(57)【要約】  ＯＦＤＭシステムにおいてワイヤレスチャネルの周波数応答を推定することを容易にする技術を提供する。方法およびシステムは、１つ以上のチャネルタップの遅延において、複数の通信チャネルにわたって信号情報を結合して、チャネル情報に対する適切なタップを決定することを可能にする。【選択図】      図５
2009518979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信システム中でチャネル推定を実行する方法において、
複数のワイヤレス通信チャネルにわたって通信信号を受信することと、
複数のチャネルタップにおいて、前記通信信号のエネルギーを測定することと、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定することと、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択することとを含む方法。
【請求項２】
所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定することは、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップにおいて測定された信号のエネルギーを結合することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
結合することは、平均することを含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
決定することは、前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーを平均することを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
選択することは、前記信号のエネルギー値がしきい値より大きいとき、選択することを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
しきい値処理は、構成可能である請求項５記載の方法。
【請求項７】
決定する前に、過大値または過小値を前記信号のエネルギー値に割り当てることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
測定することは、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を推定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
選択されないチャネルタップを放棄することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
フォワードリンクまたはリバースリンク上でフィードバックを提供して、チャネル推定を向上させることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ワイヤレス通信装置において、
複数のワイヤレス通信チャネルにわたって通信信号を受信し、
複数のチャネルタップにおいて、前記通信信号のエネルギーを測定し、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定し、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択するように構成されたプロセッサを具備する装置。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップにおける前記信号のエネルギーを結合することにより、前記所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有する前記チャネルタップにおける前記信号を平均することにより、前記信号のエネルギーを結合するように構成されている請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記複数のチャネルタップにおける前記通信信号の前記測定されたエネルギーを平均するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
前記プロセッサは、前記信号のエネルギー値がしきい値より大きいとき、選択するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
前記プロセッサは、しきい値処理を構成可能であるように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは、過大値または過小値を前記信号のエネルギーに与えるように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサは、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を推定することにより測定するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、フォワードリンクまたはリバースリンク上でフィードバックを提供して、チャネル推定を向上させるように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項２０】
ワイヤレス通信装置において、
複数のワイヤレス通信チャネルにわたって通信信号を受信する手段と、
複数のチャネルタップにおいて、前記通信信号のエネルギーを測定する手段と、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定する手段と、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択する手段とを具備する装置。
【請求項２１】
