(57)【要約】  各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける基地局が開示される。基地局のリソース管理部は、ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、全データ送信帯域の一部周波数帯域を、ユーザ端末毎にオフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定し、該決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示する。
2008078357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法において、
ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定するステップ、
ユーザ端末毎に、前記決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
前記パイロット信号のパターンとしてCAZAC系列を用いる、
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記指示ステップは、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出するステップ、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする請求項２記載の無線通信方法。
【請求項４】
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、互いに重なっていないパイロット信号の周波数成分を加算するステップ、
加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする請求項１または３記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記指示ステップは、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出するステップ、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするよう指示し、且つ、前記全周波数帯域とユーザ端末のパイロット送信帯域とが重ならない帯域に対し、パイロット信号の反対側帯域の周波数成分をコピーするようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする請求項２記載の無線通信方法。
【請求項６】
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザ端末のパイロット送信帯域に応じた周波数成分とパイロット信号のレプリカ
を乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より該ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする請求項５記載の無線通信方法。
【請求項７】
１フレームに偶数個のパイロットブロックが存在する場合、あるユーザ端末には全ブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロット信号に−１を乗算するよう指示するステップ、
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザのパイロット信号が残るように全ブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施すステップ、
演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より前記ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項８】
移動局の伝搬路情況を取得するステップ、
伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知するステップ、
を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項９】
各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行うステップ、
を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項１０】
各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムの基地局において、
ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定し、該決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するリソース管理部、
を有することを特徴とする基地局。
【請求項１１】
前記パイロット信号のパターンとしてCAZAC系列を用いる、
ことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１２】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１３】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎にユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示
すると共に、該パイロット信号の前記周波数オフセットに相当するサブキャリア周波数成分をパイロット信号の反対側帯域に移動するようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１４】
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
前記複数のパイロット信号が互いに重なっていないパイロット信号部分の周波数成分を加算する加算部、
加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする請求項１０または１２記載の基地局。
【請求項１５】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするよう指示し、且つ、前記全周波数帯域とユーザ端末のパイロット送信帯域とが重ならない帯域に対し、パイロット信号の反対側帯域の周波数成分をコピーするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項１４記載の基地局。
【請求項１６】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎にユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号の前記周波数オフセットに相当するサブキャリア周波数成分を、パイロット信号の反対側帯域にコピーするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１７】
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
所定ユーザ端末のパイロット送信帯域に応じた周波数成分とパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする請求項１５記載の基地局。
【請求項１８】
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
前記リソース管理部が、あるユーザ端末には全パイロットブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロットブロックのパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロットブロックのパイロット信号に−１を乗算するよう指示するとき、所定ユーザのパイロット信号が残るように全パイロットブロックの
パイロット信号に加減算の演算処理を施す加減算部、
演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項１９】
前記リソース管理部は移動局の伝搬路情況を取得し、伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知する、
ことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項２０】
前記リソース管理部は、各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行う、
ことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
【請求項２１】
各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムのユーザ端末において、
基地局より上りリンクリソース情報を受信する受信部、
該上りリンクリソース情報の指示に従ってパイロットを生成するパイロット生成部を備え、該パイロット生成部は、
該リソース情報に基づいてパイロット信号として所定系列長、系列番号のCAZAC系列を発生するCAZAC系列発生部、
時間領域のパイロット信号であるCAZAC系列を周波数領域のパイロット信号に変換する第１の変換部、
パイロット信号のサブキャリア成分を前記リソース情報に含まれる周波数オフセット情報に基づいてマッピングするサブキャリアマッピング部、
サブキャリアマッピングされたパイロット信号を時間領域の信号に変換する第２の変換部、
前記第１の変換の前、あるいは前記第２の変換の後に、前記リソース情報に含まれるシフト量に基づいてCAZAC系列を巡回シフトする巡回シフト部、
を備えたことを特徴とするユーザ端末。
【請求項２２】
第１、第２のユーザ宛のデータ信号をそれぞれ第１、第２サブキャリア群を用いて送信し、該第１、第２のユーザ宛のパイロット信号を該ユーザ宛のデータ信号に対して時間的に多重して送信する無線通信システムにおいて、
前記複数のユーザのうち第１のユーザ宛のパイロット信号を配置する周波数と前記複数のユーザのうち第２のユーザ宛のパイロット信号を配置する周波数とを異ならせる、
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法及び基地局並びにユーザ端末に係わり、特に、各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法及び基地局並びにユーザ端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラーシステムなどの無線通信システムにおいては受信側で既知のパイロット信号を用いてタイミング同期や伝搬路推定(チャネル推定)を行い、それに基づいてデータの復調を行うことが一般的である。また、チャネル品質に応じて変調方式や符号化率などを適応的に変化させることによりスループットの向上を図る適応変調方式においては、最適な変調方式や最適な符号化率を決定するためにチャネル品質、例えば信号対干渉電力比 SIR（Signal to Interference Ratio）などの推定を行う際にもパイロット信号を利用する。
広帯域の無線通信におけるマルチパスによる周波数選択性フェージングに強い無線アクセス方式として、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式がある。しかし、OFDMは送信信号のPAPR（Peak to Average Ratio）が大きいという問題があり、端末の電力効率という観点から考えると、上りリンク伝送方式としては不向きである。そのため、次世代のセルラーシステムである3GPP LTEでは上りリンク伝送方式としてシングルキャリア伝送を行い、受信側で周波数等化を行う（非特許文献１）。シングルキャリア伝送は時間軸上のみで送信データやパイロット信号を多重することを意味し、周波数軸上でデータやパイロット信号を多重するOFDMに比べてPAPRを大幅に小さくすることが可能である。【０００３】
・シングルキャリア伝送
図２３はシングルキャリア伝送のフレームフォーマット例、図２４は周波数等化の説明図である。フレームは、それぞれNサンプルよりなるデータDataとパイロットPilotを時分割多重して構成されており、図２３では１フレームに２つのパイロットブロックが挿入されている。周波数等化に際して、データ/パイロット分離部１はデータDataとパイロットPilotを分離し、第１のFFT部２はNサンプルデータにFFT処理を施してN個の周波数成分を発生してチャネル補償部３に入力する。第２のFFT部４はNサンプルパイロットにFFT処理を施してN個の周波数成分を発生し、チャネル推定部５は該N個の周波数成分と既知パイロットのN個の周波数成分を用いて周波数毎にチャネル特性を推定してチャネル補償信号をチャネル補償部３に入力する。チャネル補償部３は第１のFFT部２から出力するN個の周波数成分に周波数毎にチャネル補償信号を乗算してチャネル補償し、IFFT部６はチャネル補償されたN個の周波数成分にIFFT処理を施して時間信号に変換して出力する。【０００４】
・CAZAC系列
シングルキャリア伝送において受信側で周波数等化を行う場合、周波数領域でチャネル推定を精度良く行うために、パイロット信号が周波数領域において一定振幅であること、換言すれば、任意の周期的時間シフトの自己相関が0であることが望ましい。一方でPAPRの観点から時間領域においても一定振幅であることが望ましい。これらの特性を実現するパイロット系列として、CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto Correlation)系列があり、3GPP LTEでは上りリンクパイロットとしてこのCAZAC系列を適用することが決まっている。CAZAC系列は理想的な自己相関特性を持つため、同じ系列から巡回シフトしたものは互いに直交する。3GPP LTEでは巡回シフト量が異なるCAZAC系列を使って異なるユーザのパイロット信号あるいは同じユーザで異なるアンテナのパイロット信号を多重する方法を
CDM（Code Division Multiplex）と称している。【０００５】
典型的なCAZAC系列であるZadoff-Chu系列は(1)式で表される（非特許文献２）。
【数１】
2008078357.tif 000003
ここで、kとLは互いに素で、それぞれ系列番号、系列長を表す。nはシンボル番号で、qは任意の整数、L%2はLを2で割ったときの余りであり、Lmod(2)と表記される場合もある。Lの素因数分解を
【数２】
2008078357.tif 000004
とすると(giは素数)、Lと互いに素であるLよりも小さい自然数の個数φ（L）すなわちCAZAC系列の系列数は、次式
【数３】
2008078357.tif 000005
で与えられる。具体的に、L=12であれば、L=12=22×31であるため、g1=2、e1=2,g2＝3、e2=1であり、(3)式より, CAZAC系列の系列数kは4となる。このため、Ｌが大きく、かつ、素因数が少ないほど系列数が多くなる。換言すれば、Lが素数であればCAZAC系列の系列数kは（L−1）となる。【０００６】
CAZAC系列ZCk(n)をcだけ巡回シフトさせたZCk (n−c)は次式
【数４】
2008078357.tif 000006
で表される。以下の(5)式
【数５】
2008078357.tif 000007
に示すとおり、ZCk(n)とZCk (n-c)との相関R(τ)はτ=c以外の点において0となるので、系列番号が同じ母系列ZCk(n)に異なる巡回シフト量を加えて出来た系列同士は互いに直交する。【０００７】
無線基地局において巡回シフトによるCDMで多重された複数のパイロットを受信した場合、母系列との相関を取ることにより、ピークの立つ場所からパイロットを切り分けることができる。巡回シフトの間隔が狭いほど、マルチパスや受信タイミングのずれに対する耐性が弱くなるので、可能な多重数には上限がある。巡回シフトによる多重数をPとする
と、p番目のパイロットに割り当てる巡回シフト量cpは例えば次式
【数６】
2008078357.tif 000008
により決めることができる（非特許文献３）。【０００８】
前述のように、3GPP LTEの上りリンクではパイロットとデータを時間多重してSC-FDMA方式で送信する。図２５はSC-FDMA送信部の構成図であり、７′はサイズNTXのDFT(Discrete Fourier Transformer)、８′はサブキャリアマッピング部、９′はサイズNFFTのIDFT部であり、１０はCP(Cyclic Prefix)挿入部である。なお、３GPP LTEでは処理量を抑えるためにNFFTを２のべき乗となる整数としサブキャリアマッピング後のIDFTをIFFTで置き換えられるようにしている。
母系列ZCk(n)に巡回シフトcを加える処理はDFT前あるいはIFFT後のどちらでもで可能である。IFFT後で行う場合はc×NFFT/NTxサンプル分巡回シフトすれば良い。本質的には同等な処理であるので、以降ではDFT前に巡回シフト処理する場合を例に説明を行う【０００９】
・従来技術の問題点
セル間干渉を小さくするために、セル間においてパイロットとして異なる系列番号のCAZAC系列を繰り返し用いる必要がある。繰り返し数が大きいほど、同じ系列を用いたセル間の距離が大きくなるため、深刻な干渉が発生する可能性が小さくなるからである。そのためにはCAZAC系列をたくさん確保することが必要となり、CAZAC系列の性質上、系列長Lを大きい素数にすることが求められる。図２６はセル間の干渉説明図であり、（A）のように使用可能なCAZAC系列数が２の場合には、隣接セル間で同一の系列番号のCAZAC系列を使用するためパイロットの深刻な干渉が発生する。また、（B）に示すようにCAZAC系列数が３の場合、隣接セル間で同一の系列番号のCAZAC系列を使用しないが、繰り返し数が３と小さいため、同一系列番号のCAZAC系列を使用するセル間距離が短く干渉の可能性が大きい。（C）に示すようにCAZAC系列数が７の場合、繰り返し数が７と大きくなるため、同一系列番号のCAZAC系列を使用するセル間距離が大きくなり次第に干渉の可能性は小さくなる。
ところで、3GPP LTEでは、図２７（Ａ）に示すようにデータの占有サブキャリア数を１２の倍数とし、パイロットのサブキャリア間隔を、送信効率を上げるためにデータのサブキャリア間隔の２倍としている。かかる場合、CAZAC系列の系列長Lを６とすると、系列数ｋは２となり隣接セルで同一系列番号のCAZAC系列を使用するためパイロットの干渉が発生する。また、系列長Ｌを５とするとｋは４となるがまだ少なく、しかも、図２７（Ｂ）に示すようにパイロットがカバーしないデータのサブキャリアが発生し、チャネル推定精度が劣化する。【００１０】
そこで、パイロット信号の送信帯域をデータの送信帯域よりも広くして送信することで、十分な系列長を確保することが考えられている(3GPP R1-060925, R1-063183)。図２８はかかるパイロット信号の多重数が２の場合の例である。系列長Lを１２にするとCAZAC系列は４個しか取れずセル間干渉が大きくなる（ｋ＝４）。そこで、系列長Lを素数１１にしている。Ｌ＝１１にすると、１０個のCAZAC系列が取れるようになり（ｋ＝１０）、セル間干渉を小さくすることができる。なお、系列長Lを１３以上にはできない。理由は１３以上にすると隣接の周波帯域と干渉を生じるからである。
異なるユーザのパイロット信号は巡回シフトによるCDMで多重される。すなわち、Ｌ＝１１のCAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc1を施したものをユーザ１のパイロットとして使用し、CAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc2を施したものをユーザ２のパイロットとして使用す
る。【００１１】
しかし、Ｌ＝１１のCAZAC系列ZCk(n)を巡回シフトしてユーザ１，２に使用する場合、図２８より明らかなようにユーザ１とユーザ２とでは、パイロットの送信周波数帯域とデータの送信周波数帯域の相対関係が異なり、チャネル推定精度が異なってしまう。即ち、ユーザ２のデータの送信周波数帯域のうちサブキャリア２３,２４がパイロットの送信周波数帯域から外れてしまい、該サブキャリアでのチャネル推定精度が劣化してしまう。
なお、図２８において現時点の3GPP LTE仕様に基づいてパイロットのサブキャリア間隔をデータのサブキャリア間隔の２倍としているが、サブキャリア間隔の比率が変わっても上記問題点は発生する。【００１２】
以上から、本発明の目的は、パイロット送信周波数帯域から外れてしまうデータサブキャリアのチャネル推定を精度良く行なえるようにすることである。
本発明の別の目的は、多重するユーザのパイロットとして、所定の系列（例えばCAZAC系列ZCk(n)）に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、各ユーザに割当てたサブキャリアのチャネル推定を精度良く行なえるようにすることである。
本発明の別の目的は、多重するユーザのパイロットとして所定のCAZAC系列に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、簡単な方法により各ユーザのパイロットを分離してチャネル推定を行なえるようにすることである。
本発明の別の目的は、伝搬路状況の悪いユーザであっても該ユーザのデータサブキャリアのチャネル推定精度を高めるようにすることである。
【非特許文献１】3GPP TR25814-700 Figure9.1.1-1
【非特許文献２】B.M. Popovic, "Generalized Chirp-Like Polyphase Sequences with Optimum Correlation Properties", IEEE Trans. Info. Theory, Vol. 38, pp.1406-1409, July 1992.
