(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ送信機から送信されるＯＦＤＭ信号を提供する。【解決手段】データシンボルとパディングシンボルとの組み合わせ数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるように第１個数のデータシンボルと第２個数のパディングシンボルとで構成されるペイロード部を有し、パディングシンボルがトレーニングシンボルにより構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ送信機から送信されるＯＦＤＭ信号であって、データシンボルとパディングシンボルの総合個数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるような第１個数のデータシンボルと第２個数のパディングシンボルとを有するペイロード部により構成され、前記パディングシンボルがトレーニングシンボルにより構成される、ＯＦＤＭ信号。
【請求項２】
前記ペイロードは複数のＯＦＤＭシンボルにより構成され、前記パディングシンボルは最後のＯＦＤＭシンボルの終端に挿入される、請求項１記載のＯＦＤＭ信号。
【請求項３】
前記ペイロードは複数のＯＦＤＭシンボルにより構成され、前記パディングシンボルは最後のＯＦＤＭシンボルに渡って広がっている、請求項１記載のＯＦＤＭ信号。
【請求項４】
前記ペイロードは複数のＯＦＤＭシンボルにより構成され、前記パディングシンボルは全ペイロードに渡って広がっている、請求項１記載のＯＦＤＭ信号。
【請求項５】
前記信号はパケット形態で構成され、前記パケットは前記ペイロード部とパディングシンボルの数及び配置に関する情報を含むヘッダ部とで構成される、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のＯＦＤＭ信号。
【請求項６】
前記トレーニングシンボルはチャンネル推定に適用される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のＯＦＤＭ信号。
【請求項７】
前記トレーニングシンボルは搬送周波数オフセットトラッキング又はタイミングオフセットトラッキングに適用される、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のＯＦＤＭ信号。
【請求項８】
少なくとも１つの送信アンテナを有するＯＦＤＭ送信機であって、前記送信アンテナの各々からＯＦＤＭ信号を送信するように構成され、前記ＯＦＤＭ信号はデータシンボルとパディングシンボルの総合個数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるような第１個数のデータシンボルと第２個数のパディングシンボルとを有するペイロード部により構成され、前記パディングシンボルがトレーニングシンボルにより構成される、ＯＦＤＭ送信機。
【請求項９】
前記ペイロードは複数のＯＦＤＭシンボルにより構成され、前記パディングシンボルは最後のＯＦＤＭシンボルの終端に挿入される、請求項８記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１０】
前記ペイロードは複数のＯＦＤＭシンボルにより構成され、前記パディングシンボルは最後のＯＦＤＭシンボルを介して広がっている、請求項８記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１１】
前記ペイロードは複数のＯＦＤＭシンボルにより構成され、前記パディングシンボルは全ペイロードを介して広がっている、請求項８記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１２】
前記信号はパケット形態で構成され、前記パケットは前記ペイロード部とパディングシンボルの数及び配置に関する情報を含むヘッダ部とで構成される、請求項８乃至請求項１１のいずれか１項記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１３】
一定量のデータシンボルを含むパケットに対する前記ＯＦＤＭ信号に含むことができるトレーニングシンボルの数に関する情報を含むルックアップテーブルを具備する、請求項８乃至請求項１２のいずれか１項記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１４】
前記トレーニングシンボルはチャンネル推定に適用される、請求項８乃至請求項１３のいずれか１項記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１５】
