JP2012016033A - 直交周波数分割無線通信システムのためのパイロット信号送信 - Google Patents

直交周波数分割無線通信システムのためのパイロット信号送信 Download PDF

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Abstract

【課題】移動局または基地局から送信されるパイロットシンボルのためのパイロットシンボルパターンを提供する。
【解決手段】少なくとも１つのアンテナと、時間選択性チャンネルのために設計された少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンと、周波数選択性チャンネルのために設計された少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンとを記憶するメモリと、少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンまたは少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンのうちの、１つのパイロットパターンを選択し、通信チャネルの１次項に応じて、ホップ領域のエッジの近くに、選択されたパイロットパターンの複数のパイロットシンボルを設置する、少なくとも１つのアンテナとメモリとに結合されたプロセッサと、を備える。
【選択図】図７

Description

背景
Ｉ．分野
本明細書は、一般に無線通信に、そして特に、直交周波数分割無線通信システムにおけるパイロット情報送信に関する。
ＩＩ．背景
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムは、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）を利用する。ＯＦＤＭは、全システム帯域幅を複数の（Ｎ個の）直交周波数サブキャリアに分割する(partitions)マルチキャリア変調技法(multi-carrier modulation technique)である。これらのサブキャリアはまた、トーン(tones)、ビン(bins)および周波数チャネル(frequency channels)とも呼ばれ得る。各サブキャリアは、データで変調され得る。各ＯＦＤＭシンボル期間(symbol period)において、全部でＮ個のサブキャリア上で最大Ｎ個の変調シンボルが送信され得る。これらの変調シンボルは、Ｎ個の時間領域チップまたはサンプル(time-domain chips or samples)を含む変換されたシンボル(transformed symbol)を生成するために、Ｎポイント逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）によって時間領域に変換される。
周波数ホッピング通信システム(frequency hopping communication system)では、データは、「ホップ期間(hop period)」と呼ばれ得る異なる時間間隔で異なる周波数サブキャリア上で伝送される。これらの周波数サブキャリアは、直交周波数分割多重化、他のマルチキャリア変調技法、あるいはいくつかの他の構成体によって与えられ得る。周波数ホッピングによってデータ伝送は、擬似ランダムな方法でサブキャリアからサブキャリアへホップする。このホッピングは、周波数ダイバーシティを与えて、データ伝送が狭帯域干渉、ジャミング、フェージングなどといった有害な経路効果によく耐えることを可能にする。
ＯＦＤＭＡシステムは、複数の移動局(multiple mobile stations)を同時にサポートできる。周波数ホッピングＯＦＤＭＡシステムの場合、所定の移動局のためのデータ伝送は、特定の周波数ホッピング（ＦＨ）系列(specific frequency hopping (FH) sequence)に関連する「トラフィック(traffic)」チャネル上で送られ得る。このＦＨ系列は、各ホップ期間におけるデータ伝送のために使用すべき特定のサブキャリアを示す。複数の移動局のための複数のデータ伝送(multiple data transmission)は、異なるＦＨ系列に関連する複数のトラフィックチャネル(multiple traffic channels)上で同時に送られ得る。これらのＦＨ系列は唯１つのトラフィックチャネル、したがって唯１つのデータ伝送が各ホップ期間において各サブキャリアを使用するように、互いに直交する(to be orthogonal to one another)ように定義され得る。直交ＦＨ系列を使用することによって複数のデータ伝送は一般に、周波数ダイバーシティの利益を享受しながら互いに干渉しない。
送信機と受信機との間の無線チャネルの正確な推定は通常、無線チャネルを介して送られたデータを回復するために必要とされる。チャネル推定は典型的には、送信機からパイロットを送って、受信機でこのパイロットを測定することによって実行される。このパイロット信号は、送信機と受信機の両方によってアプリオリ(a priori)として知られているパイロットシンボル(pilot symbols)から構成される。したがって受信機は、受信された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。
任意の特定の移動局から基地局への各送信の一部は、しばしば「逆方向リンク(reverse link)」伝送と呼ばれ、１ホップ期間の期間中、パイロットシンボルの送信に割り当てられる。一般にパイロットシンボルの数は、チャネル推定の品質を、したがってパケット誤り率性能(packet error rate performance)を決定する。しかしながらパイロットシンボルの使用は、達成され得る有効伝送データ速度の低下を引き起こす。すなわち、より広い帯域幅がパイロット情報に割り当てられると、データ伝送に利用可能な帯域幅はより狭くなる。
１つのタイプのＦＨ−ＯＦＤＭＡシステムは、複数の移動局が１隣接グループの周波数とシンボル期間に割り当てられるブロックドホップシステム(blocked hop system)である。このようなシステムでは、このブロックは、パイロットとデータの両方の伝送に使用されるために利用可能な、限られた量のシンボルとトーンを有するので、パイロット情報が移動局から高い信頼度で受信され、同時に、パイロット情報に割り当てられる帯域幅を減らすことが、重要である。
一実施形態においては、移動局または基地局から送信されるパイロットシンボルのための、パイロットシンボルパターン(pilot symbol patterns)が、提供される。このパターンは、送信されるパイロットシンボルの改善された受信(receipt)と復調(demodulation)とを可能にしている。
更なる実施形態においては、ＯＦＤＭシステムにおいて、同じ周波数上で、同じタイムスロットで、基地局の同じセクタ内の異なる移動局からの干渉および／またはバイアスなしに、パイロットシンボルを多重化する能力(ability to multiplex)を改善するための方式が提供される。
更なる実施形態においては、ＯＦＤＭシステムにおいて、同じ周波数上で、同じタイムスロットで、近隣セル内の異なる移動局から送信されるパイロットシンボルについて、バイアスまたは干渉を減らすための方式が提供される。
他の実施形態においては、パイロットシンボルパターンを変更するための方法が提供される。また更に他の実施形態においては、パイロットシンボルを生成するための方法が提供される。
本発明の実施形態の特徴、性質および利点は、同様の参照符号が全体を通してそれに応じて識別する図面と併用して下記に述べられる詳細な説明から、更に明らかになり得る。
一実施形態による多元接続無線通信システムを示す図である。 一実施形態による多元接続無線通信システムのためのスペクトルアロケーション方式を示す図である。 一実施形態によるパイロット割当て方式のブロック図である。 別の実施形態によるパイロット割当て方式のブロック図である。 一実施形態によるパイロットシンボルスクランブリング方式を示す図である。 別の実施形態によるパイロットシンボルスクランブリング方式を示す図である。 一実施形態による多元接続無線通信システムにおいて複数のセクタを有する基地局を示す図である。 別の実施形態による多元接続無線通信システムを示す図である。 多入力多出力多元接続無線通信システムにおける送信機システムと受信機システムの一実施形態のブロック図である。 一実施形態によるパイロットシンボル生成方法のフローチャートである。 一実施形態によるパイロットシンボルパターンを変更する方法のフローチャートである。
詳細な説明
図１を参照すると、一実施形態による多元接続無線通信システムが示されている。基地局１００は、各々が１つ以上のアンテナを含む多重アンテナグループ(multiple antenna groups)１０２、１０４、１０６を含む。図１では各アンテナグループ１０２、１０４、１０６に関して１つのアンテナのみが示されているが、基地局１００の１セクタ(sector)に対応する各アンテナグループに対し、多重アンテナが利用可能である。移動局１０８は、アンテナ１０４と通信しており、この場合、アンテナ１０４は順方向リンク１１４上で移動局１０８に情報を送信し、逆方向リンク１１２上で移動局１０８から情報を受信する。移動局１１０は、アンテナ１０６と通信しており、この場合、アンテナ１０６は順方向リンク１１８上で移動局１１０に情報を送信し、逆方向リンク１１６上で移動局１１０から情報を受信する。
各アンテナグループ１０２、１０４、１０６および／またはこれらのアンテナが通信するように設計された領域はしばしば、基地局のセクタと呼ばれる。この実施形態ではアンテナグループ１０２、１０４、１０６は各々、基地局１００によってカバーされる領域のそれぞれのセクタ１２０、１２２、１２４の１セクタ内の移動局と通信するように設計されている。
基地局は、端末と通信するために使用される固定局であることができ、また、アクセスポイント(access point)あるいはノードＢ(Node B)と、あるいは何か他の専門用語で、呼ばれることもあり得る。移動局もまた、移動局、ユーザ装置（ＵＥ）、無線通信装置、端末、アクセス端末と、あるいは何か他の専門用語で、呼ばれ得る。
