(57)【要約】      （修正有）【課題】ＯＦＤＭシステムにおける無線チャネルの周波数応答を推定するための技術を提供する。【解決手段】ある方法では、無線チャネルの周波数応答の最初の推定はサブバンドの第１のグループに対して第１のグループのサブバンドを介して受信されたパイロットの送信に基づいて得られる。そして無線チャネルのインパルス応答の推定は周波数応答の最初の推定に基づいて導き出される。次に無線チャネルの周波数応答の向上した推定はサブバンドの第２のグループに対してインパルス応答の推定に基づいて導き出される。第１及び第２のグループはそれぞれ使用可能なサブバンドの全て或いは部分集合のみを含んでよい。複数の端末によるそれらに関連づけられたサブバンドのグループでのパイロットの同時送信を可能にするためにサブバンドの多重化は用いられてよい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線チャネルの周波数応答を推定するための方法であって、
サブバンドの第１のグループに対して無線チャネルの周波数応答の最初の推定を得ることと、
周波数応答の最初の推定に基づいてサブバンドの第２のグループに対して無線チャネルの周波数応答の向上した推定を導き出すことであって、周波数応答の最初の推定に基づいて暗示的或いは明示的に導き出された無線チャネルのインパルス応答の推定に基づいて周波数応答の向上した推定を導き出すこととを具備する方法。
【請求項２】
第２のグループは第１のグループの中のサブバンド含む請求項1記載の方法。
【請求項３】
第２のグループは第１のグループの中には無い少なくとも１つの追加のサブバンドをさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
チャネルの周波数応答の最初の推定は第１のグループのサブバンドを介して受信されるパイロットの送信に基づいて得られる請求項1記載の方法。
【請求項５】
周波数応答の最初の推定は送信されたパイロットシンボルに対する受信されたパイロットシンボルの比に基づいて得られる請求項４記載の方法。
【請求項６】
インパルス応答の推定は最小二乗推定に基づいて導き出される請求項1記載の方法。
【請求項７】
第１のグループの中のサブバンドに対して第１の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列を形成することをさらに具備し、インパルス応答の推定は前記第１のＤＦＴ行列にも基づいて暗示的或いは明示的に導き出される請求項1記載の方法。
【請求項８】
第２のグループの中のサブバンドに対して第２のＤＦＴ行列を形成することをさらに具備し、周波数応答の向上した推定は前記第２のＤＦＴ行列にも基づいて導き出される請求項７記載の方法。
【請求項９】
サブバンドの第１のグループはデータ送信のために使用可能な全てのサブバンドの部分集合である請求項1記載の方法。
【請求項１０】
第１のグループの中のサブバンドは使用可能なサブバンドにわたって均一に分布させられている請求項９記載の方法。
【請求項１１】
第１のグループの中のサブバンドに対する送信電力は全送信電力を最大限許された送信電力のレベルに維持するように調整される請求項1記載の方法。
【請求項１２】
Ｍはデータ送信のために使用可能なサブバンドの数であって、Ｓは第１のグループの中のサブバンドの数であって、第１のグループの中の各サブバンドに対する送信電力は、Ｍ個の全てのサブバンドに最大限許された送信電力を均一に割り当てることによって得られる平均電力のレベルと比較してＭ／Ｓの比だけ増加させられる請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
第１のグループはデータ送信のために使用可能な全てのサブバンドを含む請求項1記載の方法。
【請求項１４】
第２のグループはデータ送信のために使用可能な全てのサブバンドを含む請求項1記載の方法。
【請求項１５】
ＳはＬより大きいか等しく、第１のグループはＳ個のサブバンドを含み、無線チャネルに対するインパルス応答の推定はＬ個のタップを含む請求項1記載の方法。
【請求項１６】
Ｓは１．１＊Ｌに近似的に等しい請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
第１及び第２のグループの中のサブバンドは直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）によって提供される直交するサブバンドである請求項1記載の方法。
【請求項１８】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）通信システムにおける無線チャネルの周波数応答を推定するための方法であって、
第１のグループの中のサブバンドを介して受信されたパイロットの送信に基づいてサブバンドの第１のグループに対する無線チャネルの周波数応答の最初の推定を得ることであって、サブバンドの第１のグループはデータ送信のために使用可能な全てのサブバンドの部分集合である周波数応答の最初の推定を得ることと、
周波数応答の最初の推定に基づいて使用可能なサブバンドに対する無線チャネルの周波数応答の向上した推定を導き出すことであって、周波数応答の最初の推定に基づいて暗示的或いは明示的に導き出された無線チャネルのインパルス応答の推定に基づいて周波数応答の向上した推定が導き出され、第１のグループの中のサブバンドに対する第１の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列及び使用可能なサブバンドに対する第２のＤＦＴ行列に基づいて周波数応答の向上した推定がさらに導き出される周波数応答の向上した推定を導き出すこととを具備する方法。
【請求項１９】
無線通信システムにおける複数の端末のそれぞれに対する無線チャネルの周波数応答を推定するための方法であって、
複数の端末のそれぞれに対する無線チャネルの周波数応答の最初の推定を得ることであって、複数の端末のそれぞれはサブバンドの複数の別々のグループの中のそれぞれ１つと関連づけられていて、それぞれの端末に対する周波数応答の最初の推定は関連付けられたグループの中のサブバンドを介して受信されたパイロットの送信に基づいてサブバンドの関連付けられたグループに対して得られる周波数応答の最初の推定を得ることと、
複数の端末のそれぞれに対する無線チャネルの周波数応答の向上した推定をその端末に対する周波数応答の最初の推定に基づいて導き出すことであって、それぞれの端末に対する周波数応答の向上した推定はサブバンドの特定のセットをカバーしてそしてその端末に対する周波数応答の最初の推定に基づいて暗示的或いは明示的に導き出されたその端末に対する無線チャネルのインパルス応答の推定に基づいて導き出される周波数応答の向上した推定を導き出すこととを具備する方法。
【請求項２０】
サブバンドの複数の別々のグループは複数の使用可能なサブバンドから形成され、複数の別々のグループのそれぞれの中のサブバンドは複数の使用可能なサブバンドにわたって均一に分布させられている請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
無線チャネルの周波数応答を推定するように動作可能な装置であって、
サブバンドの第１のグループに対して無線チャネルの周波数応答の最初の推定を得るための手段と、
インパルス応答の推定に基づいてサブバンドの第２のグループに対して無線チャネルの周波数応答の向上した推定を導き出すための手段であって、周波数応答の最初の推定に基づいて暗示的或いは明示的に導き出された無線チャネルのインパルス応答の推定に基づいて周波数応答の向上した推定が導き出される手段とを具備する装置。
【請求項２２】
第２のグループは第１のグループの中のサブバンドを含み、そして第１のグループの中には無い少なくとも１つの追加のサブバンドを含む請求項２1記載の装置。
【請求項２３】
インパルス応答の推定が第１のグループのサブバンドに対する第１の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列にも基づいて導き出され、周波数応答の向上した推定が第２のグループのサブバンドに対する第２のＤＦＴ行列にも基づいて導き出される請求項２1記載の装置。
