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バースト状に送信された信号を受信するための利得制御方法及びそれを利用する受信機 - トムソン ライセンシング ソシエテ アノニム
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発明の名称 バースト状に送信された信号を受信するための利得制御方法及びそれを利用する受信機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−188933(P2003−188933A)
公開日 平成15年7月4日(2003.7.4)
出願番号 特願2002−295084(P2002−295084)
出願日 平成14年10月8日(2002.10.8)
代理人 【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦 (外3名)
【テーマコード(参考)】
5J100
5K004
5K061
【Fターム(参考)】
5J100 AA02 AA16 FA02 JA01 LA01 SA02 
5K004 AA05 AA08 FB06 FH04 JH03
5K061 AA11 BB12 CC52
発明者 パトリック ロペス / トーマス シュヴァネンベルガー / サミュエル ギヨワール
要約 課題
バースト状の信号を取得する無線受信機用の利得制御方法および受信機を提供すること。

解決手段
本方法は、バースト状に送信されるディジタルデータのパケットに対応する信号の受信機に適用可能であり、アナログ信号をディジタル信号に変換する手段によって、ディジタル処理サブアセンブリに結合されるアナログピックアップサブアセンブリを有する。利得調整手段は、変換手段に供給された信号の電力を変更するために、増幅手段に作用する。本方法は、バーストの欠如している間に利得の事前調整を行い、たとえ微弱であったとしても信号の到来を検出し、変換後に得られるように、バースト開始シンボルにより判定される信号の電力値の関数として利得を調整する。この調整は、バーストの開始時に予定されるシンボルの認定に依存し、1シンボルの間に予定される時間に実行され、そうでなければ本方法によって使用されない。
特許請求の範囲
【請求項1】 バースト状に送信されたディジタルデータのパケットに対応する信号を受信する受信機(1)のための利得制御方法であって、利得調整手段(5)を有する前記受信機は、アナログ信号をディジタル信号に変換する前に、受信した信号から取得したアナログ信号のレベルを調整することが可能であり、各バーストがプレアンブルを有し、総てのバーストに共通する開始部が特定の2系列のシンボルを有し、変換の後の特定の時間においてシンボルの連続送信のためにクロックレートが用意され、当該方法は:_ 前記受信機に設定された受信範囲内で与えられた最弱の信号でさえも考慮することを可能にする、高い待ち受けレベルに対する利得の事前調整を行い、前記事前調整部がバーストの受信の後に続いて実行され、新たなバーストのプレアンブルスタートシンボルの特定のシーケンスを前記受信機によって受信する場合に実行される利得調整の間に待機し;
_ 変換後に取得されるような、前記プレアンブルスタートシンボルから決定された信号の電力値に依存する利得の調整を行い、この調整は、バーストプレアンブルの開始時に計画的に登場する前記2系列の一部を形成する少なくとも1つのシンボルシーケンスに関する新たなバーストの開始における認定に依存し、認定されたシーケンスを構成するシンボルの後に到来する前記系列の一部分であるところのシンボルに予定された期間に実行されるように制御され;
_ 前記利得が、前記認定に依存して2つの位相で調整され、バーストの開始時において、一方はバーストプレアンブルの開始時において予定されたシンボルの2系列の第1のものの中にあり、他方はこれら2つの系列の第2のものの中に計画的に登場し、_ 2つのシーケンスの第1のものの認定に依存して、第1位相は、受信した信号が過剰な電力に起因して打ち切られるよう判定された場合の打ち切られていない信号、又は受信した信号が弱いと判定された場合に事前に選択された予定されたレベル近辺の信号により得られるレベルに対する利得調整になり;
_ 第2位相は、2つのシーケンスの第2のものの認定に続いて実行され、予定されるバックオフレベルまでの微細な利得調整となり、これら2つの位相の各々に対応する調整が制御され、シーケンスを形成するシンボルの後に到来するシンボルに関して予定されるシンボル期間の間に実行され、前記シーケンスが包含されるシンボルの系列における調整が行われることを特徴とする方法。
