JP2008160845A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＥＥＥ８０２．１１ｎシステムで達成されるものより効率のよい伝送方式を使ったＭＩＭＯ ＵＷＢチャネル推定サポートを実現する技術
【解決手段】無線ＭＩＭＯ通信ネットワークが、第１のアンテナからの従来方式のバンドホッピングを利用したチャネル推定シーケンスによってチャネル推定を確立する。このチャネル推定シーケンスは、レガシーＳＩＳＯ機器によって検出することができる。別のチャネル推定シーケンスが、前述のバンドホッピングシーケンスとの衝突を回避するために、これと相補的なバンドホッピングシーケンスを使って、１つまたは複数の別のアンテナから同時に送信される。よって、この後者のチャネル推定シーケンスは、協働するＭＩＭＯ受信装置によって検出されて、チャネル推定の機会を提供することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、無線通信に関し、詳細には、それだけに限らないが、例えば、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）や無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を構築する際に超広帯域（ＵＷＢ）技術が用いられた場合などの、ＭＩＭＯチャネルにおけるチャネル推定のプロセスに関する。

ＥＣＭＡ−３６８規格は、先のマルチバンドＯＦＤＭアライアンス（ＭＢＯＡ、Ｍｕｌｔｉｂａｎｄ ＯＦＤＭ Ａｌｌｉａｎｃｅ）とワイメディア（ＷｉＭｅｄｉａ）によるＩＥＥＥ８０２．１５．３ａへの提案に基づくものである。ＵＷＢスペクトルは、−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ未満の放射でのＦＣＣ認可免除帯域で定義されているように、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまでに及ぶ。ＥＣＭＡ−３６８規格では、この７．５ＧＨｚの帯域を、参照により明確に組み込まれる、ＥＣＭＡ−３６８規格、第１版、表２４（table 24 of the ECMA-368 standard,First Edition）に記載されているように、５つの帯域グループに分ける。これらの帯域グループのうち４つは、５２８ＭＨｚの３つのサブバンドを含み、最高周波数を占める第５の帯域グループは、２つのサブバンドを含む。

ＥＣＭＡ−３６８規格では、それぞれが複数の無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）をサポートする２つの機構が設けられる。複数のＷＰＡＮを運用するときに解決されるべき特有の課題は、異なるネットワークで動作する２台の機器が通信チャネルの単一の帯域を使用するための試行が繰り返されるのを回避することである。２つのネットワークが、意図せずに同じサブバンド上でやりとりし、または同じサブバンド間を同期して帯域間ホッピングする場合、衝突が大きな問題となり得る。

第１の手法は、ＷＰＡＮを、異なる帯域グループで動作するように割り当てるものである。この手法は、ある程度までしか有効ではなく、明らかに、利用可能な帯域グループの数に制限される。ＥＣＭＡ−３６８の場合には、５つの帯域グループが定義され、このため、５つの相互「可聴」ＷＬＡＮだけしか定義され得ない。閉じられた空間内では、これは、達成するのが困難であり、未熟な操作者によって使用され得ると仮定した場合、この技術の有用性に許容できないほどの制限が加わる。

第２の手法は、各固有のＷＰＡＮごとに異なる時間周波数コード（ＴＦＣ）を使用するものである。このようにして、２つ以上のＷＰＡＮが、共通の帯域グループ内で区別され得る。ＴＦＣは、各パケットを、６つのＯＦＤＭシンボルのブロックに分割することによって動作する。６個からなる各ブロック内の各ＯＦＤＭシンボルは、選択される帯域グループ内の事前に割り当てられる帯域から送信される。連続する各ＯＦＤＭシンボルごとに使用される帯域は、ＴＦＣによって定義される。ＥＣＭＡ−３６８規格の表２５で、５つの帯域グループに使用されるすべてのＴＦＣが定義されている。これもやはり、参照により組み込まれるものである。この手法では、２つの相互「可聴」ＷＬＡＮまたはＷＰＡＮが、共通の帯域を瞬間的に共用することが可能である。しかしながら、これは、一過性のものにすぎず、２つのＷＬＡＮまたはＷＰＡＮの間の同期がないため、限られたものになる。

ＥＣＭＡ−３６８規格の性能は、ＴＦＣを使って、６つのＯＦＤＭシンボルのブロック全体に情報ビットをインターリーブして、周波数ダイバーシティを最大にすることによって最大化される。この周波数ダイバーシティを提供するＴＦＣを、時間周波数インターリーブ（ＴＦＩ）論理チャネルという。しかしながら、一定の状況では、各ＷＰＡＮを常に同じ帯域で動作させることが好ましい場合もあり、よって、この場合には、固定ＴＦＣも提供される。これらを固定周波数インターリーブ（ＦＦＩ）論理チャネルという。

ＴＦＩ論理チャネルを使用する際のトレードオフは、ＦＦＩ論理チャネルではただ１つの帯域に関してチャネルが推定されればよいのに対し、プリアンブルが、帯域グループの３つすべての帯域のチャネルを推定しなければならないことである。プリアンブルのチャネル推定部分（図１および２）は、６つのＯＦＤＭシンボルを備え、したがって、ＴＦＩ論理チャネルとＦＦＩ論理チャネルのオーバーヘッドは同一であるが、ＦＦＩのチャネル推定値はより良好である可能性が高く（より多い平均値による雑音低減）、これによって周波数ダイバーシティ不良により失われる性能の一部が補償される。