前記トレーニングシンボルは搬送周波数オフセットトラッキング又はタイミングオフセットトラッキングに適用される、請求項８乃至請求項１３のいずれか１項記載のＯＦＤＭ送信機。
【請求項１６】
通信装置に装荷されると、この装置を請求項８乃至請求項１５のいずれか１項記載のものにさせる、オペレーティングプログラム。
【請求項１７】
キャリア媒体に保持する、請求項１６記載のオペレーティングプログラム。
【請求項１８】
前記キャリア媒体は送信媒体である、請求項１７記載のオペレーティングプログラム。
【請求項１９】
前記キャリア媒体は記憶媒体である、請求項１７記載のオペレーティングプログラム。
【請求項２０】
少なくとも１つの送信アンテナを有するＯＦＤＭ送信機からＯＦＤＭ信号を提供する方法であって、トレーニングシンボルとデータシンボルの合計数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるように前記トレーニングシンボルと送信されるべき前記ＯＦＤＭ信号のペイロード部の前記データシンボルに付加することを含む、方法。
【請求項２１】
請求項９乃至請求項１５のいずれか１項記載のＯＦＤＭ送信機によって送信されたとき請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のＯＦＤＭ信号を受信するように構成されるＯＦＤＭ受信機。
【請求項２２】
一定量のデータシンボルを含むＯＦＤＭ信号パケットに含めることができるトレーニングシンボルの数に関する情報を含むルックアップテーブルを具備する、請求項２１記載のＯＦＤＭ受信機。
【請求項２３】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載のＯＦＤＭ信号を送信するように構成されるＯＦＤＭ送信機と、前記ＯＦＤＭ信号を受信するように構成されるＯＦＤＭ受信機とで構成されるＯＦＤＭデータ通信システム。
【請求項２４】
前記ＯＦＤＭ送信機は１つの送信アンテナを具備し、前記ＯＦＤＭ受信機はトレーニングシンボルだけを含むサブキャリアのチャンネルを推定するように構成されるチャンネル推定器を具備する、請求項２３記載のＯＦＤＭデータ通信システム。
【請求項２５】
トレーニングシンボルを用いないでサブキャリアのチャンネルの補間によってサブキャリア全体で完全チャンネル推定値を求める、請求項２４記載のＯＦＤＭ通信システム。
【請求項２６】
前記ＯＦＤＭ送信機は複数の送信アンテナを具備し、前記ＯＦＤＭ受信機はチャンネル推定器を具備し、前記ＯＦＤＭ信号で送信されるトレーニングシンボルの数はＭＬ未満であり、但し、Ｍは送信アンテナの数、Ｌはチャンネルインパルスレスポンス長であり、前記チャンネル推定器は前記送信アンテナの所定のサブセットに渡りチャンネルを推定する、請求項２３記載のＯＦＤＭ通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal frequency Division Multiplexed：直交周波数分割多重）通信システムに使用する信号、装置及び方法に関し、特に、ＭＩＭＯ（Multiple-input Multiple-output）ＯＦＤＭシステムのような複数の送信アンテナを用いるシステムでのチャンネル推定に関する。
【背景技術】
【０００２】
Hiperlan/2及びIEEE802.11aのような高データレート無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）標準の現世代は最大54Mbit/sのデータレートを提供する。しかし、インターネット、ビデオ及びマルチメディアのようなさらに高いデータレートサービスの絶え間なく増大する需要により次世代無線ＬＡＮから改良帯域幅効率の必要性が生じてきた。現ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準は直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及び適応変調復調の帯域幅効率方式を採用している。システムは特に、リンクの各端にシングル送受信アンテナを採用しているシングル入力−シングル出力（ＳＩＳＯ）システムとして設計されていた。しかし、ＥＴＳＩ  ＢＲＡＮ内でマルチアンテナ又はセクタアンテナの幾つかの対策により改良ダイバーシティゲイン及び故にリンク耐性について調査された。
【０００３】
