JP2009527997A

JP2009527997A - マルチアンテナ無線通信のための空間パイロット構造

Info

Publication number: JP2009527997A
Application number: JP2008556516A
Authority: JP
Inventors: ウェイ、ヨンビン; ブシャン、ナガ; カドウス、タマー; ファン、ミングシ
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2009-07-30
Also published as: WO2007098456A3; JP4824779B2; EP1987622B1; KR20080095913A; RU2008137608A; JP2012235496A; CA2641934A1; RU2437225C2; WO2007098450A3; US20070195899A1; TWI340567B; TW200742281A; WO2007098458A3; BRPI0708089A2; RU2449486C2; US20070195747A1; EP1987622A2; JP2009527998A; TWI355171B; EP1987623A2

Abstract

マルチアンテナ・マルチレイヤー伝送通信システムでＭＩＭＯ受信機を支援する空間パイロット。単一層送信の場合は第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって第１層パイロットが繰り返され、第１層パイロットは、第１のＯＦＤＭシンボルからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルの中でも繰り返される。追加の送信層が送信されることもあり、それぞれ別々のパイロットが生成され第１のシンボルの中で繰り返され、さらに互いにオフセットを置いて隣接する第２のシンボルの中で繰り返される。その後、受信チャネルの特性をつかむため第１及び第２のＯＦＤＭシンボルは送信され、受信される。

Description

［３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９に基づく優先権の主張］
本特許出願は、これの指定代理人へ指定され、本明細書で参照により明示的に援用される、いずれも２００６年２月２１日に提出された仮出願第６０／７７５，４４３号、表題「無線通信システム及び方法（Wireless Communication System and Method）」と仮出願第６０／７７５，６９３号、表題「ＤＯ通信システム及び方法（DO Communication System and Method）」に対し優先権を主張する。

［分野］
本特許開示は、一般的には通信に、より具体的には無線通信システムの伝送方式に、関する。

［背景］
音声、映像、パケットデータ、メッセージング、ブロードキャスト等、様々な通信サービスを提供するため無線通信ネットワークが広く配備されている。これらのシステムには、使用可能システムリソースの共用によって複数のユーザをサポートする多重アクセスシステムがある。符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システム、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）システム、直交ＦＤＭＡ（ＯＦＤＭＡ）システム、シングルキャリアＦＤＭＡ（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム等はかかる多重アクセスシステムの例である。

多重アクセスシステムでは、符号分割多重化法（ＣＤＭ）や時分割多重化法（ＴＤＭ）等、１つ以上の多重化方式を利用することがある。このシステムを配備し、既存の端末に対応することができる。既存の端末に対する後方互換性を維持しながらシステムの性能を向上させることが望ましい。例えば、多重入出力（ＭＩＭＯ）や空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）等の空間的手法を使用し、多数のアンテナの使用がもたらす空間的次元を活かしながらスループット及び／または信頼性を高めることが望ましい。

マルチアンテナ通信システムは、多数の（Ｔ個の）送信アンテナから多数の（Ｒ個）の受信アンテナにかけて多重入出力（ＭＩＭＯ）送信をサポートする。Ｔ個の送信アンテナとＲ個の受信アンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルはＳ個の空間チャネルからなり、ここでＳ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝である。Ｓ個の空間チャネルを用いてデータを同時に送信することにより、全体的スループットの向上を達成でき、及び／または冗長的に信頼性の向上を達成できる。

通常、受信機で無線チャネルを通じて送信されたデータを復元するにあたっては、送信機と受信機との間の無線チャネルの正確な推定が必要とされる。チャネル推定は通常、送信機からパイロットを送信することにより、そして受信機でパイロットを測定することにより、行われる。パイロットは、送信機と受信機の双方にとって既知のシンボルからなる。かくして受信機は、受信するシンボルと既知のシンボルとに基づいてチャネル応答を推定できる。

マルチアンテナシステムはＭＩＭＯ受信機（多数のアンテナを装備する受信機）をサポートする。後述するとおり、ＭＩＭＯ受信機には通常それぞれ異なるチャネル推定が必要なため、パイロットに対する所要条件はそれぞれ異なる。マルチアンテナシステムではパイロット送信がオーバーヘッドになるため、パイロット送信は可能な限り抑えることが望ましい。ただしパイロット送信は、ＭＩＭＯ受信機が良好なチャネル推定を得られるものにしなければならない。

したがって当分野では、既存の端末に対する後方互換性を維持しながら空間的手法をサポートするマルチアンテナシステムでパイロットを効率的に送信する伝送手法が求められている。

［概要］
本明細書では、マルチアンテナ・マルチレイヤー伝送通信システムでＭＩＭＯ受信機を支援する空間パイロット伝送手法を説明する。本発明の一実施形態に従い、無線通信システムの中でパイロットを送信する方法を説明する。この方法は、単一層送信（single layer transmission）のための第１層パイロット（first layer pilot）を生成することを含む。第１層パイロットは第１のＯＦＤＭシンボル（ＯＦＤＭ symbol）のサブバンドにわたって繰り返され、さらに第１のＯＦＤＭシンボルからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルの中でも繰り返される。その後、第１及び第２のＯＦＤＭシンボルは送信される。