所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定する手段は、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップを測定することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記決定する手段は、前記タップの位置において測定された前記信号のエネルギーを平均することを含む請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記決定する手段は、前記複数のチャネルにおける前記通信信号の前記測定されたエネルギーを平均することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
前記選択する手段は、前記信号のエネルギー値がしきい値より大きいとき、選択することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
しきい値処理は、構成可能である請求項２０記載の装置。
【請求項２６】
前記選択する手段は、過大値または過小値を前記信号のエネルギーに与えることに基づいている請求項２０記載の装置。
【請求項２７】
測定する手段は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を推定することを含む請求項２０記載の方法。
【請求項２８】
コンピュータプログラムプロダクトにおいて、
コンピュータ読み取り可能媒体を具備し、
コンピュータ読み取り可能媒体は、
複数のチャネルタップにおいて、通信信号のエネルギーを測定する命令と、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定する命令と、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択する命令とを備えるコンピュータプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対する相互参照】
【０００１】
本出願は、 “マルチアンテナシステムにおけるチャネル推定のための平均タップエネルギーベースのしきい値処理”と題する２００５年１２月９日に出願された米国仮出願第６０／７４９，２４１号の利益を主張し、その全体は、参照によりここに組み込まれている。
【背景】
【０００２】
Ｉ．分野
本開示は、一般にワイヤレス通信に関し、より詳細には、ワイヤレス通信システム中の伝搬チャネルを推定する技術に関する。
【０００３】
ＩＩ．背景
現在、音声、パケットデータなどのようなさまざまなタイプの通信サービスを提供する非常に多くのワイヤレス通信システムがある。これらのシステムは、利用可能なシステムリソースを共有することにより、複数のユーザとの通信をサポートできる多元接続システムであってもよい。このような多元接続システムの例は、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムおよび直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムを含む。
【０００４】
ＯＦＤＭは、システム全体の帯域幅を多数（Ｎ個）の直交する副帯域に効果的に分割する。これらの副帯域は、トーン、周波数ビンおよび周波数副チャネルとも呼ばれている。ＯＦＤＭにより、各副帯域は、データにより変調されるそれぞれの副搬送波に関係付けられる。したがって、データを送信するために使用される独立の送信チャネルとして、各副帯域を見ることができる。
【０００５】
ワイヤレス通信システムにおいて、送信機からのＲＦ変調信号は、多数の伝搬パスを通して受信機に届くかもしれない。ＯＦＤＭシステムに関しては、Ｎ個の副帯域は、フェーディングおよびマルチパスの影響により、周波数選択性フェーディングを経験するかもしれない。
【０００６】
送信機と受信機との間のワイヤレスチャネルの応答の正確な推定は、一般的に、利用可能な副帯域上で送信データを効果的にデコードするために必要とされる。ＯＦＤＭシステムにおいて、伝搬チャネルは、周波数領域において、いくつかのパイロットトーンを送信することにより推定される。受信機は、周波数領域において、これらのパイロット測定値を抽出し、ＩＦＦＴ動作を実行して、時間領域におけるチャネルのインパルス応答に対する推定を得る。このインパルス応答の長さは、通常、ＯＦＤＭシンボルの周期的プリフィックスの長さに限定される。これらのパイロット測定値は、受信機においてノイズにより破損されるかもしれないので、すべてのインパルス応答のタップ中にエネルギーがあるだろう。しかしながら、推定されたインパルス応答におけるすべてのタップが、実際のチャネルタップに対応するわけではない。タップのうちのいくつかは、ノイズだけによるエネルギーを有するだろう。インパルス応答のタップにおけるノイズの影響を減少させる１つの方法は、ノイズによる影響を最も受けやすいタップを識別し、それらをゼロアウト化することであり、それにより、それらのタップからのノイズの影響を抑制する。しかしながら、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が非常に低い場合、ノイズだけのタップが実際のチャネルタップより大きいエネルギーを有する強い可能性がある。このケースにおいて、ノイズだけのタップが、実際のチャネルタップの代わりに選ばれ、チャネルのインパルス応答の不正確な推定を導く。
【０００７】
それ故に、マルチチャネルＯＦＤＭシステムにおけるチャネル応答をより効率的に推定する技術に対する技術的必要性がある。
【概要】
【０００８】
複数の副帯域を有する通信システム（例えば、ＯＦＤＭシステム）においてワイヤレスチャネルの周波数応答を推定する技術をここで提供する。１つの観点において、複数の受信アンテナを有する受信機が、利用されるすべての受信アンテナに対してチャネルを推定できる。いくつかのケースにおいて、これらの複数のチャネルは、独立であってもよい。１つの観点において、受信機は、アンテナチャネルにわたって平均される、所定の可能性があるタップの位置に対する平均タップエネルギーを計算する。この推定されたタップエネルギープロファイルを使用して、対応する平均タップエネルギーが予め定められたエネルギーレベルを超えるタップ位置を予め定められた数のマルチパス成分まで選択することにより、受信機は、可能性があるタップの位置を推定できる。