ＴＦＩ手法が用いられるとき、受信機は、現在の帯域グループ内の各帯域ごとのチャネル周波数応答を推定することができなければならない。レガシーＥＣＭＡシステムでは、このタスクが、各送信パケット内にプリアンブルを含めることによって円滑に行われる。各プリアンブルは、２つの部分、すなわち、パケット／フレーム同期シーケンスとチャネル推定シーケンスとして配置される。

本発明は、このシーケンスのチャネル推定部分にのみ関するものである。図１に、ＥＣＭＡ−３６８規格で使用される標準の物理層（ＰＨＹ）コンバージェンス・プロトコル（ＰＬＣＰ）プリアンブルの構造を示す。バーストモードで使用される代替のＰＬＣＰプリアンブルを図２に示す。バーストモードプリアンブルは、ストリーミングアプリケーションにのみ使用され、パケットのバーストが、それぞれパケット最小フレーム間隔（ｐＭＩＦＳ）で隔てられて送信される。アクティブなプリアンブルの種類はＰＨＹヘッダに示される。図１と２に示すように、プリアンブルのチャネル推定部分は、６つのＯＦＤＭシンボル（１つのＴＦＣフレーム）からなる。したがって、多帯域ＴＦＣの１つが使用されるとき、チャネルは、３つの帯域のそれぞれについて２回推定され得る。この２倍の冗長度は、単に、チャネル推定値がロバストであることを保証するにすぎない。実際には、通信システムの残りの部分が適正に機能するためには、各チャネルが１回推定されるだけでよい。

ＥＣＭＡ−３６８プリアンブルは、送信側と受信側で単一アンテナだけを使用するＵＷＢシステム用に設計されている。しかしながら、他分野における発展を考えると、ＥＣＭＡ規格に多入力多出力（ＭＩＭＯ）の拡張が行われ、データの転送速度と範囲が増大する可能性が高い。ＭＩＭＯ伝送の欠点は、ＭとＮを送信アンテナと受信アンテナの数とし、Ｆを、データ、パイロット情報またはガードトーンを搬送するのに使用される副搬送波の数とする場合、単一アンテナシステムのＦと比べて、Ｍ×Ｎ×Ｆの次元の数を有するＭＩＭＯチャネル行列が推定されなければならないことである。よって、ＭＩＭＯ分野への技術の拡張を考察するに際して、この複雑さが加わることを考慮に入れることが求められる。

関連する問題が、単一アンテナＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格のＭＩＭＯ拡張である、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）規格の最新草案において解決されている。現在ＩＥＥＥ８０２．１１ｎに採用されているプリアンブル設計を図３に示す。ＷＬＡＮがすべてのＩＥＥＥ８０２．１１ｎ機器を含む（グリーンフィールド）か、それともレガシーサポートが必要とされる（混合モード）かに応じて、２つの選択肢が指定されている。また、図３には、比較のために、レガシープリアンブル（「Ｎｏｎ−ＨＴ」で表す）も示されている。

ＥＣＭＡ−３６８プリアンブルはＭＩＭＯシステムに適さず、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎプリアンブルは、サポートされる各ピコネットごとにＴＦＣによって定義されるバンドホッピングを使用するシステムと共に動作するように設計されていない。よって、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎシステムで達成されるものより効率のよい伝送方式を使ってＭＩＭＯ ＵＷＢチャネル推定サポートを達成する技術を求めることが望ましい。

一般には、本発明の一態様は、第１のアンテナからの従来方式のバンドホッピングを利用したチャネル推定シーケンスによってチャネル推定を確立する無線ＭＩＭＯ通信ネットワークを提供する。このチャネル推定シーケンスは、この場合、レガシーＳＩＳＯ機器によって検出され得る。別のチャネル推定シーケンスが、前述のバンドホッピングシーケンスとの衝突を回避するために、これと相補的なバンドホッピングシーケンスを使って、１つまたは複数の別のアンテナから同時に送信される。よって、この後者のチャネル推定シーケンスは、協働するＭＩＭＯ受信装置によって検出されて、チャネル推定の機会を提供することができる。

上記で、相補的という語は、かかる２つのバンドホッピングシーケンスが、当該のチャネルの帯域を共用する例を与えない任意のバンドホッピングシーケンスを含むことを意図するものである。当分野の技術者は、適切な相補的バンドホッピングシーケンスの選択が、第１のバンドホッピングシーケンスの性質と、バンドホッピングシーケンスが進み得るチャネルにおいて定義される帯域数とに依存することを理解するであろう。

