JP4620051B2 - 高データ速度広帯域パケット化無線通信信号の多アンテナ送信機ビーム形成装置および方法 - Google Patents
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Description
狭帯域信号および広帯域信号
現在用いられている無線通信システムの大部分は狭帯域信号用の通信システムである。狭帯域信号の周波数帯域幅は数十キロヘルツ(kHz)(例えば50kHz)から数百キロヘルツ(例えば500kHz)の範囲にある。これに対して、広帯域信号の帯域幅は1MHz以上である。
広帯域信号の一つのタイプは、IEEE802.11規格によるWLANで用いる信号である。このIEEE802.11規格は、WLAN用の媒体アクセス制御(MAC)使用および物理レイヤ(PHY)使用の概要を規定している。
代表的な従来技術の送信機100を図1Aに示す。送信機100は、図示のとおり互いに接続した符号器110と、変調器120と、D−A変換器130と、無線周波数(RF)前置装置140とを含む。
例えば、無線通信システムは、フェーディングを伴う通信チャネルを通じて信号を送信するなどのチャネル効果に遭遇し得る。通信チャネルのフェーディングはマルチパスや伝送損失などによって生ずる。
アンテナダイバーシティはフェーディングを伴うチャネルやマルチパスを伴うチャネルに対処する技法である。送信アンテナダイバーシティ付きの無線通信システムでは、信号送信に多アンテナ付きの送信機を用いる。
代表的な従来技術のダイバーシティ付き送信機160を図1Bに示す。この送信機160は、互いに接続した符号器110と、変調器120と、D−A変換器130と、RF前置装置140と、複数のアンテナ150および164とを含む。
アンテナダイバーシティ付きの無線通信システムにおけるもう一つのダイバーシティ手法は送信ビーム形成手法である。送信ビーム形成方法利用の場合は、無線通信システムに、送信ビーム形成機能付きの多アンテナ送信機を備える。代表的な従来技術の送信ビーム形成機能付きの多アンテナ送信機170を図1Cに示す。この送信機170は、図示のとおり互いに接続した符号器110,送信機120,D−A変換器130,送信ビーム形成器172,および多アンテナ150,174を備える。
空間−時間符号化は、アンテナダイバーシティ付きの無線通信システムが伝送のために信号を符号化できるもう一つの方法である。空間−時間符号化にはダイバーシティ利得を達成するためにアクセスアンテナの符号化を用いる。空間−時間復号器は受信機で信号を復号化する。単純な空間−時間符号は遅延―ダイバーシティ符号であり、複数のシンボルとそれらシンボルの遅延レプリカとを二つ以上のアンテナから送信することによって符号化を行う。
一つの実施例では、上述の回路により形成した多アンテナ電子チップセットは、一つの周波数帯で動作する二つのチェーンと、別の一つの周波数帯で動作する二つのチェーンとを備える(M=2)。もう一つの実施例では、上述の回路により形成した多アンテナ電子チップセットは一つの周波数帯で動作する四つのチェーンを備える。
符号器210は、高データ速度広帯域無線パケット化通信信号のパケット化した通信信号ビット208を符号化ずみビット212に符号化する。一つの実施例では、符号器210は畳込み符号器で構成する。その場合は、変調器214は符号化ずみビット212を複素信号215にマップする形で変調する。
周波数fiの各々について重み計算器320はチャネル推算値350をM個の重み(M個の重みづけブロック330乃至332についてそれぞれ示した重み322乃至324)に変換する。各周波数についてM個の重みの値を算定するに当たって必要があれば利得データ340も用いることができる。したがって、重み計算器320はM個の重みづけブロック330乃至332についてM×N個の重み値を生ずる。周波数fiの各々について、重み332乃至324の各々はアンテナ260乃至262向けの最適ビーム形成重みづけベクトルである。一つの実施例では、重み計算器320は受信機からアナログ利得データ340を受け、また、その受信機からチャネル推算値350を受ける。一つの実施例では、上記受信機は、アンテナ260乃至262に信号を受ける多アンテナ受信機である。この多アンテナ受信機は、2003年10月8日提出の同一出願人による米国特許出願第10/682,787号「高データ速度広帯域パケット化無線通信信号の多アンテナ受信機における合成装置および方法」に記載してある。