【０００９】
１つの実施形態において、（例えば、ＯＦＤＭシステムにおける）ワイヤレスチャネルの周波数応答を推定する方法を提供する。方法にしたがうと、通信信号は、複数のワイヤレス通信チャネルにわたって受信される。複数のチャネルタップにおける通信信号の信号エネルギーが測定される。複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のタップの位置における信号エネルギーの値が決定され、チャネルタップのサブセットが、決定に基づいて選択される。他の観点において、コンピュータプログラムプロダクトは、コンピュータにより使用されるとき、方法の機能を実行できる命令を具体化できる。
【００１０】
本開示のさまざまな観点および実施形態は、以下でさらに詳細に記述する。
【００１１】
同じ参照文字が全体にわたってそれに応じて識別する図面に関連して取り入れられるとき、以下で示した詳細な説明から、本開示の特徴、本質および利点は、より明らかになるだろう。
【詳細な説明】
【００１２】
ここで記述するチャネル推定技術は、複数の副帯域を有する任意の通信システムに対して使用できる。明瞭にするために、ＯＦＤＭシステムに対してこれらの技術を記述するが、他の多元接続スキームが、同じアプローチを使用してもよい。図面に関連して、さまざまな実施形態をこれから記述し、全体を通して同じ要素に言及するために、同じ参照番号を使用する。以下の記述において、説明のため、１つ以上の実施形態の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細な説明を述べる。しかしながら、これらの特定の詳細な説明なしに、そのような実施形態を実施できることは明白であるかもしれない。他の例において、１つ以上の実施形態を記述することを容易にするために、よく知られている構造およびデバイスをブロック図の形態で示す。
【００１３】
図１を参照すると、１つの実施形態にしたがう多元接続ワイヤレス通信システムが図示されている。多元接続ワイヤレス通信システム１００は、複数のセル、例えば、セル１０２、１０４および１０６を含む。図１の実施形態において、それぞれのセル１０２、１０４および１０６は、複数のセクタを含むアクセスポイント１５０を含んでいてもよい。複数のセクタは、セルの一部中のアクセス端末との通信をそれぞれ担当するアンテナのグループにより形成されていてもよい。セル１０２において、アンテナグループ１１２、１１４および１１６はそれぞれ、異なるセクタに対応する。セル１０４において、アンテナグループ１１８、１２０および１２２はそれぞれ、異なるセクタに対応する。セル１０６において、アンテナグループ１２４、１２６および１２８はそれぞれ、異なるセクタに対応する。
【００１４】
各セルは、各アクセスポイントのうちの１つ以上セクタと通信できるいくつかのアクセス端末を含む。例えば、アクセス端末１３０および１３２は、基地局１４２と通信しており、アクセス端末１３４および１３６は、アクセスポイント１４４と通信しており、アクセス端末１３８および１４０は、アクセスポイント１４６と通信している。
【００１５】
各アクセス端末１３０、１３２、１３４、１３６、１３８および１４０は、同じセル中の互いのアクセス端末に関して、それぞれのセルの異なる部分に位置していることを図１から見ることができる。さらに各アクセス端末は、それが通信している、対応するアンテナグループから異なる距離にあってもよい。これらの要素の両方は、セル中の、環境のおよび他の状態により、各アクセス端末と、各アクセス端末が通信している対応するアンテナグループとの間に異なるチャネル状態を存在させる状況を提供する。
【００１６】
ここで使用するように、アクセスポイントは、端末と通信するために使用される固定局であってもよく、基地局、ノードＢまたは他のいくつかの用語で呼ばれてもよく、それらの機能のいくつかまたはすべてを含んでいてもよい。アクセス端末は、ユーザ機器（ＵＥ）、ワイヤレス通信デバイス、端末、移動局または他のいくつかの用語で呼ばれてもよく、それらの機能のいくつかまたはすべてを含んでいてもよい。
【００１７】
図２を参照すると、多元接続ワイヤレス通信システムにおける送信機および受信機の１つの実施形態が図示されている。送信機システム２１０において、多数のデータストリームに対するトラフィックデータが、データ源２１２から送信（ＴＸ）データプロセッサ２１４に提供される。１つの実施形態において、各データストリームは、それぞれの送信アンテナに対して送られる。各データストリームに対して選択された、特定のコーディングスキームに基づいて、ＴＸデータプロセッサ２１４は、各データストリームに対するトラフィックデータをフォーマットし、コード化し、インターリーブして、コード化されたデータを提供する。
【００１８】
各データストリームに対するコード化データは、ＯＦＤＭ技術を使用してパイロットデータと多重化される。パイロットデータは、一般的に、既知の方法で処理される既知のデータパターンであり、チャネル応答を推定するために受信機システムで使用できる。各データストリームに対して多重化されたパイロットおよびコード化データは次に、各データストリームに対して選択された、特定の変調スキーム（例えば、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、Ｍ−ＰＳＫまたはＭ−ＱＡＭ）に基づいて変調（すなわち、シンボルマッピング）され、変調シンボルを提供する。各データストリームに対するデータレート、コーディングおよび変調は、プロセッサ２３０により実行される命令により決定されてもよい。
【００１９】