Hiperlan/2は５ＧＨｚ帯域で動作する、セキュリティ特徴を備えた５４Ｍｂｐｓのヨーロッパ標準である。IEEE802.11及び、特に、IEEE802.11aは異なるネットワークアーチテクチャを規定しており、しかも５ＧＨｚ帯域を用い、最大５４Ｍｂｐｓのデータレートを提供するＵＳ標準である。Hiperlan （High Performance Radio Local area Network）タイプ２スタンダードはベイシックデータ転送機能及びデータリンクコントロール（ＤＬＣ）サブレイヤを備えるデータリンクコントロール（ＤＬＣ）レイヤと、共通部定義及びイーサネット（登録商標）サービス特定収束サブレイヤ（ＲＬＣ）を備えるパケットベース収束レイヤと、物理レイヤ規定とネットワーク管理規定によって定義されている。Hiperlan/2をさらに詳細に説明するために、参照としてここに含められる下記の文献を参照する。即ち、ETSI TS 101 761-1 (V1.3.1): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Data Link Control (DLC) Layer; Part 1: Basic Data Transport Functions"; ETSI TS 101 761-2 (V1.2.1): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Data Link Control (DLC) Layer; Part 2: Radio Link Control (RLC) sublayer"; ETSI TS 101 493-1 (V1.1.1): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Packet based Convergence Layer; Part 1: Common Part"; ETSI TS 101 493-2 (V1.2.1): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Packet based Convergence Layer; Part 2: Ethernet (登録商標) Service Specific Convergence Sublayer (SSCS)";  ETSI TS 101 475 (V1.2.2): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Physical (PHY) layer"; ETSI TS 101 762 (V1.1.1): "Broadband Radio Access Networks (BRAN); HIPERLAN Type 2; Network Management"。これら文献はETSI ウエブサイトwww.etsi.orgで入手できる。
【０００４】
直交周波数分割多重は高ビットレートデジタルデータ信号を送信する周知の技術である。シングルキャリアを高速データで偏重するよりもむしろデータは多数の低データレートチャンネルに分割され、各々は分離サブキャリヤで送信される。このようにマルチパスフェーディング影響が緩和される。ＯＦＤＭ信号では、分離キャリアはそれらがオーバラップするように間隔があけられ、サブキャリア周波数はサブキャリアが相互に直交するように選択され、それによりサブキャリアに変調される分離信号は受信機で回復できる。１つのＯＦＤＭシンボルはシンボルのセットによって定義され、それは各サブキャリヤに変調される（故に複数のデータビットに対応する）。サブキャリアはそれらが１／Ｔ（但し、ＴはＯＦＤＭシンボル期間）の間隔だけ周波数的に離間されていれば直交となる。
【０００５】
ＯＦＤＭシンボルは入力シンボルのセットに逆フーリエ変換、好ましくは逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行うことによって得ることができる。入力シンボルはＯＦＤＭにフーリエ変換、好ましくは高速フーリエ変換を行うことによって回復できる。ＦＦＴはＯＦＤＭシンボルに各サブキャリアを効果的に乗算し、シンボル期間Ｔに渡って積分する。所定のサブキャリアに対してＯＦＤＭシンボルからの１つのサブキャリアだけがこの手順によって抽出され、他方、ＯＦＤＭシンボルの他のサブキャリアとのオーバラップは積分期間Ｔに渡ってゼロになるように平均化されることは理解できる。
【０００６】
時には、サブキャリアはＱＡＭ（Quadrature amplitude Modulation）シンボルによって変調されるが、位相変位変調（ＰＳＫ）又はパルス振幅変調（ＰＡＭ）のような他の変調形態が利用できる。これら変調形態は信号点マッピングとして呼ばれ、多数のデータビットを一連の信号点シンボルに実質的にマップする。選択された変調に依存して１つの信号点シンボルは（例えば、信号点シンボル当たり２ビット存在する直交ＰＳＫ変調において）１データビット以上表すことができる。
【０００７】
マルチパスの影響を減じるためにＯＦＤＭシンボルは通常各シンボルの開始点で監視期間だけ拡張される。２つのマルチパス成分の相対遅延が監視期間より小さいと仮定すると、少なくとも第１近似値までシンボル間干渉（ＩＳＩ）が存在しない。
