JP5180065B2 - オンデマンド型のリバースリンクパイロット送信 - Google Patents

Description

本開示は、一般的に通信に関し、より明確には通信システムにおけるパイロット送信に関する。

通信システムでは、基地局がトラヒックデータを処理すると、１つ以上の変調した信号が生成され、続いて、この変調した信号（１つ以上）がフォワードリンク（ＦＬ）上で１つ以上の端末に送信される。フォワードリンク（またはダウンリンク）とは、基地局から端末までの通信リンクを意味し、リバースリンク（またはアップリンク）とは、端末から基地局までの通信リンクを意味する。基地局は多数の端末への対応が可能であり、また、任意の所与の時間において、フォワードリンク上でのデータ送信にこれら端末のサブセットを選択することができる。

典型的に、基地局は、上級スケジューリングおよび／または送信技術を採用することによりＦＬデータ送信の性能を向上させる。例えば、基地局は、端末が観察する周波数選択性フェージング（または非平坦な周波数応答）を明らかにする様式で端末をスケジューリングすることができる。別の例では、基地局は、スケジューリングされた端末へＦＬデータ送信を導くためのビーム成形を実行できる。上級スケジューリングおよび／または送信技術を採用するためには、基地局は典型的に、基地局と端末の間におけるフォワードリンクチャネル応答の、妥当に精密な推定を有している必要がある。

周波数分割２重（ＦＤＤ）方式では、フォワードリンクとリバースリンクに別々の周波数帯域が割り当てられている。これにより、フォワードリンクチャネル応答がリバースリンクチャネル応答と上手く相関しない可能性がある。この場合には、端末がこれのフォワードリンクチャネル応答を推定し、このフォワードリンクチャネル応答を基地局に送り戻す必要がある。フォワードリンクチャネル推定へ送り戻す必要のある信号発信の量は典型的に法外なものであるため、この結果、ＦＤＤシステムへの上級技術の使用が制限または阻止されてしまう。

時分割２重（ＴＤＤ；time division duplex）方式では、フォワードリンクとリバースリンクが同一の周波数帯域を共有する。フォワードリンクには時間の１部分が割り当てられ、リバースリンクにはこれ以外の時間部分が割り当てられる。ＴＤＤシステムでは、フォワードリンクチャネル応答とリバースリンクチャネル応答の高度な相関が可能であり、さらに相反が可能であるとも仮定される。相反的なチャネルの場合、基地局は、端末によって送信されたパイロットに基づいて、端末のリバースリンクチャネル応答を推定し、次に、リバースリンクチャネル推定に基づいて、端末のフォワードリンクチャネル応答を推定することができる。これにより、フォワードリンクのためのチャネル推定が単純化する。

上述したように、基地局は多数の端末に対応することができる。常に全ての端末からのパイロット送信を必要とすることは、システムリソースの非常に非効率的な利用につながる。この非効率性は、他の基地局に対するより高い干渉、およびリバースリンク上のパイロットに対する大型のオーバヘッドとなって現れる。

したがって、通信システムにおいてパイロットをより効率的に送信できる技術が必要である。

［概要］
本明細書では、パイロットをリバースリンク上でオンデマンド送信する技術について記述しており、この技術では、端末をスケジューリングするように、また、データをフォワードリンク上で送信できるように処理するためにオンデマンド型パイロットから導出したチャネル推定（channel estimate）を使用している。この技術の実施形態によれば、基地局は、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信するための少なくとも１つの端末を選択する。選択された各端末は、フォワードリンク上でデータ送信を受信する候補(candidate)である。この基地局は、選択された各端末に時間／周波数割り当てを指定する。この時間／周波数割り当ては、広帯域パイロット、狭帯域パイロットであったり、またはこれ以外の、端末が送信を行うために必要とする任意のパイロットに追加して、リバースリンク上で送信されるタイプのパイロットであってもよい。基地局は、選択された各端末からこのパイロット送信を受信して処理し、次に、受信したパイロット送信に基づいて、端末にチャネル推定を導出する。基地局は、全ての端末のチャネル推定に基づいて、フォワードリンク上でデータ送信を行うために端末をスケジューリングすることができる。基地局はさらに、スケジューリングされた各端末のチャネル推定に基づき、これら端末に送信できるようにデータを処理することができる。例えば、基地局はチャネル推定を使用してもよく、以降で記述するビーム成形または固有ステアリングを実行できる。

以下に、本発明の様々な態様および実施形態をさらに詳細に記述する。

［詳細な記載］
ここでは、用語「例示的な」を「１つの例、場合、または図示として役立つ」の意味で使用している。本明細書で「例示的」として説明されている任意の実施形態または設計が、必ずしも他の実施形態や設計よりも好ましいあるいは有利であると解釈すべきではない。

本明細書で説明するオンデマンド型のパイロット送信技術(on-demand pilot transmission technique)は様々な通信システムに使用される。こうした通信システムには、異なる周波数サブバンドへデータを送信する周波数分割多重（ＦＤＭ）方式、異なる直交符号を使用してデータを送信する符号分割多重（ＣＤＭ）方式、異なるタイムスロットにてデータを送信する時分割多重（ＴＤＭ）方式などが挙げられる。直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式は、システムにおける帯域幅全体を複数の（Ｋ）直交周波数サブバンドに効率的に仕切るＦＤＭ方式である。これらのサブバンドは、トーン、サブキャリヤ、ビン、周波数チャネルなどとも呼ばれる。各サブバンドは、データによって変調されるそれぞれのサブキャリヤに関連している。直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式は、ＯＦＤＭを利用する多元接続方式である。

オンデマンド型のパイロット送信技術は、シングル入力シングル出力（ＳＩＳＯ）システム、マルチ入力シングル出力（ＭＩＳＯ）システム、シングル入力マルチ出力（ＳＩＭＯ）システム、マルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）システムにも使用できる。シングル入力およびマルチ入力はそれぞれ送信機の１本のアンテナと複数のアンテナに関連している。シングル出力およびマルチ出力はそれぞれ受信機の１本のアンテナと複数のアンテナに関連している。

明瞭化の目的で、以下の記述の大部分を、相反するフォワードリンクとリバースリンクを設けたＴＤＤシステムの記述にあてる。さらにこの記述では、各基地局には複数のアンテナが設備され、これらのアンテナはフォワードリンク（ＦＬ）送信についてマルチ入力、リバースリンク（ＲＬ）送信についてマルチ出力になっていると仮定している。複数のアンテナは、以下で述べるビーム成形および固有ステアリングのような上級の送信技術にも使用できる。単純化の目的で、ＯＦＤＭに関連した記述では、Ｋ個全ての総サブバンドがデータおよびパイロットの送信に使用できない（即ち、ガードサブバンドがない）と仮定している。

図１は、無線端末１２０と通信する基地局１１０を設けたＴＤＤ通信システム１００を示す。基地局は、端末との通信に使用される固定局であってもよく、アクセスポイント、ノードＢや、他の用語でも呼ばれる。典型的に、端末１２０はシステム全体に設けられることが望ましく、各端末は固定型または移動型であってもよい。端末は、移動局、ユーザ設備（ＵＥ）、無線装置や、他の用語でも呼ばれる。ここでは、用語「端末」、「ユーザ」を相互交換可能なものとして使用している。各端末は、フォワードおよびリバースリンク上の１個または恐らく複数の基地局と、任意の所与の時間に通信することができる。図１において、両端に矢印が付いた実線は、現在のフォワードおよび／またはリバースリンク上でのデータ送信を表し、両端に矢印が付いた破線は、将来における潜在的なデータ送信を表す。中心決めされた構築、システム制御装置１３０は基地局１１０に一致と制御を提供する。

図２は、リバースリンク上でオンデマンド型のパイロット送信を行う形にてフォワードリンク上でデータ送信を行うために、基地局によって実行される工程２００を示す。最初に、基地局は、リバースリンク上でオンデマンド型のパイロット送信を行うために１つ以上の端末のセットを選択する（ブロック２１０）。基地局は、任意の所与の時間において、フォワードリンク上の多数の端末に対応できるが、これら端末の１つのサブセットにしかデータ送信を行えないようになっている。リバースリンク上でのオンデマンド型のパイロット送信に選択された端末は、現在、基地局からＦＬデータ送信を受信している端末、後続の時間間隔においてＦＬデータ送信に使用されるようスケジュールされている端末、将来ＦＬデータ送信を受信する端末、またはこれらの組み合わせであってもよい。オンデマンド型のパイロットは、端末が送信を行うために要する任意のパイロットに追加されるものである。

