JP4573834B2 - 時間直交シンボルを使用する複数アンテナ通信システムにおける後方互換性通信のための方法および装置 - Google Patents

Description

本出願は、それぞれ参照によって本明細書に組み込まれている、米国仮出願第６０／４８３７１９号、２００３年６月３０日出願、および米国仮出願第６０／５２８１６９号、２００３年１２月９日出願の利益を主張する。本出願は、それぞれ本明細書と同時に出願され、かつ参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｄｉａｇｏｎａｌ Ｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒｓ Ａｃｒｏｓｓ ａ Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａｓ」、米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｌｏｗｅｒ Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」、および米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ ＦＤＭ−Ｂａｓｅｄ Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」
米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ ＦＤＭ−Ｂａｓｅｄ Ｐｒｅａｍｂｌｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ」にも関係する。

本発明は、一般的には、無線通信システムに関し、より具体的には、複数アンテナ通信システムについてチャネル推定を可能にするフレーム構造に関する。
ＯＦＤＭ変調に基づくほとんどの既存無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）システムは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格またはＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格（これ以後「ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ」）に準拠する。たとえば、参照によって本明細書に組み込まれている、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ−１９９９、「Ｐａｒｔ１１」：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ＧＨｚ Ｂａｎｄ］を参照されたい。複数高分解能テレビジョン・チャネルなど、発展する応用分野を支援するために、ＷＬＡＮシステムは、さらに増大しつつあるデータ率を支援することができなければならない。したがって、次世代ＷＬＡＮシステムは、頑強性および容量の増大を提供すべきである。

複数の送信アンテナおよび受信アンテナが、頑強性および容量の両方の増大を提供するために提案された。頑強性の増大は、複数アンテナを有するシステムにおいて導入される空間多様性および追加利得を利用する技法により達成することができる。容量の増大は、帯域幅効率のよい複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）技法で複数経路フェーディング環境において達成することができる。

ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、複数の送信アンテナ上において別々のデータ・ストリームを送信し、各受信器が、複数受信アンテナ上においてこれらのデータ・ストリームの組合わせを受信する。しかし、受信器において異なるデータ・ストリームを区別して、適切に受信することは、困難である。様々なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ復号技法が既知であるが、一般に、正確なチャネル推定の利用可能性に依存する。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ復号技法の詳細な議論については、たとえば、参照によって本明細書に組み込まれている、Ｐ．Ｗ．ウォルニアンスキ（Ｗｏｌｎｉａｎｓｋｙ）ら、「Ｖ−Ｂｌａｓｔ：Ａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｒｅａｌｉｚｉｎｇ Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ Ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｒｉｃｈ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ」、１９９８ ＵＲＳＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９８年９月）を参照されたい。

異なるデータ・ストリームを適切に受信するために、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信器は、トレーニングによりチャネル・マトリックスを獲得しなければならない。これは、同期およびチャネル推定技法を実施するために、一般に、特定のトレーニング・シンボルまたはプリアンブルを使用することによって達成される。トレーニング・シンボルは、システムの全オーバーヘッドを増大させる。さらに、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、Ｎ_ｔを送信器の数、Ｎ_ｒを受信器の数として、全体でＮ_ｔＮ_ｒのチャネル要素を推定する必要があり、これにより、長トレーニング長のＮ_ｔが増大することがある。
米国仮出願第６０／４８３７１９号、２００３年６月３０日出願 米国仮出願第６０／５３８５６７号、２００４年１月２３日出願 米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｎｇ Ｓｙｍｂｏｌｓ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｄｉａｇｏｎａｌ Ｌｏａｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒｓ Ａｃｒｏｓｓ ａ Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ Ａｎｔｅｎｎａｓ」 米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｌｏｗｅｒ Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」 米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｕｓｉｎｇ Ｔｉｍｅ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｓｙｍｂｏｌｓ」 ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ−１９９９、「Ｐａｒｔ１１」：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ：Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｉｖｅ ＧＨｚ Ｂａｎｄ］ Ｐ．Ｗ．ウォルニアンスキ（Ｗｏｌｎｉａｎｓｋｙ）ら、「Ｖ−Ｂｌａｓｔ：Ａｎ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｒｅａｌｉｚｉｎｇ Ｖｅｒｙ Ｈｉｇｈ Ｄａｔａ Ｒａｔｅｓ Ｏｖｅｒ ｔｈｅ Ｒｉｃｈ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ」、１９９８ ＵＲＳＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（１９９８年９月）

