(57)【要約】【解決手段】OFDMAワイヤレスコミュニケーションシステム中、パイロットパターン設計は、所定のリソースブロックサイズに基づいて、最適化される。リソースブロック中のパイロット数量とパイロット間の間隔は、一組のシステム要求に基づいて決定される。 第一態様で、パイロットは、周波数ドメインと時間ドメイン中で、リソースブロック内に割り当てられて、チャネル外挿を回避する。まず、４つのパイロットが、リソースブロックの四隅近くに分配される。次に、周波数ドメインと時間ドメイン両方に沿って、残りのパイロットが、リソースブロック中に均等に分布される。最後に、各データストリームにとって、ほぼ等しい数量のパイロットが、時間ドメインに沿って、均等に分布し、電源変動を最小化することが確認される。アップリンク伝送にとって、リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンがパイロットフリー状態に保留されて、マルチユーザーの同期誤差効果を減少させる。第二態様で、リソースブロックサイズが、周波数、或いは、時間ドメイン中、所定数量、例えば、３より小さい場合、パイロットが割り当てられて、平均パイロットーデータ距離が最小化され、パイロットーパイロット距離は可能な限り大きい。一例で、m個のパイロットがixj個のリソースブロック中に割り当てられる。リソースブロックは、n個の等しいサブブロックに分割され、m は nの倍数である。各サブブロック中、m/n個のパイロットが配置されて、平均パイロットーデータ距離が最小化される。第三態様で、上級MIMOシステム中、パイロットは、リソースブロック中に割り当てられ、周波数ドメインだけで、チャネル外挿を回避する。上級MIMOが低移動度環境だけサポートするので、時間ドメイン外挿は支配的な要因ではない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
ａ）直交周波数分割多元接続（OFDMA)コミュニケーションシステム中で、リソースブロックを定義し、前記リソースブロックは、周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと、時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元ブロックであるステップと、
ｂ）一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて、前記リソースブロックに割り当てられるパイロットの特定数量を定義するステップと、
ｃ）複数のパイロットを配置し、前記の複数のパイロットの前記特定数量が、まず、前記リソースブロックの四隅近くに割り当てられ、その後、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記リソースブロック中に、最大限均一に分布されるステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記の一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ｂ）の決定は、二次元標本理論に基づいて、パイロット間隔制約を計算するステップを含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
パイロットの前記特定数量は少なくとも４個で、且つ、前記ｃ）の配置は、前記リソースブロックの四隅近くに、複数のパイロット中の四個のパイロットを割り当てて、チャネル外挿を回避するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のパイロットの残りのパイロットは、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、割り当てられた前記の四個のパイロット間にほぼ均等に配置されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ｃ）の配置は、マルチデータストリームに繰り返され、各データストリームにとって、ほぼ等数のパイロットが、前記時間ドメインに沿って均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
更に、
ｄ）前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンをパイロットフリーで保留し、マルチユーザー周波数誤差を減少させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
選択された周波数トーンと選択された時間スロットは、前記の複数のパイロットの特定数量の一パイロットを伝送するのに適用し、前記選択された周波数トーンと前記選択された時間スロットを用いたデータシンボルの伝送がないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元のリソースブロックを用いて、データストリームの複数のパイロットを伝送する伝送器と、
前記複数のパイロットを割り当て、パイロットの特定数量が、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定されるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記複数のパイロット中のパイロットの前記特定数量は、まず、前記リソースブロックの四隅近くに割り当てられ、その後、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記リソースブロック中に、最大限均一に分布することを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１０】
前記一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１１】
パイロットの前記特定数量は少なくとも四個で、前記複数のパイロット中の四個のパイロットは、前記リソースブロックの四隅近くに配置されて、チャネル外挿を回避することを特徴とする請求項９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１２】
前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記複数のパイロットの残りのパイロットは、割り当てられた４個のパイロット間にほぼ均等に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１３】
第二データストリームの第二複数パイロットは、前記リソースブロックにより伝送され、各データストリームにとって、ほぼ等数のパイロットは、前記時間ドメインに沿って、最大限均一に分布し、電源変動を最小化することを特徴とする請求項９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１４】
前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンはパイロットフリーに保留され、マルチユーザー同期誤差が減少することを特徴とする請求項９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１５】
更に、
