JP2010537548A - 多重アンテナシステムにおけるパイロット副搬送波の割当方法 - Google Patents

多重アンテナシステムにおけるパイロット副搬送波の割当方法 Download PDF

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Abstract

ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を用いるＭＩＭＯ（Multiple-input multiple-output）アンテナシステムにおいてダウンリンク及びアップリンク通信に用いるためのパイロット副搬送波の割当方法及びパイロット副搬送波割当を用いる無線通信システムを提供する。この方法は、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供する段階と、時間領域及び周波数領域で、第１アンテナに対する第１パイロット副搬送波及び第２アンテナに対する第２パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階と、を含み、この交互する第１パイロット副搬送波及び第２パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で９副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。
【選択図】図９

Description

本発明は、無線通信に係り、特に、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）アンテナシステムを含む無線通信システムにおいてパイロット副搬送波を割り当てる方法に関するものである。
ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers） ８０２.１６標準は、広帯域無線接続（broadband wireless access）を支援するための技術及びプロトコルを提供する。１９９９年から標準化が進み、２００１年にＩＥＥＥ ８０２.１６−２００１が承認された。これは、‘WirelssMAN-SC'という単一搬送波（single carrier）物理層に基づく。以降、２００３年に承認されたＩＥＥＥ ８０２.１６ａ標準では、物理層に‘WirelssMAN-SC’の他に、‘WirelssMAN-OFDM’と‘WirelssMAN-OFDMA’がさらに追加された。ＩＥＥＥ ８０２.１６ａ標準が完了した後、改正された（revised）ＩＥＥＥ ８０２.１６−２００４標準が２００４年に承認された。ＩＥＥＥ ８０２.１６−２００４標準の欠陥（bug）と誤り（error）を修正するために‘corrigendum'という形式でＩＥＥＥ ８０２.１６−２００４／Ｃｏｒ１が２００５年に完了した。
ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output Antennas）技術は、多重送信アンテナと多重受信アンテナを用いてデータの送受信効率を向上させる。ＩＥＥＥ ８０２.１６ａ標準からＭＩＭＯ技術が導入され、現在も引き続き補完が行われている。
ＭＩＭＯ技術は、空間多重化（Spatial multiplexing）手法と空間ダイバーシティ（Spatial diversity）手法とに区分される。空間多重化手法によると、互いに異なるデータを同時に伝送することによってシステムの帯域幅を増加させずに高速のデータを伝送する。空間ダイバーシティ手法によると、多重送信アンテナで同一のデータを伝送してダイバーシティを得ることによって、データの信頼性を増大させる。
受信機は、送信機から受信したデータを復元するためにチャネルを推定する必要がある。チャネル推定は、フェーディング（fading）による急激な環境変化によって生じる信号の歪みを補償して、伝送信号を復元する過程のことをいう。一般に、チャネル推定のためには、送信機と受信機の両方が知っているパイロット（pilot）が必要である。
ＭＩＭＯシステムで、信号は、各アンテナに対応するチャネルを経る。したがって、パイロットを多重アンテナを考慮して配置する必要がある。アンテナの数が増加するにつれてパイロットの数も増加する場合は、アンテナの数を増加させてデータ伝送率を増加させようとした意図に符合しない。
また、従来技術では、各パーミュテーション（分散／ＡＭＣ）方法別にそれぞれ異なるパイロット割当構造が設計されて使用されてきた。これは、従来のＩＥＥＥ ８０２.１６ｅシステムにおいてパーミュテーション方法が時間上で分離されていたため、各パーミュテーション別にそれぞれ最適化した構造が設計可能になったからである。もし、パーミュテーション方法が時間上に共存する場合、一つの単一化した基本データ割当構造が必要とされる。
また、従来技術では、パイロットオーバーヘッドが深刻であり、伝送率低下という問題点を抱えていた。また、隣接するセルやセクター間に同一のパイロット構造を適用するため、セルやセクター間に衝突がおきる恐れがあった。そこで、ＭＩＭＯシステムでパイロットを効率的に割り当てる手法が望まれている。
本発明の目的は、ＭＩＭＯシステムを含む無線通信システムで効率的にパイロット副搬送波を割り当てる方法を提供することにある。
上記本発明の目的は、複数のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）シンボルと複数の副搬送波にわたってＭＩＭＯアンテナシステムにおける複数のアンテナに対するパイロット副搬送波を割り当てる方法を提供することによって達成することができる。この方法は、複数のアンテナに対する各パイロット副搬送波を各ＯＦＤＭシンボルごとに同一の個数で割り当てる。これらのパイロット副搬送波は、２パイロット副搬送波対を形成して、時間領域で、隣接する２ ＯＦＤＭシンボル上で交互に配列されるように割り当てられる。
本発明の一実施形態によると、ＯＦＤＭ変調を用いるＭＩＭＯアンテナシステムにおいてダウンリンク及びアップリンク通信に用いるためのパイロット副搬送波の割当方法が提供される。この方法は、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供する段階と、下記の式：
ここで、Ｐｉは、ｉ番目のアンテナのパイロットインデックスを表し、ｋ＝０，１，…，Ｎpilotであり、ｉ＝(ｎｓ＋ｉ) ｍｏｄ ２であり、
はｎよりも小さい整数を表す。
によるパイロット位置を割り当てる段階と、を含む。
本発明の一実施形態によると、ＯＦＤＭ変調を用いるＭＩＭＯアンテナシステムにおいてダウンリンク及びアップリンク通信の少なくとも一方に用いるためのパイロット副搬送波の割当方法は、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供する段階と、時間領域及び周波数領域の少なくとも一方で、第１アンテナに対する第１パイロット副搬送波及び第２アンテナに対する第２パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階と、を含み、ここで、前記交互する第１パイロット副搬送波及び第２パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、前記第１所定数は９である。
本発明の一側面において、２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第１パイロット副搬送波はそれぞれ、第２所定数の副搬送波間隔でシフトし、２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第２パイロット副搬送波はそれぞれ、第２所定数の副搬送波間隔でシフトして、周波数選択性を異ならせ、前記第２所定数は、３の倍数である。各ＯＦＤＭシンボルは、前記第１及び第２パイロット副搬送波を含む。好ましくは、各ＯＦＤＭシンボルの前記第１及び第２パイロット副搬送波の個数はそれぞれ同一である。好ましくは、前記第２所定数は、３である。前記フレーム構造は、アップリンク及びダウンリンク通信の一方に用いられる。