【請求項2】 利得の近似的な調整が、バーストプレアンブル中の第1系列の5つの内最初の4シンボルより成るシーケンスの第1受信シンボルにおける認定中に実行され、微調整が、同一のバーストプレアンブル中の第1系列に続く第2系列の5つの内の4シンボルより成るシーケンスの認定中に実行され、近似的な調整は、第1系列の最初の5シンボルの最後の期間に実行することが許容され、微調整は、第2系列の5シンボルの最後の期間に実行することが許容されることを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項3】 ディジタル信号に対応する数値を二乗することにより、アナログ信号の変換により得られるディジタル信号から、電力が判定されることを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の方法。
【請求項4】 バーストプレアンブルのシンボルの最初の2系列に行われる2つのシーケンスの認定が、各シーケンスに関する相関によって実行されることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1項に記載の方法。
【請求項5】 バースト状に伝送されたディジタルデータのパケットに対応する無線信号のための受信機であって、受信機には、アナログ信号をディジタル信号に変換する手段(7)を介してディジタル処理サブアセンブリ(8)に結合された信号を受信するアナログサブアセンブリ(3)が設けられ、前記受信機は、バーストプレアンブルに対応する信号の出現を検出するために利用可能な手段(9)と、受信したバーストの信号に基づいて、変換手段に供給される信号の電力を変更するために、調整可能な利得増幅手段(5)を起動させることの可能な利得制御手段(11)とを有し:_ 変換手段の出力において受信機のクロック回路により設定されたレートで連続的に現れるシンボルを利用する手段(9,10)であって、シンボルがバーストプレアンブルの開始時に与えられるものに対応する場合に、変換手段の出力において連続的に現れる第1シンボルに基づいて、到来時にバーストプレアンブルを認識し、変換手段(7)の入力に印加される信号の電力を判定するところの手段(9,10);
_ プレアンブルシンボルの認定されたシーケンスに関して判定された電力に依存して、認定されたシーケンスの最後のシンボルに予定された時間の直後に到来するシンボルに予定された特定の時間において、増幅手段(5)の調整可能な利得を変更することを可能にする手段(11);
_ 変換手段(7)の出力においてバーストプレアンブルを認識するために、相関に委ねられるシンボルに対応する数値を二乗する演算を実行する電力判定手段(10)と共に、バーストプレアンブル開始時の少なくとも1つの一連の系列のシンボル(A,B)に関する相関を実行する手段(9);を有することを特徴とする受信機。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バースト状に送信されたディジタルデータのパケットに対応する信号を取得しなければならない無線受信機のための利得制御方法に関連する。また、本発明は、その方法の使用を許容するよう形成された受信機にも関連する。
【0002】
【従来の技術】無線伝送の技術分野では、送信機および受信機の間で生じ得る相対的な位置関係に起因して、非常に広範なダイナミックレンジの受信電力が使用される必要がある。これは特に、送信機が移動体受信機に関連して使用される場合に、および遠方の受信機が、例えばカバレッジの限界領域でかろうじて良好な状態であるときの充分な電力で受信することを可能にするために、その送信機の電力が調整される場合であり、このことは、送信機に近接して位置する受信機が高い電力で受信することを招く。
【0003】広範な電力レベル範囲における受信に関し、特に、バースト状に伝送されるパケットデータに対応する信号を受信機が受信する場合に、受信機の適切な動作が得られにくくなる。したがって、受信機は、パケットの到来を示すバーストプレアンブルの到来を、誤ることなしに、検出し得ることを要する。したがって、特定の受信範囲内で受信された信号の電力がどうであれ、バーストのプレアンブルに続く及びバーストの重要部分をなすパケットを取得することができるように、迅速に利得を調整し得ることを要する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】アナログ信号レベルで動作する自動利得制御装置を有する受信機が知られており、そのアナログ信号レベルは、無線機により受信された信号から取得され、その後にディジタル形式に変換され使用される。既存の手法によれば、受信信号レベルは、パケットバーストに対応する信号に包含されるプレアンブルの間に測定され、残余のバーストが受信される間に修正が行われる。このため、アナログ/ディジタル変換に委ねられる信号が劣化し、および変換結果が適切でなくなる虞がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、バースト状に送信されたディジタルデータのパケットに対応する信号を受信する必要のある受信機のための利得制御方法を提案し、この受信機は、アナログ信号をディジタル信号に変換する前に、受信した信号から取得したアナログ信号のレベルを調整することを可能にする利得調整手段を有する。本方法は、各バーストがプレアンブルを有し、総てのバーストに共通する開始部が特定の2系列の検出可能なシンボルと共に始まり、そのシンボルは変換手段の出力において特定のレートで一方の後に他方を生じるところのシステムに適用されることを意図する。本発明の一形態によれる方法は:_ 前記受信機に設定された受信範囲内で与えられた最弱の信号でさえも考慮することを可能にする、高い待ち受けレベルに対する利得の事前調整を行い、前記事前調整部がバーストの受信の後に続いて実行され、新たなバーストのプレアンブルスタートシンボルの特定のシーケンスを前記受信機によって受信する場合に実行される利得調整の間に待機し;