すべてのデータストリームに対する変調シンボルは次に、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２２０に提供され、ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２２０は、（例えば、ＯＦＤＭのために）変調シンボルをさらに処理する。ＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２２０は次に、ＮT個の変調シンボルストリームをＮT台の送信機（ＴＭＴＲ）２２２ａないし２２２ｔに提供する。
【００２０】
各送信機２２２は、それぞれのシンボルストリームを受け取って処理し、１つ以上のアナログ信号を提供し、さらにアナログ信号を調整して（例えば、増幅し、フィルタし、およびアップコンバートする）、ＭＩＭＯチャネルに対する送信に適した変調信号を提供する。送信機２２２ａないし２２２ｔからのＮT個の変調信号は、それぞれ、ＮT本のアンテナ２２４ａないし２２４ｔから送信される。
【００２１】
受信機システム２５０において、送信された変調信号は、ＮR本のアンテナ２５２ａないし２５２ｒにより受信され、各アンテナ２５２からの受信信号は、それぞれの受信機（ＲＣＶＲ）２５４に提供される。各受信機２５４は、それぞれの受信信号を調整し（例えば、フィルタし、増幅し、およびダウンコンバートする）、調整された信号をデジタル化してサンプルを提供し、さらにサンプルを処理して対応する“受信”シンボルストリームを提供する。
【００２２】
ＲＸデータプロセッサ２６０は次に、ＮR台の受信機２５４からＮR個の受信シンボルストリームを受け取り、特定の受信機処理技術に基づいて処理して、ＮT個の“検出された”シンボルストリームを提供する。ＲＸデータプロセッサ２６０による処理は、以下でさらに詳細に記述する。各検出されたシンボルストリームは、対応するデータストリームに対して送信された変調シンボルの推定であるシンボルを含む。ＲＸデータプロセッサ２６０は次に、各検出されたシンボルストリームを復調し、デインターリーブし、デコードして、データストリームに対するトラフィックデータを復元する。ＲＸデータプロセッサ２６０による処理は、送信機システム２１０におけるＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２２０およびＴＸデータプロセッサ２１４により実行される処理と相補関係にある。
【００２３】
ＲＸプロセッサ２６０により発生されるチャネル応答推定を使用して、受信機において、空間、空間／時間処理を実行し、電力レベルを調整し、変調レートまたはスキームを変更し、あるいは他の動作をしてもよい。ＲＸプロセッサ２６０は、検出されたシンボルストリームの信号対ノイズおよび干渉比（ＳＮＲ）ならびに、ことによると、他のチャネル特性をさらに推定してもよく、これらの数量をプロセッサ２７０に提供する。ＲＸデータプロセッサ２６０またはプロセッサ２７０は、システムに対する“動作”ＳＮＲの推定をさらに導き出してもよい。プロセッサ２７０は次に、推定されたチャネル状態情報（ＣＳＩ）を提供し、推定されたチャネル状態情報（ＣＳＩ）は、通信リンクおよび／または受信データストリームに関するさまざまなタイプの情報を含んでいてもよい。例えば、ＣＳＩは、動作ＳＮＲだけを含んでいてもよい。ＣＳＩは次に、ＴＸデータプロセッサ２１４により処理され、変調器２８０により変調され、送信機２５４ａないし２５４ｒにより調整され、送信機システム２１０に返信され、ＴＸデータプロセッサ２１４はまた、データ源２７６からの多数のデータストリームに対するトラフィックデータを受け取る。
【００２４】
送信機システム２１０において、受信機システム２２０からの変調された信号は、アンテナ２２４により受信され、受信機２２２により調整され、復調器２４０により復調され、ＲＸデータプロセッサ２４２により処理されて、受信機システムにより報告されたＣＳＩを復元する。報告されたＣＳＩは次に、プロセッサ２３０に提供され、（１）データストリームに対して使用すべきデータレートならびにコーディングおよび変調スキームを決定し、（２）ＴＸデータプロセッサ２１４およびＴＸ ＭＩＭＯプロセッサ２２０に対するさまざまな制御を発生させるために使用される。
【００２５】
受信機において、ＮR個の受信信号を処理してＮT個の送信シンボルストリームを検出するために、さまざまな処理技術を使用できる。例示的な技術は、（ｉ）空間および空間−時間受信機処理技術（等化技術とも呼ばれる）および（ｉｉ）“連続的ヌル化／等化および干渉キャンセル”受信機処理技術（“連続的干渉キャンセル”または“連続的キャンセル”受信機処理技術とも呼ばれる）を含むことができる。
【００２６】
ＮT本の送信およびＮR本の受信アンテナにより形成されるＭＩＭＯチャネルは、ＮS≦最小値｛ＮT，ＮR｝である、ＮS個の独立したチャネルに分解してもよい。ＮS個の独立したチャネルのそれぞれは、ＭＩＭＯチャネルの空間副チャネル（または送信チャネル）と呼んでもよく、１つの次元に対応する。
【００２７】
ＮS＝ＮT≦ＮRであるフルランクのＭＩＭＯチャネルに対して、ＮT本の送信アンテナのそれぞれから、独立したデータストリームを送信してもよい。送信されたデータストリームは、異なるチャネル状態（例えば、異なるフェーディングおよびマルチパスの影響）を経験するかもしれず、所定の量の送信電力に対して、異なる信号対ノイズおよび干渉比（ＳＮＲ）を達成するかもしれない。
【００２８】
図３を参照すると、ＯＦＤＭシステムに対して使用できる副帯域構造３００が示されている。ＯＦＤＭシステムは、Ｗ ＭＨｚの全体的なシステム帯域幅を有し、これは、ＯＦＤＭを使用してＮ個の直交する副帯域に分割される。各副帯域は、Ｗ／Ｎ ＭＨｚの帯域幅を有する。一般的なＯＦＤＭシステムにおいて、総計Ｎ個の副帯域のうちのＭ個だけが、データ送信に対して使用され、ここでＭ＜Ｎである。これらのＭ個の使用可能な副帯域は、データ副帯域とも呼ばれる。残りのＮ−Ｍ個の副帯域は、データ送信に対して使用されず、ＯＦＤＭシステムがスペクトルマスク要求を満たすことを可能にするためにガード副帯域として機能を果たす。Ｍ個の使用可能な副帯域は、副帯域ＦないしＦ＋Ｍ−１を含む。
