JP5341052B2 - 無線マルチキャリヤ通信システムに関するパイロット伝送方法 - Google Patents
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Description
本出願は、本出願の譲受人に対して譲渡されておりさらに本出願明細書においてあらゆる目的のために参照することによって本出願明細書の中にその全体を組み入れてある"Pilot Transmission Schemes for Wireless Multi-Carrier Communication Systems"(無線マルチキャリヤ通信システムに関するパイロット伝送方法)とい題名の米国仮特許出願一連番号60/438,601(出願日: 2003年1月7日)の便益を主張するものである。
周波数の直交性は、複数の基地局が同時にパイロットを伝送した結果発生する干渉を回避するために用いることができる。周波数の直交性の場合は、複数の基地局が「互いに素である」複数の異なったサブバンド集合でパイロットを伝送し、それによって干渉を回避する(互いに素であるについては後述する)。周波数の直交性は様々な方法で達成させることができ、以下ではこれらの方法のうちのいくつかについて説明する。
・ システムの遅延拡散又はコヒーレンス帯域幅(性能低下を回避する上での各集合内の連続するパイロットサブバンド間の最大間隔を決定する)
・ 周波数の直交性を達成させる対象となるクラスタの規模
・ 時間の直交性もパイロット伝送に用いるかどうか
Cpの数のサンプルを含むようにOFDM記号に関するサイクリックプリフィックス(後述)を定義することができ、ここで、Cpは、全マルチパスエネルギーのうちの有意な部分がサイクリックプリフィックスに含まれるようにシステムの遅延拡散に基づいて適切に選択する。この際には、性能の低下を回避するために、K≧Cpになるように各集合内のサブバンド数(K)を選択することができ、さらに、これらのサブバンドは、システム動作帯域幅全体にわたって均等に分布させることができる。この場合には、形成することができる互いに素の集合の最大数は、N/Cpである。例えば、N=256、Cp=16である場合には、最大で16のサブバンド集合を形成することができる。さらに、これよりも少ない数の互いに素の集合を形成させ、各集合内にCpの数のサブバンドよりも多いサブバンドを含めるようにすることもできる。この場合には、必要最小限の数のサブバンドよりも多いサブバンドを含めることで、パイロットを受取時の信号の品質を向上させることが可能であり、その結果、精度が向上したチャネル推定値及びパイロット強度推定値を得ることができる。代替として、形成させる互いに素の集合数を増やし、各集合内に含めるサブバンド数をCpよりも少なくすることもできる。この場合には、必要最小限の数のサブバンドよりも少ないサブバンドを含めることで、動作帯の周波数選択性に関する特性の描写が不適切になり、ある程度の性能低下が生じることになるおそれがある。
時間の直交性は、各セル又は各セクターのパイロットを異なった直交符号で「被覆」することによって達成させることができる。端末においては、各セル/セクターから伝送されたパイロットは、該セル/セクターによって用いられた直交符号と同じ直交符号を有する受信信号の「被覆を除去する」ことによって回復させることができる。被覆とは、伝送すべきある1つの所定のパイロット又はデータ記号(又は既知の値を有する一組のQの数のパイロット/データ記号)に、Qチップ直交シーケンスのQの数のすべてのチップを乗じることによって、Q個の被覆した記号を得ることであり、これらの被覆した記号をさらに処理して伝送することになる。被覆除去は次の補完的なプロセスである。即ち、受け取った記号に、(a)同じQチップ直交シーケンスのQの数のチップ及び(b)該パイロット又はデータ記号の共役複素数(又は、該Qの数のパイロット/データ記号の共役複素数)を乗じて、Q個の被覆を除去した記号を得るプロセスであり、これらのQ個の被覆を除去した記号を累積させて伝送パイロット又は伝送データ記号の推定値を求める。被覆及び被覆除去は当業界においては既知の技術であり、以下においても説明してある。被覆除去は、自己のパイロットに関して異なった直交符号を用いるその他のセル/セクターによって伝送されたパイロットを除去又は無効にすることである。この方法によって、複数のセル/セクターから行われるパイロット伝送間での直交性を達成させることができる。
周波数の直交性及び時間の直交性の結合をパイロット伝送に用いることができる。1つの実施形態においては、クラスタ内の複数のセルに関して周波数の直交性を達成させ、各セル内の複数のセクターに関して時間の直交性を達成させる。