基地局は、選択された各端末に、リバースリンク上でのオンデマンド型パイロット送信のための時間／周波数割り当てを指定する（ブロック２１２）。この選択された各端末のための時間／周波数割り当ては、広帯域パイロット、狭帯域パイロットまたは別タイプのパイロットであってもよいオンデマンド型パイロットを送信する明確な時間間隔および／または明確な周波数サブバンドを表している。選択された各端末に対する時間／周波数割り当ては、例えば、フォワードリンクおよびリバースリンクのシステムによって使用されるチャネル構造、オンデマンド型パイロットの送信様式、オンデマンド型パイロットの意図された使用などの様々な要因に依存していてもよい。指定された時間／周波数割り当ては、明示的および／または内在的な信号により選択された端末に送られる（ブロック２１４）。例えば、ＦＬデータ送信を現在受信している端末は、明示的な信号発信を行わずに、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信することができる。これの一方で、ＦＬデータ送信を行うようにスケジューリングされる、またはスケジューリングされることが可能な端末は、指定された時間／周波数割り当てを表す明示的な信号を受信することができる。

基地局は、全ての選択された端末からリバースリンク上のオンデマンド型パイロット送信の受信および処理を行う（ブロック２１６）。基地局は、選択された各端末に、この端末から受信したパイロットに基づいてＲＬチャネル推定（RL channel estimate）を導出する（ブロック２１８）。ＴＤＤシステムでは、フォワードリンクとリバースリンクを相反的であると仮定できる。これにより、基地局は、選択された各端末に、これのＲＬチャネル推定に基づいてＦＬチャネル推定を導出することができるようになる（ブロック２１８）。オンデマンド型パイロット送信を行うことで、基地局は大型のオーバヘッドを招いたり、大容量のリバースリンクリソースを消費せずに、ＦＬデータを送信するようにスケジューリングされるまたはされることが可能な端末に、最新のフォワードリンクチャネル情報を取得できるようになる。

基地局は、上級スケジューリングおよび／または送信技術を採用して、ＦＬデータ送信の性能を向上させることができる。基地局は、リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を行うように選択された全ての端末のＦＬチャネル推定に基づいて、端末をＦＬデータを送信するようにスケジューリングすることができる（ブロック２２０）。基地局は、例えば（１）マルチユーザダイバーシティスケジューリングを実行し、優れたＦＬチャネル推定を設けた端末をＦＬデータ送信用に選択し、（２）周波数感知型スケジューリングを実行し、また、優れたＦＬチャネル利得を設けたサブバンド上でＦＬデータを送信するための端末を選択し、および／または、別タイプのチャネル依存型のスケジューリングを実行する。基地局はさらに、これらのＦＬチャネル推定に基づいて、スケジューリングされた端末にデータを送信することができる（ブロック２２２）。基地局は、例えば、ＦＬデータを送信するようにスケジューリングされた端末に向けてビーム成形を実行することができる。さらに、基地局は、スケジューリングされた端末に複数のデータストリームを送信するために、固有ステアリングを実行することも可能である。以降で、ビーム形成、固有ステアリング、および図２中の様々なブロックについて記述する。

図３は、ＴＤＤシステム１００の例示的なフレーム構造３００を示す。フォワードおよびリバースリンク上でのデータ送信は、ＴＤＤフレームのユニット内で発生する。各ＴＤＤフレームは、固定または可変時間に亘っていてもよい。各ＴＤＤフレームはさらに、（１）フォワードリンク上でデータとパイロットが送信されるフォワードリンク（ＦＬ）スロットと、（２）リバースリンク上でデータとパイロットが送信されるリバースリンク（ＲＬ）スロットとに仕切られる。図３に示すようにＦＬスロットがＲＬスロットよりも先行していても、これの逆であってもよい。各スロットは固定時間または可変時間を有することができる。

端末は、オンデマンド型パイロットをリバースリンク上で様々な様式にて送信することができる。オンデマンド型パイロットは、上級スケジューリング技術並びに上級送信技術を基地局に採用させることが可能な広帯域パイロットであってもよい。またオンデマンド型のパイロットは、明確なサブバンド上への上級送信技術の採用を基地局に行わせることが可能な狭帯域パイロットであってもよい。以下で、オンデマンド型パイロット送信の実施形態を数例記述する。

図４は、セグメント化されたチャネル上のオンデマンド型パイロット送信の実施形態を示す。この実施形態の場合、周波数ホッピングを設けたチャネル構造４００を使用して、リバースリンク上での信号送信を行う。システム帯域幅全体がＳ個の周波数セグメントに分割され、ここでは一般にＳ＞１となる。例えば、システム帯域幅は２０ＭＨｚで、図４に示すように４個のセグメントを形成することができ、このセグメントの各々は５ＭＨｚであってもよい。Ｓ個のセグメントを設けたＳ個の信号発信チャネルが形成される。各ホップ期間中に、各信号発信チャネルが１個のセグメント上にマップされ、時間の経過と共にセグメントからセグメントへホップして周波数ダイバーシティを達成する。ホップ期間は１個のＴＤＤフレーム（図４に示すとおり）、または複数のＴＤＤフレームに亘っていてもよい。ホッピングは、各ホップ期間ｎに明確なセグメントｓを選択する周波数ホッピング（ＦＨ）関数／シーケンスｆ（ｓ、ｎ）に基づいていてもよい。

各端末には、リバースリンク上で信号送信するための１個の信号発信チャネルが指定されている。この信号発信には、例えばチャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）、フォワードリンク上で受信されたパケットの承認（ＡＣＫ）などが含まれてもよい。１個の端末のための信号発信チャネルを、図４中のバツ模様の付いたボックスで示す。

各端末はまた、指定された信号発信チャネル上で規則的なパイロットを送信する。規則的なパイロットとは、端末が送信する必要があるパイロットである。端末は、（例えばＴＤＭ、ＦＤＭ、ＣＤＭを使用して）規則的なパイロットの送信と信号発信を別々に行うか、あるいは信号発信にパイロットを組み込むことができる。例えば、端末はＮビットの信号発信値を次のとおり送信できる。即ち、（１）２^Ｎ個の可能な符号シーケンスから、この信号発信値に関連した符号シーケンスを識別し、（２）この符号シーケンスに波形を生成し、（３）この波形を送信する。基地局は、この送信された波形を受信し、受信した波形に基づいて送信されたと最も思われると仮説された符号シーケンスを決定し、受信した波形からこの仮説された符号シーケンスを除去し、除去後の波形を処理してＲＬチャネル反応を推定する。

基地局は、この端末に指定された信号発信チャネル上で送られた規則的なパイロットに基づいて端末にＲＬチャネル推定を取得できる。この基地局は、指定された信号発信チャネルが使用するセグメントの全てまたは１部分上においてデータを端末へ送信することができる。この場合、基地局は、ＦＬデータを端末に送信するように指定された信号発信チャネルに、ＲＬチャネル推定を使用することができる。基地局はまた、データを、指定された信号発信チャネルによって使用されない１つ以上のセグメント上で端末へ送信することができる。この場合、基地局は、これが使用するセグメント（１つ以上）上でオンデマンド型パイロットを送信するように端末に命令することが可能である。図４に示す例の場合では、端末が、ホップ期間ｎ＋２中にセグメント２上で、ホップ期間ｎ＋３中にセグメント３上で、ホップ期間ｎ＋４中にセグメント２および４上で、ホップ期間ｎ＋５中にセグメント２上でオンデマンド型パイロットを送信する。

図４は、指定された信号発信チャネルによって使用されるセグメント付近に位置した１つ以上の追加のセグメント上でオンデマンド型パイロットを送信する例を示す。一般に、オンデマンド型パイロットは、任意数のセグメント上、また任意のセグメント上で送ることができる。オンデマンド型パイロット送信により、データをフォワードリンク上で効率的に送信するために必要なフィードバックを基地局に提供しながら、ＲＬオーバヘッドが減少することが可能である。

図５は、チャネル構造５００のための広帯域オンデマンド型のパイロット送信の実施形態を示す。この実施形態の場合、各端末は、ＲＬデータ送信にスケジューリングされた時間にリバースリンク上で規則的なパイロットとともにデータを送信し、また、スケジューリングされていない時間にはパイロットを送信しない。各端末は、リバースリンク上で、基地局が命令した任意の時間に広帯域オンデマンド型のパイロットを送信する。オンデマンド型パイロット送信に設計された１つの時間ウィンドウにおいて同時に複数の端末が広帯域オンデマンド型パイロットを送信することができる。この場合には、ウィンドウは（図５に示すように）各ＴＤＤフレーム内、各スケジューリング間隔内などにおいて発生する。広帯域オンデマンド型のパイロットは、様々な方法で生成されてもよい。複数の端末間でパイロット対パイロットの干渉を緩和するために、端末によって送信された広帯域オンデマンド型のパイロットを周波数域または時間域内で直交化させることができる。