【００２９】
ＯＦＤＭに対して、各副帯域上で送信されるデータは、その副帯域に対して使用するために選択された特定の変調スキームを使用して、最初に変調（すなわち、シンボルマッピング）される。Ｎ−Ｍ個の使用されない副帯域のそれぞれに対して、信号値はゼロに設定される。各シンボル期間に対して、Ｎ個のシンボル（すなわち、Ｍ個の変調シンボルおよびＮ−Ｍ個のゼロ）が、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を使用して時間領域に変換されて、Ｎ個の時間領域サンプルを含む“変換された”シンボルが取得される。各変換されたシンボルの継続時間は、各副帯域の帯域幅の逆数的に関係する。例えば、システムの帯域幅がＷ＝２０ＭＨｚおよびＮ＝２５６である場合、各副帯域の帯域幅は、７８．１２５ＫＨｚ（すなわちＷ／Ｎ ＭＨｚ）であり、各変換されたシンボルの継続時間は、１２．８μｓｅｃ（すなわちＮ／Ｗ μｓｅｃ）である。
【００３０】
ＯＦＤＭは、システム帯域幅全体の異なる周波数における異なるチャネル利得により特徴付けられる周波数選択性フェーディングを抑制する能力のような、いくつかの利点を提供できる。周波数選択性フェーディングは、シンボル間干渉（ＩＳＩ）を伴うことがよく知られており、シンボル間干渉（ＩＳＩ）は、受信信号中の各シンボルが、その受信信号中の後のシンボルに対する歪みとしてふるまう現象である。ＩＳＩ歪みは、受信シンボルを正確に検出する能力に影響を与えることにより、性能を低下させる。各変換されたシンボルの一部を繰り返して（すなわち、周期的プリフィックスを追加して）、ワイヤレスチャネルを通して送信される、対応するＯＦＤＭシンボルを形成することにより、ＯＦＤＭに対して周波数選択性フェーディングを抑制できる。
【００３１】
各ＯＦＤＭシンボルに対する周期的プリフィックスの長さ（すなわち、繰り返す量）は、システムの遅延スプレッドに依存する。所定の送信機に対する遅延スプレッドは、送信機により送信される信号に対する、受信機における最も早い到来信号インスタンスと最も遅い到来信号インスタンスとの差である。システムの遅延スプレッドは、システム中のすべての端末に対して予期される最悪のケースの遅延スプレッドである。ＩＳＩを効果的に抑制するために、周期的プリフィックスは一般的に、システムの遅延スプレッドよりも長い。
【００３２】
各変換されたシンボルは、Ｎ個のサンプル期間の継続時間を有し、各サンプル期間は、（１／Ｗ）μｓｅｃの継続時間を有する。周期的プリフィックスは、ＣP個のサンプルを含むように規定されてもよく、ここでＣPは、システムの遅延スプレッドに基づいて選択される適切な整数である。特に、ＣPは、ワイヤレスチャネルのインパルス応答に対するタップの数（Ｌ個）より大きいかまたは等しい（すなわち、ＣP≧Ｌ）ように選択される。このケースにおいて、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わたる。
【００３３】
ＯＦＤＭシステムのＮ個の副帯域は、異なるチャネル状態（すなわち、フェーディングおよびマルチパスによる異なる影響）のために、周波数選択性フェーディングを経験するかもしれず、異なる複素チャネル利得に関係するかもしれない。チャネル応答の正確な推定は、一般的に、受信機においてデータを適切に処理する（例えば、デコードおよび復調する）ために必要とされる。
【００３４】
ＯＦＤＭシステムにおけるワイヤレスチャネルは、時間領域チャネルインパルス応答ｈ、または対応する周波数領域チャネル周波数応答Ｈのいずれかにより特徴付けられる。チャネル周波数応答Ｈは、チャネルインパルス応答ｈのＤＦＴである。この関係は、以下のように行列の形態で表現できる。
【数１】
2009518979.tif 000003
【００３５】
ここでｈは、ＯＦＤＭシステムにおける送信機と受信機との間のワイヤレスチャネルのインパルス応答に対する（Ｎ×１）ベクトルである。Ｈは、ワイヤレスチャネルの周波数応答に対する（Ｎ×１）ベクトルであり、Ｗは、ベクトルｈにＤＦＴを実行してベクトルＨを取得するために使用される（Ｎ×Ｎ）行列である。行列Ｗは、（ｎ，ｍ）番目のエントリであるｗn,mが次の式で与えられるように規定される。
【数２】
2009518979.tif 000004
【００３６】
ベクトルｈは、チャネルインパルス応答の各タップに対して、１つのゼロでないエントリを含む。したがって、チャネルインパルス応答が、Ｌ＜ＮであるＬ個のタップを含む場合、ベクトルｈの最初のＬ個のエントリは、Ｌ個のゼロでない値であり、（Ｎ−Ｌ）個の次のエントリはゼロである。しかしながら、Ｌ個のゼロでない値が、ベクトルｈ中のＮ個のエントリ内のいくつかの任意の選択である場合でさえ、ここで記述した技術は、同様に適用される。
【００３７】
図４Ａを参照すると、図による説明が、チャネル周波数応答Ｈとチャネルインパルス応答ｈとの間の関係を示している。ベクトルｈは、送信機から受信機へのワイヤレス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、ＤＦＴ行列Ｗを前に掛けることにより、周波数領域に変換できる。ベクトルＨは、Ｎ個の副帯域の複素チャネル利得に対するＮ個の周波数領域の値を含む。
【００３８】
図４Ｂを参照すると、図による説明は、行列Ｗを示し、行列Ｗは、式（２）において規定された要素から構成される（Ｎ×Ｎ）行列である。
【００３９】
ワイヤレスチャネルのインパルス応答は、Ｌ個のタップにより特徴付けることができることが認識され、ここでＬは、一般的に、システムにおける副帯域の総数よりもずっと少ない（すなわち、Ｌ＜Ｎ）。すなわち、インパルスが送信機によりワイヤレスチャネルに適用される場合、（Ｗのサンプルレートにおける）Ｌ個の時間領域のサンプルは、このインパルスの刺激に基づいてワイヤレスチャネルの応答を特徴付けるのに十分である。チャネルのインパルス応答に対するタップの数Ｌは、システムの遅延スプレッドに依存し、より長い遅延スプレッドはＬに対するより大きな値に対応し、すなわち、各タップは、遅延および各タップに対する増分と見なすことができる。
