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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5972221
(24)【登録日】2016年7月22日
(45)【発行日】2016年8月17日
(54)【発明の名称】多入力多出力システムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H04J 99/00 20090101AFI20160804BHJP
H04B 7/04 20060101ALI20160804BHJP
H04J 11/00 20060101ALI20160804BHJP
H04W 16/28 20090101ALI20160804BHJP
H04W 84/12 20090101ALI20160804BHJP
【ＦＩ】
H04J15/00
H04B7/04
H04J11/00 Z
H04W16/28 130
H04W84/12
【請求項の数】7
【全頁数】44
(21)【出願番号】特願2013-118247(P2013-118247)
(22)【出願日】2013年6月4日
(62)【分割の表示】特願2011-75944(P2011-75944)の分割
【原出願日】2004年11月4日
(65)【公開番号】特開2013-240058(P2013-240058A)
(43)【公開日】2013年11月28日
【審査請求日】2013年7月4日
【審判番号】不服2015-12011(P2015-12011/J1)
【審判請求日】2015年6月24日
(31)【優先権主張番号】60/517,445
(32)【優先日】2003年11月4日
(33)【優先権主張国】US
(31)【優先権主張番号】10/981,145
(32)【優先日】2004年11月3日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】595020643
【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘
(74)【代理人】
【識別番号】100158805
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 守三
(74)【代理人】
【識別番号】100194814
【弁理士】
【氏名又は名称】奥村 元宏
(72)【発明者】
【氏名】キンファン・スン
(72)【発明者】
【氏名】ウォン−ジョン・チョイ
(72)【発明者】
【氏名】ジェフリー エム．・ギルバート
(72)【発明者】
【氏名】アルダヴァン マレキ・テヘラニ
【合議体】
【審判長】
大塚 良平
【審判官】
菅原 道晴
【審判官】
中野 浩昌
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００３−３０４２１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
Ｊｉａｎｈｕａ Ｌｉｅ ｅｔ ａｌ， Ａ ＭＩＭＯ ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈ ｂａｃｋｗａｒｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ＯＦＤＭ ｂａｓｅｄ ＷＬＡＮｓ， ２００３年６月１５日， ｐｐ．１３０−１３４
【文献】
Ｙｕｓｕｋｅ ＡＳＡＩ ｅｔ ａｌ， Ｐｒｅｃｉｓｅ ＡＦＣ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ＳＤＭ−ＣＯＦＤＭ， Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ２００２．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ．ＶＴＣ２００２−Ｆａｌｌ．２００２ ＩＥＥＥ ５６ｔｈ， ２００２年 ， ｖｏｌ．３， ｐｐ．１４０８−１４１２
【文献】
Ａｌｅｘａｎｄｒｅ Ｒｉｂｅｉｒｏ Ｄｉａｓ ｅｔ ａｌ， ＭＴＭＲ ｃｈａｎｎｅｌ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｉｌｏｔ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｘｔ ｏｆ ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｂｌｏｃｋ ｃｏｄｅｄ ＯＦＤＭ−ｂａｓｅｄ ＷＬＡＮｓ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＳＴ Ｍｏｂｉｌｅ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｕｍｍｉｔ， ２００２年
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
H04J1/00-1/20,4/00-15/00, H04L5/00-5/12
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）パケット用の時分割トレーニングパターンを送信するための方法であって、
レガシーヘッダの受信のための自動利得制御を定める第１の複数の短シンボルを含む前記レガシーヘッダを送信することと、
ＭＩＭＯヘッダを送信することと
を備え、前記ＭＩＭＯヘッダは、
前記ＭＩＭＯヘッダの受信のための自動利得制御を容易にする第２の複数の短シンボルと、
複数の長シンボルと、
を備え、
前記ＭＩＭＯヘッダを送信することは、複数のアンテナを用いて前記第２の複数の短シンボルおよび前記複数の長シンボルを送信することを備え、前記第２の複数の短シンボルは、予め定めた短ビンの組の間で、少なくとも短ビンの第１の組および短ビンの第２の組に分割され、前記複数の長シンボルは、予め定めた長ビンの組の間で、少なくとも長ビンの第１の組および長ビンの第２の組に分割され、前記複数のアンテナの第１のアンテナは、前記短ビンの第１の組に関連付けられ、前記複数のアンテナの第２のアンテナは、前記短ビンの第２の組に関連付けられ、前記第１のアンテナは、前記第２のアンテナによって用いられる前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第２の順序とは互いに異なる、前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第１の順序を用いる、方法。
レガシーヘッダの受信のための自動利得制御を定める第１の複数の短シンボルを含む前記レガシーヘッダを送信することと、
ＭＩＭＯヘッダを送信することと
を備え、前記ＭＩＭＯヘッダは、
前記ＭＩＭＯヘッダの受信のための自動利得制御を容易にする第２の複数の短シンボルと、
複数の長シンボルと、
を備え、
前記ＭＩＭＯヘッダを送信することは、複数のアンテナを用いて前記第２の複数の短シンボルおよび前記複数の長シンボルを送信することを備え、前記第２の複数の短シンボルは、予め定めた短ビンの組の間で、少なくとも短ビンの第１の組および短ビンの第２の組に分割され、前記複数の長シンボルは、予め定めた長ビンの組の間で、少なくとも長ビンの第１の組および長ビンの第２の組に分割され、前記複数のアンテナの第１のアンテナは、前記短ビンの第１の組に関連付けられ、前記複数のアンテナの第２のアンテナは、前記短ビンの第２の組に関連付けられ、前記第１のアンテナは、前記第２のアンテナによって用いられる前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第２の順序とは互いに異なる、前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第１の順序を用いる、方法。
【請求項2】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）パケット用の時分割トレーニングパターンを送信するための方法であって、
複数のアンテナを用いて第１の短シンボルを送信することであって、前記第１の短シンボルは、予め定めた短ビンの組の間で、少なくとも短ビンの第１の組および短ビンの第２の組に分割され、前記複数のアンテナの第１のアンテナは、前記短ビンの第１の組に関連付けられ、前記複数のアンテナの第２のアンテナは、前記短ビンの第２の組に関連づけられている、第１の短シンボルを送信することと、
前記複数のアンテナによって第１の長シンボルを送信することであって、前記第１の長シンボルは、予め定めた長ビンの組の間で、少なくとも長ビンの第１の組および長ビンの第２の組に分割され、前記第１のアンテナは、前記第２のアンテナによる送信に用いられる前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第２の順序とは互いに異なる、前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第１の順序を用いて送信する、第１の長シンボルを送信することと、
を含み、前記第１の短シンボルは、ＭＩＭＯパケットのための自動利得制御のために用いられ、前記ＭＩＭＯパケットは、前記第１の短シンボルおよび前記第１の長シンボルを備える、方法。
複数のアンテナを用いて第１の短シンボルを送信することであって、前記第１の短シンボルは、予め定めた短ビンの組の間で、少なくとも短ビンの第１の組および短ビンの第２の組に分割され、前記複数のアンテナの第１のアンテナは、前記短ビンの第１の組に関連付けられ、前記複数のアンテナの第２のアンテナは、前記短ビンの第２の組に関連づけられている、第１の短シンボルを送信することと、
前記複数のアンテナによって第１の長シンボルを送信することであって、前記第１の長シンボルは、予め定めた長ビンの組の間で、少なくとも長ビンの第１の組および長ビンの第２の組に分割され、前記第１のアンテナは、前記第２のアンテナによる送信に用いられる前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第２の順序とは互いに異なる、前記長ビンの第１の組および前記長ビンの第２の組の第１の順序を用いて送信する、第１の長シンボルを送信することと、
を含み、前記第１の短シンボルは、ＭＩＭＯパケットのための自動利得制御のために用いられ、前記ＭＩＭＯパケットは、前記第１の短シンボルおよび前記第１の長シンボルを備える、方法。
【請求項3】
前記第１の長シンボルは、前記複数のアンテナにより実質的に同時に送信され、
前記第１の長シンボルは、ＭＩＭＯチャネル推算のために用いられる、請求項２記載の方法。
前記第１の長シンボルは、ＭＩＭＯチャネル推算のために用いられる、請求項２記載の方法。
【請求項4】
前記第１の短シンボルは、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの送信のあと前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナによって送信され、
前記第１の長シンボルは、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナによって実質的に同時に送信され、
前記第１のアンテナは、前記長ビンの第２の組を用いる前に前記長ビンの第１の組を用いて送信し、前記第２のアンテナは、前記長ビンの第１の組を用いる前に前記長ビンの第２の組を用いて送信する、
請求項３記載の方法。
前記第１の長シンボルは、前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナによって実質的に同時に送信され、
前記第１のアンテナは、前記長ビンの第２の組を用いる前に前記長ビンの第１の組を用いて送信し、前記第２のアンテナは、前記長ビンの第１の組を用いる前に前記長ビンの第２の組を用いて送信する、
請求項３記載の方法。
【請求項5】
前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナによって前記第１の短シンボルおよび前記第１の長シンボルのあと実質的に同時にＭＩＭＯに関連づけられたＳＩＧＮＡＬシンボルを送信することをさらに含む、請求項３記載の方法。
【請求項6】
第２の短シンボルと、
第２の長シンボルと、
レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルと
を送信することをさらに含み、前記第２の短シンボルは、レガシーヘッダのための自動利得制御のために用いられ、前記レガシーヘッダは、前記第２の短シンボル、前記第２の長シンボル、および前記レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルを含み、前記レガシーヘッダは、ＭＩＭＯヘッダの前に送信される、請求項３記載の方法。
第２の長シンボルと、
レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルと
を送信することをさらに含み、前記第２の短シンボルは、レガシーヘッダのための自動利得制御のために用いられ、前記レガシーヘッダは、前記第２の短シンボル、前記第２の長シンボル、および前記レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルを含み、前記レガシーヘッダは、ＭＩＭＯヘッダの前に送信される、請求項３記載の方法。
【請求項7】
前記複数の長シンボルは第２の複数の長シンボルであり、前記レガシーヘッダはレガシーデバイスチャネル推算に用いる第１の複数の長シンボルを含み、前記第２の複数の長シンボルはＭＩＭＯデバイスチャネル推算に用いられる、請求項１記載方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【0001】
この出願は２００３年１１月４日提出の米国特許仮出願第６０／５１７，４４５号の優先権を主張する。
【技術分野】
【0002】
この発明は無線通信環境における多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムに関し、レガシーデバイスとの後向き互換性の確保を容易にするＭＩＭＯ方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）用の通信システムの設計はＩＥＥＥ８０２．１１に規定された一群の規格に基づいている。例えば、８０２．１１ａ規格は５ＧＨｚ帯における５４Ｍｂｐｓまでの範囲を規定し、８０２．１１ｇ規格は２．４ＧＨｚ帯における５４Ｍｂｐｓまでの範囲を規定している。これら８０２．１１ａおよび８０２．１１ｇ両規格とも直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）の符号化手法を用いる。