【０００８】
無線チャンネルの状態は（例えば、送信機、又は一様な人々、自動車及び同様なものによる動きにより）やがて変わる。故に、多くの移動無線通信システムにおいては、送信済みメッセージデータを回復するために送信機と受信機との間のチャンネル状態を推定し、追跡する必要がある。
【０００９】
代表的には、チャンネル推定は送信機及び受信機の両方に既知であるトレーニングシーケンスを送信し、そして現チャンネル状態を推定するためこれらシーケンスを受信機で用いることによって行われる。
【００１０】
図１はＯＦＤＭ方式で送信されるパケット１の構造の代表的一例を示す。
【００１１】
メッセージデータはパケット１のペイロード部３に保持される。この例では、ペイロード部３はプレアンブル５部及びヘッダ部７の後ろにあり、ポストアンブル部９の前にある。ミッドアンブル部１１はペイロード部３の本体に挿入されて示されている。ＯＦＤＭパケットは当該の通信方式に依存してプレアンブル部、ミッドアンブル部及びポストアンブル部の幾つか又は全てにより構成できることを留意する。
【００１２】
プレアンブル部、ミッドアンブル部及びポストアンブル部はゲインタイミング及び分割アンテナダイバーシティのような各種タスクに使用される。ミッドアンブル部は受信機側で受信が中断される場合にシステムが同期を回復できるように使用されてもよい。
【００１３】
ヘッダ部はパケットの構造、例えば、パケット長、コードレート、スクランブル初期化、及びチェックシーケンスに関する情報にて構成される。
【００１４】
パケットベースＯＦＤＭ方式では、プレアンブルは一般的に冗長トレーニングシーケンスをプレアンブル部に挿入することによってチャンネル推定に利用される。幾つかのケースでは、チャンネル推定処理を支援するためにトレーニングシーケンスがミッドアンブル及びポストアンブル部に挿入される。そのような追加のトレーニング情報が存在すると、チャンネル状態情報及び他の同様なパラメータの推定を現代まで保つことによってシステムの性能を向上できる。
【００１５】
文献“Analysis of end-of-burst degradation in the OFDM UL PHY under mobile conditions,”  by R. Yaniv and T. Kaitz (IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group, C802.16d-04/52, 2004) 及び “Ranging postamble for OFDMA,” by S. Cai et al. (IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Working Group, C802.16e-04/400, 2004)はミッド及びポストアンブルが使用されるパケットベースシステムを開示している。
【００１６】
本発明に関する通信システムでは、各種レイヤがある機能を行う階層設計が使用されている。レイヤは物理、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）／リンク＆ネットワークレイヤを含む。
【００１７】
物理レイヤは通信媒体を介してデータを送る物理的手段を扱う。ＭＡＣレイヤは物理レイヤへのアクセスを制御し、それを多くのユーザに共有する。これに対して、リンクレイヤはそれに渡ってデータを保持するために手順及びプロトコルを使用する（また、リンクレイヤは送信エラーを検出し、修正する）。最後に、ネットワークレイヤは無線ネットワーク内でルーティングするため並びにどのようにデータパケットがモデム間で転送されるかを決定するために応答できる。
【００１８】
各種レイヤを介して物理レイヤに伝えられるデータの量がまれに整数個のシンボルとなることに留意する。その結果、ＯＦＤＭシステムのパケットのデータ部（図１のパイロード部）はペイロード部のシンボルの合計数（データシンボル＋パディングシンボル）がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるようにゼロビットで満たされている。
【００１９】
一般的には、ＯＦＤＭシンボル当たりの信号点シンボルの数Ｎは通信システムがその下で動作する必要がある特定の要求に基づいて選択される。それは必要ではないけれども、これがハードウエア実施を支援するので２の累乗であるＮの任意の値は一般的には好ましい。Ｎ＝６４，１２８及び１０２４のシステムが従来知られている。例えば、IEEE802.11a及びHiperLAN/2システムはＮ＝６４サブキャリアを利用しており、ＭＢＯＡ提案はＮ＝１２８を指定しており、そしてデジタルオーディオブロードキャスト（ＤＡＢ）はＮ＝２５６，５1２，１０２４及び２０４８を支援している。
