JP4620130B2 - 無線通信システムにおける制約されたホッピング - Google Patents

Description

本開示は、一般に、通信システムに関し、特に、無線通信システムにおける制約されたホッピング及びチャネル推定に関する。

デジタル通信では、情報はビットと呼ばれるデジタルデータに変換される。送信機は、入力されたビットストリームを、通信チャネルによる送信用の波形へ変調する。受信機は、受信した波形をビットに復調し、もって、情報を復元する。理想的な通信システムでは、受信されたデータは、送信されたデータと一致するだろう。しかしながら、実際には、送信機から受信機への、通信チャネルによるデータ送信の間に、歪み又は雑音がもたらされうる。歪みが顕著な場合、この情報は、受信機において受信されたデータから復元できないかもしれない。

直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）は、システム帯域幅全体を、多くの（Ｎ個の）直交サブキャリアへ効果的に分割する変調技術である。このサブキャリアはまた一般に、トーン、ビン、及び周波数チャネルとも称される。

ＯＦＤＭは、様々な通信システム内で広く使用される。例えば、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムは、ＯＦＤＭを利用し、多数のユーザをサポートすることができる。Ｎ個のサブキャリアは、システム設計に依存して、様々な手法のデータ送信及びパイロット送信に使用されうる。例えば、ＯＦＤＭＡシステムは、Ｎ個のサブキャリアを多数のバラバラなサブキャリアのグループに分割し、各サブキャリアグループを異なるユーザに割り当てる。そして、多数のユーザは、自分に割り当てられたサブキャリアグループによって同時にサポートされうる。

データは、送信中にしばしば歪められる。歪みの効果を緩和するために、チャネル推定は、データ送信中にデータにもたらされた歪みを補うために使用される１つの技術である。チャンネル推定は、広帯域パイロット信号の使用によってしばしば行われる。ここで、利用可能なトーン全体の一部が、パイロットシンボルのために確保される。これらのパイロットシンボルは、一般に、最適なパフォーマンスのために、帯域全体にわたって等間隔とされる。次に、受信機では、歪みを加えられた状態で受信されたデータを処理することによって、チャネル応答を推定することができる。例えば複数入力複数出力通信システム（ＭＩＭＯ）におけるユーザのようなユーザが、複数のチャネルを推定する必要があるのであれば、システムオーバヘッドが増加する。例えば、４アンテナＭＩＭＯ送信では、３つの追加の広帯域パイロット信号を送信する必要がある。

典型的なＭＩＭＯシステムは、データ送信のために、複数の（Ｎ_Ｔ個の）送信アンテナと、複数の（Ｎ_Ｒ個の）受信アンテナとを用い、（Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｒ）システムと称される。Ｎ_Ｔ個の送信アンテナ及びＮ_Ｒ個の受信アンテナによって形成されたＭＩＭＯチャネルは、Ｎ_Ｓ個の空間チャネルに分解される。ここで、以下に示すように、Ｎ_Ｓ≦ｍｉｎ{Ｎ_Ｔ，Ｎ_Ｒ}である。Ｎ_Ｓ個のデータストリームは、Ｎ_Ｓ個の空間のチャネルによって送信されうる。複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナによって形成されたＮＳ個の空間チャネルがデータ送信のために使用されるのであれば、ＭＩＭＯシステムは、増加された送信能力を提供することができる。

個々の空間チャネルの送信能力は、その空間チャネルによって達成される信号対雑音及び干渉比（ＳＩＮＲ）に依存する。Ｎ_Ｓ個の空間チャネルのＳＩＮＲは、チャネル条件に依存し、更に、データストリームが受信機において復元される方式にも依存しうる。１つの従来のＭＩＭＯシステムでは、送信機が、静的ＭＩＭＯチャネルのモデルに基づいて選択されたレートに従って各データストリームを符号化し、変調し、そして送信する。モデルが正確であり、かつ、ＭＩＭＯチャネルが比較的静的（つまり、時間とともにあまり変化しないので）であれば、良好な性能を得ることができる。別の従来のＭＩＭＯシステムでは、受信機が、ＭＩＭＯチャネルを推定し、このチャネル推定に基づいて、各空間チャネルに適切なレートを選択し、Ｎ_Ｓ個の空間チャネル用に選択されたＮ_Ｓ個のレートを送信機に送る。そして、送信機は、選択されたレートに従ってＮ_Ｓ個のデータストリームを処理し、これらストリームを、Ｎ_Ｓ個の空間チャネルに送信する。このシステムの性能は、ＭＩＭＯチャネルの特徴と、チャネル推定の精度とに依存する。

