JP2004180313A - Ｍｉｍｏｏｆｄｍ及び他の無線通信システムに対するシンボルタイミングの決定 - Google Patents

Ｍｉｍｏｏｆｄｍ及び他の無線通信システムに対するシンボルタイミングの決定 Download PDF

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Abstract

【課題】 MIMO OFDM及び他の無線通信システムに対するシンボルタイミングを決定する技術手法を提供すること。
【解決手段】 本発明によると、無線通信システム、例えば、マルチ入力マルチ出力（MIMO）直交周波数分割多重（OFDM）無線LANシステムに対するシンボルタイミングが、適当なセットのチャネルインパルス応答（CIR)に対する累積（二乗）を総和し、この累積の総和を適当な（例えば、保護期間と等しい）窓期間に渡って積分し、この積分値が最大となる時間を識別することで決定される。シンボルタイミングは、ある一つの実現においては各受信機ブランチに対して個別に決定され、もう一つの実現においては、全受信機ブランチに対して共通に決定される。いずれのケースにおいても、こうして決定されたシンボルタイミングを用いることで、このシステムにおいて発生し得るシンボル間干渉及びチャネル間干渉の量が最小化することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線通信システム、より詳細にはマルチ入力マルチ出力（multiple-input multiple-output、MIMO）直交周波数分割多重（orthogonal frequency division multiplexing、OFDM）無線ローカルエリア網（LAN)及びブロードバンド無線アクセスシステムの受信機内でのシンボルタイミングの決定に係る。
マルチ入力マルチ出力（MIMO）技術の有するスペクトル効率性と直交周波数分割多重（OFDM）技術の有する周波数選択性フェージング及びナローバンド干渉に対する頑丈さとを組合わせるやり方は、将来の高速（high-data-rate）無線通信システムに対する非常に有望な開始点であるとみなされている。このことは、無線LAN(WLAN)に対しては特にそうであり、マルチ入力マルチ出力（MIMO）技術を用いて2.4及び５GHzバンドにおける現在のOFDM標準を拡張することで高速データ通信への道が開けることが期待される。
近年、MIMOに対する様々な伝送スキームが提唱されているが、ただし、システム欠陥（system imperfection）の影響についてはあまり注目されることはなたった。更に、これらシステムは典型的には完全に同期されているものと想定されてきており、このため、無線システム（例えば、周波数オフセット、位相雑音）に起因する信号の劣化（signal impairments）については検討されてこなかった。
シングル入力シングル出力（single-input single output,SISO）OFDMシステムに対しては、様々な同期（synchronization）技術が様々な文献において提唱されている。これについては、例えば、T.M.Schmidl and D.C.Cox、Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM、IEEE Transactions on Communications、vol.45、no.12、Dec.1997、pp.1613-1621、及びP.H.Moose、A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction、 IEEE Transactions on Communications、vol.42、no.12、Oct.1994、pp.2908-2914を参照されたい。ただし、MIMO OFDMシステムを同期させるための技術についてはあまり提唱されていない。MIMO OFDMシステムをデータの助けを得て同期させる方法（Data-aided synchronization）がある文献において提唱されているが、ただし、これら提唱されている技術の性能の調査については、極簡単にしか行なわれていない。これについては、例えば、A.N.Mody and G.L.Stuber, Synchronization for MIMO OFDM Systems、IEEE Global Communications Conference 2001、vol.1、Nov.2001,pp.509-513を参照されたい。