【請求項２４】
無線通信システムにおけるアクセスポイントであって、
１つ或いはそれ以上の端末からパイロットの送信を受信するように動作可能な復調器であって、サブバンドの複数の別々のグループは複数の使用可能なサブバンドから形成され、１つ或いはそれ以上の端末のそれぞれはサブバンドの複数の別々のグループから選択されその端末に割り当てられているサブバンドの特定のグループでパイロットを送信する復調器と、
１つ或いはそれ以上の端末のそれぞれのために上りリンクのチャネルの周波数応答の最初の推定を得るように動作可能なコントローラであって、それぞれの端末に対する周波数応答の最初の推定はその端末に割り当てられたサブバンドのグループをカバーしてそしてその端末から受信されたパイロットの送信に基づいて得られ、そして
１つ或いはそれ以上の端末のそれぞれのために上りリンクのチャネルの周波数応答の向上した推定をその端末に対する周波数応答の最初の推定に基づいて導き出すように動作可能なコントローラであって、それぞれの端末に対する周波数応答の向上した推定はその端末に対する周波数応答の最初の推定に基づいて暗示的或いは明示的に導き出されたその端末に対する無線チャネルのインパルス応答の推定に基づいて導き出されるコントローラとを具備するアクセスポイント。
【請求項２５】
複数の別々のグループのそれぞれの中のサブバンドは複数の使用可能なサブバンドにわたって均一に分布させられている請求項２４記載のアクセスポイント。
【請求項２６】
無線通信システムにおける端末であって、
サブバンドの第１のグループでのパイロットの送信を受信するように動作可能な復調器と、
第１のグループのサブバンドを介して受信されたパイロットの送信に基づいてサブバンドの第１のグループに対する下りリンクのチャネルの周波数応答の最初の推定を得るように動作可能なコントローラであって、そして
周波数応答の最初の推定に基づいてサブバンドの第２のグループに対する下りリンクのチャネルの周波数応答の向上した推定を導き出すように動作可能なコントローラであって、周波数応答の向上した推定は周波数応答の最初の推定に基づいて暗示的或いは明示的に導き出された無線チャネルのインパルス応答の推定に基づいて導き出されるコントローラとを具備する端末。
【請求項２７】
第２のグループは第１のグループの中のサブバンドを含み、そして第１のグループの中には無い少なくとも１つの追加のサブバンドを含む請求項２６記載の端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全ての目的に対して参照としてここにそのまま組み込まれる、２００２年１０月２９日に出願された、“ＯＦＤＭ通信システムのためのチャネル推定（Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｆｏｒ  ＯＦＤＭ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）”と題された２００２年１０月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／４２２，３６２号と、“無線通信システムにおける上りリンクのパイロット及びシグナリングの送信（Ｕｐｌｉｎｋ  Ｐｉｌｏｔ  Ａｎｄ  Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）” と題された２００２年１０月２９日に出願された米国仮特許出願第６０／４２２，３６８号の両方に関する。
【０００２】
本発明は一般にデータ通信、より具体的には直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムのような、複数のサブバンドを伴った通信システムにおける無線チャネルの応答を推定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００３】
無線通信システムは、音声、パケットデータ、その他のような様々なタイプの通信を提供するために広く発展させられている。これらのシステムは利用可能なシステムの資源を共有することによって複数のユーザを伴う通信をサポートすることができる多元接続（ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ａｃｃｅｓｓ）システムであってよい。そのような多元接続システムの例は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、及び直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムを含む。
【０００４】
ＯＦＤＭは全体のシステム帯域幅を複数（Ｎ）の直交サブバンドへと分割する。これらのサブバンドは、トーン（ｔｏｎｅ）、周波数ビン（ｂｉｎ）、そして周波数サブチャネルとも呼ばれる。ＯＦＤＭでは、各サブバンドはその上でデータを変調できるそれぞれのサブキャリアと関連付けられる。それゆえ各サブバンドはデータを送信するために使用できる独立した送信チャネルとみなしてよい。
【０００５】
無線通信システムにおいて、送信機からのＲＦ変調された信号は多数の伝播パスを介して受信機に到達してよい。ＯＦＤＭシステムの場合、Ｎ個のサブバンドは、フェージング及びマルチパスの異なった効果によって異なった実際のチャネルを経験してよく、そしてその結果異なった複素数のチャネル利得と関連付けられてよい。
【０００６】
送信機及び受信機の間の無線チャネルの応答の正確な推定は、利用可能なサブバンドの上でデータを有効に送信するために通常必要とされる。チャネルの推定は送信機からパイロットを送信すること及び受信機においてパイロットを測定することによって通常実行される。パイロットは受信機によって先験的に（ａ  ｐｒｉｏｒｉ）知られているシンボルから構成されているので、チャネル応答はパイロットの送信に用いられる各サブバンドに対して送信されたパイロットシンボルに対する受信されたパイロットシンボルの比として推定することができる。
【０００７】
パイロットの送信はＯＦＤＭシステムにおけるオーバーヘッド（ｏｖｅｒｈｅａｄ）を表している。それゆえ、可能な程度にパイロットの送信を最小化することが望ましい。しかしながら、無線チャネルの雑音及び他の人工的なもののために、受信機がチャネル応答の適度に正確な推定を得るためには十分な量のパイロットが送信される必要がある。さらにその上、マルチパスの成分におけるフェージング及び変化に起因する時間にわたるチャネルの変化に対応するためにパイロットの送信は繰り返される必要がある。結果的に、ＯＦＤＭシステムに対するチャネル推定はシステム資源のかなりの部分を通常消費する。
【０００８】
無線通信システムの下りリンクにおいて、アクセスポイント（或いは基地局）からの単一のパイロット送信は多数の端末によってアクセスポイントから各端末への異なる下りリンクのチャネルの応答を推定するために使用できる。しかしながら、上りリンクでは、端末からアクセスポイントへの上りリンクチャネルを推定することをアクセスポイントに可能とするために各端末は別々にパイロット送信を送る必要がある。結果的に、パイロット送信に起因するオーバーヘッドは上りリンクのパイロット送信に起因して悪化させられる。
【０００９】
それゆえ、ＯＦＤＭシステムにおいて、特に上りリンクにおいてより効率的にチャネル応答を推定するための技術に対する需要が当該技術分野に存在する。
【発明の概要】
【００１０】
複数のサブバンドを有する通信システム（例えば、ＯＦＤＭシステム）における無線チャネルの周波数応答を推定するための技術がここで提供される。無線チャネルのインパルス応答はＬ個のタップで特徴付けることができることが知られている。ここで、ＬはＯＦＤＭシステムにおける全サブバンド数Ｎより通常かなり小さい。チャネルのインパルス応答に対してＬ個のタップのみが必要であるので、無線チャネルの周波数応答は（Ｎの代わりに）Ｌ次元の部分空間に存在し、（全部でＮ個のサブバンドの代わりに）Ｌ個の適当に選択されたサブバンドの数だけに対するチャネル利得に基づいて十分に特徴付けられてよい。さらにその上、Ｌ個より多くのチャネル利得が利用可能であるときですら、上で説明した性質は、以下で説明されるようにこの部分空間の外の雑音成分を抑制することによって無線チャネルの周波数応答の向上した推定を得るために使用してよい。