【００４０】
Ｌ個のタップだけが、チャネルのインパルス応答に必要とされるため、チャネル周波数応答Ｈは、（Ｎの代わりに）次元Ｌの部分空間にある。すなわち、ワイヤレスチャネルの周波数応答は、Ｎ個のすべての副帯域の代わりに、適切に選択されたＬ個の副帯域に対するチャネル利得に基づいて、完全に特徴付けられる。
【００４１】
図５は、ワイヤレス通信チャネルの周波数応答を推定し、そして、時間に対して広がった複数または固定された範囲の信号パスから通信チャネルのサブセットを選択するプロセスを図示するフロー図５００である。５１０において、複数のワイヤレス通信チャネルにわたって受信された信号が入力され、例えば、さらなる処理のために、受信機において使用される。受信機は、セル電話機、パーソナルコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータのような、または基地局のような送信プロセス中の他のポイントにおける、何らかのタイプのデバイスに実質的に関係付けることができることを理解すべきである。５２０において、複数のチャネルタップにおける通信信号のエネルギーが測定される。１つの実施形態において、通信信号は、パイロット信号とすることができる。５３０において、所定のタップの位置における信号のエネルギー値が、複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として決定され、５４０において、受信信号パスが予め定められたしきい値より大きい（または小さい）かどうかに関する決定が実行される。信号パスがしきいより小さい場合、信号パス要素に関係付けられたタップは、ゼロアウト化され、放棄され、またはこれらに類似したものが実施される。５４０において、信号パスがしきい値より大きい場合、プロセスは５５０に進み、信号パスに関係付けられた通信タップが、通信タップのサブセットに対して選択され、通信チャネルの再構成において使用される。
【００４２】
説明を簡単にするため、一連またはいくつかの動作として方法をここで示し、記述しているが、いくつかの動作は、異なる順序で、および／またはここで示し、記述した他の動作と同時に起こってもよいので、ここで記述したプロセスは、動作の順序により制限されないことを理解および認識すべきである。例えば、方法は、状態図のように一連の相互関係のある状態または事象として代わりに表わすことができることを、当業者は理解および認識するであろう。さらに、ここで開示した主題の方法にしたがって方法を実現するために、図示した動作のすべてを必要としなくてもよい。
【００４３】
図６を参照すると、通信システム６００においてワイヤレスチャネルの周波数応答を推定する機能ブロック図が図示されている。複数のワイヤレス通信チャネルにわたって受信された通信信号が、受信する手段６０２により提供される。通信信号のエネルギーが、測定する手段６０４により、複数のチャネルタップにおいて測定される。決定する手段６０６は、測定する手段６０４の出力の関数として、所定のチャネルタップの位置における信号値を決定する。選択する手段６０８は、決定する手段６０６の出力に基づいてチャネルタップのサブセットを選択する。
【００４４】
図７を参照すると、複数のワイヤレス通信チャネルに対する通信信号を示している図７００が図示されている。送信アンテナ７０２ａないし７０２ｄは、通信信号を送信する。ワイヤレス通信システムにおいて、送信機２２４からのＲＦ変調信号は、多数の伝搬パスを通して受信機２５２に届くかもしれない。ＯＦＤＭシステムに関して、Ｎ個の副帯域は、フェーディングおよびマルチパスの影響により、周波数選択性フェーディングを経験するかもしれない。ＯＦＤＭシステムにおいて、伝搬チャネルは、周波数領域においていくつかのパイロットトーンを送信することにより推定される。受信機２５２は、周波数領域においてこれらのパイロット測定値を抽出し、ＩＦＦＴ動作を実行して、時間領域におけるチャネルのインパルス応答に対する推定を得る。これらのパイロット測定値は、受信機においてノイズにより破損されるかもしれないので、複数のインパルス応答のタップ７０４ないし７０８中にエネルギーがあるだろう。しかしながら、推定されたインパルス応答におけるすべてのタップが、実際のチャネルタップに対応するわけではない。タップのうちのいくつかは、ノイズによるエネルギーを有するだろう。異なるインパルス応答のタップは、受信機２５２に到来する信号における時間遅延を反映する。記述したように、これらの遅延は、フェーディング、マルチパスおよびこれらに類似するものの影響に起因する、異なる信号伝搬パスによることが多い。ここで使用されるように、所定のチャネルタップの位置は、所定のポイント（または窓）における所定のチャネル上で受信されたエネルギーを記述するために使用される。例えば、チャネルタップ７０４ａないし７０４ｄは、比較的類似した位置におけるチャネルタップを表す。すなわち、チャネルタップ７０４ａないし７０４ｄは、互いに時間において比較的近い。７００中で示した１つの実施形態において、アンテナ７０２ａないし７０２ｄを通して送信された通信信号は、異なる遅延により受信機２５４に到来するかもしれない。アンテナ７０２ａないし７０２ｄを通して送信された信号は、独立した物理チャネルを有する一方で、それらは、類似した電力遅延プロファイルを有する。
【００４５】