合衆国仮特許出願第60/429,081号、11/26/02出願、docket no.Kriedte 4-1-2 合衆国仮特許出願第10/006,900号、11/13/01出願、docket no.Van Nee 17 T.M.Schmidl and D.C.Cox、Robust Frequency and Timing Synchronization for OFDM、IEEE Transactions on Communications、vol.45、no.12、Dec.1997、pp.1613-1621 P.H.Moose、A Technique for Orthogonal Frequency Division Multiplexing Frequency Offset Correction、 IEEE Transactions on Communications、vol.42、no.12、Oct.1994、pp.2908-2914 A.N.Mody and G.L.Stuber, Synchronization for MIMO OFDM Systems、IEEE Global Communications Conference 2001、vol.1、Nov.2001、pp.509-513
本発明の原理によると、従来の技術の問題がMIMO OFDMシステムの時間及び周波数を同期するための複雑でなくかつ時間的に効率的な技術によって解決される。
幾つかの実施例によると、この技術は、様々な送信アンテナから同時に送信されるトレーニング系列を有するプリアンブルに依存し、このため、とりわけ、バーストモードの通信に適する。分析から、この技術による周波数同期の精度は、クラメル-ラオの下限（Cramer-Rao lower bound）に近く、２乗平均平方根遅延スプレッド（rms delay spreads）が増加するほど向上することがわかっている。更に、提唱されるアルゴリズムを用いた場合、ビット誤り率（BER）性能は完全に同期されたMIMOシステムと比較しても僅かしか劣化しない。
一つの実施例においては、本発明はマルチ入力マルチ出力（MIMO）システムの受信機内に実現される方法に係る。この方法によると、複数の送信機アンテナから信号が受信され、これら複数の送信機アンテナから送信された複数のチャネルの各々に対して、そのチャネルのインパルス応答の特性を示すチャネルインパルス応答（CIR）値が生成される。これらCIR値がこれら複数のチャネルに対して総和され、こうして総和されたCIR値がある指定される窓（ウインドウ）に渡って積分される。こうして、総和され、かつ積分されたCIR値（integrated summed CIR values）に基づいて受信された信号のシンボルタイミングが決定され、こうして決定されたシンボルタイミングに基づいて受信された信号が処理される。
もう一つの実施例においては、本発明はマルチ入力マルチ出力（MIMO）システムに用いる受信機に係る。この受信機は、複数の受信機アンテナ、各異なる受信機アンテナに対する受信機ブランチ、及びシンボル復号器を備える。各受信機アンテナは、MIMOシステム内の複数の送信機アンテナから信号を受信するように適合化され、各受信機ブランチは、対応する受信された信号を複数の変換された成分に変換するように適合化された変換器（transform）を有する。シンボル復号器は、各変換器から変換された成分を受信し、シンボルを検出するように適合化される。各受信機ブランチ内での処理は、各受信機ブランチに対して決定されたシンボルタイミングに基づいて遂行され、少なくとも一つの受信機ブランチは、自身のシンボルタイミングを決定するために：（a）複数の送信機アンテナから送信される複数のチャネルの各々に対して、そのチャネルのインパルス応答（CIR）の特性を示すチャネルインパルス応答（CIR）値を生成するステップと、（b）これらCIR値を複数のチャネルに対する総和するステップと、（c）こうして総和されたCIR値をある指定される窓（ウインドウ）に渡って積分するステップと、（d）こうして総和され、かつ、積分されたCIR値に基づいて該受信された信号のシンボルタイミングを決定するステップと、を遂行するように適合化される。
本発明の他の局面、特徴及び長所が、以下の詳細な説明、添付のクレーム、及び添付の図面から一層明らかになるものである。図面中、類似の参照符号は類似の或いは同一の要素を示す。
