JP2011502454A - 時分割多重化パイロットを使用する同報ｏｆｄｍシステムにおける同期化 - Google Patents

Abstract

ＯＦＤＭシステムにおいて、送信器は各フレームにおける副帯域の第一集合上で第一ＴＤＭパイロットを、続いて副帯域の第二集合上で第二ＴＤＭパイロットを同報する。各集合中の副帯域は、（１）第一ＴＤＭパイロットのＯＦＤＭシンボルが長さＬ_１の少なくともＳ_１個の同一パイロット-１系列を含み、そして（２）第二ＴＤＭパイロットのＯＦＤＭシンボルが長さＬ_２の少なくともＳ_２個の同一パイロット-２系列を含むように、Ｎ個の総副帯域の中から選択される（但し、Ｌ_２＞Ｌ_１、Ｓ_１・Ｌ_１＝Ｎ、Ｓ_２・Ｌ_２＝Ｎ）。送信器はまたＦＤＭパイロットを同報する。受信器は（例えば、異なるパイロット-１間で相関を行うことによって）フレーム・タイミングを取得するために第一ＴＤＭパイロットを処理し、そしてさらに（例えば、第二ＴＤＭパイロットから得られたチャネル・インパルス応答の始まりを検出することによって）シンボル・タイミングを取得するために第二ＴＤＭパイロットを処理する。

Description

本開示は一般にデータ通信に関係し、特に直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を使用する無線同報システムに関係する。

ＯＦＤＭは全体のシステム帯域幅を多数（Ｎ）の直交周波数副帯域に効率的に分割するマルチキャリア変調技術である。これらの副帯域（subbands）はまたトーン、副搬送波（sub-carriers）、ビン、及び周波数チャネルと云われる。ＯＦＤＭに関して、各副帯域はデータによって変調されるそれぞれの副搬送波と関連する。

ＯＦＤＭシステムでは、下記で述べるように、送信器は変調シンボルを取得するためにデータを処理し、そしてＯＦＤＭシンボルを生成するために変調シンボルにＯＦＤＭ変調を行う。送信器はそこでＯＦＤＭシンボルを調整し、通信チャネルを介して伝送する。ＯＦＤＭシステムは各フレームが特定の時間継続期間を持つ伝送構造を使用し、それによってデータがフレームで伝送される。様々な形式のデータ（例えば、トラヒック／パケット・データ、オーバーヘッド／制御データ、パイロット、等）は各フレームの異なる部分で送られる。パイロットは一般に送信器と受信器の両方により先験的に知られるデータ及び／または伝送をいう。

受信器は一般的に送信器で送られたデータを適切に復元するために正確なフレーム及びシンボル・タイミングを取得する必要がある。例えば、受信器はフレームで送られた異なる形式のデータを適切に復元するために各フレームの始まり（start）を知る必要がある。受信器は各ＯＦＤＭシンボルが送信器によって送られた時間や、通信チャネルにより導入された伝播遅延を大抵は判らない。そこで受信器は受信ＯＦＤＭシンボルに対して相補的ＯＦＤＭ復調を適切に行うために通信チャネルを介して受信された各ＯＦＤＭシンボルのタイミングを確かめる必要がある。

同期化はフレーム及びシンボル・タイミングを取得するために受信器によって行われる処理を云う。同期化の一部として、受信器はまた周波数誤差推定といった他の仕事（タスク）を行う。送信器は同期化を支援するために一般的にシステム資源を消耗し、そして受信器もまた同期化を行うために資源を消費する。同期化はデータ伝送のために必要とされるオーバーヘッドであるので、同期化のために送信器と受信器の両方によって使用される資源の量を最小にすることが望ましい。

従って、同報ＯＦＤＭシステムにおいて同期化を効率的に達成する技術の必要性が当技術分野にある。さらに、ＯＦＤＭシステム内で様々な数の副搬送波（「副帯域」とも云われる）（即ち、ＦＦＴサイズ）との同期化を効率的に達成し、それによって広範囲の無線周波数及びネットワーク配置に柔軟性を提供する必要性がある。

様々な数の副帯域（即ち、ＦＦＴサイズ）を持つＯＦＤＭシステムにおいて時分割多重化（ＴＤＭ）パイロットを使用して同期化を達成する技術がここに述べられる。各フレームでは（例えば、フレームの始まりにおいて）、送信器は副帯域の第一集合上で第一ＴＤＭパイロットを同報或いは伝送し、続いて副帯域の第二集合上で第二ＴＤＭパイロットを同報或いは伝送する。第一集合はＬ_１個の副帯域を含み、そして第二集合はＬ_２個の副帯域を含む。ここでＬ_１及びＬ_２は各々Ｎ個の総副帯域の一部分で、Ｌ_２＞Ｌ_１である。各集合における副帯域は、（１）第一集合のＬ_１副帯域がＳ_１＝Ｎ／Ｌ_１だけ等しく離れて間隔を置き、そして（２）第二集合のＬ_２副帯域がＳ_２＝Ｎ／Ｌ_２だけ等しく離れて間隔を置くようにＮ個の総副帯域にわたって一様に配分される。このパイロット構造は、（１）各パイロット-１系列がＬ_１時間-領域標本を含む、少なくともＳ_１個の同一「パイロット-１」系列を含む第一ＴＤＭパイロットのＯＦＤＭシンボル、及び（２）各パイロット-２系列がＬ_２時間-領域標本を含む、少なくともＳ_２個の同一「パイロット-２」系列を含む第二ＴＤＭパイロットのＯＦＤＭシンボルとなる。送信器はまた各フレームの残りの部分においてデータと共に周波数分割多重化（ＦＤＭ）パイロットを伝送る。二つのＴＤＭパイロットを持つこのパイロット構造は同報システムに旨く適合するが、非同報（non-broadcast）システムにもまた使用される。

受信器は第一及び第二ＴＤＭパイロットに基づいて同期化を行う。受信器はフレーム・タイミング及び周波数誤差推定を取得するために第一ＴＤＭパイロットを処理する。受信器は第一ＴＤＭパイロットの異なるパイロット-１系列間の遅延相関に基づいて検出基準（detection metric）を計算し、検出基準を閾値に対して比較し、そして比較結果に基づいて第一ＴＤＭパイロット（従って、フレーム）の検出を表明する。受信器はパイロット-１系列に基づいて受信ＯＦＤＭシンボルにおける周波数誤差の推定を取得する。受信器はシンボル・タイミング及びチャネル推定を取得するために第二ＴＤＭパイロットを処理する。受信器は第二ＴＤＭパイロットの受信ＯＦＤＭシンボルに基づいてチャネル・インパルス応答推定を得て、（例えば、チャネル・インパルス応答のチャネル・タップのエネルギーに基づいて）チャネル・インパルス応答推定の始まりを検出し、そしてチャネル・インパルス応答推定の検出された始まりに基づいてシンボル・タイミングを得る。受信器はまたチャネル・インパルス応答推定に基づいてＮ個の総副帯域のチャネル周波数応答推定を得る。受信器は初期同期化のために第一及び第二ＴＤＭパイロットを使用し、そして周波数及び時間トラッキングのために、そしてさらに正確なチャネル推定のためにＦＤＭパイロットを使用する。

その上、本開示の形態は現存の４Ｋ ＦＦＴサイズを補完するために、例えば、１Ｋ、２Ｋ及び８ＫのＦＦＴサイズを使用する動作が可能である。これらのＯＦＤＭシステムにおいて異なるＦＦＴサイズを使うことの可能な利点として、 ４Ｋまたは８ＫがＶＨＦ帯域における配置に使用される；４Ｋまたは２ＫはＬ帯域における配置に使用される；２Ｋまたは１ＫはＳ帯域における配置に使用される。しかしながら、前述のＦＦＴサイズは単に様々なＯＦＤＭシステムの例示であり、そして本開示は１Ｋ、２Ｋ、４Ｋ及び８Ｋ ＦＦＴサイズだけに制限されないことは注目される。

