぞれ異なる部分集合をサービスし、それによって、広範な地上区域にわたっ て、個々のセル内の周波数割当て、及び隣接したセル集合間の分離が規定されて 、ネットワークの任意のチャンネル間の相互干渉が効果的に防止される。 容易に認識されるであろうが、あらゆるチャンネルは、図1を参照して上記し た典型的な受信器部を構築するような、多数の機器ラックに分散する構成要素を 備えるので、従って、かかる機器を地理的に位置決めし、組み付けて、保守する 際の費用、及び労力は相当 なものとなる。実際、サービス提供業者が好むのは、機器の配置可能な場所、及 び個々のトランシーバ・サイトが提供できる利用可能な帯域幅有効範囲の大きさ の両方に関連して、更に柔軟である機器の使用である。これは、特に非都市部で 真実であり、そこでは、所望のセルラー有効範囲が高速道路に沿って集中され、 そのために、従来の48チャンネルの限られた容量では不十分となり、また非都 市部では、必要な機器の多数のラックに対して、比較的大型の安全、及び保護構 造が、必ずしも容易には利用できない。 過去にはある他の用途に、広帯域トランシーバが用いられてきたが、恐らく、 セルラー及び他のPCSシステム等の多チャンネルシステムにおいて、普及した 利用を見いだせなかった幾つかの理由がある。1つのかかる問題は、受信しよう とする各チャンネル信号が、一連の符号からなるデジタル的に符号化された信号 である、という事実と関係がある。かかる例において、デジタル信号プロセッサ 35により用いられる回復アルゴリズムに必要なのは、通常、A−D変換器33 により供給されるサンプルが、各符号を正確に検出する確率を最大にするために 、各符号のピーク振幅の時間又はその近傍でとられることである。 上記のような従来技術のシステムにおいて、最適なサンプリング時間との局所 クロックの同期化は、かなり単純明瞭なものである。すなわち、各チャンネルが 別個に処理されるためで、従って、A−D変換器33により出力されるチャンネ ル信号は、1つだけのチャンネルからの情報を表す。従って、局所受信器クロッ クは、周知の 位相同期ループ(PLL)技法を用いて同期化され、符号速度と同期がとられる A−D変換器33に対して、クロック・ストローブが発生される。 このシステムが、広帯域フロントエンドを用いるが、但し、低域通過フィルタ 31が、幾つかのチャンネルにより占有される帯域幅をカバーするような場合、 2つ以上のチャンネルからの信号が、A−D変換器33の出力に現れることにな る。典型的なセルラー、又は他のPCSシステムには、互いにチャンネル信号の 同期をとる必要はない。従って、単一の最適なサンプリング時間は存在せず、ま た、慣用的な位相同期技法を用いて、A−D変換器33の同期をとることはでき ない。 更に、多数のデジタル・チャンネル信号のサンプルがとられる速度を、仮に独 立に制御可能であるとしても、この速度は通常、符号速度の整数倍であるのを保 証できない。これは、デジタル・チャンネル信号の各々において、符号のサンプ リングを適切に同期化するという問題を悪化させる。というのは、デジタル符号 における非常に小さな差異でも、短期間でさえもその持続期間にわたって、急速 に累積して、それにより、サンプルタイミングをやはり偏らせる。 発明の摘要 本発明によれば、多チャンネル無線通信サービス提供業者により現在使用され る信号処理アーキテクチャーと関連した、制限されたチャンネル容量及びハード ウェア要求と共に、上記のサンプル速度同期化問題が、新規且つ改善された比較 的小型の多チャンネル・ト ランシーバ装置により、効果的に不要なものとされ、それにより、無線(音声及 びデータ)通信ネットワーク・トランシーバ・サイトの寸法及びハードウェアの 複雑性を、大幅に低減することが可能になる。 従って、トランシーバは、事務所ビルにおける垂下天井の上、又は電柱上とい った様々な設置現場において、容易に物理的に適合でき、それと同時に、利用可 能なチャンネルの1つだけの部分集合ではなく、サービス提供業者により与えら れるチャンネル容量全体にわたる、多チャンネル通信サービス(例えば、100 チャンネルよりも多い)を提供する能力を備える。 この目的のために、本発明のトランシーバ装置は、デジタル化受信信号の多数 のチャンネルを処理するために、広帯域離散フーリエ変換(DFT)チャンネル 化装置を備える受信器部と、多数のデジタル化送信チャンネル信号を処理するた めに、広帯域逆DFT結合器とを含む。好適な実施例に従えば、DFTチャンネ ル化装置、及びDFT結合器は、限定されないが、高速フーリエ変換(FFT) として実施できるにもかかわらず、高速フーリエ変換は、変換サイズが2の累乗 である場合に、離散フーリエ変換を計算するための効率的なアルゴリズムである 。 多チャンネル受信器ユニットは、複数の入力通信チャンネル信号を受信して、 この複数の入力通信チャンネル信号の内容を表す、デジタル信号を出力するよう 動作する。DFTに基づくチャンネル化装置が結合されて、多チャンネル受信器 ユニットにより出力された デジタル信号を受信して、多チャンネル受信器ユニットにより受信された個々の 通信チャンネルの内容を表す、個々のデジタル・チャンネル信号を出力する。 DFTに基づくチャンネル化装置により出力されたデジタル・チャンネル信号 は、次に、各対応する通信チャンネルに対して、1つのサンプル速度変換器を備 えた、1組のサンプル速度変換器に供給さえる。速度変換器は、デジタル・チャ ンネル化装置が出力サンプルを供給する速度が、符号速度の整数倍でない場合で さえも、各チャンネルの最適なサンプリングが生じるような時間に位置決めされ る、補間デジタル・チャンネル信号を決定することにより動作する。 好適な実施例において、各速度変換器は、有限インパルス応答(FIR)フィ ルタのような、デシメート、線形位相、低域通過フィルタとして実施され、そこ で、各チャンネルに対するフィルタ係数は、各デジタル・チャンネル信号のプリ アンブル部の期間に、サンプリング位相差を決定することにより個々に選択され る。 個々の補間デジタル・チャンネル信号は、次に、第1の複数のデジタル信号プ ロセッサに供給され、個々のデジタル信号は、チャンネル化装置により出力され るデジタル・チャンネル信号の各々と関連付けられる。デジタル信号プロセッサ 装置は、対応したデジタル・チャンネル信号を処理(例えば、復調)して、次に 処理済みのデジタル・チャンネル信号を、付随の音声/データ・ネットワークに 分配するために、対応した出力ポートに供給する。 送信側に、トランシーバは、第2の組のデジタル信号プロセッサ 装置を含み、これは、それぞれ異なる周波数チャンネルにわたって送信すべき、 複数の到来(音声/データ)通信信号の対応した信号とそれぞれ関連付けられ、 この対応した複数の到来通信信号を処理して、処理済みの通信チャンネル信号を 、逆DFT処理結合器ユニットに適用するために、対応した出力ポートに供給す るよう動作する。逆DFTに基づく結合器ユニットは、第2の複数のデジタル信 号プロセッサ装置により処理された通信チャンネル信号を受信するように結合さ れて、第2の複数のデジタル信号プロセッサ装置により処理された、通信チャン ネル信号の内容を表す結合信号を出力する。 次に、多チャンネル送信器ユニットが、順番に、離散フーリエ変換に基づく結 合器ユニットにより出力された結合信号に従って、多数周波数の通信チャンネル 信号を送信する。 ここで更に具体的には、本発明によれば、送信経路、及び受信経路に使用され るDFTに基づくチャンネル化装置、及び結合器は、重複及び加算フィルタユニ ット、又は多相フィルタユニットとして実施できる、畳込み、及び逆畳込みフィ ルタを利用する。 本発明の第1の実施例に従えば、広帯域チャンネル化装置は、FFTプロセッ サと共に、重複及び加算フィルタ構造を使用して、デジタル・チャンネル信号を 生成する。この実施例において、広帯域受信器内の高速A−D変換器により出力 されるデジタル化データ・サンプルが、先ず重複及び加算ユニットに加えられる 。受信データ・サンプルが、入力速度バッファに供給されると、このデータは、 入力信号に対して利得制御を与え、A−D変換器のダイナミックレンジの完全利 用を保証する目的のために、振幅監視ユニットにより監視される。(この目的の ために、振幅監視ユニットの出力は、広帯域受信器に帰還されて、A−D変換器 の上流にある減衰器を制御する。) 速度バッファが、M個のデータ・サンプルの完全「ブロック」を含む場合、制 御ユニットに信号送出して、ブロックの処理を開始する。1ブロック内のデータ ・サンプルの数Mは、チャンネル化装置のデシメーション率に等しく、複素チャ ンネル・サンプル速度の2倍で除算した入力サンプル速度の最も近傍の整数によ り与えられる。 入力サンプル速度が高い(30MHz程度)場合、1/2帯域フィルタを用い て、データのクロック速度を低減することもできる。1/2帯域フィルタは、実 数/複素数変換を実行して、また、データ及びクロック速度を2だけデシメート する。クロック低減は、現在の集積回路により、フィルタリング構造を実施する のに必要である。仮に入力クロック速度が大幅に低いとしたら、又は将来の技術 の処理能力が向上すると、1/2帯域フィルタは必ずしも必要ではない。 M個のサンプルは、入力サンプル・クロック速度よりも高い速度で、バースト 状態で1/2帯域フィルタへとクロック同期出力されるが、この目的は、Mより 大きなN個のサンプルを必要とする、FFTプロセッサのサイズに適合させるた めである。これが意味するのは、重複及び加算フィルタは、1/2帯域フィルタ よりも速いク ロック速度で動作する必要がある、ということである。 1/2帯域フィルタからの複素データ値は、重複及び加算フィルタに使用され るシフトレジスタへとクロック同期入力される。重複及び加算フィルタは、チャ ンネル帯域幅の1/2の遮断周波数を有する、実数値の低域通過フィルタである 。重複及び加算フィルタの基本的アーキテクチャーは、有限インパルス応答(F IR)フィルタと類似している。しかし、本発明のフィルタは、フィルタタップ 間に帰還マルチプレクサ、及び長い遅延ラインを用いる点で、慣用的なFIRフ ィルタとは相違する。 更に具体的には、重複及び加算フィルタ内のシフトレジスタは、間引いた「帰 還」マルチプレクサと、遅延メモリユニットの組を縦続接続することにより好適 に実施される。フィルタのそれぞれのタップ、すなわち段は、1対の直列結合メ モリ部、帰還マルチプレクサ、係数メモリ、及び係数乗算器から形成される。各 係数メモリは、対応した組のフィルタ係数を格納しており、その数は、重複及び 加算フィルタの出力を送るべきFFTプロセッサのサイズに対応する。 チャンネル化装置のフィルタ構造の例示的な実施例において、4つの重複及び 加算フィルタ・タップ段が使用される。それぞれのタップ段の乗算器の出力が、 共に総和演算される。メモリ部内において、入力メモリ段の長さは、デシメーシ ョン率Mに等しく、すなわち、フィルタ「重複」を表す出力メモリ段の長さは、 N−Mに等しく、ここでNは、FFTプロセッサのサイズである。 FFTプロセッサが、M個の入力サンプルの各ブロックを処理す るには、N個のクロック信号が必要となり、FFTプロセッサには、FFT処理 のために十分な数のデータ・サンプルが供給される。N個のクロック信号の最初 のMの間、M個のサンプルが、速度バッファ及び1/2帯域フィルタを介して、 また、シフトレジスタに有効なフィルタのメモリ段を介してクロック同期される 。この時間フレームの間、データが、シフトレジスタのメモリ部の各々を介して 、左から右にシフトされる。N個のデータ・サンプルの残りのN−Mサンプルに ついては、データは、速度バッファを介してクロック同期出力されず、各タップ 段の入力メモリを介したシフトは存在しない。すなわち、データはシフトレジス タを介してシフトされず、出力メモリのみがクロック同期される。この出力メモ リのクロック同期は、意図した重複及び加算動作を生じさせるのに用いられる機 構である。 フィルタのタップ段により生成される、係数重み付きデータ・サンプルのそれ ぞれの組が、総和演算されるので、重複及び加算フィルタの出力において、Nサ ンプル、折り返し、畳込み出力データ列が生成される。このデータ列は、FFT プロセッサに適用する準備として、順にランダム・アクセス・メモリ(RAM) 内に格納される。 高い処理速度に対してスループットを維持するために、FFTプロセッサは通 常、複数のFFTエンジンを含み、これらは、問題とする信号処理パラメータに 関連した適切なFFTサイズで、既にプログラムされている。複数のエンジンで FFTプロセッサを実施す ると、単一エンジンに対する処理時間が、通常、処理に必要なN個のサンプルを 収集するのに必要な時間よりも長いので、データ・スループットが維持される。 実用的な実施例によれば、FFTエンジンは、4の累乗であるFFTサイズを 有する基数4(ブロック浮動小数点)アルゴリズムを使用する。512点FFT プロセッサの場合、全部で512個の周波数ビンの生成が、2つの256点FF Tを用いて実行され、その後に、周波数デシメーション基数2バタフライが続く 。 512点FFTの場合、サンプルが、RAMから読み出され、算術演算装置( ALU)に供給されて、順次対の偶数データ・サンプルの総和がとられ、順次対 の奇数データ・サンプルが減算される。偶数データ・サンプル処理の場合、AL Uの出力総和値は、FFTプロセッサ・エンジンに直接供給される。512点F FTの奇数ビンを生成する場合、奇数ビン・データ・サンプルが、RAMから読 み出される際に、ALUにより供給されるデータ・サンプル間の差分が、数値制 御発振器/変調器によりWN nで乗算されて、FFTプロセッサへとクロック同期 入力される。 FFTエンジンは、ブロック浮動小数点アルゴリズム(複素FFTデータと共 に4ビット換算係数を出力する)を使用するので、換算論理回路が用いられて、 FFTエンジンの出力が結合される、バレル型シフト回路を制御する。バレル型 シフト回路は、データがFFTエンジンから読み出される際に、換算係数に従っ てそのデータを調整し、その結果、連続したFFTを同一スケールに整合するの が保証される。バレル型シフト回路の出力は、出力RAMに結合される。 FFTプロセッサの出力は、複素指数WN -kmMで乗算される必要があり、ここ で、mはデシメーション率、kはFFTビン数、MはFFT(ブロック)数であ る。等価な動作を実行するには、チャンネル化装置の重複及び加算の実施例は、 以下の等式を利用する。 x[(n−r)N]=FFT(WN -rk×x[k]) ここで、x[n]はFFT入力列、x[(n−r)N]は、rモジュロNによる x[n]の循環シフトである。循環シフトにより、デュアルポート出力RAMが 、FFTの入力データ列の循環シフトを生じる順番で、処理済みデータ値をアク セスするようにして、アドレス指定される。 従って、FFTは、多数のデジタル・チャンネル信号を出力し、各デジタル・ チャンネル信号は、特定チャンネルと関連した信号の一連のサンプルからなる。 各チャンネル(周波数ビン)に対するFFT処理済みデータが、出力RAM内に 書き込まれると、付随の時分割多重化(TDM)バスインターフェース回路が、 データをTDMバス上に表明するため、そのデータはバス上のデジタル信号プロ セッサに加えられ、これは、チャンネル・データを補間し、その後復調して、チ ャンネル・データから音声又はデータを抽出するよう動作する。TDMバス上の データは、複数の時間スロットへと好適に分割される。バス接続のプロセッサは 、慣用的なフレーミング信号により、TDMバスとの同期がとられるため、プロ セッサは、デ ータを読み出す正確な時間スロットを知ることになる。 各チャンネル信号から音声、及び/又はデータを復調、及び抽出する前に、デ ジタル信号プロセッサは先ず、線形位相の補間低域通過デジタル・フィルタから なる速度変換器を介して、各デジタル・チャンネル信号を処理する。補間デジタ ル・フィルタの出力を適切にデシメートすることにより、速度変換器は、各デジ タル・チャンネル信号中のサンプル値の有効タイミングを調整する。補間及びデ シメート・フィルタは、好適には、多速度デジタル信号処理技法を利用して、必 要な計算機能の量を最小化する。 各対応する入力チャンネル信号と関連した速度変換器は、そのチャンネルの最 適なサンプリングに対応する、補間デジタル信号値を決定する。特に、各速度変 換器は、ピーク符号振幅の位置、又はその近傍でとられた、その個々のデジタル ・チャンネル信号のサンプルを供給する。数学的には、速度変換器の機能は、個 々のFFTチャンネルの対応する出力のゼロ付加延長を生成し、そのゼロ付加信 号を、低域通過、線形位相、有限インパルス応答(FIR)フィルタで濾波して 、その後ピーク符号振幅の最も近い位置にあるサンプルだけを選択するように、 FIRフィルタ出力信号をデシメートすることと等価である。 しかし、現実には、これらの等価演算の各々を数学的に実行するのではなく、 本発明は、ある多速度処理技法をうまく利用して、同一結果を得るのに必要な演 算数を低減する。特に、速度変換器は、フィルタ係数の幾つかの可能な組の1つ を有する、低域通過フィル タから構成される。各種利用可能な組のフィルタ係数は、ゼロ付加デジタル・チ ャンネル信号に関して、低域フィルタ演算を補間するための各種可能な位相シフ トを表す。結果として、最適な出力信号位相となるフィルタ係数の特定の組が決 定され、その後に、デジタル・チャンネル信号からの実際のデータが濾波される 。例えば、これが通常なされるのは、デジタル・チャンネル信号のプリアンブル 部の期間であり、これは、受信デジタル・チャンネル信号の期待値が、前もって 知られている場合である。これにより、相関器を用いて、FIRフィルタの各可 能な位相シフトにより検出される、出力信号エネルギーを決定することが可能に なる。従って、フィルタの最適な位相シフトは、最大相関電力レベルを有するも のである。 従って、各々の速度変換器は又、フィルタ位相選択機構からなり、これにより 、個々のデジタル・チャンネル信号のプリアンブル部を、現在受信しようとして いることが検出された後、受信チャンネル信号を可能な補間低域通過フィルタの 各々と比較して、低域通過フィルタ係数の可能な組のどれが、結果として、デジ タル・チャンネル信号のデータ部内の符号を正確に検出する最大確度となるかが 判定される。 任意として、速度変換器は又、サンプル速度差調整を実行して、離散フーリエ 変換により供給されるサンプルの速度と、復調器により期待される最適サンプル 速度との任意の必要な差分に影響を与える。任意の必要なサンプル・タイミング 調整をもたらすために、サンプルが補間低域通過フィルタを介して進められる時 間は、所望の 出力サンプルの速度で動作する、出力サンプル・カウンタにより精密に制御され る。この出力サンプル・カウンタは、サンプル・インデックス数を与え、これは 次いで、サンプル速度調整係数で乗算される。この乗算の結果が用いられて、入 力サンプルのどれを、補間により現在処理しようとするかが制御され、それと共 に、任意の所定の瞬時に用いられている、フィルタ係数の特定組のインデックス が調整される。このようにして、入力デジタル・チャンネル信号と、出力デジタ ル・チャンネル信号との所望のサンプル速度の任意の差分を吸収できる。チャン ネル化装置からの補間デジタル・チャンネル出力信号は、次に、デジタル信号プ ロセッサにより実行される、復調器機能に与えられる。 多チャンネル結合器、これは上記の重複及び加算フィルタ構造を備える広帯域 チャンネル化装置と相補であるが、その信号処理アーキテクチャーは、比較的高 いデータ速度で、多数のチャンネルに対するデータを収集するために、カスタム TDMバスを使用する。というのは、全てのチャンネルからの総合データ速度は 、通常、標準バスプロトコル(例えば、VMEバスtm)のバス帯域幅を越えるた めである。 TDMバス上に表明されるチャンネル化(音声/データ)信号の供給源は、D SPプロセッサであり、これは、付随の電話通信ネットワークから到来する音声 又はデータ信号をフォーマット(例えば、セルラー規格に)、及び変調し、それ により、ベースバンド分析信号を供給する。各データ源は、結合器が要求した場 合に、単一の複 素サンプルを転送する間の1つ以上の時間スロットに割当てられる。2つの供給 源には、同一の時間スロットを割り当てることはできない。時間スロットの割当 ては、システム初期化時に、システムコントローラ(VMEバスtm上の別個の中 央処理装置(CPU))により行われる。システムコントローラは又、結合器を プログラムして、有効データを含む全ての時間スロットを指定する。 各DSPプロセッサからのサンプルは、TDMバスコントローラ、及び関連し たバッファ/ドライバからTDMバスに加えられる、制御信号により要求される 。このサンプルは、入力(RAM)バッファ内に書き込まれる。TDMバスコン トローラは、RAMバッファのアドレス指定とTDMバスのフレーミング信号と の同期をとり、それにより、各チャンネルを、デュアルポートRAM内の適切な アドレスへ書き込むことが保証される。結合器が、全ての稼働チャンネルからデ ータを収集し終えた場合、TDMバスコントローラは、制御信号をFFT制御論 理ユニットに結合し、FFT制御論理ユニットに、FFT処理を開始させる。 重複及び加算チャンネル化装置の順方向FFT機能性とは相補的に、重複及び 加算結合器は、逆方向FFTを実行させる。実用的な実施の面では、逆方向FF Tの生成は、順方向FFTを用いてもたらされる。FFTプロセッサの構成は、 結合すべきチャンネル数よりもひとまわり大きな、「2の累乗」に等しいサイズ を有するようになされる。スループットを維持するために、FFTプロセッサに は、複数のFFTエンジンが含まれ、これらは、問題とする信号処 理パラメータと関連した適切なFFTサイズでプログラムされている。複数のF FTエンジンでFFTプロセッサを実施すると、データスループットが維持され るが、これは、単一エンジンに対する処理時間が、通常、処理に必要なN個のサ ンプルを収集するのに必要な時間よりも長いためである。 ゼロが、規定の(比較的限られた)数の周波数ビンに対して、FFTエンジン 内に、順次的に書き込まれる。後続の複数のビンに対しては、データは、活性チ ャンネルに対して、入力デュアルポートRAMから読み出される。そのチャンネ ルが、活性チャンネルでない場合、制御論理ユニットは、そのビン内にゼロを書 き込む。活性であるそれらチャンネルの身元が、システム初期化時に、制御論理 ユニット内にプログラムされる。残りの(比較的限られた)数のビンに対しては 、ゼロが、それらのビン内に書き込まれる。 順方向FFTを用いて、逆方向FFTを生成するために、以下の等式を用いる 。 x[n]=K×FFT(X[((−k))K]) ここで、x[n]はX[k]の逆方向FFTで、nはサンプル数で、kはFFT ビン数で、KはFFTサイズで、X[((−k))K] は、モジュロKによる、列 X[k]の逆方向の順番に等しい。ビン0の周りで、FFTへの入力データの鏡 像を生成することにより、順方向FFTが、FFTサイズにより換算される、逆 方向FFTとなる。FFT制御論理ユニットは、FFTエンジン内にデータを書 き込む場合、逆方向の順番で入力RAMをアドレス指定する。 重複及び加算チャンネル化装置のように、結合器アーキテクチャーで、512 点FFTを生成するために、FFTエンジンは、4の累乗であるFFTサイズを 有する、基数4(ブロック浮動小数点)アルゴリズムを使用する。基数2のデシ メーション時間バタフライを用いて、N/2点FFTが、512点入力列の偶数 、及び基数サンプルから生成される。奇数サンプルのFFTデータ値の乗算は、 数値制御発振器/変調器(NCOM)により実行される。512点FFTの最初 の256ビンを処理するために、デュアルポートRAMの最初の半分の出力が、 ALUの手段により、RAMの第2の半分の出力と総和がとられる。第2の25 6ビンに対しては、2つのRAMの半分の出力の差が、互いからとられる。NC OMを介する伝搬遅延を適合させて、適切な対のサンプルが、ALUにより処理 されるのを保証するために、1組の遅延レジスタが、RAMからALUへの出力 経路に結合される。 結合器アルゴリズムは、逆方向FFTの入力列が、以下の複素指数により乗算 されることを必要とする。 WK kmR ここで、kは入力周波数ビンであり、Kは逆方向FFTサイズであり、mは逆方 向FFT数であり、Rは結合器の補間率であり、 Wk=e-j×2×π/K である。数学的等式を用いると、この乗算演算は、逆方向FFTの出力サンプル の循環回転によりもたらすことができ、すなわち、 X[((n−r)k)]=逆方向FFT(W-rk×X[k]) となる。ここで、rは−mRに等しい。−mRだけ逆方向FFT出力サンプルを 回転させることにより、複素指数の位相シフトが生成される。この回転は、FF T出力アドレッシング論理により実行される。 FFTエンジンは、入力データの特性に依存した換算係数を与える、ブロック 浮動小数点アルゴリズムを用いて、幾つかのFFTを生成するので、後に続く処 理に対して、データを適切に整合させるように、同一スケールにFFTデータを 調整するために、バレル型シフト回路が、ALUへの信号流れの入力経路に結合 される。 チャンネル化装置に類似して、結合器の重複及び加算フィルタは、複数のフィ ルタタップ段からなる。FFTサイズ、及び段数は、フィルタの全体長を設定す る。このフィルタは、チャンネル帯域幅の半分に等しい遮断周波数を備えた、実 数低域通過フィルタとして設計される。フィルタのそれぞれの段は、シフトレジ スタ、帰還マルチプレクサ、係数メモリ、乗算器、及び内部加算器の一対の遅延 メモリ要素の1つ、又は両方から形成される。各係数メモリは、それぞれの組の N個のフィルタ(重み)係数を格納し、その数は、FFTプロセッサのサイズに 対応する。ALUからのFFTプロセッサの出力は、全てのフィルタ段のマルチ プレクサに分配されて、同時に、各段の係数により乗算される。タップ段マルチ プレクサの出力は、フィルタの次の段への適用のために、タップ段加算器におけ る遅延メモリを介して、累算、及びシフトされているデータとの総和がとられる 。 フィルタの第1のフィルタタップ段は、ゼロが、第1のフィルタ段へとシフト されるので、入力遅延メモリ部を必要としない。各遅延メモリの長さは、フィル タ補間率により決定され、これは、チャンネル、及び出力サンプル速度に従って 規定される。フィルタ補間率Rは、出力サンプル速度と、チャンネルサンプル速 度の商の最も近い整数であり、 R=丸め(出力サンプル速度/チャンネルサンプル速度) となる。 出力遅延メモリ部の各々の長さはRであり、一方、フィルタ重複としても知ら れる、各入力遅延メモリ部の長さは、N−Rである。 補間率は又、重複及び加算フィルタの必要とされる信号処理速度を特定する。 フィルタが、スループットを維持するように、データを処理しなければならない 最小クロック速度は、以下により与えられる。 フィルタ処理速度=出力速度×N/R 逆方向FFTプロセッサにより出力されるあらゆるN個のサンプルに対して、 重複及び加算フィルタは、R個のサンプルを出力する。各逆方向FFTの第1の R個のサンプルに対して、マルチプレクサを介する第1の入力ポートが選択され る。この時間の間、全てのデータがクロック同期にされ、フィルタの最後の段の 加算器により生成される総和の値が、I/2帯域フィルタに入力される。