したがって、周波数領域または時間領域において直交する信号を使用してＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいてチャネル推定およびトレーニングを実施する方法およびシステムが必要である。さらに、現行ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格（ＳＩＳＯ）システムと互換性のあるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおいてチャネル推定およびトレーニングを実施して、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭベースＷＬＡＮシステムがＳＩＳＯシステムと効率的に共存することを可能にする方法およびシステムが必要である。

一般的に、低次受信器（すなわち、送信器よりアンテナの数が少ない受信器）によってシンボルを解釈することができるように、フレーム構造に従って複数アンテナ通信システムにおいてシンボルを送信する方法および装置が開示される。開示されるフレーム構造は、Ｎの送信アンテナのそれぞれの上において送信される少なくとも１つの長トレーニング・シンボルおよびＮ−１の追加の長トレーニング・シンボルを有するレガシ・プリアンブルを備える。レガシ・プリアンブルは、たとえば、少なくとも１つの短トレーニング・シンボル、少なくとも１つの長トレーニング・シンボル、および少なくとも１つのＳＩＧＮＡＬ場を含む８０２．１１ａ／ｇプリアンブルとすることが可能である。

本発明の一態様によれば、Ｎの送信アンテナのそれぞれの上における長トレーニング・シンボルのそれぞれのシーケンスは、時間直交性である。長トレーニング・シンボルは、互いに関して位相シフトを長トレーニング・シンボルのそれぞれに導入することによって、時間について直交とすることができる。このようにして、本発明による送信器は、低次受信器と後方互換性であることが可能であり、低次受信器は、送信シンボルを解釈して、適切な持続時間中、遅延させることができる。
本発明のより完全な理解、ならびに本発明の他の特徴および利点が、以下の詳細な記述および図面を参照することによって得られるであろう。

本発明は、後方互換性ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムを対象とする。図１は、源信号Ｓ_１からＳ_Ｎｔ、送信器ＴＲＡＮＳＭＩＴ_１からＴＲＡＮＳＭＩＴ_Ｎｔ、送信アンテナ１１０−１から１１０−Ｎ_ｔ、受信アンテナ１１５−１から１１５−Ｎ_ｒ、および受信器ＲＸ_１からＲＸ_Ｎｒを備える例示的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００を示す。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００は、複数の送信アンテナ１１０上において別々のデータ・ストリームを送信し、各受信器ＲＸは、これらのデータ・ストリームの組合わせを受信する。異なるデータ・ストリームＳ_１からＳ_Ｎｔを抽出および検出するために、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信器ＲＸは、図１に示されるように、トレーニングによりチャネル行列Ｈを得なければならない。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格は、短トレーニング・シンボルおよび長トレーニング・シンボルからなるＯＦＤＭベース無線ローカル・エリア・ネットワーク・システムについて、周波数領域においてプリアンブルを規定する。短トレーニング・シンボルは、フレーム検出、自動利得制御（ＡＧＣ）、および粗同期に使用することができる。長トレーニング・シンボルは、微同期およびチャネル推定に使用することができる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格による長トレーニング・シンボルは、６４のサブキャリアからなり、図２に示されるように規定される。図３は、図２のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ長トレーニング・シンボルの周波数領域表示を示す。

ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムの理想的なトレーニング・シンボルは、周波数領域または時間領域において直交する。本発明の一態様によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格の長トレーニング・シンボルは、異なる送信アンテナ上において各送信ブランチについて様々な送信長トレーニング・シンボルを位相シフトさせることによって、時間直交とされる。

