(57)【要約】【課題】トレーニング・シーケンスを用いる直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システムにおいて、余り複雑でない方法でチャンネル応答推定値を得るための装置と方法を提供する。【解決手段】ＯＦＤＭ通信システム（１００）は、その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成して無線チャンネル（１２０）を介して前記トレーニング・シーケンスを送信するＯＦＤＭ送信機（１１０）を含む。またＯＦＤＭ通信システム（１００）は、前記トレーニング・シーケンスを受信して前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るＯＦＤＭ受信機（１３０）を更に含む。【選択図】図１
2005117653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機であって、
その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成するよう形成されたトレーニング・シーケンス生成器と、
前記トレーニング・シーケンス生成器と結合してチャンネルを介して前記トレーニング・シーケンスを送信するよう形成されたＯＦＤＭ送信回路と、
を備える直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機。
【請求項２】
直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機であって、
その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスをチャンネルを介して受信するよう形成されたＯＦＤＭ受信回路と、
前記ＯＦＤＭ受信回路と結合して前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るよう形成されたチャンネル推定器と、
を備える直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機。
【請求項３】
直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システムで用いられるチャンネル応答推定値を得る方法であって、
トレーニング・シーケンスの保護帯域内に分数トーンを生成し、
チャンネルを介して前記トレーニング・シーケンスを送信し、
前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得る、
ことを含む、チャンネル応答推定値を得る方法。
【請求項４】
直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システムであって、
その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成してチャンネルを介して前記トレーニング・シーケンスを送信するＯＦＤＭ送信機と、
前記トレーニング・シーケンスを受信して前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るＯＦＤＭ受信機と、
を備える直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線通信システムに関するもので、より特定すると、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信システムで用いられる送信機および受信機と、これに関連するチャンネル応答推定値を得る方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線装置の発達と無線通信システムの改善により無線通信の使用が拡大し続けている。ますます多くのユーザは、ページャや携帯電話やその他の無線通信製品を用いて情報を交換している。また無線通信により、ユーザは無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）などの無線ネットワークを介して個人および業務の計算の情報を交換することができる。ＷＬＡＮは、有線ネットワークに接続せずにコンピュータ・ネットワークへのアクセスを可能にすることにより、ユーザに柔軟性と移動性を提供する。
【０００３】
無線ネットワークの発展を均一にして成長させるために複数の標準が設定されている。例えば、アメリカ電気電子通信学会（ＩＥＥＥ）が公表した８０２．１１はかかる標準の１つである。これをここに援用する。ＩＥＥＥ８０２．１１はＷＬＡＮ技術に関する仕様のファミリを包含する包括標準(umbrella  standard)である。一般に、ＩＥＥＥ８０２．１１は無線クライアントと基地局との間、または２つの無線クライアントの間の無線インターフェースを指定する。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリ内には、データを無線で送信するための送信レートや、符号化方式や、周波数帯域などの主題をカバーする複数の仕様がある。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）はＩＥＥＥ８０２．１１の拡張で、周波数帯域２．４ＧＨｚで５４Ｍｂｐｓまでのデータ・レートを有するＷＬＡＮを特に対象とする。また、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）は直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)符号化方式を指定する。