【非特許文献３】3GPP R1-060374, "Text Proposal On Uplink Reference Signal Structure", TI Instruments
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法及び基地局並びにユーザ端末である。
・無線通信方法
本発明の無線通信方法は、ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、全データ送信帯域の一部周波数帯域を、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定するステップ、ユーザ端末毎に、前記決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するステップを有している。
前記指示ステップは、ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出するステップ、CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示するステップを有している。
基地局において、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、互いに重なっていないパイロット信号の周波数成分を加算するステップ、加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップを備えている。
本発明の無線通信方法は、更に、移動局の伝搬路情況を取得するステップ、伝搬路状況
の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知するステップを有している。あるいは、本発明の無線通信方法は、更に、各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行うステップを有している。
【００１４】
・基地局
本発明の基地局は、ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、全データ送信帯域の一部周波数帯域を、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定し、該決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するリソース管理部を有している。
基地局において、前記リソース管理部は、ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示する指示部を有している。
基地局は更にユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、該チャネル推定部は、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、前記複数のパイロット信号が互いに重なっていないパイロット信号部分の周波数成分を加算する加算部、加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部を備えている。
前記リソース管理部は移動局の伝搬路情況を取得し、伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知する。あるいは、前記リソース管理部は各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を実行する。
・ユーザ端末
無線通信システムのユーザ端末は、基地局より上りリンクリソース情報を受信する受信部、該上りリンクリソース情報の指示に従ってパイロットを生成するパイロット生成部を備え、該パイロット生成部は、該リソース情報に基づいてパイロット信号として所定系列長、系列番号のCAZAC系列を発生するCAZAC系列発生部、時間領域のパイロット信号であるCAZAC系列を周波数領域のパイロット信号に変換する第１の変換部、パイロット信号のサブキャリア成分を前記リソース情報に含まれる周波数オフセット情報に基づいてマッピングするサブキャリアマッピング部、サブキャリアマッピングされたパイロット信号を時間領域の信号に変換する第２の変換部、前記第１の変換の前、あるいは前記第２の変換の後に、前記リソース情報に含まれるシフト量に基づいてCAZAC系列を巡回シフトする巡回シフト部を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の原理説明図である。
【図２】本発明の第２の原理説明図である。
【図３】本発明の第３の原理説明図である。
【図４】dサブキャリア分の周波数オフセットと(c2−s(k,d,L))の巡回シフトを実現する送信側のパイロット生成処理説明図である。
【図５】サブキャリアマッピング部のオフセット説明図である。
【図６】受信側のチャネル推定処理説明図である。
【図７】第２のパイロット生成処理説明図である。
【図８】送信側におけるコピー方法説明図である。
【図９】受信側の第２のチャネル推定処理説明図である。
【図１０】フレーム構成図である。
【図１１】パイロット分離法の説明図である。
【図１２】受信側の第３のチャネル推定処理説明図である。
【図１３】移動局の構成図である。
【図１４】パイロット生成部の構成図である。
【図１５】基地局の構成図である。
【図１６】チャネル推定部の構成図である。
【図１７】第２のパイロット生成処理及びチャネル推定処理を行なうパイロット生成部およびチャネル推定部の構成図である。
【図１８】第３のパイロット生成処理及びチャネル推定処理を行なうパイロット生成部およびチャネル推定部の構成図である。
【図１９】多重数が４の場合の周波数割当説明図である。
【図２０】フレーム毎に各ユーザに割り当てる送信帯域を切り替えるようにホッピング制御する説明図であり、奇数番目のフレームにおける割り当て説明図である。
【図２１】フレーム毎に各ユーザに割り当てる送信帯域を切り替えるようにホッピング制御する説明図であり、偶数番目のフレームにおける割り当て説明図である。
【図２２】ホッピング制御する場合のパイロット生成部の構成図である。
【図２３】シングルキャリア伝送のフレームフォーマット例である。
【図２４】周波数等化の説明図である。
【図２５】SC-FDMA送信部の構成図である。
【図２６】セル間の干渉説明図である。
【図２７】従来のデータ送信帯域とパイロット送信帯域の第１の説明図である。
【図２８】従来のデータ送信帯域とパイロット送信帯域の第２の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
(Ａ)本発明の原理
図１（A)に示すように、CAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc1を施したものをユーザ１のパイロットとして使用し、CAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc2を施したものをユーザ２のパイロットとして使用すると、図２８で説明したように、ユーザ２のデータの送信周波数帯域のうちサブキャリア２３,２４がパイロットの送信周波数帯域から外れてしまい、該サブキャリアでのチャネル推定精度が劣化してしまう。なお、図１において、DFT｛ZCk(n−c1)｝、DFT｛ZCk(n−c2)｝はそれぞれ、L＝１１のCAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc1、c2を施し、しかる後ZCk(n−c1)、ZCk(n−c2)にDFT処理を施して得られた周波数領域のパイロットである。
そこで、図１（B）に示すように、それぞれのユーザについてデータの送信帯域に応じてパイロットに周波数オフセットを持たせて多重すればパイロットの送信帯域が常にデータの送信帯域をカバーするようになる。図1（B)の例では、ユーザ２のパイロットDFT｛ZCk(n−c2)｝を１サブキャリア分オフセットすれば良い。
しかし、パイロットDFT｛ZCk(n−c2)｝をオフセットすると、受信側において受信パイロットと既知パイロットのレプリカZCk(n)との相関がτ=c2でピークにならずピーク位置がずれてしまい、パイロットを正しく復元できず結果的にチャネル推定ができなくなる。以下、相関ピーク位置がずれる理由を説明する。【００１７】
・周波数オフセットと時間領域の巡回シフトの関係
まず、周波数オフセットと時間領域の巡回シフトの関係について説明する。CAZAC系列ZCk (n)にDFT変換を施した結果をF(m)とすれば、F(m)は次式
【数７】
2008078357.tif 000009
で表現される。この(7)式と(4)式とを用いて変形すると次式
【数８】
2008078357.tif 000010
が成り立つ。なお、d(modL)はdをLで割った余りである。
(8)式から分かるように、時間領域においてCAZAC系列に巡回シフトcを加えることは、周波数領域においてdサブキャリア分巡回シフトとの位相回転を加えることと同等である。ここで、kとLは互いに素であるので、c(<L)はkとdによって一意的に決まる。cがk,d,Lによって決まることを分かり易く示すため改めてc=s(k,d,L)とおく。表１はＬ＝１１の場合の種々のs(k,d,L)とkの組み合わせに応じたcの値を示すものである。例えば、ｋ＝１、ｄ＝１、Ｌ＝１１であればｃ＝１、ｋ＝２，ｄ＝１、Ｌ＝１１であればｃ＝６である。
【表１】
2008078357.tif 000011
【００１８】
以上より、図２（Ａ）に示すようにパイロット２について1サブキャリア分の周波数オフセットを加えることは、図２（Ｂ）に示すように、周波数領域において1サブキャリア分の巡回シフトを加えた後、サブキャリア1における成分p11をサブキャリア12に移動させることに相当する。この結果、(8)式より、パイロット２の相関ピーク位置((5)式参照)がs(k,d,L)だけずれてしまう（τ=c2+ s(k,d,L)）。パイロット１の相関ピーク位置(τ=ｃ1)はずれないからパイロット２とパイロット1の相関ピーク位置がs(k, d=1,L=11)だけ相対的に変化し、受信側でパイロットを正しく復元できず結果的にチャネル推定ができなくなる。
相関ピーク位置を従来通りにするには、巡回シフト量をc2から(c2−s(k,d,L))に変更すれば良い。即ち、図３(Ａ)に示すようにパイロット２に、dサブキャリア分(図ではd=1)の周波数オフセットと、(c2−s(k,d,L))の巡回シフトの両方を加えれば、パイロット１，２の関係は図３(Ｂ)に示すようになる。以上のようにすれば、パイロット１，２の各相関ピーク位置がずれず、受信側でパイロットを正しく復元できるようになり、チャネル推定精度を向上できる。すなわち、図１（Ａ）の周波数オフセットする前と同様に相関ピーク値の位置(τ=ｃ1，τ=c2)によってパイロット１とパイロット２を分離することができる。【００１９】
（a）第１のパイロット生成処理及びチャネル推定処理
図４は図３で説明したdサブキャリア分の周波数オフセットと(c2−s(k,d,L))の巡回シフトを実現する送信側のパイロット生成処理説明図である。
CAZAC系列発生部１１は例えばＬ＝１１のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)をc2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L=11）のDFT部１３はZCk(n−c2＋s(k,d,L))にDFT演算処理を施してパイロットDFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L))｝を発生する。サブキャリアマッピング部１４は周波数領域の１１個のパイロット成分p1〜p11をdサブ
キャリア分(図ではd=1)だけオフセットしてIFFT部１５に入力する。
図５はサブキャリアマッピング部１４のオフセット説明図であり、(Ａ)はオフセットなしの場合（d=０)であり、サブキャリアマッピング部１４は１１個のパイロット成分p1〜p11をIFFT部１５の周波数fi, fi+1, fi+2,,,fi+10の端子に入力し、その他の端子に０を入力する。(Ｂ)はオフセット有りの場合（d=１)であり、サブキャリアマッピング部１４は１１個のパイロット成分p1〜p11をIFFT部１５の周波数 fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11の端子に入力し、その他の端子に０を入力する。NFFTサイズ（例えばNFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIDFT演算処理を施して時間領域信号に変換し、CP(Cyclic Prefix)挿入部１６は干渉防止用のサイクリックプレフィックスを付加して出力する。（C）はオフセット有りの場合(d=1)の別の実現例である。この場合、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)をc2だけ巡回シフトしてZCk(n−c2)を発生してDFT部１３に入力する。DFT部１３はZCk(n−c2)にDFT演算処理を施してパイロットDFT｛ZCk(n−c2)｝を発生する。サブキャリアマッピング部14はパイロット成分p2〜p11をIFFT部fi+1, fi+2,,,fi+10の端子に入力し、パイロット成分p1をIFFT部fi+11の端子に入力する。【００２０】
図６は受信側のチャネル推定処理説明図である。
チャネル推定部には、ユーザ１及びユーザ２からそれぞれ送信されたパイロット１とパイロット２（図３(B)参照）が空中で多重されてサブキャリア周波数 fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11のサブキャリア成分(p1〜p12)となって入力する。サブキャリア加算部５２は、お互いに重なっていないサブキャリア成分p12とp1を加算し、加算結果を新たにサブキャリア周波数f1のサブキャリア成分p1とする。
レプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号（巡回シフト量零の既知のCAZAC系列ZCk(n)にDFT演算処理を施したもの）qiと受信パイロット信号piとをサブキャリア毎に乗算し、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域の遅延プロファイルを出力する。時間領域の遅延プロファイルは、長さLサンプルで、ｔ=c1，ｔ=c2において相関ピークを有するから、プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2で相関ピークを分離してユーザ１、２用の長さL/2サンプルのプロファイルPRF1、PRF2を発生する。LサイズのDFT部５６aは、L/2の長さのプロファイルPRF1の両側それぞれにL/4個のゼロを挿入して長さLにしてDFT演算を行なう。これにより、DFT部５６aよりサブキャリア周波数 fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10におけるユーザ1のチャネル推定値h1〜h11が得られる。同様に、LサイズのDFT部５６bは、L/2サンプルの長さのプロファイルPRF2の両側それぞれにL/4個のゼロを挿入して長さLにしてDFT演算を行なう。これにより、DFT部５６bよりサブキャリア周波数fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11におけるユーザ２のチャネル推定値h2〜h12が得られる。ただし、サブキャリア加算部５２においてp1とp12を加算してサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分としているから、DFT部５６bから出力するサブキャリア周波数fiのチャネル推定値をサブキャリア周波数fi+11のチャネル推定h12とする。
以上より、パイロット１とパイロット２それぞれについて伝播状況による歪みが小さければ、図６のように受信側ではお互いに重なっていない成分を加算してから、レプリカを乗算した後時間領域の遅延プロファイル上で完全直交の形で分離できる。伝播状況による歪みが大きい場合、サブキャリア加算を省略して直接レプリカ乗算後に時間領域の遅延プロファイル上で分離しても良い。【００２１】
（ｂ）第２のパイロット生成処理及びチャネル推定処理
上記第１のチャネル推定処理においては、お互いに重なっていないサブキャリア成分p12とp1を加算し、加算結果をサブキャリア周波数fiの成分とみなした。しかし、受信信号のサブキャリア周波数fiのキャリア成分がすでにp12とp1を加算した値になっていれば、受信側でサブキャリア加算する必要はない。
図７は第２のパイロット生成処理説明図であり、（A）はユーザ１、ユーザ２のデータサブキャリアを示す。
送信側(ユーザ１)は、図７(B)に示すようにパイロット１のサブキャリア周波数fiのサ
ブキャリア成分p1をサブキャリア周波数fi+11のサブキャリア成分となるようにコピーし、また、図７(C)に示すようにユーザ２はパイロット２のサブキャリア周波数fi+11のサブキャリア成分p12をサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分となるようにコピーして送信する。これにより、図7(D)に示すようにこれらパイロットが多重されて受信側により受信され、受信信号のサブキャリア周波数f1のキャリア成分がp1とp12を加算した値になっており、サブキャリア周波数のキャリア成分もp1とp12を加算した値になっており、受信側のサブキャリア加算が不要になる。【００２２】