残りの N−R個のサンプルに対して、各マルチプレクサの第2のポートが選択されて、 それぞれの段の内部加算器の出力は、それらの遅延メモ リ部に帰還される。この時間の間、入力メモリ部はシフトされず、最後の段の加 算器からのデータは、1/2帯域フィルタ内にはクロック同期入力されない。や はり、チャンネル化装置の重複及び加算フィルタのように、最後のN−R個のサ ンプルの帰還が、フィルタ重複を与える。 1/2帯域フィルタは、出力サンプル速度を2倍にする、複素数/実数データ 変換を与える、集積回路として構成される。結合器の完全体は、完全実数システ ムとして実施可能であるが、これには、サンプル速度、処理速度、及びFFTサ イズの全てを2倍にする必要があり、複雑性、及び費用が増大することになる。 速度バッファが、1/2帯域フィルタの出力に結合されて、結合器からのデータ の連続流れが可能になる。速度バッファに格納されたデータは、トランシーバサ イトの送信側のD−A変換器への適用のために、出力ドライバユニットを経由し て、出力データリンクに結合される。速度バッファからの半完全フラグが、いつ データを要求するかを、TDMバスインターフェースに指示するために、制御信 号線を介して制御論理ユニットに供給される。速度バッファに格納されたデータ 量が、その容量の半分よりも少なくなった場合、フラグは非活性となり、これに より、TDMバスインターフェースに合図が出され、出力データの連続流れを維 持するために、その活性チャンネルからのチャンネルデータが要求される。 重複、及びチャンネル化装置アーキテクチャーのように、それぞれの発振器は 、必要とされる各出力サンプル速度に対して設けられ る。更なる組の論理回路が含まれ、結合器により使用される、追加のクロック信 号が生成される。高速度の発振器のクロック出力は、カウンタにより分周されて 、必要なフィルタ処理クロック、TDMバスクロック、及びFFTエンジン・シ ステムクロックが生成される。 本発明の広帯域チャンネル化装置の第2の実施例は、多相フィルタ構造として 構成される。重複及び加算チャンネル化装置の実施例のように、FFTに基づく 多相フィルタバンク解析(チャンネル化装置)システムのアーキテクチャーは、 実時間広帯域IF(中間周波数)信号を受け取って、多数の個々の狭いベースバ ンド解析信号への、周波数変換、及びチャンネル化を実施する。多相フィルタの チャンネル化装置は、標準VMEバスtmインターフェース(アメリカ電気・電子 技術者協会(IEEE)規格 Std 1014-1987により規定される)を経由した、シ ステムパラメータの完全プログラマブル制御、及びカスタムの時分割多重化(T DM)データバスを介した、チャンネル化データ分配を与える。 多相チャンネル化装置アーキテクチャーにおいて、入力サンプル速度は、チャ ンネルサンプル速度の整数倍であり、このことは、チャンネルサンプル速度が、 チャンネル帯域幅の倍数でなければならない、ということを意味する。チャンネ ル化データは、解析ベースバンド信号として、チャンネル化装置により分配され る。チャンネル化装置の入力は、上流の広帯域デジタル受信器のA−D変換器か らの、デジタルデータ出力リンクとインターフェースする。入力サ ンプルクロック速度は、受信しようとするチャンネル数、及びそれらチャンネル の帯域幅により決定される。重複及び加算の実施例のように、入力信号の自動利 得制御を与えて、受信器におけるA−D変換器の完全ダイナミックレンジが、利 用されているのを保証するために、振幅監視論理回路が入力データを監視する。 入力サンプルは、入力データの実数/複素数変換を実行する、1/2帯域フィ ルタ内にクロック同期入力される。1/2帯域フィルタは又、2だけデータをデ シメートし、それにより、データのクロック速度が半分だけ低減される。次に、 複素データサンプルが、多相フィルタのシフトレジスタ内に送られ、特に、第1 のフィルタ段内で、シフトレジスタの一部を形成する、遅延メモリ内にクロック 同期入力される。各遅延メモリの長さは、チャンネル化装置のFFTサイズに等 しい。各遅延メモリの出力は、シフトレジスタのクロック速度のI倍である速度 で動作する、係数乗算器に加えられる。ここで、Iは、2のオーバーサンプリン グ係数である。このことは、遅延メモリの出力での各サンプルが、2つの(I= 2)フィルタ係数と乗算され、その後に、次の遅延メモリ内にクロック同期入力 されるという意味を含んでいる。 多相フィルタアーキテクチャーの例示的な実施例において、4つのフィルタ段 が使用される。FFTサイズ、オーバーサンプリング係数、及び段数は、フィル タの全体長を確立する。N個のフィルタ係数が、各フィルタタップ段の係数RA Mに格納される。このフィルタ係数は、係数RAMのロード時に、タップ数(例 えば、4)だ けデシメートされる。それぞれの係数/データ乗算器の出力は、総和がとられ、 デュアルポートRAM内に書き込まれて、多相チャンネル化装置のFFTプロセ ッサへの適用のために準備される。 多相チャンネル化装置のFFTプロセッサは、上記の重複及び加算チャンネル 化装置のFFTプロセッサと、実際に同じ構成を有し、また実質的に同じように して動作する。各チャンネル(周波数ビン)に対するFFT処理済みデータが、 出力RAM内に書き込まれると、FFT制御論理ユニットが、付随のTDMバス インターフェースに合図を出して、TDMバス上にデータを表明し、その結果、 データは、バス上の付随のデジタル信号プロセッサに加えることができ、このデ ジタル信号プロセッサは、チャンネルデータから、音声、又はデータを復調、及 び抽出するように動作する。多相チャンネル化装置は又、試験メモリ内に、デー タの1つ以上のチャンネルを書き込むように構成でき、これにより、VMEバスtm 上のCPUが、カスタムTDMバスとインターフェースすることなく、チャン ネルデータを収集、及び解析することが可能になる。 多相結合器、これは上記の多相フィルタ構造を有する、広帯域チャンネル化装 置と相補的であるが、その信号処理アーキテクチャーは又、多数のデジタル音声 /データ信号の実時間処理を可能にし、IF(中間周波数)出力サンプル速度に 対して、周波数変換、及び信号結合を実行し、それによりやはり、VMEバスtm インターフェースを経由した、システムパラメータの完全プログラマブル制御、 及びカスタムの時分割多重化(TDM)データバスを介した、チャ ンネル化データ収集がもたらされる。 多相結合器のフロントエンド(FFTプロセッサ)は、上記の重複及び加算ア ーキテクチャーのフロントエンドと同じであるが、異なるフィルタ構造を使用し 、そのフィルタ構造において、加算器は、重複及び加算結合器のフィルタのよう に、それぞれの遅延メモリと内部的には縦続接続されない。その代わりに、多相 結合器のフィルタ構造は、多相チャンネル化装置で使用したフィルタ構造に対応 する。多相フィルタの出力は、1/2帯域フィルタに結合されて、複素数/実数 データ変換を与え、これは、出力サンプル速度を2倍にする。1/2帯域フィル タの出力は、トランシーバサイトの送信側のD−A変換器への適用のために、出 力データリンクに結合される。 もちろん、多相アーキテクチャーを用いて、畳込みフィルタを実施する場合で さえも、上記したような補間フィルタを依然として用いて、結果としてのデジタ ル・チャンネル信号の最適サンプリングがもたらされる。 図面の簡単な説明 図1は、慣用的なセルラー通信基地局チャンネルユニットの受信器部を概略的 に示す。 図2は、12MHzの広い音声/データ通信帯域の400個の30KHz副部 分の多チャンネルスペクトル分布プロットである。 図3は、本発明による、広帯域多チャンネルトランシーバ装置を概略的に示す 。 図4Aは、多チャンネルトランシーバ装置のチャンネル化装置部 分を概略的に示す。 図4Bは、多チャンネルトランシーバ装置の結合器部分を概略的に示す。 図5Aは、本発明の第1の実施例に従って、図4Aのチャンネル化装置に使用 できる、畳込みフィルタの重複及び加算の実施例の構成を概略的に示す。 図5Bは、図5Aの重複及び加算畳込みフィルタと共に、チャンネル化装置に 使用できる、高速フーリエ変換(FFT)の構成を概略的に示す。 図6は、図5Aの重複及び加算チャンネル化装置により実行される、信号処理 機構と関連した機能図である。 図7は、畳込みフィルタ及びFFTと共に、図4Aのチャンネル化装置の部分 を形成する、補間フィルタを概略的に示す。 図8A及び8Bは、例示的なデジタル・チャンネル信号x(n)、例示的な速 度変換器の出力信号z(n)、及び例示的な補間フィルタの時間領域応答h(n )の幾つかの離散時間プロットを示す。 図9は、図7に示す補間フィルタと関連して動作する、フィルター・インデッ クス選択器の好適な実施例の機能図である。 図10は、各チャンネルで受信すると予想される、一連の符号の時間領域プロ ットであり、この一連の符号は、プリアンブル部と、データ部とを含むフレーム からなる。 図11A及び11Bは、近似的に、符号当たり1サンプル、及び符号当たり2 サンプルが、それぞれ望まれる状況に対する、デジタ ル・チャンネル信号x(n)と補間チャンネル信号z(n)との相対タイミング を示す、離散時間プロットである。 図12は、補間フィルタ機構、及びx(n)のサンプル速度が、z(n)のサ ンプル速度の正確な整数倍でない場合に使用される、フィルタクロック発生回路 の機能図である。 図13は、補間フィルタに対して、適切なタイミング関係を維持するのに用い られる、サンプル位相追跡機能を概略的に示す。 図14Aは、図4Bの結合器の一部を形成し、また図5Aの重複及び加算畳込 みフィルタとは機能的に相補である、多チャンネル重複及び加算逆畳込みフィル タの信号処理アーキテクチャーを概略的に示す。 図14Bは、図4Bの結合器の一部を形成し、また図5BのFFTプロセッサ とは相補である、高速フーリエ逆変換プロセッサを概略的に示す。 図15A及び15Bは、それぞれ、本発明の代替実施例に従って、多相畳込み フィルタを使用する、チャンネル化装置の構成を概略的に示す。 図16A及び16Bは、それぞれ、本発明の第2の実施例に従って、逆FFT 、及び多相逆畳込みフィルタを使用する、結合器の構成を概略的に示す。 図17は、図14Bの重複及び加算結合器の多相実施例により実行される、信 号処理機構と関連した機能図である。 詳細な説明 本発明による、特定の改善型広帯域多チャンネルのトランシーバ装置を詳細に 説明する前に、注意されたいことは、本発明は、市販品が入手可能な通信及び信 号処理回路と構成要素の斬新な組合せに主眼を置くものであって、その特定の詳 細な構成ではないということである。従って、これら慣用的な回路と構成要素の 構造、制御、及び配列を、本発明に関係する特定の詳細のみを示す、容易に理解 可能なブロック図により、図面において例示しているが、本明細書の記載が利益 を受ける当業者に対して、容易に明らかとなるような構造的詳細で、本発明の開 示を曖昧なものとする意図はない。従って、図面のブロックによる図示は、代表 的なシステムの機械的、構造的配置を必ずしも表わすものではなくて、そのシス テムの主要な構造的構成要素を、簡便な機能的グループ化で、例示することを主 に意図するものであり、それにより、本発明を更に容易に理解することができよ う。 図3を参照すると、本発明のトランシーバ装置が、受信器部100、及び送信 器部200からなるものとして、概略的に図示されている。受信器部100は、 通信サービス提供業者により与えられる、チャンネルのいずれかを受信可能な、 広帯域受信器101とアンテナ38間に結合される。非限定例として、広帯域受 信器101は、Watkins-Johnson Company 社(700 Quince Orchard Road,Gaithe rsburg Maryland 20878-1794)製の WJ-9104受信器から構成できる。 問題とするスペクトルは、以前に記載したように、例えば、400チャンネル からなり、その各々は30キロヘルツ(KHz)幅で ある、10−12メガヘルツ(MHz)のスペクトルとすることができる。しか し、注意されたいのは、本発明は、このスペクトル、又は他の任意の通信システ ムパラメータを有した使用には限定されない、ということである。ここで与えら れる値は、単に、例示的な例を与えるという目的のためにすぎない。また、「広 帯域」という用語は、いずれの特定のスペクトル範囲にも限定されず、理解され たいのは、それは、システムが動作可能である(例えば、12MHz)通信範囲 の有効な範囲の少なくとも全体のスペクトル有効範囲、という意味を含むことで ある。他方で、狭帯域とは、スペクトルの単に一部、例えば個々のチャンネル幅 (例えば、30KHz)、という意味を含む。 広帯域受信器101の出力は、問題とする通信システム、又はネットワークに おいて現在のところ稼働状態にある、30KHz音声/データチャンネルの全て の内容を含む、低域変換された、多チャンネル(ベースバンド)信号である。こ の多チャンネルベースバンド信号は、Analog Devices社(one Technology Way, Norwood,Masschusetts 02062-9106)製の型名AD9032のA−D変換器のような、 高速A−D変換器103に結合される。好都合なことに、上記に参照したような 、現在、市販品の入手可能なA−D変換器のダイナミックレンジ、及びサンプリ ング速度能力は、充分に高く(例えば、サンプリング速度は、25メガサンプル /秒(Msps)程度にある)、下流のデジタル信号処理(DSP)の構成要素 が、これには、離散フーリエ変換(DFT)チャンネル化装置111が含れて、 図 4A及び4Bを参照して以下で説明するように、システムの任意の400−30 KHzチャンネル内の信号を処理して、かかる信号を、電話通信ネットワークの 搬送波インターフェース(例えば、T1搬送波デジタル・インターフェース)へ のそれぞれのチャンネルリンク上に出力する。 高速フーリエ変換(FFT)チャンネル化装置111は、A−D変換器103 の出力を処理し、このA−D変換器は、デジタル同相/直交(I/Q)変換器1 07の手段により、チャンネル化装置に結合される。I/Q変換器107は、そ れぞれ、Iリンク、及びQリンク107I、及び107Qにわたって、それぞれ のI、及びQチャンネル(すなわち、複素数)のデジタル的にフォーマットされ た信号を出力する。FFTチャンネル化装置111は、複合デジタル化多チャン ネル(I/Q)信号から、広帯域受信器101により受信された(30KHz) 通信チャンネルのそれぞれの内容を表す、それぞれの狭帯域チャンネル信号を抽 出する。それぞれのチャンネル信号は、N個の出力リンク(例えば、本発明の例 においては、N=400)を経由して、それぞれのデジタル受信器処理ユニット 113−1…113−Nに結合され、その各々は、まさに図1の慣用的なトラン シーバユニットのように、変調信号を復調して、変調信号に埋め込まれた、任意 の関連した誤差訂正処理を実施する。この目的のために、デジタル受信器処理ユ ニット113の各々は、Texas Instruments 社(Post Office Box 655303,Dalla s,Texas 75265)製のTexas Instruments TMS320C50 デジタル信号プロセッサか ら 構成できる。デジタル受信器処理ユニット113により得られる復調信号は、そ れぞれのチャンネルリンク115−1…115−Nを介して、付随の電話通信ネ ットワーク(不図示)の電話通信搬送波インターフェース(例えば、T1搬送波 デジタル・インターフェース)に結合される。 送信器部200には、第2の複数のデジタル信号処理ユニット、特に、送信器 信号処理ユニット121−1…121−Nが含まれ、それらは、多チャンネルネ ットワークのそれぞれ異なる狭帯域(30KHz)周波数チャンネルにわたって 、送信すべき複数のチャンネルのデジタル音声/データ通信信号のそれぞれを、 電話通信ネットワークから受信するように結合される。受信器部100の受信器 デジタル信号処理ユニット113のように、それぞれの送信器デジタル信号処理 ユニット121は、Texas Instruments 社製の型名 TMS320C50デジタル信号プロ セッサから構成できる。送信器信号処理ユニット121は、複数の到来通信信号 のそれぞれに関して、変調を行って、送信に先立つ誤差訂正処理を実施し、また それぞれの出力ポート123−1…123−Nに、狭帯域通信チャンネル信号の 処理済み信号を供給する。 送信器信号処理ユニット121の出力ポート123−1…123−Nから、変 調された狭帯域チャンネル信号が、チャンネルリンク125−1…125−Nを 介して、逆方向FFTに基づく多チャンネル結合器ユニット131のそれぞれの 入力ポートに結合されるが、この結合器ユニット131は、以下で説明するよう に、結合信号を 出力する。この結合信号は、デジタル送信器信号処理ユニット121に入力され る、それぞれの狭帯域通信チャンネル信号の複合である、広帯域信号の内容を表 す。多チャンネル結合器ユニット131の出力は、I/Q変換器ユニット132 に結合される。I/Q変換器は、リンク131I、及び131Q上で、結合器1 31からの同相、及び直交信号成分をそれぞれ受信して、デジタル/アナログ( D−A)変換器133に、結合出力信号を与える。デジタル/アナログ(D−A )変換器133は、受信器部100の高速A−D変換器103のように、好適に は、Analog Devices社製の型名AD9712A D−A変換器のような、現在、市販品の 入手可能なユニットからなる。D−A変換器133の出力は、広帯域(多チャン ネル)送信器ユニット141に結合され、この広帯域送信器ユニットは、高速フ ーリエ逆変換に基づく結合器ユニット131により出力された複合信号を含む、 広帯域(多チャンネル)通信チャンネル信号を送信する。送信器ユニット141 の出力は、送信のために、アンテナ39に結合される。 増大した(完全スペクトル)容量のセルラー・トランシーバサイトに対して、 広い有効範囲を提供するのに必要なハードウェアの量を縮減する本発明の特徴の 1つは、広帯域多チャンネル信号抽出アーキテクチャー(チャンネル化装置11 1)、及び広帯域多チャンネル信号結合アーキテクチャー(結合器131)の各 々に、畳込み的な、すなわちデシメーション・スペクトル解析技法を適用するこ とである。サービス提供業者に利用可能な、稼働通信帯域のチャン ネルの全てが、今日の無線通信システムの実際の帯域幅に適応する、非常に高い データ速度で動作する、デジタル処理構成要素を用いて処理可能であるので、も はや、各チャンネルに対して、個別の狭帯域信号処理ユニットを構成することも 、またネットワークの全容量よりも少なく、サイト当たりのチャンネル数を制限 することも必要ではない。 更に詳細には、本発明は、重複及び加算、又は多相のチャンネル化装置、及び 結合器アーキテクチャーの使用により、無線通信ネットワークのトランシーバサ イトの寸法、及びハードウェア複雑性を大幅に低減することを可能にし、それら チャンネル化装置、及び結合器の基本的な信号処理の機能性は、Prentice-Hall ,Incにより刊行され、R.E.Crochiere 他による教科書、「Multirate Digital S ignal Processing」の第7章に数学的に詳述されている。これら2つの型式のフ ィルタ変換機能の各々に対するアルゴリズムは、Crochiere の教科書に、きわめ て厳密に記載されているので、ここでは繰り返さないことにする。重複及び加算 信号処理、及び多相信号処理自体に関わる、更に詳細な記載については、Crochi ere の教科書に注意を向けられたい。 この後に続く記載は、複数の個々の狭帯域ベースバンド信号への周波数変換、 及びそのチャンネル化を実施する、実時間広帯域無線IF信号処理のために、本 発明のトランシーバ装置に使用される、チャンネル化装置、及び結合器の各々の 重複及び加算、及び多相の両方を実現する、実用的な実施例を詳述するものであ る。 更に、この後に続く記載には、サンプルタイミング調整フィルタの詳細な説明 が含まれ、これは、補間及びデシメーション・デジタル信号処理技法を利用して 、チャンネル化装置により出力される、各デジタル・チャンネル信号の最適なサ ンプルタイミングをもたらし、それと同時に、離散フーリエ変換を実行すべき速 度を最小化するものである。 チャンネル化装置及び結合器の概論(図4A及び4B) 図4Aは、本発明によるチャンネル化装置111の高レベルのブロック図であ り、これには、畳込みフィルタ40、FFTプロセッサ42、及び複数のサンプ ル速度変換器43−1、43−2、…、43−Nが含まれる。単一の速度変換器 は、チャンネル化装置111により供給されるN出力チャンネルの各々と関連す る。 畳込みフィルタ40は、順方向I/Q変換器107(図3)から、I及びQサ ンプルを受け取って、広帯域デジタル入力を別個のデジタル・チャンネル信号へ と分離するのに必要な、1組の演算の第1の部分を実行する。このデジタル・チ ャンネル信号の各々は、広帯域多チャンネル受信器101(図3)により受信さ れた、通信チャンネルのそれぞれの内容を表す。以下で更に詳細に説明するよう に、畳込みフィルタ40は、重複及び加算構造、又は多相構造を用いて実現でき る。畳込みフィルタ40のこれら実施例の各々は、それぞれ、図5A及び図14 Aと関連して、以下で更に十分説明する。 簡単に言うと、畳込みフィルタ40は、滑り解析ウィンドウとして機能し、こ れは、変換器107により出力される、Iサンプル1 07I、及びQサンプル107Qの順次的な短時間セグメントを選択出力、及び 重み付けする。FFTにより供給されるシーケンスの離散フーリエ変換が、次い で、例えば特定のサンプリング周波数を備えた、短時間スペクトルを生成する。 解析ウィンドウのサイズ、すなわちフィルタ40のタップ長、及び離散フーリエ 変換のサンプル数が、それぞれ、結果としての短時間スペクトルの時間、及び周 波数分解能を決定する。図5Aと関連して詳細に説明するが、重複及び加算構造 により、これらの機能の効率的な実現が、チャンネル間でフィルタを共有する効 率的な方法をうまく利用してなされる。 畳込みフィルタ40の出力は、複素数値のデジタル信号であり、離散フーリエ 変換ユニットに通され、これは通常、限定ではないが、高速フーリエ変換(FF T)ユニット42として実施できる。FFTユニット42は、デジタル・チャン ネル信号と呼ばれる、数がN個の出力信号を生成する。N個のデジタル・チャン ネル信号の各々は、多チャンネル受信器101により受信される、通信チャンネ ルのそれぞれの内容を表す。 FFTユニット42の好適な実施例を、重複及び加算の実施例の場合には図5 Bと関連して更に詳細に説明し、多相の実施例の場合には図14Bにおいて説明 する。 FFTユニット42により出力されたデジタル・チャンネル信号は、次に、複 数の速度変換器43−1、…、43−Nに送られる。各対応した入力チャンネル 信号と関連して、1つの速度変換器43が存在する。速度変換器43−1、…、 43−Nは、各デジタル・ チャンネル信号の最適サンプリングに対応する、補間デジタル信号値を決定する ことで動作する。 特に、各速度変換器43は、ピーク符号振幅の位置、又はその近傍でとられる 、その対応したデジタル・チャンネル信号のサンプルを供給する。数学的には、 この演算は、FFTユニット42の対応する出力ビンのゼロ付加延長を生成し、 次に、そのゼロ付加信号を、低域通過、線形位相、有限インパルス応答(FIR )フィルタで濾波することと等価である。この低域通過フィルタが施された信号 のピーク振幅に最も近いサンプルの位置が、次いで決定される。フィルタの出力 は、その後、適切なタイミングでデシメートされ、その結果、ピーク振幅の位置 の最も近傍のサンプルだけが残る。 任意として、速度変換器43−1…、43−Nは又、サンプル速度差調整を実 行して、FFT42により供給されるサンプル速度と、復調器113により期待 されるサンプル速度との任意の必要な差分をもたらす。 速度変換器43−1、…、43−Nに関しては、以下で図7から13と関連し て更に詳細に説明する。速度変換の後、N個のデジタル・チャンネル信号が、図 3のデジタル信号プロセッサ113−1、…、113−Nにより実行される復調 機能に送られる。 重複及び加算チャンネル化装置(図5A、5B及び6) 図5A及び5Bの詳細な実施例の説明の前に、図6を参照し、これは、DFT フィルタバンク解析器に対して、重み付け重複及び加算構造を実施するのに必要 な動作シーケンスを示す。入力データx (n)が先ず、M個のサンプルのブロックで、Nhサンプルのシフトレジスタ4 22へとシフト入力される。ここで、Nhは、解析ウィンドウH(n)における タップ数である。今前提として、Nhが4Kに等しい、すなわちウィンドウのサ イズが、変換サイズの4倍であるとする。シフトレジスタ内のデータは、次に、 時間反転ウィンドウH(−R)で重み付けされ、短時間シーケンスym(r)が生 成される。このシーケンスは、次に、r=0で開始するK個のサンプルのブロッ クへと分割され、これらは時間折り返しされて、Kサンプル折り返しシーケンス xm(r)が生成される。xm(r)のK点DFTが、次いで計算されて、短時間フー リエ変換xk(m)が得られ、これは滑り時間フレームと呼ばれる。最後に、この 変換が、係数WK -KnMで乗算されて、所望の固定時間フレーム変換Xk(m)に変換 される。この特定のフィルタリング・アルゴリズムの更なる詳細に関しては、以 前に引用したCrochiere 他の教科書を参照されたい。 図5A及び5Bに示すこの重複及び加算フィルタの実施例は、標準VMEバスtm インターフェースの手段による、システムパラメータの完全プログラマブル制 御、及びカスタムの時分割多重化(TDM)データバスを介した、チャンネル化 データ分配を与える。限定ではない例示的な例を与える目的のために、400チ ャンネル、30KHzシステム(これは、アメリカ電子工業会、及び電気通信工 業会規格TIA/EIA IS-54 セルラーシステムで規定される、北米デジタル・セルラ ー(NADC)において使用される)と、50チャン ネル、200KHzシステム(これは、欧州統一群特定移動(GSM)セルラー 規格で使用される)の両方について、システムパラメータ(チャンネル帯域幅、 チャンネル数、サンプリング及び処理速度、等)と、チャンネル化装置自体の制 御パラメータの間の関係の理解を容易にするために説明する。400チャンネル 、30KHzシステムの場合、50KHzのFFT出力サンプル速度が前提とな る。200KHzシステムの場合、300KHzのFFT出力サンプル速度が前 提となる。チャンネル化データは、解析ベースバンド信号として、チャンネル化 装置により出力され、チャンネルサンプル速度は、以下で説明するように、チャ ンネル化装置のフィルタ設計に依存することになる。 上記において指摘したように、チャンネル化装置が演算すべき生データは、広 帯域受信器101(図3)から導かれる。受信器の関連A−D変換器(103) のサンプリング速度は、制御ユニット405の制御の下で、バッファ/ドライバ インターフェース403からリンク401を介して供給される、サンプル速度ク ロック信号により制御される。