スクランブルコードは、パイロット干渉をランダム化するため及び基地局の識別を可能にするために用いる。各セクター、各セル、又は各クラスタに対して異なったスクランブルコードを割り当てることができる。該スクランブルコードは、疑似乱数(PN)シーケンス又はその他の何らかの一意のシーケンスにすることができる。後述するように、スクランブルコードは、(例えば直交符号被覆前に)周波数領域においてパイロットに適用することができる。スクランブルコードは、時間領域においても適用することができ(例えば、OFDM処理後)、この場合には、周波数の直交性を保持するために、スクランブルコード速度はOFDM記号速度よりも速くすべきではない。次に、パイロットを回復させるために端末が補完処理を行う。以下では、基地局及び端末において行われるスクランブリング及びデスクランブリングのための処理について説明する。
基地局がダウンリンクにおいてパイロットを伝送する場合は、パイロットの検出及びチャネルの推定の両方を容易に行うことを可能にする様々な方法を用いることができる。パイロット検出は、システムの同期化(周波数及びタイミングの取得)、ハードハンドオフ、及びソフトハンドオフを容易にするために用いる。チャネル推定は、コヒーレントなデータ復調を容易にするために用いる。表4は、マルチキャリヤ通信システムに関する4つの典型的なパイロット伝送方法を示した表である。
同期連続パイロット伝送方法においては、システム内のセクター及びセルは同期であり、各セクターは、指定されたパイロットサブバンド集合で連続的にパイロットを伝送する。同伝送方法においては、異なった直交符号を用いることによって、複数の異なったセクターから伝送されたパイロットをさらに直交化することができる。各セクターにおいて、パイロット伝送用として指定されているサブバンド集合ではデータは伝送されない。
図7は、マルチキャリヤ通信システム100における基地局110x及び端末120xの1つの実施形態を示したブロック図である。説明を単純化するため、基地局110xは、1つのセクターに関する処理を行いさらに1本のアンテナを含んでいる。
図8は、変調器720の1つの実施形態を示したブロック図である。この実施形態においては、パイロット伝送は、i番目のセクターに対して割り当てられた一組のKの数のパイロットサブバンドにおいて行われる。パイロット記号は、i番目のセクターに対して割り当てられているNwチップウォルシュ符号Wi(n)によって被覆し、スクランブルコードSi(n)によってスクランブリングする。
図9Aは、各セクターが指定されたタイムスロットにおいてパイロットをバースト伝送する方法である上記の同期バーストパイロット伝送方法に関して用いられる復調器760aの1つの実施形態を示したブロック図である。復調器760aは、各パイロットバーストに関して、複数のセクターから伝送されたパイロットを回復させるための処理を行う。
上述したように、システム内のセクターによるパイロット伝送では、ある所定のセクターiがパイロット伝送のために使用するサブバンドは、その他のセクターがパイロット伝送に使用することも可能である。該セクターiの場合には、その他のセクターが該セクターのパイロットサブバンドにおいてパイロット伝送を行った場合に生じる干渉は、有効に除去することによってセクターiに関するチャネル推定値及びパイロット強度推定値の精度を向上させることができるような干渉である。さらに、セクターiがデータ伝送のために使用するサブバンドは、その他のセクターがパイロット伝送のために使用することができる(例えば連続パイロット伝送方法の場合)。該セクターiの場合には、その他のセクターが該セクターのデータサブバンドにおいてパイロット伝送を行った場合に生じる干渉は、有効に除去することによってデータ性能を向上させることができるような干渉である。
図10は、パイロット干渉除去器940xの1つの実施形態を示したブロック図であり、図9に示したパイロット干渉除去器940a乃至940qの各々に関して用いることができる。パイロット干渉除去は、高速フーリエ変換後に、周波数領域において行う。さらに、除去器940xは、1つのデータサブバンドに関するパイロット干渉除去を行う。
Claims (23)
- 無線マルチキャリヤ通信システムにおいてダウンリンクでパイロットを伝送する方法であって、
第1のサブバンド集合で伝送するためのパイロット記号を生成することであって、前記第1のサブバンド集合は、第1の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用し、さらに第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含することと、
