(57)【要約】【課題】  各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行ない、マルチキャリア方式の空間多重伝送を適切に行なう。【解決手段】  送信機側から送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号が送信される。トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数の繰り返しにより構成される。受信機は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なう。【選択図】  図３
2006135543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア伝送方式を適用し、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって空間多重通信を行なう無線通信システムであって、
送信機側は送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号を送信し、
受信機側では、受信したトレーニング信号のうち他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なう、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
複数の受信アンテナを備え、複数の送信アンテナを持つ送信機と対をなして、マルチキャリア伝送方式により空間多重通信を行なう無線通信装置であって、
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信手段と、
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
前記チャネル推定手段により得られたチャネル推定結果に基づいて、前記送信機側から送られてくる空間多重信号を信号処理する手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記受信手段は、タップ遅延を生じる帯域制限フィルタを含む、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項５】
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルで構成され、
前記チャネル推定手段は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去して切り出されるトレーニング・シンボルを用いてチャネル推定を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数の繰り返しにより構成され、
前記チャネル推定手段は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なう、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項７】
トレーニング信号は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ若しくはＩＥＥＥ８０２．１１ｇに規定される信号により構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項８】
トレーニング信号は、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／ｔｙｐｅ２に規定される信号により構成される、
ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項９】
複数の受信アンテナを用い、複数の送信アンテナを持つ送信機と対をなして、マルチキャリア伝送方式により空間多重通信を行なう無線通信方法であって、
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信ステップと、
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
複数の受信アンテナを用い、複数の送信アンテナを持つ送信機と対をなして、マルチキャリア伝送方式により空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信ステップと、
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）若しくはＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のように複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成した通信（ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ）通信）により伝送容量の拡大を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）変調などのマルチキャリア伝送方式を適用した空間多重通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号に基づいて各送受信アンテナ間のチャネル推定を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
有線方式によるＬＡＮ配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入が検討されている。例えば、２．４ＧＨｚ帯や、５ＧＨｚ帯など、監督官庁の免許が不要な周波数帯域を利用して、異なった無線通信システム並びに無線通信装置が規定されている。
【０００４】
無線ネットワークは、ＬＳＩの高集積化・低消費電力化とも相俟って性能が飛躍的に向上し、世界的にも広く利用される状況となり、標準化が進められている。また、無線ＬＡＮ装置は、コンピュータ周辺機器と同じ程度に低価格化してきており、旧来のコンピュータ・ネットワークという用途以外に、オフィスにおける周辺機器の接続や、家庭内の情報家電間におけるストリーム系高品質動画像伝送など、さまざまな局面での利用が図られている。
【０００５】
無線ネットワークに関する標準的な規格として、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１（例えば、非特許文献１を参照のこと）や、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２（例えば、非特許文献２又は非特許文献３を参照のこと）やＩＥＥＥ８０２．１５．３、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信などを挙げることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格…などの各種無線通信方式が存在する。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａの規格では、最大で、５４Ｍｂｐｓの通信速度を達成する変調方式をサポートしている。しかし、通信速度として、さらなる高ビットレートを実現できる無線規格が求められている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは、実効スループットで１００ＭＢＰＳを越える高速な無線ＬＡＮ技術の開発を目指し、次世代の無線ＬＡＮ規格を策定している。