多入力多出力（MIMO)システムに用いられるマルチアンテナを含み、一パイロットは選択された周波数トーンと選択された時間スロットを用いて、一アンテナにより伝送され、且つ、前記選択された周波数トーンと前記選択された時間スロットを用いて、他のアンテナにより伝送されるデータシンボルがないことを特徴とする請求項９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１６】
装置であって、
アンテナと、
前記アンテナにより、周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと、時間ドメインに沿った時間スロットのアレイとを有する二次元のリソースブロック内に位置する複数のパイロットを伝送する手段と、
からなり、前記複数のパイロットの前記特定数量のパイロットは、前記リソースブロックの四隅近くに割り当てられ、その後、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記リソースブロック中で、最大限均一に分布することを特徴とする装置。
【請求項１７】
前記一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
パイロットの前記特定数量は少なくとも四個で、前記複数のパイロット中の四個のパイロットは、前記リソースブロックの四隅近くに配置されて、チャネル外挿を回避することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記複数のパイロットは、前記時間ドメインに沿って、ほぼ均一に分布して、電源変動を最小化することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンはパイロットフリーに保留され、マルチユーザー同期誤差が減少することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った６個の連続した周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の連続した時間スロットを有する二次元のリソースブロックを用いて、第一データストリームの第一組の四個のパイロットを伝送する第一伝送器と、
第二データストリームの第二組の四個のパイロットを伝送し、前記第二組のパイロットが、前記第一組のパイロットを伝送する前記リソースブロックにより伝送される第二伝送器と、
前記第一組と前記第二組のパイロットを生成、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、
からなり、前記第一組の第一パイロットは、前記最小の周波数トーンと前記最小の時間スロットに配置され、前記第一組の第二パイロットは、前記最小の周波数トーンと前記第二最大時間スロットに配置され、前記第一組の第三パイロットは、前記第二最大周波数トーンと前記第二最小時間スロットに配置され、前記第一組の第四パイロットは前記第二最大周波数トーンと前記最大時間スロットに配置され、前記第二組のパイロット中の各パイロットは、前記第一組のパイロットの各パイロットに近接し、且つ、次に大きい周波数トーンと同じ時間スロットに位置し、中心箇所の二個の時間スロットはパイロットフリー状態であることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２２】
前記リソースブロックは減少して、５個の連続した時間スロットを有し、前記パイロットフリーの二個の時間スロットの一つが除去されることを特徴とする請求項２１に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２３】
前記リソースブロックは拡張されて、７個の連続した時間スロットを有し、一つ以上のパイロットフリー時間スロットが最大時間スロットとして加えられて、前記パイロットの再割り当てが不要であることを特徴とする請求項２１に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２４】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った６個の連続した周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の連続した時間スロットを有する二次元のリソースブロックを用いて、４個のパイロットを伝送する伝送器と、
前記リソースブロックで、前記４個のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
第一パイロットは、前記最小周波数トーンと前記最小時間スロットで配置され、第二パイロットは、前記最小周波数トーンと前記第二最大時間スロットで配置され、第三パイロットは、前記第二最大周波数トーンと前記第二最小時間スロットで配置され、第四パイロットは前記第二最大周波数トーンと前記最大時間スロットで配置されることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２５】
前記リソースブロックは減少して、５個の連続した時間スロットを有し、前記パイロットフリーの二個の時間スロットの一つが除去されることを特徴とする請求項２４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２６】
前記リソースブロックは拡張されて、７個の連続した時間スロットを有し、一つ以上のパイロットフリーの時間スロットが最大時間スロットとして加えられ、前記パイロットの再割り当てが不要であることを特徴とする請求項２４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２７】
方法であって、
ａ）直交周波数分割多元接続（OFDMA)コミュニケーションシステム中で、リソースブロックを定義し、前記リソースブロックは、周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと、時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元ブロックであるステップと、
ｂ）一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて、前記リソースブロックに割り当てられるパイロットの特定数量を決定するステップと、
ｃ）前記周波数ドメイン中、前記リソースブロックの二辺縁近くに、二個のパイロットを配置して、チャネル外挿を回避し、その後、パイロットの前記特定数量の残りのパイロットが、前記周波数ドメインに沿って、前記割り当てられた二個のパイロット間に、最大限均一に分布されるステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２８】
前記一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ｂ）の決定は、二次元標本理論に基づいて、パイロット間隔制約を計算するステップを含むことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ｃ）の配置は、ほぼ等数のパイロットトーンが、前記時間ドメインに沿って割り当てられ、電源変動を最小化するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記OFDMAコミュニケーションシステムは、少なくとも４個のストリームを有する上級MIMOシステムで、前記ｃ）の配置は、各ストリームに繰り返されることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