【００１１】
ある実施形態において、（例えば、ＯＦＤＭシステムにおける）無線チャネルの周波数応答を推定するための方法が提供される。この方法に従って、サブバンドの第１のグループに対して無線チャネルの周波数応答の最初の推定が第１のグループのサブバンドを介して受信されたパイロット送信に基づいて得られる。第１のグループはデータ送信に使用可能なサブバンドの全て或いは部分集合のみを含んでよい。そして無線チャネルのインパルス応答の推定は、最初の周波数応答の推定及び第１のグループのサブバンドに対する第１の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列に基づいて導かれる。以下に説明するように、インパルス応答の推定は最小二乗推定として導かれてよい。次にサブバンドの第２のグループに対して無線チャネルの周波数応答の向上した推定は、インパルス応答の推定及び第２のグループのサブバンドに対する第２のＤＦＴ行列に基づいて導かれる。第２のグループは使用可能なサブバンドの全て或いは部分集合を含んでよく、そして第１のグループが全ての使用可能なサブバンドを含んではいない場合に第１のグループに含まれていない少なくとも１つの追加的なサブバンドを含むだろう。
【００１２】
本発明の様々な側面及び実施形態が以下でさらに詳細に説明される。
【００１３】
本発明の特徴、性質、利点は、同様な参照記号は全体を通して相応して一致する図と共に理解される場合に以下で示される詳細な説明からより明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、ＯＦＤＭのサブバンドの構成を示す。
【図２Ａ】図２Ａは、無線チャネルの周波数応答とインパルス応答との間の関係を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＯＦＤＭシステムにおけるＮ個の全サブバンドのためのＤＦＴ行列を示す。
【図３Ａ】図３Ａは、ＯＦＤＭシステムにおけるＭ個の使用可能なサブバンド及びＮ個の全サブバンドのためのＤＦＴ行列の間の関係を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、Ｍ個の使用可能なサブバンドでのパイロットの送信から導かれたインパルス応答の推定に基づいた周波数応答の向上した推定の導出を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、Ｓ個の割り当てられたサブバンド及びＮ個の全サブバンドのためのＤＦＴ行列の間の関係を示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは、Ｓ個の割り当てられたサブバンドでのパイロットの送信から導かれたインパルス応答の推定に基づいた周波数応答の向上した推定の導出を示す。
【図５】図５は、サブバンドの多重化をサポートするＯＦＤＭのサブバンド構成を示す。
【図６】図６は、無線チャネルの周波数応答を推定するための処理を示す。
【図７】図７は、アクセスポイント及び端末のブロック図を示す。
【詳細な説明】
【００１５】
ここで説明されるチャネル推定の技術は複数のサブバンドを伴ういかなる通信システムに対しても使用してよい。明確さのために、これらの技術はＯＦＤＭシステムに対して説明される。
【００１６】
図１はＯＦＤＭシステムで使用されてよいサブバンドの構成１００を示す。ＯＦＤＭシステムはＷ  ＭＨｚの全システムの帯域幅を有していて、それはＯＦＤＭを用いたＮ個の直交するサブバンドへと分割される。それぞれのサブバンドはＷ／Ｎ  ＭＨｚの帯域幅を有する。典型的なＯＦＤＭシステムにおいて、Ｎ個の全サブバンドのうちＭ個のみがデータ送信に使用される。ここでＭ＜Ｎである。これらＭ個の使用可能なサブバンドはデータサブバンドとも呼ばれる。残っているＮ−Ｍ個のサブバンドはデータ送信に使用されず、ＯＦＤＭシステムにスペクトルマスク（ｓｐｅｃｕｔｒａｌ  ｍａｓｋ）の要求を満たすことを可能にさせるためにガードサブバンドとして役立つ。Ｍ個の使用可能なサブバンドはＦからＦ＋Ｍ−１のサブバンドを含む。
【００１７】
ＯＦＤＭの場合、各サブバンドで送信されることになっているデータはそのサブバンドの使用に対して選択された特定の変調方式を用いて最初に変調される（即ち、シンボルへマップされる）。信号の値はＮ−Ｍの使用されないサブバンドのそれぞれに対してはゼロに設定される。それぞれのシンボル期間に対して、Ｎ個のシンボル（即ち、Ｍ個の変調シンボルとＮ−Ｍのゼロ）は逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いて時間領域へと変換され、Ｎ個の時間領域のサンプルを含む“変換された”シンボルを得る。各変換されたシンボルの持続期間は各サブバンドの帯域幅に反比例して関係している。例えば、システム帯域幅がＷ＝２０ＭＨｚでありＮ＝２５６であるならば、各サブバンドの帯域幅は７８．１２５ＫＨｚ（或いはＷ／Ｎ  ＭＨｚ）であり、各変換されたシンボルの持続期間は１２．８μ秒（或いはＮ／Ｗ  μ秒）である。
【００１８】
ＯＦＤＭは、全システム帯域幅の異なった周波数での異なったチャネル利得によって特徴付けられる周波数選択性フェージングに対処する能力のようなある種の利点を提供できる。周波数選択性フェージングは符号間干渉（ＩＳＩ）に伴われることは良く知られている。符号間干渉は受信された信号の中の各シンボルが受信された信号の中の後続するシンボルへの歪みとして働く現象である。ＩＳＩの歪みは受信されたシンボルを正しく検出する能力へ影響を与えることによって性能を劣化する。周波数選択性フェージングは、対応するＯＦＤＭシンボルを形成するように各変換されたシンボルの部分を繰り返すこと（或いは各変換されたシンボルに巡回接頭部（ｃｙｃｌｉｃ  ｐｒｅｆｉｘ）を付加すること）によってＯＦＤＭでは便利に対処することができ、そして対応するＯＦＤＭシンボルは無線チャネル上を送信される。
【００１９】
各ＯＦＤＭシンボルに対する巡回接頭部の長さ（即ち、繰り返される量）はシステムの遅延広がりに依存している。与えられた送信機に対する遅延広がりは、送信機によって送信された信号に対して受信機において最も速く信号が到着した時と最も遅く信号が到着した時との差分である。システムの遅延広がりとはシステムの中の全ての端末に対する予想される最悪の場合の遅延広がりである。効率的にＩＳＩに対処するために、巡回接頭部はシステムの遅延広がりよりも長くなるべきである。
【００２０】
各変換されたシンボルはＮ個のサンプル期間の持続期間を有し、そこで各サンプル期間は（１／Ｗ）μ秒の持続期間を有する。巡回接頭部はＣＰ個のサンプルを含むように定義されてよく、ＣＰはシステムの遅延広がりに基づいて選択された適当な整数である。特に、ＣＰは、無線チャネルのインパルス応答に対するタップ数（Ｌ）より大きく或いは等しくなるように選択される（即ち、ＣＰ≧Ｌ）。この場合、各ＯＦＤＭシンボルはＮ＋ＣＰ個のサンプルを含み、各シンボル期間はＮ＋ＣＰ個のサンプル期間に及ぶ。
【００２１】
ＯＦＤＭシステムのＮ個のサブバンドは異なるチャネル条件（即ち、フェージング及びマルチパスに起因する異なる効果）を経験してよく、異なる複素数のチャネル利得と関係付けられてよい。チャネル応答の正確な推定は受信機で適切にデータを処理する（例えば、復号及び復調する）ために通常必要とされる。
【００２２】
ＯＦＤＭシステムにおける無線チャネルは、時間領域のチャネルのインパルス応答、ｈ、或いは対応する周波数領域のチャネルの周波数応答、Ｈのいずれかによって特徴付けられてよい。チャネルの周波数応答Ｈはチャネルのインパルス応答ｈの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）である。この関係は以下のように行列形式で表現されるだろう：
Ｈ＝Ｗｈ                                    式（１）