この明細書において、「一つの実施例」或いは「ある実施例」なる言及は、その実施例との関連で説明された特定の要素、構造、或いは特徴が、本発明の少なくとも一つの実施例において含まれることを意味する。この明細書の様々な箇所において現れる「一つの実施例」なる語句は、必ずしも、全てが同一の実施例を指すわけでもなく、また、幾つかの別個の或いは代替実施例は、必ずしも、互いを排除するものではない。
MIMO OFDMシステムの基本
マルチ入力マルチ出力（multiple-input multiple-output,MIMO）直交周波数分割多重（orthgonal frequency division multiplexing,OFDM）システムにおいては、複数の直交周波数分割多重（OFDM）信号が、異なる送信アンテナから、同時に、ただし、同一の無線周波数にて送信される。これら信号は、空中内で互いに混合され、この際に、これら空中チャネル（through-the-air channels）にはあるレベルの分散が生じ、その後、これら信号は受信機の所で分離されるが、この際には、適当な検出アルゴリズムが用いられる。これら検出技術の多くにおいては、受信機の所で、それらのチャネルの特性が知られていることが重要となる。これらチャネル特性を受信機の所で決定するための様々なトレーニング技術が提唱されている。その通信システムが、Nt個の送信アンテナとNr個の受信アンテナを有するマルチ入力マルチ出力（MIMO）システムからなる場合は、各々がこれら送信アンテナの一つからこれら受信アンテナの一つへと至る一つの送信路に対応するNt Nr個の異なるチャネルインパルス応答（channel impulse responses,CIR）が存在することとなる。これらチャネルを正しく推定し、送信されたデータを正しく検出するためには、最適なシンボルタイミング瞬間（optimal symbol timing instant）を決定することが要求され、この瞬間によって受信された信号の翻訳をどこから開始するかが決定される。典型的な直交周波数分割多重（OFDM）システムにおいては、このことは、受信された各信号を処理するために用いられる離散フーリエ変換（discrete Fourier transform, DFT）の窓（window）に対する最適位置を見つけることを意味する。
殆どのマルチ入力マルチ出力（MIMO）アルゴリズムは、平坦フェージング狭帯域チャネル（flat fading narrowband channels）に対して設計されているため、マルチ入力マルチ出力（MIMO）技術とマルチキャリア（OFDM）技術とを結合するためには、MIMOの検出を各OFDMのサブキャリアに対して遂行することが必要となる。送信機がNt個の送信アンテナを有する場合、各サブキャリアはNt個のデータ流を運ぶ。
図１はマルチ入力マルチ出力・直交周波数分割多重（MIMO OFDM）送信機１００のブロック図を示す。デマルチプレクサ（つまり、シリアル・パラレル変換器）１０２はデータ流をNt個のパラレルのサブデータ流に分割する。各サブデータ流が、符号化され（１０４）、インタリービングされ（１０６）、その後、QAMマッピングされる（１０８）。次に、各QAMブロックマッピングの出力に、パイロットが挿入され（１１０）、逆離散フーリエ変換（IDFT）が適用される（１１２）。より具体的には、Nt個のデータサブ流の各々について、ある逆離散フーリエ変換（IDFT）がセットのNs個のシンボルに適用される（ここで、NsはOFDMサブキャリアの数を表す）。次に、各IDFTの出力に、巡回プリフィックスが付加され（１１４）、この結果としての信号がRF送信機１１６によって対応するアンテナ１１８から送信される。
図２は、本発明の一つの実施例によるMIMO OFDM受信機２００のブロック図を示す。受信機２００は、Nr個のアンテナ２０２を有し、各アンテナは対応するRF受信機２０４に接続される。各RF受信機２０４の出力から巡回プリフィックスが除去され（２０８）、これら信号の時間及び周波数が同期（２０６）される。次に、Nr個の受信機ブランチの各々について、対応する離散フーリエ変換（DFT）２１０を用いてサブキャリア情報が分離される。より具体的には、各離散フーリエ変換（DFT）２１０は、Nr個のサブキャリアの各々に対して、情報（データ）を生成する。次に、これら異なるDFT２１０からの対応するデータが検出及び復号ブロック２１２に送られる。この検出及び復号ブロック２１２は、これら様々のサブキャリアに対して、MIMO検出、位相ドリフトの修正、デマッピング、デインタリービング、及び復号を実現することで（理想的には）図１の元の二進入力信号を回復する。
