JP5062852B2 - パイロット信号伝送の方法 - Google Patents

Description

本発明は一般にパイロット信号伝送に関し、特に、通信システムにおけるパイロット信号伝送の方法及び装置に関する。

通信システムでは、多くの不可欠な機能を受信機に行わせるのに通常はパイロット信号が用いられ、この機能には、タイミング同期及び周波数同期の捕捉及び追跡、続いて起こる情報データの復調及び復号の為の所望のチャネル推定及び追跡、ハンドオフや干渉抑圧の為の他のチャネル群の各特徴の推定及び監視、などが含まれるがこれに限定されるものではない。通信システムは幾つかのパイロット方式を利用することができ、一般的に、既知の時間間隔で既知のシーケンスを伝送することを含む。予めシーケンスのみを知っている又はシーケンスと時間間隔とを知っている受信機が、その情報を利用して上述の機能を果たす。 将来のブロードバンドシステムのアップリンクについては、直交周波数分割によるシングル・キャリアベースのアプローチに関心が集まっている。こういったアプローチ群、特に、インタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）と、その周波数領域関連の変形物でＤＦＴ拡散ＯＦＤＭ（ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ）として知られているものは、ピーク対平均電力の比（ＰＡＰＲ）が低く、ユーザ同士間に周波数領域の直交性があり、周波数領域等化の複雑度が低いので、魅力的である。 ＩＦＤＭＡ／ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭの低いＰＡＰＲ特性を保持する為には、各ユーザは単一のＩＦＤＭＡ符号のみを送信しなくてはならない。このせいで、パイロットシンボルのフォーマットが制限されることになる。特に、時分割多重（ＴＤＭ）パイロットブロックを用いなくてはならない。この場合は特定のユーザのデータ及びパイロット群が同一のＩＦＤＭＡブロック内では混合されない。これによって、従来ブロック同士間にはサイクリックプレフィックスがあるので、低いＰＡＰＲ特性が維持可能になる上に、パイロットをマルチパスチャネルのデータと直交したままにしておくことも可能になる。一例が図１に示されており、図１では、伝送フレーム即ちバーストのＩＦＤＭＡパイロットブロックと、それに続くＩＦＤＭＡデータブロック群とが示されている。

ＴＤＭパイロットアプローチは、ＰＡＰＲの点とパイロットの直交性の点とで魅力的ではあるが、パイロットオーバヘッドを指定するのに使用可能な粒度が制限され、これは特に、伝送フレーム即ちバーストのＩＦＤＭＡブロックが少ないときに著しい。第２の問題は、パイロット構成が固定されたままであり、変動するチャネル条件に合っていない。従って、上述の問題を軽減するパイロット信号伝送の方法及び装置が必要である。

上述の必要性に対処するべく、パイロット信号伝送の方法及び装置を本明細書で開示する。特に、パイロット・サブキャリア帯域がデータ・サブキャリア帯域とは異なるパイロット伝送方式を利用する。ユーザのデータ・サブキャリアの中には、自身に隣接するユーザのパイロット・サブキャリアがないものもあるので、パイロットブロック群に用いるサブキャリア群のセット又はパターンが１バースト中で少なくとも１回変わる。パイロットブロックパターン（占有パイロットブロックサブキャリア群のセット）をそのバースト中で少なくとも１回変えることにより、バースト中の占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接が高まる。

次に、同じ数字が同じ構成要素を指定する各図面を見てみると、図２は、パイロット伝送を利用する通信システム２００のブロック図である。通信システム２００は、好ましくは、アップリンク伝送２０６の為に次世代シングル・キャリアベースのＦＤＭＡアーキテクチャを利用し、このアーキテクチャは例えばインタリーブＦＤＭＡ（ＩＦＤＭＡ）又はＤＦＴ拡散ＯＦＤＭ（ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ）などである。こういったアーキテクチャは、ＯＦＤＭよりもピーク対平均電力比がかなり低いシングル・キャリアベースの伝送方式に分類可能だが、ＯＦＤＭと同様にブロック指向なので、本発明のマルチキャリア方式にも分類可能であり、ＯＦＤＭと同様に周波数領域の「サブキャリア群」のうちある一定のセットのみを占有するよう構成可能である。従って、ＩＦＤＭＡ及びＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭは、時間領域ではシングル・キャリアの特徴があり、周波数領域ではマルチキャリアの特徴があるので、ＩＦＤＭＡ及びＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭをシングル・キャリアにもマルチキャリアにも分類できる。基準の伝送方式の他に、このアーキテクチャには拡散技術の使用も含まれ、拡散技術は例えば、ダイレクトシーケンスＣＤＭＡ（ＤＳ‐ＣＤＭＡ）、マルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ‐ＣＤＭＡ）、マルチキャリア・ダイレクトシーケンスＣＤＭＡ（ＭＣ‐ＤＳ‐ＣＤＭＡ）、１次元拡散又は２次元拡散による直交周波数・符号分割多重（ＯＦＣＤＭ）、もっと単純な時分割多重／時分割多元接続技術及び／又は周波数分割多重／周波数分割多元接続技術、以上の種々の技術の組み合わせなどである。

当業者には分かる通り、ＩＦＤＭＡ及びＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭをシングル・キャリアベースの方式と考えてよいにもかかわらず、ＩＦＤＭＡシステム又はＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭシステムの動作中には広帯域データの送信に多数のサブキャリア（例えば、７６８個のサブキャリア）が利用される。このことは図３に図示されている。図３に示されているように、広帯域チャネルは多数の狭い周波数帯域（サブキャリア）３０１に分割され、データもサブキャリア群３０１と並行して送信される。しかし、ＯＦＤＭとＩＦＤＭＡ／ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭとの差異は、ＯＦＤＭではデータシンボルがそれぞれ特定のサブキャリアにマッピングされるのに対し、ＩＦＤＭＡ／ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭではどのデータシンボルもその一部があらゆるサブキャリアに存在する。よって、ＩＦＤＭＡ／ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭでは、各占有サブキャリアには、多数のデータシンボルが混合されたものが含まれる。

