JP2006505155A - 位相および振幅較正を伴った多チャンネル無線送信器および受信器のための方法およびシステム - Google Patents

位相および振幅較正を伴った多チャンネル無線送信器および受信器のための方法およびシステム Download PDF

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Abstract

本発明は、多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定するための方法およびシステムを提供する。本多チャンネル無線システムは、複数の送信アンテナおよび複数の受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを含む。本方法は、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定することを含む。各アンテナから、較正シンボルが送信される。送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号が受信される。受信された較正シンボルは、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて推定される。送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差が推定される。

Description

本発明は、広義には多受信器チャンネルを有する無線通信の無線通信受信器に関する。より詳細には、本発明は、多チャンネル送信器および受信器に関連した、位相および振幅誤差を較正するための方法およびシステムに関する。
無線通信システムは、通常、情報を乗せて送信元（例えば、基地送受信局）からある地域または領域内の１以上の受信器（例えば、加入者ユニット）へ無線で送信される被変調搬送波信号を含む。
無線通信の形態としては、複数の送信アンテナおよび／または複数の受信器アンテナがある。多アンテナ通信システムは、通信ダイバーシチおよび空間多重に対応可能である。
無線チャンネル：図１は、送信器１１０から受信器１２０へ多数の異なる（複数の）送信路を通って進む被変調搬送波信号を示す。
マルチパスは、一次信号と、複製イメージまたは送信器および受信器の間にある物体に反射することによって生じたエコーイメージとからなる構成を含む。受信器は、送信器から送られた一次信号を受信するだけでなく、信号路に存在する物体から反射された二次信号も受信する。反射された信号は、一次信号よりも遅く受信器に到達する。このずれにより、マルチパス信号は、シンボル間の干渉や、受信された信号の歪みを生じさせることがある。
実際の受信された信号には、一次信号と、いくつかの反射信号との組み合わせを含むことがある。元信号の移動距離は、反射信号よりも短いので、信号はそれぞれ異なる時間に受信される。最初に受信された信号と最後に受信された信号との時間差は、遅延広がりと呼ばれ、数マイクロ秒にもなることがある。
被変調搬送波信号が移動した複数の経路は、典型的には、被変調搬送波信号のフェージングを生じさせる。複数の経路が互いに減法的に組み合わさると、フェージングは、変調信号の振幅を減衰させる。
空間多重およびダイバーシチ通信は、基地送受信局および加入者ユニットの両方における複数のアンテナを利用して、無線ラジオリンクにおけるビットレートを、電力消費や帯域幅の利用量をさらに増やすことなく高める送信技術である。
図２は、データシンボルを受信器アンテナアレイ２４０に送信する３つの送信器アンテナアレイ２１０，２２０および２３０を示す。各送信器アンテナアレイおよび各受信器アンテナアレイは、空間的に離れたアンテナを含む。受信器アンテナアレイ２４０に接続された受信器は、受信された信号を分離する。
共通の振幅および位相誤差：多チャンネル送信器および受信器は、通常、空間多重信号またはダイバーシチ信号に関連付けられている。多チャンネル送信器および多チャンネル受信器は、複数の送信器系統および受信器系統を含む事が出来る。
複数の送信器系統および受信器系統は、典型的には、経時変化する振幅および位相雑音を含む。一般的には、振幅および位相雑音が変化する割合は、送信器および受信器間の送信チャンネルが変化する割合よりも大きい。
チャンネルトレーニングは、振幅および位相雑音を特徴付けるのに用いる事が出来る。しかしながら、チャンネルトレーニングは、膨大な電子工学的なオーバヘッドを必要とし、膨大な較正情報の送信を必要とする。さらには、振幅および位相雑音が急速に変化する場合には、トレーニングは、振幅および位相雑音を特徴付けるのにはあまり有効ではない。
従来技術の多チャンネル送信器および多チャンネル受信器は、一般的に、送信チャンネルまたは受信チャンネルに関連付けられた共通クロックをそれぞれ含む。即ち、従来技術の多系統送信器は、一般的に、多送信器系統それぞれからの送信を可能にする共通クロックを含む。従来技術の多系統受信器は、一般的に、多受信器系統それぞれからの受信を可能にする共通クロックを含む。したがって、多系統送信器および多系統受信器に関連する位相および振幅誤差は、一般的に無視される。
より発展した多チャンネル無線システムは、各々別個にクロック制御された送信器系統と、各々別個にクロック制御された受信器系統とを含む事が出来る。例えば、発展したシステムの中には、それぞれ別個の基地送信局に存在する送信器を含むシステムもある（多基地の多チャンネルシステム）。
多基地の空間多重または送信器ダイバーシチシステムは、基地が単一であるシステムよりも、位相および振幅誤差にいっそう左右されやすい場合がある。各送信器系統が異なるクロックに同期している場合には、位相および振幅誤差の較正は、いっそう困難となり得る。各受信器系統に関して異なるクロックを有する多系統受信器においても、較正は困難である。
無線システム（例えば、移動無線システムやローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ））には、異なる企業が製造したインターフェース用の送信器および受信器を含むものがある。これにより、様々な送信および受信器系統を含む送信器および受信器が、それぞれが振幅および位相雑音に対して異なる影響を及ぼすようなことにもなる。加えて、これらのシステムは、様々な送信チャンネルを有する移動送信器からの送信を含むことがある。
望ましくは、それぞれが位相および振幅雑音に寄与する送信器系統および受信器系統との複数の情報信号の送信および受信に関連して、位相および振幅誤差を較正するための方法およびシステムがあればよい。この方法およびシステムは、多大なコストを追加せずに、既存の多チャンネルシステムとともに用いる事が出来るようにすべきである。この方法およびシステムでは、より高い次数の送信が可能である。
