(57)【要約】【課題】発明はチャンネル特性を決定するためにチャンネル上で受信された信号を推定するためのシステムを提供する。【解決手段】決定された特性は、同様のフェージング特性を有するグループにサブキャリアを分割し、各グループにパイロットチャンネルを割当てるために使用される。決定されたパイロット割当て位置はチャンネルに渡って今後の送信のために使用される。
2005519567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号が送信されるべきチャンネルの特性に基づいてパイロット位置情報を決定するためのパイロット割当器と、
１つ以上のサブキャリアが前記パイロット位置情報に基づいてパイロットチャンネルとして割当てられる複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を送信する送信器とを含む、
マルチキャリア通信システムで使用するための端末。
【請求項２】
送信が以前になされた他の端末からパイロット位置情報を受け取るためにさらに受信器を含む請求項1による端末。
【請求項３】
受信器が前記他の端末から受信された信号データからパイロット位置情報を抽出するように適用される請求項2による端末。
【請求項４】
受信器が前記他の端末から受信された信号を推定し、受信されたサブキャリアのどれがパイロット位置情報を決定するためにパイロットとして割当てられたかを決定する請求項2による端末。
【請求項５】
前記チャンネル上で送信された信号を受信する受信器と、
前記パイロット割当器による使用のために送信チャンネルの特性を決定するために受信された信号を推定するための推定器とをさらに含む請求項1による端末。
【請求項６】
チャンネル上で送信される複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信する受信器と、
チャンネルの特性を決定するために受信された信号を推定する推定器と、
パイロットチャンネルとして割当てられるべき1つ以上のサブキャリアを確認するパイロット位置情報を決定するためチャンネル特性を使用するパイロット割当器とを含む、
マルチキャリア通信システムで使用するための端末。
【請求項７】
さらにマルチキャリア信号を送信する送信器を含み、１つ以上のサブキャリアが前記パイロット位置情報に基づいてパイロットチャンネルとして割当てられる請求項6による端末。
【請求項８】
前記マルチキャリア信号が前記パイロット位置情報を表す信号データを含む請求項6または7による端末。
【請求項９】
前記パイロット割当器がサブキャリアの複数のグループの１つに各サブキャリアを割当て、前記グループのそれぞれの1つのサブキャリアをパイロットサブキャリアとして割当てるグループ選択器を含む請求項5または6による端末。
【請求項１０】
前記グループ選択器がサブキャリアの同期特性に基づいてサブキャリアをグループに割当てるように適用される請求項9による端末。
【請求項１１】
前記グループ選択器が各サブチャンネルの同期特性を決定する請求項9または10による端末。
【請求項１２】
パイロットサブキャリアとグループの他のサブキャリアとの同期特性間の差が予定された量以下であることを決定するために、サブバンドのサブチャンネルの同期特性を確立するようにグループ選択器を制御する制御器をさらに含む、請求項9乃至11のいずれか1項による端末。
【請求項１３】
パイロットサブキャリアとグループの他のサブキャリアとの同期特性間の差が予定された量以下であることが決定されたなら、制御器は少なくともそのグループのサブチャンネルを新しいグループに再割当てし、前記新しいグループに新しいパイロットサブチャンネルを決定するように適用される請求項12による端末。
【請求項１４】
同期特性測定が受信されたパワーおよび／または位相差に基づいている請求項12または13による端末。
【請求項１５】
第1の予定された量が受信されたパワーの3dBおよび／または位相差の0.5度である請求項12乃至14のいずれか1項による端末。
【請求項１６】
信号が送信されるべきチャンネルの特性に基づくパイロット位置情報を決定し、
１つ以上のサブキャリアが前記パイロット位置情報に基づいたパイロットチャンネルとして割当てられる複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を送信することを含む、
マルチキャリア通信システムにおける通信の方法。
【請求項１７】
送信が以前になされた他の端末からパイロット位置情報を受け取ることをさらに含む請求項16による方法。
【請求項１８】
パイロット位置情報が前記他の端末から受信された信号データから抽出される請求項17による方法。
【請求項１９】
受信されたサブキャリアのどれがパイロット位置情報を得るためにパイロットとして割当てられたかを決定するために、前記他の端末から受信された信号を推定することをさらに含む請求項17による方法。
【請求項２０】
前記チャンネル上で送信された信号を受信し、
送信チャンネルの特性を決定するために受信された信号を推定することをさらに含む、
請求項16による方法。
【請求項２１】
チャンネル上で送信された複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信し、