各データストリームにとって、ほぼ等数のパイロットトーンが前記時間ドメインに沿って均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
更に、
ｄ）前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンはパイロットフリーに保留され、マルチユーザー同期誤差を減少するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３４】
更に、
ｄ）前記周波数ドメインで、前記リソースブロックの二辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンを保留し、二個、或いは、それ以上の相隣するリソースブロックがチャネル推定に用いられる場合、相隣するリソースブロックの辺縁パイロットは、互いに大きく離されて、チャネル推定を改善するステップを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３５】
選択された周波数トーンと選択された時間スロットは、前記の複数のパイロットトーンの特定数量のパイロットを伝送するのに適用され、前記選択された周波数トーンと前記選択された時間スロットを用いて伝送されるデータシンボルがないことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元のリソースブロックを用いて、データストリームの複数のパイロットを伝送する伝送器と、
前記複数のパイロットトーンの特定数量を割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記特定数量は、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定され、二個のパイロットが、前記周波数ドメイン中、前記リソースブロックの近接する二辺縁に割り当てられ、前記特定数量の残りのパイロットが、前記周波数ドメインに沿って、前記割り当てられた二個のパイロット間に最大限均一に配置されることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項３７】
前記一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項３６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項３８】
ほぼ等数のパイロットトーンは、前記時間ドメインに沿って均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項３６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項３９】
少なくとも４個のストリームは、前記同一リソースブロックを用いて、上級MIMOシステムで伝送されることを特徴とする請求項３６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４０】
各ストリームにとって、ほぼ等数のパイロットトーンが前記時間ドメインに沿って均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項３９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４１】
前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンはパイロットフリーで保留され、マルチユーザー周波数誤差を減少させることを特徴とする請求項３６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４２】
前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンは保留され、二個、或いは、それ以上の相隣するリソースブロックがチャネル推定に用いられる場合、相隣するリソースブロックの辺縁パイロットは、互いに十分離されて、チャネル推定を改善することを特徴とする請求項３６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４３】
更に、
多入力多出力（MIMO)システムに用いられるマルチアンテナを含み、一パイロットトーンは、選択された周波数トーンと選択された時間スロットを用いて、一アンテナにより伝送され、且つ、前記選択された周波数トーンと前記選択された時間スロットを用いて、他のアンテナにより伝送されるデータシンボルがないことを特徴とする請求項３６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４４】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った１８個の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の時間スロットを有する所定の二次元リソースブロックを用いて、それぞれ、複数のデータストリームの複数組の３個のパイロットトーンを伝送する複数の伝送器と、
各データストリームの各組の前記パイロットトーンを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
各組の第一パイロットは、二最小周波数トーンの一つで割り当てられ、各組の第二パイロットは、二最大周波数トーンの一つで割り当てられ、前記同組の第三パイロットは、前記周波数ドメインに沿って、前記リソースブロックの中間で、二周波数トーンの一つで割り当てられ、前記中間の二個の時間スロットはパイロットフリーであることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４５】
前記パイロットの組数と前記データストリームの数は、５〜８であることを特徴とする請求項４４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４６】
各データストリームにとって、たった一つのパイロットが、前記同じ時間スロットに沿って割り当てられ、電源変動を最小化することを特徴とする請求項４４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４７】
前記リソースブロックは減少して、５個の連続した時間スロットを有し、前記パイロットフリーの二個の時間スロットの一つが除去されることを特徴とする請求項４４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４８】
前記リソースブロックは拡張されて、７個の連続した時間スロットを有し、一つ以上のパイロットフリーの時間スロットが最大時間スロットとして加えられ、前記パイロットの再割り当てが不要であることを特徴とする請求項４４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項４９】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った１８個の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の時間スロットを有する所定の二次元リソースブロックを用いて、複数のデータストリームの複数組の２個のパイロットを伝送する複数の伝送器と、