本発明の他の実施形態に従い、無線通信システムの装置を説明する。この装置は、送信層数に基づき少なくとも１つのパイロットを生成するよう機能するパイロット生成部を含み、上記少なくとも１つのパイロットの各々は第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって繰り返される。上記少なくとも１つのパイロットはさらに、第１のＯＦＤＭシンボルの別のパイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって繰り返される。装置はさらに、複数の送信アンテナを通じて第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々をそれぞれの送信層数で送信するよう機能する複数の送信装置を含む。

本発明のさらなる実施形態に従い、無線通信システムでチャネル推定を行う方法を説明する。この方法は、第１層パイロットを各々含む受信シンボルを複数の受信アンテナを通じて入手することを含み、受信シンボルの隣接するもの同士は、サブバンドの中で互いにオフセットを置いて第１層パイロットを含む。方法はさらに、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため、第１層パイロットに基づき受信シンボルを処理することを含む。

本発明のさらなる実施形態に従い、無線通信システムの装置を説明する。この装置は、第１層パイロットを各々含む受信シンボルを提供するよう機能する受信装置を含み、受信シンボルの隣接するもの同士はサブバンドの中で互いにオフセットを置いて第１層パイロットを含む。装置はさらに、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため、第１層パイロットに基づき受信シンボルを処理するよう機能するチャネル推定部を含む。

詳細な説明

本明細書で説明する伝送方式は、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＳＣ−ＦＤＭＡシステム等、様々な無線通信システムに使用できる。用語「システム」及び「ネットワーク」はしばしば互換的に使われる。ＣＤＭＡシステムでは、ｃｄｍａ２０００、ＵＴＲＡ（Universal Terrestrial Radio Access）、Ｅ−ＵＴＲＡ（Evolved UTRA）等の無線技術を実装することがある。ｃｄｍａ２０００はＩＳ−２０００、ＩＳ−９５、及びＩＳ−８５２規格に対応する。ＵＴＲＡはＷ−ＣＤＭＡ（Wideband-CDMA）とＬＣＲ（Low Chip Rate）を含む。ＴＤＭＡシステムでは、移動通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）等の無線技術を実装することがある。ＯＦＤＭＡシステムでは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＩＥＥＥ８０２．２０、Ｆｌａｓｈ−ＯＦＤＭ（登録商標）等の無線技術を実装することがある。ＵＴＲＡとＥ−ＵＴＲＡとＧＳＭとＬＴＥについては、「第３世代パートナーシッププロジェクト」（３ＧＰＰ）と呼ばれる組織の文書で説明されている。ｃｄｍａ２０００は「第３世代パートナーシッププロジェクト２」（３ＧＰＰ２）と呼ばれる組織の文書で説明されている。これらの様々な無線技術・規格は当分野で公知である。

明瞭を図るため、ここでは手法の様々な態様をＩＳ−８５６を実装する高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）システムから説明する。ＨＲＰＤはＥＶ−ＤＯ（Evolution-Data Optimized）、ＤＯ（Data Optimized）、ＨＤＲ（High Data Rate）等と呼ばれることもある。用語ＨＲＰＤ及びＥＶ−ＤＯはしばしば互換的に使われる。現在、ＨＲＰＤリビジョン（Ｒｅｖ）０、Ａ、及びＢは規格化されており、ＨＲＰＤＲｅｖ０及びＡは配備されており、ＨＲＰＤＲｅｖ．Ｃは開発過程にある。ＨＲＰＤＲｅｖ．０及びＡはシングルキャリアＨＲＰＤ（１ｘＨＲＰＤ）を対象とする。ＨＲＰＤＲｅｖ．ＢはマルチキャリアＨＲＰＤを対象とし、ＨＲＰＤＲｅｖ．０及びＡに対し後方互換性がある。どのＨＲＰＤリビジョンでも本明細書で説明する手法を採用できる。明瞭を図るため、以降の説明ではかなりの部分においてＨＲＰＤの用語を使用する。

図１は、ＨＲＰＤ通信システム１００を、多数のアクセスポイント１１０と多数の端末１２０とともに示す。アクセスポイントは一般的に端末と通信する固定局であって、基地局、ノードＢ等と呼ばれることもある。各アクセスポイント１１０はある特定の地域にわたって通信カバレッジを提供し、カバレッジエリアの中に位置する端末の通信をサポートする。アクセスポイント１１０はシステムコントローラ１３０へ結合でき、システムコントローラはそれらのアクセスポイントの調整と制御を図る。システムコントローラ１３０は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）、パケットコントロールファンクション（ＰＣＦ）、パケットデータサービングノード（ＰＤＳＮ）等のネットワーク実体を含むことがある。