本発明は、各々別個にクロック制御されるか、空間的に離れているか、または様々な種類の電子部品を備えている送信器系統および受信器系統間で行われる複数の情報信号の送信および受信に関連して、位相および振幅誤差を較正するための方法およびシステムを含む。本方法およびシステムは、多大なコストを追加せずに、既存の多チャンネルシステムとともに用いる事が出来る。本方法およびシステムでは、より高い次数の送信が可能である。
本発明の第１の実施形態は、多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法を含む。多チャンネル無線システムは、複数の送信アンテナおよび複数の受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備える。本方法は、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定することを含む。各アンテナから、較正シンボルが送信される。送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号が、受信される。受信された較正シンボルは、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて推定される。送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差が推定される。
本発明の他の局面および利点は、添付図面と共に本発明の原理を例示的に示す以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
例示のための図に示すように、各々別個にクロック制御されるか、空間的に離れているか、または様々な種類の電子部品を備えている送信および受信器系統間で行われる、複数の情報信号の送信および受信に関連する位相および振幅誤差を較正するための方法およびシステムにおいて、本発明は具体化される。本方法およびシステムは、多大なコストを追加せずに、既存の多チャンネルシステムとともに用いる事が出来る。本方法およびシステムでは、より高い次数の送信が可能である。
本発明の詳細な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の技術は、様々な種類の無線通信システムにおいて実施されてもよい。特に関連があるのは、携帯電話通信システムである。基地局は、下り信号を複数の加入者に対して無線チャンネル上で送信する。加えて、加入者は、上り信号を基地局に対して無線チャンネルで送信する。よって、下り通信では、基地局が送信器、加入者が受信器となり、上り通信では、基地局が受信器、加入者が送信器となる。加入者は、移動してもよいし、固定されていてもよい。加入者の例としては、携帯電話、自動車電話、および固定された場所にある無線モデムのような据え置き型受信器がある。
基地局には、アンテナダイバーシチ技術および／または空間多重技術を可能とする複数のアンテナが設けられている。加えて、各加入者は、さらに空間多重および／またはアンテナダイバーシチを可能とする複数のアンテナを備える事が出来る。１入力多出力（ＳＩＭＯ）、多入力１出力（ＭＩＳＯ）、多入力多出力（ＭＩＭＯ）構成は、全て可能である。これらのいずれの構成においても、通信技術は、１キャリアまたは多キャリア通信技術を用いる事が出来る。本発明の技術は、１対多ポイントシステムに適用されるが、このようなシステムに限らず、無線通信において少なくとも２つの装置を有する無線通信システムにも適用される。したがって、簡素化のため、以下では、単一の送信器および受信器の対に適用した本発明に的を絞って説明するが、本発明は、任意の数のそのような対を有するシステムに適用されると理解される。
本発明の１対多ポイントの応用には、様々な種類の多重アクセス手法が含まれる。そのような手法としては、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数多重アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）、およびウェーブレット分割多重アクセスがあるが、これらに限定されない。
送信は、時分割二重（ＴＤＤ）であってもよい。即ち、下り送信は、上り通信と同一のチャンネル（同一の送信周波数）を占有してもよいが、異なる時間に発生する。また、送信は、周波数分割二重（ＦＤＤ）であってもよい。即ち、下り送信は、上り通信と異なる周波数で行われてもよい。ＦＤＤでは、下り送信および上り送信は同時に発生することが可能である。
典型的には、無線チャンネルの変動が、上りおよび下り信号に対して、減衰レベルの変動、干渉、マルチパスフェージング、その他の悪影響を及ぼす。加えて、（伝播環境における建物からの反射や他の障害物によって）複数の信号経路が存在することによって、周波数帯域幅に対してチャンネル応答にばらつきが生じ、このようなばらつきは経時変化する場合もある。その結果、データ容量、スペクトル効率、スループット、および、例えば信号対干渉波雑音比（ＳＩＮＲ）や信号対雑音比（ＳＮＲ）などの信号品質パラメータのようなチャンネル通信パラメータが、時間的に変化する。
情報は、様々な利用可能な送信モードの１つを利用して、無線チャンネル上を送信される。本発明の適用のためには、送信モードは、特定の変調の種類および変調率、特定の符号化の種類および符号化率に規定され、アンテナダイバーシチまたは空間多重の利用といった、他の送信制御の側面をも含んでもよい。特定の送信モードを利用して、無線チャンネル上で通信しようとしたデータは符号化され、変調され、送信される。典型的な符号化モードの例としては、畳み込み符号およびブロック符号があり、より特定的には、公知技術の符号であるハミング符号、巡回符号、およびリード‐ソロモン符号などがある。典型的な変調モードの例としては、環状型のＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、および他の多進ＰＳＫ、矩形型の４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、および他の多進ＱＡＭがある。さらに一般的な変調技法としては、ＧＭＳＫおよび多進ＦＳＫがある。通信システムにおけるこれらの様々な送信モードの実施および利用は、公知技術である。
