JP5061182B2 - 適応型チャンネル推定が可能なパイロットパターン生成方法、該パイロットパターンを利用した送受信方法及びその装置 - Google Patents

適応型チャンネル推定が可能なパイロットパターン生成方法、該パイロットパターンを利用した送受信方法及びその装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムでのパイロットパターンに係り、さらに詳細には、パイロット密度は低く維持しつつ、苛酷なチャンネル環境での補間によるチャンネル推定性能の低下を最小化できるパイロットパターン生成方法、及び該生成されたパイロットパターンを利用し、基地局と端末との間のチャンネル環境に適したチャンネル推定性能、グラニュラリティ（Granularity）、チャンネル推定遅延、チャンネル推定メモリサイズなどを適応的に制御できる送受信方法に関する。
無線通信システムでは、チャンネル環境によって受信信号が影響を受けるために、チャンネル環境の影響を補正する必要がある。このために、無線通信システムでの送信側と受信側との間でのデータ伝送時に、既知のパイロットシンボルを時間領域及び周波数領域に挿入する。受信側は、連続する２つのパイロットシンボルを利用してチャンネル推定を行うことによって、２つのパイロットシンボル間のデータシンボルのチャンネル歪曲を補償できる。
その結果、データシンボル間に挿入されるパイロットシンボルの間隔が小さくなれば、すなわち、パイロットシンボルの密度が大きくなれば、チャンネル推定能は向上する。しかし、フレーム内にパイロットシンボルが占める比率が大きくなり、情報伝送効率が低下するという問題点がある。
図１及び図２は、既存ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）システムで使われているパイロットパターンの例を図示した図面である。
図１は、ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for Microwave access）標準のダウンリンクＰＵＳＣ（Partial Usage of Sub-Channels）方式に使われているパイロットパターンであり、図２は、ＥＴＳＩ（European Telecommunications Standards Institute） ＤＶＢ−Ｔ（Ｈ）方式に使われているパイロットパターンである。
図１のパイロットパターンを参照すれば、２個のＯＦＤＭＡシンボル周期で、同じ副搬送波にパイロットが反復されている。前記構造では、受信側で十分なＯＦＤＭＡシンボルを集めてチャンネル推定に利用しても、パイロット間隔は、常に４に固定されているので、パイロット間のデータ副搬送波のチャンネル歪曲を補償するためには、不回避的に補間を行わねばならず、これによる性能低下を避けることができない。
図２のパイロットパターンを参照すれば、４個のＯＦＤＭシンボル周期で、同じ副搬送波にパイロットが反復されている。該構造も、４個のＯＦＤＭシンボルを集めてチャンネル推定に利用しても、パイロット間隔は３であるから、やはり補間によるチャンネル推定性能の低下を避けることができない。
また、既存のパイロットパターンは、チャンネル環境によって、チャンネル推定性能、グラニュラリティ（Granularity）、チャンネル推定遅延、チャンネル推定メモリサイズ間で、適応的な制御が不可能である構造である。
従って、パイロット密度は低く維持しつつ、補間によるチャンネル推定能低下を最小化できるパイロットパターン、及びかようなパイロットパターンを利用した適応型チャンネル推定方法が要求されている。
前記のような問題点を解決するための本発明がなそうとする技術的課題は、パイロット密度は低く維持しつつ、苛酷なチャンネル環境での補間によるチャンネル推定能低下を最小化できるパイロットパターン生成方法を提供することである。
また、前記のような問題点を解決するための本発明がなそうとする技術的課題は、前記パイロットパターンを利用し、基地局と端末との間のチャンネル環境に適したチャンネル推定能、グラニュラリティ（Granularity）、チャンネル推定遅延、チャンネル推定メモリサイズなどを適応的に制御できる方法を提供することである。
本発明の他の目的及び長所は、下記の説明によって分かり、本発明の実施形態によって、さらに明らかに理解できるであろう。また、本発明の目的及び長所は、特許請求の範囲に示された手段及びその組合わせによって実現されうるということが容易に分かるであろう。
前記の技術的課題を達成するための本発明のパイロットパターン生成方法は、（ａ）時間領域及び周波数領域でパイロットパターンが反復される区間であるスロットの大きさを決定する段階と、（ｂ）前記時間領域スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルで、任意の副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階と、（ｃ）前記時間領域スロット内の最初以後の現在ＯＦＤＭＡシンボルの各残余副搬送波（前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した副搬送波）に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから前記各残余副搬送波までの周波数−時間距離を計算する段階と、（ｄ）前記残余副搬送波の各周波数−時間距離集合内の最小距離を比較する段階と、（ｅ）前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階とを含むことができる。
さらに望ましくは前記方法は、（ｆ）前記各周波数−時間距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記最大値が同一である各副搬送波に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数方向に、前記最大値が同一である各副搬送波までの周波数距離を計算する段階と、（ｇ）前記周波数距離集合内の最小距離を比較する段階と、（ｈ）前記周波数最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階とをさらに含むことができる。
さらに望ましくは前記方法は、（ｉ）前記周波数距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記周波数距離集合内の最後の最小距離の最大値が同一である副搬送波のうち１つの副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階をさらに含むことができる。
前記の技術的課題を達成するための本発明の基地局の送受信方法は、（ａ）所定基準によって、前記端末の最小バースト割当てサイズを決定する段階と、（ｂ）前記最小バースト割当てサイズによって、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成する段階と、（ｃ）前記パイロットパターンを基に送信信号を生成する段階とを含むことができる。
さらに望ましくは前記方法は、（ｄ）前記決定されたアップリンクバースト領域を基に、チャンネル推定遅延後のチャンネルを前記端末から受信した信号として推定する段階をさらに含むことができる。
前記の技術的課題を達成するための本発明の端末の送受信方法は、（ａ）基地局から、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンによって伝送される信号を受信する段階と、（ｂ）前記受信信号からアップリンク／ダウンリンクバースト領域を検出する段階と、（ｃ）前記検出されたダウンリンクバースト領域の情報を基に、前記受信信号に対してチャンネル推定遅延後のチャンネルを推定する段階とを含むことができる。
さらに望ましくは前記方法は、（ｄ）チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成する段階と、（ｅ）前記検出されたアップリンクバースト領域情報を基に決定されたアップリンクバースト領域に、前記パイロットパターンによって送信信号を生成する段階をさらに含むことができる。
前記の技術的課題を達成するための本発明のパイロットパターン生成装置は、時間領域及び周波数領域でパイロットパターンが反復される区間であるスロットの大きさを決定するスロット決定部と、前記スロット内の最初以後の現在ＯＦＤＭＡシンボルの各残余副搬送波（前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した副搬送波）に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから前記各残余副搬送波までの周波数−時間距離を計算する距離計算部と、前記残余副搬送波の各周波数−時間距離集合内の最小距離を比較する距離比較部と、前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定し、前記スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルでの任意の副搬送波をパイロット挿入位置に決定する位置決定部とを備えることができる。