【0004】
重要なことは、これら両規格ともデータストリームの送受信をどの時点でも一つずつ行うように規定していることである。例えば、図１に単純化して示したシステム１００では、送信機１０１はどの時点でも一つの出力を生ずることができ、受信機１０２はどの時点でも一つの信号だけを信号処理できる。すなわち、上記システム１００は単一入力単一出力を特徴とする。
【0005】
マルチパス、およびさらに詳しくいうとマルチパスを原因とするフェーディング（送信電波信号を伝搬経路内の物体が反射することによる）その他の現象に対処するために、無線通信システムは多様な手法を採用できる。それら手法の一つは、切換ダイバーシティ、すなわち送信機や受信機が複数のアンテナを選択的に切換え利用するダイバーシティである。例えば、図２に簡略化して示したシステム２００では、送信機１０１は信号の送信にアンテナ２０１Ａまたは２０１Ｂを（スイッチ２０３により）選択でき、受信機１０２はアンテナ２０２Ａまたは２０２Ｂからの信号を（スイッチ２０４により）選択して信号処理できる。すなわち、このシステム２００はアンテナ切換構成を特徴とする。
【0006】
図３に簡略化して示した多入力多出力（ＭＩＭＯ）システム３００では、複数のアンテナで同時並行的に送信し、複数のアンテナで同時並行的に受信することができる。より詳しくいうと、送信機３０１は、アンテナ３０２Ａから（送信機チェーン３０３Ａを用いて）およびアンテナ３０２Ｂから（送信機チェーン３０３Ｂを用いて）同時並行的に複数の信号を送信できる。同様に、受信機３０４は、アンテナ３０５Ａから（受信機チェーン３０６Ａを用いて）およびアンテナ３０５Ｂから（受信機チェーン３０６Ｂを用いて）同時並行的に複数の信号を受信できる。
【0007】
ＭＩＭＯシステムには多数の種類がある。例えば、ＭＩＭＯ−ＡＧは８０２．１１ａおよび８０２．１１ｇの両規格に互換性のあるＭＩＭＯシステムである。一方、ＭＩＭＯ−ＳＭは、空間多重化機能付きのＭＩＭＯシステムである。この明細書のこれ以下の説明では「ＭＩＭＯ」の表記をＭＩＭＯ−ＳＭの意味で用いる。
【0008】
特定の実施例に応じて複数のアンテナを用いると、交信可能距離範囲を広げたり、所定距離範囲についてのデータ伝送速度を高めたりすることができる。図４には、多様なアンテナ構成について相対距離とデータ伝送速度中央値との関係を例示している。曲線４０１は単一アンテナ構成の場合を表し、曲線４０２は切換ダイバーシティアンテナ構成の場合を表し、曲線４０３はＭＩＭＯアンテナ構成の場合を表す。相対距離２と４との間では、ＭＩＭＯアンテナ構成の場合のデータ伝送速度中央値が単一アンテナ構成および切換ダイバーシティアンテナ構成の場合のデータ伝送速度中央値よりも著しく大きくなっていることに注目されたい。例えば、相対距離３の点、すなわち通常の家庭空間４０４の中の最大相対距離３の点では、ＭＩＭＯアンテナ構成の場合のデータ伝送速度中央値（５０Ｍｂｐｓ）が、単一アンテナ構成の場合の上記中央値（１８Ｍｂｐｓ）およびスイッチ切換ダイバーシティアンテナ構成の場合の上記中央値（３３Ｍｂｐｓ）よりも著しく大きくなる。
【0009】
また、ＭＩＭＯシステムは互いに相異なる周波数についての信号対雑音比（ＳＮＲ）の差を最小にすることができる点で有利である。多様なアンテナ構成について広い周波数範囲にわたるＳＮＲの値、すなわち第１のアンテナの場合のＳＮＲ５０１（点線の波形で表示）、第２のアンテナの場合のＳＮＲ５０２（鎖線の波形で表示）、および第１・第２アンテナ同時利用の場合のＳＮＲ５０３（実線の波形で表示）を図５に例示する。周波数ビン０乃至６０にわたってＳＮＲ５０１および５０２の両方とも大幅に変動することに注目されたい。これと対照的に、第１および第２のアンテナの両方を同時に用いたＭＩＭＯについては、ＳＮＲ曲線５０３に示すとおり、互いに異なる周波数ビンにわたるＳＮＲのばらつきを最小にすることができ（一つのチャネルについての変動をもう一つのチャネルについての変動で補償する）、受信機チェーンや送信機チェーンにおけるＳＮＲのより効果的な補償を可能にする。
【0010】
ＭＩＭＯシステム３００（図３）においては、送信機３０１からの複数のデータストリーム（例えばデータパケット）の受信および復号化に複数個のチェーンを用いる。しかし、レガシー８０２．１１ａ／ｇデバイスには複数データストリームの復号化が不可能であるために、その種のレガシーデバイスはＭＩＭＯパケットの送信の完了のための送信によってＭＩＭＯパケットを「踏みつける」ことがあり得る。
【0011】
【特許文献1】ＵＳＰ ６ ６３６ ５６８
【特許文献2】ＵＳＰ ６ ６１１ ２３１
【特許文献3】ＵＳＰ ６ ５５６ １７３
【特許文献4】ＵＳＰ ６ ５０４ ８８５
【特許文献5】ＵＳＰ ６ ５０４ ５０６
【特許文献6】ＵＳＰ ６ ４９３ ３９９
【特許文献7】ＵＳＰ ６ ４９３ ３３１
【特許文献8】ＵＳＰ ６ ４７３ ４６７
【発明の概要】
【0012】
したがって、レガシーデバイスがＭＩＭＯパケットの長さをデコードし、そのパケットの期間中は送信を止めることができるようにするＭＩＭＯシステムおよび方法が必要である。また、ＭＩＭＯパケットの送信をより効率的に行う方法が必要になっている。
【0013】
多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムは多アンテナで同時並行的に送信できるとともに多アンテナで同時並行的に受信できる。レガシー８０２．１１ａ／ｇデバイスは、複数のデータストリームを復号化できないので、ＭＩＭＯパケットの送信の完了の前に送信を行うことによってＭＩＭＯパケットを「踏みつける」ことがあり得る。したがって、レガシーデバイスがＭＩＭＯパケットの長さをデコードしそのパケットの期間中は送信を差し控えられるようにするＭＩＭＯシステムおよび方法をここに提供する。これらのＭＩＭＯシステムおよび方法はＭＩＭＯパケットの効率的送信のために最適化する。
【0014】
ＭＩＭＯパケットについて時分割トレーニングパターンを提供する。このパターンでは、第１のアンテナが短シンボル、第１の長シンボル、およびレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルをこの順に送信できる。このレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの送信のあと第２のアンテナが第２の長シンボルを送信できる。この第２の長シンボルの送信のあと、第１および第２のアンテナがＳＩＧＮＡＬシンボル（ＭＩＭＯデータに伴う）をほぼ同時並行的に送信できる。
【0015】
ＭＩＭＯパケットについてのもう一つのパターンを提供する。このパターンでは、短シンボルを第１のアンテナおよび第２のアンテナで送信できる。その短シンボルは予め定めた短ビンのセットに分割できる。上記第１のアンテナをそれら短ビンの第１のセットに関連づけ、第２のアンテナをそれら短ビンの第２のセットに関連づける。長シンボルは、第２の短シンボルの送信のあと第１および第２のアンテナからほぼ同時並行に送信する。その長シンボルを長ビンの第１のセットおよび長ビンの第２のセットに関連づける。第１のアンテナは、上記長ビンの第２のセットを用いる前に長ビンの第１のセットを用いて送信できる。これと対照的に、第２のアンテナは、長ビンの第１のセットを用いる前に長ビンの第２のセットを用いて送信できる。ＭＩＭＯデータに伴うＳＩＧＮＡＬシンボルは第１および第２のアンテナからほぼ同時に送信できる。
【0016】
一つの実施例では、短ビンの第１のセットは−２４，−１６，−８，４，１２，２０を含み、短ビンの第２のセットは−２０，−１２，−４，８，１６，２４を含む。もう一つの実施例では、短ビンの第１のセットは−２４，−１６，−８，８，１６，２４を含み、短ビンの第２のセットは−２０，−１２，−４，４，１２，２０を含む。
【0017】
一つの実施例では、長ビンの第１のセットは−２６，−２４，・・・，−２，１，３，・・・，２５を含み、長ビンの第２のセットは−２５，−２３，・・・，−１，２，４，・・・，２６を含む。もう一つの実施例では、長ビンの第１のセットは−２６，−２４，・・・，−２，２，４，・・・，２６を含むことができ、長ビンの第２のセットは−２５，−２３，・・・，−１，１，３，・・・，２５を含むことができる。
【0018】
一つの実施例では、上記パターンは、短ビンの少なくとも二つの分割パターンについてのピーク値対平均値比（ＰＡＲ）の値を計算することと、最小ＰＡＲ値の分割パターンを用いることとを含む。もう一つの実施例では、上記パターンは、長ビンの少なくとも二つの分割パターンについてのピーク値対平均値比（ＰＡＲ）の値を計算することと、最適化したＰＡＲ値の分割パターンを用いることとを含む。
【0019】
短ビンの第１および第２のセットは互いに異なる周波数シフトを用いることができる。パターンからＮビンあたり１個のビンを用いている場合は、周波数シフトパターンは１個乃至Ｎ−１個のビンを含む。
【0020】
一つの実施例では、上記第１のアンテナは複数のアンテナの一つのセットを用いて具体化できる。その場合は、複数のアンテナの第１のセットの複数のビンにわたって複素重みづけを行い、ビーム形成効果を最小にする。複素重みは位相シフトおよび位相値の少なくとも一方を含み、ビーム形成効果の最小化によってほぼ全方位送信を可能にする。
【0021】
レガシーヘッダを備える一つの実施例では、上記パターンに、ＭＩＭＯパケット送信中を表示するためにレガシーヘッダのあとに符号化シンボルを含める。この符号化シンボルは、少なくとも送信データストリームの数を表示する。一つの実施例では、符号化シンボルに、ＭＩＭＯデータに伴うＳＩＧＮＡＬシンボルを含める。これらのＳＩＧＮＡＬシンボルは、反転パイロットトーン、すなわち通常のシンボルと同位置にあってそれとは異なる反転パイロットトーンを含み得る。
【0022】
レガシーデバイス環境でＭＩＭＯパケットを送信する方法をこの発明は提供する。この方法においては、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの中の予め指定したビットのセットを予め定めた値に設定して、ＭＩＭＯ信号送信中であることを表示するようにすることができる。もう一つの実施例では、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルのビットのセットでＭＩＭＯパケットに伴う情報を表示できる。一つの実施例では、そのビットのセットはレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの長さフィールドの最下位から数えて複数のビットを含む。ＭＩＭＯパケットに伴う情報は、そのＭＩＭＯパケット関連の送信データストリームの数を表示し得る。もう一つの方法では、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの中のビットのセットについて、ＭＩＭＯパケット関連の情報（例えばストリームの数）を表示するように、「モジュロ」動作を行う。
【0023】
ＭＩＭＯ信号について複数の受信データシンボルの位相変動を追跡して補正する方法をこの発明は提供する。この方法では、データシンボルの各々に複数のパイロットビンを挿入する。一つの実施例では、それら複数のビンにわたるパターンを用いて位相シフトを加える。例えば、位相シフトのパターンをそれら複数のパイロットビンにわたって循環させる（例えば周期的に）。一つの実施例では、フォーマット［１１１−１］＊ｐ１の中のデータシンボルの各々に四つのパイロットビンを挿入する。ここで［１１１−１］は四つのパイロットビンに跨るパターンであり、ｐ１はシンボル１のパイロット極性である。
【0024】
ＭＩＭＯ信号について複数の受信データシンボルの位相変動を追跡して補正するもう一つの方法もこの発明は提供する。この方法では、データシンボルＭ個分の長さの期間にわたってデータストリームを跨る直交パターンを生ずることができる。直交パターンの発生は、次式、すなわち【数1】
【数2】
【0025】
複数のストリームにわたる共同パイロット追跡の方法をこの発明は提供する。この方法では、各パイロットビンの中の受信信号をチャネル推算および既知のパイロットパターンに基づいて推算する。パイロットＫの中の受信機ｎの受信信号は次式、すなわち、【数3】
【数4】
【0026】
送信チェーンごとのパイロット追跡の方法をこの発明は提供する。この方法では、ＭＩＭＯ検出アルゴリズムをパイロットビンに適用してパイロットｓｍ，ｋ（バー）を検出する。ここで、ｓｍ，ｋ（バー）≒ｓｍ，ｋ・ｅｊθｌ（ｍ）であり、θｌ（ｍ）はストリームｍの位相オフセットである。復号化ずみのパイロットと理想化パイロットとの間で各データストリームのパイロットビンにわたり位相差の平均値をとり、位相推算値、すなわち、【数5】
【0027】
送信／受信チェーンごとのパイロット追跡の方法をこの発明は提供する。この方法はパイロット極性系列を直交パターンで変調し、それによって、送信／受信チェーンの各々につき位相を推算する過程を含む。送信データストリームの数がＭの場合は、ストリームｍ（１≦ｍ≦Ｍ）についての変調パターンは、次式、すなわち【数6】
【数7】
【0028】
ＭＩＭＯ信号を形成するようにソースデータビットを分割する方法をこの発明は提供する。この方法では、符号器を初期化して終了させるようにソースデータビットを加え、それによって改変ずみのソースデータビットを作ることができる。この改変データビットを符号器に加え、符号化ずみのソースデータビットを生ずる。この符号化ずみのソースデータビットをＮ個のデータストリームに分割する。
【0029】
ＭＩＭＯ信号を生ずるようにソースデータビットを分割するもう一つの方法をこの発明は提供する。この方法では、ソースデータビットをＮ個のデータストリームに分割する。Ｎ個の符号化器を初期化するとともに終了させてＮ個の改変ずみのデータストリームを生ずるように、Ｎ個のデータストリームにビットを加える。この方法には、ビット総数を選択する過程をさらに含めて、Ｎ個のデータストリームの各々につきシンボルにわたって分割した際にデータストリームの各々の中のシンボル数が互いにほぼ等しくなるようにすることができる。
【0030】
ＭＩＭＯ信号を生ずるようにソースデータビットを分割するもう一つの方法をこの発明は提供する。この方法では、符号器を初期化するとともに終了させて改変ずみのソースデータビットを生ずるように、ソースデータビットにビットを付加する。これらの改変ずみのソースデータビットを符号器に供給して符号化ずみのソースデータビットを生ずる。符号化ずみのソースデータビットをパンクチュアラに供給してパンクチャ処理ずみのソースデータビットをＮ個のビットストリームに分割する。
【0031】
レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルを用いてＭＩＭＯパケットの長さを表示する方法をこの発明は提供する。このレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルは伝送速度フィールドと長さフィールドとを含む。しかし、ＭＩＭＯパケットの長さは、長さフィールドを用いて表す長さよりも長くすることができる。その場合は、この方法に、ＭＩＭＯパケットの長さを表すために伝送速度フィールドおよび長さフィールドの両方を用いる過程を含める。例えば、伝送速度疑似値を伝送速度フィールドに供給し、疑似長さ値を長さフィールドに供給する。一つの実施例では、上記伝送速度疑似値レガシーレート最小値にし、疑似長さ値を伝送期表示の実際のレガシー長にすることもできる。一つの実施例では、ＭＩＭＯパケットのＭＩＭＯＳＩＧＮＡＬシンボルにパケット長相対値を含める。
【0032】
ＭＩＭＯパケットのパターンをこの発明は提供する。このパターンはレガシーヘッダとＭＩＭＯヘッダとを備える。レガシーヘッダはレガシーヘッダ受信のための自動利得制御を定める複数の短シンボルを含む。一方、ＭＩＭＯヘッダはＭＩＭＯヘッダ受信の自動利得制御を容易にするための第２の複数の短シンボルを含む。
【0033】
ＭＩＭＯパケットのもう一つのパターンをこの発明は提供する。このパターンは複数のアンテナから送信される第１の短シンボルを含み得る。この第１の短シンボルを短ビンの予め定めたセット、すなわちサブセットが前記複数のアンテナの各々と関連づけてある短ビンの予め定めたセットに分割する。第１の短シンボルを、ＭＩＭＯパケット（前記第１の短シンボルを含むＭＩＭＯパケット）のための自動利得制御に用いる。
【0034】
上記パターンは複数のアンテナからほぼ同時に送信された第１の長シンボルをさらに含み得る。上記第１の長シンボルを長ビンの複数のセットと関連づけ、それら長ビンのセットの互いに異なる順序を用いて各アンテナから送信することができるようにする。第１の長シンボルはＭＩＭＯチャネル推算に用い得る（ＭＩＭＯパケットは第１の長シンボルをさらに含む）。
【0035】
一つの実施例では、上記複数のアンテナが第１および第２のアンテナを含む。その場合は、それら第１および第２のアンテナからレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの送信のあと第１の短シンボルを送信する。その第１のアンテナを短ビンの第１のセットと関連づけ、第２のアンテナを短ビンの第２のセットと関連づける。これら第１および第２のアンテナは第１の長シンボルとほぼ同時に送信する。第１の長シンボルを長ビンの第１セットおよび長ビンの第２のセットと関連づけ、第１のアンテナが長ビンの第２のセットによる送信の前に第１のセットによる送信を行い、第２のアンテナが第１のセットによる送信の前に第２のセットによる送信を行うようにする。
【0036】
上記パターンは、上記第１の短シンボルおよび第１の長シンボルのあと第１および第２のアンテナからほぼ同時に送信されるＭＩＭＯと関連づけたＳＩＧＮＡＬシンボルも含み得る。このパターンはさらに第２の短シンボル、第２の長シンボルおよびレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルを含み得る。その第２の短シンボルはレガシーヘッダのための自動利得制御に用いることができる。レガシーヘッダは第２の短シンボル、第２の長シンボル、およびレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルを含み得る。レガシーヘッダはＭＩＭＯヘッダの前に送信する。
【0037】
ＭＩＭＯパケットのさらにもう一つのパターンをこの発明は提供する。このパターンはレガシーヘッダおよびＭＩＭＯヘッダをも含み得る。レガシーヘッダは、レガシーデバイスチャネル推算用の第１の複数の長シンボルを含む。ＭＩＭＯヘッダは、ＭＩＭＯデバイスチャネル推算用の第２の複数の長シンボルを含む。
【0038】
ＭＩＭＯパケットのさらにもう一つのパターンをこの発明は提供する。このパターンは第１の複数のアンテナから送信される第１の長シンボルを含み得る。この第１の長シンボルを複数のアンテナでほぼ同時に送信する。この第１の長シンボルを複数の長ビンのセットに関連づけ、各アンテナから互いに異なる長ビンのセットの順序により送信するようにすることができる。この第１の長シンボルをＭＩＭＯパケット（第１の長シンボルを含む）のためのＭＩＭＯチャネル推算に用いることができる。
【0039】
このパターンはさらに第１の短シンボルを含み得る。第１の短シンボルも複数のアンテナで送信できる。この第１の短シンボルを予め定めた短ビンのセットに分割して、それら短ビンのサブセットに複数のアンテナの各々を関連づけるようにすることができる。第１の短ビンはＭＩＭＯパケット（第１の短シンボルを含む）のための自動利得制御に用いることができる。
【0040】
一つの実施例では、上記複数のアンテナが第１および第２のアンテナを含む。これら第１および第２のアンテナはレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの送信のあと第１の短シンボルを送信できる。第１のアンテナを短ビンの第１のセットに関連づけ、第２のアンテナを短ビンの第２のセットに関連づけることができる。これら第１および第２のアンテナは第１の長シンボルをほぼ同時に送信できる。第１の長シンボルを長ビンの第１のセットおよび長ビンの第２のセットを用いて送信できる。一方、第２のアンテナは長ビンの第１のセットによる送信の前に長ビンの第２のセットを用いて送信できる。
【0041】
上記パターンは、第１の短シンボルおよび第１の長シンボルのあと第１および第２のアンテナによりほぼ同時に送信されたＭＩＭＯと関連づけたＳＩＧＮＡＬシンボルをさらに含み得る。
【0042】
ＭＩＭＯ送信のための複数の符号化ずみデータストリームを復号化する方法をこの発明は提供する。この復号化方法においては、良いビンからのデータビットを、悪いビンからのデータビットよりも重く重みづけする。例えば、ビンへの重みづけの重みを、信号対雑音比（ＳＮＲ）、またはＳＮＲの平方根に比例した値にすることができる。
【0043】
この重みづけはビタービブランチ計量算出に影響し得る。一つの実施例では、この方法は、第１および第２のストリームについて実効雑音項算出のための次式に基づいて誤差伝搬の影響を算出する過程をさらに含み得る。【数8】
【0044】
複数の受信機チェーンのためのチャネル補正を改変する方法をこの発明は提供する。この方法では、複数の受信機チェーンについてのチャネル推算を受信する。複数の受信チェーンについての利得調整値を基底雑音値および自動利得制御値に基づいて計算できる。次に、この利得調整値を複数の受信機チェーンに印加する。
【0045】
ＭＩＭＯシステムについての位相推算値を用いる方法をこの発明は提供する。この方法においては、単一の共同位相推算を、複数のデータストリーム全部に適用できる位相補正値の算出のために複数のデータストリームから行う。一つの実施例では、上記複数のデータストリームがデータストリーム全部を含む。
【0046】
送信機／受信機対の各々について位相推算値を生ずる方法をこの発明は提供する。この方法において、チャネル行列Ｈの各エレメントの位相オフセットＱｎ，ｍ（ここで、１≦ｍ≦Ｍ，１≦ｎ≦Ｎ）をパイロットから推算し、その位相オフセット推算値をθｔ（ｍ）（１≦ｍ≦Ｍ）およびＱｒ（ｎ）（１≦ｎ≦Ｎ）に変換できる。チャネル行列Ｈにおいては、【数9】
【0047】
ＭＩＭＯ信号の送信を最適化する方法をこの発明は提供する。この発明において、チャネルの品質を、ＭＩＭＯ信号送信機から送信先受信機の受信したパケットを用いて評価する。その際に、パケット（例えばＣＴＳパケットまたはＡＣＫパケット）、すなわち送信最適化のための饋還情報を含むパケットを送信先の受信機から送信機に送る。この饋還情報は、互いにほぼ同時にすでに送信ずみの複数のデータストリームから抽出できる。例えば、この饋還情報は、チャネル補正ずみのパイロットおよび既知のクリーンパイロットから算出した（１）チャネル推算値または（２）検出パイロットＥＶＭを含む。
【0048】
一つの実施例では、この饋還情報は、送信機用のデータ伝送速度を含み得る。もう一つの実施例では、この饋還情報は、送信機用のデータ伝送速度最小値、同最大値、高い方のデータ伝送速度、低い方のデータ伝送速度などを含む。
【0049】
送信ＭＩＭＯ信号の送信を最適化する方法をこの発明は提供する。この方法においては、チャネルの品質を、送信先の受信機からＭＩＭＯ信号送信機の受けたＭＩＭＯパケットを用いて評価する。そのＭＩＭＯパケットに基づいて最適化送信情報を算定できる。
【0050】
ダイバーシティアンテナシステムにおけるＭＩＭＯ信号用受信機選択の方法をこの発明は提供する。少なくとも一つの受信機チェーンが複数の受信アンテナに接続可能である。この方法においては、受信機チェーンの各々について、信号強度最大の受信アンテナを選択できる。
【0051】
ダイバーシティアンテナシステムにおけるＭＩＭＯ信号用受信機選択の方法もこの発明は提供する。この方法においては、少なくとも一つの受信機チェーンを複数の受信アンテナに接続できる受信アンテナ組合せを決定する。各組合せについて信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算し、次に、最小のＳＮＲの組合せを選択する。
【0052】
分割系列の選択の方法もこの発明は提供する。この方法においては、複数の分割系列についての電力対平均値比（ＰＡＲ）を計算し、次に、最適ＰＡＲを有する分割系列を選択する。
【0053】
上述のＭＩＭＯシステムの利点を図面を参照して次に述べる。
【発明の効果】
【0054】
伝送品質および伝送効率のより高い無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システムを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0055】
［レガシーヘッダおよびシンボル分割］この発明の一つの実施例によると、レガシーデバイスは、ＭＩＭＯパケットに先行する後向き互換性のあるプリアンブルを受けることにより、ＭＩＭＯ信号の「踏みつけ」（すなわち、ＭＩＭＯパケットの送信の完了前に送信すること）を防ぐ。この後向き互換性のあるプリアンブルはＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ規格システムに適合しており、レガシーデバイスによるＭＩＭＯパケット長さの復号化およびそのパケットの期間中の送信の阻止を可能にするので有利である。また、このプリアンブルは、それに続くパケットがＭＩＭＯパケットであるか否かと、そうである場合は送信中のデータストリームがいくつあるかとを表示できる。
【0056】
図６は上記プリアンブルを含むＭＩＭＯパケットの時分割トレーニングパターン６００の例を示す。より詳しく述べると、この明細書でレガシーヘッダと呼ぶプリアンブル６１２は、標準の８０２．１１ａ／ｇ短シンボル、長シンボルおよびＳＩＧＮＡＬシンボルを含む。以下の説明では、これらのシンボル（複数形であるが）を単数扱いにすることもある。
【0057】
一つの実施例では、空間ストリーム６１０および６１１を二つの（第１および第２の）アンテナからそれぞれ送信する。他の実施例では、送信ストリーム６１０をビーム形成アンテナ構成の複数のアンテナから送信する。すなわち、空間ストリーム６１０はアンテナの一つのセットから送信されることを特徴とする。説明の便宜のために、空間ストリーム６１０を第１のアンテナから送信し、空間ストリーム６１１を第２のアンテナから送信するものとして説明する。
【0058】
レガシーヘッダ６１２の中の短シンボル６０１を粗ｐｐｍ推算およびタイミングに用いる。第１のアンテナから送信される長シンボル６０２は第１のアンテナからのチャネルの推算に用い得る。一つの実施例では、ＳＩＧＮＡＬシンボル６０３がＭＩＭＯパケットの長さ情報を含み、それによってレガシーデバイスによるＭＩＭＯパケット踏みつけを防止できるので有利である。第２のアンテナから送信され、それ以外は上記長シンボル６０２と同一である長シンボル６０４は、第２のアンテナからのチャネルの推算に用いることができる。ＳＩＧＮＡＬシンボル６０５Ａおよび６０５Ｂは、空間ストリーム６１０および６１１のＭＩＭＯ部分（レガシーヘッダ６１２のあとの部分）の変調および長さに関する情報をそれぞれ含む。
【0059】
図７Ａはレガシーヘッダ６１２を含むＭＩＭＯパケットのもう一つの例示用パターン７００を示す。パターン７００は、受信機利得制御の改良を容易にする（送信経路が互いに異なる場合も受信信号電力の継続を確保する）ように短シンボルと長シンボルとを分割するので有利である。パターン７００では、追加の短シンボル７０４Ａおよび７０４Ｂをレガシーヘッダのあとに挿入して、受信機が二次利得調整を実行できるようにしている。
【0060】
受信電力を一定にするためには、二つの（すなわち第１および第２の）アンテナから送信されるトレーニングシンボルは非コヒーレントである必要がある。この非コヒーレンスは、短シンボルと長シンボルとを周波数領域で分割することによって達成できる。すなわち、短シンボル７０４Ａが短シンボル６０１の用いるビンの半分を用い、短シンボル７０４Ｂがそのビンの残りの半分を用いる（すなわち７０４Ａ＋７０４Ｂ＝６０２）。一つの実施例では、各アンテナがこれらビンの半分ずつを用いた互いに異なる時間に送信する。
【0061】
一つのアンテナではビンの半分だけを用いるので、ビンあたりの電力は、分割した短シンボルおよび長シンボルについて２倍になる。すなわち、分割短シンボルを始点として受信電力レベルは一定になる。したがって、分割短シンボルの期間中の利得設定はそのデータシンボルについて有効である。受信機では、チャネル推算をビン半分ずつ抽出してその結果を合成して平滑化する。
【0062】
上記分割は多様な方法で達成できる。一つの実施例では、長シンボル７０５Ａがビン−２６、−２４，・・・，−２，１，３，・・・，２５を用い、長シンボル７０５Ｂがビン−２５，−２３，・・・，−１，２，４，・・・，２６を用いる。もう一つの実施例では、長シンボル７０５Ａがビン−２６，−２４，・・・，−２，２，４，・・・，２６を用い、長シンボル７０５Ｂがビン−２５，−２３，・・・，−１，１，３，・・・，２５を用いる。長シンボル６０２のピーク値対平均値比（ＰＡＲ）が３．１８ｄＢであって各ビンのデータが分割後も同じである場合は、この第１のビンを用いた実施例のＰＡＲは長シンボル７０５Ａおよび７０５Ｂについてそれぞれ５．８４ｄＢおよび６．０４ｄＢとなり、第２のビンを用いた実施例のＰＡＲは長シンボル７０５Ａおよび７０５Ｂについてそれぞれ５．５８ｄＢおよび５．８５ｄＢとなる。