開示の様々な形態は下記でさらに詳細に述べられる。

本開示の特徴及び本質は同じ参照文字が完全に対応して同定する図と関連してとられるとき、下記で始まる詳細な記述からさらに明白になるであろう。

ＯＦＤＭシステムにおける基地局及び無線デバイスを示す図。 ＯＦＤＭシステムのスーパー・フレーム構造を示す図。 ＴＤＭパイロット-１の周波数-領域表現を示す図。 ＴＤＭパイロット-２の周波数-領域表現を示す図。 送信（ＴＸ）データ及びパイロット・プロセッサーを示す図。 ＯＦＤＭ変調器を示す図。 ＴＤＭパイロット１の時間-領域表現を示す図。 ＴＤＭパイロット２の時間-領域表現を示す図。 同期化及びチャネル推定ユニットを示す図。 フレーム検出器を示す図。 シンボル・タイミング検出器を示す図。 パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルの処理を示す図。 パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルの処理を示す図。 パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルの処理を示す図。 ＴＤＭ及びＦＤＭパイロットによるパイロット伝送手法を示す図。 異なるＦＦＴサイズのＯＦＤＭ副帯域間の典型的な対応を示す図。 様々なＦＦＴサイズのＴＤＭパイロット２の時間-領域表現を示す図。

用語「典型的（exemplary）」が「例、場合、または例示として役立つ」ことを意味するようにここに使用される。「典型的」としてここに記述された任意の形態及び設計は他の形態及び設計に対して好ましい、または有利であると必ずしも解釈されるとは限らない。

ここに記述された同期化技術は様々なマルチ-キャリア・システムについて、及び上り回線と同様に下り回線について使用される。下り回線（または順方向回線）は基地局から無線デバイスへの通信回線を云い、そして上り回線（または逆方向回線）は無線デバイスから基地局への通信回線を云う。明確にするために、これらの技術はＯＦＤＭシステムにおける下り回線について下記で述べられる。

図１はＯＦＤＭシステム１００における基地局１１０及び無線デバイス１５０のブロック図を示す。基地局１１０は一般に固定局であり、そしてまた基地送受信システム（ＢＴＳ）、アクセス点、または他の用語でも呼ばれる。無線デバイス１５０は固定もしくは移動性であり、そしてまたユーザー端末、移動局、または他の用語でも呼ばれる。無線デバイス１５０はまた携帯電話（cellular phone）、携帯デバイス、無線モジュール、携帯情報機器（ＰＤＡ）等といった可搬ユニットである。

基地局１１０では、ＴＸデータ及びパイロット・プロセッサー１２０はさまざまな形式のデータ（例えば、トラヒック／パケット・データ及びオーバーヘッド／制御データ）を受信し、そしてデータ・シンボルを生成するために受信データを処理（例えば、符号化、インターリーブ、及びシンボル写像）する。ここに使用されるように、「データ・シンボル」はデータの変調シンボルであり、「パイロット・シンボル」はパイロットの変調シンボルであり、そして変調シンボルは変調手法（例えば、ＭＰＳＫ、ＭＱＡＭ、等々）に関して信号集団（signal constellation）における点の複素値である。プロセッサー１２０はまたパイロット・シンボルを生成するためにパイロット・データを処理し、そしてそのデータ及びパイロット・シンボルをＯＦＤＭ変調器１３０に提供する。

ＯＦＤＭ変調器１３０は、下記で述べるように、適切な副帯域及びシンボル期間へデータ及びパイロット・シンボルを多重化し、そしてＯＦＤＭシンボルを生成するためにさらに多重化シンボルにＯＦＤＭ変調を行う。送信器ユニット（ＴＭＴＲ）１３２はＯＦＤＭシンボルを一以上のアナログ信号に変換し、そして変調信号を生成するためにそのアナログ信号をさらに調整（例えば、増幅、濾波、高位周波数変換）する。基地局１１０はそこでアンテナ１３４からの変調信号をシステムの無線デバイスに伝送する。

無線デバイス１５０では、基地局１１０からの伝送信号はアンテナ１５２によって受信され、そして受信器ユニット（ＲＣＶＲ）１５４に提供される。受信器ユニット１５４は受信信号を調整（例えば、濾波、増幅、及び周波数低位変換）し、そして入力標本のストリームを取得するために調整された信号をディジタル化する。ＯＦＤＭ復調器１６０は受信データ及びパイロット・シンボルを取得するために入力標本にＯＦＤＭ復調を行う。ＯＦＤＭ復調器１６０はまた検出データ・シンボル（それは基地局１１０によって送られたデータ・シンボルの推定である）を取得するためにチャネル推定（例えば、周波数応答推定）によって受信データ・シンボルに関して検出（例えば、適合濾波）を行う。ＯＦＤＭ復調器１６０は検出データ・シンボルを受信（ＲＸ）データ・プロセッサー１７０に提供する。

同期化／チャネル推定ユニット１８０は、下記に述べるように、受信器ユニット１５４から入力標本を受取り、そしてフレーム及びシンボル・タイミングを決定するために同期を行う。ユニット１８０はまたＯＦＤＭ復調器１６０からの受信パイロット・シンボルを使用してチャネル推定を得る。ユニット１８０はシンボル・タイミング及チャネル推定をＯＦＤＭ復調器１６０に提供し、そしてフレーム・タイミングをＲＸデータ・プロセッサー１７０及び／または制御器１９０に提供する。ＯＦＤＭ復調器１６０はＯＦＤＭ復調を行うためにシンボル・タイミングを使用し、そして受信データ・シンボルに関して検出を行うためにチャネル推定を使用する。

ＲＸデータ・プロセッサー１７０はＯＦＤＭ復調器１６０からの検出データ・シンボルを処理（例えば、シンボル逆写像、逆インターリーブ、及び復号）し、そして復号データを提供する。ＲＸデータ・プロセッサー１７０及び／または制御器１９０は基地局１１０によって送られた異なる形式のデータを復元するためにフレーム・タイミングを使用する。一般に、ＯＦＤＭ復調器１６０及びＲＸデータ・プロセッサー１７０は基地局１１０におけるＯＦＤＭ変調器１３０及びＴＸデータ・プロセッサー１２０による処理にそれぞれ相補的である。

制御器１４０及び１９０はそれぞれ基地局１１０及び無線デバイス１５０における処理を指令する。メモリー・ユニット１４２及び１９２は制御器１４０及び１９０によってそれぞれ使用されるプログラム・コード及びデータの格納を行う。

基地局１１０はその通信区域にある単一無線デバイスへ点-対-点伝送、一群の無線デバイスへ多報伝送、全ての無線デバイスへ同報伝送、またはその任意の組合せを送る。例えば、基地局１１０はパイロット及びオーバーヘッド／制御データをその通信区域にある全ての無線デバイスに同報する。基地局１１０はさらにユーザー特定データを特定の無線デバイスへ、多報データを一群の無線デバイスへ、そして／または同報データを全ての無線デバイスへ伝送する。

図２はＯＦＤＭシステム１００に使用されるスーパー-フレーム構造２００を示す。データ及びパイロットは、スーパー-フレーム中で伝送される。各スーパー-フレームは、所定の時間継続期間を持つ。スーパー-フレームはまたフレーム、時間スロット、または他の用語でも呼ばれる。図２に示した形態について、各スーパー-フレームは第一ＴＤＭパイロット（または「ＴＤＭパイロット１」）のフィールド２１２、第二ＴＤＭパイロット（または「ＴＤＭパイロット２」）のフィールド２１４、オーバーヘッド／制御データのフィールド２１６、及びトラヒック／パケット・データのフィールド２１８を含む。

四つのフィールド２１２〜２１８はただ一つのフィールドが任意の或る瞬間に送られるように各スーパー-フレームにおいて時分割多重化される。四つのフィールドはまた同期化及びデータ復元を促進するために図２に示された順番に配列される。フィールド２１２及２１４におけるパイロットＯＦＤＭシンボル（それは各スーパー-フレームにおいて最初に伝送される）はフィールド２１６におけるオーバーヘッドＯＦＤＭシンボル（それはそのスーパー-フレームにおいて次に伝送される）の検出に使用される。フィールド２１６から取得されたオーバーヘッド情報はそこでフィールド２１８に送られたトラヒック／パケット・データ（それはそのスーパー-フレームにおいて最後に伝送される）の復元のために使用される。

一形態では、フィールド２１２はＴＤＭパイロット１の一ＯＦＤＭシンボルを運び、そしてフィールド２１４はまたＴＤＭパイロット２の一ＯＦＤＭシンボルを運ぶ。一般に、各フィールドは任意の継続期間であり、そしてそれらのフィールドは任意の順番に配列される。ＴＤＭパイロット１及び２は無線デバイスによって同期化を促進するために各フレームにおいて定期的に同報される。オーバーヘッド・フィールド２１６及び／またはデータ・フィールド２１８は、下記に示すように、データ・シンボルによって周波数分割多重化されるパイロット・シンボルを含む。