【００２０】
上述したようにＯＦＤＭシステムは一般的に逆高速フーリエ変換成分を含み、そのようなＩＦＦＴ成分は２の累乗である値となるように選択されるＮによってより効率的に動作することも留意する。
【００２１】
パディングシンボルがＯＦＤＭ信号のペイロード部からなくなれば、そのときには高速フーリエ変換ベースの技術を使用することができなくなり、より低速の離散フーリエ変換が必要となると考えられる。このため、パディングシンボルが必要とされる箇所に含まれることが非常に好ましい。
【００２２】
図２は３つのＯＦＤＭシンボル（１５，１７，１９）により構成されるペイロード部１３の一例を示している。最初の２つのＯＦＤＭシンボル（１５，１７）はデータ（信号点）シンボル（例えば、ＱＡＭ，ＰＳＫシンボル）だけで作られている。しかし、最後のＯＦＤＭシンボル１９は完全なＯＦＤＭシンボルを構成するために（図２のｄ０，ｄ１，ｄ２．．．として示される）十分なデータシンボル２１により構成されない。それ故に、ペイロード部１２のビットの合計数をＯＦＤＭシンボルの整数個（この場合、３個のＯＦＤＭシンボル）にするためにパディングゼロシンボル２３は最後のＯＦＤＭシンボル１９以内に含まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
冗長なプレアンブル、ミッドアンブル及びポストアンブルが挿入されると、通信システムの全データレートに大きく影響する可能性がある高価なオーバヘッドが生じることになる。
【００２４】
それ故に、本発明の目的は上記問題を実質的に解決するため、又は緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
第１態様では、本発明はＯＦＤＭ送信機から送信されるＯＦＤＭ信号であって、データシンボルとパディングシンボルの総合個数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるような第１個数のデータシンボルと第２個数のパディングシンボルとを有するペイロード部により構成され、前記パディングシンボルがトレーニングシンボルにより構成される、ＯＦＤＭ信号を提供する。
【００２６】
従来例に記載されているパディングシンボルの使用はパディングシンボルがＯＦＤＭを使用することを可能にする以外の目的に寄与しないので無駄である。故に、本発明はパディングシンボルがトレーニングシンボルと置き換えることを提案している。これは、チャンネル推定、周波数オフセットトラッキング及びタイミングオフセットトラッキングのようなあるパラメータ／タスクの評価を容易にしながら整数個のＯＦＤＭシンボルがシステムに存在する要求を可能にする。
【００２７】
本発明は一般技術を越える幾つかの利点を有する。
【００２８】
最初に、データ送信のために上位レイヤによって特定されるリソース以外に送信のために付加的リソースは利用されない。これは１つの追加ポストアンブルがたぶん数百のトレーニングサンプルで構成され、非常に大きなオーバヘッドである場合に、潜在的臨界リアルタイムアップリケーション及びマルチアンテナシステムを考慮するときに特に重要である。
【００２９】
更に、この問題解決法は調整可能である。例えば、パケットベース送信方式において、送信機が各送信パケットでチャンネルを再推定することを不必要と判断すれば、それはポストアンブルでシステムリソースを無駄にしないでチャンネル推定以外のものに対して特別のシンボルスペースを用いることができる。送信機の決定はパケットのヘッダにおいて受信機に伝えることができる。
【００３０】
最後に、マルチバンドＯＦＤＭアリアンス（multi-band OFDM alliance：ＭＢＯＡ）提案のような幾つかの仕様はチャンネルを推定し、同期を行うために大量のトレーニングを必要とする。チャンネルの前回推定値が提案された技術の使用により利用可能であり、システムがパケットの先頭で粗く同期すれば、そのようなオーバヘッドは削除されないが減少できる。
【００３１】
パディングトレーニングシンボルの箇所はシステム構成に依存して帰ることができる。一般的に、ペイロードが複数のＯＦＤＭシンボルで構成される場合にパディングシンボルは最後のＯＦＤＭシンボルの終端に設けることができる。
【００３２】
或いは、パディングトレーニングシンボルは最後のＯＦＤＭシンボルの全体に渡り又は信号の全ペイロード部の全体に渡っても拡張することができる。
【００３３】
都合のよいことにパケットフォーマットで送信されたＯＦＤＭ信号に対してはパディングシンボルの数及び位置はパケットのヘッダ部に含めることができる。
【００３４】
パディングとして含まれるトレーニングシンボルは好都合にチャンネル推定或いは周波数オフセットトラッキング及びタイミングオフセットトラッキングのような他の評価タスクに使用できる。