後方互換性
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムは、既存システムと共存するように、現行のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格に対して後方互換性であることが必要であることが好ましいが、その理由は、同じ共有無線媒体において動作するからである。本明細書において開示されるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムにおけるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ長トレーニング・シンボルの使用は、後方互換性であり、かつＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇシステムおよび他の次数（すなわち、異なる数の受信器／送信器を備える）のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムと共存することができるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムを提供する。本明細書において使用される際に、後方互換性は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムが、（ｉ）現行規格を支援する、（ｉｉ）ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信の持続時間中、（選択的に）遅延させる（または待機する）ことができることが必要であることを意味する。ＭＩＭＯフォーマットにおいて送信されたデータを受信することができないＮ_ｒの受信アンテナ、または他の数の受信アンテナを有するあらゆるシステムが、送信持続時間中、遅延させることができるが、その理由は、送信の開始を検出し、長トレーニング・シンボルに続くＳＩＧＮＡＬ場に含まれているこの送信の長さ（持続時間）を取り出すことができるからである。

長トレーニング・シンボルを使用するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステム１００が、２つの方式でＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇシステムと後方互換式に通信することができる。第１に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格に従ってデータを送信するために、１つのアンテナに縮小することが可能である。第２に、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ受信器は、通常のＯＦＤＭフレームとして、すべての活動送信器からのＭＩＭＯ送信を解釈することができる。すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ受信器は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ受信器が、ＭＩＭＯ送信の持続時間中、遅延させることを可能にする方式で、データのＭＩＭＯ送信を解釈することができる。適切な遅延機構のより詳細な議論については、たとえば、参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許出願、名称「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｂａｃｋｗａｒｄｓ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ａ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ Ｌｏｗｅｒ Ｏｒｄｅｒ Ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ」を参照されたい。

異なる送信アンテナ上において反復されるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇプリアンブル構造の少なくとも１つの長トレーニング場を使用するＭＩＭＯシステムは、後方互換性を達成するために、１アンテナ構成に縮小することができる。いくつかの変形形態が、長トレーニング・シンボルを直交させるために可能である。一変形形態では、長トレーニング・シンボルは、上記で記述された方式で、様々な送信アンテナにわたって対角的にロードすることができる。他の変形形態では、８０２．１１ａ長トレーニング・シーケンスは、各アンテナ上において時間について反復される。たとえば、２つのアンテナの実施態様では、信号場が続く長トレーニング・シーケンスが、第１アンテナ上において送信され、これに続いて、長トレーニング・シーケンスが第２アンテナ上で送信される。他の変形形態は、周波数領域における直交性に基づくＦＤＭベースＭＩＭＯ−ＯＦＤＭプリアンブル構造を使用する。

本発明の一態様によれば、時間直交プリアンブル構造が使用され、それにより、８０２．１１ａ／ｇプリアンブルは、各アンテナ上において同時に送信され、１つまたは複数の追加のトレーニング・シンボルが続く。時間直交性は、追加のトレーニング・シンボルのそれぞれを区別するために、位相シフトを使用することによって維持される。たとえば、図５に関して以下で議論される２つのアンテナの実施態様では、１つの追加のトレーニング・シンボルが各アンテナ上において送信され、それぞれが反対の極性を有する。

図４は、従来のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇプリアンブル構造４００を示し、図５は、本発明の特徴を組み込むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭプリアンブル構造５００を示す。図４に示されるように、ＬＴ１およびＬＴ２は、それぞれ、長トレーニング・シンボルであり、ＳＩＧＮＡＬは、ＳＩＧＮＡＬ場である。８０２．１１ａ／ｇプリアンブルには、データが続く。ＭＩＭＯデバイスでは、各送信アンテナに利用可能な長トレーニング・シンボルを有することが必要である。したがって、８０２．１１ａ／ｇと後方互換性であり、一方、各送信アンテナのチャネル情報を提供するＭＩＭＯプリアンブルおよびＳＩＧＮＡＬ場が必要である。すなわち、１つの送信器ブランチ上において送信されるトレーニング・シンボルのシーケンスは、他のブランチ上において送信されるシーケンスに直交することが必要である。