ここでｈはＯＦＤＭシステムにおける送信機及び受信機の間の無線チャネルのインパルス応答に対する（Ｎ×１）のベクトルであり、
Ｈは無線チャネルの周波数応答に対する（Ｎ×１）のベクトルであり、そして
ＷはベクトルｈにＤＦＴを実行してベクトルＨを得るために用いられる（Ｎ×Ｎ）の行列である。
【００２３】
行列Ｗは（ｎ，ｍ）番目のエントリ（ｅｎｔｒｙ）ｗｎ，ｍが以下で与えられるように定義される：
【数１】
2010213321.tif 000003
【００２４】
ベクトルｈはチャネルインパルスレスポンスの各タップに対して１つの非ゼロのエントリを含む。それゆえ、Ｌ＜ＮでチャネルインパルスレスポンスがＬ個のタップを含むならば、ベクトルｈの最初のＬ個のエントリはＬ個の非ゼロの値となり、（Ｎ−Ｌ）個の引き続くエントリはゼロとなるだろう。しかしながら、そのような状況は実際のシステムでは生じないかもしれないが、Ｌ個の非ゼロの値がベクトルｈのＮ個のエントリの中のある任意の選択である場合ですらここで説明される技術は等しく適合する。
【００２５】
図２Ａはチャネルの周波数応答Ｈ及びチャネルのインパルス応答ｈの間の関係を図で示す。ベクトルｈは送信機から受信機への無線チャネルのインパルス応答に対するＮ個の時間領域の値を含む。このベクトルｈはそれをＤＦＴ行列Ｗで事前に乗ずることによって周波数領域へ変換することができる。ベクトルＨはＮ個のサブバンドの複素数のチャネル利得に対するＮ個の周波数領域の値を含む。
【００２６】
図２Ｂは行列Ｗを図で示し、Ｗは式（２）で定義された要素からなる（Ｎ×Ｎ）の行列である。
【００２７】
ＯＦＤＭシステムにおける無線チャネルの周波数応答の向上した推定を得るためにここで技術が提供される。無線チャネルのインパルス応答はＬ個のタップによって特徴づけられることが知られており、ここでＬはシステムの全サブバンドの数より通常かなり小さい（即ち、Ｌ＜Ｎ）。即ち、送信機によって無線チャネルに対してインパルスが加えられるならば、（Ｗのサンプルレートでの）Ｌ個の時間領域のサンプルはこのインパルス刺激に基づいた無線チャネルの応答を特徴付けるのに十分となるだろう。チャネルのインパルス応答のためのタップ数Ｌはシステムの遅延広がりに依存しており、より長い遅延広がりはＬのより大きな値に対応している。
【００２８】
チャネルのインパルス応答に対してＬ個のタップのみが必要とされるので、チャネルの周波数応答Ｈは（Ｎの代わりに）Ｌ次元の部分空間に存在する。さらに具体的には、無線チャネルの周波数応答は、全部でＮ個のサブバンドの代わりにＬ個の適当に選択されたサブバンドの数だけに対するチャネル利得に基づいて完全に特徴付けられてよい。たとえＬ個以上のチャネル利得が利用可能であるとしても、以下に説明されるように無線チャネルの周波数応答の向上した推定はこの部分空間の外の雑音成分を抑圧することによって得られるだろう。
【００２９】
ＯＦＤＭシステムに対するモデルは以下のように表現されてよい：
ｒ＝Ｈｏｘ＋ｎ，                式（３）
ここでｒはＮ個のサブバンドにおいて受信されるシンボルに対するＮ個のエントリを伴った“受信”ベクトルであり、
ｘはＮ個のサブバンドにおいて送信されるシンボルに対するＮ個のエントリを伴った“送信”ベクトルであり（使用されないサブバンドに対するエントリはゼロ）、
ｎはＮ個のサブバンドにおいて受信される加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）に対するエントリを伴ったベクトルであり、そして
“ｏ”はアダマール（Ｈａｄｍａｒｄ）積（即ち、ｒのｉ番目の要素はｘ及びＨのｉ番目の要素の積となる、点ごとの（ｐｏｉｎｔ−ｗｉｓｅ）積）を示す。
【００３０】
雑音ｎはゼロの平均とσ２の分散を有していると仮定される。
【００３１】
ここで説明されるチャネル推定技術は様々なパイロット送信方式と共に使用されてよい。明確さのために、これらの技術は２つの特定のパイロット送信方式に対して説明される。
【００３２】
第１のパイロット送信方式において、パイロットシンボルはＭ個のデータサブバンドのそれぞれで送信される。送信されたパイロットは（Ｍ×１）のベクトルｘｄによって示されてよく、ｘｄはＭ個のデータサブバンドのそれぞれに対して特定のパイロットシンボルを含む。各データサブバンドのためのパイロットシンボルに対する送信電力はＰｋ＝ｘｋ２と表現されてよく、ここでｘｋはｋ番目のサブバンドで送信されるパイロットシンボルである。
【００３３】
受信ベクトルｒｄは式（１）で示されたのに似て、受信されたパイロットに対して表現されてよい。より具体的には、ｒｄ＝Ｈｄｏｘｄ＋ｎｄ、ここでｒｄ、Ｈｄ、ｘｄ、そしてｎｄはそれぞれ（Ｎ×１）のベクトルｒ、Ｈ、ｘ、そしてｎの中のＭ個のエントリのみを含む（Ｍ×１）のベクトルである。これらＭ個のエントリはＭ個のデータサブバンドに対応する。
【００３４】
無線チャネルの周波数応答の最初の推定、Ｈ＾ｄは以下のように表現されるだろう：
Ｈ＾ｄ＝ｒｄ／ｘｄ＝Ｈｄ＋ｎｄ／ｘｄ  ，                    式（４）
ここでＨ＾ｄは最初のチャネルの周波数応答の推定に対する（Ｍ×１）のベクトルであり、そして
ａｄ／ｂｄ＝［ａ１／ｂ１  ａ２／ｂ２．．．ａＭ／ｂＭ］Ｔ  はＭ個のデータサブバンドに対するＭ個の比を含む。
【００３５】
式（４）で示されるように、最初の推定Ｈ＾ｄはＭ個のデータサブバンドのそれぞれに対して受信及び送信されたパイロットシンボルに基づいて受信機によって決定されてよい。最初の推定Ｈ＾ｄはＭ個のデータサブバンドに対する無線チャネルの周波数応答の表示である。
【００３６】
式（４）からわかるように、最初の推定Ｈ＾ｄは雑音成分ｎｄ／ｘｄによって歪まされる。チャネルの周波数応答Ｈｄがチャネルのインパルス応答ｈｄの離散フーリエ変換であること、及びｈｄはＬ個のタップを有していてＬは通常Ｍより小さい（即ち、Ｌ＜Ｍ）ことに気づくことによって向上した推定が得られるだろう。
【００３７】
無線チャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄは、以下の最適化に基づいて得られるだろう：
【数２】
2010213321.tif 000004
【００３８】
ここでｈｊはチャネルの仮定されたインパルス応答に対する（Ｌ×１）のベクトルであり、
Ｗ〜は（Ｎ×Ｎ）の行列Ｗの（Ｍ×Ｌ）のサブ行列であり、そして
ｈ＾ｌｓｄはチャネルのインパルス応答の最小二乗推定に対する（Ｌ×１）のベクトルである。
【００３９】
図３Ａは行列Ｗ〜及びＷの間の関係を図で示す。行列Ｗ〜のＭ個の行はＭ個のデータサブバンドに対応する行列ＷのＭ個の行である。行列Ｗ〜のＬ個の列は行列Ｗの最初のＬ個の列である。
【００４０】
式（５）の最適化は全ての可能なチャネルのインパルス応答ｈｊにわたる。インパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄは、周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｄとＷ〜ｈｊで与えられるｈｊに対応する周波数応答との間の最小誤差を生ずる仮定されたインパルス応答ｈｊに等しい。
【００４１】
式（５）に対する解は以下のように表現されるだろう：
ｈ＾ｌｓｄ＝（Ｗ〜ＨＷ〜）−１Ｗ〜ＨＨ＾ｄ                      式（６）
式（６）で示されるように、インパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄは周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｄに基づいて導かれてよく、Ｈ＾ｄはＭ個のデータサブバンドで受信されたパイロットに基づいて得られる。特に、推定ｈ＾ｌｓｄは最初の推定Ｈ＾ｄに“最小二乗操作”（即ち、（Ｗ〜ＨＷ〜）−１Ｗ〜Ｈでの事前乗算）を実行することによって得られてよい。ベクトルｈ＾ｌｓｄはチャネルのインパルス応答のＬ個のタップに対するＬ個のエントリを含んでいる。ここでＬ＜Ｍである。
【００４２】
次に無線チャネルの周波数応答の向上した推定、Ｈ＾ｌｓｄは、以下のように、チャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄから導かれてよい：