図２に戻ると、通信システム２００には、ベースユニット２０１及び２０２と、リモートユニット２０３とがある。ベースユニットには、あるセクタ内に多くのリモートユニットにサービスを提供する送信機及び受信機がある。リモートユニットを、加入者ユニット、移動ユニット、ユーザ装置、ユーザ、端末、加入者局と呼ぶ場合もあり、他にも当該分野の同様な用語で呼ぶ場合がある。当該分野で既知のように、通信ネットワークによりサービスを提供される物理的な区域全体を複数のセルに分割してもよく、セル毎に１つ以上のセクタがあってもよい。各セクタが種々の拡張通信モード（例えば、適応ビーム形成、送信ダイバーシチ、送信ＳＤＭＡ、多数のストリーム伝送等）を供給すべく、多数のアンテナ２０９を用いると、ベースユニットを多数配置できる。セクタ内のこのベースユニット群は、高度に統合されたり種々のハードウェア及びソフトウェアコンポーネントを共有したりする。例えば、あるセルにサービスを提供する為に一緒に設置されたベースユニット群全てによって、以前から基地局として知られているものが構成される。ベースユニット２０１及び２０２が同一の資源（時間、周波数、又は両方）の少なくとも一部をリモートユニット群に供給する為に、ダウンリンク通信信号２０４及び２０５を送信する。リモートユニット２０３はアップリンク通信信号２０６を介して１つ以上のベースユニット２０１及び２０２と通信する。

注目すべきは、図２には２つのベースユニット及び単一のリモートユニットのみが図示されているが、当業者には分かるように、一般的な通信システムには多くのリモートユニットと同時通信をするベースユニットが多数あることである。同様に注目すべきは、本発明を主に移動ユニットから基地局へのアップリンク伝送の場合について記載したが、本発明を基地局から移動ユニットへのダウンリンク伝送にも適用可能なことである。ベースユニット又はリモートユニットを多くの場合に通信ユニットと呼ぶ。

以上に説明したように、引き続いて起こる送信信号の復調の為のチャネル推定などの多くの機能を助ける為に、通常、パイロットの助けを借りた変調が用いられる。この点を念頭に置いて、移動ユニット２０３は既知のシーケンス群を既知の時間間隔でシーケンス群のアップリンク伝送の一部として送信する。シーケンスと時間間隔とを知っている基地局なら、伝送を復調／復号する際にその情報を利用する。従って、通信システム２００内の各移動ユニット／リモートユニットには、データを送信するデータチャネル回路２０８に加えて、１つ以上のパイロットシーケンスを送信するパイロットチャネル回路２０７がある。

以上に説明したように、ＴＤＭパイロットアプローチはＰＡＰＲ及びパイロットの直交性の点で魅力的ではあるが、パイロットオーバヘッドを調整するのに使用可能な粒度を制限する。加えて、パイロットは固定されたままであり、変動するチャネル条件に合っていない。１つ目の問題に対処する為に、パイロットオーバヘッドを制御する為に粒度をより細かくする。特に、パイロットブロックのブロック持続時間がデータブロックのブロック持続時間より短い。

しかし、パイロットブロックのブロック長をデータブロックのブロック長より短くした結果、パイロットブロックとデータブロックの両方に同一のＩＦＤＭＡ繰返し因数を用いたと仮定すると、パイロットブロックのサブキャリア帯域及び占有サブキャリア間隔が、データブロックのサブキャリア帯域及び占有サブキャリア間隔より大きくなる。この場合は、パイロットブロック長（サイクリックプレフィックスを除く）がＴｐで、データブロック長（サイクリックプレフィックスを除く）がＴｄとすると、パイロットブロックのサブキャリア帯域及び占有サブキャリア間隔は、それぞれ、Ｔｄ／Ｔｐ×データブロックのサブキャリア帯域及びＴｄ／Ｔｐ×データブロックの占有サブキャリア間隔である。このことによってチャネル推定処理が複雑になるのは、データ用のサブキャリア周波数の多くにはパイロット情報が存在しない為に、多くのデータ・サブキャリアのチャネル推定値を周波数補間により決定しなくてはならないからである。更に深刻な問題が生ずるのは、パイロットブロックの占有サブキャリア同士間の間隔がマルチパス通信チャネルのコヒーレンス帯域を超えるほどＩＦＤＭＡ繰返し因数が大きくなったときである。この場合、チャネル推定値の周波数補間は不可能であり、実行不可能なデータ検出についてはパイロットベースでチャネル推定を行う。

本発明は、バースト毎に２つ以上のパイロットブロックを含み、パイロットブロック群に用いられるサブキャリア群のセットを１バースト中で少なくとも１回変えることにより、任意のコヒーレンス帯域に大きいＩＦＤＭＡ繰返し因数を使用可能にする。パイロットブロックパターン（占有パイロットブロックサブキャリア群のセット）をそのバースト中で少なくとも１回変えることにより、バースト中の占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接が高まる。周波数補間を簡単にし、データブロックと同一の繰返し因数をパイロットブロックでも使用可能にする為には、パイロットブロック（サイクリックプレフィックスを除く）の長さを１／Ｋ×データブロック長（ＣＰを除く）に限定するのが望ましく、ここでＫは好ましくは２である。

