JP2007221796A

JP2007221796A - 直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法および装置と、その受信方法および装置

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Publication number: JP2007221796A
Application number: JP2007036870A
Authority: JP
Inventors: Dong-Han Kim; ドン−ハン，キム; Kyung Park; キョン，パク
Original assignee: Pantech and Curitel Communications Inc
Current assignee: Pantech Co Ltd
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2007-08-30
Also published as: KR100751098B1; CN101056301A; EP1821482A3; KR20070082420A; US20070189406A1; EP1821482A2

Abstract

【課題】直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるチャンネル推定のためのパイロットシンボル伝送方法および装置と、その受信方法および装置を提供する。
【解決手段】本発明は、パイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；および第２パイロットを位相回転させる段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法と、パイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；ＩＦＦＴから出力された信号を保存する段階；および第１パイロットシンボルにおける前記信号の第１部分および第２パイロットシンボルにおける前記信号の第２部分を伝送する段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法と、パイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；およびパイロットシンボルに対して位相回転を付与する位相回転部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置である。
【選択図】図３

Description

本発明は移動通信システムに係り、より詳しくは直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるチャンネル推定のためのパイロットシンボル伝送方法および装置と、その受信方法および装置に関するものである。

直交周波数分割変造（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＯＦＤＭ）方式は、直交性を有する多数の副反送波（ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）を使って各端末のデータを伝送するので周波数効率が高く、端末間直交性が維持されるのでセル内で端末間干渉が少ない。また、連続したＯＦＤＭシンボル間には、無線チャンネルの最大遅延拡散より長い保護区間を置き、ここに循環前置（ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘ、ＣＰ）を付け加えて伝送することで、多重経路チャンネルによるシンボル間干渉を防止することができる。また、各副反送波は狭帯域周波数非選択フェーディングチャンネルに近似するから、チャンネル推定および等化を周波数領域で簡単に具現することができる利点がある。

さらに、ＯＦＤＭ方式は、送信端から逆フーリエ変換（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ、ＩＦＦＴ）部に入力される信号にＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を適用すれば、送信信号の平均電力対最大瞬時電力の比（ＰｅａｋｔｏＡｖｅｒａｇｅＰｏｗｅｒＲａｔｉｏ、ＰＡＰＲ）を減少させることができるので、送信端電力制限がひどい端末の具現に適し、送信信号のＰＡＰＲが小さいから、カバレージの増加、電力効率の向上をはかることができる利点があるので、上向リンクの高速データ伝送方式としてＯＦＤＭ方式に対する研究が最近活発に進んでいる。

ＯＦＤＭ方式を利用した通信システムにおいて、一つのフレームはＳ_ｐ（Ｓ_ｐは２の倍数個のパイロットシンボルとＳ_Ｌ個のデータシンボルから構成される。そして、一つのフレームに挿入されるパイロットシンボルとデータシンボルは時間マルチプレクシングされ、パイロットシンボル伝送による帯域幅オーバーヘッドを減らすために、パイロットシンボルの周期Ｔ_Ｐはデータシンボルの時間周期Ｔ_Ｌの１／２になる。また、ＯＦＤＭにおいて、シンボルの時間周期とシンボルを構成するトーンの間隔は反比例関係にあるから、パイロットシンボルでのパイロットトーンの間隔Δｆ_Ｐはデータシンボルでのデータトーンの間隔Δｆ-_Ｌの２倍になる。

よって、ｉ−番目端末がＳ−番目パイロットシンボルでパイロットトーン伝送のために割り当てられるパイロットトーン周波数集合Ｐ_ｉ，ｓはデータトーン伝送のためのデータトーン周波数集合Ｋ_ｉの大きさの１／２になり、チャンネル推定の時にサンプリング率が落ちるという欠点がある。

このような問題点を解決するための従来技術のうち、隣接したデータトーンを割り当てられてデータを伝送する集中型（ｌｏｃａｌｉｚｅｄ）データトーンマッピング方式では、隣接したＭ_Ｌデータトーンの周波数集合Ｋ_ｉをｉ番目端末に割り当てて多重接続を実施し、パイロットトーン間の補間を使用し、等間隔で存在するデータトーンを割り当てられてデータを伝送する分布型（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ）データトーンマッピング方式では、Ｌ・Δｆ_Ｌの周波数間隔で整列されたＭ_Ｌ-データトーンの周波数集合Ｋ_ｉをｉ−番目端末に割り当てて多重接続を実施し、チャンネル推定のために、スタガード（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）パイロットを使う。

しかし、スタガード（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）パイロットを使うマッピング方式は、パイロットシンボルごとにパイロットトーン周波数集合の周波数オフセットを異にしてチャンネル推定のサンプリング率を増加させることはできるが、データシンボルを構成する各データトーンに当たる周波数の半分に対してだけパイロットトーンを伝送するから、パイロットシンボルの周波数効率性が落ちるという欠点がある。

したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤の通信システムにおけるチャンネル推定のためのパイロットシンボル伝送方法および装置と、その受信方法および装置を提供することである。

前記技術的課題は、本発明によって、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法において、（ａ）第１パイロットシンボルおよび第２パイロットシンボルに対し、複数の端末に割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；および（ｂ）前記第２パイロットを位相回転させる段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法によって達成される。

また、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法において、（ａ）パイロットシンボルに対し、複数の端末に割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；（ｂ）前記ＩＦＦＴから出力された信号を保存する段階；および（ｃ）第１パイロットシンボルにおける前記信号の第１部分および第２パイロットシンボルにおける前記信号の第２部分を伝送する段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法によっても達成される。