図８は送信側におけるコピー方法説明図であり、(Ａ)はユーザ１におけるパイロット１のコピー方法であり、サブキャリアマッピング部１４は、パイロット１のサブキャリア周波数fiのキャリア成分p1がサブキャリア周波数fi+11のサブキャリア成分でもあるようにIFFT部１５の周波数fi+11の端子にも入力している。(Ｂ)はユーザ２におけるパイロット２のコピー方法であり、サブキャリアマッピング部１４は、パイロット１２のサブキャリア周波数fi+11のキャリア成分p12がサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分でもあるようにIFFT部１５の周波数fiの端子にも入力している。（C）はユーザ2におけるパイロット２のコピー方法の別の実現例であり、図５(C)に対応している。【００２３】
図９は受信側のチャネル推定処理説明図である。チャネル推定部には、ユーザ１及びユーザ２からそれぞれ送信されたパイロット１とパイロット２（図７(B,(C))参照）が空中で多重されてサブキャリア周波数fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11のサブキャリア成分(p1〜p12)となって入力する(図７（D）)。
ユーザ１用のレプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi(p1〜p11)とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４、相関分離部５５、DFT部５６は図６と同様の処理を行なってユーザ1のチャネル推定値h1〜h11を発生する。
一方、ユーザ２用のレプリカ信号乗算部５３′はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi（p2〜p12）とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４′、相関分離部５５′、DFT部５６′はユーザ１と同様の処理を行なってユーザ２のチャネル推定値h2〜h12を発生する。【００２４】
（ｃ）第３のパイロット生成処理及びチャネル推定処理
上記第１のチャネル推定処理においては、相関分離部５５においてユーザ１のパイロット成分とユーザ２のパイロット成分を分離しているが、図１０に示すように１フレームに例えば２個のパイロットブロックが含まれている場合には以下のようにして分離できる。図１１はパイロット分離法の説明図であり、(A)はユーザ１、ユーザ２のデータサブキャリアを示す。
ユーザ１、ユーザ２の最初のパイロット１（=DFT｛ZCk(n−c1)｝）、パイロット２（=DFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L))｝）の各サブキャリア成分に（Ｂ），（Ｃ）に示すように、＋１を乗算して送信し、次のパイロット１、パイロット２の各サブキャリア成分に（Ｄ），（Ｅ）に示すように、それぞれ＋１、−１を乗算して送信する。
これにより、受信側は、最初、以下のパイロット多重信号
DFT｛ZCk(n−c1)｝×(＋1)＋DFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L)) ×(＋1)
を受信し、次に、以下のパイロット多重信号
DFT｛ZCk(n−c1)｝×(＋1)＋DFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L)) ×(−1)
を受信する。
したがって、受信側でユーザ１のパイロットを発生するには、最初のパイロット多重信号に次のパイロット多重信号を加算すればよい。すなわち、パイロット２の極性が異なっているため、加算によりパイロット２が打ち消され、パイロット１が残る。また、受信側でユーザ２のパイロットを発生するには、最初のパイロット多重信号から次のパイロット多重信号を減算すればよい。すなわち、パイロット１の極性が同じであるため、減算によ
りパイロット１が打ち消され、パイロット２が残る。【００２５】
図１２は受信側のチャネル推定処理説明図である。チャネル推定部には、ユーザ１及びユーザ２からそれぞれ送信されたパイロット１とパイロット２（図１１(B),(C)；（D）,(E))参照）が空中で多重されてサブキャリア周波数 fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11 のサブキャリア成分(p1〜p12)となって入力する。
ブロック間サブキャリア演算部６１は、第１受信パイロット信号を受信して保存する。ついで、ブロック間サブキャリア演算部６１は、ユーザ１のパイロットを発生する場合、第２受信パイロット信号を受信すれば、第１、第２受信パイロット信号をサブキャリア毎に加算し、パイロット１のサブキャリアfi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10のキャリア成分p1〜p11を発生する。ユーザ１用のレプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi(p1〜p11)とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４、相関分離部５５、DFT部５６は図６と同様の処理を行なってユーザ1のチャネル推定値h1〜h11を発生する。なお、精度は落ちるがレプリカ信号乗算結果をチャネル推定値h1〜h11とすることもできる。
一方、ユーザ２のパイロットを発生する場合、ブロック間サブキャリア演算部６１は、第１、第２受信パイロット信号をサブキャリア毎に減算し、パイロット２のサブキャリアfi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11のキャリア成分p2〜P12を発生する。ユーザ２用のレプリカ信号乗算部５３′はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi(p2〜p12)とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４′、相関分離部５５′、DFT部５６′はユーザ１と同様の処理を行なってユーザ２のチャネル推定値h2〜h12を発生する。
以上では、パイロットブロック数が2の場合であるが、パイロットブロック数が偶数個の場合にも、上記第３のパイロット生成処理及びチャネル推定処理を適用することができる。かかる場合、基地局はあるユーザ端末に全ブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロット信号に−１を乗算するよう指示する。そして、基地局が、各ユーザ端末から送信されたパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザ端末(ユーザ端末1または2)からのパイロット信号のみが残るように全ブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施し、演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算し、レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より前記ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定する。【００２６】
（B）移動局
図１３は移動局の構成図である。
上り送信データが発生した場合、移動局（ユーザ端末）は基地局にリソース割り当て要求を行い、該要求により基地局は移動局の伝搬路状態に基づいてリソース割当を行い、リソース割当情報を移動局に通知する。移動局は通知されたデータとパイロットを送信する。すなわち、無線部２１は基地局から受信した無線信号をベースバンド信号にして受信信号ベースバンド処理部２２に入力する。ベースバンド処理部２２は受信信号よりデータ、その他の制御情報を分離すると共に、リソース割当情報を分離して送信リソース管理部２３に入力する。リソース割当情報には、データの送信周波数帯域、タイミング、変調方式などに加えて、パイロットの送信周波数帯域、パイロットとして使用するCAZAC系列の系列番号及び系列長L、巡回シフト量、周波数オフセット量dなどが含まれる。
送信リソース管理部２３はデータ、制御情報の送信処理に必要な情報をデータ処理部２４に入力し、パイロット生成/送信処理に必要な情報をパイロット生成部２５に入力する。データ処理部２４は、送信リソース管理部２３から入力する情報に基づいて、データ変調、シングルキャリア送信処理をデータや制御情報に施して出力し、パイロット生成部２５は送信リソース管理部２３からの指示に従って、CAZAC系列の発生、巡回シフト、周波数オフセットなどの処理を行なってパイロットを生成し、フレーム生成部２６は例えば図１０に示すように６データブロックと２パイロットブロックを時分割多重してフレームを
作成して無線部２１より基地局に向けて送信する。【００２７】
図１４はパイロット生成部２５の構成図であり、図３で説明した第１のパイロット生成処理にしたがってパイロットを生成する場合の構成図であり、（A）はDFT前に巡回シフトを行う場合の構成図、(B)はIFFT後に巡回シフトを行う場合の構成図である。
図１４（A）において、送信リソース管理部２３は基地局から受信したリソース割当情報に含まれるパイロット生成、送信に必要なパラメータ(CAZAC系列番号、系列長、巡回シフト両、周波数オフセット)を各部に入力する。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。例えば、図３（B）のパイロット１であれば、巡回シフト部１２はZCk(n)をc1だけシフトしてZCk(n−c1)を発生し、パイロット２であれば、c2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。サブキャリアマッピング部１４は指示された周波数オフセット量dに基づいて、パイロットのマッピング位置を制御して周波数オフセットし、NFFTサイズ（NFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIFFT演算処理を施して時間領域信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。
図１４（Ｂ）は、巡回シフトをIFFT後に行なう場合のパイロット生成部２５の構成図であり、巡回シフト部１２は、c×NFFT/NTxサンプル分巡回シフトすることにより、図１４（Ａ）と全く同じ結果が得られる。【００２８】
(Ｃ) 基地局
図１５は基地局の構成図である。
上り送信データが発生すると移動局（ユーザ）は、基地局との間で通信リンク確立の手順を実行し、この手順の過程で基地局に伝搬路情況を送信する。すなわち、移動局は基地局から送信される共通パイロットを受信して無線測定(SIRあるいはSNR測定)し、無線測定結果を伝搬路情況として基地局に報告する。例えば、基地局は伝送帯域を複数の送信周波数帯域に分割し、送信周波数帯域毎に共通パイロットを送信し、移動局は送信周波数帯域毎に無線測定し、測定結果を基地局に送る。基地局は、移動局より伝搬路情況を取得すると共にリソース割り当て要求を受信すると、該移動局の伝搬路情況に基づいてリソースを割当ててリソース割当情報を移動局に送る。
無線部３１は移動局から受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、分離部３２はデータ/制御情報とパイロットを分離し、データ/制御情報をデータ処理部３３に入力し、パイロットをチャネル推定部３４に入力する。データ処理部３３及びチャネル推定部３４は、図２４に示す周波数等化構成を備えている。
データ処理部３３は通信リンク確立時に移動局から送信された伝搬路情況データを復調して上りリンク（uplink）リソース管理部３５に入力する。上りリンクリソース管理部３５は、伝搬路情況に基づいてリソース割り当てを行い、リソース割当情報を作成して下り信号ベースバンド処理部３６に入力する。リソース割当情報には、データの送信周波数帯域、タイミング、変調方式などに加えてパイロットの送信周波数帯域、パイロットとして使用するCAZAC系列の系列番号及び系列長L、巡回シフト量、周波数オフセット量dなどが含まれる。下り信号ベースバンド処理部３６は下りデータや制御情報及びリソース割当情報を時分割多重して無線部３１より送信する。
移動局はリソース割当情報を受信すれば図１３、図１４で説明した処理を行なって、データとパイロットで構成されたフレームを送信する。
チャネル推定部３４は分離部３２で分離されて入力されたパイロットを用いて図６で説明した第１のチャネル推定処理を行い、チャネル推定値をデータ処理部３３に入力する。データ処理部３３はチャネル推定値に基づいてチャネル補償を行い、チャネル補償結果に
基づいてデータの復調を行う。なお、上りリンクリソース管理部３５は、巡回シフト量算出部３５aとリンク割当情報指示部３５bを備えている。【００２９】
図１６はチャネル推定部３４の構成図であり、図６と同一部分には同一符号を付している。
DFT部５１は分離部３２から入力されるパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換する。サブキャリア加算部５２はお互いに重なっていないサブキャリア成分p12とp1を加算し、加算結果を新たにサブキャリア周波数f1のサブキャリア成分p1とする。
レプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号qiと受信パイロット信号piとをサブキャリア毎に乗算し、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号を出力する。プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2でIDFT出力信号を分離し、ユーザ１からの受信信号であれば、プロファイルPRF1(図６参照)を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF1にDFT演算を施してチャネル推定値h1〜h11を出力する。一方、ユーザ２からの受信信号であれば、プロファイル抽出部５５はプロファイルPRF2を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF2にDFT演算を施してチャネル推定値h2〜h12を出力する。【００３０】
(Ｄ)第２のパイロット生成部及びチャネル推定部
図１７（Ａ）は図７で説明した第２のパイロット生成処理を行なうパイロット生成部の構成図であり、図１４(Ａ)のパイロット生成部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリアマッピング部１４で周波数オフセット量ｄに基づいたサブキャリアマッピングと、所定サブキャリアのパイロット成分のコピーの２つの動作を実行する点であり、他の動作は同じである。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。例えば、図７（B）のユーザ１用のパイロット１であれば、巡回シフト部１２はZCk(n)をc1だけシフトしてZCk(n−c1)を発生し、ユーザ２用のパイロット２であれば、c2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。
サブキャリアマッピング部１４は、送信リソース管理部２３から指示されたコピー情報と周波数オフセット情報に基づいてサブキャリアマッピングを行なう。例えば、図７（Ｂ）のユーザ１のパイロット１に対して、図８(Ａ)に示すサブキャリアマッピング処理を行い、図７（Ｃ）のユーザ２のパイロット２に対しては、図８(Ｂ)に示すサブキャリアマッピング処理を行なう。NFFTサイズ（例えばNFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIFFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。【００３１】
図１７（Ｂ）は図９で説明した第２のチャネル推定処理を行なうチャネル推定部３４の構成図であり、図１６のチャネル推定部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリア加算部５２を削除した点、およびレプリカ信号乗算部５３の乗算処理である。
DFT部５１は分離部３２から入力されるパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換する。レプリカ信号乗算部５３は、ユーザ１からのパイロット１を受信するのであれば、DFT部５１から出力する受信パイロットのサブキャリアfi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10の成分p１〜p11とレプリカ信号q１〜q11を乗算し、ユーザ２からのパイロット２を受信するのであれば、DFT部５１から出力する受信パイロットのサブキャリアfi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11の成分p2〜p12とレプリカ信
号を乗算する。
以後、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域の遅延プロファイルを出力する。プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2でIDFT出力信号を分離し、ユーザ２からのパイロット信号であれば、プロファイルPRF1(図６参照)を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF1にDFT演算を施してチャネル推定値h1〜h11を出力する。一方、ユーザ１からの受信信号であれば、プロファイル抽出部５５はプロファイルPRF2を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF2にDFT演算を施してチャネル推定値h2〜h12を出力する。【００３２】
(Ｅ)第３のパイロット生成部及びチャネル推定部