同期技術
直交周波数分割多重（OFDM）システムにおいては、周波数のオフセット（frequency offset,FO）は、離散フーリエ変換DFT（例えば、図２の２１０）の後の各検出されたサブキャリアの振幅の低減、キャリア間干渉（inter-carrier interference,ICI）の発生、並びに受信された信号座点の回転時間の進み（rotation progressive in time）の原因となる。シンボルタイミングのオフセットは、サブキャリアの回転（これは中心サブキャリアでは零）を外側サブキャリアに向かって線形的に増加させる原因となる。このオフセットがある値を超えると、これは、シンボル間干渉（inter-symbol interference,ISI）を発生させる原因ともなる。これらの影響を低減させるために、時間及び周波数の同期（例えば、図２の２０６）が、好ましくは、データの受信を開始する前に遂行される。これら同期タスクを遂行するためには、各データパケットの前に、典型的には、プリアンブル、つまり、既知のデータのセクションが付加される。このプリアンブルの位相からチャネル推定も導かれる。
プリアンブルの設計
シンボルタイミングとチャネル推定を正確に達成するためには、受信機は、ある受信された信号成分がどの送信アンテナから送られたものであるかを弁別できることを要求される。様々なOFDMトレーニングシンボルを、様々な送信アンテナとの関連で用いる、様々なプリアンブルフォーマットが提唱されており、これらトレーニングシンボルは、時間にて、周波数にて、或いは、符号にて、分離（区別）される。もう一つの可能性として、単一キャリア直交符号、例えば、Frank-Zadoff符号を用いるやり方も考えられるが、これらの符号は、合衆国特許出願第10/006,900号において説明されているように、良好な周期相関特性（periodic correlation properties）を有する。この後者のケースにおいては、各プリアンブルは、ある符号の複数回の反復（multiple repetitions）を連接することで形成され、各送信アンテナに対して異なる巡回シフトが加えられる。チャネルインパルス応答（CIR）を回復する際のシンボル間干渉（ISI）を回避するためには、この巡回シフトは、少なくとも最も長いCIRに相当する期間に渡って継続することを必要とされる。
フレームの検出/粗いタイミング
幾つかの無線通信システムにおいては、データはバーストとして送信される。このため、受信機は、パケットの到着時間に関して事前の知識（a priori knowledge）を有さない。この場合は、フレーム検出（frame detection, FD）アルゴリズムにてパケットが受信された時期が検出され、このためにはシステムプリアンブルを任意の時間において識別できることが要求される。このプリアンブル検出アルゴリズムは、このプリアンブル検出アルゴリズムは生来的にそのパケットの開始点に対する粗い推定を与えるめに、粗いタイミング（coarse timing, CT）用のアルゴリズムとして用いることもできる。典型的なフレーム検出（FD）アルゴリズムは、反復されたシンボルとそのプリアンブルを構成する符号（repeated symbols/codes）間の相関に基づく。
最大相関基準（maximum-correlation,MC criterion）に基づく一つのアルゴリズムによると、フレームの開始点は（Nr個の受信アンテナ上に続けて受信されるNc個（ここでNcは直交符号の長さを表す）のサンプルの２個の連続するフレーム間の）複素相関（complex correlation）がその最大値に達した瞬間とされる。もう一つのアルゴリズムは、最大正規化相関基準（maxium-normalized-correlation,MNC criterion）に基づくが、これはSchmidl基準の修正である。
周波数の同期
周波数の同期は、送信機と受信機の発振器周波数間の差に起因する周波数オフセットを訂正するために行なわれる。受信された信号は、一つのMIMO送信機の全送信ブランチが同一の発振器を使用する場合（これはこれら異なる送信ブランチが同じ場所に配置されているときは妥当な想定である）は、この周波数オフセットの推定値に基づいて補償され、この推定値は２つの連続して受信されるシンボル/符号間の複素相関の位相を用いて生成される。
シンボルタイミング