端末１２０はシステム全体にわたって分散することがあり、各端末は定在するか、または移動可能である。端末は、アクセスターミナル、モバイルステーション、ユーザイクイップメント、サブスクライバユニット、ステーション等と呼ばれることもある。端末は携帯電話機であったり、個人用デジタル補助装置（ＰＤＡ）であったり、無線装置であったり、手持ち型装置であったり、無線モデムであったり、ラップトップコンピュータであったりする。端末は、いずれかのＨＲＰＤリビジョンをサポートすることがある。端末はＨＲＰＤにおいて、随時１つのアクセスポイントから順方向リンクでトランスミッションを受信でき、１つ以上のアクセスポイントに向けて逆方向リンクでトランスミッションを送信できる。順方向リンク（またはダウンリンク）はアクセスポイントから端末へ至る通信リンクを指し、逆方向リンク（またはアプリケーション）は端末からアクセスポイントへ至る通信リンクを指す。

図２は、ＨＲＰＤの順方向リンクでＣＤＭをサポートするシングルキャリアスロット構造２００を示す。送信時系列はスロットに区切られる。各スロットは１．６６７ミリ秒（ｍｓ）の長さを持ち、２０４８チップにおよぶ。１．２２８８メガチップ／秒（Ｍｃｐｓ）のチップレートで各チップは８１３．８ナノメートル秒（ｎｓ）の長さを持つ。各スロットは２つの等しい半スロットに分割される。各半スロットは、（ｉ）オーバーヘッドセグメントを含み、同オーバーヘッドセグメントは、半スロットの中央に位置するパイロットセグメントと、パイロットセグメントの両側に位置する２つのメディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）セグメントとからなり、さらに（ｉｉ）オーバーヘッドセグメントの両側にトラフィックセグメントを含む。トラフィックセグメントは、トラフィックチャネルセグメント、データセグメント、データフィールド等と呼ばれることもある。パイロットセグメントはパイロットを搬送し、９６チップの長さを持つ。各ＭＡＣセグメントは信号（例えば逆電力制御（ＲＰＣ）情報）を搬送し、６４チップの長さを持つ。各トラフィックセグメントはトラフィックデータ（例えば、特定端末向けユニキャストデータ、ブロードキャストデータ、その他）を搬送し、４００チップの長さを持つ。

ＨＲＰＤＲｅｖ．０、Ａ、及びＢは、トラフィックセグメントの中で送信されるデータにＣＤＭを使用する。トラフィックセグメントは、アクセスポイントによって扱われる１つ以上の端末のＣＤＭデータを搬送する。各端末のトラフィックデータは、当該端末から受信するチャネルフィードバックによって決まる符号化・変調パラメータに基づき処理され、データシンボルが生成される。１つ以上の端末のデータシンボルは逆多重化され、１６チップのウオルシュ関数または符号によってカバーされ、トラフィックセグメントのためのＣＤＭデータが生成される。このようにＣＤＭデータはウオルシュ関数を用いて時間領域にて生成される。ＣＤＭトラフィックセグメントは、ＣＤＭデータを搬送するトラフィックセグメントである。

トラフィックセグメントで送信されるデータにはＯＦＤＭ及び／またはシングルキャリア周波数分割多重化（ＳＣ−ＦＤＭ）を使用すると望ましい場合がある。ＯＦＤＭとＳＣ−ＦＤＭは、使用可能帯域幅を、トーン、ビン等と呼ばれることもある多数の直交サブキャリアに分割する。各サブキャリアはデータで変調される。一般的に、変調シンボルはＯＦＤＭなら周波数領域で送信され、ＳＣ−ＦＤＭなら時間領域で送信される。ＯＦＤＭとＳＣ−ＦＤＭは、周波数選択性フェージングによって生じるシンボル間干渉（ＩＳＩ）を容易く抑止する等、望ましい特性を持つ。ＯＦＤＭはまた、各サブキャリアに別々に適用でき周波数選択性チャネルで良好なパフォーマンスを提供するＭＩＭＯ及びＳＤＭＡを効率よくサポートする。明瞭を図るため、これ以降はＯＦＤＭを使ったデータ送信を説明する。

ＨＲＰＤＲｅｖ．０、Ａ、及びＢとの後方互換性を保ちながらＯＦＤＭをサポートすることが望まれることがある。ＨＲＰＤでパイロットセグメントとＭＡＣセグメントは全稼動端末によって常時復調され、トラフィックセグメントは対象となる端末によってのみ復調される。よって、パイロットセグメントとＭＡＣセグメントを保持することにより、そしてトラフィックセグメントを修正することにより、後方互換性を達成できる。４００チップのトラフィックセグメントでＣＤＭデータを合計４００チップ以下の長さを持つ１つ以上のＯＦＤＭシンボルに置き換えることにより、ＯＦＤＭデータをＨＲＰＤ波形で送信することができる。

図３は、ＨＲＰＤでＯＦＤＭをサポートするシングルキャリアスロット構造３００を示す。簡潔を図るため、図３Ａではただひとつの半スロットを示している。この半スロットは、（ｉ）オーバーヘッドセグメントを含み、同オーバーヘッドセグメントは、半スロットの中央に位置する９６チップのパイロットセグメントと、パイロットセグメントの両側に位置する２つの６４チップのＭＡＣセグメントとからなり、さらに（ｉｉ）オーバーヘッドセグメントの両側に２つのトラフィックセグメントを含む。一般的に、各トラフィックセグメントは１つ以上のＯＦＤＭシンボルを搬送できる。図３Ａに示す例で、各トラフィックセグメントは２つのＯＦＤＭシンボルを搬送し、各ＯＦＤＭシンボルは２００チップの長さを持ち、２００チップからなる１つのＯＦＤＭシンボル期間内に送信される。