図１8（Ａ）は図１１で説明した第３のパイロット生成処理を行なうパイロット生成部の構成図であり、図１４(Ａ)のパイロット生成部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、極性付与部６１を追加した点であり、他の動作は同じである。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。例えば、図１１（B）、（Ｄ）のユーザ１用のパイロット１であれば、巡回シフト部１２はZCk(n)をc1だけシフトしてZCk(n−c1)を発生し、ユーザ２用のパイロット２であれば、c2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。
サブキャリアマッピング部１４は、送信リソース管理部２３から指示された周波数オフセット情報に基づいてサブキャリアマッピングを行なう。極性付与部６１は送信リソース管理部２３から指示された極性をサブキャリアマッピング部１４の出力に付してIFFT部１５に入力する。例えば、ユーザ１用のパイロット１であれば、第１、第２のパイロットブロックにおいて＋１の極性が指示されるから（図１１（B）、（Ｄ）参照）、極性付与部６１はサブキャリアマッピング部１４から出力する全キャリア成分に＋１を乗算してIFFT部１５に入力する。また、ユーザ２用のパイロット２であれば、第１のパイロットブロックにおいて＋１の極性が指示され、第２のパイロットブロックにおいて−１の極性が指示されるから（図１１（Ｃ）、（Ｅ）参照）、極性付与部６１はサブキャリアマッピング部１４から出力する全キャリア成分に第１のパイロットブロックにおいて＋１を乗算してIFFT部１５に入力し、第２のパイロットブロックにおいて−１を乗算してIFFT部１５に入力する。
NFFTサイズ（NFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIFFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。【００３３】
図１８（Ｂ）は図１２で説明した第３のチャネル推定処理を行なうチャネル推定部３４の構成図であり、図１６のチャネル推定部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリア加算部５２の代わりにブロック間サブキャリア加算部６２を設けた点である。
DFT部５１は分離部３２から入力される第１パイロットブロックのパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換し、ブロック間サブキャリア加算部６２は該パイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）を内蔵のメモリに保存する。しかる後、DFT部５１は分離部３２から入力される第２パイロットブロックのパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換してブロック間サブキャリア加算部６２に入力する。
ブロック間サブキャリア加算部６２は、ユーザ１からのパイロット１を受信するのであれば、保存してある第１パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）と第２パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）をサブキャリア毎に加算する。これにより多重されている他のユーザ(例えばユーザ２)からのパイロット信号成分が除去される。また、ブロック間サブキャリア加算部６２は、ユーザ２から
のパイロット２を受信するのであれば、保存してある第１パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）から第２パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）をサブキャリア毎に減算する。これにより多重されている他のユーザ(例えばユーザ１)からのパイロット信号成分が除去される。
レプリカ信号乗算部５３は、ユーザ１のパイロット１を受信するのであれば、ブロック間サブキャリア加算部６２が出力する受信パイロットのサブキャリアfi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10の成分p1〜p11とレプリカ信号q1〜q11を乗算し、ユーザ２のパイロット２を受信するのであれば、ブロック間サブキャリア加算部６２から出力する受信パイロットのサブキャリアfi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11の成分p2〜p12とレプリカ信号q1〜q11を乗算する。
以後、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号を出力する。プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2でIDFT出力信号を分離し、ユーザ１からのパイロット信号であれば、プロファイルPRF1(図６参照)を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF1にDFT演算を施してチャネル推定値h1〜h11を出力する。一方、ユーザ２からの受信信号であれば、プロファイル抽出部５５はプロファイルPRF2を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF2にDFT演算を施してチャネル推定値h2〜h12を出力する。【００３４】
（Ｆ）適応制御
前述のように、基地局より上りリンクリソース管理部３５(図１５)は、移動局の伝搬路情況に基づいて、パイロットの送信周波数帯域、CAZAC系列番号及び系列長L、巡回シフト量、周波数オフセットdなどを決定して移動局に通知する。また、基地局の上りリンクリソース管理部３５は、各移動局の伝搬路情況に基づいて送信周波数帯域における多重数も決定する。
図１９は多重数が４の場合の周波数割当説明図であり、ユーザ１に最初の１２サブキャリアを割り当て、ユーザ２に第２番目の１２サブキャリアを割り当て、ユーザ３に第３番目の１２サブキャリアを割り当て、ユーザ４に最後の１２サブキャリアを割り当てた場合であり、各ユーザのパイロットとして系列長L=19のCAZAC系列ZCk(n)を、巡回シフト量を変えて使用している。【００３５】
パイロットの周波数オフセットはユーザそれぞれのデータ送信帯域幅をできるだけカバーするように設定される。巡回シフト算出部３５a(図１５)は各ユーザの巡回シフト量を次式
【数９】
2008078357.tif 000012
に従って計算する。ここで、i，pはそれぞれデータ送信帯域番号とユーザ番号を表す。また、s(k,d,L)は系列番号k、系列長L、周波数オフセットによって生じる巡回シフト量を表し、次式
【数１０】
2008078357.tif 000013
の関係が成り立つ。p番目のユーザのcpは例えば次式
【数１１】
2008078357.tif 000014
により計算することができる。Pは巡回シフトによって多重されるパイロット数(ユーザ数)を表す。図１９の場合、ユーザ１〜ユーザ４の巡回シフト量c1〜c4は
c1＝0
c2＝[L/４]
c3＝[2・L/４]−s(k,d,L)
c4＝[3・L/４]−s(k,d,L)
となる。【００３６】
ところで、パイロット信号の受信方式によってはパイロットの送信帯域の両端のチャネル推定特性が悪く、中間部分のチャネル推定特性が良い場合がある。すなわち、図１９のサブキャリア１〜１２，３７〜４８の送信帯域でチャネル推定精度が悪く、サブキャリア１３〜２４，２５〜３６の送信帯域でチャネル推定精度が良い場合がある。
そこで、伝搬路情況が悪いユーザに中間のサブキャリア１３〜２４，２５〜３６の送信帯域を優先的に割り当て、伝搬路情況が良いユーザに両側のサブキャリア１〜１２，３７〜４８の送信帯域を割り当てる。このようにすれば、極端にチャネル推定精度が劣化するユーザがなくなる。図１９ではユーザ２、ユーザ３を中間の送信帯域に割り当てる例を示している。
また、図２０、図２１に示すようにフレーム毎に各ユーザに割り当てる送信帯域を切り替えるように制御（ホッピング制御）することができる。図２０は、奇数番目のフレームにおける割り当て説明図、図２１は偶数番目のフレームにおける割り当て説明図である。
奇数番目のフレームでは図２０に示すようにユーザ１、ユーザ４に両側のサブキャリア１〜１２，３７〜４８を割り当て、ユーザ２、ユーザ３に中間のサブキャリア１３〜２４，２５〜３６を割り当てる。また、偶数番目のフレームでは図２１に示すようにユーザ４、ユーザ１に中間のサブキャリア１３〜２４，２５〜３６を割り当て、ユーザ３、ユーザ２に両側のサブキャリア１〜１２，３７〜４８を割り当てる。なお、奇数番目のフレームでは、ユーザ３、ユーザ４のパイロットに周波数オフセットを掛け、偶数番目のフレームでは、ユーザ１、ユーザ２のパイロットに周波数オフセットを掛ける。このようにすれば、極端にチャネル推定精度が劣化するユーザがなくなる。【００３７】
図２２はホッピング制御する場合のパイロット生成部の構成図であり、図１４(Ａ)のパイロット生成部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、周波数オフセット切り替え制御部７１を追加した点であり、他の動作は同じである。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。周波数オフセット切り替え制御部７１は、送信リソース管理部２３から指示された周波数オフセット量dとホッピングパターンとに基づいて周波数オフセットするか否かを決定する。サブキャリアマッピング部１４は、周波数オフセットするか否かに従ってサブキャリアマッピングを行なう。NFFTサイズ（NFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIDFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。【００３８】
・発明の効果
以上本発明によれば、パイロット送信周波数帯域から外れてしまうデータ送信サブキャリアのチャネル推定を精度良く行なうことができる。
また、本発明によれば、多重するユーザのパイロットとして、所定の系列（例えばCAZAC系列ZCk(n)）に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、各ユーザに割当てたサブキャリアのチャネル推定を精度良く行なうことができる。
また、本発明によれば、多重するユーザのパイロットとして所定の系列に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、簡単な方法により各ユーザのパイロットを分離してチャネル推定を行なうことができる。
また、本発明によれば、伝搬路状況の悪いユーザにパイロットの送信帯域の中間部分を
優先的に割り当てることにより、伝搬路状況の悪いユーザであっても該ユーザのデータ送信サブキャリアのチャネル推定精度を高めることができる。
また、本発明によれば、ユーザに割り当てるデータ伝送帯域をパイロット送信帯域の中間部分と端の部分でホッピングすることにより、伝搬路状況の悪いユーザであっても該ユーザの送信データサブキャリアのチャネル推定精度を高めることができる。
【図１】
2008078357.tif 000015
【図２】
2008078357.tif 000016
【図３】
2008078357.tif 000017
【図４】
2008078357.tif 000018
【図５】
2008078357.tif 000019
【図６】
2008078357.tif 000020
【図７】
2008078357.tif 000021
【図８】
2008078357.tif 000022
【図９】
2008078357.tif 000023
【図１０】
2008078357.tif 000024
【図１１】
2008078357.tif 000025
【図１２】
2008078357.tif 000026
【図１３】
2008078357.tif 000027
【図１４】
2008078357.tif 000028
【図１５】
2008078357.tif 000029
【図１６】
2008078357.tif 000030
【図１７】
2008078357.tif 000031
【図１８】
2008078357.tif 000032
【図１９】
2008078357.tif 000033
【図２０】
2008078357.tif 000034
【図２１】
2008078357.tif 000035
【図２２】
2008078357.tif 000036
【図２３】
2008078357.tif 000037
【図２４】
2008078357.tif 000038
【図２５】
2008078357.tif 000039
【図２６】
2008078357.tif 000040
【図２７】
2008078357.tif 000041
【図２８】
2008078357.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月9日(2009.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法及び基地局並びにユーザ端末に係わり、特に、各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法及び基地局並びにユーザ端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルラーシステムなどの無線通信システムにおいては受信側で既知のパイロット信号を用いてタイミング同期や伝搬路推定(チャネル推定)を行い、それに基づいてデータの復調を行うことが一般的である。また、チャネル品質に応じて変調方式や符号化率などを適応的に変化させることによりスループットの向上を図る適応変調方式においては、最適な変調方式や最適な符号化率を決定するためにチャネル品質、例えば信号対干渉電力比 SIR（Signal to Interference Ratio）などの推定を行う際にもパイロット信号を利用する。
広帯域の無線通信におけるマルチパスによる周波数選択性フェージングに強い無線アクセス方式として、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式がある。しかし、OFDMは送信信号のPAPR（Peak to Average Ratio）が大きいという問題があり、端末の電力効率という観点から考えると、上りリンク伝送方式としては不向きである。そのため、次世代のセルラーシステムである3GPP LTEでは上りリンク伝送方式としてシングルキャリア伝送を行い、受信側で周波数等化を行う（非特許文献１）。シングルキャリア伝送は時間軸上のみで送信データやパイロット信号を多重することを意味し、周波数軸上でデータやパイロット信号を多重するOFDMに比べてPAPRを大幅に小さくすることが可能である。
【０００３】
・シングルキャリア伝送
図２３はシングルキャリア伝送のフレームフォーマット例、図２４は周波数等化の説明図である。フレームは、それぞれNサンプルよりなるデータDataとパイロットPilotを時分割多重して構成されており、図２３では１フレームに２つのパイロットブロックが挿入されている。周波数等化に際して、データ/パイロット分離部１はデータDataとパイロットPilotを分離し、第１のFFT部２はNサンプルデータにFFT処理を施してN個の周波数成分を発生してチャネル補償部３に入力する。第２のFFT部４はNサンプルパイロットにFFT処理を施してN個の周波数成分を発生し、チャネル推定部５は該N個の周波数成分と既知パイロットのN個の周波数成分を用いて周波数毎にチャネル特性を推定してチャネル補償信号をチャネル補償部３に入力する。チャネル補償部３は第１のFFT部２から出力するN個の周波数成分に周波数毎にチャネル補償信号を乗算してチャネル補償し、IFFT部６はチャネル補償されたN個の周波数成分にIFFT処理を施して時間信号に変換して出力する。
【０００４】
・CAZAC系列
シングルキャリア伝送において受信側で周波数等化を行う場合、周波数領域でチャネル推定を精度良く行うために、パイロット信号が周波数領域において一定振幅であること、換言すれば、任意の周期的時間シフトの自己相関が0であることが望ましい。一方でPAPRの観点から時間領域においても一定振幅であることが望ましい。これらの特性を実現するパイロット系列として、CAZAC (Constant Amplitude Zero Auto Correlation)系列があり、3GPP LTEでは上りリンクパイロットとしてこのCAZAC系列を適用することが決まっている。CAZAC系列は理想的な自己相関特性を持つため、同じ系列から巡回シフトしたものは互いに直交する。3GPP LTEでは巡回シフト量が異なるCAZAC系列を使って異なるユーザのパイロット信号あるいは同じユーザで異なるアンテナのパイロット信号を多重する方法をCDM（Code Division Multiplex）と称している。
【０００５】
典型的なCAZAC系列であるZadoff-Chu系列は(1)式で表される（非特許文献２）。
【数１】
2008078357.tif 000043
ここで、kとLは互いに素で、それぞれ系列番号、系列長を表す。nはシンボル番号で、qは任意の整数、L%2はLを2で割ったときの余りであり、Lmod(2)と表記される場合もある。Lの素因数分解を
【数２】
2008078357.tif 000044
とすると(giは素数)、Lと互いに素であるLよりも小さい自然数の個数φ（L）すなわちCAZAC系列の系列数は、次式
【数３】
2008078357.tif 000045
で与えられる。具体的に、L=12であれば、L=12=22×31であるため、g1=2、e1=2,g2＝3、e2=1であり、(3)式より, CAZAC系列の系列数kは4となる。このため、Ｌが大きく、かつ、素因数が少ないほど系列数が多くなる。換言すれば、Lが素数であればCAZAC系列の系列数kは（L−1）となる。
【０００６】