Ｈ＾ｌｓｄ＝Ｗ〜ｈ＾ｌｓｄ                                  式（７）
ここでＨ＾ｌｓｄはチャネルの周波数応答の向上した推定に対する（Ｍ×１）のベクトルである。式（７）は、Ｌ＜Ｍで、Ｌ個のエントリのみ含むチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄに基づいてＭ個のデータサブバンド全てに対してチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄが得られるだろうことを示す。
【００４３】
図３Ｂは、チャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄとチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄとの間の関係を図で示す。ベクトルｈ＾ｌｓｄはチャネルのインパルス応答の最小二乗推定としてＬ個の時間領域の値を含む。このベクトルｈ＾ｌｓｄは、それに行列Ｗ〜を事前に乗ずることによって周波数領域へ変換できる。結果のベクトルＨ＾ｌｓｄはＭ個のデータサブバンドに対して複素数の利得としてＭ個の周波数領域の値を含む。
【００４４】
明確さのために、チャネルの推定技術は３つの異なるステップで上で説明される：
１．  チャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｄを得る、
２．  チャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｄに基づいてチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄを導き出す、そして
３．  チャネルのインパルス応答の推定ｈ＾ｌｓｄに基づいてチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄを導き出す。
【００４５】
チャネルの推定はステップが（明示的である代わりに）暗示的に実行されて良いように実行されてもよい。特に、チャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄはチャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｄから以下の様に直接導き出されてよい：
Ｈ＾ｌｓｄ＝Ｗ〜（Ｗ〜ＨＷ〜）−１Ｗ〜ＨＨ＾ｄ                      式（８）
式（８）で、周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｄに基づいて暗示的に導き出されたチャネルのインパルス応答の推定ｈ＾ｌｓｄに基づいて周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄが導き出されるように第２のステップは暗示的に実行される。
【００４６】
チャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄにおける平均二乗誤差（ＭＳＥ）は以下のように表現されてよい：
【数３】
2010213321.tif 000005
【００４７】
ここでＰｄは、Ｍ個のデータサブバンドのそれぞれにおけるパイロットシンボルに対して使用される送信電力である。
【００４８】
式（９）におけるＭＳＥは最小二乗操作の後の雑音の共分散行列（即ち、Ｗ〜（Ｗ〜ＨＷ〜）−１Ｗ〜Ｈｎｄの共分散行列）のトレース（ｔｒａｃｅ）であることを示すことができる。
【００４９】
第２のパイロットの送信方式において、パイロットシンボルはＳ個の指定されたサブバンドのそれぞれで送信される。ここでＳ＜ＮかつＳ≧Ｌである。通常指定されたサブバンドの数はデータサブバンドの数より小さい（即ち、Ｓ＜Ｍ）。この場合、他の（Ｍ−Ｓ）個のデータサブバンドは他の送信のために使用されてよい。例えば、下りリンクにおいて、他の（Ｍ−Ｓ）個のデータサブバンドはトラヒックデータ及び／或いはオーバーヘッドデータを送信するために使用されてよい。上りリンクにおいて、Ｍ個のデータサブバンドはＳ個のサブバンドの別々の（ｄｉｓｊｏｉｎｔ）グループへと分割されてよく、そしてそれぞれのグループはパイロット送信のために異なる端末へ割り当てられてよい。複数の端末がサブバンドの別々のグループで同時に送信するこのサブバンドの多重化は、システムの効率を向上するために使用されてよい。明確さのために、チャネルの推定は、サブバンドの多重化に対して以下で説明される。サブバンドの多重化によって各指定された端末はそのＳ個の割り当てられたサブバンドでのみパイロットを送信する。
【００５０】
各端末に対する送信パイロットは（Ｓ×１）のベクトルｘｉによって示されてよく、ｘｉは端末に割り当てられているＳ個のサブバンドのそれぞれに対する特定のパイロットシンボルを含む。各割り当てられたサブバンドのためのパイロットシンボルに対する送信電力はＰｉ，ｋ＝ｘｉ，ｋ２と表現されてよく、ここでｘｉ，ｋは端末ｉによってｋ番目のサブバンドで送信されるパイロットシンボルである。
【００５１】
端末ｉに対する、無線チャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｉは以下のように表現されてよい：
Ｈ＾ｉ＝ｒｉ／ｘｉ＝Ｈｉ＋ｎｉ／ｘｉ  ，                    式（１０）
ここでｒｉ、Ｈｉ、ｘｉ、そしてｎｉはそれぞれ（Ｎ×１）のベクトルｒ、Ｈ、ｘ、そしてｎのＳ個のエントリのみ含む（Ｓ×１）のベクトルであり、これらのＳ個のエントリは端末ｉに割り当てられたＳ個のサブバンドに対応している、そして
Ｈ＾ｉは端末ｉのためのチャネルの周波数応答の最初の推定に対する（Ｓ×１）のベクトルである。
【００５２】
最初の推定Ｈ＾ｉは、端末ｉに対してその端末に割り当てられたＳ個のサブバンドのそれぞれのために受信及び送信されたパイロットシンボルに基づいてアクセスポイントによって決定されてよい。最初の推定Ｈ＾ｉは、端末ｉに割り当てられたＳ個のサブバンドに対する無線チャネルの周波数応答の表示である。再び、最初の推定Ｈ＾ｉは雑音成分ｎｉ／ｘｉによって歪まされる。向上したチャネルの推定は端末ｉに対して以下のように得られてよい。
【００５３】
端末ｉに対する、無線チャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉは、以下の最適化に基づいて得られるだろう：
【数４】
2010213321.tif 000006
【００５４】
ここでｈｊは仮定されたチャネルのインパルス応答に対する（Ｌ×１）のベクトルであり、
Ｗ−ｉは（Ｎ×Ｎ）のＤＦＴのＷの（Ｓ×Ｌ）のサブ行列であり、そして
ｈ＾ｌｓｉは端末ｉに対するチャネルのインパルス応答の最小二乗推定に対する（Ｌ×１）のベクトルである。
【００５５】
図４Ａは行列Ｗ−ｉとＷとの間の関係を図で示す。行列Ｗ−ｉのＳ個の行は端末ｉに割り当てられたＳ個のサブバンドに対応する行列ＷのＳ個の行（影がついてない行として示される）である。行列Ｗ−ｉのＬ個の列は行列Ｗの最初のＬ個の列である。各端末は上りリンクにおけるパイロット送信のためにサブバンドの異なるグループを割り当てられるので、行列Ｗ−ｉは異なる端末に対して異なる。
【００５６】
再び、式（１１）の最適化は全ての可能なチャネルのインパルス応答ｈｊにわたる。端末ｉに対するチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉは仮定された応答ｈｊに等しく、仮定された応答ｈｊは周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｉとＷ−ｉｈｊによって与えられるｈｊに対応する周波数応答との間の最小誤差となる。
【００５７】
式（１１）に対する解は以下のように表現されるだろう：
ｈ＾ｌｓｉ＝（Ｗ−ｉＨＷ−ｉ）−１Ｗ−ｉＨＨ＾ｉ                    式（１２）