制御ユニット405は、好適には、関連したクロ ック源407により駆動される、1組の組合せ論理及びフリップ・フロップから 構成され、その結果、以下で説明するが、状態マシーンシーケンス制御機能が実 施される。入力サンプリングクロック速度は、受信しようとするチャンネル数、 及び受信チャンネルの帯域幅により決定される。 フィルタシステム、FFTプロセッサ、及び出力TDMバス用の クロック信号は、以下で説明するが、高速度(例えば、200MHz)の基準発 振器412、及び関連したダウンカウンタ414及び416から導かれる。 チャンネル化装置111はFFTに基づくので、チャンネルの全体数は、2の 累乗でなければならない。広帯域受信器に含まれる、折り返し防止フィルタの特 性に起因して、帯域のエッジに近いチャンネルは、通常役に立たない。400個 の30KHzチャンネルを処理するために、FFTチャンネル化装置のサイズは 、512点プロセッサでなければならない。50個の200KHzチャンネルを 処理するためには、64点FFTプロセッサが必要になる。 サンプリングすべき全体の入力帯域幅は、チャンネル帯域幅のN倍となり、こ こでNは、FFTプロセッサのサイズである。チャンネル化装置のアルゴリズム は、2×N×チャンネル帯域幅に等しいサンプル速度を必要とし、これは、ナイ キスト標本化定理により必要とされる最小速度に等しいサンプル速度である。 従って、30KHzチャンネル化装置の場合、最小クロック速度は25.62 MHzであり、一方200KHzチャンネル化装置の場合のフィルタ最小クロッ ク速度は、19.05MHzである。本発明の例において、これらのサンプリン グ速度の各々に適応させるために、クロックユニット407は、図示のように、 それぞれ専用の発振器407−1、及び407−2を含む。どちらの発振器を使 用するかは、システムコントローラ(例えば、システムVMEバスtm410に取 り付けられるCPU(不図示))により、初期化時に 決定される。 30KHzチャンネルの場合、512点FFTチャンネル化装置は、15.3 6MHzの帯域幅をカバーし、一方400個の30KHzチャンネルは、12M Hzをカバーする。従って、受信器は、15.36MHz帯域の中心に、400 個の30KHzチャンネルを中心付けなければならず、それにより帯域の両端に 、ガード帯域の56チャンネル、又は1.68MHzが設けられて、折り返し歪 みを許容する。同様に、200KHzチャンネルの場合、64点FFTチャンネ ル化装置は、12.8MHzの帯域幅をカバーする。50個のチャンネルを中心 付けることにより、帯域の両端に、7チャンネル、又は1.4MHzガード帯域 間隔が設けられて、折り返し歪みが許容される。 受信器の高速A−D変換器により出力される、デジタル化データサンプルは、 リンク411にわたり、バッファ/ドライバインターフェース403を介して、 順次的にクロック同期にされ、コントローラ405からの双方向リンク415上 の制御信号により、速度バッファFIFO(ファーストイン、ファーストアウト )メモリ413内にロードされる。データが、速度バッファFIFOに送られる 際に、その2つの最上位ビットが、論理回路416により監視され、その論理回 路は、入力信号に対して利得制御を与え、A−D変換器のダイナミックレンジの 完全利用を保証する目的のために、振幅監視ユニットとして機能する。ユニット 416の出力は、広帯域受信器に帰還されて、A−D変換器の上流にある減衰器 (不図示)を制 御する。 FIFO速度バッファ413が、M個のサンプルからなる1ブロックを含む場 合、それは、制御ユニット405に合図を出して、データのブロック処理を開始 する。これらM個のサンプルは、次いで、N個のサンプルを必要とする、FFT プロセッサのサイズに適応させるために、入力サンプルクロック速度よりも高い 速度での、バースト型式で、FIFO413からクロック同期出力され、リンク 417を介して、1/2帯域フィルタ419へと入力される。以下で詳細に説明 するように、N>Mには、重複及び加算フィルタが、入力サンプル速度の1/2 よりも速いクロック速度で動作せねばならない、という意味が含まれる。 1/2帯域フィルタ419は、入力データの実数/複素数変換を実施し、また 2の係数でデータをデシメートし、それによりクロック速度が1/2に分周され る。これらの複素データ値は、リンク421を介して、重複及び加算フィルタ4 20内に使用される、シフトレジスタ422へとクロック同期入力される。フィ ルタ420は、チャンネル帯域幅の1/2の遮断周波数を有する、2つの実数低 域通過フィルタからなる。フィルタ420の全体長は、以下により与えられる。 フィルタ長=N×フィルタタップ数 シフトレジスタ422は、好適には、図示のように、インターリーブ型「帰還 」マルチプレクサ433を備えた、縦続組の遅延メモリユニット431により実 現される。フィルタ420のそれぞれの タップ段430は、メモリ要素431Aと431B、帰還マルチプレクサ433 、係数メモリ435、及び乗算器437から形成される。各係数メモリ435は 、それぞれの組のフィルタ係数を格納し、その数は、FFTプロセッサのサイズ に対応する。初期化時に、係数が、VMEバスtm410を経由したシステムコン トローラにより、係数メモリにダウンロードされる。 図示の実施例では、4つのタップ段430−1…430−4がある。それぞれ のタップ段の乗算器437の出力は、総和演算段432、434、436を経由 して、互いに総和がとられる。従って、図5に機能的に示すように、シフトレジ スタ422は、1組のJ縦続K段のシフトレジスタ(好適な実施例では、Jは4 に等しい)、又はJ×K段の長さである、単一のシフトレジスタから形成される と見なすことができ、そのシフトレジスタに、デジタルデータサンプル出力が供 給される。シフトレジスタ422の全体長(J×K)は、畳込みフィルタの所望 の(時間領域)ウィンドウ長により与えられるため、レジスタが長くなる(レジ スタの段数が多くなる)ほど、フィルタ特性は急峻になる。本発明の例の30K Hzチャンネル化装置の場合、50KHzのチャンネル速度を有する、512点 FFTは、20マイクロ秒毎に生成されねばならず、一方300KHzのサンプ ル速度を有する、200KHzチャンネル化装置の場合、64点FFTは、3. 333マイクロ秒毎に生成されねばならない。200KHzチャンネル化装置の 場合、それは、64点FFTを使用するが、フィルタ420は、256段の全体 長を有する。 図5Aに示すように、重複及び加算フィルタ420の基本アーキテクチャーは 、有限インパルス応答(FIR)フィルタのアーキテクチャーと類似している。 しかし、本発明のフィルタは、フィルタタップ間に、帰還マルチプレクサ433 、及び長い遅延ライン要素(メモリ431)を使用する点で、慣用的なFIRフ ィルタとは異なる。メモリ431の長さは、初期化時にシステムコントローラに より構成され、上記に参照したように、フィルタのデシメーション率Mに従って 決定される。 デシメーション率は、以下のように規定される。 M=丸め(入力サンプル速度/2×チャンネルサンプル速度) 従って、30KHzチャンネル化装置の例では、デシメーション率は、 M=3.072×107/(2×5.0×104)=307 となる。200KHzチャンネル化装置の例では、デシメーション率は、 M=2.56×107/(2×3×105)=43 となる。 メモリ431内において、メモリ431Bの長さは、デシメーション率Mであ り、メモリ431Aの長さは、これはフィルタ「重複」を表すが、N−Mに等し く、ここでNは、FFTプロセッサのサイズである。従って、30KHzチャン ネル化装置の例では、それぞれのメモリ431Aの長さ、すなわち「重複」は、 512−307=205サンプルであり、一方、200KHzチャンネルの場合 で は、メモリ431Aの重複長は、64−43=21である。 上記で指摘したように、入力データは、データのM個サンプルの「ブロック」 で処理され、これらは、N個のサンプルを必要とする、FFTプロセッサのサイ ズに適応させるために、入力サンプルクロック速度よりも高い速度での、バース ト型式で、FIFO413からクロック同期出力される。すなわち、N>Mには 、重複及び加算フィルタが、入力サンプル速度の1/2よりも速いクロック速度 で動作せねばならない、という意味が含まれる。フィルタの最小クロック速度は 、以下のように規定できる。 フィルタサンプリング速度=入力サンプル速度×N/(2×M) 従って、30KHzチャンネル化装置では、最小サンプリング速度は、25. 62MHzであり、一方200KHzチャンネル化装置に対する最小サンプリン グ速度は、19.05MHzである。 M個の入力サンプルの各ブロックを処理するためには、N個のクロック信号が 、FFT処理に充分な数のデータサンプルを、FFTプロセッサに供給する必要 がある。N個のクロック信号の最初のM個の間、M個のサンプルが、速度バッフ ァ413、及び1/2帯域フィルタ419を介して、シフトレジスタ422内に クロック同期入力される。この時間フレームの間、状態マシーンで実施したフィ ルタ制御ユニット440が、リンク442を介して、マルチプレクサ433の選 択入力ポート433Sに選択制御信号を加えて、マルチプレクサの上部ポート4 33−、及び遅延メモリ431へのリンク444を介するクロック信号が選択さ れるため、データは、遅延 メモリ431の各々を介して、左から右にシフトされる。N個のデータサンプル の残りのN−M個のサンプルに対しては、ゲート制御ユニット440により、各 マルチプレクサが、その下部ポート433−2を選択させられるため、データは 、速度バッファメモリ413からクロック同期出力されず、遅延メモリ431B を介したデータのシフトはない。すなわち、データは、シフトレジスタを介して 、左から右にシフトされないので、メモリ431Aのみがクロック同期にされる 。メモリ431Aのこのクロック同期化は、図6の機能フローに概略的に示す、 フィルタ重複をもたらすのに用いられる機構である。 更に詳細には、N個のクロック時間の間、遅延メモリ431Aの出力は、4つ のタップ段430−1…430−4の係数メモリ435に格納されている、フィ ルタ係数により乗算される。第1のN個の係数は、タップ段430−1の係数メ モリ435に格納されており、第2のN個の係数は、タップ段430−2の係数 メモリ435に格納されており、第3のN個の係数は、タップ段430−3の係 数メモリ435に格納されており、第4のN個の係数は、タップ段430−4の 係数メモリ435に格納されている。注意されたいのは、タップ段の数は、4、 又は任意の他の数に限定されない、ということである。より多くの段を使用して 、フィルタの長さを増大可能であり、その結果、チャンネル内の折り返し歪みが 低減され、チャンネル選択性が増大し、チャンネルサンプル速度の低減が可能に なる。すなわち、データが、畳込みフィルタ演算装置内にシフトさ れる速度は、フィルタのデシメーション率Mに対応し、それにより、フィルタ減 衰の急峻度が制御される。最適化されたシステム性能に対するMの設定は、FF T処理能力、及びデジタル化を行う構成要素(A−D変換器103)の利用可能 なサンプリング速度に依存する。 重複及び加算FFTプロセッサ(図5B) フィルタ段430−1…430−4により生成される、4組の係数重み付きデ ータサンプルが、総和演算段432、434、及び436を介して、互いの総和 がとられる際に、それらは、Nサンプル折り返し重畳データ列を生成し、それは 、RAM部451A及び451BからなるデュアルポートRAM451に格納さ れるので、FFT42に加えることができる。従って、図5Bに示すように、F FT42の好適な実施例は、デュアルポートRAM451、算術演算論理ユニッ ト(ALU)453、数値制御発振器/変調器(NCOM)455、FFTエン ジン460、バレル型シフト回路471、デュアルポート出力473、及び他の 構成要素を含む。デュアルポートRAM451のアドレッシング、及びFFT4 2の残りは、論理ゲートアレー468として好適に実現される、状態マシーンに より制御される。 FFT42の処理速度は、以下のように規定される。 FFT速度=1/(チャンネルサンプル速度) 考慮中の30KHzチャンネル化装置の場合、50KHzのチャンネルサンプ ル速度を有する512点FFTの生成は、20マイク ロ秒を必要とし、一方64点FFTは、300KHzのサンプル速度を有する2 00KHzチャンネル化装置に対して、生成せねばならない速度は、3.333 マイクロ秒である。現在のところ利用可能な典型的なFFTデバイスは、上記の 速度で動作しないので、スループットを維持するために、FFTユニット42( 図4A)は、図5Bに示される複数のFFTエンジン(図示の例では、461、 462、463の3個)を含み、これらは、問題とする信号処理パラメータと関 連した、適切なFFTサイズでプログラムされている。3個のFFTエンジン4 61、462、463でFFT42を実現することにより、FFT回復時間が、 512点FFTプロセッサに対しては60マイクロ秒に、64点FFTプロセッ サに対しては10マイクロ秒に減少して、FFTプロセッサが、現在利用可能な 集積回路を用いて、実時間のデータスループットを維持するのが可能になる。 好適な実施例によれば、FFTエンジンは、4の累乗であるFFTサイズを有 する、基数4(ブロック浮動小数点)アルゴリズムを使用する。512点FFT プロセッサでは、512個の周波数ビン全ての生成は、周波数デシメーション基 数2バタフライが先行する、2つの256点FFTの使用により実行される。N /2点FFTを用いる、N点FFTの偶数ビンを生成するには、次の関係である ことが必要である。 X[2k]=FFT(x[n]+x[n+N/2]) ここで、x[n]はFFTのN点入力列であり、kはFFTビン数 であり、X[k]はFFTビンサンプルである。512点FFTの場合では、サ ンプルが、デュアルポートRAM451から読み出されて、算術演算論理ユニッ ト(ALU)453に供給され、これは、FFT制御論理ユニット468の制御 の下、データサンプルx[n]とx[n+N/2]の総和をとる。この時間の間 、下流の数値制御発振器/変調器455は、その出力はALU453の出力によ り駆動できるが、FFT制御論理ゲートアレー468により禁止にされる。総和 の値は、FFTプロセッサ460に供給され、偶数周波数ビンのFFT、すなわ ち上記のX[2k]=FFT(X[n]+X[n+N/2])が生成される。 N点FFTの奇数ビンを生成するためには、以下の式が使用される。 X[2k+1]=FFT((x[n]−x[n+N/2]) ×WN n ここで、WN=e-j×2×π/Nである。 奇数ビンに対して、512点FFTを生成するために、奇数ビンデータサンプ ルが、デュアルポートRAM451から読み出される際に、算術演算論理ユニッ ト(ALU)453が、データサンプルx[n]とx[n+N/2]の差分をと るように、FFT制御論理ユニット468により制御される。この差分は、数値 制御発振器/変調器455により乗算されて、FFTプロセッサ460内にクロ ック同期入力され、奇数周波数ビンのFFT、すなわちX[2k+1]=FFT ((x[n]−x[n+N/2])×WN n)が生成さ れる。 200KHzチャンネル化装置の場合には、これは、64点で4の累乗のFF Tエンジンを使用するが、ALU453も、発振器455も必要とされないので 、それらは、FFT制御論理ユニット468により禁止にされる。 以前に説明したように、FFTエンジン460は、ブロック浮動小数点アルゴ リズムを用いて、複素FFTデータと共に、4ビットの換算係数を出力する。こ の換算係数は、換算論理回路466に送られて、バレル型シフト回路470を制 御するが、これには、FFTエンジンの出力が結合される。バレル型シフト回路 470は、連続したFFTが同一スケールに整合するのを保証するために、デー タがFFTエンジンから読み出される際にデータを調整する。バレル型シフト回 路471の出力は、デュアルポートRAM473に結合される。 上記に参照したCrochiere の教科書に記載されるように、フーリエ変換演算装 置(ここでは、プロセッサ460のFFTエンジン)の出力は、複素指数WN-km M により乗算され、ここで、Mはデシメーション率であり、kはFFTビン数で あり、mは、FFT(ブロック)数(すなわち、第1のFFTを生成するには、 m=0であり、第2のFFTを生成するには、m=1であり、第3のFFTを生 成するには、m=2であり、等の)である。デシメーション率Mは、初期化時に 、FFTの制御論理ユニット内にプログラムされる。等価演算を実行するために 、図5BのFFTユニット42では、以下 の等式を用いる。 x[((n−r))N]=FFT(WN -rk×X[k]) ここで、x[n]は、上記のようなFFT入力列であり、 x[((n−r))N]は、rモジュロNによる、x[n]の循環シフトである。図 5Bに図示の実施例では、rはmMに等しい。 FFTの下流で複素乗算を実施するのではなく、制御論理ユニット468は、 デュアルポートRAM473を制御可能にアドレス指定するので、FFTの入力 データ列の循環シフトをもたらす順番で、処理済みデータ値がアクセスされる。 各チャンネル(周波数ビン)に対するFFT処理済みデータの、出力デュアル ポートRAM473への書き込みが完了すると、FFT制御論理ユニット468 は、付随の時分割多重化(TDM)バスインターフェース回路475に合図を出 して、TDMバス480上にデータを表明するので、TDMバス上の付随のプロ セッサ113(図3)に、データを供給することができる。かかるプロセッサは 、以前に参照したように、プロセッサ113に対応して、デジタル信号プロセッ サから構成でき、これらは、チャンネルデータから、音声又はデータを復調及び 抽出し、それと共に、後で簡単に説明するが、補間器43−1、…、43−Nの 機能を実行するように動作する。 TDMバス480上のデータは、複数の時間スロット(例えば、TDMフレー ム当たり400個の時間スロット)に分割される。TDMバスは、20MHzク ロックにより駆動でき、それにより、単 一の時間スロットが使用されて、最高で50KHzのサンプル速度のデータの単 一チャンネルを出力することが可能になる。より高いチャンネルサンプル速度が 必要な場合、多数の時間スロットを、単一チャンネルに割り当てることも可能で ある。例えば、300KHzのサンプル速度は、6個の時間スロットに割り当て られることになる。時間スロットは、システムコントローラにより動的に割り当 てることも可能であり、システムコントローラは、全ての活性な時間スロットを 用いて、チャンネル化装置を構成する。データが、デュアルポートRAM473 において利用可能であり、且つ時間スロットが活性である場合、チャンネル化装 置は、TDMバス480上に、バッファユニット481を介するデータ、及びデ ータ利用可能信号を出力する。その時間スロットからデータを収集する全てのデ ジタル信号プロセッサは、TDMバスからデータを読み取ることになる。バス接 続されたプロセッサは、慣用的なフレーミング信号により、TDMバスとの同期 がとられるので、プロセッサ113(図3)は、データを読み取るべき、正確な 時間スロットを知ることになる。 補間フィルタ(図7から13) 図4Aと関連して前に簡単に述べたように、好適な実施例において、FFT4 2により供給されるデジタル・チャンネル信号は、デジタル信号プロセッサ11 3−1、…、113−Nにより実行される、復調及び/又はエラー訂正アルゴリ ズムには直接呈示されない。この理由は、検出を最良な確率とするために、DS Pプロセッサ1 13により用いられる復調アルゴリズムは、各符号のピーク振幅において、又は その近傍でとられる各チャンネル信号のサンプルを有すると期待するためである 。通常、このピーク振幅は、各符号の中央において、又はその近傍で生じる。 従来技術の単一チャンネルのシステムでは、各チャンネルは別個に処理される ため、各デジタル化チャンネルは、唯一のチャンネルからの情報を表していた。 かかる手法においては、A−D変換器103(図3)の出力に、唯一のチャンネ ルに該当する情報が含まれ、FFT42の出力からのサンプルが、最適な位相を 有するのを保証するために、位相同期ループ技法を用いるのが一般的である。 しかし、図4Aに示すような広帯域チャンネル化装置111の場合、多数のチ ャンネルからの信号が、A−D変換器103の出力に存在している。更に、これ らのチャンネル信号は、相互に同期状態にあるのを必ずしも保証する必要はない 。従って、個々のチャンネル信号の各々が同相であるのが保証されないので、A −D変換器103に最適な単一のサンプリング時間はない。このように、A−D 変換器103のサンプリング時間を調整することにより、各チャンネルに最適な サンプリングを与えることはできない。かかる状況における1つの可能な解決策 は、FFT42により出力されるデジタルサンプル数を、補間係数Lだけ増加さ せることであり、その結果、少なくとも1つのサンプルが、各デジタル・チャン ネル信号の各符号のピークにおいて、又はその近傍で生じるのが保証される。こ のように、FFT42の出力サンプル速度を増大させることで、最適 点に十分近い、チャンネルの各々に対するサンプルが存在するのを保証すること が可能であろう。 しかし、FFTのサイズを増大させると、ほんの1ビットにでも、更に複雑な 計算が必要になる。例えば、単にFFTサイズを4倍増大させ、それにより、サ ンプルが最適点の少なくとも90°以内でとられるのを保証するだけでも、約8 倍の計算資源が必要になる。この理由は、FFT計算の複雑性が、N×log2(N )/2のオーダーで増大するためである。 その場合、例えば、図5Bに関して上記した実施例では、3個のFFTエンジ ン461、462、463を、24個のFFTエンジンで置き換える必要があり 、ちょうど4倍のサンプル速度の増大がもたらされる。 従って、FFT計算能力の量を大幅に増大させるのではなく、速度変換器43 −1、…、43−Nが使用される。速度変換器43は、効率的な補間及びデシメ ーション技法を用いて、FFTにより出力されるサンプルを効率的に補間し、そ の後これらのサンプルを、最適なサンプリング点でのみデシメートする。 図8Aの最上部のプロットは、FFT42の出力の1つにより供給される、デ ジタル・チャンネル信号x(n)に関して、速度変換器43−iの代表的な1つ により実行される、信号処理を示している。実線カーブから分かるように、チャ ンネル信号x(n)は、一連の交互符号からなり、第1の符号は1を足した振幅 であり、第2の符号は1を引いた振幅であり、第3の符号は1を足した振幅であ る。デジタル・チャンネル信号x(n)として供給される実際のサンプルは、水 平離散時間軸に沿って「x」と表記された、より濃い垂直サンプルで表される。 これら実際のサンプルは、入力サンプリング速度fiでとられる。 速度変換器43−iは、補間サンプルの位置を決定し、それらは速度fsでと られ、これは入力サンプル速度fiの整数倍である。1つの部分組の補間サンプ ル、すなわち各符号の中央に最も近く生じるそれらのサンプルが、次に、最適サ ンプルとして選択される。最適サンプルは、二重矢印で表される時間に位置する 。図8Aの下のプロットは、速度変換器43−iの出力z(n)を示し、これは 3つだけの最適に位置決めされたサンプルからなり、出力サンプリング速度fo でとられる。 この最適な補間を入力サンプル間で実行するために、デジタル・チャンネル信 号x(n)は先ず、事実上、実際のサンプル間に追加のゼロ値のサンプルで埋め られる。これら追加のゼロ値サンプルの位置は、x軸上の文字「o」で示すサン プルにより、x(n)のプロット内に表されている。通常、このゼロ付加は、x (n)の実際のサンプル速度fiのある整数倍において生じる。図示の例では、 この補間係数Lは、8に等しく設定される。 各実際のサンプル間で、L−1補間サンプルの各々の値を生成するために、ゼ ロ付加信号が、FIRフィルタといった線形位相応答を有する低域通過フィルタ により濾波される。1つのかかる線形位相フィルタの一例の時間領域インパルス 応答h(n)が、図8Bの 最上部のプロットに示されている。インパルス応答h(n)は、N’に等しい、 タップ数とも呼ばれる時間期間を有し、ここで、N’は、応答時間、遮断周波数 、及びオーバーシュートといった、フィルタ・パラメータにより決定される。 しかし、ある補間出力サンプルだけが、任意の所定時間において問題となるの で、全体のインパルス応答h(n)のある部分だけを計算する必要がある。換言 すると、L個の可能なデシメート済みフィルタのうちの特定のフィルタだけが、 任意の所定時間において、デジタル・チャンネル信号x(n)に関して演算を行 う必要がある。L個の可能なデシメート済みフィルタは、速度変換器43−iに 対するL個の可能な位相シフトを表す。 速度変換器43−iにより、任意の所定時間に実現されるL個のデシメート済 みフィルタは、フィルタ・インデックス数パラメータ「p」により決定される。 従って、例としての速度変換器43−iは、図7に示すように、選択可能な位 相入力パラメータ「p」を有するデジタル・フィルタの実施例を用いて実現可能 である。FFT42の出力から、デジタル・チャンネル信号x(n)は、L個の 可能なデシメート済みフィルタの1つを実現する、低域通過フィルタ構造71に 送られる。フィルタ構造71における個々のデシメート済みフィルタは、「g」 タップを有し、ここで「g」は、補間率Lに対するh(n)のインパルス応答の 全長N’の比率により決定される。図示の例では、N’は32に等しく、Lは8 に等しいので、gは4に等しい。(注意 :速度変換器の説明において、値N’を用いるのは、フィルタh(n)の長さを 簡便に示すためであるが、この値N’は、FFTプロセッサの説明と共に上記し たNの値とは関連性がない。) L個のフィルタを実施するのに必要なL組のフィルタ係数が、いかに決定され るかを理解するために、ここで図8Bに注目して、L個の可能なデシメート済み フィルタの時間領域応答が、以下の関係で与えられると考えてみる。 h0(n)=h(n)、ここでn=0,L,2L,3L,… h1(n)=h(n)、ここでn=1,L+1,2L+1,3L+1,… h2(n)=h(n)、ここでn=2,L+2,2L+2,3L+2,… hK(n)=h(n)、ここでn=k,L+k,2L+k,3L+k,… hL-1(n)=h(n)、ここでn=L-1,2L-1,3L-1,… これらフィルタの各々の時間領域応答は、図8Bの下の部分にプロットされて いる。 選択器72が、係数の数に基づいて、所望のフィルタ・インデックスを決定す る。概略的には、選択器72は、初期タイミング同期処理を実行して、開始点と して最良の可能な「p」を見つける。次に、入力サンプル速度fiと出力サンプ ル速度fo間の任意の割合の速度差により生じる、サンプルタイミング・オフセ ットを正確に追跡することにより、パラメータpを必要なように調整でき、速度 変換器43−iは、常に適切な位相を有することになる。 これらタイミング同期の目的のために、速度fsでとられるある中間サンプル を用いる。これら中間サンプルの位置は、図8Aに示 す単線の矢印で表される。中間サンプル速度fsは、係数M’倍の所望の出力速 度foに等しい。ここで注意されたいのは、この同期係数M’は、補間係数Lと 必ずしも等しくなく、又は補間係数Lの整数倍となることさえある、ということ である。