(57)【要約】通信チャネルを介したデータ伝送の際の送信機と受信機との間の残留周波数オフセットを決定する方法であって、前記通信チャネルを介して前記送信機から前記受信機にメッセージを送信し、前記メッセージは、少なくとも一つのショートプリアンブル（２０１）と、少なくとも一つのロングプリアンブル（２０２）と、ユーザデータ（２０３）とを備えている決定方法が記載される。前記少なくとも一つのロングプリアンブル（２０２）は、残留周波数オフセット決定情報を備えており、前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記残留周波数オフセットを決定する。
2008510362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信チャネルを介したデータ伝送の際の送信機と受信機との間の残留周波数オフセットを決定する方法であって、
前記通信チャネルを介して前記送信機から前記受信機にメッセージを送信し、
前記メッセージは、少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、
前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えており、
前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記残留周波数オフセットを決定することを特徴とする決定方法。
【請求項２】
前記少なくとも一つのショートプリアンブルは、周波数オフセット決定情報を備えており、周波数オフセットは、前記周波数オフセット決定情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の決定方法。
【請求項３】
前記データは、更なる残留周波数オフセット決定情報を備えており、残留周波数オフセット決定は、前記更なる残留周波数オフセット決定情報に基づいて実行されることを特徴とする請求項１又は２に記載の決定方法。
【請求項４】
前記通信チャネルは、少なくとも一つのデータサブチャネルと、少なくとも一つのパイロットサブチャネルとを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の決定方法。
【請求項５】
前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、チャネル推定を実行して前記通信チャネルの伝送特性を決定するための基礎となるチャネル推定情報を更に備えており、前記残留周波数オフセット決定情報は、前記少なくとも一つのパイロットサブチャネルを介して送信され、前記チャネル推定情報は、前記少なくとも一つのデータサブチャネルを介して送信されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の決定方法。
【請求項６】
前記メッセージは、複数の送信アンテナを介して送信されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の決定方法。
【請求項７】
前記メッセージは、複数の受信アンテナを介して受信されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の決定方法。
【請求項８】
前記メッセージは、ＯＦＤＭに従って送信されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の決定方法。
【請求項９】
前記残留周波数オフセットが前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて決定されている場合に、前記決定された残留周波数オフセットに基づく前記メッセージの送信の際に受信される少なくとも一つの信号値に対して位相補償が実行されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の決定方法。
【請求項１０】
送信機と受信機とを備える通信システムであって、
前記送信機は、通信チャネルを介して前記送信機から前記受信機にメッセージを送信するように構成され、前記メッセージは、少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えており、
前記受信機は、前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記通信チャネルを介したデータ伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定するように構成される
ことを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
送信機によりメッセージを送信する方法であって、
少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えているメッセージを生成し、
通信チャネルを介して前記メッセージを受信機に送信し、