ユーザのシンボルが、全帯域にわたってホッピングパターンで送信される場合、チャネル推定値は、全帯域にわたって実行される必要がある。これは、広帯域パイロット信号が、推定された全てのチャネルに必要とされるとき、ＭＩＭＯユーザの場合に悪化する。更に、全帯域にわたってユーザを活動させることは、チャネルバリエーションを縮小し、もって、マルチユーザーゲインを減少する。

従って、利用可能な周波数帯域を介してユーザを活動させることはオーバヘッドを増加させる。更に、ユーザを、好ましいチャネル条件にスケジュールしない。従って、リソースを割り当てるためのより効率的な方法及びシステムに対するニーズがある。

本願は、本明細書に参照によってその全体が組み込まれ、「Contiguous Hopping in an OFDMA Communication System」と題された２００５年１２月２２日に出願の米国仮特許出願６０／６３８，４９４からの３５Ｕ．Ｓ．Ｃ １１９条（ｅ）の利益を要求する。

ある局面では、与えられた周波数帯域上で動作する無線通信システムにおいて、チャネル推定のための方法は、周波数帯域のうちの１より多いサブ帯域において、複数のパイロット信号を受信することと、１つのサブ帯域について、そのサブ帯域で受信された複数のパイロット信号のうちの幾つかに基づいて、チャネル応答を推定することとを備える。

他の局面では、与えられた周波数帯域上で動作する無線通信システムにおいて、送信のためのリソース割当方法は、単一のサブ帯域でユーザに送信するのが好ましいか、あるいは１より多いサブ帯域でユーザに送信するのが好ましいかを判定することを備える。ここで、各サブ帯域は、他のサブ帯域に関してオーバラップしないサブキャリアを含む。リソース割当方法は更に、この判定に基づいて、送信を、単一のサブ帯域内で引き起こるように割り当てるか、あるいは、１より多いサブ帯域内で動作するように割り当てることを備える。

他の局面は、上記の機能及び他の構成を提供する手段と、同様の結果を生む方法とを含みうる。

同一参照番号が同一要素を示す添付図面を参照して、様々な実施形態をより詳細に説明する。

従って、説明する実施形態は、１又は複数のサブ帯域に分割された周波数帯域内にユーザをスケジュールし、かつ、各ユーザによって１又は複数のサブ帯域内で受信されたパイロット信号に基づいて、チャネル応答を推定する。幾つかの局面では、興味のあるサブキャリアが、サブ帯域の端部近くにある場合、近隣のサブ帯域内で受信されたパイロット信号のうちの少なくとも一部が、チャネル応答を推定するために利用されうる。

説明する実施形態はまた、無線デバイスの送信のためのリソース割当を提供する。周波数帯域は、少なくとも２つのサブ帯域へ分割される。これらは隣接しているかも、あるいは隣接していないかもしれない。所定のユーザとの間で、単一のサブ帯域で送信するのが好ましいか、あるいは１より多いサブ帯域で送信するのが好ましいかが判定される。この送信は、単一のサブ帯域内で引き起こるように割り当てられるか、あるいは、１より多いサブ帯域内で動作するように割り当てられる。

下記の説明では、実施形態は、フローチャート、フロー図、構成図、あるいはブロック図として示される処理として説明されうる。フローチャートは動作を、連続的な処理として説明するかもしれないが、動作の多くは、並行して又は同時に実行することができる。更に、動作の順序が再調整されうる。その動作が完了すると処理は終了する。処理は、方法、機能、手順、サブルーチン、サブプログラム等に相当するかもしれない。処理が機能に相当する場合、その終了は、呼出し機能あるいは主機能への機能のリターンに相当する。

本明細書に記載するように、用語「通信チャネル」は、無線通信チャネル及びワイヤーライン通信チャネルの両方を指す。無線通信チャネルの例は、ラジオ、衛星、及び音響通信チャネルである。ワイヤーライン通信チャネルの例は、限定される訳ではないが、光、銅、あるいは他の伝導性のワイヤ又は媒体を含む。用語「ルックアップテーブル」は、データベース又は様々な記憶媒体内のデータを指す。記憶媒体は、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、及び／又はその他、情報を格納するための計算機読取可能媒体を含むデータ格納用の１又は複数のデバイスを表しうる。用語「計算機読取可能媒体」は、限定される訳ではないが、ポータブル又は固定式の記憶デバイス、光記憶デバイス、無線チャネル、及び、命令及び／又はデータを格納、包含、あるいは搬送することが可能なその他様々な媒体を含む。更に、説明の目的のために、実施形態は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに関して記述される。しかしながら、本発明は、チャネル推定を必要とするその他のタイプのシステムに適用可能であることも良く理解されるであろう。