【0063】
分割した短シンボルおよび長シンボルは任意の複数のデータストリームについても一般化して適用できる。例えば、図７Ｂに示すとおり、三つのデータストリームがある場合は、ビンを三つのグループＡ，ＢおよびＣに分けて、それらグループの間をすべてのビンについて等間隔にする。すなわち、分割した短ビンについては、第１のアンテナが短シンボル７１４Ａを（ビンＡを用いて）送信し、第２のアンテナが短シンボル７１４Ｂを（ビンＢを用いて）送信し、第３のアンテナが短シンボル７１４Ｃを（ビンＣを用いて）送信する。
【0064】
分割した長シンボルについては、第１のアンテナが長シンボル７１５Ａ、７１５Ｂおよび７１５Ｃを（ビンＡ、ＢおよびＣをそれぞれ用いて）順次に送信し、第２のアンテナが長シンボル７１５Ｂ、７１５Ｃおよび７１５Ａを（ビンＢ、ＣおよびＡをそれぞれ用いて）順次に送信し、第３のアンテナが長シンボル７１５Ｃ、７１５Ａおよび７１５Ｂを（ビンＣ、ＡおよびＢをそれぞれ用いて）順次に送信する。この循環パターンによって、ビン全部についてのチャネル推算が可能になり、周波数領域における直交性を常時保持する。周波数２６ＭＨｚにおける二つのストリームについての長系列の例を挙げると、Ｌ−２６：２６＝｛−１ １ −１ １ １ １ −１ −１ −１ −１ １ １ １ １ −１ １ −１ １−１ −１ １ １ １ −１ １ １ ０ −１ １ １ −１ −１ １ −１ −１ １ −１ −１１ −１ −１ １ １ １ １ −１ １ １ １ １ １ １ １｝である。ここで、長シンボル７０５ＡはＰＡＲ値２．７３ｄＢのビン［−２６：２：−２ ２：２：２６］を用い、長シンボル７０５ＢはＰＡＲ値２．６７ｄＢのビン［−２５：２：−１ １：２：２５］を用いている。【0065】
周波数２０ＭＨｚにおける三つのストリームについての系列の例を挙げると、Ｌ−２６：２６＝｛−１ −１ １ １ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ １ １ １ １ −１ −１ １ ０ １ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ １ −１ １ １ −１ １ −１ −１ １ １ −１ １ １ −１ １ −１ −１｝である。ここで、第１のトーンセットはＰＡＲ値３．３７ｄＢの［−２６：３：−２ ２：３：２６］であり、第２のトーンセットはＰＡＲ値３．１０ｄＢの［−２５：３：−１ ３：３：２４］であり、第３のトーンセットはＰＡＲ値３．１０ｄＢの［−２４：３：−３ １：３：２５］である。周波数２０ＭＨｚにおける四つのストリームについての系列の例を挙げると、Ｌ−２６：２６＝｛−１ １ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ １ １ １ −１ １ １ −１ １ −１ −１ −１ １ １ １ −１ １ ０ １ １ −１ １ −１ −１ １ −１ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １ １ １ −１ １ １ −１ １ １ １｝である。ここで、第１のトーンセットはＰＡＲ値３．０５ｄＢの［−２６：４：−２ ３：４：２３］であり、第２のトーンセットはＰＡＲ値３．０５ｄＢの［−２５：４：−１ ４：４：２４］であり、第３のトーンセットはＰＡＲ値３．１１ｄＢの［−２４：４：−４ １：４：２５］であり、第４のトーンセットはＰＡＲ値３．１１ｄＢの［−２３：４：−３ ２：４：２６］である。
【0066】
周波数４０ＭＨｚにおける一つのストリームについての長系列の値を挙げると、Ｌ−５８：＋５８＝｛−１ １ １ １ １ −１ １ １ ―１ −１ −１ −１ １ １ １ １ １ −１ １ １ −１ １ −１ １ １ −１ −１ １ １ −１ −１ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ １ −１ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ １ −１ −１ １ １ −１ １ １ １ ０ ０ ０ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ −１ １ −１ １ １ −１ −１ １ −１ −１ １ −１ １ −１ １ −１ −１ −１ −１ １ １ −１ １ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ １ −１ １ １ −１ １ −１ −１ １ −１ １ １ １｝
である。
【0067】
周波数４０ＭＨｚにおける二つのストリームについての長系列の値を挙げると、Ｌ−５８：＋５８＝｛−１ １ １ １ １ −１ １ １ ―１ −１ −１ −１ １ １ −１ １ １ −１ １ １ −１ １ −１ １ １ −１ −１ １ １ −１ −１ １ １ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ １ １ １ −１ −１ １ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ １ ０ ０ ０ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ −１ １ −１ １ １ −１ −１ １ −１ １ １ −１ １ −１ １ −１ −１ −１ −１ １ １ −１ １ −１ −１ −１ −１ −１ １ −１ １ １ １ １ −１ １ １ −１ １ １ １｝
である。ここで、第１のトーンセットは［−５８：２：−２ ２：２：５８］であり、第２のトーンセットは［−５７：２：−３ ３：２：５７］である。
【0068】
周波数４０ＭＨｚにおける三つのストリームについての長系列の値を挙げると、Ｌ−５８：＋５８＝｛−１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ １ １ １ １ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ １ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ ０ ０ ０ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ １ １ １ １ １ １ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ −１ −１ −１｝
である。ここで、第１のトーンセットは［−５８：３：−４ ２：３：５６］であり、第２のトーンセットは［−５７：３：−３ ３：３：５７］であり、第３のトーンセットは［−５６：３：−２ ４：３：５８］である。
【0069】
周波数４０ＭＨｚにおける四つのストリームについての長系列の値を挙げると、Ｌ−５８：＋５８＝｛−１ １ −１ −１ −１ １ １ −１ １ １ １ −１ １ １ １ １ −１ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ １ −１ −１ −１ −１ １ １ −１ −１ −１ １ １ １ １ −１ １ −１ −１ １ −１ １ １ １ １ １ −１ −１ −１ １ ０ ０ ０ −１ １ １ −１ −１ −１ −１ −１ １ １ １ −１ １ １ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ −１ −１ １ −１ １ −１ −１ １ １ １ １ １ １ １ −１ −１ −１ −１ １ １ −１ １ １ １ −１ １ １ −１ −１ １ −１ １ −１ ―１ １ １｝
である。ここで、第１のトーンセットは［−５８：４：−２ ５：４：５７］であり、第２のトーンセットは［−５７：４：−５ ２：４：５８］であり、第３のトーンセットは［−５６：４：−４ ３：４：５５］であり、第４のトーンセットは［−５５：４：−３ ４：４：５６］である。なお、ＰＡＲ値低減のためにデータパターンのサーチを行うことができる。
【0070】
短シンボルも、四つのビンのうちの一つだけを用いる点を別にすれば上述の場合と同様に分割できる。例えば、一つの実施例では、短シンボル７０４Ａがビン−２４，−１６，−８，４，１２，２０を用い、短シンボル７０４Ｂがビン−２０，−１２，−４，８，１６，２４を用い得る。もう一つの実施例では、短シンボル７０４Ａがビン−２４，−１６，−８，８，１６，２４を用い、短シンボル７０４Ｂがビン−２０，−１２，−４，４，１２，２０を用い得る。短シンボル６０１のＰＡＲ値が２．０９ｄＢである場合は、短シンボル７０４Ａおよび７０４Ｂの両方について第１のビンを用いた実施例のＰＡＲ値は４．６７ｄＢとなり、第１のビンを用いた実施例のＰＡＲ値は短シンボル７０４Ａについて４．３２ｄＢ、短シンボル７０４Ｂについて２．７９ｄＢとなる。なお、第１ビン利用の実施例を網羅的にサーチする場合は、ＰＡＲ最小値４．２６ｄＢとなる。第２のビン利用の実施例について同様のサーチを行う場合は、極性｛１ −１ １ −１ −１ −１｝の短シンボル７０４ＡについてのＰＡＲ最小値は１．６ｄＢになり、極性｛１ −１ −１ −１ −１ １｝の短シンボル７０４ＢについてのＰＡＲ最小値は２．７９ｄＢとなる。
【0071】
分割した短シンボルに用いたビンの数は少ないことに注目されたい。したがって、チャネルが周波数選択性を備える場合は、分割した短シンボル、分割した長シンボルおよびＳＩＧＮＡＬシンボルの送信電力が互いに等しいとすると、受信電力の平均値は分割ずみの短シンボル相互間で大幅に異なる。受信電力のこの差は受信機利得制御を困難にする。したがって、一つの実施例では短シンボルに２４個のビンを用いて分割短シンボルの各々により多くのビンを確保するようにしている。もう一つの実施例では、１２個のビンで周波数シフトずみの短シンボルをデータストリームすべてに用いるものの、各データストリームが互いに異なる周波数シフトを用い得る。すなわち、もとの短シンボル用の周波数からビン１個分、２個分または３個分のシフトをかけた周波数で用い得る。この周波数シフトによって、短シンボルから分割ずみ長シンボルおよびそれ以後への受信電力の連続性を確実にすることができる。しかし、この構成では、サポートできる送信データストリームの数は４以下である。また、シフトした短シンボルの周期はレガシー短シンボルの周期よりも長く、そのために周波数オフセットの実現に改変を要することもあろう。
【0072】
上述のとおり、レガシーヘッダはアンテナの一つのセットから送信する。そのセットが複数のアンテナを含む場合は、ビーム形成効果が生じ得る。全方位送信を達成するために、それらアンテナの各々に対する各周波数ビンの複素寄与分を重み付けする。例えば、位相シフト（例えば、位相ランプまたは任意の位相シフト）や位相値を他のアンテナへのビン全体に適用してビーム形成効果がビンごとに異なるようにする。位相ランプ形成手法の例としては、無線技術分野の当業者に周知の巡回遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）などがある。
【0073】
位相値の例としては、一つのアンテナに偶数番目のビンを用いもう一つのアンテナに奇数番目のビンを用いる手法がある。位相値のもう一つの例としては、正極性の周波数ビン全部を一つのアンテナに用い、負極性の周波数ビン全部をもう一つのアンテナに用いる手法がある。すなわち、二つのアンテナへの各周波数ビンの寄与を互いに独立に重みづけする手法を全方位送信の達成に用いることができる。
【0074】
ＭＩＭＯパケットを受信できる受信機はレガシー８０２．１１ａ／ｇパケットも受信できるはずであるので、レガシーパケットとは異なるＭＩＭＯパケットという名称を与えるメカニズムも提供できる。また、パケットがＭＩＭＯパケットである場合は、受信機は送信されてきたデータストリームの数を把握する必要がある。図７Ｃに示した実施例では、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボル６０３の第１のビットのセットがＭＩＭＯパケットを表示し、同シンボル６０３の第２のビットセットが送信されてきたデータストリームの数を表示し得る。例えば、ＳＩＧＮＡＬシンボル６０３の予備ビットＲを「１」にセットして、ＭＩＭＯパケットが送信中であることを表示することができる。また、ＳＩＧＮＡＬシンボル６０３の長さフィールド７２１の中の所定数の下位ビットを、送信されてきたデータストリームの数の表示に用いることができる。すなわち、最下位の二つのビットを用いた場合は、長さフィールドの長さの値を最下位から三番目のビットに端数切り上げにする。
【0075】
ＭＩＭＯ受信機は、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボル６０３の復号化の後、予備ビットＲをチェックすることができる。そのビットが「０」の場合はそのパケットはレガシーパケットであり、長さフィールド７２１の中の長さの値はバイト数表示のパケット長さの真値である。しかし、予備ビットが「１」の場合は、そのパケットはＭＩＭＯパケットであり、長さフィールドの最下位から二つのビットは送信されてきたデータストリームの数である。後者の場合は、パケットの長さは２バイト以内の精度である。レガシー受信機は送信差控え時間の算出に長さの値だけを用いる。したがって、長さフィールドの値をレガシーデバイスのために高精度にする必要はない。上述のとおり各データストリームの長さの真値をＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボル（例えば図７Ａの７０６Ａおよび７０６Ｂ）に含めることができる。したがって、ＭＩＭＯ受信機は長さフィールド７２１の蓄積された値を実効的に無視できる。
【0076】
もう一つの実施例ではＭＩＭＯストリームの数を表すのに「モジュロ」動作を用いることができる。より詳細に述べると、パケットのデータバイト数がＬである場合は、シンボルあたりのデータバイトの数はＢであり、サービスバイトおよび末尾バイトの数はＣであり、所要シンボル数は次式、すなわち【数10】
【数11】
レガシーデバイスで計算したシンボルの数がやはりＮｓｙｍ、すなわち
【数12】
【0077】
ＭＩＭＯデバイスはストリーム数を次式、すなわち【数13】
【0078】
Ｍ＝ＢであればＭ（バー）は零である。その場合は、Ｍ（バー）＝Ｂのマッピングが行われる。なお、この同じ手法をストリーム数以外の他の情報のシグナリングにも適用でき、その場合はシグナリング対象の情報は上述のとおりＭとして符号化される。
【0079】