或る実施形態では、端末が、ＣＤＭを使用して、周波数域内に広帯域オンデマンド型パイロットを生成する。この端末は、この端末に指定された直交符号と共に、各周波数サブバンドのパイロットシンボルを被覆する。この直交符号はウォルシュ符号、直交可変拡散係数（ＯＶＳＦ）符号、準直交関数（ＱＯＦ）などであってもよい。被覆とは、送信されるシンボルにＬチップ直交符号のＬ個全てのチップを掛けて、Ｌ個の被覆されたシンボルを生成する処理である。被覆されたシンボルはＬ個のシンボル期間中に送られる。ＯＦＤＭベースのシステムでは、端末はさらに、各シンボル期間中に、この被覆されたシンボルをＫ個全てのサブバンドについて処理することで、このシンボル期間のＯＦＤＭシンボルを生成する。端末は、Ｌ個のシンボル期間の倍数である整数にて広帯域オンデマンド型パイロットを送信する。各端末には異なる直交符合が指定される。基地局は、指定された直交符号に基づいて、広帯域オンデマンド型パイロットを各端末から復元することができる。

別の実施形態では、端末は、ＣＤＭを使用して、時間ドメイン内で広帯域オンデマンド型パイロットを生成する。この実施形態の場合、端末が、これに指定されたＬ個のチップ直交符号によりパイロットシンボルを被覆させることで、Ｌ個の被覆されたシンボルを生成する。次に、端末が、全ての端末に共通する擬似ランダム数（ＰＮ）符号によって、Ｌ個の被覆されたシンボルをシステム帯域幅全体（例えば、ＯＦＤＭベースシステムにおけるＫ個全てのサブバンド）に亘ってスペクトル拡散させる。端末は、広帯域オンデマンド型パイロットを、Ｌ個のサンプル期間の倍数でえある整数にて送信する。基地局は、指定された直交符号に基づいて、各端末から広帯域オンデマンドパイロットを復元することができる。

さらに別の実施形態では、端末は、この端末にＰＮ符合が指定された状態で、時間域において広帯域オンデマンド型パイロットを生成する。この実施形態の場合、端末は、直交化とスペクトル拡散の両方に使用される指定されたＰＮ符号と共に、システム帯域幅全体にかけてパイロットシンボルをスペクトル拡散させる。各端末は異なるＰＮ符号に指定され、このＰＮ符号は通常のＰＮ符号と異なる時間移動である。基地局は、指定されたＰＮ符号に基づいて、各端末から広帯域オンデマンド型パイロットを復元することができる。

また別の実施形態では、端末は、ＦＤＭを使用し、周波数域において広帯域オンデマンド型パイロットを生成する。例えば、Ｍセットのサブバンドを、合計Ｋ個のサブバンドと共に形成し、各セットがＫ／Ｍ個のサブバンドを設けるようにすることができる。各セット内のＫ／Ｍ個のサブバンドをシステム帯域幅全体にかけて（例えば均一に）分布させることで、基地局が完全なシステム帯域幅にチャネル推定を導出できるようになる。オンデマンド型パイロット送信用のＭ個の異なる端末にＭ個のサブバンドのセットを指定することができる。各端末は、指定されたサブバンドセット上の広帯域オンデマンド型パイロットを送信することができる。基地局は、各端末に対して、指定されたサブバンドのセットから広帯域オンデマンド型パイロットを復元することができる。基地局はまた、受信した広帯域パイロットに補間法、最小二乗近似法などを実施することによって、システム帯域幅全体にチャネル推定を導出することができる。

図５に示す例では、端末は、ＴＤＤフレームｎ＋２、ｎ＋３、ｎ＋５において広帯域ドンデマンド型パイロットを送信する。これにより、基地局は、広帯域オンデマンド型パイロットに基づいて、システム帯域幅全体に、この端末にＲＬチャネルについての推定を取得することができる。基地局は、ＲＬチャネル推定から導出したＦＬチャネルチャネル指定を使用して、システム帯域幅の全体または１部分上の端末にデータを送信できる。

図６は、狭帯域オンデマンド型パイロット送信の実施形態を示す。この実施形態では、周波数ホッピングを設けたチャネル構造６００を使用して、フォワードリンク上でのデータ送信を行う。合計Ｋ個のサブバンドをＧ個のグループに配列して、各グループがＳ個のサブバンドを含有するようにする。この場合、一般にＧ＞１、Ｓ≧１、Ｇ・Ｓ≦Ｋとなる。各グループ内のサブバンドは連続的または非連続的であってもよい（例えば、合計Ｋ個のサブバンドにかけて分布する）。Ｇ個のトラヒックチャネルは、Ｇ個のサブバンドグループで形成されていてもよい。各トラヒックチャネルは、各ホップ期間内の１個のサブバンドグループにマップされ、時間の経過と共にサブバンドグループからサブバンドグループへホップされることで周波数ダイバーシティを達成する。ホップ期間は、1個のＴＤＤフレーム（図６に示す）または複数のＴＤＤフレームに亘っていてもよい。ＦＬデータ送信に、Ｇ個の周波数ホッピングＦＬトラヒックチャネルを利用できる。図６は、1本のＦＬトラヒックチャネルｃに使用されるサブバンドグループを示す。このリバースリンク用のチャネル構造は、フォワードリンク用のチャネル構造と同一でも違っていてもよい。

基地局は、Ｇ本のＦＬトラヒックチャネルを使用して、データを最大Ｇ個の端末へ送信することができる。基地局は、オンデマンド型パイロット送信用の端末を選択し、これらの端末にＦＬトラヒックチャネルを指定し、指定されたＦＬトラヒックチャネル上のリバースリンク上で狭帯域オンデマンド型パイロットを送信することを端末に命令する。選択された端末は、データをリバースリンク上で基地局に送信することができる、もしくはできない。選択された端末は、各ＴＤＤフレーム（図６に示す）、各ホップ期間、各スケジューリング間隔などにおいて発生する任命された時間ウィンドウ内においてこれの狭帯域オンデマンド型パイロットを送信できる。オンデマンド型パイロットから取得したＲＬチャネル推定をＦＬデータ送信に使用するために、各ＦＬトラヒックチャネル上のオンデマンド型パイロット送信は、同一のトラヒックチャネル上のＦＬデータ送信よりも先行している。図６に示した例の場合、ＦＬトラヒックチャネルｃは、ホップ期間ｎ＋１においてサブバンドグループ４を、ホップ期間ｎ＋２においてサブバンドグループ５を、ホップ期間ｎ＋３においてサブバンドグループ２を使用する。オンデマンドパイロット型送信にＦＬトラヒックチャネルｃを指定された端末は、ホップ期間ｎにおいてサブバンドグループ４上で、ホップ期間ｎ＋１においてサブバンドグループ５上で、ホップ期間ｎ＋２においてサブバンドグループ２上で狭帯域オンデマンド型パイロットを送信する。複数の端末が、ＣＤＭ、ＴＤＭ、および／またはＦＤＭを使用して、同じデータフレーム内において、狭帯域オンデマンド型パイロットを同一のトラヒックチャネル上で送信することができる。

基地局は、選択された各端末から受信した狭帯域オンデマンド型パイロットに基づいて、これらの端末に狭帯域ＲＬチャネル推定を取得する。基地局は、端末へＦＬデータ送信を行うために、（例えばビーム成形のための）狭帯域ＲＬチャネル推定を使用することができる。基地局はさらに、１つの期間に亘って狭帯域チャネル推定を収集することで、広帯域チャネル推定を取得することができ、これを周波数を感知するスケジューリングに使用することができる。

図４〜図６は、リバースリンク用の３つの例示的なオンデマンド型パイロット送信スキームを示す。広帯域オンデマンド型パイロット（例えば図５に示すもの）によって、基地局は、リバースリンクのリソースを多く費やすことで、フォワードリンクに関するチャネル情報をより多く取得できるようになる。狭帯域オンデマンド型パイロット（例えば図６に示すもの）によって、基地局は、関心のあるサブバンドのみに関するチャネル情報をより多く取得できるようになり、これによりリバースリンクリソースの消費を最小化することができる。広帯域オンデマンド型パイロットと狭帯域オンデマンド型パイロットの組み合わせの使用も可能である。例えば、ＦＬデータ送信にスケジューリングできる端末は、広帯域オンデマンド型パイロットを送信することができ、一方で、既にスケジューリングされた端末は、狭帯域オンデマンド型パイロットを送信できる。これ以外の様々なオンデマンド型パイロット送信スキームの考案が可能であり、これらは本発明の範囲内に包括される。