さらに望ましくは前記装置で、前記距離計算部は、前記周波数−時間距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記最大値が同一である各副搬送波に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数方向に、前記最大値が同一である各副搬送波までの周波数距離を計算し、前記距離比較部は、前記周波数距離集合内の最小距離を比較し、前記位置決定部は、前記周波数最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定できる。
さらに望ましくは前記装置で、前記位置決定部は、前記周波数距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記周波数距離集合内の最後の最小距離の最大値が同一である副搬送波のうち１つの副搬送波位置をパイロット挿入位置に決定できる。
前記の技術的課題を達成するための本発明の基地局の送受信装置は、所定基準によって端末の最小バースト割当てサイズを決定するバースト決定部と、前記最小バースト割当てサイズによってチャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成するパイロットパターン生成部と、前記パイロットパターンを基に送信信号を生成する送信信号生成部とを備えることができる。
さらに望ましくは前記装置は、前記決定されたアップリンクバースト領域を基に、チャンネル推定遅延後のチャンネルを前記端末から受信した信号として推定する受信信号処理部をさらに備えることができる。
前記の技術的課題を達成するための本発明の端末の送受信装置は、基地局から、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンによって伝送される信号を受信する信号受信部と、前記受信信号からアップリンク／ダウンリンクバースト領域を検出するバースト領域検出部と、前記検出されたダウンリンクバースト領域の情報を基に、前記受信信号に対してチャンネル推定遅延後のチャンネルを推定する受信信号処理部とを備えることができる。
さらに望ましくは前記装置は、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成するパイロットパターン生成部と、前記検出されたアップリンクバースト領域情報を基に決定されたアップリンクバースト領域に、前記パイロットパターンによって送信信号を生成する送信信号生成部とをさらに備えることができる。
前記の技術的課題を達成するための本発明は、パイロットパターン生成方法、前記生成されたパイロットパターンを利用した基地局の送受信方法並びに端末の送受信方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供できる。
本発明によるパイロットパターンは、以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから現在ＯＦＤＭＡシンボルの副搬送波位置の周波数領域と時間領域との距離を基にパイロットシンボル位置を選択するために、スロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルでは、あらゆる副搬送波位置からチャンネル情報をコピーしてきてチャンネル推定に使用できる。従って、パイロット密度を低く維持して効率的にデータを伝送し、苛酷なチャンネル環境でも補間による性能低下がないので、安定したチャンネル推定能を得ることができる。
また、本発明によるパイロットパターンを利用してデータを伝送し、チャンネル推定を行うことによって、基地局と端末との間のチャンネル環境によって最小バースト割当てサイズを決定すれば、チャンネル環境に適したチャンネル推定能を確保しつつ、適応的にグラニュラリティ（Granularity）、チャンネル推定遅延、チャンネル推定メモリサイズなどを改善できる。
以下、本発明の望ましい実施形態が添付された図面を参照しつつ説明する。図面のうちの同じ構成要素については、たとえ他の図面上に表示されていても、可能な限り同じ参照番号及び符号によって示しているということに留意しなければならない。下記で本発明を説明するにおいて、関連した公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を必要以上に不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略することもある。
また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、それは、特別に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外するものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
図３は、本発明の望ましい一実施形態によるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）システムの送信装置で、パイロットパターンを生成する方法を説明するフローチャートである。
パイロットパターンは、周波数領域及び時間領域でパイロットシンボルを配するパターンを示す。
ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ無線通信システムでのデータフレームには、ユーザ別にバーストが割り当てられるが、バースト割当てサイズによってチャンネル推定に使われるＯＦＤＭＡシンボル数が決定される。本発明のパイロットパターンは、最小バースト割当てサイズによってチャンネル推定に利用できるＯＦＤＭＡシンボル内のパイロット間隔が変更されうるために、チャンネル環境によって最小バースト割当てサイズを異ならせれば、最適のグラニュラリティ（Granularity）、チャンネル推定遅延、チャンネル推定メモリサイズを満足しつつ、かつ安定したチャンネル推定能を得ることができる。
図３を参照すれば、まずパイロットパターンを形成するために、スロットの大きさを決定する（Ｓ３０１）。本発明でスロットとは、時間領域及び周波数領域でパイロットパターンが反復される区間であり、周波数領域でパイロットパターンが反復される周波数パイロット間隔と時間領域でパイロットパターンが反復される時間パイロット間隔とによって定義される。スロットの大きさは、スロット内に含まれる周波数領域での副搬送波数と、時間領域でのＯＦＤＭＡシンボルとによって表現され、目標システムのチャンネル特性によって選択されうる。
パイロット挿入位置を決定する現在ＯＦＤＭＡシンボルが、スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルであるか否かを判断する（Ｓ３０２）。
スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルである場合、シンボル内の任意の副搬送波をパイロット挿入位置に決定する（Ｓ３０３）。最初のＯＦＤＭＡシンボルを含んだ以後の各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置は、次のＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置を決定する基準になる。
スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボル以後の２番目のＯＦＤＭＡシンボルから、各ＯＦＤＭＡシンボルに対して、スロット内の時間上で先んじた以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波列（row）を除外したあらゆる現在残余副搬送波それぞれで、前記全ての以前パイロットからの周波数方向と時間方向とでの距離、すなわち、周波数−時間距離（frequency-time distance）を求める（Ｓ３０４）。ここで、周波数−時間距離は、対角線距離ではない周波数方向と時間方向とでの各距離の和を示す。ここで、周波数方向と時間方向との各距離の計算時に適用される加重値因子（weight factor）は、システム及び環境によって異なって適用されうる。周波数−時間距離の計算時に、以前ＯＦＤＭＡシンボルの連続する２つのパイロットのうち、現在副搬送波とさらに近いパイロットから計算する。
各副搬送波で計算された各周波数−時間距離集合内の距離値を残余副搬送波間に順に比較し、その値が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する（Ｓ３０５〜Ｓ３０９）。