さらに他の実施例では、符号化シンボル７２２をＭＩＭＯパケット表示のために（予備ビットは他の用途のために保持して）レガシーＳＩＧＮＡＬシンボル６０３の後に挿入できる。符号化シンボル７２２は（同位置に現れるはずの通常のシンボルに対して）反転したパイロットトーン（すなわち＋／−）付きのＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルを含み得る。例えば、符号化シンボル７２２は、雑音耐性強化のためにＢＰＳＫ変調で改変したＳＩＧＮＡＬシンボル７０６Ａ’および７０６Ｂ’を含み得る。この実施例では、ＭＩＭＯ受信機は入来パケットがＭＩＭＯパケットであるかレガシーパケットであるかを符号化シンボル７２２のパイロットの位相に基づいて判定できる。それがＭＩＭＯパケットであった場合は、送信データストリームの数を抽出でき、そのパケットの残り部分をＭＩＭＯ適合の方法で検出できる。それ以外については、そのパケットをレガシー８０２．１１ａ／ｇパケットとして取り扱う。
【0080】
［パイロット］周波数オフセット追跡および位相雑音追跡のために８０２．１１ａ／ｇシステムにパイロットを挿入する。送信機および受信機において多数の無線周波数回路を用いるＭＩＭＯシステムでは、互いに異なる送信チェーンおよび受信チェーンが受ける位相雑音には共通なものまたは互いに別々のものもある。この発明の一つの側面によると、パイロット追跡スキームを送信チェーンごとに共通に、または送信機受信機対ごとに設ける。
【0081】
送信機受信機間の周波数オフセットおよび位相雑音のために、受信データシンボルの位相はパケットの送信中に変動し得る。その位相変動を追跡して補正するために、８０２．１１ａ／ｇのＯＦＤＭシンボルの各々に［１１１−１］＊ｐ１のフォーマットで四つのパイロットを挿入する。この［１１１−１］はパイロットビンにまたがるパターンであり、ｐ１はシンボル１のパイロット極性である。ＭＩＭＯ ＯＦＤＭシンボルについては、４ビットパターンおよびパイロット極性系列の両方を複数の空間ストリームに適用する。
【0082】
一つの実施例では、８０２．１１ａ／ｇと同じパイロットフォーマットを送信データストリーム全部に複写使用する。例えば８０２．１１ａ／ｇシンボルのパイロット極性系列がｐ０，ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４，・・・である場合は、ＭＩＭＯシンボルに次のパイロット極性、すなわち【数14】
【0083】
パイロット極性は互いに異なる空間ストリームについて同じであるので、４ビットパターンをそれらストリーム全部に複写使用すればパイロットビンは固定のビーム形成パターンが生ずる結果になる。状態の悪いビンが常に零にとどまることがないようにするために、位相シフトを加えて四つのビンにわたりシンボルごとに循環するようにする。例えば、【数15】
【0084】
第２のアンテナ（Ａｎｔ２）のパイロットは第１のシンボルで位相シフト０゜、９０゜、１８０゜および２７０゜を受け、後続のシンボルで周期的に循環する。なお、四つのパイロットビンについて初期パイロットパターン［１１１１］を用いているが、このスキームは任意の初期パイロットパターンに適用でき、また五つ以上のパイロットビンにも適用でいる。すなわち、推算のために挿入するパイロットは任意の周波スペクトラムにわたって間隔を設けることができる。
【0085】
パイロット追跡は互いに異なる方法で実行できる。例えば、位相雑音が送信機チェーンおよび受信機チェーン全部にわたって共通である（それによって共同追跡が可能になる）場合は、受信機チェーンの各々がチャネル推算値および既知のパイロットパターンに基づき各パイロットビン中の受信信号を推算できる。この推算値の複素共役値を実際の受信パイロット信号に乗算する。その乗算結果をパイロットビンおよび受信機チェーンを跨いで合成する。最終結果の位相が所望の位相オフセット値になる。数式で表すと、受信機ｎにおけるパイロットビンｋの受信信号は次式、すなわち
【0086】
【数16】
【0087】
【数17】
【0088】
これに対して、他の送信チェーンにわたって別の位相雑音がある（そのために送信チェーンごとのパイロット追跡が必要になる）場合は、ＭＩＭＯ検出アルゴリズムをパイロットｓｍ，ｋ（バー）のためにパイロットビンにまず適用する。【数18】
【0089】
【数19】
【0090】
位相雑音が送信チェーン全体と受信チェーンとの間で互いに独立である（そのために送信チェーン・受信チェーン対あたりのパイロット追跡が必要になる）場合は、パイロット極性系列を、送信チェーン・受信チェーン対の各々について別々に位相を推算できるように、直交パターンで変調することができる。送信データストリームの数がＭである場合は、ストリームｍについての変調パターン（ここで、１≦ｍ≦Ｍ）は次式、すなわち【数20】
【数21】
【0091】
なお、次式、すなわち【数22】
【0092】
一つの実施例では、各アンテナが受信した最後の（Ｍ−１）個のシンボルをバッファに保存することができる。そのあと各アンテナが新たなシンボルを受信した際にこれらＭ個のシンボルについてのパイロットの複素共役値をシンボルと乗算して加算し、次式、すなわち【数23】
【0093】
【数24】
【0094】
次に、受信アンテナｎのストリームｍの位相オフセットをパイロットビンにわたって平均した式５，すなわち
【0095】
【数25】
【0096】
初めの（Ｍ−１）個のＭＩＭＯシンボルについては、履歴の長さが十分でないので、共同の、または送信チェーンあたりのパイロット追跡方法を用いることができる。また、次の条件、すなわち【数26】
【数27】
【0097】
なお、８０２．１１ａ／ｇパイロット極性系列の継承物は類似点についてだけであるので、全部度外視してｐｌ＝１と設定することができる。この設定により第３および第４の実施例が得られる。第３の実施例では、パイロット極性系列は全部１，すなわち【数28】
【0098】
第１の実施例と同様に、パイロットビンを跨いで周期的に循環する位相シフトを、固定ビーム形成効果を避けるように、含める必要がある。共同パイロット追跡、または送信チェーンごとのパイロット追跡を行うことができる。
【0099】
第４の実施例では、パイロット系列はｑｍ（ｌ）のみであり、次のとおり表される。【数29】
【0100】
［データストリーム分割］ＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルを形成するには、もとのデータビットを複数のデータストリームに適切に分割しなければならない。規格８０１．１１ａ／ｇでは、レート１／２、２／３および３／４の畳込み符号を用い、四つの変調スキーム（すなわち、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭ）を提供する。符号速度と変調スキームによって各ＯＦＤＭシンボルにおけるビット数が定まる。ＭＩＭＯ性能を最大にするには、互いに異なるデータストリームごとに互いに異なる変調と符号化速度を許容する必要がある。したがって、各ＭＩＭＯ信号シンボルのビット数は、データシンボルごとに異なり得る。
【0101】
通常の符号化ブロックは、ＷＬＡＮ技術分野で周知の符号器およびパンクチュアラ（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの第１７．３．５．６節に記載）で構成する。この発明の一つの側面によると、互いに異なる符号は、共通の符号器と別々のパンクチュアラとの組み合わせを用い、または共通のパンクチュアラと別々の符号器との組み合わせを用いて構成できる。共通の符号器を用いた場合は、分割は符号器の前段またはパンクチュアラの前段で行うことができる。互いに別々の符号器を用いた場合は、分割は符号器の前段で行われなければならない。パンクチュアラの前段での分割の場合をこの明細書では、「共用」符号器と呼び、符号器の前段での分割の場合を「個別」符号器と呼ぶ。なお、８０２．１１ａ／ｇでは、レート２／３符号および３／４符号の両方をレート１／２の畳込み符号からパンクチャする。したがって、上記の共用符号器でも個別符号器でも具体化できる。
【0102】
符号器を初期化して終了させることができるように、ソースデータビットの前または後に付加ビットを挿入することができる。例えば、８０２．１１ａ／ｇでは、ソースデータビットの前に１６個のサービスビットを付加し、ソースデータビットの後に６個の末尾ビットを付加することができる。したがって、上記個別符号器の場合は、これら付加ビットを各符号器について挿入する。
【0103】
図８には二つの空間ストリームのための共用符号器システム８００の例を示す。このシステム８００では、ソースビット８０１をブロック８０２に供給し、このブロック８０２で上述のサービスビットおよび末尾ビットを付加する。符号器８０３は上記付加ずみのビットを受けてｎ１＋ｎ２ビットを生ずる。スプリッタ８０４はこのｎ１＋ｎ２ビットを受けて二つの空間ストリームｎ１およびｎ２を生じ、それらストリームをパンクチュアラ８０５Ａおよび８０５Ｂにそれぞれ供給する。
【0104】
一つの実施例では、符号器８０３の出力におけるｎ１＋ｎ２ビットごとに、初めのｎ１ビットが第１の空間ストリームを形成し、後のｎ２ビットが第２の空間ストリームを形成する。分割後のビット列のサイズｎｉはｎｉ＝Ｎｃｂｐｓ（ｉ）（ここでＮｃｂｐｓはパンクチュアリング操作前のシンボルあたりの符号化ビットの数）で表され、シンボルごとに分割を行う。ビット列のサイズのもう一つの例は、ｎｉ＝Ｎｃｂｐｓ（ｉ）／ｇｃｄ（Ｎｃｂｐｓ（１）、Ｎｃｂｐｓ（２））（ここでｇｃｄ（ ）は最大公約数）で表され、この場合は処理遅延低減に適切な比を維持しつつ分割後のビット列のサイズを小さくする。
【0105】
この実施例ではＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルの長さフィールドをパケットの実際のバイト長に設定する。ＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルの中のＲ１４フィールドを個々のデータ速度に設定する。レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの中のＲ１４フィールドは第１データストリームのデータ速度に設定でき、また最小データ速度に常に設定しておくこともできる。以下に詳述するとおり、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの中の長さフィールドは、レガシーデバイスで計算したシンボル数がパケットの実際の長さと整合するように操作できる。
【0106】
図９は二つの空間ストリームに対する共用符号器システム９００を示す。このシステム９００ではソースデータ９０１をブロック９０２に供給し、このブロック９０２によってサービスビットおよび末尾ビットを付加する。この付加処理ずみの出力を符号器９０３が受けてｎ１＋ｎ２ビットを生ずる。このｎ１＋ｎ２ビットをパンクチュアラ９０４が受けて所定の速度の出力符号を生ずる。スプリッタ９０５がその所定の速度でｎ１＋ｎ２ビットを受けて、二つの空間ビットｎ１およびｎ２を生ずる。符号器９０３の出力のｎ１＋ｎ２ビットの各々のうち初めのｎ１ビットが第１の空間ストリームを形成し、後のｎ２ビットが第２の空間ストリームを形成する。
【0107】
図１０は二つの空間ストリームに対するもう一つの個別符号器システム１０００を示す。このシステム１０００では、ソースデータバイト、すなわちＮ１＋Ｎ２をスプリッタ１００２に供給し、二つの空間ストリーム（初めのＮ１バイトが第１の空間ストリームを形成し、後のＮ２バイトが第２の空間ストリームを形成する）を形成する。これら第１および第２の空間ストリームＮ１およびＮ２をブロック１００３Ａおよび１００３Ｂにそれぞれ供給し、それらブロックにおいて、サービスビットおよび末尾ビットの付加をそれぞれ行う。これらブロック１００３Ａおよび１００３Ｂの出力を符号器９０４Ａおよび９０４Ｂにおいてそれぞれ符号化し、符号化ずみの出力をパンクチュアラ９０５Ａおよび９０５Ｂにそれぞれ供給する。
【0108】
なお、この個別符号器システムにおいては、ＳＩＧＮＡＬシンボルの中の長さフィールドがバイト表示であるので最小データ単位もバイト表示である。したがって、この場合は各ストリームには前縁で２バイトのサービスビットを付加し末尾で６ビット（乃至１バイト）を付加し得る。また、Ｎ１はシンボルあたりのデータバイトの数であり得るし、そのデーバイトの数をシンボルあたりのデータバイトの数全部の最大公約数で除した値でもあり得る。シンボルあたりのバイトの数は９Ｍｂｐｓを除く全データ速度において整数である。なお、データ速度９Ｍｂｐｓの場合は各シンボルは４．５バイトを含む。したがって、上記の場合は、ビット列のサイズはデータ速度９Ｍｂｐｓのデータストリームについて交互に４バイトおよび５バイトとする。
【0109】
例えば、二つの空間ストリーム（ストリーム１およびストリーム２）があって、シンボルあたりのデータバイトの数をそれぞれ２７（５４Ｍｂｐｓ）および４．５（９Ｍｂｐｓ）とする。当初は二つのサービスバイトをストリーム１およびストリーム２の各々に送ることができる。次に、初めの２５（２７−２）データバイトをストリーム１に送り、次の２データバイト（４−２）をストリーム２に送り、次の２７データバイトをストリーム１に、次の５バイトをストリーム２にそれぞれ送り、以下同様とすることができる。
【0110】
ＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルの長さフィールドの値が実際の分割を行う前に必要になる。上述の順次式分割では長さ計算が僅かながら複雑になる。分割の動作に僅かな改変を加えることによって実現できる簡単な長さ値算出方法を次に述べる。初めに所要シンボル数を式６により計算する。
【0111】
【数30】
【0112】
【数31】
【0113】
８０２．１１ａ／ｇパケットではＳＩＧＮＡＬシンボルにおける長さフィールドは長さ１２ビットであり、これはパケットサイズ最大値４０９５バイトに対応する。ＭＩＭＯシステムでは４Ｋバイトよりも大きいパケットがペイロード効率の維持のために望ましい。したがって、正確なパケット長の伝送には、単にＳＩＧＮＡＬシンボルに含め得るビット数よりも多いビット数を必要とする。
【0114】
この発明の一つの実施例によると、ＭＩＭＯパケットと等しい伝送時間を占める速度および長さを表示するように、レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルで疑似伝送速度および疑似長を用いることができる。許容可能なレガシー速度最低値（８０２．１１ａ／ｇでは６Ｍｂｐｓ）をパケット長最大化のために用い得る（４０６９バイト＠６Ｍｂｐｓ＝５．４６ｍｓ、または、有効な８０２．１１パケット長最大値に対して２３０４＠６Ｍｂｐｓ＝３．０７ｍｓ）。
【0115】