また、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル受信方法において、（ａ）前記パイロットシンボルを並列データに変換する段階；（ｂ）前記並列データから循環前置を除去する段階；（ｃ）前記循環前置の除去された第１パイロットシンボルをバッファーに保存する段階；（ｄ）前記第１パイロットシンボルと第２パイロットシンボルを共に連接する段階；（ｅ）前記連接したパイロットシンボルに対し、Ｎ_Ｌ＿ポイントＦＦＴを実行してＦＦＴ出力信号を出力する段階；（ｆ）前記ＦＦＴ出力信号からパイロットトーンを抽出する段階；（ｇ）前記パイロットトーンを用いてチャンネルを推定する段階；および（ｈ）前記チャンネル推定値に基づいて、データシンボルに対してチャンネル等化を実行してデータを復調する段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル受信方法によっても達成される。

一方、本発明のほかの分野によれば、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送装置において、伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；および前記パイロットシンボルを受信し、偶数番目パイロットシンボルまたは奇数番目パイロットシンボルに対して位相回転を付与する位相回転部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置によっても達成される。

また、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送装置において、伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；および信号をバッファに保存し、これを二つのパイロットシンボルの間にわたって伝送する伝送部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置によっても達成される。

また、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル受信装置において、前記パイロットシンボルを並列データに変換する変換部；前記変換された並列データから循環前置を除去する循環前置除去部；第１パイロットシンボルを保存するバッファー；前記第１パイロットシンボルと第２パイロットシンボルを順に連接し、前記連接したパイロットシンボルに対してＮ_Ｌ−ポイントＦＦＴを行い、ＦＦＴ出力信号を出力するＦＦＴ実行部；前記ＦＦＴ出力信号からパイロットトーンを抽出するトーン抽出部；前記抽出されたパイロットトーンを用いてチャンネルを推定するチャンネル推定部；および前記チャンネル推定値に基づき、データシンボルに対してチャンネル等化を行うチャンネル等化部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル受信装置によっても達成される。ここで、Ｎ_Ｌ-は前記データシンボルのデータトーン数である。

また、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法において、（ａ）伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；および（ｂ）隣接した二つのパイロットシンボルのいずれか一つに対して位相を回転させる段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法によっても達成される。

また、前記技術的課題は、直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送装置において、伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；および隣接した二つのパイロットシンボルのいずれか一つに対して位相を回転させる位相回転部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置によっても達成される。

前述したように、本発明によれば、ＯＦＤＭ基盤通信システムにおいて、一つのフレームに挿入されるパイロットシンボルの周期がデータシンボルの周期の１／２を有する場合、パイロットシンボルを構成するパイロットトーン間の間隔がデータシンボルを構成するデータトーン間の間隔より２倍広くなることによって発生する無線チャンネル推定の周波数サンプリング率の減少を克服することができる効果がある。すなわち、チャンネル推定の過程で、帯域幅効率の損失なしに無線チャンネル推定の周波数サンプリング率を増加させることができる利点がある。

また、本発明によるＯＦＤＭ基盤通信システムのパイロット送受信方法および装置はＯＦＤＭ変復調技法への適用についてだけ主に説明したが、ＰＡＰＲを低めるために、伝送端のＰＳＫ／ＱＡＭ変造部出力シンボルにＤＦＴを適用したＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄｉｎｇ方式ＯＦＤＭシステムにも何の変換なしに本発明が適用できる。

以下、添付図面に基づいて本発明の好適な実施例について詳細に説明する。

図１はＯＦＤＭ通信システムで使われるフレーム構造を示す図である。

図１を参照すれば、一連の（ｎ−１）、ｎ、（ｎ＋１）フレームに整列され、Ｔ_frameの時間周期を有するｎ−番目フレーム１００は、Ｓ_Ｐ個のパイロットシンボルとＳ_Ｌ個のデータシンボルから構成される。データシンボルはＴ_Ｌの時間周期を有し、Ｔ_Ｌ時間周期の間、Ｌ個の端末はそれぞれ基地局から固有に割り当てられたＭ_Ｌ個のデータトーンを使い、伝送しようとするデータをこのデータトーンに載せて伝送する。トーンはサブキャリアともいう。ここで、Ｎ_Ｌは送受信端でデータトーン変造のために使用するＩＦＦＴの大きさであり、データシンボルで使用する総データトーン数と同一である。したがって、一つの端末に割り当てられたデータトーンＭ_Ｌ-の数はＮ_Ｌ／Ｌと同じであることができる。

パイロットシンボルはデータシンボルとともに時分割マルチプレクシングされて伝送され、チャンネル推定、端末と基地局間の同期、上向リンク信号品質測定のためのパイロットトーンに載せられて伝送され、パイロットシンボルは、パイロットトーン伝送による帯域幅オーバーヘッドを減らすために、データシンボルの時間周期Ｔ_Ｌの半分であるＴ_Ｐの時間周期を有する。