例えば、４番目のＯＦＤＭＡシンボルで、残余副搬送波が四つである場合、４つの残余副搬送波それぞれは、３つの以前ＯＦＤＭＡシンボル（最初、２番目、３番目）の各パイロットから周波数−時間距離が計算されるので、３つの周波数−時間距離値を有する。３つの周波数−時間距離値の集合を周波数−時間距離集合とし、４つの副搬送波それぞれの周波数−時間距離集合で、最小値を選択した４つの値を第１最小距離集合とする。次に、４つの副搬送波それぞれの周波数−時間距離集合で、２番目に小さな値を選択して構成された４つの値は第２最小距離集合になり、同様に、第３最小距離集合が構成されうるであろう。
再び図３を参照すれば、各周波数−時間距離集合で、第１最小距離集合を比較する（Ｓ３０５）。
前記第１最小距離集合内で、最大値（以下、最大距離）が同一である副搬送波が二つ以上存在するか否か判断する（Ｓ３０６）。
前記第１最小距離集合内で、最大距離を有する副搬送波が一つであるならば、前記１つの副搬送波をパイロット挿入位置に決定する（Ｓ３０７）。
前記第１最小距離集合内で、最大距離が同一である副搬送波が二つ以上存在すれば、前記最小距離集合が現在ＯＦＤＭＡシンボルで比較できる最後の最小距離集合であるか否かを判断する（Ｓ３０８）。
最後の最小距離集合ではないならば、現在最小距離集合のうちから最大距離が同一である副搬送波に限って次の最小距離集合を比較し（Ｓ３０９）、最大距離を有する副搬送波を次のパイロット挿入位置に決定する（Ｓ３０７）。
最後の最小距離集合まで反復して比較したにもかかわらず、最大距離が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合には、同じ最大距離を有する前記二以上の副搬送波それぞれの位置で、全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルの各パイロットから周波数方向への距離（以下、周波数距離）を計算する（Ｓ３１０）。時間方向への変化より周波数方向への変化が一層早いので、周波数方向の距離を比較するのがさらに適したパイロット位置を選択するのに望ましいためである。
前記周波数距離を比較し（Ｓ３１１）、最大周波数距離を有する副搬送波をパイロット挿入位置に決定する（Ｓ３１２）。各搬送波の周波数距離値が一つ以上である場合には、前記段階Ｓ３０５ないし段階３０９と同様に、最小の周波数距離値から順に比較し、比較の結果、最大値（以下、最大周波数距離）を有する副搬送波をパイロット挿入位置に決定する。
例えば、４番目のＯＦＤＭＡシンボルで、周波数−距離集合の最後の最小距離集合の最大距離が同一である残余副搬送波が２つである場合、２つの残余副搬送波それぞれは、３つの以前ＯＦＤＭＡシンボル（最初、２番目、３番目）の各パイロットから周波数距離が計算されるので、３つの周波数距離値を有する。３つの周波数距離値の集合を周波数距離集合とし、２つの副搬送波それぞれの周波数距離集合で、最小値を一つずつ選択した２つの値を第１周波数最小距離集合とする。次に、２つの副搬送波それぞれの周波数距離集合で、２番目に小さな値を選択して構成された２つの値は、第２周波数最小距離集合になり、同様に、第３周波数最小距離集合が構成されうるであろう。
再び図３を参照すれば、周波数距離集合の最後の最小距離集合まで比較を行ったにもかかわらず、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合には、最大値が同一である副搬送波のうちから任意のある副搬送波位置をパイロット挿入位置に決定する（Ｓ３１３）。
現在ＯＦＤＭＡシンボルがスロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルであるか否かを判断する（Ｓ３１４）。
最後のＯＦＤＭＡシンボルでない場合、段階３０４ないし段階３１３を行うことによって、次のＯＦＤＭＡシンボルに対してパイロット挿入位置を決定するために、ＯＦＤＭＡシンボルインデックスを１ほど増加させる（Ｓ３１５）。段階３０４ないし３１３をスロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルまで反復する。
周波数領域及び時間領域のスロットサイズが同じ、すなわち、周波数パイロット間隔と時間パイロット間隔とが同一である前記スロット内の各ＯＦＤＭＡシンボルの周波数領域上に挿入されるパイロットは、前記時間パイロット間隔と同一の区間ごとに反復して位置する。
図４Ａないし図４Ｅは、図３の実施形態によるパイロットパターン生成のためのパイロット挿入順序について詳細に説明する図面である。
説明の便宜のために周波数領域に最初の副搬送波（ａ番目の副搬送波）から５番目の副搬送波（ｅ番目の副搬送波）まで５個の副搬送波を含み、時間領域に最初のＯＦＤＭＡシンボル（ｍ番目のＯＦＤＭＡシンボル）から５番目のＯＦＤＭＡシンボル（ｑ番目のＯＦＤＭＡシンボル）まで５個のＯＦＤＭＡシンボルを含むスロットサイズがいずれも５である場合を例にして説明する。本発明の技術分野で当業者ならば、前記方法が周波数領域及び時間領域へのスロットサイズが異なっている場合、及びスロットサイズが５より小さいか、または大きい場合にも、いずれも適用可能であるということを十分に理解できるであろう。
図４Ａを参照すれば、スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルであるｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルの任意の副搬送波であるａ番目の副搬送波に、最初のパイロットを挿入する。前記ｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルに挿入されるパイロットは、５の間隔で反復挿入される。
図４Ｂを参照すれば、２番目のＯＦＤＭＡシンボルであるｎ番目のＯＦＤＭＡシンボルで、以前ＯＦＤＭＡシンボルであるｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波であるａ番目の副搬送波列を除外した、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ番目の副搬送波が、２番目のパイロットが挿入される候補位置となる。
以前パイロット位置であるｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルのａ番目の副搬送波から現在ｎ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｂ番目の副搬送波までの周波数−時間距離は、周波数領域への距離（１）と時間領域への距離（１）との和によって２である。同じ計算によって、以前パイロット位置であるｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルのａ番目の副搬送波からｎ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｃ、ｄ、ｅ番目の副搬送波までの周波数−時間距離は、それぞれ３、３、２となる。ｎ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｅ番目の副搬送波での周波数−時間距離計算は、ｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルの連続する２つの上下位パイロットのうち、さらに近い下位パイロットが利用される。前記例では、周波数方向と時間方向との各距離計算時に適用される加重値因子を「１」と同一に適用しているが、前述のように、システム及び環境によって加重値因子を方向によって異なって適用することもできる。
従って、ｎ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｂ、ｃ、ｄ、ｅの各副搬送波で計算された周波数−時間距離集合は、それぞれ（２）、（３）、（３）、（２）であり、周波数−時間距離がそれぞれ一つずつであるので、最小距離集合は｛２，３，３，２｝である。
最小距離集合内での最大値、すなわち、最大距離を有する副搬送波は、距離３であるｃ、ｄ番目の副搬送波である。ｃとｄ番目の副搬送波の最大距離は３であって同じであり、比較できる最小距離集合がそれ以上ないために、ｃとｄ番目の副搬送波位置で、以前パイロット（ｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルのａ番目の副搬送波、またはｍ番目のＯＦＤＭＡシンボルのａ番目の副搬送波から周波数パイロット間隔ほど離れた副搬送波）から周波数領域上だけで距離を計算して比較する。
ここで、周波数距離も２であって同一であるので、ｃとｄ番目の副搬送波のうち任意に一つを選択し、パイロットを挿入する副搬送波に決定する。図４Ｂの例では、ｎ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｃ番目の副搬送波をパイロット位置に選択した。