一つの実施例では、ＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルについて所要ビット数の制限のためにパケット長絶対値の代わりにパケット長相対値を用い得る。パケット長相対値とは、同一数のシンボルで一つのパケットにより伝送できるバイト数マイナス伝送バイトの実数、すなわち詰め込み処理ずみのバイトの数にほぼ等しい値である。上述のとおり、バイトの総数はパケットの中のシンボルの数（レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルで定まる）およびデータ速度（ＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルで符号化）を用いて計算できる。
【0116】
共用符号器の場合は単一の長さ相対値を算出して第１のストリームの中のＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボルだけで伝送する。それ以外のデータストリームの中の長さフィールドは他の用途のために保留しうる。個別符号器の場合は、データストリーム各々について相対長を計算して個別に伝送し得る。データストリーム全部についての単一の相対長を計算して第１のデータストリームだけで伝送することもできる（すなわち、この総合相対長から送信機受信機間であらかじめ設定ずみのバイト割り当てスキーム比について個々の相対長を抽出できる）。
【0117】
［ＡＧＣおよびチャネル推算］図７Ａに戻ると、レガシー短シンボル６０１を、粗周波数推算、粗タイミング推算および自動利得制御（ＡＧＣ）に用いることができる。レガシー長シンボル６０２は、精周波数推算、精タイミング推算およびチャネル推算に用いることができる。レガシーＳＩＧＮＡＬシンボル６０３は、レガシーデバイスによるＭＩＭＯパケット踏み付けの防止に必要な情報、ＭＩＭＯパケットのシグネチャ、および伝送ずみデータパケット数を含み得る。分割ずみの短シンボル７０４Ａおよび７０４ＢはパケットのＭＩＭＯ部分のＡＧＣ用、およびアンテナダイバーシティ切換用（該当する部分）に用い得る。分割ずみの長シンボル７０５Ａおよび７０５ＢはＭＩＭＯチャネル推算に用い得る。ＭＩＭＯ ＳＩＧＮＡＬシンボル７０６Ａおよび７０６Ｂは伝送データストリームの長さ情報および変調情報を含み得る。
【0118】
レガシーヘッダ６１２は一つのアンテナから送信され、ＭＩＭＯヘッダ（短シンボル７０４Ａおよび７０４Ｂ、長シンボル７０５Ａおよび７０５ＢおよびＳＩＧＮＡＬシンボル７０６Ａおよび７０６Ｂを含む）は多アンテナから送信し、各受信アンテナからの受信電力はレガシーヘッダからＭＩＭＯヘッダに変わる。この場合、分割ずみの短シンボルは、ＡＤＣへの入力の大きさを適宜定められるようにＡＧＣが利得設定を調節する形に設計する。なお、ＡＧＣは受信チェーン全部について一つの状態マシーンを用いることができるが、受信チェーン各々が対応の受信信号に互いに異なる利得をもたらすものでも差し支えない。
【0119】
必要であれば付加的タイミング回復および周波数オフセット推算を多アンテナからの受信シンボルにより共同で行う。この共同動作は複数の受信信号の合成によって行う。また、この共同の動作は、最良の信号の選択と、その最良の信号によるタイミング回復およびオフセット推算とで行ってもよい。
【0120】
一つの実施例では、レガシーヘッダ６１２を最良のアンテナから目的の受信機に送信し得る。すなわち、レガシーヘッダからＭＩＭＯヘッダへの電力増加は、Ｍ個の空間ストリームを扱うシステムでは、１０＊ｌｏｇ１０（Ｍ）ｄＢ以下であることを意味する。この電力増加は目的の受信機以外の受信機についてはより高くてもよいが、増加の平均値は１０＊ｌｏｇ１０（Ｍ）以下とする。したがって、精利得変動だけが求められる。
【0121】
上述の分割ずみの長シンボルは２Ｍ個のＯＦＤＭシンボルの期間（Ｍは空間ストリームの数）だけ継続する。任意の空間ストリームについてチャネル推算を計算するために、各ストリームの用いる対応のピンを２Ｍ個のＯＦＤＭシンボルのＦＦＴで抽出し、平均し、周波数領域で合成する。推算誤差を減らすためにチャネル応答出力をフィルタ処理する。Ｍが大きい場合は、２Ｍ個のＯＦＤＭシンボルにわたる位相変化は大きくなり得る。一つの実施例では、各ＯＦＤＭシンボルの位相を、ＦＦＴ処理、平均値算出、およびフィルタ処理の前に、レガシーヘッダから得た精周波数推算を用いて時間領域で補正できる。２Ｍシンボル長の期間中の付加的位相変化測定値（精周波数推算値と位相雑音との低精度に起因する）を円滑化処理の前に位相整合のために用い得る。
【0122】
［ＭＩＭＯ信号の検出］ＭＩＭＯ信号の検出には多様な手法を用いることができる。既知の二つの手法を挙げると、ＭＭＳＥ−ＬＥ検出スキームとＭＭＳＥ−ＤＦＥ検出スキームとが挙げられる。すなわち、多数のデータストリームの分離および検出に、最小二乗平均誤差（ＭＭＳＥ）線形等化（ＬＥ）アルゴリズム、または判定饋還形等化（ＤＦＥ）アルゴリズムを用いることができる。表記の単純化のために、以下の説明では単一の副搬送波だけを考慮するが、同じ処理を他の副搬送波の各々に反復適用できる。
【0123】
Ｍ個の送信アンテナとＮ個の受信アンテナとを用いるものとする。周波数領域送信信号をｘ、チャネルをＨ、雑音をｎ、受信信号をｙでそれぞれを表すと、ｘはＭ×１、ｙおよびｎはＮ×１，ＨはＮ×Ｍとなり、次式、すなわち【数32】
Ｅ‖Ｗ＊ｙ−ｘ‖２を最小にするＭＭＳＥの解Ｗは次式、すなわち
【数33】
【0124】
ＭＭＳＥ−ＤＦＥ検出アルゴリズムは二つのステップ（１）および（２）を用いて相次ぐ消去動作を行う。ステップ（１）では零化ベクトルを計算する。この零化ベクトルを計算する過程は三つのステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）を含む。ステップ（ａ）ではＲｅの対角成分を計算して最小成分を特定する。その最小成分は信号品質最良の送信アンテナに対応する。ステップ（ｂ）ではＷ＊の対応の行を計算する。これは選択した送信アンテナの零化ベクトルとなる。ステップ（ｃ）ではＨの中の対応の列を消去してＭを１だけ減らす。上記ステップ（ａ）、（ｂ）および（ｃ）をＭ＝０になるまで繰り返す。
【0125】
ステップ（２）では、複数のデータストリームを検出する。ステップ（２）は四つのステップ（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）および（ｇ）を含む。ステップ（ｄ）では、最良の送信アンテナについての零化ベクトルをｙに乗算して、最良の送信アンテナの粗判定を行う。ステップ（ｅ）では、Ｈの対応の列にその粗判定の結果を乗算してその積をｙから減算する。ステップ（ｆ）では、全アンテナについて処理を終るまで次善の送信アンテナについてステップ（ｄ）および（ｅ）を繰り返す。ステップ（ｇ）（オプションである）では、判定饋還チャネル推算値更新をデータ判定の結果に基づいて行う。
【0126】
なお、上記粗判定動作は、ハード判定、すなわちチャネル補正ずみの受信シンボルに最も近いコンステレーション点による判定でも、ソフト判定、すなわちいくつかの候補のコンステレーション点を重みづけのうえ加算して得た点（重みは各コンステレーションの尤度に比例）による判定でも行い得る。
【0127】
［ビタービビン重みづけ］一つの実施例では、慣用の手法で符号化されたデータストリームを受信機での検出のあと複号化するのにビタービ復号器を用いることができる。周波数選択性フェーディングを伴うチャネルでは、信号の品質は周波数ビンごとに異なる。したがって、ビダービ枝路定数計算において状態不良のビンからのデータに割り当てる重みは小さくする。一つの実施例では、最適のビン重みはＳＮＲ（信号対雑音比）に比例した値とする。
【0128】
データストリーム一つだけを送信する８０２．１１ａ／ｇでは、雑音がビン全体にわたる相加性白色ガウス雑音であるとすると、ＳＮＲはチャネル振幅の二乗で近似算出できる。しかし、実際のシステムでは、ＳＮＲは、チャネル推算誤差、位相雑音および量子化雑音によってチャネル振幅の二乗よりも緩やかに増加することが多い。したがって、一つの実施例では、チャネル振幅をビン重みづけに用いることができる。
【0129】
ＭＩＭＯシステムでは、送信されてきたデータストリームの検出時のＳＮＲは、特定の雑音電力密度を仮定して計算できる。同様に、ビタービビン重みの算出にはこの互いに異なる方法を用いることができる。第１の実施例では、ビタービビン重みを検出時ＳＮＲに比例する値として算出する。第２の実施例では、ビタービビン重みを検出時ＳＮＲの平方根に比例する値として算出する。
【0130】
ＭＭＳＥ−ＤＦＥでは、ＭＭＳＥの式から算出した検出時ＳＮＲは誤差伝搬の影響を含んでおらず、あとで検出されるデータストリームの検出時ＳＮＲが楽観的過ぎる値になる。そのために、復号器の性能が低下して望ましくない。
【0131】
復号器の性能を改善するために、雑音伝搬の影響をＳＮＲ算出時の雑音の項に含めることができる。第２および第３のデータストリームに対する実効雑音項の例を次に示す。【数34】
【0132】
［互いに異なる雑音最低値に対する補償］ＭＭＳＥ検出器に関する上述の展開は、雑音電力がｙの諸成分全体にわたって同じであるとの仮定に基づいている。実際のシステムではこの仮定は一般的には正しくない。すなわち、受信機チェーンにおける雑音最低値や利得設定値が互いに異なるからである。したがって、以下に述べるとおり式を変形する。
【0133】
アンテナで受信した信号が次式、すなわち【数35】
【0134】
ＡＧＣをかけたあとでは、この受信信号は、次式、すなわち【数36】
【0135】
ＭＭＳＥ手法を適用するために雑音分散を同じ値にスケーリングする。そのために、Ｋ＝ｍｉｎｎ（ｇｎσｎ）とし、スケーリング行列を次のとおり画定する。
【数37】
【0136】
Ｗｅｑ＊をｙｅｑ＝ＩＩ・ｙ（バー）に適用する。全シンボルについてｙ（バー）をスケーリングする代わりにＷ＊（バー）＝Ｗｅｑ＊・ＩＩを一回だけ計算して、そのＷ＊（バー）をｙ（バー）に直接適用するのが好ましい。ＭＭＳＥ−ＤＦＥについては、ｙ（バー）およびＨ（バー）を用いて相次ぐ消去を行うことができる。スケーリングは不要である。
【0137】
図１１は複数の受信機チェーンについてチャネル補正を改変できる受信機１１００の一部を示す。受信機１１００では、可変利得増幅器１１０１がアンテナから無線信号（関連のチャネル情報を含む）を受けて、増幅出力をチャネル反転ブロック１１０２に供給する。自動利得制御（ＡＧＣ）ブロック１１０３が増幅器１１０１への制御信号を生じる。チャネル反転ブロック１１０２はＡＧＣ制御信号および雑音最低値（ＡＧＣブロック１１０３が発生する）を受けてチャネル補正値を生じる。このチャネル補正値をＡＧＣブロック１１０３に供給してＡＧＣ制御信号を修正する。
【0138】
［位相誤差の補償］位相雑音、残留周波数オフセット、誘発位相誤差、送信機・受信機間の伝搬経路におけるドップラ変動などにより、実効チャネル行列Ｈの位相はパケット全体を通じて緩やかに変動する。これらの効果を式で表示するために、実効チャネルをΛｒ・Ｈ・Λｔで表す。ここで
【数38】
【数39】
【0139】
上述のとおり、共同パイロット追跡、送信機チェーンごとのパイロット追跡、または送信機・受信機対ごとのパイロット追跡を可能にする互いに別々のパイロットスキームを用いることができる。共同パイロット追跡では送信チェーンおよび受信チェーン、すなわちΛｔおよびΛｒの全部について一つの共通の位相オフセットを推算してスカラ量ｅｊθと乗算する。等化行列への修正はスカラ量ｅ−ｊθとを掛けるだけである。
【0140】
送信チェーンごとのパイロット追跡の場合は、送信データストリームあたり一つの位相推算値を推算し、ΛｔおよびΛｒを一つのΛｔに集約する。したがって、等化行列はΛｔ＊・Ｗｔ＊に変形できる。必要であれば、位相推算値を一つの共通位相値を得るように、送信チェーンにわたって平均化することができる。この平均値は、角度θ＝（１／Ｍ）Σｍθｔ（ｍ）または平均の角度（和と等価）すなわちθ＝ａｎｇｌｅ（Σｍｅｊθｔ（ｍ））から誘導することができる。
【0141】
送信機・受信機対ごとのパイロット追跡の場合は、直交合成しチャネル補正したパイロットをまず抽出する（式４参照）。第１の実施例では、チャネル行列Ｈの各成分の位相オフセット、すなわちθｎ、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ、１≦ｎ≦Ｎ）をそれらパイロットから推算してθｔ（ｍ）（１≦ｍ≦Ｍ）およびθｒ（ｎ）（１≦ｎ≦Ｎ）に変換する。なお、マッピングは次のとおりである。【数40】
【0142】
具体化に伴う二つの問題をここで検討する。まず、Θ２の角度は、シンボルからシンボルへの変動で２πを超えないようにする。すなわちΘ２の変動が２πに及ぶと、Θ１の変動は２πにならないからである。Θ２をアンラップするために、現シンボルと先行シンボルとの間のΘ２の変動を、２πを加算または減算して先行Θ２に加えることによって、（−π、π）の範囲内に収める。
【0143】
次に、Θ２の中に信頼度の低い角度がある場合（例えば、行列に信号強度の小さい成分が含まれている場合）は、解も不安定になる。この問題に対する解決策は、Θ２の中の成分に、コスト関数の形成の際に信頼度に応じた重みづけをし、重みづけずみのＬＳの式を解くこと、すなわち、‖Ａ・Θ１−Θ２‖２の代わりに、【数41】
【数42】
【0144】
信頼度のより高い成分には重みづけを大きくし、より低い成分には重みづけを小さくする。信頼度の一つの尺度はチャネル成分の大きさである。重みは最大値で正規化し、必要があれば単純化のために量子化する。
【0145】
必要があれば、送信アンテナ・受信アンテナ対全部についての位相オフセット推算値を受信アンテナ全部にわたって平均して送信アンテナあたりの一つの位相推算値すなわちθｒ（ｍ）＝（１／Ｎ）Σｎθｎ，ｍを算出し、または送信チェーン・受信チェーン全部にわたって平均して一つの共通位相推算値θ＝（１／ＭＮ）Σｎ，ｍθｎ，ｍを算出する。
【0146】
第２の実施例では、θｔおよびθｒを対角合成しチャネル補正したパイロットυｎ、ｍ、ｋ（式４参照）の組み合わせを算出する。パイロットビンおよび受信アンテナ全部にわたる合計の角度は各送信アンテナについてのオフセット値であり、θｔ（ｍ）＝ａｎｇｌｅ（Σｎ、ｋυｎ、ｍ、ｋ）となる。送信アンテナ全体にわたる合計の角度は各受信アンテナについてのオフセット値であり、θｒ（ｎ）＝ａｎｇｌｅ（Σｍ、ｋυｎ、ｍ、ｋ）となる。送信アンテナおよび受信アンテナ全部にわたる合計の角度θ＝ａｎｇｌｅ（Σｎ、ｍ、ｋυｎ、ｍ、ｋ）は、計算したのちその半分をバイアス除去のために送信オフセットおよび受信オフセットとの両方から減算する。すなわち、θｔ（ｍ）＝θｔ（ｍ）−θ／２およびθｒ（ｎ）＝θｒ（ｎ）−θ／２となる。
【0147】