著しい遅延広がりがあるチャンネルに対しては、典型的には、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調システム（後述）が用いられる。複数の周波数トーンを含むＯＦＤＭシステムにおいて、遅延広がりにより、各周波数トーンが異なるフェードを有するようになる。
図３は、本発明の実施形態を示す。本実施形態は、複数の送信器アンテナＴ１およびＴ２を備える複数の送信器と、複数の受信器アンテナＲ１およびＲ２とを備える。本実施形態は、２つの送信器アンテナおよび２つの受信器アンテナのみを備える。しかしながら、本発明は、複数の送信アンテナまたは複数の受信器アンテナのいずれかを含む実施形態を含みうる、という事が理解されよう。
第１の送信系統３１０は、シンボル（Ｓ１）を受信して、第１の送信アンテナＴ１に送信する。第２の送信系統３２０は、シンボル（Ｓ２）を受信して、第２の送信アンテナＴ２に送信する。第１の送信系統３１０および第２の送信系統３２０は、空間的に離れていてもよい。第１の送信系統３１０は、周波数アップコンバートブロック３１２を備えてもよい。第２の送信系統３２０は、周波数アップコンバートブロック３２２を備えてもよい。第１の送信系統３１０および第２の送信系統３２０は、別々のクロックに同期してもよい。
多系統受信器は、第１の受信器アンテナＲ１と、第２の受信器アンテナＲ２とを備える事が出来る。第１の受信器アンテナＲ１は、典型的には周波数ダウンコンバート部３３０を備える第１の受信器系統に関連付ける事が出来る。第２の受信器アンテナＲ２は、典型的には周波数ダウンコンバート部３４０を備える第２の受信器系統に関連付ける事が出来る。第１の受信器系統および第２の受信器系統は、別々の周波数基準（クロック）に同期している事が出来る。
送信器アンテナＴ１およびＴ２ならびに受信器アンテナＲ１およびＲ２間の送信チャンネルは、一般的に、チャンネル行列Ｈによって特徴づけられる。第１のベクトルは、第１の送信器アンテナＴ１および第１の受信器アンテナＲ１間のチャンネルを表し、第２の受信器アンテナＲ２は、図３においてはｈ１として指定されている。第２のベクトルは、第２の送信器アンテナＴ２および第１の受信器アンテナＲ１間のチャンネルを表し、第２の受信器アンテナＲ２は、図３においてはｈ２として指定されている。チャンネル行列Ｈは、第１のベクトルｈ１および第２のベクトルｈ２を含む。
受信器は、空間処理および復号化部３５０を備える。空間処理および復号化部３５０は、チャンネル行列Ｈおよび受信されるシンボルに基づいて、当初送信されたシンボルの推定値を生成する。
受信された情報信号は、ｋ個の空間的に離れたストリームを含む送信器から送信されてもよい。一般的に、そのような送信器は、符号化モードをｋ個のストリームそれぞれに適用して、送信すべきデータを符号化する。送信する前に、データはインターリーブされて事前に符号化されてもよい。インターリーブおよび事前符号化は、通信システムにおける公知技術である。データの送信レートやスループットは、ｋ個のストリームそれぞれにおいて用いられる変調、符号化率、および送信手法（ダイバーシチまたは空間多重）によって異なる。
空間処理および復号化部３５０は、受信処理を行って、ｋ個の符号化されたストリームを回復させる。回復されたｋ個のストリームは信号検出され、復号化され、復調されて、データを回復する。アンテナダイバーシチ処理の場合、ｋは１に等しく、よって、１個のストリームしか回復できないことが理解されるべきである。
本発明の実施形態は、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対において第１の推定送信チャンネル要素を含む。次に、較正シンボルが、各送信アンテナから送信される。送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号が受信される。受信された較正シンボルは、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて推定される。送信アンテナおよび受信アンテナの各対についての共通の振幅および位相誤差は、送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって推定される。
図４は、別々にクロック制御された送信器アンテナによって送信されたシンボルの型を示す。第１の送信器アンテナＴ１は、第１の型４１０を送信し、第２の送信器アンテナＴ２は、第２の型４２０を送信する。受信された型４３０は、異なる受信および送信系統における位相および振幅誤差が、送信された型の受信された型をどれほど変形させるものであるかを示す。これらの型は、（位相歪みによって）回転したり、（振幅歪みによって）原点からずれるかまたは原点に向かってずれたりする。
図５は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、複数の送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭを備える。各送信アンテナは、対応する較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭを送信する。送信された較正シンボルであるシンボルｃ１，ｃ２…ｃＭは、チャンネル行列Ｈによって表される送信チャンネルを通り、受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される。
空間処理器５１０は、受信された較正シンボルｘ１，ｘ２…ｘＮおよびチャンネル行列Ｈを用いて、当初送信された較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭの推定値を生成する。
比較器５２０は、当該推定値を実際に送信された較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭと比較して誤差係数ｅ１，ｅ２…ｅＭを生成する。これらの係数は、引き続き送信されるデータシンボルの位相および振幅誤差を補正するために用いる。
一般的に、ｘ＝Ｈｃ＋ｎであり、式中、ｘは受信された信号ｘ１，ｘ２…ｘＮを表すベクトル、Ｈはチャンネル行列、ｃは送信された較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭを表すベクトル、そして、ｎは付加雑音である。
空間処理器５１０の実施形態は、最尤（ＭＬ）受信器を備える。送信された較正シンボルの推定値ｃは、以下のように表される。
ｃ＝ａｒｇｍｉｎｃｔ‖ｘ−Ｈｃｔ‖Ｆ
式中、‖−‖は、フロベニウスのノルムであり、ｃｔは、ｃのとりうる全ての型を表す。