本発明の一態様によれば、チャネル推定シーケンスフレームが、複数アンテナを有する送信機によるチャネル推定シンボルの送信と、複数アンテナを有する受信機によるチャネル推定シンボルの受信のために予約される、無線ＭＩＭＯ通信システムにおいてチャネル推定値を決定する方法であって、第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、送信機の第１のアンテナからチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスに従って、別の帯域で第１のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信することと、第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスと相補的である第２のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、送信機の第２のアンテナにおいてチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、第２のバンドホッピングシーケンスに従って、周波数帯域で第２のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信することと、受信機の第１のアンテナにおいて、第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で送信されるチャネル推定シンボルを受信し、この後、第１のアンテナにおいて、第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、受信機の第２のアンテナにおいて、第１のシンボル期間に、第２のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で送信されるチャネル推定シンボルを受信し、この後、第２のアンテナにおいて、第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、２つの同時送信するステップが、個々のバンドホッピングシーケンスの反復を通じて繰り返され、受信機の第１のアンテナ以外のアンテナにおいて、第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１の帯域で送信されるチャネル推定シンボルを受信し、この後、上記第１のアンテナ以外の上記アンテナにおいて、第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、受信機の第２のアンテナ以外のアンテナにおいて、第１のシンボル期間に、第２のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１の帯域で送信されるチャネル推定シンボルを受信し、この後、第２のアンテナ以外の上記アンテナにおいて、第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することとを備える方法が提供される。

また、本発明は、ソフトウェア製品によって構成される汎用通信機器など、コンピュータで実施される装置によっても特徴付けることができる。かかるソフトウェア製品は、光学式または磁気媒体の形とすることもでき、通信機器の構成を本発明の方法に従って動作させるダウンロードコンピュータプログラムとすることもできる。

次に、本発明の具体的実施形態を、ほんの一例として、添付の図面を参照して説明する。

前述のように、図示の本発明の具体的実施形態は、１つのＴＦＣフレームとＴＦＩ論理チャネルを使ったＭＩＭＯチャネル推定に関するものである。ＭＩＭＯチャネル推定は、「レガシーシステムのサポート」が必要とされるときには、ただ１つのＴＦＣフレームとＥＣＭＡプリアンブルを使って実行することができない。レガシーＥＣＭＡシステム（すなわち、ＥＣＭＡ−３６８規格でモデル化される単一アンテナシステム）は、ＥＣＭＡプリアンブルが、選択されるＴＦＣに対応する帯域を介してただ１つのアンテナから送信されるときにだけサポートされ得る。

図４に、レガシー３サブバンドチャネルに適用されたバンドホッピング方式の例を示す。レガシー単一アンテナ受信機は、特定のＴＦＩコードを受信すると、バンドホッピングが行われることを予期するように適合されており、よって、予期される順序の３つのサブバンドを監視する（図４参照）。この場合、レガシーシステムは、このプリアンブルを使って、帯域グループ内の３つすべての帯域のチャネルを推定し、次いで、ヘッダを復号して、パケットの残りの部分がこのレガシー機器のためのものであるか否か判定する。したがって、ＭＩＭＯシステムは、別のＭＩＭＯシステムに送信しようとする場合でさえも、リッスンしている任意のレガシー機器が受信し損ない、結果として干渉の発生やエラー状態になることが生じないようにするため、ＥＣＭＡ−３６８規格に準拠しなければならない。

レガシーシステムサポートを有するＭＩＭＯチャネル推定の問題に対する１つの解決策、および本発明の具体的実施形態は、現在のＥＣＭＡ−３６８ＴＦＣに対応する帯域上でただ１つの送信アンテナから送信することである。同時に、他の２つの帯域は、送信と受信が可能である。よって、他の（１つまたは複数の）アンテナは、これらの帯域の任意の部分でプリアンブルを送信することができる。以下で、この方法を、例（Ｍ＝２つの送信アンテナおよびＮ＝２つの受信アンテナ）を用いて説明する。続いて、本発明の広範な適用の可能性を示すために、この方法を、あらゆるＭＩＭＯアンテナ構成にまで一般化する。

第１の例では、図５に示すように、２つの送信アンテナを有する送信機と、２つの受信アンテナを有する受信機を備えるＭＩＭＯシステムを示す。レガシーサポートでの条件に従うために、ＥＣＭＡ−３６８プリアンブルは、指定されるＴＦＣ上のアンテナの１つから送信されなければならない。ここでは、例として、ＥＣＭＡ−３６８規格から任意にＴＦＣ１を選択する。このＴＦＣは、循環シフトされ、残りの半分のＭＩＭＯチャネル推定のために第２の送信アンテナによって使用され得る。本例で結果として生じるＴＦＣは、２、３、１、２、３、１であり、これはＥＣＭＡ−３６８規格で定義されるＴＦＣではなく、よって、レガシー機器との適合性問題を生じない（どんな機器も第２のアンテナの送信と同期されない）。この伝送方式が図５に示されている。斜線ブロックは、１、２、３、１、２、３で指定されるＴＦＣシーケンスでの第１のアンテナによるチャネル推定シンボルの送信を示し、黒く塗りつぶされたブロックは、前述の２、３、１、２、３、1シーケンスでのチャネル推定シンボルの第２のアンテナにおける送信を示す。各帯域を、縦軸上に１、２、３として、帯域１を最下行に、帯域２をすぐ上の行に、帯域３を最上行に表示する。

