(57)【要約】  マルチアンテナ無線システムにおいてタイミングトラッキングを決定する装置および方法が開示される。タイミングトラッキングは特に、複数の受信アンテナ無線装置の少なくとも２つのアンテナによって夫々受信される信号の少なくとも２つのチャンネル密度プロファイルを決定することによって取得される。チャネル密度プロファイルはその後、複合チャネル密度プロファイルを形成するために、例えば加算によって組み合わされる。複合物はマルチアンテナ無線システムにおいて使用されるトランシーバ装置のタイミングトラッキングを設定するためのタイミングを決定するために、タイミングトラッキングアルゴリズムによって順に使用される。複合密度プロファイルの使用は、フェージング、発生および終焉のようなチャネル変遷に対する抵抗力を増加したシステムを提供し、そのようなチャネルの変遷によって引き起こされるミスタイミングによる劣化を減少させる。【選択図】    図８
2010507934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおける使用のための方法であって、
マルチアンテナ無線装置のアンテナによって夫々受信された信号の少なくとも２つのチャンネル密度プロファイルを決定することと；
複合チャネル密度プロファイルを形成するために、前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせることと；
を具備する方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせることに先立って、前記決定された各チャネル密度プロファイルをフィルタリングすることを更に具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フィルタリングすることは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルから推定雑音を除去することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記フィルタリングすることは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルからフェージングによるチャネル変動を除去することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記フィルタリングすることは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルにおける瞬間的チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記フィルタリングすることは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルにおける長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングすることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記チャネル密度プロファイルの結果をタイミングトラッキング速度に影響するように選択的に重み付けする重み計数を乗算することを更に具備する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記複合チャネル密度プロファイルに組み合わされる際に、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの貢献を重み付けする、対応する重み計数を乗算することを更に具備する、請求項１に記載の前記方法。
【請求項９】
少なくとも部分的に前記複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングを決定するタイミングトラッキングアルゴリズムに前記複合チャネル密度プロファイルを入力することを更に具備する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
無線通信システムにおいて動作可能な装置であって、
無線通信信号を受信するための第１および第２のアンテナと；
前記第１および第２のアンテナによって夫々受信される信号のチャネル密度プロファイルを夫々決定するための第１および第２のチャネル推定器と；
複合チャネル密度プロファイルを形成するために前記チャネル密度プロファイルを組み合わせるよう構成された結合器と；
を具備する装置。
【請求項１１】
前記結合器に入力されるに先立って前記チャネル密度プロファイルのうちの少なくとも１つをフィルタリングするための少なくとも１つのフィルタを更に具備する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのフィルタは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルから推定雑音を除去するよう構成された、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのフィルタは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルからフェージングによるチャネル変動を除去するよう構成された、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記結合器への入力に先立って前記チャネル密度プロファイルのうちの少なくとも１つをフィルタリングするための少なくとも１つの第１のフィルタと少なくとも１つの第２のフィルタとをさらに具備し、前記第１のフィルタの帯域幅は前記第２のフィルタの帯域幅より小さい、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの第１のフィルタは、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの瞬間的チャネル挙動を捉えるように構成され、前記少なくとも１つの第２のフィルタは前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの長期間チャネル挙動を捉えるように構成された、