前記残留周波数オフセット決定情報により、前記受信機は、前記通信チャネルを介したデータの伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定することができる
ことを特徴とする送信方法。
【請求項１２】
少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えているメッセージを生成するように構成されたメッセージ生成部と、
通信チャネルを介して前記メッセージを受信機に送信するように構成された送信部と、
を備えており、
前記残留周波数オフセット決定情報により、前記受信機は、前記通信チャネルを介したデータの伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定することができる
ことを特徴とする送信機。
【請求項１３】
受信機によりメッセージを処理する方法であって、
少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えているメッセージを、通信チャネルを介して送信機から受信し、
前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記通信システムを介したデータ伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定する
ことを特徴とする処理方法。
【請求項１４】
少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えているメッセージを、通信チャネルを介して送信機から受信するように構成された受信部と、
前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記通信システムを介したデータ伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定するように構成された決定部と、
を備えることを特徴とする受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、残留周波数オフセットの決定方法、通信システム、メッセージの送信方法、送信機、メッセージの処理方法、及び受信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＩＳＯ(single input signal output)・ＯＦＤＭ(orthogonal frequency division multiplexing：直交周波数分割多重)システム、即ち、一本の送信アンテナと一本の受信アンテナを備えた、データ送信用ＯＦＤＭに基づく副搬送波変調を用いるシステムでは、様々な理由により、ユーザデータが送信される前に、プリアンブルが送信される。先ず、ショートプリアンブルが、タイミング同期及び周波数同期のために、特に周波数オフセット推定のために送信される。
【０００３】
実際のデータ通信では、受信機の局部発信器の周波数が、送信機で生成される信号搬送波の周波数と等しくなることは期待できないので、周波数オフセット推定が必要である。これは、一つは、回路制約によるものであり、特に受信機が送信機に対して相対運動をしている際に起こる。相対運動の際には、必然的にドップラー偏移が搬送波周波数に取り込まれるからである。
【０００４】
周波数オフセットは、キャリア間干渉（ＩＣＩ）(inter-carrier interference)を引き起こす恐れがある。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を採用するシステム等のマルチキャリアシステムでは、残留周波数オフセットが、結果的に、性能をかなり著しく劣化させる。
【０００５】
ショートプリアンブルの後、比較的わずかなロングプリアンブルしか、ＳＩＳＯ・ＯＦＤＭシステムでは送信されない（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準規格に準拠したシステムの場合は二つ。非特許文献１参照）。単一チャネルだけしか構築しないので、チャネル推定にはわずかなロングプリアンブルでも十分である。
【０００６】
しかしながら、複数の送信アンテナが用いられるＭＩＭＯ(Multiple input multiple output)システムの場合は、複数の物理チャネルが送信に用いられるので、すべてのチャネル情報が抽出されるためには、より多くのロングプリアンブルが必要である。実際、ＭＩＭＯシステムの場合は、ロングプリアンブル数は、送信アンテナ数以上であるべきであることを示すことができる。
【０００７】
ＳＩＳＯシステムと比較して、ロングプリアンブル数がこのように増加すると、ロングプリアンブルの送信時間（ロングプリアンブル持続時間とも称される）は、ＳＩＳＯシステムよりも長くなるという結果を招く。これは、実際の通信システムにおける周波数オフセット推定に対してショートプリアンブル数が有限であるために不本意ながら生じる残留周波数オフセットの存在下で、ロングプリアンブルの後に続くデータ符号の位相回転量を更に増やすこととなる。
【０００８】
ひずみが激しいために、最初に送信されたデータ符号は、通常、適切には補正されず、エラービット及びエラーパケットが発生する。