チャンネルの特性を決定するために受信された信号を推定し、
パイロットチャンネルとして割当てられるべき1つ以上のサブキャリアを確認するパイロット位置情報を決定するためにチャンネル特性を使用することを含む、
マルチキャリア通信システムにおける通信の方法。
【請求項２２】
マルチキャリア信号を送信することをさらに含み、１つ以上のサブキャリアが前記パイロット位置情報に基づいてパイロットチャンネルとして割当てられる請求項21による方法。
【請求項２３】
前記マルチキャリア信号が前記パイロット位置情報を表す信号データを含む請求項21または22による方法。
【請求項２４】
前記パイロット位置情報を決定することが、
複数のグループのサブキャリアの１つに各サブキャリアを割当て、
前記グループの各々にパイロットサブキャリアとして1つのサブキャリアを割当てることを含む、
請求項20または21による方法。
【請求項２５】
各サブキャリアがサブキャリアの同期特性に基づいてグループに割当てられる請求項24による方法。
【請求項２６】
各サブチャンネルの同期特性が決定される請求項24または25による方法。
【請求項２７】
パイロットサブキャリアとグループの他のサブキャリアとの同期特性間の差が予定された量以下であることを決定するため、サブバンドのサブチャンネルの同期特性をチェックすることをさらに含む請求項24乃至26のいずれか1項による方法。
【請求項２８】
パイロットサブキャリアとグループの他のサブキャリアとの同期特性間の差が予定された量以下であることが決定されたなら、少なくともそのグループのサブチャンネルが新しいグループに再割当され、新しいパイロットサブチャンネルが前記新しいグループのために決定される請求項２７による方法。
【請求項２９】
同期特性測定が受信されたパワーおよび／または位相差に基づいている請求項27または28による方法。
【請求項３０】
第1の予定された量が受信されたパワーの3dBおよび／または位相差の0.5度である請求項27乃至29のいずれか1項による方法。
【請求項３１】
請求項16乃至30のいずれか1項の方法を実行するために、コンピュータを制御するためのコンピュータ可読命令を担持する記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ多重を採用するマルチキャリアまたは直交周波数分割多重(OFDM)システムに関する。特に、本発明はパイロット搬送波の動的割当てに関連する。
【背景技術】
【０００２】
現在、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、例えば、ブルートゥースなどの無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)など、マルチメディアアプリケーションのような高いデータ速度で作動する多くのシステムがある。様々な応用が信頼できて実用的な方法でそのような高いデータ速度を容易にするために提案された。しかしながら、特にマルチパスによる高いデータ速度の無線チャンネルに関連づけられる多くの問題がある。これは特に屋内で問題が多く、その環境は構造の本質、特に動き回っている大多数の物により特に分散的である。その結果、送信された信号から、信頼してかつ非常に複雑な処理をすることなくオリジナルな情報を抽出して、検索することは非常に難しい場合がある。これは複雑な受信器をもたらし、受信器は異なった経路長のため受信器に到達するオリジナル信号の多重信号を推定して、補償できなければならない。
【０００３】
これを打破するために、オリジナルデータストリームが連続した並列のデータストリームに分けられ、その各々が一般に同じ帯域内の異なった周波数で変調されて送信されるという、マルチキャリア伝送が提案された。これはマルチパス遅延に比較した送信されたシンボルの相対的な時間がはるかに大きいことを許容するので、相互シンボル干渉は抑えられる。マルチキャリアを利用する１つの特に有効なシステムが直交周波数分割多重(OFDM)である。
【０００４】
OFDMはフェージングマルチパスの問題を克服するのに非常に効果的である。これは、周波数選択可能なフェージングチャンネル(即ち、周波数に対する受信された信号の周波数特性が平坦でないように、１つの周波数におけるフェージングの特性が隣接している周波数で特徴を異にする傾向があるチャンネル)を多くの平坦なフェージングサブバンドに分割することによって達成される。この方法において、サブバンドの中の周波数特性はほとんど平坦である。これらのサブバンドはOFDMサブキャリア周波数に関連する。
【０００５】
図1はOFDMシステムのための送信器10と受信器20のレイアウトに関する例を示す。多重アンテナ受信装置21において、それぞれのアンテナは信号を受信し、それはアナログデジタル変換器22へ供給され、次に個々のサブチャンネルを分離するために直列並列変換器23に供給される。次に、サブチャンネルは高速フーリエ変換器(FFT)24を通して処理される。最終的に、信号は複数のそれぞれのサブチャンネルおよび抽出されたコード化されたデータのために並列信号から直列信号に変換される。
【０００６】