_ 変換後に取得されるような、前記プレアンブルスタートシンボルから決定された信号の電力値に依存する利得の調整を行い、この調整は、バーストプレアンブルの開始時に計画的に登場する前記2系列の一部を形成する少なくとも1つのシンボルシーケンスに関する新たなバーストの開始における認定に依存し、認定されたシーケンスを構成するシンボルの後に到来する前記系列の一部分であるところのシンボルに予定された期間に実行されるように制御される。
【0006】利得は、前記認定に依存して2つの位相で調整され、バーストの開始時において、一方はバーストプレアンブルの開始時において予定されたシンボルの2系列の第1のものの中にあり、他方はこれら2つの系列の第2のものの中に計画的に登場し、_ 2つのシーケンスの第1のものの認定に依存して、第1位相は、受信した信号が過剰な電力に起因して打ち切られるよう判定された場合の打ち切られていない信号、又は受信した信号が弱いと判定された場合に事前に選択された予定されたレベル近辺の信号により得られるレベルに対する利得調整になり;
_ 第2位相は、2つのシーケンスの第2のものの認定に続いて実行され、予定されるバックオフレベルまでの微細な利得調整となる。
【0007】これら2つの位相の各々に対応する調整が制御され、シーケンスを形成するシンボルの後に到来するシンボルに関して予定されるシンボル期間の間に実行され、前記シーケンスが包含されるシンボルの系列における調整が行われる。
【0008】また、本発明は、バースト状に伝送されたディジタルデータのパケットに対応する無線信号のための受信機をも提案し、この受信機には、アナログ信号をディジタル信号に変換する手段を介してディジタル処理サブアセンブリに結合された信号を受信するアナログサブアセンブリが設けられる。この受信機は、バーストプレアンブルに対応する信号の出現を検出するために利用可能な手段と、受信したバーストの信号に基づいて、変換手段に供給される信号の電力を変更するために、調整可能な利得増幅手段を起動させることの可能な利得制御手段とを有する。
【0009】本発明の一形態によれば、それは特に、変換手段の出力において受信機のクロック回路により設定されたレートで連続的に現れるシンボルを利用する手段を有する。一方、これらの利用手段は、到来時にバーストプレアンブルを認識するために設けられ、他方、変換手段の入力に印加される信号の電力を判定するために設けられる。この判定は、シンボルがバーストプレアンブルの開始時に与えられるものに対応する場合に、変換手段の出力において連続的に現れる第1シンボルに基づいて実行される。受信機は、プレアンブルシンボルの認定されたシーケンスに関して判定された電力に依存して、認定されたシーケンスの最後のシンボルに予定された時間の直後に到来するシンボルに予定された特定の時間において、増幅手段の調整可能な利得を変更することを可能にする手段を有する。本発明による受信機の更なる特徴によれば、変換手段の出力においてバーストプレアンブルを認識するために、相関に委ねられるシンボルに対応する数値を二乗する演算を実行する電力判定手段と共に、バーストプレアンブル開始時の少なくとも1つの一連の系列のシンボルおよび処理された各系列の第1シンボルに関する相関を実行する手段を有する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に言及する図面に関連した説明により、本発明、その特徴およびその利点が一層明らかになるであろう。
【0011】図1に概略的に示される模式的な信号受信機1は、無線範囲内に位置することが想定されている送信機(図示せず)によって、バースト状に放出されたデータパケットに対応する信号を抽出するために、受信機により使用されるアンテナ2を有する。受信機に関してアンテナ2により拾われた信号は、重要な信号を抽出することが可能なアナログ手段のサブアセンブリ3に伝送され、これはアンテナにより拾われた全信号のデータパケットの伝送に利用され、受信機が利用可能な信号電力の範囲内で、それらの電力レベルを調整する。特に、サブアセンブリ3は、フィルタ手段4および電力調整手段5を有し、本実施例では、それぞれ入力フィルタおよび増幅段により示され、その利得は調整されることが可能である。これらの手段は、アンテナとアナログ信号をディジタル信号に変換する手段7との間に直列に配置され、手段7は、受信機のアナログ手段3のサブアセンブリと、受信した有用な信号を使用するためにこの受信機に設けられたディジタル手段のサブアセンブリ8との間のインターフェースを与える。ディジタル手段のサブアセンブリは、特に、パケットバーストの到来を検出する手段9、およびその場合に受信した信号の電力を判定する手段10を有する。また、手段10により提供された電力情報を利用可能にする処理手段11を有し、電力調整手段5に影響を及ぼし、変換手段7が、許容する電力範囲内の電力信号を受信するようにする。処理手段11は、既存の手法により、処理論理およびクロック回路を組み合わせ、これは受信機により受信される信号に同期するために設けられる。