【０００９】
非特許文献２は、周波数推定のための推定量（推定器）を記述している。
【００１０】
上記には、以下の文献が引用されている。
【００１１】
【非特許文献１】"Part 11: wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY) specifications: Hight-speed physical layer in the 5 GHz band." IEEE std 802.11a-1999: Supplement to IEEE 802.11-1999, Sept. 1996
【非特許文献２】S. Kay, "Statistically / Computationally efficient frequency estimation", ICASSP'98, pp. 2292-2294, vol. 4, 1998
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、通信システムにおいて、改良された残留周波数オフセットの推定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題は、独立項に係る特徴を有する残留周波数オフセットの決定方法、通信システム、メッセージの送信方法、送信機、メッセージの処理方法、及び受信機により実現される。
【００１４】
通信チャネルを介したデータ伝送の際の送信機と受信機との間の残留周波数オフセットを決定する方法であって、前記通信チャネルを介して前記送信機から前記受信機にメッセージを送信する決定方法が提供される。前記メッセージは、少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えている。前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記残留周波数オフセットを決定する。
【００１５】
更に、送信機によりメッセージを送信する方法であって、少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えているメッセージを生成し、通信チャネルを介して前記メッセージを受信機に送信する送信方法が提供される。前記残留周波数オフセット決定情報により、前記受信機は、前記通信チャネルを介したデータの伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定することができる。
【００１６】
更に、受信機によりメッセージを処理する方法であって、少なくとも一つのショートプリアンブルと、少なくとも一つのロングプリアンブルと、ユーザデータとを備えており、前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、残留周波数オフセット決定情報を備えているメッセージを、通信チャネルを介して送信機から受信する処理方法が提供される。前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて、前記通信システムを介したデータ伝送の際の前記送信機と前記受信機との間の残留周波数オフセットを決定する。
ことを特徴とする処理方法。
【００１７】
更に、前記残留周波数オフセットの決定方法、前記メッセージの送信方法、及び前記メッセージの処理方法に係る通信システム、送信機、並びに受信機が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
一例として、ロングプリアンブルを残留オフセット推定に用いる。このようにすると、ＭＩＭＯ (Multiple input multiple output)システムの場合と同様に、多数のロングプリアンブルが送信される場合でも、比較的多数のロングプリアンブルがチャネル推定に必要であるので、データの損失なく、残留周波数オフセットを推定及び補償できる。
【００１９】
本発明は、例えば、ＷＬＡＮ１１ｎに準拠した通信システム、即ち、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）に利用可能であるが、携帯電話通信システム等の広域通信システムに利用されてもよい。
【００２０】
本発明の実施例は、従属項から発生する。残留周波数オフセットの決定方法の内容に記載された本発明の実施例は、同様に、通信システム、メッセージの送信方法、送信機、メッセージの処理方法、並びに受信機にも有効である。
【００２１】
一の実施例では、前記少なくとも一つのショートプリアンブルは、周波数オフセット決定情報を備えており、周波数オフセットは、前記周波数オフセット決定情報に基づいて決定される。
【００２２】
前記データは、更なる残留周波数オフセット決定情報を備えることができ、残留周波数オフセット決定は、前記更なる残留周波数オフセット決定情報に基づいて実行されうる。
【００２３】
一の実施例では、前記通信チャネルは、少なくとも一つのデータサブチャネルと、少なくとも一つのパイロットサブチャネルとを備える。
【００２４】