(注意:補間係数は、速度変換器の説明に絡んだ簡便性のために、本明 細書でM’と表記しているが、この値M’は、FFTプロセッサの動作に関連し て説明したMとは関連性がない。) 図9は、選択器72の詳細なブロック図であり、これにより、1組のM個の中 間出力信号、z0(n)からzM'-1(n)を生成することによって、中間サンプルの 値が決定される。各中間出力信号は、所望の出力符号速度foであるが、異なる 可能な位相に対するサンプルをもたらす。従って、この効果は、出力信号z(n )の各符号に対するサンプルの整数M’を生成することである。 選択器72の動作の詳細な説明に進む前に、図10に示すように、典型的なチ ャンネル信号x(n)が、プリアンブル部s(n)、及びデータ部d(n)から なることを考えてみる。プリアンブル部s(n)の間、チャンネル信号x(n) は、図示のように、1マイナス又は1プラス、及び1マイナス符号値の交互列の ような、データ符号の所定の及び周知の列からなる。選択器72の動作の背後に ある基本概念は、このプリアンブル部に対して、M’個の可能なフィルタ部の各 々の実際の応答を決定することである。プリアンブルに対する所望の応答は既知 であるので、M’個のフィルタ応答の各々に対する性能指数が、次に、M’個の 実際の応答の各々を理想的な 応答と相関をとる、又は比較することにより決定できる。次に、プリアンブル応 答と最良の相関を有するフィルタ部が、速度変換器43−iがデータ部d(n) を受信している場合に、使用すべきフィルタ部として選択される。 図9に示すように、例示的な速度変換器43−iは、複数、M’個のフィルタ 構造部92−0、…、92−M'-1と、同様に複数の相関器93−0、…、93 −M'-1と、同様に複数の復調器91−0、…、91−M'-1と、位相選択/追 跡回路94と、ピーク検出/比較回路95からなる。図示の実施例は、図7のフ ィルタ構造と選択器72の両方の機能を実行する。 選択器72の機能を実行するために、デジタル・チャンネル信号x(n)は先 ず、M’個のフィルタ部92−0、…、92−M'-1の各々に並列に送られ、フ ィルタ部92の各々は、M’個の可能な位相の1つに対応する。所定のフィルタ 92の特定の位相が、パラメータuとして入力される。M’個のフィルタ部92 の各々は、デジタルチャンネル信号x(n)に基づいて動作し、M’個の濾波済 み信号z0(n)、…、zM’-1(n)を供給する。 これらM’個の濾波済み信号は、順に、対応する復調器91−0、…、91− M'-1に送られ、位相符号化といった、いかなる符号変調も除去される。例えば 、除去すべき1つのかかる符号化は、π/4DPSK(差動四相位相シフト・キ ーイング)として知られ、これは、電気通信工業会による1992年4月付けの 「EIA/TIA 暫定標準セルラー・システムの2モード移動局・基地局互換規格 IS- 54 -B」により規定されている。 M’個の復調器の出力は、次に、相関器93−0、…、93−M'-1に送られ 、相関器の他方の入力は、理想的なプリアンブル列s(n)である。説明しよう とする例では、理想的なプリアンブルは、プラス1及びマイナス1符号の交互列 からなる。相関器回路93−0、…、93−M'は各々、それらに対応する中間 濾波済み信号z0(n)、…、zM’-1(n)と、理想的な符号列との間の相関を示 す値を出力する。この相関は、プリアンブルの方向に対して、2つの信号の差分 を積分するといった、任意の適切な仕方で実行できる。 次に、ピーク検出/比較回路95が、相関器出力の各々を処理する。特に、相 関器93−0、…、93−M'-1の1つの出力において、ピークが検出されると 、相関器出力の全ての振幅が比較される。最大出力の相関器93に対応する特定 のフィルタ部92が、次いで、所望のフィルタ部92として選択され、デジタル ・チャンネル信号x(n)のデータ部に関する動作時に、速度変換器43−iに より使用される。これは、パラメータxを出力することで指示される。 次に、速度変換器43−iは、追跡モードに入り、選択された中間信号zx(n )が、所望の出力信号z(n)として、選択/追跡回路94により維持される。 従って、このモードでは、選択されたフィルタ部92だけが、動作できることが 必要である。この追跡モードが維持されるのは、通常、他のプリアンブルの検出 に基づき、プリアンブル・モードに再び入るまでである。 簡単に説明するように、選択/追跡回路94は又、フィルタ部9 2−0、…、92−M'-1の全ての部分組に対して、選択されたフィルタ部92 −xの応答を比較することにより、パラメータxを能動的に調整し、エラー検出 基準に基づいて、別の位相を有するフィルタ部が、より良いサンプル値を供給す る時期を判定する。 M’フィルタ部92−uの例示的なフィルタ部の信号流れ図を、図12に示す 。説明しようとする例において、タップ数gは4に等しい。従って、フィルタ部 92−uは、4つの遅延ユニット125−0、…、125−3と、4つのフィル タ係数メモリ126−0、…、126−3と、4つの乗算器127−0、…、1 27−3と、3つの加算器128−1、…、128−3とからなる。各入力サン プルx(n)が先ず、第1の遅延ユニット125−0に送られ、次に後続のサン プル計時、又はクロック信号129により示されるような、クロック・サイクル の発生に基づいて、後続の遅延ユニット125−1、125−2、125−3に 送られるという点で、フィルタ92−uは標準的なデジタル・フィルタ構造であ る。クロック信号129は、入力デジタル・チャンネル信号x(n)のサンプル 当たり、1つ以上のクロックパルスを供給する。 フィルタ92−uの第1段には又、乗算器127−0が含まれ、その入力の一 方として、遅延ユニット125−0の出力を受け取る。乗算器127−0の他方 の入力は、係数メモリ126−0からとられ、この係数メモリは、L個の可能な フィルタ部の各々に対して、ゼロ番号の係数hp(0)を格納している。従って、 以前に説明したフィルタ・インデックス・パラメータpも、係数メモリ126− 0 に入力されて、所望のhp(0)の選択が許可される。第1のフィルタ段の出力が 、乗算器127−0、その後加算器128−1に供給される。 同様に、第2のフィルタ段が、遅延ユニット125−1と、L個の可能なフィ ルタの各々に対して係数hp(1)を格納している、係数メモリ126−1と、乗 算器127−1とからなる。第2のフィルタ段の出力は、第1のフィルタ段の出 力と共に、加算器128−1に送られる。後続の第3、及び第4のフィルタ段も 、同様に実施される。 次に、フィルタ部92−uのzu(n)からなる出力サンプルが、図示の例では 第3の加算器128−3である、最後の段の出力からとられる。正しい符号検出 の最大確率が生じるように、サンプルタイミング調整をもたらすためには、正し いフィルタ・インデックス・パラメータpも維持されねばならない。これは幾分 単純な問題であり、それは、入力サンプル速度fo、すなわち入力デジタル・チ ャンネル信号x(n)のサンプリング速度が、仮に、出力信号z(n)のサンプ ル速度と同じ、又はその速度の少なくとも整数倍であるような場合である。かか る例では、初期の位相差は、入力デジタル・チャンネル信号が処理される際には 、変化しないであろう。しかし、ほとんどの実際のシステムでは、事情はそうで はなく、サンプル速度の一方が、他方よりも高いか低いのどちらかで、また速度 は、必ずしも整数ではない。 特に、パラメータpだけでなく、フィルタ部92−uに入力され るクロック信号129の周波数も適宜制御することで、どんなサンプル速度差で も正確に調整できる。これがいかに達成されるかを理解するために、図11Aに 示すような、典型的な代表例の入力チャンネル信号列x(n)、及び出力信号z (n)を考えてみる。n=−2からn=5に対するx(n)のサンプルが、水平 時間ラインの上部に沿って示されている。所望の出力サンプルz(n)は、時間 ラインの下部に沿って示されている。参照番号116で示されるようなハッシュ マークは、補間サンプルの潜在位置を示す。説明しようとする例では、L=8で あるので、各補間サンプルに対して、8個の可能な位置がある。やはり図示のよ うに、出力デジタル・チャンネル信号の第1サンプルz(0)は、最も近い出力 サンプルx(0)のタイミングに対して遅延されることになる。この遅延は、パ ラメータpの初期見積もりである。 所定のx(n)、及び所定のz(n)に対しては、列の各々の周波数の比率に 等しい、サンプル速度調整係数μを決定できる。図11Aに示す例では、デジタ ル・チャンネル信号x(n)のサンプリング周波数は、45キロサンプル/秒( ksps)であり、また補間出力信号z(n)の所望のサンプリング速度は、2 4.3kspsである。そうすると、速度調整係数μは1.851に等しい。従 って、出力列z(n)の各所望のサンプルに対して、入力列x(n)の、全く正 確に2つではないが、約2つのサンプルが存在する。 実際に所望とする出力サンプリング速度foは、通常、受信器100により実 施される、特定の信号伝送規格の符号速度により指示 される。例えば、上記の出力サンプル速度24.3kspsは、前に参照したIS -54-B 規格に記載されているような、セルラー・システムの例示的な時分割多重 アクセス(TDMA)の実施例により特定される。(ここで理解されたいのは、 この技法の有用性は、IS-54-B に限定されない、ということである。) しかし、ここで、速度変換器43−iが実際には、M’個のフィルタ部92− 0、…、92−M'-1からなることを想起されたい。入力デジタル・チャンネル 信号x(n)と出力デジタル・チャンネル信号z(n)の間のサンプル速度差を 、いかに最良に吸収するかを決定するために、フィルタ部92−uにより出力さ れる所望サンプルの時間が、以下により与えられると考える。 tu(n)=(n+u/M’)T ここで、uはフィルタ部92−uのインデックスで、M’はフィルタ部92− uの合計数で、Tは符号間隔である。入力サンプル間隔Ti=1/fiが分かると 、速度調整係数μは、μ=T/Tiにより与えられ、離散時間nにおける特定の 入力サンプルのインデックスvuは、 vu(n)=整数(tu(n)/Ti)=整数[(n+u/M’)T/Ti] により与えられて、パラメータpは、 pu(n)=丸め[L((tu(n)/Ti)−vu(n))] により与えられる。出力列z(n)の各サンプルに対して、入力列x(n)をシ フトするためのサンプル数は、ちょうど以下の入力サンプル・インデックス間の 差分である。 qu(n)=vu(n)−vu(n−1) 図12は、フィルタ部92−uを駆動するクロック129が、いかに決定され るかを示す。カウンタ140が、出力信号z(n)に対する所望の出力速度fo と同期している、zサンプルの数をカウントする。zサンプル・カウンタ140 の内容は、従って、サンプル・インデックス数nzを与え、これは現在の出力サ ンプルのインデックスに等しい。 次に、乗算器141が、比率u/Mを決定し、これを、加算器142が、現在 のサンプル・インデックス数nzに加算する。入力と出力サンプル速度間の差分 に起因して、適切なオフセットを決定するために、この値が、次に乗算器143 により、速度調整係数μで乗算される。次に、乗算器143の出力が、整数部選 択器144と同時に減算器145に送られる。整数部選択器144の出力は、従 ってvu(n)を与える。 この値vu(n)が、次に、減算器149と遅延ユニット148に送られる。減 算器149の出力は、数qu(n)であり、これは、以前の出力サンプルz(n) を生成するのに使用された、x(n)の以前のサンプルのインデックスと、z( n)の現在所望の出力サンプルに対して使用されているx(n)のサンプルのイ ンデックスとの間の差分を表す。図11Aで説明した例では、μ=1.851で あり、qu(n)は、現時間nzに依存して、2の値か、1の値のどちらかになる 。 適切な出力サンプルタイミングを維持するために、この値qu(n) が、次にクロックパルス発生器150に送られ、これにより、クロックパルスの 指示数が、フィルタ部92−uの遅延ユニット125−0、…、125−g-1 に出力される。 フィルタ・インデックス・パラメータpを決定するために、入力と出力サンプ ル速度が異なる状況では、乗算器143からの乗算結果が、インデックスvu(n )と共に減算器145に送られる。この結果倍数だけ、乗算器146において補 間係数Lを乗算して、その結果を、ブロック147において丸めることにより、 パラメータpが決定される。 従って、z符号カウンタ140が進行して、出力列z(n)の後続サンプルが 所望されると、インデックスpとクロック信号149が調整されて、L個の可能 なフィルタの適切な選択が保証される。 説明する限りにおいて、出力選択器94(図12)は、ピーク比較回路95か らパラメータxが与えられると、中間信号zx(n)の1つを選択する、単純な M−1選択器であると想定している。従って、追跡モード時には、フィルタ部9 2−xだけを実施する必要がある。しかし、フィルタ部インデックスの動的な調 整が所望な場合、追跡機能94の増強は、あるタイプの遅延同期ループ測定を実 行することによりなし得る。 図13に示すように、これは、3つのフィルタ部92−x-1、92−x、9 2−x+1 の出力を測定することからなる。これら3つのフィルタ部の各々の出 力は、次に、ピークオフセット検出回路132へと進められ、調整係数xadjが 決定される。 図13に示すように、現在選択された、すなわち定刻フィルタ部92−xから のサンプルの振幅が、遅れフィルタ部92−x-1 からのサンプルと、進みフィ ルタ部92−x+1 からのサンプルの両方よりも大きい場合、調整は必要ではな い、この場合、xadj係数はゼロに設定されて、xは調整されない。 しかし、進みフィルタ部92−x+1 からのサンプルの振幅が、定刻フィルタ 部92−xの値、及び遅れフィルタ部92−x-1 の値よりも大きい場合、位相 調整が必要であることが指示されて、速度変換器43−iに、符号の中央により 近く出力させる。従って、+1のxadj係数が出力されて、ピーク検出/比較回 路95からのxパラメータに加算された後、活性なフィルタ部92−xを選択す るのに使用される。 同様に、遅れフィルタ部92−x-1 からのサンプルの振幅が、定刻フィルタ 部92−xの値、及び進みフィルタ部92−x+1 の値よりも大きい場合には、 反対方向の調整が必要であることが指示される。 速度変換器43−iの以上の動作は、通常、特定チャンネルiと関連した対応 するDSP113−uにおいて実施される。しかし、理解されたいのは、速度変 換器43−iの動作は、適宜構成されるハードウェアによっても実行できる、と いうことである。更に、2つ以上のチャンネルに対して、速度変換器43−iの 機能の実行に専用のDSPユニット113があってもよい。 重複及び加算結合器(図14A及び14B) 図14A及び14Bは、多チャンネル結合器131の信号処理アーキテクチャ ーを概略的に示し、この多チャンネル結合器は、上記のように、図5Aの重複及 び加算フィルタ構造を備えた、広帯域チャンネル化装置とは相補的である。チャ ンネル化装置の場合のように、多チャンネル結合器の信号処理機能は、前に参照 したCrochiere の教科書の図7.20に対応する、図17に示す信号処理フロー 図に基本的に対応し、それと機能的には等価である。 上記のように、図5Aに示す、重複及び加算チャンネル化装置に類似して、結 合器ユニット131は、多数のデジタル音声又はデータ信号の実時間処理を可能 にして、IF(中間周波数)出力サンプル速度への周波数変換、及び信号結合を 実施する、実用的な実施形態を用いる。図14Aの実施形態は、標準VMEバスtm インターフェース601、603を介した、システムパラメータの完全プログ ラマブル制御、及びカスタムの時分割多重化(TDM)データバス605を介し た、チャンネル化データ収集を提供する。 図5A及び5Bのチャンネル化装置の上記の説明のように、図14A及び14 Bの重複及び加算結合器を、NADC(TDMA)セルラーシステムに使用可能 な400チャンネル/30KHzシステム、及び欧州GSMセルラー規格で使用 可能な50チャンネル/200KHzシステムの非限定例に対して説明する。3 0KHzチャンネルでは、50KHzのサンプル速度が前提となる。200KH zでは、300KHzのサンプル速度が前提となる。チャンネル化データは、結 合器により、解析ベースバンド信号として受信される。 チャンネルサンプル速度は、結合器のフィルタ設計に依存する。 図14A及び14Bの結合器アーキテクチャーは、比較的高いデータ速度で、 多数のチャンネルに対するデータを収集するために、カスタムTDMバス610 を使用する。というのは、全チャンネルからの総合データ速度は、通常、VME バスtm605、及び他の標準バスプロトコルのバス帯域幅を超えるためである。 TDMバス610のクロックは、20MHzに設定されるので、フレーム当たり 400個の時間スロットが可能になる。各時間スロットは、上記に参照したよう に、最高50KHzのサンプル速度で、データの単一チャンネルを転送可能であ る。より高い速度では、フレーム当たり多数のスロットを、単一の供給源に割り 当てることができる。図4のチャンネル化装置のTDMバスを参照して、上記で 注目したように、300KHzのサンプル速度では、フレーム当たり6個のスロ ットが必要となる。というのは、各スロットは、50KHzのサンプル速度を扱 うため(、及び50KHzの6倍が、300KHzであるため)である。 TDMバス上に表明されるチャンネル化データの供給源は、付随の電話通信ネ ットワークから到来する、音声又はデータ信号をフォーマット(例えば、セルラ ー規格に)、及び変調する、DSPプロセッサ113(図3)であり、それによ りベースバンド解析信号が与えられる。各データ源は、1つ以上の時間スロット に割り当てられ、その時間スロットの間に、各データ源は、結合器により要求さ れた場合に、単一の複素サンプルを転送することになる。同一の時 間スロットに、2つの供給源を割り当てることはできない。時間スロットは、シ ステム初期化時に、システムコントローラ(VMEバスtm605上の別個のCP U)により割り当てられる。システムコントローラは又、結合器をプログラムし て、有効データを含む全ての時間スロットを特定する。 各DSPプロセッサからのサンプルは、TDMバスコントローラ611(論理 アレーで実施される状態マシーン)、及び関連したバッファ/ドライバ613か らTDMバス610に供給される、制御信号により要求される。このサンプルは 、バスバッファユニット617を介して、デュアルポートRAMバッファ615 内に書き込まれる。TDMバス制御論理ユニット611は、RAMバッファ61 5のアドレッシングと、TDMバスのフレーミング信号との同期をとり、それに より、各チャンネルが、デュアルポートRAM615内の適切なアドレスに書き 込まれるのが保証される。結合器が、全稼働チャンネルからのデータ収集を完了 した場合、TDMバスコントローラ611は、リンク612を介して、FFT制 御論理ユニット620に制御信号を結合し、それによりFFT制御論理ユニット 620に、FFT処理を開始させる。チャンネル化装置における論理ゲートアレ ー468と類似して、FFT制御論理ユニット620は、論理ゲートアレーとし て好適に実現される、状態マシーンである。図4のチャンネル化装置の順方向F FTプロセッサ機能とは相補的に、図6の結合器が逆方向FFTを実行させる。 しかし、実用的な実施形態という点では、逆方向FFTの生成は、以下で説明す るように、順方向FFTを用いてもたらされる。 FFTプロセッサ FFTプロセッサは、図14Aの符号630で示されるが、結合すべきチャン ネル数よりもひとまわり多い、「2の累乗」に等しいサイズを有するように構成 される。上記で注目したように、400個の30KHzチャンネルは、512点 FFTを必要とし、一方、50個の200KHzチャンネルは、64点FFTを 必要とする。FFTサイズは、初期化時に、FFTエンジン内にプログラムされ る。チャンネル速度は又、以下の式に従って、FFT処理速度を特定する。 FFT速度=1/(チャンネルサンプル速度) 以前に説明したように、30KHzチャンネルに対する50KHzサンプル速 度では、512点FFTが、20マイクロ秒毎に生成される必要があり、一方、 300KHzサンプル速度では、3.333マイクロ秒毎に、64点FFTを必 要とする。現在のところ利用可能な典型的なFFTデバイスは、これらの速度で 動作しないので、スループットを維持するために、FFTプロセッサ630は、 問題とする信号処理パラメータと関連したFFTサイズでプログラムされている 、複数のFFTエンジン(例えば、図示の例では、631、632、633の3 個)を含む。複数のエンジンでFFTプロセッサ630を実施することにより、 FFT回復時間が、512点FFTプロセッサでは60マイクロ秒に、64点F FTプロセッサでは10マイクロ秒に低減される。 512点逆方向FFTは、512個のサンプルを必要とする。しかし、時間ス ロットは400個しかない。これら400個の時間スロットは、FFTプロセッ サ630の512個のビンウィンドウ内に中心付けられる。制御論理ユニット6 20は、ゼロを、最初の56個のビンに対して、1つのFFTエンジン内に連続 して書き込ませる。次の400ビンに対しては、データは、活性チャンネルに対 して、デュアルポートRAM615から読むことができる。そのチャンネルが、 活性チャンネルでない場合、制御論理ユニット620は、そのビン内にゼロを書 き込むことになる。活性であるそれらチャンネルの身元は、システム初期化時に 、制御論理ユニット620内にプログラムされる。最後の56個のビンに対して は、ゼロが、それらのビン内に書き込まれる。(64点FFTでは、ゼロが、最 初、及び最後の7個のFFTビン内に書き込まれ、50個の200KHzチャン ネルが許容される。) 内蔵の試験機能を与えるために、試験データが、VMEバスtm605を介して 、1つ以上のビン内に書き込み可能である。この目的のために、試験機能用に専 用化されたファーストイン・ファーストアウト(FIFO)メモリ635が、ト ランシーバユニット601を介してバス605に結合されるので、VMEバスtm 上のCPUが、結合器に試験信号を書き込むことが可能になる。更に、システム コントローラは、FFT制御論理ユニット620をプログラムして、特定のビン に対するデュアルポートRAM615ではなく、FIFOメモリ635から、デ ータを読み出すことができる。試験データ を、最初及び最後の7個のFFTビン内に書き込み可能であり、従って、50個 の200KHzチャンネルが、到来する活性なデータチャンネルに対して利用可 能な状態にされる。 順方向FFTを用いて、逆方向FFTを生成するために、以下の等式が用いら れる。 x[n]=K×FFT(X[((−k))K]) ここで、x[n]はX[k]の逆方向FFTで、nはサンプル数で、kはFFT ビン数で、KはFFTサイズであり、X[((−k))K]は、モジュロKによる、 列X[k]の順番の反転である列を表す。ビン数0の周りで、FFTへの入力デ ータの鏡像を生成することにより、順方向FFTが、FFTサイズにより換算さ れた逆方向FFTとなる。制御論理ユニット620は、FFTエンジン内にデー タを書き込む場合に、反転順に、入力デュアルポートRAM615をアドレス指 定する。 図5A及び5Bのチャンネル化装置の実施形態のように、図14A及び14B の結合器アーキテクチャーにおいて、512点FFTを生成するために、FFT エンジンは、4の累乗であるFFTサイズを有する、基数4(ブロック浮動小数 点)アルゴリズムを使用する。N/2点FFTを用いて、N点FFTの偶数ビン を生成するために、以下の関係が必要となる。 X[k]=G[k]+H[k]×WN k ここで、X[k]は入力列x[n]のN点FFTで、kはFFTビン数で、Nは FFTサイズ(512)で、G[k]は、x[n]の 偶数サンプルのN/2点FFTで、H[k]は、x[n]の奇数サンプルのN/ 2点FFTであり、WN=e-j×2×π/Nである。 図5A及び5Bのチャンネル化装置のように、結合器に対する512点FFT は、2つの256点FFTから生成される。 N/2点FFTは、512点入力列の偶数、及び奇数サンプルから生成される 。図6のアーキテクチャーにおいて、第1の(図で見た場合、上部の)FFTデ ータ・デュアルポートRAM641が、G[k]を格納する。第2の(図で見た 場合、下部の)FFTデータ・デュアルポートRAM642が、H[k]×WN k を格納する。H[k]とWN kの乗算は、k=0から255について、数値制御発 振器/変調器(NCOM)651により実行される。512点FFTの最初の2 56個のビンを処理するために、RAM641の出力は、算術演算論理ユニット (ALU)655の手段により、RAM642の出力と総和がとられる。k=2 56から511に対して、WN k=−WN k-N/2であるので、RAM642の出力N は、512点FFTの残りの256個のビンに対して、RAM641の出力から 減算される。 NCOM651を介する伝搬遅延を吸収して、適切な対のサンプルが、ALU 655により処理されるのを保証するために、1組の遅延レジスタ657が、デ ュアルポートRAM641からALUへの出力経路に結合される。(200KH zチャンネルでは、64点FFTが使用される。64は4の累乗であるので、N COM651、デュアルポートRAM642、及びALU655は必要ではなく 、 制御ユニット620からの制御信号により禁止にされる。) 上記に参照したCrochiere の教科書に記載され、また図17に示すように、結 合器アルゴリズムは、逆方向FFTの入力列が、複素指数WK kmRにより乗算され ることを必要とし、ここで、kは入力周波数ビン数に等しく、Kは逆方向FFT サイズに等しく、mは逆方向FFT数(すなわち、第1の逆方向FFTを生成す るには、m=0であり、第2のFFTを生成するには、m=1であり、等の)で あり、Rは結合器の補間率であり、Wk=e-j×2×π/Kである。 数学的等式を用いると、この乗算演算は、逆方向FFTの出力サンプルの循環 回転によりもたらすことができ、すなわち、 x[((n−r))k]=逆方向FFT(W-rk×X[k]) となる。ここで、rは−mRに等しい。−mRだけ逆方向FFT出力サンプルを 回転させることにより、複素指数の位相シフトが生成される。この回転は、FF T制御論理ゲートアレー620において、FFT出力アドレッシング論理により 実行される。回転の量は、結合器の初期化時に、予めプログラムされる。 以前に注記したように、FFTエンジンは、ブロック浮動小数点アルゴリズム を用いてFFTを生成する。ブロック浮動小数点FFTは、入力データの特性に 依存する換算係数を与える。512点FFTを生成するのに用いられる2つの2 56点FFTは、同一の換算係数を有し得ない、又は連続したFFTは、同一の 換算係数を有し得ないので、バレル型シフト回路658、659が、ALU65 5への信号流れの入力経路に結合される。図4のチャンネル化装置 の動作に関連して以前に説明したように、バレル型シフタは、同一スケールにF FTデータを調整して、後に続く処理に対して、そのデータを適切に整合させる 。 