重みづけブロックは複数の重みづけ手段を含む。周波数fiの各々について、重み322乃至324をそれぞれ伴う重みづけ手段330乃至332は、アンテナ260乃至262にそれぞれ接続されたチャネルの信号対雑音比(SNR)、信号対干渉比、信号対雑音プラス干渉比などの信号品質の推算値250に基づきi番目の原周波数データ(副搬送波データとも呼ぶ)312を(1)位相操作するとともに(2)好ましくは重みづけし、(3)出力をIFFT230乃至232にそれぞれ供給する。信号対干渉比および信号対雑音プラス干渉比に比べて信号対雑音比のほうが上記推算値として好ましい。受信側の干渉レベルと送信側の干渉レベルとは異なり得るからである。また、好ましい実施例では、位相操作と重みづけの両方を施すが、重みづけなしで位相操作だけを行っても利点は得られる。したがって、上記i番目の周波数fiおよび重みj,iを伴うj番目の重みづけ手段については、これら重みづけブロックの各々がj番目のアンテナへのj番目のチャネルの上記信号品質特性に基づきi番目の原周波数データ312をj番目のチャネル推算値に(1)位相操作するとともに(2)重みづけし、(3)その出力をj番目のIFFTに供給する(jは2以上M以下の正の整数)。すなわち、周波数fiの各々について、重みづけ手段330乃至332は位相操作および重みづけずみの周波数データをIFFT230乃至232にそれぞれ出力する。
周波数fiの各々について重み322乃至324を正規化する必要がある。各チェーンについて所望の電力を見出すために、二つの電力制約、すなわち(1)EIRP(実効等方性放射電力)限界値、および(2)チェーンあたりの電力限界値を考慮する必要がある。これら二つの制約の両方を満たすために、利得調整ずみのチャネル推算値で与えられるビーム形成重みをまず正規化する。そうすることによって、各チェーンについての所望の電力値を計算できる。EIRP限界値が問題になる場合は、EIRP限界値および電力限界値の両方を確実に満たすようにEIRPベースのアルゴリズムを実行して重み正規化を行い、それ以外の場合は電力ベースのアルゴリズムを実行する。互いに異なる二つのアルゴリズムを用いるのは、電力ベースのアルゴリズムがずっと単純であって、マルチパス軽減特性において少し優れているからであるが、電力ベースのアルゴリズムはEIRPが制限を受けない場合だけ正しく動作する。
ビーム形成重みは二つの電力制約、すなわちサブチャネルあたりのEIRP(実効等方性放射電力)限界値、およびチェーンあたりの総電力限界値を満たす必要がある。ここで、j番目のチェーンのi番目の周波数についてのビーム形成重みをWj,iとすると、このWj,iは次の条件、すなわち
を満たさなければならない。ここで、Ntは伝送チェーンの数、Nfはサブチャネルの数、PeirpはサブチャネルあたりのEIRP限界値、およびPjはj番目のチェーンについての総電力限界値を示す。なお、上式の中の
はi番目のサブチャネルのコヒーレント電力を表し、
はj番目のチェーンについての総電力値を表す。上記電力制約を満足するとともに動作性能を最適化するビーム形成重みを算出することは複雑である。チェーンが二つの場合の準最適化アルゴリズムの基本的ステップを次に要約する。
から始める。ここで
はj番目のチェーンのi番目のサブチャネルのチャネル推算値であり、
は
の複素共役値であり、Gjはj番目のチェーンの総利得である。
2.各サブチャネルがEIRP限界値を満たすように、すなわち、
の関係になるように、Wj,iをスケーリングする。
3.総電力値制約を超えたチェーンがあるか否かをチェックする。ない場合はアルゴリズムを終了する。ある場合はステップ4に進む。
4.総電力値制約を超えたチェーンの電力を低下させる。一般化の可能性を損なうことなく、第1のチェーンが上記総電力限界値を超えていると仮定する。その場合、次の係数でスケーリングを施す。