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）に指定されているＯＦＤＭシステムは、６，９，１２，１８，２４，３６，４８，５４Ｍｂｐｓのデータ・ペイロード通信能力を持つＷＬＡＮを提供する。ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）ＯＦＤＭシステムは５２のサブキャリヤすなわちサブチャンネルを用い、データ・レートに従って、２値または４相位相偏移変調（ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ）、１６直交振幅変調（ＱＡＭ）、６４ＱＡＭを用いて変調する。１／２，２／３，３／４の符号化レートでは順方向誤り訂正符号化（重畳符号化(convolutional coding)）を用いる。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）準拠のシステムには長いトレーニング・シーケンスがあり、これをチャンネル推定に用いることができる。周波数領域では、長いトレーニング・シーケンスは式１で与えられる。
【数１】
2005117653.tif 000003
ただし、−３２≦ｋ≦３１である。
【０００７】
長いトレーニング・シーケンスはＤＣゼロ・トーンに１つのゼロ（式１では中央タップｋ＝０として強調表示されている）と、５２個の励起トーンｋ＝［−２６，−１］とｋ＝［１，２６］の片側にゼロの保護帯域（これも式１では強調表示されている）とを有する。一般に、励起トーンは情報を含み、ゼロ・トーンすなわち非励起トーンは意図的に情報を全く含まない。長いトレーニング・シーケンスを無線マルチパス・チャンネルにより送信する前に、式１の逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を行って巡回的に８０サンプルに拡張する。
【０００８】
受信機内のチャンネル推定器は歪んだ長いトレーニング・シーケンスを受けて、受信した歪んだ長いトレーニング・シーケンスのタイミングの取得や、周波数のオフセットや、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの機能を行う。数学的に、周波数領域内の歪んだ長いトレーニング・シーケンスＹ［ｋ］は
Ｙ［ｋ］＝Ｘ［ｋ］Ｈ［ｋ］＋Ｎ［ｋ］                        (２)
である。ただし、Ｈ［ｋ］は無線チャンネル応答、Ｎ［ｋ］は雑音である。受信機は式１で与えられる長いトレーニング・シーケンスＸ［ｋ］を知っているので、チャンネル推定器は既知の長いトレーニング・シーケンスＸ［ｋ］と歪んだ長いトレーニング・シーケンスＹ［ｋ］とを用いて受信機のチャンネル応答推定値Ｈ＾［ｋ］を生成する。時間領域では、無線マルチパス・チャンネルは式３で表される時限チャンネル・インパルス応答としてモデル化される。
【数２】
2005117653.tif 000004
ただし、Ｌはマルチパス遅延の数、ａiはレイリーまたはリシアン分散複合タップ利得(Ricean distributed complex tap gain)、τiはｉ番目のパスの遅延、Ｔsはサンプリング周期である。また、０＜τiＴs＜Ｔg、すなわち全チャンネル・インパルス応答は保護帯域内にある。一般に、遅延τiは整数でなく、チャンネル・インパルス応答は離散時間サンプルで起こらない。
【０００９】
サンプリングして離散時間に変換すると、離散時間チャンネルは非整数の離散時間遅延と解釈することができる。１つの解釈として離散時間信号の連続時間処理を用いると、ｈ［ｎ］はサンプリングされた時限チャンネル・インパルス応答ｈ（ｔ）の帯域制限補間、すなわち、各チャンネル・インパルス応答で重畳した(convolved)ｓｉｎｃと見ることができる。数学的に、離散時間チャンネル・インパルス応答は式４のように簡単にすることができる。
【数３】
2005117653.tif 000005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの計算を行うため、通常はプロセッサ・ベースのシステム内にチャンネル推定器を設ける。どのプロセッサでもそうであるが、利用可能な性能と百万命令毎秒（ＭＩＰＳ）との間にトレードオフが存在する。チャンネル推定器が高性能であることは望ましいが、一般にここに述べたような複雑な計算が必要なためにアルゴリズムが複雑になる。したがって、受信機の設計には質と複雑さとのバランスが必要になることが多い。
【００１１】
関連する米国特許出願第１０／６７７，６０５号、「受信機用のチャンネル推定器とその演算方法(CHANNEL ESTIMATOR FOR A RECEIVER AND METHOD OF OPERARATION THEREOF)、は本出願と共に譲渡され同時に出願されたもので、その全体をあたかもここで再生した如くここに援用するが、これには計算が余り複雑でないＯＦＤＭ受信機が開示されている。この改善されたＯＦＤＭ受信機は、チャンネル・インパルス応答に関連する中央タップを実質的にゼロにすることによりチャンネル応答推定値を改善して、雑音の影響を減らす。しかしＯＦＤＭ受信機を改善するだけでなく、ＯＦＤＭ送信機またはＯＦＤＭ通信システムを改善すればＯＦＤＭ受信機の計算の複雑さは更に減少する。
【００１２】
したがって、トレーニング・シーケンスを用いたチャンネル情報の回復を更に強化し、ＯＦＤＭ通信システム内のチャンネルのチャンネル応答推定値を得る方法がこの技術に必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