重複及び加算フィルタリング 図5A及び5Bのチャンネル化装置のように、図6の結合器の逆畳込み重複及 び加算フィルタは、図14Bの符号660で示されるが、4つのフィルタタップ 段660−1、660−2、660−3、及び660−4からなる。FFTサイ ズ、及び段数は、フィルタの全体長を設定し、これは以下により規定される。 フィルタ長=N×段数 ここで、NはFFTサイズである。 フィルタ620は、チャンネル帯域幅の半分に等しい遮断周波数を備えた、実 数低域通過フィルタとして設計される。注意されたいのは、このフィルタは、4 段フィルタに限定されないということであり、所望であれば、より多くの段を用 いることができ、これは、チャンネル選択性を増大させることになり、それによ り、チャンネル内の折り返し歪みが低減され、チャンネルサンプル速度を減少さ せることができる。フィルタ630のそれぞれの段630−iは、メモリ要素6 31Aと631Bの1つ又は両方、帰還マルチプレクサ633、係数メモリ63 5、及び乗算器637から形成される。各係数メモリは、それぞれの組のN個の フィルタ(重み)係数を格納し、その数は、FFTプロセッサのサイズに対応す る。係数は、初期化時に、VMEバスtm605を介して、係数メモリ635にダ ウンロードされる。係数メモリに対するアドレス入力は、(ゲートアレー論理で 実施される)フィルタ制御状態マシーン670から、リンク629を介して供給 され、一方データ入力は、データリンクを介して結合される。 第1のN個の係数は、第1の、すなわち最も左の段630−1の係数メモリ6 35内にロードされ、第2のN個の係数は、タップ段630−2の係数メモリ6 35内に格納され、第3のN個の係数は、タップ段630−3の係数メモリ63 5内に格納され、第4のN個の係数は、タップ段630−4の係数メモリ635 内に格納される。ALU635からのFFTプロセッサの出力は、リンク656 を介して、全てのフィルタ段の乗算器637に分配されて、同時に、各段の係数 により乗算される。乗算器637の出力は、加算器639に結合されて、遅延メ モリを介して累積、及びシフトされているデータに加算される。 図4のチャンネル化装置のフィルタのように、各段の遅延メモリは、第1の段 630−1を除いて、2つのメモリ部631A及び631Bに分割される。第1 のフィルタタップ段630−1は、遅延メモリ部631Bを必要としない。とい うのは、リンク632を介してマルチプレクサ633に供給されるゼロが、第1 のフィルタ段へとシフトされるためである。各遅延メモリの長さは、フィルタ補 間率により決定され、このフィルタ補間率は、チャンネル及び出力サンプル速度 に従って規定される。結合器の出力サンプル速度は、以下により与えられる。 出力サンプル速度=N×チャンネル帯域幅 30KHzチャンネルの場合、出力サンプル速度は、3.0×104×512 =15.36MHzである。200KHzチャンネルの場合、出力サンプル速度 は、2.0×105×64=12.8MHzである。フィルタ補間率Rは、以下 の商の最も近い整数である。 R=丸め(出力サンプル速度/チャンネルサンプル速度) 上記のように、50KHzチャンネルサンプル速度を有する、30KHzチャ ンネルを用いる例では、補間率はR=307であり、300KHzチャンネルサ ンプル速度を有する、200KHzチャンネルでは、補間率はR=43である。 遅延メモリ部631Aの各々の長さはRであり、一方遅延メモリ部631Bの長 さは、フィルタ重複としても知られているが、以下により与えられる。 重複=(N−R) 従って、30KHzチャンネルの場合、フィルタ重複は205であり、200 KHzチャンネルの場合、フィルタ重複は21である。補間率Rは又、重複及び 加算フィルタの必要とされる信号処理速度を特定する。フィルタが、スループッ トを維持するように、データを処理しなければならない、最小クロック速度は、 以下により与えられる。 フィルタ処理速度=出力速度×N/R 30KHzチャンネルシステムの場合、最小速度は25.62MHzである。 200KHzチャンネルシステムの場合、速度は19. 05MHzである。 逆方向FFTプロセッサにより出力される、あらゆるN個のサンプルに対して 、重複及び加算フィルタ660は、R個のサンプルを出力する。各逆方向FFT の第1のR個のサンプルに対して、フィルタ制御状態マシーン670が、選択制 御リンク671を経由して、マルチプレクサ633を介する第1の、すなわち上 部の入力ポート633−1を選択する。この時間の間、全てのデータが、図6で 見られるように、左から右へとクロック制御リンク669を介して、シフト、又 はクロック同期にされて、フィルタの最後の段630−4の加算器639により 生成される総和の値が、I/2帯域フィルタ672に入力される。 残りのN−R個のサンプルに対しては、各マルチプレクサ633の第2の、す なわち下部のポート633−2が選択されて、加算器639の出力は、リンク6 38を介して、遅延メモリ部631Aに帰還される。この時間の間、メモリ部6 31Bはシフトされず、最後の段630−4でのデータは、1/2帯域フィルタ 内にはクロック同期入力されない。やはり、チャンネル化装置のフィルタのよう に、最後のN−R個のサンプルの帰還により、フィルタ重複が与えられる。 1/2帯域フィルタ及び速度バッファ フィルタ630の出力は、1/2帯域フィルタ672に結合される。というの は、RF送信器励振装置は、通常、複素信号ではなく実信号を必要とするからで ある。1/2帯域フィルタ630は、複 素数/実数データ変換をもたらす集積回路として構成され、これにより出力サン プル速度が2倍になる。図6の結合器の完全体は、完全実数システムとして実施 可能であろうが、これは、サンプル速度、処理速度、及びFFTサイズの全てを 2倍にする必要があり、複雑性、及び費用が増大することになる。結合器からの データの連続流れを可能にするために、速度バッファFIFOメモリ674が、 1/2帯域フィルタ672の出力に結合される。FIFOメモリ674に格納さ れたデータは、トランシーバサイトの送信側のD−A変換器133(図3)に適 用するために、出力ドライバユニット675を経由して、出力データリンク69 0に結合される。 以前に注記したように、重複及び加算フィルタ630は、Nクロックサイクル 毎に、R個のサンプルからなるバーストを与え、FIFO674の出力は、実出 力サンプル速度でのデータの連続流れを与える。更に、FIFOからの半完全フ ラグが、制御信号線673を介して、制御論理回路に供給されて、いつデータを 要求するかを、それぞれの状態マシーン間に分配した制御リンクを介して、TD Mバスインターフェースユニット611に指示する。FIFO674に格納され たデータ量が、そのFIFO容量の半分よりも少なくなった場合、フラグは非活 性となり、これによりTDMバスインターフェースに合図が出されて、その活性 チャンネルからのチャンネルデータが要求され、出力データの連続流れを維持す るように処理される。 図5A及び5Bのチャンネル化装置アーキテクチャーのように、 それぞれの発振器が、必要とされる各出力サンプル速度に対して設けられる。3 0KHz、又は200KHzチャンネルのどちらかを処理可能である結合器の本 発明の例では、それぞれ30.72MHz、及び25.6MHz(2×出力サン プル速度)クロック676、及び677が与えられる。システムコントローラに よる結合器の初期化時に、適切な発振器が、関連した制御論理ユニット678に より選択される。 更なる組の論理回路が含まれており、結合器により使用される、追加のクロッ ク信号が生成される。図5A及び5Bのチャンネル化装置アーキテクチャーのよ うに、高速度(約200MHz)発振器681のクロック出力は、カウンタ68 2及び683により分周されて、必要なフィルタ処理クロック、TDMバスクロ ック、及びFFTエンジン・システムクロックが生成される。 多相フィルタを用いるチャンネル化装置(図15A及び15B) 本発明の広帯域チャンネル化装置の第2の実施例は、多相フィルタ構造として 構成され、これは、上記に参照したCrochiere の教科書の図7.15に示される 信号処理フロー図により、機能的に表現可能である。やはり、フィルタ変換機能 (それぞれ、図3のチャンネル化装置111、及び結合器131に含まれる、フ ィルタ構造の多相実施形態により使用される)の各々に対するアルゴリズムは、 Crochiere の教科書において厳密に記載されているので、ここでは繰り返さない ことにする。 図5Aの重複及び加算チャンネル化装置の実施例のように、図1 5AのFFTに基づく多相フィルタのバンク解析(チャンネル化装置)システム のアーキテクチャーは、実時間の広帯域IF(中間周波数)信号を受け取り、多 数の個々の狭いベースバンド解析信号への周波数変換、及びチャンネル化を実行 する。多相フィルタのチャンネル化装置は、標準VMEバスtmインターフェース を介した、システムパラメータの完全プログラマブル制御、及びカスタムの時分 割多重化(TDM)データバスを介した、チャンネル化データ分配を与える。( 以前の例を続けて用いて、以下の多相フィルタの実施例の説明は、400チャン ネル/30KHzシステム、及び50チャンネル/200KHzシステムの特定 例を扱うことにする。) 多相チャンネル化装置アーキテクチャーの特徴は、入力サンプル速度が、チャ ンネルサンプル速度の整数倍となる点にある。このことは、チャンネルサンプル 速度が、チャンネル帯域幅の倍数でなければならない、という意味を含んでいる 。本発明の説明において、チャンネルは、2倍にオーバーサンプリングされる。 従って、30KHzチャンネルでは、60KHzが前提となり、200KHzチ ャンネルでは、400KHzが前提となる。チャンネル化データは、チャンネル 化装置により、解析ベースバンド信号として分配される。 1/2帯域フィルタ、及び振幅監視 ここで更に具体的に図15Aを参照すると、チャンネル化装置の入力は、バッ ファ/ドライバユニット701を介して、上流の広帯域デジタル受信器、特に、 図3のA−D変換器103からのデジタルデータ出力リンク703とインターフ ェースする。クロック線7 05が、変換器の符号化クロックに使用すべき、サンプルクロックを供給する。 入力サンプルクロック速度は、受信しようとするチャンネル数、及びそれらチャ ンネルの帯域幅により決定される。振幅監視論理回路708が、入力信号の自動 利得制御を与えるために、データリンク703上のデジタル受信器のA−D変換 器からの、入力データの2つの最上位ビットを監視する。これにより、受信器に おけるA−D変換器103の完全ダイナミックレンジを利用することが保証され る。振幅監視論理回路は、リンク709上の受信器に制御ワードを出力し、これ を用いて、A−D変換器の上流のデジタル減衰器が制御可能となる。 それぞれの発振器702、704が、チャンネル化装置により使用される各入 力速度を与える。選択及び1/2分周論理回路706が、フィルタ制御状態マシ ーン707の制御の下、発振器702、704に結合される。初期化時に、シス テムコントローラ(VMEバスtm710上のCPU)が、適切な発振器を選択す るように、チャンネル化装置を構成する。発振器クロックは又、出力クロックリ ンク712上にクロックを生成するために分周されて、後ほど説明するが、チャ ンネル化装置のシフトレジスタの遅延メモリを駆動する。データリンク703上 の入力サンプルは、1/2帯域フィルタ711へとクロック同期入力され、この 1/2帯域フィルタは、入力データの実数/複素数変換を実施する、有限インパ ルス応答(FIR)フィルタとして構成される。1/2帯域フィルタ711は又 、2だけデーメートして、データのクロック速度を1/2に低減する。 複素サンプルは、次いで、多相フィルタ715のシフトレジスタ713内に送ら れる。特に、1/2帯域フィルタ711の出力は、フィルタ715の第1のフィ ルタ段715−1のシフトレジスタ713の遅延メモリ721内に、クロック同 期入力される。各遅延メモリ721の長さは、チャンネル化装置のFFTサイズ に等しい。各遅延メモリ721の出力は、係数乗算器723に加えられる。係数 乗算器723、及び他のハードウェア構成要素は、シフトレジスタ713のクロ ック速度のI倍である速度で動作し、ここで、Iは、オーバーサンプリング係数 である。上述のように、オーバーサンプリング係数は2に等しい。これが意味す ることは、遅延メモリの出力での各サンプルが、2つの(I=2)フィルタ係数 により乗算され、その後に、次の遅延メモリ内にクロック同期入力される、とい うことである。 図15Aのフィルタアーキテクチャーにおいて、多相フィルタ715は、4つ のフィルタ段715−1、715−2、715−3、及び715−4から構成さ れる。FFTサイズ、オーバーサンプリング係数、及び段数は、フィルタの全体 長を確立する。フィルタの長さは、以下のようになる。 フィルタ長=I×N×S ここで、Sはフィルタタップ数である。以前に注記したように、フィルタ段を更 に多くすると、チャンネル選択性が増大し、またチャンネル内の折り返し歪みが 低減する。フィルタ係数は、フィルタ制御ゲートアレー707の手段により、V MEバスtmインターフェー ス710から、バストランシーバ731を介して供給され、係数RAM725に ダウンロードされる。各段715−iのRAM725は、N個の係数を格納する 。フィルタ係数は、係数RAM725のロード時に、以下のデシメーション式に 従って、タップ数(ここでは、4)だけデシメートされる。 Ca[n]=c[S×n+a],n=0からN×I−1 ここで、c[n]はフィルタ係数の列で、aはタップ数(a=0からS−1)で 、Ca[n]は、タップ内にロードすべき係数である。例えば、第1のフィルタ タップ段715−1の係数RAM725は、以下の係数でロードされる。 C0[n]={C[0]、C[4]、C[8]、C[12] …C[I×N−S]} 係数乗算器723の出力は、次いで、加算器732、734、及び736の手 段により総和がとられて、メモリ部741及び742からなる、デュアルポート RAM740内に書き込まれる。 多相フィルタ用のFFTプロセッサ(図15B) 図15Bに示す多相結合器のFFTプロセッサは、上記のように、図5Bの重 複及び加算チャンネル化装置のFFTプロセッサと、実際に同じ構成を有し、実 質的に同じようにして動作する。N個のサンプルの、デュアルポートRAM74 0への書き込みが完了した後、フィルタ制御ユニット707が、リンク719を 介して、(ゲートアレー論理で実施される状態マシーン)FFT制御ユニット7 35に制御信号を結合して、FFT処理を開始する。FFTプロセッサ 750内において、1組の3つのFFTエンジン751、752、753が、初 期化時に、適切なFFTサイズでプログラムされている。 図5Bの重複及び加算の実施例のように、多相結合器に使用されるFFTエン ジンは、基数4のアルゴリズムを用いて、4の累乗であるFFTサイズを生成す る。図15Bのアーキテクチャーにおいて、FFTの512個のビンの全ては、 周波数デシメーション基数2のFFTバタフライが先行する、2つの256点F FTの使用により生成される。 FFTの偶数ビンを生成する過程において、データサンプルが、デュアルポー トRAM740から読み出されて、算術演算論理ユニット(ALU)743へと 送られる。ALU743は、x[n]とx[n+N/2]の総和をとり、その総 和を、FFTプロセッサに直接に結合するが、それは、偶数ビンの処理時に、数 値制御発振器/変調器(NCOM)745が禁止にされている際になされる。奇 数ビンの処理に対しては、FFT制御論理ユニット735が、x[n]とx[n +N/2]の差分をとるように、制御リンク744を介して、ALU743を構 成する。この差分値は、NCOM745によりWN nで乗算されて、FFTエンジ ン内にクロック同期入力され、512点FFTの奇数ビンが生成される。(20 0KHzチャンネル化装置の場合、4の累乗としての64点FFTしか必要とし ないので、ALU743、及びNCOM745は必要ではなく、FFT制御ユニ ット735により禁止にされる。) 以前に説明したように、FFTエンジン751、752、753は、ブロック 浮動小数点アルゴリズムを用いて、複素FFTデータと共に、4ビットの換算係 数を出力する。換算係数が用いられて、換算論理回路762の制御の下で、下流 のバレル型シフタ761が制御される。やはり、バレル型シフタが使用されて、 連続したFFTからのデータが、同一スケールに整合するのを保証するために、 データがFFTエンジンから読み出される際に、そのデータが調整される。バレ ル型シフタ761から、データは、デュアルポートRAMメモリ765内に書き 込まれる。 上記に注記したように、チャンネル化装置アルゴリズムでは、FFTプロセッ サの出力が、複素指数WN -kmMにより乗算されることが必要である。ここで、M はデシメーション率であり、kはFFTビン数であり、mはFFT(ブロック) 数(すなわち、第1のFFTを生成するには、m=0であり、次のFFTを生成 するには、m=1であり、等の)である。すなわち、以下の等式を用いて、チャ ンネル化装置は等価演算を実行する。 x[((n−r))N]=FFT(WN -rk×X[k]) ここで、x[n]はFFT入力列であり、x[((n−r))N]は、rモジュロN による、x[n]の循環シフトである。ここでは、mM=rである。 FFTプロセッサの下流で複素指数を乗算するのではなく、チャンネル化装置 のFFT制御論理ユニット735が、デュアルポートRAM765を制御可能に アドレス指定するので、FFTの入力デ ータ列の循環シフトをもたらす順番で、処理済みデータ値がアクセスされる。 各チャンネル(周波数ビン)に対するFFT処理済みデータの、デュアルポー トRAM765への書き込みが完了すると、FFT制御論理ユニット735は、 付随の時分割多重化(TDM)バスインターフェース回路767に合図を出して 、TDMバス770にデータを表明するので、バス上の付随のデジタル信号プロ セッサに、データを供給することができ、これらのプロセッサは、チャンネルデ ータから音声、又はデータを復調、及び抽出するように動作する。 多相チャンネル化装置は又、試験FIFOメモリ771内に、データの1つ以 上のチャンネルを書き込むように構成することができる。FIFOメモリ771 により、VMEバスtm上のCPUが、カスタムTDMバス710とインターフェ ースすることなく、チャンネルデータを収集、及び解析することが可能になる。 各チャンネルからのデータの、FFTエンジンからデュアルポートRAM76 5内への書き込みが完了すると、FFT制御論理ユニット735は、TDMバス インターフェース論理回路767に合図を出して、バス上のデジタル信号プロセ ッサに、そのデータを分配する。これらのプロセッサは、チャンネルデータから 音声、又はデータを復調、又は抽出するように動作する。バスバッファユニット 775が、デュアルポートRAM765とTDMバス770の間に結合される。 TDMバス上のデータは、高速基準発振器782により駆動される、カウンタ回 路781により供給される、フレーム当 たり400個の時間スロット内に分割され、それにより、単一の時間スロットが 用いられて、最高60KHzのサンプル速度で、データの単一チャンネルを出力 することが可能になる。更に高いサンプル速度が必要である場合は、多数の時間 スロットを、単一チャンネルに割り当てることができる。例えば、上記のように 、400KHzのサンプル速度では、7個の時間スロットが割り当てられること になる。 時間スロットを、システムコントローラにより、動的に割り当てることも可能 である。チャンネル化装置は、コントローラにより、全ての活性な時間スロット について構成される。データがデュアルポートRAMにおいて利用可能であり、 且つ時間スロットが活性である場合、チャンネル化装置は、TDMバス770上 に、データ、及びデータ利用可能信号を出力する。その時間スロットからデータ を収集する全てのプロセッサは、TDMバスからデータを読み取ることになる。 プロセッサは、フレーミング信号により、TDMバスと同期がとられるので、プ ロセッサは、データを読み取るべき適切な時間スロットを知ることになる。 多相結合器(図16A及び16B) 図16A及び16Bは、結合器131の多相での実施形態の信号処理アーキテ クチャーを概略的に示し、結合器は、上記した、図15A及び15Bの多相フィ ルタ構造を備えた、広帯域チャンネル化装置とは相補的である。多相結合器の特 徴は、出力サンプル速度が、チャンネルサンプル速度の整数倍となる点にある。 このことは、チ ャンネルサンプル速度が、チャンネル帯域幅の倍数でなければならない、という 意味を含んでいる。本発明の説明において、チャンネルは、2倍にオーバーサン プリングされる。従って、30KHzチャンネルでは、60KHzが前提となり 、200KHzチャンネルでは、400KHzが前提となる。チャンネル化デー タは、多相結合器により、解析ベースバンド信号として受信される。 上記したように、図14A及び14Bに示す重複及び加算チャンネル化装置に 類似して、多相結合器は、多数のデジタル音声又はデータ信号の実時間処理を可 能にする、実用的な実施形態を使用して、IF(中間周波数)出力サンプル速度 への周波数変換、及び信号結合を実行する。図16A及び16Bの実施形態によ り、標準VMEバスtmインターフェース801、803を介した、システムパラ メータの完全プログラマブル制御、及びカスタムの時分割多重化(TDM)デー タバス805を介した、チャンネル化データ収集がもたらされる。 やはり、多相チャンネル化装置の以前の説明のように、多相結合器を、NAD C(TDMA)セルラーシステムで使用可能な400チャンネル/30KHzシ ステム、及び欧州GSMセルラー規格で使用可能な50チャンネル/200KH zシステムの非限定例に対して説明する。30KHzチャンネルの場合、60K Hzのサンプル速度が前提となる。200KHzの場合、400KHzのサンプ ル速度が前提となる。チャンネル化データは、結合器により、解析ベースバンド 信号として受信される。チャンネルサンプル速度は、 結合器のフィルタ設計に依存する。 図16A及び16Bの結合器アーキテクチャーは、比較的高いデータ速度で、 多数のチャンネルに対するデータを収集するために、カスタムTDMバス810 を使用する。というのは、全チャンネルからの総合データ速度は、通常、VME バスtm805、及び他の標準バスプロトコルのバス帯域幅を超えるためである。 多相結合器(及びチャンネル化装置)を使用するトランシーバシステムを実施 するためには、TDMバス810クロックを24MHzに等しく設定すると都合 が良く、その結果、フレーム当たり400個の時間スロットが可能になり、各時 間スロットは、最高で上記参照の60KHzサンプル速度で、データの単一チャ ンネルを転送する。このクロック速度は、50KHzチャンネルサンプル速度の 例として与えた、トランシーバシステムの重複及び加算結合器/チャンネル化装 置の実施例のTDMバスクロック速度とは異なる。クロック速度は、この値に限 定されるものでなく、この値は、トランシーバシステムの実施の簡略化例を提供 するために、選択したものである。 より高い速度に対しては、フレーム当たり多数のスロットを、単一の供給源に 割り当てることができる。図16A及び16Bのチャンネル化装置のTDMバス を参照して上記したように、400KHzサンプル速度では、フレーム当たり7 個のスロットが必要となる。 TDMバス上に表明されるチャンネル化データの供給源は、付随の電話通信ネ ットワークから到来する、音声又はデータ信号をフォ ーマット(例えば、セルラー規格に)、及び変調するDSPプロセッサであり、 それによりベースバンド解析信号が与えられる。各データ源は、1つ以上の時間 スロットに割り当てられ、その時間スロットの間に、結合器により要求された場 合に、データ源は、単一の複素サンプルを転送することになる。同一の時間スロ ットに、2つの供給源を割り当てることはできない。時間スロットは、システム 初期化時に、システムコントローラ(VMEバス805上の別個のCPU)によ り割り当てられる。システムコントローラは又、結合器をプログラムして、有効 データを含む全ての時間スロットを特定する。各DSPプロセッサからのサンプ ルが、TDMバスコントローラ811(論理アレーで実施される状態マシーン) 、及び関連したバッファ/ドライバ813からTDMバス810に供給される、 制御信号により要求される。このサンプルは、バスバッファユニット817を介 して、デュアルポートRAMバッファ815内に書き込まれる。TDMバス制御 論理ユニット811は、RAMバッファ815のアドレッシングを、TDMバス のフレーミング信号に同期させ、それにより、各チャンネルが、デュアルポート RAM815内の適切なアドレスに書き込まれるのが保証される。 結合器の、全ての稼働チャンネルからのデータ収集が完了した場合、TDMバ スコントローラ811は、リンク812を介して、FFT制御論理ユニット82 0に制御信号を結合し、それによりFFT制御論理ユニット820が、FFT処 理を開始せしめられる。FFT制御論理ユニット820は、論理ゲートアレーと して、好適に 実現される状態マシーンである。図7のチャンネル化装置の順方向FFTプロセ ッサ機能とは相補的に、図8の多相結合器は、逆方向FFTを実行させる。しか し、図6の重複及び加算結合器のように、実用的な実施形態という点では、逆方 向FFTの生成は、これから説明するように、順方向FFTを用いてもたらされ る。 結合器の、全ての稼働チャンネルからのデータ収集が完了した場合、TDMバ スコントローラ811は、リンク812を介して、FFT制御論理ユニット82 0に制御信号を結合し、それによりFFT制御論理ユニット820が、FFT処 理を開始せしめられる。FFT制御論理ユニット820は、論理ゲートアレーと して、好適に実現される状態マシーンである。 FFTプロセッサ(図16A) 図15Bのチャンネル化装置の順方向FFTプロセッサ機能と相補的に、図1 6Aの多相結合器が、逆方向FFTを実行させる。しかし、図6の重複及び加算 結合器のように、実用的な実施形態という点では、逆方向FFTの生成は、これ から説明するように、順方向FFTを用いてもたらされる。 FFTプロセッサは、830で示されるが、結合すべきチャンネル数よりもひ とまわり大きい、「2の累乗」に等しいサイズを有するように構成される。注記 したように、400個の30KHzチャンネルは、512点FFTを特定し、一 方50個の200KHzチャンネルは、64点FFTを必要とする。FFTサイ ズは、初期化時に、FFTエンジン内にプログラムされる。チャンネル速度は又 、 以下の式に従って、FFT処理速度を特定する。 FFT速度=1/(チャンネルサンプル速度) 以前に説明したように、30KHzチャンネルに対する60KHzサンプル速度 では、512点FFTが16.667マイクロ秒毎に生成される必要があり、一 方400KHzサンプル速度では、2.5マイクロ秒毎に、64点FFTを必要 とする。