一般に、オンデマンド型パイロットは、ＲＬスロットの任意の部分において送信されることができる。或る実施形態では、各ＴＤＤフレーム内のＲＬスロットの１部分（例えば、数個のＯＦＤＭシンボル）を反転させることで、オンデマンド型パイロット用として用いる。この反転された部分をＲＬスロットの端部に向けて設置して、ＲＬオンデマンド型パイロット送信とオンデマンド型パイロットから導出したＦＬチャネル推定を使用するＦＬデータ送信との間の時間を最小化することができる。別の実施形態では、オンデマンドパイロットは全Ｐ ＴＤＤフレームの反転された部分において送信される。この場合、Ｐは任意の整数であってもよい。Ｐは、各端末に個々に選択することもできる。例えば、Ｐｈａ迅速に変化するチャネル条件を設けた移動型端末の小さい値であるか、もしくは、比較的静的なチャネル条件を設けた静止型端末の大きな値であってもよい。さらに別の実施形態では、リバースリンク上の別の送信の一番上に重ねて、オンデマンド型パイロットが送信される。この実施例の場合、オンデマンド型パイロットが他のＲＬ送信への干渉として、あるいはこの逆として作用する。次に、オンデマンド型パイロットと他のＲＬ送信は、この干渉を引き起こす様式で送信される。オンデマンド型パイロットは別の様式でも送信できる。

フォワードリンクに増分冗長（ＩＲ）送信スキームを採用したシステム内でオンデマンド型パイロット送信を使用することができる。このスキームは、ハイブリッド自動繰返し要求（Ｈ−ＡＲＱ）送信スキームとも呼ばれる。基地局は、Ｈ−ＡＲＱを用いて、データパケットを符号化することで符号化されたパケットを生成し、さらにこの符号化されたパケットを符号化された複数のブロックに仕切る。第１の符号化されたブロックは、端末に優れたチャネル条件下でデータパケットを復元させるのに十分な情報を含有していてもよい。これ以外の符号化されたブロックは、データパケットに関するさらなる冗長情報を含有する。

基地局は、第１の符号化されたブロックから開始して１度に１個ずつ端末へデータパケット用の符号化されたブロックを送信する。第１ブロック送信は第１Ｈ−ＡＲＱ送信とも呼ばれ、後続の各ブロック送信はＨ−ＡＲＱ再送信とも呼ばれる。端末は、送信されたそれぞれの符号化されたブロックを受信し、受信した全ての符号化されたブロックについてシンボルの再編成を行い、再編成されたシンボルを復号化し、パケットが正確に復号化されたか誤って復号化されたかを決定する。パケットが正確に復号化された場合には、端末が基地局に承認（ＡＣＫ）を送り、基地局がパケットの送信を終了する。反対に、パケットが誤って復号化された場合には、端末が負の承認（ＮＡＫ）を送り、基地局が、このパケットに対して、次の符号化されたブロック（残っている場合）を送信する。ブロックの送信と復号化は、パケットが端末によって正確に復号化されるまで、あるいは、パケットのための符号化されたブロックが基地局によって全て送信されるまで続けられる。典型的に、ＡＣＫは明示的に送られ、ＮＡＫは内在的に送られる（例えば、ＡＣＫの欠如により推測される）。あるいはこの逆も真である。明瞭化の目的で、以下の記述では、ＡＣＫとＮＡＫが明示的に送られるものと仮定する。

Ｈ−ＡＲＱ送信による各ブロックの送信では、パケットを復号化し、このパケットのフィードバック（例えばＡＣＫまたはＮＡＫ）を送るために、端末にいくらかの遅延が発生し、また、フィードバックを受信し、該当のパケットに別の符号化されたブロックを送信するかどうかを決定するために、基地局にいくらかの遅延が発生する。この遅延を明らかにするために、送信時間ラインを複数（Ｑ個）の飛越しに仕切ることができ、この場合、一般にＱ＞１となる。例えば、飛越し１は偶数の指数を設けたＴＤＤフレーム用、飛越し２は奇数の指数を設けたＴＤＤフレーム用というように２つの飛越しを定義することができる。基地局は、１個の符号化されたブロックを各ＴＤＤフレーム内のトラヒックチャネル上で送信し、Ｑ個の異なるパケットの符号化されたブロックをＱ個の飛越し上で送信することができる。

図７は、２個の飛越しを設けたＴＤＤシステムにおけるオンデマンド型パイロット送信でのＨ−ＡＲＱ送信の実施形態を示す。図７に示す例では、基地局が、ＴＤＤフレームｎ内の飛越し１上において端末ｕへ新規パケットＡの第１の符号化されたブロックを送信する。端末ｕは、この第１の符号化されたブロックを受信し、パケットＡを誤って復号化し、ＴＤＤフレームｎ内のＮＡＫを送信する。基地局はこのＮＡＫを受信し、パケットＡについて別の符号化されたブロックを送信する必要があると決定し、端末ｕに対して、ＴＤＤフレームｎ＋１内のオンデマンド型パイロットについての要求を送る。基地局と端末ｕの両方は、飛越し１上の次のブロック送信が端末ｕについてのものであることを知得しているため、このパイロット要求は内在的であってもよく、実際に送られなくてもよい。基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋１内の飛越し２上で、端末ｕまたは別の端末に対して、別のパケットのために符号化されたブロックを送信することができる。これは図７中に明瞭に示されていない。

端末ｕはパイロット要求を受信し、ＴＤＤフレームｎ＋１において、オンデマンド型パイロットをリバースリンク上で送信する。基地局は、端末ｕからこのオンデマンド型パイロットを受信し、端末ｕについてＲＬチャネル推定を導出し、ＲＬチャネル推定を用いたパケットＡに対する第２の符号化されたブロックを処理し、ＴＤＤフレームｎ＋２における飛越し１上で端末ｕへこのブロックを送信する。端末ｕは、第２の符号化されたブロックを受信し、受信した第１および第２の復号化されたブロックに基づいてパケットＡを正確に復号化し、ＴＤＤフレームｎ＋２においてＡＣＫを送る。基地局はＡＣＫを受信し、パケットＡの送信を終了できると決定する。

基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋４から開始する飛越し１上において、端末ｕまたは別の端末に新規のパケットＢを送信する。基地局は、オンデマンド型パイロット送信用に１つ以上の端末（端末ｕおよび／または別の端末）を選択し、ＴＤＤフレームｎ＋３において、パイロット要求を選択された各端末へ明示的および／または内在的に送る。選択された各端末はパイロット要求を受信し、ＴＤＤフレームｎ＋３において、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信する。基地局は、選択された全ての端末からこのオンデマンド型パイロットを受信して処理し、各端末にＲＬチャネル推定を導出する。基地局は、上級のスケジューリング技術を採用することで、選択された全ての端末のＲＬチャネル推定に基づいて、端末をＦＬデータ送信用にスケジューリングすることができる。次に、基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋４での飛越し１において、（例えばＲＬチャネル推定を使用して）スケジューリングされた端末へ新規のパケットＢのための第１の符号化されたブロックを送信する。この実施形態の場合、基地局は、第１ブロック送信以前に、スケジューリングされた端末にＲＬチャネル推定を取得することができ、また、第１ブロックを送信するために上級のスケジューリングおよび／または送信技術を使用することができる。

図７に示した処理は、１本のＦＬトラヒックチャネルのためのものである。基地局によってサポートされている各ＦＬトラヒックチャネルにこれと同じ処理を実行することができる。

図７に示した実施形態の場合、基地局は、１つの飛越しａ（例えば、飛越し１）においてデータを送信し、別の飛越しｂ（例えば、飛越し２）においてパイロット要求を送る。飛越しａでの現在のパケット送信のフィードバック（ＡＣＫまたはＮＡＫ）は、どの端末がリバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信するべきかを決定する。別のブロック送信が必要な場合には、飛越しａにおいてパケット送信を現在受信している端末が、オンデマンド型パイロットの送信を継続するべきである。あるいは、飛越しａにおいて新規のパケットを送信し、オンデマンド型パイロットを送信するように、別の端末をスケジューリングすることもできる。

図７に示した実施形態は、端末が、所与のＴＤＤフレーム上でのブロック送信を受信し、パケットを復号化し、同じＴＤＤフレーム内でフィードバックを送ると仮定している。１個のＴＤＤフレームの遅延が、パイロット要求を送るために基地局に発生し、また、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信するために端末に発生する。復号化遅延が飛越し期間よりも長く、端末が同一のＴＤＤフレーム内でフィードバックを送ることができない場合には、オンデマンド型パイロット送信をサポートするために発生した追加の遅延を明らかにするように、１つ以上の追加の飛越しを定義することができる。

図８は、３個の飛越しを設けたＴＤＤシステムでの、オンデマンド型パイロット送信によるＨ−ＡＲＱ送信の実施形態を示す。図８に示した例では、基地局が、ＴＤＤフレームｎ内の飛越し１において、パケットＡの第１の符号化されたブロックを端末ｕに送信する。端末ｕは、第１の符号化されたブロックを受信し、パケットＡを誤って復号化し、さらに、復号化遅延が発生するためにＴＤＤフレームｎ＋１内でＮＡＫを送る。基地局はＮＡＫを受信し、ＴＤＤフレームｎ＋２において端末ｕにパイロット要求を送る。端末ｕはパイロット要求を受信し、ＴＤＤフレームｎ＋２において、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信する。基地局は、端末ｕからオンデマンド型パイロットを受信してこれを処理し、ＲＬチャネル推定を導出し、さらに、ＴＤＤフレームｎ＋３内の飛越し上で、パケットＡの第２の符号化されたブロックを端末ｕへ送信する。