望ましいバーストフォーマットの例が図４に示されている。図４では、Ｔｄがデータブロックの持続時間であり、Ｋ＝２なので、パイロットブロックの持続時間はＴｄ／２である。ＩＦＤＭＡ信号の占有サブキャリア群を特徴づけるのに用いるパラメータは、ブロック長Ｂ、繰返し因数Ｒ、サブキャリアオフセットインデックスＳである。このパラメータ群は、長さＢのサブキャリアのＯＦＤＭ変調器と同様であり、ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ信号についてのサブキャリアマッピングは、等しくサブキャリアＲ個分の間隔で各サブキャリアが配列されサブキャリアオフセットはＳである。このパラメータ群を、並んだ３ビットバイト即ち（Ｂ，Ｒ，Ｓ）と書き込むことができる。この例では、データブロックは（Ｔｄ，Ｒｄ，Ｓｄ）で構成される。第１のパイロットブロックは（Ｔｄ／２，Ｒｄ，Ｓｐ１）で構成され、第２のパイロットは（Ｔｄ／２，Ｒｄ，Ｓｐ２）で構成される。サイクリックプレフィックス（ＣＰ）長は（Ｔｃｐ−Δ）として示され、本来は標準長Ｌのパイロット用に設計されたバースト（フレーム又はサブフレームと呼ぶときもある）を、長さＬ（Ｋ−１）の付加ＣＰ群を生成するのに十分なだけ元のＣＰ長を低減させることにより、長さがＫＬと短いパイロット群からなる短いパイロット構造向けに再構成できることを示す。短いパイロットが２つの場合には、Ｌ＝１の場合にはフレーム中の付加ブロックが１つなので、必要な付加ＣＰは１つである。

図４はバーストの時間領域フォーマットを示すが、経時的な周波数領域の記述が図５に示されている。簡単にする為に、図５は単一のユーザのパイロット及びデータ伝送を示し、単一のユーザによる伝送の全てが斜線を施されている。図５では、データブロック群は（Ｔｄ＝４０，Ｒｄ＝８，Ｓｄ＝３）で構成され、第１のパイロットブロック（パイロットセット１）は（Ｔｄ／２＝２０，Ｒｄ＝８，Ｓｄ＝１）で構成され、第２のパイロットブロック（パイロットセット２）は（Ｔｄ／２＝２０，Ｒｄ＝８，Ｓｄ＝６）で構成されている。当業者には分かる通り、特定のユーザ（例えば、図５のユーザ１）による伝送は、全サブキャリア５０１（１つのみ表示されている）のうちの斜線のサブキャリア群５０３（１つのみ表示されている）が示すように、サブキャリアのうち幾つかを占有することになる。図５には、可能なデータブロックサブキャリア０〜３９がある状態が図示されている。パイロットチャネルブロック持続時間はデータチャネルブロック持続時間より短い（図４参照）ので、各パイロット・サブキャリア５０２（１つのみ表示されている）は、データ・サブキャリア１つ分より広い帯域を取る。例えば、Ｋ＝２であれば、パイロット・サブキャリアがデータ・サブキャリアの帯域の２倍を取る。従って、使用可能な帯域内でデータ・サブキャリアより少ないパイロット・サブキャリアを送信することができる。図５には、可能なパイロット・サブキャリア０〜１９の全てがある状態が図示されており、ユーザ１が占有しているのは斜線のパイロット・サブキャリア群である（残りの斜線を施されていないデータ及びパイロット・サブキャリア群を他の移動ユニット群が利用できる）。

先に触れたとおり、バースト中でパイロットパターンを少なくとも１回変えることにより、占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接が高まる。このことは図５に図示されており、時間ｔ２でユーザに向けたパイロットシンボル群は複数のサブキャリア０〜１９を介して第１のパターンで送信される。明らかに分かるように、パイロットシンボル群のシンボル長はデータシンボル長とは異なる。この結果、各パイロット・サブキャリアの帯域が各データ・サブキャリアより広くなる。

時間ｔ４で、パイロットシンボル群はユーザに向け第２のパターンで異なる複数のサブキャリアを介して送信される。この結果、ｔ１で（周波数に関して）接近したパイロット・サブキャリアがないデータ・サブキャリア群にも、ｔ３では（周波数に関して）近接したパイロット・サブキャリア群がある。例えば、サブキャリア５０３にはｔ１では接近したパイロット・サブキャリアがない。しかし、パイロットシンボルパターンがｔ３で変わったので、このデータ・サブキャリアにも、今度は周波数に関して接近したパイロット・サブキャリアがある。この結果、図５に図示のバーストをユーザ１から受信する基地局は、今度は、２つのパイロットブロックのパイロット群のフィルタリング／補間を行って、ユーザ１により占有されているデータ・サブキャリアの全てについてチャネル推定値を回復させる。フィルタリング／補間は、二次元（周波数及び時間）でもよいし、別個にまず周波数について行いその後時間について行ってもよいし、バースト期間中の変動が限られているチャネルの場合には、受信した２つのパイロットブロックを同時に受信されたものとして扱って、受信した２つのパイロットブロックの占有パイロット・サブキャリア群を合成したものに対し周波数補間／フィルタリングを行うことができる。

上記の伝送パターンを多数のユーザに適用できる。このことは図６に図示されている。図６でも、ユーザ１が図５に見られるサブキャリア群と同一のサブキャリア群を占有しているが、図６には更に第２のユーザ（ユーザ２）がいる。ユーザ２については、データブロック群は（Ｔｄ＝４０，Ｒｄ＝４，Ｓｄ＝０）で構成され、第１のパイロットブロック（第１のパターンのパイロットセット１）は（Ｔｄ／２＝２０，Ｒｄ＝４，Ｓｄ＝２）で構成され、第２のパイロットブロック（第２のパターンのパイロットセット２）は（Ｔｄ／２＝２０，Ｒｄ＝４，Ｓｄ＝０）で構成されている。示されているように、ユーザ２の繰返し因数はユーザ１とは異なる（小さい）ので、ユーザ２はユーザ１のサブキャリアのより多い数を占有する。ユーザの信号群は、サブキャリア群のそれぞれ異なるセットに乗っているので、互いに直交し、基地局は個々のユーザを区別でき、ユーザ毎にチャネル推定を独立して行うことができる。図６に示されているように、期間ｔ２中に周波数に関して近接したパイロットシンボルがないデータ・サブキャリア群にも、期間ｔ４中には近接したパイロットシンボル群があることになり、よって基地局でフィルタリング／補間が可能になりチャネル推定値が回復する。