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２のフィルタによってフィルタリングされた前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記チャネル密度プロファイルの結果をタイミングトラッキング速度に影響するように選択的に重み付けする重み計数を乗算するように構成された乗算器ユニットを更に具備する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複合チャネル密度プロファイルに組み合わされる際に、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの貢献を重み付けする、対応する重み計数を乗算するように構成された乗算器ユニットを更に具備する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１８】
前記複合チャネル密度プロファイルを受信し、少なくとも部分的に前記複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングを決定するように構成されたタイミングトラッキングユニットを更に具備する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１９】
無線トランシーバ用のプロセッサであって、
マルチアンテナ無線装置のアンテナによって夫々受信される信号の少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを決定し；
複合チャネル密度プロファイルを形成するために前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせるように構成された、プロセッサ。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせることに先立って前記決定された各チャネル密度プロファイルをフィルタリングするように更に構成された、請求項１９に記載のプロセッサ。
【請求項２１】
前記プロセッサは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルから推定雑音を除去するように更に構成された、請求項２０に記載のプロセッサ。
【請求項２２】
前記プロセッサは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルからフェージングによるチャネル変動を除去するように更に構成された、請求項２０に記載のプロセッサ。
【請求項２３】
前記プロセッサは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの瞬間的チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングするように更に構成された、請求項２０に記載のプロセッサ。
【請求項２４】
前記プロセッサは、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングするように更に構成された、請求項２０に記載のプロセッサ。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記チャネル密度プロファイルの結果をタイミングトラッキング速度に影響するように選択的に重み付けする重み計数を乗算するように更に構成された、請求項２４に記載のプロセッサ。
【請求項２６】
前記プロセッサは、前記複合チャネル密度プロファイルに組み合わされる際に、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの貢献を重み付けする、対応する重み計数を乗算するように更に構成された、請求項１９に記載のプロセッサ。
【請求項２７】
前記プロセッサは、少なくとも部分的に前記複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングを決定するタイミングトラッキングアルゴリズムに前記複合チャネル密度プロファイルを入力するように更に構成された、請求項１９に記載のプロセッサ。
【請求項２８】
無線通信システムにおいて動作可能な装置であって、
マルチ受信アンテナ装置の対応するアンテナによって受信される信号の少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを決定する手段と；
複合チャネル密度プロファイルを形成するために前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせる手段と；
を具備する装置。
【請求項２９】
前記複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングトラッキングを決定する手段を更に具備する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルの組み合わせに先立って前記決定された各チャネル密度プロファイルをフィルタリングする手段を更に具備する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３１】
前記フィルタリングする手段は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルから推定雑音を除去する手段を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記フィルタリングする手段は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルからフェージングによるチャネル変動を除去する手段を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記フィルタリングする手段は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの瞬間的チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングする手段を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記フィルタリングする手段は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングする手段を含む、請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記チャネル密度プロファイルの結果をタイミングトラッキング速度に影響するように選択的に重み付けする重み計数を乗算する手段を更に具備する、請求項３６に記載の装置。