図４は、マルチアンテナＨＲＰＤ通信システム１００のアクセスポイント１１０の詳細を、２つの端末１２０ａ及び１２０ｂとともに示す。簡潔を図るため、アクセスポイント１１０は２つの送信アンテナを有し、ＭＩＳＯ端末１２０ａは１つの受信アンテナを有し、ＭＩＭＯ端末１２０ｂは２つの受信アンテナを有する。

アクセスポイント１１０の２つのアンテナとＭＩＳＯ端末１２０ａの１つのアンテナとによって形成されるＭＩＳＯチャネルは、１ｘ２チャネル応答行ｈ _１ｘ２で表すことができる。アクセスポイント１１０の２つのアンテナとＭＩＭＯ端末１２０ｂの２つのアンテナによって形成されるＭＩＭＯチャネルは、２ｘ２チャネル応答行列Ｈ _２ｘ２で表すことができる。アクセスポイント１１０は２つの送信アンテナからパイロットを送信し、これをもとにＭＩＳＯ及びＭＩＭＯ端末はそれぞれのＭＩＳＯ及びＭＩＭＯチャネルを推定できる。アクセスポイント１１０のパイロット生成部１１２は複合パイロットを生成できる。

スループットを向上させるため、アクセスポイント１１０は両送信アンテナからＭＩＭＯ受信機にかけて同時にデータを送信できる。上の説明は、アクセスポイントが２つの送信アンテナを有し、端末が最高２つの受信アンテナを有する２ｘ２システムについてである。マルチアンテナシステムは一般的に、いくつものアンテナを備える送信機及び受信機とを含むため、Ｔ及びＲは任意の整数値である。

図５は、ＨＲＰＤでＯＦＤＭをサポートするマルチキャリアスロット構造４００を示す。ＨＲＰＤＲｅｖ．Ｂでは、多数の１ｘＨＲＰＤ波形を周波数領域で多重化することによってマルチキャリアＨＲＰＤ波形を得、所与の周波数域をこれで満たし、第１の送信アンテナで送信する。図５に示す例では、レガシーチャネルとして構成される１つの１ｘＨＲＰＤ波形が描かれており、そのパイロットセグメントとＭＡＣセグメントは全稼動端末によって常時復調され、トラフィックセグメントは対象となる端末によってのみ復調される。このようにパイロットセグメントとＭＡＣセグメントを保持することによって後方互換性を達成できる。図５には、非レガシーチャネルとして構成され、それぞれ第２、第３、及び第４の送信アンテナで送信される３つの１ｘＨＲＰＤ波形も示されており、この場合はＯＦＤＭシンボルのサブバンドまたはトーンに周期的複合パイロットが埋め込まれるためオーバーヘッドセグメントは必要ない。上述した通り、図４のパイロット生成部１１２は、ＯＦＤＭシンボルにおける送信のための複合パイロットを生成する。受信側ＭＩＭＯ端末１２０ｂ（図４）はＯＦＤＭシンボルの中で既知の複合パイロットを受信し、ＭＩＭＯチャネル応答の推定を導き出すこともできる。

マルチアンテナシステムでは、データとパイロットの送信にあたって多数のキャリアを利用できる。多数のキャリアは、ＯＦＤＭによって、他の何らかのマルチキャリア変調方式によって、あるいは他の何らかの構成によって、提供できる。ＯＦＤＭは事実上、全システム帯域幅（ＷＭＨｚ）を多数の（Ｋ個の）直交周波数サブバンドに分割する。これらのサブバンドはトーン、サブキャリア、ビン、周波数チャネルなどと呼ばれることもある。ＯＦＤＭの場合、各々のサブバンドにはデータで変調されるサブキャリアが対応する。マルチアンテナＯＦＤＭシステムでは、合計Ｋ個のサブバンドの一部のみをデータとパイロットの送信に使用し、システムでスペクトルマスク要求を満たすため、残りのサブバンドはガードサブバンドとして使われる。簡潔を図るため、以降の説明では全Ｋ個のサブバンドをデータ及び／またはパイロット送信に使用できると仮定する。

図６は、マルチアンテナＯＦＤＭシステムでパイロット送信に使用できるサブバンド構造５００を示す。送信シンボルは、パイロット送信用のＰ個のパイロットサブバンドの各々で送信され、ここで通常はＫ＞Ｐである。性能を向上させ受信機処理を簡素化するには、合計Ｋ個のサブバンドにわたってＰ個のパイロットサブバンドを均一に分散させ、連続するパイロットサブバンドはＫ／Ｐ個のサブバンドをはさんで相隔てられる。残りのＫ−Ｐ個のサブバンドはデータサブバンドと呼ばれ、データ送信に使用できる。