ＯＦＤＭのパイロットシンボルとデータシンボルの時間周期とトーン間周波数の間隔は反比例の関係にあるから、パイロットシンボルのトーン間隔Δｆ_Ｐはデータシンボルのトーン間隔Δｆ_Ｌに比べて２倍広い周波数帯域を有することになり（Δｆ_Ｐ＝２・Δｆ_Ｌ）、よって、パイロットシンボルの総トーン数Ｎ_Ｐはデータシンボルの総トーン数Ｎ_Ｌの１／２になる。Ｎ_Ｐはパイロットトーンシンボルのパイロットトーンを変調するＩＦＦＴの大きさであることができる。パイロットシンボルはＮ_Ｐ個のパイロットトーンを、具現によって、Ｌ個の端末が分けて使うことができるが、一般的に端末ごとにＭ_Ｐ個のパイロットトーンを伝送し、これはＬ個の端末のそれぞれに載せられたデータシンボルのトーン数ＭＬの半分と同じである。パイロットシンボルとデータシンボルは共に、多重経路遅延成分によるシンボル間干渉を防止するために、時間周期Ｔ_Ｇを有する保護区間を各シンボル前に挿入して伝送する。図１の例では、保護区間で循環前置（ＣｙｃｌｉｃＰｒｅｆｉｘ、ＣＰ）を使った。

図２は図１のフレーム構造によるシンボルを時間および周波数の平面上に示す図である。

前述したように、一つのフレーム１００は、時間軸上で見れば、Ｓ_Ｐ個のパイロットシンボルとＳ_Ｌ個のデータシンボルから構成される。そして、周波数軸上では、各端末が周波数を分割して使うから、各端末に割り当てられた周波数帯域を使う。例えば、端末１がチャンネル１を使うものと割り当てられていれば、図２に示すように、一定の周波数間隔で割り当てられたチャンネル１が端末１に割り当てられていることが分かる。同様に、端末２がチャンネル２を使用するものとして割り当てられていれば、一定の周波数間隔で割り当てられたチャンネル２が端末２に割り当てられていることが分かる。

一方、多重接続のためのトーンマッピング方法としては、集中型データトーンマッピング方法と分布型データトーンマッピング方法がある。前述したように、分布型データトーンマッピング方法は、ｉ−番目端末に、Ｌ・Δｆ_Ｌの周波数間隔を有するＭ_Ｌ個のデータトーン周波数集合Ｋ_ｉを割り当てて多重接続を行う方式である。本発明においては、分布型データトーンマッピング方法を使うＯＦＤＭ基盤通信システムにおけるチャンネル推定の周波数サンプリング率を増加させるとともにパイロットトーンの周波数効率を増加させて、チャンネル推定性能を高める。

図３は本発明の好適な実施例によるＯＦＤＭ通信システムにおいてｉ番目端末のｓ番目パイロットシンボルの構成方法を説明するための図である。

すなわち、図３は本発明によるＯＦＤＭ通信システムの分布型データトーンマッピングに適したｉ−番目端末のＳ−番目パイロットシンボルにおいてパイロットトーン構成方法の一例を示すものである。図３を参照すれば、本発明で提案するパイロットトーンマッピングは、まず、Ｍ_Ｌ大きさのデータトーン周波数集合Ｋ_ｉのチャンネル推定のために、（Ｌ／２）・Δｆ_ｐの周波数等間隔を有するＭ_Ｐ個のパイロットトーンをマッピングすることが分かる。図３に示すように、数端数間隔（Ｌ／２）・Δｆ_ｐはデータトーンの周波数間隔Ｌ・Δｆ_Ｌ-と同一である。ｉ−番目端末のＳ−番目パイロットシンボルにおけるパイロットトーンマッピングは次の数学式１によって行うことができる。

ここで、ｆｌｏｏｒ（ｘ）はｘより小さいか同じ最大の整数を示す。図３の実施例は、Ｎ_Ｌ＝１６、Ｌ＝４、Ｍ_Ｌ＝４、Ｎ_Ｐ＝８、Ｍ_Ｐ＝４の場合、４個の端末に割り当てられたパイロットトーン周波数集合Ｐ_ｉ，ｓの一例を示すものである。

数学式１によって得られたパイロットトーンマッピングされた信号に対し、ｉ−番目端末はＮ_Ｐ−ポイントＩＦＦＴを実行し、Ｓ−番目パイロットシンボル出力信号ｘ_ｉ，ｓ（ｎ）を生成する。ここで任意の整数ａ、０≦ａ＜Ｓ_Ｐ／２に対し、ｘ_ｉ,s=2a（ｎ）＝ｘ_i,s=2a+1（ｎ）の条件を満足しなければならない。しかし、数学式１によるパイロットトーンマッピング後、ＩＦＦＴ出力信号ｘ_{ｉ，ｓ（ｎ）}をパイロットシンボルに挿入して伝送する場合、図３に示すように、任意の整数ｑ（０≦ｑ＜Ｌ／２）に対しｉ＝２・ｑを有する端末とｉ＝２・ｑ＋１を有する端末は同じパイロットトーンを使う。したがって、ｉ＝２ｑを有する端末に対するパイロットトーンとｉ＝２ｑ＋１を有する端末に対するパイロットトーンは基地局で互いに干渉して、チャンネル推定を一層難しくすることができる。

したがって、本発明では、次の数学式２を適用して、ｉ＝２・ｑ＋１番目端末のＮ_Ｐ−ポイントＩＦＦＴ出力信号ｘ_ｉ，ｓ（ｎ）を位相回転させることで、ｉ＝２・ｑを有する端末のパイロットトーンとｉ＝２・ｑ＋１を有する端末のパイロットトーン間の干渉を防止する。

ここで、

はｉ−番目端末が伝送するＳ−番目パイロットシンボル信号を示す。一方、ｉ＝２ｑ番目端末が伝送するパイロットシンボル信号

はｘ_i=2q,s（ｎ）である。数学式２を適用してパイロットシンボルを伝送すれば、基地局でパイロットトーン間の干渉なしにチャンネル推定のサンプリング率を増加させることができ、パイロットシンボルの周波数効率を増加させて、チャンネル推定性能を高めることができる。