図７は、時間領域の信号生成を行うＩＦＤＭＡ送信機７００のブロック図である。動作中、着信データビット群がシリアルパラレル変換器７０１に受信され、ｍ個のビットストリームとしてコンスタレーションマッピング回路７０３に出力される。パイロット信号発生器７０５からのパイロット信号（サブ・ブロック）、又はマッピング回路７０３からのデータ信号（サブ・ブロック）を受信する役割をスイッチ７０７が果たし、サブ・ブロック長はＢｓである。パイロット・サブブロックの長さは、好ましくはデータサブ・ブロックの長さより短い。パイロット・サブブロックとデータサブ・ブロックのどちらがユーザ固有のサブ・ブロック繰り返し回路７０９に受信されたかに関わらず、回路７０９は、スイッチ７０７から渡されたサブ・ブロックについて、サブ・ブロックの繰り返しを繰返し因数Ｒｄで行う役割を果たし、よって、ブロック長Ｂのデータブロックが形成される。図４に示したように、ブロック長Ｂは、サブ・ブロック長Ｂｓと繰返し因数Ｒｄとの積であり、パイロットブロックとデータブロックとで異なる。データブロックとユーザ固有の変調符号７１１とが変調器７１０に送り込まれる。従って、変調器７１０は、シンボルストリーム（即ち、データブロックの要素群）と、ユーザ固有のＩＦＤＭＡ変調符号（単に変調符号と呼ぶこともある）とを受信する。変調器７１０の出力には、等しくある一定の間隔をあけた周波数又はサブキャリア毎に存在する信号が含まれており、各サブキャリアの帯域は固有のものである。信号が利用する実際のサブキャリア群は、サブブロック群の繰返し因数Ｒｄと利用する特定の変調符号とに依存する。変調符号を変えることにより、サブキャリア群のセットが変わるので、変調符号を変えるということは、Ｓｄを変えることと同義である。ブロック長Ｂを変更することにより、各サブキャリアの固有の帯域が変動し、ブロック長が長いほどサブキャリア帯域は狭くなる。しかし、注目すべきは、変調符号を変えることで伝送に利用されるサブキャリア群が変わっても、等間隔で配列されるというサブキャリア群の性質は変わらないことである。従って、サブキャリアのパイロットパターンの変更は、変調符号を変えることでなされる。本発明の好適な実施形態では、図５に示したように、変調符号をバースト毎に少なくとも１回変える。従って、変調符号を変えるたびに、対応するＩＦＤＭＡパイロットブロックはサブキャリアの異なるセットを占有する。回路７１３によりサイクリックプレフィックスが付加され、パルス整形回路７１５によりパルス整形が行われる。結果として生じた信号は送信回路７１７によって送信される。

送信機７００は、送信回路７１７が複数のデータシンボルの送信を第１の複数のサブキャリアを介して行うよう操作され、第１の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第１の帯域である。第１の複数のサブキャリアの一例は、図５のｔ１とｔ２との間の斜線のサブキャリア群と、ｔ３とｔ４との間の斜線のサブキャリア群と、ｔ５から始まる斜線のサブキャリア群である。送信回路７１７は、あるユーザに向け第１のパイロットシンボル群の１回目の送信を行い、第１のパイロットシンボル群は第２の複数のサブキャリアを介して第１のパターンで送信される。第２の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第２の帯域である。第２の帯域と第１の帯域とが異なる場合の、第２の複数のサブキャリアの一例は、図５の縦列のパイロットセット１の斜線のサブキャリア群（ｔ２とｔ３との間）である。占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接を高める為に、ユーザに向け第２のパイロットシンボル群の２回目の送信が行われる。第２のパイロットシンボル群は、第３の複数のサブキャリアを介して第２のパターンで送信され、第３の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第３の帯域である。第３の帯域と第２の帯域とが同一である場合の、第３の複数のサブキャリアの一つの例は、図５の縦列のパイロットセット２の斜線のサブキャリア群（ｔ４とｔ５との間）である。