【請求項３６】
前記複合チャネル密度プロファイルに組み合わせる際に、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの貢献を重み付けする、対応する重み計数を乗算する手段を更に具備する、請求項２８に記載の装置。
【請求項３７】
少なくとも部分的に前記複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングを決定するタイミングトラッキングアルゴリズムに前記複合チャネル密度プロファイルを入力する手段を更に具備する、請求項２８に記載の前記装置。
【請求項３８】
コンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読媒体は、
マルチアンテナ無線装置のアンテナによって夫々受信される信号の少なくとも２つのチャネル密度プロファイルをコンピュータに決定させるコードと；
複合チャネル密度プロファイルを形成するために前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを前記コンピュータに組み合わせさせるコードと；
を具備するコンピュータプログラム製品。
【請求項３９】
前記コンピュータ可読媒体は、前記少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせることに先立って、前記決定された各チャネル密度プロファイルを前記コンピュータにフィルタリングさせるコードを更に具備する、請求項３８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４０】
前記コンピュータ可読媒体は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルからコンピュータに推定雑音を除去させるコードを更に具備する、請求項３９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４１】
前記コンピュータ可読媒体は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルからフェージングによるチャネル変動をコンピュータに除去させるコードをさらに具備する、請求項３９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４２】
前記コンピュータ可読媒体は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの瞬間的チャネル挙動を捉えるために、コンピュータにフィルタリングさせるコードを更に具備する、請求項３９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４３】
前記コンピュータ可読媒体は、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの長期間チャネル挙動を捉えるために、コンピュータにフィルタリングさせるコードを更に具備する、請求項３９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４４】
前記コンピュータ可読媒体は、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記長期間チャネル挙動を捉えるためにフィルタリングされた前記チャネル密度プロファイルの結果をタイミングトラッキングの速度に影響するように選択的に重み付けする重み計数をコンピュータに乗算させるコードを更に具備する、請求項４３に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４５】
前記コンピュータ可読媒体は、前記複合チャネル密度プロファイルに組み合わせる際に、少なくとも１つのチャネル密度プロファイルに、前記少なくとも１つのチャネル密度プロファイルの貢献に重み付けする、対応する重み計数をコンピュータに乗算させるコードを更に具備する、請求項３８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項４６】
前記コンピュータ可読媒体は、少なくとも部分的に前記複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングを決定するタイミングトラッキングアルゴリズムに前記複合チャネル密度プロファイルをコンピュータに入力させるコードを更に具備する、請求項３８に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【米国特許法に基づく優先権主張】
【０００１】
本特許出願は、譲受人に譲受され、全体的に参照することにより本書に組み込まれる、２００６年１０月１９日提出の「マルチ受信アンテナＯＦＤＭシステムにおけるタイミングトラッキング」と題する仮特許出願番号６０／８６２１１９の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は無線通信に関し、更に詳しくはマルチ受信アンテナシステムにおけるタイミングトラッキングの装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用するシステムのようなあるタイプの通信システムは、例えばタイミングエラーおよび周波数エラーのような同期エラーに非常に敏感である。それらのタイプのシステムが正確に動作するために、トランシーバの受信機部およびトランシーバにシンボルがそこから送信される送信機は、タイミングおよび周波数同期を含めて、同期されなければならない。理想的には受信機部の同期およびタイミングは送信機に従うべきである。ＯＦＤＭシステムにおいて例えば、タイミングトラッキングあるいは同期は現在のＯＦＤＭシンボルチャネルに基づいて次のＯＦＤＭシンボルの最適なサンプリング開始位置を見つけることを伴う。従って正確なタイミングが分からない限り、トランシーバは正しいタイミング瞬間において発生するサイクリックプレフィックス(cyclic prefixes)を除去することができず、ＯＦＤＭの場合のシンボル復調のためのサンプルの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算する前に個々のシンボルを正しく分離することができない。