前記少なくとも一つのロングプリアンブルは、チャネル推定を実行して前記通信チャネルの伝送特性を決定するための基礎となるチャネル推定情報を更に備えてよく、前記残留周波数オフセット決定情報は、前記少なくとも一つのパイロットサブチャネルを介して送信され、前記チャネル推定情報は、前記少なくとも一つのデータサブチャネルを介して送信されてよい。
【００２５】
これは、パイロットサブチャネルが、特別な符号（即ち、パイロット符号）を送信するためにロングプリアンブル送信期間に用いられることを意味しており、これにより、受信機は残留周波数オフセット推定を行うことが可能となる。
【００２６】
一の実施例では、前記メッセージは、複数の送信アンテナを介して送信される。前記メッセージは、複数の受信アンテナを介して受信されてよい。
【００２７】
前記メッセージは、例えばＯＦＤＭに従って送信される。
【００２８】
一の実施例では、前記残留周波数オフセットが前記残留周波数オフセット決定情報に基づいて決定されている場合に、前記決定された残留周波数オフセットに基づく前記メッセージの送信の際に受信される少なくとも一つの信号値に対して位相補償が実行される。
【００２９】
例えば、今までに送信された周波数オフセット決定情報に基づく時間のある瞬間に、残留周波数オフセットの決定が行われてよく、続いて受信された全ての信号値が、決定された周波数オフセットに基づいて補正（即ち、位相補償）される。時間がたつにつれて、引き続いて、より多くの残留周波数オフセット決定情報が受信される場合は、残留周波数オフセットの現在の推定値を向上させるために、残留周波数オフセットが再び決定されてよい。
【００３０】
後述の実施例では、ロングプリアンブルとデータとの両方に埋め込まれた特別パイロットについて記述する。非特許文献２の線形予測方法に基づく再帰的推定アルゴリズムについて記述し、チャネル推定とデータとの両方に対する影響を弱める補償式を与える。
【００３１】
本発明の具体例について、図面を参照して以下に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００を示す図である。
【００３３】
通信システム１００は、送信機１０１（図１にその一部のみを示す）及び受信機１０２を備える。
【００３４】
送信機１０１は、複数の送信アンテナ１０３を備える。各送信アンテナ１０３は、信号伝送に用いられる。無線信号の形態で送信アンテナ１０３により送信されるデータ（ユーザデータ、プリアンブル等）は、対応するＩＦＦＴ（inverse fast Fourier transform：逆高速フーリエ変換）部１０４により送信アンテナ１０３に供給される。送信機により送信された無線信号は、複数の受信アンテナ１０５を介して受信機１０２により受信される。
【００３５】
ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）に準拠した副搬送波の変調は、送信アンテナ１０３から受信アンテナ１０５への信号値の送信に用いられる。
【００３６】
相対運動又はハードウェア回路の欠陥のために、受信機１０２の局部発振器は、送信機１０１と完全に同じ周波数で作動するとは保証できず、その格差が、時間と共に増加する角度で受信信号を回転させる周波数オフセットを引き起こす。
【００３７】
従って、ショートプリアンブルは、ユーザデータよりも先に送信される。これを図２に示す。
【００３８】
図２は、本発明の実施例に係る送信ブロック２００を示す図である。
【００３９】
送信ブロック２００は、左から右へ送信される。即ち、送信ブロック２００の左端の要素が、先ず送信される。
【００４０】
送信ブロック２００は、最初に送信される複数のショートプリアンブル２０１を備える。このショートプリアンブル２０１は、当該ショートプリアンブル２０１を受信後、受信機１０２の周波数オフセット推定（ＦＯＥ）部１０６による周波数オフセット推定に用いられる。ＦＯＥ部１０６は、図１にΨで表された周波数オフセットを推定する。周波数オフセット補償部１０７は、入力として周波数オフセット推定値Ψを受信し、更に受信した信号値の全てに対して周波数オフセットを補償する。
【００４１】
周波数オフセット補償の後、残留周波数オフセットは、通常少量ではあるが、周波数副搬送波間の直交性を破壊するキャリア間干渉の形態で依然として残っており、これが補償されない場合は、総合システムの故障を引き起こしてしまう。
【００４２】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準規格では、インデックス[8, 22, 44, 58]の周波数サブチャネル（１から６４の仕様(convention)を参照）は、６４個の周波数副搬送波を有するＳＩＳＯ(single input single output)システムにおいて、パイロット送信専用にされる。通信システム１００が、Nt本の送信アンテナ１０３及びNR本の受信アンテナ１０５を備えるＭＩＭＯ(multiple input multiple output)システムであると仮定する。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準規格と同様な周波数サブチャネル、即ち、インデックス[8, 22, 44, 58]の周波数サブチャネルが、後述されるように、本実施例においてパイロット符号の配信に用いられる。
