JP5043884B2 - アンテナ選択および最大比合成を用いるマルチキャリア受信機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ワイヤレス電子通信に関し、いくつかの実施形態で、本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信に関する。

ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）を含む多くの現代のデジタル通信システムは、変調方式としてシンボル変調された直交サブキャリアを使用して、マルチパス反射および／または強い干渉を有する環境で信号が残存するのを助ける。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）は、シンボル変調された直交サブキャリアを使用して、使用可能なスペクトル内で情報を伝送するマルチキャリア伝送技術の例である。

特許第２９７１８１４号 特開２００３−１１０５３６号公報 国際公開第０３／０７３６８２号 特開２００３−２８３４０５号公報 国際公開第０３／０７７４９１号

ＯＦＤＭ受信機を含む多くのＷＬＡＮ受信機に関する問題の１つは、受信できる特定のチャネルならびにこれらのチャネルの帯域幅に関して、これらの受信機がハードウェア構成によって制限されていることである。これによって、そのような受信機は、スループットとレンジ（範囲）との間のトレードオフに関して柔軟でなくなる。ＯＦＤＭ受信機を含むＷＬＡＮ受信機は、Institute of Electrical and Electronics Engineers（ＩＥＥＥ）標準規格８０２．１１（ａ）によるチャネルなどのレガシー・チャネルならびに高スループット動作用の広帯域チャネルの両方を受信できなければならない。この要件は、特に高スループット・モードおよび／または広帯域モードで動作する時に、スループットとレンジとの間のトレードオフを行うことを困難にする。したがって、ＷＬＡＮでのスループットとレンジとの間の柔軟性を提供するＯＦＤＭ信号を通信する、受信機を含む送受信機および方法の一般的な必要がある。

次の説明および図面では、当業者が本発明の特定の実施形態を実施できるようにするのに十分に、本発明の特定の実施形態を説明する。他の実施形態に、構造的変更、論理的変更、電気的変更、処理の変更、および他の変更を組み込むことができる。例は、単に、可能な変形の典型例を表す。個々の構成要素および機能は、明示的に要求されない限り任意選択であり、動作シーケンスは、変更することができる。いくつかの実施形態の諸部分および特徴を、他の実施形態の諸部分および特徴に含めるか、これらと置換することができる。本発明の実施形態の範囲は、請求項の範囲全体およびこれらの請求項のすべての使用可能な均等物を含む。本発明のそのような実施形態を、本明細書で、個別にまたは集合的に、単に便宜のために、複数の発明または発明的概念が実際に開示される場合に本明細書の範囲を単一の発明または発明的概念に自発的に制限する意図なしに、用語「発明」によって参照する場合がある。

添付請求項は、本発明のさまざまな態様のうちのいくつかを対象とする。しかし、この詳細な説明は、図面に関連して検討される時に本発明の実施形態のより完全な理解を提示し、図面では、類似するシンボルは、複数の図面全体を通じて類似する項目を指す。
本発明のいくつかの実施形態に従う受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に従う受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に従う受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に従う受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に従う受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に従う受信機のブロック図である。 本発明のいくつかの実施形態に従うＯＦＤＭ信号受信手順のフローチャートである。

図１Ａおよび図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに、本発明によるさまざまな受信機構成のいくつかの実施形態を示す。受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）は、ワイヤレス通信デバイスの一部とすることができ、直交周波数分割多重（つまり、ＯＦＤＭ）通信信号を受信することができる。いくつかの実施形態で、受信機は、広帯域通信チャネルを介して、複数のＯＦＤＭシンボルを含むＯＦＤＭパケットを受信することができる。広帯域チャネルに、１つまたは複数のサブチャネルを含めることができる。サブチャネルを、周波数分割多重化する（すなわち、周波数において分離する）ことができ、所定の周波数スペクトル内とすることができる。サブチャネルに、複数の直交サブキャリアを含めることができる。いくつかの実施形態で、サブチャネルの直交サブキャリアを、狭い間隔のＯＦＤＭサブキャリアとすることができる。狭い間隔のサブキャリアの間において直交性を達成するために、これらの実施形態では、特定のサブチャネルのサブキャリアは、そのサブチャネルの他のサブキャリアの実質的に中心周波数でヌル点を有することができる。

受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）は、高められたスループット・モードおよび／または高められたレンジ・モードで選択的に動作することができる再構成可能な(reconfigurable)複数のチャネル受信機とすることができる。いくつかの実施形態で、受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）は、複数の空間的に離間した(spatially diverse)アンテナから複数のアンテナを選択して、広帯域ＯＦＤＭチャネルの複数のサブチャネルを受信することができる。最大比合成(maximum-ratio combining)を、複数のアンテナからの対応するシンボル変調されたサブキャリアに対して実行することができ、単一のＯＦＤＭシンボルを、複数のアンテナによって受信されたサブチャネルからの寄与から決定することができる。他の実施形態で、受信機構成２００（図２Ａおよび図２Ｂ）は、複数の空間的に離間したアンテナから選択された単一のアンテナを用いて、広帯域ＯＦＤＭチャネルの複数のサブチャネルを受信することができる。いくつかの他の実施形態で、受信機構成３００（図３Ａおよび図３Ｂ）は、複数の空間的に離間したアンテナの複数を用いて単一のサブチャネルを受信することができ、最大比合成を、異なるアンテナによって受信された対応するシンボル変調されたサブキャリアに対して実行することができる。