【０００４】
従ってＯＦＤＭシステムのようなシステムにおけるタイミングトラッキングの目標は、現在のＯＦＤＭシンボル又はチャネルが与えられた次のＯＦＤＭシンボル又はチャネルのサンプリングウインドウの最適なサンプリング開始位置を見つけることである。サンプリング位置は、存在するチャネルプロファイルによって引き起こされる「有効干渉」(“effective interference”)（ＥＩ）と呼ばれるインターキャリア干渉（ＩＣＩ）と同様、符号間干渉（ＩＳＩ）が抑圧され、信号対雑音比（ＳＮＲ）が対応して増加されるように選択されるべきである。ＥＩのソースはいくつかのタイプに分類されることができる。第１のタイプは、例えばサイクリックプレフィックスの長さのようなＯＦＤＭシンボル構造によって決定される決定論的なＥＩである、現在のチャネルプロファイルが与えられた静的ＥＩである。しかし動的環境において、チャネル時間変動（将来現れるであろう新たな出現経路）およびシステムタイミングエラー（例えばスリープタイミングエラー）もまたＥＩを導入する。このＥＩは、性質上偶発的であり、確率的モデルによって最適に記載される動的ＥＩとして代表されることができる。もう１つのタイプのＥＩはチャネルフェージングから生じ、衰弱したチャネルタップもＥＩを引き起こすタイミング決定に影響する。
【０００５】
本書に組み込まれた係属中の米国特許出願番号１１／２６４５３２は、上述した有効干渉（ＥＩ）の３つのタイプのうち１つ以上を最小化する無線システムにおいて、シンボルのタイミングを決定する方法および装置を開示する。総有効干渉（ＥＩ）の最小化（すなわちＩＳＩおよびＩＣＩの最小化および信号エネルギーの最大化）を保証するために、トランシーバまたは類似の装置におけるタイミングを設定することにより、復号および復調のためのトランシーバ性能はより良く最適化される。特にタイミングウインドウのタイミングは有効干渉（ＥＩ）の３つの異なるソース、すなわち静的ＥＩ、動的ＥＩおよび衰弱したチャネルタップによるＥＩのうち少なくとも１つ以上を考慮に入れて決定される。この考慮は、３つのタイプのＥＩを有効なＥＩチャネル濃度関数に組み合わせる複合ＥＩ関数を分析的に導き出すことにより達成される。
【０００６】
加えて、無線通信システムはＯＦＤＭシステムのような無線システムの受信信号ダイバーシティおよび／または容量を改良するためにマルチ受信アンテナシステムを使用する。例えばマルチ受信アンテナシステムの一例として、複数入力―複数出力（ＭＩＭＯ）はデータ送信用に複数の（ＮＴ）送信アンテナおよび複数の（ＮＲ）受信アンテナを使用する。ＮＴ個の送信およびＮＲ個の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、空間チャネルとも呼ばれるＮＳ個の独立したチャネルに分解され、ＮＳ個の独立したチャネルの夫々は次元(dimension)に対応する。複数の送信および受信アンテナによって生成される追加の次元が使用される場合、ＭＩＭＯシステムは改良された性能（例えばより高い処理量および／またはより大きい信頼性）を提供することができる。しかしそのようなシステムにおけるアンテナの数の増加に伴って、チャネル推定エラーに対するシステム感度の結果的増加になる。
【発明の概要】
【０００７】
本開示の側面によると、無線通信システムにおいて使用される方法が開示される。その方法は、マルチアンテナ無線装置のアンテナによって夫々受信される信号の少なくとも２つのチャンネル密度プロファイルを決定することを含む。さらにその方法は、複合チャネル密度プロファイルを形成するために少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせることを含む。
【０００８】
本開示のもう１つの側面によると、無線通信システムにおいて動作可能な装置が開示される。その装置は、無線通信信号を受信するための第１および第２のアンテナを含む。その装置はさらに、第１および第２のアンテナによって夫々受信される信号のチャネル密度プロファイルを夫々決定するための第１および第２のチャネル推定器を含む。複合チャネル密度プロファイルを形成するためにチャネル密度プロファイルを組み合わせるように構成された結合器が更に含まれる。
【０００９】
さらにもう１つの側面によると、無線トランシーバ用のプロセッサが開示される。そのプロセッサは、マルチアンテナ無線装置のアンテナによって夫々受信される信号の少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを決定するように構成される。加えてプロセッサは、複合チャネル密度プロファイルを形成するために少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせるように構成される。
【００１０】
さらにもう１つの側面によると、無線通信システムにおいて動作可能な装置が開示される。その装置は、マルチ受信アンテナ装置の対応するアンテナによって受信される信号の少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを決定する手段と、複合チャネル密度プロファイルを形成するために少なくとも２つのチャネル密度プロファイルを組み合わせる手段とを含む。
【００１１】
もう１つの側面によると、コンピュータ可読媒体を有するコンピュータプログラム製品が開示される。そのコンピュータ可読媒体は、マルチアンテナ無線装置のアンテナによって夫々受信される信号の少なくとも２つのチャネル密度プロファイルをコンピュータに決定させるコードを含む。コンピュータ可読媒体は、複合チャネル密度プロファイルを形成するために少なくとも２つのチャネル密度プロファイルをコンピュータに組み合わせさせるコードを更に含む。