【００３５】
第２の形態では、本発明は少なくとも１つの送信アンテナを有するＯＦＤＭ送信機であって、前記送信アンテナの各々からＯＦＤＭ信号を送信するように構成され、前記ＯＦＤＭ信号はデータシンボルとパディングシンボルの総合個数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるような第１個数のデータシンボルと第２個数のパディングシンボルとを有するペイロード部により構成され、前記パディングシンボルがトレーニングシンボルにより構成される、ＯＦＤＭ送信機を提供する。
【００３６】
ＯＦＤＭ送信機によって送信されるＯＦＤＭ信号は本発明の第１の形態に関して述べられたＯＦＤＭ信号の全ての特徴を持つことができる。
【００３７】
ＯＦＤＭ送信機は所定量のデータを含むパケットに挿入できるトレーニングシンボルの数を記憶するルックアップテーブルを備えている。このデータは用意に事前計算できる。
【００３８】
本発明の第３の形態は、通信装置に装荷されると、装置を本発明の第２の形態に従ったものにするオペレーティングプログラムを提供する。
【００３９】
本発明の第４形態は、少なくとも１つの送信アンテナを有するＯＦＤＭ送信機からＯＦＤＭ信号を提供する方法であって、トレーニングシンボルとデータシンボルの合計数がＯＦＤＭシンボルの整数個に等しくなるように前記トレーニングシンボルと送信されるべき前記ＯＦＤＭ信号のペイロード部の前記データシンボルに付加することを含む、方法を提供する。
【００４０】
本発明の第５形態は、本発明の第２形態に従ったＯＦＤＭ送信機によって送信されたとき本発明の第１形態に従ったＯＦＤＭ信号を受信するように構成されたＯＦＤＭ受信機を提供する。
【００４１】
本発明の第６形態は、本発明の第１形態のＯＦＤＭ信号を送信するように構成されたＯＦＤＭ送信機及びＯＦＤＭ信号を受信するように構成されたＯＦＤＭ受信機により構成されるＯＦＤＭデータ通信システムを提供する。
【００４２】
好ましくは、ＯＦＤＭ受信機は送信機と受信機との間のチャンネル応答を推定するチャンネル推定器を含む。
【００４３】
データペイロードに付帯できるトレーニングシンボルの数が小さい場合、又は送信アンテナの数が高い場合に、全チャンネル応答を推定できなくてもよい。例えば、
ｉ）  シングル送信アンテナが存在し、シンボルの数が余りにも小さければ、そのとき、チャンネルはトレーニングシンボルを搬送するサブキャリアについてだけ推定できる。
【００４４】
ｉｉ）  送信アンテナの数が余りにも高い（即ち、１より大きく、トレーニングシンボルの数が十分でない）ならば、そのとき、送信アンテナのサブセットと受信アンテナとの間のチャンネルが推定されてもよい。
【００４５】
上述したＯＦＤＭ受信機及び方法を実施する上記オペレーティングプログラムはディスク、ＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭのようなデータ媒体、読み取り専用メモリ（ファイヤウエイ）のようなプログラム化メモリに、或いは光又は電気信号媒体のようなデータ媒体に設けることができる。多くのアプリケーションのために、上述した送信機の実施形態及び上述した方法に従って機能するように構成された送信機はＤＳＰ（Digital signal Processor）、ＡＳＩＣ(Application specific Integrated Circuit)又はＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)において実現される。故に、発明の実施形態を実施するためのコード（及びデータ）は一般のプログラムコード、又はマイクロコード又は、例えばＡＳＩＣ或いはＦＰＧＡをセットアップ又は制御するコードで構成されてもよい。同様に、コードはVerilog(商標)又はＶＨＤＬ(Very high speed integrated circuit Hardware Description Language)のようなハードウエア記述語のコードで構成されてもよい。当業者が認識するようにそのようなコード及び／又はデータは通信において複数の結合要素間で互いに配分できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
上述したように、従来システムでは、トレーニングシーケンスデータは送信パケットのプレアンブル部（及び有ればミッド及びポストアンブル部）内にしばしば含まれる。
【００４７】
本発明では、トレーニングシンボルは代わりにＯＦＤＭ信号パケットのデータ部内にパディングシンボルとして含められる。これらトレーニングシンボルはチャンネル推定に又は搬送周波数オフセットトラッキング及びタイミングオフセットトラッキングのような他の評価タスクに使用できる。