従来の方法の上に述べた欠点に対処するため、本発明の１つの形態では直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）送信機を提供する。１つの実施の形態では、ＯＦＤＭ送信機はその保護帯域内に分数トーン(fractional tone)を含むトレーニング・シーケンスを生成するよう形成されたトレーニング・シーケンス生成器を含む。ＯＦＤＭ送信機は、トレーニング・シーケンス生成器と結合してチャンネルを介してトレーニング・シーケンスを送信するためのＯＦＤＭ送信回路を更に含む。
【００１４】
別の形態では、本発明はＯＦＤＭ受信機を提供する。１つの実施の形態では、ＯＦＤＭ受信機はその保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスをチャンネルを介して受信するよう形成されたＯＦＤＭ受信回路を含む。ＯＦＤＭ受信機は、ＯＦＤＭ受信回路と結合して分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るよう形成されたチャンネル推定器を更に含む。
【００１５】
したがって本発明では、ＯＦＤＭ送信機がＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）通信システムに関連する長いトレーニング・シーケンスなどのトレーニング・シーケンスを修正し、ＯＦＤＭ受信機がこのトレーニング・シーケンスを用いてチャンネル応答推定値を与えることにより、計算の必要量が減少し、これに対応してＯＦＤＭ受信機内のメモリの必要量が減少する。計算の複雑さは減っても、ＯＦＤＭ受信機のチャンネル推定器は従来のチャンネル推定器と同等以上のチャンネル応答推定値を与える。チャンネル推定器は修正された長いトレーニング・シーケンスを用いて、改善されたチャンネル応答推定値についての追加のチャンネル情報を与えてよく、これによりＯＦＤＭ受信機のデータの回復が改善される。
【００１６】
更に別の形態では、本発明はＯＦＤＭ通信システムで用いられるチャンネル応答推定値を得る方法を提供する。１つの実施の形態では、この方法はトレーニング・シーケンスの保護帯域内に分数トーンを生成し、チャンネルを介してトレーニング・シーケンスを送信し、分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得ることを含む。
【００１７】
また更に別の形態では、本発明はＯＦＤＭ通信システムを提供する。１つの実施の形態では、ＯＦＤＭ通信システムは、その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成してチャンネルを介してトレーニング・シーケンスを送信するＯＦＤＭ送信機を含む。またＯＦＤＭ通信システムは、トレーニング・シーケンスを受信して分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るＯＦＤＭ受信機を含む。
【００１８】
本発明の好ましい種々の機能の概要を上に示したので、当業者は以下に示す本発明の詳細な説明をよく理解することができよう。本発明のクレームの主題である本発明のその他の機能については後で説明する。当業者は、本発明と同じ目的を行うために別の構造を設計しまたは修正する基礎として、ここに開示された概念と特定の実施の形態を容易に用いることができることを認識すべきである。また当業者は、かかる同等の構造は広い形において本発明の精神と範囲から逸れないことを認識すべきである。
【実施例】
【００１９】
図１は、本発明の原理に従って構築された、一般に１００で示すＯＦＤＭ通信システムの或る実施の形態のブロック図を示す。ＯＦＤＭ通信システム１００は、無線チャンネル１２０を介して通信するＯＦＤＭ送信機１１０とＯＦＤＭ受信機１３０とを含む。
【００２０】
ＯＦＤＭ通信システム１００は無線ローカル・エリア・ネットワーク(ＷＬＡＮ)でよい。例えば、ＯＦＤＭ送信機１１０はアクセス・ポイントでよく、ＯＦＤＭ受信機１３０はラップトップ・コンピュータや、ポイント・オブ・セールス端末装置や、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）でよい。別の実施の形態では、ＯＦＤＭ通信システム１００は、ＯＦＤＭ送信機１１０とＯＦＤＭ受信機１３０とを含むＯＦＤＭトランシーバ内で実現してよい。ＯＦＤＭ通信システム１００は、１本の送信アンテナと１本の受信アンテナとを有する１ｘ１システムとして動作してよい。また、ＯＦＤＭ通信システム１００は２ｘ２システムなどの多重アンテナ・システムとして動作してよい。
【００２１】
ＯＦＤＭ通信システム１００はアメリカ電気電子通信学会（ＩＥＥＥ）標準８０２．１１（ａ）に従って動作してよい。それ自体、ＯＦＤＭ通信システム１００はプリアンブルとヘッダとを持つデータを送信し、ＯＦＤＭ受信機１３０はこれを用いてデータの復調と回復を支援してよい。プリアンブルは長いトレーニング・シーケンスの２つの繰返しを含み、ＯＦＤＭ受信機１３０はチャンネル推定と精密な周波数取得にこれを用いてよい。また、データとその関連するプリアンブルは保護帯域を含んでよい。
【００２２】