本発明の他の側面において、上記方法は、時間領域及び周波数領域で、第３アンテナに対する第３パイロット副搬送波及び第４アンテナに対する第４パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階をさらに含み、ここで、前記交互する第３パイロット副搬送波及び第４パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。好ましくは、周波数領域で、前記第１パイロット副搬送波は前記第３パイロット副搬送波と隣接し、前記第２パイロット副搬送波は前記第４パイロット副搬送波と隣接する。好ましくは、前記第１パイロット副搬送波及び第３パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔され、前記第２パイロット副搬送波及び第４パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔される。
本発明の一つの側面において、上記方法は、時間領域及び周波数領域で、第５アンテナに対する第５パイロット副搬送波及び第６アンテナに対する第６パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階であって、前記交互する第５パイロット副搬送波及び第６パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる段階と；時間領域及び周波数領域で、第７アンテナに対する第７パイロット副搬送波及び第８アンテナに対する第８パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階であって、前記交互する第７パイロット副搬送波及び第８パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる段階と；をさらに含み、ここで、前記第５パイロット副搬送波は、周波数領域で、前記第３及び第７パイロット副搬送波と隣接するとともに、前記第３及び第７パイロット副搬送波の間に配置され、前記第６パイロット副搬送波は、周波数領域で、前記第４及び第８パイロット副搬送波と隣接するとともに、前記第４及び第８パイロット副搬送波の間に配置される。本発明の他の側面において、前記第５パイロット副搬送波及び前記第７パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔され、前記第６パイロット副搬送波及び前記第８パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔される。
前記フレーム構造は、ＦＵＳＣ（Full Usage of Subchannels）パーミュテーションモードタイプに用いられることができる。前記フレーム構造は、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）パーミュテーションモードタイプに用いられることもできる。好ましくは、一番目のＯＦＤＭシンボルの前記第１パイロット副搬送波の開始位置は、少なくとも１副搬送波だけオフセットされる。
本発明の一実施形態によると、ダウンリンク及びアップリンク通信のためにＯＦＤＭ変調を用いる無線通信システムは、アンテナと、前記ＭＩＭＯアンテナに動作可能に連結されたＯＦＤＭ変調器と、前記ＯＦＤＭ変調器に動作可能に連結されたプロセッサと、を含む。このプロセッサは、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供し、また、下記の式：
ここで、Ｐｉは、ｉ番目のアンテナのパイロットインデックスを表し、ｋ＝０，１，…，Ｎpilotであり、ｉ＝(ｎｓ＋ｉ) ｍｏｄ ２であり、
はｎよりも小さい整数を表す。
によるパイロット位置を割り当てるように構成される。
本発明の一実施形態によると、ダウンリンク及びアップリンク通信のためにＯＦＤＭ変調を利用し、また、ＭＩＭＯアンテナと、前記ＭＩＭＯアンテナに動作可能に連結されたＯＦＤＭ変調器と、前記ＯＦＤＭ変調器に動作可能に連結されたプロセッサと、を含む無線通信システムにおいて、前記プロセッサは、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供し、また、時間領域及び周波数領域の少なくとも一方で、第１アンテナに対する第１パイロット副搬送波及び第２アンテナに対する第２パイロット副搬送波を交互に割り当てるように構成され、ここで、前記交互する第１パイロット副搬送波及び第２パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、前記第１所定数は９である。好ましくは、２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第１パイロット副搬送波はそれぞれ、第２所定数の副搬送波の間隔でシフトし、２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第２パイロット副搬送波はそれぞれ前記第２所定数の副搬送波の間隔でシフトして、周波数選択性を異ならせ、前記第２所定数は３の倍数である。
本発明の一側面において、前記プロセッサは、アップリンク及びダウンリンク通信の少なくとも一方に使用するためにシンボル及びパイロットを副搬送波に割り当てる副搬送波割当器を含む。該プロセッサは、入力ストリームをエンコーディングして、符号化されたデータ（coded word）を形成するチャネルエンコーダと、前記符号化されたデータを信号星座上の位置を表現するシンボルにマッピングするマッパーと、前記シンボルを処理するＭＩＭＯ処理器と、をさらに含む。
添付の図面は、本発明の追加的な理解を提供するために含まれ、本発明の原理を説明するために提供される説明と共に本発明の実施形態を示す。
多重アンテナを有する送信機を示すブロック図である。 多重アンテナを有する受信機を示すブロック図である。 フレーム構造の一例を示す図である。 ＰＵＳＣで２送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図である。 ＦＵＳＣで２送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図である。 ＰＵＳＣで４送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図である。 ＦＵＳＣで４送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図である。 表２の各ケースをパイロットオーバーヘッドの割合と保護副搬送波の割合で示すグラフである。 ２送信アンテナに対するパイロット配置の一例を示す例示図である。 ４送信アンテナに対するパイロット配置の一例を示す例示図である。 ３または４送信アンテナに対するパイロット配置を数式化した例示図である。 ２送信アンテナに対するパイロット配置の他の例を示す例示図である。 ２送信アンテナに対するパイロット配置のさらに他の例を示す例示図である。 ４送信アンテナに対するパイロット配置の他の例を示す例示図である。 ４送信アンテナに対するパイロット配置のさらに他の例を示す例示図である。 それぞれ、本発明の一実施形態によって８本アンテナを利用するシステムにおけるパイロット副搬送波割当構造を示す図である。 それぞれ、本発明の一実施形態によって８本アンテナを利用するシステムにおけるパイロット副搬送波割当構造を示す図である。 それぞれ、本発明の一実施形態によって８本アンテナを利用するシステムにおけるパイロット副搬送波割当構造を示す図である。 ４Ｔｘシステム及び８Ｔｘシステムでそれぞれ、セルごとに異なるパイロット副搬送波割当オフセットを割り当てる実施形態を示す図である。 ４Ｔｘシステム及び８Ｔｘシステムでそれぞれ、セルごとに異なるパイロット副搬送波割当オフセットを割り当てる実施形態を示す図である。 図２０に示す８Ｔｘシステムに対する他の実施例を示す図である。 本発明の他の実施形態によるパイロット副搬送波割当パターンを示す図である。 本発明の一実施形態によって２Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。 本発明の一実施形態によって２Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。 本発明の一実施形態によって２Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。 本発明の一実施形態によって４Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。 本発明の一実施形態によって４Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。 本発明の一実施形態によって４Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。図面中、同一の構成要素には同一の参照符号を付する。