いくつかの実施形態によれば、受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）は、個々のサブキャリア変調割当に従って、シンボル変調されたサブキャリアを受信することができる。これを、アダプティブ・ビット・ローディング（ＡＢＬ）と呼ぶ場合がある。したがって、１つまたは複数のビットを、サブキャリアに変調される１つのシンボルによって表すことができる。個々のサブチャネルの変調割当は、そのサブキャリアのチャネル特性またはチャネル状態に基づくものとすることができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。いくつかの実施形態で、サブキャリア変調割当は、シンボルあたり０ビットからシンボルあたり１０ビットまでまたはそれ以上の範囲におよぶことができる。変調レベルに関して、サブキャリア変調割当に、シンボルあたり１ビットを通信する二進移相偏移変調（ＢＰＳＫ）、シンボルあたり２ビットを通信する直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、シンボルあたり３ビットを通信する８ＰＳＫ、シンボルあたり４ビットを通信する１６−直交振幅変調（１６−ＱＡＭ）、シンボルあたり５ビットを通信する３２−ＱＡＭ、シンボルあたり６ビットを通信する６４−ＱＡＭ、シンボルあたり７ビットを通信する１２８−ＱＡＭ、およびシンボルあたり８ビットを通信する２５６−ＱＡＭを含めることができる。より高いサブキャリアあたりのデータ通信レートを有する変調オーダ(modulation order)も使用することができる。

ＯＦＤＭシンボルは、個々のサブキャリアに変調されたシンボルの組合せと考えることができる。シンボル変調されたサブキャリアあたりの可変ビット数および広帯域チャネルを含むことができるサブチャネルの可変個数のゆえに、受信機によって受信されるＯＦＤＭシンボルあたりのビット数は、大きく変化してよい。たとえば、いくつかの実施形態で、受信機は、約２０ＭＨｚの帯域幅を有する４つまでまたはそれ以上のサブチャネルを含むことができる広帯域チャネルを介して受信することができ、サブチャネルのそれぞれが、約３１２．５ｋＨｚの間隔を有する４８個までまたはそれ以上の直交データサブキャリアを有することができる。他の実施形態で、受信機は、単一のサブチャネルを介してＯＦＤＭシンボルを受信することができる。

いくつかの実施形態で、広帯域チャネルの周波数スペクトルに、５ＧＨｚ周波数スペクトルまたは２．４ＧＨｚ周波数スペクトルのいずれかのサブチャネルを含めることができる。これらの実施形態では、５ＧＨｚ周波数スペクトルに、約４．９から５．９ＧＨｚまでの範囲の周波数を含めることができ、２．４ＧＨｚ周波数スペクトルに、約２．３から２．５ＧＨｚまでの範囲の周波数を含めることができるが、他の周波数スペクトルも均等に適するので、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）を、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス通信機能を有するラップトップ・コンピュータもしくはポータブル・コンピュータ、ウェブ・タブレット、ワイヤレス電話機、ワイヤレスヘッドセット、ポケットベル、インスタント・メッセージング・デバイス、デジタル・カメラ、アクセス・ポイント、または情報をワイヤレスで送信し、および／または受信することができる他のデバイスの一部とすることができる。いくつかの実施形態で、受信機は、ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク通信に関するInstitute of Electrical and Electronics Engineers（ＩＥＥＥ）８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ／ｈ）および／または８０２．１６標準規格を含むＩＥＥＥ標準規格などの特定の通信標準規格による無線周波数通信を受信することができるが、受信機は、地上波デジタル放送（ＤＶＢ−Ｔ）放送標準規格およびハイパーＬＡＮ（ＨｉｐｅｒＬＡＮ）標準規格を含む他の技術による通信を受信するのに適するものとすることもできる。

いくつかの実施形態で、受信機は、４つまでの空間的に離間したアンテナを使用して、４つまでの２０ＭＨｚチャネルを活用することができる。いくつかの実施形態で、２０ＭＨｚチャネルを、広帯域チャネルの単一のサブチャネルと呼ぶことができる。

受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）のいくつかの実施形態によれば、２つの２０ＭＨｚサブチャネルを使用して、２つのアクティブ・アンテナを用いる各サブキャリアでの適応最大比合成を用いて、４０ＭＨｚ帯域幅の広帯域チャネル動作をサポートすることができる。これらの実施形態のうちのいくつかで、受信機構成１００は、４つのアンテナから最良の受信状態を有するアクティブ・アンテナの対を選択するアンテナ選択技術を同時に実施することができる。これらの実施形態は、ミッドレンジ動作能力(mid-range operation capabilities)を用いて１０８Ｍｂｐｓまでのスループットを提供することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。いくつかの実施形態で、受信機構成１００を、衝突を避けるのを助けるためにデータ伝送に関して４つのサブチャネルのうちの最も負荷の少ない２つのサブチャネルを選択できる送受信機の一部とすることができる。

受信機構成２００（図２Ａおよび図２Ｂ）のいくつかの実施形態によれば、４つの２０ＭＨｚサブチャネルを使用して、送信および／または受信に関して４つのアンテナのうちで最良の受信状態を有する１つのアンテナを選択できる適応性アンテナ選択を用いて８０ＭＨｚ帯域幅の広帯域チャネル動作をサポートすることができる。これらの実施形態は、レンジの可能な減少を伴って２１６Ｍｂｐｓまでのスループットを提供することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