図２を参照すると、多元接続無線通信システムのためのスペクトルアロケーション方式(spectrum allocation scheme)が示されている。複数のＯＦＤＭシンボル(OFDM symbols)２００が、Ｔ個のシンボル期間(T symbol periods)とＳ個の周波数サブキャリア(S frequency subcarriers)上に割り当てられている。各ＯＦＤＭシンボル２００は、Ｔ個のシンボル期間のうちの１シンボル期間と、Ｓ個のサブキャリアのうちの１トーンあるいは１周波数サブキャリア(a tone or frequency subcarrier)と、を備える。
ＯＦＤＭ周波数ホッピングシステム(OFDM frequency hopping system)では、１つの所定の移動局(given mobile station)に、１つ以上のシンボル２００が割り当てられ(assigned)得る。図２に示されたアロケーション方式の実施形態では、逆方向リンク上での通信のために１グループの移動局に対して、シンボルの１つ以上のホップ領域(hop regions)、例えばホップ領域２０２が割り当てられる。潜在的な干渉を減らし、有害な経路効果に対して周波数ダイバーシティ(frequency diversity)を与えるために、各ホップ領域内でシンボルの割当てはランダム化され得る。
各ホップ領域２０２はシンボル２０４を含んでおり、シンボル２０４は、基地局のセクタと通信しかつ該ホップ領域に割り当てられる１つ以上の移動局に、割り当てられる。他の実施形態では各ホップ領域は、１つ以上の移動局に割り当てられる。各ホップ期間あるいはフレームの間に、Ｔ個のシンボル期間とＳ個のサブキャリアの中のホップ領域２０２の位置(location)は、ホッピング系列(hopping sequence)にしたがって変化する。更に、ホップ領域２０２内の個別移動局のためのシンボル２０４の割当ては、各ホップ期間に対して変化し得る。
ホップ系列は、各ホップ期間に対して、ホップ領域２０２の位置を、擬似ランダムに、ランダムに、あるいは予め決められた系列にしたがって、選択し得る。同じ基地局の異なるセクタに関するホップ系列は、同じ基地局と通信する移動局間の「セル内」干渉(“intra-cell” interference)を回避するために互いに直交するように設計される。更に各基地局に関するホップ系列は、近隣の基地局のためのホップ系列に関して擬似ランダムであり得る。これは、異なる基地局と通信している移動局間の「セル内」干渉をランダム化する助けとなり得る。
逆方向リンク通信の場合には、１ホップ領域２０２のシンボル２０４の一部は、移動局から基地局に送信されるパイロットシンボルに割り当てられる。パイロットシンボルのシンボル２０４への割当ては、好ましくは、異なる移動局に対応する空間署名(spatial signatures)の十分な差異を前提として、同じホップ領域上でオーバーラップする異なる移動局の信号が１つのセクタまたは基地局における多重受信アンテナのために分離され得る空間分割多元接続(space division multiple access)（ＳＤＭＡ）をサポートすべきである。異なる移動局の信号をより正確に抽出して復調するために、それぞれの逆方向リンクチャネルは正確に推定されるべきである。したがって逆方向リンク上のパイロットシンボルは、異なる移動局から受信されたパイロットシンボルにマルチアンテナ処理(multi-antenna processing)を引き続き施すために、このセクタ内の各受信アンテナにおいて異なる移動局のパイロット署名(pilot signatures)の分離を可能にすることが望ましい。
ブロックホッピング(block hopping)は、システムに依存して順方向リンクと逆方向リンクの両方に関して、あるいは逆方向リンクに関してだけ利用され得る。図２は、７シンボル期間の長さを有するホップ領域２００を示しているが、ホップ領域２００の長さは任意の所望量でもよく、ホップ期間の間で、あるいは所定のホップ期間における異なるホッピング領域の間で、サイズ的に変化し得る。
図２の実施形態はブロックホッピングを利用することに関して説明されているが、ブロックの位置は連続するホップ期間の間で、あるいはまったく、変えられる必要がないことは、留意されるべきである。
図３Ａ、３Ｂを参照すると、いくつかの実施形態によるパイロット割当て方式のブロック図が示されている。ホップ領域３００、３２０は、Ｔ個のシンボル期間とＳ個のサブキャリアあるいはトーン(T symbol periods by S subcarriers or tones.)によって定義される。ホップ領域３００はパイロットシンボル３０２を含み、ホップ領域３２０はパイロットシンボル３２２を含み、残りのシンボル期間とトーンの組合せは、データシンボルと他のシンボルのために利用可能である。一実施形態では、各ホップ領域、すなわちＮＴ個の連続するＯＦＤＭシンボルの上のＮＳ個の隣接するトーンの１グループ、に関するパイロットシンボル位置は、ホップ領域のエッジ近くに配置されたパイロットトーンを持つべきである。これは一般に、時間と周波数におけるホップ領域に亘るチャネルの１次近似、例えば１次テイラー展開(a first order Taylor expansion)が、所定の移動局のためのチャネルを推定するために十分であるチャネル条件に関する情報を与えるように、無線用途における典型的なチャネルが時間と周波数の比較的ゆっくりした関数であるからである。そのようなものとして、移動局からのシンボルの正しい受信と復調のための１対のチャネルパラメータを、すなわちチャネルの時間および周波数スパンに亘るチャネルの定数成分、チャネルのテイラー展開のゼロ次項、および線形成分、テイラー展開の１次項、を推定することが好ましい。一般に定数成分の推定精度は、パイロット配置とは独立である。線形成分の推定精度は一般に好ましくは、ホップ領域のエッジに配置されたパイロットトーンによって達成される。
パイロットシンボル３０２、３２２は、隣接するパイロットシンボルクラスタ３０４、３０６、３０８、３１０（図３Ａ）および３２４、３２６、３２８、３３０（図３Ｂ）に配置される。一実施形態では１ホップ領域内の各クラスタ３０４、３０６、３０８、３１０（図３Ａ）および３２４、３２６、３２８、３３０（図３Ｂ）は、所定のホップ領域内に一定数の、またしばしば同数のパイロットシンボルを有する。隣接パイロットシンボルのクラスタ３０４、３０６、３０８、３１０（図３Ａ）および３２４、３２６、３２８、３３０（図３Ｂ）の利用は、一実施形態では、高いドップラーおよび／またはシンボル遅延拡散(symbol delay spreads)の結果から生じるキャリア間干渉に起因するマルチユーザ干渉(multi-user interference)の影響を考慮し得る。更にある同じホップ領域上でスケジュールされた複数の移動局からのパイロットシンボルが実質的に異なるパワーレベルで受信されれば、より強い移動局の信号は、より弱い移動局に関して相当な量の干渉を作り出す可能性がある。干渉の量はホップ領域のエッジにおいて、例えばサブキャリア１とサブキャリアＳにおいてより高く、また過剰遅延拡散(excess delay spread)によって漏洩が引き起こされるとき、すなわちＯＦＤＭシンボルの巡回プレフィックス(cyclic prefix)を超えるタップに集中したチャネルエネルギーの部分が大きくなったとき、エッジＯＦＤＭシンボルにおいても、例えばシンボル期間１とＴにおいても同様である。したがってパイロットシンボルが排他的に、あるホップ領域のエッジに配置されれば、チャネル推定精度における低下と干渉推定におけるバイアスとがあり得る。したがって図３Ａ、３Ｂに示すように、パイロットシンボルがホップ領域のエッジ付近に配置されるが、すべてのパイロットシンボルがホップ領域のエッジに存在する状況は回避する。
図３Ａを参照すると、ホップ領域３００はパイロットシンボル３０２からなる。時間選択性よりも著しい周波数選択性を有するチャネルの場合には、パイロットシンボル３０２は、複数のシンボル期間と１個の周波数トーンとにまたがる各パイロットシンボルクラスタ３０４、３０６、３０８、３１０によって、隣接パイロットシンボルクラスタ３０４、３０６、３０８、３１０に配置される。周波数トーンは、好ましくは、ホップ領域３００の周波数範囲の正確にエッジにではなく、エッジの近くに在るように選択される。図３Ａの実施形態では所定のクラスタ内のパイロットシンボル３０２のどれもエッジ周波数トーンには存在せず、各クラスタにおいては単にパイロットシンボルだけがエッジシンボル期間に存在し得る。
パイロットシンボル３０２の隣接パイロットシンボルクラスタの「水平な」形("horizontal" shape)の背後の論理的根拠は、より高い周波数選択性を有するチャネルに関しては、第１次（線形）成分が時間ドメインよりも周波数ドメインにおいてより強い可能性があるということである。
各クラスタ内の１つ以上のパイロットシンボルが、図３Ａの実施形態では、異なるクラスタ内の１つ以上のパイロットシンボルより異なるトーンに存在し得ることは留意されるべきである。例えばクラスタ３０４はトーンＳに存在し、クラスタ３０６はトーンＳ−１に存在し得る。
図３Ｂを参照すると、周波数選択性よりもむしろ著しい時間選択性を有するチャネルの場合には、パイロットシンボル３２２は、各々が複数の周波数トーンにまたがるがホップ領域３２０の同じシンボル期間を有する隣接パイロットシンボルのクラスタ３２４、３２６、３２８、３３０に配列される。ホップ領域３２０のエッジのＯＦＤＭシンボル、Ｓ個のサブキャリアを定義する周波数範囲の最大トーン、例えばトーンＳまたは最小トーン、例えばトーン１を有するＯＦＤＭシンボルは、ホップ領域３２０のエッジに存在するパイロットシンボル３２２が存在し得るのでパイロットシンボルの一部として含まれ得る。しかしながら図３Ｂに示す実施形態では、各クラスタ内の唯１つのパイロットシンボルが最大または最小周波数サブキャリアに割り当てられ得る。
図３Ｂに示す実施形態では、より高い時間選択性を有するチャネルが、より高い周波数選択性を有するチャネル（図３Ａ）のために選択されたパターンの９０°回転によって取得され得る典型的なパターンを、持ち得る。
各クラスタ内の１つ以上のパイロットシンボルが、図３Ｂの実施形態においては、異なるクラスタ内の１つ以上のパイロットシンボルよりも異なるシンボル期間に割り当てられることができる 、ということは留意されるべきである。例えばクラスタ３２４は、クラスタ３２６より異なるシンボル期間Ｔに存在し得る。