３、１、２、３、１、２など、選択されるレガシーＴＦＣとオーバーラップしない他の任意の非標準ＴＦＣも用いられ得ることに留意されたい。

したがってこれは、１、２、３、１、２、３同期を「リッスン」するだけのレガシー機器をサポートする。この場合、この実施形態は、ＭＩＭＯチャネルが非レガシーＭＩＭＯ機器のために推定される機会を提供する。このために、ＴＦＩ送信に関連するＴＦＣがこれらの帯域にわたって冗長性を保持することが利用される。例えば、ＴＦＣ１が、３つの帯域上での３つのＯＦＤＭシンボルのために順次送信を指定し、この後、同じ順次送信パターンを繰り返してこのＴＦＣフレームが完了する。本例では、このことを使って、ＭＩＭＯ伝送がサポートされ得る。図６を参照すると、６シンボルチャネル推定プリアンブルの最初の３つのＯＦＤＭシンボルについて、送信機１（ＴＸ１）と受信機１（ＲＸ１）が同じ帯域に同調され、送信機２（ＴＸ２）と受信機２（ＲＸ２）が、第１の送信機／受信機対（ＴＸ１／ＲＸ１）が同調されたものとは異なる同じ帯域に同調されることが分かるであろう。最後の３つのＯＦＤＭシンボルの間には、送信機１（ＴＸ１）と受信機２（ＲＸ２）が同じ帯域に同調され、送信機２（ＴＸ２）と受信機１（ＲＸ１）が他方の帯域に同調される。よって、ＴＦＣフレームの終わりまでに、４つすべてのチャネルパス（２×２）が３つすべての帯域について推定される。

本発明の広範な適用を例示するには、前述の事例を一般化することが有用である。前述の例を、Ｍ個の送信アンテナとＮ個の受信アンテナを備えるシステムに一般化するためには、まず、伝送方式に関するいくつかの規則または制約条件の概要を説明しなければならない。これらの規則は、１）レガシーシステムがサポートされなければならず、２）１ＴＦＣフレームの間にすべてのＭＩＭＯチャネルが推定されなければならないという２つの簡単な原則から得られる。このプリアンブル伝送方式に関連する具体的な規則は以下の通りである。

送信機１（または少なくとも送信機の１つ）が、常に、ＥＣＭＡ−３６８規格で指定されるＴＦＣに従わなければならない。

他のすべての送信機は、レガシーシステムサポートを無効にしないように、送信機１と同じ帯域上で送信されてはならない。

少なくとも１台の受信機が、常に、各送信機に同調されている必要がある。

ＴＦＣフレームの終わりまでに、３つすべての帯域のすべてのＭＩＭＯチャネルパスが推定されなければならない。

「送信機１」という語は、システム内の特定の送信機に特有のものではなく、ラベル付け規約は任意のものであることが理解されるであろう。

前述の規則を使って、以下のように一般化を記すことができる。

Ｍを送信アンテナの数とし、Ｎを受信アンテナの数とする。Φはすべての受信アンテナの集合を表し、Φ_ｌ⊂Φ、ｌ＝１，２，・・・，Ｍを、Ｍ個の送信アンテナに同調されている受信アンテナの集合とする。これらの部分集合の和集合は全体集合である。

また、第１の集合と他のすべての集合とは、相互に排他的である。

ＴＦＣ１とＴＦＣ２（ＥＣＭＡ−３６８規格参照）では、送信機１とΦ₁の各受信機が、最初の３つのＯＦＤＭシンボルの（ＴＦＣによって指定される）同じ帯域に同調され、送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_mの各受信機が、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。

これらの３つのＯＦＤＭシンボル期間に、すべての送信が、帯域グループ内の３つすべての帯域にわたって循環しなければならない。ＴＦＣフレーム内の最後の３つのＯＦＤＭシンボルの間に、送信機１と

の各受信機は、（最初の３つのＯＦＤＭシンボルの送信で送信機１によって使用される帯域と同一の）同じ帯域に同調される。送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ₁の各受信機は、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。３つすべての帯域のすべてのチャネルを推定することは、Φ₂＝Φ₃＝・・・＝Φ_Mであるときにのみ可能であることが容易に検証され得る。本明細書で使用する指数付け表記は、任意のものであることが理解されるであろう。また、前述の方法は可逆でもある。すなわち、送信機１と

の各受信機が、最初の３つのＯＦＤＭシンボル期間に同じ帯域に同調され、直後に、この逆アルゴリズムの残りの部分が行われてもよい。

ＴＦＣ３とＴＦＣ４（ＥＣＭＡ−３６８規格参照）では、送信機１とΦ₁の各受信機が、（１から６まで指標付けされる）ＴＦＣフレーム内の奇数のＯＦＤＭシンボルの間、（ＴＦＣによって指定される）同じ帯域に同調され、送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_mの各受信機が、同じＯＦＤＭシンボル期間にわたって、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。これらの３つのＯＦＤＭシンボル期間に、すべての送信が、帯域グループ内の３つすべての帯域にわたって循環しなければならない。ＴＦＣフレーム内の偶数のＯＦＤＭシンボルの間、送信機１と

の各受信機は、（奇数のＯＦＤＭシンボルの送信で送信機１によって使用される帯域と同一の）同じ帯域に同調される。送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ₁の各受信機は、同じ３つのＯＦＤＭシンボル期間にわたって、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。３つすべての帯域のすべてのチャネルを推定することは、Φ₂＝Φ₃＝・・・＝Φ_Mのときにのみ可能である。本明細書で使用する指標付け表記は任意のものであることが理解されるであろう。また、前述の方法は可逆でもある。すなわち、送信機１と