仮想チャネルは、直交変換の使用による同一物理チャネルの線形合計である。したがって、それらは、類似したチャネルタップの位置を有する。したがって、１つの実施形態において、チャネルタップ７０４ａないし７０４ｄ、７０６ａないし７０６ｄ、および７０８ａないし７０８ｄはそれぞれ、類似したチャネルタップの位置を有する。７０４ａないし７０４ｄのエネルギーを平均することにより、取得した値を使用して、タップは主としてノイズエネルギーであるかどうか、またはエネルギーが所望の信号からのものであるかどうかを決定できる。一般的に、ほとんどのチャネルタップは、ノイズエネルギーの何らかの部分を含む。しかしながら、類似したチャネルタップの位置において、ほとんどのまたはすべてのアンテナにわたってエネルギーを平均することにより、１つのタップの位置におけるノイズ成分の影響なく、生成された値を使用して、信号のエネルギーを有するチャネルタップを決定できる。チャネルタップの位置７０６ａないし７０６ｄ、７０８ａないし７０８ｄなどは、７０４ａないし７０４ｄに関して記述したように取り扱われる。決定された数のチャネルタップの位置の関数として、エネルギーの値が生成される。１つの実施形態において、複数のチャネルから同一のチャネルタップの位置を平均することにより値は取得される。例えば、アンテナ７０２ａないし７０２ｄにより生成されるチャネルは、しきい値と比較できる。しきい値を超えた値を有するチャネルタップの位置を使用して、チャネルタップのサブセットを生成してもよく、しきい値より下の値を有するチャネルタップの位置は、チャネルタップのサブセットを生成するために使用されない。送信機２２４と受信機２５２との間のワイヤレスチャネルの応答のより正確な推定が、結果として生じる。
【００４６】
ここで記述したチャネル推定技術は、さまざまな手段により実現できる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせ中で実現してもよい。ハードウェア実施のために、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、マイクロプロセッサ、ここで記述した機能を実行するように設計された他の電子ユニット、またはこれらの組み合わせ内で、技術の任意の１つまたは組み合わせを実現するために使用される要素を実現してもよい。
【００４７】
ファームウェアおよび／またはソフトウェア実現のために、ここで記述した機能を実行し、コンピュータプログラムプロダクトを構成する命令（例えば、手続き、コード、関数など）により、技術を実現してもよい。命令またはソフトウェアコードは、コンピュータプログラムプロダクトのコンピュータ読み取り可能媒体中に記憶してもよい。メモリは、プロセッサ内部またはプロセッサ外部で実現してもよい。
【００４８】
さらに、時間−周波数セグメントは、シグナリングおよびデータに割り当てることができる例示的なリソースである。時間−周波数セグメントは、時間周波数セグメントに加えて、周波数副搬送波、送信シンボルまたは他のリソースを含んでいてもよい。
【００４９】
いかなる当業者であっても本発明を作りまたは使用できるように、開示した実施形態の記述をこれまでに提供している。これらの実施形態に対してさまざまな修正が当業者に容易に明らかになり、発明の精神または範囲から逸脱することなく、ここで規定した一般的な原理を、他の実施形態に適用してもよい。本発明は、ここで示した実施形態に限定するように向けられてはいないが、ここで開示した原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲に一致すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、１つの実施形態にしたがった多元接続ワイヤレス通信システムの観点を図示する。
【図２】図２は、多元接続ワイヤレス通信システム中の送信機および受信機の観点を図示する。
【図３】図３は、ＯＦＤＭ副帯域構造を図示する。
【図４Ａ】図４Ａは、周波数応答とインパルス応答との間の関係を図示する。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ＯＦＤＭシステムにおけるＮの総数の副帯域に対する離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列を図示する。
【図５】図５は、ワイヤレスチャネルの周波数応答を推定するプロセスを示す。
【図６】図６は、通信システムにおいてワイヤレスチャネルの周波数応答を推定する装置の機能ブロック図を図示する。
【図７】図７は、複数のワイヤレス通信チャネルにわたった通信信号に対する構成を図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信システム中でチャネル推定を実行する方法において、
複数のワイヤレス通信チャネルにわたって通信信号を受信することと、
複数のチャネルタップにおいて、前記通信信号のエネルギーを測定することと、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定することと、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択することとを含む方法。
【請求項２】
所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定することは、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップにおいて測定された信号のエネルギーを結合することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
結合することは、平均することを含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
決定することは、前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーを平均することを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
選択することは、前記信号のエネルギー値がしきい値より大きいとき、前記チャネルタップのサブセットを選択することを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
しきい値処理は、構成可能である請求項５記載の方法。