各データストリームの各組のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
各組の第一パイロットは、第４、或いは、第５周波数トーンで割り当てられ、各組の第二パイロットは、第１４、或いは、第１５周波数トーンで割り当てられ、前記中間の二個の時間スロットはパイロットフリーであることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５０】
前記パイロットの組数と前記データストリームの数は、５〜８であることを特徴とする請求項４９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５１】
各データストリームにとって、たった一つのパイロットが、前記同じ時間スロットに沿って割り当てられ、電源変動を最小化することを特徴とする請求項４９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５２】
連続したリソースブロックは一緒にチャネル推定に用いられることを特徴とする請求項４９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５３】
各パイロット組の前記第二パイロットは、第１３、或いは、第１４周波数トーンで割り当てられる一周波数トーンにより偏移されることを特徴とする請求項４９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５４】
前記リソースブロックは減少して、５個の連続した時間スロットを有し、前記パイロットフリーの二個の時間スロットの一つが除去されることを特徴とする請求項４４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５５】
前記リソースブロックは拡張されて、７個の連続した時間スロットを有し、一つ以上のパイロットフリーの時間スロットが最大時間スロットとして加えられ、前記パイロットの再割り当てが不要であることを特徴とする請求項４９に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項５６】
方法であって、
ａ）直交周波数分割多元接続（OFDMA)コミュニケーションシステム中で、リソースブロックを定義し、前記リソースブロックは、周波数ドメインに沿った第一数量の周波数トーンと、時間ドメインに沿った第二数量の時間スロットを有する二次元ブロックであるステップと、
ｂ）一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて、前記リソースブロックに割り当てられるパイロットトーンの特定数量を決定するステップと、
ｃ）複数のパイロットトーンの前記特定数量を配置して、前記割り当てられたパイロットトーンとデータトーン間の平均距離が最小化し、パイロットーパイロット間隔は可能な限り大きいステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項５７】
前記一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記特定数量はｍ個で、前記リソースブロックはｎ個の等しいサブブロックに分割され、前記ｍはｎの倍数で、前記ステップｃ）は、前記分割されたサブブロックのそれぞれで、ｍ/ｎ個のパイロットを割り当て、平均パイロットーデータ距離を最小化するステップを含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記第二数量が３より小さく、前記第一数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記周波数ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記第一数量が３より小さく、前記第二数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記時間ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
前記ステップｃ）は、前記時間ドメインに沿って、ほぼ等数のパイロットトーンを割り当て、電源変動を最小化するステップを含むことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６２】
前記ステップｃ）は、マルチデータストリームに繰り返され、各データストリームにとって、ほぼ等数のパイロットトーンが、前記時間ドメインに沿って最大限均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６３】
選択された周波数トーンと選択された時間スロットは、前記の複数のパイロット中の特定数量のパイロットトーンを伝送するのに適用し、前記選択された周波数トーンと前記選択された時間スロットを用いたデータシンボルの伝送がないことを特徴とする請求項５６に記載の方法。
【請求項６４】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、データストリームの複数のパイロットトーンを伝送する伝送器と、
前記複数のパイロットトーンの特定数量を割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記特定数量は、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定され、パイロットトーンの前記特定数量が割り当てられ、前記割り当てられたパイロットトーンとデータトーン間の平均距離が最小化され、パイロットーパイロット間隔が可能な限り大きいことを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項６５】
前記一組のコミュニケーションシステム要求は、最大ドップラースプレッド、最大遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、ピークデータ転送速度、スループットの少なくとも一つにより設定されることを特徴とする請求項６４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項６６】
前記特定数量はｍ個で、前記リソースブロックはｎ個の等しいサブブロックに分割され、前記ｍはｎの倍数で、ｍ/ｎ個のパイロットトーンが前記分割されたサブブロックにそれぞれ割り当てられ、平均パイロットーデータ距離を最小化することを特徴とする請求項６４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項６７】
前記第二数量が３より小さく、前記第一数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記周波数ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項６６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項６８】