の各受信機が、３つの奇数のＯＦＤＭシンボル期間に同じ帯域に同調され、直後に、この逆アルゴリズムの残りの部分が行われてもよい。

前述の方法の１つが使用されるときには、任意の所与の瞬間において、３つのうち２つの帯域だけで送信されることに留意すべきである。

前述の考察から、Ｍ−１個の送信機が同時に同じ帯域を使って、所与の受信機の集合にプリアンブル（トレーニング）シーケンスを伝えなければならないことが分かる。これは、送信間での干渉につながる。しかしながら、この干渉は、ＭＩＭＯチャネル推定の一般的な特徴であり、ＭＩＭＯ最小二乗（ＬＳ）チャネル推定、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）チャネル推定、直交トレーニングシーケンスなど、いくつかの手法を使って解決され得る。かかる手法は、当分野の技術者にはよく知られているであろう。

次に、上記の例を、複数のＴＦＣフレームとＴＦＩ論理チャネルを使ったＭＩＭＯチャネル推定の記述によって拡張する。

前述の技法は、すべてのチャネルが等しい信頼度で推定され得るため、（前述の例で示したような）２×２システムに最適である。しかしながら、２を上回る数の送信アンテナがあるときには、チャネル推定送信のＭ−１が、前述のように、同じ帯域を使って同じ受信機の集合に送信を行うため、相互に干渉し合うことになる。この問題が、（例えば）ＬＳまたはＭＭＳＥチャネル推定アルゴリズムと併せて直交プリアンブルを使用することによって克服され得ることは前に述べた。しかしながら、かかる場合、チャネル推定値の品質は、単一送信アンテナが送信媒体に排他的にアクセスできるときほど良好ではない。この場合、前述の方法を使って、初期チャネル推定値を獲得することができ、この後、ＰＬＣＰヘッダが、ＭＩＭＯシステムとレガシーシステムによって受け取られ、処理される。この処理の後、レガシー機器は、送信がレガシーシステムを対象とするものではないことを理解するはずであり、よって、（ＰＬＣＰヘッダで指定される）所与の期間にわたって送信を回避する。結果として、ＭＩＭＯシステムは、この媒体を次のチャネル推定送信に自由に使って、標準プリアンブルＴＦＣフレーム（図７参照）から獲得された初期チャネル推定値を強化することができる。この強化チャネル推定フレームを使って、いずれのＭＩＭＯチャネル推定値の品質も改善することができるが、おそらく、プリアンブルチャネル推定ＴＦＣフレームの間に直交プリアンブルシーケンスを利用したＭ−１個の送信アンテナと受信アンテナの間のチャネルの推定値を改善するのに使用される可能性が最も高いはずである。

本発明の具体的実施形態では、強化チャネル推定フレームで使用される完全なＴＦＣフレームの数は、

これは、すべてのチャネルに同等に信頼性の高いチャネル推定値を獲得するのに必要とされるフレーム数である。代替として、一部のＴＦＣフレームが（１／２の単位で）サポートされる場合には、使用されるＴＦＣフレームの数は、単に、

とすることができる。

別の例示的実施形態では、チャネル推定プリアンブルの間、帯域グループ内の３つすべての帯域を使って、６つのＯＦＤＭシンボルにわたるチャネルが推定され、チャネル推定を行うための合計１８個の時間周波数チャネルが与えられる。これが可能なのは、Ｍ＞２（Ｍ＝２、最適な事例が前述したものである）のときだけである。この場合、

であり、チャネルは、以下のように推定され得る。

ＴＦＣ１とＴＦＣ２（ＥＣＭＡ−３６８規格参照）では、送信機１とΦ₁の各受信機が、チャネル推定プリアンブルＴＦＣフレームの最初の３つのＯＦＤＭシンボルの間（ＴＦＣによって指定される）、同じ帯域に同調され、送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_mの各受信機は、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。これの３つのＯＦＤＭシンボル期間に、すべての送信が、この帯域グループ内の３つすべての帯域にわたって循環しなければならない。ＴＦＣフレーム内の最後の３つのＯＦＤＭシンボルの間には、送信機１とΦ₂の各受信機が（送信機１によって最初の３つのＯＦＤＭシンボルの送信に使用される帯域と同一の）同じ帯域に同調される。送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_{(m mod M)+1}の各受信機が、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。強化チャネル推定フレームでは、各ＴＦＣが、３つのＯＦＤＭシンボルのグループに分割される。第ｎグループ（ｎ＝１，２，・・・）の間、送信機１とΦ_{((n+1) mod M)+1}の各受信機が、（送信機１によってプリアンブルの間の送信に使用される帯域と同一の）同じ帯域に同調される。送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_{((n+ m) mod M)+1}の各受信機は、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。本明細書で使用する指標付け表記が任意のものであることが理解されるであろう。また、前述の手順における各ステップも置換され得る。