OFDMシステムにおいては、シンボルタイミングを用いて離散フーリエ変換（DFT）窓の開始点をOFDMシンボル内のどこに置くべきかが決定される。OFDMシステムにおいては、保護期間（guard interval,GI）がタイミングオフセットに対して頑丈となるように用いられるが、ただし、シンボルタイミングが最適シンボルタイミング点からずれると、マルチパス環境においては、シンボル間干渉（ISI）及びキャリア間干渉（ICI）が発生する原因となる。
本発明の幾つかの実施例においては、シンボルタイミングは、特定の実現に依存して、任意の適当なタイプのトレーニングアルゴリズムを用いて（例えば、周波数分割多重（FDM）、符号分割多重（FDM）、時間分割多重（TDM）、或いはこれらの組合わせを用いて）得られるNtNr個のチャネルインパルス応答の幾つか、或いは全て、に基づいて決定される。シンボルタイミングを用いることで、チャネルインパルス応答（CIR）の累乗（power）が、例えば、保護期間（GI）と同一の期間を有するある指定された窓の外側にはみ出すの量が最小化され、この累乗がこの窓の内側に入る量が最大化される。こうすることで、シンボル間干渉（ISI）及びキャリア間干渉（ICI）の発生量が最小化され、これによりデータ受信の性能が最適化される。
最初に、受信され、周波数を修正された信号と、既知のトレーニング系列ｃとの間の相関が取られる。これによりNtNr個のチャネルインパルス応答（CIR)の推定値が得られる。合衆国特許出願第10/006,900号において開示されるプリアンブルが用いられる場合は、n番目の受信機の所の時間iにおける相関出力ηnは以下の式（１）によって与えられる：
Figure 2004180313
 ここで、Xn［i-k］はアンテナｎの所にサンプル時間（i-k）において受信された信号を表し、＊は複素共役を表し、‖..‖２は累乗（つまり、大きさの二乗）を表す。
Nt個の送信アンテナから受信アンテナｎへの複数のチャネル成分（channel elements）に対応する複数のインパルス応答の推定値は、時間的にシリアルにｑ個のサンプル間隔をおいて離される。以下の２つのセクションにおいて説明されるように、次に、シンボルタイミングが、各MIMO OFDM受信機ブランチに対して個別に、或いは全受信機ブランチに対して共通的（jointly）に決定される。より具体的には、特定の受信機ブランチに対する、或いは全MIMO受信機に対する、シンボルタイミングは適当なセットのインパルス応答の累乗（powers：大きさの二乗）を加算することで見つけられる。次に、この総和がNg個のサンプル期間に相当する窓に渡って積分される（window-integrated）。ここで、Ngは、（好ましくは）OFDMシンボルの保護期間の長さと等しくされる。次に、シンボルタイミングがこの積分出力の最大を見つけることで決定される。
シンボルタイミングを各MIMO OFDM受信機ブランチに対して個別に決定するやり方
図３は、Nr個のMIMO OFDM受信機ブランチの各々に対してシンボルタイミングが個別に決定される本発明の一つの実施例による処理のブロック図を示す。より具体的には、図３は、ｎ番目の受信機ブランチに対してシンボルタイミングを決定するための一つの実現方法を示す。このケースにおいては、受信機ブランチｎに対するシンボルタイミング瞬間は、全てのNt個の送信機アンテナから受信機アンテナｎに至る空中チャネル（through-the-air channels）に対応するNt個のチャネルインパルス応答（CIR）を用いて決定される。
より具体的には、（送信機アンテナ１から受信機アンテナｎへのチャネルインパルス応答CIRに対応する）h1nから（送信アンテナNtから受信機アンテナｎへのチャネルインパルス応答CIRに対応する）ｈNtnまでの時間領域表現での累乗（powers）（３０２）が総和される（３０４）。合衆国特許出願第10/006,900号において開示されるプリアンブルが用いられる場合は、各累乗演算（power operation）３０２は、対応するチャネルに対する式（１）を用いてのηnを評価と等価である。次に、この総和が、ある窓（window）期間に渡って積分される（window-integrated）（３０６）。この窓期間は、好ましくは、最大許容耐遅延スプレッド（Ng個のサンプル）に相当する長さとされる。ただし、理論的には、任意の長さの窓を用いることができる。多くのケースにおいて、Ngは、保護期間の長さと等しくされる。デジタルシステムにおいては、この積分（integrator）は単純な総和を用いて実現することができる。n番目の受信機ブランチに対する最適シンボルタイミング瞬間（STn）は、積分器（integrator）の出力が最大となる瞬間として（３０８）、以下の式（２）に従って検出される：