ＯＦＤＭシステムはＢＷ ＭＨｚの全体システム帯域幅を持ち、それはＯＦＤＭを使ってＮ個の直交副帯域に分割される。隣接副帯域の間の間隔はＢＷ／Ｎ ＭＨｚである。Ｎ個の総副帯域のうち、Ｍ個の副帯域はパイロット及びデータ伝送のために使用され、そして残りの（Ｎ−Ｍ）個の副帯域は未使用で、保護副帯域（guard subband）の役を果たす（但し、Ｍ＜Ｎ）。一形態では、 ＯＦＤＭシステムはＮ＝４０９６の総副帯域、Ｍ＝４０００の使用可能副帯域（明らかに、ＭはＦＦＴサイズによって基準化する）、及びＮ−Ｍ＝９６の保護副帯域を持つＯＦＤＭ構造を使用する。一般に、任意の数の総副帯域、使用可能副帯域、及び保護副帯域を持つ任意のＯＦＤＭ構造がＯＦＤＭシステムに使用される。この形態は４Ｋ ＦＦＴサイズによって動作することが注目される。しかしながら、下記に述べるように、他のＦＦＴサイズ（例えば、１Ｋ、２Ｋまたは８Ｋ）が実施される。

ＴＤＭパイロット１及び２はシステムにおける無線デバイスによる同期化を促進するように設計される。無線デバイスは各フレームの始まりを検出し、シンボル・タイミングの粗推定を取得し、且つ周波数誤差を推定するためにＴＤＭパイロット１を使用する。無線デバイスはさらに正確なシンボル・タイミングを取得するためにＴＤＭパイロット２を使用する。

図３Ａは周波数領域におけるＴＤＭパイロット１の形態を示す。この形態では、ＴＤＭパイロット１はＬ_１副帯域上で伝送されるＬ_１パイロット・シンボル（ＴＤＭパイロット１に使用される副帯域当たり一つのパイロット・シンボル）を含む。Ｌ_１副帯域はＮ個の総副帯域にわたって一様に配分され、そしてＳ_１副帯域だけ離れて等しく間隔をあけている（但し、Ｓ_１＝Ｎ／Ｌ_１）。例えば、Ｎ＝４０９６、Ｌ_１＝１２８、そして４ＫモードではＳ_１＝３２。しかしながら、他の値もまたシステムにおける周波数トラッキング要請及び／またはドップラー周波数オフセットを満たすために他のＦＦＴモードのＮ、Ｌ_１、及びＳ_１に使用される。ＴＤＭパイロット１に関するこの構造は、下記で述べるように、（１）厳しいマルチ-パス・チャネルを含む様々な形式のチャネルにおけるフレーム検出に良好な性能を提供し、（２）厳しいマルチ-パス・チャネルにおいて十分に正確な周波数誤差推定及び粗シンボル・タイミングを提供し、そして（３）無線デバイスにおける処理を単純化する。

図３Ｂは周波数領域におけるＴＤＭパイロット２の形態を示す。この形態では、ＴＤＭパイロット２はＬ_２副帯域上で伝送されるＬ_２パイロット・シンボルを含む（但し、Ｌ_２＞Ｌ_１）。Ｌ_２副帯域はＮ個の総副帯域にわたって一様に配分され、そしてＳ_２副帯域だけ離れて等しく間隔をあけている（但し、Ｓ_２＝Ｎ／Ｌ_２）。例えば、Ｎ＝４０９６、Ｌ_２＝２０４８、そしてＳ_２＝２。さらに、他の値もまたＮ、Ｌ_２、及びＳ_２に使用される。例えば、下記に述べるように、他のＦＦＴサイズ（例えば、１Ｋ、２Ｋまたは８Ｋ）が実施される。ＴＤＭパイロット２に関するこの構造は厳しいマルチ-パス・チャネルを含む様々な形式のチャネルにおいて正確なシンボル・タイミングを提供する。無線デバイスはまた、下記に述べるように、（１）次のＯＦＤＭシンボル（それはＴＤＭパイロット２の直後にある）の到着の前にシンボル・タイミングを取得するために効率的にＤＭパイロット２を処理する、及び（２）そのシンボル・タイミングをこの次のＯＦＤＭシンボルに適用することができる。

大きな周波数誤差がＴＤＭパイロット１によって訂正できるように小さな値がＬ_１に使用される。パイロット-２系列が長くなるように大きな値がＬ２に使用され、それは無線デバイスがパイロット-２系列から長いチャネル・インパルス応答推定を取得することを可能にする。Ｓ_１個の同一パイロット-１系列がＴＤＭパイロットのために生成されるようにＴＤＭパイロットのＬ_１副帯域は選択される。同様に、Ｓ_２個の同一パイロット-２系列がＴＤＭパイロットのために生成されるようにＴＤＭパイロットのＬ_２副帯域は選択される。

図４は基地局１１０のＴＸデータ及びパイロット・プロセッサー１２０の形態のブロック図を示す。プロセッサー１２０内で、ＴＸデータ・プロセッサー４１０はデータ・シンボルを生成するためにトラヒック／パケット・データを受信、符号化、インターリーブ、及びシンボル写像する。

一形態では、疑似乱数（ＰＮ）発生器４２０がＴＤＭパイロット１及び２の両方のデータを生成するために使用される。ＰＮ発生器４２０は、例えば、生成多項式ｇ(ｘ) ＝ｘ^２０＋ｘ^１７＋１を実施する１５-タップの線型フィードバック・シフト・レジスタ（ＬＦＳＲ）によって実施される。この場合には、ＰＮ発生器４２０は、（１）直列に連結された遅延要素４２２ａ〜４２２ｏ及び（２）遅延要素４２２ｎと４２２ｏの間に連結された加算器４２４を含む。遅延要素４２２ｏはパイロット・データを提供し、それはまた遅延要素４２２ａの入力に、そして加算器４２４の一つの入力にフィードバックされる。ＰＮ発生器４２０はＴＤＭパイロット１及び２の異なる初期状態によって、例えば、ＴＤＭパイロット１については「１１１１００００１０００００００００００」に、そしてＴＤＭパイロット２については「１１１１００００１０００００００００１１」に初期化される。一般に、任意のデータがＴＤＭパイロット１及び２に使用される。パイロット・データはパイロットＯＦＤＭシンボルのピーク振幅（peak amplitude）と平均振幅（average amplitude）との間の差を減少させるように（即ち、ＴＤＭパイロットの時間-領域波形のピーク対平均（peak-to-average）の変動を最小化するように）選択される。ＴＤＭパイロット２のパイロット・データはまたデータをスクランブル化するために使用される同じＰＮ発生器によって生成される。無線デバイスは ＴＤＭパイロット２に使用されるデータの知識があるが、ＴＤＭパイロット１に使用されるデータを知る必要はない。

ビット対シンボル（bit-to-symbol）写像ユニット４３０はパイロット・データをＰＮ発生器４２０から受取り、そして変調手法に基づいてパイロット・データのビットをパイロット・シンボルに写像する。同じか、または別の変調手法がＴＤＭパイロット１及び２に使用される。一形態では、ＱＰＳＫがＴＤＭパイロット１及び２の両方に使用される。この場合には、写像ユニット４３０はパイロット・データを２-ビットの二元値（binary values）にグループ化し、そしてさらに各２-ビット値を特定のパイロット変調シンボルに写像する。各パイロット・シンボルはＱＰＳＫの信号集団において複素値である。ＱＰＳＫがＴＤＭパイロットに使用されるならば、写像ユニット４３０はＴＤＭパイロット１の２Ｌ_１パイロット・データ・ビットをＬ_１パイロット・シンボルに写像し、そしてさらにＴＤＭパイロット２の２Ｌ_２パイロット・データ・ビットをＬ_２パイロット・シンボルに写像する。マルチプレクサー（Ｍｕｘ）４４０はＴＸデータ・プロセッサー４１０からデータ・シンボルを、写像ユニット４３０からパイロット・シンボルを、そして制御器１４０からＴＤＭ-制御（TDM_Ctrl）信号を受取る。マルチプレクサー４４０は、図２に示したように、ＯＦＤＭ変調器１３０へＴＤＭパイロット１及び２フィールドのパイロット・シンボルと各フレームのオーバーヘッド及びデータ・フィールドのデータ・シンボルを提供する。