空間処理器５１０の他の実施形態は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信器を備える。送信された較正シンボルの推定値ｃは、以下のように表される。
ｃ＝Ｈ＊（ＨＨ＊＋Ｒｎｎ）−１ｘであり、式中、Ｒｎｎは、受信器で推定した雑音共分散行列である。
空間処理器５１０の他の実施形態は、ゼロフォーシング（ＺＦ）受信器を備える。送信された較正シンボルの推定値ｃは、以下のように表される。
ｃ＝Ｈ＊（ＨＨ＊）−１ｘ
その後、比較ブロック５２０において、共通の位相および振幅誤差が計算される。ｊ番目の送信器および当該受信器間の共通の位相および振幅誤差を計算するには、送信された較正シンボルｃｊと、送信された較正シンボルの受信された推定値ｃｊとを以下のように比較する。
Figure 2006505155
計算された共通の位相および振幅誤差を用いて、送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭから送信され受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される推定されたデータシンボルを補正する事が出来る。
図６は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、一般的に、複数の受信器系統が互いに独立している、複数の送信器アンテナおよび複数の受信器アンテナシステムに適用可能である。一般的に、互いに独立した受信器系統は、互いに独立した基準発振器と同期しており、異なるＲＦ構成要素を有し、または、各受信器系統は、地理的に異なる場所に存在する。
本実施形態は、複数の送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭを備える。各送信アンテナは、対応する較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭを送信する。送信された較正シンボルであるシンボルｃ１，ｃ２…ｃＭは、チャンネル行列Ｈによって表される送信チャンネルを通り、受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される。
Ｈ行列は、Ｍ行Ｎ列の要素を含み、各要素は、図６に示すように番号付けされる。
ｉ番目の受信器アンテナおよび当該送信器間の共通の位相および振幅誤差ｅｊの計算は、全てのＴ１，Ｔ２…ＴＭ送信アンテナから、既知の同一の送信較正シンボルｃ＝ｃ１＝ｃ２＝ｃＭを送信することによって行う事が出来る。ｉ番目の受信器アンテナの受信信号ｘｉは、対応する処理器６１０によって処理される。一般的に、処理器６１０は、いくつかある受信器の設計態様のうちの１つを備え、送信された較正シンボルの推定値ｃを得る。
総チャンネル推定値ブロック６３０は、各受信器アンテナに対応する送信チャンネル要素を総計する。
最尤受信器を実施するには、
ｃｉ＝ａｒｇｍｉｎ‖ｘｉ−ｈｉｃ‖Ｆであり、式中、‖−‖は、フロベニウスのノルムであり、ｈｉは、総スカラチャンネルである。即ち、ｈｉ（総スカラチャンネル）は、受信器アンテナに対応する送信チャンネル要素を合計することによって決定できる。
ＭＭＳＥまたはＺＦ受信器を実施するには、
ｃｉ＝ｈｉ＊（ｈｉｈｉ＊）−１ｘｉである。
ｉ番目の受信器アンテナおよび当該送信器間の共通の位相および振幅誤差ｅｊを計算するには、送信された較正シンボルｃおよび受信された較正シンボルの推定値ｃｉを、比較ブロック６２０を用いて比較する。より特定的には、
ｅｉ＝（ｃｉ）／（ｃ）である。
計算された共通の位相および振幅誤差を用いて、送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭから送信され受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される推定されたデータシンボルを補正する事が出来る。
図７は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、一般的に、複数の送信器系統および複数の受信器系統が共に互いに独立している、複数の送信器アンテナおよび複数の受信器アンテナシステムに適用可能である。一般的に、互いに独立した送信器／受信器系統は、互いに独立した基準発振器と同期しており、異なるＲＦ構成要素を有し、または、各送信器／受信器系統は、地理的に異なる場所に存在する。
本実施形態は、複数の送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭを備える。各送信アンテナは、対応する較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭを送信する。送信された較正シンボルであるシンボルｃ１，ｃ２…ｃＭは、チャンネル行列Ｈによって表される送信チャンネルを通り、受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される。
Ｈ行列は、Ｍ行Ｎ列の要素を含み、各要素は、図７に示すように番号付けされる。
既知の送信較正シンボルｃｊが、ｊ番目の送信アンテナから送信される。ゼロ化またはヌル化されたシンボルが、他の全ての送信アンテナから送信される。ｉ番目の受信器アンテナの受信信号ｘｉは、対応する処理器７１０によって処理される。一般的に、処理器７１０は、いくつかある受信器の設計態様のうちの１つを備え、送信された較正シンボルの推定値ｃを得る。この推定値は、ｊ番目の送信アンテナから送信されｉ番目の受信器アンテナによって受信された較正シンボルのものであり、ｃｊ ｉと表される。
チャンネル要素選択器７２０は、ゼロ化されていない送信アンテナおよび現在の受信アンテナに対応する、チャンネル行列Ｈ内の各要素を選択する。
最尤受信器を実施するには、ｃｊ ｉの推定値は以下のように与えられる。
ｃｊ ｉ＝ａｒｇｍｉｎ‖ｘｉ−ｈｉｊｃｊ‖Ｆ
ＭＭＳＥまたはＺＦ受信器を実施するには、ｃｊ ｉの推定値は以下のように与えられる。
ｃｊ ｉ＝（ｈｉｊ）−１ｘｉ
ｉ番目の受信器アンテナおよびｊ番目の送信器アンテナ間の共通の位相および振幅誤差ｅｊを計算するには、送信された較正シンボルｃおよび受信された較正シンボルの推定値ｃｉを、比較ブロック７３０を用いて比較する。より特定的には、
ｅｉｊ＝（ｃｊ ｉ）／（ｃｊ）である。
計算された共通の位相および振幅誤差を用いて、送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭから送信され受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される推定されたデータシンボルを補正する事が出来る。補正ブロック７４０は、共通の位相および振幅誤差に基づいて、チャンネル行列Ｈ内の要素を補正する。