CAZAC系列ZCk(n)をcだけ巡回シフトさせたZCk (n−c)は次式
【数４】
2008078357.tif 000046
で表される。以下の(5)式
【数５】
2008078357.tif 000047
に示すとおり、ZCk(n)とZCk(n-c)との相関R(τ)はτ=c以外の点において0となるので、系列番号が同じ母系列ZCk(n)に異なる巡回シフト量を加えて出来た系列同士は互いに直交する。
【０００７】
無線基地局において巡回シフトによるCDMで多重された複数のパイロットを受信した場合、母系列との相関を取ることにより、ピークの立つ場所からパイロットを切り分けることができる。巡回シフトの間隔が狭いほど、マルチパスや受信タイミングのずれに対する耐性が弱くなるので、可能な多重数には上限がある。巡回シフトによる多重数をPとすると、p番目のパイロットに割り当てる巡回シフト量cpは例えば次式
【数６】
2008078357.tif 000048
により決めることができる（非特許文献３）。
【０００８】
前述のように、3GPP LTEの上りリンクではパイロットとデータを時間多重してSC-FDMA
方式で送信する。図２５はSC-FDMA送信部の構成図であり、７′はサイズNTXのDFT(Discrete Fourier Transformer)、８′はサブキャリアマッピング部、９′はサイズNFFTのIDFT部であり、１０はCP(Cyclic Prefix)挿入部である。なお、３GPP LTEでは処理量を抑えるためにNFFTを２のべき乗となる整数としサブキャリアマッピング後のIDFTをIFFTで置き換えられるようにしている。
母系列ZCk(n)に巡回シフトcを加える処理はDFT前あるいはIFFT後のどちらでもで可能である。IFFT後で行う場合はc×NFFT/NTxサンプル分巡回シフトすれば良い。本質的には同等な処理であるので、以降ではDFT前に巡回シフト処理する場合を例に説明を行う。
【０００９】
・従来技術の問題点
セル間干渉を小さくするために、セル間においてパイロットとして異なる系列番号のCAZAC系列を繰り返し用いる必要がある。繰り返し数が大きいほど、同じ系列を用いたセル間の距離が大きくなるため、深刻な干渉が発生する可能性が小さくなるからである。そのためにはCAZAC系列をたくさん確保することが必要となり、CAZAC系列の性質上、系列長Lを大きい素数にすることが求められる。図２６はセル間の干渉説明図であり、（A）のように使用可能なCAZAC系列数が２の場合には、隣接セル間で同一の系列番号のCAZAC系列を使用するためパイロットの深刻な干渉が発生する。また、（B）に示すようにCAZAC系列数が３の場合、隣接セル間で同一の系列番号のCAZAC系列を使用しないが、繰り返し数が３と小さいため、同一系列番号のCAZAC系列を使用するセル間距離が短く干渉の可能性が大きい。（C）に示すようにCAZAC系列数が７の場合、繰り返し数が７と大きくなるため、同一系列番号のCAZAC系列を使用するセル間距離が大きくなり次第に干渉の可能性は小さくなる。
ところで、3GPP LTEでは、図２７（Ａ）に示すようにデータの占有サブキャリア数を１２の倍数とし、パイロットのサブキャリア間隔を、送信効率を上げるためにデータのサブキャリア間隔の２倍としている。かかる場合、CAZAC系列の系列長Lを６とすると、系列数ｋは２となり隣接セルで同一系列番号のCAZAC系列を使用するためパイロットの干渉が発生する。また、系列長Ｌを５とするとｋは４となるがまだ少なく、しかも、図２７（Ｂ）に示すようにパイロットがカバーしないデータのサブキャリアが発生し、チャネル推定精度が劣化する。
【００１０】
そこで、パイロット信号の送信帯域をデータの送信帯域よりも広くして送信することで、十分な系列長を確保することが考えられている(3GPP R1-060925, R1-063183)。図２８
はかかるパイロット信号の多重数が２の場合の例である。系列長Lを１２にするとCAZAC系列は４個しか取れずセル間干渉が大きくなる（ｋ＝４）。そこで、系列長Lを素数１１にしている。Ｌ＝１１にすると、１０個のCAZAC系列が取れるようになり（ｋ＝１０）、セル間干渉を小さくすることができる。なお、系列長Lを１３以上にはできない。理由は１３以上にすると隣接の周波帯域と干渉を生じるからである。
異なるユーザのパイロット信号は巡回シフトによるCDMで多重される。すなわち、Ｌ＝１１のCAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc1を施したものをユーザ１のパイロットとして使用し、CAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc2を施したものをユーザ２のパイロットとして使用する。
【００１１】
しかし、Ｌ＝１１のCAZAC系列ZCk(n)を巡回シフトしてユーザ１，２に使用する場合、図２８より明らかなようにユーザ１とユーザ２とでは、パイロットの送信周波数帯域とデータの送信周波数帯域の相対関係が異なり、チャネル推定精度が異なってしまう。即ち、ユーザ２のデータの送信周波数帯域のうちサブキャリア２３,２４がパイロットの送信周波数帯域から外れてしまい、該サブキャリアでのチャネル推定精度が劣化してしまう。
なお、図２８において現時点の3GPP LTE仕様に基づいてパイロットのサブキャリア間隔をデータのサブキャリア間隔の２倍としているが、サブキャリア間隔の比率が変わっても上記問題点は発生する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】3GPP TR25814-700 Figure9.1.1-1
【非特許文献２】B.M. Popovic, "Generalized Chirp-Like Polyphase Sequences with Optimum Correlation Properties", IEEE Trans. Info. Theory, Vol. 38, pp.1406-1409, July 1992.
【非特許文献３】3GPP R1-060374, "Text Proposal On Uplink Reference Signal Structure", TI Instruments
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上から、本発明の目的は、パイロット送信周波数帯域から外れてしまうデータサブキャリアのチャネル推定を精度良く行なえるようにすることである。
本発明の別の目的は、多重するユーザのパイロットとして、所定の系列（例えばCAZAC系列ZCk(n)）に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、各ユーザに割当てたサブキャリアのチャネル推定を精度良く行なえるようにすることである。
本発明の別の目的は、多重するユーザのパイロットとして所定のCAZAC系列に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、簡単な方法により各ユーザのパイロットを分離してチャネル推定を行なえるようにすることである。
本発明の別の目的は、伝搬路状況の悪いユーザであっても該ユーザのデータサブキャリアのチャネル推定精度を高めるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法及び基地局並びにユーザ端末である。
・無線通信方法
本発明の無線通信方法は、ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、全データ送信帯域の一部周波数帯域を、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定するステップ、ユーザ端末毎に、前記決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するステップを有している。
前記指示ステップは、ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出するステップ、CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示するステップを有している。
基地局において、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、互いに重なっていないパイロット信号の周波数成分を加算するステップ、加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップを備えている。
本発明の無線通信方法は、更に、移動局の伝搬路情況を取得するステップ、伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知するステップを有している。あるいは、本発明の無線通信方法は、更に、各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行うステップを有している。
・基地局
本発明の基地局は、ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、全データ送信帯域の一部周波数帯域を、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定し、該決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するリソース管理部を有している。
基地局において、前記リソース管理部は、ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示する
と共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示する指示部を有している。
基地局は更にユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、該チャネル推定部は、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、前記複数のパイロット信号が互いに重なっていないパイロット信号部分の周波数成分を加算する加算部、加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部を備えている。
前記リソース管理部は移動局の伝搬路情況を取得し、伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知する。あるいは、前記リソース管理部は各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を実行する。
・ユーザ端末
無線通信システムのユーザ端末は、基地局より上りリンクリソース情報を受信する受信部、該上りリンクリソース情報の指示に従ってパイロットを生成するパイロット生成部を備え、該パイロット生成部は、該リソース情報に基づいてパイロット信号として所定系列長、系列番号のCAZAC系列を発生するCAZAC系列発生部、時間領域のパイロット信号であるCAZAC系列を周波数領域のパイロット信号に変換する第１の変換部、パイロット信号のサブキャリア成分を前記リソース情報に含まれる周波数オフセット情報に基づいてマッピングするサブキャリアマッピング部、サブキャリアマッピングされたパイロット信号を時間領域の信号に変換する第２の変換部、前記第１の変換の前、あるいは前記第２の変換の後に、前記リソース情報に含まれるシフト量に基づいてCAZAC系列を巡回シフトする巡回シフト部を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パイロット送信周波数帯域から外れてしまうデータ送信サブキャリアのチャネル推定を精度良く行なうことができる。
また、本発明によれば、多重するユーザのパイロットとして、所定の系列（例えばCAZAC系列ZCk(n)）に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、各ユーザに割当てたサブキャリアのチャネル推定を精度良く行なうことができる。
また、本発明によれば、多重するユーザのパイロットとして所定の系列に異なる量の巡回シフトを施したものを使用しても、簡単な方法により各ユーザのパイロットを分離してチャネル推定を行なうことができる。
また、本発明によれば、伝搬路状況の悪いユーザにパイロットの送信帯域の中間部分を優先的に割り当てることにより、伝搬路状況の悪いユーザであっても該ユーザのデータ送信サブキャリアのチャネル推定精度を高めることができる。
また、本発明によれば、ユーザに割り当てるデータ伝送帯域をパイロット送信帯域の中間部分と端の部分でホッピングすることにより、伝搬路状況の悪いユーザであっても該ユーザの送信データサブキャリアのチャネル推定精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の原理説明図である。
【図２】本発明の第２の原理説明図である。
【図３】本発明の第３の原理説明図である。
【図４】サブキャリア分の周波数オフセットと(c2−s(k,d,L))の巡回シフトを実現する送信側のパイロット生成処理説明図である。
【図５】サブキャリアマッピング部のオフセット説明図である。
【図６】受信側のチャネル推定処理説明図である。
【図７】第２のパイロット生成処理説明図である。
【図８】送信側におけるコピー方法説明図である。
【図９】受信側の第２のチャネル推定処理説明図である。
【図１０】フレーム構成図である。
【図１１】パイロット分離法の説明図である。
【図１２】受信側の第３のチャネル推定処理説明図である。
【図１３】移動局の構成図である。
【図１４】パイロット生成部の構成図である。
【図１５】基地局の構成図である。
【図１６】チャネル推定部の構成図である。
【図１７】第２のパイロット生成処理及びチャネル推定処理を行なうパイロット生成部およびチャネル推定部の構成図である。
【図１８】第３のパイロット生成処理及びチャネル推定処理を行なうパイロット生成部およびチャネル推定部の構成図である。
【図１９】多重数が４の場合の周波数割当説明図である。
【図２０】フレーム毎に各ユーザに割り当てる送信帯域を切り替えるようにホッピング制御する説明図であり、奇数番目のフレームにおける割り当て説明図である。
【図２１】フレーム毎に各ユーザに割り当てる送信帯域を切り替えるようにホッピング制御する説明図であり、偶数番目のフレームにおける割り当て説明図である。
【図２２】ホッピング制御する場合のパイロット生成部の構成図である。
【図２３】シングルキャリア伝送のフレームフォーマット例である。
【図２４】周波数等化の説明図である。
【図２５】SC-FDMA送信部の構成図である。
【図２６】セル間の干渉説明図である。
【図２７】従来のデータ送信帯域とパイロット送信帯域の第１の説明図である。
【図２８】従来のデータ送信帯域とパイロット送信帯域の第２の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
(Ａ)本発明の原理
図１（A)に示すように、CAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc1を施したものをユーザ１のパイロットとして使用し、CAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc2を施したものをユーザ２のパイロットとして使用すると、図２８で説明したように、ユーザ２のデータの送信周波数帯域のうちサブキャリア２３,２４がパイロットの送信周波数帯域から外れてしまい、該サブキャリアでのチャネル推定精度が劣化してしまう。なお、図１において、DFT｛ZCk(n−c1)｝、DFT｛ZCk(n−c2)｝はそれぞれ、L＝１１のCAZAC系列ZCk(n)に巡回シフトc1、c2を施し、しかる後ZCk(n−c1)、ZCk(n−c2)にDFT処理を施して得られた周波数領域のパイロットである。
そこで、図１（B）に示すように、それぞれのユーザについてデータの送信帯域に応じてパイロットに周波数オフセットを持たせて多重すればパイロットの送信帯域が常にデータの送信帯域をカバーするようになる。図1（B)の例では、ユーザ２のパイロットDFT｛ZCk(n−c2)｝を１サブキャリア分オフセットすれば良い。
しかし、パイロットDFT｛ZCk(n−c2)｝をオフセットすると、受信側において受信パイロットと既知パイロットのレプリカZCk(n)との相関がτ=c2でピークにならずピーク位置がずれてしまい、パイロットを正しく復元できず結果的にチャネル推定ができなくなる。以下、相関ピーク位置がずれる理由を説明する。
・周波数オフセットと時間領域の巡回シフトの関係
まず、周波数オフセットと時間領域の巡回シフトの関係について説明する。CAZAC系列ZCk (n)にDFT変換を施した結果をF(m)とすれば、F(m)は次式
【数７】
2008078357.tif 000049
で表現される。この(7)式と(4)式とを用いて変形すると次式
【数８】
2008078357.tif 000050
が成り立つ。なお、d(modL)はdをLで割った余りである。
(8)式から分かるように、時間領域においてCAZAC系列に巡回シフトcを加えることは、周波数領域においてdサブキャリア分巡回シフトとの位相回転を加えることと同等である。ここで、kとLは互いに素であるので、c(<L)はkとdによって一意的に決まる。cがk,d,Lによって決まることを分かり易く示すため改めてc=s(k,d,L)とおく。表１はＬ＝１１の場合の種々のs(k,d,L)とkの組み合わせに応じたcの値を示すものである。例えば、ｋ＝１、ｄ＝１、Ｌ＝１１であればｃ＝１、ｋ＝２，ｄ＝１、Ｌ＝１１であればｃ＝６である。
【表１】
2008078357.tif 000051
【００１８】