ＯＦＤＭは、周知のマルチキャリア通信技術の例である。一般に、ＯＦＤＭは、異なる周波数において同時に送信される多数のサブ信号へ信号を分割するデジタル変調技術である。ＯＦＤＭは、並行して送信される多くのサブチャネルにチャネルを分割するために、オーバラップした直交信号を用いる。ＯＦＤＭは、低品質なチャネルによる高データレート送信を可能にするので、ＯＦＤＭは、高速無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）内のような多くの無線アプリケーションにおいて成功している。

直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システムは、ＯＦＤＭを利用し、多数のユーザを同時にサポートすることができる。操作周波数帯域幅は、信号の送信に使用され、複数の周波数サブキャリアへ細分割される。変調シンボル周期を適切に設計することによって、隣接した周波数サブキャリアは、互いにそれぞれ直交する。直交性は、機能の集合の特性であり、適切な間隔で設定されたセットのうちの任意の２つのメンバの積分が、ゼロになる。より具体的には、直交チャネル又は周波数は、互いに干渉しない。その結果、直交性は、受信機が、多重通信チャネルを介して並行して送信された他のサブキャリアを復調せずに、選択されたサブキャリアを復調することを可能にする。その結果、サブキャリア中の混線がなくなり、シンボル間干渉（inter-symbol-interference：ＩＳＩ）は著しく低減される。

受信信号を調節するために使用することが可能なチャネル特性の正確な推定値が存在すれば、ＯＦＤＭシステム性能は、コヒーレント復調を考慮することにより改善される場合がある。従って、パイロットシンボルパターン又はトレーニングシンボルとして知られているトレーニングシーケンスが、送信機によって送信される。このトレーニングシンボルは受信機に知られているので、受信機は、チャネル推定を実行することができる。

図１は、多くのユーザをサポートする典型的なＯＦＤＭＡシステム１００を示す。システム１００は、多くの端末１２０のための通信をサポートする多くの基地局１１０を含んでいる。基地局は、端末と通信するために使用される固定局であり、アクセスポイント、ノードＢ、又はその他幾つかの用語を用いて称されうる。端末１２０は、一般に、システム全体にわたって分散しており、各端末は、固定式あるいは移動式でありうる。端末はまた、移動局、ユーザ機器（ＵＥ）、無線通信デバイス、あるいはその他幾つかの用語として称されうる。各端末はそれぞれ、任意の所定の瞬間において、順方向リンクで１又は複数の基地局と、及び／又は、逆方向リンクで１又は複数の基地局と通信しうる。これは、端末がアクティブであるか否か、ソフトハンドオフがサポートされているか否か、及び、端末がソフトハンドオフにあるか否かに依存する。順方向リンク（すなわち、ダウンリンク）は、基地局から端末への通信リンクを指す。また、逆方向リンク（すなわち、アップリンク）は、端末から基地局への通信リンクを指す。

システムコントローラ１３０は、基地局１１０につながっており、（１）基地局１１０の調整及び制御、（２）これら基地局間のデータの経路付け、及び、（３）これら基地局によってサービス提供される端末のアクセス及び制御のような多くの機能を実行する。

各基地局１１０は、それぞれの地理的領域１０２に対して有効範囲を与える。簡略化のために、各基地局の有効範囲領域は、理想的な六角形によってしばしば表わされる。キャパシティを増加させるために、各基地局の有効範囲領域は、多数のセクタ１０４へ分割されうる。例えば、各セルは、図１に示すように３つのセクタに分割されるかもしれないが、そうでないかもしれない。この場合、簡略化のために、セクタ化されたセルの各セクタは、セルの１／３である理想的な１２０°のくさび形によって表されうる。各セクタは、対応する基地トランシーバサブシステム（ＢＴＳ）によってサービス提供されうる。セクタ化されたセルの場合、そのセルの基地局は、一般に、セルのセクタのためのＢＴＳを全て含んでいる。用語「セクタ」は、その用語が使用される状況に依存して、ＢＴＳ及び／又はその有効範囲領域を指すことができる。簡略化のために、以下の記載では、用語「基地局」は、一般に、セルにサービス提供する固定局と、セクタにサービス提供する固定局との両方のために使用される。

セクタ化されていないセル、異なるサイズのセクタ及び／又は異なる数のセクタを有するセルもまた利用されうることが注目されるべきである。

図２は、ＯＦＤＭシステムで使用される送信機２００の１つの実施形態を示す。送信機２００は、スクランブラ２１０、エンコーダ２２０、インタリーバ２３０、変調マッピングモジュール２４０、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）モジュール２５０、パルス整形モジュール２６０、及びアップコンバータ２７０を含む。送信機２００は、データパケット、及び、このパケットが送信されるデータレートを受信する。この受信したパケットを、スクランブラ２１０がスクランブルし、エンコーダ２２０が符合化する。エンコーダ２２０は、従来型のエンコーダであるか、あるいは、誤り訂正符合化を可能にするその他幾つかの周知のエンコーダでありうる。