更に図３Ａ、３Ｂの実施形態に示されたようにパイロットパターンは、クラスタ３０４、３０６、３０８、３１０（図３Ａ）および３２４、３２６、３２８、３３０（図３Ｂ）が好ましくはホップ領域の中心に関して対称であるように設けられる。ホップ領域の中心に関するクラスタの対称性は、チャネルの時間応答と周波数応答とに関するチャネルの改善された同時的推定を与え得る。
図３Ａ、３Ｂが１ホップ領域当たりパイロットシンボルの４個のクラスタを示しているが、各ホップ領域内においては、より少ないまたはより多い量のクラスタが利用可能であることは、留意されるべきである。更に、１パイロットシンボルクラスタ当たりのパイロットシンボルの数もまた変化し得る。パイロットシンボルとパイロットシンボルクラスタの総数は、逆方向リンク上で受信されたデータシンボルを成功裡に復調し、基地局と移動局との間のチャネルを推定するために基地局によって必要とされる、パイロットシンボルの数の関数である。また各クラスタは、パイロットシンボルの同じ数をもつ必要はない。単一のホップ領域上で多重化され得る移動局の数は、一実施形態では、１ホップ領域内のパイロットシンボルの数に等しいことが可能である。
更に、図３Ａ、３Ｂは、周波数選択性または時間選択性を有するチャネルのために設計されたパイロットシンボルクラスタを示しているが、同じパイロットパターンにおける時間選択性チャネルのためのクラスタ同様に周波数選択性チャネルのためのクラスタも存在する、例えば、クラスタ３０４、３０６、３０８または３１０のパターンに配置されたあるいくつかのクラスタと、クラスタ３２４、３２６、３２８または３３０のパターンに配置されたあるいくつかのクラスタとが存在する、ようなパイロットパターンが存在し得る。
いくつかの実施形態では、利用されるために選択されたパイロットパターンは、チャネルが最適化されている条件に基づくことができる。例えばヴィーキュラ、移動局の高速移動を有するチャネルに関しては時間選択性パイロットパターンが好ましい場合があるが、移動局の、例えばペデストリアンの低速移動に関しては周波数選択性パイロットパターンが利用され得る。他の実施形態では、パイロットパターンは、チャネル条件に基づいて、すなわち予め決められた数のホップ期間後に行われる決定に基づいて選択され得る。
図４Ａ、４Ｂを参照すると、更なる実施形態によるパイロットアロケーション方式が示されている。図４Ａではホップ領域４００は、クラスタ４０２に配列されたパイロットシンボル
Figure 2012016033
と、クラスタ４０４に配列されたパイロットシンボル
Figure 2012016033
と、クラスタ４０６に配列されたパイロットシンボル
Figure 2012016033
と、クラスタ４０８に配列されたパイロットシンボル
Figure 2012016033
とを、含む。一実施形態では、複数の移動局がオーバーラップするパイロットシンボルを与えるホップ領域における空間的ダイバーシティを改善するために、異なる移動局のパイロットシンボルは、これらのパイロットシンボルが基地局のクラスタのアンテナで受信されるとき実質的に直交しているように、同じＯＦＤＭシンボル期間およびトーン上で、このような方法で多重化されるべきである。
図４Ａでは、パイロットシンボル
Figure 2012016033
の各々は、ホップ領域４００の複数の移動局(multiple mobile stations)に割り当てられる、すなわち各シンボル期間は、複数の異なる移動局(a number of different mobile station stations)からの、複数のパイロットシンボル(multiple pilot symbols)を含む。パイロットシンボルクラスタ、例えば、クラスタ４０２、４０４、４０６、４０８、におけるパイロットシンボルの各々は、クラスタにおけるパイロットシンボルの受信機、例えば基地局、がそれらを受信できるような方法で、生成されて送信されるので、それらは、同じクラスタ内の各他の移動局(each other mobile station)からのパイロットシンボルに関して直交している。これは、移動局の各々によって送信されたパイロットシンボルを構成するサンプルの各々を乗算するために予め決められた位相偏移(predetermined phase shift)、例えばスカラー関数(scalar function)を適用することによって行われ得る。直交性を与えるために、各移動局のための各クラスタ内のスカラー関数の系列を表すベクトルの内積(inner products)はゼロであり得る。
更にいくつかの実施形態では、各クラスタのパイロットシンボルは、ホップ領域の他の各クラスタのパイロットシンボルと直交していることが好ましい。これは、パイロットシンボルの各クラスタ内の各移動局のパイロットシンボルのために異なる系列のスカラー関数を利用することによって異なる移動局からの各クラスタ内のパイロットシンボルに関して直交性が与えられるのと同じ方法で与えられ得る。直交性の数学的決定は、すべてのクラスタ内の他の移動局および他のクラスタ内の同じ移動局の、パイロットシンボルのために使用されるスカラー倍数(scalar multiples)の系列を表すベクトルに関して、そのベクトルが直交している、例えば内積がゼロである、特定の移動局に関する特定のクラスタのパイロットシンボルの各々に関して、スカラー倍数の系列を選択することによって行われ得る。
一実施形態では、クラスタの各々に亘るパイロットシンボルの直交性が与えられる場合、サポートされ得る移動局の数は、１パイロットシンボルクラスタ当たりに与えられるパイロットシンボルの数に等しい。
図４Ａ、４Ｂの実施形態において、Ｑのオーバーラップするユーザのうちのｑ番目のユーザ、但し１≦ｑ≦Ｑ、は、サイズＮｐの系列
Figure 2012016033
を使用する。ここでＮｐはパイロットトーンの総数である（図４Ａ、４ＢではＮｐ＝１２）：
Figure 2012016033
ここで（Ｔ）は、系列を含むマトリックスの転置(transpose)を表す。前に論じられたように、パイロットシンボルの各クラスタ内のスカラー関数の系列は、パイロットシンボル間の干渉の低減を介してそれぞれのチャネルの一致した推定値を得るために、異なる移動局に対しては異なるべきである。更にこれらの系列は線形的に独立しているべきであり、そのこと自体、系列もベクトルも残りの系列の線形的組合せでないことが好ましい。数学的には、これは、Ｎｐ×Ｑマトリックス
Figure 2012016033
は全列階数（full column rank）であると、定義されることができる。式（２）において、上記マトリックスＱ≦Ｎｐに注意されるべきである。すなわちオーバーラップする移動局の数は、ホップ領域内の全パイロットシンボルの数を超えるべきでない。
上記に基づいて、全階数（full rank）
Figure 2012016033
を備える系列Ｑのいずれのセットも、安定したチャネル推定(consistent channel estimation)を可能にする。しかしながら、他の実施形態では、実際の推定精度は、
Figure 2012016033
の相関特性に依存し得る。一実施形態では、式（１）を利用して決定されることができるように、任意の２つの系列が、チャネルの存在の下で、相互に（準）直交しているときに、性能が改善され得る。数学的にはこの条件は、
Figure 2012016033
によって定義され得る。ここで
Figure 2012016033
は、ｋ番目のパイロットシンボル、但し１≦ｋ≦Ｎｐ、に対応する複素チャネル利得(complex channel gain)である。時間および周波数不変チャネル
Figure 2012016033
において、条件（３）は、相互に直交する系列：
Figure 2012016033
の要件(requirement)となるが、典型的な１セットのチャネルから任意の可能なチャネル実現のためにこの条件を強制することは実際的でない可能性がある。実際、式（３）は、チャネルが、比較的小さな遅延拡散を有するペデストリアンチャネル(pedestrian channels)の場合である、限定された時間および周波数選択性を示すときに、満足され得る。しかしながら、該条件は、ヴィーキュラチャネル(vehicular channels)および／または著しい遅延拡散を有するチャンエルに関しては実質的に異なる可能性があり、そのため、性能劣化という結果をもたらす。
図３Ａ、３Ｂに関して論じられたように、パイロットアロケーションパターンは、各クラスタが時間的に（図３Ａ）および／または周波数的に（図３Ｂ）隣接しているホップ領域のエッジの近くに配置されたパイロットシンボルの少数のクラスタからなる。すべてのクラスタ内のチャネル変化は、一般に、時間および周波数におけるパイロットシンボルの隣接性(contiguous nature)と時間および周波数におけるチャネルの連続性(continuity)のために、限定される。したがって各クラスタ上で異なる系列を直交させることは、条件（３）が満足されることを可能にする。このソリューションの潜在的欠点は、すべてのクラスタ上で直交し得るオーバーラップする移動局の数がここではＮｃで表されるクラスタのサイズに限定されることである。図４Ａ、４Ｂに示された例ではＮｃ＝３であり、したがって最大Ｑ＝３台までの移動局がこのような実施形態で直交的に分離され得る。事実上、多くの実際的シナリオでは、かなり小さな数のＱで十分である。Ｑ＞Ｎｃのとき、あるシンボル間干渉が存在し得るので、すべてのクラスタ上ですべての移動局を直交させておくことは困難であり得る。したがってＱ＞Ｎｃであれば、時間および／または周波数変化チャネルのある程度の性能損失を伴う近似的直交性で十分であり得る。
一実施形態では、スカラー関数の系列
Figure 2012016033
のための１セットの設計パラメータは下記の事項によって定義され得る：
＊ 如何なる２つの系列も１セット全体のパイロットシンボル上で直交しており、それによって、
Figure 2012016033
を満足する。
＊ Ｎｃ個の系列の引き続くグループは、１グループ内の任意の２つの系列がパイロットの任意のクラスタ上で互いに直交しているようなものである：
Figure 2012016033
＊ すべての系列のすべての要素
Figure 2012016033