【０００７】
無線通信の高速化を実現する技術の１つとしてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信が注目を集めている。これは、送信機側と受信機側の双方において複数のアンテナ素子を備え、空間多重した伝送路（以下、「ＭＩＭＯチャネル」とも呼ぶ）を実現することにより、伝送容量の拡大を図り、通信速度向上を達成する技術である。
【０００８】
ＭＩＭＯ通信方式は、送信機において複数アンテナに送信データを分配して送出し、複数の仮想的なＭＩＭＯチャネルを利用して伝送し、受信機では複数アンテナにより受信した信号から信号処理によって受信データを得るという、チャネルの特性を利用した通信方式であり、単なる送受信アダプティブ・アレーとは相違する。ＭＩＭＯ通信によれば、周波数帯域を増大させることになく、アンテナ本数に応じて通信容量を増やすことができるので、周波数利用効率がよい。
【０００９】
ＭＩＭＯ通信システムでは、送受信機それぞれに複数のアンテナが装備されている。この場合のチャネル・モデルは、送信機周りの電波環境（伝達関数）と、チャネル空間の構造（伝達関数）と、受信機周りの電波環境（伝達関数）で構成される。
【００１０】
送信機は、多重化信号を送出する前に、受信機側でチャネル推定を行なうためのトレーニング信号を、例えばアンテナ毎に時分割で送信する。これに対し、受信機では、チャネル推定部でトレーニング信号を利用してチャネル推定を行ない、各アンテナ対に対応したチャネル情報行列Ｈを算定し、これに基づいてＳＮ比を向上させ、復号の確度を高める。
【００１１】
そして、送信機は、複数の送信データを空間／時間符号して多重化しＭ本の送信アンテナに分配して、複数のＭＩＭＯチャネルに送出し、受信側は、チャネル経由でＮ本の受信アンテナにより受信した受信信号を空間／時間復号して受信データを得る。各アンテナから伝送される信号を多重する際にはクロストーク（Ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）が発生するが、受信側ではチャネル行列を利用して適切な信号処理を施すことにより多重化された各信号をクロストーク無しに正しく取り出すことができる訳である。
【００１２】
ＭＩＭＯ伝送を構成方法としてはさまざまな方式が提案されているが、アンテナのコンフィギュレーションに応じていかにしてチャネル情報を送受信間でやり取りするかが実装上の大きな課題となる。例えば、送信機と受信機が互いに独立して空間多重伝送を行なうオープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式と、この方法の発展形として、受信側から送信側にもチャネル情報をフィードバックして送受信間で理想的な空間直交チャネルを作り出すクローズドループ型のＭＩＭＯ伝送方式に大別される。
【００１３】
オープンループ型のＭＩＭＯ伝送方式として、Ｖ−ＢＬＡＳＴ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｅｌｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌａｙｅｒｅｄ Ｓｐａｃｅ Ｔｉｍｅ）方式を挙げることができる（例えば、特許文献１を参照のこと）。送信側では、特にアンテナ重み係数行列を与えず、単純にアンテナ毎に信号を多重化して送る。この場合、アンテナ重み係数行列を得るためのフィードバック手続きが一切省略される。
【００１４】
また、クローズドループ型のＭＩＭＯ伝送の理想的な形態の１つとして、伝播路関数の特異値分解（ＳＶＤ：Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｖａｌｕｅ  Ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用したＳＶＤ−ＭＩＭＯ方式が知られている（例えば、非特許文献４を参照のこと）。ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナ対に対応するチャネル情報を要素とした数値行列すなわちチャネル情報行列Ｈを特異値分解してＵＤＶHを求め、送信側のアンテナ重み係数行列としてＶを与えるとともに、受信側のアンテナ重み係数行列としてＵHを与える。これによって、それぞれのＭＩＭＯチャネルは、各固有値λiの平方根を対角要素に持つ対角行列Ｄとして表され、全くクロストーク無しに信号を多重化して伝送することができる。
【００１５】
ＳＶＤ−ＭＩＭＯ伝送方式によれば、送信機側と受信機側の双方において、空間分割すなわち空間直交多重された論理的に独立した複数の伝送路を実現することができる。理論的には最大の通信容量を達成することができ、例えば送受信機がアンテナを２本ずつ持てば、最大２倍の伝送容量が得られる。
【００１６】
ところで、室内で無線ネットワークを構築した場合、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせを受信するというマルチパス環境が形成される。マルチパスにより遅延ひずみ（又は、周波数選択性フェージング）が生じ、通信に誤りが引き起こされる。そして、遅延ひずみに起因するシンボル間干渉が生じる。
【００１７】
主な遅延ひずみ対策として、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式を挙げることができる。マルチキャリア伝送方式では、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数選択性フェージングの影響を受け難くなる。
【００１８】
例えば、マルチキャリア伝送方式の１つであるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式では、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。情報伝送時には、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリアに割り当ててキャリア毎に振幅及び位相の変調を行ない、その複数キャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。また、受信時はこの逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生する。
【００１９】
例えば、ＭＩＭＯ伝送の適用対象となるＬＡＮシステムであるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇでは、ＯＦＤＭ変調方式が採用されている。
【００２０】
ここで、ＭＩＭＯ伝送システムについて考察する。図１３には、ＭＩＭＯ伝送システムの基本的な構成を模式的に示している。
【００２１】
同図に示す例では、ＭＩＭＯ送信機１０は２本のアンテナ、すなわち送信アンテナ１１と送信アンテナ１２）を有し、一方のＭＩＭＯ受信機２０も２本のアンテナ、すなわち受信アンテナ２１と受信アンテナ２２を有する。そして、送信アンテナ１１と受信アンテナ２１の伝搬路を伝搬路ａとし、送信アンテナ１２と受信アンテナ２１の伝搬路を伝搬路ｂとし、送信アンテナ１１と受信アンテナ２２の伝搬路を伝搬路ｃとし、送信アンテナ１２と受信アンテナ２２の伝搬路を伝搬路ｄとする。