このようなOFDM受信器システムでは、図1に示される受信器において様々な点で適応性のビーム形成重みを適用することが可能である。しかしながら、これらの重み付けの有効性は伝播チャンネルの安定性と同期特性に大きく依存するであろう。チャンネルが平坦なフェージングを受けるならば(即ち、サブキャリアの各々の信号強度が同じ範囲に影響される)、狭帯域チャンネルであるようにそれを見なすことができる。この場合、アンテナアレイ21のすぐ後の受信された信号、即ち図1の位置(1)で、無線周波数(RF)または中間周波数(IF)に単一組みの重みを適用することができる。代わりに、重みは図1の位置(2)でアナログデジタル変換装置22の後に適用されてもよい。これらの位置の両方が最適な空間的な処理に十分である。
【０００７】
しかしながら、WLAN、WPANなどの高いデータ速度で作動する広帯域システムにおいて、10MHzまたはそれ以上の帯域幅が必要であるかもしれないところ、および／または非常に分散的な環境で作動するシステムでは、信号は帯域幅を超えてスペクトルを占領するであろう。その結果、帯域幅にまたがってチャンネルの品質/信号強度の重要な変化があるであろう。その結果、単一組の重み(即ち、狭帯域ビーム形成のときのような)がビーム形成のために満足できない。
【０００８】
この問題を克服する1つの方法は、FFT 24の後、即ち位置(3)で受信されたデータを処理して、各サブキャリアのために受信器で重み付けを適用することである。図2は受信器の例を示す。このシステムでは、信号はアンテナ101、102、103によって受信される。前処理装置104、105、106は前段処理変換、アナログデジタル変換、直列並列変換およびFFT処理を行う。出力は適応性の信号処理装置107、108、109のアレイに供給され、信号処理装置は各々の受信された信号を重み決定装置113により決定された重み値wにより乗算する複数の乗算器110を含む。乗算器からの各重み付けされた信号は出力信号を提供するため合計111される。各重み付け装置からの出力信号は、遅延信号および干渉信号が受信された信号から取り除かれたデータ信号を抽出する結合装置112へ供給される。
【０００９】
しかしながら、示された例では、受信器はLアンテナを有し各アンテナが受けるサブチャンネルの数はNである。したがって、装置が必要とした重みの総数はL×Nである。これは必要とされている非常に多くの乗算器110に導くことができる。例えば、HIPERLANシステムにおいて、48のデータサブキャリアと4つのパイロットサブキャリア(N=52)があり、また、データを搬送しないDCチャンネル(CH0)がある。これは受信器が複雑であり、受信器が高価であって、潜在的に信頼性の問題を受けやすい結果をもたらすことを意味する。さらに、重みがソフトウェアで通常実行されるので、プロセッサに要求されるものは非常に高くなり、再び高いコストまたは不十分な性能をもたらす。重みが適用されることを決定する処理過程が複雑であるならば、完成するために相当な時間かかるかもしれない。この時間中に、チャンネルパラメタがかなり変化するかもしれないので、計算された重み付けが不適当になるかもしれない。これらの情況のもとで、生成された重みはいつも時間遅れであり、それ故、チャンネルの特性が時間で急速に変化する不十分な性能をもたらす。
【００１０】
プロセッサに要求されることを減少する1つの方法は、動作帯域幅を多くのサブバンドに分割して、次にそれぞれのサブバンドからすべての計算に基礎を置く1つのサブキャリアを選ぶことである。この方法は、各サブバンドが一般に狭帯域として、即ちサブバンドが有効に平坦なフェージングを受けるように振る舞う。言い換えれば、選ばれたサブキャリアは全体としてサブバンドの中で正確にフェージングを示している。しかしながら、動作環境の事前知識なしに、動作帯域がどんな範囲に分割されるべきであるかに知ることが難しい。大きいサブバンドが選ばれるところでは、選ばれたサブキャリアがサブバンドを十分代表していなくて、性能が低下されるであろうという危険がある。反対に、サブバンドの数が大きくなる(即ち、サブバンド毎に幾つかのサブキャリア)ように選ばれるならば、代表している搬送波が正確にサブバンドを代表する傾向があるが、要求される処理の量が多くなり不利である。
【００１１】
5GHz WLANのための現在の規格に関連するEP-A2-0,852,407は、適応性の信号処理装置の総数、したがって重み付け装置の数を減少し、複雑さを減少することにより受信器を改良することを提案する。ドキュメントは動作帯域をそれぞれ“パイロット”サブキャリアを有する4つの等しいサブバンドに分割することを記述する。
【００１２】
サブキャリアの間に等間隔でパイロットサブキャリアを供給することは、受信器が平均および微分搬送波位相誤差を計算することを許容する。これは、パイロットの形式を知っていることによって達成される。この情報を使用して、誤差が最小にされるように受信器が搬送波とタイミング追跡回路を微調整することができる。
【００１３】
この配列の例は、動作帯域が53チャンネルまたはサブキャリア(即ち、HIPERLANのように)分割され、次に、これらはそれぞれサブバンドを定義している4つの別々のグループに分割される図３に示される。それぞれのサブバンドはグループのパイロット(例えば、チャンネル-21、-7、7および21)として作動するサブキャリアを含んでいる。パイロットチャンネルは信号データを搬送しないが、受信された信号を期待された信号と比較することによって受信された信号を等化することに使用するためのシーケンスを含む。受信された信号のための重み付けはパイロットサブキャリアを使用して決定され、次にそれぞれのサブバンドにおいて各サブキャリアに適用される。上で示されたように、このシステムはそれぞれのサブバンド上で平坦なフェージングを当てにし、それは上記参照されたドキュメントの場合においてサイズで5MHzのオーダーである。