図４は本発明の好適な他の実施例によるＯＦＤＭ通信システムにおいてｉ番目端末のｓ番目パイロットシンボルの構成方法を説明するための図である。

すなわち、図４は本発明によるＯＦＤＭ通信システムの分布型データトーンマッピングに適したｉ−番目端末のＳ−番目パイロットシンボルにおいて、パイロットトーン構成方法のさらに他の一例を示す図である。

図４を参照すれば、チャンネル推定のためのパイロットトーンマッピングは、Ｍ_Ｌ個のデータトーンと同じ数を有し、Ｍ_Ｌ-データトーンの周波数間隔はＬ・Δｆ_Ｌと同じ周波数間隔Ｌ・Δｆ_Ｌ-を有するパイロットトーンをマッピングすることが分かる。図４によるｉ−番目端末のＳ−番目パイロットシンボルにおいてパイロットトーンのマッピングは次の数学式３によって実行することができる。

図４の例では、Ｎ_Ｌ＝１６、Ｌ＝４、Ｍ_Ｌ＝４、Ｎ_Ｐ＝１６、Ｍ_Ｐ＝４の場合、４個の端末に割り当てられたパイロットトーン周波数集合Ｐ_ｉ，ｓの一例を示すものである。パイロットトーンマッピングされた信号に対し、ｉ−番目端末はＮ-_Ｌ−ポイントＩＦＦＴを実行して出力信号ｘ_i,s=2a（ｎ）を生成する。ＩＦＦＴ出力信号ｘ_i,s=2a（ｎ）の大きさＮ_Ｌはパイロットシンボルの大きさＮ_Ｐの２倍大きさであるため、二つのパイロットシンボルごとに一度ずつＩＦＦＴを実行し、二つのパイロットシンボルにわたって伝送される。すなわち、ＩＦＦＴ出力信号ｘ_i,s=2a（ｎ）の前部Ｎ_Ｌ／２大きさの信号はｓ＝２ａ番目パイロットシンボルに伝送され、後部Ｎ_Ｌ／２大きさの信号はｓ＝２ａ＋１番目パイロットシンボルに伝送される。これを数学式で表現すれば次の数学式４のようである。

図３および図４の例示で説明した本発明の他のパイロットトーン構成方法は異なる数学的、図式的構造を有するが、１フレーム内の二つのパイロットシンボルを通じて伝送される信号

は同一である。

図５は本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル伝送装置のブロック図である。

図５のパイロットシンボル伝送装置は、パイロット値生成部５１０、Ｓ／Ｐ変換部５２０、並列に整列されたＰＳＫ／ＱＡＭ変造部５３０−１〜５３０−ｎ、トーンマッピング部５４０、ＩＦＦＴ実行部５５０、位相回転部５６０、循環前置挿入部５７０、Ｐ／Ｓ変換部５８０、およびＲＦ送信部５９０を含む。

パイロット値生成部５１０は、変造次数Ｃによってパイロットトーン変造に必要なｃ・Ｍ_Ｌ個のパイロット値を生成する。Ｓ／Ｐ変換部５２０は、このように生成されたパイロット値を並列データに変換し、ＰＳＫ／ＱＡＭ変造部５３０−１〜５３０−ｎはこれを受けて、パイロットトーンの変造次数ＣによってＰＳＫ／ＱＡＭ変造を実行する。

トーンマッピング部５４０は、ＰＳＫ／ＱＡＭ変調されたパイロットシンボルをＭ_Ｐ個ずつ縛り、図２を参照して前述したようなパイロットトーンマッピング方法によってマッピングしてＩＦＦＴ実行部５５０に伝達する。すなわち、パイロットシンボルを構成するＮ_Ｐ個のトーンにＭ_Ｌ個のパイロットシンボルをＬ／２・Δｆ_Ｐの等間隔でマッピングし、残りトーンは０を挿入してＩＦＦＴ実行部５５０に伝達する。言い換えれば、データトーンのチャンネル推定のためにデータトーンが伝送された周波数と同じ周波数に対してパイロットトーンをＬ／２・Δｆ_Ｐの等間隔でマッピングし、伝送されたデータトーンの周波数の外に、残りトーンは０を挿入する。

ＩＦＦＴ実行部５５０がパイロットトーンマッピングされた信号をＮ_Ｐ−ポイントＩＦＦＴ実行すれば、位相回転部５６０は、数学式２によって、ｉ＝２・ｑ＋１番目端末の出力信号ｘ_i=2q+1,s（ｎ）に対しだけ位相回転を実行する。そして、循環前置挿入部５７０は、位相回転された出力信号

または位相回転されなかった信号に対して循環前置を挿入し、Ｐ／Ｓ変換部５８０は、この出力信号を直列データに変換してＲＦ送信部５９０に伝達する。

図６は本発明の好適な他の実施例によるパイロットシンボル伝送装置のブロック図である。

図６のパイロットシンボル伝送装置は、パイロット値生成部６１０、Ｓ／Ｐ変換部６２０、並列に整列されたＰＳＫ／ＱＡＭ変造部６３０−１〜６３０−ｎ、トーンマッピング部６４０、ＩＦＦＴ実行部６５０、バッファー６６０、循環前置挿入部６７０、Ｐ／Ｓ変換部６８０、およびＲＦ送信部６９０を含む。