符号化されたビットは、ブロックへグループ化される。そして、各ブロックは、インタリーバ２３０によってインタリーブされ、変調マッピングモジュール２４０によって変調シンボルのシーケンスにマップされる。符号化され、インタリーブされた選択された長さのビットストリームは、変調に依存して、様々なビット数にグループ化される。一般に、このビットストリームは、１ビット、２ビット、４ビット、又は６ビットのうちの１つにグループ化され、バイフェースシフトキーイング（ＢＰＳＫ）変調、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）変調、１６直交振幅変調（ＱＡＭ）、又は、６４−ＱＡＭそれぞれにおける変調シンボルを表す複素数のシーケンスに変換される。ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、及びＱＡＭは、当該技術において周知の変調技術であり、詳細には説明しない。上述した変調フォーマットに加えて、あるいはその代わりに、他の変調フォーマットも利用されうることが注目されるべきである。

各ＯＦＤＭシンボルはその後サブキャリアに割り当てられ、逆高速フーリエ変換される。これにより、単一のＯＦＤＭシンボルの時間ドメインサンプルが得られる。ここで、周期的なプレフィックスを各シンボルに加えることができる。パルス整形機能が送信機２００によって提供されているのであれば、パルス整形モジュール２６０によってパルス整形が行われうる。そして、シンボルは、通信チャネルによって、送信のために、アップコンバータ２７０によってアップコンバートされる。ここで、プログラム可能なパルス整形が使用されてもよい。

データパケットは、変調シンボルの他に他の情報を含みうる。例えば、ヘッダ、リーディング、及び／又はプレアンブルが、必要に応じて、スクランブル前にパケットに追加されうる。ヘッダ情報は、データレート、及び、パケット長さ情報を含みうる。ヘッダの内容は、一般に、スクランブルされない。

チャネル応答の推定値を得るために、パイロット信号の送信が使用される。より多くのパイロット信号が使用されるほど、良好なチャネル応答の推定値が得られる。しかしながら、パイロット送信は、相当量のオーバヘッドを加える。従って、パイロット送信の使用は、オーバヘッド考慮とのバランスを検討する必要がある。更に、興味のある帯域全体を横切るパイロット送信は、システム内の全体的な雑音を増す。パイロットの使用が最小化される場合、チャネル応答はしばしば不正確になるか、及び／又は、信頼性が低下し、もって、満足できる性能を与えなくなる。

図３は、ＯＦＤＭシステムで使用される受信機３００の１つの実施形態を示す。受信機３００は、無線周波数／中間周波数（ＲＦ／ＩＦ）フロントエンド３１０、同期モジュール３８０、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）モジュール３２０、復調モジュール３３０、逆インタリーバ３４０、デコーダ３５０、逆スクランブラ３６０、及び、チャネル推定モジュール３７０を備える。図２は、受信機の簡略ブロック図を示していることに注目されるべきである。より典型的な商用受信機は、１又は複数のＲＦ／ＩＦフロントエンド３１０、同期モジュール３８０、ＦＦＴモジュール３２０、復調モジュール３３０、逆インタリーバ３４０、デコーダ３５０、逆デスクランブラ３６０、及び、チャネル推定モジュール３７０を制御するためのプロセッサ（図示せず）及び記憶媒体（図示せず）のような追加要素を備えうる。

ＲＦ／ＩＦフロントエンド３１０は通信チャネルを介してデータを受信する。そして、信号がＦＦＴモジュール３２０へ入力され、時間ドメインから周波数ドメインに変換される。ＦＦＴは、必要に応じて、周期的プレフィックスを削除した後に行なわれる。チャネル推定モジュール３７０は、周波数ドメイン信号を受信し、チャネル推定値を提供する。また、周波数ドメイン信号は、受信信号を調節する際に位相誤り訂正を与える位相ロックループ（ＰＬＬ）にも入力されうる。復調された信号は、逆インタリーバ３４０によって逆インタリーブされ、デコーダ３５０によって復号される。デコーダ３５０は、ビタビ（Viterbi）デコーダでありうる。そして、復号されたデータは、逆スクランブラ３６０によって逆スクランブルされ、オリジナルのデータ情報が復元される。信号フィールドが復号されている間、サンプルを保持するために、追加バッファも実装されうる。

ＦＦＴ処理後、各サブキャリアのチャネル推定を行なうために、プリアンブルが取得され、使用される。初期チャネル推定値は、パイロット信号に基づいて得ることができる。

チャネル推定モジュール３７０は、周波数ドメイン信号のチャネル推定を行う。例えば、ＦＦＴ処理の後、サブキャリアの信号は、以下のように、式［１］で表わすことができる。
Ｙ_ｎ＝Ｈ_ｎＸ_ｎ＋Ｎ_ｎ ［１］
しかしながら、他のアプローチ及び技術もまた利用されうる。