以上より、図２（Ａ）に示すようにパイロット２について1サブキャリア分の周波数オフセットを加えることは、図２（Ｂ）に示すように、周波数領域において1サブキャリア分の巡回シフトを加えた後、サブキャリア1における成分p11をサブキャリア12に移動させることに相当する。この結果、(8)式より、パイロット２の相関ピーク位置((5)式参照)がs(k,d,L)だけずれてしまう（τ=c2+ s(k,d,L)）。パイロット１の相関ピーク位置(τ=ｃ1)はずれないからパイロット２とパイロット1の相関ピーク位置がs(k, d=1,L=11)だけ相対的に変化し、受信側でパイロットを正しく復元できず結果的にチャネル推定ができなくなる。
相関ピーク位置を従来通りにするには、巡回シフト量をc2から(c2−s(k,d,L))に変更すれば良い。即ち、図３(Ａ)に示すようにパイロット２に、dサブキャリア分(図ではd=1)の周波数オフセットと、(c2−s(k,d,L))の巡回シフトの両方を加えれば、パイロット１，２の関係は図３(Ｂ)に示すようになる。以上のようにすれば、パイロット１，２の各相関ピーク位置がずれず、受信側でパイロットを正しく復元できるようになり、チャネル推定精度を向上できる。すなわち、図１（Ａ）の周波数オフセットする前と同様に相関ピーク値の位置(τ=ｃ1，τ=c2)によってパイロット１とパイロット２を分離することができる。
【００１９】
（a）第１のパイロット生成処理及びチャネル推定処理
図４は図３で説明したdサブキャリア分の周波数オフセットと(c2−s(k,d,L))の巡回シフトを実現する送信側のパイロット生成処理説明図である。
CAZAC系列発生部１１は例えばＬ＝１１のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)をc2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L=11）のDFT部１３はZCk(n−c2＋s(k,d,L))にDFT演算処理を施してパイロットDFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L))｝を発生する
。サブキャリアマッピング部１４は周波数領域の１１個のパイロット成分p1〜p11をdサブキャリア分(図ではd=1)だけオフセットしてIFFT部１５に入力する。
図５はサブキャリアマッピング部１４のオフセット説明図であり、(Ａ)はオフセットなしの場合（d=０)であり、サブキャリアマッピング部１４は１１個のパイロット成分p1〜p11をIFFT部１５の周波数fi, fi+1, fi+2,,,fi+10の端子に入力し、その他の端子に０を入力する。(Ｂ)はオフセット有りの場合（d=１)であり、サブキャリアマッピング部１４は１１個のパイロット成分p1〜p11をIFFT部１５の周波数 fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11の端子に入力し、その他の端子に０を入力する。NFFTサイズ（例えばNFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIDFT演算処理を施して時間領域信号に変換し、CP(Cyclic Prefix)挿入部１６は干渉防止用のサイクリックプレフィックスを付加して出力する。（C）はオフセット有りの場合(d=1)の別の実現例である。この場合、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)をc2だけ巡回シフトしてZCk(n−c2)を発生してDFT部１３に入力する。DFT部１３はZCk(n−c2)にDFT演算処理を施してパイロットDFT｛ZCk(n−c2)｝を発生する。サブキャリアマッピング部14はパイロット成分p2〜p11をIFFT部fi+1, fi+2,,,fi+10の端子に入力し、パイロット成分p1をIFFT部fi+11の端子に入力する。
【００２０】
図６は受信側のチャネル推定処理説明図である。
チャネル推定部には、ユーザ１及びユーザ２からそれぞれ送信されたパイロット１とパイロット２（図３(B)参照）が空中で多重されてサブキャリア周波数 fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11のサブキャリア成分(p1〜p12)となって入力する。サブキャリア加算部５２は、お互いに重なっていないサブキャリア成分p12とp1を加算し、加算結果を新たにサブキャリア周波数f1のサブキャリア成分p1とする。
レプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号（巡回シフト量零の既知のCAZAC系列ZCk(n)にDFT演算処理を施したもの）qiと受信パイロット信号piとをサブキャリア毎に乗算し、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域の遅延プロファイルを出力する。時間領域の遅延プロファイルは、長さLサンプルで、ｔ=c1，ｔ=c2において相関ピークを有するから、プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2で相関ピークを分離してユーザ１、２用の長さL/2サンプルのプロファイルPRF1、PRF2を発生する。LサイズのDFT部５６aは、L/2の長さのプロファイルPRF1の両側それぞれにL/4個のゼロを挿入して長さLにしてDFT演算を行なう。これにより、DFT部５６aよりサブキャリア周波数 fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10におけるユーザ1のチャネル推定値h1〜h11が得られる。同様に、LサイズのDFT部５６bは、L/2サンプルの長さのプロファイルPRF2の両側それぞれにL/4個のゼロを挿入して長さLにしてDFT演算を行なう。これにより、DFT部５６bよりサブキャリア周波数fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11におけるユーザ２のチャネル推定値h2〜h12が得られる。ただし、サブキャリア加算部５２においてp1とp12を加算してサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分としているから、DFT部５６bから出力するサブキャリア周波数fiのチャネル推定値をサブキャリア周波数fi+11のチャネル推定h12とする。
以上より、パイロット１とパイロット２それぞれについて伝播状況による歪みが小さければ、図６のように受信側ではお互いに重なっていない成分を加算してから、レプリカを乗算した後時間領域の遅延プロファイル上で完全直交の形で分離できる。伝播状況による歪みが大きい場合、サブキャリア加算を省略して直接レプリカ乗算後に時間領域の遅延プロファイル上で分離しても良い。
【００２１】
（ｂ）第２のパイロット生成処理及びチャネル推定処理
上記第１のチャネル推定処理においては、お互いに重なっていないサブキャリア成分p12とp1を加算し、加算結果をサブキャリア周波数fiの成分とみなした。しかし、受信信号のサブキャリア周波数fiのキャリア成分がすでにp12とp1を加算した値になっていれば、受信側でサブキャリア加算する必要はない。
図７は第２のパイロット生成処理説明図であり、（A）はユーザ１、ユーザ２のデータサブキャリアを示す。
送信側(ユーザ１)は、図７(B)に示すようにパイロット１のサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分p1をサブキャリア周波数fi+11のサブキャリア成分となるようにコピーし、また、図７(C)に示すようにユーザ２はパイロット２のサブキャリア周波数fi+11のサブキャリア成分p12をサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分となるようにコピーして送信する。これにより、図7(D)に示すようにこれらパイロットが多重されて受信側により受信され、受信信号のサブキャリア周波数f1のキャリア成分がp1とp12を加算した値になっており、サブキャリア周波数のキャリア成分もp1とp12を加算した値になっており、受信側のサブキャリア加算が不要になる。
【００２２】
図８は送信側におけるコピー方法説明図であり、(Ａ)はユーザ１におけるパイロット１のコピー方法であり、サブキャリアマッピング部１４は、パイロット１のサブキャリア周波数fiのキャリア成分p1がサブキャリア周波数fi+11のサブキャリア成分でもあるようにIFFT部１５の周波数fi+11の端子にも入力している。(Ｂ)はユーザ２におけるパイロット２のコピー方法であり、サブキャリアマッピング部１４は、パイロット１２のサブキャリア周波数fi+11のキャリア成分p12がサブキャリア周波数fiのサブキャリア成分でもあるようにIFFT部１５の周波数fiの端子にも入力している。（C）はユーザ2におけるパイロット２のコピー方法の別の実現例であり、図５(C)に対応している。
【００２３】
図９は受信側のチャネル推定処理説明図である。チャネル推定部には、ユーザ１及びユーザ２からそれぞれ送信されたパイロット１とパイロット２（図７(B,(C))参照）が空中で多重されてサブキャリア周波数fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11のサブキャリア成分(p1〜p12)となって入力する(図７（D）)。
ユーザ１用のレプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi(p1〜p11)とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４、相関分離部５５、DFT部５６は図６と同様の処理を行なってユーザ1のチャネル推定値h1〜h11を発生する。
一方、ユーザ２用のレプリカ信号乗算部５３′はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi（p2〜p12）とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４′、相関分離部５５′、DFT部５６′はユーザ１と同様の処理を行なってユーザ２のチャネル推定値h2〜h12を発生する。
【００２４】
（ｃ）第３のパイロット生成処理及びチャネル推定処理
上記第１のチャネル推定処理においては、相関分離部５５においてユーザ１のパイロット成分とユーザ２のパイロット成分を分離しているが、図１０に示すように１フレームに例えば２個のパイロットブロックが含まれている場合には以下のようにして分離できる。図１１はパイロット分離法の説明図であり、(A)はユーザ１、ユーザ２のデータサブキャリアを示す。
ユーザ１、ユーザ２の最初のパイロット１（=DFT｛ZCk(n−c1)｝）、パイロット２（=DFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L))｝）の各サブキャリア成分に（Ｂ），（Ｃ）に示すように、＋１を乗算して送信し、次のパイロット１、パイロット２の各サブキャリア成分に（Ｄ），（Ｅ）に示すように、それぞれ＋１、−１を乗算して送信する。
これにより、受信側は、最初、以下のパイロット多重信号
DFT｛ZCk(n−c1)｝×(＋1)＋DFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L)) ×(＋1)
を受信し、次に、以下のパイロット多重信号
DFT｛ZCk(n−c1)｝×(＋1)＋DFT｛ZCk(n−c2＋s(k,d,L)) ×(−1)
を受信する。
したがって、受信側でユーザ１のパイロットを発生するには、最初のパイロット多重信号に次のパイロット多重信号を加算すればよい。すなわち、パイロット２の極性が異なっているため、加算によりパイロット２が打ち消され、パイロット１が残る。また、受信側でユーザ２のパイロットを発生するには、最初のパイロット多重信号から次のパイロット多重信号を減算すればよい。すなわち、パイロット１の極性が同じであるため、減算によりパイロット１が打ち消され、パイロット２が残る。
【００２５】
図１２は受信側のチャネル推定処理説明図である。チャネル推定部には、ユーザ１及びユーザ２からそれぞれ送信されたパイロット１とパイロット２（図１１(B),(C)；（D）,(E))参照）が空中で多重されてサブキャリア周波数 fi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11 のサブキャリア成分(p1〜p12)となって入力する。
ブロック間サブキャリア演算部６１は、第１受信パイロット信号を受信して保存する。ついで、ブロック間サブキャリア演算部６１は、ユーザ１のパイロットを発生する場合、第２受信パイロット信号を受信すれば、第１、第２受信パイロット信号をサブキャリア毎に加算し、パイロット１のサブキャリアfi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10のキャリア成分p1〜p11を発生する。ユーザ１用のレプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi(p1〜p11)とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４、相関分離部５５、DFT部５６は図６と同様の処理を行なってユーザ1のチャネル推定値h1〜h11を発生する。なお、精度は落ちるがレプリカ信号乗算結果をチャネル推定値h1〜h11とすることもできる。
一方、ユーザ２のパイロットを発生する場合、ブロック間サブキャリア演算部６１は、第１、第２受信パイロット信号をサブキャリア毎に減算し、パイロット２のサブキャリアfi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11のキャリア成分p2〜P12を発生する。ユーザ２用のレプリカ信号乗算部５３′はパイロットのレプリカ信号qi(q1〜q11)と受信パイロット信号pi(p2〜p12)とをサブキャリア毎に乗算し、以後、IDFT部５４′、相関分離部５５′、DFT部５６′はユーザ１と同様の処理を行なってユーザ２のチャネル推定値h2〜h12を発生する。
以上では、パイロットブロック数が2の場合であるが、パイロットブロック数が偶数個の場合にも、上記第３のパイロット生成処理及びチャネル推定処理を適用することができる。かかる場合、基地局はあるユーザ端末に全ブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロット信号に−１を乗算するよう指示する。そして、基地局が、各ユーザ端末から送信されたパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザ端末(ユーザ端末1または2)からのパイロット信号のみが残るように全ブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施し、演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算し、レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より前記ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定する。
【００２６】
（B）移動局
図１３は移動局の構成図である。
上り送信データが発生した場合、移動局（ユーザ端末）は基地局にリソース割り当て要求を行い、該要求により基地局は移動局の伝搬路状態に基づいてリソース割当を行い、リソース割当情報を移動局に通知する。移動局は通知されたデータとパイロットを送信する。すなわち、無線部２１は基地局から受信した無線信号をベースバンド信号にして受信信号ベースバンド処理部２２に入力する。ベースバンド処理部２２は受信信号よりデータ、その他の制御情報を分離すると共に、リソース割当情報を分離して送信リソース管理部２３に入力する。リソース割当情報には、データの送信周波数帯域、タイミング、変調方式などに加えて、パイロットの送信周波数帯域、パイロットとして使用するCAZAC系列の系列番号及び系列長L、巡回シフト量、周波数オフセット量dなどが含まれる。
送信リソース管理部２３はデータ、制御情報の送信処理に必要な情報をデータ処理部２４に入力し、パイロット生成/送信処理に必要な情報をパイロット生成部２５に入力する。データ処理部２４は、送信リソース管理部２３から入力する情報に基づいて、データ変調、シングルキャリア送信処理をデータや制御情報に施して出力し、パイロット生成部２５は送信リソース管理部２３からの指示に従って、CAZAC系列の発生、巡回シフト、周波数オフセットなどの処理を行なってパイロットを生成し、フレーム生成部２６は例えば図１０に示すように６データブロックと２パイロットブロックを時分割多重してフレームを作成して無線部２１より基地局に向けて送信する。
【００２７】
図１４はパイロット生成部２５の構成図であり、図３で説明した第１のパイロット生成処理にしたがってパイロットを生成する場合の構成図であり、（A）はDFT前に巡回シフトを行う場合の構成図、(B)はIFFT後に巡回シフトを行う場合の構成図である。
図１４（A）において、送信リソース管理部２３は基地局から受信したリソース割当情報に含まれるパイロット生成、送信に必要なパラメータ(CAZAC系列番号、系列長、巡回シフト両、周波数オフセット)を各部に入力する。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。例えば、図３（B）のパイロット１であれば、巡回シフト部１２はZCk(n)をc1だけシフトしてZCk(n−c1)を発生し、パイロット２であれば、c2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。サブキャリアマッピング部１４は指示された周波数オフセット量dに基づいて、パイロットのマッピング位置を制御して周波数オフセットし、NFFTサイズ（NFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIFFT演算処理を施して時間領域信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。