図８は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態は、一般的に、複数の送信器系統および複数の受信器系統が共に互いに独立している、複数の送信器アンテナおよび複数の受信器アンテナシステムに適用可能である。一般的に、互いに独立した送信器／受信器系統は、互いに独立した基準発振器と同期しており、異なるＲＦ構成要素を有し、または、各送信器／受信器系統は、地理的に異なる場所に存在する。
本実施形態は、複数の送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭを備える。各送信アンテナは、対応する較正シンボルｃ１，ｃ２…ｃＭを送信する。送信された較正シンボルであるシンボルｃ１，ｃ２…ｃＭは、チャンネル行列Ｈによって表される送信チャンネルを通り、受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される。
Ｈ行列は、Ｍ行Ｎ列の要素を含み、各要素は、図８に示すように番号付けされる。
本実施形態は、（前述のＯＦＤＭ送信のような）多キャリア送信の使用、または、所定のタイムスロット中に送信を行う無線通信システム内での使用に適用可能である。
ＯＦＤＭシステムは、送信されたデータを利用可能な周波数スペクトルに分割する多キャリア（またはトーン）を含む。ＯＦＤＭシステムにおいて、各トーンは、隣接するトーンに（独立してまたは無関係に）直交している。ＯＦＤＭシステムは、データのバーストを用い、ある期間の各バーストは、遅延広がりよりもはるかに大きく、遅延広がりによって生じたＩＳＩの影響を最小化する。データは、バースト中に送信され、各バーストは、巡回する接頭辞をデータシンボルの次に有し、および／またはデータシンボルを巡回する接尾語の次に有する。
図８に示すように、既知の送信較正ベクトルｃ（ｔ１）＝…＝ｃ（ｔＴ）が、複数のタイムスロット中または複数のキャリアに乗って送信される。他のタイムスロットまたはキャリアは無効化される。送信アンテナの数およびトーン／タイムスロットの数は、様々な値をとりうる。第１のチャンネル行列Ｈ（ｔ１）は、第１のタイムスロット／第１のキャリアに対応し、第２のチャンネル行列Ｈ（ｔ２）は、第２のタイムスロット／第２のキャリアに対応している。
トーン／スロットｔ１…ｔＴで受信された信号は、ｘ（ｔ１）…ｘ（ｔＴ）で表す事が出来る。受信された信号は、処理部８１０によって処理する事が出来る。受信器の処理は、ＭＬ受信器として、以下のように実施できる。
ｃｊ ｉ＝ａｒｇｍｉｎｃ‖ｘ−ｃＨ‖Ｆであり、式中、
Figure 2006505155
Figure 2006505155
である。なお、‖−‖Ｆは、フロベニウスのノルムである。
また、受信器の処理は、ＭＭＳＥ受信器として、以下のように実施できる。
ｃｉ＝Ｈ＊（ＨＨ＊＋Ｒｎｎ）−１ｘＩであり、式中、Ｒｎｎは、トーン／スロットｔ１…ｔＴでの受信器および受信器アンテナＲ１…ＲＮで推定された雑音共分散行列である。
ｉ番目の受信器アンテナおよびｊ番目の送信器アンテナ間の共通の位相および振幅誤差ｅｊを計算するには、送信された較正シンボルｃおよび受信された較正シンボルの推定値ｃｉを、比較ブロック８２０を用いて比較する。より特定的には、
ｅｉｊ＝（ｃｊ ｉ）／（ｃｉ）である。
計算された共通の位相および振幅誤差を用いて、送信アンテナＴ１，Ｔ２…ＴＭから送信され受信器アンテナＲ１，Ｒ２…ＲＮによって受信される推定されたデータシンボルを補正する事が出来る。補正ブロック８３０は、共通の位相および振幅誤差に基づいて、チャンネル行列Ｈ（ｔ１）およびＨ（ｔ２）内の要素を補正する。
図９は、本発明の一実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。本実施形態は、多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法を含む。多チャンネル無線システムは、複数の送信アンテナおよび複数の受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを含む。
第１の段階９１０は、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対にある送信チャンネル要素を推定することを含む。
第２の段階９２０は、較正シンボルを各送信アンテナから送信することを含む。
第３の段階９３０は、送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信することを含む。
第４の段階９４０は、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定することを含む。
第５の段階９５０は、送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定することを含む。
図１０は、本発明の一実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。本実施形態は、多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法を含む。多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを含む。
第１の段階１０１０は、多キャリア送信信号の複数のキャリアについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対にある送信チャンネル要素を推定することを含む。
第２の段階１０２０は、多キャリア送信信号の複数のキャリアについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信することを含む。
第３の段階１０３０は、送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信することを含む。
第４の段階１０４０は、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定することを含む。
第５の段階１０５０は、送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定することを含む。