図５は基地局１１０のＯＦＤＭ変調器１３０の形態のブロック図を示す。シンボル対副帯域（symbol-to-subband）写像ユニット５１０はデータ及びパイロット・シンボルをＴＸデータ及びデータ・プロセッサー１２０から受取り、そして制御器１４０からの副帯域-マルチプレクサー-制御（Subband_Mux_Ctrl）信号に基づいてこれらのシンボルを適切な副帯域へ写像する。各ＯＦＤＭシンボル期間に、写像ユニット５１０はデータまたはパイロット伝送に使用される各副帯域上に一つのデータまたはパイロット・シンボル及び各未使用の副帯域に「ゼロ・シンボル」（それはゼロの信号値である）を提供する。使用されない副帯域に指定されたパイロット・シンボルはゼロ・シンボルと置換される。各ＯＦＤＭシンボル期間の間、写像ユニット５１０はＮ個の総副帯域にＮ個の「伝送シンボル」を提供し、そこでは各伝送シンボルはデータ・シンボル、パイロット・シンボル、またはゼロ・シンボルである。逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）ユニット５２０は各ＯＦＤＭシンボル期間にＮ個の伝送シンボルを受取り、Ｎ-点ＩＤＦＴによってＮ個の伝送シンボルを時間領域に変換し、そしてＮ個の時間-領域標本を含む「変換された」シンボルを提供する。各標本は一つの標本期間に送られる複素値である。Ｎが２の累乗である（それは一般的にそうである）ならばＮ-点逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）はまたＮ-点ＩＤＦＴの代わりに行われる。並列対直列（parallel-to-serial：Ｐ／Ｓ）変換器５３０は各変換シンボルのＮ個の標本を直列化する。巡回プレフィックス発生器５４０はＮ＋Ｃ標本を含むＯＦＤＭシンボルを形成するためにそこで各変換シンボルの一部分（またはＣ標本）を繰返す。巡回プレフィックスは通信チャネルにおける長い遅延拡散によって引起こされたシンボル間干渉（inter-symbol interference：ＩＳＩ）及びキャリア間干渉（inter-carrier interference：ＩＣＩ）に対抗するために使用される。遅延拡散は受信器において最も早い到着信号時と最後の到着信号時との間の時差である。ＯＦＤＭシンボル期間（または単に、「シンボル期間」）は一つのＯＦＤＭシンボルの期間であり、そしてＮ＋Ｃ標本期間に等しい。

図６ＡはＴＤＭパイロット１の時間-領域表現を示す。ＴＤＭパイロット１のＯＦＤＭシンボル（または「パイロット-１ ＯＦＤＭシンボル」）は長さＮの変換シンボル及び長さＣの巡回プレフィックスからなる。ＴＤＭパイロット１のＬ_１パイロット・シンボルはＳ_１副帯域だけ離れて均等に間隔が開いたＬ_１副帯域上で送られるので、そしてゼロ・シンボルは残りの副帯域上で送られるので、ＴＤＭパイロット１の変換シンボルはＬ_１時間-領域を含む各パイロット-１とともに、Ｓ_１同一パイロット-１系列を含む。各パイロット-１系列はまたＴＤＭパイロット１のＬ_１パイロット・シンボルにＬ_１-点ＩＤＦＴを行うことによって生成される。ＴＤＭパイロット１の巡回プレフィックスは変換シンボルのＣ最右端標本から成り、そして変換シンボルの前に挿入される。パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルはこのようにＳ_１＋Ｃ／Ｌ_１パイロット-１系列の総数を含む。例えば、Ｎ＝４０９６、Ｌ_１＝１２８、Ｓ_１＝３２、そしてＣ＝５１２であれば、パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルは１２８時間-領域標本を含む各パイロット-１系列とともに、３６パイロット-１系列を含むであろう。

図６ＢはＴＤＭパイロット２の時間-領域表現を示す。ＴＤＭパイロット２のＯＦＤＭシンボル（または「パイロット-２ ＯＦＤＭシンボル」）もまた長さＮの変換シンボル及び長さＣの巡回プレフィックスからなる。ＴＤＭパイロット２の変換シンボルはＬ_２時間-領域を含む各パイロット-２系列とともに、Ｓ_２同一パイロット-２系列を含む。ＴＤＭパイロット２の巡回プレフィックスは変換シンボルのＣ最右端標本から成り、そして変換シンボルの前に挿入される。例えば、Ｎ＝４０９６、Ｌ_２＝２０４８、Ｓ_２＝２、そしてＣ＝５１２であれば、パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルは２０４８時間-領域標本を含む各パイロット-２系列とともに、二つの完全パイロット-２系列を含むであろう。ＴＤＭパイロット２の巡回プレフィックスはパイロット-２系列の一部分のみを含むであろう。この形態が４Ｋ ＦＦＴサイズによって動作することが注目される。しかしながら、下記で述べるように、他のＦＦＴサイズ（例えば、１Ｋ、２Ｋまたは８Ｋ）が実施できる。

図７は無線デバイス１５０の同期化及びチャネル推定ユニット１８０の形態のブロック図を示す。ユニット１８０内で、フレーム検出器７１０は受信器ユニット１５４から入力標本を受取り、各フレームの始まりを検出するために入力標本を処理し、そしてフレーム・タイミングを提供する。シンボル・タイミング検出器７２０は入力標本及びフレーム・タイミングを受取り、受信ＯＦＤＭシンボルの始まりを検出するために入力標本を処理し、そしてシンボル・タイミングを提供する。周波数誤差推定器７１２は受信ＯＦＤＭシンボルの周波数誤差を推定する。チャネル推定器７３０はシンボル・タイミング検出器７２０からの出力を受取り、そしてチャネル推定を得る。ユニット１８０の検出器及び推定器は下記に記述される。

図８はフレーム検出器７１０の一形態のブロック図を示し、それは受信器ユニット１５４からの入力標本のＴＤＭパイロット１を検出することによってフレーム同期化を行う。簡単のために、次の記述は通信チャネルが付加的白色ガウス雑音（additive white Gaussian noise：ＡＷＧＮ）チャネルであると仮定する。各標本期間の入力標本は次のように表される。

但し、ｘ_ｎは標本期間ｎにおいて基地局によって送られた時間-領域標本である。

ｒ_ｎは標本期間ｎにおいて無線デバイスによって取得された入力標本である。

ｗ_ｎは標本期間ｎの雑音である。

図８に示した形態では、フレーム検出器７１０はフレーム検出のためにパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの周期的性質を利用する遅延相関器（delayed correlator）を実装される。一形態では、フレーム検出器７１０はフレーム検出のために次の検出基準を使用する。

但し、Ｓ_ｎは標本期間ｎの検出基準である。

「*」は複素共役を表す。

｜ｘ｜^２は二乗絶対値である。

式（２）は二つの連続パイロット-１系列における入力標本ｒ_ｉ及びｒ_ｉ−Ｌ１の間の遅延相関、またはｃ＝ｒ_ｉ−Ｌ１・ｒ_ｉ ^＊を計算する。この遅延相関はチャネル利得推定を必要とせずに通信チャネルの影響を取除き、そしてさらに通信チャネルを介して受取られたエネルギーを可干渉的（coherently）に結合する。式（２）はそこで累積相関結果Ｃ_ｎ（それは複素値である）を取得するためにパイロット-１系列の全Ｌ_１標本の相関結果を累積する。式（２）はそこでＣ_ｎの二乗振幅（squared amplitude）として標本期間ｎの決定基準Ｓ_ｎを得る。遅延相関に使用される二つの系列の間に一致（match）があれば、決定基準Ｓ_ｎは長さＬ_１の一つの受信パイロット-１系列のエネルギーを表す。