ＴＦＣ３とＴＦＣ４（ＥＣＭＡ−３６８規格参照）では、送信機１とΦ_１の各受信機が、チャネル推定プリアンブルＴＦＣフレームの奇数のＯＦＤＭシンボルの間、（ＴＦＣによって指定される）同じ帯域に同調され、送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_mの各受信機が、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。これらの３つのＯＦＤＭシンボル期間に、すべての送信が帯域グループ内の３つすべての帯域にわたって循環しなければならない。ＴＦＣフレーム内の偶数ＯＦＤＭシンボルの間、送信機１とΦ₂の各受信機は、（送信機１によって最初の３つのＯＦＤＭシンボルの送信に使用される帯域と同一の）同じ帯域に同調される。送信機ｍ（ｍ＞１）と
Φ_{(m mod M)+1}の受信機は、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。強化チャネル推定フレームでは、各ＴＦＣが、（奇数と偶数の）３つのＯＦＤＭシンボルのグループに分割される。第ｎグループ（ｎ＝１，２，・・・）において、送信機１とΦ_{((n+1) mod M)+1}の受信機が、（送信機１によってプリアンブルの間送信に使用される帯域と同一の）同じ帯域に同調される。送信機ｍ（ｍ＞１）とΦ_{((n+ m) mod M)+1}の受信機は、同じ３つのＯＦＤＭシンボルの間、（送信機１によって使用される帯域とは異なる）同じ帯域に同調される。本明細書で使用する指標付け表記は任意のものであることが理解されるであろう。また、前述の手順における各ステップも置換され得る。

次に、Ｍ＝Ｎ＝３であり、ＴＦＣ１が使用される場合の一例を説明する。前述の方法を用いると、ＭＩＭＯチャネルが、以下のやり方で３つすべての帯域について推定され得る。チャネル推定プリアンブルの間、図８に示すように、送信機１は、ＴＦＣ帯域（１、２、および３）上で順次送信を行い、送信機２は、帯域２、３および１上で順次送信を行い、送信機３は、帯域３、１および２上で順次送信を行う。

プリアンブルＴＦＣフレームの最初の３つのＯＦＤＭシンボル期間には、受信機１が送信機１に、受信機２が送信機２に、受信機３が送信機３に同調され、プリアンブルＴＦＣフレームの最後の３つのシンボル期間には、受信機１が送信機３に、受信機２が送信機１に、受信機３が送信機２に同調される。これを図９に示す。ＰＬＣＰヘッダの後で、強化チャネル推定フレームが使用される。このフレーム（ＯＦＤＭシンボル数としての）の長さは、３の倍数である。最初の３つのＯＦＤＭシンボル期間には、受信機１が送信機２に、受信機２が送信機３に、受信機３が送信機１に同調され、これが図９に示されている。よって、直交トレーニングシーケンスが用いられなかった（または必要とされなかった）ため、強化チャネル推定フレームの最初の３つのＯＦＤＭシンボルの終わりまでに、すべてのＭＩＭＯチャネルが同等に信頼度で推定されている。しかしながら、強化推定フレームが、３つのＯＦＤＭシンボルより長くなり得ることに留意することは重要である。この場合、チャネル推定値は、よりロバストのものとすることもできる。

ＦＦＩ論理チャネルが使用され、レガシーサポートが必要とされるときには、強化チャネル推定フレームが必要である。この場合のチャネル推定問題は、バンドホッピングが用いられない（図３参照）ため、８０２．１１ｎ型システムの問題に類似する。

レガシーサポートが不要であるとき、ＭＩＭＯチャネルは、前述の方法のいずれかを使って推定することができ、この場合、強化チャネル推定フレームが、ＰＬＣＰプリアンブルの後に来る必要がない（図１０参照）。また、ＭＩＭＯシステムは、ＥＣＭＡ−３６８ＴＦＣまたはＥＣＭＡ−３６８チャネル推定プリアンブルシーケンスを使用する必要もない。

従来のＥＣＭＡ−３６８パケット構造は、現在、ＭＩＭＯチャネル推定をサポートすることができない。本発明の各態様は、現在のＥＣＭＡ−３６８機器との後方互換性を保持しながら、ＭＩＭＯチャネル推定をサポートする方法を提供する。

さらに、本発明の各態様は、ネットワーク内のレガシーシステムをサポートしながら、ＭＩＭＯチャネル推定を提供する。しかも、ＭＩＭＯチャネル推定値が、オーバーヘッドのきわめて少ない、または全く追加されない、効率のよいやり方で獲得され得る。さらに、本発明は、前述のやり方でチャネル推定を達成する装置に存することも理解されるものであり、本発明の実現に適したシステムの具体的実施形態が図１１と図１２に示されている。

本発明の一実施形態で使用される通信ネットワークが図１１に示されている。この通信ネットワークは、アクセスポイント１００とネットワークノードＡ １０２、ノードＢ １０４、ノードＣ １０６を備える無線ネットワークである。アクセスポイント１００は、この例では広帯域モデムによって（インターネットなどの）外部ネットワークに接続されている。パケットベースのデータをストリーミングする外部ソースへの接続を確立するアクセスポイントには、他の代替の構成も行われ得ることが理解されるであろう。

アクセスポイント１００は、ノードＡ １０２、Ｂ １０４、Ｃ １０６との無線通信を確立する。よって、アクセスポイント１００は、外部ネットワークとそれぞれのノード１０２、１０４、１０６の間でデータを経路指定するように構成されている。