ＯＦＤＭ送信機１１０は、保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成するよう形成してよい。分数トーンの符号は正または負でよい。１つの実施の形態では、生成された分数トーンは保護帯域の中央にあってよい。或る好ましい実施の形態では、トレーニング・シーケンスは、保護帯域内に追加の分数トーンを持つ、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）に従う修正された長いトレーニング・シーケンスとして生成してよい。式１の太字で示す長いトレーニング・シーケンスの保護帯域は、一般にデータ帯域の前の６つのサブキャリヤと後の５つのサブキャリヤ内にゼロ・トーンを含む。或る実施の形態では、分数トーンは長いトレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約１２デシベル減衰してよい。別の実施の形態では、分数トーンは長いトレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約６デシベル減衰してよい。もちろん当業者が理解するように、分数トーンは他のデシベル・レベルでよい。
【００２３】
保護帯域は分数トーン以外の励起トーン(excited tone)は含まない。別の実施の形態では、分数トーンは保護帯域の複数のサブキャリヤ内で生成してよい。各分数トーンはほぼ同じデシベル・レベルであってもよいし、各分数トーンは異なるデシベル・レベルを有してもよい。例えば分数トーンのデシベル・レベルは、データ帯域に隣接するサブキャリヤから保護帯域の初めと終わりにあるサブキャリヤまで減少してよい。このように、分数トーンはデータ帯域から次第に減少して、他の送信との干渉をできるだけ防いでよい。
【００２４】
したがって、ＯＦＤＭ送信機１１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）に従って一般に付勢されない（すなわち励起されない）長いトレーディング・シーケンスのビン（すなわちサブキャリヤ）内に分数トーンを生成してよい。長いトレーディング・シーケンスの保護帯域内のトーンは一般に付勢されないので、保護帯域サブキャリヤについてのチャンネル情報はほとんどまたは全く得られない。したがって、ＯＦＤＭ送信機１１０は長いトレーディング・シーケンスの保護帯域内の少なくとも１つのサブキャリヤを付勢して、対応するＯＦＤＭ受信機１３０でチャンネル応答推定値を得るための追加の情報を与える。
【００２５】
またＯＦＤＭ送信機１１０は、データと長いトレーディング・シーケンスとをＯＦＤＭ信号として無線チャンネル１２０を介して送信してよい。ＯＦＤＭ送信機１１０は、データと長いトレーディング・シーケンスとをＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）に従って送信してよい。ＯＦＤＭ送信機１１０は、ＯＦＤＭ信号を２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚで送信してよい。もちろん当業者が理解するように、ＯＦＤＭ送信機１１０は他の周波数で動作してよい。また、当業者はＯＦＤＭ送信機とＯＦＤＭ受信機の一般的な動作と構成とを理解している。
【００２６】
ＯＦＤＭ受信機１３０は、無線チャンネル１２０を介してＯＦＤＭ信号を受信して、分数トーンとトレーニング・シーケンスとを用いて無線チャンネル１２０のチャンネル応答推定値を得るよう形成してよい。１つの実施の形態では、ＯＦＤＭ受信機１３０は、保護帯域内に受信した１つの分数トーンに基づいて保護帯域の各サブキャリヤ毎に保護帯域トーンを補間してよい。或る好ましい実施の形態では、ＯＦＤＭ受信機１３０は少なくとも１つの分数トーンに基づいて保護帯域トーンを線形補間してよい。或る実施の形態では、ＯＦＤＭ受信機１３０は保護帯域の中央にある分数トーンに基づいて補間を行ってよい。またＯＦＤＭ受信機１３０は長いトレーニング・シーケンスに関連する複数の分数トーンを用いて、付勢されていない保護帯域サブキャリヤのトーンを補間してよい。
【００２７】
また、ＯＦＤＭ受信機１３０は隣接サブキャリヤ内のトーンに基づいてＤＣトーンすなわちゼロトーンを補間してよい。ＤＣトーンの補間はチャンネル応答推定値に大きく寄与し、データの受信を改善することができる。したがってＯＦＤＭ受信機１３０が提供する受信機の計算は余り複雑ではないが、複雑で高価な受信機と同等以上の結果が得られる。
【００２８】
次に図２は、本発明の原理に従って構築された、一般に２００で示すＯＦＤＭ送信機の或る実施の形態のブロック図を示す。ＯＦＤＭ送信機２００は、トレーニング・シーケンス生成器２２０とＯＦＤＭ送信回路２６０とを含む。トレーニング・シーケンス生成器２２０とＯＦＤＭ送信回路２６０とは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内に、または書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）などのプログラム可能デバイス内に実現されるが、これに限られるわけではない。当業者が理解するように、ＯＦＤＭ送信機２００は、図示していないが従来のＯＦＤＭ送信機内に用いられる他の構成要素を含んでよい。
【００２９】
トレーニング・シーケンス生成器２２０は保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成するよう形成してよい。従来のＯＦＤＭ送信機ではＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）に従う長いトレーニング・シーケンスの保護帯域のトーンが付勢されないので、ＯＦＤＭ受信機では保護帯域内でチャンネル情報が得られない。したがってＯＦＤＭ送信機２００のトレーニング・シーケンス生成器２２０は長いトレーニング・シーケンスの保護帯域内に少なくとも１つの分数トーンを生成して送信し、ＯＦＤＭ受信機にチャンネル情報を与える。