図１４（Ｂ）は、巡回シフトをIFFT後に行なう場合のパイロット生成部２５の構成図であり、巡回シフト部１２は、c×NFFT/NTxサンプル分巡回シフトすることにより、図１４（Ａ）と全く同じ結果が得られる。
【００２８】
(Ｃ) 基地局
図１５は基地局の構成図である。
上り送信データが発生すると移動局（ユーザ）は、基地局との間で通信リンク確立の手順を実行し、この手順の過程で基地局に伝搬路情況を送信する。すなわち、移動局は基地局から送信される共通パイロットを受信して無線測定(SIRあるいはSNR測定)し、無線測定結果を伝搬路情況として基地局に報告する。例えば、基地局は伝送帯域を複数の送信周波数帯域に分割し、送信周波数帯域毎に共通パイロットを送信し、移動局は送信周波数帯域毎に無線測定し、測定結果を基地局に送る。基地局は、移動局より伝搬路情況を取得すると共にリソース割り当て要求を受信すると、該移動局の伝搬路情況に基づいてリソースを割当ててリソース割当情報を移動局に送る。
無線部３１は移動局から受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、分離部３２はデータ/制御情報とパイロットを分離し、データ/制御情報をデータ処理部３３に入力し、パイロットをチャネル推定部３４に入力する。データ処理部３３及びチャネル推定部３４は、図２４に示す周波数等化構成を備えている。
データ処理部３３は通信リンク確立時に移動局から送信された伝搬路情況データを復調して上りリンク（uplink）リソース管理部３５に入力する。上りリンクリソース管理部３５は、伝搬路情況に基づいてリソース割り当てを行い、リソース割当情報を作成して下り信号ベースバンド処理部３６に入力する。リソース割当情報には、データの送信周波数帯域、タイミング、変調方式などに加えてパイロットの送信周波数帯域、パイロットとして使用するCAZAC系列の系列番号及び系列長L、巡回シフト量、周波数オフセット量dなどが含まれる。下り信号ベースバンド処理部３６は下りデータや制御情報及びリソース割当情報を時分割多重して無線部３１より送信する。
移動局はリソース割当情報を受信すれば図１３、図１４で説明した処理を行なって、データとパイロットで構成されたフレームを送信する。
チャネル推定部３４は分離部３２で分離されて入力されたパイロットを用いて図６で説明した第１のチャネル推定処理を行い、チャネル推定値をデータ処理部３３に入力する。データ処理部３３はチャネル推定値に基づいてチャネル補償を行い、チャネル補償結果に基づいてデータの復調を行う。なお、上りリンクリソース管理部３５は、巡回シフト量算出部３５aとリンク割当情報指示部３５bを備えている。
【００２９】
図１６はチャネル推定部３４の構成図であり、図６と同一部分には同一符号を付している。
DFT部５１は分離部３２から入力されるパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換する。サブキャリア加算部５２はお互いに重なっていないサブキャリア成分p12とp1を加算し、加算結果を新たにサブキャリア周波数f1のサブキャリア成分p1とする。
レプリカ信号乗算部５３はパイロットのレプリカ信号qiと受信パイロット信号piとをサブキャリア毎に乗算し、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号を出力する。プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2でIDFT出力信号を分離し、ユーザ１からの受信信号であれば、プロファイルPRF1(図６参照)を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF1にDFT演算を施してチャネル推定値h1〜h11を出力する。一方、ユーザ２からの受信信号であれば、プロファイル抽出部５５はプロファイルPRF2を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF2にDFT演算を施してチャネル推定値h2〜h12を出力する。
【００３０】
(Ｄ)第２のパイロット生成部及びチャネル推定部
図１７（Ａ）は図７で説明した第２のパイロット生成処理を行なうパイロット生成部の構成図であり、図１４(Ａ)のパイロット生成部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリアマッピング部１４で周波数オフセット量ｄに基づいたサブキャリアマッピングと、所定サブキャリアのパイロット成分のコピーの２つの動作を実行する点であり、他の動作は同じである。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。例えば、図７（B）のユーザ１用のパイロット１であれば、巡回シフト部１２はZCk(n)をc1だけシフトしてZCk(n−c1)を発生し、ユーザ２用のパイロット２であれば、c2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。
サブキャリアマッピング部１４は、送信リソース管理部２３から指示されたコピー情報と周波数オフセット情報に基づいてサブキャリアマッピングを行なう。例えば、図７（Ｂ）のユーザ１のパイロット１に対して、図８(Ａ)に示すサブキャリアマッピング処理を行い、図７（Ｃ）のユーザ２のパイロット２に対しては、図８(Ｂ)に示すサブキャリアマッピング処理を行なう。NFFTサイズ（例えばNFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIFFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。
【００３１】
図１７（Ｂ）は図９で説明した第２のチャネル推定処理を行なうチャネル推定部３４の構成図であり、図１６のチャネル推定部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリア加算部５２を削除した点、およびレプリカ信号乗算部５３の乗算処理である。
DFT部５１は分離部３２から入力されるパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換する。レプリカ信号乗算部５３は、ユーザ１からのパイロット１を受信するのであれば、DFT部５１から出力する受信パイロットのサブキャリアfi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10の成分p１〜p11とレプリカ信号q１〜q11を乗算し、ユーザ２からのパイロット２を受信するのであれば、DFT部５１から出力する受信パイロットのサブキャリアfi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11の成分p2〜p12とレプリカ信号を乗算する。
以後、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域の遅延プロファイルを出力する。プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2でIDFT出力信号を分離し、ユーザ２からのパイロット信号であれば、プロファイルPRF1(図６参照)を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF1にDFT演算を施してチャネル推定値h1〜h11を出力する。一方、ユーザ１からの受信信号であれば、プロファイル抽出部５５はプロファイルPRF2を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF2にDFT演算を施してチャネル推定値h2〜h12を出力する。
【００３２】
(Ｅ)第３のパイロット生成部及びチャネル推定部
図１8（Ａ）は図１１で説明した第３のパイロット生成処理を行なうパイロット生成部
の構成図であり、図１４(Ａ)のパイロット生成部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、極性付与部６１を追加した点であり、他の動作は同じである。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。例えば、図１１（B）、（Ｄ）のユーザ１用のパイロット１であれば、巡回シフト部１２はZCk(n)をc1だけシフトしてZCk(n−c1)を発生し、ユーザ２用のパイロット２であれば、c2−s(k,d,L)だけ巡回シフトしてZCk(n−c2＋s(k,d,L))を発生してDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。
サブキャリアマッピング部１４は、送信リソース管理部２３から指示された周波数オフセット情報に基づいてサブキャリアマッピングを行なう。極性付与部６１は送信リソース管理部２３から指示された極性をサブキャリアマッピング部１４の出力に付してIFFT部１５に入力する。例えば、ユーザ１用のパイロット１であれば、第１、第２のパイロットブロックにおいて＋１の極性が指示されるから（図１１（B）、（Ｄ）参照）、極性付与部
６１はサブキャリアマッピング部１４から出力する全キャリア成分に＋１を乗算してIFFT部１５に入力する。また、ユーザ２用のパイロット２であれば、第１のパイロットブロックにおいて＋１の極性が指示され、第２のパイロットブロックにおいて−１の極性が指示されるから（図１１（Ｃ）、（Ｅ）参照）、極性付与部６１はサブキャリアマッピング部１４から出力する全キャリア成分に第１のパイロットブロックにおいて＋１を乗算してIFFT部１５に入力し、第２のパイロットブロックにおいて−１を乗算してIFFT部１５に入力する。
NFFTサイズ（NFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIFFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。
【００３３】
図１８（Ｂ）は図１２で説明した第３のチャネル推定処理を行なうチャネル推定部３４の構成図であり、図１６のチャネル推定部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、サブキャリア加算部５２の代わりにブロック間サブキャリア加算部６２を設けた点である。
DFT部５１は分離部３２から入力される第１パイロットブロックのパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換し、ブロック間サブキャリア加算部６２は該パイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）を内蔵のメモリに保存する。しかる後、DFT部５１は分離部３２から入力される第２パイロットブロックのパイロット信号にDFT演算処理を加えて周波数領域のパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）に変換してブロック間サブキャリア加算部６２に入力する。
ブロック間サブキャリア加算部６２は、ユーザ１からのパイロット１を受信するのであれば、保存してある第１パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）と第２パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）をサブキャリア毎に加算する。これにより多重されている他のユーザ(例えばユーザ２)からのパイロット信号成分が除去される。また、ブロック間サブキャリア加算部６２は、ユーザ２からのパイロット２を受信するのであれば、保存してある第１パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）から第２パイロットブロックのパイロット信号（サブキャリア成分p1〜p12）をサブキャリア毎に減算する。これにより多重されている他のユーザ(例えばユーザ１)からのパイロット信号成分が除去される。
レプリカ信号乗算部５３は、ユーザ１のパイロット１を受信するのであれば、ブロック間サブキャリア加算部６２が出力する受信パイロットのサブキャリアfi,fi+1,fi+2, fi+3,,,fi+10の成分p1〜p11とレプリカ信号q1〜q11を乗算し、ユーザ２のパイロット２を受信するのであれば、ブロック間サブキャリア加算部６２から出力する受信パイロットのサブキャリアfi+1,fi+2, fi+3,,,fi+11の成分p2〜p12とレプリカ信号q1〜q11を乗算する。
以後、IDFT部５４はレプリカ乗算結果にIDFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号を出力する。プロファイル抽出部５５はｔ＝（c1＋c2）/2でIDFT出力信号を分離し、ユーザ１からのパイロット信号であれば、プロファイルPRF1(図６参照)を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF1にDFT演算を施してチャネル推定値h1〜h11を出力する。一方、ユーザ２からの受信信号であれば、プロファイル抽出部５５はプロファイルPRF2を選択し、DFT部５６はプロファイルPRF2にDFT演算を施してチャネル推定値h2〜h12を出力する。
【００３４】
（Ｆ）適応制御
前述のように、基地局より上りリンクリソース管理部３５(図１５)は、移動局の伝搬路情況に基づいて、パイロットの送信周波数帯域、CAZAC系列番号及び系列長L、巡回シフト量、周波数オフセットdなどを決定して移動局に通知する。また、基地局の上りリンクリソース管理部３５は、各移動局の伝搬路情況に基づいて送信周波数帯域における多重数も決定する。
図１９は多重数が４の場合の周波数割当説明図であり、ユーザ１に最初の１２サブキャリアを割り当て、ユーザ２に第２番目の１２サブキャリアを割り当て、ユーザ３に第３番目の１２サブキャリアを割り当て、ユーザ４に最後の１２サブキャリアを割り当てた場合であり、各ユーザのパイロットとして系列長L=19のCAZAC系列ZCk(n)を、巡回シフト量を変えて使用している。
【００３５】
パイロットの周波数オフセットはユーザそれぞれのデータ送信帯域幅をできるだけカバーするように設定される。巡回シフト算出部３５a(図１５)は各ユーザの巡回シフト量を次式
【数９】
2008078357.tif 000052
に従って計算する。ここで、i，pはそれぞれデータ送信帯域番号とユーザ番号を表す。また、s(k,d,L)は系列番号k、系列長L、周波数オフセットによって生じる巡回シフト量を表し、次式
【数１０】
2008078357.tif 000053
の関係が成り立つ。p番目のユーザのcpは例えば次式
【数１１】
2008078357.tif 000054
により計算することができる。Pは巡回シフトによって多重されるパイロット数(ユーザ数)を表す。図１９の場合、ユーザ１〜ユーザ４の巡回シフト量c1〜c4は
c1＝0
c2＝[L/４]
c3＝[2・L/４]−s(k,d,L)
c4＝[3・L/４]−s(k,d,L)
となる。
【００３６】
ところで、パイロット信号の受信方式によってはパイロットの送信帯域の両端のチャネル推定特性が悪く、中間部分のチャネル推定特性が良い場合がある。すなわち、図１９のサブキャリア１〜１２，３７〜４８の送信帯域でチャネル推定精度が悪く、サブキャリア１３〜２４，２５〜３６の送信帯域でチャネル推定精度が良い場合がある。
そこで、伝搬路情況が悪いユーザに中間のサブキャリア１３〜２４，２５〜３６の送信帯域を優先的に割り当て、伝搬路情況が良いユーザに両側のサブキャリア１〜１２，３７〜４８の送信帯域を割り当てる。このようにすれば、極端にチャネル推定精度が劣化するユーザがなくなる。図１９ではユーザ２、ユーザ３を中間の送信帯域に割り当てる例を示している。
また、図２０、図２１に示すようにフレーム毎に各ユーザに割り当てる送信帯域を切り替えるように制御（ホッピング制御）することができる。図２０は、奇数番目のフレームにおける割り当て説明図、図２１は偶数番目のフレームにおける割り当て説明図である。
奇数番目のフレームでは図２０に示すようにユーザ１、ユーザ４に両側のサブキャリア１〜１２，３７〜４８を割り当て、ユーザ２、ユーザ３に中間のサブキャリア１３〜２４，２５〜３６を割り当てる。また、偶数番目のフレームでは図２１に示すようにユーザ４、ユーザ１に中間のサブキャリア１３〜２４，２５〜３６を割り当て、ユーザ３、ユーザ２に両側のサブキャリア１〜１２，３７〜４８を割り当てる。なお、奇数番目のフレームでは、ユーザ３、ユーザ４のパイロットに周波数オフセットを掛け、偶数番目のフレームでは、ユーザ１、ユーザ２のパイロットに周波数オフセットを掛ける。このようにすれば、極端にチャネル推定精度が劣化するユーザがなくなる。
【００３７】
図２２はホッピング制御する場合のパイロット生成部の構成図であり、図１４(Ａ)のパイロット生成部と同一部分には同一符号を付している。異なる点は、周波数オフセット切り替え制御部７１を追加した点であり、他の動作は同じである。
CAZAC系列発生部１１は指示された系列長L、系列番号のCAZAC系列ZCk(n)をパイロットとして発生し、巡回シフト部１２はCAZAC系列ZCk(n)を指示されたcサンプル分巡回シフトし、得られたZCk(n−c)をDFT部１３に入力する。NTXサイズ（NTX＝L）のDFT部１３は入力するパイロットZCk(n−c)にDFT演算処理を施して周波数領域のパイロットDFT｛ZCk(n−c)｝を発生する。周波数オフセット切り替え制御部７１は、送信リソース管理部２３から指示された周波数オフセット量dとホッピングパターンとに基づいて周波数オフセットするか否かを決定する。サブキャリアマッピング部１４は、周波数オフセットするか否かに従ってサブキャリアマッピングを行なう。NFFTサイズ（NFFT＝128）のIFFT部１５は入力されたサブキャリア成分にIDFT演算処理を施して時間領域のパイロット信号に変換してフレーム生成部２６に入力する。
【００３８】
（付記）
（付記１）