前記第一数量が３より小さく、前記第二数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記時間ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項６６に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項６９】
ほぼ等数のパイロットトーンは、前記時間ドメインに沿って最大限均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項６４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項７０】
第二データストリームの第二複数パイロットトーンは、前記リソースブロックにより伝送され、各データストリームにとって、ほぼ等数のパイロットトーンが前記時間ドメインに沿って最大限均一に分布し、電源変動を最小化することを特徴とする請求項６４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項７１】
更に、
多入力多出力（MIMO)システムに用いられるマルチアンテナを含み、一パイロットトーンは選択された周波数トーンと選択された時間スロットを用いて、一アンテナにより伝送され、且つ、前記選択された周波数トーンと前記選択された時間スロットを用いて、他のアンテナにより伝送されるデータシンボルがないことを特徴とする請求項６４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項７２】
装置であって、
アンテナと、
前記アンテナにより、周波数ドメインに沿った第一数量の周波数トーンと、時間ドメインに沿った第二数量の時間スロットを有する二次元のリソースブロック内に位置する複数のパイロットを伝送する手段と、
からなり、パイロットトーンの特定数量は、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定され、複数のパイロットの前記特定数量が割り当てられ、前記割り当てられたパイロットトーンとデータトーン間の平均距離が最小化し、パイロットーパイロット間隔が可能な限り大きいことを特徴とする装置。
【請求項７３】
前記特定数量はｍ個で、前記リソースブロックはｎ個の等しいサブブロックに分割され、前記ｍはｎの倍数で、ｍ/ｎ個のパイロットトーンが前記分割されたサブブロックにそれぞれ割り当てられ、平均パイロットーデータ距離を最小化することを特徴とする請求項７２に記載の装置。
【請求項７４】
前記第二数量が３より小さく、前記第一数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記周波数ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項７３に記載の装置。
【請求項７５】
前記第一数量が３より小さく、前記第二数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記時間ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項７３に記載の装置。
【請求項７６】
ほぼ等数のパイロットトーンは、前記時間ドメインに沿って最大限均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項７２に記載の装置。
【請求項７７】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の連続時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、二パイロットを伝送する伝送器と、
前記リソースブロック中に、前記二パイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記リソースブロックは、二個の等しいサブブロックに分割され、各パイロットは、各サブブロックの中央近くに配置され、パイロットーデータ間隔が最小化し、各パイロットは、異なる時間スロットか、或いは、周波数トーンに配置され、パイロットーパイロット距離は可能な限り大きいことを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項７８】
前記第一数量は６個で、前記第二数量は２個で、前記リソースブロックは前記周波数ドメインに沿って分割され、各パイロットは、各サブブロックの前記中央周波数トーンに配置され、二パイロットは異なる時間スロットに配置されることを特徴とする請求項７７に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項７９】
前記第一数量は２個で、前記第二数量は６個で、前記リソースブロックは前記時間ドメインに沿って分割され、各パイロットは各サブブロックの前記中央時間スロットに配置され、二パイロットは異なる周波数トーンに配置されることを特徴とする請求項７７に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項８０】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の連続時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、二データストリームの二対のパイロットを伝送する一つ、或いは、それ以上の伝送器と、
前記リソースブロック中に、前記二対のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
一データストリームの一対のパイロットは、二隅の前記リソースブロックに直交して配置され、別のデータストリームの別の対のパイロットは、前記リソースブロックの別の二隅で直交して配置されることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項８１】
前記第一数量は６個で、前記第二数量は４個であることを特徴とする請求項８０に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項８２】
前記第一数量は４個で、前記第二数量は６個であることを特徴とする請求項８０に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項８３】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の連続時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、４個のパイロットを伝送する伝送器と、
前記リソースブロック中に、前記四個のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記四個のパイロットは、前記リソースブロックの四隅に配置され、二直交パイロットは、一時間スロットにより内側に偏移されて、電源変動が最小化することを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項８４】
前記第一数量は６個で、前記第二数量は４個であることを特徴とする請求項８３に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項８５】