5.第2のチェーンも上記総電力限界値を超えている場合は、その第2のチェーンの電力値を上記限界値と同じ値になるようにスケーリングする。そうでない場合は、第1のチェーンの電力は既に低下ずみであるから、EIRPに余地がある。第2のチェーンについての電力増加の量は次式、すなわち
で定まる。ここで、r1 2はEIRP限界値に基づくものであり、r2 2は総電力限界値に基づくものである。上記のもの以外のアルゴリズムも利用できる。
EIRPが制約要因でない場合は、重みづけ正規化の基準としてスペクトル平坦性(電力分布一様性)を用いることができる。この電力ベースのアルゴリズムは、平坦チャネルに対してはEIRPベースのアルゴリズムと同じ重みを生ずる。電力ベースのアルゴリズムが、EIRPが制約要因でない場合に、ずっと単純であることは明らかである。この電力ベースの正規化アルゴリズムの基本的ステップは次のとおりである。
から始める。
2.サブチャネルの各々が一定の総電力を有するように、すなわち
の関係になるように、Wj,iをスケーリングする。
3.チェーンの各々に電力最大値Pjを割り当てる。
上述のとおり、この発明は、重みづけの有無に関わりなく、位相操作をも提供する。この実施例では、等利得重みづけを用いる。位相操作だけを行う場合は、次の式、すなわち
Wij=Hj,i */‖Hj,i‖
で表されるアルゴリズムを適用する。ここで、各項の符号は前出のものと同じである。重みづけを用いてないので、各チェーンに最大電力Pjを割り当てるのが好ましい。
一つの実施例では、重み322乃至324はK個の値の一つをとって低い精細度で表される。一つの実施例では、Kは8である。精細度の低い重みづけでは、重みづけ手段330乃至332はより少ないハードウェアおよびより小さい半導体チップ上の面積で実現できる。
周波数fiの各々についてIFFT230乃至232は送信ビーム形成装置220からの位相操作および重みづけずみ周波数データをディジタル出力に変換する。IFFT230乃至232の各々は、この位相操作および重みづけずみの周波数データを順次的に処理し、周波数ごとに順次に処理するようにする。すなわち、i番目の周波数fiについては、IFFT230およびIFFT232の両方が送信ビーム形成装置220からのi番目の位相操作および重みづけずみ周波数データを処理する。
送信ビーム形成を行うために、多アンテナ送信機200は信号送信中のチャネルについての情報を得る。多アンテナ送信機200はいくつかの方法でこの情報を得る。
初めに、ダイバーシティ送信機200が受信機からチャネル情報を抽出する。データ受信時に、ダイバーシティ送信機はチャネル情報を蓄積し、その情報を送信時に用いる。一つの実施例では、アンテナ260乃至262で信号を受信する多アンテナ受信機で上記受信機を構成する。そのような多アンテナ受信機の例は上記米国特許出願第10/682,787号の明細書に記載してある。
一つの実施例では、送信機が通信網の全ノードについてのチャネル推算値の表を備える。送信機はアクセスポイント(AP)、またはアクセスポイントとして機能可能なアドホックモードにある。各無線網ノードについてのチャネル推算値は、その網ノードからの新たなチャネル推算値が入来するたびごとに更新される。
多アンテナ送信機200は、チャネル可逆性により同じチャネルを用いた受信機からチャネル情報を得てそれを利用することができる。チャネル可逆性は、チャネルが変わらない限り、受信機の用いたチャネルが多アンテナ送信機200も利用できることを意味する。すなわち、このチャネル可逆性を用いて、重み計算装置320は受信機からチャネル推算値350を生ずる。一つの実施例では、この受信機は信号をアンテナ260乃至262で受信する多アンテナ受信機である。この多アンテナ受信機の例は上記米国特許出願番号第10/682,787号の明細書に記載してある。
特定の条件下では、チャネル可逆性が成立しないことがあり得る。例えば、チャネル不整合がある場合はチャネル可逆性は成立せず、その場合は受信機の用いるチャネル情報は多アンテナ送信機200用のチャネルを反映しない。チャネル不整合は、多アンテナ送信機200が動くか受信機が動いたためにチャネルに変化があった場合に生ずる。また、通信環境の変化のためにチャネルに変化があった場合にチャネル不整合は生ずる。さらに、チャネル推算に用いた受信回路と送信回路との間に伝送経路の利得および位相の不整合などの回路不整合があった場合にチャネル不整合は生ずる。また、周波数分割複信(FDD)システムではチャネル可逆性は成立しない。FDDシステムでは、送信と受信に互いに別々の周波数帯(チャネル)を用いるので、二つのチャネルが可逆性を保つことはないからである。