以下の技術は、様々な無線通信システムに利用することができる。無線通信システムは、音声、パケットデータなどといった多様な通信サービスを提供するために広く配置される。この技術はダウンリンク（downlink）またはアップリンク（uplink）に利用されることができる。一般に、ダウンリンクは、基地局（base station; BS）から端末（user equipment; UE）への通信を意味し、アップリンクは、端末から基地局への通信を意味する。基地局は、通常、端末と通信する固定した地点（fixed station）を指し、ノードＢ（node-B）、ＢＴＳ（base transceiver system）、アクセスポイント（access point）等の用語と呼ぶこともできる。端末は、固定したり移動性を有したりすることができ、ＭＳ（mobile station）、ＵＴ（user terminal）、ＳＳ（subscriber station）、無線機器（wireless device）等の用語と呼ぶこともできる。
以下では、新しいシステムのための効率的なパイロット構造を提案する。新しいシステムの例をＩＥＥＥ ８０２.１６ｍシステムとして重点的に説明するが、その他のシステムにも同じ原理により適用されることができる。
通信システムは、多重入力多重出力（multiple-input multiple-output; MIMO）システムまたは多重入力シングル出力（multiple-input single-output; MISO）システムとすることができる。ＭＩＭＯシステムは、複数の伝送アンテナと複数の受信アンテナを使用する。ＭＩＳＯシステムは、複数の伝送アンテナと一つの受信アンテナを使用する。
図１は、多重アンテナを有する送信機を示すブロック図である。図１を参照すると、送信機１００は、チャネルエンコーダ１２０、マッパー１３０、ＭＩＭＯ処理器１４０、副搬送波割当器１５０及びＯＦＤＭ変調器１６０を含む。
チャネルエンコーダ１２０は、入力されるストリームを、定められたコーディング方式によってエンコーディングして、符号化されたデータ（coded word）を生成する。マッパー１３０は、符号化されたデータを信号星座（signal constellation）上の位置を表現するシンボルとしてマッピングする。マッパー１３０での変調方式（modulation scheme）には制限がなく、ｍ−ＰＳＫ（m-Phase Shift Keying）またはｍ−ＱＡＭ（m-Quadrature Amplitude Modulation）とすることができる。
ＭＩＭＯ処理器１４０は、入力シンボルを送信アンテナ１９０−１，…，１９０−ＮｔによるＭＩＭＯ方式で処理する。例えば、ＭＩＭＯ処理器１４０は、コードブック（code book）ベースのプリコーディングを行うことができる。
副搬送波割当器１５０は、入力シンボルとパイロットを副搬送波に割り当てる。パイロットは、各送信アンテナ１９０−１，…，１９０−Ｎｔ別に配置される。パイロットは、チャネル推定またはデータ復調のために使われる送信機１００と受信機（図２の２００）の両者とも知っている信号であり、基準信号（reference signal）ともいう。ＯＦＤＭ変調器１６０は、入力シンボルをＯＦＤＭ変調してＯＦＤＭシンボルを出力する。
ＯＦＤＭ変調器１６０は、入力シンボルにＩＦＦＴ（Inverse fast Fourier transform）を行うことができ、ＩＦＦＴを行った後にＣＰ（Cyclic prefix）をさらに挿入することができる。ＯＦＤＭシンボルは、各送信アンテナ１９０−１，…，１９０−Ｎｔから送信される。
図２は、多重アンテナを有する受信機を示すブロック図である。図２を参照すると、受信機２００は、ＯＦＤＭ復調器２１０、チャネル推定器２２０、ＭＩＭＯ後処理器２３０、デマッパー２４０及びチャネルデコーダ２５０を含む。
受信アンテナ２９０−１，…，２９０−Ｎｒから受信した信号は、ＯＦＤＭ復調器２１０によりＦＦＴ（fast Fourier transform）が行われる。チャネル推定器２２０は、パイロットを用いてチャネルを推定する。ＭＩＭＯ後処理器２３０は、ＭＩＭＯ処理器１４０に対応する後処理を行う。デマッパー２４０は、入力シンボルを、符号化されたデータにデマッピングし、チャネルデコーダ２５０は、符号化されたデータをデコーディングして元のデータに復元する。
図３は、フレーム構造の一例を示す図である。フレームは、物理的仕様により使用される固定した時間の間のデータシーケンスである。これは、ＩＥＥＥ標準８０２．１６−２００４“Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access systems”（以下、参照文献１という。）の８.４.４.２節を参照すれば良い。
図３を参照すると、フレームは、ダウンリンク（ＤＬ）フレーム及びアップリンク（ＵＬ）フレームを含む。時間分割二重（Time Division Duplex）は、アップリンクとダウンリンク伝送が同一周波数を共有するが、ぞれぞれ異なる時間に起きる方式である。ダウンリンクフレームは、アップリンクフレームよりも時間的に先になる。ダウンリンクフレームは、プリアンブル（preamble）、ＦＣＨ（Frame Control Header）、ＤＬ（Downlink）−ＭＡＰ、ＵＬ（Uplink）−ＭＡＰ、バースト領域の順番で始まる。アップリンクフレームとダウンリンクフレームとを区分するための保護時間（guard time）が、フレームの中間部分（ダウンリンクフレームとアップリンクフレームとの間）と末尾の部分（アップリンクフレームの次の部分）に挿入される。ＴＴＧ（transmit/receive transition gap）は、ダウンリンクバーストとそれに続く（subsequent）アップリンクバーストとの間のギャップである。ＲＴＧ（receive/transmit transition gap）は、アップリンクバーストとそれに続くダウンリンクバーストとの間のギャップである。
プリアンブルは、基地局と端末間の初期同期、セル探索、周波数オフセット及びチャネル推定に使用される。ＦＣＨは、ＤＬ−ＭＡＰメッセージの長さとＤＬ−ＭＡＰのコーディング方式（coding scheme）情報を含む。ＤＬ−ＭＡＰは、ＤＬ−ＭＡＰメッセージが伝送される領域である。ＤＬ−ＭＡＰメッセージは、ダウンリンクチャネルの接続を定義する。ＤＬ−ＭＡＰメッセージは、ＤＣＤ（Downlink Channel Descriptor）の構成変化カウント及び基地局ＩＤ（identifier）を含む。ＤＣＤは、現在マップに適用されるダウンリンクバーストプロファイル（downlink burst profile）を記述する。ダウンリンクバーストプロファイルは、ダウンリンク物理チャネルの特性を意味し、ＤＣＤは、ＤＣＤメッセージを通じて周期的に基地局により伝送される。
ＵＬ−ＭＡＰは、ＵＬ−ＭＡＰメッセージが伝送される領域である。ＵＬ−ＭＡＰメッセージは、アップリンクチャネルの接続を定義する。ＵＬ−ＭＡＰメッセージは、ＵＣＤ（Uplink Channel Descriptor）の構成変化カウント、ＵＬ−ＭＡＰにより定義されるアップリンク割当の有効開始時刻を含む。ＵＣＤは、アップリンクバーストプロファイル（uplink burst profile）を記述する。アップリンクバーストプロファイルは、アップリンク物理チャネルの特性を意味し、ＵＣＤは、ＵＣＤメッセージを通じて周期的に基地局により伝送される。
以下では、スロット（slot）は、最小限の可能なデータ割当ユニットで、時間及びサブチャネル（subchannel）で定義される。サブチャネルの数は、ＦＦＴ大きさと時間−周波数マッピングに従う。サブチャネルは、複数の副搬送波を含み、サブチャネル当たりの副搬送波の数は、パーミュテーション（permutation）方式によって異なってくる。パーミュテーションは、論理的なサブチャネルを物理的な副搬送波にマッピングすることを意味する。ＦＵＳＣ（Full Usage of Subchannels）でサブチャネルは４８副搬送波を含み、ＰＵＳＣ（Partial Usage of Subchannels）でサブチャネルは２４または１６副搬送波を含む。セグメント（segment）は、少なくとも一つのサブチャネルの集合を指す。