図４Ａは、隣接するサブ帯域４０４、４０８、４１２、及び４１６へ分割された周波数帯域４００の構成を例示する。一例として、図４Ａは、４つの隣接するサブ帯域４０４、４０８、４１２、及び４１６を有する実施形態を図示している。設計制約又はその他の理由によって、任意数のサブ帯域が使用されてよい。サブ帯域の各々は、多くのサブキャリアを含む。サブキャリア４２０，４２２等であるそれらは、同じ数であるか、あるいは異なる数であるかもしれない。

例えば、５ＭＨｚのシステムは、合計５１２のサブキャリアを持っているかもしれない。帯域幅全体が、４つの隣接するサブ帯域に分割されるのであれば、４つのサブ帯域４０４，４０８，４１２，及び４１６の各々は、それぞれ１２８のサブキャリアを有する１．２５ＭＨｚに分割される。ある局面では、サブ帯域の各々は、２の累乗である数に分割され、個々のサブ帯域内のサブキャリアの数もまた２の累乗であるかもしれない。この特性は、個々のサブ帯域について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）及び逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）をとるのに役立つ。また、チャネル推定の目的にも役立つ。

帯域幅４００の全体を、複数のサブ帯域に分割することによって、所定のサブ帯域内のサブキャリアが常に同じサブ帯域内でホップするようにホッピングパターンが制限される。従って、唯一のサブバンドに割り当てられたユーザは、その所定のサブ帯域にわたったチャネル推定値のみを決定する必要があり、そのサブ帯域のパイロットトーンのみを使用する。例えば、サブ帯域毎に異なるチャネルツリーが使用される場合、ユーザは、そのサブ帯域に割り当てられている限り、そのチャネルツリーに対しスケジュールされるかもしれない。

上述したように、サブ帯域の各々は、複数のサブキャリアへ分割されうる。例えば、サブ帯域４０４は、サブキャリアＣ_１，１、Ｃ_１，２、…Ｃ_{１、Ｎ−１}、及びＣ_１，Ｎを含む。同様に、サブ帯域４０８，４１２，及び４１６は、複数のキャリアに分割される。

チャネル推定は、一般的な広帯域パイロット信号の使用によって行なわれうる。トーンの一部は、パイロットシンボルのために確保される。図４Ａは、これらパイロットシンボルを、文字「Ｘ」を用いて表す。これらパイロットシンボルは、一般に、システム設計に依存する最適な性能のために、帯域幅４００の全体にわたって、例えば等間隔とされる。更に、ある場合には、パイロットは、ランダムパターン、準ランダムパターン、あるいはホッピングパターンによって送信されうる。

ユーザが、与えられたサブ帯域のチャネルを推定する場合に生じうる問題は、サブ帯域の端部近くのサブ帯域キャリアにおいて、大きなチャネル推定誤差が生じうることである。この目的のために帯域の端部近くのサブキャリアのデータがわざとブランクに（blank out）される。他の局面では、ユーザが、近隣サブ帯域において、過剰にパイロットを使用できるのであれば、チャネル推定は、他のサブ帯域からのパイロットを使用することによって、与えられたサブ帯域の端部におけるサブキャリアにおいて改善されうる。この場合、ブランクキャリアは必要ではないかもしれない。

例えば、誰かがサブキャリアＣ_２，１のチャネルを推定しているのであれば、ユーザは、チャネル応答を推定であるために、サブ帯域４０８内のパイロット信号を使用するだろう。しかしながら、周波数においてはるかに離れたサブキャリアである次の所定のサブキャリアで受信されたパイロット信号を検討する場合、大きな誤差が含まれる。例えば、サブ帯域サブキャリアＣ_２，Ｎにおけるパイロット信号は、サブキャリアＣ_２，１から、周波数においてはるかに離れている。一方、サブキャリアＣ_１，Ｎは、異なるサブ帯域（４０４）にあるが、サブキャリアＣ_２，１に隣接している。同様に、サブ帯域Ｃ_{１，Ｎ−１}は、２つ次のサブキャリアＣ_２，１と周波数において比較的近い。この実施形態では、近隣のサブ帯域で受信されたパイロット信号が、周波数におけるある予め定めた差分のために使用されうる。この場合、線４２４は、サブキャリアＣ_２，１がそのチャネル応答を推定する際に考慮する境界を表す。代替実施形態では、興味のあるこのサブ帯域内のパイロット信号でさえも、興味のあるサブキャリアから周波数において離れすぎていると考えられた場合には無視されうる。この実施形態では、線４２８の外側にあるサブキャリアは、サブキャリアＣ_２，１のチャネル応答を決定する場合に考慮されない。