図８は、パイロットシンボル群及びデータシンボル群を周波数領域で送信するのに用いる送信機８００のブロック図であり、ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ送信機を用いている。ブロック８０１、ブロック８０２、ブロック群８０６〜８０９は、従来のＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ送信機とほぼ同じだが、ブロック８０３及びブロック８０５はＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭに特有のものである。従来のＯＦＤＭのように、ＩＤＦＴのサイズ（即ち点の数Ｎ）は一般的に、ゼロ入力でない許容されている入力の最大数より多い。より具体的には、チャネル帯域の境界を越える周波数に対応する入力にはゼロに設定されるものがあるので、当該分野で既知の通り、後続の送信回路の実装を簡単にするオーバーサンプリング機能がもたらされる。以前に述べたように、本発明では、パイロットブロック群に与えられるサブキャリア帯域とデータブロックに与えられるサブキャリア帯域とが異なっていて、パイロットブロック長とデータブロック長との違いに対応している。図８の送信機では、ＩＤＦＴのサイズ（Ｎ）の違いにより、パイロットブロック群とデータブロック群とにそれぞれ異なるサブキャリア帯域が供給される。例えば、あるデータブロックでＮ＝５１２であり、このチャネル帯域で使用可能なサブキャリアの数はＢ＝３８４である。この場合には、広いサブキャリア帯域のパイロットブロックの例（更に具体的に言えば、データブロックの２倍の広さのサブキャリア帯域）を得るには、パイロットブロックにＮ＝５１２／２＝２５６を用い、使用可能なパイロット・サブキャリアの数はＢ＝３８４／２＝１９２となる（ここで留意すべきは、図５の例では使用可能なデータ・サブキャリアの数が４０で、使用可能なパイロット・サブキャリアの数が２０だということである）。サブキャリア群の使用可能なセットのうちデータブロック又はパイロットブロックにより占有されるサブキャリア群の固有のセットは、マッピングブロック８０５により決定される。ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を低くするには、特定の伝送用の占有サブキャリア群には一定の離隔距離が必要である。例えば、図５のデータブロック群についてはサブキャリア８個分の離隔距離が示されており、図５のパイロットブロック群についてはサブキャリア８個分の間隔が示されており、パイロットブロック群のサブキャリア帯域は、データブロックのサブキャリア帯域の２倍分である（一般に、占有サブキャリアの離隔距離をサブキャリア１個分にすることもできる）。特定のデータブロックの占有サブキャリアの数が、そのデータブロックのＤＦＴ８０３のサイズ（即ち点の数Ｍ）を決定するのに対し、特定のパイロットブロックの占有サブキャリアの数が、そのパイロットブロックのＤＦＴ８０３のサイズ（即ち点の数Ｍ）を決定する。例えば、図５のデータブロックではＭ＝５となる。あるデータブロックのＤＦＴ８０３への入力群が、そのデータブロックで送信するＭ個のデータシンボルであり、この入力群は、ブロック８０１〜８０２に見られるように、ビットストリームをコンスタレーションベースのシンボルストリームにする従来の変換（例えば、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ等）で得られる。特定のパイロットブロックで送信するパイロットシンボル群を、マッピングブロック８０５に、スイッチ８０４が示すように直接的に供給してもよいし、パイロット群及びスイッチ８０４をＤＦＴ８０３の入力側に移動させる（図示せず）ことで供給してもよい。いずれにしても、パイロットシンボルそれぞれに、送信されるパイロットブロックのＰＡＰＲを低く抑えるのみならず、どの占有パイロット・サブキャリアの振幅もほとんど不変にする個別の値を選択するのが望ましい。こういった目的に適したタイプのシーケンスには、チャープ状シーケンスと同じ系統であり、例えば、ＣＡＺＡＣ、汎用チャープ状シーケンスなどがある。説明されたように、ＤＰＩのサイズＭにしてもＩＤＦＴのサイズＮにしても、パイロット・サブキャリア帯域がデータ・サブキャリア帯域より広いと、データブロックのサイズよりパイロットブロックのサイズは小さくなる。

Ｎ点のＩＤＦＴのＯＦＤＭ変調器８０６の出力には、等しくある一定の間隔をあけた周波数又はサブキャリア毎に存在する信号が含まれる（許容間隔はサブキャリア１個分の大きさなので、隣り合うサブキャリアにも信号が存在することになる）。信号が利用する実際のサブキャリア群は、Ｍと、利用する特定のサブキャリアマッピングとに依存する。従って、サブキャリアマッピングを変えることにより、占有サブキャリア群のセットが変わる。サブキャリアマッピングを変えるには、オフセット因子にモジュロＢ加算を行えばよい。本発明の好適な実施形態では、パイロット・サブキャリアマッピングはバースト毎に少なくとも１回変えられる。従って、少なくとも１つのＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭパイロットブロックが、そのバーストにおいて別のパイロットブロックとは異なるサブキャリア群のセットを占有する。回路８０７によりサイクリックプレフィックスが付加され、回路８０７にはパラレルシリアル変換器８０８が続く。更に、図示されてはいないが、ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ信号に対し、この信号のスペクトル占有を減らす又はこの信号のピーク対平均値比を低下させるべく、スペクトル整形を付加的に行うことができる。この付加スペクトル整形は、ＩＤＦＴ８０６の前に付加処理を行うことで都合よく実施され、加重処理や重複加算処理などに基づく場合がある。

送信機８００は、送信回路８０９が複数のデータシンボルの送信を第１の複数のサブキャリアを介して行うように操作され、第１の複数のサブキャリアの各サブキャリアは第１の帯域を有しており、第１の複数のサブキャリアの一例は、図５のｔ１とｔ２との間の斜線のサブキャリア群と、ｔ３とｔ４との間の斜線のサブキャリア群と、ｔ５から始まる斜線のサブキャリア群である。送信回路８０９は、あるユーザに向け第１のパイロットシンボル群の１回目の送信を行い、第１のパイロットシンボル群は、第２の複数のサブキャリアを介して第１のパターンで送信される。第２の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第２の帯域である。第２の帯域と第１の帯域とが異なる場合の、第２の複数のサブキャリアの一例は、図５の縦列のパイロットセット１の斜線のサブキャリア群（ｔ２とｔ３との間）である。占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接を高める為に、ユーザに向け第２のパイロットシンボル群の２回目の送信が行われる。第２のパイロットシンボル群は、第３の複数のサブキャリアを介して第２のパターンで送信され、第３の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第３の帯域である。第３の帯域と第２の帯域とが同一である場合の、第３の複数のサブキャリアの一つの例は、図５の縦列のパイロットセット２の斜線のサブキャリア群（ｔ４とｔ５との間）である。