図５は、本発明によるレガシ・デバイスと互換性である時間直交長トレーニング・シンボルを有するＭＩＭＯプリアンブル５００を示す。図５に示される例示的なＭＩＭＯプリアンブル５００は、２×Ｍ ＭＩＭＯ実施態様についてであり、２つの送信アンテナおよびＭ（本明細書ではＮ_ｒとも呼ばれる）の受信アンテナ（本発明の範囲外にある）を有する。ＭＩＭＯプリアンブル５００は、レガシ・プリアンブル５１０を両方の送信アンテナにおいて同時に送信することによって、レガシ・プリアンブル５１０を完全な状態で維持する。８０２．１１ａ／ｇプリアンブル５１０の後、本発明によって提供される１つまたは複数の追加のトレーニング・シンボル５２０が送信される。

図５に示される実施態様では、新しいトレーニング・シンボル５２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ長トレーニング・シンボル（すなわち、１．６マイクロ秒ガード空間および２かける３．２マイクロ秒ＩＥＥＥ長トレーニング・データ）と同一であるが、１つの送信アンテナ上における追加の長トレーニング・シンボルの極性は異なる。第２送信アンテナは、反対の極性を有する、すなわち−１が乗算された第２長トレーニング・シンボルを送信する。したがって、追加の長トレーニング・シンボル５２０について、長トレーニング場の対掌（ａｎｔｉ−ｐｏｄａｌ）同時送信が、ＴＸ１およびＴＸ２について使用される。

デジタル処理技法が、Ｍの受信器のそれぞれにおいて各送信アンテナのチャネル転送機能を得るために使用される。さらに、ＭＩＭＯプリアンブル５００は、周波数の同期およびシンボルの時間調整を可能にする。

送信されたトレーニング・シーケンスは、ＴＸｎをｎ番目の送信アンテナを、ｉを離散時間インジケータ（ｉ番目の送信された長トレーニング・シンボル）として、

と表される。長トレーニング・シンボルは、図３の８０２．１１ａ／ｇ長トレーニング・シーケンスと同一であると想定する。したがって、各アンテナにおいて送信されるトレーニング・シーケンスは、以下のようになる。

受信器ｍの受信長トレーニング・シンボルのｉ番めのセットを

と呼ぶ。送信アンテナＴＸｎおよび受信アンテナＲＸｍに関係付けられる長トレーニング・シンボルは、

と呼ばれ、以下のように、１および２に等しいｎについて、それぞれ追加および減算することによって得られる。

シンボル

から、チャネル係数は、８０２．１１ａ／ｇ規格に基づいてシステムに適用される技法を使用して推定することができる。
Ｎの送信アンテナへの拡張

図５のＭＩＭＯプリアンブル５００と後方互換性である２つのアンテナは、Ｎの送信アンテナ（本明細書ではＮ_ｔとも呼ばれる）およびＭの受信アンテナ（本明細書ではＮ_ｒとも呼ばれる）を有するシステムに拡張することができる。図６は、本発明によるレガシ・デバイスと互換性である時間直交長トレーニング・シンボルを有するＮの送信ブランチについてＭＩＭＯプリアンブル６００を示す。図６に示されるように、ＭＩＭＯプリアンブル６００は、全体でＮの長トレーニング・シンボルを各送信ブランチ上において含むように、図５のＭＩＭＯプリアンブル５００を拡張する。ＭＩＭＯプリアンブル６００は、各送信アンテナ上においてレガシ・プリアンブル６１０を同時に送信することによって、レガシ・プリアンブル６１０を完全な状態で維持する。８０２．１１ａ／ｇプリアンブル６１０の後、本発明によって提供されるＮ−１の追加のトレーニング・シンボル６２０が、各送信アンテナ上において送信される。