この実施形態では、ほんの一例として、ノードＡ １０２は携帯式ラップトップコンピュータであり、ノードＢ １０４はデスクトップコンピュータであり、ノードＣ １０６は、テレビやハイファイシステムと連動して動作するマルチメディア機器（セットトップボックスなど）である。これらのノード１０２、１０４、１０６は、それぞれ、複数のアンテナを具備し、同様に複数のアンテナを用いるアクセスポイント１００と通信するように構成されている。

図１２には、本発明の一実施形態におけるアクセスポイント１００の構造が示されている。この実施形態において、アクセスポイント１００は、インターネットへの接続を確立するために、前述のような広帯域モデム２０２を具備している。広帯域モデム２０２は汎用バス２０４に接続されており、汎用バス２０４は、さらに、（必要に応じてＲＡＭとＲＯＭ機能が組み合わさった）作業メモリ２０６、プロセッサ２０８、無線ネットワークアクセスコントローラ２３０、および大容量記憶装置２１６に接続している。アクセスコントローラ２３０は、さらに、アンテナ２１２に接続されている。作業メモリ２０６は、アクセスポイント１００の動作を制御するソフトウェアアプリケーション２３０を含む。このソフトウェアアプリケーションは、アクセスポイント１００を、本発明の具体的実施形態に合致する、前述のチャネル推定方式に従って動作するよう構成するように動作する。

さらに、プロセッサ２０８とやりとりするユーザ操作可能な入力装置２２０が設けられている。ユーザ操作可能な入力装置２２０は、入力操作を解釈し、データ信号に変換するための任意の手段を備える。

さらに、ユーザへの情報の出力のために、オーディオ／ビデオ出力装置２２２が、汎用バス２０４に接続されている。オーディオ／ビデオ出力装置２２２には、例えば、スピーカやビデオ表示ユニットなど、ユーザに情報を提示することのできる任意の機器が含まれる。

次に、アクセスポイント１００の動作を説明する。ネットワークノードにあるアプリケーションの実行に基づき、広帯域モデム２０２を介して確立される接続によって外部ネットワークからデータが検索される。モデムが接続を確立するやり方は、本発明とは無関係であり、従来の種類のものとすることができる。

次いで、検索データがＲＡＭ２０６に格納される。アクセスコントローラ２３０は、進行状態に基づいて、アクセスポイント１００と、これ以外のノード１０２、１０４、１０６によるネットワークへのアクセスを決定する。アクセスコントローラ２３０は、他のノードに、複数アンテナノードによる受信のためのさらなるチャネル推定の機会を提供するように動作する、レガシーバンドホッピング方式と同時バンドホッピング方式を含む複数帯域チャネル推定部分を用いる、前述のような、本発明の具体的実施形態に従ったフレームを送出するように動作する。

よって、各機器は、本例では、前述のように、フレームのチャネル推定部分を送信し、受信することができる。本発明の実施形態は、ある機器上の受信機構と別の機器上の送信機構の対話とみなすこともでき、単一機器上の受信機構と送信機構の組み合わせとして考えることもできる。

ＥＣＭＡ−３６８送信プリアンブルの抜粋を示すフレームタイミング図である。 ＥＣＭＡ−３６８送信プリアンブルの別の抜粋を示すフレームタイミング図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ規格のいくつかのプロファイルに従って構築されたフレームを示す図である。 従来技術例によるチャネル抽出プリアンブルの送信を示すＴＦＣフレームの図である。 本発明の第１の具体的実施形態によるチャネル抽出プリアンブルの送信を示すＴＦＣフレームの図である。 図５に対応する、対応する受信機の動作を示す図である。 本発明の一実施形態によるパケット構造の一部分を示す図である。 本発明の第２の具体的実施形態によるチャネル抽出プリアンブルの送信を示すＴＦＣフレームの図である。 第２の具体的実施形態による協働する受信機の動作を示すタイミング図である。 図７に示すパケット構造の一部分の変形を示す図である。 本発明の具体的実施形態が実施される無線ネットワークを示す概略図である。 図１１の無線ネットワークに示すアクセスコントローラを示す概略図である。

Claims (11)