受信機構成２００（図２Ａおよび図２Ｂ）のいくつかの実施形態によれば、３つの２０ＭＨｚサブチャネルを使用して、送信および／または受信に関して４つのうちで最良の受信状態を有する１つのアンテナを選択できる適応性アンテナ選択を用いて６０ＭＨｚ帯域幅の広帯域チャネル動作をサポートすることができる。これらの実施形態は、改善されたレンジを伴って１６２Ｍｂｐｓまでのスループットを提供することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

受信機構成３００（図３Ａおよび図３Ｂ）のいくつかの実施形態によれば、各サブキャリアでの適応最大比合成を用いて、１つのサブチャネルを４つのアンテナを用いて受信することができる。これらの実施形態では、受信機構成３００は、可能な大きく改善されたレンジ能力および５４Ｍｂｐｓまでのスループットを有する送受信機構成をサポートすることができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。いくつかの実施形態で、受信機構成３００を、衝突を避けるのを助けるためにデータ伝送に関して４つの帯域サブチャネルのうちの最も負荷の少ないサブチャネルを選択できる送受信機の一部とすることができる。

受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）は、別々に図示されているが、いくつかの実施形態で、本発明は、受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）の機能性に従って動作できる単一の再構成可能な受信機も提供する。さらに、本発明の実施形態に、受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）による受信機によって受信できる通信信号を送信するために送信器回路ならびに受信機回路を含む送受信機も含まれる。

図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、受信機構成１００に、広帯域チャネル上で直交周波数分割多重シンボルを受信するために複数の空間的に離間したアンテナ１０２ａ〜ｄのうちの複数のアンテナを選択するアンテナ選択（ＡＳ）回路１０４が含まれる。広帯域チャネルに、複数の周波数分離されたサブチャネルのうちの複数を含めることができる。受信機構成１００に、広帯域チャネルのサブチャネルごとに、組み合わされたシンボル変調サブキャリア１２５，１２７を生成するために、選択されたアンテナから対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリア１２３を組み合わせる組合せ回路１２４も含めることができる。

いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路１０４は、広帯域チャネルのうちの２つのサブチャネルを受信するために複数のアンテナ１０２ａ〜ｄのうちの第１アンテナを選択することができ、アンテナ選択回路１０４は、広帯域チャネルのうちの２つのサブチャネルをさらに受信するために複数のアンテナ１０２ａ〜ｄのうちの第２アンテナも選択することができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路１０４は、２つのサブチャネルを同時に受信するために、アンテナのうちの２つを選択することができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路１０４は、広帯域チャネル内の信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）に基づいて、第１アンテナおよび第２アンテナを選択することができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路１０４は、広帯域チャネル内の信号の平均ＳＮＲに基づいて、第１アンテナおよび第２アンテナを選択することができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路は、両方のサブチャネルに関して最良の平均ＳＮＲを有する２つのアンテナを選択することができる。

いくつかの実施形態で、ヘテロダイン周波数生成回路１１０は、１つまたは複数のヘテロダイン周波数を選択的に生成して、特定のサブチャネルのＲＦ信号をベースバンドに変換することができる。特定のヘテロダイン周波数は、特定のサブチャネルに依存するものとすることができる。いくつかの実施形態で、２つのサブチャネルがアンテナ１０２ａ〜ｄのうちの２つを介して受信される時に、ヘテロダイン周波数生成回路１１０は、第１ヘテロダイン周波数を第１ダウンコンバージョン回路１０８ａおよび第３ダウンコンバージョン回路１０８ｃに供給して、第１サブチャネルをベースバンドにダウンコンバートすることができ、ヘテロダイン周波数生成回路１１０は、第２ヘテロダイン周波数を第２ダウンコンバージョン回路１０８ｂおよび第４ダウンコンバージョン回路１０８ｄに供給して、第２サブチャネルをベースバンドにダウンコンバートすることができる。

いくつかの実施形態で、ヘテロダイン周波数生成回路１１０に、一定の基準周波数を生成する固定周波数電圧制御発振器（ＶＣＯ）および複数のステッピングされた周波数のうちの選択された１つを生成するダイレクト・デジタル・シンセサイザ（ＤＤＳ）を含めることができる。ヘテロダイン周波数生成回路１１０に、基準周波数とステッピングされた周波数のうちの選択された１つを組み合わせて、ダウンコンバージョン回路１０８のそれぞれのための正しいヘテロダイン周波数を生成する周波数コンバイナも含めることができる。いくつかの実施形態で、ヘテロダイン周波数生成回路１１０に、さらに、ヘテロダイン周波数を生成するためにＶＣＯと共に動作する位相ロックループ（ＰＬＬ）シンセサイザおよび周波数分周器を含めることができる。ヘテロダイン周波数を選択的に生成する他の構成も、本発明の実施形態と共に使用するのに適するものとすることができる。