【0012】本発明によれば、図2に関連して示されるように、受信機によるデータ・パケット・バーストの受信時に、自動的に利得を調整する準備がなされる。バーストの先頭で送信されるプレアンブルを利用することによって、およびそのプレアンブルを受信する間の特定の時間に、この受信機を形成する電力調整手段5を制御することによって、その調整機能が得られる。本発明による受信機に関する自動利得制御は、受信機のアンテナにより拾われた信号がバースト状に伝送され、各バーストがプレアンブルを有し、そのスタートが総てのバーストに関して同一であることを意味する。ここで想定される共通のバーストのスタートは、2つの特徴部分AおよびBを有し、それぞれが一連の5つのシンボルより成る。これらのシンボルは、直交キャリアと呼ばれる少数のキャリアを介して直交変調される基礎的な信号より成る。
【0013】ハイパーラン(Hiperlan)2/IEEE 802.11規格によるプレアンブルの場合には、上記に想定される2つの系列(series)の最初のものは、1番目および3番目の位置における同一のシンボルA、および2番目、4番目および5番目の位置におけるシンボル−Aより成る。同じ例における、後続の第2系列は、最初の4つの位置における同一のシンボルB、および5番目の位置におけるシンボル−Bより成る。第3の特徴部分Cは、プレアンブル開始時の2つの部分AおよびBに続く。これは、本発明による利得制御方法の目的に使用されないので、ここでは網羅されていない。プレアンブルを形成するシンボルおよびバースト内で送信されたデータパケットは、800ナノ秒の周期tsにつき16サンプルに対応する1シンボルのレートで変換手段7により連続的に供給され、これは、上記に規定される規格により与えられる条件の下に形成され及び使用されるプレアンブルの場合である。
【0014】受信機でそのようなプレアンブルを使用することは、このプレアンブルに続くデータパケットを考慮することを可能にし、それは、何らの信号も受信されないレベルから始まる、例えば−20dBおよび−90dB間の拡張された電力範囲で、それらの電力が何であれバースト信号をピックアップしなければならない無線ネットワーク受信機の場合には困難である。ディジタル信号形式に変換するための変換手段7に電力調整手段5を通じて供給される信号は、使用されるためには、例えば−10dBないし−25dBの一層限定された範囲内の電力レベルを有する必要がある。バーストプレアンブルを検出する必要があるので、たとえそれらを形成する信号の電力レベルが許容可能な電力範囲になくても、本発明によれば、大きな待ち受け電力レベルに対する利得の事前調整の準備がなされ、その電力レベルは、受信機に設定された受信範囲内で与えられた最弱の信号でさえも受信機が考慮することを可能にするのに充分な程度である。この事前調整は初期に、バーストの終端から行われる。そして、利得調整に関する待ち受け状態に維持され、新たなバーストのプレアンブルの先頭に位置する一連の第1シンボルを受信する際に実行される。
【0015】新たなバーストのプレアンブルは、受信機の相関手段を通じて及びこの受信機のクロック回路を利用して検出される。プレアンブルに関する一実施例では、そのスタートは、上記に想定されていたように、5シンボルの2つの系列と共に始まり、第1の最大自動相関探索が、5シンボルの第1系列中の最初の一連の4シンボルにより実行され得る。その理由は、受信したシンボルが上記に定められるような標準的なプレアンブルの第1系列のシンボルに与えられるものと、充分に対応しているならば、第1シーケンスの最初の3シンボルを同じ第1シーケンスの最後の3シンボルと乗算すると、近似的に−1でなければならない最大自動相関値に対応するからである。
【0016】受信した第1系列の最後のシンボルは認証には使用されないので、利得調整を実行するために、電力レベル判定に依存して、それに対応するシンボル時間tsを使用し、相関動作で使用されるシンボルを受信することを可能にする。
【0017】好適実施例では、電力判定は、変換手段7によるディジタル信号の形式で供給されるシンボルに基づく計算により実行され、この計算は考慮されるシンボルに対応するディジタル値を単に二乗することによる結果である。
【0018】第1の相関演算が、バーストの終端の後に新たに受信した一連の4つのシンボルに基づいて、新たなバーストの第1プレアンブルシーケンスに対応するか否かを判定可能にすると間もなく、第1利得調整を実行する準備がなされ、単に近似的に、第1シーケンスの第4シンボルに与えられる1シンボルに続くシンボル時間ts5を利用し、シンボル時間は図2のts1ないしts4により参照される。