Figure 2004180313
合衆国特許出願第10/006,900号において開示されるプリアンブルが用いられる場合は、最適シンボルタイミング瞬間STnは、式（１）の相関出力を用いて、以下の式（２’）に従って検出される：
Figure 2004180313
図４は、図２のMIMO OFDM受信機２００の背景内で、Nr個の受信機ブランチに対してNr個の異なる最適シンボルタイミングSTnを用いるように実現される構造４００のブロック図を示す。より具体的には、最大（max）ブロック４０２において、Nr個の異なるシンボルタイミングSTiの内の最大が選択され、この最大シンボルタイミングSTmaxを用いて、図２のNr個の離散フーリエ変換（DFT）２１０のおのおのが動作すべき瞬間を決定する同期制御信号が生成される。異なるチャネル間のタイミング差を補償するために、Nr個の受信ブランチのおのおのに対して受信された信号xiが、最大シンボルタイミングSTmaxとそのブランチに対するシンボルタイミングSTnとの間の差（４０４）に基づいて遅延される（４０６）。
図４の実現においては最大シンボルタイミングSTmaxが選択され、各受信機ブランチのタイミング差が、個別に、この最大シンボルタイミングSTmaxとの比較に基づいて修正されるが、代替の実施例として、これとは異なるシンボルタイミングを選択し、各受信機ブランチのタイミング差を、こうして選択されたシンボルタイミングとの比較に基づいて修正することもできる。
シンボルタイミングを全てのMIMO OFDM受信機ブランチに対して共通的に決定するやり方
図５は、シンボルタイミングがNr個の全てのMIMO OFDM受信機ブランチに対して共通的（jointly）に決定される本発明のもう一つの実施例による処理のブロック図を示す。このケースにおいては、全受信機ブランチに対する単一の最適シンボルタイミング瞬間が全てのNt個の送信機から全てのNr個の受信機への空中チャネルに対応するNtNr個の全てのチャネルインパルス応答（CIR）を用いて決定される。
より具体的には、（送信機アンテナ１から受信機アンテナｎに至るチャネルインパルス応答CIRに対応する）h11から（送信アンテナNtから受信機アンテナNrに至るチャネルインパルス応答CIRに対応する）ｈNtNrまでの時間領域表現の累乗（powers）（502）が総和される（5０４）。ここでも、各累乗演算（power operation）５０２は、対応するチャネルに対して式（１）を用いてηnを評価することと等価である。次に、この総和が、図３の処理において用いられた窓と類似する窓期間に渡って積分される（５０６）。全受信機に対する最適共通シンボルタイミング瞬間（optimal joint symbol timing instant, STjoint）は、この積分器（integrator）の出力が最大に達する瞬間（５０８）であるものとして、以下の式（３）に従って検出される：
Figure 2004180313
合衆国特許出願第10/006,900号において開示されるプリアンブルが用いられる場合は、この最適共通シンボルタイミング瞬間STnは、式（１）の相関出力を用いて、以下の式（３’）に従って検出される：
Figure 2004180313
図６は、図２のMIMO OFDM受信機２００の背景内で、この共通シンボルタイミングSTjointをNr個の受信機ブランチに対して用いるように実現された構造６００のブロック図を示す。より具体的には、共通シンボルタイミングSTjointを用いて、図２のNr個の離散フーリエ変換（DFT）２１０のおのおのが動作すべき瞬間を決定する同期制御信号が生成される。
代替実施例
上の幾つかの記述においてはある特定のプリアンブル設計が想定されたが、当業者においては理解できるように、本発明は、他の様々なプリアンブル設計を用いるアプリケーションの背景内でも実現できる。
上では本発明がチャネルインパルス応答（CIR）の累乗の和（sum of the powers ）に基づくアルゴリズムの背景内で説明されたが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、本発明はCIRの大きさの総和（sum of the amplitudes）に基づくアルゴリズムの背景内で実現することもできる。ここで、CIRの大きさ（CIR amplitudes）はCIRの累乗（CIR powers）の平方根に対応する。