前記第1のサブバンド集合に含まれている前記パイロット記号を有するパイロット信号を得るために前記パイロット記号を処理することと、
前記第1の伝送エンティティから前記パイロット信号を伝送することと、を具備する方法。 - 直交符号を用いて前記パイロット記号を処理して被覆したパイロット記号を得ることをさらに具備し、前記被覆したパイロット記号をさらに処理して前記パイロット信号を得る、請求項1に記載の方法。
- スクランブルコードを用いて前記パイロット記号を処理してスクランブリングしたパイロット記号を得ることをさらに具備し、前記スクランブリングしたパイロット記号をさらに処理して前記パイロット信号を得る、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の集合内のサブバンドは、前記第1の伝送エンティティによるパイロット伝送及びデータ伝送のために使用可能な複数のサブバンド全体にわたって均一に分布している、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の伝送エンティティ及び前記第2の伝送エンティティからパイロット信号をバースト伝送する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の伝送エンティティ及び前記第2の伝送エンティティから同期タイミングでパイロット信号を伝送する、請求項1に記載の方法。
- 前記マルチキャリヤ通信システムは、直交周波数分割多重(OFDM)方式を実装する、請求項1に記載の方法。
- 無線マルチキャリヤ通信システムにおける装置であって、
第1のサブバンド集合で伝送するためのパイロット記号を生成するための手段であって、前記第1のサブバンド集合は、第1の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用し、さらに第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含する手段と、
前記第1のサブバンド集合に含まれている前記パイロット記号を有するパイロット信号を得るために前記パイロット記号を処理するための手段と、
前記パイロット信号を前記第1の伝送エンティティから伝送するための手段と、を具備する装置。 - 直交符号を用いて前記パイロット記号を処理して被覆したパイロット記号を得るための手段をさらに具備し、前記被覆したパイロット記号をさらに処理して前記パイロット信号を得る、請求項8に記載の装置。
- スクランブルコードを用いて前記パイロット記号を処理してスクランブリングしたパイロット記号を得るための手段をさらに具備し、前記スクランブリングしたパイロット記号をさらに処理して前記パイロット信号を得る、請求項8に記載の装置。
- 無線マルチキャリヤ通信システムにおける基地局であって、
第1のサブバンド集合で伝送するように指定されたパイロット記号を受信して処理する機能を有する少なくとも1つのパイロットプロセッサと、
前記第1のサブバンド集合に含まれている前記被覆したパイロット記号を有する時間領域サンプルを導き出す機能を有する変換装置と、
ダウンリンクにおいて伝送するためのパイロット信号を得るために前記時間領域サンプルを処理する機能を有する伝送装置と、を具備し、前記第1のサブバンド集合は、前記基地局がパイロット伝送のために使用し、さらに前記システム内の別の基地局がパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含する、基地局。 - 無線マルチキャリヤ通信システムにおいてダウンリンクでパイロットを伝送するための、コンピュータによって読取可能な媒体であって、プロセッサによって実行されたときに、
第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素である第1のサブバンド集合で第1の伝送エンティティから伝送するためのパイロット記号を生成するステップであって、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含するステップと、
前記第1のサブバンド集合に含まれている前記パイロット記号を有する時間領域サンプルを得るために前記パイロット記号を処理するステップと、を前記プロセッサに実行させる命令を具備する、コンピュータによって読取可能な媒体。 - 無線マルチキャリヤ通信システムにおいてダウンリンクで受信したパイロットを処理する方法であって、