図７Ａ〜７Ｄは、マルチアンテナＯＦＤＭシステムの代表的パイロット送信方式を示す。この実施形態で使う空間パイロットトーンの形成は、マルチアンテナＯＦＤＭシステムによって形成される層またはビームの数に応じて異なる。具体的に、層はアンテナの組み合わせによって決まるビームによって形成されるため、チャネルの特性を正確につかむには、アンテナのパイロットだけに依拠するのではなく、特定の層またはビームで形成されるパイロットに依拠しなければならない。図７Ａ〜７Ｄの空間パイロット送信方式によると、層当たりのパイロット電力バジェットは空間層数の減少にともない増加する。

図７Ａは、ＯＦＤＭシンボル１−４の半スロットにまたがる単一層送信を示す。ＯＦＤＭシンボル１をはじめとする各ＯＦＤＭシンボルに見られるとおり、単一層空間パイロットトーンは１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返す。１８０トーンＯＦＤＭシンボルなら９個の単一層空間パイロットトーンがある。具体的に、ＯＦＤＭシンボル１とＯＦＤＭシンボル３の場合、単一層空間パイロットトーンはトーン１で始まり、２０トーンごとに繰り返され、ＯＦＤＭシンボル２とＯＦＤＭシンボル４の場合、単一層空間パイロットトーンは隣接シンボルからオフセットを置いた中間のトーン１１で始まり、２０トーンごとに繰り返されている。したがって単一層送信の場合、単一層空間パイロットトーンのサポートにかかる帯域幅オーバーヘッドは２０の内の１、すなわち１つのＯＦＤＭシンボル当たり５パーセントとなる。ＯＦＤＭシンボル２等の隣接ＯＦＤＭシンボルで、単一層空間パイロットトーンは隣接シンボルの単一層空間パイロットトーンからオフセットされる。ある１つのＯＦＤＭシンボルで、追加の専用空間パイロットトーンに頼ることなく、隣接ＯＦＤＭシンボルの単一層空間パイロットトーンをさらなるチャネル特性化に役立てることができる。

図７Ｂは、ＯＦＤＭシンボル１−４の半スロットにまたがる２層または二重層送信を示す。ＯＦＤＭシンボル１をはじめとする各ＯＦＤＭシンボルに見られるとおり、第１層空間パイロットトーンは１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返し、第２層空間トーンは第１層のそれからオフセットを置いて同じく１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返している。１８０トーンＯＦＤＭシンボルなら１８個の第１層及び第２層空間パイロットトーンがある。具体的に、ＯＦＤＭシンボル１とＯＦＤＭシンボル３の場合、第１層及び第２層空間パイロットトーンはトーン１で始まり、１０トーンごとに繰り返され、ＯＦＤＭシンボル２とＯＦＤＭシンボル４の場合、第１層及び第２層空間パイロットトーンは隣接シンボルからオフセットを置いた中間のトーン１１で始まり、１０トーンごとに繰り返されている。したがって２層送信の場合、第１層及び第２層空間パイロットトーンのサポートにかかる帯域幅オーバーヘッドは１０の内の１、すなわち１つのＯＦＤＭシンボル当たり１０パーセントとなる。

図７Ｃは、ＯＦＤＭシンボル１−４の半スロットにまたがる３層送信を示す。各ＯＦＤＭシンボルに見られるとおり、第１層空間パイロットトーンは２９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返し、第２層空間パイロットトーンは２９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返し、第３層空間パイロットトーンは２９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返している。第１層、第２層、及び第３層空間パイロットトーンはＯＦＤＭシンボル１−４沿いに互い違いなっており、第１層、第２層、及び第３層空間パイロットトーンは１０トーンごとに繰り返され、９データトーンおきに１トーンを占めている。１８０トーンＯＦＤＭシンボルなら１８個の第１層、第２層、及び第３層空間パイロットトーンがある。したがって３層送信の場合、第１層、第２層、及び第３層空間パイロットトーンのサポートにかかる帯域幅オーバーヘッドは１０の内の１、すなわち１つのＯＦＤＭシンボル当たり１０パーセントとなる。

図７Ｄは、ＯＦＤＭシンボル１−４の半スロットにまたがる４層送信を示す。各ＯＦＤＭシンボルに見られるとおり、第１層空間パイロットトーンは１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返し、第２層空間パイロットトーンは１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返し、第３層空間パイロットトーンは１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返し、第４層空間パイロットトーンは１９データトーンおきに１トーンを占めながら繰り返している。第１層、第２層、第３層、及び第４層空間パイロットトーンはＯＦＤＭシンボル１−４沿いに互い違いなっており、第１層、第２層、第３層、及び第４層空間パイロットトーンは５トーンごとに繰り返され、４データトーンおきに１トーンを占める。１８０トーンＯＦＤＭシンボルなら３６個の第１層、第２層、第３層、及び第４層空間パイロットトーンがある。したがって４層送信の場合、第１層、第２層、第３層、及び第４層空間パイロットトーンのサポートにかかる帯域幅オーバーヘッドは５の内の１、すなわち１つのＯＦＤＭシンボル当たり２０パーセントとなる。

様々な層空間パイロットトーンは１セット当たりＰ個のパイロットサブバンド上で別々のシンボル期間中に送信されるため、この交互交代パイロット方式により、ＭＩＭＯ受信機は、１シンボル期間中のパイロット送信に使うサブバンド数を増やすことなく、それぞれのサブバンド以外についてもパイロット観測を得ることができる。どんなパイロット送信方式でも、ＭＩＭＯ受信機は様々なチャネル推定手法を用いてそれぞれの受信シンボルからチャネルの周波数応答推定を導き出すことができる。