【００１４】
OFDMシステムのための同期復調処理を支援するために、パイロットサブキャリアは等間隔でデータサブキャリア間に点在される。これらのパイロットの形式を知ることによって、平均および微分搬送波位相誤差を計算することが可能であり、それは順次、どんな誤差も最小にされるように受信器で搬送波およびタイミング追跡回路を微調整するのに使用されることができる。
【００１５】
サブバンドが例えば、10MHzの領域にかなり大きい帯域幅を有するようにシステムの帯域幅が増加されるなら、サブバンドが平坦なフェージングを有するであろう尤も度は、特に環境が強いマルチパス干渉を与えるようなところ、例えば屋内ではかなり減少する。その結果、パイロットはサブバンドにおけるサブキャリアのための正確な指標を提供しそうにない。
【００１６】
サブキャリアの変調方式の動的割当ては、例えば、Atherosシステムとして、広範囲の装置が統一したプロトコルのもとで共存することを許容するように5 GHzシステムの基礎を広げるために提案された。このように、個々のサブキャリアは既存の状態に応じて変調方式を割当てられる。Atherosシステムでは、可能な最も高いオーダーの変調方式は、スループットを最大にするために各サブキャリアに割当てられる。いくつかのサブキャリアがより厳しいフェージングを経験しているならば、より低いオーダーの変調方式を適用することができる。これは潜在的スループットを減らすが、より信頼できる転送を供給するので、有効なデータスループットは最大にされる。
【００１７】
この配列に関連づけられるさらなる問題は、パイロットチャンネルが厳しいフェージングを経験している周波数スロットに落ちるならば、パイロットが回復できないかもしれず、平均および微分搬送波位相誤差の計算で使用することができないということである。その結果、残っているパイロットの間で減少された推定と挿入のために帯域の大きい部分が回復できなくなるかもしれない。図4は、パイロットの大体の間隔と位置を示しているETSI 5 GHz HIPERLAN/2チャンネルモデルに基づく分散的なチャンネルの例を示す。4つのパイロットの内、１つのパイロットが深いフェージングにある。その結果、受信器はパイロットを回復することができないかもしれず、したがって、このパイロットからの情報に依存するチャンネルのグループも回復可能でないかもしれない。図3に戻って、グループ3のサブキャリアがチャンネル7のパイロットの損失のために回復できないことが明らかである。
【００１８】
出願番号GB0108026.6は、チャンネルの特性に従ってサブバンドを再配列するためのシステムを開示する。この方法において、サブキャリアはサブバンドに動的に割当てることができ、その結果、サブバンド内のすべてのサブキャリアは時間の限られた期間内に同様の同期特性を有する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は汎用計算機のハードウェアまたはソフトウェアのいずれかで実行することができる。さらに、本発明はハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実行することができる。また、本発明は単一の処理装置または処理装置の分配されたネットワークで実行することができる。ソフトウェアで本発明を実行することができるので、本発明は任意の適当なキャリヤー媒体で汎用計算機に提供される計算機コードを包含する。キャリヤー媒体はフロッピー（登録商標）ディスク、CD-ROM、磁気装置またはプログラマブルメモリ装置のような任意の記憶媒体、あるいは任意の信号、例えば、電気、光またはマイクロ波信号のような任意の過渡的媒体を含むことができる。
【００２０】
したがって、本発明によると、マルチキャリア通信システムで使用する端末が提供され、端末は、信号が送信されるべきチャンネルの特性に基づくパイロット位置情報を決定するためのパイロット割当器と、サブキャリアの１つ以上がパイロット位置情報に基づいてパイロットチャンネルとして割当てられる複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を送信する送信器とを含む。
【００２１】
本発明はさらにマルチキャリア通信システムで使用する端末を提供し、端末は、チャンネル上で送信される複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信するための受信器と、チャンネル特性を決定するために受信された信号を推定する推定器と、パイロットチャンネルとして割当てられるべき1つ以上のサブキャリアを確認するパイロット位置情報を決定するためにチャンネル特性を使用するパイロット割当器とを含む。
【００２２】
また、本発明は、信号が送信されるべきチャンネルの特性に基づいてパイロット位置情報を決定し、サブキャリアの１つ以上がパイロット位置情報に基づいてパイロットチャンネルとして割当てられる複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を送信することを含むマルチキャリア通信システムの通信の方法を提供する。