受信機構成１００に、関連するダウンコンバージョン回路１０８から受け取る信号情報をフィルタリングし、および／または累積する低域フィルタ（ＬＰＦ）１１２ａ〜ｄ、および各アンテナを介して受信した各サブチャネルのデジタル信号１１５を生成するアナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）回路１１４ａ〜ｄも含めることができる。いくつかの実施形態で、デジタル信号１１５に、各アンテナを介して受信されたサブチャネルごとの直列シンボル・ストリームを含めることができる。受信機構成１００の部分１１８によって供給されるデジタル信号１１５を、デジタル信号処理回路１１６内で処理して、ＯＦＤＭシンボルを復調することができる。いくつかの実施形態で、アナログ−デジタル変換回路１１４ａ〜ｄは、Ｉチャネル成分とＱチャネル成分の両方の直列シンボル・ストリームを供給することができる。図１Ａおよび図１Ｂに示された実施形態には、４つの単一チャネル・パイプライン（ＳＣＰ）が示されている。単一チャネル・パイプラインは、２つのアンテナのそれぞれによって受信される２つのサブチャネルのそれぞれについて図示されているが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、受信機構成１００に、アナログ−デジタル変換回路１１４ａ〜ｄによって供給される直列シンボル・ストリームから巡回拡大および／またはガード・インターバル（ＧＩ）を除去する回路１２０ａ〜ｄも含めることができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。直列シンボル・ストリーム１２１を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路１２２ａ〜ｄによって、処理のために並列の形に変換することができる。ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄは、時間領域サンプルの並列グループに対して高速フーリエ変換を実行して、周波数領域のシンボル変調サブキャリア１２３を生成することができる。いくつかの実施形態で、ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄは、トレーニング・シンボルの受信に基づいて、受信したサブチャネルのサブキャリアごとにチャネル推定を生成することもできるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

組合せ回路１２４は、同一サブチャネルの対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリア（異なるアンテナによって受信された）を組み合わせて、組み合わされたシンボル変調サブキャリア１２５，１２７を生成することができる。いくつかの実施形態で、組み合わされたシンボル変調サブキャリア１２５を、第１サブチャネルに関連付けることができ、組み合わされたシンボル変調サブキャリア１２７を、第２サブチャネルに関連付けることができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、組合せ回路１２４に、対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアをその信号強度に実質的に比例してコンバイナ１３２で比例して組み合わせる前に、周波数領域のシンボル変調サブキャリアに重みを付ける複素（すなわち、ＩおよびＱの）重み付け回路(weighter)１３０ａ〜ｄを有する最大比合成（ＭＲＣ）回路が含まれる。これらの実施形態では、重み付け回路１３０ａ〜ｄは、重み付けのほかに、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを訂正し、調整し、および／または位相回転して、コンバイナ１３２でのコヒーレントな信号組合せを可能にすることができる。

受信機構成１００に、サブキャリアごとに並列に受け取ることができるシンボル変調サブキャリア１２５，１２７に対してチャネル等化を実行する等化器回路１２６ａ〜ｂも含めることができる。チャネル等化は、ＦＦＴ回路によって供給されるチャネル推定に基づくものとすることができる。いくつかの実施形態で、等化器回路１２６ａ〜ｂは、組合せ回路によって供給される関連するサブチャネルの組み合わされたシンボル変調サブキャリアに対して別々のチャネル等化を実行することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、等化器回路１２６ａ〜ｂは、各サブチャネルの組み合わされたシンボル変調サブキャリアをさらにデマッピングするためにチャネル等化を実行して、サブキャリアから並列のビット・グループを生成することができる。追加処理回路１２８は、複数のサブチャネルにおける並列のビット・グループから、直交周波数分割多重シンボルを表すことができる単一の復号されたビット・ストリームを生成することができる。いくつかの実施形態で、追加処理回路１２８に、デマッピング回路、デインターリーブ回路、および／または復号回路を含めて、復調されたＯＦＤＭシンボルを生成することができる。いくつかの実施形態で、サブキャリア・デマッパは、サブチャネルに特定の個々のサブキャリア変調割当に従って各サブチャネルのサブキャリアをデマッピングして、並列のビット・グループを生成することができる。いくつかの実施形態で、デインターリーブおよび／または復号の前に並列−直列変換を実行することができ、復号されたビット・ストリーム１２９を生成することができる。

いくつかの実施形態で、ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄによって生成されるチャネル推定に、チャネル帯域幅にまたがるチャネル応答を含めることができる。チャネル推定は、チャネル測定プリアンブル(channel sounding preamble)に基づいて測定することができ、サブキャリア周波数ごとのチャネル推定を含めることができる。いくつかの実施形態で、ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄは、既知のトレーニング・シンボル（たとえば、長いトレーニング・シンボル）に対してＦＦＴを実行でき、その結果、チャネル推定を、サブチャネルごとに判定できるようになる。いくつかの実施形態で、等化器回路１２６ａ〜ｂは、チャネル推定を表す複素数値を用いて周波数領域でチャネル等化を実行することができ、その結果、回路１２８によるさらなる処理を可能にするために、周波数領域のシンボル変調サブキャリアの大きさを正規化でき、周波数領域のシンボル変調サブキャリアの位相を、０原点に揃えることができるようになる。