現在のところ利用可能な典型的なFFTデバイスは、これらの速度で動 作しないので、スループットを維持するために、FFTプロセッサ830は、問 題とする信号処理パラメータと関連したFFTサイズでプログラムされている、 複数のFFTエンジン(例えば、図示の例では、831、832、833の3個 )を含む。3個のエンジンでFFTプロセッサ830を実施することにより、F FT回復時間が、512点FFTプロセッサでは50マイクロ秒に、64点FF Tプロセッサでは7.5マイクロ秒に低減される。 以前に説明したように、512点逆方向FFTは、512個のサンプルを必要 とする。しかし、時間スロットは400個しかない。これら400個の時間スロ ットは、FFTプロセッサ830の512個のビンウィンドウ内に中心付けられ る。制御論理ユニット820は、ゼロを、最初の56個のビンに対して、1つの FFTエンジン内に連続して書き込ませる。次の400個のビンに対しては、デ ータは、活性チャンネルに対して、デュアルポートRAM815から読み出すこ とができる。そのチャンネルが、活性チャンネルでない場合、FFT制御論理ユ ニット820は、そのビン内に、ゼロを 書き込むことになる。活性であるそれらチャンネルの身元は、システム初期化時 に、制御論理ユニット820内にプログラムされる。最後の56個のビンに対し ては、ゼロが、それらのビン内に書き込まれる。(64点FFTの場合、ゼロが 、最初及び最後の7個のFFTビン内に書き込まれ、50個の200KHzチャ ンネルが許容される。) 内蔵の試験機能を与えるために、試験データが、VMEバス805を介して、 1つ以上のビン内に書き込み可能である。この目的のために、試験機能用に専用 化されたファーストイン・ファーストアウト(FIFO)メモリ835が、トラ ンシーバユニット801を介して、バス805に結合されるので、VMEバス上 のCPUが、結合器に試験信号を書き込むことが可能になる。更に、システムコ ントローラが、FFT制御論理ユニット820をプログラムして、特定のビンに 対するデュアルポートRAM815ではなく、FIFOメモリ835から、デー タを読み出すことができる。試験データを、最初及び最後の7個のFFTビン内 に書き込み可能であり、従って、50個の200KHzチャンネルが、到来する 活性データチャンネルに対して利用可能な状態にされる。 順方向FFTを用いて、逆方向FFTを生成するために、FFT制御論理ユニ ット820は、FFTエンジンへのデータ書き込み時とは逆の順番で、入力デュ アルポートRAM815をアドレス指定する。 図14Aの重複及び加算結合器の実施形態のように、図16Aの 多相結合器アーキテクチャーにおいて、512点FFTを生成するために、FF Tエンジンは、4の累乗であるFFTサイズを有する、基数4(ブロック浮動小 数点)アルゴリズムを使用する。また、図14Aの結合器において、結合器に対 する512点FFTは、2つの256点FFTから生成される。N/2点FFT は、512点入力列の偶数及び奇数サンプルから生成される。 図14Aのアーキテクチャーにおいて、第1の(図で見た場合、上部の)FF Tデータ・デュアルポートRAM841が、G[k]を格納、及び保持する。第 2の(図で見た場合、下部の)FFTデータ・デュアルポートRAM842が、 H[k]を格納する。H[k]とWN kの乗算が、k=0から255について、数 値制御発振器/変調器(NCOM)851により実行される。512点FFTの 最初の256個のビンを処理するために、RAM841の出力が、算術演算論理 ユニット(ALU)855の手段により、RAM842の出力と総和がとられる 。k=256から511に対して、WN k=−WN k-N/2であるので、RAM842 の出力は、512点FFTの残りの256個のビンに対して、RAM841の出 力から、NCOMを経由して減算される。 NCOM851を介する伝搬遅延を吸収して、適切な対のサンプルが、ALU 855により処理されるのを保証するために、1組の遅延レジスタ857が、デ ュアルポートRAM841からALUへの出力経路に結合される。(200KH zチャンネルの場合、64点FFTが使用される。64は4の累乗であるので、 NCOM85 1、デュアルポートRAM842、及びALU855は必要ではなく、制御ユニ ット820からの制御信号により禁止にされる。) 上記で指摘したように、Crochiere の教科書を参照すると、結合器アルゴリズ ムは、逆方向FFTの入力列が、複素指数WK kmRにより乗算されることを必要と し、ここで、kは入力周波数ビン数に等しく、Kは逆方向FFTサイズであり、 mは逆方向FFT数であり、Rは結合器の補間率であり、Wk=e-j×2×π/Kで ある。 数学的等式を用いると、この乗算演算は、逆方向FFTの出力サンプルの循環 回転によりもたらすことができ、すなわち、 x[((n−r))K]=逆方向FFT(W-rk×X[k]) となる。ここで、rは−mRに等しい。−mRだけ逆方向FFT出力サンプルを 回転させることにより、複素指数の位相シフトが生成される。この回転は、FF T制御論理ゲートアレー820において、FFT出力アドレッシング論理により 実行される。回転の量は、結合器の初期化時に、予めプログラムされる。 やはり、FFTエンジンは、ブロック浮動小数点アルゴリズムを用いてFFT を生成する。ブロック浮動小数点FFTは、入力データの特性に依存する換算係 数を与える。512点FFTを生成するのに用いられる2つの256点FFTは 、同一の換算係数を有し得ない、又は連続したFFTは、同一の換算係数を有し 得ないので、バレル型シフト回路858、859が、ALU855への信号流れ の入力経路に結合される。図14Aの重複及び加算結合器の動作に関連して以前 に説明したように、バレル型シフタは、同一スケール にFFTデータを調整して、後に続く処理に対して、そのデータを適切に整合さ せる。 多相フィルタ(図16B) FFTの出力は、ALU855により供給されるが、フィルタ865の第1の フィルタ段865−1のシフトレジスタ863の遅延メモリ861内にクロック 同期入力される。各遅延メモリ861の長さは、FFTサイズに等しい。各遅延 メモリ861の出力は、それぞれの係数乗算器869に供給される。係数乗算器 869、及び他のハードウェア構成要素は、シフトレジスタ863のクロック速 度のI倍である速度で動作し、ここで、Iはオーバーサンプリング係数である。 上述のように、オーバーサンプリング係数は2に等しい。これが意味することは 、遅延メモリの出力での各サンプルが、2つの(I=2)フィルタ係数により乗 算され、その後に、次の遅延メモリ内にクロック同期入力される、ということで ある。 図16Bのフィルタアーキテクチャーにおいて、多相フィルタ865は、4つ のフィルタ段865−1、865−2、865−3、及び865−4から構成さ れる。FFTサイズ、オーバーサンプリング係数、及び段数は、フィルタの全体 長を確立する。フィルタの長さは、以下のようになる。 フィルタ長=N×S ここで、Sはフィルタタップ数である。以前に注記したように、フィルタ段を更 に多くすると、チャンネル選択性が増大し、またチャンネル内の折り返し歪みが 低減する。フィルタ係数は、フィルタ制 御ゲートアレー871の手段により、VMEバスtmインターフェース803から 、バストランシーバ801を介して供給され、係数RAM867にダウンロード される。各段865−iのRAM867は、N個の係数を格納する。フィルタ係 数は、係数RAM867のロード時に、以下のデシメーション式に従って、タッ プ数(ここでは、4)だけデシメートされる。 ca[n]=c[S×n+a],n=0からN−1 ここで、c[n]はフィルタ係数の列で、aはタップ数(a=0からS−1)で 、ca[n]は、タップ内にロードすべき係数である。例えば、第1のフィルタ タップ段865−1の係数RAM867は、以下の係数でロードされる。 C0[n]={C[0]、C[4]、C[8]、C[12] …C[N−S]} 係数乗算器869の出力が、次いで、加算器872、874、及び876の手 段により総和がとられて、1/2帯域フィルタ872に加えられる。 1/2帯域フィルタ及び速度バッファ(図16B) 図14Aの重複及び加算結合器のように、1/2帯域フィルタ672が使用さ れる。というのは、RF送信器励振装置は、通常、複素信号ではなく実信号を必 要とするからである。1/2帯域フィルタ872は、出力サンプル速度を2倍に する、複素数/実数データ変換を与える集積回路として構成される。図8の結合 器の完全体は、完全実数システムとして実施可能であろうが、これには、サンプ ル 速度、処理速度、及びFFTサイズの全てを2倍にすることが必要であり、複雑 性、及び費用が増大することになる。 1/2帯域フィルタ872の出力は、トランシーバサイトの送信側のD−A変 換器133(図3)に適用するために、出力ドライバユニット874を経由して 、出力データリンク866に結合される。図6の結合器アーキテクチャーのよう に、それぞれの発振器が、必要とされる各出力サンプル速度に対して設けられる 。30KHz、又は200KHzチャンネルのどちらかを処理可能である、結合 器の本発明の例では、それぞれ30.72MHz、及び25.6MHz(2×出 力サンプル速度)クロック876、及び877が設けられる。システムコントロ ーラによる結合器の初期化時に、適切な発振器が、関連した制御論理ユニット8 78により選択される。 更なる組の論理回路が含まれ、結合器により使用される、追加のクロック信号 が生成される。図6の結合器アーキテクチャーのように、高速度(約200MH z)発振器のクロック出力が、カウンタ882、及び883により分周されて、 必要なフィルタ処理クロック、TDMバスクロック、及びFFTエンジン・シス テムクロックが生成される。 以上の説明から明らかなように、多チャンネル無線通信(例えば、セルラー) サービス提供業者により、目下のところ使用される、制限されたチャンネル容量 、及び信号処理アーキテクチャーと関連した相当なハードウェアの必要性が、本 発明の多チャンネルトランシーバ装置によりうまく不要なものとされ、それによ って、広帯域多 チャンネル信号抽出アーキテクチャー、及び広帯域多チャンネル信号結合アーキ テクチャーの各々に、畳込みデシメーション・スペクトル解析技法を適用するこ とにより、増大した(完全スペクトル)容量のセルラー・トランシーバーサイト に対して、広い有効範囲を提供するのに必要とされるハードウェアの量が低減す る。サービス提供業者に利用可能な稼働通信帯域のチャンネルの全てが、今日の 無線通信システムの現実の帯域幅に適応する、非常に高いデータ速度で動作する デジタル処理構成要素を用いて、処理可能であるので、もはや、各チャンネルに 対して、別個の狭帯域信号処理ユニットを構成する必要はなく、またネットワー クの完全な容量よりも少なく、サイト当たりのチャンネル数を限定する必要もな い。本発明の小型設計により、トランシーバ装置は、オフィスビルにおける垂下 天井の上、又は電柱上といった多様な据え付け場所で、容易に物理的に適応可能 となり、それと同時に、利用可能なチャンネルの部分組だけではなく、サービス 提供業者により与えられるチャンネル容量全体にまで及ぶ、多チャンネル通信サ ービスを提供する能力を備える。 本発明に従った幾つかの実施例を図示且つ説明したが、理解されたいのは、本 発明は、それらの実施例に限定されず、当業者に周知の多数の変形、及び修正の 余地があるということであり、従って、本明細書に図示且つ記載した詳細に限定 されることを望まず、通常の知識を有する者に明白であるような、変形、及び修 正の全てが保護されることを意図するものである。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1996年1月4日 【補正内容】 請求の範囲 1.1つ以上のトランシーバサイトとして、複数の地理的に分布された第1の サイト間で、通信を支援するための多重周波数通信チャンネルを含む、無線通信 ネットワーク用のトランシーバ装置であって、該トランシーバ装置は、前記1つ 以上のトランシーバサイトのそれぞれにおいて据え付け可能であり、 1組の前記多重周波数通信チャンネルから、複数の信号を受信して、前記 1組の多重周波数通信チャンネルから受信された信号の内容を表す、デジタル複 合受信器信号を出力するように動作する、受信器ユニットと、 前記受信器ユニットから、デジタル複合受信器信号を受信するために結合 されて、前記受信器ユニットにより受信された、複数の通信チャンネルから受信 された信号のそれぞれの内容を表す、それぞれのデジタル・チャンネル信号を出 力するように動作する、フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットと、 複数の速度変換ユニットであって、それぞれ、前記フーリエ変換に基づく チャンネル化装置ユニットにより出力される、前記デジタル・チャンネル信号と 関連して、また、デジタル・チャンネル信号のサンプル速度タイミングとは異な るサンプル速度タイミングで、補間された形式の前記デジタル・チャンネル信号 のそれぞれを表す、補間デジタル・チャンネル信号を出力するように動作する、 複数の速度変換ユニットと、 第1の複数の信号プロセッサユニットであって、それぞれ、 前記速度変換ユニットにより出力される、前記補間デジタル・チャンネル信号と 関連して、また、前記補間デジタル・チャンネル信号のそれぞれを復調し、前記 デジタル・チャンネル信号のうちの復調信号を、自身のそれぞれの出力ポートに 供給するように動作する、第1の複数の信号プロセッサユニットと、 第2の複数の信号プロセッサユニットであって、それぞれ、前記ネットワ ークのそれぞれ異なる周波数チャンネルにわたって送信すべき、複数の到来通信 信号のそれぞれと関連して、また、前記複数の到来通信信号のそれぞれを処理し 、前記到来チャンネル信号のうちの処理済み信号を、自身のそれぞれの出力ポー トに供給するように動作する、第2の複数の信号プロセッサユニットと、 前記第2の複数のデジタル信号プロセッサユニットにより処理された、前 記通信信号のうちの前記処理済みの信号を受信して、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより処理された到来通信信号の内容を表す、デジタル 結合送信信号を出力するように結合される、フーリエ変換に基づく結合器ユニッ トと、 前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットにより出力されたデジタル結合 送信信号に従って、多重周波数通信チャンネル信号を送信するように動作する、 送信器ユニットと、 からなるトランシーバ装置。 2.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前 記受信器ユニットにより出力された複合信号が結合される、重複及び加算フィル タと、該重複及び加算フィルタの出力に結合される、N点高速フーリエ変換に基 づくプロセッサとを含む、請求項1に記載のトランシーバ装置。 3.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリ が、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、切り換え可 能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項2に記載のトランシーバ装 置。 4.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、前記複数の遅 延メモリは、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M 個のデータサンプルの長さを有する第2の遅延メモリとからなる、請求項3に記 載のトランシーバ装置。 5.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連 続した組を処理するように構成される、請求項4に記載のトランシーバ装置。 6.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を、複素指数信号により乗 算するように構成され、結果としての積は、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに 結合される、請求項5に記載のトランシーバ装置。 7.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、前記フィルタリング済みデータサンプル出力を効率的に乗算するために、 前記重複及び加算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力により制御 される、数値制御発振器/変調器を含む、請求項6に記載のトランシーバ装置。 8.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、該制御可能なスイッチは、前記段の 複数の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他の タップ段と縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの1 つの内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するように動作す る、請求項4に記載のトランシーバ装置。 9.前記各フィルタタップ段は更に、複数のN重み係数を格納する係数メモリ と、前記遅延メモリを介した信号流れ経路からのデータサンプル値により、前記 係数メモリに格納されているそれぞれの重み係数を乗算するように動作する乗算 器とを含む、請求項8に記載のトランシーバ装置。 10.前記重複及び加算フィルタは更に、前記フィルタタップ段のそれぞれの乗 算器により出力された積の総和を互いに演算するための総和演算段を含み、前記 総和演算段の出力は、前記N点高速フーリエ変換プロセッサに結合される、請求 項9に記載の トランシーバ装置。 11.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連 続した組を処理するように構成される、請求項2に記載のトランシーバ装置。 12.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を、複素指数信号により乗 算するように構成され、結果としての積は、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに結合される、請求項11に記載のトランシーバ装置。 13.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、前記フィルタリング済みデータサンプル出力を効率的に乗算するために、 前記重複及び加算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力により制御 される、数値制御発振器/変調器を含む、請求項12に記載のトランシーバ装置 。 14.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより処理された、通信チャンネル信号を受信するため に結合される、N点高速フーリエ変換プロセッサと、該N点高速フーリエ変換プ ロセッサの出力が結合される、重複及び加算フィルタとを含む、請求項1に記載 のトランシーバ装置。 15.前記重複及び加算フィルタは、複数Jの縦続フィルタタップ 段を含み、その複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ 段の遅延メモリが、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列 で、切り換え可能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項14に記載 のトランシーバ装置。 16.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、前記複数の遅 延メモリは、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M 個のデータサンプルの長さを有する第2の遅延メモリとからなる、請求項15に 記載のトランシーバ装置。 17.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、複素指数信号により、フー リエ処理されたデータサンプルを乗算するように動作し、その結果としての積の 値が、前記重複及び加算フィルタに結合される、請求項16に記載のトランシー バ装置。 18.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、数値制御発振器/変調器を 含み、その出力は、複素指数信号により、前記フーリエ処理されたデータサンプ ルを効率的に乗算するために、前記フーリエ処理されたデータサンプルにより制 御される、請求項17に記載のトランシーバ装置。 19.前記各フィルタタップ段は、フーリエ処理されたデータサンプルにより、 それぞれが乗算されることになる、複数の重み係数を格納する係数メモリと、前 記乗算器の出力、及び前記複数の遅延メモリの1つが結合される加算器とを含み 、該加算器は、 連続したフィルタタップ段の第2の前記複数の遅延メモリに結合された出力を有 する、請求項15に記載のトランシーバ装置。 20.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、該制御可能なスイッチは、前記段の 複数の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他の タップ段と縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの1 つの内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するように動作す る、請求項19に記載のトランシーバ装置。 21.前記重複及び加算フィルタは、複数のN重み係数を格納する係数メモリと 、フーリエ処理されたデータサンプルにより、前記係数メモリに格納されている それぞれの重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、規定のデータ値の列 を受信するために結合される第1の入力ポート、前記加算器の出力に結合される 第2の入力ポート、及びN−Mサンプル遅延メモリに結合される出力ポートを有 する制御可能なスイッチとを含む、第1のタップ段を備え、前記N−Mサンプル 遅延メモリは、前記乗算器の出力との総和を演算する前記加算器に結合された出 力を有し、 前記第1のフィルタタップ段の乗算器の出力は、前記重複及び加算フィル タの連続したフィルタタップ段に結合され、 前記制御可能なスイッチは、前記N−Mサンプルメモリに、 規定のデータ値の前記列を結合するか、又はそれ自体に、前記遅延メモリの内容 を帰還するかのどちらかで動作する、 請求項20に記載のトランシーバ装置。 22.前記複数iのフィルタタップ段のi番目の段は、前記第2の複数のデジタ ル信号プロセッサユニットにより処理された通信チャンネル信号の内容を表す、 結合信号を与えるように結合されたその加算器出力を有する、請求項21に記載 のトランシーバ装置。 23.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより供給される、奇数、及び偶数番号のフィルタリン グ済みデータサンプルの連続した組を処理するように構成される、請求項22に 記載のトランシーバ装置。 24.前記フーリエ変換に基づく結合器は、複数のブロック浮動小数点高速フー リエ変換エンジンからなり、その出力は、共通スケールに前記エンジンの出力を 整合させるためにシフトされる、請求項19に記載のトランシーバ装置。 25.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多チャンネ ル受信器ユニットにより出力されたデジタル信号が結合される、多相フィルタと 、前記多相フィルタの出力に結合される、N点高速フーリエ変換に基づくプロセ ッサとを含む、請求項1に記載のトランシーバ装置。 26.前記多相フィルタは、複数のフィルタタップ段を含む、有限 インパルス応答フィルタからなり、その各々は、連続したフィルタタップ段の遅 延メモリが直列に結合されるような、遅延メモリからなり、各フィルタタップ段 は更に、複数のN重み係数を格納する係数メモリと、前記遅延メモリを介した信 号流れ経路からのデータサンプル値により、前記係数メモリに格納されている、 それぞれの重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、前記フィルタタップ 段のそれぞれの乗算器により出力された、積の総和を互いに演算するための総和 演算段とを含み、該総和演算段の出力は、前記N点高速フーリエ変換プロセッサ に結合される、請求項25に記載のトランシーバ装置。 27.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多相フィル タの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連続した組 を処理するように構成される、請求項26に記載のトランシーバ装置。 28.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、前記多相フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を乗算するよ うに構成され、その結果としての積の値が、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに結合される、請求項27に記載のトランシーバ装置。 29.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、フィルタリング済みデータサンプル出力を効率的に乗算するために、前記 多相フィルタの前記フィルタリング済みデータサンプル出力により制御される、 数値制御発振 器/変調器を含む、請求項28に記載のトランシーバ装置。 30.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多相フィル タの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連続した組 を処理するように構成される、請求項25に記載のトランシーバ装置。 31.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、前記多相フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を乗算するよ うに構成され、その結果としての積の値が、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに結合される、請求項30に記載のトランシーバ装置。 32.