【００２３】
さらに、本発明は、チャンネル上で送信される複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信し、チャンネル特性を決定するために受信された信号を推定し、パイロットチャンネルとして割当てられるべき1つ以上のサブキャリアを確認するパイロット位置情報を決定するためにチャンネル特性を使用することを含むマルチキャリア通信システムの通信の方法を提供する。
【００２４】
本発明は、信号が送信されるチャンネルの特性を決定するために受信された信号が推定されることを許容する。これをすることによって、パイロットがパイロットとして作動するサブバンドの状態を提供するチャンネルにパイロットが選択的に割当てられることができる。その上、チャンネルが多くのサブキャリア上の平坦なフェージングを経験するところで、その領域のパイロットの数は減少されることができる。同様に、チャンネルの応答が可変であるところで、個々のパイロットに割当てられるサブキャリアの数は減少されることができる。したがって、パイロットはそれが表すより少ない数のサブキャリアの合理的に正確な指示をやはり提供することができる。
【００２５】
さらに、深くフェージングされたチャンネルを避けることによって、パイロットはほとんどいつも回復されることができるので、パイロットチャンネルが失われることによるサブキャリアまたはサブバンドの全体のグループの損失は避けることができる。
さらに、HIPERLAN/2規格では、4つのパイロットだけが割当てられる。しかしながら、動的なパイロット割当てを持つことにより、この数はチャンネルが平坦なフェージングを経験するところで減少されてもよい。等しく、チャンネルが非常に分散的であるところでは、チャンネルがいかにサブキャリアのすべてに影響するかに関するより良い動作を許容するようにパイロットの数は増加されることができる。パイロットの数を変えることによって、チャンネルが平坦であるところで(不要なパイロットに対するリソースの配分を避けることにより) スループットを改善することができ、チャンネルが分散的であるときに(パイロットが正しく受け取られないので、失われている全体のグループのサブキャリアを避けることによって) 最大にすることができる。
【００２６】
本発明は、受信された信号に基づくチャンネルを決定して、送信チャンネルが同様に影響されることを仮定することによって作動するかもしれない。この方法において、送信された信号はまさに受信された信号に基づいて最適化されることができる(即ち、パイロットが割当てられる)。
【００２７】
代わりに、信号が受信されるとき、受信器はチャンネルの特性を決定して、送信器がそのチャンネル上の今後の送信を最適化することを許容するために送信器に情報を帰還するかもしれない。情報は、チャンネルの特性、特定のパイロット位置情報または決定されるべき送信器からのその後の送信のためパイロットの最適な割当てを許容する他の情報に関する情報である。
【００２８】
非対称のチャンネルにおける情報のそのような送信は、最適化されるべき受信および送信リンクの両方を許容するように双方向であるかもしれない。
本発明は、チャンネル、即ち特にサブバンドの中のサブキャリアの最適な指示を提供するために適切に割当てられる固定サイズのサブバンドおよびパイロットチャンネルを使用することができる。例えば、中間的サブキャリア、即ちグループを受け取る評価基準を決定するために補間することによって、パイロットは使用されることができる。
【００２９】
しかしながら、本発明はまた、サブバンドがチャンネル状態に対応して動的に割当てられるシステムと関連して使用することができる。したがって、多くのサブキャリアが平坦なフェージングを受けているならば、それらは1つの大きいサブバンドおよび多分１つのパイロットのみに割当てられることができる。等しく、サブキャリアが異なったフェージングを経験しているところでは、それらは小さいグループに分類されるかもしれない。これらのより小さいグループは、グループを代表すべきである１つのパイロットだけを再び必要とするであろう。
【００３０】
いかに多くのパイロットが必要であり、それらがサブキャリアの中にどこに置かれるかを決定するために、望ましくは、サブキャリアは同様の同期特性を持っているサブキャリアのグループにグループ分けされる。グループ分け手段は望ましくは、既にそのグループに割当てられたサブキャリアに隣接しているサブキャリアの予定された量の中にあるサブキャリアの同期特性に基づいてグループに割当てる。望ましくは同期特性の最大の差はグループの他のサブキャリアの3dB以内である。望ましくは同期特性の最大の差はグループの他のサブキャリアの0.5度以内である。上で示されるように、サブバンドの動的割当てが使用されるところでは、グループはサブバンドに一致することができる。サブバンドが固定されているところでは、グループは選択され、かつサブバンドになっているにもかかわらず各グループに割当てられたパイロットであるかもしれない。これは1つのサブバンドに2つ以上のパイロットまたはいくつかのサブバンドにパイロットがないことさえもたらすかもしれない。与えられたサブキャリアの特性を決定するこの適切な情報は、パイロットの間で補間することによりやはり決定することができる。