一つの実施例では、送信チャネルの各々について、チャネル推算値算出以来の経過時間に依存するチャネル時効化の閾値を設定する。一つの実施例では、多アンテナ送信機200が上記チャネル時効化の閾値を設定する。チャネル推算値算出以来の経過時間がその設定された閾値を超えた場合は、送信機200はその時間切れの推算値を用いず、通常次の計算の一方を行って新たなチャネル推算値を生ずる。すなわち
−パケット送信申込み(RTS)を始動して、交信相手の移動体ノードにクリア−トゥ−センド(CTS)パケット経由で送信機200にパケットを強制的に送らせる。
−「一斉通報手法」の部分で後述する一斉通報の手法の一つを用いて送信を行う。
上述のとおり、また図4に示したとおり、チャネル時間切れになると、チャネル推算値350は古い値になり送信機200による使用に不適となる。その場合は、一つの実施例では、多アンテナ送信機200はチャネル情報の判定のためにRTS−CTS動作を行う。
もう一つの実施例では、重み計算装置220は、回路不整合に起因するチャネル不整合のために各チャネルについてのチャネル情報を較正する。例えばN個の周波数の各々について、アンテナ260乃至262で信号を受信する多アンテナ受信機のM個の受信チェーンのRF利得は互いに異なるので、重み計算装置320はM個の重み322乃至325を発生する前にチャネル推算値350を調整する。また、周波数fiの各々について、チャネル推算値350は多アンテナ受信機のRF利得G1乃至GMを含むので、重み計算装置320は次の式、すなわち
に従ってチャネル推算値350を調整する。ここで、
はアンテナ260に接続したチャネルのチャネル推算値、
はアンテナ262に接続したチャネルのチャネル推算値を表す。
多アンテナ送信機は、特定のチャネル経由で特定の受信機にRFエネルギーを集中することによって、その特定の受信機に信号を送信する。従来技術の多アンテナ送信機では、隠れノード問題、すなわち上記多アンテナ送信機からの送信信号を上記以外の送信機が受信し得ないという問題が生じ得る。すなわち、それら上記以外の送信機はそのチャネルを遊休状態にあると認識して自局からのデータをそのチャネル経由で送信し、上記多アンテナ送信機からの送信信号と干渉を生じさせることが起こり得る。
一つの実施例では、この隠れノード問題の回避のために、アンテナ260乃至262経由で特定の受信機にRF信号を送信する際に、多アンテナ送信機200からCTS信号を一斉送信する。このCTS信号の送信により、多アンテナ送信機200は他の送信機に対して特定時間にわたり送信を避けるよう指示する。このCTS信号の一斉送信のあと、多アンテナ送信機200は所望の受信機への送信信号の送信ビーム形成を行う。
隠れノード問題回避のためにRTS/CTSモードの場合のようにパケットを一斉送信する際には、多アンテナ送信機は次の動作の一つを行う。
−単一のデフォルトアンテナから一斉送信パケットを送信する。このデフォルトアンテナは、関連の互いに異なるノードでの最良のパケット受信をもたらした送信がどの送信アンテナからの送信であったかに基づいて決めることができる。互いに異なる時点で互いに異なるアンテナがデフォルトアンテナを構成できる。
−複数アンテナから複数の一斉送信パケットを、一つの周波数帯の互いに別々の部分の一斉送信に各アンテナを用いる形で送信する。
一つの実施例では、多アンテナ送信機220を多アンテナ受信機コンバイナと共通のチップ上に搭載して、多アンテナ送受信機・コンバイナ/ビーム形成システムを構成することができる。そのような受信機コンバイナの例は上述の米国特許出願第10/682,787号の明細書に記載してある。この多アンテナ受信機コンバイナで用いたチャネル推算値および重みは、正規化係数を除き、受信機における合成の重みと同じの多アンテナ送信機用のチャネル推算値および送信重みとなる。