は、実質的に等しい絶対値を、例えば近似的に同じパワー、を有する。
ここでＭｃは、サイズＮｃのクラスタの総数を表し、それ故、パイロットの数Ｎｐ＝ＭｃＮｃである。
一実施形態では系列
Figure 2012016033
は、１シンボル当たり同じエネルギーが各系列によって与えられるように、指数関数を使用して作成される。更にこの実施形態では、Ｎｃ個の系列のグループは、指数(exponents)が特定の倍数に限定されないのでクラスタサイズに関係なく、そして、（ｉ）各クラスタ内の指数系列を定義することにより、また（ｉｉ）クラスタにわたってクラスタ内の部分(intra-cluster portions)をポピュレートすることにより、パイロットシンボルのすべてにわたって他のすべてのクラスタにおいて使用される系列を用いて、各クラスタ内で互いに直交するようにされることができる。これは、Ｎ×Ｎ離散フーリエ変換（ＤＦＴ）基底が定義される式（７）に見られることができる。
Figure 2012016033
上記の式（７）は、下記のようなコンパクトブロックに書かれることができる：
Figure 2012016033
ここで、
Figure 2012016033
は、元のマトリックスの列１〜Ｑがおよぶマトリックスブロックを表す。
Figure 2012016033
のより一般的な形式は、
Figure 2012016033
によって与えられ得る。ここで
Figure 2012016033
は、任意のＮｃ×Ｎｃユニタリマトリックス
Figure 2012016033
であり、
Figure 2012016033
は任意のＭｃ×Ｍｃユニタリマトリックス
Figure 2012016033
である。
一実施形態では、クラスタの各々に亘るパイロットシンボルの直交性が与えられる、支持され得る移動局の数は、１パイロットシンボルクラスタごとに与えられるパイロットシンボルの数に等しい。
一実施形態では、パイロットシンボルのサンプルを乗算するために利用される指数関数は、よく知られている離散フーリエ変換関数を利用して生成される。送信のためのシンボルを生成するために離散フーリエ変換関数が使用される実施形態では、送信のためのシンボルを生成する際に離散フーリエ変換関数を使用したシンボルの形成時に余分の位相偏移(extra phase shift)が施される。
図４Ａ、４Ｂの実施形態では、各移動局に関する各クラスタ内のスカラー関数の系列を表すベクトルの内積はゼロであり得る。しかしながら、他の実施形態では、それは事情が異なる。これは、単に各移動局に関する各クラスタ内のスカラー関数の系列間の準直交性与えられるように、配列され得る。
更に、ホップ領域に割り当てられた移動局の数がホップ領域に割り当てられたパイロットシンボルの数より少ないという状況では、スカラーシフトはなお、干渉推定を実行するために利用されるために、基地局でデコードされ(decoded)得る。したがってこれらのパイロットシンボルは、ホップ領域に割り当てられた他の移動局によってパイロットシンボルに関して直交または準直交しているので、干渉推定のために利用され得る。
図５を参照すると、一実施形態による多元接続無線通信システムにおいて、複数のセクタを有する基地局が示されている。基地局５００は、アンテナの多重アンテナグループ５０２、５０４、５０６を含む。図５では各アンテナグループ５０２、５０４、５０６に関して唯１つのアンテナが示されているが、多重のアンテナが利用可能である。各アンテナグループ５０２、５０４、５０６の多重のアンテナは、異なる移動局の異なる物理的位置に与えられる空間ダイバーシティに加えて、対応するセクタ内の移動局から送信される信号に対して基地局で空間ダイバーシティを与えるために、利用され得る。
基地局５００の各アンテナグループ５０２、５０４、５０６は、基地局５００によってカバーされるセクタ内の移動局と通信するように構成される。図５の実施形態では、アンテナグループ５０２はセクタ５１４をカバーし、アンテナグループ５０４はセクタ５１６をカバーし、アンテナグループ５０６はセクタ５１８をカバーする。各セクタ内では図４に関して説明されたように、移動局から送信されるパイロットシンボルは、セクタ間パイロットシンボルクラスタ(inter-sector pilot symbol clusters)のすべての間における直交性または近似的直交性のために、基地局において、チャネル推定および他の機能のために、正確に復調され、使用され得る。
しかしながら、セクタの境界に近い移動局、例えばセクタ５１４と５１６の境界に近い移動局５１０に関して、セクタ内干渉(intra-sector interference)が存在する可能性がある。このような場合、移動局５１０からのパイロットシンボルは両セクタ５１４、５１６内の他の移動局からのパイロットシンボルよりも低いパワーになっている可能性がある。このような状況では移動局５１０は、特にアンテナ５０４からパワーが増強される場合に稼動しているセクタすなわちセクタ５１６へのそのチャネルの信号がフェージングする可能性があるとき、両セクタアンテナでの受信から最終的に利益を受けることができるであろう。セクタ５１４のアンテナ５０２からの受信から十分に利益を受けるためには、セクタ５１４のアンテナ５０２の間の移動局５１０のチャネルの正確な推定が与えられるべきである。しかしながら同じ、あるいは実質的に同じ系列が現在のパイロット設計を有する異なるセクタ内のパイロットシンボルのスカラー倍数のために使用されるのであれば、移動局５１０によって送信されたパイロットシンボルは、移動局５１０がセクタ５１６内でスケジュールされたと同じホップ領域上のセクタ５１４内でスケジュールされた移動局５０８によって送信されたパイロットシンボルと衝突する(collide)可能性がある。更にいくつかのケースでは、移動局を制御するために基地局によって利用されるパワー制御戦略に依存して、移動局５０８からのシンボルのパワーレベルは、特に移動局５０８が基地局５００に近いときに、セクタ５１４のアンテナグループ５０２において移動局５１０の信号レベルを実質的に超える可能性がある。
発生し得るセクタ内干渉と闘うために、移動局のためにスクランブリングコード(scrambling codes)が使用され得る。スクランブリングコードは、個別の移動局にとって一意(unique)であり得る、あるいは１個別セクタと通信する移動局の各々のために同じ(the same)であり得る。一実施形態では、これらの特定のスクランブリングコードはアンテナグループ５０２が移動局５０８、５１０の複合チャネル(composite channel)を見ることを可能にする。
１ホップ領域全体に単一の移動局が割り当てられる場合には、所定のセクタ内のすべての移動局が同じパイロット系列を利用するように、ユーザ固有のスクランブリング系列が設けられ得る。これらの系列の構成は図４Ａ、４Ｂに関して説明されている。図５の例では移動局５０８、５１０、５１２は、異なるユーザ固有スクランブリング系列を持つことができ、したがって十分なチャネル推定が達成可能である。
同一のホップ領域に複数の移動局が割り当てられる場合、または割り当てられる可能性がある場合、クラスタ内干渉を減らすために２つのアプローチが利用可能である。第１に、もしクラスタサイズＮｃが、セル内のセクタの数のＱ倍の各セクタ内のオーバーラップする移動局の数より大きいか、等しければ、ユーザ固有のスクランブリング系列(user specific scrambling sequences)が利用可能である。これがそのケースであれば、異なるセクタには、Ｑ個の異なるユーザ固有スクランブリングコードの別個のセットが割り当てられ得る。
しかしながら、もしクラスタサイズＮｃがセル内のセクタの数のＱ倍の各セクタ内のオーバーラップする移動局の数より小さい場合は、システム設計の目標が、限定されたパイロットオーバーヘッドを維持するためにＮｃを保持することであれば、これは重要である可能性があり、ユーザ固有のスクランブリングコードはセル間干渉を減らすために有効ではない可能性がある。このような場合、セクタ固有のスクランブリング系列が、ユーザ固有スクランブリング系列と一緒に利用され得る。
セクタ固有スクランブリング系列は、同一セクタ内のすべての移動局に関して、系列
Figure 2012016033
のそれぞれの要素を乗算するＮｐ個の複素関数の系列
Figure 2012016033
である。Ｓ個のセクタからなるセルでは、移動局の系列
Figure 2012016033
を乗算するために、Ｓ個のセクタ固有スクランブリング系列
Figure 2012016033
の１セットが利用可能である。このような場合、同じユーザ固有スクランブリング系列
Figure 2012016033
を利用する移動局を持ち得る異なるセクタ内の、例えばセクタ５１４，５１６内の、移動局は、ユーザ固有スクランブリング系列を乗算するために利用される異なるセクタ固有スクランブリング系列
Figure 2012016033
のために、異なる可能性がある。
ユーザ固有のスクランブリングと同様に、
Figure 2012016033
のエントリのすべてが、パイロットシンボル間で近似的に等しいパワーを維持するために、近似的に等しい絶対値を有することが好ましい。他の実施形態では、
Figure 2012016033
のエントリは、ユーザ固有およびセクタ固有スクランブリング系列の任意の２つの組合せに対応する１パイロットシンボルクラスタ内の任意の１対のパイロットシンボルが条件（３）を満足する、満足すべきである、というようなものであることが好ましい。各セクタ固有系列
Figure 2012016033
のコンテンツの選択にアプローチする１つの方法は、すべての系列の要素がなんらかの一定係数(some constant modulus)（ＰＳＫ）群、例えば、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫなどから取られるというような系列の網羅的探索(exhaustive search)からなる。選択基準は、潜在的チャネル環境に基づく異なるセクタおよび異なるユーザ固有スクランブリングからの移動局の「最悪の」組合せに対応する「最悪ケース」のチャネル推定誤差分散(channel estimation error variance)に基づくことができる。チャネル推定誤差は、チャネルの統計的性質に基づいて分析的に計算可能である。特に、チャネル推定の共分散マトリックス(covariance matrix)のトレース、それは、予想されるフェージングモデルと、時間選択性を定義する移動局速度および周波数選択性を定義する伝播遅延拡散などのパラメータとに基づいてチャネル相関構造を仮定する。真のチャネルの所定の相関構造の影響を受ける、最小限達成可能チャネル推定誤差(minimum achievable channel estimation error)のための分析的表現は、当分野では知られている。同様に、