フレーム検出器７１０内で、（長さＬ_１の）シフト・レジスター８１２は入力標本{ｒ_ｎ}を受取り、そしてＬ_１標本期間だけ遅延された入力標本{ｒ_ｎ−Ｌ１}を提供する。標本バッファーはまたシフト・レジスター８１２の代わりに使用される。ユニット８１６はまた入力標本を受取り、そして複素共役入力標本{ｒ_ｎ ^＊} を提供する。各標本期間ｎの間、乗算器８１４はシフト・レジスター８１２からの遅延入力標本ｒ_ｎ−Ｌ１をユニット８１６からの複素共役入力標本ｒ^＊と乗算し、そして相関結果ｃ_ｎを（長さＬ_１の）シフト・レジスター８２２及び加算器８２４に提供する。小文字ｃ_ｎは一つの入力標本の相関結果を表し、そして大文字Ｃ_ｎはＬ_１入力標本の累積相関結果を表す。シフト・レジスター８２２は乗算器８１４から相関結果{ｃ_ｎ}を受取り、格納し、且つ遅延させ、そしてＬ_１標本期間だけ遅延させた相関結果{ｃ_ｎ−Ｌ１}を提供する。各標本期間ｎでは、加算器８２４はシフト・レジスター８２６の出力Ｃ_ｎ−１を乗算器８１４からの結果とともに受取り、且つ合計し、さらにシフト・レジスター８２２からの遅延結果ｃ_ｎ−Ｌ１を減算し、そしてその出力Ｃ_ｎをレジスター８２６に提供する。加算器８２４及びレジスター８２６は式（２）における加算演算を行う累算器を形成する。シフト・レジスター８２２及び加算器８２４はＬ_１個の最新相関結果ｃ_ｎ〜ｃ_{ｎ−Ｌ１＋１}の移動または滑り総和（running or sliding summation）を行うように構成される。これは乗算器８１４からの最新相関結果ｃ_ｎを合計すること、及びＬ_１標本期間前からの相関結果ｃ_ｎ−Ｌ１（それはシフト・レジスター８２２によって提供される）を減算することによって達成される。ユニット８３２は加算器８２４からの累積出力Ｃ_ｎの二乗振幅（squared magnitude）を計算し、そして検出基準Ｓ_ｎを提供する。

ポスト・プロセッサー８３４は検出基準Ｓ_ｎ及び閾値Ｓ_ｔｈ（それは固定またはプログラム可能な値である）に基づいて、パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの存在を、そしてここからスーパー-フレームの始まりを検出する。フレーム検出は様々な基準に基づいている。例えば、ポスト・プロセッサー８３４は、検出基準Ｓ_ｎが（１）閾値Ｓ_ｔｈを越え、（２）パイロット-１ ＯＦＤＭシンボル継続期間の少なくとも所定比率の間、閾値Ｓ_ｔｈ以上に留まり、且つ（３）それ以降所定の時間期間（一つのパイロット-１系列）、閾値Ｓ_ｔｈ以下に低下するならば、パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの存在を宣言する。ポスト・プロセッサー８３４はパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの終り（Ｔ_Ｃとして表される）を検出基準Ｓ_ｎの波形の終端前の所定数の標本期間として示す。ポスト・プロセッサー８３４はまたパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの終りにフレーム・タイミング信号を（例えば、高論理（logic high）に）設定する。時間Ｔ_Ｃはパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルの処理のための粗シンボル・タイミングとして使用される。

周波数誤差推定器７１２は受信パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルにおける周波数誤差を推定する。この周波数誤差は、例えば、基地局及び無線デバイスの発振器の周波数の差異、ドップラー偏移、等々といった様々な起源（sources）に原因する。周波数誤差推定器７１２は次のように各パイロット-１系列（最後のパイロット-１系列を除く）の周波数誤差推定を生成する。

但し、ｒ_ｌ，ｉはｌ番目のパイロット-１系列のｉ番目の入力標本である。

Ａｒｇ(ｘ)はｘの実数部に対する虚数部の比の逆正接、またはＡｒｇ(ｘ)＝ａｒｃｔａｎ[Ｉｍ(ｘ)／Ｒｅ(ｘ)]である。

Ｇ_Ｄは検出器利得である（Ｇ_Ｄ＝２π・Ｌ_１／ｆ_ｓａｍｐ）。

Δｆ_ｌはｌ番目のパイロット-１系列の周波数誤差推定である。

検出可能な周波数誤差の範囲は次のように与えられる。

但し、ｆ_ｓａｍｐ は入力標本率（sample rate）である。

式（４）は検出された周波数誤差の範囲がパイロット-１系列の長さに依存し、そして逆に関係することを示す。累積相関結果はまた加算器からも利用可能であるので、周波数誤差推定器７１２はまたポスト・プロセッサー８３４内に実装される。

周波数誤差推定は様々な方法で使用される。例えば、各パイロット-１系列の周波数誤差推定は無線デバイスの任意の検出周波数誤差を訂正しようとする周波数トラッキング回路を更新するために使用される。周波数トラッキング回路は無線デバイスにおいて周波数低位変換に使用されるキャリア信号の周波数を調整する位相同期回路（phase-locked loop：ＰＬＬ）である。周波数誤差推定はまたパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの単一周波数誤差推定Δｆを取得するために平均化される。このΔｆはそこでＯＦＤＭ復調器１６０内のＮ-点ＤＦＴの前後いずれかで周波数誤差訂正のために使用される。事後（post-）ＤＦＴ誤差訂正（それは副帯域間隔の整数倍である周波数オフセットを訂正するために使用される）では、Ｎ-点ＤＦＴからの受信信号は副帯域だけ移動される。

事前（pre-）ＤＦＴ誤差訂正では、入力標本は周波数誤差推定Δｆだけ位相回転され、そしてＮ-点ＤＦＴはそこで位相回転された標本に行われる。

フレーム検出及び周波数誤差推定はまたパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルに基づいて他の方法で行われ、そしてこれは開示の範囲内にある。例えば、フレーム検出は基地局で生成された実際のパイロット-１系列を持つパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの入力標本の間の直接相関を行うことによって達成される。直接相関は各強い信号時（またはマルチパス）について高い相関結果を提供する。一以上のマルチパスまたはピークが或る基地局について取得されるので、無線デバイスはタイミング情報を取得するために検出ピークに後処理を行うであろう。フレーム検出はまた遅延相関及び直接相関の組合せによって達成される。

図９はシンボル・タイミング検出器７２０の一形態のブロック図を示し、それはパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルに基づいてタイミング同期化を行う。シンボル・タイミング検出器７２０内で、標本バッファー９１２は受信器ユニット１５４から入力標本を受取り、そしてパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルのＬ_２入力標本の「標本」窓を格納する。標本窓の始まりはフレーム検出器７１０からのフレーム・タイミングに基づいてユニット９１０によって決定される。

図１０Ａはパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルに関する処理のタイミング図を示す。フレーム検出器７１０はパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルに基づいて粗シンボル・タイミング（Ｔ_Ｃとして表される）を提供する。パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルは長さＬ_２のＳ_２同一パイロット-２系列（例えば、Ｎ＝４０９６及びＬ_２＝２０４８ならば長さ２０４８のパイロット-２系列）を含む。Ｌ_２入力標本の窓は標本期間Ｔ_Ｗで始まるパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルについて標本バッファー９１２によって収集される。標本窓の始まりは粗シンボル・タイミングから初期オフセットＯＳ_ｍｉｔだけ遅延され、或いはＴ_Ｗ＝Ｔ_Ｃ＋ＯＳ_ｍｉｔである。初期オフセットは正確である必要はなく、そして一つの完全パイロット-２系列が標本バッファー９１２において収集されることを保証するために選択される。初期オフセットはまたパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルの処理が次のＯＦＤＭシンボルの到着の前に完了するように選択され、その結果パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルから取得されたシンボル・タイミングはこの次のＯＦＤＭシンボルに適用される。

図９に戻って参照すると、ＤＦＴユニット９１４は標本バッファー９１２によって収集されたＬ_２入力標本にＬ_２-点ＤＦＴを行い、そしてＬ_２受信パイロット・シンボルについてＬ_２周波数-領域値を提供する。標本窓の始まりがパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルと揃わない（即ち、Ｔ_Ｗ≠Ｔ_Ｓ）ならば、チャネル・インパルス応答は環状に偏移し、それはチャネル・インパルス応答の前部分が完全に包み込むことを意味する。パイロット復調ユニット９１６は各パイロット副帯域ｋの受信パイロット・シンボルＲ_ｋをその副帯域の既知のパイロット・シンボルの複素共役Ｐ_ｋ ^＊と乗算する（またはＲ_ｋ・Ｐ_ｋ ^＊）ことによってＬ_２受信パイロット・シンボルに関する変調を取除く。ユニット９１６はまた未使用副帯域の受信パイロット・シンボルをゼロ・シンボルに設定する。ＩＤＦＴユニット９１８はそこでＬ_２パイロット復調シンボルにＬ_２-点ＩＤＦＴを行い、そしてＬ_２時間-領域値（それは基地局１１０と無線デバイス１５０との間の通信チャネルのインパルス応答のＬ_２タップである）を提供する。