パイロット値生成部６１０は、変造次数Ｃによって、パイロットトーン変造に必要なｃ・Ｍ_Ｌ個のパイロット値を生成する。Ｓ／Ｐ変換部６２０は、このように生成された直列パイロット値を並列データに変換し、ＰＳＫ／ＱＡＭ変造部６３０−１〜６３０−ｎは、これを受け、変造次数ＣによってＰＳＫ／ＱＡＭ変造を行う。

トーンマッピング部６４０は、ＰＳＫ／ＱＡＭ変調されたシンボルをＭ_Ｌ個ずつ縛り、図４を参照して前述したようなパイロットトーンマッピング方法によってマッピングし、これをＩＦＦＴ実行部６５０に伝達する。すなわち、パイロットシンボルを構成するＮ_Ｌ個のパイロットトーンにＭ_Ｌ個のパイロットシンボルをＬ・Δｆ_Ｌの等間隔でデータトーンと同様にマッピングし、伝送されたデータトーンの周波数の外に、残りトーンは０を挿入してＩＦＦＴ実行部６５０に伝達する。

そして、ＩＦＦＴ実行部６５０は、パイロットトーンマッピングされた信号をＮ_Ｌ−ポイントＩＦＦＴ実行してバッファー６６０に保存し、循環前置挿入部６７０は、バッファー６６０からの出力信号

に対して循環前置を挿入し、Ｐ／Ｓ変換部６８０は、これを直列データに変換してＲＦ送信部６９０に伝達する。

一方、バッファー６６０、循環前置挿入部６７０、Ｐ／Ｓ変換部６８０およびＲＦ送信部６９０を含んで伝送部というと、伝送部は、パイロットトーンマッピングされた信号に対してＩＦＦＴが実行されれば、これを受信してバッファー６６０に保存してから二つのパイロットシンボルの間にわたって伝送する。

図７は本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル受信装置のブロック図である。

ＲＦ受信部７１０を通じて受信された信号はＳ／Ｐ変換部７２０によって並列データに変換される。循環前置除去部７３０は循環前置を除去し、循環前置の除去された後、受信された信号がパイロットシンボルの場合には、パイロットシンボルをバッファー７４０に保存する。ＦＦＴ実行部７５０は、二つのパイロットシンボルが受信されるまで待ってから、二つのパイロットシンボルを順に連接してＮ_Ｌ−ポイントＦＦＴを実行する。Ｎ_Ｌ−ポイントＦＦＴを実行すれば、その出力信号にはＭ-_Ｌ個のパイロットトーンがＬ・Δｆ_Ｌの間隔を有し、直交性の損失もなくなる。また、パイロットシンボルが結合する時、二つのパイロットシンボルを通じて伝送された２Ｍ_Ｌ個のパイロットトーンの電力が互いに結合され、受信端でＭ_Ｌ個のパイロットトーンが受信されるので、受信端で各パイロットトーンの電力を増加させることができ、パイロットトーンを使ったチャンネル推定性能を向上させることができる。

サブキャリア抽出部７６０はＦＦＴ出力信号からパイロットトーンを抽出し、チャンネル推定部７７０は抽出されたパイロットトーンを利用してチャンネルを推定する。本実施例においては、チャンネル推定を実行するためのパイロットシンボルの送受信について主に説明し、パイロットトーンを使ったチャンネル推定方法そのものについては詳細に説明しない。しかし、一般的なＯＦＤＭに適用される最小二乗（Ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅ）基準チャンネル推定または最小平均二乗誤差（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）基準チャンネル推定のようなチャンネル推定方法を計算量と性能によって適切に適用することができる。チャンネル等化部７８０は、パイロットトーンを使ったチャンネル推定値に基づき、データシンボルに対してチャンネル等化を実行してデータを復調する。

図８は本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル伝送方法のフローチャートである。

まず、変造次数Ｃによって、パイロットトーン変造に必要なｃ・Ｍ_Ｌ個のパイロット値を生成する（Ｓ８１０）。そして、このように生成されたパイロット値を並列データに変換し（Ｓ８２０）、パイロットトーンの変造次数ＣによってＰＳＫ／ＱＡＭ変造を実行する（Ｓ８３０）。

ついで、ＰＳＫ／ＱＡＭ変調されたシンボルを端末ごとにＭ_Ｐ個ずつ縛り、図３を参照して前述したようなパイロットトーンマッピング方法によってマッピングする（Ｓ８４０）。すなわち、パイロットシンボルを構成するＮ_Ｐ個のパイロットトーンにＭ_Ｌ個のパイロットシンボルをＬ／２・Δｆ_Ｐの等間隔でマッピングする。その後、パイロットトーンはＩＦＦＴ実行部６５０に伝送される。言い換えれば、データトーンのチャンネル推定のためにデータトーンが伝送された周波数と同じ周波数に対してパイロットトーンをＬ／２・Δｆ_Ｐの等間隔にマッピングし、残りトーンは０を挿入する。

そして、このようにパイロットトーンマッピングされた信号をＮ_Ｐ−ポイントＩＦＦＴ実行した後（Ｓ８５０）、数学式２によって、ｉ＝２・ｑ＋１番目端末の出力信号ｘ_i=2q+1,z（ｎ）に対しだけ位相回転を実行する（Ｓ８６０）。位相回転された出力信号