前記第一数量は４個で、前記第二数量は６個であることを特徴とする請求項８３に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２００８年４月１０日付の出願の「MIPOパイロット構造設計」と題された米国仮出願番号６１／０４３，７６０と、２００８年５月２日付の出願の「アップリンクパイロットパターン設計」と題された米国仮出願番号６１／０４９，７８６と、２００８年６月２６日付の出願の「上級のMIMOシステムのためのパイロットパターン設計」と題された米国仮出願番号６１／０７５，８７６と、２００８年９月５日付の出願の「スモールリソースブロックのためのパイロットパターン設計」と題された米国仮出願番号６１／０９４，５０４と、２００８年１０月３０日付の出願の「IEEE802.16eレガシーサポートのためのパイロットパターン設計」と題された米国仮出願番号６１／１０９，５４６と、２００９年３月２日付の出願の「OFDMAシステム」と題された米国仮出願番号６１／１５６，５７６から合衆国法典第３５編第１１９条に従って優先権を主張し、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ワイヤレスネットワークコミュニケーションに関するものであって、特に、直交周波数分割多元接続（Orthogonal Frequency-Division Multiple Access、OFDMA)伝送システム中のパイロットシンボルパターン設計に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
直交周波数分割多元接続（OFDMA)は、直交周波数分割多重方式（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、OFDM)デジタル変調技術のマルチユーザーバージョンである。OFDMはFDMの特例で、マルチサブキャリアは情報ストリーム（information stream）を運び、且つ、互いに直交する。この直交性は、マルチサブキャリア上で、互いに干渉することなく、同時通信することを許す。OFDMA中、マルチアクセスは、サブキャリアのサブセットを個人ユーザーに割り当てることにより達成され、これにより、複数のユーザーが、同時に、低データ転送速度の伝送が実行できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、大部分のワイヤレスシステム中、マルチパス（multipath）は、よく見られる不良の伝播現象（propagation phenomenon）で、無線信号が二つ、或いは、それ以上の経路により受信アンテナに到達してしまう。マルチパス効果は、建設的（constructive）干渉と相殺的（destructive）干渉を含み、受信アンテナ箇所の信号電力を増幅、或いは、減衰させる。マルチパスは、信号の位相ずれ（phase shifting）も生じる。マルチパスにより生じる信号振幅、或いは、位相の変化は、チャネル応答（channel response）と称される。受信器がチャネル応答を推定することが出来る場合、マルチパス効果により生じる信号劣化（signal degradations）は補償される。よって、チャネル応答推定を促すため、 OFDMAシステムが、周期的に、伝送信号中に、パイロットシンボル（pilot symbol）を挿入し、パイロットシンボルは、受信器にとっては既知のものである。
【０００５】
周波数ドメインと時間ドメイン中、伝送信号に挿入されるパイロットシンボルの数量と位置はパイロットパターンと称される。公知技術中、OFDMシステム中にパイロットパターン設計を提供する様々な技術が存在する。例えば、米国特許出願番号2006/0120272号は、OFDMシステム中、データシンボルとパイロットシンボルを伝送する伝送装置を開示している。図１(公知技術)で示されるように、二種のパイロットシンボルは互いに直交し、周波数ドメインと時間ドメインで、交互に伝送される。
【０００６】
米国特許出願番号2006/0285484号は、ダイアモンド型パイロットパターンを提案し、高速装置の正確なチャネル補正を達成し、また、最小遅延（minimum latency）の後続のフレームから、十分なパイロットエネルギーを用いる能力を有する。この改善されたパイロットパターンは、図２（公知技術）で示される。
【０００７】
米国特許出願番号2006/0209732号は、パイロットパターン設計方法を開示する。図３(公知技術)で示されるように、提案されるOFDMワイヤレスシステムは、周波数選択性（frequency selectivity）とドップラー偏移情報（Doppler shift information）に基づいて、パイロットパターンを変化させる。
【０００８】
米国特許出願番号2007/0195688号は、マルチアンテナとマルチレイヤー伝送ワイヤレス通信システムの空間パイロット構造を開示する。一例で、単層パイロットパターンは、多入力多出力（multi-input and multi-output、MIMO)レシーバのマルチレイヤーパイロットパターンに拡張される。
【０００９】
OFDMAワイヤレスシステム中、リソースブロックは、一定数量の連続OFDMシンボル（時間スロット）により、一定数量の連続サブキャリア（周波数トーン）を含む二次元ブロックとして定義される。IEEE 802.16mは、５個のOFDMシンボルにより、５シンボルのリソースブロックを１８個のサブキャリアとして定義し、６個のOFDMシンボルにより、６シンボルのリソースブロックを１８個のサブキャリアとして定義し、及び、７個のOFDMシンボルにより、７シンボルのリソースブロックを１８個のサブキャリアとして定義する。それらは、移動局（MS）のユーザーに割り当てられる最小ユニットである。小尺寸のリソースブロックは好ましいリアルタイム特徴を有し、VoIP、或いは、他の小パケットのアプリケーションに用いることが出来る。
【００１０】
しかし、公知技術中で提案されるパイロットパターンは、リソースブロックサイズを考慮せずに設計されている。よって、OFDMAシステム中、所定のリソースブロックサイズに基づいて、最適なパイロットパターン設計に取り組むことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
OFDMAワイヤレスコミュニケーションシステム中、パイロットシンボルは、チャネル応答推測を促進するのに用いられる。周波数ドメインと時間ドメイン中、伝送信号に挿入されるパイロットシンボルの数量と位置はパイロットパターンと称される。開示される具体例中、パイロットパターン設計は、所定のリソースブロックサイズに基づいて、最適化される。リソースブロック中のパイロットの数量とパイロット間の間隔は、2-D標本理論（sampling theory）を用いて、ドップラースプレッド（Doppler spread）、遅延スプレッド（delay spread）、ピークデータ転送速度（peak data rate）、そして、スループット（throughput）等の一組のシステム要求に基づいて決定される。
【００１２】