図４Ｃを参照すれば、３番目のＯＦＤＭＡシンボルであるｏ番目のＯＦＤＭＡシンボルで、以前ＯＦＤＭＡシンボルであるｍ、ｎ番目の各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波であるａ、ｃ番目の副搬送波列を除外した、ｂ、ｄ、ｅ番目の副搬送波が３番目のパイロットが挿入される候補位置となる。
ｏ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｂ、ｄ、ｅ番目の副搬送波で、ｍ、ｎ番目の各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置から周波数−時間距離を求めるならば、それぞれ（３，２）、（４，２）、（３，３）である。第１最小距離集合は、ｂ番目の副搬送波での距離（３，２）のうち最小である２、ｄ番目の副搬送波での距離（４，２）のうちで最小である２、ｅ番目の副搬送波での距離（３，３）のうち、３がそれぞれ選択された｛２，２，３｝である。このうち最大距離は、３ほど離れたｅ番目の副搬送波である。従って、ｏ番目のＯＦＤＭＡシンボルのパイロット挿入位置は、ｅ番目の副搬送波となる。
図４Ｄを参照すれば、４番目のＯＦＤＭＡシンボルであるｐ番目のＯＦＤＭＡシンボルで、以前ＯＦＤＭＡシンボルであるｍ、ｎ、ｏ番目各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波であるａ、ｃ、ｅ番目の副搬送波列を除外した、ｂ、ｄ番目の副搬送波が３番目のパイロットが挿入される候補位置となる。
ｐ番目のＯＦＤＭＡシンボルのｂ、ｄ番目の副搬送波で、ｍ、ｎ、ｏ番目各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置から周波数−時間距離を求めるならば、それぞれ（４，３，３）、（５，３，２）である。第１最小距離集合は、ｂ番目の副搬送波での距離（４，３，３）のうち、最小である３、ｄ番目の副搬送波での距離（５，３，２）のうちで最小である２がそれぞれ選択された｛２，３｝である。このうち、最大距離は３ほど離れたｂ番目の副搬送波である。従って、ｐ番目のＯＦＤＭＡシンボルのパイロット挿入位置は、ｂ番目の副搬送波となる。
図４Ｅを参照すれば、スロット内の最後の５番目のＯＦＤＭＡシンボルであるｑ番目のＯＦＤＭＡシンボルで、最後のパイロット挿入位置は、残っている１つの副搬送波ｄとなる。
結局、チャンネル環境が１つのスロットの間に大きく変わらないと仮定するとき、スロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルでは、以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットシンボルを利用できるのである。従って、あらゆる副搬送波位置からチャンネル情報をコピーしてきてチャンネル推定に使用できるので、補間による性能低下を防止できる。最後のＯＦＤＭＡシンボルで、あらゆる副搬送波の位置にチャンネル情報をコピーしてくることができるために、最大パイロット間隔は、常に１を満足する。
図５Ａないし図５Ｄは、図３の方法を適用して生成された多様なスロット長に対するパイロットパターンの例を示したものである。
各図面で各副搬送波シンボル内の数字は、スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルのパイロットを含んだ以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから各副搬送波の現在位置までの周波数−時間距離を順々に示したものである。最も左側の数字は、スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから現在副搬送波位置までの周波数−時間距離を意味し、最も右側の数字は、現在副搬送波直前のＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから現在副搬送波位置までの周波数−時間距離を意味する。
図５Ａは、スロットサイズがいずれも２であるパイロットパターンであり、ジグザグ形態でパイロットが挿入される。該構造は、パイロット密度が非常に高いために、反復されるパイロットパターンとして使われるよりは、フレームのプリアンブル構造として使用することが望ましい。
図５Ｂは、スロットサイズがいずれも７であるパイロットパターンであり、チャンネル推定に４個のＯＦＤＭＡシンボルを利用すれば、パイロット間隔が３を超えないようにでき、スロットサイズと同一に７個のＯＦＤＭＡシンボルを利用すれば、パイロット間隔を常に１にすることができ、安定したチャンネル推定能を得ることができる。
図１のパイロットパターンを図５Ｂのパイロットパターンと比較すれば、図１の場合は、図５Ｂと同じパイロット密度を使用するが、２以上のＯＦＤＭＡシンボルをチャンネル推定に使用しても、パイロット間隔を４より小さくすることができないために、根本的に苛酷なチャンネル環境で、チャンネル推定能の低下を避けられない。
図５Ｃは、スロットサイズがいずれも８であるパイロットパターンであり、チャンネル推定に利用するＯＦＤＭＡシンボル数を１、２、４、または８つに選択する場合、等間隔パイロットパターンを得ることができるために、安定したチャンネル推定能を得ることができる。
図５Ｄは、スロットサイズがいずれも１２の場合であって、４個のＯＦＤＭＡシンボルを利用すれば、パイロット間隔が４を超えないようにでき、スロットサイズと同一に１２個のＯＦＤＭＡシンボルを利用すれば、パイロット間隔を常に１にすることができ、安定したチャンネル推定能を得ることができる。
図２のパイロットパターンを図５Ｄのパイロットパターンと比較すれば、図２の場合は、図５Ｄと同じパイロット密度を使用するが、４つ以上のＯＦＤＭＡシンボルをチャンネル推定に使用しても、パイロット間隔を３より小さくすることができないために、根本的に苛酷なチャンネル環境で、チャンネル推定能の低下を避けられない。
図６は、本発明の望ましい一実施形態によるパイロットパターン生成装置の内部構成を概略的に図示したブロック図である。前述の内容と重複するところの詳細な説明は省略する。
図６を参照すれば、パイロットパターン生成装置は、スロット決定部６１０、距離計算部６２０、距離比較部６３０及び位置決定部６４０を備える。
スロット決定部６１０は、周波数領域及び時間領域でパイロットパターンが反復される区間であるスロットの大きさを決定する。スロットの大きさは、目標システムのチャンネル特性によって選択されうる。
距離計算部６２０は、スロット内の最初以後のＯＦＤＭＡシンボルに対して、スロット内の以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した残余副搬送波それぞれで、前記以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数−時間距離を計算する。このとき周波数−時間距離は、以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数軸と時間軸とでの各距離の和である。距離計算部６２０はまた、後述する距離比較部６３０で周波数−時間距離集合内の最後の最小距離まで比較した後にも、最大最小距離が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記２以上の副搬送波それぞれで、前記以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数方向に周波数距離を計算する。
距離比較部６３０は、残余副搬送波の各周波数−時間距離集合内の第１最小距離から最後の最小距離まで、前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波一つを選択できるまで順に比較する。距離比較は、現在周波数−時間最小距離の最大値が同一である副搬送波に限って、次の周波数−時間最小距離を比較する。距離比較部６３０はまた、周波数−時間距離集合内の最後の最小距離まで比較した後にも、最大最小距離が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、距離計算部６２０で計算された周波数距離を比較する。周波数距離比較も、周波数距離集合内の最小距離から順に比較し、現在周波数最小距離の最大値が同一である副搬送波に限って、次の周波数最小距離を比較する。