図１０ＢはＩＤＦＴユニット９１８からのＬ_２-タップ・チャネル・インパルス応答を示す。各々のＬ_２タップはそのタップ遅延における複素チャネル利得と関連する。チャネル・インパルス応答は周期的に偏移され、それはチャネル・インパルス応答の後尾が包み込みを行い、そしてＩＤＦＴユニット９１８からの出力の早い部分に現れることを意味する。

図９に戻って参照すると、シンボル・タイミング探索器９２０はチャネル・インパルス応答のエネルギーのピークを探索することによってシンボル・タイミングを決定する。ピーク検出は、図１０Ｂに示したように、チャネル・インパルス応答にわたって「検出」窓を滑らせることによって達成される。検出窓サイズは下記で述べるように決定される。各窓の始まり位置において、検出窓の中に落ちる全タップのエネルギーが計算される。

図１０Ｃは様々な窓の始まり位置におけるチャネル・タップのエネルギーのグラフを示す。検出窓は右側に環状に偏移し、そのため検出窓の右端が指数Ｌ_２の最後のタップに達するとき、窓は指数１における最初のタップに包み込む。エネルギーはこのように各窓の始まり位置の同数のチャネル・タップに収集される。

検出窓サイズＬ_Ｗはシステムの予測遅延拡散に基づいて選択される。無線デバイスにおける遅延拡散は無線デバイスにおける最も早い、及び最も遅い到着信号成分の間の時間差である。システムの遅延拡散はシステムにおける全ての無線デバイスの間の最大遅延拡散である。検出窓サイズがシステムの遅延拡散に等しいか、もしくは大きいならば、検出窓は、適切に並べられたとき、チャネル・インパルス応答のエネルギーの全てを取得するであろう。検出窓サイズＬ_Ｗはチャネル・インパルス応答の始まりの検出における曖昧性を回避するためにＬ_２の半分以上にならない（またはＬ_Ｗ≦Ｌ_２／２）ように選択される。チャネル・インパルス応答の始まりは、多数の窓の始まり位置が同じピーク・エネルギーを持つならば、（１）Ｌ_２窓始まり位置の全ての間のピーク・エネルギーを決定すること、及び（２）ピーク・エネルギーを持つ最も右の窓始まり位置を識別することによって検出される。異なる窓始まり位置のエネルギーはまた雑音のあるチャネルにおいてチャネル・インパルス応答の始まりのさらに正確な推定を取得するために平均化され、もしくは濾波される。いずれにせよ、チャネル・インパルス応答の始まりはＴ_Ｂとして表され、そして標本窓の始まりとチャネル・インパルス応答の始まりとの間のオフセットはＴ_ＯＳ＝Ｔ_Ｂ−Ｔ_Ｗである。一旦チャネル・インパルス応答Ｔ_Ｂの始まりが決定されるならば、微細なシンボル・タイミングが一意的に計算される。

図１０Ａを参照すると、微細なシンボル・タイミングは受信ＯＦＤＭシンボルの始まりを示す。微細なシンボル・タイミングＴ_Ｓは各連続受信ＯＦＤＭシンボルに「ＤＦＴ」窓を正確且つ適切に置くために使用される。ＤＦＴ窓は各受信ＯＦＤＭシンボルを収集するために（Ｎ＋Ｃ入力標本の間から）特定のＮ入力標本を指示する。ＤＦＴ窓内のＮ入力標本はそこで受信ＯＦＤＭシンボルの受信データ／パイロット・シンボルを取得するためにＮ-点ＤＦＴによって変換される。各受信ＯＦＤＭシンボルのＤＦＴ窓の正確な配置は、（１）前または次のＯＦＤＭシンボルからのシンボル間干渉（inter-symbol interference：ＩＳＩ）、（２）チャネル推定の低下（例えば、不適当なＤＦＴ窓配置は誤ったチャネル推定をもたらす）、（３）巡回プレフィックスに頼る処理の誤差（例えば、周波数トラッキング回路、自動利得制御（ＡＧＣ）、等）、及び（４）他の有害な影響を回避するために必要とされる。

パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルはまたさらに正確な周波数誤差推定を取得するために使用される。例えば、周波数誤差はパイロット-２系列を使用して、そして式（３）に基づいて推定される。この場合には、加算がパイロット-２系列の（Ｌ_１標本の代りに）Ｌ_２標本に行われる。

ＩＤＦＴユニット９１８からのチャネル・インパルス応答はまた基地局１１０と無線デバイス１５０との間で通信チャネルの周波数応答推定を得るために使用される。ユニット９２２はＬ２-タップ・チャネル・インパルス応答を受取り、チャネル・インパルス応答の始まりが指数１にあるように環状にチャネル・インパルス応答を偏移させ、環状-偏移チャネル・インパルス応答の後に適切な数のゼロを挿入し、そしてＮ-タップ・チャネル・インパルス応答を提供する。ＤＦＴユニット９２４はそこでＮ-タップ・チャネル・インパルス応答にＮ-点ＤＦＴを行い、そして周波数応答推定（それはＮ総副帯域のＮ複素チャネル利得から成る）を提供する。ＯＦＤＭ復調器１６０は次のＯＦＤＭシンボルにおける受信データ・シンボルの検出のために周波数応答推定を使用する。チャネル推定はまた他の方法においても得られる。

図１１はＴＤＭ及びＦＤＭパイロットの組合せによるパイロット伝送手法を示す。基地局１１０は無線デバイスによる初期取得を促進するために各スーパー-フレームにおいてＴＤＭパイロット１及び２を伝送する。ＴＤＭパイロットのオーバーヘッドは２ＯＦＤＭシンボルであり、それはスーパー-フレームのサイズと比べると小さい。基地局はまた各スーパー-フレームにおける残りのＯＦＤＭシンボルの全て、大部分、またはいくつかでＦＤＭパイロットを伝送する。図１１に示した形態では、ＦＤＭパイロットはパイロット・シンボルが偶数のシンボル期間に副帯域の一つの集合上で、そして奇数のシンボル期間に副帯域の別の集合上で送られるように副帯域の交互の集合上で送られる。各集合は無線デバイスによるチャネル推定及び恐らくは周波数及び時間トラッキングを支援するために十分な数（Ｌ_ｆｄｍ）の副帯域を含む。各集合における副帯域はＮ個の総副帯域にわたって一様に配分され、そしてＳ_ｆｄｍ＝Ｎ／Ｌ_ｆｄｍだけ離れて均等に間隔を開けられている。さらに、一つの集合における副帯域は他の集合における副帯域に関して互い違いに置かれ、または相殺され、その結果、二つの集合における副帯域は相互に組合わされる。例として、Ｎ＝４０９６、Ｌ_ｆｄｍ＝５１２、Ｓ_ｆｄｍ＝８、及び二つの集合における副帯域は四つの副帯域で互い違いに置かれる。一般に、多数の副帯域集合はＦＤＭパイロットに使用され、そして各集合は多数の副帯域及びＮ個の総副帯域のどれかを含む。

無線デバイスは初期同期化、例えば、フレーム同期化、周波数オフセット推定、及び微細なシンボル・タイミング取得のために（次のＯＦＤＭシンボルにＤＦＴ窓の適切な配置のために）ＴＤＭパイロット１及び２を使用する。例えば、初めて基地局にアクセスするとき、初めてまたは長期の無稼働の後にデータを受取るか、または要求するとき、初めて電源を入れるとき、等々、無線デバイスは初期同期化を行う。

無線デバイスは、上で述べたように、パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルの存在、そして従ってスーパー-フレームの始まりを検出するためにパイロット-１系列の遅延相関を行う。それ以降、無線デバイスはパイロット-１ ＯＦＤＭシンボルにおける周波数誤差を推定し、そしてパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルを受信する前にこの周波数誤差を訂正するためにパイロット-１系列を使用する。パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルはデータＯＦＤＭシンボルの巡回プレフィックス構造を使用する従来の方法より大きな周波数誤差の推定、及び次の（パイロット-２）ＯＦＤＭシンボルのＤＦＴ窓の更に信頼できる配置を可能にする。パイロット-１ ＯＦＤＭシンボルはこのように大きなマルチ-パス遅延拡散を持つ地上無線チャネルに改良された性能を提供する。

無線デバイスは次の受信ＯＦＤＭシンボルのＤＦＴ窓を更に正確に配置する微細なシンボル・タイミングを取得するためにパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルを使用する。無線デバイスはまたチャネル推定及び周波数誤差推定のためにパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルを使用する。パイロット-２ ＯＦＤＭシンボルは微細なシンボル・タイミング及びＤＦＴ窓の適切な配置の速くて正確な決定を可能にする。