【００１２】
本開示の特徴、性質および利点は、同様の参照記号が全体に渡って対応して識別している図面と共に利用されると、下記に記載の詳細な説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、開示された例によるマルチアクセス無線通信システムを示す図。
【図２】図２は、マルチアンテナ無線通信システムのブロックダイアグラムを示す図。
【図３】図３は、マルチアンテナ通信システム用のトランシーバのブロックダイアグラムを示す図。
【図４】図４は、マルチアンテナトランシーバにおけるタイミングトラッキングを決定する典型的な装置のブロックダイアグラムを示す図。
【図５】図５は、長期間チャネルエネルギープロファイルの例を表すプロットを示す図。
【図６】図６は、短期間チャネルエネルギープロファイルの例を表すプロットを示す図。
【図７】図７は、図９および図１０に夫々図示される長期間および短期間エネルギープロファイルの合計の複合チャネルエネルギープロファイルのプロットを示す図。
【図８】図８は、タイミングトラッキングを決定する方法のプロットを示す図。
【図９】図９は、マルチアンテナを有する無線トランシーバにおけるタイミングトラッキングを決定する典型的な装置を示す図。
【発明の詳細な説明】
【００１４】
本出願はマルチ受信アンテナＯＦＤＭトランシーバのＯＦＤＭシンボルタイミングのようなマルチ受信アンテナシステムにおけるタイミングトラッキングの装置および方法を開示する。加えて、アンテナの夫々によって受信される信号の上記及び米国特許番号１１／２６４５３２に記載された動的チャネル効果の１つ以上を明らかにすることによって、および、結果のチャネル密度プロファイルを組み合わせることによって、タイミングトラッキングがＯＦＤＭシステム用に最適化される。
【００１５】
図１は本開示による典型的なマルチアクセス無線通信システムを図示する。アクセスポイント（ＡＰ）１００はマルチアンテナグループ、すなわち１０４と１０６を含むグループ、１０８と１１０を含むもう一つのグループ、および１１２と１１４を含む更にもう一つのグループを含む。図１において、各アンテナグループに２つのみアンテナが図示されるが、もっと多いまたは少ないアンテナがアンテナグループ毎に使用可能である。接続端末（ＡＴ）１１６はアンテナ１１２および１１４と通信中であり、アンテナ１１２および１１４は順方向リンク１２０を介して接続端末１１６に情報を送信し、逆方向リンク１１８を介して接続端末１１６から情報を受信する。接続端末１２２はアンテナ１０６および１０８と通信中であり、アンテナ１０６および１０８は順方向リンク１２６を介して接続端末１２２に情報を送信し、逆方向リンク１２４を介して接続端末１２２から情報を受信する。一例としてＦＤＤシステムにおいて、通信リンク１１８、１２０、１２４および１２６は通信のために異なる周波数を使用する。例えば順方向リンク１２０は逆方向リンク１１８によって使用される周波数とは異なる周波数を使用する。
【００１６】
アンテナの各グループおよび／またはそれらが通信するよう指定されたエリアはしばしば接続ポイントのセクタと呼ばれる。実施例において、アンテナグループ各々は接続ポイント１００によってカバーされるエリアのセクタにおける接続端末に通信するよう設計される。
【００１７】
順方向リンク１２０および１２６を介する通信において、接続ポイント１００の送信アンテナは異なる接続端末１１６および１２４の順方向リンクの信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上するために、ビーム形成(beam forming)を使用する。また、その受信可能範囲中に無作為に点在された接続端末に送信するためにビーム形成を使用している接続ポイントは、その接続端末全てに単一のアンテナを介して送信している接続ポイントよりも隣接するセルの接続端末により少ない干渉を生じる。
【００１８】
接続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り、接続ポイント、ノードＢまたはいくつかの他の専門語でも呼ばれる。接続端末は接続端末、ユーザ装置（ＵＥ）、無線通信装置、端末、アクセス端末または他の専門語でも呼ばれる。
【００１９】
図２は複数の送信アンテナおよび複数の受信アンテナを使用するシステム２００における典型的な送信機システム２１０（例えば接続ポイント（ＡＰ））および受信機システム（例えば接続端末（ＡＴ））のブロックダイアグラムである。送信機システム２１０において、トラフィックデータはデータソース２１２から送信（ＴＸ）データプロセッサ２１４に供給される。
【００２０】
１つの例において、各データストリームは夫々の送信アンテナを介して送信される。ＴＸデータプロセッサ２１４は、符号化されたデータを供給するために、そのデータストリーム用に選択された特定の符号化スキームに基づいて、データストリーム毎にトラフィックデータをフォーマットして、符号化して、インターリーブする。
【００２１】
データストリーム毎の符号化データはＯＦＤＭ技術を使用してパイロットデータに多重化される。パイロットデータは典型的には周知の方法で加工される周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において使用される。データストリーム毎の多重化されたパイロットおよび符号化データはその後、変調シンボルを供給するためにそのデータストリーム用に選択された特定の変調スキーム（例えばＢＰＳＫ、ＱＳＰＫ、Ｍ−ＰＳＫまたはＭ−ＱＡＭ）に基づいて変調される（すなわちシンボルマップされる）。データストリーム毎のデータ速度、符号化および変調はプロセッサ２３０によって実行される命令によって決定される。
【００２２】
全データストリームの変調シンボルは（例えばＯＦＤＭの）変調シンボルを更に加工する変調器２２０にその後供給される。ＴＸ変調器２２０はその後Ｎｔ個の送信機（ＴＭＴＲ）２２２ａから２２２ｔにＮｔ個の変調シンボルストリームを供給する。
【００２３】
各送信機２２２は１つ以上のアナログ信号を供給するために夫々のシンボルストリームを受信して加工し、無線チャネルを介して送信に適した変調信号を供給するためにアナログ信号を更に調整（例えば増幅、フィルタリングおよび上げ変換）する。送信機２２２ａから２２２ｔからのＮｔ個の変調信号は夫々Ｎｔ個のアンテナ２２４ａから２２４ｔからその後送信される。