各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法において、
ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定するステップ、
ユーザ端末毎に、前記決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする無線通信方法。
（付記２）
前記パイロット信号のパターンとしてCAZAC系列を用いる、
ことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
（付記３）
前記指示ステップは、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出するステップ、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示
すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする付記２記載の無線通信方法。
（付記４）
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、互いに重なっていないパイロット信号の周波数成分を加算するステップ、
加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする付記１または３記載の無線通信方法。
（付記５）
前記指示ステップは、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出するステップ、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするよう指示し、且つ、前記全周波数帯域とユーザ端末のパイロット送信帯域とが重ならない帯域に対し、パイロット信号の反対側帯域の周波数成分をコピーするようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする付記２記載の無線通信方法。
（付記６）
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザ端末のパイロット送信帯域に応じた周波数成分とパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より該ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする付記５記載の無線通信方法。
（付記７）
１フレームに偶数個のパイロットブロックが存在する場合、あるユーザ端末には全ブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロット信号に−１を乗算するよう指示するステップ、
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザのパイロット信号が残るように全ブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施すステップ、
演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より前記ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
（付記８）
移動局の伝搬路情況を取得するステップ、
伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知するステップ、
を有することを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
（付記９）
各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行うステップ、
を有することを特徴とする付記１記載の無線通信方法。
（付記１０）
各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムの基地局において、
ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定し、該決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するリソース管理部、
を有することを特徴とする基地局。
（付記１１）
前記パイロット信号のパターンとしてCAZAC系列を用いる、
ことを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記１２）
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記１３）
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎にユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号の前記周波数オフセットに相当するサブキャリア周波数成分をパイロット信号の反対側帯域に移動するようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記１４）
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
前記複数のパイロット信号が互いに重なっていないパイロット信号部分の周波数成分を加算する加算部、
加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする付記１０または１２記載の基地局。
（付記１５）
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするよう指示し、且つ、前記全周波数帯域とユーザ端末のパイロット送信帯域とが重ならない帯域に対し、パイロット信号の反対側帯域の周波数成分をコピーするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする付記１４記載の基地局。
（付記１６）
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎にユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示
すると共に、該パイロット信号の前記周波数オフセットに相当するサブキャリア周波数成分を、パイロット信号の反対側帯域にコピーするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記１７）
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
所定ユーザ端末のパイロット送信帯域に応じた周波数成分とパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする付記１５記載の基地局。
（付記１８）
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
前記リソース管理部が、あるユーザ端末には全パイロットブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロットブロックのパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロットブロックのパイロット信号に−１を乗算するよう指示するとき、所定ユーザのパイロット信号が残るように全パイロットブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施す加減算部、
演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記１９）
前記リソース管理部は移動局の伝搬路情況を取得し、伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知する、
ことを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記２０）
前記リソース管理部は、各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行う、
ことを特徴とする付記１０記載の基地局。
（付記２１）
各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムのユーザ端末において、
基地局より上りリンクリソース情報を受信する受信部、
該上りリンクリソース情報の指示に従ってパイロットを生成するパイロット生成部を備え、該パイロット生成部は、
該リソース情報に基づいてパイロット信号として所定系列長、系列番号のCAZAC系列を発生するCAZAC系列発生部、
時間領域のパイロット信号であるCAZAC系列を周波数領域のパイロット信号に変換する第１の変換部、
パイロット信号のサブキャリア成分を前記リソース情報に含まれる周波数オフセット情報に基づいてマッピングするサブキャリアマッピング部、
サブキャリアマッピングされたパイロット信号を時間領域の信号に変換する第２の変換部、
前記第１の変換の前、あるいは前記第２の変換の後に、前記リソース情報に含まれるシフト量に基づいてCAZAC系列を巡回シフトする巡回シフト部、
を備えたことを特徴とするユーザ端末。
（付記２２）
第１、第２のユーザ宛のデータ信号をそれぞれ第１、第２サブキャリア群を用いて送信し、該第１、第２のユーザ宛のパイロット信号を該ユーザ宛のデータ信号に対して時間的に多重して送信する無線通信システムにおいて、
前記複数のユーザのうち第１のユーザ宛のパイロット信号を配置する周波数と前記複数のユーザのうち第２のユーザ宛のパイロット信号を配置する周波数とを異ならせる、
ことを特徴とする無線通信方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ユーザ端末が、基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムにおける無線通信方法において、
ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定するステップ、
ユーザ端末毎に、前記決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するステップ、
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、互いに重なっていないパイロット信号の周波数成分を加算するステップ、
加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項３】
１フレームに偶数個のパイロットブロックが存在する場合、あるユーザ端末には全ブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロット信号に−１を乗算するよう指示するステップ、
基地局が、複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信したとき、所定ユーザのパイロット信号が残るように全ブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施すステップ、
演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するステップ、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換し、しかる後、該時間領域信号より前記ユーザ端末の信号部分を分離してチャネル推定するステップ、
を備えたことを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項４】
移動局の伝搬路情況を取得するステップ、
伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知するステップ、
を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項５】
各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行うステップ、
を有することを特徴とする請求項１記載の無線通信方法。
【請求項６】
各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムの基地局において、
ユーザ端末のパイロット送信帯域が該ユーザ端末のデータ送信帯域をカバーするように、ユーザ端末毎に周波数オフセットして該ユーザ端末のパイロット送信帯域を決定し、該決定したパイロット送信帯域の周波数を用いてパイロット信号を送信するようユーザ端末に指示するリソース管理部、
を有することを特徴とする基地局。
【請求項７】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎に前記周波数オフセットのオフセット量とユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号を前記周波数オフセット量だけ周波数オフセットするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項８】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎にユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号の前記周波数オフセットに相当するサブキャリア周波数成分をパイロット信号の反対側帯域に移動するようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項９】
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
前記複数のパイロット信号が互いに重なっていないパイロット信号部分の周波数成分を加算する加算部、
加算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする請求項６または７記載の基地局。
【請求項１０】
前記リソース管理部は、
ユーザ端末毎にユーザ端末の多重数に応じた巡回シフト量を算出する巡回シフト量算出部、
前記CAZAC系列のパイロット信号を該巡回シフト量だけ巡回するようユーザ端末に指示すると共に、該パイロット信号の前記周波数オフセットに相当するサブキャリア周波数成分を、パイロット信号の反対側帯域にコピーするようユーザ端末に指示する指示部、
を有することを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項１１】
前記基地局はユーザ端末毎にチャネルを推定するチャネル推定部を備え、
該チャネル推定部は、
複数のユーザ端末から送信された複数のパイロット信号を多重受信する受信部、
前記リソース管理部が、あるユーザ端末には全パイロットブロックのパイロット信号に＋１を乗算するよう指示し、別のユーザ端末には半分のパイロットブロックのパイロット信号に＋１を乗算し、残りの半分のパイロットブロックのパイロット信号に−１を乗算するよう指示するとき、所定ユーザのパイロット信号が残るように全パイロットブロックのパイロット信号に加減算の演算処理を施す加減算部、
演算結果にパイロット信号のレプリカを乗算するレプリカ乗算部、
レプリカ乗算結果を時間領域信号に変換する変換部、
該時間領域信号より所定ユーザ端末の信号部分を分離する分離部、
該分離した時間信号を周波数領域の信号に変換してチャネルを推定する推定部、
を備えたことを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項１２】
前記リソース管理部は移動局の伝搬路情況を取得し、伝搬路状況の悪いユーザ端末のデータ送信帯域として前記全周波数帯域の中間の帯域を優先的に割り当てて該ユーザ端末に通知する、
ことを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項１３】
前記リソース管理部は、各ユーザ端末のデータ伝送帯域として、前記全周波数帯域の中間の帯域と端の帯域を周期的に割り当てるホッピング制御を行う、
ことを特徴とする請求項６記載の基地局。
【請求項１４】
各ユーザ端末は基地局より割り当てられた互いに異なるデータ送信帯域の周波数を用いてデータ信号を該基地局に送信すると共に、パイロット信号をデータ信号に対して時間多重して該基地局に送信する無線通信システムのユーザ端末において、
基地局より上りリンクリソース情報を受信する受信部、
該上りリンクリソース情報の指示に従ってパイロットを生成するパイロット生成部を備え、該パイロット生成部は、
該リソース情報に基づいてパイロット信号として所定系列長、系列番号のCAZAC系列を発生するCAZAC系列発生部、
時間領域のパイロット信号であるCAZAC系列を周波数領域のパイロット信号に変換する第１の変換部、
パイロット信号のサブキャリア成分を前記リソース情報に含まれる周波数オフセット情報に基づいてマッピングするサブキャリアマッピング部、
サブキャリアマッピングされたパイロット信号を時間領域の信号に変換する第２の変換部、
前記第１の変換の前、あるいは前記第２の変換の後に、前記リソース情報に含まれるシフト量に基づいてCAZAC系列を巡回シフトする巡回シフト部、
を備えたことを特徴とするユーザ端末。
【請求項１５】
第１、第２のユーザ宛のデータ信号をそれぞれ第１、第２サブキャリア群を用いて送信し、該第１、第２のユーザ宛のパイロット信号を該ユーザ宛のデータ信号に対して時間的に多重して送信する無線通信システムにおいて、
前記複数のユーザのうち第１のユーザ宛のパイロット信号を配置する周波数と前記複数のユーザのうち第２のユーザ宛のパイロット信号を配置する周波数とを異ならせる、
ことを特徴とする無線通信方法。
【国際調査報告】
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