Figure 2012016033
の選択を最適化するために、他の同様な基準が使用されることが可能である。
ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）が変調方式として利用される実施形態において、利用され得る１セットのセクタ固有スクランブリング系列
Figure 2012016033
が、下記の表１に示されている。該表の各エントリは、すべての
Figure 2012016033
のＩ個およびＱ個の構成部分を指定する、但し、Ｓ＝３、Ｎｐ＝１２で、１≦ｓ≦Ｓおよび１≦ｋ≦Ｎｐ。
Figure 2012016033
ＱＡＭが変調方式として利用される実施形態において、利用され得る１セットのセクタ固有スクランブリング系列
Figure 2012016033
が、下記の表１に示されている。該表の各エントリは、すべての
Figure 2012016033
のＩ個およびＱ個の構成部分を指定する、但し、Ｓ＝３、Ｎｐ＝１２で、１≦ｓ≦Ｓおよび１≦ｋ≦Ｎｐ。
いくつかの実施形態では、通信ネットワーク内の各セルは、セクタ固有スクランブリング系列のために同じ系列を利用し得る。
図６を参照すると、別の実施形態による多元接続無線通信システム６００が示されている。複数のセル、例えばセル６０２、６０４、６０６内で同じセットのユーザ固有およびセクタ固有スクランブリング系列が利用される場合には、隣接セルから来る干渉は、パイロットシンボルの衝突によってチャネル推定精度劣化につながり得る。例えば関心のセクタ内のチャネル推定値は、移動局が同じユーザ固有およびセクタ固有スクランブリングを有する隣接セルからの移動局のチャネルによってバイアスされ得る。このようなバイアスを避けるために、ユーザ固有スクランブリングとセクタ固有スクランブリングに加えてセル固有スクランブリングが利用され得る。セル固有スクランブリング方式は、セル内のすべての移動局に関するパイロットシンボルのそれぞれの系列を乗算するスカラー関数のベクトルである
Figure 2012016033
によって定義されることができる。ｃ番目のセルのｓ番目のセクタ内のｑ番目のユーザ固有スクランブリングを有する移動局に対応するパイロットシンボルの全系列
Figure 2012016033
は、次のように定義され得る。もし、セクタ固有スクランブリングが利用される場合は：
Figure 2012016033
もし、セクタ固有スクランブリングが利用されない場合は：
Figure 2012016033
すでに言及されたように、セクタ固有スクランブリングの使用は、Ｑ＞１のとき推奨され、Ｑ＝１のとき推奨されない。
ユーザ固有およびセクタ固有スクランブリングとは異なり、セル固有スクランブリング系列の特定の最適化は利用される必要がない。利用され得る２つの設計パラメータは、
＊セル固有スクランブリング系列のすべての要素が等しい係数を有すること、
＊セル固有スクランブリング系列が異なるセルに関して実質的に異なること、
である。
基地局のネットワーク上に、セル固有スクランブリング系列の予め決められた割当てが存在しない場合、ＱＰＳＫ、８−ＰＳＫなどの、ある一定係数（ＰＳＫ）群からの（擬似）ランダムセル固有スクランブリング系列は、
Figure 2012016033
セル固有系列を形成する際に利用され得る。セル固有スクランブリングのランダム化を更に向上させて、スクランブリング系列のよくない固定した組合せを避けるために、セル固有スクランブリングは、（擬似）ランダムな方法で定期的に変更され得る。いくつかの実施形態では、期間的な変更(periodic change)は、すべてのフレーム、スーパーフレーム、あるいは複数のフレームまたはスーパーフレームであり得る。
図７は、ＭＩＭＯシステム７００における送信機システム７１０と受信機システム７５０の一実施形態のブロック図である。送信機システム７１０においては、データ源７１２から送信（ＴＸ）データプロセッサ７１４に複数のデータストリームのためのトラフィックデータが与えられる。一実施形態では、各データストリームは、それぞれの送信アンテナ上から送信される。ＴＸデータプロセッサ７１４は、このデータストリームが符号化データを与えるために選択された特定の符号化方式に基づいて各データストリームのためのトラフィックデータをフォーマット化し、符号化し、インターリーブする(interleaves)。
各データストリームのための符号化データは、ＯＦＤＭ技法を使用してパイロットデータと多重化され得る。パイロットデータは、典型的には既知の方法で処理される既知のデータパターンであって、チャネル応答を推定するために受信機システムで使用され得る。それから各データストリームのための多重化されたパイロットデータと符号化データは、このデータストリームが変調シンボルを与えるために選択された特定の変調方式（例えばＢＰＳＫ、ＱＳＰＫ、Ｍ−ＰＳＫ、またはＭ−ＱＡＭ）に基づいて変調される（すなわちシンボル写像される）。各データストリームのためのデータ速度と符号化と変調は、コントローラ１３０によって実行され、与えられる命令によって決定され得る。
すべてのデータストリームのための変調シンボルが、そのあと、ＴＸプロセッサ７２０に与えられ、このプロセッサは更に、変調シンボルを処理し得る（例えばＯＦＤＭのために）。ＴＸプロセッサ７２０は、そのあと、ＮＴ個の変調シンボルストリームをＮＴ個の送信機（ＴＭＴＲ）７２２ａ〜７２２ｔに与える。各送信機７２２は、１つ以上のアナログ信号を与えるためにそれぞれのシンボルストリームを受信して処理し、更にＭＩＭＯチャネル上での送信に適した変調信号を与えるためにこれらのアナログ信号を調整する（例えば増幅し、フィルタにとおし、アップコンバートする）。それから送信機７２２ａ〜７２２ｔからのＮＴ個の変調信号は、それぞれＮＴ個のアンテナ１２４ａ〜１２４ｔから送信される。
受信機システム７５０では、送信された変調信号はＮＲ個のアンテナ７５２ａ〜７５２ｒによって受信され、各アンテナ７５２からの受信信号はそれぞれの受信機（ＲＣＶＲ）７５４に与えられる。各受信機７５４はそれぞれの受信信号を調整し（例えばフィルタにとおし、増幅し、ダウンコンバートし）、サンプルを与えるためにこれら調整された信号をデジタル化し、更に対応する「受信された」シンボルストリームを与えるためにこれらのサンプルを処理する。
ＲＸデータプロセッサ７６０は、そのあと、ＮＴ個の「検出された」シンボルストリームを与えるために、特定の受信機処理技法に基づいて、ＮＲ個の受信機７５４からＮＲ個の受信シンボルストリームを受信して処理する。ＲＸデータプロセッサ７６０による処理は、下記に更に詳細に説明される。各検出されたシンボルストリームは、対応するデータストリームのために送信された変調シンボルの推定値であるシンボルを含む。それからＲＸデータプロセッサ７６０は、データストリームのためのトラフィックデータを回収するために各検出されたシンボルストリームを復調し、デインターリーブし(deinterleaves)、デコードする(decode)。ＲＸデータプロセッサ７６０による処理は、送信機システム７１０におけるＴＸプロセッサ７２０とＴＸデータプロセッサ７１４とによって実行される処理と相補的である。
ＲＸプロセッサ７６０は、例えばトラフィックデータに多重化されたパイロット情報に基づいて、ＮＴ個の送信アンテナとＮＲ個の受信アンテナとの間のチャネル応答の推定値を導き出し得る。ＲＸプロセッサ７６０は、各パイロットシンボルに割り当てられた周波数サブキャリアとシンボル期間とを識別する、メモリ例えばメモリ７７２に記憶されたパイロットパターンにしたがってパイロットシンボルを識別し得る。更にユーザ固有、セクタ固有およびセル固有スクランブリング系列は、適切なデコーディング(decoding)が行われ得るように受信シンボルを乗算するためにこれらの系列がＲＸプロセッサ７６０によって利用され得るように、メモリに記憶され得る。
ＲＸプロセッサ７６０によって生成されたチャネル応答推定値は、受信機での空間、空間／時間処理を実行し、パワーレベルを調整し、変調速度または変調方式を変更し、あるいは他の動作を行うために使用され得る。ＲＸプロセッサ７６０は更に、検出されたシンボルストリームの信号対雑音および干渉比（ＳＮＲ）と恐らくは他のチャネル特性を推定することができ、またこれらの量をコントローラ７７０に与える。ＲＸデータプロセッサ７６０またはコントローラ７７０は更に、システムに関する「動作」ＳＮＲの推定値を引き出し得る。それからコントローラ７７０は、通信リンクおよび／または受信データストリームに関する種々のタイプの情報を備え得るチャネル状態情報（ＣＳＩ）を与える。例えばＣＳＩは、動作ＳＮＲだけを備え得る。それからＣＳＩは、データ源７７６から複数のデータストリームのためのトラフィックデータも受信するＴＸデータプロセッサ７７８によって処理され、変調器７８０によって変調され、送信機７５４ａ〜７５４ｒによって調整され、そして送信機システム７１０に返送される。
送信機システム７１０では、受信機システム７５０からの変調信号は、アンテナ７２４によって受信され、受信機７２２によって調整され、復調器７４０によって復調され、そして受信機システムによって報告されたＣＳＩを回収するためにＲＸデータプロセッサ７４２によって処理される。それから報告されたＣＳＩは、コントローラ７３０に与えられ、（１）データストリームのために使用されるデータ速度と符号化および変調方式を決定して、（２）ＴＸデータプロセッサ７１４とＴＸプロセッサ７２０のための種々の制御情報を生成するために使用される。