【００３０】
好ましい実施の形態では、長いトレーニング・シーケンスを生成するのに一般に用いられるアルゴリズムを修正して、保護帯域の少なくとも１つのサブキャリヤを付勢することにより分数トーンを生成する。１つの実施の形態では、長いトレーニング・シーケンスのデータ帯域から６デシベル下げたパターンで保護帯域を励起して、スペクトル漏れとその他のエッジ効果を最小にしてよい。また励起はデータ帯域から１２デシベル下げてよく、それでも十分な性能を与える。もちろん、他のデシベル・レベルを用いてもよい。
【００３１】
例えば、トレーニング・シーケンス生成器２２０は、例えば周波数領域内で式５で与えられる修正された長いトレーニング・シーケンスなどの、トーンのトレーニング・シーケンスを生成するよう形成してよい。
【数４】
2005117653.tif 000006
ただし、−３２≦ｋ≦３１である。別の実施の形態では、トレーニング・シーケンス生成器２２０は、例えば長いトレーニング・シーケンスを修正して、周波数領域内で式６で表されるように保護帯域の各サブキャリヤ内に分数トーンを持つよう形成してよい。
【数５】
2005117653.tif 000007
ただし、−３２≦ｋ≦３１である。別の実施の形態では、保護帯域内の分数トーンのデシベル・レベルはデータ帯域に隣接する保護帯域サブキャリヤから外側の保護帯域サブキャリヤまで減少してよい。分数トーンのこの漸減効果をＯＦＤＭ受信機のフィルタ（例えば、帯域フィルタ）のスペクトルの形に実質的に合わせて、他のデータ帯域との干渉を防ぐよう形成してよい。
【００３２】
トレーニング・シーケンス生成器２２０と結合するＯＦＤＭ送信回路２６０は、分数トーンを含む長いトレーニング・シーケンスをチャンネルを介して送信するよう形成してよい。ＯＦＤＭ送信回路２６０はＯＦＤＭ送信機内に一般に用いられる従来の構成要素を含んでよい。例えば、ＯＦＤＭ送信回路２６０はデータの順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号化を用いる符号器を含んでよい。またＯＦＤＭ送信回路２６０は、無線送信用の符号化データを準備するデータ処理装置を含んでよい。データ処理装置は、データをインターリーブし、マップし、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）アルゴリズムを用いて時間領域に変換してよい。また、データ処理装置は保護インターフェースを追加し、データを形成し、必要なデータ・レートに従って２値または４相位相偏移変調（ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫ）、１６直交振幅変調（ＱＡＭ）、６４ＱＡＭを用いて送信のために変調してよい。当業者はＯＦＤＭ送信回路２６０の構成と動作とを理解している。
【００３３】
次に図３は、本発明の原理に従って構築された、一般に３００で示すＯＦＤＭ受信機の１つの実施の形態のブロック図を示す。ＯＦＤＭ受信機３００はＯＦＤＭ受信回路３２０とチャンネル推定器３６０とを含む。ＯＦＤＭ受信回路３２０とチャンネル推定器３６０とは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内に、または書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）などのプログラム可能デバイス内に実現してよいが、これに限られるわけではない。当業者が理解するように、ＯＦＤＭ受信機３００は、図示していないが従来のＯＦＤＭ受信機内に用いられる他の構成要素を含んでよい。
【００３４】
ＯＦＤＭ受信回路３２０は、保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを含むＯＦＤＭ信号を無線チャンネルを介して受信するよう形成してよい。ＯＦＤＭ受信回路３２０は、無線周波数（ＲＦ）フロント・エンドと、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器と、データ処理装置とを含んでよい。またＯＦＤＭ受信回路３２０は、チャンネル推定器３６０の結果を用いてＯＦＤＭ送信機から送られるデータを回復するためのデータ復号器を含んでよい。
【００３５】
ＯＦＤＭ受信回路３２０と結合するチャンネル推定器３６０は、分数トーンを用いてチャンネルのチャンネル応答推定値を得るよう形成してよい。或る実施の形態では、保護帯域の各サブキャリヤを付勢して、チャンネル推定器３６０がチャンネル応答推定値を得るのに用いる分数トーンを有するようにしてよい。１つの実施の形態では、保護帯域の各サブキャリヤを異なるデシベル・レベルで付勢してよい。分数トーンは、長いトレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約１２デシベル減衰してよい。また分数トーンは、長いトレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約６デシベル減衰してよい。または別の実施の形態では、他のデシベル・レベルに減衰してよい。
【００３６】
好ましい実施の形態では、チャンネル推定器３６０は、式６で与えられまた図２に関して上に説明した修正された長いトレーニング・シーケンスを用いてチャンネル応答推定値を得てよい。したがって、チャンネル推定器３６０は余り複雑でない計算を用いて、従来非常に複雑な計算を必要としたチャンネル応答推定値を得ることができる。またチャンネル推定器３６０は、雑音とチャンネル劣化のために歪んだ修正された長いトレーニング・シーケンスである６４点のＦＦＴシーケンスを用いてよい。