端末ｕは、第２の符号化されたブロックを受信し、パケットＡを正確に復号化し、さらに、復号化遅延が発生するためにＴＤＤフレームｎ＋４内でＡＣＫを送る。基地局はＡＣＫを受信し、オンデマンド型パイロット送信に１つ以上の端末を選択し、ＴＤＤフレームｎ＋５において、選択された各端末にパイロット要求を送る。選択された各端末は、パイロット要求を受信し、ＴＤＤフレームｎ＋５において、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信する。基地局は選択された全ての端末からこのオンデマンド型パイロットを受信して処理し、端末をＦＬデータ送信用にスケジューリングし、ＴＤＤフレームｎ＋６内の飛越し１上で、スケジューリングされた端末へパケットＢの第１の符号化されたブロックを送信する。

一般に、Ｈ−ＡＲＱについての再送信潜時を明らかにするために、任意の数の飛越しを定義することができる。飛越し期間は、図７に示すように端末がブロック送信を迅速に承認できるよう十分長く設ける。しかし、飛越し期間が通信リンクのコヒーレント時間よりも長い場合には、ＦＬデータ送信が続けて行われている間に、オンデマンド型パイロットから取得したＦＬチャネル推定が古くなってしまう可能性がある。短期間で多数の飛越しを設けることは復号化遅延の原因となり、また、ＲＬオンデマンド型パイロット送信と連続するＦＬデータ送信の間の時間が短縮される可能性がある。

図７、図８に示す実施形態の場合、Ｈ−ＡＲＱ送信のオンデマンド型パイロット送信をサポートするために、遅延のＴＤＤフレームが１個発生する。この追加の遅延によって、基地局が、各ＴＤＤフレーム内において、リバースリンク上でのオンデマンド型パイロット送信に１つ以上の端末を選択できるようになる。しかし、この追加の遅延により、例えば図８に示すように、Ｈ−ＡＲＱの再送信潜時が増加する可能性がある。理論的なパイロット要求を送ることで、この追加の遅延を回避することができる。

図９は、２個の飛越しを設けたＴＤＤシステムにおける理論的なオンデマンド型パイロット送信によるＨ−ＡＲＱ送信の実施形態を示す。図９に示す例の場合、基地局が、ＴＤＤフレームｎ内の飛越し１において、パケットＡについての第１の符号化されたブロックを端末ｕへ送信する。端末ｕは第１の符号化されたブロックを受信し、パケットＡを誤って復号化し、ＴＤＤフレームｎ＋１においてＮＡＫを送る。

ＴＤＤフレームｎ＋１内のＦＬスロット中に基地局は端末ｕからＮＡＫを受信せず、ＴＤＤフレームｎ＋２内の飛越し１上でブロック送信を受信できるであろう１つ以上の端末を選択（または憶測）する。例えば、基地局は、端末ｕ（現時点で、飛越し１においてパケット送信を受信している端末）と、およびこれ以外の、ＴＤＤフレームｎ＋２においてブロック送信を受信できるであろう１つ以上の端末とから、オンデマンド型パイロットを要求することができる。選択する端末の個数、どの端末を選択するかは、終了している端末ｕへの最新のパケット送信の傾向、オンデマンド型パイロット送信に利用できるリバースリンクリソースの量などの様々な要因に依存する。基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋１において、選択された全ての端末に対してパイロット要求を送る。選択された各端末は、ＴＤＤフレームｎ＋１において、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信する。

基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋１において端末ｕからＮＡＫを受信する。基地局はさらに、（オンデマンド型パイロット送信に端末ｕが選択されたと仮定して）ＴＤＤフレームｎ＋１から端末ｕからオンデマンド型パイロットを受信してこれを処理し、端末ｕについてのＲＬチャンネル推定を導出し、ＴＤＤフレームｎ＋２内の飛越し１上で、パケットＡの第２の符号化されたブロックを端末ｕへ送信する。端末ｕがこの第２の符号化されたブロックを受信し、パケットＡを正確に符号化して、ＴＤＤフレームｎ＋３においてＡＣＫを送信する。

基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋３内のＦＬスロット中に端末ｕからＡＣＫを受信せず、ＴＤＤフレームｎ＋４内の飛越し１上でブロック送信を受信できるであろう１つ以上の端末を選択する。基地局は、ＴＤＤフレームｎ＋３内で、選択された端末に対してパイロット要求を送る。基地局が、ＴＤＤフレームｎ＋３において、端末ｕからＡＣＫを受信し、端末ｕのパケット送信を終了する。基地局は次に、端末ｕまたは別の端末を、ＴＤＤフレームｎ＋４において開始される飛越し１上での新規パケット送信を行うようスケジューリングする。スケジューリングされた端末が、ＴＤＤフレームｎ＋３でのオンデマンド型パイロット送信に選択された場合には、基地局が、ＴＤＤフレームｎ＋３で端末から受信したオンデマンド型パイロットに基づいて、この端末にＦＬチャネル推定を導出し、次に、ＴＤＤフレームｎ＋４で、ＦＬチャネル推定をＦＬデータ送信に使用することができる。スケジューリングされた端末が、ＴＤＤフレームｎ＋３でのオンデマンドパイロット送信に選択された端末ではない場合は、基地局は、端末への第１ブロック送信に上級送信技術を使用しない。基地局は、後続するこの端末へのブロック送信については上級送信技術を使用することができる。

図９に示すように、理論的なパイロット要求によって、オンデマンド型パイロット送信をサポートするための追加の遅延が発生することがない（さらにこれにより、再送信潜時が発生しない）。基地局は、追加のリソースを費やしたリバースリンク上でのオンデマンド型パイロット送信に、２個以上の端末を選択することができる。

オンデマンド型パイロット送信の別の実施形態では、フォワードリンク上でデータ送信を行うためにスケジューリングされた端末が、この端末にスケジューリングされている期間全体に亘り、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットの送信を行う。この実施形態の場合、スケジューリングされた間隔のスタート時には、基地局は端末のＦＬチャネル推定を有しておらず、第１送信でのＦＬチャネル反応の知識なくデータを端末へ送信する。スケジューリングされた端末は、オンデマンド型パイロットをリバースリンク上で送信するための内在的な要求を受ける。基地局は、オンデマンド型パイロットに基づいて端末のＦＬチャネル推定を導出することができ、また、後続する端末への各送信に上級送信技術を採用できる。この実施形態は、次のようないくつかの利点を有する。即ち、（１）リバースリンクリソースを効率的に利用できる、（２）オンデマンド型パイロット送信をサポートするために追加の遅延が発生せず、したがって再送信潜時が短い、（３）パイロット要求を送るために必要な信号発信が最小または全くない。

図１０は、ＴＤＤシステム１００における、基地局１１０と、２個の端末１２０ｘ、１２０ｙとの実施形態を示す。基地局１１０は複数（Ｔ本）のアンテナ１０２８ａ〜１２０８ｔを装備し、端末１２０ｘは１本のアンテナ１０５２ｘを装備し、端末１２０ｙは複数（Ｒ本）のアンテナ１０５２ａ〜１０５２ｒを装備している。

フォワードリンク上では、基地局１１０にて、データ／パイロットプロセッサ１０２０が、スケジューリングされた全ての端末のためのトラヒックデータをデータソース１０１２から受信し、信号発信（例えば、パイロット要求）を制御装置１０３０から受信する。データ／パイロットプロセッサ１０２０は、トラヒックデータおよび信号発信を符号化、交錯、シンボルマッピングすることで、フォワードリンクにデータシンボルを生成し、さらにパイロットシンボルを生成する。ここで使用しているデータシンボルとは、トラヒック／パケットデータのための変調シンボルであり、パイロットシンボルとは、パイロットのためのシンボル（送信機と受信機の両方が先験的に知得しているデータ）であり、変調シンボルは、変調スキーム（例えばＭ−ＰＳＫまたはＭ−ＱＡＭ）用の信号点配置における１点のための複素数値であり、シンボルは任意の複素数値である。ＴＸ空間プロセッサ１０２２は、上級送信技術のデータシンボル上に空間処理を実行し、パイロットシンボル内で多重化を行い、送信機ユニット（ＴＭＴＲ）１０２６ａ〜１０２６ｔに送信シンボルを提供する。各送信機ユニット１０２６は、これの送信シンボル（例えば、ＯＦＤＭのもの）を処理して、ＦＬ変調信号を生成する。送信機ユニット１０２６ａ〜１０２６ｔからのＦＬ変調信号は、アンテナ１０２８ａ〜１０２８ｔの各々へ送信される。