【００２２】
送信機１０は、送信アンテナ１１に対して送信データ系列Ｘ１を割り当てるとともに、送信アンテナ１２に対して送信データ系列Ｘ２を割り当てる。これに対し、受信機２０は、受信アンテナ２１において受信データ系列Ｙ１を受信するとともに、受信アンテナ２２において受信データ系列Ｙ２を受信したものとする．このような伝搬路の状況は、以下の式（１）のように表現することができる。
【００２３】
【数１】
2006135543.tif 000003
【００２４】
このときのチャネル行列Ｈを下式（２）のように定義する。
【００２５】
【数２】
2006135543.tif 000004
【００２６】
このチャネル行列Ｈの逆行列Ｈ-1は下式（３）のように求めることができるとする。
【００２７】
【数３】
2006135543.tif 000005
【００２８】
すると、受信信号系列Ｙ１及びＹ２に対しチャネル行列の逆行列Ｈ-1を乗算することにより、下式（４）に示すように、元の送信信号系列Ｘ１及びＸ２を求めることができる。
【００２９】
【数４】
2006135543.tif 000006
【００３０】
図１３では送受信アンテナの本数がそれぞれ２本である場合を示したが、ＭＩＭＯ伝送システムはこのようなアンテナ構成に限定されるものではなく、アンテナ本数が２本以上であれば同様のデータ伝送処理を行なうことができる。
【００３１】
続いて、ＯＦＤＭ方式を適用してＭＩＭＯチャネルを構成してＭＩＭＯ伝送による高速通信を行なう無線通信システムについて考察する。
【００３２】
ＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を復号するためには、チャネル行列Ｈを取得する必要がある。ＭＩＭＯシステムにおけるチャネル行列Ｈの取得方法としていくつか考えられるが、その１つとして、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割（すなわち時間的に直交するように）送信し、受信機側では各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル行列Ｈを取得するという時分割法を用いることができる。図１４には、この時分割法によってチャネル推定を行なうシーケンスを図解している。
【００３３】
送信アンテナ１からは、シンボル区間１にトレーニング信号１を送り、次のシンボル区間２においては信号を全く送信しない。また、送信アンテナ２からはシンボル区間１で信号を全く送信せず、シンボル区間２においてトレーニング信号を送信することにする。
【００３４】
このようにすると、シンボル区間１では、受信アンテナ１が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ａ（伝搬路ａを意味する。以下同様）を取得するとともに、受信アンテナ２が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ｃを取得することができる。同様に、シンボル区間２では、受信アンテナ１が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ｂを取得するとともに、受信アンテナ２が受信したトレーニング信号を基にチャネルＨ_ｄを取得することができる。これらのチャネル推定結果を１つに纏めて並べることで、チャネル行列Ｈの全成分を抽出することができる。
【００３５】
つまり、時分割によるチャネル推定方法では、送信機側では１つの送信アンテナからトレーニング信号を送信しているときには、その他のアンテナからは何も信号を送信せず干渉しないことを利用して、送受信アンテナの組合せ毎のチャネル推定を行なっていることになる。
【００３６】
ところで、デジタル伝送においては、受信機側で帯域制限用フィルタを使用することが一般的となっている。この帯域制限用フィルタとして、例えば図１５に示すようなＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタが広く知られている。同図に示すように、ＦＩＲフィルタは複数個の遅延素子を直列的に接続して構成され（ディレイ・ライン）、配列された遅延素子の個数分だけの時系列的な入力データを、それぞれ乗算器でフィルタの特性に応じた重み付けを行なった後、これらを加算して平均化処理する。
【００３７】
ＦＩＲフィルタは、位相特性に優れているものの、ディレイ・ラインにデータの入力が開始されてからフィルタを通過するまでの遅延、並びにディレイ・ラインに最後のデータが入力されてからフィルタの出力が停止するまでの遅延が長い、すなわちタップ遅延の問題がある。
【００３８】
従来の通信システムにおける単リンクのチャネル推定を行なう上では、このタップ遅延により全体的に信号が遅れるだけで問題とはならない。これに対し、ＭＩＭＯシステムでは、無信号送信区間を利用してチャネル推定を行なう上では、タップ遅延のためにはっきりと信号無送信区間を作ることができないという問題点がある。
【００３９】
ＯＦＤＭ伝送では、遅延波（マルチパス）の影響をできるだけ少なくするため、データ送信区間の前に一定の時間のガード・インターバル（ＧＩ）区間を設けることが一般的である。すなわち、所定のガード・インターバル・サイズ、ガード・バンド・サイズ、及びタイミングに従って、ガード・インターバルやガード・バンドなどのガード信号を送信シンボル毎に挿入することで、マルチパスに伴うシンボル間干渉をなくすことができる。
【００４０】
例えば、ガード・インターバル区間に送信信号の一部を繰り返し伝送することが一般的に行なわれている（例えば、非特許文献５を参照のこと）。このようにガード・インターバル区間に繰り返し信号を挿入することによって、ガード・インターバル・サイズ以下のマルチパス伝搬（多重反射電波伝搬）を吸収して、サブキャリア間の干渉を除去し、受信品質の致命的な劣化を防止することができる。
【００４１】
しかしながら、ＭＩＭＯシステムにＯＦＤＭ方式を適用した場合には、送信シンボル毎にガード・インターバルを前につけたとしても、前述のように送受信フィルタによる遅延（タップ遅延）の影響のために、前のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることはできるが、後のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることができない。すなわち、ＦＩＲフィルタで生じる遅延信号は干渉成分として受信信号に残存してしまう。
【００４２】
ＭＩＭＯシステムにおいて、送信アンテナ毎に時分割によりトレーニング信号を送信するチャネル推定方法では、送受信フィルタによる遅延信号部分は前の信号に対する干渉成分となる。すなわち、本来信号がないと思ってチャネル推定をするはずの部分に遅延信号が現れ、これが干渉成分となってチャネル行列Ｈの推定精度に影響を与える。チャネル行列Ｈの推定精度が劣化すると、チャネル行列Ｈの逆行列を乗算することにより得られるストリーム同士に干渉成分が生じ、伝送特性が著しく劣化してしまう。
【００４３】
【特許文献１】特開平１０−８４３２４号公報
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ， Ｐａｒｔ１１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【非特許文献２】ＥＴＳＩ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−１ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ１： Ｂａｓｉｃ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