図１１は、本発明の一実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。本実施形態は、多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法を含む。多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを含む。
第１の段階１１１０は、複数の送信タイムスロットについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対にある送信チャンネル要素を推定することを含む。
第２の段階１１２０は、複数の送信タイムスロットについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信することを含む。
第３の段階１１３０は、送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信することを含む。
第４の段階１１４０は、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定することを含む。
第５の段階１１５０は、送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定することを含む。
図１２は、本発明の一実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。本実施形態は、多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法を含む。多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを含む。
第１の段階１２１０は、多キャリア送信信号の複数のキャリアおよび複数のタイムスロットについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対にある送信チャンネル要素を推定することを含む。
第２の段階１２２０は、多キャリア送信信号の複数のキャリアおよび複数のタイムスロットについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信することを含む。
第３の段階１２３０は、送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信することを含む。
第４の段階１２４０は、受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定することを含む。
第５の段階１２５０は、送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定することを含む。
本発明の具体的な実施形態を説明および例示してきたが、本発明は、説明および例示してきた部分の具体的な形式や配置に限定されるものではない。本発明は、請求項によってのみ限定される。
システム送信器からシステム受信器への複数の経路を備える従来の無線システムを示す。 互いに空間的に離れた送信アンテナと、互いに空間的に離れた受信アンテナとを備える従来の無線システムを示す。 本発明の一実施形態を示す。 別々にクロック制御されたアンテナによって送信されたシンボルの型を示す。 本発明の他の実施形態を示す。 本発明の他の実施形態を示す。 本発明の他の実施形態を示す。 本発明の他の実施形態を示す。 本発明の一実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。 本発明の他の実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。 本発明の他の実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。 本発明の他の実施形態に含まれる段階または動作のフローチャートを示す。

Claims (20)

  1. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法であって、
    前記多チャンネル無線システムが、複数の送信アンテナおよび複数の受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記方法が、
    多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する段階と、
    較正シンボルを各送信アンテナから送信する段階と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する段階と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する段階と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する段階と
    を備える、方法。
  2. 空間的に処理された受信データシンボルを、推定された共通の振幅および位相誤差を用いて補正する段階
    を更に備える、請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  3. 推定された送信チャンネル要素を、共通の振幅および位相誤差を用いて補正する段階
    を更に備える、請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  4. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに独立しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに従属しており、
    前記方法が、
    送信アンテナおよび受信アンテナの各対における送信チャンネル要素からチャンネル行列を作成する段階を更に備え、
    前記空間処理が、
    受信された較正シンボルを、チャンネル行列および最尤（ＭＬ）受信器の等価構造を用いて推定することを含む、
    請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  5. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに独立しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに従属しており、
    前記方法が、
    送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信乗数推定値から、チャンネル行列を作成する段階を更に備え、
    前記空間処理が、