【請求項７】
決定する前に、過大値または過小値を前記信号のエネルギー値に割り当てることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項８】
測定することは、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を推定することを含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
選択されないチャネルタップを放棄することをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
フォワードリンクまたはリバースリンク上でフィードバックを提供して、チャネル推定を向上させることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ワイヤレス通信装置において、
複数のワイヤレス通信チャネルにわたって通信信号を受信し、
複数のチャネルタップにおいて、前記通信信号のエネルギーを測定し、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定し、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択するように構成されたプロセッサを具備する装置。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップにおける前記信号のエネルギーを結合することにより、前記所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有する前記チャネルタップにおける前記信号を平均することにより、前記信号のエネルギーを結合するように構成されている請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記プロセッサは、前記複数のチャネルタップにおける前記通信信号の前記測定されたエネルギーを平均するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
前記プロセッサは、前記信号のエネルギー値がしきい値より大きいとき、前記チャネルタップのサブセットを選択するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
前記プロセッサは、しきい値処理を構成可能であるように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは、過大値または過小値を前記信号のエネルギーに与えるように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサは、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を推定することにより測定するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１９】
前記プロセッサは、フォワードリンクまたはリバースリンク上でフィードバックを提供して、チャネル推定を向上させるように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項２０】
ワイヤレス通信装置において、
複数のワイヤレス通信チャネルにわたって通信信号を受信する手段と、
複数のチャネルタップにおいて、前記通信信号のエネルギーを測定する手段と、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定する手段と、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択する手段とを具備する装置。
【請求項２１】
所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定する手段は、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップを測定することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記決定する手段は、前記所定のチャネルタップの位置と同一の位置を有するチャネルタップにおいて測定された前記信号のエネルギーを平均することを含む請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記決定する手段は、前記複数のチャネルにおける前記通信信号の前記測定されたエネルギーを平均することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
前記選択する手段は、前記信号のエネルギー値がしきい値より大きいとき、選択することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
しきい値処理は、構成可能である請求項２０記載の装置。
【請求項２６】
前記選択する手段は、過大値または過小値を前記信号のエネルギーに与えることに基づいている請求項２０記載の装置。
【請求項２７】
測定する手段は、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を推定することを含む請求項２０記載の装置。
【請求項２８】
コンピュータプログラムにおいて、
複数のチャネルタップにおいて、通信信号のエネルギーを測定する命令と、
前記複数のチャネルタップにおいて測定されたエネルギーの関数として、所定のチャネルタップの位置における信号のエネルギー値を決定する命令と、
前記信号のエネルギー値に基づいて、チャネルタップのサブセットを選択する命令とをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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