必要があれば、送信チェーンの各々についてのオフセットだけをθｔ（ｍ）＝ａｎｇｌｅ（Σｎ、ｋυｎ、ｍ、ｋ）により算出して適用する。または、送信チェーンおよび受信チェーン全体にわたる共通位相オフセットをθ＝ａｎｇｌｅ（Σｎ、ｍ、ｋυｎ、ｍ、ｋ）により算出して適用する。
【0148】
残留周波数オフセットの継続的補正には、送信チェーンおよび受信チェーン全部にわたる共通の位相オフセットθを用いる。そのオフセット値が残留周波数オフセットに起因する共通位相シフトを反映し、位相雑音による変動を抑制するからである。
【0149】
［閉ループ送信最適化］ＭＩＭＯ送信機にＭＩＭＯチャネルが既知である場合は、送信すべきデータストリームの数、各データストリームに適用すべき伝送速度、各データストリームに用いるべき副搬送波、送信アンテナの選択、各アンテナへの出力電力などの送信スキームを最適化することができる。このようなスキーム最適化によって、ＭＩＭＯシステムの動作安定性およびスループットが改善される。
【0150】
図３に示した第１の実施例においては、受信機３０４がチャネルの品質を評価し、その品質情報を送信機３０１に饋還する。この品質情報はチャネル情報（例えば、チャネル推算値または検出パイロットＥＶＭ）のフォーマットでもよく、推賞送信スキームのフォーマットでもよい。なお、検出パイロットＥＶＭはチャネル補正ずみのパイロットおよび既知の清浄パイロットから算出でき、したがって信号品質の格好の尺度になり得る。チャネル情報の饋還には、二つの互いに異なるパケット、すなわち標準的ＲＴＳ／ＣＴＳ交換におけるＣＴＳパケットおよびＡＣＫパケットを用いることができる。
【0151】
第２の実施例では、送信機３０１が受信機３０４からのパケットによりチャネルを推算する。このスキームには相反性が成立し、アップリンクおよびダウンリンクの両方で両側に同じアンテナを使うことができるものとする。したがって、送信機３０１は、推算したチャネルに基づき最良の送信スキームを決めることができる。
【0152】
なお、空間的大きさの程度の高いチャネルではより多くのデータストリームをサポートでき、その程度の低いチャネルではより少数のデータストリームをサポートできるに留まる。使用データストリームの数の最適値はＭＩＭＯチャネル推算値の大きさに基づいて定める。送信ダイバーシティなしのシステムでは、最良チャネルの際の送信アンテナと同数の送信アンテナを利用可能な送信アンテナ全部の中から選ぶ。
【0153】
送信ダイバーシティ付きのシステムでは、各データストリームを適宜位相シフトにかけて、合成ビーム（送信ビーム形成器（ＴｘＢＰ））を生ずるように、複数のアンテナから同時並行的に送信する。データストリームの各々に対するＢＦ処理は、２００３年１０月８日提出の米国特許出願第１０／６８２，３８１号「高データ速度信号の多アンテナ送信機ビーム形成装置および方法」、および同年同日提出の米国特許出願第１０／６８２，７８７号「高データ速度広帯域信号の多アンテナ受信機合成のための装置および方法」（これら出願をここに引用して記載内容をこの明細書に組み入れる）に記載した手法を用いて行うことができる。
【0154】
概括的にいうと、互いに異なるデータストリームを受信アンテナに向けてビーム形成して、受信ＳＮＲを高める。この手法は、ダウンリンクトラフィックの多いシステムにおけるアクセスポイントに有用である。送信ビーム形成は、二つ以上でＭ個以下の独特のデータストリームを送信するとともに過剰のアンテナを用いて冗長度つき符号化および所望の方向への送信ビーム形成を行うことによって、高速度ＭＩＭＯと組み合わせることができる。
【0155】
離間的マルチトーン（ＤＭＩ）手法では、各副搬送波の電力および変調の積類をチャネル推算に基づいて定め得る。品質の良い副搬送波は品質の劣る副搬送波よりも消費電力が大きく変調レベルも高い。
【0156】
［受信機選択ダイバーシティ］コストおよび消費電力の節約のために、ＭＩＭＯ受信機の有する受信機チェーンの数は通常限られている。一方、ＲＦアンテナのコストはずっと小さい。したがって、受信機チェーン数よりも多い受信アンテナを備え、それらアンテナの中の受信状態の良いものを動的に選択する構成にするのが望ましい。受信アンテナ動的選択能力によってダイバーシティ利得が得られ、システムの安定性が改善される。一つの実施例では、複雑さを抑え、切換損失を減らすように、複数のＲＦアンテナを受信機チェーンと同数の群に群分けし、それら群をスイッチ経由で対応の受信機チェーンに接続する。
【0157】
第１の実施例では、高速アンテナダイバーシティを用いる。高速アンテナダイバーシティでは、各受信機チェーンがそのチェーンに接続されたＲＦアンテナの信号を高速でサンプリングして、受信信号強度の最も大きいアンテナを選択する。
【0158】
第２の実施例では、選択を検出時ＳＮＲに基づいて行う。チャネル推算はＲＦアンテナ全部について行う。受信アンテナの可能な組み合わせの各々について検出時ＳＮＲをデータストリーム対応で計算する。次に、算出されたＳＮＲの最小値をアンテナの可能な組み合わせ全部について比較するＳＮＲ最大値および最小値のアンテナの組を選択する。
【0159】
［データ速度適応化］ＭＩＭＯシステムのデータ速度適応化は、８０２．１１ａ／ｇシステムへの適応化よりも難しい。送信アンテナの各々からチャネル品質を評価するには、相反性利用の非明示的饋還または明示的制御メッセージ利用の明示的饋還が必要である。
【0160】
この饋還の精細度は多様であり得る。最粗レベルでは、全ストリームの中の全データが正しいことを表示するために単一の受信確認を用いる。この手法では、全ストリームに同じデータ速度を用いるスキームでも困難になる。すなわち、サポート可能な送信ストリームの数および最適送信ストリームの判定が困難であるからである。
【0161】
饋還の次のレベルは各データストリームを個別に受信確認する手法である。この受信確認手法は、最適送信アンテナの判定およびサポート可能なデータストリームの数の決定は困難であるが、ストリームの各々について互いに独立のデータ速度適応を可能にする。
【0162】
饋還のもう一つのレベルでは、意図した受信機が、チャネル推算プリアンプルやパケットデータ部の期間中に入来パケットについてチャネル測定を行い得る。この測定による推算で周波数・送信アンテナ組合せの各々の個別のＳＮＲを算定したり、送信機のデータ速度適応に利用可能なアンテナあたりのバルク値に情報を取り込んだりすることができる。中間的な対処策は、パイロットトーン周波数の組など周波数ビンの削減ずみの組のＳＮＲを算定して知らせるだけの方策である。
【0163】
一つの実施例では、意図した受信機が受信に基づいて用いるべき最適データ速度を算定し、そのデータ速度をＡＣＫで送信機に送る。送信機はこのＡＣＫをデコードし、データ速度を検出し、その検出結果をそのユーザあての次のパケットの処理に適用する。この情報は、各データストリームについてのデータ速度情報、単一のデータ速度およびそれをサポートできる送信アンテナのリスト、または単一のデータ速度およびそれをサポートできる送信アンテナの数を含む。
【0164】
もう一つの実施例では、送信機が意図した受信機でみたチャネルを、その意図した受信機からの特別のＭＩＭＯ ＡＣＫにより推算する。相反性を確保するために、この意図した受信機は自分が受信に用いている全アンテナによりＡＣＫを送る。このＡＣＫは、データシンボルなしでレガシープリアンプルおよびＭＩＭＯプリアンプルだけを含む。送信機はデータ速度適応パラメータ更新の必要があるときはその特別のＡＣＫを請求する（なお、喪失パケットの統計データをデータ速度の低速適応のための補助的手段として用いることもできる）。
【0165】
データ速度適応化情報は、特に明示的データ速度の形式の場合は、時効化して、チャネル状態変動に起因する多重受信喪失の場合にデータ速度の低下を可能にしなければならない。
【0166】
［集約、多重検査合計および部分ＡＣＫ］ＭＩＭＯヘッダはパケットオーバーヘッドを著しく増大させる。一方、同じ情報バイト数を伝送するためには、ＭＩＭＯパケットはより少数のデータシンボルを通常必要とする。したがって、ＭＩＭＯパケットの総合効率は同じ大きさのレガシーパケットの効率よりもずっと低い。
【0167】
一つの実施例では、ＭＩＭＯデータ伝送システムのもたらす高データ速度の利点を確保するために、最小閾値以上の大きさのパケットだけをＭＩＭＯフォーマットで送信する。パケットサイズを大きくするには、パケット集約、すなわちいくつかのより小さいパケットを大きい「スーパー」パケットにまとめるパケット集約を用い得る。
【0168】
８０２．１１ａ／ｇでは、ＣＲＣ検査合計をパケットの末尾に加え、物理レイヤに伝達する。受信機ＭＡＣはビタービ復号器の出力におけるＣＲＣ誤りをチェックし、パケットが正しく受信されたかを否かを判定する。高データ速度ＭＩＭＯシステムでは、パケットの中のデータバイト数は、上述のとおり効率を上げるために、通常ずっと大きくしてある。これら長パケットの誤り確率は通常高く、それら長パケットの再送信に伴うコストも同様に高い。
【0169】
この問題を克服するために、各ＭＩＭＯパケットに多重検査合計を次に述べる二つの方法のいずれかを用いて含める。第１の方法を用いて個々の検査合計を集約前パケットの各々について特定する。第２の方法を用いて、集約後のスーパーパケットを互いに等しい長さの区分に分割し、検査合計をそれら区分の各々につき算出して各区分のあとに挿入する。
【0170】
受信機では（復号器の後段で）検査合計を各パケット／区分について調べて、そのパケット／区分が正しく受信されたか否かを（例えば、受信確認ビットベクトルを用いて）判定する。少なくとも一つのパケット／区分が正しく受信されている場合は、受信機は送信機に部分ＡＣＫ、すなわちどのパケット／区分が正しく受信されたかを表示する部分ＡＣＫを送る。その場合、送信機は送信不達のパケット／区分だけを再送信すればよい。ＭＡＣ複雑性を軽減するために、ＭＡＣはパケットのいずれかが誤りに陥った場合は、サブパケット全部の再送信を選ぶことができる。なお、ＭＡＣはデータ速度適応化のために、受信確認ビットベクトルの個々のビットを使うことができる。
【0171】
図面を参照して例示用の実施例を上に述べてきたが、この発明がこれら特定の実施例に限定されないことを理解されたい。これら実施例は、網羅的に例示することを意図するものではなく、また、この発明をここに開示した形式に限定することを意図するものでもない。すなわち、多様な変形や改変が当業者には自明となるであろう。
【0172】
例えば、図１２はいくつかの送信／受信アンテナの構成についてデータ速度と相対距離との関係を表す一群のグラフ１２００を示す。グラフ１２００のうち、曲線１２０１は３アンテナ送信機／３アンテナ受信機（３×３）構成の特性を示し、曲線１２０２は２×３構成の特性を示し、曲線１２０３は２×２構成の特性を示す。選んだアンテナ構成がデータ速度最大値とシステム安定性との間の妥協の産物であることを理解されたい。すなわち一つの実施例では、曲線１２０２で特性が示される２×３構成を費用対効果の観点から選択することになろう。
【0173】
なお、ＭＩＭＯ−ＳＭおよびＭＩＭＯ−ＡＧには「ターボ」モードを加え得る。この「ターボ」モードはより広いチャネル帯域幅を意味し、２００３年２月１４日提出の米国特許出願第１０／３６７，５２７号「複数変調タイプの信号のシンケンシングインタポーレータによる受信および送信」および２００３年１１月６日提出の米国特許出願第１０／×××，×××号「データ伝送におけるマルチチャネルバインディング」に記載してある。これら出願をここに参照してその内容をこの明細書に組み入れる。概括的にいうと、ターボモードは、（１）ダブルクロッキングまたは（２）チャネルボンディング、すなわち二つの２０ＭＨｚチャネル（両者間の間隙を潜在的に利用）を併せて用いることにより達成する。ダブルクロッキングにより正常モードと同じ副搬送波構成に達するが、各副搬送波の帯域幅は２倍になる。チャネルボンディングは各副搬送波の帯域幅を維持するが、副搬送波の数を増加させる。チャネルボンディングの一つの特定の例では、−５８から−２、および＋２から＋５８の１１４のトーンを用いる（ＤＣ近傍の三つのトーン、すなわち（−１、０、＋１）は用いない）。
【0174】
上述のＭＩＭＯシステムの実施例はいずれもターボモードに適合する。
【0175】
図１３はいくつかのターボアンテナ構成および非ターボアンテナ構成についてのデータ速度と相対距離との関係を表す一組のグラフ１３００を示す。グラフ１３００に示されるとおり、ターボＭＩＭＯ−ＳＭはデータ速度を２１６Ｍｂｐｓまで処理できる。しかし、６０Ｍｂｐｓ以下ではターボＭＩＭＯ−ＡＧがＭＩＭＯ−ＳＭの性能を上まわる。
【0176】
したがって、この発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって画定されることを意図するものである。
【産業上の利用可能性】
【0177】
無線ＬＡＮの利用分野の拡大に寄与できる。なお、以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］多入力多出力パケット用の時分割トレーニングパターンを送信する方法であって、
第１および第２のアンテナから短シンボル、すなわち、予め定められた短ビンの組、すなわち前記第１のアンテナに関連づけられた第１の組および前記第２のアンテナに関連づけられた第２の組である予め定められた短ビンの組に分割された短シンボルを送信する過程と、
前記短シンボルの送信のあと前記第１および前記第２のアンテナから実質的に同時に長シンボル、すなわち、長ビンの第１の組および第２の組、すなわち前記第１のアンテナが送信の際に前記第２の組の前に前記第１の組を用い前記第２のアンテナが送信の際に前記第１の組の前に前記第２の組を用いる長ビンの第１の組および第２の組と関連づけられた長シンボルを送信する過程と、
前記長シンボルの送信のあと前記第１および前記第２のアンテナから実質的に同時に多入力多出力データと関連づけられたＳＩＧＮＡＬシンボルを送信する過程と
を含む方法。
［Ｃ２］前記短ビンの前記第１の組が−２４，−１６，−８，４，１２，２０を含み、
前記短ビンの前記第２の組が−２０，−１２，−４，８，１６，２４を含む
Ｃ１記載の方法。
［Ｃ３］前記短ビンの前記第１の組が−２４，−１６，−８，８，１６，２４を含み、
前記短ビンの前記第２の組が−２０，−１２，−４，４，１２，２０を含む
Ｃ１記載の方法。
［Ｃ４］前記長ビンの前記第１の組が−２６，−２４，・・・，−２，１，３，・・・，２５を含み、
前記長ビンの前記第２の組が−２５，−２３，・・・，−１，２，４，・・・，２６を含む
Ｃ１記載の方法。
［Ｃ５］前記長ビンの前記第１の組が−２６，−２４，−２，２，４，・・・，２６を含み、
前記長ビンの前記第２の組が−２５，−２３，・・・，−１，１，３，・・・，２５を含む
Ｃ１記載の方法。
［Ｃ６］前記短ビンの少なくとも二つの分割ずみパターンについてピーク値対平均値比（ＰＡＲ）値を計算する過程と、最小のＰＡＲ値を備える少なくとも二つの分割ずみパターンを用いる過程とをさらに含むＣ１記載の方法。