【００３７】
チャンネル推定器３６０は、チャンネル応答推定値を与えるために、従来の乗算器と、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）アルゴリズムと、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムとを含んでよい。１つの実施の形態では、チャンネル推定器３６０はＯＦＤＭ受信回路３２０のタイミング取得ブロックから歪んだ修正された長いトレーニング・シーケンスを受信してよい。チャンネル推定器３６０は、歪んだ修正された長いトレーニング・シーケンスと既知の修正された長いトレーニング・シーケンスとを組み合わせて最小自乗解を得て、次に式７で表される最小自乗チャンネル応答推定値
【数６】
2005117653.tif 000008
を得てよい。
【数７】
2005117653.tif 000009
ただし、ｋ∈｛−２６，−１｝および｛１，２６｝である。
ここで、Ｙm［ｋ］は歪んだ長いトレーニング・シーケンス、Ｘm［ｋ］は既知の長いトレーニング・シーケンスである。したがって、最小自乗推定値は６３の付勢されたトーンを含んでよい。なぜなら、保護帯域の各サブキャリヤは分数トーンで付勢されるからである。しかし、ＤＣトーンはやはりゼロである。
【００３８】
或る実施の形態では、チャンネル推定器３６０は修正された長いトレーニング・シーケンスの隣接トーンに基づいてＤＣトーンを補間してよい。ＤＣトーン（すなわちゼロ・トーン）は、負の第１のトーンＨLS＾［-１］と正の第１のトーンＨLS＾［１］での最小自乗推定値から線形補間をしてよい。数学的には、ＤＣトーンの値は式８で与えられる平均化演算により得られる。
【数８】
2005117653.tif 000010
したがって、最小自乗推定値は全部で６４のトーンを含んでよい。もちろん当業者は他の方法や技術を用いてＤＣトーンを処理して、周波数領域で最小自乗解を得てよい。
【００３９】
次に、チャンネル推定器３６０はＩＦＦＴアルゴリズムを用いて６４点の最小自乗推定値を周波数領域から時間領域に変換してよい。時間領域では、６４点のシーケンスはチャンネル・インパルス応答の推定値である。チャンネル応答推定値への雑音の影響をできるだけ減らすために、チャンネル・インパルス応答に関連する中央タップを実質的にゼロに設定してよい。これについては、同時継続出願の米国特許出願第１０／６７７，６０５号、「受信機用のチャンネル推定器とその演算方法」に記述されている。チャンネル・インパルス応答に関連する指定されたタップを実質的にゼロにした後、チャンネル推定器３６０はＦＦＴアルゴリズムを用いて時間領域の６４点の最小自乗推定値を変換して周波数領域に戻してチャンネル応答推定値を得る。次に、チャンネル応答推定値を用いてデータの回復を支援する。
【００４０】
或る実施の形態では、保護帯域は分数トーン以外の励起トーンを含まず、チャンネル推定器３６０は保護帯域の残りのトーンを線形補間してよい。保護帯域を励起するとスペクトル漏れを生じ、恐らくＩＥＥＥ８０２．１１（ａ）通信システムに問題を生じる。したがって、保護帯域内の１つのトーンを付勢するようにしてよい。付勢されたトーンは保護帯域の中央のＸ［−３２］にあってよい。したがって、チャンネル推定器内で６４点の最小自乗推定値をとると、３２番目のトーンＨLS＾［３２］での最小自乗チャンネル応答推定値の片側に５つの欠けたトーンがあってよい。また、２つ以上の分数トーンを用いて保護帯域の付勢されないサブキャリヤを補間してよい。或る実施の形態では、チャンネル推定器３６０は付勢されない保護帯域サブキャリヤを決定するために線形補間する。
【００４１】
次に図４は、本発明の原理に従って構築された受信機において保護帯域トーンの線形補間を示す図である。中央トーンＸ［−３２］は保護帯域の中央にある。したがって、チャンネル推定器３６０が与える最小自乗推定値は負の３２番目のトーンＨLS＾［−３２］での最小自乗チャンネル応答推定値の片側に５つの欠けたトーンを有してよい。チャンネル推定器３６０は中央トーンでの最小自乗推定値を得て、負の２６番目のトーンＨLS＾［−２６］と正の２６番目のトーンＨLS＾［２６］での最小自乗チャンネル応答推定値を基準として用いて、５つの欠けた保護帯域トーンを線形推定してよい。特定すると、近接トーン［２７，３１］は正の２６番目のトーンＨLS＾［２６］での最小自乗チャンネル応答推定値と負の３２番目のトーンＨLS＾［−３２］での最小自乗チャンネル応答推定値との間の線形補間を用いて近似し、近接トーン［−３１，−２７］は負の２６番目のトーンＨLS＾［−２６］での最小自乗チャンネル応答推定値と負の３２番目のトーンＨLS＾［−３２］での最小自乗チャンネル応答推定値との間の線形補間を用いて近似してよい。線形補間の後、チャンネル推定器３６０は修正された長いトレーニング・シーケンスの６４トーンでの最小自乗推定値を有してよい。次にチャンネル推定器３６０は更に処理するためにＩＦＦＴアルゴリズムを用いて最小自乗シーケンスを時間領域に変換し、次にＦＦＴアルゴリズムを用いて変換して周波数領域に戻し、チャンネル応答推定値を与えてよい。
【００４２】
次に図５は、本発明の原理に従って行われたチャンネル推定の代表的な性能のグラフを示す。より特定すると、図５は式６で与えられる保護帯域内の付勢されたトーンを有する修正された長いトレーニング・シーケンスを用いたチャンネル推定の理論的性能を示す。また図５は、上に参照した同時継続出願の米国特許出願に記述されているように、式８によりＤＣトーンを推定し、チャンネル・インパルス応答に関連する中央タップを実質的にゼロに設定して雑音の影響を減らすことを表す。