図９は、受信機９００のブロック図である。受信した信号は、全アクティブユーザからのチャネル歪み送信信号を合成したものである。特定のユーザについては、受信回路９０８が第１の複数のサブキャリアを介して複数のデータシンボルを受信し、第１の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第１の帯域である。受信回路９０８は、あるユーザに向け第１のパイロットシンボル群の１回目の受信を行い、第１のパイロットシンボル群は、第２の複数のサブキャリアを介して第１のパターンで受信される。第２の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第２の帯域である。占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接を高める為に、そのユーザに対し２回目の第２のパイロットシンボル群の受信が行われる。第２のパイロットシンボル群は、第３の複数のサブキャリアを介して第２のパターンで受信され、第３の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第３の帯域である。

動作中、受信した信号は、ベースバンド変換回路９０１によりベースバンドに変換され、フィルタ９０２によってベースバンドフィルタリングされる。パイロット情報及びデータ情報が受信され次第、パイロットブロックからもデータブロックからもサイクリックプレフィックスは取り除かれ、ブロック群はチャネル推定回路９０４と等化回路９０５とに渡される。以上に説明したように、通信システムでは多くの不可欠な機能を受信機に行わせるのに通常はパイロット信号が用いられ、この機能には、タイミング同期及び周波数同期の捕捉及び追跡や、続いて起こる情報データの復調及び復号の為の所望のチャネル推定及び追跡や、ハンドオフや干渉抑圧の為の他のチャネル群の各特徴の推定及び監視などが含まれるがこれに限定されるものではない。この点を念頭に置いて、回路９０４は、少なくとも受信したパイロットブロック群を利用して、データブロックの占有サブキャリア群についてチャネル推定を行う。チャネル推定には好ましくは、バースト中の占有パイロット・サブキャリア群全てのチャネル情報のフィルタリング／補間が含まれる。チャネル推定値は、占有サブキャリアについてデータブロック群の適正な等化が行われるよう、等化回路９０５に渡される。

回路９０５の信号出力には、適切に等化されたデータ信号が含まれ、この信号はユーザ分離回路９０６に渡され、ユーザ分離回路９０６では、個々のユーザの信号がデータ信号から分離される。このユーザの分離は時間領域でも周波数領域でも行うことができ、等化回路９０５と組み合わせることもできる。最後に、送信機だったユーザ分離信号のシンボル群／ビット群を判定装置９０７が決定する。

図１０は、図７及び図８の送信機の動作を示すフローチャートである。論理フローは１００１から始まり、１００１では、送信回路が、複数のデータシンボルの送信を第１の複数のサブキャリアを介して行う。以上に説明したように、第１の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第１の帯域である。工程１００３では、送信回路は、あるユーザにとっての第１の時刻に第１のパイロットシンボル群の送信を行う。以上に説明したように、第１のパイロットシンボル群は、第２の複数のサブキャリアを介して第１のパターンで送信される。第２の複数のサブキャリアの各サブキャリアは、第１の帯域とは異なる第２の帯域を有している。最後に、工程１００５では、送信回路は、ユーザにとっての第２の時刻に第２のパイロットシンボル群の送信を行う。第２のパイロットシンボル群は、第３の複数のサブキャリアを介して第２のパターンで送信される。第３の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第３の帯域である。

第２のパターンと第１のパターンとが異なる場合があるので、占有データ・サブキャリア群と占有パイロット・サブキャリア群との周波数近接が高められる場合がある。多くの場合に、パイロットシンボル群の第１のパターンは第２の複数のサブキャリアを第１の複数のサブキャリアのうちのあるサブセットの所定の周波数の範囲で配し、パイロットシンボル群の第２のパターンは第３の複数のサブキャリアを第１の複数のサブキャリアのうちの第２のサブセットの所定の周波数の範囲で配する。

既に述べたように、パイロットシンボル群のパターンは、周波数の直接的なシフトや周波数のサイクリックシフトなど、周波数に関してオフセットされる場合があるという点で、それぞれ異なる。加えて、本発明の第１の実施形態では、第３の帯域と第２の帯域とを同一にするべく、パイロット・サブキャリア帯域は変わらない。しかし、本発明の代替の実施形態では、パイロット帯域が変わることもあり、特に、以下で図１３に論じられる実施形態では、パイロット帯域の変化が許容されており、第１の帯域に等しくなるよう設定される場合がある。

図１１は図９の受信機の動作を示すフローチャートである。論理フローは１１０１から始まり、１１０１では、受信用回路９０８が第１の複数のサブキャリアを介して複数のデータシンボルを受信する。以上に説明したように、第１の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第１の帯域である。工程１１０２では、受信用回路は、第１の時刻に第１のパイロットシンボル群の受信を行う。以上に説明したように、第１のパイロットシンボル群は、第２の複数のサブキャリアを介して第１のパターンで受信される。第２の複数のサブキャリアの各サブキャリアは、第１の帯域とは異なる第２の帯域を有している。最後に、工程１１０３では、受信用回路は、第２のパイロットシンボル群の２回目の受信を行う。第２のパイロットシンボル群は、第３の複数のサブキャリアを介して第２のパターンで受信される。第３の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第３の帯域である。