【００４３】
送信ブロック２００は、ショートプリアンブルの後に送信される複数のロングプリアンブル２０２を備える。
【００４４】
インデックス[8, 22, 44, 58]の周波数サブチャネルで送信されるロングプリアンブル２０２の信号値は、Λf,t,nで与えられる。但し、Λf,t,nは、時間nに送信アンテナtを介してサブチャネルfで送信された信号値を表す。これらの信号値は、ロングプリアンブルに埋め込まれたパイロットとしても称される。
【００４５】
受信機１０２は、受信アンテナr及びサブチャネルfを介して時間nに、（周波数領域における）離散信号値を受信する。
【００４６】
【数１】
2008510362.tif 000003
【００４７】
但し、Hf,r,tは、送信アンテナtと受信アンテナrとの間に構築されたサブチャネルfのチャネル利得である。ωは、受信機１０２における残留周波数オフセットを表す（既に説明したように、ショートプリアンブル２０１に基づく周波数オフセット推定及び周波数オフセット補償を実行した後に行われる）。Vf,r,nは、ＡＷＧＮサンプルである。
【００４８】
時間インデックスnは、n=1がロングプリアンブル２０１の先頭に相当し、n=NLPがロングプリアンブル２０１の末尾に相当するように選ばれる。
【００４９】
以下、f∈[8,22,44,58]に対応するΛf,t,nの選択について説明する。式（１）に基づくこれらΛf,t,nに対応するLf,t,nは、対応するＦＦＴ部１０８による処理の後に、残留周波数オフセット推定部１０９により用いられて、残留周波数オフセットωが推定される。
【００５０】
式（１）から分かるように、Λf,t,nが、
【００５１】
【数２】
2008510362.tif 000004
【００５２】
のように、tから独立するように構成される場合は、信号
【００５３】
【数３】
2008510362.tif 000005
【００５４】
は、各パイロット符号における固定パワー(fixed power)を暗示する|Λf,t|=σx2を設定することにより異なる時間におけるノイズサンプルを同じ分散に形付ける際に、全f及びrに対してnにおいて複雑な正弦関数を描くであろう。
【００５５】
f∈[8, 22, 44, 58]、並びにr∈[1, 2, ..., Nr]であるため、
【００５６】
【数４】
2008510362.tif 000006
【００５７】
という異なる振幅であるが等しい周波数64ωである4Nr個の独立した複素正弦関数が存在する。
【００５８】
ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおけるパイロット値（非特許文献１参照）にできるだけ一致させるために、本実施例では、Λ8,n = −Λ22,n =Λ44,n = Λ58,n = 1という割当を用いる。
【００５９】
本実施例では、サイクリックプレフィックスのないロングプリアンブル構造が用いられる。この場合、時間領域における各ロングプリアンブル符号の６４サンプルのうちの最後の１６サンプルは、nから独立している必要がある。これは、f∈[8, 22, 44, 58]に対して、Λf,n = Λfであることを暗示する。上記の基準は、以下のようにまとめることができる。
Ｃ１）受信機１０２において独立した複素正弦関数を生成するための送信アンテナの独立
Ｃ２）ＩＥＥＥ８０２．１１ａに整合するサブチャネルパイロット値の割当
Ｃ３）サイクリックプレフィックスのないロングプリアンブル構造への要求を満たすための時間の独立
これらの基準は、次式を定めることで満足できる。
【００６０】
【数５】
2008510362.tif 000007
【００６１】
Nt = 6且つNr = 3に関して、サブチャネルf∈[8,44,58]に対して表１に、サブチャネルf=22に対して表２にこれを示す。
【００６２】
【表１】
2008510362.tif 000008
【００６３】
【表２】
2008510362.tif 000009
式（２）とともに、位相補償の問題は、シングルトーンパラメータ推定の一つへと変わる。これは、信号処理分野では古典的であり、文献に既に多様な解決法がある。線形予測推定量（非特許文献２参照）は、計算の複雑さが妥当な所ではまずまず正確に作用し、また非特許文献２に導入されたカイ推定量と比較して、実施の点から見ると、特に魅力的である。単一サブチャネルf及び単一受信アンテナrに対して、式（２）に適用される場合には、推定量（推定器）の出力は、次式を示す。
【００６４】
【数６】
2008510362.tif 000010
【００６５】
Nt = 6且つNr = 3に関して、受信機１０２により受信したLf,r,nを表３から表５に示す（ここで、時間は、表の下方に向けて増加する）。
【００６６】
【表３】
2008510362.tif 000011
【００６７】
【表４】
2008510362.tif 000012
【００６８】
【表５】
2008510362.tif 000013