各端末１２０において、１つ以上のアンテナ１０５２が、送信されたＦＬ変調信号を受信し、各アンテナが受信した信号を対応する受信機ユニット（ＲＣＶＲ）１０５４に提供する。各受信機ユニット１０５４は、送信機ユニット１０２６が実行した処理を補足するための処理を実行し、受信したシンボルを提供する。マルチアンテナ型の端末１２０ｙの場合、受信（ＲＸ）空間プロセッサ１０６０ｙが、受信したシンボルに空間処理を実行してシンボルを検出する。これは、送信されたデータシンボルの推定である。各端末に対して、ＲＸデータプロセッサ１０７０が受信または検出したシンボルのシンボルデマッピング、逆交錯、復号化を行い、この復号化したデータをデータシンク１０７２に提供する。ＲＸデータプロセッサ１０７０はまた、検出した信号発信（例えばパイロット要求）を制御装置１０８０に提供する。

リバースリンク上で、データソース１０８８からのトラヒックデータと、各端末１２０によって送られる信号発信（例えばＡＣＫ／ＮＡＫ）とがデータ／パイロットプロセッサ１０９０によって処理され、また複数のアンテナが存在する場合にはさらにＴＸ空間プロセッサ１０９２によって処理され、次に送信機ユニット（１つ以上）１０５４によって調整され、アンテナ（１つ以上）１０５２から送信される。基地局１１０において、端末１２０から送信されたＲＬ変調信号がアンテナ１０２８によって受信され、受信機ユニット１０２６によって調整され、次に、ＲＸ空間プロセッサ１０４０、ＲＸデータプロセッサ１０４２により、端末で実行された処理を補足する様式で処理される。ＲＸデータプロセッサ１０４２は、復号化したデータをデータシンク１０４４に提供し、検出された信号発信を制御装置１０３０に提供する。

制御装置１０３０、１０８０ｘ、１０８０ｙは、基地局１１０、端末１２０ｘ、１２０ｙの各々において処理ユニットの動作を制御する。メモリユニット１０３２、１０８２ｘ、１０８２ｙは、それぞれ制御装置１０３０、１０８０ｘ、１０８０ｙによって使用されるデータとプログラム符号を記憶する。スケジューラ１０３４は、フォワードおよびリバースリンク上でデータ送信を行うために端末をスケジューリングする。

オンデマンド型パイロット送信の場合、制御装置１０３０は、リバースリンク上でパイロット送信を行う端末を選択することができる。選択された各端末において、データ／パイロットプロセッサ１０９０がオンデマンド型パイロットを生成し、もし存在すればＴＸ空間プロセッサ１０９２がこのパイロットを処理し、次に、送信機ユニット（１つ以上）１０５４によって調整され、アンテナ（１つ以上）１０５２から送信される。基地局１１０にて、選択された全ての端末からのオンデマンド型パイロット送信がアンテナ１０２８によって受信され、受信機ユニット１０２６によって処理され、チャネル推定装置１０３６に提供される。チャネル推定装置１０３６は、選択された各端末にＲＬチャネル応答を推定し、また、選択された各端末のＲＬチャネル推定に基づいてこれら端末にＦＬチャネル推定を決定し、選択された全ての端末のＦＬチャネル推定を制御装置１０３０に提供する。スケジューラ１０３４は、ＦＬチャネル推定を上級スケジューリング技術（例えば、周波数を感知するスケジューリング）に使用することで、端末をＦＬデータ送信を行うようスケジューリングすることができる。制御装置１０３０および／またはＴＸ空間プロセッサ１０２２は、ＦＬチャネル推定を上級送信技術（例えばビーム形成または固有ステアリング）に使用することで、スケジューリングされた端末へデータを送信できる。

図１０では、基地局１１０とシングルアンテナ型端末１２０ｘの間にＭＩＳＯチャネルが形成されている。このＭＩＳＯは、各サブバンドｋの１×Ｔチャネル応答行ベクトルｈ _ｘ（ｋ）によって特徴付けでき、また次式であらわすことができる。

ここで、ｈ_ｘ、ｊ（ｋ）であり、ｊ＝１、．．．、Ｔ、は、基地局１１０のアンテナｊとサブバンドｋのための端末１２０ｘのシングルアンテナの間の複素チャネル利得である。簡素化の目的で示されていないが、チャネル応答も時間の関数である。

基地局１１０は、端末１２０ｘに対してビーム形成を行うために空間処理を次式のとおりに実行することができる。

ここで、ｓ_ｘ（ｋ）は、サブバンドｋ上で端末１２０ｘへ送られるデータシンボルであり、ｘ _ｘ（ｋ）は、基地局のＴ本のアンテナから送信されるＴ個の送信シンボルを設けたベクトルであり、“^Ｈ”は共役転置を象徴する。ビーム形成はＦＬデータ送信を端末１２０ｘへ導き、性能を向上させる。式（２）は、端末１２０ｘへのビーム形成にＦＬチャネル推定が必要であることを表している。

端末１２０ｘは、ＦＬデータ送信について受信したシンボルを取得する。これは字式で表される。

ここで、‖ｈ _ｘ（ｋ）‖^２は、データシンボルｓ_ｘ（ｋ）によって観察された全体利得であり、ｒ_ｘ（ｋ）は、端末１２０ｘでサブバンドｋについて受信したシンボルであり、ｗ_ｘ（ｋ）は端末１２０ｘにおける雑音である。端末１２０ｘは、基地局１１０によって実行されたビーム形について認識しておく必要はなく、あたかもＦＬデータ送信が１本のアンテナから送信されたように受信したシンボルを処理することができる。

図１０では、基地局１１０とマルチアンテナ型端末１２０ｙの間にＭＩＭＯチャネルが形成されている。このＭＩＭＯは、各サブバンドｋについてのＲ×Ｔチャネル応答マトリクスＨ _ｙ（ｋ）によって特徴付けられる。これは次式で表現することができる。

ここで、ｉ＝１、．．．、Ｒおよびｊ＝１、．．．、Ｔについてのｈ_{ｙ，ｉ，ｊ}（ｋ）は、基地局１１０のアンテナｊと端末１２０ｙのアンテナｉの間の、サブバンドｋのための複素チャネル利得である。チャネル応答マトリクスＨ _ｙ（ｋ）は、特異値分解（ＳＶＤ）を介して次式のとおり直交化される。

ここで、Ｕ _ｙ（ｋ）は左固有ベクトルのユニタリマトリクスであり、Ｖ _ｙ（ｋ）は右固有ベクトルのユニタリマトリクスであり、Σ _ｙ（ｋ）はサブバンドｋのための特異値の対角線マトリクスである。Σ _ｙ（ｘ）の対角線要素は、Ｈ _ｙ（ｋ）のＳ個の固有モードについてチャネル利得を表現する特異値であり、Ｓ≦ｍｉｎ｛Ｔ，Ｒ｝となる。この固有モードは直交空間チャネルとして見ることができる。基地局１１０は、Ｖ _ｙ（ｋ）内に右固有ベクトル（またはカラム）を使用して、Ｈ _ｙ（ｋ）の固有モード上でデータを送信することができる。

基地局１１０は、例えば式（２）に示したビーム形成と類似した最良の固有モードの固有ベクトルによって空間処理を実行することで、Ｈ _ｙ(ｋ)のこの最良の固有モード上でデータを送信することができる。基地局１１０はまた、次式のとおりに固有ステアリングのための空間処理を実行することで、Ｈ _ｙ（ｋ）の複数の固有モード上でデータを送信することができる。

ここで、ｓ _ｙ（ｋ）は、サブバンドｋ上で端末１２０ｙへ同時に送信される最大Ｓ個のデータシンボルを設けたベクトルであり、ｘ _ｙ（ｋ）は、基地局１１０のＴ本のアンテナから端末１２０ｙへ送信されるＴ個の送信シンボルを設けたベクトルである。式（５）および（６）は、端末１２０ｙへの固有ステアリングを行うためにＦＬチャネル推定が必要であることを表している。

端末１２０ｙは、ＦＬデータ送信について受信したシンボルを取得し、これは次式で表現される。

ここで、ｒ _ｙ（ｋ）は、サブバンドｋのためのＲ個の受信したシンボルを設けたベクトルであり、ｗ _ｙ（ｋ）は端末１２０ｙでの雑音ベクトルである。

端末１２０ｙは、受信機空間処理（または空間的整合フィルタリング）を実行して、送信されたデータシンボルを次式のとおり復元する。

ここで、Ｍ _ｙ（ｋ）はサブバンドｋのための空間フィルタマトリクスであり、

は検出後の雑音である。端末１２０ｙは、次式のいずれか１つを使用して、空間フィルタマトリクスＭ _ｙ（ｋ）を導出することができる。

である。

式（９）は整合フィルタリング技術のためのもの、式（１０）はゼロフォーシング技術のためのもの、式（１１）は平均２乗誤差最小（ＭＭＳＥ）技術のためのものである。

基地局１１０から要求されると、シングルアンテナ型端末１２０ｘはオンデマンド型パイロットをリバースリンク上で送信する。基地局１１０は、オンデマンド型パイロットに基づいて、端末１２０ｘからｊ＝１、．．．、Ｔについてｈ_ｘ、ｊ（ｋ）の推定を導出する。