第一態様で、パイロットは、周波数ドメインと時間ドメイン中で、リソースブロック内に割り当てられて、チャネル外挿（extrapolation）を回避する。まず、４つのパイロットが、リソースブロックの四隅近くに分配される。次に、周波数ドメインと時間ドメイン両方に沿って、残りのパイロットが、リソースブロック中に均等に分布される。最後に、各データストリームにとって、ほぼ等しい数量のパイロットが、時間ドメインに沿って、均等に分布し、電源変動（power fluctuation）を最小化することが確認される。アップリンク伝送（uplink transmission）にとって、リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンがパイロットフリー状態に保留されて、マルチユーザーの同期誤差効果（synchronization error effect）を減少させる。
【００１３】
小サイズのリソースブロックは、通常、アップリンクフィードバックチャネルに用いられ、時に、アップリンクデータ伝送に用いられる。第二態様で、リソースブロックサイズが、周波数、或いは、時間ドメイン中、３より小さい場合、パイロットが割り当てられて、平均パイロットーデータ距離が最小化され、パイロットーパイロット距離は可能な限り大きい。一例で、m個のパイロットがixjのリソースブロック中に割り当てられる。リソースブロックは、n個の等しいサブブロックに分割され、mはnの倍数である。各分割されたサブブロック中、m/n個のパイロットが配置されて、平均パイロットーデータ距離が最小化される。周波数トーンの数量が３より大きく、且つ、iがnの倍数である場合、リソースブロックは、周波数ドメインに沿って分割される。時間スロットの数量が３より大きく、且つ、jがnの倍数である場合、リソースブロックは、時間ドメインに沿って分割される。一方、リソースブロックサイズが、周波数と時間ドメイン両方で、３以上の場合、パイロットが割り当てられて、チャネル外挿を回避する。
【００１４】
上級のMIMOシステムは、少なくとも四個のデータストリームを有するシステムである。上級のMIMOは、低移動環境（mobility environment）だけサポートするので、時間ドメイン外挿は、パイロットパターン設計の支配的な要因ではない。第三態様で、上級MIMOシステム中のパイロットは、リソースブロック中に割り当てられ、周波数ドメインのチャネル外挿を回避する。一般に、二個のパイロットが、周波数ドメインのリソースブロック近くにまず配置され、周波数−ドメインチャネル外挿を回避する。残りのパイロットは、周波数ドメインに沿って、割り当てられた二パイロット間に均等に分布される。この他、各データストリームにとって、ほぼ等しい数量のパイロットが、時間ドメインに沿って、均等に分布し、電源変動を最小化することが確認される。アップリンク伝送にとって、リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンがパイロットフリーに保留されて、マルチユーザーの同期誤差効果を減少させる。相隣するリソースブロックが連帯してチャネル推定に用いられる時、各リソースブロックの上下辺縁は空白になり、相隣するリソースブロックの辺縁パイロットは互いにあまり近過ぎず、チャネル推定を改善する。
【００１５】
その他の実施形態と効果が以下で詳述される。この概要は本発明を定義するものではない。本発明は、特許請求の範囲により定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付図面は、同様の符号が同様の要素を指し示しつつ、発明の実施形態を説明している。
【図１】(公知技術) 互いに直交し、周波数ドメインと時間ドメインで伝送されるパイロットシンボルを示す図である。
【図２】(公知技術) 正確なチャネル補正を達成するダイアモンド型パイロットパターンを示す図である。
【図３】(公知技術) 周波数選択性とドップラー偏移情報に基づいて、パイロットパターンを変化させる OFDM ワイヤレスシステムを示す図である。
【図４Ａ】アップリンク伝送によるOFDMAワイヤレスシステムを示す図である。
【図４Ｂ】ダウンリンク伝送によるOFDMA ワイヤレスシステムを示す図である。
【図５】第一態様によるOFDMA コミュニケーションシステム中、リソースブロックサイズに基づくパイロットパターン設計方法のフローチャートである。
【図６Ａ】18x6 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図６Ｂ】アップリンク伝送中、18x6 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図６Ｃ】アップリンク伝送中、18x6 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図７】マルチユーザーの同期誤差により生じるパイロットコリジョン（pilot collision）を示す図である。
【図８Ａ】6x6 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図８Ｂ】アップリンク伝送中、6x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図８Ｃ】アップリンク伝送中、6x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図８Ｄ】アップリンク伝送中、6x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図８Ｅ】アップリンク伝送中、6x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図９Ａ】6x5 と 6x7リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図９Ｂ】6x5 と 6x7リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１０】第二態様によるOFDMA コミュニケーションシステム中、小リソースブロックサイズに基づくパイロットパターン設計方法のフローチャートである。
【図１１Ａ】SISOシステム中、2x6 と 6x2 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１１Ｂ】SISOシステム中、2x6 と 6x2 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１２Ａ】二ストリーム MIMO システム中、4x6 と 6x4 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１２Ｂ】二ストリーム MIMO システム中、4x6 と 6x4 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１３Ａ】MIMO システム中、4x6 と 6x4 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１３Ｂ】MIMO システム中、4x6 と 6x4 リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１４】第三態様による上級MIMOシステム中のパイロットパターン設計の方法のフローチャートである。