【００４８】
図３はＯＦＤＭ信号のペイロード部が３つのＯＦＤＭ信号で構成される本発明に従ってＯＦＤＭ信号の例を示している。図２に示すように（注：同じ番号は同じ特徴を示している）、最初の２つのＯＦＤＭ信号１５，１７はデータシンボルだけで構成されている。しかし、最後のＯＦＤＭシンボル１９は（再度d0,d1,d2…として示される）多数の信号点シンボル２１及び（図にt0,t1,t2として示されるように）多数のパディングトレーニングシンボル２５によって構成される。
【００４９】
図４はパディングトレーニングシンボルにより構成されるＯＦＤＭ信号の２つの例を示す。図４ａに示される例１では、パディングシンボル２５は（また、図３に示されるように）ＯＦＤＭシンボルの終端に付帯されている。図４ｂに示される例２では、パディングトレーニングシンボル２５はＯＦＤＭシンボルに渡って均等に配分される。
【００５０】
シンボルの位置及びデザインは通信システムの性能に影響を及ぼすことがあり、例えば、最小二乗（ＬＳ）（例えば、E. Larsson and J. Li. “Preamble design for multiple-antenna OFDM-based WLANs with null subcarriers,” IEEE Signal Processing Letters, vol. 8, no. 11, Nov. 2001参照）推定のようなチャンネル推定技術の性能に影響することがある。
【００５１】
図５は図４に示される２つのＯＦＤＭシンボル構造に対するチャンネル長（Ｌ）対チャンネル推定値の平均二乗誤差（ＭＳＥ）のプロットを示す。トレーニングシンボルをＯＦＤＭシンボルに渡って配分する例２はＬの値が増加するに従って（ＯＦＤＭシンボルの終端だけにトレーニングシンボルを配分する）例１より少ないＭＳＥを示す。
【００５２】
ＯＦＤＭ信号に挿入できるパディングシンボルの数はそれらの位置だけでなく数について変わることがある。
【００５３】
パケットベース信号のペイロードサイズは大幅に変わることがある。結果として、ペイロードのデータシンボルの数、故にパディングシンボルの数が変化する。Ｍ送信アンテナ及びＯＦＤＭシンボル当たりのＮデータシンボルを有するシステムに関して、パケットに付帯できる追加のパディングシンボルの数はゼロ（データシンボルの合計数が実質的にＯＦＤＭシンボルの整数となる場合）からＭＮ−１に変えることができる。
【００５４】
一定量のデータを含むパケットに付帯できるトレーニングシンボルの数は容易に算出でき、送信機及び受信機でルックアップテーブルに記憶できる。多くのパケットベースシステムはパケットヘッダのパケットの長さに「関する情報を含む。ヘッダはパケットの先頭で受信される（図１参照）ので、この情報はどれ位のトレーニングが実際に送信されたか、また受信機がチャンネルを推定するためにトレーニングシンボルを使用できる前に知らなければならないトレーニングシンボルの位置を得るために受信機で使用できる。
【００５５】
図3及び４に示されたパケット構造に関して、パケットの最後のＯＦＤＭシンボルを除く全てのシンボルが通常のように受信機で処理（即ち、等化、検出、復号など）ができる。このとき、最後のＯＦＤＭシンボルのトレーニングシンボルがチャンネルを推定するため（又は、上述した他の評価タスクの１つを行うため）に使用される。チャンネル推定について、一般の技術はＬＳ又は最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）チャンネル推定を採用できる。そのようなアルゴリズムは当業者に知られているが、完全性のためにＬＭＳアルゴリズムについて述べている「Lee and Messerschmitt, “Digital Communication”, Kluwer Academic Publishers, 1994」を参照できる。
【００５６】
データが送信されている最後のＯＦＤＭシンボルのサブキャリヤが推定装置により“ナル（null）”サブキャリヤとして処理される、即ち、チャンネル推定器がこれらのトーンで送信されたトレーニングシンボルは無いと仮定することは留意される。
【００５７】
幾つかの通信仕様はビットを信号点シンボルにマッピングし、次にそれらをＯＦＤＭシンボルに配置する前に符号化され、インターリーブされるべきデータビット及び前提ビットを要求している。そのような方式はデータビット３０及びパディングビット３２が最初符号化器に移し、それからインタリーバ３６に移し、最後にシンボルマッパ３８に移される図６に示される。
【００５８】
そのようなインターリーブステップはパケットに渡って符号化パディングビットを本質的に配分している。本発明は次の方法でインターリーブするシステムに使用できる。
【００５９】