式（１２）で示されるように、端末ｉに対するチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉはチャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｉに基づいて導かれてよい。ここでＨ＾ｉは端末ｉに割り当てられたＳ個のサブバンドのみで受信された上りリンクのパイロットに基づいて得られる。特に、推定ｈ＾ｌｓｉは最初の推定Ｈ＾ｉに最小二乗操作（即ち、（Ｗ−ｉＨＷ−ｉ）−１Ｗ−ｉＨでの事前乗算）を実行することによって得られてよい。ベクトルｈ＾ｌｓｉはチャネルのインパルス応答のＬ個のタップに対するＬ個のエントリを含んでいる。ここでＬ≦Ｓである。
【００５８】
そして、端末ｉに対する無線チャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉは、以下のようにチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉから導かれてよい：
Ｈ＾ｌｓｉ＝Ｗ〜ｈ＾ｌｓｉ                                  式（１３）
ここでＨ＾ｌｓｉは端末ｉのチャネルの周波数応答の向上した推定に対する（Ｍ×１）のベクトルである。
【００５９】
通常Ｌ≦Ｓ＜Ｍ＜Ｎであって、Ｌ個のエントリのみを含むチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉに基づいてＭ個のデータサブバンド全てに対して、端末ｉに対するチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉが得られるだろうことを式（１３）は示す。端末ｉに割り当てられていない（Ｍ−Ｓ）個のサブバンドの周波数応答は上で説明された計算によって有効に補間される（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ）。
【００６０】
図４Ｂは、端末ｉに対するチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉとチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉとの間の関係を図で示す。ベクトルｈ＾ｌｓｉは端末ｉのチャネルのインパルス応答の最小二乗推定としてＬ個の時間領域の値を含む。このベクトルｈ＾ｌｓｉは、それにＤＦＴ行列Ｗ〜を事前に乗ずることによって周波数領域へ変換できる。ベクトルＨ＾ｌｓｉは端末ｉのＭ個のデータサブバンドに対して複素数の利得としてＭ個の周波数領域の値を含む。
【００６１】
チャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉは、以下のようにチャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｉから直接導かれてよい：
Ｈ＾ｌｓｉ＝Ｗ〜（Ｗ−ｉＨＷ−ｉ）−１Ｗ−ｉＨＨ＾ｉ                  式（１４）
式（１４）は式（１２）及び（１３）を結合しており、チャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉの導出は暗示的に実行される。
【００６２】
向上した推定Ｈ＾ｌｓｉの質は様々な要因に依存しており、その１つはＮ個の全サブバンドの全て或いは部分集合のみのいずれがデータ送信に用いられるかである。これら２つの場合のそれぞれは以下で別々に解析される。
【００６３】
もしＮ個の全てのサブバンドがデータ送信のために使用される（即ち、Ｍ＝Ｎ）ならば、端末ｉに対するチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉの平均二乗誤差（ＭＳＥ）は以下のように表現されてよい：
【数５】
2010213321.tif 000007
【００６４】
ここでＰｉは、端末ｉに割り当てられたＳ個のサブバンドのそれぞれにおけるパイロットシンボルに対して使用される送信電力であり、そして
ｑ＝｛１．．．Ｌ｝に対するλｑはＷ（Ｗ−ｉＨＷ−ｉ）−１ＷＨの固有値である。
【００６５】
式（１５）におけるＭＳＥは最小二乗操作の後の雑音の共分散行列（即ち、Ｗ（Ｗ−ｉＨＷ−ｉ）−１ＷＨｎｉの共分散行列）のトレースであることを示すことができる。また、最小二乗操作が雑音ベクトルｎｉを有色化（ｃｏｌｏｒ）しない場合である、ｑ＝｛１．．．Ｌ｝に対する固有値λｑが全て等しい時に、式（１５）のＭＳＥが最小化されることも示すことができる。
【００６６】
向上した推定Ｈ＾ｌｓｉに対して最小の平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）を得るための十分条件は、Ｉが恒等行列である場合にＷ−ｉＨＷ−ｉ＝Ｉを満たすことである。（１）各グループのサブバンドの数がＳであり、Ｓが２の冪になるようにｒが整数であって、Ｓ＝２ｒ≧Ｌである場合、及び（２）各グループのＳ個のサブバンドが均一に（即ち、等しく）間隔を保たせられている場合に、この条件を満たすことができる。そのようなサブバンドのグループ化及び間隔を保つことに対して、Ｗ−ｉは基数（ｒａｄｉｘ）がＮ／ＳのＤＦＴ行列であり、それゆえＷ−ｉＨＷ−ｉ＝Ｉである。このサブバンドのグループ化及び間隔を保つことに対して、端末ｉに対するチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉのＭＭＳＥは式（１５）から導かれてよく以下のように表現されてよい：
ＭＭＳＥ＝（σ２／Ｐｉ）（ＮＬ／Ｓ）                式（１６）
パイロットの送信に同じ量の全電力が使用されるならば、Ｓ個の割り当てられたサブバンドだけでのパイロットの送信に基づいて得られる向上した推定Ｈ＾ｌｓｉに対するＭＳＥは、Ｎ個の全てのサブバンドでのパイロットの送信に基づいて得られるチャネルの推定Ｈ＾ｌｓｎに対するＭＳＥと同じであることが示せる。これは、以下のように、端末ｉに割り当てられたＳ個のサブバンドのそれぞれに対する送信電力を増加することによって達成できる：
Ｐｉ＝（Ｎ／Ｓ）Ｐｎ                            式（１７）
ここでＰｎはＮ個のサブバンドに対する“平均”送信電力である。
【００６７】
ＯＦＤＭシステムはＰ ｄＢｍ／ＭＨｚのＭＨｚあたりの電力の制約を有する周波数帯で動作させられてよい。この場合、各端末に対する全送信電力ＰｔｏｔａｌはＰ・Ｗ ｄＢｍによって制限されている（即ち、Ｐｔｏｔａｌ≦Ｐ・Ｗ ｄＢｍなる全電力の制約がある）。すると平均送信電力はＰｎ＝Ｐｔｏｔａｌ／Ｎとして与えることができ、そしてＳ個のサブバンドの連続するサブバンドの間の間隔が１ＭＨｚより小さいならば、サブバンドあたりに送信される電力はＰｉ＝Ｐｔｏｔａｌ／Ｓとなるだろう。連続するサブバンドの間の間隔が１ＭＨｚより大きいならば、平均電力の制約は全送信電力ＰｔｏｔａｌがＰ・Ｗより小さくなるように制限するだろう（即ち、Ｐｔｏｔａｌ＜Ｐ・Ｗ）。そしてそれはチャネルの推定に対する悪化した品質（即ち、チャネルの推定における増加したＭＳＥ）となるだろう。
【００６８】
上の解析から、以下の条件が満たされるならば、Ｓ個だけのサブバンドでのパイロットの送信に基づいて得られたチャネルの推定Ｈ＾ｌｓｉのＭＳＥは、Ｎ個全てのサブバンドでのパイロットの送信に基づいて得られたチャネルの推定のＭＳＥと同じである：
１．      Ｓ≧ＣＰ及びＳ≧Ｗと選択する、
２．      Ｎ個全てのサブバンドにわたる各グループにおけるＳ個のサブバンドの均一な分布、そして
３．      いずれの与えられたグループにおけるＳ個のサブバンドのそれぞれに対してＮ／Ｓ倍より高い送信電力を設定する。
【００６９】
上で示したように、ＣＰは対応するＯＦＤＭシンボルを形成するためにそれぞれの変換されたシンボルへ追加される巡回接頭部の長さを示し、ＣＰ≧Ｌとなるように選択される。
【００７０】
上の条件が満たされるときに、それならば、Ｓ≧ＣＰである限り、向上した推定Ｈ＾ｌｓｉに対してＭＭＳＥが達成される。端末の最大数に対応するためにＬ個のサブバンドのみが各グループに含まれるようにグループは定義されてよく、その結果グループの最大数が形成される。
【００７１】