    受信された較正シンボルを、チャンネル行列および最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）受信器の等価構造を用いて推定することを含む、
    請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  6. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに独立しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに従属しており、
    前記方法が、
    送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信乗数推定値から、チャンネル行列を作成する段階を更に備え、
    前記空間処理が、
    受信された較正シンボルを、チャンネル行列およびゼロフォーシング（ＺＦ）受信器の等価構造を用いて推定することを含む、
    請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  7. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに独立しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに従属しており、
    前記方法が、
    送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信乗数推定値から、チャンネル行列を作成する段階を更に備え、
    前記空間処理が、
    受信された較正シンボルを、チャンネル行列および判定帰還型等価器（ＤＦＥ）の等価構造を用いて推定することを含む、
    請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  8. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに従属しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに独立しており、
    同一の送信較正シンボルが全ての送信アンテナから送信され、
    前記方法が、
    受信アンテナに対応する送信チャンネル要素を合計することによって、各受信器アンテナの総チャンネルスカラを生成する段階を更に備え、
    前記空間処理が、
    各受信器アンテナについての受信された較正シンボルを、対応する総チャンネルスカラおよび最尤（ＭＬ）受信器の等価構造を用いて推定することを含む、
    請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  9. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに従属しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに独立しており、
    同一の送信較正シンボルが全ての送信アンテナから送信され、
    前記方法が、
    受信アンテナに対応する送信チャンネル要素を合計することによって、各受信器アンテナの総チャンネルスカラを生成する段階を更に備え、
    前記空間処理が、
    各受信器アンテナについての受信された較正シンボルを、対応する総チャンネルスカラおよびゼロフォーシング（ＺＦ）受信器の等価構造を用いて推定することを含む、
    請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  10. 送信アンテナに関連した送信系統が互いに独立しており、受信器アンテナに関連した受信器系統が互いに独立しており、
    各送信アンテナからの較正シンボルの送信が、他の全ての送信アンテナがゼロ化されている間に各送信アンテナからの較正シンボルの送信を順次行うことを含み、
    前記方法が、
    送信アンテナおよび受信器アンテナの各対について、送信チャンネル要素を反転することによって反転チャンネル要素を作成する段階と、
    対応する受信器アンテナの受信された信号および対応する反転チャンネル要素の空間処理に基づいて、各受信器アンテナについて、受信された較正シンボルを推定する段階と
    を更に備える、請求項１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  11. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法であって、多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記方法が、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する段階と、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信する段階と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する段階と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する段階と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する段階と
    を備える、方法。
  12. 前記空間処理が、
    推定された送信チャンネル要素と、ＭＬ，ＭＭＳＥ，ＺＦおよびＤＦＥ受信器のうち少なくとも１つの等価構造とを用いて、受信された較正シンボルを推定することを含む、
    請求項１１に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  13. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法であって、多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記方法が、
    複数の送信タイムスロットについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する段階と、
    複数の送信タイムスロットについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信する段階と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する段階と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する段階と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する段階と