本発明の一態様によれば、各送信ブランチ上で送信されるＮの長トレーニング・シンボルは、以下において議論されるように、Ｎの長トレーニング・シンボルを時間について直交とするために、位相シフトによって区別される。したがって、所与の送信ブランチ上の長トレーニング・シンボルのシーケンスは、他の送信ブランチ上の長トレーニング・シンボルのシーケンスと直交する。

２×Ｍシステムについて上記で使用されたのと同じ表記を使用すると、送信されたプリアンブルは、以下によって与えられる。

受信器ｍの受信長トレーニング・シンボルのｉ番めのセットは、

と表される。送信アンテナＴＸｎおよび受信アンテナＲＸｍに関係付けられるＬＴは、

と表され、以下によって得られる。

以前に記述された２×Ｍの場合は、プリアンブル６００の特別な場合であり、再び、

を使用して、８０２．１１ａ／ｇシステムの場合と同様の方式で、チャネル係数を推定することができることに留意されたい。

８０２．１１ａ／ｇに基づくＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ装置では、ＭＩＭＯ送信の先行表示を得ることが有用である。ＳＩＧＮＡＬ場の予約ビット（ビット４）は、このために使用することができる。レガシ・デバイスは、このビットを無視すべきであり、ＴＧｎ装置は、ＭＩＭＯが送信されるとき、このビットを設定し、レガシ・モードにおいてこのビットをリセットすることができる。ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、レガシ・デバイスがこのビットを設定することが可能であるように、予約ビットの値を規定しないことに留意されたい。ＭＩＭＯ受信器は、それを認識すべきであり、かつ、レガシ・モードに戻ることができるべきである。ＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、送信器がビットを値「０」にリセットすることを必要とするが、受信器がこのビットを無視することも必要とする。

サービス領域（ＢＳＳまたはＩＢＳＳ）内において、ＭＩＭＯモードにおける送信アンテナの数を劇的に変更することができ、このアンテナ数が、１またはＮ（ビーコンあたり）へのアクセス点によって決定されない場合、ＰＨＹが、アンテナ数の先行表示を有することが有用である。これに対する解決法は、ＳＩＧＮＡＬ場の後の場が、後続の送信アンテナの数および長トレーニング場の数を示すことである。これは、レガシ６Ｍｂｐｓモードにおいて送信されることができることが可能である。さらに、場は、様々な符号化方式、チャネル結合選択肢、および長トレーニング・フォーマットなどの情報を含むことができる。

図７は、本発明によるレガシ装置と互換性がある時間直交長トレーニング・シンボルを有する２つの例示的な送信ブランチについてＭＩＭＯプリアンブル７００を示す。図７に示されるように、ＭＩＭＯプリアンブル７００は、送信アンテナ数を規定する追加の場７１５（ＮＴｘ）を含むように、図５のＭＩＭＯプリアンブル５００を拡張する。ＭＩＭＯプリアンブル７００は、レガシ・プリアンブル７１０を両方の送信アンテナ上において同時に送信することによって、レガシ・プリアンブル７１０を完全な状態で維持する。８０２．１１ａ／ｇプリアンブル６１０の後、追加の場７１５（ＮＴｘ）および本発明によって提供される１つの追加のトレーニング・シンボル７２０が、両方の送信アンテナ上において送信される。

本発明の技法に関連するオーバーヘッドは、ペイロードに比較して相対的な長いトレーニングからなる。固定最大パケット・サイズでは、ＤＡＴＡ部分は、ＭＩＭＯに関してより短くなり、一方、トレーニングは、対応してより長くなることに留意されたい。したがって、比は、２次式で悪くなる。これを防止する解決法は、より短い長トレーニング場を使用することである。長トレーニング場は、通常、ガード間隔および２つの長トレーニング・シンボル、全体で８マイクロ秒を有する。性能は、ＭＩＭＯトレーニングでは同じ２重長トレーニング・シンボルの場合によりよくなるが、単一の長トレーニング・シンボルを有すれば十分であろう。さらに、随意選択で、より小さいガード間隔を適用することができ、たとえば、通常のＯＦＤＭシンボルのガード間隔は、１．６マイクロ秒である代わりに、０．８マイクロ秒である。両特徴は、上記で記述されたように、随意選択として、追加の場７１５において示されることが可能である。