マルチアンテナ型端末１２０ｙも、基地局１１０によって要求されると、リバースリンク上でオンデマンド型パイロットを送信する。端末１２０ｙは、基地局１１０に、ｉ＝１、．．．、Ｒおよびｊ＝１、．．．、Ｔについてｈ_{ｙ，ｉ，ｊ}（ｋ）の推定を導出させられるようにするために、オンデマンド型パイロットを様々な様式で送信することができる。或る実施形態では、端末１２０ｙが、ＣＤＭを使用して、各アンテナからのパイロットを異なる直交符合で被覆する。端末１２０ｙのＲ本のアンテナに対して、Ｒ個の異なる直交符合を使用する。別の実施形態では、端末１２０ｙが、ＦＤＭを使用し、異なるサブバンドのサブセット上で各アンテナのためのパイロットを送信する。Ｒ個の異なるサブバンドのサブセットはＲアンテナに使用される。さらに別の実施形態では、端末１２０ｙが、ＴＤＭを使用し、異なる時間間隔で各アンテナのためのパイロットを送信する。端末１２０ｙはまた、ＣＤＭ、ＦＤＭ、ＴＤＭの組み合わせを使用して、Ｒ本のアンテナからＲ個のパイロットを送信することもできる。いずれの場合でも、基地局１１０は、各端末アンテナに使用する直交符号、サブバンドサブセット、および／または時間間隔に基づいて、これら各端末アンテナからパイロットを復元する。

端末１２０ｙは、１本のみの送信チェーンを有することができ、１本のアンテナから送信を行えるが、複数のアンテナから受信を行うことができる。この場合、端末１２０ｙは１本のみのアンテナからオンデマンド型パイロットを送信できる。基地局１１０は、端末１２０ｙがオンデマンド型パイロットを送信するために使用するアンテナに関連した１行のチャネル応答マトリクスＨ _ｙ（ｋ）を導出できる。次に、基地局１１０は、性能を向上させるために擬似固有ビーム成形を実行する。基地局１１０は、擬似固有ビーム成形を実行するために、（１）ランダム値、（２）Ｈ _ｙ（ｋ）の列が相互に直交するように選択されたランダム値、（３）フーリエマトリクスの行、（４）これ以外の何らかのマトリクスの要素によって、Ｈ _ｙ（ｋ）の残りの行を満たす。基地局１１０は、式（２）に示すようなビーム成形や、式（６）に示す固有ステアリングにＨ _ｙ（ｋ）を使用することができる。基地局１１０はまた、Ｈ _ｙ（ｋ）にＱＲ因数分解を実行し、ユニタリマトリクスＱ _ｙ（ｋ）と上三角形マトリクスＲ _ｙ（ｋ）を取得する。次に、基地局１１０は、Ｑ _ｙ（ｋ）を使用してデータを送信する。

上述の記述では、フォワードリンクとリバースリンクが相反的であると仮定している。基地局における送信チェーンおよび受信チェーンの周波数反応は、端末における送信チェーンおよび受信チェーンの周波数反応とは異なったものであってもよい。具体的には、ＦＬ送信に使用する送信チェーンと受信チェーンの周波数反応は、ＲＬ送信に使用する送信チェーンと受信チェーンの周波数反応とは異なったものであってもよい。この場合、ＦＬ送信によって観察されるチャネル反応全体が、ＲＬ送信によって観察されるチャネル反応全体と相反するようにするために、キャリブレーションを実行して、周波数反応の違いを明らかにする。

上述したように、オンデマンド型パイロット送信技術は様々な通信システムに使用できる。これらの技術は、ＯＦＤＭＡシステム、周波数ホッピングＯＦＤＭＡ（ＦＨ−ＯＦＤＭＡ）システム、これ以外の、リバースリンク上に狭帯域送信を設けたシステムに有利に使用できる。こうしたシステムでは、例えばＴＤＭを使用して、規則的な狭帯域パイロットをＲＬデータ送信と共に送ることができる。基地局は、ＲＬデータ送信のコヒーレント復調、リバースリンクの時間／周波数追跡にこの規則的な狭帯域パイロットを使用することが可能である。ＦＬデータ送信をサポートするために、リバースリンク上で規則的な広帯域パイロットを連続的または定期的に送信するようにするには多数または全ての端末が必要であるので、ＲＬリソースの使用は非常に非効率的となる。無論、必要であれば、また必要な時に、広帯域および／または狭帯域オンデマンド型パイロットをリバースリンク上で送ることによって、ＦＬチャネル推定とデータ送信を促進できる。

本明細書で記述したオンデマンド型パイロット送信技術は、様々な手段で実現することが可能である。例えば、これらの技術はハードウェア、ソフトウェア、またはこれらの組み合わせにて実現できる。基地局でのオンデマンド型パイロット送信の実行またはサポートに使用される処理ユニットは、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）、プログラマブル論理装置（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、制御装置、マイクロ制御装置、マイクロプロセッサ、これ以外のここで記述した機能を実行するように設計された電子ユニット、あるいはこれらの組み合わせにおいて実現される。端末にてオンデマンド型パイロット送信を実行またはサポートするために使用される処理ユニットは、１つ以上のＡＳＩＣ、ＤＳＰなどにおいて実現される。

先述した開示された実施形態の記述は、任意の当業者が本発明を作成または使用できるようにするために提供された。当業者にはこれら実施形態への様々な改良が容易に明白となり、また、ここで定義した包括的な原理は他の実施形態にも適用できる。したがって、本発明は本明細書で示した実施形態に限定されるものではなく、本明細書で開示した原理および新規特徴に一貫する最も幅広い範囲と一致するものとする。

ＴＤＤ通信システムを示す。 リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を実行しながら、フォワードリンク上でデータを送信する処理を示す。 ＴＤＤシステムのための例示的なフレーム構造を示す。 セグメント化されたチャネル上でのオンデマンド型パイロット送信を示す。 広帯域オンデマンド型パイロット送信を示す。 狭帯域オンデマンド型パイロット送信を示す。 ２個の飛越しを設けたＨ−ＡＲＱのためのオンデマンド型パイロット送信を示す。 ３個の飛越しを設けたＨ−ＡＲＱのためのオンデマンド型パイロット送信を示す。 理論的なオンデマンド型パイロット送信を示す。 基地局と２個の端末のブロック線図を示す。

Claims (34)

1. リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を行うために装置によってサービスされる端末のセットからサブセットを選択するように動作する制御装置と、なお前記サブセットは少なくとも１つの端末を含む、なお、前記少なくとも１つの端末はデータ送信を行うための候補である、
   前記少なくとも１つの端末の各々からの前記オンデマンド型パイロット送信を処理するように、また、前記各端末からの前記オンデマンド型パイロット送信に基づいて、前記各端末についてチャネル推定を導出するように動作するチャネル推定装置と、
   前記１つ以上の端末の各々についての前記チャネル推定を使用して、データ送信を行うためにスケジューリングされた１つ以上の端末の各々に送信を行うために前記データを処理するように動作するプロセッサと、
   を備える装置。
2. 前記制御装置は、前記少なくとも１つの端末の各々に対して、前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うための時間／周波数割り当てを指定するように動作する、請求項１に記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの端末の各々に、前記リバースリンク上での信号発信と規則的なパイロットを送信するための周波数セグメントが指定されており、前記チャネル推定装置は、前記少なくとも１つの端末の各々から送られた少なくとも１つの追加周波数セグメント上の前記オンデマンド型パイロット送信を処理するように動作する、請求項１に記載の装置。
4. 前記チャネル推定装置は、前記少なくとも１つの端末の各々からの広帯域オンデマンド型パイロット送信を処理するように、また、前記各端末からの前記広帯域オンデマンド型パイロット送信に基づき、前記各端末について広帯域チャネル推定を導出するように動作する、請求項１に記載の装置。
5. 前記チャネル推定装置は、前記少なくとも１つの端末の各々からの狭帯域オンデマンド型パイロット送信を処理するように、また、前記各端末からの前記狭帯域オンデマンド型パイロット送信に基づき、前記各端末について狭帯域チャネル推定を導出するように動作する、請求項１に記載の装置。
6. 前記制御装置は、前記少なくとも１つの端末の各々に対して、広帯域オンデマンド型パイロットまたは狭帯域オンデマンド型パイロットを送信することを要求するように動作する、請求項１に記載の装置。
7. 前記チャネル推定装置は、各データが前記各端末に送信される以前にデータ送信を行うようにスケジューリングされた前記各端末から前記オンデマンド型パイロット送信を受信するように動作する、請求項１に記載の装置。
8. 前記制御装置は、前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うために、前記データ送信を行うためにスケジューリングされた前記各端末を選択するように動作する、請求項１に記載の装置。
9. 前記制御装置は、事前のデータ送信についてフィードバックを受信するように、また、前記受信したフィードバックに基づいて、前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信するために前記少なくとも１つの端末を選択するように動作する、請求項１に記載の装置。
10. 前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うために選択された前記少なくとも１つの端末について導出された前記チャネル推定に基づいて、前記データ送信を行うために前記１つ以上の端末をスケジューリングするように動作するスケジューラをさらに備える、請求項１に記載の装置。
11. 前記チャネル推定装置は、前記少なくとも１つの端末の前記各々について広帯域チャネル推定を導出するように動作し、前記スケジューラは、前記少なくとも１つの端末の前記広帯域チャネル推定によって決定された周波数サブバンド上で前記データ送信を行うように前記１つ以上の端末をスケジューリングするよう動作する、請求項１０に記載の装置。
12. 前記データ送信を行うためにスケジューリングするように動作するスケジューラをさらに備え、これにより、連続して行われる前記各端末への前記データ送信間にデータ送信を行うためにスケジューリングされた前記各端末から前記オンデマンド型パイロット送信を受信する、請求項１に記載の装置。
13. 前記プロセッサは、前記１つ以上の端末のうちの１つについての前記チャネル推定を使用して、前記データ送信を行うためにスケジューリングされた１つ以上の端末のうちの１つについて、ビーム成形を実行するように動作する、請求項１に記載の装置。
14. 前記プロセッサは、前記１つ以上の端末のうちの１つについての前記チャネル推定を使用して前記データ送信を行うためにスケジューリングされた前記１つ以上の端末のうちの１つについて、固有ステアリングを実行するように動作する、請求項１に記載の装置。
15. 前記プロセッサは、前記１つ以上の端末のうちの１つについての前記チャネル推定を使用して前記データ送信を行うためにスケジューリングされた前記１つ以上の端末のうちの１つについて、擬似固有ビーム形成を実行するように動作する、請求項１に記載の装置。
16. 通信システムにおいてパイロットを送信する方法であって、
    リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を行うために同じサービス装置によってサービスされる端末のセットからサブセットを選択することと、なお前記サブセットは少なくとも１つの端末を含む、なお、前記少なくとも１つの端末はデータ送信を行うための候補であり、
    前記少なくとも１つの端末の各々からの前記オンデマンド型パイロット送信を処理することと、
    前記各端末からの前記オンデマンド型パイロット送信に基づいて、前記少なくとも１つの端末の前記各々についてチャネル推定を導出することと、そして
    前記各端末についての前記チャネル推定を使用してデータ送信を行うためにスケジューリングされた前記各端末に対して、データを送信することと、
    を備える方法。
17. 前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うために前記少なくとも１つの端末を選択することは、
    データの事前送信のフィードバックを受信することと、
    前記受信したフィードバックに基づいて、前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うために前記少なくとも１つの端末を選択することと、
    を備える、請求項１６に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの端末について導出された前記チャネル推定に基づいて、前記データ送信を行うために前記端末をスケジューリングすることをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
19. 前記スケジューリングされた端末の各々についての前記チャネル推定に基づいて、前記スケジューリングされた端末の各々への前記データ送信を空間処理することをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
20. 通信システム内の装置であって、
    リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を行うためにサービス装置によってサービスされる端末のセットからサブセットを選択する手段と、なお前記サブセットは少なくとも１つの端末を含む、なお前記少なくとも１つの端末は、データ送信を行うための候補であり、
    前記少なくとも１つの端末の各々からの前記オンデマンド型パイロット送信を処理する手段と、
    前記各端末からの前記オンデマンド型パイロット送信に基づいて、前記少なくとも１つの端末の前記各々についてチャネル推定を導出する手段と、そして
    前記各端末についてのチャネル推定を使用して、前記データ送信を行うためにスケジューリングされた前記各端末に対してデータを送信する手段と、
    を備える、装置。
21. 前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うために前記少なくとも１つの端末を選択する手段は、
    データの事前送信についてのフィードバックを受信する手段と、そして
    前記受信したフィードバックに基づき、前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うために少なくとも１つの端末を選択する手段と、
    を備える、請求項２０に記載の装置。
22. 前記少なくとも１つの端末について導出した前記チャネル推定に基づいて、前記データ送信を行うために、端末をスケジューリングする手段をさらに備える、請求項２０に記載の装置。
23. 前記スケジューリングされた端末の各々についての前記チャネル推定に基づいて、前記スケジューリングされた端末の各々への前記データ送信を空間処理する手段をさらに備える、請求項２０に記載の装置。
24. 通信システム内の端末であって、
    リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を行うための要求を受信するように、また、前記オンデマンド型パイロット送信に時間／周波数割り当てを決定するように動作する制御装置と、なお、前記端末は、前記要求を受信するために、サービス装置によりサービスされる端末のセットから前記サービス装置が選択するサブセットのメンバーである、
    前記時間／周波数割り当ての前記リバースリンク上で送信される前記オンデマンド型パイロットを生成するように動作するプロセッサを備え、なお前記リバースリンク上で行われる前記オンデマンド型パイロット送信は、データ送信を行うために前記端末をスケジューリングするため、前記端末に対するデータ送信を空間処理するため、またはスケジューリングと空間処理の両方を行うために、使用される、端末。
25. 前記プロセッサは、前記端末に対し指定された周波数セグメント上で行う送信の信号発信を処理するように動作し、前記制御装置は、前記端末に対し指定されていない少なくとも１つの追加の周波数セグメント上で前記オンデマンド型パイロット送信をするための前記要求を受信するように動作し、また、前記プロセッサはさらに、前記少なくとも１つの追加の周波数セグメント上で送信される前記オンデマンド型パイロットを生成するように動作する、請求項２４に記載の端末。
26. 前記プロセッサは、前記リバースリンク上で送信される広帯域オンデマンド型パイロットを生成するように動作し、前記リバースリンク上での前記データ送信は狭帯域である、請求項２４に記載の端末。
27. 前記プロセッサは、前記リバースリンク上にあり、かつ前記端末へ前記データを送信するために使用できる周波数サブバンド上で送信される狭帯域オンデマンド型パイロットを生成するように動作する、請求項２４に記載の端末。
28. 前記プロセッサは、時分割多重（ＴＤＭ）、周波数分割多重（ＦＤＭ）、符号分割多重（ＣＤＭ）、またはこれらの組み合わせを使用して前記オンデマンド型パイロットを生成するように動作する、請求項２４に記載の端末。
29. 前記プロセッサは、時分割多重（ＴＤＭ）、周波数分割多重（ＦＤＭ）、符号分割多重（ＣＤＭ）、またはこれらの組み合わせを使用して、複数のアンテナから送信される前記オンデマンド型パイロットを生成するように動作する、請求項２４に記載の端末。
30. 前記制御装置は、前記端末へ送信されたパケットが正確に復号化されたかどうかを決定するように、また、前記パケットが正確に復号化されなかった場合には、前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロット送信を行うための前記要求を内在的に受信するように動作する、請求項２４に記載の端末。
31. 通信システム内でパイロットを送信する方法であって、
    端末において、リバースリンク上でオンデマンド型パイロット送信を行うための要求を受信することと、
    前記オンデマンド型パイロット送信に時間／周波数割り当てを決定することと、
    前記時間／周波数割り当ての前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロットを送信すること、なお、前記リバースリンク上での前記オンデマンド型パイロット送信は、データ送信を行うために前記端末をスケジューリングすること、前記端末へのデータ送信を空間処理すること、あるいは、スケジューリングと空間処理の両方を行うことのために使用されることと、
    なお、前記端末は、前記要求を受信するために、サービス装置によりサービスされる端末のセットから前記サービス装置が選択したサブセットのメンバーである、
    を備える、方法。
32. 前記端末に対し指定された周波数セグメント上で信号発信することをさらに備え、前記要求は、端末に対し指定されていない少なくとも１つの追加の周波数セグメント上で前記オンデマンド型パイロットを送信するためのものである、請求項３１に記載の方法。
33. 前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロットを送信することは、
    前記リバースリンク上で広帯域オンデマンド型パイロットを送信することを備える、請求項３１に記載の方法。
34. 前記リバースリンク上で前記オンデマンド型パイロットを送信することは、
    前記リバースリンク上にあり、かつ前記端末へデータを送信するために使用できる周波数サブバンド上で、狭帯域オンデマンド型パイロットを送信することを備える、請求項３１に記載の方法。

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