    を備える、方法。
  14. 前記空間処理が、
    推定された送信チャンネル要素と、ＭＬ，ＭＭＳＥ，ＺＦおよびＤＦＥ受信器のうち少なくとも１つの等価構造とを用いて、受信された較正シンボルを推定することを含む、
    請求項１３に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  15. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法であって、多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記方法が、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアおよび複数のタイムスロットについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する段階と、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアおよび複数のタイムスロットについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信する段階と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する段階と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する段階と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する段階と
    を備える、方法。
  16. 前記空間処理が、
    推定された送信チャンネル要素と、ＭＬ，ＭＭＳＥ，ＺＦおよびＤＦＥ受信器のうち少なくとも１つの等価構造とを用いて、受信された較正シンボルを推定することを含む、
    請求項１５に記載の多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定する方法。
  17. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定するための装置であって、多チャンネル無線システムは、複数の送信アンテナおよび複数の受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記装置が、
    多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する手段と、
    較正シンボルを各送信アンテナから送信する手段と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する手段と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する手段と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する手段と
    を備える、装置。
  18. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定するための装置であって、多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記装置が、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する手段と、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信する手段と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する手段と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する手段と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する手段と
    を備える、装置。
  19. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定するための装置であって、多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記装置が、
    複数の送信タイムスロットについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する手段と、
    複数の送信タイムスロットについて、較正シンボルを各送信アンテナから送信する手段と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する手段と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する手段と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する手段と
    を備える、装置。
  20. 多チャンネル無線システムの共通の振幅および位相誤差を推定するための装置であって、多チャンネル無線システムは、少なくとも１つの送信アンテナおよび少なくとも１つの受信器アンテナ間に形成された複数の送信チャンネルを備え、
    前記装置が、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアおよび複数のタイムスロットについて、多チャンネル無線システムの送信アンテナおよび受信器アンテナの各対における送信チャンネル要素を推定する手段と、
    多キャリア送信信号の複数のキャリアおよび複数のタイムスロットについて、
    較正シンボルを各送信アンテナから送信する手段と、
    送信チャンネルを通ってきた較正シンボルに対応する信号を受信する手段と、
    受信された信号および推定された送信チャンネル要素の空間処理に基づいて、受信された較正シンボルを推定する手段と、
    送信された較正シンボルを受信された較正シンボルと比較することによって、送信および受信アンテナの各対について、共通の振幅および位相誤差を推定する手段と
    を備える、装置。
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