無線デバイスはチャネル推定及び時間トラッキングのために、そして恐らくは周波数トラッキングのためにＦＤＭパイロットを使用する。上で述べたように、無線デバイスはパイロット-２ ＯＦＤＭシンボルに基づいて初期チャネル推定を取得する。図１１に示したように、特にＦＤＭパイロットがスーパー-フレームにわたって伝送されるならば、無線デバイスはさらに正確なチャネル推定を取得するためにＦＤＭパイロットを使用する。無線デバイスはまた受信ＯＦＤＭシンボルにおける周波数誤差を訂正する周波数トラッキング回路を更新するためにＦＤＭパイロットを使用する。無線デバイスは更に（例えば、通信チャネルのチャネル・インパルス応答における変化により）入力標本におけるタイミング漂動の原因となる時間トラッキング回路を更新するためにＦＤＭパイロットを使用する。

本開示の前述の形態は４ＫのＦＦＴサイズを仮定した；しかしながら、本開示の形態は様々な数の副帯域を持つＯＦＤＭシステムの中で同期化を達成するために第一及び第二ＴＤＭパイロットを使用することが可能である。

ここに述べる４Ｋ ＯＦＤＭシステム（即ち、Ｎ＝４０９６）のＴＤＭパイロット１は３６期間（Ｓ_１）からなり、その各々は１２８標本（Ｌ_１）（チップ）長さがある。３６期間のうち３２は４０９６チップのＦＦＴ継続期間に対応することが注目される。周波数領域において、稼働４０００副帯域のうち１２４は非ゼロであり、そして隣接の非ゼロ副帯域の間に３１ゼロがある。

ＦＦＴサイズにわたって、しかしながら、ＯＦＤＭシンボル継続期間は近似的に基準化される。例えば、１×４Ｋ ＯＦＤＭシンボル〜４×１Ｋ ＯＦＤＭシンボル〜２×２Ｋ ＯＦＤＭシンボル〜８Ｋ ＯＦＤＭシンボルの１／２。ＦＦＴサイズにわたって、時間-領域ＯＦＤＭパラメーターはチップの単位で表されるとき同じである。

例えば、８Ｋ（即ち、Ｎ＝８１９２）モードの動作では、ＴＤＭパイロット１は４Ｋモードと同数の標本を持つ。８Ｋ-モードＴＤＭパイロット１取得アルゴリズムはその４Ｋモードのものと類似している；しかしながら、その期間は４Ｋモードにおけるわずか１２８標本の代わりに２５６標本（Ｌ_１）から成る。さらに、８ＫモードＴＤＭパイロット１シンボルは１８期間（Ｓ_１）から成る。

同様に、２Ｋ（即ち、Ｎ＝２０４８）モードの動作におけるＴＤＭパイロット１は４Ｋモードにおけるのと同じ標本数を持つ。上で述べた計算を使うと、２ＫモードＴＤＭパイロット１取得アルゴリズムはその４Ｋのものと類似している；しかしながら、その期間は１２８標本の代りに６４標本（Ｌ_１）である。さらに、２ＫモードＴＤＭパイロット１シンボルは７２期間（Ｓ_１）から成る。

ＴＤＭパイロット１チャネル継続期間は全ＦＦＴサイズについて同じであることが注目される。しかしながら、非ゼロ副帯域の数はＦＦＴサイズと実質的に比例して減少する。ＦＦＴサイズを増大させ、そして従って非ゼロ副帯域の数を増加させる結果として、時間の小さな期間が生成され、それによってさらに高いＲＦにおいて発生するさらに大きな初期周波数誤差を許容する。前述の表はＦＦＴサイズが増加するにつれて非ゼロ副帯域における実質的に比例する増加を例示する。

ＴＤＭパイロット２は、以前に述べた４Ｋシステムにおいて、２０００非ゼロ副帯域、または４非ゼロ・インターレースから成る。例えば、各インターレースはＰＮ系列によってスクランブルされたゼロ・データ・シンボルによって変調される。任意の二つの隣接非ゼロ副帯域の間に一つのゼロ副帯域がある。時間領域において、ＴＤＭパイロット２は二つの期間（Ｌ２）で周期的であり、その各々は２０４８チップ長さである。

ＴＤＭパイロット２は常に２期間とガード間隔から成る。しかしながら、期間長さはＦＦＴサイズに応じて変化する。例えば、期間長さは１Ｋ、２Ｋ、４Ｋ及び８ＫのＦＦＴサイズについてそれぞれ１Ｋ、２Ｋ、４Ｋ及び８Ｋになるであろう。勿論、これらのＦＦＴサイズは単に典型的であり、そして本開示は１Ｋ、２Ｋ、４Ｋ及び８ＫだけのＦＦＴサイズに制限されない。２Ｋ及び４Ｋシステムの期間長さが同じであることに注目せよ。次の表は１Ｋ、２Ｋ、４Ｋ及び８ＫのＦＦＴサイズについてスロットの数、一様なガード間隔及びＯＦＤＭシンボル間隔をそれぞれ例示する。

他のモードでは、 ＴＤＭパイロット２はデータ・シンボルと同数の非ゼロ副帯域（それらの全てのＮ）を含むが、パイロット・シンボルは約二倍長い。これらの場合には、ＴＤＭパイロット２の周期性はポストフィックスとして、非ゼロ副帯域の間にＳ２ゼロ副帯域を挿入することによって達成されないが、送信器におけるＩＦＦＴの後で時間-領域系列を物理的に繰返すにことによって達成される。例えば、図１３を参照せよ。図１３を参照すると、ここでＴ_ＦＧＩ＝巡回プレフィックス、 Ｔ_ＷＧＩ＝ＯＦＤＭシンボルの間の窓ガード区間、Ｔ_ＰＦＩ＝ポスト-フィックス区間、Ｔ_Ｕ＝有用部分継続期間、及びＴ_Ｓ＝総シンボル継続期間である。ポスト-フィックス区間はＴＤＭパイロット２において変動することに注目せよ。明らかに、異なる実施及び時間継続期間は可能である。重要なことはＴＤＭパイロット２が少なくとも二つの時間-領域期間から成るべきであり、そして時間期間の複製はゼロ副帯域を（４Ｋモードと同様に）挿入することによって、或いは時間-領域ポスト-フィックスを（上に述べた他のＦＦＴモードと同様に）挿入することによって達成される。

二つの状況：（ｉ）ＴＤＭパイロット２における非ゼロ副帯域はＮ、即ち、ＦＦＴのサイズに等しいこと、そして（ｉｉ）非ゼロ副帯域の数はＮの一部分（fraction）であることを区別することが重要である。前述の例では、この数は１Ｋ、２Ｋ及び８ＫモードにおけるＮに等しく、そして４ＫモードではＮ／２である。事例（ｉ）では、一つがほんの２期間を持つ計画を立てるならば（図１３参照）、繰返しはおよそ長さＮのポスト-フィックスを明らかに挿入することによって達成され、そしてＴＤＭ２継続期間は２Ｎ＋Ｔ_ＦＧＩ＋Ｔ_ＷＧＩであることに注目せよ。一方、事例（ｉｉ）では、繰返しは副帯域の半分がゼロであるという事実によって（それとなく）保証される。（ｉｉ）の一般的な事例では、ＴＤＭパイロット２の構造に通じる、長さＮ＋Ｔ_ＦＧＩ＋Ｔ_ＷＧＩの二つの非ゼロ副帯域の間にｋゼロがあるであろう（ここでＮはｋ＋１同一時間-領域期間から成る）。

本開示の形態は可変ＦＦＴサイズのＯＦＤＭシステムにおいて同期化が可能であるので、信号通信パラメーター・チャネル（signaling parameter channel：ＳＰＣ）は伝送に対応する（適切なＦＦＴサイズを含む）ＯＦＤＭパラメーターを受信側に信号通信するために伝送側から要求される。ＳＰＣはスーパー-フレームの終端において以前に予約されたＯＦＤＭシンボルを使用する。しかしながら、本開示の形態はＯＦＤＭパラメーターの受信側に通告する方法に全く制限されない。

多数のＦＦＴサイズの支援は同じ一定の帯域幅に関しる副帯域間隔を基準化することによって達成される。図１２は、例として、２Ｋ副帯域が代わりの４Ｋ副帯域に如何に対応するであろうことを示す。同様に、８Ｋ副帯域は４Ｋ副帯域と同じく密に二倍に詰込まれ、そして１Ｋ副帯域は４Ｋ副帯域の第四副帯域に対応するであろう。１Ｋ、２Ｋ、４Ｋ及び８Ｋ ＯＦＤＭシステムにおける稼働副帯域はそれぞれ１０００、２０００、４０００及び８０００になろう。