Λf,t,nは、意図的にt及びnから独立しているため（上述の通り）、表３から表５における各列は、異なる振幅ではあるが等しい周波数である複素正弦関数を形成する。受信したロングプリアンブルを用いて、即ち、Lf,r,nを用いて、残留周波数オフセット推定部１０９は、残留周波数オフセット推定値
【００６９】
【数７】
2008510362.tif 000014
【００７０】
を生成する（時間インデックスnで与えられた現在の時間に依存する）。この生成は、次式に従って行われる。
【００７１】
【数８】
2008510362.tif 000015
【００７２】
これは、式（４）の拡張である。時間インデックスn=2は、複数のロングプリアンブル２０２のうち、２番目のロングプリアンブルに相当する。n=3は、複数のロングプリアンブル２０２のうち、３番目のロングプリアンブルを参照する。以下同じ。残留周波数オフセット推定値
【００７３】
【数９】
2008510362.tif 000016
【００７４】
は、時間に依存することに留意されたい（時間インデックスn参照）。より多くのLf,r,nが受信機１０２において利用可能となる場合には（増大する時間インデックスnに対応する）、残留周波数オフセット推定値は、通常、更に向上するであろう。ロングプリアンブル２０２が全て送信されるときには、残留ＦＯＥ部１０９は、残留周波数オフセット推定値
【００７５】
【数１０】
2008510362.tif 000017
【００７６】
を生成しているであろう。
【００７７】
最後に、送信ブロック２００は、ロングプリアンブル２０２の後に送信機１０１により送信される複数のデータ符号２０３を備える。
【００７８】
インデックス[8, 22, 44, 58]の周波数サブチャネルで送信されるデータ符号２０３の信号値は、Γf,t,nで与えられる。但し、Γf,t,nは、時間nに送信アンテナtを介してサブチャネルfで送信された信号値を表す。これらの符号は、データ符号に埋め込まれたパイロットとしても称される。
【００７９】
データ符号に埋め込まれたパイロットを、ロングプリアンブルに埋め込まれたパイロットと同様の原理に従って、展開することができる。式（１）とは対照的に、Γf,t,nに対応する受信した信号値Df,r,nは、次式で与えられる。
【００８０】
【数１１】
2008510362.tif 000018
【００８１】
但し、上述のように、fはサブチャネルを特定し、tは送信アンテナ、rは受信アンテナ、nは時間インデックスである。
【００８２】
Vf,r,nと区別するために、異なる表記
【００８３】
【数１２】
2008510362.tif 000019
【００８４】
をＡＷＧＮ(additive white gaussian noise：加算性白色ガウス雑音)サンプルに採用した。サイクリックプレフィックスを必要としないように操作できるロングプリアンブルΛf,t,nとは違って、データ信号値Γf,t,nは、そのような自由度はないと仮定する。本実施例で用いられるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）の場合、サイクリックプレフィックスの存在により、各ＯＦＤＭ符号は、８０Ｍ−ｒａｙ符号の長さに設定される。
【００８５】
その結果、式（６）の周波数は、式（１）における64ωの代わりに、80ωとなり、上記の基準Ｃ３は、もはや適用できなくなる。よって、パイロットは、tに独立するが、f及びnに依存して選ばれる。又は定量的に選ばれる。
【００８６】
【数１３】
2008510362.tif 000020
【００８７】
但し、Kn∈[1, -1]は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準規格（非特許文献１参照）で特定されたＳＩＳＯパイロットに対する擬似ランダム系列に従うnの関数である。
【００８８】
式（７）に基づく定義を、Nt = 6且つNr = 3に関して、サブチャネルf∈[8,44,58]に対して表６に、サブチャネルf=22に対して表７に示す。
【００８９】
【表６】
2008510362.tif 000021
【００９０】
【表７】
2008510362.tif 000022
データ符号に埋め込まれたパイロット、即ち、f∈[8, 22, 44, 58]のDf,r,nは、ロングプリアンブルに埋め込まれたパイロットと同様に、残留周波数オフセット推定部１０９により用いられ、よって残留周波数オフセットが推定される。
【００９１】
4Nr個のサブチャネルにおけるトーン周波数の夫々を推定する際における式（４）に対応する部分は、
【００９２】
【数１４】
2008510362.tif 000023
【００９３】
式（８）は、意図的に式（７）及びKn∈[1, -1]という特性に基づいて到達される。多重サブチャネルにまで拡張し、再帰的形式で書き直すことで、式（８）は次式となる。
【００９４】
【数１５】
2008510362.tif 000024
【００９５】
式（５）に従うロングプリアンブルに基づいて残留ＦＯＥ部１０９により生成された累積和
【００９６】
【数１６】
2008510362.tif 000025
【００９７】
は、精度の向上のために、aDATAの第１の値として用いられる。式（９）の１行目における指数因子は、式（２）及び（６）で示されたように、ロングプリアンブルにサイクリックプレフィックスが存在しないことから生じる周波数の差を説明するために導入される。