いくつかの実施形態で、ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄに、第１アンテナからの第１サブチャネルの時間領域サンプルの並列グループに対してＦＦＴを実行する第１ＦＦＴ回路１２２ａを含めて、第１アンテナからの第１サブチャネルの周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄに、第１アンテナからの第２サブチャネルの時間領域サンプルの並列グループに対してＦＦＴを実行する第２ＦＦＴ回路１２２ｂをも含めて、第１アンテナからの第２サブチャネルの周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄに、第２アンテナからの第１サブチャネルの時間領域サンプルの並列グループに対してＦＦＴを実行する第３ＦＦＴ回路１２２ｃを含めて、第２アンテナからの第１サブチャネルの周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。ＦＦＴ回路１２２ａ〜ｄに、第２アンテナからの第２サブチャネルの時間領域サンプルの並列グループに対してＦＦＴを実行する第４ＦＦＴ回路１２２ｄをも含めて、第２アンテナからの第２サブチャネルの周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。いくつかの実施形態で、ＯＦＤＭシンボルを、２つのアンテナを介して２つのサブチャネルを同時に受信し、処理することから生成することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、受信機構成２００は、複数の空間的に離間したアンテナ２０２ａ〜ｄから選択された単一のアンテナを介して広帯域ＯＦＤＭチャネルの複数のサブチャネルを受信することができる。いくつかの実施形態で、受信機構成２００に、各サブチャネルを処理する１つの単一チャネル・パイプライン（ＳＣＰ）を含めることができる。

受信機構成２００に、複数のサブチャネルのうちの複数を含む広帯域チャネル上の直交周波数分割多重シンボルを受信するために、複数の空間的に離間したアンテナ２０２ａ〜ｄのうちの１つを選択するアンテナ選択回路２０４を含めることができる。ＬＮＡ２０６は、ＲＦ信号を増幅することができ、各サブチャネルを、ダウンコンバータ２０８ａ〜ｄによってダウンコンバートし、フィルタ２１２ａ〜ｄによってフィルタリングし、アナログ−デジタル変換回路２１４ａ〜ｄによってデジタル信号２１５に変換することができる。デジタル信号処理回路２１６に、とりわけ、サブキャリアからの並列のビット・グループを生成するために、複数のサブチャネルにおける周波数領域のシンボル変調サブキャリアを復調するサブキャリア復調器を含めることができる。デジタル信号処理回路１１６に、複数のサブチャネルからの直交周波数分割多重シンボルを表す単一の復号されたビット・ストリーム２２９を生成する追加処理回路を含めることもできる。いくつかの実施形態で、ヘテロダイン周波数生成回路２１０は、特定のサブチャネルのＲＦ信号をベースバンドに変換するためにサブチャネルごとにヘテロダイン周波数を選択的に生成することができる。

図２Ｂからわかるように、デジタル信号処理回路２１６は、部分２１８からデジタル信号２１５を受け取ることができ、４つの単一チャネル・パイプライン（ＳＣＰ）を含むことができる。これらの実施形態では、各単一チャネル・パイプラインは、１つのサブチャネルを処理することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、受信機構成２００に、アナログ−デジタル変換回路２１４ａ〜ｄによって供給される直列シンボル・ストリームから巡回拡大および／またはガード・インターバル（ＧＩ）を除去する回路２２０ａ〜ｄも含めることができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。直列シンボル・ストリームを、高速フーリエ変換回路２２２ａ〜ｄによって、処理のために並列の形に変換することができる。高速フーリエ変換回路２２２ａ〜ｄは、時間領域サンプルの並列グループに対して高速フーリエ変換を実行して、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。等化器回路２２６ａ〜ｄは、サブキャリアごとに並列にシンボル変調サブキャリアを受け取ることができ、チャネル推定に基づいて等化を実行することができる。等化の後に、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを、デマッピングすることができ、並列−直列変換を、回路２２８によるデインターリーブおよび／復号の前に実行して、復号されたビット・ストリーム２２９を生成することができる。いくつかの実施形態で、復調されたＯＦＤＭシンボルを、１つのアンテナを介して４つのサブチャネルを同時に受信し、処理することから生成することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、受信機構成３００は、複数の空間的に離間したアンテナ３０２ａ〜ｄによって単一のサブチャネルを受信することができ、最大比合成を、アンテナによって受信された対応するシンボル変調サブキャリアに対して実行することができる。いくつかの実施形態で、受信機構成３００に、複数の空間的に離間したアンテナを介して単一サブチャネル上の直交周波数分割多重シンボルを受信する回路３１８と、単一サブチャネルの組み合わされたシンボル変調サブキャリアを生成するためにアンテナのそれぞれからの対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを組み合わせる組合せ回路３２４とを含めることができる。ＬＮＡ３０６ａ〜ｄは、受信されたＲＦ信号を増幅することができ、各アンテナ３０２からのＲＦ信号を、別々に、ダウンコンバータ３０８ａ〜ｄによってダウンコンバートし、フィルタ３１２ａ〜ｄによってフィルタリングし、アナログ−デジタル変換回路３１４ａ〜ｄによってデジタル信号３１５に変換することができる。単一サブチャネルが受信されているので、各アンテナからの信号は、ダウンコンバージョンに関して同一のヘテロダイン周波数を使用することができ、したがって、ＶＣＯ３１０は、各アンテナからのＲＦ信号をベースバンドにダウンコンバートするために、各ダウンコンバージョン回路３０８ａ〜ｄ用の単一のヘテロダイン周波数を生成することができる。