物理層でデータを物理的な副搬送波にマッピングするために一般的に２段階を経る。その第一の段階で、データが少なくとも一つの論理的なサブチャネル上で少なくとも一つのデータスロットにマッピングされる。第二の段階で、各論理的なサブチャネルは物理的な副搬送波にマッピングされる。これをパーミュテーションという。参照文献１は、ＦＵＳＣ、ＰＵＳＣ、Ｏ−ＦＵＳＣ（Optimal-FUSC）、Ｏ−ＰＵＳＣ（Optional-PUSC）、ＡＭＣ（Adaptive modulation and Coding）などのパーミュテーション方式を開示する。同一のパーミュテーション方式が使用されるＯＦＤＭシンボルの集合をパーミュテーション領域（permutation zone）といい、一つのフレームは、少なくとも一つのパーミュテーション領域を含む。
ＦＵＳＣとＯ−ＦＵＳＣは、ダウンリンク伝送にのみ使用される。ＦＵＳＣは、全てのサブチャネルグループを含む一つのセグメントで構成される。各サブチャネルは、全体物理チャネルを通じて分布する物理的な副搬送波にマッピングされる。このマッピングは、各ＯＦＤＭシンボルごとに変わる。スロットは、一つのＯＦＤＭシンボル上で一つのサブチャネルで構成される。Ｏ−ＦＵＳＣは、パイロットの割り当てられる方式がＦＵＳＣと異なることがある。
ＰＵＳＣは、ダウンリンク伝送とアップリンク伝送の両方に使用される。ダウンリンクで、各物理的なチャネルは、２ ＯＦＤＭシンボル上で１４隣接する（contiguous）副搬送波で構成されるクラスタ（cluster）に区分される。物理チャネルは、６グループ単位でマッピングされる。各グループ内で、パイロットは、各クラスタの固定した位置に割り当てられる。アップリンクで、副搬送波は、３ ＯＦＤＭシンボル上で４隣接する物理的副搬送波で構成されたタイル（tile）に区分される。サブチャネルは、６タイルを含む。各タイルの隅にパイロットが割り当てられる。Ｏ−ＰＵＳＣは、アップリンク伝送にのみ使用され、タイルは、３ ＯＦＤＭシンボル上で３隣接する物理的副搬送波で構成される。パイロットはタイルの中心に割り当てられる。
図４は、ＰＵＳＣで２送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図であり、図５は、ＦＵＳＣで２送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図であり、図６は、ＰＵＳＣで４送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図であり、図７は、ＦＵＳＣで４送信アンテナに対するパイロット配置を示す例示図である。これらは、ＩＥＥＥ標準８０２.１６−２００４／Ｃｏｒ１−２００５“Part 16: Air Interface for Fixed and Mobile Broadband Wireless Access systems; Amendment 2: Physical and Medium Access Control Layers for Combined Fixed and Mobile Operation in Licensed Bands and Corrigendum 1”（以下、参照文献２という。）、8.4.8.1.2.1.1節、8.4.8.1.2.1.2節、8.4.8.2.1節、及び8.4.8.2.2節をそれぞれ参照すればいい。
図４〜図７を参照すると、ＰＵＳＣやＦＵＳＣのような副搬送波割当時にパイロットオーバーヘッドが大きい。特に、１本の送信アンテナを使用する場合には、送信アンテナ当たりパイロットオーバーヘッドを考慮する時、２本以上の送信アンテナに比べてオーバーヘッドがより深刻になる。
表１は、各パーミュテーション方式で送信アンテナの数によるパイロットオーバーヘッドを示す。
ここで、パイロットオーバーヘッドは、パイロットに割り当てられる副搬送波の数を、使用される全体副搬送波の数で割った値である。括弧中の値は、送信アンテナ当たりのパイロットオーバーヘッドを表す。しかも、参照文献２によれば、４または３送信アンテナを使用する場合に、チャネル符号化されたデータに対して穿孔（puncturing）または切断（truncation）を行った後にサブチャネルにデータがマッピングされるという問題が生じる。
次に、多重アンテナのための本発明に係るパイロット構造について説明する。最適のパイロット構造のための設計基準（design criteria）は、下記の通りである。
（１）時間−周波数領域で単一アンテナにおけるパイロットオーバーヘッドは４〜９％程度である。（２）一つのスロットは、２隣接するＯＦＤＭシンボル上で４８副搬送波を含むことができる。（３）パイロット副搬送波は、時間−周波数領域で可能な限り均一に分布する。（４）送信アンテナ当たりにパイロットオーバーヘッドは略同様に維持し、送信アンテナの増加に比例して全体パイロットオーバーヘッドが増加する。ただし、全体パイロットオーバーヘッドを考慮する時、送信アンテナが３本以上の場合は、全体パイロットオーバーヘッドを同一に維持して２０％を越えないようにする。
（５）送信アンテナ数が増加してもサブチャネルへのデータマッピングは影響を受けない。
上記のような条件を活用して、可能な候補群を導き出すために、下記のように要求事項を数学式で表現することができ、これを満たす候補群を導き出せばいい。
(1) (Nused-2*Np) mod Nsub =0
(2) (Nused-2*Np) mod Nsub =0
(3) (Nused-Np) mod Nsub =0
(4) 0.04 <= Np <=0.09
(5) Ng=Nfft - Nused - 1 (DC副搬送波)
(6) (Nused-Np) / Nsub.sym >= Nsch.pusc
ここで、Ｎｕｓｅｄは、使用される副搬送波の数、Ｎｐはパイロット副搬送波の数、Ｎｇは保護副搬送波の数、ＮｆｆｔはＦＦＴの大きさ、Ｎｓｕｂはサブチャネル当たり副搬送波の数、Ｎｓｕｂ.ｓｙｍは、１ＯＦＤＭシンボル上でサブチャネルに割り当てられる副搬送波の数、Ｎｓｃｈ.ｐｕｓｃは、既存ＤＬ−ＰＵＳＣで生成可能なサブチャネルの数である。
表２は、上記設計基準による２６の候補群を示す。
ＦＦＴの大きさによって使用可能な副搬送波（Used SC）、パイロット副搬送波（Pilot SC）及び保護副搬送波（Guard SC）を求め、送信アンテナ数によるサブチャネルを求める。ここで、使用可能な副搬送波は、ＤＣ副搬送波を除外した値である。例えば、ケース（１）で、１送信アンテナでのサブチャネルの数は、（使用可能な副搬送波の数−パイロット副搬送波の数）/（１ ＯＦＤＭシンボル上でサブチャネルに割り当てられる副搬送波の数）＝１６５６−７２／２４＝６６になる。
図８は、表２の各ケースを、パイロットオーバーヘッドの割合と保護副搬送波の割合で示すグラフである。
図８を参照すると、表２に示すケース（１）〜（２６）のうち、システム帯域幅またはそれによるＦＦＴ大きさを考慮する時、５〜２０ＭＨｚまたは５１２〜２０４８ＦＦＴに同一の設計基準で最も適したケースは、（１０）、（２２）及び（２６）であることがわかる。表２で、ケース（１０）、（２２）及び（２６）はいずれも、パイロット間隔が９である。すなわち、本発明の一実施形態では、９副搬送波間隔でパイロットを配置することを提案する。
表３は、提案された副搬送波割当を示す。
パイロット副搬送波を割り当てた後に使用される副搬送波の残りの副搬送波にサブチャネルをマッピングする。この時、通常のＰＵＳＣやＦＵＳＣパーミュテーション方式を適用することができる。
提案された方式によれば、ＰＵＳＣ/ＦＵＳＣで６〜１３％程度の収率（throughput）向上を得ることができる。例えば、従来技術によれば、ＰＵＳＣで６０サブチャネルが得られ、ＦＵＳＣで６４サブチャネルが得られるが、提案された方式によれば６８サブチャネルが得られる。また、多重アンテナを考慮して新しいパーミュテーション方式を適用する場合は、データ穿孔（puncturing）または切断（truncation）による性能低下を防止することができる。
表３のパイロット副搬送波インデックス（Pilot Subcarrier Index）に示された数学式は、ｉ番目アンテナのパイロットインデックスＰｉを表す。これを下記の数学式１で示すこともできる。
ここで、k=0,1,…,Npilot、mi=(ns+i)mod2、i=0,1であり、
は、ｎよりも小さい整数を表す。