【００９８】
一の実施例では、二つの信号フィールド符号が存在していてよく、n=1は、第１信号フィールド（ＳＦ）符号に相当し、n=2は、第２ＳＦ符号に相当し、n=3は、第３ＳＦ符号に相当する。以下同じ。
【００９９】
Nt = 6且つNr = 3に関して、受信機１０２により受信したDf,r,nを表８からに示す（ここで、時間は、表の下方に向けて増加する）。
【０１００】
【表８】
2008510362.tif 000026
【０１０１】
【表９】
2008510362.tif 000027
【０１０２】
【表１０】
2008510362.tif 000028
表８から表１０における各列は、単一の複素正弦関数とみなすことができる。
【０１０３】
以下に、周波数領域における符号に対して時間領域における残留周波数オフセットが与える影響について説明する。説明を簡単にするために、ノイズのない場合を考えるが、同様の議論がその他の場合にも適用される。時間シークエンスyn（n=1,2,...,N)に、複素正弦関数ej(ωn+Φ)を乗算する。但し、ω≪１である。この積に対して離散フーリエ変換を実行する際、周波数領域信号は、次式のような行列形式で記述できる。
【０１０４】
yf = FP yt                    (10)
但し、
【０１０５】
【数１７】
2008510362.tif 000029
【０１０６】
また、Fはフーリエ変換行列である。
【０１０７】
正弦関数の影響を、
【０１０８】
【数１８】
2008510362.tif 000030
【０１０９】
により対角行列Qで周波数領域においてモデル化すべきである場合は、次式となる。
【０１１０】
【数１９】
2008510362.tif 000031
【０１１１】
上記の近似は、アダマール行列のような各成分に固定パワー(fixed power)を有する任意の直交変換並びに行列Fに対して適用され、また対角上の入力において正確である。このような近似に基づき、時間領域モデル及び周波数領域モデルを関連付けて、表１１及び表１２に示した。
【０１１２】
【表１１】
2008510362.tif 000032
【０１１３】
【表１２】
2008510362.tif 000033
【０１１４】
NLP個のロングプリアンブルは、１６個のサンプルにおける一つのシングルサイクリックプレフィックスを共有するが、それに続く複数のデータ符号は、夫々、一つのサイクリックプレフィックスを所有する。モデルが示すように、ロングプリアンブル及びデータ符号セグメントにおける受信アンテナrの離散信号は、次式として与えられる。
【０１１５】
【数２０】
2008510362.tif 000034
【０１１６】
受信した信号値は、時間領域及び周波数領域において位相回転されるので、ひずんだロングプリアンブルに基づいて識別されるチャネルは、ＭＩＭＯシステムにおいて比較的長い推定間隔にわたる残留周波数オフセットωの影響により、実際のチャネルから大きく逸脱できる。式（１３）に従って、サブチャネルf及び受信アンテナrで集められたNLP個のロングプリアンブルは、次式により、チャネル利得Hf,r,t及び送信値Λf,t,tに関連付けられる。
【０１１７】
【数２１】
2008510362.tif 000035
【０１１８】
行列形式では、次式を記述できる。
【０１１９】
【数２２】
2008510362.tif 000036
【０１２０】
残留周波数オフセットを考慮しない従来のＬＳチャネル推定は、次式で与えられる。
【０１２１】
【数２３】
2008510362.tif 000037
【０１２２】
この式は、式（１２）の特性を用いて、且つΛ=定数×F（或いはフーリエ変換の代わりに、アダマール行列のような各成分が等しいパワー(power)を有する任意の直交変換）であると仮定する際に与えられる。これは、最適ロングプリアンブル構造には、かなり有効である。式（１４）により、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムが、例えば、ＶＢＬＡＳＴ(Vertical Bell-Lab Layered Space-Time)構造を採用する場合に、サブチャネルf及びアンテナrで時間nに受信したデータ符号は、式（１６）を利用して次式となる。
【０１２３】
【数２４】
2008510362.tif 000038
【０１２４】
これは、次式を暗示する。
【０１２５】
【数２５】
2008510362.tif 000039
【０１２６】
振幅の減衰
【０１２７】
【数２６】
2008510362.tif 000040
【０１２８】
は、ショートプリアンブルに基づく周波数オフセット推定及び補償の後にωが小さくなるので、時間に不変であり無視してよい。一方、位相回転項は、時間の増加関数であり、よって無視できない。従って、チャネル推定値とデータ符号との両方のひずみに位相補償量を与えるために、受信した信号値Yf,r,nは、残留周波数オフセット補償部１１０により、次式に代替される。
【０１２９】
【数２７】
2008510362.tif 000041