本発明の一つの好ましい実施例においては、逆（inverse）及びフォワード（foward）離散フーリエ変換（discrete Fourier transforms,DFT）は逆及びフォワード高速フーリエ変換（fast Fourier transforms,FFT）を用いて実現される。さらに、本発明は、離散ハートレー（Hartley）変換、コサイン変換、及びサイン変換等の他のタイプの変換に基づくアルゴリズムの背景内で実現することもできる。
上では本発明はMIMO OFDMシステムの背景内で説明されたが、本発明は他の背景、例えば、レーク受信機とナローバンドMIMOスキームを用いるブロードバンドMIMOシステムとの関連で用いることもできる。本発明は、更に、複数のチャネルを扱う固定サービス、例えば、光システムとの関連で用いることもできる。
本発明は、例えば、単一集積回路、マルチチップモジュール、単一カード、或いはマルチカード回路パックとしての可能な実現を含む、回路ベースの過程（circuit-based processes）として実現することができる。回路要素の様々な機能は、当業者においては明白なように、ソフトウェアプログラムにおける処理ステップとして実現することもできる。このようなソフトウェアは、例えば、デジタル信号プロセッサ、マイクロコントローラ、或いは汎用コンピュータ内に実装することもできる。
本発明は、これら方法を遂行するための方法及び装置の形態にて具現される。本発明は、更に、有体の媒体、例えば、フロッピーディスケット、CD-ROM、ハードドライブ或いは任意の他のマシンにて読出し可能な記憶媒体内に具現され、マシン、例えばコンピュータ内にロードされ、実行されたとき、そのマシーンが本発明を実行するための装置となるようなプログラムコードとして具現することもできる。本発明は、更に、プログラムコードであって、記憶媒体内に格納され、マシーン内にロードされ/或いはこれによって実行され、或いはある種の伝送媒体或いはキャリアを通じて、例えば、電気ワイヤ或いはケーブルを通じて、光ファイバを通じて、或いは電磁放射を介して伝送され、そのプログラムコードがマシーン、例えば、コンピュータ内にロードされ、実行されたとき、そのマシーンが本発明を実行するための装置となるような、形態にて具現することもできる。汎用プロセッサ上に実現された場合は、このプログラムセグメントとプロセッサが一体となって、専用の論理回路と類似に動作するユニークなデバイスが提供される。
更に、当業者においては明らかなように、本発明の特徴を説明するために上で述べられた様々なパーツの細部、材料、及び配列は、クレーム内に記載される本発明の範囲から逸脱することなく、様々に変更できるものである。
方法のクレームにおいて、幾つかのステップがある特定の順番にて対応する符号とともに記載されている場合であっても、それらクレームにおいてそれらステップを遂行するための順番が暗に指定されてない限り、それらステップは必ずしも記載されている順番にて実行される必要はない。
MIMO OFDM送信機のブロック図である。 本発明の一つの実施例によるMIMO OFDM受信機のブロック図である。 本発明の一つの実施例による（図２のMIMO OFDM受信機の各RF受信機の所に実現される）シンボルタイミングがNr個のMIMO OFDM受信機ブランチの各々に対して個別に決定される処理のブロック図である。 図２のMIMO OFDM受信機の背景内で、Nr個の受信機ブランチに対してNr個の異なる最適シンボルタイミングを用いるように実現される構造のブロック図である。 本発明の一つの実施例による（シンボルタイミングがNr個のMIMO OFDM受信機ブランチの全てに対して共通的に決定される）処理のブロック図である。 図２のMIMO OFDM受信機の背景内で、Nr個の受信機ブランチに対して共通のシンボルタイミングSTjointを用いるように実現される構造のブロック図である。
符号の説明
１００ MIMO OFDM送信機
１０２ デマルチプレクサ（シリアル・パラレル変換器）
１０４ 符号化
１０６ インタリービング
１０８ QAMマッピング
１１０ パイロットの挿入
１１２ 逆離散フーリエ変換（IDFT）
１１４ 巡回プリフィックスの付加
１１６ RF送信機
１１８ アンテナ
２００ MIMO OFDM受信機
２０２ アンテナ
２０４ RF受信機