数学式１で、因数‘１８'は、１ ＯＦＤＭシンボル上のサブチャネルの副搬送波が１８であることを意味し、因数‘９’は、９副搬送波間隔でパイロット副搬送波が配置されことを意味し、因数‘３'は、スロット単位に３副搬送波間隔でシフトされることを意味する。
図９は、２送信アンテナに対するパイロット配置の一例を示す例示図である。図９を参照すると、一つのスロットは、隣接する２ ＯＦＤＭシンボル上で７２副搬送波を含み、一つのＯＦＤＭシンボル上で、第１アンテナ（アンテナ０）に対するパイロット副搬送波と第２アンテナ（アンテナ１）に対するパイロット副搬送波が、９副搬送波間隔で配置される。また、第１のＯＦＤＭシンボルと第２のＯＦＤＭシンボルで、第１アンテナ（アンテナ０）に対するパイロット副搬送波と第２アンテナ（アンテナ１）に対するパイロット副搬送波は交互に（スイッチングして）配置される。
第２スロットで、パイロット副搬送波を、第１スロットに割り当てられるパイロット副搬送波を全体的に３副搬送波だけシフトして配置する。また、第３スロットで、パイロット副搬送波を、第２スロットで割り当てられるパイロット副搬送波を全体的に３副搬送波だけシフトして配置する。結果として、３スロットごとに同一のパイロット配置が反復される。
パイロット配置において、時間領域でまたは周波数領域で一定の間隔でパイロットを移動させることができ、よって、絶対的な位置を有するのではない。パイロット副搬送波の間隔は維持されながら全体として一定の時間間隔または／及び副搬送波間隔だけシフトすることができる。
図１０は、４送信アンテナに対するパイロット配置の一例を示す例示図である。図１０を参照すると、４個の送信アンテナに対するパイロット副搬送波は、周波数領域または時間領域で隣接する。各送信アンテナに対するパイロット副搬送波は、１２副搬送波間隔で配置される。
第２スロットで、パイロット副搬送波を、第１スロットに割り当てられるパイロット副搬送波を全体として６副搬送波だけシフトして配置する。その結果、２スロットごとに同一のパイロット配置が反復される。
４送信アンテナの場合、２送信アンテナよりもパイロット数が多いので、２送信アンテナのパイロット配置に比べてパイロット間隔を広くさせ、反復されるスロットの循環周期を減らす。
図１１は、３または４送信アンテナに対するパイロット配置を数式化した例示図である。図１１を参照すると、２ ＯＦＤＭシンボル（ｉ＝０，１）と２副搬送波を含む２×２領域でＧ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３をそれぞれ定義する。
４送信アンテナの場合、下記の表４のようにパイロット副搬送波を配置する。これによると図１０の配置と同様になる。
３送信アンテナの場合は、下記の表５のようにパイロット副搬送波を配置する。
４送信アンテナに対するパイロット配置を数式化するために、各ＯＦＤＭシンボル（ｉ＝０，１）上に６パイロット副搬送波集合 Pi 0, Pi 1, Pi 2, Pi 3, Pi 4, Pi 5, Pi 6を考慮する。この時、下記の表６のように示すことができる。
ここで、
でである。したがって、一つのスロットで、４パイロット副搬送波Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３にパイロット副搬送波集合は下記の数学式２のようにマッピングされることができる。
ここで、ｉ＝０，１である。
提案されたパイロット構造によれば、設計基準を満たすパイロットオーバーヘッドを有し、従来技術に比べてオーバーヘッドを５％以上減らすことができる。パイロットオーバーヘッドは、２送信アンテナ５.５５％、３送信アンテナで５．５５％、４送信アンテナで４．１６％にすぎない。
また、送信アンテナの数が増加してもサブチャネルへのデータマッピングに影響を与えず、パーミュテーション方式を簡単にさせることができる。
既存のＩＥＥＥ ８０２.１６−２００４標準に使用される分散された（distributed）サブチャネル生成方式の場合、第１アンテナと第２アンテナに対するパイロット副搬送波をまず割り当て、残りの副搬送波を用いてサブチャネルを構成する。第３アンテナと第４アンテナの場合、割り当てられたサブチャネルを通じてパイロット副搬送波を割り当てて使用するので、アンテナ数によらずに常に同一個数のサブチャネルで構成する。しかし、提案されたパイロット構造によれば、パイロット割当時に、アンテナ数に合わせて必要な量のみを割り当て、残りの部分を用いてサブチャネルを構成することができる。したがって、パイロットオーバーヘッドを最適化しながら、サブチャネルの数も増加させるという利点を有する。
図１２は、２送信アンテナに対するパイロット配置の他の例を示す例示図である。図１２を参照すると、一つのＯＦＤＭシンボル上で、一つのアンテナに対するパイロット副搬送波が９副搬送波間隔で配置される。すなわち、第１のＯＦＤＭシンボル上で、第１アンテナ（アンテナ０）に対するパイロット副搬送波が９副搬送波間隔で配置され、第２のＯＦＤＭシンボル上で、第２アンテナ（アンテナ１）に対するパイロット副搬送波が９副搬送波間隔で配置される。
第２スロットで、パイロット副搬送波を、第１スロットに割り当てられるパイロット副搬送波を全体的に３副搬送波だけシフトして配置する。また、第３スロットで、パイロット副搬送波を、第２スロットに割り当てられるパイロット副搬送波を全体的に３副搬送波だけシフトして配置する。その結果、３スロットごとに同一のパイロット配置が反復される。
図１３は、２送信アンテナに対するパイロット配置のさらに他の例を示す例示図である。
図１３を参照すると、一つのスロットでパイロット副搬送波の配置は、図９の実施例と同一である。ただし、第２スロットで、パイロット副搬送波を、第１スロットに割り当てられるパイロット副搬送波を全体的に４副搬送波だけシフトして配置する。結果として、２スロットごとに同一のパイロット配置が反復される。
図１４を参照すると、各送信アンテナ（アンテナ０〜アンテナ３）に対するパイロット副搬送波は、１２副搬送波間隔で配置され、また、各スロットごとに２ ＯＦＤＭシンボル単位で周波数位置を換えて配置される。第２スロットで、パイロット副搬送波は、第１スロットに割り当てられるパイロット副搬送波を全体的に６副搬送波だけシフトして配置する。その結果、２スロットごとに同一のパイロット配置が反復される。
図１５は、４送信アンテナ（アンテナ０〜アンテナ３）に対するパイロット配置のさらに他の例を示す例示図である。図１５を参照すると、各送信アンテナに対するパイロット副搬送波は、１２副搬送波間隔で配置されるとともに、１スロット内で、隣接する２個のＯＦＤＭシンボル間において各アンテナに対するパイロット副搬送波が互いに交互に配置される。２パイロット副搬送波を、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに交互に配置することによって、すなわち、１ ＯＦＤＭシンボルに、各アンテナに対するパイロット副搬送波を均等に配置することによって、各アンテナに対する送信電力を一定時間バランスさせることができる。図１５において、各２アンテナに対する２パイロット副搬送波は対をなし、２対のパイロット副搬送波は、２ ＯＦＤＭシンボルに互いに交互に配置される。
以下では、本発明の他の実施形態による効果的なパイロット割当構造を提案する。隣接セル間でパイロット構造を效果的にシフト（shift）して割り当てることによってパイロット間衝突を避ける構造を提案する。
以下に説明する本発明の実施形態では、基本リソースブロック（resource block）単位が１８副搬送波（縦軸）＊６ ＯＦＤＭシンボル（横軸）からなる場合を上げて説明する。ただし、本実施形態によるパイロット副搬送波割当方法は、基本リソースブロックの単位が上記と異なる場合にも、同一方式をサブフレームあるいはフレーム全体に拡張して適用させることができる。
以下の実施形態において、横軸は、時間領域ＯＦＤＭシンボルの集合を、縦軸は、周波数領域副搬送波を指す。そして、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８はそれぞれ、アンテナ１、２、３、４、５、６、７、８に対応するパイロット副搬送波を指す。