および位相回転されなかった出力信号に対して循環前置を挿入し（Ｓ８７０）、これを直列データに変換してＲＦ送信部に伝達する（Ｓ８８０）。

図９は本発明の好適な他の実施例によるパイロットシンボル伝送方法のフローチャートである。

まず、変造次数Ｃによって、パイロットトーン変造に必要なｃ・Ｍ_Ｌ個のパイロット値を生成する（Ｓ９１０）。そして、このように生成されたパイロット値を並列データに変換し（Ｓ９２０）、これに対して、パイロットトーンの変造次数ＣによってＰＳＫ／ＱＡＭ変造を実行する（Ｓ９３０）。

ついで、ＰＳＫ／ＱＡＭ変調されたシンボルをＭ_Ｌ個ずつ縛り、図４を参照して前述したようなパイロットトーンマッピング方法によってマッピングする（Ｓ９４０）。すなわち、パイロットシンボルを構成するＮ_Ｌ個のトーンにパイロットシンボルをＬ・Δｆ_Ｌの等間隔でデータトーンと同様にマッピングし、残りトーンは０を挿入する。

そして、パイロットトーンマッピングされた信号をＮ_Ｌ−ポイントＩＦＦＴ実行し（Ｓ９５０）、これをバッファーに保存し、二つのパイロットシンボルの間にわたって伝送し（Ｓ９６０）、バッファーからの出力信号

に対して循環前置を挿入する（Ｓ９７０）。そして、循環前置挿入された信号を直列データに変換してＲＦ送信部に伝達する（Ｓ９８０）。

図１０は本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル受信方法のフローチャートである。

まず、ＲＦ受信部を通じて受信された信号を並列データに変換する（Ｓ１０１０）。そして、この並列データから循環前置を除去し（Ｓ１０２０）、循環前置の除去された後、前記受信された信号がパイロットシンボルの場合には、パイロットシンボルをバッファーに保存する（Ｓ１０３０）。すなわち、ＦＦＴ実行の前、二つのパイロットシンボルが受信されるまで待たなければならないので、これをバッファーに保存する。ついで、二つのパイロットシンボルを順に連接してＮ_Ｌ−ポイントＦＦＴを実行する（Ｓ１０４０）。Ｎ_Ｌ−ポイントＦＦＴを実行すれば、その出力信号にはＭ_Ｌ個のパイロットトーンがＬ・Δｆ_Ｌの間隔を有し、直交性の損失もなくなる。また、二つのパイロットシンボルを通じて伝送された２Ｍ_Ｌ個のパイロットトーンの電力が互いに結合して、受信端でＭ_Ｌ個のパイロットトーンが受信されるので、受信端で各パイロットトーンの電力を増加させることができ、パイロットトーンを使ったチャンネル推定性能を向上させることができる。

そして、ＦＦＴ出力信号からパイロットトーンを抽出し（Ｓ１０５０）、抽出されたパイロットトーンを利用してチャンネルを推定する（Ｓ１０６０）。本実施例においては、チャンネル推定を実行するためのパイロットシンボルの送受信について主に説明し、パイロットトーンを使ったチャンネル推定方法自体については詳細に説明しない。しかし、一般的なＯＦＤＭに適用される最小二乗（Ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅ）基準チャンネル推定または最小平均二乗誤差（ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）基準チャンネル推定のようなチャンネル推定方法を計算量と性能によって適切に適用することができる。ついで、パイロットトーンを使ったチャンネル推定値に基づき、データシンボルに対してチャンネル等化を実行し、データを復調する（Ｓ１０７０）。

一方、本発明のパイロットシンボル伝送および受信方法は、ＯＦＤＭ変復調方法を使う４Ｇまたは無線ＬＡＮなどの分野にもそのまま適用することができる。

また、前述したパイロットシンボル伝送方法およびこれに基づく受信方法はコンピュータープログラムによって作成可能である。前記プログラムを構成するコードおよびコードセグメントは当該分野のコンピュータープログラマーによって容易に推論できる。また、前記プログラムはコンピューターが読める情報保存媒体（ｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅａｄａｂｌｅｍｅｄｉａ）に保存され、コンピューターによって読み取られて実行されることにより、パイロットトーン伝送方法および受信方法を具現する。前記情報保存媒体は、磁気記録媒体、光記録媒体、およびキャリアウェイブ媒体を含む。

これまで、本発明をその望ましい実施例を中心として説明した。本発明が属する技術分野で通常の知識を持った者であれば、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態に具現できることが理解可能であろう。したがって、前記に開示した実施例は限定的な観点ではなく例示的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は前述した説明ではなく特許請求範囲によって決まり、それと同等な範囲内にいるすべての差異は本発明に含まれるものと解釈されなければならない。

本発明は、一つのフレームに挿入されるパイロットシンボルの周期がデータシンボル周期の１／２の場合、パイロットシンボルを構成するパイロットトーン間の間隔がデータシンボルを構成するデータトーン間の間隔より２倍広くなることによって発生する無線チャンネル推定時の周波数サンプリング率の減少を解決するために、分布型データトーンマッピングを使う送信端で帯域幅効率の損失なしに無線チャンネル推定のサンプリング率を増加させることができる、直交周波数分割多重化基盤の通信システムにおけるチャンネル推定のためのパイロットシンボル伝送方法および装置と、その受信方法および装置に適用可能である。

ＯＦＤＭ通信システムで使われるフレーム構造を示す図である。図１のフレーム構造によるデータシンボルおよびパイロットシンボルを時間および周波数の平面上に示す図である。本発明の好適な実施例によるＯＦＤＭ通信システムにおいてｉ番目端末のｓ番目パイロットシンボルの構成方法を説明するための図である。本発明の好適な他の実施例によるＯＦＤＭ通信システムにおいてｉ番目端末のｓ番目パイロットシンボルの構成方法を説明するための図である。本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル伝送装置のブロック図である。本発明の好適な他の実施例によるパイロットシンボル伝送装置のブロック図である。本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル受信装置のブロック図である。本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル伝送方法のフローチャートである。本発明の好適な他の実施例によるパイロットシンボル伝送方法のフローチャートである。本発明の好適な実施例によるパイロットシンボル受信方法のフローチャートである。