位置決定部６４０は、スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルに対しては、任意の副搬送波位置をパイロット挿入位置に決定し、最初以後２番目のＯＦＤＭＡシンボルに対しては、周波数−時間最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する。位置決定部６４０はまた、周波数−時間距離の集合内の最後の最小距離まで比較した後にも、最大周波数−時間最小距離が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、周波数距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する。そして、最後の周波数最小距離まで同じ副搬送波が二つ以上存在する場合には、そのうち任意の副搬送波をパイロット挿入位置に決定する。
図７ないし図１０は、本発明の一実施形態によって設計されたパイロットパターンがＯＦＤＭＡシステムの基地局と端末との間のチャンネル環境によって、適応的に使われうる例を説明したものである。
ＯＦＤＭＡシステムでパイロットパターンを設計するときに考慮すべき事項としては、グラニュラリティ（Granularity）、パイロット密度（pilot density）、伝送効率（transmission efficiency）、チャンネル推定遅延（latency）、チャンネル推定に必要なメモリサイズ、チャンネル推定能などがある。グラニュラリティ（Granularity）は、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）サービスなどに使われる小サイズのバーストデータを効果的に支援するために要求される特性であり、パイロット密度は、高い伝送効率を得るために、できる限りデータ副搬送波に対するパイロット副搬送波比率が低くなければならない特性であり、チャンネル推定遅延は、低いパイロット密度を維持しつつ、チャンネル推定に必要なパイロットのチャンネル情報を集めるために待たねばならないＯＦＤＭＡシンボル数を意味し、チャンネル推定遅延が長いほど、チャンネル推定に必要な過去データを保存するメモリサイズも増加することになる。チャンネル推定能は、多くのパイロットのチャンネル情報を利用するほど安定するが、パイロット個数が不足すれば、パイロット副搬送波間のデータ副搬送波位置で補間を行わなければならない。かような要求性能を同時に満足されられるわけではないが、チャンネル環境によって発生するチャンネル推定能の余裕度を利用し、他の性能を適応的に改善できる。
図７は、セル内で、端末位置によってチャンネル環境が変わりうる例を説明する図面である。
端末タイプＩは、基地局近くに位置した端末であって、基地局に達する信号強度が強く、直進経路（Line of sight）信号が存在する可能性が大きいので、非常に良好なチャンネル環境として分類できる。端末タイプＩＩは、タイプＩ端末より基地局から若干離れた端末であって、多重経路（multipath）の影響があるが、今のところは比較的良好なチャンネル環境として分類できる。端末タイプＩＩＩは、タイプＩＩ端末より基地局からさらに離れた端末であって、多重経路影響が深刻であり、比較的苛酷なチャンネル環境として分類できる。一方、端末タイプＩＶは、セルのエッジに位置した端末であって、直進経路信号はほとんど存在せず、基地局から達する信号強度が非常に弱く、隣接セルからの干渉と深刻な多重経路の影響とによって、非常に苛酷なチャンネル環境として分類できる。
前記例で、チャンネル環境を四種タイプに仮定したが、状況によって異なって設定できるということは、本発明の技術分野で当業者ならば、十分に理解できるであろう。
図８は、図７の各端末のチャンネル環境によって適応的なチャンネル推定のために、本発明によって生成されたパイロットパターンで選択できるＯＦＤＭＡシンボル数を重ねたパイロット構造でもって説明した例である。
前記例でスロットの大きさは、周波数領域で８つの副搬送波であり、時間領域で８つのＯＦＤＭＡシンボルであり、各ＯＦＤＭＡシンボルの副搬送波内の数字は、本発明のパイロットパターン生成方法によって、各ＯＦＤＭＡシンボルでパイロット挿入位置に決定された副搬送波位置の順序を示す。
図８を参照すれば、本発明によるパイロットパターンは、チャンネル環境によって、パイロットシンボル密度（チャンネル推定に利用される周波数パイロット間隔）を変化させることができる。チャンネル環境が良好であるほど、最小バースト割当て単位（大きさ）が小さく、従って受信側でチャンネル推定遅延が小さくなるので、チャンネル推定に利用される周波数パイロット間隔が大きくなるということが分かる。
タイプＩ端末は、チャンネル環境が非常に良好であるので、最小バースト割当てサイズを１ ＯＦＤＭＡシンボルとし、従ってチャンネル推定のための周波数パイロット間隔が８になる。
タイプＩＩ端末は、タイプＩ端末ほどチャンネル環境が良好ではないが、比較的良好であるので、タイプＩ端末に比べて、最小バースト割当てサイズの大きい２ ＯＦＤＭＡシンボルを最小バースト割当てサイズとし、従ってチャンネル推定のための周波数パイロット間隔が４となる。
タイプＩＩＩ端末は、チャンネル環境が比較的苛酷なので、タイプＩ、ＩＩ端末より最小バースト割当てサイズの大きい４ ＯＦＤＭＡシンボルを最小バースト割当てサイズとし、従ってチャンネル推定のための周波数パイロット間隔が２となる。
タイプＩＶ端末は、チャンネル環境が非常に苛酷なので、タイプＩ、ＩＩ、ＩＩＩ端末より最小バースト割当てサイズの大きい８ ＯＦＤＭＡシンボルを最小バースト割当てサイズとし、従ってチャンネル推定のためのパイロット間隔が１になる。
タイプＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、そしてＩＶ端末に割り当てられる最小バースト割当てサイズによるパイロット構造は、使用するパイロットパターン及び端末のチャンネル環境によって変わりうる。ただし、チャンネル推定能がパイロット副搬送波間隔によって決定されるために、パイロット間隔が一定である構造を選択することが望ましく、パイロット間隔が一定でなければ、最大パイロット間隔がチャンネル推定能を左右する要因になりうる。
図９は、図７で説明した端末の伝送チャンネル環境によるグラニュラリティ（Granularity）／チャンネル推定遅延（latency）／チャンネル推定メモリサイズ（Memory Size）の関係を示したものである。
タイプＩ端末は、チャンネル環境が非常に良好であるので、図８のタイプＩ位置のパイロット構造を利用して十分に安定したチャンネル推定能を得ることができるのである。従って、タイプＩ端末は、１個のＯＦＤＭＡシンボルを利用してチャンネル推定を行うので、チャンネル推定のための遅延とメモリサイズとが最も小さく、割り当てることができるバーストサイズも小さいので、グラニュラリティ（Granularity）もまた優秀である。
タイプＩＩ端末は、チャンネル環境が比較的良好であるので、図８のタイプＩＩ位置のパイロット構造を利用して十分に安定したチャンネル推定能を得ることができるのである。従ってタイプＩＩ端末は、２個のＯＦＤＭＡシンボルを利用してチャンネル推定を行うので、依然としてグラニュラリティ（Granularity）が優秀であり、かつチャンネル推定のための遅延及びメモリサイズも小さく維持できる。
タイプＩＩＩ端末は、チャンネル環境が比較的苛酷であるので、図８のタイプＩＩＩ位置のパイロット構造を利用するとき、安定したチャンネル推定能を得ることができるのである。従ってタイプＩＩＩ端末は、４個のＯＦＤＭＡシンボルを利用してチャンネル推定を行うので、これに伴ってグラニュラリティ（Granularity）が低下し、チャンネル推定のための遅延とメモリサイズとが増加してしまう。
タイプＩＶ端末は、チャンネル環境が非常に苛酷であるので、図８のタイプＩＶ位置のパイロット構造を利用して安定したチャンネル推定能を保証しなければならない。図８のタイプＩＶ位置のパイロット構造は、１つのスロット内の８個のＯＦＤＭＡシンボルをいずれも利用してチャンネル推定を行うので、これに伴ってグラニュラリティ（Granularity）が低下して、チャンネル推定のための遅延とメモリサイズとが増加することになる。しかし、スロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルのあらゆる副搬送波位置から他のＯＦＤＭＡシンボルのパイロット副搬送波のチャンネル情報をコピーしてきて利用できるので、補間によるチャンネル推定能低下を防止できる。ただし、１つのスロットの間に時間領域上でチャンネルが大きく変わらないという仮定の下で、スロット内の以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットチャンネル情報をスロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルにコピーしてきて使用できる。
図１０は、本発明の望ましい一実施形態によるチャンネル状態情報を利用し、適応型パイロットパターンを選択する基地局Ａとユーザ端末Ｂとの間の信号処理フローを示すブロック図である。