一つの実施例では、多アンテナ送信機220はもう一つの多アンテナ送信機と交信できる。この発明では、上記交信相手の移動体ノード送信機が単一アンテナ形でも多アンテナ形でも差し支えないので、上記交信を可能にする。多アンテナ送信機220は、上記移動体ノードからのパケットの受信の際に受けたチャネル推算値を用いることによって、上記交信相手の多アンテナ送信機に送信する。
この多アンテナ送信が継続してK回にわたり欠落した場合は、多アンテナ送信機は送信に単一のデフォルトアンテナを用いる形に戻る(ここでKは2以上の整数)。この継続的送信欠落は、高速チャネル変動、移動体またはアクセスポイントの高速移動、送受信チャネルの非可逆性など多様な理由で生じ得る。
T×Bfの送信信号は、正規化アルゴリズムから得られた重みに応じて、ディジタル領域で互いに異なる大きさを備える。D−A変換器240乃至242に至る前に信号にスケーリングを施す必要があるのは二つの理由による。その一つは、量子化雑音およびクリッピング歪みの両方を、D−Aのダイナミックレンジ全体をカバーすることによって低減できることである。信号が小さ過ぎれば量子化雑音が大きくなり、大き過ぎればクリッピング歪みが増大する。もう一つは、RF送信チェーンの中の送信電力制御用饋還回路が一定入力信号電力を要するからである。すなわち、D−A変換器への入力の電力を一連のパケットを通じて一定に保つ必要がある。
で与えられる。したがって、長い信号シンボルおよびデータシンボルに対するスケーリング係数rdは次式、すなわち
で与えられる。
で与えられる。
通常のアナログ電力制御ループはピーク値検出回路に基づいている。より複雑な電力検出器に比べてピーク値検出器の構成はかなり容易にできるからである。短信号シンボルについてはPAR(ピーク値対平均値比)は予め定められているので、電力ピーク値を電力平均値に変換することができる。
この発明は無線通信に関する。より詳しくいうと、この発明は高データ速度広帯域パケット化無線通信信号の多アンテナ送信機ビーム形成のシステムおよび方法に関する。
120,214 変調器
130,240乃至242 D−A変換器
140,240乃至252 RF前置装置
150,164,174,260乃至262 アンテナ
142 アンテナ切換スイッチ
216 多アンテナ送信機ビーム形成装置
220 送信ビーム形成器
230乃至232 高速逆フーリエ変換ユニット(IFFT)
Claims (67)
- 広帯域無線パケット化通信網のN個の周波数(Nは2以上の正の整数)の副搬送波データを各々が含むM個のディジタル出力OFDM信号(「M個の信号」、Mは2以上の整数)、すなわち各々が互いに異なる通信チャネル経由の送信に適合し、各々が単一のディジタル信号から得られるM個の信号を多アンテナ送信機ビーム形成する装置であって、
前記M個の信号の各々につき前記N個の周波数の各々で前記副搬送波データを位相操作および重みづけし、それによって前記M個の信号の各々につき位相操作および重みづけずみの周波数データを生ずるのに適合した送信ビーム形成手段を含み、
前記送信ビーム形成手段が、
前記N個の周波数の各々につき互いに異なる通信チャネルのチャネル推算値に基づきM個の複素重みを計算するのに適合した重み計算手段と、
前記M個の信号の各々につき前記N個の周波数の各々に対応する前記副搬送波データに前記M個の複素重みで重みづけし、前記M個の信号の各々につき前記位相操作および重みづけずみの周波数データを生ずる重みづけブロックと
を含み、
前記M個の複素重みの少なくとも一部を実効等方性放射電力(EIRP)限界値およびチェーンあたり電力限界値を満たすように正規化し、
前記M個の信号の一つにつき前記位相操作および重みづけずみの周波数データを入力するのに各々が適合するとともに、前記一つの信号に対応する前記位相操作および重みづけずみの周波数データをその一つの信号の生成のために各々が変換し、前記M個の信号が一つのアレーアンテナパターンを形成するのに適合するようにするM個の高速フーリエ逆変換ユニット(IFFT)
をさらに含む装置。 - 前記重み計算手段が、前記N個の周波数の各々につき前記チャネル推算値を対応の複素重みに変換し、前記N個の周波数の各々についてM個の複素重みを生じ、
前記重みづけブロックが、M個の互いに異なる重みブロック、すなわち前記M個の信号の一つに対応する前記副搬送波データを対応の複素重みで各々が重みづけしその一つの信号について前記位相操作および重みづけずみの周波数データを各々が生ずるM個の互いに異なる重みブロックを含む