【０１３０】
その後、このように集められた信号値は、チャネル等化器（及びデータ検出用に）としても作用するゼロフォーシング干渉抑制（ＺＦＩＳ）部１１１へ供給される。ＺＦＩＳ部１１１の出力は、データの復号を行うデコーダ１１２に供給される。
【０１３１】
上記の展開は、ＶＢＬＡＳＴ構成に対して導き出されるが、式（１９）の同じ補償式が、ＧＳＴＢＣ(Groupwise Space-Time Block Code)システムに対しても有効であることは容易に示される。また、サイクリックプレフィックスを有するロングプリアンブルが取り込まれる場合には、同様の位相補償をすぐに適用して、次式に達することが可能である。
ロングプリアンブル：
【０１３２】
【数２８】
2008510362.tif 000042
【０１３３】
データ符号：
【０１３４】
【数２９】
2008510362.tif 000043
【０１３５】
位相補償：
【０１３６】
【数３０】
2008510362.tif 000044
【０１３７】
これらの式により、式（３）及び（７）に基づくパイロット構造を用いた同様の性能がもたらされる。なぜなら、情報を通信する際に、ロングプリアングルの使用があまり効率よくない場合にのみ、その差が存在するからである。
【０１３８】
上述の実施例では、チャネル推定はパイロットサブチャネルに求められない。その代わり、各ロングプリアンブルが式（５）に従って受信された後に、aLP,nが計算される。
【０１３９】
全てのＯＦＤＭ符号が到着すると、aDATA,nは、式（９）に特定されたように更新される。Yf,r,nに対する位相補償が実行され、チャネル等化等の次の処理用に、式（１９）の
【０１４０】
【数３１】
2008510362.tif 000045
【０１４１】
が取得される。
【０１４２】
シミュレーションの結果により、この方法は、ほぼ完全な補償を提供することが示された。意図的に幾つかの避けられない非線形動作を要求するだけであるため、実施が簡単であることは明らかである。
【０１４３】
ＭＩＭＯ・ＯＦＤＭシステムの場合、各ロングトレーニングプリアンブル(long training preamble)、信号フィールド、及びＯＦＤＭ符号において、一の実施例では、コヒーレント検出を周波数オフセット及び位相ノイズに対してロバスト（強固）にするために、８の副搬送波がパイロット信号に用いられる。これらのパイロット信号は、副搬送波−４８、−３４、−２０、−６、６、２０、３４、及び４８に付されるものとする。ロングトレーニングプリアンブル内のパイロットは、時間がたっても変調されないが、信号フィールト及びＯＦＤＭデータ符号のパイロットは、スペクトル線の生成を防ぐために擬似バイナリシークエンスによりＢＰＳＫ変調されるであろう。各ＯＦＤＭ符号に対するパイロット副搬送波の寄与について、以下に記述する。
【０１４４】
ｎ番目のＯＦＤＭ符号に対するパイロット副搬送波の寄与は、以下に与えられるシークエンスP−58, 58又はP−53, 53のフーリエ変換により発生する。
【０１４５】
先ず、次のシークエンスを規定する。
【０１４６】
【数３２】
2008510362.tif 000046
【０１４７】
そして、
P−53, 53 = {P−26,26, 0, P−26,26}
P−58, 58 = {P−26,26, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, P−26,26}
パイロット副搬送波の極性は、シークエンスPnにより制御される。Pnは、１２７要素の巡回拡大(cyclic extension)であり、次式により与えられる。
【０１４８】
【数３３】
2008510362.tif 000047
【０１４９】
各シークエンス要素は、一つのＯＦＤＭ符号に用いられる。１番目及び２番目の要素であるP0及びP1は、夫々、１番目及び２番目のＳＩＮＧＡＬ（信号）符号のパイロット副搬送波を乗算する。一方、P2から続く要素は、ＤＡＴＡ（データ）符号に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の実施例に係る通信システムを示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る送信ブロックを示す図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１００  通信システム
１０１  送信機
１０２  受信機
１０３  送信アンテナ
１０４  ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部
１０５  受信アンテナ
１０６  周波数オフセット推定（ＦＯＥ）部
１０７  周波数オフセット補償部
１０８  ＦＦＴ部
１０９  残留周波数オフセット推定部
１１０  残留周波数オフセット補償部
１１１  ゼロフォーシング干渉抑制（ＺＦＩＳ）部
１１２  デコーダ
【図１】
2008510362.tif 000048
【図２】
2008510362.tif 000049
【国際調査報告】
2008510362.tif 000050
2008510362.tif 000051