本発明によって生成されたパイロットパターンは、基地局と端末との間のチャンネル環境によってチャンネル推定に利用できるパイロット構造を適応的に選択することを可能にするために、資源の効率的活用を可能にする。
図１０は、ｉ）基地局Ａは、ユーザ端末Ｂから上がってきたフィードバックチャンネル状態情報、または自体チャンネル情報検出アルゴリズムを利用して端末の最小バースト割当単位（大きさ）を決定して信号を伝送し、ユーザ端末Ｂは、基地局Ａからの受信信号内の最小バースト割当てサイズを検出してチャンネル推定を行うフロー、及びｉｉ）ユーザ端末Ｂは、基地局Ａから検出した最小バースト割当てサイズの基に基地局に信号を伝送し、基地局Ａは、端末にすでに割り当てた最小バースト割当てサイズを基に端末からの信号を処理してチャンネル推定を行うフローを共に図示する。
図１０を参照すれば、基地局Ａは、バースト領域決定部１０００、送信信号生成部１０１０、パイロットパターン生成部１０２０、信号送信部１０３０を備える送信部と、信号受信部１０４０、受信信号処理部１０５０を備える受信部とを有する。ユーザ端末Ｂは、信号受信部１０６０、受信信号処理部１０７０、バースト領域検出部１０８０を備える受信部と、送信信号生成部１０９０、パイロットパターン生成部１１０３、信号送信部１１００を備える送信部とを有する。
基地局Ａの送信部で、バースト決定部１０００は、所定基準によって端末の最小バースト割当てサイズを決定する。前記所定基準は、前記端末からのチャンネル状態情報、または基地局自体に既設定のチャンネル状態決定基準アルゴリズムでありうる。バースト決定部１０００は、前記チャンネル状態が良好であるほど、前記最小バースト割当てサイズを小さく決定する。バースト決定部１０００は、所定基準によってチャンネル環境を決定するチャンネル環境決定部１００１と、前記チャンネル環境を基に、前記端末の最小バースト割当てサイズを決定する最小バースト割当てサイズ決定部１００３と、前記最小バースト割当てサイズ情報を含むアップリンク／ダウンリンクバースト領域を決定するアップリンク／ダウンリンクバースト領域決定部１００５とを備える。前記チャンネル環境は、前記基地局に対する端末の位置情報を含んで設定されうる。端末の最小バースト割当てサイズは、１ ＯＦＤＭＡシンボルでスロットサイズ範囲内である。
送信信号生成部１０１０は、バースト決定部１０００で決定されたアップリンク／ダウンリンクバースト領域情報をフレームエンコーダ（frame encoder）１０１１からフレームヘッダにエンコーディングする。基底帯域プロセッサ（baseband processor）１０１３は、直列／並列変換部、逆高速フーリエ変換部、ＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部及び並列／直列変換部を備え、フレームエンコーダ１０１１の出力信号に、後述するパイロットパターン生成部１０２０の制御信号によって、データシンボルとパイロットシンボルとを挿入してＯＦＤＭＡ変調する。
信号送信部１０３０は、送信信号生成部１０１０のデジタル信号出力をＤ／Ａ変換器１０３１でアナログ信号に変換し、無線伝送部（ＲＦ（Radio Frequency） front-end）１０３３でＲＦ信号に上向き変換した後、信号を伝送する。
パイロットパターン生成部１０２０は、前記最小バースト割当てサイズによってチャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成し、生成されたパイロットパターンによって挿入するパイロットの位置を制御する信号を生成する。前記パイロットパターンは、本発明のパイロットパターンによって生成されたパターンであり、時間領域及び周波数領域でパイロットが反復される区間であるスロット内の各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置を、前記スロット内の以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置から前記以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した現在ＯＦＤＭＡシンボルの副搬送波まで計算された時間方向と周波数方向とでの距離を基に決定することによって、生成される。前記パイロットパターン生成部１０２０で生成されるパイロットパターンは、前述の本発明によるパイロットパターンであり、図２及び図６を参照できるので、詳細な説明は省略する。
基地局Ａの受信部で、信号受信部１０４０は、ユーザ端末Ｂから信号を受信し、無線受信部１０４１で、ＲＦ信号をＩＦ（Intermediate frequency）信号に下向き変換し、Ａ／Ｄ変換器１０４３で、アナログ信号をデジタル信号に変換する。受信信号処理部１０５０は、前記バースト決定部１０００で決定されたアップリンクバースト領域を基に前記変換されたデジタル信号を基底帯域プロセッサ１０５１で復調した後、フレームデコーダ１０５３でフレームデコーディングを行うことによって復旧する。前記基底帯域プロセッサ１０５１は、並列／直列変換部、高速フーリエ変換部、直列／並列変換部を備え、アップリンク最小バーストサイズによってチャンネル推定遅延後に受信したデータを復調し、チャンネルを推定する。
一方、ユーザ端末Ｂの受信部で、信号受信部１０６０は、無線チャンネルを介して前記基地局Ａから信号を受信する。信号受信部１０６０は、無線伝送部（ＲＦ front-end）１０６１でＲＦ信号をＩＦ信号に下向き変換し、Ａ／Ｄ変換器１０６３でアナログ信号をデジタル信号に変換する。前記基地局から受信した信号は、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンによって伝送された信号である。前記パイロットパターンは、本発明のパイロットパターンによって生成されたパターンであり、時間領域及び周波数領域でパイロットが反復される区間であるスロット内の各ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置を、前記スロット内の以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット位置から前記以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した現在ＯＦＤＭＡシンボルの副搬送波まで計算された時間方向と周波数方向とでの距離を基に決定することによって、生成される。
受信信号処理部１０７０は、受信信号のフレームヘッダを基底帯域プロセッサ１０７１で復調した後、フレームデコーダ１０７３でフレームデコーディングを行うことによって復旧する。前記基底帯域プロセッサ１０７１は、並列／直列変換部、高速フーリエ変換部、直列／並列変換部を備え、後述するバースト領域検出部１０８０の結果によって検出されたダウンリンク最小バーストサイズによってチャンネル推定遅延後に受信したデータを復調し、チャンネル推定する。
バースト領域検出部１０８０は、前記受信信号のフレームヘッダから復旧された情報を基に、ダウンリンクバースト領域検出部１０８１でダウンリンクバースト領域を検出し、アップリンクバースト領域検出部１０８３でアップリンクバースト領域を検出する。
ユーザ端末Ｂの送信部は、前記検出されたアップリンクバースト領域情報を基に、これに対応する最小バースト割当てサイズによって、その後基地局Ａにデータを伝送する。送信信号生成部１０９０は、フレームエンコーダ１０９１で最小バースト割当てサイズを含む前記検出されたアップリンクバースト領域情報をフレームヘッダにエンコーディングし、基底帯域プロセッサ１０９３で、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成するパイロットパターン生成部１１０３の制御信号によってパイロットを挿入し、送信信号を生成する。前記基底帯域プロセッサ１０９３は、直列／並列変換部、逆高速フーリエ変換部、ＣＰ挿入部及び並列／直列変換部を備え、伝送しようとするデータをＯＦＤＭＡ変調する。信号送信部１１００は、送信信号生成部１０９０のデジタル信号出力をＤ／Ａ変換器１０１１でアナログ信号に変換し、無線伝送部（ＲＦ front-end）１１０５でＲＦ信号に上向き変換した後、信号を伝送する。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、前記図１０の実施形態における基地局の観点での送受信方法を説明するフローチャートであり、図１２Ａ及び図１２Ｂは、ユーザ端末の観点での送受信方法を説明するフローチャートである。以下、前述の内容と重複す内容の詳細な説明は省略する。
図１１Ａを参照すれば、基地局は、所定基準によって、前記端末の最小バースト割当てサイズを決定するが、端末から受信したチャンネル状態情報を基に決定するか（Ｓ１１１０）、既設定の自体チャンネル状態の決定基準によって決定することもできる。