【００４３】
チャンネル応答の推定の性能は浮動小数点マトリクス・ラボラトリ（ＭＡＴＬＡＢ）シミュレーションを用いて測定した。出力の信号対雑音比（ＳＮＲ）を測度（metric）として用いて、完全なチャンネル知識からの劣化を測定した。チャンネル歪みのない入力ＳＮＲは式９で与えられる。
【数９】
2005117653.tif 000011
出力ＳＮＲはチャンネル推定誤差に起因する出力での合成ＳＮＲで、式１０で与えられる。
【数１０】
2005117653.tif 000012
ただし、σCはチャンネル誤差の変動で、データが送られる５２トーンにわたるチャンネルについて正規化したものである。チャンネル誤差がゼロ平均と仮定すると、σCの式は方程式１１で与えられる。
【数１１】
2005117653.tif 000013
完全なチャンネル知識があるとき、入力ＳＮＲ（ＳＮＲi）は出力ＳＮＲ（ＳＮＲo）に等しい。しかし一般に、入力ＳＮＲiは出力ＳＮＲoより小さい。入力ＳＮＲi対出力ＳＮＲoをチャンネル推定器についてプロットしてその性能を評価する。その結果を多くのマルチパス・チャンネルについて平均して示す。
【００４４】
次に図６は、本発明の原理に従って行われたチャンネル推定の代表的な性能のグラフを示す。より特定すると、図６は式５で与えられる修正された長いトレーニング・シーケンスを用いた、上に説明した保護帯域トーンの補間を表す。
【００４５】
本発明について詳細に説明したが、広い形式において本発明の精神と範囲から逸れることなく、種々の変更や代替や改変を行うことができることを当業者は理解すべきである。
【００４６】
以上の説明に関して更に以下の項を開示する。
（１）  直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機であって、
その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成するよう形成されたトレーニング・シーケンス生成器と、
前記トレーニング・シーケンス生成器と結合してチャンネルを介して前記トレーニング・シーケンスを送信するよう形成されたＯＦＤＭ送信回路と、
を備える直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機。
【００４７】
（２）  前記分数トーンは前記保護帯域の中央にある、第１項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機。
（３）  前記分数トーンは、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約１２デシベルと、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約６デシベルと、
から成るグループから選択されたデシベル・レベルに減衰する、第１項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機。
（４）  前記分数トーンの符号は正である、第１項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機。
（５）  前記保護帯域は前記分数トーン以外の励起トーンを含まない、第１項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)送信機。
【００４８】
（６）  直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機であって、
その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスをチャンネルを介して受信するよう形成されたＯＦＤＭ受信回路と、
前記ＯＦＤＭ受信回路と結合して前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るよう形成されたチャンネル推定器と、
を備える直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機。
【００４９】
（７）  前記分数トーンは前記保護帯域の中央にあり、前記チャンネル推定器は前記保護帯域の残りのトーンを補間する、第６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機。
（８）  前記分数トーンは、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約１２デシベルと、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約６デシベルと、
から成るグループから選択されたデシベル・レベルに減衰する、第６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機。
（９）  前記保護帯域は前記分数トーン以外の励起トーンを含まず、また前記チャンネル推定器は前記保護帯域の残りのトーンを線形補間する、第６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機。
（１０）  前記チャンネル推定器は前記トレーニング・シーケンスの隣接トーンに基づいてＤＣトーンを補間するよう更に形成される、第６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)受信機。