符号の説明

１００フレーム
５１０パイロット値生成部
５２０Ｓ／Ｐ変換部
５３０−１〜５３０−ｎ、ＰＳＫ／ＱＡＭ変調部
５４０トーンマッピング部
５５０ＩＦＦＴ実行部
５６０位相回転部
５７０循環前置挿入部
５８０Ｐ／Ｓ変換部
５９０ＲＦ送信部
６１０パイロット値生成部
６２０Ｓ／Ｐ変換部
６３０−１〜６３０−ｎ、ＰＳＫ／ＱＡＭ変調部
６４０トーンマッピング部
６５０ＩＦＦＴ実行部
６６０バッファー
６７０循環前置挿入部
６８０Ｐ／Ｓ変換部
６９０ＲＦ送信部
７１０ＲＦ受信部
７２０Ｓ／Ｐ変換部
７３０循環前置除去部
７４０バッファー
７５０ＦＦＴ実行部
７７０チャンネル推定部
７８０チャンネル等化部

Claims

直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法において、
（ａ）第１パイロットシンボルおよび第２パイロットシンボルに対し、複数の端末に割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；および
（ｂ）前記第２パイロットを位相回転させる段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法。
前記（ａ）段階は、
（ａ１）複数のパイロット値を生成する段階；
（ａ２）前記生成されたパイロット値を並列データに変換する段階；
（ａ３）変調次数によって前記並列データを変調し、変調されたパイロットトーンを出力する段階；
（ａ４）前記変調されたパイロットトーンを端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数にマッピングする段階；および
（ａ５）前記変調されたパイロットトーンに対してＩＦＦＴを行う段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパイロットシンボル伝送方法。
前記（ａ４）段階は、
チャンネル推定のために、伝送されたデータトーンの周波数に対し、前記変調されたパイロットトーンをＬ／２・Δｆ_Ｐの等間隔でマッピングする段階；
前記伝送されたデータトーンの周波数の外の変調されたパイロットトーンは０を挿入する段階を含むことを特徴とする、請求項２に記載のパイロットシンボル伝送方法。
（ここで、Ｌは端末の数、Δｆ_Ｐは前記第１パイロットシンボルまたは第２パイロットシンボルの変調されたパイロットトーンの間隔である）
前記（ａ５）段階は、
前記変調されたパイロットトーンに対し、Ｎ_Ｐ−ポイントＩＦＦＴを行う段階であることを特徴とする、請求項２に記載のパイロットシンボル伝送方法。
（ここで、Ｎ_Ｐは前記第１パイロットシンボルまたは第２パイロットシンボルのパイロットトーン数である）
前記（ｂ）段階は、
（ｂ１）端末の出力信号に対して位相回転を行う段階；
（ｂ２）前記位相回転された出力信号と位相回転されなかった出力信号に対して循環前置を挿入する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載のパイロットシンボル伝送方法。
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法において、
（ａ）パイロットシンボルに対し、複数の端末に割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；
（ｂ）前記ＩＦＦＴから出力された信号を保存する段階；および
（ｃ）第１パイロットシンボルにおける前記信号の第１部分および第２パイロットシンボルにおける前記信号の第２部分を伝送する段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法。
前記（ａ）段階は、
（ａ１）複数のパイロット値を生成する段階；
（ａ２）前記パイロット値を並列データに変換する段階；
（ａ３）変調次数によって前記並列データを変調し、変調されたパイロットトーンを出力する段階；
（ａ４）前記変調されたパイロットトーンを前記端末に割り当てられたパイロットトーン周波数にマッピングする段階；および
（ａ５）前記変調されたパイロットトーンに対してＩＦＦＴを行う段階を含むことを特徴とする、請求項６に記載のパイロットシンボル伝送方法。
前記（ａ４）段階は、
チャンネル推定のために、伝送されたデータトーンの周波数に対し、前記変調されたパイロットトーンをＬ・Δｆ_Ｌの等間隔でマッピングする段階；および
前記伝送されたデータトーンの周波数の外の変調されたパイロットトーンは０を挿入する段階を含むことを特徴とする、請求項７に記載のパイロットシンボル伝送方法。
（ここで、Ｌは端末の数、Δｆ_Ｌはデータシンボルのトーン間隔である）
前記（ａ）段階は、前記パイロットトーンがマッピングされた信号に対してＮ_Ｌ−ポイントＩＦＦＴを行う段階を含み、
前記（ｂ）段階は、Ｎ_Ｌ-−ポイントＩＦＦＴが行われるバッファーで前記信号を保存する段階を含み、
前記（ｃ）段階は、前記信号を二つのパイロットシンボルの間にわたって前記バッファーに出力する段階；前記バッファーから出力された前記信号に循環前値を挿入する段階；および循環前置を含む出力信号を直列データに変換する段階を含むことを特徴とする、請求項６に記載のパイロットシンボル伝送方法。
（ここで、Ｎ_Ｌはデータトーン数である）
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル受信方法において、
（ａ）前記パイロットシンボルを並列データに変換する段階；
（ｂ）前記並列データから循環前置を除去する段階；
（ｃ）前記循環前置の除去された第１パイロットシンボルをバッファーに保存する段階；
（ｄ）前記第１パイロットシンボルと第２パイロットシンボルを共に連接する段階；
（ｅ）前記連接したパイロットシンボルに対し、Ｎ_Ｌ＿ポイントＦＦＴを実行してＦＦＴ出力信号を出力する段階；
（ｆ）前記ＦＦＴ出力信号からパイロットトーンを抽出する段階；
（ｇ）前記パイロットトーンを用いてチャンネルを推定する段階；および
（ｈ）前記チャンネル推定値に基づいて、データシンボルに対してチャンネル等化を実行してデータを復調する段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル受信方法。
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送装置において、
伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；および
前記パイロットシンボルを受信し、偶数番目パイロットシンボルまたは奇数番目パイロットシンボルに対して位相回転を付与する位相回転部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置。
変造次数によって、パイロットトーン変造のための複数のパイロット値を生成するパイロット値生成部；および
前記生成されたパイロット値を並列データに変換し、前記変造次数によって前記並列データを変調し、変調されたパイロットトーンを出力する変調部をさらに含み、
前記トーンマッピング部は、前記変調されたパイロットシンボルを端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数にマッピングすることを特徴とする、請求項１１に記載のパイロットシンボル伝送装置。
前記トーンマッピング部は、
伝送されたデータトーンの周波数に対し、前記変調されたパイロットトーンをＬ／２・Δｆ_Ｐの等間隔でマッピングし、前記伝送されたデータトーンの周波数の外の変調されたパイロットトーンは０を挿入することを特徴とする、請求項１１に記載のパイロットシンボル伝送装置。
（ここで、Ｌは端末の数、Δｆ_Ｐは前記偶数パイロットシンボルまたは前記奇数パイロットシンボルのトーン間の間隔である）
前記パイロットトーン周波数にマッピングされたパイロットトーンに対してＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ実行部；
前記位相回転部で位相回転されたパイロットシンボルと位相回転されなかったパイロットシンボルに対して循環前置を挿入する循環前置挿入部；および
前記循環前置挿入されたパイロットシンボルを直列データに変換するＰ／Ｓ変換部をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載のパイロットシンボル伝送装置。
前記ＩＦＦＴ実行部は、
前記パイロットトーン周波数にマッピングされたパイロットトーンに対してＮ_Ｐ−ポイントＩＦＦＴを行うことを特徴とする、請求項１４に記載のパイロットシンボル伝送装置。
（ここで、Ｎ_Ｐはパイロットシンボルのパイロットトーン数である）
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送装置において、
伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；および
信号をバッファに保存し、これを二つのパイロットシンボルの間にわたって伝送する伝送部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置。
変調次数によって、パイロットトーン変造のための複数のパイロット値を生成するパイロット値生成部；および
前記生成されたパイロット値を並列データに変換し、前記変造次数によって前記並列データを変調し、変調されたパイロットトーンを出力する変調部をさらに含み、
前記トーンマッピング部は、前記変調されたパイロットトーンを前記端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数にマッピングすることを特徴とする、請求項１６に記載のパイロットシンボル伝送装置。
前記変調されたパイロットトーンに対してＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ実行部をさらに含むことを特徴とする、請求項１７に記載のパイロットシンボル伝送装置。
前記トーンマッピング部は、伝送されるデータトーンの周波数に対し、前記変調されたパイロットトーンをＬ・Δｆ_Ｌの等間隔でマッピングし、伝送されたデータトーンの周波数の外の変調されたパイロットトーンは０を挿入することを特徴とする、請求項１８に記載のパイロットシンボル伝送装置。
（ここで、Ｌは端末の数、Δｆ_Ｌはデータトーン間の間隔である）
前記伝送部は、
前記信号を保存し、二つのパイロットシンボルの間にわたって分けて出力するバッファー；
前記信号に対して循環前置を挿入する循環前置挿入部；および
前記信号を直列データに変換する変換部を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のパイロットシンボル伝送装置。
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル受信装置において、
前記パイロットシンボルを並列データに変換する変換部；
前記変換された並列データから循環前置を除去する循環前置除去部；
第１パイロットシンボルを保存するバッファー；
前記第１パイロットシンボルと第２パイロットシンボルを順に連接し、前記連接したパイロットシンボルに対してＮ_Ｌ−ポイントＦＦＴを行い、ＦＦＴ出力信号を出力するＦＦＴ実行部；
前記ＦＦＴ出力信号からパイロットトーンを抽出するトーン抽出部；
前記抽出されたパイロットトーンを用いてチャンネルを推定するチャンネル推定部；および
前記チャンネル推定値に基づき、データシンボルに対してチャンネル等化を行うチャンネル等化部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル受信装置。
（ここで、Ｎ_Ｌ-は前記データシンボルのデータトーン数である）
請求項２１のパイロットシンボル受信装置を含む直交周波数分割多重化基盤通信システムでの移動通信端末機。
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送方法において、
（ａ）伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングしてＩＦＦＴを行う段階；および
（ｂ）隣接した二つのパイロットシンボルのいずれか一つに対して位相を回転させる段階を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送方法。
直交周波数分割多重化基盤通信システムにおけるパイロットシンボル伝送装置において、
伝送しようとするパイロットシンボルに対し、端末ごとに割り当てられたパイロットトーン周波数をマッピングするトーンマッピング部；および
隣接した二つのパイロットシンボルのいずれか一つに対して位相を回転させる位相回転部を含むことを特徴とする、パイロットシンボル伝送装置。