図１６〜図１８は、本発明の一実施形態によって８本アンテナを利用するシステムでのパイロット副搬送波割当構造を示す図である。図１６〜図１８に示すように、第１送信アンテナのパイロット（Ｐ１）と第２送信アンテナのパイロット（Ｐ２）、第３送信アンテナのパイロット（Ｐ３）と第４送信アンテナのパイロット（Ｐ４）、第５送信アンテナのパイロット（Ｐ５）と第６送信アンテナのパイロット（Ｐ６）、そして、第７送信アンテナのパイロット（Ｐ７）と第８送信アンテナのパイロット（Ｐ８）が、それぞれ２個のＯＦＤＭシンボル上で隣接して割り当てられる。また、周波数軸には、各アンテナに対するパイロット副搬送波を１８個の副搬送波間隔で連続して割り当てる構造を提案する。すなわち、パイロット副搬送波が、１８個の副搬送波からなるサブチャネル間隔で割り当てられる。
特に、図１６は、２ ＯＦＤＭシンボル単位で２副搬送波間隔だけシフトして割り当てられるパイロットパターンを示し、図１７は、２ ＯＦＤＭシンボル単位で６副搬送波間隔だけシフトして割り当てられるパイロットパターンを示し、図１８は、図１７と同様に、２ ＯＦＤＭシンボル単位で２副搬送波間隔だけシフトして割り当てられるパイロットパターンを示すが、ただし、追加の１副搬送波オフセットを有する。
本発明の一側面では、各ＯＦＤＭシンボルにアンテナに対するパイロット副搬送波を割り当て、このパイロット副搬送波パターンを２ ＯＦＤＭシンボル単位に一定の間隔でシフトして割り当てる。本発明の他の側面では、８個の送信アンテナに対するパイロットは、図１６〜図１８に示すように、全て隣接して割り当てることもできるが、各アンテナに対するパイロット別にまたはパイロット対別に一定副搬送波間隔でシフトするように割り当てることもできる。
このようなパイロット割当は、一般サブフレーム（regular subframe）／非正規サブフレーム（irregular subframe）を問わず、常に同一の割当構造を有することができる。また、本実施形態によって割り当てられるパイロットは、一部は共通パイロット（common pilot）として、一部は専用パイロット（dedicated pilot）として区別して使用されることもできる。また、割り当てられるパイロットが全部専用パイロットとして、逆に全部共通パイロットとして適用されることもできる。このような実施形態において重要な点は、ＯＦＤＭシンボルごとにアンテナ別電力バランス（power balancing）をさせるために、一つのＯＦＤＭシンボル中に全てのアンテナのパイロットを均一に割り当てるということである。上述した実施形態によるパイロット副搬送波割当方法において、パイロット割当のためのシフトオフセット（shift offset）は、セルごとにそれぞれ適用されることができる。
図１９及び図２０は、４Ｔｘシステム及び８Ｔｘシステムにおいてそれぞれ、セルごとに異なるパイロット副搬送波割当オフセットを割り当てる実施形態を説明するための図である。特に、図１９は、４Ｔｘシステムで、セルＡ、セルＢ及びセルＣのそれぞれに対して、異なるパイロット副搬送波割当オフセットが設定された場合を示し、図２０は、８Ｔｘシステムで、セルＡ、セルＢ及びセルＣのそれぞれに対して、異なるパイロット副搬送波割当オフセットが設定された場合を示す。
すなわち、セルＡ、Ｂ、Ｃに異なるパイロット割当構造が適用されることができる。適用されるシフトオフセット値は、１〜１８副搬送波範囲の数とすることができる。ここで、１８副搬送波は、基本リソースブロックの大きさに該当する。
このシフトオフセット値は、必要な場合、基本リソースブロックの大きさの整数倍にすることもできる。本実施形態では、シフトが周波数軸に適用される場合を上げて説明したが、時間軸にも適用可能である。
隣接するセルが３つ以上の場合に上述の原理を拡張適用すると、図１９及び図２０に示す構造を反復して使用したり、一定のサブキャリアオフセットだけあるいは一定のＯＦＤＭシンボルオフセットだけシフトさせて適用することができる。
図２１は、図２０に示す８Ｔｘシステムの他の実施例を示す図である。図２２は、本発明の他の実施形態によるパイロット副搬送波割当パターンを示す図である。
８送信アンテナの場合、パイロットオーバーヘッドの問題を考慮して、パイロットを８本のアンテナの全部に割り当てず、アンテナ１、２、３、４にのみ割り当てて、オーバーヘッド問題を解決することもできる。その一例として、ＳＦＢＣ−ＣＤＤ手法にこのようなパイロット割当構造を適用することができる。かかる実施形態を、図２２に示す。図２２に示すパイロット割当パターンにおいて、隣接セル間パイロットパターンをシフトして使用する方法は、上述の実施形態で説明した通りである。
一方、図２３〜図２５は、本発明のさらに他の実施形態によって２Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。図２３〜図２５に示すパイロットパターンも、基本的に、上述した実施形態による原理が同一に適用される。すなわち、第１アンテナに対するパイロット副搬送波と第２アンテナに対するパイロット副搬送波は対をなし、隣接した２ ＯＦＤＭシンボル領域内に、隣接して配置される。また、各ＯＦＤＭシンボル領域内に全てのアンテナに対するパイロットが含まれるように設定される。これは、特定時間に各アンテナに割り当てられる送信電力を均等に設定するためである。
また、各パイロット副搬送波対は、９副搬送波間隔で割り当てられることが好ましい。これは、相関帯域幅（coherence bandwidth）を考慮して、各パイロット副搬送波割当に対する最適のグラニュラリティー（granularity）を得るためである。なお、第１アンテナに対するパイロット副搬送波と第２アンテナに対するパイロット副搬送波の対は、２ ＯＦＤＭシンボル単位で一定副搬送波だけシフトして割り当てられる。図２３及び図２４ではシフトされる一定副搬送波間隔が３副搬送波間隔である場合（具体的に３副搬送波だけ副搬送波インデックスを増加させる場合）を示しているが、シフトされる一定副搬送波間隔は、３副搬送波の整数倍（例えば、６副搬送波間隔）とすることもでき、３副搬送波インデックスだけインデックスを減少させるように適用することもできる。
上述のように、周波数領域シフトを、３副搬送波間隔または３の倍数に該当する副搬送波間隔として設定する理由は、各パイロット副搬送波が９副搬送波間隔単位で割り当てられ、よって、一定の周期でパイロット副搬送波割当パターンが反復されるためである。図２３〜図２５に示されたパイロットパターンは、フレームまたはサブフレーム内で時間／周波数領域に同一に反復して適用させることができる。また、アンテナ１に対するパイロットの位置とアンテナ２に対するパイロットの位置は、本実施例の原理を逸脱しない範囲で、互いに換わっても良い。
図２３に示すパイロット割当構造を有する場合、各アンテナに対するパイロット割当インデックスを具体的に示すと、下記の通りである。
<Pilot allocation index for Fig. 23>
Antenna 1 -
18k+1 when s is 0
18k+10 when s is 1
18k+4 when s is 2
18k+13 when s is 3
18k+7 when s is 4
18k+16 when s is 5
Antenna 2-
18k+10 when s is 0
18k+1 when s is 1
18k+13 when s is 2
18k+4 when s is 3
18k+16 when s is 4
18k+7 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ...),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,...)
また、図２４に示すパイロット割当構造を有する場合、各アンテナに対するパイロット割当インデックスを具体的に示すと、下記の通りである。
<Pilot allocation index for Fig. 24>
Antenna 1 -
18k when s is 0
18k+9 when s is 1
18k+3 when s is 2
18k+12 when s is 3
18k+6 when s is 4
18k+15 when s is 5
Antenna 2-
18k+9 when s is 0
18k when s is 1
18k+12 when s is 2
18k+3 when s is 3
18k+15 when s is 4
18k+6 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ...),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,..)