２０８ 巡回プリフィックスの除去
２０６ 時間及び周波数の同期（）
２１０ 離散フーリエ変換（DFT）
２１２ 検出及び復号ブロック

Claims (10)

  1. マルチ入力マルチ出力（MIMO）システムの受信機内で用いるための方法であって、
    （a）複数の送信機アンテナから信号を受信するステップと、
    （b）該複数の送信機アンテナから送信される複数のチャネルの各々に対して、そのチャネルのインパルス応答の特性を示すチャネルインパルス応答（CIR）値を推定するステップと、
    （c）該複数のCIR値を該複数のチャネルに対して総和するステップと、
    （d）該総和されたCIR値をある指定される窓（ウインドウ）に渡って積分するステップと、
    （e）該総和され、かつ、積分されたCIR値に基づいて該受信された信号のシンボルタイミングを決定するステップと、
    （f）該決定されたシンボルタイミングに基づいて該受信された信号を処理するステップと、を含むことを特徴とする方法。
  2. 該MIMOシステムがMIMO OFDMシステムから成り、
    各チャネルインパルス応答（CIR）値が該CIRの累乗（二乗）に対応し、
    各チャネルインパルス応答（CIR）値が対応する受信された信号と既知のトレーニング系列との間の相関に基づいて決定される、請求項1記載の方法。
  3. 該指定された窓（ウインドウ）が、該受信された信号内のシンボルの保護期間の長さと実質的に等しい持続期間を有する請求項1記載の方法。
  4. 該指定された窓が、該受信された信号に対する最大許容遅延スプレッドと実質的に等しい持続期間を有する請求項1記載の方法。
  5. 該シンボルタイミングが該総和され、かつ、積分されたCIR値の最大に基づいて決定される請求項1記載の方法。
  6. 該受信された信号を処理するステップが、受信された各信号に対して離散フーリエ変換（DFT）を生成するステップを含み、該DFTのタイミングが該決定されたシンボルタイミングに基づいて制御される、請求項1記載の方法。
  7. 該複数のチャネルが該受信機のある一つのアンテナに対応し、
    各異なる受信機アンテナに対してある異なるシンボルタイミングが決定され、
    各異なる受信機アンテナの所で受信された信号の処理のタイミングが、全ての受信機アンテナに対する最大シンボルタイミングに基づいて制御され、
    少なくとも一つの受信された信号が該最大シンボルタイミングと該少なくとも一つの受信された信号に対して決定されたシンボルタイミングとの間のタイミング差に基づいて遅延される請求項1記載の方法。
  8. 該複数のチャネルが該受信機の全てのアンテナに対応し、
    単一の共通のシンボルタイミングが該全ての受信機アンテナに対して決定される請求項1記載の方法。
  9. 該決定されたシンボルタイミングが該指定された窓の外側に出るCIR値の累乗（二乗）が最小となり、該指定された窓の内側に入るCIR値の累乗が最大となるようなシンボルタイミングに対応する請求項1記載の方法。
  10. マルチ入力マルチ出力（MIMO）システム内で用いるための受信機であって、
    各々が該MIMOシステム内の複数の送信機アンテナから信号を受信するように適合化された複数の受信機アンテナと、
    各受信機アンテナに対する受信機ブランチであって各々が対応する受信された信号を複数の変換された成分に変換するように適合化された変換器を有する受信機ブランチと、
    各変換器から変換された成分を受信し、シンボルを検出するように適合化されたシンボル復号器とを備え、
    各受信機ブランチ内での処理が各受信機ブランチに対して決定されたシンボルタイミングに基づいて遂行され、
    少なくとも一つの受信機ブランチがそのシンボルタイミングを決定するために、
    （a）該複数の送信機アンテナから送信される複数のチャネルの各々に対して、そのチャネルのインパルス応答の特性を示すチャネルインパルス応答（CIR）値を推定するステップと、
    （b）該CIR値を該複数のチャネルに対して総和するステップと、
    （c）該総和されたCIR値をある指定される窓（ウインドウ）に渡って積分するステップと、
    （d）該総和され、かつ、積分されたCIR値に基づいて該受信された信号のシンボルタイミングを決定するステップと、を遂行するように適合化される受信機。
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