いくつかのサブバンドがガードサブバンドとして使用される場合なのであるが、Ｎ個の全サブバンドの部分集合のみがデータ送信に使用されるならば（即ち、Ｍ＜Ｎ）、ＭＭＳＥはＳ＝Ｍであるときにのみ達成される。Ｓ＜Ｍならば、最小二乗操作の後の雑音の共分散行列は有色化され、向上した推定Ｈ＾ｌｓｉに対してＭＭＳＥは達成できない。有色化された雑音の共分散行列はＷ（Ｗ−ｉＨＷ−ｉ）−１ＷＨに対する等しくない固有値を生じ、その結果固有値の広がりχ＝λｑ，ｍａｘ／λｑ，ｍｉｎは１より大きい。Ｓ＝ＣＰであるとき広がりχは最大であり（そしてそれゆえＭＳＥは最大である）、Ｓ≒１．１ＣＰであるときχは１により近くなり、結果として式（１６）のそれにより近いＭＳＥとなる。それゆえＭ＜Ｎである場合は、以下の条件が満たされる場合に向上した推定Ｈ＾ｌｓｉに対してＭＳＥは最小化される：
１．      Ｓ≒１．１ＣＰ及びＳ＞Ｗと選択する、
２．      Ｍ個のデータサブバンドにわたる各グループにおけるＳ個のサブバンドを均一に分布する、そして
３．      いずれの与えられたグループにおけるＳ個のサブバンドのそれぞれに対してＮ／Ｓ倍より高い送信電力を設定する。
【００７２】
図５は、サブバンドの多重化をサポートするＯＦＤＭのサブバンド構成５００の実施形態を示す。この実施形態において、Ｍ個の使用可能なサブバンドは最初にＳ個の別々のセットへと分割される。各セットはＱ個の連続したサブバンドを含んでおり、ここでＱ・Ｓ≦Ｍである。各セットの中のｉ番目のサブバンドがｉ番目のグループへと割り当てられるように各セットの中のＱ個のサブバンドはＱ個のグループへと割り当てられている。そして各グループのＳ個のサブバンドはＭ個の使用可能なサブバンドにわたって均一に分布させられ、その結果グループ内の連続するサブバンドはＱ個のサブバンドによって分離される。Ｍ個の使用可能なサブバンドは他の何らかのやり方でＱ個のグループへ分布させられてもよく、これは本発明の範囲内にある。
【００７３】
サブバンドのＱ個のグループは上りリンクのパイロットの送信のためにＱ個までの端末に割り当てられてよい。そして各端末はそのＳ個の割り当てられたサブバンドのみでパイロットを送信するだろう。サブバンドの多重化において、Ｑ個までの端末がＭ個までの使用可能なサブバンドの上りリンクでパイロットを同時に送信してよい。これは上りリンクのパイロットの送信に必要とされるオーバーヘッドの量を大いに削減することができる。
【００７４】
アクセスポイントが高い品質のチャネル推定を得ることができるように、各端末はＱの因子（ｆａｃｔｏｒ）だけサブバンド当たりの送信電力を増加してよい。このことによりＳ個の割り当てられたサブバンドでのパイロットの送信のための全エネルギーがＭ個の全てのデータサブバンドがパイロットの送信のために使用されたのと同じとなるようになる。上で説明したように、パイロットの同じ全エネルギーがアクセスポイントに、少し或いは全く品質を損なわずにこれらのサブバンドの部分集合だけでのパイロットの送信に基づいてＭ個の全ての使用可能なサブバンドに対するチャネルの応答を推定することを可能とさせるだろう。
【００７５】
もしサブバンドの多重化が複数の端末によるパイロットの同時送信を可能とするように使用されるならば、全ての端末が最大限の電力で送信するならば近くの端末からの信号は遠くの端末からの信号に対してかなりの干渉を生ずるだろう。特に、端末の間の周波数オフセットはサブバンド間の干渉となり得ることを示すことができる。この干渉は上りリンクのパイロットから導かれたチャネルの推定における劣化を引き起こすことができ、そして／或いは上りリンクのデータ送信のビット誤り率を増加することができる。サブバンド間の干渉の効果を軽減するために、近くの端末が遠くの端末に対して過剰な干渉を生じないように端末が電力制御されてよい。
【００７６】
近くの端末からの干渉の効果は研究され、サブバンド間の干渉を軽減するためには電力制御は粗く適用されてもよいことがわかった。特に、Ｑ＝１２で、２０ＭＨｚのチャネル内に全部で２５６個のサブバンドを有する代表的なシステムの場合に端末間の最大周波数オフセットが３００Ｈｚ或いはそれ未満であるならば、近くの端末の受信された信号対雑音比（ＳＮＲ）を４０ｄＢ或いはそれ未満に制限することによって、他の端末のＳＮＲにおける損失は１ｄＢ或いはそれ未満となることがわかった。端末間の周波数オフセットが１０００Ｈｚ或いはそれ未満であるならば、近くの端末のＳＮＲは他の端末のＳＮＲにおける１ｄＢ或いはそれ未満の損失を保証するために２７ｄＢまでに制限されなければならない。ＯＦＤＭシステムによってサポートされる最高のレートを達成するために必要とされるＳＮＲが２７ｄＢ（４０ｄＢ）より小さいならば、各端末のＳＮＲを２７ｄＢ或いはそれ未満（又は４０ｄＢ或いはそれ未満）に制限することは近くの端末のためにサポートされる最大レートに何ら影響を与えないだろう。
【００７７】
上で述べた電力制御の粗い必要条件は遅い電力制御ループで達成されてよい。例えば、制御メッセージは近くの端末の上りリンクの電力を調整する場合及び調整する必要に応じて送られてよい（例えば、これらの端末の動きに起因して電力レベルが変化するとき）。各端末はシステムにアクセスするときに、呼（ｃａｌｌ）設定手続きの一部として上りリンクに対して使用する最初の送信電力レベルを知らされてよい。
【００７８】
サブバンドのグループは、サブバンド間の干渉の効果を軽減するようなやり方で端末に割り当てられてもよい。特に、受信された高いＳＮＲを有する端末は互いに近いサブバンドが割り当てられてよい。受信された低いＳＮＲを有する端末はこれも互いに近いサブバンドに割り当てられてよいが、受信された高いＳＮＲを有する端末に割り当てられたサブバンドからは離れているだろう。
【００７９】
上で述べたサブバンドのグループ化及び均一にサブバンドの間隔を保つことから一定の利益が得られるだろう。しかしながら、他のチャネルのグループ化及び間隔を保つことの方式も使用されてよく、そしてこれは本発明の範囲内にある。一般に、グループは同じ或いは異なった数のサブバンドを含んでよく、各グループ内のサブバンドはＭ個の使用可能なサブバンドにわたって均一に或いは不均一に分布させられてよい。
【００８０】
図６は、無線チャネルの周波数応答を推定するための処理６００の実施形態の流れ図である。Ｓ≦Ｍであって、Ｓ個の割り当てられたサブバンドで受信されたパイロットの送信に基づいて、処理６００はＭ個の全てのデータサブバンドのためのチャネルの周波数応答の向上した推定を与える。この処理は上りリンクのパイロットの送信に基づいて複数の端末のそれぞれに対してアクセスポイントによって実行されてよく、ここでＳは通常Ｍより小さい（即ち、Ｓ＜Ｍ）。この処理は下りリンクのパイロットの送信に基づいて端末によって実行されてもよく、ここでＳはＭより小さいか或いは等しくてよい（即ち、Ｓ≦Ｍ）。
【００８１】
無線チャネルの周波数応答の最初の推定、Ｈ＾ｉは式（１０）で示されるように、これらＳ個のサブバンドで受信されるパイロットに基づいてＳ個の割り当てられたサブバンドに対して最初に得られる（ステップ６１２）。次にＤＦＴ行列Ｗ−ｉが形成され、ＤＦＴ行列Ｗ−ｉは行列Ｗの最初のＬ個の列及びパイロットの送信のために使用されるＳ個のサブバンドに対応する行列ＷのＳ個の行を含む（ステップ６１４）。
【００８２】
そして無線チャネルのインパルス応答の最小二乗推定、ｈ＾ｌｓｉは、式（１２）で示されるようにチャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｉ及び行列Ｗ−ｉに基づいて導かれる（ステップ６１６）。次にＤＦＴ行列Ｗ〜が形成され、行列Ｗの最初のＬ個の列及びＭ個のデータサブバンドに対応する行列ＷのＭ個の行を含む（ステップ６１８）。一般に、行列Ｗ〜は、周波数応答が求められるサブバンドのいかなるグループに対する行のいかなる組み合わせを含んでもよい。
【００８３】
そして無線チャネルの周波数応答の向上した推定、Ｈ＾ｌｓｉは、式（１３）で示されるようにチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｉ及び行列Ｗ〜に基づいて導かれる（ステップ６２０）。ベクトルＨ＾ｌｓｉは行列Ｗ〜によってカバーされる（ｃｏｖｅｒｅｄ）全てのサブバンドに対する複素数の利得を含む。上で説明され式（１４）で示されるように、ステップ６１６及び６２０での導出は結合されてよい。