図８は、本発明の特徴を組み込む例示的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信器８００のブロック図である。図８に示されるように、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信器８００は、複数の受信アンテナ８１５−１から８１５−Ｎ_ｒおよび受信器ＲＸ１からＲＸ_Ｎｒを含む。時間および周波数の同期が、ステージ８２０において実施され、同期受信信号は、周期的接頭辞を除去するステージ８２５およびチャネル推定ステージ８３５に加えられる。周期的接頭辞がステージ８２５において除去された後、第１フーリエ変換（ＦＦＴ）が、ステージ８３０において実施される。検出および復号ブロック８４５が、チャネル推定８３５を使用して、ＭＩＭＯ検出（Ｎｃのサブキャリアについて）、位相シフト、および振幅ドループ訂正、デマッピング、デインタリービング、デパンチュリング（ｄｅｐｕｎｔｕｒｉｎｇ）、および復号を実施する。

ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信器８００は、以下のように、トレーニング・シンボルおよびＳＩＧＮＡＬ場の検出で、チャネル推定８３５を実施することができる。
１．ＳＮＲにおいて得るために、ＳＩＧＮＡＬ場の前に受信された２つの長トレーニング・シンボルＬＴを追加する。
２．結果的な長トレーニング・シンボルを周波数領域に変形する。
３．長トレーニング・シンボルを復調し、すべての送信アンテナから考慮される受信アンテナまでのチャネル要素合計の推定を得る。
４．ＳＩＧＮＡＬ場を周波数領域に変換する。
５．チャネル推定の合計の推定を使用して、ＳＩＧＮＡＬ場（および利用可能であればＮＴＸ場）を検出して、復号する。
６．これが、パケットが受信器（十分な数の受信アンテナ）について検出可能であることを示す場合、以前に説明されたようにチャネル推定が続行され、そうでない場合、パケットの長さ中、遅延させる。

本明細書において示され、かつ記述された実施形態および変形形態は、本発明の原理の単なる例示であり、また、当業者なら、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに、様々な修正を実施することができることを理解されたい。

Ｎ_ｔの送信器、Ｎ_ｒの受信器からなる従来の複数アンテナ通信システムを示す図である。 逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）の入力において見た、６４のサブキャリアからなるＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格による従来の長トレーニング・シンボルを示す図である。 従来のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格の長トレーニング・シンボルの周波数領域表示を示す図である。 従来のＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇプリアンブル構造を示す図である。 本発明による、２つの送信ブランチについて時間直交長トレーニング・シンボルを有するＭＩＭＯプリアンブルを示す図である。 本発明による、時間直交長トレーニング・シンボルを有するＮの送信ブランチについてＭＩＭＯプリアンブルを示す図である。 ２つの送信ブランチを有する実施態様について、時間直交長トレーニング・シンボルを有する代替ＭＩＭＯプリアンブルを示す図である。 本発明による、例示的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信器のブロック図である。

Claims (10)