［Ｃ７］前記長ビンの少なくとも二つの分割ずみパターンについてピーク値対平均値比（ＰＡＲ）値を計算する過程と、最適化したＰＡＲ値を備える少なくとも二つの分割ずみパターンを用いる過程とをさらに含むＣ１記載の方法。
［Ｃ８］前記短シンボルが２４個のビンを用いるＣ１記載の方法。
［Ｃ９］前記短ビンの前記第１の組と前記短ビンの前記第２の組が互いに異なる周波数シフトを用いるＣ１記載の方法。
［Ｃ１０］前記時分割トレーニングパターンがＮ個のビンごとに一つのビンを用いている場合に周波数シフトパターンが１乃至Ｎ−１個のビンを含み得るＣ９記載の方法。
［Ｃ１１］前記短シンボルが１２個のビンを含むＣ１記載の方法。
［Ｃ１２］前記短シンボルおよび前記長シンボルの前にレガシーヘッダを送信する過程をさらに含み、そのレガシーヘッダが、
前記第１のアンテナから送信されるレガシー短シンボルと、
前記レガシー短シンボルの送信のあと前記第１のアンテナから送信されるレガシー長シンボルと、
前記レガシー長シンボルの送信のあと前記第１のアンテナから送信されるレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルと
を含むＣ１記載の方法。
［Ｃ１３］前記第１のアンテナをひと組のアンテナで構成したＣ１２記載の方法。
［Ｃ１４］前記アンテナの前記第１の組のビン全体にわたって複素重みづけを適用する過程をさらに含み、それによってビーム形成効果を軽減するＣ１３記載の方法。
［Ｃ１５］前記複素重みが位相シフトおよび位相の大きさの少なくとも一方を含み、前記ビーム形成効果を軽減することにより実質的に全方位送信を達成するＣ１４記載の方法。
［Ｃ１６］多入力多出力パケットが送信中であることを表すように前記レガシーヘッダのあとで符号化シンボルを送信する過程をさらに含むＣ１２記載の方法。
［Ｃ１７］前記符号化シンボルが少なくとも送信ずみのデータストリームの数を示すＣ１６記載の方法。
［Ｃ１８］前記符号化シンボルが多入力多出力（ＭＩＭＯ）データと関連づけられた前記ＳＩＧＮＡＬシンボルを含むＣ１６記載の方法。
［Ｃ１９］前記符号化シンボルが反転パイロットトーン、すなわち同一位置に現れる通常のシンボルとは異なる反転パイロットトーンを含むＣ１８記載の方法。
［Ｃ２０］多入力多出力（ＭＩＭＯ）パケット用の時分割トレーニングパターンを送信する方法であって、
レガシーヘッダ受信のための自動利得制御を定める第１の複数の短シンボルを含むレガシーヘッダを送信する過程と、
ＭＩＭＯヘッダ受信のための自動利得制御を容易にする第２の複数の短シンボルを含むＭＩＭＯヘッダを送信する過程と
を含む方法。
［Ｃ２１］多入力多出力（ＭＩＭＯ）パケット用の時分割トレーニングパターンを送信する方法であって、
複数のアンテナから第１の短シンボル、すなわち、予め定めた短ビンの組、すなわちそのサブセットが前記複数のアンテナの各々と関連づけられている予め定めた短ビンの組に分割されている第１の短シンボルを送信する過程を含み、
前記第１の短シンボルをその短シンボルを含むＭＩＭＯパケットのための自動利得制御に用いる
方法。
［Ｃ２２］前記ＭＩＭＯパケットが第１の長シンボルをさらに含み、
前記複数のアンテナにより実質的に同時に第１の長シンボル、すなわち、長ビンの複数の組、すなわち前記複数のアンテナの各々が送信に互いに異なる順序を用いる長ビンの複数の組と関連づけられた第１の長シンボルを送信する過程を含み、
前記第１の長シンボルをＭＩＭＯチャネル推算に用いる
Ｃ２１記載の方法。
［Ｃ２３］前記複数のアンテナが第１のアンテナおよび第２のアンテナを含み、
前記第１の短シンボルを、前記レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの送信のあと前記第１および前記第２のアンテナ、すなわち短ビンの第１の組に関連づけられた前記第１のアンテナおよび短ビンの第２の組に関連づけられた前記第２のアンテナから送信し、
前記第１の長シンボル、すなわち長ビンの第１の組および第２の組に関連づけられた前記第１の長シンボルを、実質的に同時に前記第１および前記第２のアンテナ、すなわち長ビンの前記第２の組を用いる前に長ビンの前記第１の組を用いて送信する第１のアンテナおよび長ビンの前記第１の組を用いる前に長ビンの前記第２の組を用いて送信する第２のアンテナから送信する
Ｃ２２記載の方法。
［Ｃ２４］前記第１および前記第２のアンテナから前記第１の短シンボルおよび前記第１の長シンボルのあと実質的に同時にＭＩＭＯ関連のＳＩＧＮＡＬシンボルを送信する過程をさらに含む
Ｃ２２記載の方法。
［Ｃ２５］第２の短シンボルと、
第２の長シンボルと、
レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルと
を送信する過程をさらに含み、
前記第２の短シンボルをレガシーヘッダの自動利得制御に用い、前記レガシーヘッダが前記第２の短シンボル、前記第２の長シンボルおよび前記レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルを含み、前記レガシーヘッダを前記ＭＩＭＯヘッダの前に送信する
Ｃ２２記載の方法。
［Ｃ２６］多入力多出力（ＭＩＭＯ）パケット用の時分割トレーニングパターンを送信する方法であって、
レガシーデバイスチャネル推算に用いる第１の複数の長シンボルを含むレガシーヘッダを送信する過程と、
ＭＩＭＯデバイスチャネル推算に用いる第２の複数の長シンボルを含むＭＩＭＯヘッダを送信する過程と
を含む方法。
［Ｃ２７］多入力多出力（ＭＩＭＯ）パケット用の時分割トレーニングパターンを送信する方法であって、
複数のアンテナから実質的に同時に第１の長シンボル、すなわち複数の長ビン、すなわち互いに異なる順序を用いて前記アンテナの各々が送信を行う複数の長ビンと関連づけられた第１の長シンボルを送信する過程を含み、
前記第１の長シンボルを、その第１の長シンボルを含む前記ＭＩＭＯパケットのＭＩＭＯチャネル推算に用いる
方法。
［Ｃ２８］２０ＭＨｚにおける二つのストリームの場合の長系列がＬ−２６：２６＝｛−１１−１１１１−１−１−１−１１１１１−１１−１１−１−１１１１−１１１０−１１１―１−１１−１−１１−１−１１−１−１１１１１−１１１１１１１１｝であり、ここで第１のトーン組が［−２６：２：−２ ２：２：２６］７３ｄＢおよび第２のトーン組が［−２５：２：−１ １：２：２５］であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ２９］２０ＭＨｚにおける三つのストリームの場合の長系列がＬ−２６：２６＝｛−１―１１１１１１−１−１−１１−１−１−１−１−１１１１１１１１−１−１１０１−１―１−１１−１１−１１−１１１−１１−１−１１１−１１１−１１−１−１１｝であり、ここで第１のトーン組が［−２６：３：−２ ２：３：２６］、第２のトーン組が［−２５：３：−１ ３：３：２４］、および第３のトーン組が［−２４：３：−３ １：３：２５］であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ３０］２０ＭＨｚにおける四つのストリームの長系列がＬ−２６：２６＝｛−１１１１１−１―１−１１−１１１１−１１１−１１−１−１−１１１１−１１０１１２０：−１１−１−１１−１―１−１−１１−１−１−１１１１１−１１１−１１１１｝であり、ここで第１のトーン組が［−２６：４：−２ ３：４：２３］、第２のトーン組が［−２５：４：−１ ４：４：２４］、第３のトーン組が［−２４：４：−４ １：４：２５］および第４のトーン組が［−２３：４：−３ ２：４：２６］であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ３１］４０ＭＨｚにおける一つのストリームの場合の長系列がＬ−５８：＋５８＝｛−１１１１１−１１１−１−１−１−１１１１１１−１１１−１１−１１１−１−１１１−１−１１１−１−１−１―１−１１−１１１−１−１−１１−１−１１−１−１１１−１１１１０００−１−１−１−１−１−１―１−１−１−１−１１１１−１１−１１１−１−１１−１−１１−１１−１１−１−１−１−１１１−１１−１−１−１１−１１−１１−１１１−１１−１−１１−１１１１｝であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ３２］４０ＭＨｚにおける二つのストリームの場合の長系列がＬ−５８：＋５８＝｛−１１１１１−１１１−１―１−１−１１１−１１１−１１１−１１−１１１−１−１１１−１−１１１−１−１−１１−１１−１１１１−１−１１−１−１−１−１−１−１１−１１−１１０００−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１１１１―１１−１１１−１−１１−１１１−１１−１１−１−１−１−１１１−１１−１−１−１−１−１１―１１１１１−１１１−１１−１１１１｝であり、ここで第１のトーン組が［−５８：２：−２ ２：２：５８］、第２のトーン組が［−５７：２：−３ ３：２：５７］であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ３３］４０ＭＨｚにおける三つのストリームの場合の長系列がＬ−５８：＋５８＝｛−１―１−１−１−１−１１１１―１−１−１−１−１１１１−１−１−１−１−１−１１１１１１１１１１−１−１−１−１−１−１１１１１１１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１０００−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１１１１―１−１−１１１１１１１１１１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１−１１１１１１１１１１１１１１１１−１−１−１｝であり、ここで第１のトーン組が［−５８：３：−４ ２：３：５６］、第２のトーン組が［−５７：３：−３ ３：３：５７］、および第３のトーン組が［−５６：３：−２ ４：３：５８］であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ３４］４０ＭＨｚにおける四つのストリームの場合の長系列がＬ−５８：＋５８＝｛−１１−１−１−１１１−１１１１−１１１１１−１−１−１−１１−１−１−１１−１１−１１−１−１−１−１１１−１−１−１１１１１−１１−１−１１−１１１１１１−１−１−１１０００−１１１−１−１−１−１−１１１１−１１１−１−１−１１−１１−１−１−１１−１１−１−１１１１１１１１−１−１−１−１１１−１１１１−１１１−１−１１―１１−１−１１１｝であり、ここで第１のトーン組が［−５８：４：−２ ５：４：５７］、第２のトーン組が［−５７：４：−５ ２：４：５８］、第３のトーン組が［−５６：４：−４ ３：４：５５］および第４のトーン組が［−５５：４：−３ ４：４：５６］であるＣ２７記載の方法。
［Ｃ３５］前記ＭＩＭＯパケットが第１の短シンボルをさらに含み、
前記複数のアンテナを用いて前記第１の短シンボル、すなわち予め定められた短ビンの組、すなわちそのサブセットが複数のアンテナの各々と関連づけられている予め定められた短ビンの組に分割されている第１の短シンボルを送信する過程をさらに含み、
前記第１の短シンボルを、前記第１の短シンボルを含む前記ＭＩＭＯパケットのための自動利得制御に用いる
Ｃ２７記載の方法。
［Ｃ３６］前記複数のアンテナが第１のアンテナおよび第２のアンテナを含み、
前記第１の短シンボルを、短ビンの第１の組に関連づけられた前記第１のアンテナおよび短ビンの第２の組に関連づけられた第２のアンテナから前記レガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの送信のあと送信し、
前記第１の長シンボル、すなわち長ビンの第１の組および長ビンの第２の組と関連づけられた前記第１の長シンボルを、長ビンの前記第２の組を用いる前に長ビンの前記第１の組を用いて送信を行う前記第１のアンテナと長ビンの前記第１の組を用いる前に長ビンの前記第２の組を用いて送信を行う前記第２のアンテナとにより、実質的に同時に送信する
Ｃ３５記載の方法。
［Ｃ３７］前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナを用いて前記第１の短シンボルおよび前記第１の長シンボルのあと実質的に同時にＭＩＭＯと関連づけられたＳＩＧＮＡＬシンボルを送信する過程を
さらに含むＣ３６記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【0178】
【図1】単一入力アンテナ単一出力アンテナ構成を備える単純化したシステムの図解。
【図2】切換ダイバーシティアンテナ構成を備える単純化したシステムの図解。
【図3】複数のアンテナ経由の同時送信および複数のアンテナ経由の同時受信ができる単純化した多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムの図解。
【図4】種々のアンテナ構成についてのデータ伝送速度対相対距離特性図。
【図5】種々のアンテナ構成についてのＳＮＲ対周波数ビン特性図。
【図6】レガシーヘッダを含むＭＩＭＯパケットの時分割トレーニングパターンの例。
【図7A】受信機利得制御の改良を容易にするための分割短シンボルおよび長シンボルを含むＭＩＭＯパケットのパターンの例。
【図7B】三つのデータストリームについての分割短シンボルおよび長シンボルの図解。
【図7C】ＭＩＭＯパケットおよび送信データストリーム数の表示に設定できるレガシーＳＩＧＮＡＬシンボルの中のビットのセット。
【図8】二つの空間ストリームに対する共用符号化システムの例。
【図9】二つの空間ストリームに対する共用符号化システムのもう一つの例。
【図10】二つの空間ストリームに対する個別符号化システムの例。
【図11】複数の受信機チェーンについてチャネル補正を改変できる受信機の例の一部。
【図12】いくつかの送信機／受信機アンテナ構成についての伝送データ速度対相対距離特性図。
【図13】種々のターボアンテナ構成および非ターボアンテナ構成についての伝送データ速度対相対距離特性図。
【符号の説明】
【0179】
１００，２００ 送受信システム１０１，３０１ 送信機
１０２，３０４ 受信機
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０２Ａ，２０２Ｂ，３０２Ａ，３０２Ｂ，３０５Ａ，３０５Ｂ アンテナ
２０３，２０４ スイッチ
３０３Ａ，３０３Ｂ 送信機チェーン
３０６Ａ，３０６Ｂ 受信機チェーン
８００，９００ 共同符号化システム
１０００ 個別符号化システム
１１００ 受信機