基地局は、受信したチャンネル状態情報を基にチャンネル環境を決定し（Ｓ１１１５）、前記チャンネル環境を基に、端末の最小バースト割当てサイズを決定し（Ｓ１１２０）、最終的に前記最小バースト割当てサイズ情報を含むアップリンク／ダウンリンクバースト領域を決定する（Ｓ１１２５）。前記チャンネル環境は、前記基地局に対する端末の位置などのパラメータから設定でき、前記基地局から端末までのチャンネル環境が良好であるほど、前記最小バースト割当てサイズを小さく決定する。前記最小バースト割当てサイズは、１ ＯＦＤＭＡシンボルから前記時間領域スロットサイズまでの範囲内である。最小バースト割当てサイズが小さければ、チャンネル推定のための周波数パイロット間隔が大きくなる。
次に、基地局は、本発明によって生成されたパイロットパターンを基に、送信信号を生成して端末に伝送する（Ｓ１１３０）。
図１２Ａを参照すれば、端末は、基地局から本発明によって生成されたパイロットパターンによって伝送される信号を受信する（Ｓ１２１０）。
前記受信信号のフレームヘッダから、アップリンク／ダウンリンクバースト領域を検出する（Ｓ１２１５）。
前記検出されたダウンリンクバースト領域の情報を基に、前記受信信号に対してチャンネル推定遅延後のチャンネルを推定する（Ｓ１２２０）。
図１２Ｂを参照すれば、端末は、前記検出されたアップリンクバースト領域情報を基に伝送するデータのアップリンクバースト領域を確認して利用し（Ｓ１２５０）、チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能であるパイロットパターンを生成する。
前記決定されたアップリンクバースト領域に、前記パイロットパターンを基に送信信号を生成する（Ｓ１２５５）。
図１１Ｂを参照すれば、基地局は、端末から信号を受信する（Ｓ１１５０）。
基地局は、受信信号に対して、前記端末への伝送信号時に、チャンネル環境によって決定したアップリンクバースト領域を基に、チャンネル推定遅延後のチャンネルを推定する（Ｓ１１５５）。
チャンネル推定のためのパイロット間隔が変更可能である本発明のパイロットパターンは、各ＯＦＤＭＡシンボルが以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロット情報を持ってくることによって、スロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルである場合、あらゆる副搬送波からパイロット情報を利用でき、スロット内のＯＦＤＭＡシンボルの位置によって、パイロット間隔を決定できる。従って、チャンネル環境によって、全体パイロットパターンのうち適したパイロット構造を選択できる。さらに詳細な説明は、前述の図３ないし図９を参照すればよい。
本発明では、説明の便宜のためにＯＦＤＭＡシステムでのパイロットパターン生成方法、並びにこれを利用した基地局と端末との間の送受信方法として例示されたが、ＯＦＤＭＡシステム以外に、ＯＦＤＭシステムにも本発明が適用できるということが本発明が属する技術分野で当業者ならば、十分に理解することができるであろう。
本発明は、優先権として主張する２００６年４月２４日に出願された米国特許出願６０／７９４，３２８と、２００６年９月１９日に出願された米国特許出願６０／８４５，５７１とを本明細書に統合する。
本発明はまた、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に、コンピュータで読み取り可能なコードとして具現することが可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取り可能なデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例としては、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを介した伝送）の形態で具現されるものも含む。また、コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散され、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行されうる。そして、本発明を具現するための機能的な（functional）プログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマらによって容易に推論されうるであろう。
以上、本発明について望ましい実施形態を中心に述べた。ここで、特定の用語が使われたが、それらは単に本発明について説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。
従って、本発明が属する技術分野で当業者は、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で具現できることを理解することができるであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなくして説明的な観点から考慮されるものである。本発明の範囲は、前述の説明ではなくして特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差異点は、本発明に含まれるものと解釈されねばならない。
ＩＥＥＥ ８０２．１６ｅ ＷｉＭＡＸ標準のダウンリンクＰＵＳＣ方式に使われているパイロットパターンである。 ＥＴＳＩ ＤＶＢ−Ｔ（Ｈ）方式に使われているパイロットパターンである。 本発明の望ましい一実施形態によるＯＦＤＭＡシステムの送信装置で、パイロットパターンを生成する方法を説明するフローチャートである。 図３の実施形態によるパイロットパターン生成のためのパイロット挿入順序を詳細に説明する図面である。 図３の実施形態によるパイロットパターン生成のためのパイロット挿入順序を詳細に説明する図面である。 図３の実施形態によるパイロットパターン生成のためのパイロット挿入順序を詳細に説明する図面である。 図３の実施形態によるパイロットパターン生成のためのパイロット挿入順序を詳細に説明する図面である。 図３の実施形態によるパイロットパターン生成のためのパイロット挿入順序を詳細に説明する図面である。 図３の方法を適用して生成された多様なスロット長に対するパイロットパターンの例を示した図である。 図３の方法を適用して生成された多様なスロット長に対するパイロットパターンの例を示した図である。 図３の方法を適用して生成された多様なスロット長に対するパイロットパターンの例を示した図である。 図３の方法を適用して生成された多様なスロット長に対するパイロットパターンの例を示した図である。 本発明の望ましい一実施形態によるパイロットパターン生成装置の内部構成を概略的に図示したブロック図である。 セル内で端末位置によってチャンネル環境が変わりうる例を説明する図面である。 図７の各端末のチャンネル環境によって適応的であるチャンネル推定のために、本発明によって生成されたパイロットパターンで選択できるＯＦＤＭＡシンボル数を重なったパイロット構造で説明した例を示す図である。 図７で説明した端末の伝送チャンネル環境によるグラニュラリティ（Granularity）／チャンネル推定遅延（latency）／チャンネル推定メモリサイズ（Memory Size）の関係を示した図である。 本発明の望ましい一実施形態によるチャンネル状態情報を利用し、適応型パイロットパターンを選択する基地局Ａとユーザ端末Ｂとの間の信号処理フローを示すブロック図である。 本発明の望ましい一実施形態による、基地局で最小バースト割当てサイズを決定してデータを送受信する方法を説明するフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による、基地局で最小バースト割当てサイズを決定してデータを送受信する方法を説明するフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による、端末でデータを送受信する方法を説明するフローチャートである。 本発明の望ましい一実施形態による、端末でデータを送受信する方法を説明するフローチャートである。

Claims (20)

  1. （ａ）時間領域及び周波数領域でパイロットパターンが反復される区間であるスロットの大きさを決定する段階と、
    （ｂ）前記時間領域スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルで、任意の副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階と、
    （ｃ）前記時間領域スロット内の最初以後の現在ＯＦＤＭＡシンボルの各残余副搬送波（前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した副搬送波）に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから前記各残余副搬送波までの周波数−時間距離を計算する段階と、