本発明の好適な実施形態は、あるバースト内のどのパイロットブロックにも同一のブロック長及び繰返し因数（ＩＦＤＭＡの場合）又はサブキャリアマッピング（ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭの場合）を用いているが、代替の実施形態では、あるバースト内の複数のパイロットブロックに複数のブロック長及び／又は複数の繰返し因数及び／又はサブキャリアマッピングを用いる場合がある。ここで留意すべきは、ボック長が異なることによりサブキャリア帯域も異なり、これによりチャネル推定能力が更に高まる可能性があることである。図１２は、第２のパイロットブロックのブロック長と第１のパイロットブロックのブロック長とが異なる代替の実施形態の例を示す。この例では、第２のパイロットブロックの長さはデータブロックの長さと同一である。加えて、図５ではデータブロック群及びパイロットブロック群の占有サブキャリア同士間の間隔を同一であると示した（帯域ではなくサブキャリアの点で）が、本発明はこの構成に限定されていない。例えば、送信がアンテナを多数備えている場合、多数のアンテナからのパイロット・サブキャリア全てが（サブキャリア群の異なるセットについて）同一のパイロットブロックインターバルで送信されるよう、パイロット伝送にはデータ伝送よりも広い間隔（サブキャリア群において）を用いてよい。或いは、より多くのパイロット資源を他の送信機で使用できるよう開放する為に、送信機（アンテナが単一又は多数）をより広い間隔（サブキャリア群において）で配分してもよい。

アップリンクのパイロットの効率を全体的に改善するその他の方法は、現在のチャネル条件（チャネル変動の速度など）や、送信アンテナ構成（送信アンテナ２つなど）や、変調などに従って、一フレーム中のパイロットブロックの数を適合させることである。しかし、あるバーストのパイロットブロックの数をユーザ達の間で独立して変える又は任意に変えることにより、それぞれ異なるユーザの伝送同士間の直交性の低下を招く恐れがある。本発明の代替の実施形態は、この問題の解決を、まず、基準のバーストフォーマット（図４のフォーマットなど）を定義し、次に、残りのデータブロック群の１つ（又はそれ以上）を動的に取り除いて取り除かれたデータブロックと同じ長さの１つ（又はそれ以上）のパイロットブロックと取り替えるようにすることで行う。

図１３はこの代替の実施形態の例を示し、この例ではチャネル条件が異なる場合に選択可能な２つのパイロット構成が提供される。第１の構成は、データ又はパイロット（Ｄａｔａ ｏｒ Ｐｉｌｏｔ）と表示されているデータ伝送用のブロックを用いることにより得られ、第２の構成は、付加パイロットブロック伝送用のブロックを用いることにより得られる。ここで留意すべきは、第１の例のパイロット構成は、バースト即ちフレーム中に短いパイロットブロック２つを含んでおり、このパイロット構成は一般的に、ドップラー周波数の低いチャネルから高いチャネルまでを満たす、又は、ドップラー周波数が極度に高くてもＲ＝１／２のＱＰＳＫなどの低次の変調には十分だということである。第２のパイロット構成には、標準長の付加パイロットブロックが含まれており、このパイロット構成により、チャネル条件の移動度が極めて高い場合の性能が向上する。加えて、このフォーマットは、付加パイロットを用いて直交のパイロット群をより多くの送信アンテナにもたらすなどして、多数の送信アンテナ用の直交送信パイロットをもっと容易に支持する。直交性をもたらすやり方は、アンテナ毎にパイロット・サブキャリア群の異なるセットを用いる方法（ＦＤＭ）でもよいし、異なるアンテナにパイロットシーケンスのそれぞれ異なる周期性のシフトを用いる方法でもよいし、異なるアンテナにそれぞれ異なるパイロットブロックを割り当てる方法（ＴＤＭ）でもよいし、多数のパイロットブロックの直交符号化（例えば、ウォルシュ符号化又はＣＤＭ）による方法でもよいし、これらの種々の組み合わせによる方法でもよい。

バースト用のパイロット構成（例えば、図１３の第１の構成又は第２の構成）は、好ましくは、チャネル変動の速度（ドップラー周波数）などのチャネル条件に動的に基づいて基地局により割り当てられるが、割り当ては、移動ユニットからの要求に基づくものでもよいし、前もって受信されたアップリンク伝送によってベースユニットが行うアップリンク測定に基づくものでもよい。

図１３では、データブロック又は付加パイロットブロック（例えば、図１３のパイロット又はデータのブロック）に動的に又は選択的に用いられるブロックのブロック長が変わらないので、異なる移動ユニットにそれぞれ異なるパイロット構成を独立して割り当てることができ、しかも依然として、異なるユーザの直交ＩＦＤＭＡ／ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ多重化を、それぞれ異なるＩＦＤＭＡ符号割り当て／ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭサブキャリアマッピングによって行うことができる（ここで留意すべきは、データブロック又は付加パイロットブロックのどちらかにユーザ間で独立して選択的に用いたブロックのブロック長を変えると、異なるユーザのブロック同士間のタイムアライメントが失われてしまうので、ユーザ同士間の直交性が無くなりかねないことである）。図１３では、第２の構成にある付加パイロットブロックのブロック長及びサブキャリア帯域は、他の残りのデータブロック群のブロック長及びサブキャリア帯域と一致する。