1. チャネル推定シーケンスフレームが、複数アンテナを有する送信機によるチャネル推定シンボルの送信と、複数アンテナを有する受信機による前記チャネル推定シンボルの受信のために予約される、無線ＭＩＭＯ通信システムにおいてチャネル推定値を決定する方法であって、
   第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、前記送信機の第１のアンテナからチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、別の帯域で前記第１のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信することと、
   前記第１のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスと相補的である第２のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、前記送信機の第２のアンテナにおいてチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、周波数帯域で、前記第２のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信することと、
   前記受信機の第１のアンテナにおいて、前記第１のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスの前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信し、この後、前記第１のアンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、
   前記受信機の第２のアンテナにおいて、前記第１のシンボル期間に、前記第２のバンドホッピングシーケンスの前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信し、この後、前記第２のアンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、
   前記２つの同時送信するステップが、前記個々のバンドホッピングシーケンスの反復を通じて繰り返され、
   前記受信機の前記第１のアンテナ以外のアンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１のシンボル期間に、前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信し、この後、前記第１のアンテナ以外の前記アンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、
   前記受信機の前記第２のアンテナ以外のアンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１のシンボル期間に、前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信し、この後、前記第２のアンテナ以外の前記アンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信することと、
   を含む方法。
2. 前記受信機の前記第１のアンテナ以外のアンテナにおいて受信する前記ステップは、前記受信機の前記第２のアンテナにおいて受信することを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のアンテナ以外のアンテナにおいて受信する前記ステップは、前記受信機の前記第１のアンテナにおいて受信することを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１のバンドホッピングシーケンスは、前記チャネルで定義される３帯域の間の３ホップシーケンスを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記第２のバンドホッピングシーケンスは前記３帯域の間の３ホップシーケンスを含み、前記第２のバンドホッピングシーケンスは前記第１のバンドホッピングシーケンスと一致しない請求項４に記載の方法。
6. 前記送信機は２を上回る数のアンテナを備え、前記第１のシンボル期間に、前記送信機の前記アンテナまたは別の各アンテナにおいて、前記第１および第２のバンドホッピングシーケンスと相補的である第３のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域でチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第３のバンドホッピングシーケンスに従って、周波数帯域で前記送信機の前記アンテナまたは別の各アンテナからチャネル推定シンボルを順次送信することを含む請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記送信機は２を上回る数のアンテナを備え、
   前記第１のシンボル期間に、前記送信機の前記アンテナまたは別の各アンテナにおいて、前記第２のアンテナで送信されるのと同じシンボルであるチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記送信機の前記アンテナまたは別の各アンテナから、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、周波数帯域でチャネル推定シンボルを順次送信することを含む請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
8. ＭＩＭＯ受信機による受信と決定のために、送信フレームのデータ部分で、前記チャネル推定シーケンスの追加の反復を送信するステップを含む請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. それぞれが第１と第２のアンテナを有する送信機と受信機を備える無線ＭＩＭＯ通信ネットワークであって、
   前記送信機が、チャネル推定値の決定のためにチャネル推定シーケンスフレームを送信するように動作し、
   前記送信機が、第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、前記送信機の前記第１のアンテナからチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、別の帯域で前記第１のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信するように動作し、
   前記送信機が、さらに、前記第１のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスと相補的である第２のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、前記第２のアンテナにおいてチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、周波数帯域で前記第２のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信するように動作し、
   前記受信機が、前記受信機の前記第１のアンテナにおいて、前記第１のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスの前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第１のアンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作し、
   前記受信機が、さらに、前記受信機の前記第２のアンテナにおいて、前記第１のシンボル期間に、前記第２のバンドホッピングシーケンスの前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第２のアンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作し、
   前記送信機が、個々のバンドホッピングシーケンスを通じて前記２つの送信動作を繰り返すように動作し、
   前記受信機が、前記受信機の前記第１のアンテナ以外のアンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１のシンボル期間に、前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第１のアンテナ以外の前記アンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作し、
   前記受信機が、前記受信機の前記第２のアンテナ以外のアンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１のシンボル期間に、前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第２のアンテナ以外の前記アンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作するＭＩＭＯ通信ネットワーク。
10. 送信手段および受信手段、ならびに第１と第２のアンテナを備える通信装置であって、
    前記送信手段が、別の通信装置と連携してのチャネル推定値の決定のためにチャネル推定シーケンスフレームを送信するように動作し、
    前記送信手段が、第１のシンボル期間に、第１のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、前記第１のアンテナからチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、別の帯域で前記第１のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信するように動作し、
    前記送信手段が、さらに、前記第１のシンボル期間に、前記第１のバンドホッピングシーケンスと相補的である第２のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で、前記第２のアンテナにおいてチャネル推定シンボルを送信し、この後、後続のシンボル期間に、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、周波数帯域で前記第２のアンテナからチャネル推定シンボルを順次送信するように動作し、
    前記送信機が、個々のバンドホッピングシーケンスを通じて前記２つの送信動作を繰り返すように動作し、
    前記受信機が、前記第１のアンテナにおいて、第１のシンボル期間に、協働する装置によって第１のバンドホッピングシーケンスの第１の帯域で送信されるチャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第１のアンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作し、
    前記受信機が、さらに、前記受信機の前記第２のアンテナにおいて、前記第１のシンボル期間に、別の装置によって前記第２のバンドホッピングシーケンスの前記第１の帯域で送信されるチャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第２のアンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作し、
    前記受信手段が、別の装置で個々のバンドホッピングシーケンスを通じて前記２つの送信動作の反復を予期するように動作し、
    前記受信機が、前記受信機の前記第１のアンテナ以外のアンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１のシンボル期間に、前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第１のアンテナ以外の前記アンテナにおいて、前記第１のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作し、
    前記受信機が、前記受信機の前記第２のアンテナ以外のアンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスの第２の反復の第１のシンボル期間に、前記第１の帯域で送信される前記チャネル推定シンボルを受信するように動作し、この後、前記第２のアンテナ以外の前記アンテナにおいて、前記第２のバンドホッピングシーケンスに従って、続いて送信されるシンボルを受信するように動作する通信装置。
11. 汎用コンピュータ通信機器を請求項１０に記載の装置として構成するように動作するコンピュータプログラム製品。

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