【００５０】
（１１）  直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システムで用いられるチャンネル応答推定値を得る方法であって、
トレーニング・シーケンスの保護帯域内に分数トーンを生成し、
チャンネルを介して前記トレーニング・シーケンスを送信し、
前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得る、
ことを含む、チャンネル応答推定値を得る方法。
【００５１】
（１２）  前記分数トーンは前記保護帯域の中央に生成され、また前記用いることは前記保護帯域の残りのトーンを補間することを含む、第１１項記載のチャンネル応答推定値を得る方法。
（１３）  前記分数トーンは、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約１２デシベルと、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約６デシベルと、
から成るグループから選択されたデシベル・レベルに減衰することを更に含む、第１１項記載のチャンネル応答推定値を得る方法。
（１４）  前記生成することは、前記トレーニング・シーケンスの複数の保護帯域内に分数トーンを生成することを含む、第１１項記載のチャンネル応答推定値を得る方法。
（１５）  前記トレーニング・シーケンスの隣接トーンに基づいてＤＣトーンを補間することを更に含む、第１１項記載のチャンネル応答推定値を得る方法。
【００５２】
（１６）  直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システムであって、
その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成してチャンネルを介して前記トレーニング・シーケンスを送信するＯＦＤＭ送信機と、
前記トレーニング・シーケンスを受信して前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るＯＦＤＭ受信機と、
を備える直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
【００５３】
（１７）  前記分数トーンは前記保護帯域の中央にあり、前記ＯＦＤＭ受信機は前記保護帯域の残りのトーンを補間する、第１６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
（１８）  前記分数トーンは、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約１２デシベルと、
前記トレーニング・シーケンスのデータ帯域内のトーンから約６デシベルと、
から成るグループから選択されたデシベル・レベルに減衰する、第１６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
（１９）  前記分数トーンの符号は正である、第１６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
（２０）  前記ＯＦＤＭ送信機は複数の保護帯域内に分数トーンを生成し、前記ＯＦＤＭ受信機は少なくとも１つの前記分数トーンを用いて前記チャンネル応答推定値を得る、第１６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
（２１）  前記ＯＦＤＭ受信機は前記トレーニング・シーケンスの隣接トーンに基づいてＤＣトーンを補間する、第１６項記載の直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム。
【００５４】
（２２）  本発明は、直交周波数分割多重(ＯＦＤＭ)通信システム（１００）で用いられる送信機（１１０）と受信機（１３０）とを開示する。１つの実施の形態では、ＯＦＤＭ通信システム（１００）は、その保護帯域内に分数トーンを含むトレーニング・シーケンスを生成してチャンネル（１２０）を介して前記トレーニング・シーケンスを送信するＯＦＤＭ送信機（１１０）を含む。ＯＦＤＭ通信システム（１００）は、前記トレーニング・シーケンスを受信して前記分数トーンを用いてチャンネル応答推定値を得るＯＦＤＭ受信機（１３０）を更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
本発明を完全に理解するため、添付の図面を参照して明細書の説明を参照していただきたい。
【図１】本発明の原理に従って構築されたＯＦＤＭ通信システムの或る実施の形態のブロック図を示す。
【図２】本発明の原理に従って構築されたＯＦＤＭ送信機の或る実施の形態のブロック図を示す。
【図３】本発明の原理に従って構築されたＯＦＤＭ受信機の或る実施の形態のブロック図を示す。
【図４】本発明の原理に従う保護帯域トーンの線形補間を示す図である。
【図５】本発明の原理に従って行われたチャンネル推定の代表的な性能のグラフである。
【図６】本発明の原理に従って行われたチャンネル推定の代表的な性能のグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１００  ＯＦＤＭ通信システム
１１０  ＯＦＤＭ送信機
１２０  無線チャンネル
１３０  ＯＦＤＭ受信機
【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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