コントローラ７３０、７７０は、それぞれ、送信機システムと受信機システムにおける動作を指図する。メモリ７３２、７７２は、それぞれ、コントローラ７３０、７７０によって使用されるプログラムコードとデータのための記憶手段を提供する。メモリ７３２、７７２は、クラスタ位置、ユーザ固有スクランブリング系列、もし利用されるのであれば、セクタ固有スクランブリング系列、および、もし利用されるのであれば、セル固有スクランブリング系列、に関して、パイロットパターンを記憶する。いくつかの実施形態においては、周波数選択性パイロットパターンと時間選択性パイロットパターンの両方を、送信機が送信し、受信機が受信することができるように、多重パイロットパターン(multiple pilot patterns)が、各メモリに記憶される。また、時間選択性チャネルと周波数選択性チャネルとのために調整された(geared)クラスタを有する組合せパイロットパターン(combination pilot patterns)も利用されることができる。これは、送信機が、ランダム系列のような、パラメータに基づいて、あるいは基地局からの命令に応答して、特定のパターンを送信することを可能にする。
プロセッサ７３０、７７０は、そのあと、パイロットパターンとユーザ固有スクランブリング系列とセクタ固有スクランブリング系列とセル固有スクランブリング系列のうちのどれがパイロットシンボルの送信で利用されるべきかを選択できる。
受信機では、ＮＲ個の受信された信号を処理してＮＴ個の送信されたシンボルストリームを検出するために、種々の処理技法が使用され得る。これらの受信機処理技法は、２つの主要カテゴリ、（ｉ）空間的および空間・時間受信機処理技法（等化技法とも呼ばれる）と、（ｉｉ）「連続ゼロ化／等化および干渉打消し」受信機処理技法（「連続干渉打消し」または「連続打消し」受信機処理技法とも呼ばれる）にグループ化され得る。
図７は、ＭＩＭＯシステムを示しているが、同システムは複数の送信アンテナ、例えば基地局上の送信アンテナが１つ以上のシンボルストリームを単一のアンテナ装置、例えば移動局に送信する多入力単一出力システムに適用され得る。また図７に関して説明されたと同じ方法で単一出力−単一入力アンテナシステムも利用可能である。
図８を参照すると、一実施形態によるパイロットシンボル生成方法のフローチャートが示されている。ある特定の移動局から、あるホップ領域の間に送信されるように、複数のパイロットシンボルクラスタが選択される（ブロック８００）。これらのパイロットシンボルクラスタは、周波数選択性（図３Ａ）、時間選択性チャネル（図３Ｂ）、あるいは一部が、周波数選択性および時間選択性のチャネルでの送信のために配列される(aligned)、クラスタの組合せ、での送信のために、すべて配列されることができる。
いったんパイロットシンボルクラスタが選択されると、移動局が通信している基地局のクラスタが複数の移動局をサポートするか、複数の移動局と通信しているかどうかに関して決定が行われる（ブロック８０２）。この決定は、この移動局が存在するネットワークの予め決められた知識に基づいて行われ得る。代替としてこの情報は、基地局に関するセクタからそのパイロット情報または放送メッセージの一部として送信され得る。
クラスタが通信をサポートしない、または複数の移動局と現在通信していなければ、移動局が通信しているクラスタにとって一意である(unique)パイロットシンボルに、スカラー関数が適用される（ブロック８０４）。一実施形態では各セクタのためのスカラー関数は、移動局に記憶されることができ、このパイロット情報または放送メッセージのこの一部の一部であるセクタ識別信号に依存して利用され得る。
クラスタが複数の移動局との通信をサポートするならば、この移動局にとって一意であるパイロットシンボルにスカラー関数が適用される（ブロック８０６）。いくつかの実施形態では、各移動局のためのスカラー関数は、登録のために使用される、あるいは製造時に装置に与えられるこれの一意の識別子に基づくことができる。
移動局が通信しているセクタにとって、またはこの移動局自身にとって一意であるスカラー関数がパイロットシンボルに適用された後に、スカラー関数の別の系列がパイロットシンボルに適用される（ブロック８０８）。スカラー関数のこの系列は、移動局が内部で通信しているこのセルに関係する。このスカラー関数は、各セルが移動局によって知られる、あるいは移動局に与えられるスカラー関数を特に割り当てられていなければ、時間的に変化し得る。この動作の後にパイロットシンボルは、移動局から基地局に送信され得る。
図８に関して論じられたスカラー関数は、一実施形態ではパイロットシンボルを構成する各サンプルの位相偏移を含み得る。図４Ａ、４Ｂ、５、６に関して論じられたように、パイロットシンボルの各クラスタが、基地局の同じセクタ内の他の移動局のための同じおよび他のパイロットシンボルクラスタ中の、また、他のパイロットシンボルクラスタ中の同じ移動局からの、各他のセットのパイロットシンボルに直交する(orthogonal to each other set of pilot symbols)ように、スカラー関数は選択される。
更に図８に関して説明されたブロックは、各々、プロセッサ、コントローラまたは他の電子回路によって実現される、メモリといったコンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令として実現され得る。
図９を参照すると、一実施形態によるパイロットシンボルパターンを変更する方法のフローチャートが示されている。ブロック９００で、チャネル条件に関する情報が取得される。この情報は、基地局の１つ以上のセクタにおけるＳＮＲ比、基地局におけるチャネルの選択性、所望のトラフィックタイプ、基地局が最適化されるべきペデストリアンまたはヴィーキュラ、遅延拡散、あるいはチャネルの他の特性、を備え得る。更にこの情報は、時間の期間に関係し、基地局上または基地局のネットワーク上での通常の保守作業の一部であり、基地局または基地局のネットワークの増加した負荷、または他の時間に基づき得る。
この情報は、ブロック９０２で、セクタまたは基地局のチャネル条件を決定するために分析される。この分析は、チャネルが周波数選択性または時間選択性または両方の組合せであるかどうかの決定であり得る。この分析は、そのあと、ブロック９０４で、セクタまたは基地局と通信し得る移動局から送信されるべきパイロットシンボルパターンを決定するために利用される。これらのパイロットシンボルクラスタは、周波数選択性（図３Ａ）、時間選択性チャネル（図３Ｂ）、あるいは一部が、周波数選択性および時間選択性のチャネルでの送信のために配列される、クラスタの組合せ、での送信のために、すべて配列されることができる。それから選択された特定のパイロットパターンは、診断が基地局またはセクタのために再び実行されるといったときまで基地局またはセクタと通信する移動局のすべてによって使用され得る。
基地局または基地局セクタにおいて通信している移動局において特定のパイロットパターンをインプリメントするために、初期化またはセットアップ手順の一部として、ある命令が基地局またはセクタから移動局に送られ得る。いくつかの実施形態では、パイロットパターン、ユーザ固有スクランブリング系列、セクタ固有スクランブリング系列および／またはセル固有スクランブリング系列が利用されることになっている情報は、規則的間隔で、あるいは初期化またはセットアップ時に、基地局から移動局に送信される１つ以上のデータパケットのプリアンブルで送信され得る。
パイロットシンボルの各クラスタで送信されるべきパイロットシンボルの数、および、パイロットシンボルのグルーピング、を決定するために、分析もまた利用されることができることは、留意されるべきである。また、図９に関して説明されたブロックは、各々、メモリまたは着脱可能媒体のような、コンピュータ可読媒体上で１つ以上の命令としてインプリメントされることができ、それれは、プロセッサ、コントローラまたは他の電子回路によってインプリメントされる。
ここで説明された技法は、種々の手段によってインプリメントされることができる。例えばこれらの技法は、ハードウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せでインプリメントされることができる。ハードウエアのインプリメンテーションの場合は、基地局または移動局内の処理ユニットは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰＤ）、プログラマブルロジックデバイス（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、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、ここに説明された機能を実行するように設計された他の電子ユニット、または、これらの組合せの中で、インプリメントされることができる。
ソフトウエアインプリメンテーションの場合は、ここに説明された技法は、ここで説明された機能を実行するモジュール（例えば手順、機能など）によってインプリメントされることができる。ソフトウエアコードは、メモリユニットに記憶でき、プロセッサによって実行されることができる。メモリユニットは、プロセッサの内部で、またはプロセッサの外部でインプリメントされることができ、プロセッサの外部の場合には、メモリユニットは、本技術分野で知られている種々の手段を介して、プロセッサに通信可能に結合されることができる。
開示された実施形態の前述の説明は、当業者であれば誰でも本発明を作りまたは使用することを可能にするために提供されている。これらの実施形態に対する種々の修正は、当業者にとって容易に明らかあり、ここで定義された包括的な原理は、本発明の精神あるいは範囲から逸脱せずに他の実施形態に適用されることができる。したがって、本発明は、ここに示された実施形態に限定されることを意図されておらず、ここに開示された原理と新規な特徴とに整合する最も広い範囲が与えられるべきである。
開示された実施形態の前述の説明は、当業者であれば誰でも本発明を作りまたは使用することを可能にするために提供されている。これらの実施形態に対する種々の修正は、当業者にとって容易に明らかあり、ここで定義された包括的な原理は、本発明の精神あるいは範囲から逸脱せずに他の実施形態に適用されることができる。したがって、本発明は、ここに示された実施形態に限定されることを意図されておらず、ここに開示された原理と新規な特徴とに整合する最も広い範囲が与えられるべきである。
以下に、本願発明の当初の［特許請求の範囲］に記載された発明を付記する。
［１］
少なくとも１つのアンテナと；