【００３１】
システムは、望ましくは、グループの中でサブキャリアの同期特性を繰り返し監視し、サブキャリアがグループの他のサブキャリアとそのグループのパイロットとのある範囲内に維持され続けることを確保する。
本発明はサブキャリアの同期特性のより良い推定を提供し、より効果的な干渉性復調を達成することができる。これはより高いオーダーの変調方式(BPSK、QPSK、8PSKなど) が利用されることを許容するので、より高いスループットを達成することができる。その上、ほとんどフェージングを受けないサブキャリアが、フェージングを受けているサブキャリアより高い変調方式で作動することができる。
【００３２】
本発明は重要な変更なしに従来のOFDM受信器で実施することができる。その結果、この改良されたシステムで作動するために、システムは容易にアップグレードさせることができる。
5GHzシステムのための現在の規格は固定送信帯域幅(20MHzラスター)を指定する。しかしながら、例えば、最大の瞬間データ速度の2倍まで支持するように単一のリンクにさらに20MHzを割当てている、余分なチャンネルの割当てを通してより高いデータ速度を支持するさらなるシステムが可能である。例えば、Atherosの統一された5GHz提案では、これは最大108MBpsまでユーザデータサポートを許容する。これらのシステムの増加された帯域幅は、固定されたパイロットが正しく受信されることができないならば、帯域幅が重要な数のサブキャリアを失うように特性が劣化する。したがって、本発明はより多くの情況の下で達成されるようにこれらのシステムの最大限の可能性を許容する。パイロットの柔軟性のある割当ては、またマルチキャリアまたはOFDMを使用する可変帯域幅システムの簡単な実現を許容する。これは与えられたチャンネル環境におけるスループットの最大化、または与えられたスループット要件のための必要な帯域幅の減少を許容する。
【００３３】
本発明はハードウェアまたは汎用計算機のソフトウェアの何れかで実施できる。さらに、本発明はハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実施できる。また、本発明は単一の処理装置または処理装置の分散されたネットワークにより実施することができる。本発明はソフトウェアで実施できるので、本発明は任意の適当な記憶媒体で汎用計算機に提供される計算機コードを包含する。記憶媒体はフロッピー（登録商標）ディスク、CD-ROM、磁気装置、プログラマブルメモリ装置のような任意の記憶媒体、または例えば、電気、光またはマイクロ波信号などの任意の信号のような任意の過渡的媒体を含むことができる。
【００３４】
本発明の特定の実施例が図面を参照して詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図5は本発明で使用されるOFDM受信器のベースバンド部のブロック図を示す。示された受信器の機能の多くはよく知られているので、簡潔な説明だけをここに与える。受信された信号は、A/Dユニットにより（オーバー）サンプルされる前に、直交(IとQ)変換され、増幅されかつフィルターにかけられる(示されない)。デジタルオーバーサンプルされた信号は次に、フィルターにかけられて、間引き処理される。スタートにおいて信号のオーバーサンプリングはデジタルフィルタリング処理のためであり、その後で必要である／期待されるサンプルレートになる。この場合、システムがフレーム(MACフレーム)内のバーストごとにある種のプリアンブルを備えると仮定される。HIPERLANの場合では、各フレームはA、B、およびCとしてここで指示された3つの基本的なOFDMシンボルで作られるプリアンブル部分を含む。AとB(または、Cさえ)シンボルは時間領域(FFTの前)で観測される(復調される)ことができ、何らかの相関処理を通して（これらのシンボルに従うデータのためにFFT窓を設定するのと同様に）フレームと周波数同期を確立するために使用することができる。自動利得制御(AGC)設定(示されない−ADCより前)はまた確立されることができる。完全なシンボルとしてFFTにCシンボルを通過させることが可能である。あらかじめ(そして、適切な同期を仮定して) このシンボルが何であるかを知っていると、チャンネル変化はサブキャリアベースのFFTの後で推定されることができる。Cシンボルはチャンネル補償(サブキャリアでのシンボルの回転)を推定する外へ“切り換えられる”であろう。しかしながら、この同じチャンネル推定はサブキャリアグループ化手順で使用されることができる。
【００３６】
代わりに、パイロットはFFTの後で選択されることができ、時間を越えてチャンネルを推定するために使用することができる。パイロットはそれらの中でシンボルを知って、どんなシンボルが受け取られているか(I'とQ')およびどんなシンボルが送信されたか(IとQ) を確認するために処理される。I'≠IおよびQ'≠Qであるなら、それらを等しくするのに必要とされる位相回転および振幅変化を計算することができる。中間サブキャリアのすべてについて必要とされる振幅と位相回転を推定または補間することが可能であるように、パイロットはこれらの値の推定値を提供する。これは１タップ均等化として知られており、それはすべてのチャンネルに必要である修正を決定するための未熟でないにしても簡単な方法である。サブキャリアの振幅と回転(IとQ)の修正値の決定された値は適用することができる。システムの残りは関連ビットに対するデータの分解および逆スクランブルを実行する。