【００２４】
受信機システム２５０において、送信された変調信号はＮｒ個のアンテナ２５２ａから２５２ｒによって受信され、各アンテナ２５２からの受信信号は夫々の受信機（ＲＣＶＲ）２５４ａから２５４ｒに供給される。各受信機２５４は夫々の受信信号を調整（例えばフィルタリング、増幅および下げ変換）して、サンプルを供給するために調整信号をデジタル化して、対応する「受信」シンボルストリームを供給するためにサンプルをさらに加工する。
【００２５】
ＲＸデータプロセッサ２６０はその後、Ｎｔ個の「検出」シンボルストリームを供給するために特定の受信機処理技術に基づいてＮｒ個の受信機２５４からＮｒ個の受信シンボルストリームを受信して加工する。ＲＸデータプロセッサ２６０はその後、データストリームのトラフィックデータを回復するために各検出シンボルストリームを復調して、ディインターリーブして、復号する。ＲＸデータプロセッサ２６０による加工は、送信機システム２１０においてＴＸ変調器２２０およびＴＸデータプロセッサ２１４によって実行されたそれに相補的である。
【００２６】
プロセッサ２７０はどのプレコーディング（ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ）マトリックスを使用するべきかを周期的に決定する（下で説明）。プロセッサ２７０はマトリックスインデックス部とランク値部とを備える逆方向リンクメッセージを公式化(formulate)する。
【００２７】
逆方向リンクメッセージ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様々なタイプの情報を備える。逆方向リンクメッセージはデータソース２３６からの多くのデータストリームに関するトラフィックデータも受信するＴＸデータプロセッサ２３８によってその後加工され、変調器２８０によって変調され、送信機２５４ａから２５４ｒによって調整され、送信機システム２１０に返送される。
【００２８】
送信機システム２１０において受信機システム２５０からの変調信号は受信機システム２５０によって送信される逆方向リンクメッセージを抽出するために、アンテナ２２４によって受信され、受信機２２２によって調整され、復調器２４０によって復調され、ＲＸデータプロセッサ２４２によって加工される。プロセッサ２３０はその後、ビーム形成重み付けの決定用にどのプレコーディングマトリックスを使用すべきかを決定して、その後抽出したメッセージを加工する。
【００２９】
図３は図２のシステムにおいて使用されるマルチ受信アンテナを有するＯＦＤＭトランシーバのようなトランシーバにおいて使用されるトランシーバまたは受信機プロセッサ３０２の典型的な受信機部を図示する。特に、プロセッサ３０２はプロセッサ２４２、２６０、２３０および２７０、またはプロセッサ２４２、２６０、２３０および２７０の組み合わせによって実施される。図示されている通り、受信機部３０２は１つ以上の送信無線信号を受信するマルチアンテナ２２４ａ、２２４ｔを含む。図３の例において、２つ以上のアンテナ２２４ａから２２４ｔによって受信される各信号は、例として、下げ変換、Ａ／Ｄ変換およびＡＧＣ（自動利得制御）を提供するフロントエンドプロセッサ（３０４ａ〜３０４ｔ）に夫々送りこまれる。フロントエンドプロセッサ３０４ａから３０４ｔは夫々サンプラー３０６ａから３０６ｔに処理済信号を出力する。
【００３０】
サンプラー３０６ａ、３０６ｔは受信信号内のサブキャリアまたはビンをサンプリングするための実際のタイミングウインドウに影響するトランシーバ３０２の一部である。同期化デジタル信号であるサンプラー３０６ａ、３０６ｔの出力はチャネル推定および密度プロファイルユニット３０８ａから３０８ｔと、復調器／ＦＦＴユニット３１２ａから３１２ｔとの双方に入力される。チャネル推定および密度プロファイルユニット３０８ａ、３０８ｔはまず、一例として、デジタル信号のシンボルに送信機によって挿入されたパイロットトーンを使用してコーヒレント検出を行う。その後ユニット３０８ａ、３０８ｔは各チャネルのインパルス応答および周波数応答を発生するチャネル推定を行う。
【００３１】
図３に戻ると、各チャネル推定および密度プロファイルユニット３０８ａ、３０８ｔがチャネルエネルギー密度プロファイルを決定した後、全ての合成プロファイルは結合器３１０によって組み合わされる。このユニットは合成チャネル密度エネルギープロファイルを単純に合計する。これらの組み合わされたチャネル密度エネルギープロファイルはその後、サンプラー３０６のタイミングウインドウまたはタイミング同期を確立するサンプラー３０６ａから３０６ｔに次々に供給されて使用される、例えばタイミングトラッキング決定または計算を決定するタイミングトラッキングユニット３１１（例えばソフトウエアまたはハードウエアユニットのアルゴリズム稼動）に供給される。タイミングトラッキングユニット３１１と復調器／ＦＦＴユニット３１２ａから３１２ｔの間のこの関係は図示されていないが、決定されたタイミング決定は復調器／ＦＦＴユニット３１２ａから３１２ｔによっても使用されることを特筆する。
【００３２】
信号の復調後、デコーダ３１４ａ、３１４ｔは信号の所定の符号化に基づいて信号を復号して、復号されたビットストリームを無線装置の受信機部内のその他のプロセッサまたはプロセッサ機能に出力する。
【００３３】
図４は複合チャネルエネルギー密度プロファイルを決定するために使用される機能的ブロックのダイアグラムである。図４に示されるシステムは図２および３に示されるシステムにおいて使用されてもよく、従って相関する要素について同様の参照番号を用いる。図示される通り、図４のシステムは上述したフロントエンドプロセッサおよびサンプラー３０４ａ、３０４ｔ、３０６ａ、３０６ｔに受信信号を入力するマルチ受信アンテナ２２４ａから２２４ｔを含む。プロセッサおよびサンプラー３０４ａ、３０４ｔ、３０６ａ、３０６ｔによる加工後、加工された信号はチャネル推定および密度プロファイルユニット３０８ａ、３０８ｔに配信される。特に、信号は上述および米国特許出願番号１１／２６４５３２の方法を使用してチャネルプロファイルを決定するチャネル推定ユニット４０２ａ、４０２ｔに先ず入力される。