【非特許文献３】ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ７６１−２ Ｖ１．３．１ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ ２； Ｄａｔａ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＤＬＣ） Ｌａｙｅｒ； Ｐａｒｔ２： Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＲＬＣ） ｓｕｂｌａｙｅｒ
【非特許文献４】ｈｔｔｐ：／／ｒａｄｉｏ３．ｅｅ．ｕｅｃ．ａｃ．ｊｐ／ＭＩＭＯ（ＩＥＩＣＥ＿ＴＳ）.ｐｄｆ（平成１５年１０月２４日現在）
【非特許文献５】塩見正、羽鳥光俊共著「ディジタル放送」（株式会社オーム社、１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
本発明の目的は、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成したＭＩＭＯ通信により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４５】
本発明のさらなる目的は、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送方式を適用した空間多重通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４６】
本発明のさらなる目的は、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行ない、マルチキャリア方式の空間多重伝送を適切に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００４７】
本発明のさらなる目的は、送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号のうち遅延信号成分を除去し、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４８】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、マルチキャリア伝送方式を適用し、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって空間多重通信を行なう無線通信システムであって、送信機側は送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号を送信し、受信機側では、受信したトレーニング信号のうち他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうことを特徴とする無線通信システムである。
【００４９】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置（又は特定の機能を実現する機能モジュール）が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない（以下、同様）。
【００５０】
ＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を復号するためには、チャネル行列Ｈを取得する必要があるが、本発明では、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割で送信し、受信機側では各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル行列Ｈを取得するという時分割法を適用する。
【００５１】
ここで、デジタル伝送においては、受信機側で帯域制限用フィルタとしてＦＩＲフィルタを用いるのが一般的であるが、位相特性に優れているものの、タップ遅延の問題がある。ＭＩＭＯシステムでは、無信号送信区間を利用してチャネル推定を行なう上では、タップ遅延のためにはっきりと信号無送信区間を作ることができなくなってしまう。具体的には、送信アンテナ毎に時分割によりトレーニング信号を送信するチャネル推定方法において、送受信フィルタの遅延により影響が生じる。すなわち、送受信フィルタによる遅延信号部分は前の信号に対する干渉成分となるので、本来信号がないと思ってチャネル推定をするはずの部分に遅延信号が現れ、これが干渉成分となってチャネル行列Ｈの推定精度に影響を与える。
【００５２】
そこで、本発明では、チャネル推定において、トレーニング信号区間において、シンボルを切り出す位置（すなわち、ＦＦＴウィンドウの位置）に工夫を加えることによって、チャネル推定精度を向上させ、伝送特性を向上させるようにした。すなわち、送信機側から送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号が送信されるが、受信機側では、受信したトレーニング信号のうち他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうことで、その推定精度を向上させる。
【００５３】
トレーニング信号は、一般に、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数（通常は２回程度）の繰り返しにより構成される。ガード・インターバルは、例えば、送信信号の一部（データ区間の終端部分）の繰り返しで構成される。本実施形態では、ガード・インターバルは遅延成分の２倍以上の長さを持つようにする。
【００５４】
通常、受信機は、トレーニング信号からガード・インターバルを除去した後、繰り返されるトレーニング・シンボル同士を重畳することでチャネル推定の精度を向上させる。これに対し、本実施形態では、受信機は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうようにする。
【００５５】
また、本発明の第２の側面は、複数の受信アンテナを用い、複数の送信アンテナを持つ送信機と対をなして、マルチキャリア伝送方式により空間多重通信を行なうための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
前記送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送信される各トレーニング信号を各受信アンテナにて受信する受信ステップと、
受信した各トレーニング信号から他のトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうチャネル推定ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００５６】