【００８４】
図７はここで説明されるチャネルの推定を実行することができるアクセスポイント７００及び端末７５０の実施形態のブロック図である。
【００８５】
下りリンクで、アクセスポイント７００において、トラヒックデータはＴＸデータプロセッサ７１０へ提供され、ＴＸデータプロセッサ７１０は符号化されたデータを提供するためにトラヒックデータをフォーマットし（ｆｏｒｍａｔｓ）、符号化し、そしてインターリーブする（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｓ）。そしてＯＦＤＭ変調器７２０は符号化されたデータ及びパイロットシンボルを受信及び処理してＯＦＤＭシンボルのストリーム（ｓｔｒｅａｍ）を提供する。ＯＦＤＭ変調器７２０による処理は以下を含んでよい、（１）変調シンボルを形成するための符号化されたデータのシンボルマッピング（ｍａｐｐｉｎｇ）、（２）変調シンボルをパイロットシンボルと多重化すること、（３）変換されたシンボルを得るために変調シンボル及びパイロットシンボルを変換すること、そして（４）対応するＯＦＤＭシンボルを形成するために各変換されたシンボルに巡回接頭部を付加すること。下りリンクに対して、例えば時分割多重化（ＴＤＭ）を用いて、パイロットシンボルは変調シンボルと多重化されてよい。ＴＤＭの場合、パイロット及び変調シンボルは異なった時間スロットで送信される。パイロットシンボルは、Ｍ個の全ての使用可能なサブバンドで或いはこれらのサブバンドの部分集合で送信されてよい。
【００８６】
次に、送信機ユニット（ＴＭＴＲ）７２２はＯＦＤＭシンボルのストリームを受け取り、それを１つ或いはそれ以上のアナログ信号へと変換し、そしてさらにそのアナログ信号を調節して（例えば、増幅し、フィルターにかけ、周波数をアップコンバートして（ｕｐｃｏｎｖｅｒｔｓ））無線チャネルでの送信に適した下りリンクの変調された信号を生成する。そして変調された信号はアンテナ７２４を介して端末へ送信される。
【００８７】
端末７５０において、下りリンクの変調された信号はアンテナ７５２によって受信され、受信機ユニット（ＲＣＶＲ）７５４に供給される。受信機ユニット７５４は受信された信号を調節して（例えば、フィルターにかけ、増幅し、周波数をダウンコンバートして（ｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｔｓ））、調節された信号をディジタル化してサンプル（ｓａｍｐｌｅｓ）を提供する。次にＯＦＤＭ復調器７５６は各ＯＦＤＭシンボルに付加された巡回接頭部を取り除き、ＦＦＴを用いてそれぞれの復元され（ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ）変換されたシンボルを変換し、そして復調されたデータを提供するために復元された変調シンボルを復調する。そしてＲＸデータプロセッサ７５８は、送信されたトラヒックデータを復元するために復調されたデータを復号する。ＯＦＤＭ復調器７５６及びＲＸデータプロセッサ７５８による処理はそれぞれ、アクセスポイント７００におけるＯＦＤＭ変調器７２０及びＴＸデータプロセッサ７１０によって実行される処理と相補的（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ）である。
【００８８】
ＯＦＤＭ復調器７５６はさらにチャネルの周波数応答の最初の推定、Ｈ＾ｄを決定してよく、或いはＨ＾ｄを導出するために使用されてよい受信されたパイロットシンボルを提供してよい。コントローラ７７０はＨ＾ｄ（或いは等価な情報）を受信し、Ｈ＾ｄに基づいてチャネルのインパルス応答の最小二乗推定ｈ＾ｌｓｄを決定し、そしてさらにｈ＾ｌｓｄに基づいてチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｄを得る。向上した推定Ｈ＾ｌｓｄはその後上りリンクのデータ送信に対して使用されてよい。
【００８９】
上りリンクでは、トラヒックデータはＴＸデータプロセッサ７８２によって処理され、ＯＦＤＭ変調器７８４へと供給される。ＯＦＤＭ変調器７８４はまたパイロットシンボルを受け取る。そしてＯＦＤＭ変調器７８４はＯＦＤＭ変調器７２０に対して説明したのと同様な符合化されたデータ及びパイロットシンボルを処理してよい。上りリンクの場合、パイロットシンボルはＴＤＭを用いて変調シンボルと多重化されてもよい。さらに、パイロットシンボルは、パイロットの送信に対して指定された時間スロットの間に端末７５０に割り当てられたＳ個のサブバンドのみで送信されてよい。
【００９０】
そして送信機ユニット７８６はＯＦＤＭシンボルのストリームを受け取り、そして処理して無線チャネルでの送信に適した上りリンクの変調された信号を生成する。変調された信号は次にアンテナ７５２を介してアクセスポイントへ送信される。
【００９１】
アクセスポイント７００で、上りリンクの変調された信号は受信機ユニット７４２によって処理されてサンプルを提供する。次にこれらのサンプルはＯＦＤＭ復調器７４４によって処理されて復調されたデータを提供する。復調されたデータはさらにＲＸデータプロセッサ７４６によって処理されて送信されたトラヒックデータを復元する。ＯＦＤＭ復調器７４４は、各指定された端末に対してチャネルの周波数応答の最初の推定Ｈ＾ｉを決定してよく、或いはＨ＾ｉを得るために使用されてよい受信されたパイロットシンボルを提供してよい。コントローラ７３０はＨ＾ｉ（或いは等価な情報）を受信し、Ｈ＾ｉに基づいて指定されたアクティブな（ａｃｔｉｖｅ）端末に対するチャネルのインパルス応答の最小二乗ｈ＾ｌｓｉを決定し、そしてさらにｈ＾ｌｓｉに基づいてチャネルの周波数応答の向上した推定Ｈ＾ｌｓｉを得る。向上した推定Ｈ＾ｌｓｉはその後端末への下りリンクのデータ送信に対して使用されてよい。
【００９２】
コントローラ７３０及び７７０はそれぞれアクセスポイント及び端末における動作を管理する。メモリユニット７３２及び７７２はそれぞれコントローラ７３０及び７７０によって使用されるプログラムコード及びデータに対する記憶装置を提供する。
【００９３】
ここで説明されたチャネル推定の技術は様々な手段で実現されてよい。例えば、これらの技術はハードウェア、ソフトウェア、或いはそれらの組み合わせで実現されてよい。ハードウェアで実現する場合は、この技術の何れか１つ或いは組み合わせを実現するために使用される要素は、一つあるいはそれ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレー（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ここで説明された機能を実行するために設計された他の電子ユニット、或いはこれらの組み合わせの中で実現されてよい。
【００９４】
ソフトウェアで実現する場合は、チャネル推定の技術はここで説明された機能を実行するモジュール（例えば、手続き、機能、その他）で実現されてよい。ソフトウェアのコードはメモリユニット（例えば、図７のメモリユニット７３２或いは７７２）に記憶されてよく、プロセッサ（例えば、コントローラ７３０或いは７７０）によって実行されてよい。メモリユニットはプロセッサの中或いはプロセッサの外に実現されてよく、外の場合は当該技術分野で知られた様々な手段を介してプロセッサに通信的に接続することができる。
【００９５】
開示された実施形態の以上の説明は、いかなる当業者でも本発明を作製或いは使用することが可能となるように提供される。これらの実施形態への様々な変更は当業者に容易に明らかとなり、ここで規定された一般的な原理は本発明の趣旨又は範囲から逸脱せずに他の実施形態に適用されてよい。それゆえ、本発明はここで示された実施形態に制限されることは意図されておらず、ここで開示された原理及び新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲が与えられるべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
2010213321000001.pdf