この代替の実施形態は図１４に要約されており、工程１４０１では、複数のデータシンボルが第１の複数のサブキャリアを介して送信され（図１３のｔ１からｔ２までのデータブロックなど）、複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第１の帯域である。工程１４０３では、あるユーザにとっての第１の時刻にパイロットシンボル群の送信が第１のパターンで第２の複数のサブキャリアを介して行われ、第２の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第２の帯域である（図１３のｔ２からｔ３までのパイロットセット１など）。工程１４０５では、第２の時間帯（図１３のブロック「データ又はパイロット」が設置されている時間ｔ４から時間ｔ５までなど）にユーザに向けパイロットシンボル群又はデータシンボル群の送信を第３の複数のサブキャリアを介して行うかどうかが決定され、第３の複数のサブキャリアの各サブキャリアの帯域は第３の帯域である。図１３では、第３の帯域は第１の帯域に等しい（というのは、説明したように、第２の構成にある付加パイロットブロックのブロック長及びサブキャリア帯域は、他の残りのデータブロック群のブロック長及びサブキャリア帯域に一致するからである）が、他のバースト構成を用いることもでき、好ましくは、第１の帯域と、第２の帯域と、第３の帯域とは、全て等しくはない（即ち、好ましくは、３つの帯域のうち最大でも何れか２つまでが等しい）。第１の帯域と、第２の帯域と、第３の帯域とは、全て等しくはなく、図１３とも異なる例は、帯域がサブキャリア帯域ＳＢ１であるパイロットブロックと、帯域がやはりサブキャリア帯域ＳＢ１である１つ以上のデータブロックと、帯域がサブキャリア帯域ＳＢ２である１つ以上のブロックとを含むあるバーストフォーマットであり、サブキャリア帯域ＳＢ２のブロックの１つが、工程１４０５〜工程１４０７の決定に基づきパイロットシンボル群又はデータシンボル群のどちらかを選択的に送信するのに用いられる。図１４に戻ると、データシンボル群を送信するよう決定された場合（工程１４０７）には、工程１４０９が、第２の時刻に複数のデータシンボルの送信を第３の複数のサブキャリアを介して行い、パイロットシンボル群を送信するよう決定された場合には、工程１４１１が、ユーザにとっての第２の時刻にパイロットシンボル群の送信を第２のパターンで第３の複数のサブキャリアを介して行う。図１３の例では、ブロック長はバースト中の他のデータブロックと同一なので、第３の帯域は第１の帯域と同一である。

記載したように、決定は、ドップラー周波数などのチャネル条件に基づいていたりデータシンボル群を送信するのに用いる多くのアンテナに基づいていたりし、決定は、ベースユニットによってなされてもよいし、移動ユニットによってなされてもよく、移動ユニットはその後、対応する要求をベースユニットに送る。アップリンクがスケジュールされているシステムでは、ベースユニットはその後、移動ユニットからの後続の送信に適したパイロットフォーマットを移動ユニットに割り当てることができる。

本発明を、詳細に示し、特定の実施形態を参照して記載したが、当業者には分かるように、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の形式及び詳細の種々の変更が可能である。このような変更は以下の請求項の範囲にあると意図されている。

ＩＦＤＭＡシステム又はＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭシステムのデータブロック群及びパイロットブロックの図。 パイロット伝送を利用する通信システムのブロック図。 ＩＦＤＭＡシステム又はＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭシステムにおける多数のサブキャリアの使用例の図。 マルチキャリア方式でのパイロット伝送及びデータ伝送の図。 マルチキャリア方式でのパイロット伝送及びデータ伝送の図。 マルチキャリア方式でのパイロット伝送及びデータ伝送の図。 ＩＦＤＭＡ送信機のブロック図。 ＤＦＴ‐ＳＯＦＤＭ送信機のブロック図。 受信機のブロック図。 図７及び図８の送信機の動作を示すフローチャート。 図９の受信機の動作を示すフローチャート。 パイロットブロック長が異なるパイロット構成の図。 選択可能な２つのパイロット構成の図。 本発明の代替の実施形態のフローチャート。

Claims (1)

1. ユーザが使用する移動ユニット（２０３）がパイロットシンボルを基地局（２０１，２０２）に送信する送信方法であって、
   複数の第１サブキャリアを介して、複数の第１データシンボルを送信する第１データ送信工程（１００１，１４０１）であって、前記第１サブキャリアそれぞれは、第１の周波数帯域幅を有することと；
   前記データ送信工程後の第１の時刻（ｔ２）に複数の第１パイロットシンボルを送信する第１パイロット送信工程（１００３，１４０３）であって、前記第１の時刻（ｔ２）では、前記移動ユニット（２０３）によって前記第１パイロットシンボルが送信され、前記第１パイロットシンボルはそれぞれ、複数の第２サブキャリアを介して第１パターンで送信され、前記第２サブキャリアそれぞれは、第２の周波数帯域幅を有することと；
   第２パイロットシンボルと第２データシンボルのいずれを第２の時刻（ｔ４）に送信するかを、前記第１パイロット送信工程（１４０５）後に判定する判定工程（１４０７）であって、前記第２の時刻（ｔ４）では、前記移動ユニット（２０３）によって前記第２パイロットシンボルまたは前記第２データシンボルが送信されることと
   を有し、
   さらに前記送信方法は、
   前記第２データシンボルを送信すると前記判定工程（１４０７）において判定された場合、前記第２の時刻（ｔ４）に複数の第３サブキャリアを介して前記第２データシンボルを第３の周波数帯域幅で送信する第２データ送信工程（１４０９）と；
   前記第２パイロットシンボルを送信すると前記判定工程（１４０７）において判定された場合、前記第２の時刻（ｔ４）に複数の前記第２パイロットシンボルを送信する第２パイロット送信工程（１４１１）であって、前記第２パイロットシンボルはそれぞれ、複数の前記第３サブキャリアを介して第２パターンで送信され、前記第３サブキャリアそれぞれは、前記第３の周波数帯域幅を有することと
   を有し、
   前記データシンボルのデータチャネルブロック持続時間を、データ持続時間と定義し、
   前記第１パイロットシンボルのパイロットチャネルブロック持続時間を、第１パイロット持続時間と定義し、
   前記第２パイロットシンボルのパイロットチャネルブロック持続時間を、第２パイロット持続時間と定義すると、
   前記第１パイロット持続時間は、前記データ持続時間よりも短く、
   前記第２パイロット持続時間は、前記データ持続時間に等しく、
   前記第２の周波数帯域幅は、前記第１の周波数帯域幅よりも大きく、
   前記第３の周波数帯域幅は、前記第１の周波数帯域幅に等しく、
   前記データシンボルと、前記第１パイロットシンボルと、前記第２パイロットシンボルとは、同時には送信されないことを特徴とする、送信方法。

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