【0019】バースト開始時に受信されたシンボルに関して判定された電力レベルが、受信信号が切断される(truncated)ようになるまで上昇する場合に、調整手段5が作動し、もう受信信号が切断されない値になるまで利得を減少させる。そのような調整の例が図3に示され、これは、3つの縦向きの基準軸上に太線で示されるように、アンテナ2で拾われた信号の位置する範囲が+5dBおよび+35dBの間にあるが、変換手段7の許容可能な入力範囲は−25dBおよび−10dBの間にある場合である。この場合において、到来するバーストの一部の見込みのある最初の4つの受信シンボルからレベル−1の相関を見出すことが可能であったならば、第1調整位相の間に利得は−35dBだけ減少する。上述したように、利得削減制御は、第5シンボルに関連するシンボル期間ts5の間に実行され、このため有効なデータに対応する信号が与えられていない時間に、電力レベルの変化する危険性は排除され、その理由は受信機はバーストのデータ・パケットを目下受信しているためである。実行される利得調整は、適切な利得レベルに直接的に到達することを可能にするであろうが、そのレベルに到達することは必須ではなく、第1期間のような期間に実行される調整は近似的なものに過ぎない。これに対して、バースト開始時に受信したシンボルに関して決定された電力レベルが低いならば、例えば、−35および−20dBの範囲内にあるならば、第1の利得調整が実行され、変換手段7に印加される信号の電力レベルを、これらの手段に設けられる入力範囲内に移行させることを可能にする。
【0020】図2の実線で示されている例では、−35dBないし−20dBの範囲内でアンテナにより受信された信号は、−25ないし−10dBの入力範囲内に位置するように増幅される。この範囲は、高電力信号および低電力信号の間の中間的な範囲内の電力を有する信号のために、減少させることが可能である。これは点線で示され、レベルが+5dBである信号に関しては−10dBの利得削減およびレベルが−30dBである信号に関しては+10dBの利得増加を示す。受信信号の電力レベルに関し、信号に関するレベルが変換手段7に設けられた入力範囲内に直接的に移行させることは、常に可能ではなく、そのような場合には、第2位相が用意され、第1調整期間の終端で得られた調整内容を更に精密にすることが可能である。
【0021】本発明によれば、この微調整期間のスタートは、第2の最大自動相関サーチの成否に依存し、これは、新規バーストの開始時に受信される第1系列の5シンボルの後に到来する一連の5シンボル中の最初の4シンボルより成る第2シーケンスにわたって実行される。受信シンボルが、上記に想定したような標準的なプレアンブルの第2系列により提供されるならば、第2シーケンスの最初の3シンボル、すなわちランク(rank)6ないし8で受信されたシンボルに、この第2シーケンスの最後の3シンボル、すなわちランク7ないし9で受信されたシンボルを乗算すると、近似的に+1でなければならない最大自動相関値に対応しなければならない。良好な利得調整を実行するために、標準的なプレアンブルの第2系列の最終シンボルに対応するシンボル期間ts10を利用することが想定される。この調整は、第2の相関に利用される第2シーケンスの受信シンボルによって、許容される電力レベル判定に依存して実行される。上記のように、選択された調整時間は、受信機はバーストのデータ・パケットを目下受信しているので、電力レベルを変化させてしまう危険性を排除することを可能にする。
【0022】そして、スケジュール化されたバックオフ(back off)レベルのような一般に時間で規定されるような、事前にスケジュール化された電力レベルに対する正確な調整が可能になり、上述したような微調整期間の間に変換手段7の入力にて得られる。これは、近似的な調整期間が、電力レベルの範囲を、変換手段に設けられる入力範囲に近接して定めることを可能にすることによって支援される。図3に示される例では、微調整期間における目標は、入力範囲の上限、すなわち−10dBに対応するところの予定されるバックオフレベルに到達することである。
【0023】このような目標は、0ないし−30dBの範囲内に信号を移行させることを可能にする第1調整の後に達成する見込みがあり、温度変化、経年変化および静的利得の変化等に起因する変化に配慮する。実線で図示されるように、これは−15および+15dBの間の補正の可能性を包含し、変換手段の入力における電力範囲を、提示した例における−10dBおよび−15dBの間に設定することを可能にする。理論的な範囲は波線で示されており、−10dBに設定される予定されたバックオフ値に到達することを可能にする。図4に示されるように、実線および波線は、想定される例において、第1の調整が変更されず、このため弱い信号が変換手段の入力範囲内にあり、そうでなければ−5および+5dBの間の付加的な補正と共に予定されたバックオフ値に到達可能にすることを示す。
【0024】




 

 


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