図８は、アクセスポイント１１０におけるＴＸ空間処理部８３０と送信装置８３２との一実施形態のブロック図を示す。ＴＸ空間処理部８３０は、パイロット生成部９１０と、データ空間処理部９２０と、Ｔ個の送信アンテナに対応するＴ個の多重化部（Ｍｕｘ）９３０ａ〜９３０ｔとを含む。

パイロット生成部９１０はＭＩＭＯ端末のためＴ個の複合パイロットを生成する。サブバンドの複合空間パイロットトーンは、上述した空間層送信に従って生成される。

データ空間処理部９２０はＴＸデータ処理部８２０からデータシンボルを受信し、これらのデータシンボルに対し空間処理を行う。例えば、データ空間処理部９２０はＴ個の送信アンテナの場合にデータシンボルをＴ個のサブストリームに逆多重化する。データ空間処理部９２０は、システム設計次第では、これらのサブストリームに対し追加の空間処理を行う場合とそうでない場合とがある。各多重化部９３０はデータ空間処理部９２０からのデータシンボルサブストリームとそれぞれの送信アンテナに対応する送信シンボルとを受信し、データシンボルを送信シンボルにより多重化し、出力シンボルストリームを提供する。

各送信装置８３２はそれぞれの出力シンボルストリームを受信し、処理する。各送信装置８３２の中で、ＩＦＦＴ装置９４２は合計Ｋ個のサブバンドに対し１セット当たりＫ個の出力シンボルをＫポイントＩＦＦＴを用いて時間領域に変換し、Ｋ個の時間領域チップを含む変換済みシンボルを提供する。サイクリックプレフィックス生成部９４４は、各々の変換済みシンボルの一部分を繰り返してＫ＋Ｃ個のチップを含むＯＦＤＭシンボルを形成し、ここでＣは繰り返されるチップの数である。この繰り返される部分はサイクリックプレフィックスと呼ばれ、無線チャネルで遅延拡散の抑止に役立てられる。ＴＸ無線周波（ＲＦ）装置９４６はＯＦＤＭシンボルストリームを１つ以上のアナログ信号に変換し、さらにこのアナログ信号を増幅、フィルタ、周波数アップ変換（upconvert）することにより変調済み信号を生成し、この変調済み信号は対応するアンテナ８３４から送信される。サイクリックプレフィックス生成部９４４及び／またはＴＸＲＦ装置９４６もまた、自身の送信アンテナのため周期遅延を提供することがある。

図９は、マルチアンテナＯＦＤＭシステムにおけるＭＩＭＯ端末１２０ｂのブロック図を示す。ＭＩＭＯ端末１２０ｂにおいて、Ｒ個のアンテナ８５２ａ〜８５２ｒはＴ個の変調済み信号を受信し、各アンテナ８５２は受信した信号をそれぞれの受信装置８５４に提供する。各々の受信装置８５４は、送信装置によって遂行される処理に対し相補的な処理を遂行し、さらに（１）受信したデータシンボルをＲＸ空間処理部８６０ｙに提供し、（２）受信したパイロットシンボルを制御部８８０ｙの中にあるチャネル推定部８８４ｙに提供する。チャネル推定部８８４ｙはＭＩＭＯ受信機のためチャネル推定を行い、ＭＩＭＯチャネル応答推定を提供する。ＲＸ空間処理部８６０ｙは、Ｒ個の受信装置８５４ａ〜８５４ｒから受信したＲ個のデータシンボルストリームに対しＭＩＭＯチャネル応答推定により空間処理を遂行し、検出されたシンボルを提供する。ＲＸデータ処理部８７０ｙは、検出されたシンボルにシンボル逆マップと逆インターリーブと復号化とを行い、復号化されたデータを提供する。制御部８８０ｙはＭＩＭＯ端末１２０ｂにある様々な処理装置の動作を制御し、記憶装置８８２ｙは制御部８８０ｙによって使用されるデータ及び／またはプログラムコードを格納する。

当業者なら、様々な技術・手法のいずれかを用いて情報と信号を表現できることを理解するであろう。例えば、上の説明の全体を通じて言及されているデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場または磁性粒子、光場または光粒子、またはこれらの組み合わせによって表現できる。

当業者はさらに、ここでの開示との関係で説明した様々な例証的論理ブロック、モジュール、回路、及びアルゴリズムステップを、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはこれらの組み合わせとして実装できることを察するであろう。このハードウェア及びソフトウェアの互換性を明確に例証するため、様々な例証的コンポーネント、ブロック、モジュール、回路、及びステップを、大概はそれらの機能の点から上述した。かかる機能をハードウェアまたはソフトウェアとして実装するか否かは、特定の用途とシステム全体にかかる設計上の制約次第で決まる。当業者は、説明した機能を用途ごとに異なるやり方で実装できるが、かかる実装決定は本開示の範囲からの逸脱を招くものと解釈してはならない。