図４Ｂは、ハイブリッド隣接サブ帯域４５０を有する分割された周波数帯域幅の構造を図示する。この実施形態では、あるサブキャリアがグループ化され、隣接している。しかしながら、隣接するサブ帯域からなる小さなグループは、サブ帯域内のサブキャリアからなる他の小さなグループとは隣接していないかもしれない。例えば、Ｃ_１サブ帯域は、グループ４５４，４５８，及び４６２によって表され、第２のサブ帯域は、サブキャリアグループ４６６，４７０、及び４７４によって表される。図４Ａに記載したのと同じ方法で、与えられたサブキャリアに対するチャネル応答を推定することは、近隣のサブ帯域と同様に、サブ帯域のその部分で受信されたパイロット信号を用いて達成される。

ある局面では、ユーザとの送信をスケジュールすることによってホッピングが提供される。これによって、連続した送信期間、又は期間のグループが、例えば、サブ帯域を備えたサブキャリアのように、互いに異なるサブキャリアを使用できる。これらは、周知のパターン及びパターンジェネレータを用いることによって提供される。

図５は、チャネル推定処理５００を示す。ここでは、与えられたサブ帯域の外側で受信したパイロット信号が、チャネル推定処理において使用される。パイロット信号は、与えられたサブ帯域内で受信される（５０４）。興味のあるサブキャリアが、サブ帯域の端部近くにあるかが判定される。サブキャリアが「近い」と思われるものは、ネットワーク展開、チャネル条件、又はその他の要因に基づいて変わりうる。与えられたキャリアがサブ帯域の端部に近い場合、近隣のサブ帯域内で受信されたパイロット信号が利用される（５０８）。近隣のサブ帯域全体、あるいは、近隣のサブ帯域の予め定めた部分のパイロット信号が、チャネル応答を推定するために利用されうる（５１２）。割り当てられたサブキャリアが、サブ帯域の端部近くでないのであれば、近隣のパイロットは考慮される必要は無く、チャネル応答は、近隣のサブ帯域内のパイロット信号を用いることなく推定されうる（５１２）。一般に、ユーザのサブキャリアはサブ帯域全体にわたって分布しているので、サブ帯域全体に対するチャネル推定が使用される。従って、近隣のサブ帯域内のパイロットが、端部の近くのトーンのチャネルを推定するために使用される。サブ帯域内のパイロットは、他のすべてのトーンに使用される。

例えば、アクティブセットベース制約（Active Set Based Restricted：ＡＢＳＲ）のような周波数再使用スキームは、その再使用セットとして、隣接するサブ帯域を使用しうる。ＡＳＢＲ技術は、２００４年１２月２２日に出願され、"Feedback to Support Restrictive Reuse"と題された特許出願１１／０２０，７０７号と、２００４年１２月２２日に出願され、"Restrictive Reuse Set Management"と題された特許出願１１／０２１，１８９号とにより詳細に記載されている。これらは本願と同じ譲受人に譲渡され、本明細書に参照によって明らかに組み込まれている。セル間干渉と格闘し、かつ信号対雑音比を改善するために、無線システムは、周波数再使用スキームを適用しうる。ここでは、システムにおいて利用可能なすべての周波数帯域が、各セル内で使用されるとは限らない。

例えば、あるシステムは、７つのセル再使用パターン、及びＫ＝７の再使用係数を適用しうる。このシステムについては、システム全体の帯域幅Ｗが、７つの等しい周波数帯域に分割される。また、７つのセルクラスタ内のセルはそれぞれ、７つの周波数帯域のうちの割り当てられた１つである。セルはそれぞれ、１つのみの周波数帯域を使用する。また、７番目のセル毎に同じ周波数帯域を再使用する。この周波数再使用スキームでは、同じ周波数帯域は、互いに隣接していないセル内のみで再使用される。そして、各セル内で観察されるセル間干渉は、全てのセルが同じ周波数帯域を使用する場合と比較して減少する。しかしながら、各セルは、システム帯域幅全体のうちの一部しか使用できないので、大きな再使用係数は、利用可能なシステムリソースの非効率的な使用を表わす。この同じ再使用スキームは、パイロット信号にも同様に適用されうる。このように、送信されたデータに関する信号対雑音比で見られる改善は、送信されたパイロットにおいても見られる。

ユーザが、帯域幅のある部分を使用することに制限される場合、このユーザの帯域外出力は、実質的により低くなる。隣接ホッピングスキームは、この利益を得るために逆方向リンク上で使用することができる。同様に、更なる周波数ダイバーシティを得るために、ユーザは、与えられた任意の時間において単一のサブ帯域に割り当てられるが、このサブ帯域は時間にわたって変わりうる。