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、フィルタリング済みデータサンプル出力を効率的に乗算するために、前記 多相フィルタの前記フィルタリング済みデータサンプル出力により制御される、 数値制御発振器/変調器を含む、請求項34に記載のトランシーバ装置。 33.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより処理された、通信チャンネル信号を受信するため に結合される、N点高速フーリエ変換プロセッサと、前記N点高速フーリエ変換 プロセッサの出力が結合される、多相フィルタとを含む、請求項1に記載のトラ ンシーバ装置。 34.前記多相フィルタは、複数のフィルタタップ段を含む、有限インパルス応 答フィルタからなり、その各々は、連続したフィ ルタタップ段の遅延メモリが、直列に結合されるような、遅延メモリからなり、 各フィルタタップ段は更に、複数のN重み係数を格納する係数メモリと、前記遅 延メモリを介した信号流れ経路からのデータサンプル値により、前記係数メモリ に格納されている、それぞれの重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、 前記フィルタタップ段のそれぞれの乗算器により出力された、積の総和を互いに 演算するための総和演算段とを含み、該総和演算段の出力は、前記多チャンネル 送信器ユニットに結合される、請求項33に記載のトランシーバ装置。 35.1つ以上のトランシーバサイトとして、複数の地理的に分布された第1の サイト間で、通信を支援するための多重周波数通信チャンネルを有する、無線通 信ネットワークで使用するために、前記1つ以上のトランシーバサイトのそれぞ れにおいて、広帯域通信信号を送信、及び受信する方法において、 (a)複数の前記多重周波数通信チャンネルから信号を受信して、前記複数の 多重周波数通信チャンネルの内容を表す、複数のデジタル信号を生成するステッ プと、 (b)ステップ(a)で生成された前記複数のデジタル信号を処理して、そこから 、ステップ(a)で通信チャンネルから受信された信号のそれぞれの内容を表す、 それぞれのデジタル・チャンネル信号を生成するステップと、 (c)デジタル・チャンネル信号のサンプル速度タイミングとは異なるサンプ ル速度タイミングで、補間された形式での前記 デジタル・チャンネル信号のそれぞれを表す、それぞれの補間デジタル・チャン ネル信号を供給するために、前記デジタル・チャンネル信号のそれぞれのサンプ ル速度を変換するステップと、 (d)前記補間デジタル・チャンネル信号のそれぞれを処理するステップと、 (e)前記ネットワークのそれぞれ異なる周波数チャンネルにわたって送信す べき、複数の到来デジタル通信信号のそれぞれを処理するステップと、 (f)ステップ(d)で処理されたデジタル通信信号をフーリエ変換処理して、そ こから、ステップ(e)で処理されたデジタル通信チャンネル信号の内容を表す、 結合信号を生成するステップと、 (g)ステップ(f)で生成された結合信号に従って、多重周波数通信チャンネル 信号を送信するステップと、 を含む方法。 36.ステップ(b)は、重複及び加算フィルタの手段により、ステップ(a)で生成 された前記複数のデジタル信号をフィルタリングするステップと、その結果とし てのフィルタリング済み信号を、N点高速フーリエ変換に基づくプロセッサによ り処理するステップとを含む、請求項35に記載の方法。 37.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、相互に直 列で、切り換え可能に結合される、複数の遅延メモリからなり、ステップ(b)は 、連続したフィルタタップ段の遅延メモリが、直列に結合されるのを選択的に許 可するステップを含む、請求項36に記載の方法。 38.ステップ(b)は更に、(iii)デシメーション率Mを有する、前記重複及び加 算フィルタを選択的に許可するステップを含み、前記複数の遅延メモリは、M個 のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M個のデータサンプ ルの長さを有する第2の遅延メモリとを備える、請求項37に記載の方法。 39.ステップ(b)は、前記重複及び加算フィルタの奇数、及び偶数番号のフィ ルタリング済みデータサンプル出力の連続した組を、フーリエ変換処理するステ ップを含む、請求項38に記載の方法。 40.ステップ(b)は更に、(v)前記重複及び加算フィルタのフィルタリング済み データサンプル出力を、複素指数信号により乗算するステップを含む、請求項3 9に記載の方法。 41.ステップ(f)は、ステップ(e)で処理された通信チャンネル信号を、N点高 速フーリエ変換プロセッサに適用するステップと、重複及び加算フィルタにより 、前記N点高速フーリエ変換プロセッサの出力をフィルタリングするステップと を含む、請求項35に記載の方法。 42.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、相互に直 列で、切り換え可能に結合される、複数の遅延メモリからなり、ステップ(vii) が更に、連続したフィルタタップ段の遅延メモリが、直列に結合されるのを選択 的に許可するステップを含む、請求項41に記載の方法。 43.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、ステップ(vii i)が更に、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延と、N−M個のデー タサンプルの長さを有する第2の遅延とを与えるように、前記複数の遅延メモリ を選択的に許可するステップを含む、請求項42に記載の方法。 44.ステップ(f)は更に、 (ix)複素指数信号により、フーリエ変換処理済みのデジタル通信信号を乗算 するステップと、 (X)その結果としての積の信号を、前記重複及び加算フィルタに適用するス テップと、 を含む、請求項43に記載の方法。 45.前記各フィルタタップ段は、複数の重み係数を格納する係数メモリを含み 、ステップ(b)は更に、 (xi)前記係数メモリに格納されているそれぞれの重み係数を、フーリエ処理 済みのデータサンプルにより乗算するステップと、 (xii)前記乗算ステップ(xi)の出力と、前記複数の遅延メモリの1つの出力 を加算するステップであって、該加算ステップの出力は、連続したフィルタタッ プ段の前記複数の遅延メモ リの第2の遅延メモリに結合される、加算ステップと、 を含む、請求項42に記載の方法。 46.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、ステップ(b)は更に、前記段の複数 の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他のタッ プ段と縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの1つの 内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するステップを含む、 請求項45に記載の方法。 47.前記重複及び加算フィルタは、複数のN重み係数を格納する係数メモリを 含む、第1のタップ段を備え、ステップ(b)は更に、 (xiii)前記係数メモリに格納されているそれぞれの重み係数を、フーリエ処 理済みのデータサンプルにより乗算するステップと、 (xiv)規定のデータ値の列を受信するために結合される第1の入力ポート、 前記加算ステップ(xii)の出力に結合される第2の入力ポート、及びN−Mサン プル遅延メモリに結合される出力ポートを制御可能に切り換えるステップであっ て、前記N−Mサンプル遅延メモリは、前記乗算ステップ(xiii)の出力との総和 を演算する前記加算器に結合された出力を有する、制御可能な切り換えステップ と、 (xv)前記第1のフィルタタップ段の乗算器の出力を、前記重 複及び加算フィルタの連続したフィルタタップ段に結合するステップと、 (xvi)前記N−Mサンプルメモリに、規定のデータ値の前記列を結合するか 、又はそれ自体に、前記遅延メモリの内容を帰還するかのどちらかで、前記制御 可能な切り換えステップを動作させるステップと、 を含む、請求項46に記載の方法。 48.ステップ(g)で送信すべき結合信号を与えるために、前記複数iのフィル タタップ段のJ番目の段の出力に、加算器を結合するステップを更に含む、請求 項47に記載の方法。 49.ステップ(b)及び(f)において、フーリエ変換処理は、複数のブロック浮動 小数点の高速フーリエ変換エンジンで実行され、その出力は、共通スケールに前 記エンジンの出力を整合させるためにシフトされる、請求項35に記載の方法。 50.ステップ(b)は、多相フィルタの手段により、ステップ(a)で生成された前 記複数のデジタル信号をフィルタリングするステップと、その結果としてのフィ ルタリング済み信号を、N点高速フーリエ変換に基づくプロセッサにより処理す るステップとを含む、請求項35に記載の方法。 51.前記多相フィルタは、複数のフィルタタップ段を含む、有限インパルス応 答フィルタからなり、その各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリが直 列に結合されるような、遅延メモリからなり、各フィルタタップ段は更に、複数 のN重み係数 を格納する係数メモリを含み、ステップ(b)は更に、 前記遅延メモリを介した信号流れ経路からのデータサンプル値によ り、前記係数メモリに格納されているそれぞれの重み係数を乗算するステップと 、 (xvii)前記フィルタタップ段のそれぞれの乗算器により出力された、積の総 和を互いに演算するステップと、 (xviii)前記総和演算段の出力を、前記N点高速フーリエ変換プロセッサに 結合するステップと、 を含む、請求項50に記載の方法。 52.ステップ(b)は、前記多相フィルタの奇数、及び偶数番号のフィルタリン グ済みデータサンプル出力の連続した組を、フーリエ変換処理するステップを含 む、請求項51に記載の方法。 53.ステップ(b)は更に、 (xix)前記多相フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を、複素 指数信号により乗算するステップと、 (xx)結果としての積を、前記N点高速フーリエ変換に基づくプロセッサに結 合するステップと、 を含む、請求項52に記載の方法。 54.ステップ(f)は、前記デジタル通信チャンネル信号を、N点高速フーリエ 変換プロセッサに適用するステップと、多相フィルタにより、前記N点高速フー リエ変換プロセッサの出力をフィルタリングするステップとを含む、請求項35 に記載の方法。 55.前記速度変換ユニットは各々、デシメート線形位相低域通過 デジタル・フィルタから更になる、請求項1に記載のトランシーバ装置。 56.前記速度変換ユニットは更に、 デジタル・チャンネル信号のそれぞれの信号を受信するように接続され、 また補間されたデジタル・チャンネル信号を出力するように接続される、デシメ ート低域通過フィルタ構造からなり、該デシメート低域通過フィルタ構造は、複 数Lの可能なフィルタ応答のうちの1つを与える、請求項1に記載のトランシー バ装置。 57.1つ以上のトランシーバサイトとして、複数の地理的に分布された第1の サイト間で、通信を支援するための多重周波数通信チャンネルを含む、無線通信 ネットワーク用のトランシーバ装置であって、該トランシーバ装置は、前記1つ 以上のトランシーバサイトのそれぞれにおいて据え付け可能であり、 複数の前記多重周波数通信チャンネルを受信して、前記複数の多重周波数 通信チャンネルの内容を表す、デジタル信号を出力するように動作する、受信器 ユニットと、 前記受信器ユニットから、デジタル信号を受信するために結合されて、前 記受信器ユニットにより受信された通信チャンネルのそれぞれの内容を表す、そ れぞれのデジタル・チャンネル信号を出力するように動作する、フーリエ変換に 基づくチャンネル化装置ユニットと、 複数の速度変換ユニットであって、それぞれ、前記チャンネ ル化装置ユニットにより出力される、デジタル・チャンネル信号と関連して、ま た、補間された形式の前記デジタル・チャンネル信号のそれぞれを表す、補間デ ジタル・チャンネル信号を出力するように動作し、前記速度変換ユニットの少な くとも1つは、デジタル・チャンネル信号のそれぞれを受信するために接続され 、補間デジタル・チャンネル信号を出力するために接続される、デシメート低域 通過フィルタ構造を含み、該デシメート低域通過フィルタ構造は、複数Lの可能 なフィルタ応答の1つを与え、前記デシメート低域通過フィルタ構造は、フィル タ応答選択ユニットから更になり、該フィルタ応答選択ユニットは、L個のフィ ルタ応答のどれを、所定時間での活性なフィルタ応答として選択するかを決定す るために、デシメート低域通過フィルタ構造に、フィルタ選択信号を与えるよう に、デシメート低域通過フィルタ構造に接続される、複数の速度変換ユニットと 、 第1の複数の信号プロセッサユニットであって、それぞれ、前記速度変換 ユニットにより出力される、前記補間デジタル・チャンネル信号と関連して、ま た、前記補間デジタル・チャンネル信号のそれぞれを復調し、前記デジタル・チ ャンネル信号のうちの復調信号を、自身のそれぞれの出力ポートに供給するよう に動作する、第1の複数の信号プロセッサユニットと、 第2の複数の信号プロセッサユニットであって、それぞれ、前記ネットワ ークのそれぞれ異なる周波数チャンネルにわたっ て送信すべき、複数の到来通信信号のそれぞれと関連して、また、前記複数の到 来通信信号のそれぞれを処理し、前記到来チャンネル信号のうちの処理済み信号 を、自身のそれぞれの出力ポートに供給するように動作する、第2の複数の信号 プロセッサユニットと、 前記第2の複数のデジタル信号プロセッサユニットにより処理された、通 信チャンネル信号を受信して、前記第2の複数のデジタル信号プロセッサユニッ トにより処理された通信チャンネル信号の内容を表す、結合信号を出力するよう に結合される、フーリエ変換に基づく結合器ユニットと、 前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットにより出力された結合信号に従 って、多重周波数通信チャンネル信号を送信するように動作する、送信器ユニッ トと、 からなるトランシーバ装置。 58.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは、そのそれぞれのデジタル・チャンネル信号のプリアン ブル部の間に、サンプリング位相差を判定することにより、L個の可能なフィル タ応答のうちのどれを選択するかを決定する、請求項57に記載のトランシーバ 装置。 59.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは、L個の可能なフィルタ応答のうちのどの応答が、デジ タル・チャンネル信号のプリア ンブル部に最適な応答を与えるかを判定することにより、L個の可能なフィルタ 応答のうちのどの応答を選択するかを決定する、請求項57に記載のトランシー バ装置。 60.各速度変換器は、そのチャンネルに対して期待されるピーク符号の位置に おいて、又はその近傍でとられる、そのそれぞれのデジタル・チャンネル信号の 補間サンプルからなる信号を、補間出力信号として与える、請求項1に記載のト ランシーバ装置。 61.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは更に、複数Mのフィルタ部からなり、M個のフィルタ部 の各々は、L個の可能なフィルタ応答のうちの1つであり、各フィルタ部は、中 間の補間デジタル信号を与える、請求項57に記載のトランシーバ装置。 62.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは更に、 複数Mのフィルタ部であって、M個のフィルタ部の各々は、L個の可能な フィルタ応答のうちの1つであり、各フィルタ部は、中間の補間デジタル信号を 与える、複数Mのフィルタ部と、 M個の中間の補間デジタル信号のそれぞれの信号、及び期待されるプリア ンブル・デジタル信号を受信するように配列され、M個のフィルタ応答を、期待 されるプリアンブル・デジタル信号と相関して、M個の相関器出力信号を与える ように動作する、複数Mの相関ユニットと、 M個の相関器出力信号を受信して、M個の中間の補間デジタル信号のそれ ぞれの信号と、期待されるプリアンブル・デジタル信号との間の最大相関を表す 、相関器出力信号の1つのインデックスXを決定するための比較器と、 からなり、 それにより、L個のフィルタ部の所望の1つが、比較器により決定された インデックスxに依存して、フィルタ選択ユニットにより選択される、請求項5 7に記載のトランシーバ装置。 63.デシメート低域通過デジタル・フィルタ部は更に、 デジタル・チャンネル信号のサンプルが、デシメート低域通過フィルタを 介して進められる、1組の時間を制御するためのフィルタ・クロック発生器から なる、請求項55に記載のトランシーバ装置。 64.L個のフィルタ部の各々は更に、 デジタル・チャンネル信号のサンプルが、デシメート低域通過フィルタを 介して進められる、1組の時間を制御するためのフィルタ・クロック発生器から なる、請求項62に記載のトランシーバ装置。 65.フィルタ・クロック発生器は、 入力デジタル・チャンネル信号のサンプルをカウントして、サンプル・イ ンデックス値を与えるように接続された、デジタル・チャンネル信号サンプル・ インデックス・カウンタと、 サンプル速度調整係数により、サンプル・インデックス値を 乗算するための乗算器であって、サンプル速度調整係数は、中間の補間デジタル 信号のそれぞれの信号のサンプル速度に対する、入力デジタル・チャンネル信号 のサンプル速度の比率に依存する、乗算器と、 からなる、請求項64に記載のトランシーバ装置。 66.インデックスxを有する選択されたフィルタだけが、デジタル・チャンネ ル信号のデータ部の間に動作状態にある、請求項62に記載のトランシーバ装置 。 67.L個のフィルタ部のうちの現在選択されるフィルタ部のインデックス値x を受信するように接続され、また、現在選択されるフィルタ部から、少なくとも 中間の補間デジタル信号を受信するように接続されて、他のL個のフィルタ部の 少なくとも1つの少なくとも応答に対して、選択されたフィルタ部の応答を比較 して、前記他のフィルタ部が、デジタル・チャンネル信号中の符号に最も近いサ ンプルの所望位置に対して、より近いサンプルを与える場合に、インデックス値 調整量を与えるように動作する、追跡ユニットと、 インデックス値x、及びインデックス値調整量を受信するように接続され て、調整量だけインデックス値を周期的に調整するように配列される、インデッ クス値調整器と、 から更になる、請求項62に記載のトランシーバ装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG), AM,AU,BB,BG,BR,BY,CA,CN,C Z,EE,FI,GE,HU,JP,KG,KP,KR ,KZ,LK,LR,LT,LV,MD,MG,MN, MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SI,SK,T J,TT,UA,UZ,VN 【要約の続き】 の各々は、重複及び加算フィルタリング、又は多相フィ ルタリングを用いて実施できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.1つ以上のトランシーバサイトとして、複数の地理的に分布された第1の サイト間で、通信を支援するための多重周波数通信チャンネルを含む、無線通信 ネットワーク用のトランシーバ装置であって、該トランシーバ装置は、前記1つ 以上のトランシーバサイトのそれぞれにおいて据え付け可能であり、 複数の前記多重周波数通信チャンネルを受信して、前記複数の多重周波数 通信チャンネルの内容を表す、デジタル信号を出力するように動作する、受信器 ユニットと、 前記受信器ユニットから、デジタル信号を受信するために結合されて、前 記受信器ユニットにより受信された、通信チャンネルのそれぞれの内容を表す、 それぞれのデジタル・チャンネル信号を出力するように動作する、フーリエ変換 に基づくチャンネル化装置ユニットと、 複数の速度変換ユニットであって、それぞれ、前記チャンネル化装置ユニ ットにより出力される、デジタル・チャンネル信号と関連して、また、補間され た形式の前記デジタル・チャンネル信号のそれぞれを表す、補間デジタル・チャ ンネル信号を出力するように動作する、複数の速度変換ユニットと、 第1の複数の信号プロセッサユニットであって、それぞれ、前記速度変換 ユニットにより出力される、補間デジタル・チャンネル信号と関連して、また、 前記補間デジタル・チャンネル信号のそれぞれを復調し、前記デジタル・チャン ネル信号のう ちの復調信号を、自身のそれぞれの出力ポートに供給するように動作する、第1 の複数の信号プロセッサユニットと、 第2の複数の信号プロセッサユニットであって、それぞれ、前記ネットワ ークのそれぞれ異なる周波数チャンネルにわたって送信すべき、複数の到来通信 信号のそれぞれと関連して、また、前記複数の到来通信信号のそれぞれを処理し 、前記通信チャンネル信号のうちの処理済み信号を、自身のそれぞれの出力ポー トに供給するように動作する、第2の複数の信号プロセッサユニットと、 前記第2の複数のデジタル信号プロセッサユニットにより処理された通信 チャンネル信号を受信して、前記第2の複数のデジタル信号プロセッサユニット により処理された通信チャンネル信号の内容を表す、結合信号を出力するように 結合される、フーリエ変換に基づく結合器ユニットと、 前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットにより出力された結合信号に従 って、多重周波数通信チャンネル信号を送信するように動作する、送信器ユニッ トと、 からなるトランシーバ装置。 2.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多チャンネ ル受信器ユニットにより出力されたデジタル信号が結合される、重複及び加算フ ィルタと、該重複及び加算フィルタの出力に結合される、N点高速フーリエ変換 に基づくプロセッサとを含む、請求項1に記載のトランシーバ装置。 3.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリ が、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、切り換え可 能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項2に記載のトランシーバ装 置。 4.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、前記複数の遅 延メモリは、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M 個のデータサンプルの長さを有する第2の遅延メモリとからなる、請求項3に記 載のトランシーバ装置。 5.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連 続した組を処理するように構成される、請求項4に記載のトランシーバ装置。 6.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を、複素指数信号により乗 算するように構成され、結果としての積は、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに結合される、請求項5に記載のトランシーバ装置。 7.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、数値制御発振器 /変調器を含み、その出力は、複素指数信号により、前記フィルタリング済みデ ータサンプル出力を効率的に乗 算するために、前記重複及び加算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル 出力により制御される、請求項6に記載のトランシーバ装置。 8.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、該制御可能なスイッチは、前記段の 複数の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他の タップ段と、縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの 1つの内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するように動作 する、請求項4に記載のトランシーバ装置。 9.前記各フィルタタップ段は更に、複数のN重み係数を格納する係数メモリ と、前記遅延メモリを介した信号流れ経路からのデータサンプル値により、前記 係数メモリに格納されているそれぞれの重み係数を乗算するように動作する乗算 器とを含む、請求項8に記載のトランシーバ装置。 10.前記重複及び加算フィルタは更に、前記フィルタタップ段のそれぞれの乗 算器により出力された積の総和を互いに演算するための総和演算段を含み、前記 総和演算段の出力は、前記N点高速フーリエ変換プロセッサに結合される、請求 項9に記載のトランシーバ装置。 11.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタの奇数、及び偶数番号のフィルタリン グ済みデータサンプル出力の連続した組を処理するように構成される、請求項2 に記載のトランシーバ装置。 12.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記重複及び加 算フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を、複素指数信号により乗 算するように構成され、結果としての積は、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに結合される、請求項11に記載のトランシーバ装置。 13.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、数値制御発振器 /変調器を含み、その出力は、複素指数信号により、前記フィルタリング済みデ ータサンプル出力を効率的に乗算するために、前記重複及び加算フィルタのフィ ルタリング済みデータサンプル出力により制御される、請求項12に記載のトラ ンシーバ装置。 14.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより処理された、通信チャンネル信号を受信するため に結合される、N点高速フーリエ変換プロセッサと、該N点高速フーリエ変換プ ロセッサの出力が結合される、重複及び加算フィルタとを含む、請求項1に記載 のトランシーバ装置。 15.