1. Ｎの送信アンテナを有する複数アンテナ通信システムにおいてデータを送信する方法であって、
   レガシ・プリアンブルおよび少なくとも１つの追加の長トレーニング・シンボルを前記Ｎの送信アンテナのそれぞれの上において送信する工程を含み、前記レガシ・プリアンブルは、少なくとも１つの長トレーニング・シンボルから成り、前記Ｎの送信アンテナのそれぞれの上の前記長トレーニング・シンボルの各々のシーケンスは直交しており、前記長トレーニング・シンボルの各々は、前記Ｎ個の送信アンテナのうちの１つのものの上で送信された前記トレーニング・シンボルのうちの少なくとも２つのものの間に位相シフトを導入することによって、時間直交性を有する方法。
2. 前記レガシ・プリアンブルが、少なくとも１つの短トレーニング・シンボルおよび少なくとも１つのＳＩＧＮＡＬ場のひとつまたは複数をさらに備える、請求項１に記載の方法。
3. Ｎが２であり、前記送信工程が、少なくとも１つの長トレーニング・シンボルおよび１つの追加の長トレーニング・シンボルを有するレガシ・プリアンブルを前記２つの送信アンテナのそれぞれの上において送信する工程をさらに含み、前記送信アンテナの１つが、反対極性を有する前記長トレーニング・シンボルの１つを送信する、請求項１に記載の方法。
4. 低次受信器が、前記送信データを解釈することができる、請求項１に記載の方法。
5. 送信アンテナの前記数Ｎ、使用される符号化スキームおよびチャネル結合選択肢、さらに長トレーニング・シンボル・フォーマットを示す１つまたは複数の場を送信する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法
6. 複数のアンテナ通信システムにおける送信器であって、送信器回路および
   レガシ・プリアンブルおよび少なくとも１つの追加の長トレーニング・シンボルをＮの送信アンテナのそれぞれの上において送信するためのＮの送信アンテナを備え、前記レガシ・プリアンブルは少なくとも１つの長トレーニング・シンボルから成り、前記長トレーニング・シンボルのそれぞれは直交しており、および前記長トレーニング・シンボルの各々は、前記Ｎ個の送信アンテナのうちの１つのものの上で送信された前記トレーニング・シンボルのうちの少なくとも２つのものの間に位相シフトを導入することによって、時間直交性を有する、送信器。
7. 前記レガシ・プリアンブルが、少なくとも１つの短トレーニング・シンボルおよび少なくとも１つのＳＩＧＮＡＬ場の１つまたは複数をさらに備える、請求項６に記載の送信器。
8. 低次受信器が、前記送信されたデータを解釈することができる、請求項６に記載の送信器。
9. 複数のアンテナ通信システムにおいて、Ｎの送信アンテナを有する送信器によって送信されるデータを少なくとも１つの受信アンテナ上において受信するための方法であって、
   レガシ・プリアンブルおよび少なくとも１つの追加の長トレーニング・シンボルを前記Ｎの送信アンテナのそれぞれの上において受信する工程であって、前記レガシ・プリアンブルが少なくとも１つの長トレーニング・シンボルおよび前記データの持続時間の表示から成り、前記Ｎの送信アンテナのそれぞれの上における前記長トレーニング・シンボルのそれぞれのシーケンスが直交し、持続時間の前記表示を低次受信器によって解釈し得るように、前記レガシ・プリアンブルが送信され、および前記長トレーニング・シンボルの各々が、前記Ｎ個の送信アンテナのうちの１つのものの上で送信された前記トレーニング・シンボルのうちの少なくとも２つのものの間に導入された位相シフトにより時間直交性を有するような工程と、
   前記表示持続時間中遅延させる工程とを含む、方法。
10. Ｎの送信アンテナを有する少なくとも１つの送信器を有する複数のアンテナ通信システムにおける受信器であって、
    受信器回路および
    レガシ・プリアンブルおよび少なくとも１つの追加の長トレーニング・シンボルを前記Ｎの送信アンテナのそれぞれの上において受信するための少なくとも１つの受信アンテナであって、前記レガシ・プリアンブルが少なくとも１つの長トレーニング・シンボルおよび前記データの送信の持続時間の表示からなり、前記Ｎの送信アンテナのそれぞれの上における前記長トレーニング・シンボルのそれぞれのシーケンスが直交し、持続時間の前記表示を低次受信器によって解釈し得るように、前記レガシ・プリアンブルが送信され、前記長トレーニング・シンボルの各々が、前記Ｎ個の送信アンテナのうちの１つのものの上に送信された前記トレーニング・シンボルのうちの少なくとも２つのものの間に導入された位相シフトにより時間直交性を有するような少なくとも１つの受信アンテナと、
    前記表示持続時間中、遅延させる手段とを備える、受信器。

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