図６は、ユーザが、与えられたサブ帯域に割り当てられる処理６００を示す。ユーザを、１より多いサブ帯域内で動作させることが望ましい状況がありうる。反対に、ユーザを、与えられたサブ帯域内のみで動作させることが望ましい状況がありうる。例えば、ＭＩＭＯユーザは、多数の空間チャネルを推定する必要がある。従って、広帯域のパイロット信号が、推定された全ての空間チャネルに必要とされるだろう。４つのアンテナＭＩＭＯ送信の場合、４つの広帯域パイロット信号を送信しなければならない。従って、ＭＩＭＯユーザが、利用されている空間チャネルの全てについて変わりうるか、あるいは、同一でありうる特定のサブ帯域に割り当てられることが有用かもしれない。ＭＩＭＯユーザの更なるチャネルを推定するために必要な追加のパイロットトーンが、与えられたサブ帯域内で割り当てられる必要がある。従って、帯域幅オーバヘッドが著しく低減される。

別の例では、レイテンシに敏感なユーザが、周波数ダイバーシティを必要とする。従って、レイテンシに敏感なユーザは、多数のサブ帯域内のサブキャリアに割り当てられうる。個々のサブ帯域に対して、より少ない周波数ダイバーシティが利用可能であるので、マルチユーザダイバーシティゲインの能力が高められる。従って、レイテンシに敏感なユーザを、多数のサブ帯域内で動作させることは、周波数ダイバーシティを高め、マルチユーザダイバーシティゲインを下げる。

そのようなユーザが処理されうる処理を図６に示す。ユーザのニーズが識別される（６０４）。ユーザが、１より多いサブ帯域内にいる必要があるかが判定される（６０８）。ユーザを、１より多いサブ帯域内で動作させることが望ましいと判定された場合、ユーザは、多数のサブ帯域内の多数のサブキャリア内で動作するように割り当てられる（６１２）。この処理は、レイテンシに敏感なユーザのために生じうるものを代表する。一方、ユーザが、１つのサブ帯域のみで動作する必要があると判定された場合には、ユーザは、１つのサブ帯域内のサブキャリアに割り当てられる（６１６）。これは、ＭＩＭＯユーザの例でありうる。従って、ＭＩＭＯの場合、選択されたサブ帯域とともに、パイロット信号が割り当てられる（６２０）。

図７は、ＭＩＭＯユーザを割り当てる処理７００を示す。基地局７０４は、全帯域幅を介してパイロット信号を送る。それはモバイル端末７０８によって受信される。モバイル端末７０８は、パイロット信号を受信し、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）を決定する（７１２）。それは、基地局に送り戻される。条件及び希望に応じて、異なるＣＱＩの表示が基地局に送られうる。

ＣＱＩを計算し、送信するためのオプションは、各サブ帯域のためのＣＱＩを基地局に送ることを含む。そして、基地局は、スケジューリング及びレート予測に関し、とりうる最良の決定を行うことができる。別のオプションは、最後に使用されたサブ帯域用のＣＱＩを送信することである。又は、１つを越えるサブ帯域が使用された場合には、組み合わされたサブ帯域によってＣＱＩを送る。この方法はオーバヘッドを減少させるが、基地局がユーザのサブ帯域を切り替えたい場合、レート予測アルゴリズム内の潜在的な不正確さと比較検討されねばならない。別のオプションは、ユーザの最良のサブ帯域用のＣＱＩを送信することである。これは、サブ帯域インデクスの表示も必要とする。別のオプションは、ハンドセットが観察するものを、なしえる最良のサブ帯域として送信することである。更に、異なるサブ帯域用に多くのＣＱＩが利用されうる。

モバイル端末からＣＱＩを受信すると、基地局７０４は、与えられたサブ帯域へユーザを割り当てる（７１６）。更に、基地局は、割り当てられたサブ帯域内で、追加のパイロット信号を送る（７２０）。そして、モバイル端末７０８は、選択されたサブ帯域内で、割り当てられた追加パイロット信号に対応するＣＱＩを送る（７２４）。

図８は、レイテンシに敏感なユーザを割り当てる処理８００を示す。基地局８０４は、周波数帯域全体を介して、モバイル端末８１２に広帯域パイロット信号を送る（８０８）。ＣＱＩは、基地局８０４へ送り戻される（８１６）。そして、基地局８０４は、多数のサブ帯域内で動作するためのユーザを割り当てる（８２０）。これら多数のサブ帯域では、モバイル端末は、多数のサブ帯域で受信されたパイロット信号のＣＱＩを決定し、興味のあるサブ帯域から基地局８０４へとＣＱＩを送り戻す（８２４）。