【００３７】
プリアンブルシンボルが“トレーニング”または同期目的のためにそこにあることを注意されるべきであり、即ち、等化器のためのチャンネルの影響の推定値を形成し、または厳密にアンテナ重み計算を平らにすることができるように、それらは受信器で知られている。
【００３８】
受信器システムの基本的な動作が図６から図９を参照して記述される。データはシンボルとして知られているデータのブロックに送信される。これらのシンボルは、有用なデータ部分と同様に相互シンボル干渉を抑えるために通常ガードインターバルを含む。各シンボルは上で参照されたサブキャリアを使用するサブチャンネルに送信される。送信されるべきデータはシンボルに分割されて、それはサブチャンネルのそれぞれに送られ、受信器で再構成される。さらに、送信されたシンボルの一続きは、情報などの制御および同期を提供するために、上で示されたように1つ以上のプリアンブルシンボルを一般に含んでいる。
【００３９】
この例では、通信は2つのトランシーバーTRX1とTRX2の間で行われている。これは移動通信システムにおける端末と基地局、または無線のLANにおける２つの端末であることができる。初めに、信号はTRX1によって受信器TRX2へ知られている形式で送信されるであろう。この形式は受信器がメッセージの様々な態様を解読することを許容し、メッセージは、例えば、放送メッセージまたは他のトレーニングバーストのような未知のチャンネルに渡って接続の基本的な動作に重要である。受信器TRX2はこのメッセージ(信号の特性、プリアンブルなど)の形式を使用し、チャンネルの状態を決定しかつ同期帯域幅を推定する。したがって受信器は、周波数領域でプリアンブルシンボルを使用して、全体の帯域(図4に示されるそれのような)にまたがるフェージングの変化の推定値を決定する。帯域の推定値は直交(IとQ)情報で得られる。サブキャリアと位相差に渡る受信されたパワーの平均化を得ることができる。
【００４０】
また、チャンネルの同期時間を推定することが可能であり、決定されたパイロット計画が変更される必要があるまでの時間を推定するためにこれを使用する。チャンネルの特性が急速に変化するところでは、特性が時間の比較的長い期間安定しているときよりしばしばパイロット位置を再評価する必要があるであろう。
【００４１】
推定値から受信器は帯域にまたがるサブキャリアをサブキャリアのグループに分割する。サブキャリアは互いのある一定の範囲の中にある他のサブキャリアとグループ化される。受信されたパワーと位相差は絶対に等しくなけれはならないことはないが、ある一定の範囲の中にあるように十分近い必要がある。範囲は情況によって変えられるかもしれない。範囲を小さくすることによって、サブキャリアのグループは小さいが、非常に干渉となるであろう。反対に、範囲が大きいならば、グループは非常に大きくなるようにできるが、それらは一般により少ない干渉を持つ。それ故、範囲は利用可能な処理パワー、必要な受信品質などにしたがって選択される。多くの小さいグループがあって、パイロットが各グループに割当てられるならば、送信されたデータの大きい部分がパイロットに割当てられ、パイロットがユーザデータを搬送しないので、データスループットは減少される。サブキャリアが受信されたパワーの3dB以内であり、0.5度の変化であるなら、範囲の典型的な値はそれである。
【００４２】
そして、パイロットは決定されたグループ内のサブキャリアの１つを選択することによって割当てられる。パイロットは他のサブキャリアの最大の代表値として、またはグループの中央の1つまたはグループの縁のメンバーの１つのようにより簡単に選定されるかもしれない。
【００４３】
そして、TRX2は決定されたパイロット位置を利用してデータをTRX1に返送する。これは、送信が決定された同期時間内に行われると仮定する。システムが同期特性のより信頼できる推定を確保することを支援するので、TRX2は、固定パイロット位置が使用されていたならば可能であったよりも、いくつかのサブキャリアにさらに高いオーダーの変調方式を使用して送信することが可能であるかもしれない。これはサブキャリアのいくつかまたはすべてにより大きいデータスループットを許容する。
【００４４】
TRX1は新しい形式でTRX2から信号を受信する。パイロットの位置はTRX1で多くの方法で決定することができる。パイロットの位置は、例えば、BCHを使用してコード化された強力なチャンネルメッセージを通して同期することができる。代わりに、パイロットチャンネルが動かされたという指示を送ることができ、ブラインド推定がTRX1により実行される。これはTRX1で潜在の段階を含むが、時間に余裕のあるデータまたは高い処理能力があるところでは適当である。例えば、パイロットチャンネル内容の知識を使用することによるパイロットの割当て、例えば、受信器の周波数領域における相関または整合フィルタ処理、より高いオーダーの統計的な推定等である。
【００４５】