請求項1記載の装置。 - 前記重み計算手段が前記複素重みの少なくとも特定の一つの算定において利得データを用いる手段をさらに含む請求項2記載の装置。
- 前記IFFTの各々が、前記N個の周波数の各々からの前記M個の信号の対応の位相操作および重みづけずみの周波数データを順次的に処理する請求項1記載の装置。
- 前記重み計算手段が、前記複素重みの少なくとも特定の一つの算定において利得データを用いる手段と、その利得データを受信機から得る手段とをさらに含む請求項1記載の装置。
- 前記送信ビーム形成器が送信機の一部であり、前記受信機および前記送信機がアンテナを共用する請求項5記載の装置。
- 前記送信ビーム形成器が送信機の一部であり、前記受信機および前記送信機が複数のアンテナを共用する請求項5記載の装置。
- 前記重み計算手段が受信機から前記チャネル推算値を受ける請求項1記載の装置。
- 前記送信ビーム形成器が送信機の一部であり、前記受信機および前記送信機がアンテナを共用する請求項8記載の装置。
- 前記送信ビーム形成器が送信機の一部であり、前記受信機および前記送信機が複数のアンテナを共用する請求項8記載の装置。
- 前記受信機から得られる前記チャネル推算値がある時間長にわたり受信した互いに異なるチャネルについての推算値である請求項8記載の装置。
- 使用する前記通信チャネルが前記チャネル推算値を生じた前記通信チャネルに対応する請求項11記載の装置。
- 前記重み計算手段が特定の通信チャネルの特定の周波数についての前記チャネル推算値を得る請求項8記載の装置。
- 前記実効等方性放射電力(EIRP)が制限を課しているときは前記EIRP限界値およびチャネルあたり限界値を用いる一方それ以外のときはスペクトラム平坦性を用い、前記N個の周波数の各々についての前記M個の複素重みの少なくとも一部が前記N個の周波数の各々に一定の電力を割り当てるスペクトラム平坦重みであり、それによって前記M個の信号の少なくとも一部について前記N個の周波数の全部にわたりスペクトラム平坦性を維持する請求項1記載の装置。
- 前記N個の周波数の各々についての前記M個の複素重みの少なくとも一つが最大精細度以下の精細度を有する離散化した複素重みである請求項1記載の装置。
- 前記離散化した複素重みを一対の3ビット2進数で表した請求項15記載の装置。
- 前記M個の重みブロックの各々が12ビット×3ビット乗算器である請求項15記載の装置。
- 前記重み計算手段が、前記N個の周波数の各々について、回路不整合に起因するチャネル不整合の軽減のためにM個の複素重みの発生の前に前記チャネル推算値を調整する請求項1記載の装置。
- 前記IFFTからの前記M個のディジタル出力の一つを複数のアナログベースバンド出力の一つに各々が変換するM個のD−A変換器と、
前記M個のD−A変換器の一つからのアナログベースバンド信号の一つで一つの無線周波数(RF)信号を各々が変調するM個のRF前置装置と、
前記M個のRF前置装置の一つからの前記RF信号の一つを各々が送信するM個のアンテナと
をさらに含む請求項1記載の装置。 - 前記送信ビーム形成装置が、前記M個のアンテナのうちの一つを送信に用いる一斉通報モードでさらに動作する請求項19記載の装置。
- 前記一斉通報モードの期間中は前記M個のアンテナの一つだけを送信に用いる請求項20記載の装置。
- 前記M個のアンテナの一つが送信申込み(RTS)信号を送信する請求項20記載の装置。
- 送信された前記RTS信号に応答して受信されるクリア−トゥ−センド(CTS)信号から新たなチャネル推算値を抽出する請求項22記載の装置。
- 前記チャネル推算値が時効にかかったときその時効ずみのチャネル推算値が用いられることがないように、チャネル推算値時効化閾値を設定した請求項1記載の装置。
- 前記チャネル推算値時効化閾値の設定に応答して、前記送信された送信申込み(RTS)信号に応答して受信したクリア−トゥ−センド(CTS)信号から更新ずみのチャネル推算値を得る請求項24記載の装置。
- 前記M個のアンテナの少なくとも一つがCTS信号を送信し、それによって他の送信機に特定の時間にわたり送信しないように指示し隠れノード問題を回避する請求項19記載の装置。