【００３４】
チャネル推定ユニット４０２ａ、４０２ｔがチャネルエネルギープロファイルを決定した後、密度計算機４０４ａ、４０４ｔはチャネルエネルギープロファイルの規模の２乗を計算することによって瞬間的なチャネルエネルギー密度プロファイルを計算する。出力チャネルエネルギー密度プロファイルはその後、第１および第２のローパスフィルタ４０６ａおよび４０８ａから４０６ｔおよび４０８ｔの対に入力される。第１のローパスフィルタ４０６ａ、４０６ｔは第２のローパスフィルタ４０８ａ、４０８ｔよりも狭い帯域幅を有するよう構成され、フェージングによるチャネル変動を減少するように構成される。一方、より広い帯域幅を有する第２のローパスフィルタ４０８ａ、４０８ｔはチャネルエネルギープロファイル密度推定を向上するために推定雑音を除去するように構成される。
【００３５】
特にチャネルフェージングはチャネルエネルギー密度プロファイルの動的または「瞬間的」部分に影響することを特筆する。そのようなチャネルフェージングはタイミング同期エラーにつながる。このフェージングを補償するために、本システムはチャネルの動的品質によるタイミングエラーを最小にするためのチャネルエネルギー密度プロファイルの短期間フェージング、現在または瞬間的特質を捉えるために第２すなわち「高速(fast)」フィルタ４０８を含む。対して、より広い帯域幅第１すなわち「低速(slow)」フィルタ４０６の使用は長期間チャネルエネルギー密度プロファイル推定を取得するためにフェージングによるより長い期間のチャネル振幅変動の効果を最小にするために用いられる。
【００３６】
短期間および長期間フェージング効果の両方を捉えるために、長期間チャネル特性および短期間すなわち瞬間的チャネル活動のバランスは、合成エネルギー密度プロファイルを発生する結合器３１０による第１および第２のフィルタ４０６、４０８の出力の重畳又は追加によって達成される。従って図４の現在開示されたシステムは、長期間および短期間チャネル挙動の両方を均衡させるためにタイミング位置を見つけ出す。このようにこれらのタイプのフェージングによる効果を考慮に入れることによって、タイミングの開始のより正確な推定が取得される。
【００３７】
図５〜７はチャネルエネルギー密度プロファイルの長期間および短期間チャネル効果の結合または重畳の例を図示する。特に図５は長期間チャネルエネルギープロファイル５００の例を図示する。一方、図６に図示されるプロファイルは典型的な短期間チャネルエネルギープロファイル６００である。複合チャネルエネルギープロファイルである長期間および短期間エネルギープロファイルの結合は図７のプロット７００によって示される。複合チャネルエネルギープロファイル７００は従って図５および６にそれぞれ図示される長期間および短期間エネルギープロファイル５００および６００の合計である。
【００３８】
図４にさらに図示される通り、第１のフィルタ４０６の出力は、長期間チャネルエネルギー密度プロファイルがタイミングトラッキング速度の目的で複合チャネルエネルギー密度プロファイルに影響を与える程度に重み付けする重み計数α（０と１の間の値）と長期間チャネルエネルギー密度プロファイルを乗算する乗算器ブロックまたはユニット４１０ａから４１０ｔに入力される。このように、例えば、αの値が小さい場合は長期間プロファイルの効果は減少され、長期間および短期間プロファイルの合計は短期間プロファイルに有利なように合成プロファイルを発生する。このことの効果はより早いタイミングトラッキングである。逆にαのより大きい値はより遅いタイミングトラッキングを発生する。
【００３９】
最後に図４のシステムにおけるアンテナの全てからの高速および低速チャネルエネルギー密度プロファイルは、全複合チャネル密度プロファイルを形成するための付加的機能（例えば加算ブロック４１２）である結合器３１０によって結合されることを特筆する。この全ての合成物はその後、図３に例示されるサンプラー３０６によって使用されるタイミング決定の判定用のタイミングトラッキングユニットまたはアルゴリズム３１１に入力される。
【００４０】
図４のシステムはフィルタ４０６、４０８を使用して動的チャネルフェージング効果を明らかにすることなく実施されてもよいことは当業者に自明である。また図４のシステムは、各アンテナからの各特定のチャネルエネルギー密度プロファイルが複合エネルギー密度プロファイルに対して及ぼす効果を重み付けする重み計数ω１からωｔと、計算されたチャネルエネルギー密度プロファイルとを乗算する、任意の乗算ブロック４０９ａから４０９ｔを含む。重み付けのこの使用は、例えば、均衡のとれていないアンテナシステムに役立つ。
【００４１】
図８は図２、３および４に示されるトランシーバのようなマルチアンテナトランシーバのタイミングトラッキングを決定する典型的な方法８００のフローダイアグラムである。図示される通り、方法８００は夫々のチャネル密度プロファイルが少なくとも２つの受信アンテナの夫々について決定されるブロック８０２から始まる。チャネル密度プロファイルが決定されると、方法８００はチャネル密度プロファイルが複合チャネル密度プロファイルを形成するために組み合わされるブロック８０４に進む。方法８００はその後、複合チャネル密度プロファイルが、複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミング決定を決定するタイミングトラッキングアルゴリズムに入力されるブロック８０６に進む。方法８００はタイミング決定が継続的に更新されるように各アンテナに受信されたシンボル毎に繰り返されることを特筆する。
【００４２】
図９はマルチアンテナトランシーバにおけるタイミングトラッキングを決定するもう１つの装置９００のブロックダイアグラムである。図示される通り、装置は９０２ａおよび９０２ｔのような２つ以上のアンテナから入力信号を受信する。受信信号は夫々の受信アンテナのチャネル密度プロファイルを決定するためのプロセッサ９０４ａ、９０４ｔに夫々入力される。プロセッサ９０４は図３および４に図示される通り、チャネル推定および密度プロファイルユニット３０８によって行われることを特筆する。チャネル密度プロファイルがプロセッサ９０ａから９０４ｔにより決定された後、プロセッサ９０４の夫々からの出力は全チャネル密度プロファイルの合計である複合チャネル密度プロファイルを計算するために、チャネル密度プロファイルを和算するためのプロセッサ９０６に入力される。プロセッサ９０６は図３に図示されるように結合器３１０によって行われることを特筆する。