いくつかの実施形態で、受信機構成３００に、同一サブチャネルの信号について、アンテナごとに１つの単一チャネル・パイプライン（ＳＣＰ）を含めることができる。図３Ｂからわかるように、デジタル信号処理回路３１６に、４つの単一チャネル・パイプラインを含めることができる。各パイプラインは、１つのアンテナからの信号を処理することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、受信機構成３００に、アナログ−デジタル変換回路３１４ａ〜ｄによって供給される直列シンボル・ストリームから巡回拡大および／またはガード・インターバル（ＧＩ）を除去する回路３２０ａ〜ｄも含めることができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。直列シンボル・ストリームを、ＦＦＴ回路３２２ａ〜ｄによって並列の形に変換することができる。ＦＦＴ回路３２２ａ〜ｄは、時間領域サンプルの並列グループに対して高速フーリエ変換を実行して、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。等化器回路３２６は、サブキャリアごとに並列の形でシンボル変調サブキャリアを受け取ることができ、チャネル推定に基づいて等化を実行することができる。等化の後に、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを、デマッピングすることができ、並列−直列変換を、回路３２８によるデインターリーブおよび／または復号の前に実行して、復号されたビット・ストリーム３２９を生成することができる。いくつかの実施形態で、ＯＦＤＭシンボルを、４つのアンテナを介して１つのサブチャネルを同時に受信し、処理することから復調することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、組合せ回路３２４に、対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアをその信号強度に実質的に比例してコンバイナ３３２で比例して組み合わせる前に、周波数領域のシンボル変調サブキャリアに重みを付ける複素（すなわち、ＩおよびＱの）重み付け回路３３０ａ〜ｄを有する最大比合成（ＭＲＣ）回路が含まれる。これらの実施形態では、重み付け回路３３０ａ〜ｄは、重み付けのほかに、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを訂正し、調整し、および／または位相回転して、コンバイナ３３２でのコヒーレントな信号組合せを可能にすることができる。いくつかの実施形態で、受信機構成３００に、サブキャリアごとに１つのコンバイナ３３２を含めることができる。

受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３００（図３Ａおよび図３Ｂ）を、複数の別々の機能要素を有するものとして図示したが、これらの機能要素のうちの１つまたは複数を、組み合わせることができ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）および／または他のハードウェア要素を含む処理要素など、ソフトウェア構成される要素の組合せによって実施することができる。たとえば、処理要素に、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ならびに、少なくとも本明細書に記載の機能を実行するさまざまなハードウェアおよび論理回路の組合せを含めることができる。

アンテナ１０２ａ〜ｄ（図１Ａおよび図１Ｂ）、２０２ａ〜ｄ（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに３０２ａ〜ｄ（図３Ａおよび図３Ｂ）に、たとえばダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、ループ・アンテナ、マイクロストリップ・アンテナ、または受信機によるＲＦ信号の受信に適する他のタイプのアンテナを含む、指向性アンテナまたは無指向性アンテナを含めることができる。

いくつかの実施形態で、再構成可能な受信機が提供される。再構成可能な受信機に、複数のサブチャネルのうちの１つまたは複数を受信するために複数の空間的に離間したアンテナのうちの１つまたは複数を選択するアンテナ選択回路を含めることができる。再構成可能な受信機に、サブチャネルあたり複数のアンテナが選択された時に、異なる選択されたアンテナからのサブチャネルの対応するシンボル変調サブキャリアを組み合わせる最大比合成回路も含めることができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路は、高スループット・モードがイネーブルされている時に、複数のアンテナのうちの少なくとも１つを選択して、３つまたは４つのいずれかのサブチャネルを受信することができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路は、高められたレンジ・モードがイネーブルされている時に、単一サブチャネルを受信するためにアンテナのうちの４つまでを選択することができる。いくつかの実施形態で、アンテナ選択回路は、高められたレンジ・モードおよび高スループット・モードがイネーブルされている時に、サブチャネルのうちの２つを同時に受信するためにアンテナのうちの少なくとも２つを選択することができる。アンテナ選択回路は、サブチャネルの平均信号対雑音比に基づいてアンテナを選択することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

いくつかの実施形態で、再構成可能な受信機に、信号を処理するために４つまでまたはそれ以上の単一チャネル・パイプラインを含めることができる。いくつかの実施形態で、高スループット・モードがイネーブルされている時に、各単一チャネル・パイプラインは、３つまたは４つのサブチャネルのうちのいずれかに関連する１つからの信号を処理することができる。いくつかの実施形態で、高められたレンジ・モードがイネーブルされている時に、各単一チャネル・パイプラインは、選択されたアンテナのうちの関連する１つによって受信された単一サブチャネルの信号を処理することができる。いくつかの実施形態で、高められたレンジ・モードと高スループット・モードの両方がイネーブルされている時に、第１単一チャネル・パイプラインは、選択されたアンテナのうちの第１アンテナによって受信された第１サブチャネルの信号を処理することができ、第２単一チャネル・パイプラインは、第１アンテナによって受信された第２サブチャネルの信号を処理することができ、第３単一チャネル・パイプラインは、選択されたアンテナのうちの第２アンテナによって受信された第１サブチャネルの信号を処理することができ、第４単一チャネル・パイプラインは、選択されたアンテナのうちの第２アンテナによって受信された第２サブチャネルの信号を処理することができる。