前記重複及び加算フィルタは、複数Jの縦続フィルタタップ段を含み、そ の複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモ リが、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、切り換え 可能に結合さ れる、複数の遅延メモリからなる、請求項14に記載のトランシーバ装置。 16.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、前記複数の遅 延メモリは、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M 個のデータサンプルの長さを有する第2の遅延メモリとからなる、請求項15に 記載のトランシーバ装置。 17.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、複素指数信号により、フー リエ処理されたデータサンプルを乗算するように動作し、その結果としての積の 値が、前記重複及び加算フィルタに結合される、請求項16に記載のトランシー バ装置。 18.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、数値制御発振器/変調器を 含み、その出力は、複素指数信号により、前記フーリエ処理されたデータサンプ ルを効率的に乗算するために、前記フーリエ処理されたデータサンプルにより制 御される、請求項17に記載のトランシーバ装置。 19.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリ が、直列で制御可能に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、 切り換え可能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項18に記載のト ランシーバ装置。 20.前記各フィルタタップ段は、フーリエ処理されたデータサン プルにより、それぞれが乗算されることになる、複数の重み係数を格納する係数 メモリと、前記乗算器の出力、及び前記複数の遅延メモリの1つが結合される加 算器とを含み、該加算器は、連続したフィルタタップ段の第2の前記複数の遅延 メモリに結合された出力を有する、請求項19に記載のトランシーバ装置。 21.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、該制御可能なスイッチは、前記段の 複数の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他の タップ段と縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの1 つの内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するように動作す る、請求項20に記載のトランシーバ装置。 22.前記重複及び加算フィルタは、複数のN重み係数を格納する係数メモリと 、フーリエ処理されたデータサンプルにより、前記係数メモリに格納されている それぞれの重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、規定のデータ値の列 を受信するために結合される第1の入力ポート、前記加算器の出力に結合される 第2の入力ポート、及びN−Mサンプル遅延メモリに結合される出力ポートを有 する制御可能なスイッチとを含む、第1のタップ段を備え、前記N−Mサンプル 遅延メモリは、前記乗算器の出力との総和を演算する前記加算器に結合された出 力を有し、 前記第1のフィルタタップ段の乗算器の出力は、前記重複及び加算フィル タの連続したフィルタタップ段に結合され、 前記制御可能なスイッチは、前記N−Mサンプルメモリに、規定のデータ 値の前記列を結合するか、又はそれ自体に、前記遅延メモリの内容を帰還するか のどちらかで動作する、 請求項21に記載のトランシーバ装置。 23.前記複数iのフィルタタップ段のi番目の段は、前記第2の複数のデジタ ル信号プロセッサユニットにより処理された通信チャンネル信号の内容を表す、 結合信号を与えるように結合されたその加算器出力を有する、請求項22に記載 のトランシーバ装置。 24.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより供給される、奇数、及び偶数番号のフィルタリン グ済みデータサンプルの連続した組を処理するように構成される、請求項23に 記載のトランシーバ装置。 25.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記N点高速フーリエ変換 プロセッサにより出力されたデータ値を、複素指数信号により乗算するように動 作し、その結果としての積の値は、前記重複及び加算フィルタの各フィルタタッ プ段に結合される、請求項14に記載のトランシーバ装置。 26.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、数値制御発振器/変調器を 含み、その出力は、複素指数信号により、前記変 換プロセッサの出力を効率的に乗算するために、前記N点高速フーリエ変換プロ セッサにより制御される、請求項25に記載のトランシーバ装置。 27.前記フーリエ変換に基づく結合器は、複数のブロック浮動小数点の高速フ ーリエ変換エンジンからなり、その出力は、エンジンの出力を共通スケールに整 合させるためにシフトされる、請求項25に記載のトランシーバ装置。 28.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多チャンネ ル受信器ユニットにより出力されたデジタル信号が結合される、多相フィルタと 、前記多相フィルタの出力に結合される、N点高速フーリエ変換に基づくプロセ ッサとを含む、請求項1に記載のトランシーバ装置。 29.前記多相フィルタは、複数のフィルタタップ段を含む、有限インパルス応 答フィルタからなり、その各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリが直 列に結合されるような、遅延メモリからなり、各フィルタタップ段は更に、複数 のN重み係数を格納する係数メモリと、前記遅延メモリを介した信号流れ経路か らのデータサンプル値により、前記係数メモリに格納されている、それぞれの重 み係数を乗算するように動作する、乗算器と、前記フィルタタップ段のそれぞれ の乗算器により出力された、積の総和を互いに演算するための総和演算段とを含 み、該総和演算段の出力は、前記N点高速フーリエ変換プロセッサに結合される 、請求項28に記載のトランシーバ装置。 30.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多相フィル タの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連続した組 を処理するように構成される、請求項29に記載のトランシーバ装置。 31.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、前記多相フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を乗算するよ うに構成され、その結果としての積の値が、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに結合される、請求項30に記載のトランシーバ装置。 32.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、数値制御発振器 /変調器を含み、その出力は、複素指数信号により、フィルタリング済みデータ サンプル出力を効率的に乗算するために、前記多相フィルタの前記フィルタリン グ済みデータサンプル出力により制御される、請求項31に記載のトランシーバ 装置。 33.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、前記多相フィル タの奇数、及び偶数番号のフィルタリング済みデータサンプル出力の連続した組 を処理するように構成される、請求項28に記載のトランシーバ装置。 34.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、複素指数信号に より、前記多相フィルタのフィルタリング済みデータサンプル出力を乗算するよ うに構成され、その結果としての積の値が、前記N点高速フーリエ変換に基づく プロセッサに 結合される、請求項33に記載のトランシーバ装置。 35.前記フーリエ変換に基づくチャンネル化装置ユニットは、数値制御発振器 /変調器を含み、その出力は、複素指数信号により、フィルタリング済みデータ サンプル出力を効率的に乗算するために、前記多相フィルタの前記フィルタリン グ済みデータサンプル出力により制御される、請求項34に記載のトランシーバ 装置。 36.前記フーリエ変換に基づく結合器ユニットは、前記第2の複数のデジタル 信号プロセッサユニットにより処理された、通信チャンネル信号を受信するため に結合される、N点高速フーリエ変換プロセッサと、前記N点高速フーリエ変換 プロセッサの出力が結合される、多相フィルタとを含む、請求項1に記載のトラ ンシーバ装置。 37.前記多相フィルタは、複数のフィルタタップ段を含む、有限インパルス応 答フィルタからなり、その各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリが、 直列に結合されるような、遅延メモリからなり、各フィルタタップ段は更に、複 数のN重み係数を格納する係数メモリと、前記遅延メモリを介した信号流れ経路 からのデータサンプル値により、前記係数メモリに格納されている、それぞれの 重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、前記フィルタタップ段のそれぞ れの乗算器により出力された、積の総和を互いに演算するための総和演算段とを 含み、該総和演算段の出力は、前記多チャンネル送信器ユニットに結 合される、請求項36に記載のトランシーバ装置。 38.1つ以上のトランシーバサイトとして、複数の地理的に分布された第1の サイト間で、通信を支援するための多重周波数通信チャンネルを有する、無線通 信ネットワークで使用するために、前記1つ以上のトランシーバサイトのそれぞ れにおいて、広帯域通信信号を送信、及び受信する方法において、 (a)複数の前記多重周波数通信チャンネルを受信して、前記複数の多重周波 数通信チャンネルの内容を表す、複数のデジタル信号を生成するステップと、 (b)ステップ(a)で生成された前記複数のデジタル信号をフーリエ変換処理し て、そこから、ステップ(a)で受信された通信チャンネルのそれぞれの内容を表 す、それぞれのデジタル・チャンネル信号を生成するステップと、 (c)補間された形式での前記デジタル・チャンネル信号のそれぞれを表す、 それぞれの補間デジタル・チャンネル信号を供給するために、前記デジタル・チ ャンネル信号のそれぞれのサンプル速度を変換するステップと、 (d)前記補間デジタル・チャンネル信号のそれぞれを処理するステップと、 (e)前記ネットワークのそれぞれ異なる周波数チャンネルにわたって送信す べき、複数の到来デジタル通信信号のそれぞれを処理するステップと、 (f)ステップ(d)で処理されたデジタル通信信号をフーリエ変 換処理して、そこから、ステップ(e)で処理されたデジタル通信チャンネル信号 の内容を表す、結合信号を生成するステップと、 (g)ステップ(f)で生成された結合信号に従って、多重周波数通信チャンネル 信号を送信するステップと、 を含む方法。 39.ステップ(b)は、重複及び加算フィルタの手段により、ステップ(a)で生成 された前記複数のデジタル信号をフィルタリングするステップと、その結果とし てのフィルタリング済み信号を、N点高速フーリエ変換に基づくプロセッサによ り処理するステップとを含む、請求項38に記載の方法。 40.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリ が、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、切り換え可 能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項39に記載の方法。 41.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、前記複数の遅 延メモリは、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M 個のデータサンプルの長さを有する第2の遅延メモリとからなる、請求項40に 記載の方法。 42.ステップ(b)は、前記重複及び加算フィルタの奇数、及び偶数番号のフィ ルタリング済みデータサンプル出力の連続した組を、フーリエ変換処理するステ ップを含む、請求項41に記載 の方法。 43.ステップ(b)は更に、前記重複及び加算フィルタのフィルタリング済みデ ータサンプル出力を、複素指数信号により乗算するステップを含み、結果として の積は、前記N点高速フーリエ変換に基づくプロセッサにより処理される、請求 項42に記載の方法。 44.ステップ(f)は、ステップ(e)で処理された通信チャンネル信号を、N点高 速フーリエ変換プロセッサに適用するステップと、重複及び加算フィルタにより 、前記N点高速フーリエ変換プロセッサの出力をフィルタリングするステップと を含む、請求項38に記載の方法。 45.前記重複及び加算フィルタは、複数iの縦続フィルタタップ段を含み、そ の複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモ リが、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、切り換え 可能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項44に記載の方法。 46.前記重複及び加算フィルタは、デシメーション率Mを有し、前記複数の遅 延メモリは、M個のデータサンプルの長さを有する第1の遅延メモリと、N−M 個のデータサンプルの長さを有する第2の遅延メモリとからなる、請求項45に 記載の方法。 47.ステップ(f)は、複素指数信号により、フーリエ変換処理済みのデジタル 通信信号を乗算するステップと、その結果としての積の信号を、前記重複及び加 算フィルタに適用するステップ とを含む、請求項46に記載の方法。 48.前記重複及び加算フィルタは、複数の縦続フィルタタップ段を含み、その 複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリ が、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互に直列で、切り換え可 能に結合される、複数の遅延メモリからなる、請求項45に記載の方法。 49.前記各フィルタタップ段は、複数のN重み係数を格納する係数メモリと、 フーリエ処理されたデータサンプルにより、前記係数メモリに格納されているそ れぞれの重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、前記乗算器の出力、及 び前記複数の遅延メモリの1つが結合される、加算器とを含み、該加算器は、連 続したフィルタタップ段の第2の前記複数の遅延メモリに結合される出力を有す る、請求項48に記載の方法。 50.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、該制御可能なスイッチは、前記段の 複数の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他の タップ段と縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの1 つの内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するように動作す る、請求項49に記載の方法。 51.前記重複及び加算フィルタは、複数のN重み係数を格納する係数メモリと 、フーリエ処理されたデータサンプルにより、前記係数メモリに格納されている 、それぞれの重み係数を乗算す るように動作する、乗算器と、規定のデータ値の列を受信するために結合される 第1の入力ポート、前記加算器の出力に結合される第2の入力ポート、及びN− Mサンプル遅延メモリに結合される出力ポートを有する、制御可能なスイッチと を含む、第1のタップ段を備え、前記N−Mサンプル遅延メモリは、前記乗算器 の出力との総和を演算する前記加算器に結合された出力を有し、 前記第1のフィルタタップ段の乗算器の出力は、前記重複及び加算フィル タの連続したフィルタタップ段に結合され、 前記制御可能なスイッチは、前記N−Mサンプルメモリに、規定のデータ 値の前記列を結合するか、又はそれ自体に、前記遅延メモリの内容を帰還するか のどちらかで動作する、 請求項50に記載の方法。 52.前記複数iのフィルタタップ段のJ番目の段は、ステップ(g)で送信すべ き結合信号を与えるために結合される、その加算器出力を有する、請求項51に 記載の方法。 53.ステップ(b)及び(f)において、フーリエ変換処理は、複数のブロック浮動 小数点の高速フーリエ変換エンジンで実行され、その出力は、共通スケールに整 合させるためにシフトされる、請求項38に記載の方法。 54.ステップ(b)は、多相フィルタの手段により、ステップ(a)で生成された前 記複数のデジタル信号をフィルタリングするステップと、その結果としてのフィ ルタリング済み信号を、N点 高速フーリエ変換に基づくプロセッサにより処理するステップとを含む、請求項 38に記載の方法。 55.前記多相フィルタは、複数のフィルタタップ段を含む、有限インパルス応 答フィルタからなり、その各々は、連続したフィルタタップ段の遅延メモリが直 列に結合されるような、遅延メモリからなり、各フィルタタップ段は更に、複数 のN重み係数を格納する係数メモリと、前記遅延メモリを介した信号流れ経路か らのデータサンプル値により、前記係数メモリに格納されている、それぞれの重 み係数を乗算するように動作する、乗算器と、前記フィルタタップ段のそれぞれ の乗算器により出力された、積の総和を互いに演算するための総和演算段とを含 み、該総和演算段の出力は、前記N点高速フーリエ変換プロセッサに結合される 、請求項54に記載の方法。 56.ステップ(b)は、前記多相フィルタの奇数、及び偶数番号のフィルタリン グ済みデータサンプル出力の連続した組を、フーリエ変換処理するステップを含 む、請求項55に記載の方法。 57.ステップ(b)は更に、前記多相フィルタのフィルタリング済みデータサン プル出力を、複素指数信号により乗算するステップを含み、結果としての積は、 前記N点高速フーリエ変換に基づくプロセッサに結合される、請求項56に記載 の方法。 58.ステップ(f)は、前記デジタル通信チャンネル信号を、N点高速フーリエ 変換プロセッサに適用するステップと、多相フィルタにより、前記N点高速フー リエ変換プロセッサの出力をフ ィルタリングするステップとを含む、請求項38に記載の方法。 59.複数の縦続フィルタタップ段からなる、重複及び加算フィルタアーキテク チャーであって、その複数の縦続フィルタタップ段の各々は、連続したフィルタ タップ段の遅延メモリが、直列に結合されるのを選択的に許可するように、相互 に直列で、切り換え可能に結合される、複数の遅延メモリからなり、各フィルタ タップ段は、複数のN重み係数を格納する係数メモリと、フィルタリングすべき データサンプルにより、前記係数メモリに格納されているそれぞれの重み係数を 乗算するように動作する、乗算器と、前記乗算器の出力、及び前記複数の遅延メ モリの1つが結合される、加算器とを含み、該加算器は、連続したフィルタタッ プ段の第2の前記複数の遅延メモリに結合された出力を有することを特徴とする 、重複及び加算フィルタアーキテクチャー。 60.前記各フィルタタップ段は、前記段の複数の遅延メモリ間の信号流れ経路 に結合される、制御可能なスイッチを含み、該制御可能なスイッチは、前記段の 複数の遅延メモリが、相互に直列に接続され、それにより、前記フィルタの他の タップ段と縦続の信号流れ経路に接続されるか、又は前記複数の遅延メモリの1 つの内容をそれ自体に帰還するかのどちらかを、選択的に許可するように動作す る、請求項59に記載の重複及び加算フィルタアーキテクチャー。 61.前記重複及び加算フィルタは、複数のN重み係数を格納する 係数メモリと、フィルタリングすべきデータサンプルにより、前記係数メモリに 格納されているそれぞれの重み係数を乗算するように動作する、乗算器と、規定 のデータ値の列を受信するために結合される第1の入力ポート、前記加算器の出 力に結合される第2の入力ポート、及び遅延メモリに結合される出力ポートを有 する、制御可能なスイッチとを含む、第1のタップ段を備え、前記遅延メモリは 、前記乗算器の出力との総和を演算する前記加算器に結合される出力を有し、 前記第1のフィルタタップ段の乗算器の出力は、前記重複及び加算フィル タの連続したフィルタタップ段に結合され、 前記制御可能なスイッチは、前記N−Mサンプルメモリに、規定のデータ 値の前記列を結合するか、又はそれ自体に、前記遅延メモリの内容を帰還するか のどちらかで動作する、 請求項60に記載の重複及び加算フィルタアーキテクチャー。 62.前記フィルタの出力は、前記複数iのフィルタタップ段のうちの、J番目 の段の加算器の出力から導かれる、請求項60に記載の重複及び加算フィルタ。 63.前記速度変換ユニットは各々更に、デシメート線形位相低域通過デジタル ・フィルタからなる、請求項1に記載のトランシーバ装置。 64.前記速度変換ユニットは更に、 デジタル・チャンネル信号のそれぞれの信号を受信するように接続され、 また補間されたデジタル・チャンネル信号を出力 するように接続される、デシメート低域通過フィルタ構造からなり、該デシメー ト低域通過フィルタ構造は、複数Lの可能なフィルタ応答のうちの1つを与える 、請求項1に記載のトランシーバ装置。 65.前記デシメート低域通過フィルタ構造は更に、 フィルタ応答選択ユニットからなり、該フィルタ応答選択ユニットは、デ シメート低域通過フィルタ構造に接続され、所定時間において活性なフィルタ応 答として、L個のフィルタ応答のうちのどれを選択するかを決定するために、デ シメート低域通過フィルタ構造に、フィルタ選択信号を与える、請求項64に記 載のトランシーバ装置。 66.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは、そのそれぞれのデジタル・チャンネル信号のプリアン ブル部の間に、サンプリング位相差をデシメートすることにより、L個の可能な フィルタ応答のうちのどれを選択するかを決定する、請求項65に記載のトラン シーバ装置。 67.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは、L個の可能なフィルタ応答のうちのどの応答が、デジ タル・チャンネル信号のプリアンブル部に最適な応答を与えるかを判定すること により、L個の可能なフィルタ応答のうちのどの応答を選択するかを決定する、 請求項65に記載のトランシーバ装置。 68.各速度変換器は、そのチャンネルに対して期待されるピーク符号の位置に おいて、又はその近傍でとられる、そのそれぞれのデジタル・チャンネル信号の 補間サンプルからなる信号を、補間出力信号として与える、請求項1に記載のト ランシーバ装置。 69.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは更に、複数Mのフィルタ部からなり、M個のフィルタ部 の各々は、L個の可能なフィルタ応答のうちの1つであり、各フィルタ部は、中 間の補間デジタル信号を与える、請求項65に記載のトランシーバ装置。 70.デジタル・チャンネル信号は、プリアンブル部とデータ部からなり、フィ ルタ応答選択ユニットは更に、 複数Mのフィルタ部であって、M個のフィルタ部の各々は、L個の可能な フィルタ応答のうちの1つであり、各フィルタ部は、中間の補間デジタル信号を 与える、複数Mのフィルタ部と、 M個の中間の補間デジタル信号のそれぞれの信号、及び期待されるプリア ンブル・デジタル信号を受信するように配列され、M個のフィルタ応答を、期待 されるプリアンブル・デジタル信号と相関して、M個の相関器出力信号を与える ように動作する、複数Mの相関ユニットと、 M個の相関器出力信号を受信して、M個の中間の補間デジタル信号のそれ ぞれの信号と、期待されるプリアンブル・デジタル信号との間の最大相関を表す 、相関器出力信号の1つのイン デックスXを決定するための比較器と、 からなり、 それにより、L個のフィルタ部の所望の1つが、比較器により決定された インデックスxに依存して、フィルタ選択ユニットにより選択される、請求項6 5に記載のトランシーバ装置。 71.デシメート低域通過デジタル・フィルタは更に、 デジタル・チャンネル信号のサンプルが、デシメート低域通過フィルタを 介して進められる、1組の時間を制御するためのフィルタ・クロック発生器から なる、請求項63に記載のトランシーバ装置。 72.L個のフィルタ部の各々は更に、 デジタル・チャンネル信号のサンプルが、デシメート低域通過フィルタを 介して進められる、1組の時間を制御するためのフィルタ・クロック発生器から なる、請求項70に記載のトランシーバ装置。 73.フィルタ・クロック発生器は、 入力デジタル・チャンネル信号のサンプルをカウントして、サンプル・イ ンデックス値を与えるように接続された、デジタル・チャンネル信号サンプル・ インデックス・カウンタと、 サンプル速度調整係数により、サンプル・インデックス値を乗算するため の乗算器であって、サンプル速度調整係数は、中間の補間デジタル信号のそれぞ れの信号のサンプル速度に対する、入力デジタル・チャンネル信号のサンプル速 度の比率に依 存する、乗算器と、 からなる、請求項72に記載のトランシーバ装置。 74.インデックスxを有する選択されたフィルタだけが、デジタル・チャンネ ル信号のデータ部の間に動作状態にある、請求項70に記載のトランシーバ装置 。 75.L個のフィルタ部のうちの現在選択されるフィルタ部のインデックス値x を受信するように接続され、また、現在選択されるフィルタ部から、少なくとも 中間の補間デジタル信号を受信するように接続されて、他のL個のフィルタ部の 少なくとも1つの少なくとも応答に対して、選択されたフィルタ部の応答を比較 して、前記他のフィルタ部が、デジタル・チャンネル信号中の符号に最も近いサ ンプルの所望位置に対して、より近いサンプルを与える場合に、インデックス値 調整量を与えるように動作する、追跡ユニットと、 インデックス値x、及びインデックス値調整量を受信するように接続され て、調整量だけインデックス値を周期的に調整するように配列される、インデッ クス値調整器と、 から更になる、請求項70に記載のトランシーバ装置。
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