本明細書での開示との関係で説明した様々な例証的論理ブロック、モジュール、及び回路は、本明細書で説明した機能を遂行するよう設計された汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）またはその他プログラム可能論理素子、個別ゲートまたはトランジスタロジック、個別ハードウェアコンポーネント、またはこれらの組み合わせにより実装または遂行できる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってよく、ただしプロセッサは代案において、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであってよい。プロセッサはまた、演算装置の組み合わせとして、例えばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つ以上のマイクロプロセッサ、または他の何らかのかかる構成として、実装できる。

ここでの開示との関係で説明した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアで直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで、または両者の組み合わせで、具現できる。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当分野で公知の他の何らかの形をとる記憶媒体の中にあってよい。代表的記憶媒体はプロセッサへ結合され、かくしてプロセッサは記憶媒体から情報を読み取ることができ、且つこれへ情報を書き込むことができる。記憶媒体は代案において、プロセッサに一体化されてよい。プロセッサと記憶媒体はＡＳＩＣの中にあってよい。ＡＳＩＣはユーザ端末の中にあってよい。プロセッサと記憶媒体は代案において、個別コンポーネントとしてユーザ端末の中にあってよい。

本開示の先の説明は、当業者が本開示を製作または使用することを可能にするため提供されている。本開示に対する様々な修正は当業者にとって自明であり、本明細書に定める一般原理は本開示の精神または範囲から逸脱することなく他のバリエーションに応用できる。よって本開示は本明細書で説明した例に限定されることを意図せず、ここで開示した原理と新規の特徴とに相応の最も広い範囲が認められるべきものである。

高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムを示す。ＣＤＭをサポートするシングルキャリアスロット構造を示す。ＯＦＤＭをサポートするシングルキャリアスロット構造を示す。高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムにおける送信機と受信機のブロック図。レガシーチャネルと非レガシーチャネルでＯＦＤＭをサポートするマルチキャリアスロット構造を示す。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムのサブバンド構造を示す。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムの空間パイロット構造を示す。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムの空間パイロット構造を示す。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムの空間パイロット構造を示す。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムの空間パイロット構造を示す。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムにおける送信機のブロック図。ＯＦＤＭをサポートする高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムにおける受信機のブロック図を示す。