また、図２５に示すパイロット割当構造を有する場合、各アンテナに対するパイロット割当インデックスを具体的に示すと、下記の通りである。
<Pilot allocation index for Fig. 25>
Antenna 1 -
18k when s is 0
18k+9 when s is 1
18k+6 when s is 2
18k+15 when s is 3
18k+3 when s is 4
18k+12 when s is 5
Antenna 2-
18k+9 when s is 0
18k when s is 1
18k+15 when s is 2
18k+6 when s is 3
18k+12 when s is 4
18k+3 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ..),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,..)
上述の実施形態によるパイロット割当構造において、サブフレームの先頭に一定の周期でプリアンブルＯＦＤＭシンボルが伝送される場合、パイロット副搬送波を、２番目のＯＦＤＭシンボルから適用される形態に変更することができる。
一方、図２６及び図２７は、本発明の更に他の実施形態によって４Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。図２６及び図２７も、基本的なパイロット割当方法は、上述の実施形態で説明した通りである。ただし、本実施形態では、４本アンテナに対するパイロット副搬送波が、隣接する４ＯＦＤＭシンボル領域で隣接するように割り当てることができる。
また、図２６に示すパイロット割当構造を有する場合、各アンテナに対するパイロット割当インデックスを具体的に示すと、下記の通りである。
<Pilot allocation index for Fig. 26>
Antenna 1 -
18k+1 when s is 0
18k+10 when s is 1
18k+4 when s is 2
18k+13 when s is 3
18k+7 when s is 4
18k+16 when s is 5
Antenna 2-
18k+10 when s is 0
18k+1 when s is 1
18k+13 when s is 2
18k+4 when s is 3
18k+16 when s is 4
18k+7 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ..),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,..)
Antenna 3 -
18k+4 when s is 0
18k+13 when s is 1
18k+7 when s is 2
18k+16 when s is 3
18k+10 when s is 4
18k+1 when s is 5
Antenna 4-
18k+13 when s is 0
18k+4 when s is 1
18k+16 when s is 2
18k+7 when s is 3
18k+1 when s is 4
18k+10 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ..),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,..)
また、図２７に示すパイロット割当構造を有する場合、各アンテナに対するパイロット割当インデックスを具体的に示すと、下記の通りである。
<Pilot allocation index for Fig. 27>
Antenna 1 -
18k when s is 0
18k+9 when s is 1
18k+3 when s is 2
18k+12 when s is 3
18k+6 when s is 4
18k+15 when s is 5
Antenna 2-
18k+9 when s is 0
18k when s is 1
18k+12 when s is 2
18k+3 when s is 3
18k+15 when s is 4
18k+6 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ..),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,..)
Antenna 3 -
18k+3 when s is 0
18k+12 when s is 1
18k+6 when s is 2
18k+15 when s is 3
18k+9 when s is 4
18k when s is 5
Antenna 4-
18k+12 when s is 0
18k+3 when s is 1
18k+15 when s is 2
18k+6 when s is 3
18k when s is 4
18k+9 when s is 5
k : subcarrier index (k=0, 1, ..),
s : [OFDM symbol index] mod 6
(OFDM symbol index = 0,1,2,..)

図２８は、本発明の他の実施形態によって４Ｔｘシステムでパイロット副搬送波を割り当てるパターンを示す図である。図２８のパイロットパターンも、基本的に、上述の実施形態で説明した原理が同一に適用される。ただし、図２８は、第１アンテナに対する副搬送波と第２アンテナに対する副搬送波を一つのパイロット対とし、第３アンテナに対する副搬送波と第４アンテナに対する副搬送波を他のパイロット対とする場合、各パイロット対の間に２副搬送波間隔を有するように割り当てる例を示している。すなわち、本実施形態では、２個のパイロット対が互いに隣接するように割り当てられることもでき、隣接しないように割り当てられることもできる。
上述した機能は、それら機能を行うようにコーディングされたマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のようなプロセッサにより行われることができる。当該コードの設計、開発及び具現は、本発明の説明から当業者にとっては自明となる。
本発明によるパイロット副搬送波割当方法は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｍシステムに適用可能である。上述したように、各アンテナに送信電力を均一に割り当てるためのパイロット配置やパイロットシフトパターン設定のような基本原理も、同様の方法で他の無線通信システムに適用可能である。
以上では本発明を実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者には、本発明の技術的思想及び領域を逸脱しない範囲内で、本発明を様々に修正及び変更させて実施できるということが理解される。したがって、以上の実施例に限定されず、本発明は、添付の特許請求の範囲内におけるあらゆる実施例を含むことができる。

Claims (32)

  1. 直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を用いる多重入力多重出力（Multiple-input multiple-output: MIMO）アンテナシステムにおいてダウンリンク及びアップリンク通信の少なくとも一方に用いるためのパイロット副搬送波の割当方法であって、
    時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供する段階と、
    下記の式：
    ここで、Ｐｉは、ｉ番目のアンテナのパイロットインデックスを表し、ｋ＝０，１，…，Ｎpilotであり、ｉ＝(ｎｓ＋ｉ) ｍｏｄ ２であり、
    はｎよりも小さい整数を表す。
    によるパイロット位置を割り当てる段階と、
    を含むことを特徴とする、パイロット副搬送波の割当方法。
  2. ＯＦＤＭ変調を用いるＭＩＭＯアンテナシステムにおいてダウンリンク及びアップリンク通信の少なくとも一方に用いるためのパイロット副搬送波の割当方法であって、
    時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供する段階と、
    時間領域及び周波数領域の少なくとも一方で、第１アンテナに対する第１パイロット副搬送波及び第２アンテナに対する第２パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階と、
    を含み、
    前記交互する第１パイロット副搬送波及び第２パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、前記第１所定数は、９であることを特徴とする、パイロット副搬送波の割当方法。
  3. ２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第１パイロット副搬送波はそれぞれ、第２所定数の副搬送波間隔でシフトし、２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第２パイロット副搬送波はそれぞれ、第２所定数の副搬送波間隔でシフトして、周波数選択性を異ならせ、前記第２所定数は、３の倍数であることを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  4. 各ＯＦＤＭシンボルは、前記第１及び第２パイロット副搬送波を含むことを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  5. 各ＯＦＤＭシンボルの前記第１及び第２パイロット副搬送波の個数はそれぞれ同一であることを特徴とする、請求項４に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  6. 前記第２所定数は、３であることを特徴とする、請求項３に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  7. 前記フレーム構造は、アップリンク及びダウンリンク通信の一方に用いられることを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  8. 時間領域及び周波数領域で、第３アンテナに対する第３パイロット副搬送波及び第４アンテナに対する第４パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階をさらに含み、
    前記交互する第３パイロット副搬送波及び第４パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられることを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  9. 周波数領域で、前記第１パイロット副搬送波は前記第３パイロット副搬送波と隣接し、前記第２パイロット副搬送波は前記第４パイロット副搬送波と隣接することを特徴とする、請求項８に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  10. 前記第１パイロット副搬送波及び第３パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔され、前記第２パイロット副搬送波及び第４パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔されることを特徴とする、請求項８に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  11. 時間領域及び周波数領域で、第５アンテナに対する第５パイロット副搬送波及び第６アンテナに対する第６パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階であって、前記交互する第５パイロット副搬送波及び第６パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる段階と、