【００４３】
プロセッサ９０６が複合チャネル密度プロファイルを決定した後、プロセッサ９０６は複合チャネル密度プロファイルに基づいてタイミングトラッキング決定を決定するためのプロセッサ９０８に合成物を出力する。プロセッサ９０８は図３および４に図示される３１１のようなタイミングトラッキングアルゴリズムによって実施される。プロセッサ９０８の結果は無線受信機ユニットのサンプラー３０６のようなサンプラーまたは同等の装置あるいは機能によって使用されるタイミング決定である。
【００４４】
上述に鑑みて、開示された装置および方法はフェージング、発生および終焉のようなチャネル変遷に対する抵抗力を増加した複合チャネルエネルギー密度プロファイルを発生する。従って装置および方法はチャネルの変遷によって引き起こされるミスタイミングによる性能劣化を減少させるタイミングトラッキングアルゴリズムからタイミング決定を生じる。
【００４５】
開示されたプロセスにおける工程の特定の順序あるいは階層は典型的アプローチの一例であることを理解されたい。設計的選択に基づいてプロセスにおける工程の特定の順序あるいは階層は本開示の範囲内で再編成することができることを理解されたい。付随する方法クレームはサンプルの順序における様々な工程の要素を提示し、提示されている特定の順序または階層に限定されることを意味しない。
【００４６】
当業者は情報および信号は様々な異なる技術および手法のうち任意のものを使用して提示されていることが分かるであろう。例えば上記記述全体を通して参照されるデータ、指示、命令、情報、信号、ビット、シンボルおよびチップは電圧、電流、電磁波、磁界または磁性粒子、光場または光学粒子、あるいはそれらの任意の組み合わせによって代表される。
【００４７】
ここに開示の実施例と組み合わせて記載される様々な説明的論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズム工程は電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、または双方の組み合わせとして実施されることを当業者はさらに評価する。上ではハードウエアおよびソフトウエアのこの互換性を明確に示すために、様々な説明的構成要素、ブロック、モジュール、回路および工程がそれらの機能性の点で一般的に説明された。そのような機能性がハードウエアまたはソフトウエアとして実施されるかということは全体のシステムに課される特定のアプリケーションおよび設計制約次第である。当業者は特定のアプリケーション毎に様々な方法で記載の機能を実施するが、そのような実施の決定は本開示の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきでない。
【００４８】
ここに開示の実施例と関連して記載される様々な説明的論理ブロック、モジュールおよび回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、ユーザ自身が書き込み可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいは他のプログラム可能な論理装置、個別のゲートあるいはトランジスタ論理、個別のハードウエア部品、あるいはここに記載の機能を実行するために設計されたそれらの組み合わせを用いて実施あるいは実行される。汎用プロセッサはマイクロプロセッサでもよく、代替としてプロセッサは任意の従来のプロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置あるいは状態機械でもよい。プロセッサは、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと結合した１以上のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構造のような、計算装置の組み合わせとして実施されてもよい。
【００４９】
ここに開示の実施例と関連して記載される方法またはアルゴリズムの工程はハードウエア、プロセッサによって実行されるソフトウエアモジュール、あるいはその２つの組み合わせに直接的に実装される。ソフトウエアモジュールはＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、着脱可能なディスク、ＣＤ−ＲＯＭあるいは本分野において周知の任意の他の形態の格納媒体にある。典型的な格納媒体（例えば図３のメモリ３１６）はプロセッサが情報を格納媒体に対して読み出しおよび書き込みすることができるようにプロセッサに結合される。代替として、格納媒体はプロセッサと一体的でもよい。プロセッサおよび格納媒体はＡＳＩＣに常駐してもよい。ＡＳＩＣはユーザ端末に常駐してもよい。代替としてプロセッサおよび格納媒体はユーザ端末の個別の構成部品として常駐してもよい。
【００５０】
上述の例は典型に過ぎず、当業者はここに開示の発明的概念から逸脱しない上記例を数々利用しおよび変更を行うことができる。それらの例に対する様々な改良は当業者にとって既に自明であり、ここに定義される包括的本質はここに記載される新規の側面の精神および範囲から逸脱しない範囲内で、例えば緊急メッセージサービスあるいは一般的な無線データ通信アプリケーションの他の例に適用される。従って開示の範囲はここに示される例に限定されることを意図せず、ここに開示の原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲に従う。「典型的な」という単語はここにおいて「例、実例あるいは例示として供される」を意味するために排他的に使用される。「典型的な」とここに記載されるいかなる例もその他の例よりも好ましく、あるいは有利であると解釈される必要はない。従ってここに記載の新規の側面は下記請求項の範囲によってのみ定義されるべきである。
【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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