本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第２の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによってコンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、無線通信装置として動作する。このような無線通信装置を複数起動して無線ネットワークを構築することによって、本発明の第１の側面に係る無線通信システムと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、複数のアンテナを持つ送信機と複数のアンテナを持つ受信機が対となって、空間多重を利用して複数の論理的なチャネルを形成したＭＩＭＯ通信により伝送容量の拡大を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５８】
また、本発明によれば、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送方式を適用した空間多重通信を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００５９】
また、本発明によれば、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行ない、マルチキャリア方式の空間多重伝送を適切に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６０】
また、本発明によれば、送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号のうち遅延信号成分を除去し、各送受信アンテナ間のチャネル推定を高精度で行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【００６１】
本発明に係るマルチキャリアＭＩＭＯ伝送方式によれば、受信機側ではトレーニング信号を取り出す区間を変更することによりチャネル推定精度を向上させ、サブキャリア単位でチャネル特性を推定することができる。したがって、無駄なガード・インターバルの付加による伝送効率の劣化を抑えつつ、より精度の高いチャネル行列を取得することができる。
【００６２】
本発明に係るマルチキャリアＭＩＭＯ伝送方式では、受信機は同期を取得した後、切り出し区間の変更を加えるだけで対応することが可能であり、再同期取得の必要がないため、同期回路の主要な演算部を動作させる必要がない。したがって、消費電力の低減に貢献する。
【００６３】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６４】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００６５】
本発明は、ＯＦＤＭ方式においてＭＩＭＯチャネルを構成し、ＭＩＭＯ処理を行なうことで構築される高速な無線通信システムに関する。図１には、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯ送信機の機能的構成を示している。図示の送信機は、２本の送信アンテナすなわち２系統のＭＩＭＯ送信ストリームを備えている。但し、ストリーム数は任意である。
【００６６】
データ発生器１００から供給される送信データは、スクランブラ１０２においてスクランブルが掛けられる。次いで、符号化器１０４で誤り訂正符号化を施さられ。この際の符号化器の種類としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａであればＲ＝１／２、Ｋ＝７の畳み込み符号器などが採用されている。そして、符号化信号はデータ振り分け器１０６に入力され、ストリーム毎に振り分けられる。
【００６７】
各ＭＩＭＯ送信ストリームでは、ストリーム毎に設定されたデータレートに従って、送信信号をパンクチャ１０８又は１０９によりパンクチャし、インターリーバ１１０又は１１１によりインターリーブし、マッパー１１２・１１３によりＩＱ信号空間にマッピングして複素ベースバンド信号となる。周波数領域に並んだ各サブキャリアをＩＦＦＴ１１４又は１１５を通過して時間軸信号に変換した後に、ガード・インターバルを付加する。そして、デジタル・フィルタ１１８又は１１９にて帯域制限した後、ＤＡコンバータ１２０又は１２１にてアナログ信号に変換し、ＲＦ部１２２又は１２３にて適当な周波数帯にアップコンバートしてから、それぞれの送信アンテナから伝搬路に送出される。
【００６８】
また、図２には、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯ受信機の機能的構成を示している。図示の受信機は、２本の受信アンテナすなわち２系統のＭＩＭＯ受信ストリームを備えている。但し、ストリーム数は任意である。
【００６９】
ＭＩＭＯチャネルを通してＭＩＭＯ受信機に届いたデータは、それぞれのＭＩＭＯ受信ストリームにおいて、ＲＦ部２３２又は２３３でアナログ処理し、ＡＤコンバータ２３０又は２３１によりデジタル信号に変換した後、デジタル・フィルタ２２８又は２２９に入力される。そして、同期回路２２６にてパケット発見、タイミング検出、周波数オフセット補正などの処理が行なわれた後、データ送信区間の先頭に付加されたガード・インターバルをガード除去部２２４又は２２５により除去する。そして、ＦＦＴ２２２又は２２３により時間軸信号が周波数軸信号となる。
【００７０】
このようにしてＭＩＭＯ受信ストリーム毎に得られた信号は、チャネル推定部２２０で送受信アンテナ毎にチャネル推定し、受信アンテナ数×送信アンテナ数の要素を持つチャネル行列Ｈとして表現される。逆行列演算器２１８は、得られたチャネル行列の逆行列Ｈ-1を計算する。そして、逆行列演算部２１６又は２１８は元々の受信信号とチャネル行列の逆行列Ｈ-1との行列乗算を行ない、ストリーム毎に独立した信号系列を得る。
【００７１】
チャネル等価回路２１４は、ストリーム毎の信号系列に対し、さらに残留周波数オフセット補正、チャネル・トラッキングなどを施す。そして、デマッパー２１２又は２１３はＩＱ信号空間上の受信信号をデマップし、デインターリーバ２１０又は２１１はデインターリーブし、デパンクチャ２０８又は２０９は所定のデータレートでデパンクチャした後、データ合成部２０６によりＭＩＭＯ受信ストリーム毎の受信信号を１本のストリームに合成する。このデータ合成処理は送信側で行なうデータ振り分けと全く逆の動作を行なうものである。そして、復号器２０４にて誤り訂正復号した後、デスクランブラ２０２によりデスクランブルし、データ取得部２００は受信データを取得する。
【００７２】
ＭＩＭＯシステムにおいて受信信号を復号するためには、チャネル行列Ｈを取得する必要がある。ＭＩＭＯシステムにおけるチャネル行列Ｈの取得方法として幾つか考えられるが、本実施形態では、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割（すなわち時間的に直交するように）送信し、受信機側では各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル行列Ｈを取得するという時分割法を適用する。
【００７３】
ここで、デジタル伝送においては、受信機側で帯域制限用フィルタとしてＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いるのが一般的である（前述）。ＦＩＲフィルタは、位相特性に優れているものの、タップ遅延の問題がある。
【００７４】
従来の通信システムにおける単リンクのチャネル推定を行なう上では、このタップ遅延により全体的に信号が遅れるだけで問題とはならない。これに対し、ＭＩＭＯシステムでは、無信号送信区間を利用してチャネル推定を行なう上では、タップ遅延のためにはっきりと信号無送信区間を作ることができないという問題点がある。