    時間領域及び周波数領域で、第７アンテナに対する第７パイロット副搬送波及び第８アンテナに対する第８パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階であって、前記交互する第７パイロット副搬送波及び第８パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる段階と、
    をさらに含み、
    前記第５パイロット副搬送波は、周波数領域で、前記第３及び第７パイロット副搬送波と隣接するとともに、前記第３及び第７パイロット副搬送波の間に配置され、前記第６パイロット副搬送波は、周波数領域で、前記第４及び第８パイロット副搬送波と隣接するとともに、前記第４及び第８パイロット副搬送波の間に配置されることを特徴とする、請求項９に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  12. 時間領域及び周波数領域で第５アンテナに対する第５パイロット副搬送波及び第６アンテナに対する第６パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階であって、前記交互する第５パイロット副搬送波及び第６パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる段階と、
    時間領域及び周波数領域で、第７アンテナに対する第７パイロット副搬送波及び第８アンテナに対する第８パイロット副搬送波を交互に割り当てる段階であって、前記交互する第７パイロット副搬送波及び第８パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられる段階と、
    をさらに含み、
    前記第５パイロット副搬送波及び前記第７パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔され、前記第６パイロット副搬送波及び前記第８パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔されることを特徴とする、請求項１０に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  13. 前記フレーム構造は、ＦＵＳＣ（Full Usage of Subchannels）パーミュテーションモードタイプに用いられることを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  14. 前記フレーム構造は、ＡＭＣ（Adaptive Modulation and Coding）パーミュテーションモードタイプに用いられることを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  15. 一番目のＯＦＤＭシンボルの前記第１パイロット副搬送波の開始位置は、少なくとも１副搬送波だけオフセットされることを特徴とする、請求項２に記載のパイロット副搬送波の割当方法。
  16. ダウンリンク及びアップリンク通信のために直交周波数分割多重（OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調を用いる無線通信システムであって、
    多重入力多重出力（Multiple-input multiple-output: MIMO）アンテナと、
    前記ＭＩＭＯアンテナに動作可能に連結されたＯＦＤＭ変調器と、
    前記ＯＦＤＭ変調器に動作可能に連結されたプロセッサと、
    を含み、
    前記プロセッサは、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供し、また、下記の式：
    ここで、Ｐｉは、ｉ番目のアンテナのパイロットインデックスを表し、ｋ＝０，１，…，Ｎpilotであり、ｉ＝(ｎｓ＋ｉ) ｍｏｄ ２であり、
    はｎよりも小さい整数を表す。
    によるパイロット位置を割り当てるように構成されることを特徴とする、無線通信システム。
  17. ＯＦＤＭ変調を用いる無線通信システムであって、
    ＭＩＭＯアンテナと、
    前記ＭＩＭＯアンテナに動作可能に連結されたＯＦＤＭ変調器と、
    前記ＯＦＤＭ変調器に動作可能に連結されたプロセッサと、
    を含み、
    前記プロセッサは、時間領域のＯＦＤＭシンボル及び周波数領域の副搬送波からなるフレーム構造を提供し、また、時間領域及び周波数領域の少なくとも一方で、第１アンテナに対する第１パイロット副搬送波及び第２アンテナに対する第２パイロット副搬送波を交互に割り当てるように構成され、ここで、前記交互する第１パイロット副搬送波及び第２パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、前記第１所定数は、９であることを特徴とする、無線通信システム。
  18. ２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第１パイロット副搬送波はそれぞれ、第２所定数の副搬送波の間隔でシフトし、２ ＯＦＤＭシンボル間隔で離隔される前記第２パイロット副搬送波はそれぞれ、前記第２所定数の副搬送波の間隔でシフトして、周波数選択性を異ならせ、前記第２所定数は３の倍数であることを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  19. 各ＯＦＤＭシンボルは、前記第１及び第２パイロット副搬送波を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  20. 各ＯＦＤＭシンボルの前記第１及び第２パイロット副搬送波の個数はそれぞれ同一であることを特徴とする、請求項１９に記載の無線通信システム。
  21. 前記第２所定数は３であることを特徴とする、請求項１８に記載の無線通信システム。
  22. 前記フレーム構造は、アップリンク及びダウンリンク通信の一方に用いられることを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  23. 時間領域及び周波数領域で第３アンテナに対する第３パイロット副搬送波及び第４アンテナに対する第４パイロット副搬送波を交互に割り当てるが、ここで、前記交互する第３パイロット副搬送波及び第４パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられるように副搬送波割器がさらに構成されることを特徴とする、請求項１９に記載の無線通信システム。
  24. 周波数領域で、前記第１パイロット副搬送波は前記第３パイロット副搬送波と隣接し、前記第２パイロット副搬送波は前記第４パイロット副搬送波と隣接することを特徴とする、請求項２３に記載の無線通信システム。
  25. 前記第１パイロット副搬送波及び第３パイロット副搬送波は周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔され、前記第２パイロット副搬送波及び第４パイロット副搬送波は周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔されることを特徴とする、請求項２３に記載の無線通信システム。
  26. 前記副搬送波割当器はさらに、
    時間領域及び周波数領域で、第５アンテナに対する第５パイロット副搬送波及び第６アンテナに対する第６パイロット副搬送波を交互に割り当てるが、ここで、前記交互する第５パイロット副搬送波及び第６パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、
    時間領域及び周波数領域で、第７アンテナに対する第７パイロット副搬送波及び第８アンテナに対する第８パイロット副搬送波を交互に割り当てるが、こごて、前記交互する第７パイロット副搬送波及び第８パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられるように構成され、
    前記第５パイロット副搬送波は、周波数領域で前記第３及び第７パイロット副搬送波と隣接するとともに、前記第３及び第７パイロット副搬送波の間に配置され、前記第６パイロット副搬送波は、周波数領域で前記第４及び第８パイロット副搬送波と隣接するとともに、前記第４及び第８パイロット副搬送波の間に配置されることを特徴とする、請求項２４に記載の無線通信システム。
  27. 前記副搬送波割当器は、さらに、
    時間領域及び周波数領域で、第５アンテナに対する第５パイロット副搬送波及び第６アンテナに対する第６パイロット副搬送波を交互に割り当てるが、ここで、前記交互する第５パイロット副搬送波及び第６パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられ、
    時間領域及び周波数領域で、第７アンテナに対する第７パイロット副搬送波及び第８アンテナに対する第８パイロット副搬送波を交互に割り当てるが、ここで、前記交互する第７パイロット副搬送波及び第８パイロット副搬送波はそれぞれ、周波数領域で前記第１所定数の副搬送波の倍数間隔で離隔され、また、隣接する２ ＯＦＤＭシンボルに割り当てられるように構成され、
    前記第５パイロット副搬送波及び前記第７パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔され、前記第６パイロット副搬送波及び前記第８パイロット副搬送波は、周波数領域で少なくとも１副搬送波間隔で離隔されることを特徴とする、請求項２５に記載の無線通信システム。
  28. 前記フレーム構造は、ＦＵＳＣパーミュテーションモードタイプに用いられることを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  29. 前記フレーム構造は、ＡＭＣパーミュテーションモードタイプに用いられることを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  30. 一番目のＦＤＭシンボルの前記第１パイロット副搬送波の開始位置は、少なくとも１副搬送波だけオフセットされることを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  31. 前記プロセッサは、アップリンク及びダウンリンク通信の少なくとも一方に使用するためにシンボル及びパイロットを副搬送波に割り当てる副搬送波割当器を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の無線通信システム。
  32. 前記プロセッサは、
    入力ストリームをエンコーディングして、符号化されたデータ（coded word）を形成するチャネルエンコーダと、
    前記符号化されたデータを信号星座上の位置を表現するシンボルにマッピングするマッパーと、
    前記シンボルを処理するＭＩＭＯ処理器と、
    をさらに含むことを特徴とする、請求項３１に記載の無線通信システム。
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