図４は、本発明のいくつかの実施形態によるＯＦＤＭ信号受信手順のフローチャートである。手順４００の動作は、受信機構成１００（図１Ａおよび図１Ｂ）、受信機構成２００（図２Ａおよび図２Ｂ）、ならびに／または受信機構成３００（図３Ａおよび図３Ｂ）による受信機などのＯＦＤＭ受信機によって実行することができるが、他の受信機も、手順４００の動作を実行するのに適するものとすることができる。一般に、手順４００は、１つまたは複数のアンテナを介して１つまたは複数のサブチャネル上のＯＦＤＭ通信を受信することができ、ＷＬＡＮ環境でのスループットとレンジとの間で選択的にトレードオフすることができる。手順４００の個々の動作を、別々の動作として図示し、説明するが、その個々の動作のうちの１つまたは複数を、同時に実行することができ、これらの動作が示される順序で実行されることは要求されない。

動作４０２で、１つまたは複数のサブチャネルを受信するために、１つまたは複数のアンテナの中で選択することができる。いくつかの実施形態で、動作４０２で、４つまでまたはそれ以上のサブチャネルを受信するために１つのアンテナを選択することができ、これは、より限られたレンジと共に高められたスループットをもたらすことができる。他の実施形態で、動作４０２で、単一のサブチャネルを受信するために４つまでまたはそれ以上のアンテナを選択することができ、これは、低いスループットと共に高められたレンジをもたらすことができる。さらに別の実施形態で、動作４０２で、複数のサブチャネルを受信するために複数のアンテナを選択して、高められたスループットおよび高められたレンジをもたらすことができる。たとえば、動作４０２で、それぞれ２つのサブチャネルを受信するために２つのアンテナを選択することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。

動作４０４で、単一チャネル・パイプライン内で信号を処理する。たとえば、単一アンテナが、４つまでまたはそれ以上のサブチャネルの受信に使用される場合に、各サブチャネルを、単一チャネル・パイプラインで処理することができる。たとえば、複数のアンテナが、単一サブチャネルの受信に使用される場合に、各アンテナからの同一サブチャネル信号を、単一チャネル・パイプラインで処理することができる。たとえば、複数のアンテナが、それぞれ複数のサブチャネルの受信に使用される場合に、各サブチャネルを、対応する単一チャネル・パイプラインで処理することができる。単一チャネル・パイプラインに、とりわけ、ダウンコンバージョン、アナログ−デジタル変換、およびＦＦＴの実行を含めて、周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成することができる。

動作４０６で、同一のサブチャネルを表す単一チャネル・パイプラインの出力を組み合わせることができる。たとえば、動作４０６で、同一のサブチャネルの受信に複数のアンテナが使用されている場合に、同一のサブチャネルの対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを組み合わせることができる。いくつかの実施形態で、動作４０６で、対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアに対して最大比合成を実行することができるが、本発明の範囲は、これに関して制限されない。任意選択として、いくつかの実施形態で、単一のアンテナが１つまたは複数のサブチャネルの受信に使用される場合に、または単一チャネル・パイプラインが異なるサブチャネルの受信に使用される場合に、動作４０６を実行しないものとすることができる。動作４０６は、受信されるサブチャネルごとに、組み合わされた周波数領域のシンボル変調サブキャリアを供給することができる。

動作４０８では、複数のサブチャネルを受信する実施形態で、サブチャネルごとに、組み合わされた周波数領域のシンボル変調サブキャリアに対してチャネル等化を実行することができる。サブキャリアを復調することができ、並列のビット・グループを生成することができる。各並列グループは、あるサブチャネルの１サブキャリアに対応するものとすることができる。

動作４１０で、サブチャネルごとに、各サブチャネルにおける並列のビット・グループを受け取ることができ、各サブチャネルのビットからＯＦＤＭシンボルを判定することができる。動作４１０に、各サブチャネルにおける並列のビット・グループを、１つまたは複数の直列ビット・ストリームを含めることができる直列の形に変換することを含めることができる。動作４１０に、デマッピング、デインターリーブ、および／または復号を実行することを含めることもできる。

いくつかの実施形態で、高められたレンジと高められたスループットとの間の選択を、ワイヤレス通信デバイスのユーザが実行することができる。他の実施形態で、高められたレンジと高められたスループットとの間の選択を、デバイスで動作するアプリケーションが実行することができる。これらの実施形態では、その選択を、アプリケーションの要件および／またはチャネル状態に基づくものとすることができる。たとえば、音声通信について、より広いレンジおよびより低いスループットを許容可能とすることができるが、データ転送について、より高いスループットが望ましい場合がある。

本発明の実施形態を、ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアのうちの１つまたはその組合せで実施することができる。本発明の実施形態を、機械読取り可能な媒体に保管された命令として実施することもでき、この命令を、本明細書に記載の動作を実行するために少なくとも１つのプロセッサによって読取り、実行することができる。機械読取り可能な媒体に、機械（たとえば、コンピュータ）によって可読の形での情報の保管または伝送のためのすべての機構を含めることができる。たとえば、機械読取り可能な媒体に、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ・デバイス、電気、光、音響、または他の形の伝搬される信号（たとえば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）、および他を含めることができる。

要約は、本技術的開示の性質および要点を確かめることを可能にする要約を要求する３７ Ｃ．Ｆ．Ｒ．Ｓｅｃｔｉｏｎ １．７２（ｂ）に従うために提供されるものである。これは、請求項の範囲または意味を制限しまたは解釈するのに使用されないことの理解と共に提出される。