【００７５】
ＭＩＭＯシステムにおいては、送信シンボル毎にガード・インターバルを設けても、後のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることができず、ＦＩＲフィルタで生じる遅延信号は干渉成分として受信信号に残存してしまう。このため、送信アンテナ毎に時分割によりトレーニング信号を送信するチャネル推定方法において、送受信フィルタの遅延により影響が生じる。すなわち、送受信フィルタによる遅延信号部分は前の信号に対する干渉成分となるので、本来信号がないと思ってチャネル推定をするはずの部分に遅延信号が現れ、これが干渉成分となってチャネル行列Ｈの推定精度に影響を与える。チャネル行列Ｈの推定精度が劣化すると、チャネル行列Ｈの逆行列を乗算することにより得られるストリーム同士に干渉成分が生じ、伝送特性が著しく劣化してしまう。
【００７６】
そこで、本実施形態では、チャネル推定において、トレーニング信号区間において、シンボルを切り出す位置（すなわち、ＦＦＴウィンドウの位置）に工夫を加えることによって、チャネル推定精度を向上させ、伝送特性を向上させるようにした。すなわち、送信機側から送信アンテナ毎に時分割でトレーニング信号が送信されるが、受信機側では、受信したトレーニング信号のうちたのトレーニング信号の遅延成分による影響のある区間を除去した区間を用いてチャネル推定を行なうことで、その推定精度を向上させる。
【００７７】
トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの所定回数（通常は２回程度）の繰り返しにより構成される。ガード・インターバルは、例えば、送信信号の一部（データ区間の終端部分）の繰り返しで構成される。本実施形態では、ガード・インターバルは遅延成分の２倍以上の長さを持つようにする。
【００７８】
通常、受信機は、トレーニング信号からガード・インターバルを除去した後、繰り返されるトレーニング・シンボル同士を重畳することでチャネル推定の制度を向上させる。これに対し、本実施形態では、受信機は、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうようにする。
【００７９】
図３には、送受信アンテナそれぞれ２本を備えたＩＥＥＥ８０２．１１ａベースの無線通信システムに対し、ＭＩＭＯ伝送方式を組み込んだときのシーケンスを例示している。
【００８０】
ここでは、送信機側からは図示のフローに従い各送信アンテナからパケットが送出されるものとする。また、パケットには、送受信機間で既知シンボルからなるトレーニング・シーケンスを含んでいるが、図示の例では、ＳＴＳ（Ｓｈｏｒｔ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、Ｌ−ＬＴＳ（Ｌｅｇａｃｙ  Ｌｏｎｇ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、ＨＬＴＳ（Ｈｉｇｈ  ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  Ｌｏｎｇ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）という３種類のトレーニング・シーケンスが使用されている（Ｌｅｇａｃｙとしたのは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａで旧来から定義されているトレーニング・シーケンスであることを意味する）。
【００８１】
受信側は、ＳＴＳにおいて自己相関を用いてパケットの発見並びに粗い同期タイミング測定を行ない、Ｌ−ＬＴＳにおいて相互相関などを用いてより精密なタイミング測定を行なうとともに、周波数オフセットの引き込みなどを行なうのが、トレーニング・シーケンスを用いた一般的な動作である。
【００８２】
同期回路２２６がＬ−ＬＴＳを用いて精密な同期を捕捉した後は、一定のＯＦＤＭシンボル間隔（例えば、４マイクロ秒）でシンボルを抽出する。そして、ガード・インターバル除去部２２４又は２２５がトレーニング信号からガード・インターバルを除去し、後段のＦＦＴ２２２又は２２３へ供給される。
【００８３】
ＯＦＤＭ伝送方式にＭＩＭＯシステムを搭載した場合、同期を捕捉した後にトレーニング信号を用いてチャネル行列を取得する必要がある。ＭＩＭＯ処理部３００内では、各送信アンテナから時分割で送られてくるＨ−ＬＴＳを用い、チャネル推定部２２０がチャネル行列Ｈの推定を行ない、さらに逆行列演算部２１８がチャネル行列Ｈの逆行列演算を行なうことで、その逆行列Ｈ-1を得る。
【００８４】
そして、逆行列乗算部２１６は、一方の受信アンテナからその後に受信される空間多重データ信号であるＤａｔａ０１、Ｄａｔａ０２、並びに他方の受信アンテナからその後に受信される空間多重信号Ｄａｔａ１１、Ｄａｔａ１２に対して前述の式（４）に示すように逆行列Ｈ-1を乗算することによって、受信データの空間直交化処理を行なう。
【００８５】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａをベースとした物理層においては、トレーニング信号は２ＯＦＤＭシンボル分の区間に渡って送信される。言い換えれば、トレーニング信号は、ガード・インターバルと、既知トレーニング・シンボルの２回の繰り返しにより構成される。図４には、トレーニング信号とデータ信号におけるガード・インターバルの位置を示している。トレーニング信号のガード・タイムの区間は０．８マイクロ秒となり、通常のデータ・シンボルのガード・タイム０．４マイクロ秒よりも長く設定されている。すなわち、同期回路２２６で一旦同期を捕捉し、一定間隔で刻むような処理を行なう場合、Ｈ−ＬＴＳを取得する際にはデータの並び替えを行なう必要も出てくる。
【００８６】
図５には、ＭＩＭＯ処理部３００内におけるチャネル推定部２２０が各送信アンテナから時分割で送られてくるトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なうための信号フローを模式的に示している。
【００８７】
同図に示すように、シンボル区間１及びシンボル区間２からそれぞれ取り出された２個のトレーニング信号１及び２を同相加算した後、平均化することで、チャネル推定精度を向上したチャネル推定用トレーニング信号３を得ることができる。
【００８８】
ガード・インターバルは、チャネル上の遅延波（マルチパス）に対する耐性を持たせるためにシンボルの前半部に付加されている。ここで、ガード・インターバルを大きく取り過ぎると、シンボル長に占めるデータ長の割合が減少するため、伝送効率が低下する。
【００８９】
デジタル伝送では受信機側で帯域制限用フィルタを使用することが一般的であり、ＦＩＲフィルタを用いるとタップ遅延により受信信号の前後に遅延信号が生ずるという問題がある（前述）。単リンクの通信システムではタップ遅延により全体的に信号が送れるだけである。ところが、ＭＩＭＯ伝送システムにおいて時分割法によりチャネル推定を行なう際に、一方のストリームでタップ遅延により発生する残存信号が他ストリームへ影響する。すなわち、送信シンボル毎にガード・インターバルを付加しても、他ストリームで後のシンボルから出てくる余分な信号成分に対して耐性を持たせることができない。
【００９０】