例えば、ＯＦＤＭシステムによって占有される帯域幅がＷであり、そしてＦＦＴサイズ（或いは非稼働副帯域を含む、副帯域の数）がＮであるならば、副帯域間隔（subband spacing）Δｆ_ｓｃは次のようになる。

一旦、受信器が伝送側からＯＦＤＭパラメーターを受信した後、ＦＦＴサイズを知ると、伝送側はデータとともに時間分割多重化方法における周波数副帯域の第一集合上で第一パイロットを、そしてデータとともにＴＤＭ方法における周波数副帯域の第二集合上で第二パイロットを定期的に伝送を始める（ここで第二集合は第一集合より多い副帯域を含む）。

それ以降、第一及び第二パイロットはここに述べた方法を使用して、システム中の受信器によって同期化のために使用される。例えば、本開示のいくつかの形態の前述の記述で提供されたように、第一パイロットは各スーパー-フレームの始まりを検出するために使用され、そして第二パイロットは受信ＯＦＤＭシンボルの始まりを示すシンボル・タイミングを決定するために使用される。しかしながら、本開示はＴＤＭパイロットを使用するタイミング同期化の特定の方法に制限されず、そして当業者は同等の方法が請求された発明の範囲から逸脱することなく使用されることを理解するであろう。

ここに述べた同期化技術は様々な方法によって実施される。例えば、これらの技術はハードウェア、ソフトウェア、またはその組合せにおいて実施される。ハードウェア実施では、同期化を支援するために使用される基地局の処理ユニット（例えば、ＴＸデータ及びパイロット・プロセッサー１２０）は一以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、ディジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、ディジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサー、コントローラー、マイクロコントローラー、マイクロプロセッサー、ここに記述した機能を実行するために設計された他の電子ユニット、または その組合せの中で実施される。同期化を行うために使われる無線デバイスの処理ユニット（例えば、同期化及びチャネル推定ユニット１８０）はまた一以上のＡＳＩＣ、ＤＳＰ等の中で実施される。

ソフトウェア実施では、同期化技術はここに述べた機能を実行するモジュール（例えば、手続き、機能、等）によって実施される。ソフトウェア・コードはメモリー・ユニット（例えば、図１のメモリー・ユニット１９２）に格納され、そしてプロセッサー（例えば、制御器１９０）によって実行される。メモリー・ユニットはプロセッサーの中またはプロセッサーの外部で実施される、
開示された形態の前記述は当業者が本開示を行い、或いは使用することを可能にするために提供される。これらの形態に対する様々な修正は当業者には直ちに明白であり、そしてここに定義された一般的な原理は開示の範囲から逸脱することなく他の形態に適用される。このように、本開示はここに示した形態に制限されることを意図していないが、ここに開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えられるべきである。

Claims (23)

1. 様々な数の副帯域を持つ直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する無線同報システムにおいてパイロットを伝送する方法であって、
   データとともに時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数副帯域の第一集合上で第一パイロットを伝送し、
   データとともにＴＤＭ様式で周波数副帯域の第二集合上で第二パイロットを伝送し、
   第一集合はシステム中にＮ個の総周波数副帯域の一部分を含み、Ｎは１より大きい整数であり、
   第二集合は第一集合より多くの副帯域を含み、第一パイロット及び第二パイロットは、前記システムの受信器によって同期化のために使用される。
2. 第二集合はＮ／２^Ｋ副帯域を含み、Ｋは１以上の整数である、請求項１記載の方法。
3. 第二パイロットの周期性はゼロ副帯域を挿入することによって達成される、請求項１記載の方法。
4. 第二パイロットの周期性は時間-領域ポスト-フィックスを挿入することによって達成される、請求項１記載の方法。
5. 第一及び第二パイロットは所定の時間継続期間の各フレームにおいて定期的に伝送される、請求項１記載の方法。
6. 第一パイロットは各フレームの始まりに伝送され、そして第二パイロットはそのフレームで次に伝送される、請求項５記載の方法。
7. 第一パイロットは各フレームの始まりを検出するために使用され、そして第二パイロットは受信ＯＦＤＭシンボルの始まりを示すシンボル・タイミングを決定するために使用される、請求項５記載の方法。
8. 第一集合はＮ／２^Ｍ周波数副帯域を含み、Ｍは１より大きい整数である、請求項１記載の方法。
9. 第二パイロットは一つのＯＦＤＭシンボルにおいて伝送される、請求項１記載の方法。
10. 第一及び第二集合の各々における周波数副帯域はＮ個の総周波数副帯域にわたって一様に配分される、請求項１記載の方法。
11. 様々な数の副帯域を持つ直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおける装置であって、
    データとともに時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数副帯域の第一集合上で第一パイロットを提供し、そしてデータとともにＴＤＭ様式で周波数副帯域の第二集合上で第二パイロットを提供するために動作する変調器と、
    第一及び第二パイロットを伝送するために動作する送受信装置とを具備し、
    第一集合はシステム中にＮ個の総周波数副帯域の一部分を含み、Ｎは１より大きい整数であり、第二集合は第一集合より多くの副帯域を含み、
    第一パイロット及び第二パイロットは、前記システムの受信器によって同期化のために使用される。
12. 第二集合はＮ／２^Ｋ副帯域を含み、Ｋは１以上の整数である、請求項１１記載の装置。
13. 第二パイロットの周期性はゼロ副帯域を挿入することによって達成される、請求項１１記載の装置。
14. 第二パイロットの周期性は時間-領域ポスト-フィックスを挿入することによって達成される、請求項１１記載の装置。
15. 第一及び第二パイロットは所定の時間継続期間の各フレームにおいて定期的に伝送される、請求項１１記載の装置。
16. 第一パイロットは各フレームの始まりに伝送され、そして第二パイロットはそのフレームで次に伝送される、請求項１５記載の装置。
17. 第一パイロットは各フレームの始まりを検出するために使用され、そして第二パイロットは受信ＯＦＤＭシンボルの始まりを示すシンボル・タイミングを決定するために使用される、請求項１５記載の装置。
18. 第一集合はＮ／２^Ｍ周波数副帯域を含み、Ｍは１より大きい整数である、請求項１１記載の装置。
19. 第二パイロットは一つのＯＦＤＭシンボルにおいて伝送される、請求項１１記載の装置。
20. 第一及び第二集合の各々における周波数副帯域はＮ個の総周波数副帯域にわたって一様に配分される、請求項１１記載の装置。
21. 様々な数の副帯域を持つ直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する無線同報システムでパイロットを伝送するためにそこに命令（instructions）を格納したコンピューター可読メディアであって、その命令は、
    データとともに時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数副帯域の第一集合上で第一パイロットを伝送すること、及び
    データとともにＴＤＭ様式で周波数副帯域の第二集合上で第二パイロットを伝送することを含み、
    第一集合はシステム中にＮ個の総周波数副帯域の一部分を含み、Ｎは１より大きい整数であり、
    第二集合は第一集合より多くの副帯域を含み、第一パイロット及び第二パイロットは、前記システムの受信器によって同期化のために使用される。
22. 様々な数の副帯域を持つ直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する無線同報システムでパイロットを伝送するための命令（instructions）を実行するプロセッサであって、その命令は、
    データとともに時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数副帯域の第一集合上で第一パイロットを伝送する命令、及び
    データとともにＴＤＭ様式で周波数副帯域の第二集合上で第二パイロットを伝送する命令を含み、
    第一集合はシステム中にＮ個の総周波数副帯域の一部分を含み、Ｎは１より大きい整数であり、
    第二集合は第一集合より多くの副帯域を含み、第一パイロット及び第二パイロットは、前記システムの受信器によって同期化のために使用される。
23. 様々な数の副帯域を持つ直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおける装置であって、
    データとともに時分割多重化（ＴＤＭ）様式で周波数副帯域の第一集合上で第一パイロットを伝送する手段と、
    データとともにＴＤＭ様式で周波数副帯域の第二集合上で第二パイロットを伝送する手段とを具備し、
    第一集合はシステム中にＮ個の総周波数副帯域の一部分を含み、Ｎは１より大きい整数であり、
    第二集合は第一集合より多くの副帯域を含み、第一パイロット及び第二パイロットは、前記システムの受信器によって同期化のために使用される。

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