１．データ及びパディングビットを通常通り符号化する。
【００６０】
２．符号化データビットをインタリーブするが、符号化パディングビットをインターリーブしない。
【００６１】
３．インターリーブ化、符号化データビットを信号点シンボル（例えば、ＰＳＫ又はＱＡＭシンボル）にマップする。
【００６２】
４．符号化ゼロビットを適切な数のトレーニングシンボルと置き換える。その数は次式によって決められる。
【数１】
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【００６３】
全チャンネル応答が推定できるだけである。故に、データペイロードに含めることができるトレーニングシンボルの数が少ない場合及び／又は送信アンテナの数が多い場合には、全体のチャンネルを推定できないことがある。この場合、２つの選択肢が利用できる。
【００６４】
１．Ｍ＝１（即ち、１つのアンテナだけがある）ならば、チャンネルはトレーニングさんブルを保持しているサブキャリアについてだけ推定できる。これらのトーンためにチャンネル推定値を回復するために他のサブキャリア全体に対して補間ができるが、それは正確なチャンネル推定値が得られない可能性がある。
【００６５】
２．Ｍ＞１ならば、全てのサブキャリアについて補間ができない。代わりに、送信アンテナのサブセットと受信アンテナとの間のチャンネルが推定できる。これは上記式によって与えられる限界を緩和するＭを効率的に小さくする。この場合、問題となっている送信アンテナのサブセットからトレーニングサンプルを送信するだけのことができる可能性がある。受信機はパケットのこのサブセットの同一性を識別できる。全体のチャンネルは１つのＯＦＤＭシンボルでこの方法では推定できないが、得られる部分推定値はまだ使用できる。
【００６６】
図７は上記選択肢２を示している。図７において、３つの送信アンテナ（４０，４２，４４）が２つの受信機アンテナ（４６，４８）に送信する。３つの送信アンテナ（４０，４２，４４）の各アンテナ毎に最後のＯＦＤＭシンボルが示されている。上２つのアンテナ（４０，４２）に対して最後のＯＦＤＭシンボルがデータ及びトレーニングシンボルにより構成される。しかし、第３アンテナ４４はデータシンボルだけを送信する。受信機は上２つのアンテナ（４０，４２）により構成される送信アンテナのサブセットでチャンネルを推定できる。
【００６７】
本発明の更なる実施は追加のシンボルインターリーブステップを含み、これはデータシンボル及びトレーニングシンボルからなるパケットに適用できる。
【００６８】
図８はこの更なる実施の例を示している。図８は２つの信号ストリームを示している。両ストリームは２つのＯＦＤＭシンボルにより構成される。上のストリームには、トレーニングシンボルが最後のＯＦＤＭシンボルの終端だけに設けられる。追加のインタリーブステップはトレーニングシンボルが信号のペイロード部に渡って配分されている下の信号ストリームとなる。
【００６９】
追加のインタリーブステップはパケットに渡って（できるだけ）近接しない位置にトレーニングシンボルを配置する。故に、各結果ＯＦＤＭシンボルは多数のシンボルを有しており、これらシンボルはチャンネル及び／又は周波数オフセットのようなトラックパラメータを推定するために使用できる。既に述べたようにこれらシンボルの構造に関する情報はパケットのヘッダを介して受信機に伝送できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】ＯＦＤＭシステムにおけるパケット構造の例を示す。
【図２】ＯＦＤＭシンボルを満たすパディング“ゼロ”シンボルの例を示す。
【図３】本発明に従ったＯＦＤＭシンボルの例を示す。
【図４ａ】ＯＦＤＭシンボル内のトレーニング及びデータシンボルの配置の第１例を示す。
【図４ｂ】ＯＦＤＭシンボル内のトレーニング及びデータシンボルの配置の第２例を示す。
【図５】図４の２つの例のチャンネルインパルス長に対してプロットされた最小二乗チャンネル推定値の平均二乗誤差のプロットを示す。
【図６】従来システムに使用されるような符号化及びインタリーブ処理手順を示す。
【図７】送信アンテナのサブセットからトレーニングシンボルを送信する例を示す。
【図８】単一パケットを通してインタリーブされたトレーニングシンボルを示す。
【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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【図８】
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【外国語明細書】
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