- 前記M個の信号が802.11a信号および802.11g信号の一つである請求項1記載の装置。
- 前記Mが2である請求項1記載の装置。
- 前記Mが4である請求項1記載の装置。
- 前記M個の信号の各々に対応するRF信号を送信するのに別個のアンテナを用いる請求項1記載の装置。
- 同じ周波数または前記M個の信号の各々の周波数に対応するRF信号を送信するのに別個のアンテナを用いる請求項1記載の装置。
- 一斉通報モードの期間中は一つの一斉通報信号対応のM個のRF信号の送信にM個のアンテナを用い、前記M個のアンテナの一つで前記周波数のうちのいくつかの周波数の副搬送波を表すディジタル出力の一部に対応する一つのRF信号を送信し、前記M個のアンテナのそれ以外の各々が前記周波数のうちの残りの周波数の副搬送波を表すディジタル出力の他の一部に対応する一つのRF信号を送信する請求項1記載の装置。
- M個のアンテナをさらに含み、それらM個のアンテナの全部よりも少ない数のアンテナをRF信号の送信に用い、前記M個のアンテナの全部よりも少ない数のアンテナで状態の良好な伝送経路の通信チャネル経由で送信を行う請求項1記載の装置。
- 前記アレイアンテナパターンに前記チャネル効果を軽減するように形状付与した請求項1記載の装置。
- 前記アレイアンテナパターンが前記複数の周波数に一対一で対応する複数の空間パターンを含む請求項1記載の装置。
- 広帯域無線パケット化通信網のN個の周波数(Nは2以上の正の整数)の副搬送波データを各々が含むM個のディジタル出力OFDM信号(「M個の信号」、Mは2以上の整数)、すなわち各々が互いに異なる通信チャネル経由の送信に適合し、各々が単一のディジタル信号から得られるM個の信号を多アンテナ送信機ビーム形成する方法であって、
前記M個の信号の各々につき前記N個の周波数の各々で前記副搬送波データを位相操作および重みづけし、それによって前記M個の信号の各々につき位相操作および重みづけずみの周波数データを生ずる過程を含み、
前記位相操作および重みづけする過程が前記N個の周波数の各々につき互いに異なる通信チャネルのチャネル推算値に基づきM個の複素重みを計算する過程を含み、
前記M個の複素重みの少なくとも一部を実効等方性放射電力(EIRP)限界値およびチェーンあたり電力限界値を満たすように正規化し、
前記M個の信号の各々につき前記N個の周波数の各々に対応する前記副搬送波データに前記M個の複素重みで重みづけし、前記M個の信号の各々につき前記位相操作および重みづけずみの周波数データを生ずる重みづけ過程をさらに含み、
前記M個の信号の各々に対応する前記位相操作および重みづけずみの周波数データを前記M個の信号の生成のために高速フーリエ逆変換ユニット(IFFT)を用いて前記M個の信号の各々に変換し、前記M個の信号が一つのアレーアンテナパターンを形成するのに適合するようにする過程
を含む方法。 - 前記重みを計算する過程が前記複素重みの少なくとも特定の一つの算定において利得データを用いる過程をさらに含む請求項36記載の方法。
- 前記IFFTの各々が、前記N個の周波数の各々からの前記M個の信号の対応の前記一つの信号についての位相操作および重みづけずみの周波数データを順次的に処理する請求項36記載の方法。
- 前記重みを計算する過程が、前記複素重みの少なくとも特定の一つの算定において利得データを用いる過程と、その利得データを受信機から得る過程とをさらに含む請求項36記載の方法。
- 前記M個の信号を送信する過程と信号を受信する過程とをさらに含み、それら送信する過程および受信する過程がアンテナを共用する請求項39記載の方法。
- 前記M個の信号を送信する過程と信号を受信する過程とをさらに含み、それら送信する過程および受信する過程が複数のアンテナを共用する請求項39記載の方法。
- 前記重みを計算する過程が受信機から前記チャネル推算値を受ける請求項36記載の方法。
- 前記M個の信号を送信する過程と信号を受信する過程とをさらに含み、それら送信する過程および受信する過程がアンテナを共用する請求項42記載の方法。
- 前記M個の信号を送信する過程と信号を受信する過程とをさらに含み、それら送信する過程および受信する過程が複数のアンテナを共用する請求項42記載の方法。