図６には、フィルタ遅延による残存信号が他のストリームへ影響を及ぼす様子を図解している。トレーニング信号もデータ信号同様に前半部にガード・インターバルが付加されるが、前半にガード・インターバルを持っている所為で、前のシンボルからのフィルタ遅延によるシンボルの残存には耐性を持っているが、後ろのシンボルからのフィルタの応答には耐性を持っておらず、残存信号の干渉を受けてしまう。
【００９１】
図６に示す例では、送信機側からは送信アンテナ毎にトレーニング信号を時分割で送信するものの、例えば、シンボル区間１では、送信アンテナ１から受信したトレーニング・シンボル２の後半部分は、デジタル・フィルタのタップ遅延のため、送信アンテナ２から受信したガード・インターバルの遅延信号によって干渉を受ける。また、シンボル区間２では、送信アンテナ２から受信したトレーニング信号のうちガード・インターバルに相当する前半部分は、デジタル・フィルタのタップ遅延のため、送信アンテナ１から受信したトレーニング・シンボル２の遅延信号によって干渉を受ける。後者の場合、前半にガード・インターバルを持っている所為で、前のシンボルからのフィルタ遅延によるシンボルの残存には耐性を持っている。ところが、前者の場合、トレーニング・シンボル２自身は後ろのシンボルからのフィルタの応答には耐性を持っておらず、残存信号の干渉を受けてしまう。
【００９２】
これに対し、本実施形態では、トレーニング信号は同じシンボルが繰り返し用いられることを利用し、シンボルの切り出し区間に工夫を与える。具体的には、受信したトレーニング信号の前後からそれぞれ遅延影響部分を除去し、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうようにする。
【００９３】
図７には、受信したトレーニング信号からシンボルの切り出す区間を工夫してチャネル推定を行なう様子を図解している。同期回路２２６からＭＩＭＯ処理部３３０へは、２０ＭＨｚサンプリングで８０ポイントのデータが一定間隔で送られてくる。
【００９４】
チャネル推定部２２０がトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なう際、トレーニング信号区間において、トレーニング信号前半部４０１では切り出し区間８０１のようになるべく後ろの方からシンボルを切り出す。これは、通常の遅延波に対する耐性を持たせるための切り出しの際と代わらない。
【００９５】
一方、トレーニング信号後半部４０２では、切り出し区間８０２のように、なるべく前半の方からシンボルを切り出す。こうすることによって、後ろに控えるシンボルによるフィルタの応答に対して耐性を持たせることができる。また、このようなシンボルの切り出しによって、他の送信アンテナ、すなわち本来信号を送っていない筈なのに、フィルタの応答によって避けられない信号が出てしまう区間の影響で、チャネル推定精度が劣化してしまうという現象を回避することができる。
【００９６】
チャネル推定部２２０は、トレーニング信号から上述したようなシンボル切り出しを行なった後、切り出し区間１から得られたトレーニング信号と、切り出し区間２から得られたトレーニング信号とを、同相加算した後に平均化する。すなわち、切り出した区間をトレーニング・シンボルの繰り返し回数で等分して切り出し、各切り出し区間の平均をとってチャネル推定を行なうことにより、チャネル推定精度の向上が見込める。加えて、他のアンテナからのシンボル間干渉を除去した状態でチャネル行列を取得することができるので、良好なチャネル行列を取得することができ、これによって伝送特性の向上を期待することができる。
【００９７】
図８には、チャネル推定部２２０において、送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。
【００９８】
同期回路２２６から８０ポイントのデータが入力されると、受信したシンボルがトレーニング信号の前半部であるかどうかをチェックする（ステップＳ１）。
【００９９】
ここで、受信シンボルがトレーニング信号の前半部である場合には、入力されてきた８０ポイントのうち、先頭から１６ポイントをガードとして切り取り、残りの６４ポイントを前半部として抽出する（ステップＳ５）。
【０１００】
また、受信シンボルがトレーニング信号の前半部でない場合には、続いて、受信シンボルがトレーニング信号の後半部であるかどうかをチェックする（ステップＳ２）。
【０１０１】
ここで、受信シンボルがトレーニング信号の後半部である場合には、入力されてきた８０ポイントのうち、後ろから１６ポイントをガードとして切り取り、残りの６４ポイントを前半部として抽出する（ステップＳ６）。
【０１０２】
そして、ステップＳ５により得られたトレーニング信号の前半の切り出し区間と、ステップＳ６により得られた後半の切り出し区間を、同相に合わせた後（すなわち、切り出し区間を一致させた後）、これらを合成して平均化する（ステップＳ７）。
【０１０３】
トレーニング信号の前半の切り出しは、通常のＯＦＤＭ受信処理におけるガード・インターバルの処理に相当するが、本実施形態では、さらに後半部を切り出すという点に特徴がある。
【０１０４】
また、受信したシンボルがトレーニング信号の前半部でも後半部でもない場合には、当該シンボルが通常のデータ・シンボルであることを意味する。この場合、前半部、あるいは前半と後半両方をガード・インターバルとして切り出し、８４ポイントをデータ信号として抽出する（ステップＳ３）。
【０１０５】
そして、ステップＳ７により平均化処理されたトレーニング・シンボル、又はステップＳ３により切り出されたデータ・シンボルを後段のＦＦＴ２２２又は２２３へ出力される（ステップＳ４）。
【０１０６】
上述したように、本発明は、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア通信システムに対しＭＩＭＯ伝送方式を組み込んだときに、送信機側から送信アンテナ毎のトレーニング信号を時分割で送信し、受信機側で各受信アンテナで受信したトレーニング信号を基にチャネル推定を行なう場合に適用することができる。
【０１０７】
ＭＩＭＯ伝送方式を組み込むことが可能な（言い換えれば、本発明を適用可能な）通信システムとして、上述したＩＥＥＥ８０２．１１ａの他に、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２や、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎを挙げることができる。
【０１０８】
図９には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるトレーニング・シーケンスの構成を示している。同図中の破線で囲った部分が本発明に係るチャネル推定に適用可能なトレーニング・シーケンスに相当する。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるトレーニング・シーケンスの定義に関しては、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ ＩＳＯ／ＩＥＣ ８８０２−１１：１９９９（Ｅ） ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１，１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ  Ｐａｒｔ１１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ）  ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ：Ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ５ＧＨｚ Ｂａｎｄを参照されたい。