TRX1とTRX2の両方がいったんパイロット割当てに気付くと、通信は正常として続けることができる。グループの同期特性は、それらが予定された限界のままであることを確実にするために定期的に監視される。グループのメンバーが初めにグループを決定するのに使用された値の範囲内にまだあること、およびまた選択されたパイロットがまだ適切であることを確実にするために、同期特性はチェックされるかもしれない。代わりに、範囲は同期特性にいくらかの劣化を許容するようにわずかに大きくなるかもしれない(グループ化の完全な再評価を早める同期特性の非常に小さい劣化を避けるため)。グループにおけるサブキャリアのいずれかの同期特性が予定されたレベル以下であるとき、すべてのグループは上記のように再評価され、サブキャリアは新しいグループに再割当てされる。グループの基本パイロットサブキャリアがもはや利用できないならば、パイロットは再評価されるか、またはすべてのグループが再評価される。代わりに、1つのグループだけが範囲外にあり、または１つのパイロットがもはやグループを示さないならば、すべてのグループを再評価するよりもむしろ、そのグループだけをそれら自分十分干渉性がある2つ以上の新しいグループに分割することが可能である。そして、新しいパイロットはそれぞれの新しいグループに割当てられることができる。これはグループの数を増加させるが、それはグループのすべてを再評価しなければならないことを避けるために臨時措置として許容できる。
【００４６】
パイロットの数は可変であるが、チャンネルの分散／フェージング推定が与えられたときにデータの信頼できる同期復調を許容するに十分なパイロットを提供することが明確に望ましい。等しくパイロットの数が過度であるべきでないので、より高い変調方式を利用する可能性にもかかわらず、残っているサブキャリアに関するユーザデータのスループットは不利に影響される。
【００４７】
上で説明された配列は、チャンネルが相互的、即ちチャンネルが送信の双方向に同様に影響されると仮定する。しかしながら、これはその場合ではないかもしれない。そのような情況の下では、決定されたパイロット割当て位置はTRX1からTRX2への送信のために最適化されるが、TRX2からTRX1への送信には最適でないかもしれない。したがって、本発明はまた、端末TRX1、TRX2がそれらに送信のため別々のパイロット割当て位置を有するシステムを提供する。これは、テスト信号を送信した後に、受信器がチャンネルに関する情報を返送し、今後の送信のために送信器へのパイロット割当て位置(上記参照)を最適にしなくてはならないことを意味する。さらに、それぞれの受信器がそれが維持されるべきであるかどうか決定するために選択された割当て計画の性能を監視することが必要である。
【００４８】
上述のシステムはパイロットが同様の同期特性のサブキャリアのグループに基づいて選択されることを示す。しかしながら、パイロットは処理能力の制限または例えば送信パイロット情報の効率を収容するように、ある他の方法で動的に割当てられてもよい。例えば、パイロットの総数が指定されるかもしれず、パイロットは帯域に渡って一様に割当てられるかもしれない。
【００４９】
これらのシステムが比較的大きい全体の帯域幅にわたる動作をカバーするように意図される。例えば、HIPERLANは帯域5.15から5.35GHzおよび5.47から5.725GHzで作動するので、これらの帯域の両方でチャンネルが拡張されることが起こるかもしれない。しかしながら、１つの組のサブキャリアが周波数において離れているかもしれない。その結果、グループが決定されるときに、いくつかの制限状態を適用する必要であるかもしれない。これはスペクトル的に共通性のないサブキャリアを一緒にグループ化しようとするシステムを回避する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】典型的なOFDM受信器の概観を示す。
【図２】従来の適応性のアンテナシステムの構造を示す概要ダイヤグラムである。
【図３】動作チャンネルがサブキャリアのサブバンドに分割されるシステムの表現を示す。
【図４】1つのパイロットサブキャリアに深いフェージングを示している例示的チャンネル特性の表現を示す。
【図５】本発明のOFDM受信器の基本的概要を示す。
【図６】本発明に従って、動的なパイロット割当て処理の概要を示す。
【図７】図６の表現Ａの拡大された図を示す。
【図８】図６の表現Ｂの拡大された図を示す。
【図９】図６の表現Ｃの拡大された図を示す。
【符号の説明】
【００５１】
10…送信器  20…受信器  21…多重アンテナ受信装置  22…アナログデジタル変換器  23…直列並列変換器  24…高速フーリエ変換器  101、102、103…アンテナ  104、105、106…前処理装置  107、108、109…信号処理装置  112…結合装置  113…重み決定装置  TRX1、TRX2…端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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【図９】
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【国際調査報告】
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