    （ｄ）前記残余副搬送波の各周波数−時間距離集合内の最小距離を比較する段階と、
    （ｅ）前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階とを含むことを特徴とするパイロットパターン生成方法。
  2. 前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波が一つになるまで、前記各周波数−時間距離集合内の第１最小距離から最後の最小距離まで前記（ｄ）段階を反復するが、
    現在周波数−時間最小距離の最大値が同一である副搬送波に対して、次の周波数−時間最小距離を比較することを特徴とする請求項１に記載のパイロットパターン生成方法。
  3. 前記第１最小距離は、前記周波数−時間距離集合内の最小値であり、前記最後の最小距離は、前記周波数−時間距離集合内の最大値であることを特徴とする請求項２に記載のパイロットパターン生成方法。
  4. （ｆ）前記周波数−時間距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記最大値が同一である各副搬送波に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数方向に、前記最大値が同一である各副搬送波までの周波数距離を計算する段階と、
    （ｇ）前記周波数距離集合内の最小距離を比較する段階と、
    （ｈ）前記周波数最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のパイロットパターン生成方法。
  5. 前記周波数最小距離が最大である副搬送波が一つになるまで、前記各周波数距離集合内の第１最小距離から最後の最小距離まで前記（ｇ）段階を反復するが、
    現在周波数最小距離の最大値が同一である副搬送波に対して、次の周波数最小距離を比較することを特徴とする請求項４に記載のパイロットパターン生成方法。
  6. 前記周波数距離集合内の第１最小距離は、前記周波数距離集合内の最小値であり、前記周波数距離集合内の最後の最小距離は、前記周波数距離集合内の最大値であることを特徴とする請求項５に記載のパイロットパターン生成方法。
  7. （ｉ）前記周波数距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記周波数距離集合内の最後の最小距離の最大値が同一である副搬送波のうち１つの副搬送波をパイロット挿入位置に決定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のパイロットパターン生成方法。
  8. 前記周波数−時間距離は、前記各残余副搬送波に対して、前記以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから前記各残余副搬送波までの周波数方向と時間方向とでの距離の和であることを特徴とする請求項１に記載のパイロットパターン生成方法。
  9. 前記時間領域スロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルまで、前記（ｃ）段階ないし前記（ｅ）段階を反復することを特徴とする請求項１に記載のパイロットパターン生成方法。
  10. 時間領域及び周波数領域でパイロットパターンが反復される区間であるスロットの大きさを決定するスロット決定部と、
    前記スロット内の最初以後の現在ＯＦＤＭＡシンボルの各残余副搬送波（前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットが挿入された副搬送波を除外した副搬送波）に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから前記各残余副搬送波までの周波数−時間距離を計算する距離計算部と、
    前記残余副搬送波の各周波数−時間距離集合内の最小距離を比較する距離比較部と、
    前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定し、前記スロット内の最初のＯＦＤＭＡシンボルでの任意の副搬送波をパイロット挿入位置に決定する位置決定部とを備えることを特徴とするパイロットパターン生成装置。
  11. 前記距離比較部は、
    前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波が一つになるまで、前記各周波数−時間距離集合内の第１最小距離から最後の最小距離まで比較するが、
    現在周波数−時間最小距離の最大値が同一である副搬送波に対して、次の周波数−時間最小距離を比較することを特徴とする請求項１０に記載のパイロットパターン生成装置。
  12. 前記第１最小距離は、前記周波数−時間距離集合内の最小値であり、前記最後の最小距離は、前記周波数−時間距離集合内の最大値であることを特徴とする請求項１１に記載のパイロットパターン生成装置。
  13. 前記距離計算部は、前記周波数−時間距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記最大値が同一である各副搬送波に対して、前記時間領域スロット内の全ての以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから周波数方向に、前記最大値が同一である各副搬送波までの周波数距離を計算し、
    前記距離比較部は、前記周波数距離集合内の最小距離を比較し、
    前記位置決定部は、前記周波数最小距離が最大である副搬送波をパイロット挿入位置に決定することを特徴とする請求項１２に記載のパイロットパターン生成装置。
  14. 前記距離比較部は、
    前記周波数最小距離が最大である副搬送波が一つになるまで、前記各周波数距離集合内の第１最小距離から最後の最小距離まで比較するが、
    現在周波数最小距離の最大値が同一である副搬送波に対して、次の周波数最小距離を比較することを特徴とする請求項１３に記載のパイロットパターン生成装置。
  15. 前記周波数距離集合内の第１最小距離は、前記周波数距離集合内の最小値であり、前記周波数距離集合内の最後の最小距離は、前記周波数距離集合内の最大値であることを特徴とする請求項１４に記載のパイロットパターン生成装置。
  16. 前記位置決定部は、
    前記周波数距離集合内の最後の最小距離比較でも、最大値が同一である副搬送波が二つ以上存在する場合、前記周波数距離集合内の最後の最小距離の最大値が同一である副搬送波のうち１つの副搬送波位置をパイロット挿入位置に決定することを特徴とする請求項１４に記載のパイロットパターン生成装置。
  17. 前記周波数−時間距離は、前記各残余副搬送波に対して、前記以前ＯＦＤＭＡシンボルのパイロットから前記各残余副搬送波までの周波数方向と時間方向とでの距離の和であることを特徴とする請求項１０に記載のパイロットパターン生成装置。
  18. 前記時間領域スロット内の最後のＯＦＤＭＡシンボルまで距離比較及び位置決定を反復することを特徴とする請求項１０に記載のパイロットパターン生成装置。
  19. 複数の副搬送波のうち少なくとも一部にパイロットが挿入されたＯＦＤＭ信号を伝送する方法において、
    前記挿入されるパイロットが反復パターンをなすようにＯＦＤＭ信号を生成する段階を含み、前記反復パターンは、
    一番目ＯＦＤＭシンボルで前記少なくとも一部の副搬送波のうち少なくとも一つにパイロットが割り当てられ、
    二番目及び以降のＯＦＤＭシンボルでは前記少なくとも一部の副搬送波に対して以前ＯＦＤＭシンボルでパイロットが割り当てられた副搬送波との周波数−時間距離をそれぞれ計算し、前記それぞれ計算した周波数-時間距離集合内の最小距離を比較し、前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波にパイロットが割り当てられることを特徴とするＯＦＤＭ信号の伝送方法。
  20. 複数の副搬送波のうち少なくとも一部にパイロットが挿入されたＯＦＤＭ信号を受信する方法において、
    前記挿入されるパイロットが反復パターンをなすＯＦＤＭ信号を受信する段階を含み、前記反復パターンは、
    一番目ＯＦＤＭシンボルで前記少なくとも一部の副搬送波のうち少なくとも一つにパイロットが割り当てられ、
    二番目及び以降のＯＦＤＭシンボルでは前記少なくとも一部の副搬送波に対して以前ＯＦＤＭシンボルでパイロットが割り当てられた副搬送波との周波数−時間距離をそれぞれ計算し、前記それぞれ計算した周波数-時間距離集合内の最小距離を比較し、前記周波数−時間最小距離が最大である副搬送波にパイロットが割り当てられることを特徴とするＯＦＤＭ信号の受信方法。
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