Claims

無線通信システムにおいてパイロットを送信する方法であって、
単一層送信のための第１層パイロットを生成することと、
第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第１層パイロットを繰り返すことと、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第１層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第１層パイロットを繰り返すこと、そして
前記単一層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信することと、
を含む方法。
２層送信のための第２層パイロットを生成することと、
前記第１層パイロットからオフセットを置いて第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第２層パイロットを繰り返すことと、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第２層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第２層パイロットを繰り返すことと、そして
前記２層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
３層送信のための第３層パイロットを生成することと、
前記第１及び第２層パイロットからオフセットを置いて第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第３層パイロットを繰り返すことと、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第３層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第３層パイロットを繰り返すことと、そして
前記３層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信することとをさらに含む、請求項２に記載の方法。
４層送信のための第４層パイロットを生成することと、
前記第１、第２、及び第３層パイロットからオフセットを置いて第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第４層パイロットを繰り返すことと、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第４層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第４層パイロットを繰り返すことと、そして
前記４層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信することとをさらに含む、請求項３に記載の方法。
前記第１及び第２層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルにわたって同じサブバンドの中で交互に配置される、請求項２に記載の方法。
前記第１、第２、及び第３層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの内の少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルに隣接する前記第１、第２、及び第３のＯＦＤＭシンボルにわたって同じサブバンドの中で交互に配置される、請求項３に記載の方法。
前記第１、第２、第３、及び第４層パイロットは、前記第１、第２、及び第３のＯＦＤＭシンボルの内の少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルに隣接する前記第１、第２、第３、及び第４のＯＦＤＭシンボルにわたって同じサブバンドの中で交互に配置される、請求項６に記載の方法。
前記第１層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約５パーセントを占める、請求項１に記載の方法。
前記第１及び第２層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約１０パーセントを占める、請求項２に記載の方法。
前記第１、第２、及び第３層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約１０パーセントを占める、請求項３に記載の方法。
前記第１、第２、第３、及び第４層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約２０パーセントを占める、請求項４に記載の方法。
無線通信システムにおける装置であって、
送信層数に基づき少なくとも１つのパイロットを生成するよう機能するパイロット生成部であり、前記少なくとも１つのパイロットの各々は、第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって繰り返され、さらに隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記少なくとも１つのパイロットとは別のパイロットからオフセットを置いて繰り返されるパイロット生成部と、そして
複数の送信アンテナを通じて前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々をそれぞれの送信層数で送信するよう機能する複数の送信装置と、
を備える装置。
前記少なくとも１つのパイロットは、単一層送信のための第１層パイロットを含み、前記第１層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたってオフセットされる、請求項１２に記載の装置。
前記少なくとも１つのパイロットは、２層送信のための第１層パイロットと第２層パイロットとを含み、前記第１及び第２層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたってオフセットされる、請求項１２に記載の装置。
前記少なくとも１つのパイロットは、３層送信のための第１層パイロットと、第２層パイロットと、第３層パイロットとを含み、前記第１、第２、及び第３層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたってオフセットされる、請求項１２に記載の装置。
前記少なくとも１つのパイロットは、４層送信のための第１層パイロットと、第２層パイロットと、第３層パイロットと、第４層パイロットとを含み、前記第１、第２、第３、及び第４層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたってオフセットされる、請求項１２に記載の装置。
前記第１及び第２層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルにわたって同じサブバンドの中で交互に配置される、請求項１４に記載の装置。
前記第１、第２、及び第３層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの内の少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルに隣接する前記第１、第２、及び第３のＯＦＤＭシンボルにわたって同じサブバンドの中で交互に配置される、請求項１５に記載の装置。
前記第１、第２、第３、及び第４層パイロットは、前記第１、第２、及び第３のＯＦＤＭシンボルの内の少なくとも１つのＯＦＤＭシンボルに隣接する前記第１、第２、第３、及び第４のＯＦＤＭシンボルにわたって同じサブバンドの中で交互に配置される、請求項１６に記載の装置。
前記第１層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約５パーセントを占める、請求項１３に記載の装置。
前記第１及び第２層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約１０パーセントを占める、請求項１４に記載の装置。
前記第１、第２、及び第３層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約１０パーセントを占める、請求項１５に記載の装置。
前記第１、第２、第３、及び第４層パイロットは、前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルの各々の前記サブバンドの約２０パーセントを占める、請求項１６に記載の装置。
無線通信システムにおける装置であって、
単一層送信のための第１層パイロットを生成する手段と、
第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第１層パイロットを繰り返す手段と、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第１層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第１層パイロットを繰り返す手段と、そして
前記単一層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信する手段と、
を備える装置。
２層送信のための第２層パイロットを生成する手段と、
前記第１層パイロットからオフセットを置いて第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第２層パイロットを繰り返す手段と、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第２層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第２層パイロットを繰り返す手段と、そして
前記２層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信する手段とをさらに備える、請求項２４に記載の装置。
３層送信のための第３層パイロットを生成する手段と、
前記第１及び第２層パイロットからオフセットを置いて第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第３層パイロットを繰り返す手段と、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第３層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第３層パイロットを繰り返す手段と、そして
前記３層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信する手段とをさらに備える、請求項２５に記載の装置。
４層送信のための第４層パイロットを生成する手段と、
前記第１、第２、及び第３層パイロットからオフセットを置いて第１のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第４層パイロットを繰り返す手段と、
前記第１のＯＦＤＭシンボルの前記第４層パイロットからオフセットを置いて隣接する第２のＯＦＤＭシンボルのサブバンドにわたって前記第４層パイロットを繰り返す手段と、そして
前記４層送信で前記第１及び第２のＯＦＤＭシンボルを送信する手段とをさらに備える、請求項２６に記載の装置。
無線通信システムにおいてチャネル推定を行う方法であって、
第１層パイロットを各々含み、隣接するもの同士がサブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第１層パイロットを含む受信シンボルを複数の受信アンテナを通じて入手することと、そして
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため前記第１層パイロットに基づき前記受信シンボルを処理することと、
を含む方法。
第２層パイロットを各々さらに含む、隣接するもの同士が前記サブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第２層パイロットを含む受信シンボルを複数の受信アンテナを通じて入手することと、そして
前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため前記第１及び第２層パイロットに基づき前記受信シンボルを処理することとをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
第３層パイロットを各々さらに含む、隣接するもの同士が前記サブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第３層パイロットを含む受信シンボルを複数の受信アンテナを通じて入手することと、そして
前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため前記第１、第２、及び第３層パイロットに基づき前記受信シンボルを処理することとをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
第４層パイロットを各々さらに含む、隣接するもの同士が前記サブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第４層パイロットを含む受信シンボルを複数の受信アンテナを通じて入手することと、そして
前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため前記第１、第２、第３層、及び第４層パイロットに基づき前記受信シンボルを処理することとを含む、請求項３０に記載の方法。
無線通信システムにおける装置であって、
第１層パイロットを各々含む、隣接するもの同士がサブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第１層パイロットを含む受信シンボルを提供するよう機能する複数の受信装置と、そして
複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため前記第１層パイロットに基づき前記受信シンボルを処理するよう機能するチャネル推定部と、
を備える装置。
前記受信シンボルはさらに第２層パイロットを各々含み、前記受信シンボルの隣接するもの同士は前記サブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第２層パイロットを含み、前記第１及び第２層パイロットは、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため処理される、請求項３２に記載の装置。
前記受信シンボルはさらに第３層パイロットを各々含み、前記受信シンボルの隣接するもの同士は前記サブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第３層パイロットを含み、前記第１、第２、及び第３層パイロットは、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため処理される、請求項３３に記載の装置。
前記受信シンボルはさらに第４層パイロットを各々含み、前記受信シンボルの隣接するもの同士は前記サブバンドの中で互いにオフセットを置いて前記第４層パイロットを含み、前記第１、第２、第３、及び第４層パイロットは、前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナとの間で複数のチャネルの推定を得るため処理される、請求項３４に記載の装置。