図９を参照して、スケジューリングのための構成を示す。このスケジューリング構成は、ユーザをスケジュールするためのサブ帯域数を決定する手段９０２を含む。これは、ユーザがＭＩＭＯユーザであるか否か、ユーザのレイテンシ、これらの組み合わせ、あるいはその他のアプローチに基づきうる。そして、ユーザを多数のサブ帯域にスケジュールする手段９０４、又は、ユーザを１つのサブ帯域にスケジュールする手段９０６が適切なものとして利用される。手段９０４及び手段９０６はまた、単一手段を備えうる。

図１０には、チャネル推定のための構成１０００が示される。この構成１０００は、周波数帯域の１より多いサブ帯域内で、複数のパイロット信号が受信されたことを判定する手段１００２と、１つのサブ帯域で受信された複数のパイロット信号のうちの幾つかに基づいて、その１つのサブ帯域のためのチャネル応答を推定する手段１００４とを含む。更に、手段１００４には、近隣のサブ帯域内で受信されたパイロット信号の少なくとも一部を使用して、与えられたサブ帯域におけるチャネル応答を推定する手段が含まれうる。

本明細書で記載されたパイロット送信スキーム及びデータ送信スキームは、様々な手段によって実現されうる。例えば、これらの技術は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはそれらの組み合せで実現されうる。ハードウェア実装の場合、送信機ユニット及び受信機ユニットにおける処理を実行するために使用される要素は、１又は複数の特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理回路（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（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、本明細書に記載の機能を実行するために設計されたその他の電子ユニット、又はこれらの組み合わせ内で実現されうる。

ソフトウェア実装の場合、本明細書に記載の送信スキームのため、送信機ユニット及び受信機ユニットにおける処理は、本明細書に記載の機能を実行するモジュール（例えば、手順、機能等）で実現されうる。ソフトウェアコードはメモリに格納され、プロセッサによって実行されうる。記憶ユニットは、プロセッサの内部又は外部に実装されうるが、何れの場合であれ、当該技術分野で周知の様々な手段を経由してプロセッサに通信可能に接続することができる。

開示した実施形態の前述した記載は、当業者が、本発明を実施又は利用することができるように提供される。これら実施形態に対する様々な変形は、当業者に容易に明らかになるであろう。また、本明細書で定めた一般的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されうる。従って、本発明は、本明細書に示した実施形態に限定されることは意図されておらず、本明細書に開示された原理及び斬新な特徴と一致する最も広いスコープが与えられるべきである。

図１は、多くのユーザをサポートする典型的なＯＦＤＭＡシステム１００を示す。 図２は、ＯＦＤＭシステムで使用される送信機１００の局面を示す。 図３は、ＯＦＤＭシステムで使用される受信機２００の局面を示す。 図４Ａは、隣接するサブ帯域で分割された周波数帯域４００の構成を例示する。 図４Ｂは、ハイブリッドサブ帯域を有する分割された周波数帯幅４５０の構成を例示する。 図５は、与えられたサブ帯域の外側で受信されたパイロット信号がチャネル推定処理で使用されるチャネル推定処理５００を例示する。 図６は、与えられたサブ帯域にユーザが割り当てられる処理６００を例示する。 図７は、ＭＩＭＯユーザを割り当てる処理７００を示す。 図８は、レイテンシに敏感なユーザを割り当てる処理８００を例示する。 図９は、スケジューリング用の構成を示す。 図１０は、チャネル推定用の構成を示す。

Claims (4)

1. 与えられた周波数帯域上で動作する無線通信システムにおける、チャネル推定のための方法であって、
   周波数帯域の１より多いサブ帯域において複数のパイロット信号を受信することと、
   １つのサブ帯域において受信した複数のパイロット信号のうちの幾つかに基づいて、その１つのサブ帯域のためのチャネル応答を推定することとを備え、
   前記チャネル応答を推定することは更に、近隣のサブ帯域において受信されたパイロット信号を用いて、前記１つのサブ帯域におけるチャネル応答を推定することを備え、前記用いられるパイロット信号は、前記１つのサブ帯域の端部から、予め定めた周波数範囲内にある方法。
2. 前記１つのサブ帯域は、隣接する周波数サブキャリアのみを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記１つのサブ帯域は、隣接しない周波数サブキャリアを含む請求項１に記載の方法。
4. チャネル推定のための装置であって、
   周波数帯域の１より多いサブ帯域において複数のパイロット信号が受信されたことを判定する手段と、
   １つのサブ帯域において受信された複数のパイロット信号のうちの幾つかに基づいて、前記１つのサブ帯域のためのチャネル応答を推定する手段とを備え、
   前記チャネル応答を推定する手段は更に、近隣のサブ帯域において受信されたパイロット信号を用いて、与えられたサブ帯域におけるチャネル応答を推定する手段を備え、前記用いられるパイロット信号は、前記与えられたサブ帯域の端部から、予め定めた周波数範囲内にある装置。

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