複数のパイロットシンボルに対応する少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンと別の複数のパイロットシンボルに対応する少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンとを記憶するメモリと；
前記少なくとも１つのアンテナと前記メモリとに結合されたプロセッサと、なお、前記プロセッサは、前記少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンおよび前記少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンを選択する；
を備える無線通信装置。
［２］
前記少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンは、複数の時間選択性パイロットパターンを備え、前記少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンは、複数の周波数選択性パイロットパターンを備えており、また、前記プロセッサは、前記複数の時間選択性パイロットパターンの少なくとも１つと前記複数の周波数選択性パイロットパターンの少なくとも１つとを選択する、［１］に記載の無線通信装置。
［３］
前記複数の周波数選択性パイロットパターンは、互いに直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、［２］に記載の無線通信装置。
［４］
前記複数の時間選択性パイロットパターンは、互いに直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、［２］に記載の無線通信装置。
［５］
前記プロセッサは、１つのパラメータに基づいて、前記複数の時間選択性パイロットパターンの少なくとも１つと前記複数の周波数選択性パイロットパターンの少なくとも１つとを選択する、［１］に記載の無線通信装置。
［６］
前記パラメータは、予め決められた閾値を備える、［５］に記載の無線通信装置。
［７］
前記パラメータは、前記無線通信装置において受信された信号に応答して動的に更新される、［５］に記載の無線通信装置。
［８］
前記パラメータは、前記無線通信装置が動作することになっているネットワークの予め決められた最適条件を備える、［５］に記載の無線通信装置。
［９］
前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に直交する複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットパターンの送信に先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの幾つかの系列との乗算を選択的に命令する、［１］に記載の無線通信装置。
［１０］
前記メモリは更に、別の複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットパターンの送信に先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと、前記複数の系列のうちの幾つかの系列と前記別の複数の系列のうちの幾つかの系列の両方と、の乗算を選択的に命令する、［９］に記載の無線通信装置。
［１１］
前記複数の周波数選択性パイロットパターンは、互いに準直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、［１］に記載の無線通信装置。
［１２］
前記複数の時間選択性パイロットパターンは、互いに準直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、［１］に記載の無線通信装置。
［１３］
基地局の少なくとも１つのセクタからチャネル条件に関する情報を取得することと、
前記情報に基づいて前記チャネルの選択性を決定することと、
前記チャネルの前記選択性に基づいて、パイロットシンボルのパターンを設定することと、
を備える、無線通信システムにおいてパイロットシンボル送信を変更する方法。
［１４］
前記パターンを設定することは、パイロットシンボルクラスタの位置を設定することを備える、［１３］に記載の方法。
［１５］
前記選択性を決定することは、前記チャネルを周波数選択性または時間選択性として分類することを備える、［１３］に記載の方法。
［１６］
前記選択性を決定することは、前記周波数および時間選択性を決定することを備える、［１３］に記載の方法。
［１７］
前記設定することは、周波数選択性および時間選択性条件の両方に関して最適化されるべきパイロットシンボルのクラスタを設定することを備える、［１３］に記載の方法。
［１８］
ユーザがパイロットシンボルを前記パターンにしたがって前記基地局の前記セクタに送信するように、パイロットシンボルの前記パターンを示す情報を、複数のユーザに送信すること、を更に備える、［１３］に記載の方法。
［１９］
最小周波数から最大周波数に及ぶ１グループの隣接する周波数サブキャリアのうちの、１つの周波数サブキャリアを利用して、第１のシンボル期間から最後のシンボル期間に及ぶ１グループの隣接するシンボル期間のうちの、１シンボル期間の期間中に、各シンボルが送信される複数のシンボルを送信することが可能な無線通信装置であって、
少なくとも１つのアンテナと；
各クラスタが複数の隣接するパイロットシンボルを備える複数のクラスタを各パイロットパターンが備える複数のパイロットパターンを記憶するメモリと、なお、各クラスタにおいて、唯１つのパイロットシンボルが、その送信周波数サブキャリアとして前記最大周波数または前記最小周波数を、あるいは、その送信シンボル期間として前記第１のシンボル期間または前記最後のシンボル期間を割り当てられる；
前記複数のアンテナと前記メモリとに結合されたプロセッサと、なお、前記プロセッサは、前記グループの隣接する周波数サブキャリアを利用して前記グループの隣接するシンボル期間の期間中に、前記複数のパイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンが、前記少なくとも１つのアンテナから送信されるようにする；
を備える無線通信装置。
［２０］
前記複数のパイロットパターンは、少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンと少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンとを備える、［１９］に記載の無線通信装置。
［２１］
前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に直交している前記複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットシンボルをデコードすることに先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの幾つかの系列との乗算を選択的に命令する、［１９］に記載の無線通信装置。
［２２］
前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に準直交している前記複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットシンボルをデコードすることに先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの幾つかの系列との乗算を選択的に命令する、［１９］に記載の無線通信装置。
［２３］
前記メモリは更に、別の複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットシンボルをデコードすることに先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと、前記複数の系列のうちの幾つかの系列と前記別の複数の系列のうちの幾つかの系列の両方と、の乗算を選択的に命令する、［２２］に記載の無線通信装置。
［２４］
前記プロセッサは、前記少なくとも１つのアンテナにおいて受信された命令に基づいて、送信されるべきパイロットパターンを選択する、［１９］に記載の無線通信装置。
［２５］
前記少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを備えており、また、前記プロセッサは、前記複数のパイロットパターンのうちの多重パイロットパターンが、前記グループの隣接する周波数サブキャリア利用して前記グループの前記隣接するシンボル期間の期間中に、前記複数のアンテナから送信されるようにする、［１９］に記載の無線通信装置。
［２６］
前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に直交している前記複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記多重パイロットパターンの送信に先立って、前記多重パイロットパターンのうちの各パターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの異なる系列との乗算を、選択的に命令する、［２５］に記載の無線通信装置。
［２７］
前記プロセッサは、複数の無線装置によって送信されかつ前記少なくとも１つのアンテナで受信される複数のパイロットシンボルグループをデコードするために、前記複数のパイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンを利用する、［１９］に記載の無線通信装置。
［２８］
データパケットの受信機によって送信されるべき複数のパイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンを識別するプリアンブル部を含む、無線ネットワークにおける送信のためのデータパケット。
［２９］
前記プリアンブル部は更に、前記データパケットの受信機によるパイロットシンボルの送信に先立って、前記パイロットパターンのパイロットシンボルを備えるサンプルを乗算するために、前記受信機において利用可能な複数の直交する系列のうちのどの系列が、前記データパケットの前記受信機によって利用されるべきであるか、に関する情報を含む、［２８］に記載のデータパケット。

Claims (29)