前述の詳細な説明では、さまざまな特徴が、時々、本開示を能率的にするために単一の実施形態で一緒にグループ化されている。本主題の請求される実施形態が、各請求項に明示的に記載されたもの以上の特徴を必要とすることの意図を反映するものとして、この開示の方法を解釈してはならない。そうではなく、添付請求項に反映されているように、発明は、単一の開示された実施形態のすべての特徴より少ないものにある。したがって、添付請求項は、これによってこの詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別々の好ましい実施形態として独立している。

１００，２００，３００ 受信機
１０４，２０４ アンテナ選択回路
１０６，２０６，３０６ 低雑音増幅器（ＬＮＡ）
１０８，２０８，３０８ ダウンコンバージョン回路
１１４，２１４，３１４ アナログ−デジタル変換回路
１２２，３２２ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）
１２４，３２４ 組合せ回路
１３０，３３０ 重み付け回路

Claims (5)

1. 高スループット・モードまたは高レンジ・モードのいずれかで動作するために構成された受信機において、
   複数のサブチャネルからなる広帯域チャネルにおける１またはそれ以上のサブチャネルを介して直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルを受信するために、複数の空間的に離間したアンテナのうちの１を超えるアンテナを選択するアンテナ選択回路であって、各サブチャネルは、予め定める数のＯＦＤＭサブキャリアおよび予め定める帯域幅を有している、アンテナ選択回路と、
   複数の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路であって、各々は１組のＯＦＤＭサブキャリアに対する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成するために構成されている、複数の高速フーリエ変換回路と、
   前記ＦＦＴ回路からの対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを組み合わせ、組み合わされたシンボル変調サブキャリアを生成する組合せ回路と、を含み、
   前記広帯域チャネルの各サブチャネルは、１組の分離した前記予め定める数のＯＦＤＭサブキャリアからなり、
   高レンジ・モードにおいて、データが単一のサブチャネル上で受信される場合、前記ＦＦＴ回路の各々は、前記単一のサブチャネルに関連する前記１組のＯＦＤＭサブキャリアのために周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成し、
   高スループット・モードにおいて、データが前記広帯域チャネルを構成する前記複数のサブチャネルの各サブチャネル上で受信される場合、前記ＦＦＴ回路の各々は、別のサブチャネルの１つのために周波数領域のシンボル変調サブキャリアを生成し、
   前記高レンジ・モードの間、前記アンテナ選択回路は、前記単一のサブチャネル中の信号対雑音比に基づいて、１を越えるアンテナを選択し、
   前記高スループット・モードの間、前記アンテナ選択回路は、前記広帯域チャネル中の信号対雑音比に基づいて、１を越えるアンテナを選択する、
   ことを特徴とする受信機。
2. 前記組合せ回路は、前記サブチャネルの前記対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを組み合わせる最大比合成回路を含み、
   前記組合せ回路は、前記対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを実質的に信号強度に比例して組み合わせる前に、前記周波数領域のシンボル変調サブキャリアのうちの少なくともいくつかに重みを付ける最大比合成回路を含む、
   ことを特徴とする請求項１記載の受信機。
3. 前記アンテナ選択回路は、前記広帯域チャネルの前記サブチャネルを受信するために前記複数のアンテナの第１アンテナを選択し、
   前記アンテナ選択回路は、前記広帯域チャネルの前記サブチャネルをさらに受信するために前記複数のアンテナの第２アンテナを選択し、
   前記アンテナ選択回路は、前記サブチャネル内の信号の平均信号対雑音比に基づいて前記複数のアンテナから前記第１および前記第２アンテナを選択する、
   ことを特徴とする請求項１記載の受信機。
4. 少なくとも両方のサブチャネルの無線周波数信号を増幅する低雑音増幅器と、
   各アンテナを介して受信されたサブチャネルごとに無線周波数信号をダウンコンバートするダウンコンバージョン回路と、
   各アンテナを介して受信されたサブチャネルごとにデジタル信号を生成するアナログ−デジタル変換回路と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の受信機。
5. 複数のサブチャネルからなる高帯域チャネルにおける１またはそれ以上のサブチャネルを介して直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルを受信するために、複数の空間的に離間したアンテナのうちの１またはそれ以上のアンテナを選択するアンテナ選択回路であって、各サブチャネルは、予め定める数のＯＦＤＭサブキャリアおよび予め定める帯域幅を有している、アンテナ選択回路と、
   サブチャネル当たり１を超えるアンテナが選択される場合、選択された異なるアンテナからの対応する周波数領域のシンボル変調サブキャリアを組み合わせる最大比合成回路と、を含み、
   高スループット・モードがイネーブルにされている場合、前記アンテナ選択回路は、３または４つのサブチャネルのいずれかを受信するために、前記複数のアンテナの少なくとも１つのアンテナを選択し、
   高レンジ・モードがイネーブルにされている場合、前記アンテナ選択回路は、単一のサブチャネルを受信するために、４つまでの前記アンテナを選択し、
   高レンジ・モードおよび高スループット・モードがイネーブルにされている場合、前記アンテナ選択回路は、前記サブチャネルの２つを同時に受信するために、前記アンテナの少なくとも２つのアンテナを選択し、
   前記アンテナ選択回路は、使用されている前記サブチャネルの平均信号対雑音比に基づいて前記アンテナを選択する、
   ことを特徴とする再構成可能な受信機。

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