- 前記受信機から得られる前記チャネル推算値がある時間長にわたり受信した互いに異なるチャネルについての推算値である請求項42記載の方法。
- 使用する前記通信チャネルが前記チャネル推算値を生じた前記通信チャネルに対応する請求項45記載の方法。
- 前記重みを計算する過程が特定の通信チャネルの特定の周波数についての前記チャネル推算値を得る請求項42記載の方法。
- 前記実効等方性放射電力(EIRP)が制限を課しているときは前記EIRP限界値およびチャネルあたり限界値を用いる一方それ以外のときはスペクトラム平坦性を用い、前記N個の周波数の各々についての前記M個の複素重みの少なくとも一部が前記N個の周波数の各々に一定の電力を割り当てるスペクトラム平坦重みであり、それによって前記M個の信号の少なくとも一部について前記N個の周波数の全部にわたりスペクトラム平坦性を維持する請求項36記載の方法。
- 前記N個の周波数の各々についての前記M個の複素重みの少なくとも一つが最大精細度以下の精細度を有する離散化した複素重みである請求項36記載の方法。
- 前記離散化した複素重みを一対の3ビット2進数で表した請求項49記載の方法。
- 前記M個の重みづけブロックの各々が12ビット×3ビット乗算器である請求項49記載の方法。
- 前記重みを計算する過程が、前記N個の周波数の各々について、回路不整合に起因するチャネル不整合の軽減のためにM個の複素重みの発生の前に前記チャネル推算値を調整する請求項36記載の方法。
- 前記IFFTからの前記M個のディジタル出力の各一つを複数のアナログベースバンド出力の一つに変換する過程と、
前記アナログベースバンド出力の各一つで一つの無線周波数(RF)信号を変調する過程と、
前記RF信号の各一つをM個のアンテナの一つで送信する過程と
をさらに含む請求項36記載の方法。 - 前記M個のアンテナのうちの一つを送信に用いる一斉通報モードを有する請求項53記載の方法。
- 前記一斉通報モードの期間中は前記M個のアンテナの一つだけを送信に用いる請求項54記載の方法。
- 前記M個のアンテナの一つが送信申込み(RTS)信号を送信する請求項54記載の方法。
- 送信された前記RTS信号に応答して受信されるクリア−トゥ−センド(CTS)信号から新たなチャネル推算値を抽出する請求項56記載の方法。
- 前記チャネル推算値が時効にかかったときその時効ずみのチャネル推算値が用いられることがないように、チャネル推算値時効化閾値を設定した請求項36記載の方法。
- 前記チャネル推算値時効化閾値の設定に応答して、前記送信された送信申込み(RTS)信号に応じて受信したクリア−トゥ−センド(CTS)信号から交信ずみのチャネル推算値を得る請求項58記載の方法。
- 前記M個のアンテナの少なくとも一つがCTS信号を送信し、それによって他の送信機に特定の時間にわたり送信しないように指示し隠れノード問題を回避する請求項53記載の方法。
- 前記M個の信号が802.11a信号および802.11g信号の一つである請求項36記載の方法。
- 前記Mが2である請求項36記載の方法。
- 前記Mが4である請求項36記載の方法。
- 一斉通報モードの期間中は一つの一斉通報信号対応のM個のRF信号の送信にM個のアンテナを用い、前記M個のアンテナの一つで前記周波数のうちの1/Mの周波数の副搬送波を表すディジタル出力の一部に対応する一つのRF信号を送信し、前記M個のアンテナのそれ以外の各々が前記周波数のうちの残りの1/Mの周波数の副搬送波を表すディジタル出力の他の一部に対応する一つのRF信号を送信する請求項36記載の方法。
- M個のアンテナをさらに含み、それらM個のアンテナの全部よりも少ない数のアンテナをRF信号の送信に用い、前記M個のアンテナの全部よりも少ない数のアンテナで状態の良好な伝送経路の通信チャネル経由で送信を行う請求項36記載の方法。
- 前記アレイアンテナパターンに前記チャネル効果を軽減するように形状付与した請求項36記載の方法。
- 前記アレイアンテナパターンが前記複数の周波数に一対一で対応する複数の空間パターンを含む請求項36記載の方法。
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