  1. 少なくとも１つのアンテナと；
    複数のパイロットシンボルに対応する少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンと別の複数のパイロットシンボルに対応する少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンとを記憶するメモリと；
    前記少なくとも１つのアンテナと前記メモリとに結合されたプロセッサと、なお、前記プロセッサは、前記少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンおよび前記少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンを選択する；
    を備える無線通信装置。
  2. 前記少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンは、複数の時間選択性パイロットパターンを備え、前記少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンは、複数の周波数選択性パイロットパターンを備えており、また、前記プロセッサは、前記複数の時間選択性パイロットパターンの少なくとも１つと前記複数の周波数選択性パイロットパターンの少なくとも１つとを選択する、請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 前記複数の周波数選択性パイロットパターンは、互いに直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、請求項２に記載の無線通信装置。
  4. 前記複数の時間選択性パイロットパターンは、互いに直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、請求項２に記載の無線通信装置。
  5. 前記プロセッサは、１つのパラメータに基づいて、前記複数の時間選択性パイロットパターンの少なくとも１つと前記複数の周波数選択性パイロットパターンの少なくとも１つとを選択する、請求項１に記載の無線通信装置。
  6. 前記パラメータは、予め決められた閾値を備える、請求項５に記載の無線通信装置。
  7. 前記パラメータは、前記無線通信装置において受信された信号に応答して動的に更新される、請求項５に記載の無線通信装置。
  8. 前記パラメータは、前記無線通信装置が動作することになっているネットワークの予め決められた最適条件を備える、請求項５に記載の無線通信装置。
  9. 前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に直交する複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットパターンの送信に先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの幾つかの系列との乗算を選択的に命令する、請求項１に記載の無線通信装置。
  10. 前記メモリは更に、別の複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットパターンの送信に先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと、前記複数の系列のうちの幾つかの系列と前記別の複数の系列のうちの幾つかの系列の両方と、の乗算を選択的に命令する、請求項９に記載の無線通信装置。
  11. 前記複数の周波数選択性パイロットパターンは、互いに準直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、請求項１に記載の無線通信装置。
  12. 前記複数の時間選択性パイロットパターンは、互いに準直交しているパイロットシンボルクラスタを備える、請求項１に記載の無線通信装置。
  13. 基地局の少なくとも１つのセクタからチャネル条件に関する情報を取得することと、
    前記情報に基づいて前記チャネルの選択性を決定することと、
    前記チャネルの前記選択性に基づいて、パイロットシンボルのパターンを設定することと、
    を備える、無線通信システムにおいてパイロットシンボル送信を変更する方法。
  14. 前記パターンを設定することは、パイロットシンボルクラスタの位置を設定することを備える、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記選択性を決定することは、前記チャネルを周波数選択性または時間選択性として分類することを備える、請求項１３に記載の方法。
  16. 前記選択性を決定することは、前記周波数および時間選択性を決定することを備える、請求項１３に記載の方法。
  17. 前記設定することは、周波数選択性および時間選択性条件の両方に関して最適化されるべきパイロットシンボルのクラスタを設定することを備える、請求項１３に記載の方法。
  18. ユーザがパイロットシンボルを前記パターンにしたがって前記基地局の前記セクタに送信するように、パイロットシンボルの前記パターンを示す情報を、複数のユーザに送信すること、を更に備える、請求項１３に記載の方法。
  19. 最小周波数から最大周波数に及ぶ１グループの隣接する周波数サブキャリアのうちの、１つの周波数サブキャリアを利用して、第１のシンボル期間から最後のシンボル期間に及ぶ１グループの隣接するシンボル期間のうちの、１シンボル期間の期間中に、各シンボルが送信される複数のシンボルを送信することが可能な無線通信装置であって、
    少なくとも１つのアンテナと；
    各クラスタが複数の隣接するパイロットシンボルを備える複数のクラスタを各パイロットパターンが備える複数のパイロットパターンを記憶するメモリと、なお、各クラスタにおいて、唯１つのパイロットシンボルが、その送信周波数サブキャリアとして前記最大周波数または前記最小周波数を、あるいは、その送信シンボル期間として前記第１のシンボル期間または前記最後のシンボル期間を割り当てられる；
    前記複数のアンテナと前記メモリとに結合されたプロセッサと、なお、前記プロセッサは、前記グループの隣接する周波数サブキャリアを利用して前記グループの隣接するシンボル期間の期間中に、前記複数のパイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンが、前記少なくとも１つのアンテナから送信されるようにする；
    を備える無線通信装置。
  20. 前記複数のパイロットパターンは、少なくとも１つの時間選択性パイロットパターンと少なくとも１つの周波数選択性パイロットパターンとを備える、請求項１９に記載の無線通信装置。
  21. 前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に直交している前記複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットシンボルをデコードすることに先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの幾つかの系列との乗算を選択的に命令する、請求項１９に記載の無線通信装置。
  22. 前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に準直交している前記複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットシンボルをデコードすることに先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの幾つかの系列との乗算を選択的に命令する、請求項１９に記載の無線通信装置。
  23. 前記メモリは更に、別の複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記パイロットシンボルをデコードすることに先立って、前記パイロットパターンの前記パイロットシンボルと、前記複数の系列のうちの幾つかの系列と前記別の複数の系列のうちの幾つかの系列の両方と、の乗算を選択的に命令する、請求項２２に記載の無線通信装置。
  24. 前記プロセッサは、前記少なくとも１つのアンテナにおいて受信された命令に基づいて、送信されるべきパイロットパターンを選択する、請求項１９に記載の無線通信装置。
  25. 前記少なくとも１つのアンテナは、複数のアンテナを備えており、また、前記プロセッサは、前記複数のパイロットパターンのうちの多重パイロットパターンが、前記グループの隣接する周波数サブキャリア利用して前記グループの前記隣接するシンボル期間の期間中に、前記複数のアンテナから送信されるようにする、請求項１９に記載の無線通信装置。
  26. 前記メモリは更に、複数の系列の各他の系列に直交している前記複数の系列を記憶し、また、前記プロセッサは、前記多重パイロットパターンの送信に先立って、前記多重パイロットパターンのうちの各パターンの前記パイロットシンボルと前記複数の系列のうちの異なる系列との乗算を、選択的に命令する、請求項２５に記載の無線通信装置。
  27. 前記プロセッサは、複数の無線装置によって送信されかつ前記少なくとも１つのアンテナで受信される複数のパイロットシンボルグループをデコードするために、前記複数のパイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンを利用する、請求項１９に記載の無線通信装置。
  28. データパケットの受信機によって送信されるべき複数のパイロットパターンのうちの１つのパイロットパターンを識別するプリアンブル部を含む、無線ネットワークにおける送信のためのデータパケット。
  29. 前記プリアンブル部は更に、前記データパケットの受信機によるパイロットシンボルの送信に先立って、前記パイロットパターンのパイロットシンボルを備えるサンプルを乗算するために、前記受信機において利用可能な複数の直交する系列のうちのどの系列が、前記データパケットの前記受信機によって利用されるべきであるか、に関する情報を含む、請求項２８に記載のデータパケット。
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