第1の伝送エンティティから第1のサブバンド集合で第1のパイロット信号を受信することであって、前記第1のサブバンド集合は、前記第1の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用し、さらに第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含することと、
前記第1の集合内のサブバンドの各々に関するパイロット推定値を得るために前記第1のパイロット信号を処理すること、とを具備する方法。 - 前記サブバンドに関する前記パイロット推定値に基づいて前記第1の集合内のサブバンドの各々に関するチャネル推定値を導き出すことをさらに具備する、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の集合内のサブバンドに関するチャネル推定値に基づいて前記第1の集合に含まれていない少なくとも1つのサブバンドに関するチャネル推定値を導き出すことをさらに具備する、請求項14に記載の方法。
- 前記第1のサブバンド集合に関するパイロット推定値に基づいて前記第1のパイロット信号に関する信号強度推定値を導き出すことをさらに具備する、請求項13に記載の方法。
- 前記第2の伝送エンティティから前記第2のサブバンド集合で伝送された第2のパイロット信号を受信することと、
前記第2の集合内のサブバンドの各々に関するパイロット推定値を得るために前記第2のパイロット信号を処理すること、とをさらに具備する、請求項13に記載の方法。 - 前記サブバンドに関する前記パイロット推定値に基づいて前記第2の集合内のサブバンドの各々に関するチャネル推定値を導き出すことをさらに具備する、請求項17に記載の方法。
- 無線マルチキャリヤ通信システムにおける装置であって、
第1の伝送エンティティから第1のサブバンド集合で第1のパイロット信号を受信するための手段であって、前記第1のサブバンド集合は、前記第1の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用し、さらに第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含する手段と、
前記第1の集合内のサブバンドの各々に関するパイロット推定値を得るために前記第1のパイロット信号を処理するための手段と、を具備する装置。 - 前記サブバンドに関する前記パイロット推定値に基づいて前記第1の集合内のサブバンドの各々に関するチャネル推定値を導き出すための手段をさらに具備する、請求項19に記載の装置。
- 前記第2の伝送エンティティから前記第2のサブバンド集合で伝送された第2のパイロット信号を受信するための手段と、
前記第2の集合内のサブバンドの各々に関するパイロット推定値を得るために前記第2のパイロット信号を処理するための手段と、をさらに具備する、請求項19に記載の装置。 - 無線マルチキャリヤ通信システムにおける端末であって、
第1のサブバンド集合で受信したパイロット信号を処理する機能を有する受信装置であって、前記第1のサブバンド集合は、第1の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用し、さらに第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含する受信装置と、
前記第1の集合内のサブバンドの各々に関するパイロット推定値を得るために前記パイロット信号を処理する機能を有する少なくとも1つのパイロットプロセッサと、を具備する端末。 - 無線マルチキャリヤ通信システムにおいてダウンリンクで受信したパイロットを処理するための、コンピュータによって読取可能な媒体であって、プロセッサによって実行されたときに、
第1の伝送エンティティが第1のサブバンド集合で伝送した第1のパイロット信号を受信するステップであって、前記第1のサブバンド集合は、前記第1の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用し、さらに第2の伝送エンティティがパイロット伝送のために使用する第2のサブバンド集合と互いに素であり、前記第1の集合内の隣接する各対のサブバンドは、前記システム内の無線チャネルのコヒーレンス帯域幅よりも小さいか又は前記コヒーレンス帯域幅と等しい周波数スパンを包含するステップと、
前記第1の集合内のサブバンドの各々に関するパイロット推定値を得るために前記第1のパイロット信号を処理するステップと、を前記プロセッサに実行させる命令を具備する、コンピュータによって読取可能な媒体。
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