【０１０９】
また、図１０には、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるトレーニング・シーケンスの構成を示している。同図中の破線で囲った部分が本発明に係るチャネル推定に適用可能なトレーニング・シーケンスに相当する。なお、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるトレーニング・シーケンスの定義に関しては、例えば、ＥＴＳＩ ＴＳ １０１ ４７５ ｖ１．１．１ （２０００−１１） Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＢＲＡＮ）； ＨＩＰＥＲＬＡＮ Ｔｙｐｅ２； Ｐｈｙｓｉｃａｌ （ＰＨＹ） Ｌａｙｅｒを参照されたい。
【０１１０】
また、図１１には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるトレーニング・シーケンスの構成を示している。また、図１２には、２アンテナすなわち２ＭＩＭＯストリームで構成される同システムにおけるＨＴ−ＬＴＦパターン（トレーニング・フォーマット）の構成を示している。ＴＧｎ Ｓｙｎｃ提案の図では，周波数方向の直交性を生かして両方のアンテナから信号を送る（ｆ１及びｆ３は一方のアンテナから送るが、ｆ２及びｆ４は他方のアンテナから送るというようなことを行ない、信号の干渉を防ぐ）。しかしながら、ガード・インターバルが後ろにないために、フィルタの遅延の影響を受けるのは同じである。このため、本発明のように，ガードを後ろにとってＳｅｔ＿１同士あるいはＳｅｔ＿２同士を重ね合わせる必要がある。
【０１１１】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるトレーニング・シーケンスの定義に関しては、例えば、ＴＧｎ Ｓｙｎｃ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｏｓａｌ Ｒ００ Ｐａｇｅ １０７ Ｆｉｇｕｒｅ４７−Ｐａｇｅ１０９ Ｆｉｇｕｒｅ４９を参照されたい。
【０１１２】
なお、他ユーザのではなく、自ユーザの他のアンテナからのシンボル間干渉が生じるという事態は、ＭＩＭＯシステムにおいて特有の問題であり、送受信間の伝送路が単リンクで構成される従来の通信システムでは想定されない状況である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【０１１４】
本明細書では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａをベースとしたシステムに対してＭＩＭＯ伝送システムを応用した実施形態を中心にして説明してきたが、同じＯＦＤＭを物理層とするＩＥＥＥ８０２．１１ｇやＨｉｐｅｒＬＡＮ／２にＭＩＭＯ伝送システムに対しても同様に本発明を適用することができる。
【０１１５】
要するに、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯ送信機の機能的構成を示した図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るＭＩＭＯ受信機の機能的構成を示した図である。
【図３】図３は、送受信アンテナそれぞれ２本を備えたＩＥＥＥ８０２．１１ａベースの無線通信システムに対し、ＭＩＭＯ伝送方式を組み込んだときのシーケンスを例示した図である。
【図４】図４は、トレーニング信号とデータ信号におけるガード・インターバルの位置を示した図である。
【図５】図５は、チャネル推定部２２０が各送信アンテナから時分割で送られてくるトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なうための信号フローを模式的に示した図である。
【図６】図６は、フィルタ遅延による残存信号が他のストリームへ影響を及ぼす様子を示した図である。
【図７】図７は、受信したトレーニング信号からシンボルの切り出す区間を工夫してチャネル推定を行なう方法を説明するための図である。
【図８】図８は、送信機側から送信アンテナ毎に時分割で送られてくるトレーニング信号を用いてチャネル推定を行なうための処理手順を示したフローチャートである。
【図９】図９は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるトレーニング・シーケンスの構成を示した図である。
【図１０】図１０は、ＨｉｐｅｒＬＡＮ／２におけるトレーニング・シーケンスの構成を示した図である。
【図１１】図１１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎにおけるトレーニング・シーケンスの構成を示した図である。
【図１２】図１２は、２ＭＩＭＯストリームで構成されるＩＥＥＥ８０２．１１ｎ系の通信システムにおけるＨＴ−ＬＴＦパターンの構成を示した図である。
【図１３】図１３は、ＭＩＭＯ伝送システムの構成例を模式的に示した図である。
【図１４】図１４は、ＭＩＭＯ伝送システムにおいて時分割法によってチャネル推定を行なうシーケンス例を示した図である。
【図１５】図１５は、ＦＩＲフィルタの構成例を示した図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１００…データ発生器
１０２…スクランブラ
１０４…符号化器
１０６…データ振り分け部
１０８，１０９…パンクチャ
１１０，１１１…インターリーバ
１１２，１１３…マッパー
１１４，１１５…ＩＦＦＴ
１１６，１１７…ガード挿入部
１１８，１１９…デジタル・フィルタ
１２０，１２１…ＤＡコンバータ
１２２，１２３…ＲＦ部
２００…データ取得部
２０２…デスクランブラ
２０４…復号器
２０６…データ合成部
２０８，２０９…デパンクチャ
２１０，２１１…デインターリーバ
２１２，２１３…デマッパー
２１４…チャネル等化回路
２１６…逆行列乗算部
２１８…逆行列演算部
２２０…チャネル推定部
２２２，２２３…ＦＦＴ
２２４，２２５…ガード除去部
２２６…同期回路
２２８，２２９…デジタル・フィルタ
２３０，２３１…ＡＤコンバータ
２３２，２３３…ＲＦ部
【図１】
2006135543.tif 000007
【図２】
2006135543.tif 000008
【図３】
2006135543.tif 000009
【図４】
2006135543.tif 000010
【図５】
2006135543.tif 000011
【図６】
2006135543.tif 000012
【図７】
2006135543.tif 000013
【図８】
2006135543.tif 000014
【図９】
2006135543.tif 000015
【図１０】
2006135543.tif 000016
【図１１】
2006135543.tif 000017
【図１２】
2006135543.tif 000018
【図１３】
2006135543.tif 000019
【図１４】
2006135543.tif 000020
【図１５】
2006135543.tif 000021