【図１５Ａ】四ストリームのMIMOシステム中、18x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１５Ｂ】アップリンク伝送中、四ストリームのMIMOシステム中、18x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１５Ｃ】アップリンク伝送中、四ストリームのMIMOシステム中、18x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１６Ａ】八ストリームのMIMOシステム中、18x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１６Ｂ】アップリンク伝送中、八ストリームのMIMOシステム中、18x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１７Ａ】八ストリームのMIMOシステム中、18x5 と 18x7リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１７Ｂ】八ストリームのMIMOシステム中、18x5 と 18x7リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１８】八ストリームのMIMOシステム中、36x6リソースブロックに基づくパイロットパターン設計を示す図である。
【図１９】八ストリームのMIMOシステム中、連続したリソースブロックを用いたパイロットパターン設計を示す図である。
【図２０Ａ】八ストリームのMIMOシステム中、連続したリソースブロックを用いたパイロットパターン設計を示す図である。
【図２０Ｂ】八ストリームのMIMOシステム中、連続したリソースブロックを用いたパイロットパターン設計を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下で、図式を参照して、本発明の実施例に対し、詳しく説明する。
【００１８】
図４Aは、アップリンク伝送中のOFDMAワイヤレスシステム１１を示す図である。OFDMAシステム１１は、複数の移動局MS１,MS２・・・MSNと基地局BS1からなる。移動局MS1は、第一伝送モジュール１２と第二伝送モジュール１４からなる。伝送モジュール１２は、パイロット割り当てモジュール１６、データ割り当てモジュール１８、及び、アンテナ２２に結合する伝送器２０からなる。同様に、伝送モジュール１４は、パイロット割り当てモジュール２４、データ割り当てモジュール２６、及び、アンテナ３０に結合される伝送器２８、からなる。基地局 BS1 は、第一受信モジュール３２と第二受信モジュール３４からなる。受信モジュール３２はパイロット割り当て解除（de-allocation）モジュール３６、パイロットトーンチャネル推定モジュール３８、データ割り当て解除モジュール４０、データトーンチャネル推定モジュール４２、及び、アンテナ４６に結合される受信器４４からなる。同様に、受信モジュール３４は、パイロット割り当て解除モジュール４８、パイロットトーンチャネル推定モジュール５０、データ割り当て解除モジュール５２、データトーンチャネル推定モジュール５４、アンテナ５８に結合される受信器５６からなる。
【００１９】
アップリンク伝送中、OFDMAシステム１１中の移動局は、基地局BS1により受信されるデータストリームを伝送する。二次元(2D)リソースブロックを用いて伝送される各ストリームは、一定数量の連続したサブキャリア（周波数トーン）と一定数量の連続したOFDMシンボル (時間スロット)からなる。図４Aで示されるように、多入力多出力（multi-input and multi-output、MIMO)システム中、移動局MS1は、アンテナ２２からstream #1を伝送し、アンテナ３０からstream #2を伝送し、両ストリームは、５個の連続周波数トーンと３個の連続時間スロットからなる同一のリソースブロック６０を用いて伝送される。各ストリームは、パイロットトーンとデータトーン両方を含み、それぞれ、パイロット割り当てモジュール１６か２４とデータ割り当てモジュール１８か２６により割り当てられる。基地局 BS1 が、MS1から、stream #1とstream #2を受信する時、受信モジュールは、パイロットチャネル推定を実行し、その後、データチャネル推定を実行する。図４Aの例で、パイロット割り当て解除（de-allocation）モジュール３６か４８は、パイロットトーンを割り当て解除し、パイロットトーンチャネル推定モジュール３８か５０は、受信されたパイロットトーンに基づいて、パイロットトーンチャネル推定を実行する。更に、データ割り当て解除モジュール４０か５２はデータトーンを割り当て解除し、且つ、データトーンチャネル推定モジュール４２か５４は、受信されたデータトーンに、内挿（interpolation）、或いは、外挿（extrapolation）を実行する。
【００２０】
図４Bは、ダウンリンク伝送中のOFDMA ワイヤレスシステムコミュニケーションシステム１１を示す図で、基地局BS1が、移動局MS1〜MSNにより受信されるデータストリームを伝送する。図４Bで示されるように、基地局BS1は、パイロットとデータトーンを割り当て、及び、伝送する伝送モジュールを有し、移動局MS1は、パイロットとデータトーンを受信、割り当て解除し、チャネル推定を実行する受信モジュールを有する。アップリンク伝送と同様に、各ストリームは、連続数量の周波数トーンと時間スロットからなる2Dリソースブロックを用いて伝送される。図４Bの例で、データトーンとパイロットトーン両方を含むstream #BS1とstream #BS2は、６個の連続周波数トーンと５個の連続時間スロットからなるリソースブロック７０により伝送される。
【００２１】
図５は、第一態様によるリソースブロックサイズに基づくパイロットパターン設計方法のフローチャートである。OFDMAワイヤレスコミュニケーションシステム中、パイロットトーン(パイロットシンボル)は、周期的に伝送信号に挿入されて、チャネル応答推定を促す。周波数ドメインと時間ドメイン中に挿入されるパイロットシンボルの数量と位置はパイロットパターンと称される。図５で示されるように、パイロットパターン設計は、ドップラースプレッド、遅延スプレッド、ピークデータ転送速度、そして、スループット等の一組のコミュニケーションシステム要求を設定することにより開始される（ステップ１０１）。二種の設計例のシステム要求は、表１でリストされる。OFDMAシステム 1Aの第一設計例中、18x6 (18個の周波数トーンと6個のタイムスロット)のリソースブロックが定義され、OFDMAシステム 1Bの第二設計例中、6x6 (6個の周波数トーンと6個のタイムスロット)のリソースブロックが定義される(ステップ１０２)。
2011519513.tif 000003
表１  システム要求
【００２２】
2011519513.tif 000004
【００２３】
所定のリソースブロックにとって、リソースブロックに挿入されるパイロットの数量は、ステップ１０３で計算されるパイロット間隔条件、ピーク速度、及び、スループット要求(ステップ１０４)に基づいて決定される。システム 1Aの第一例で、ピーク速度要求を満たすために、各ストリームの最大割り当てパイロット数量は１８個である。周波数ドメインの最大要求パイロット間隔は８(Nf = 8)で、時間ドメインの最大要求パイロット間隔は６ (Nt = 6)である。システム 1A の18x6 リソースブロックにとって、少なくとも周波数ドメインに沿った四個のパイロットと時間ドメインに沿った二個のパイロットが必要である。この他、最大スループットを達成するため、18x6 リソースブロック中に割り当てられる総パイロット数は、各ストリームに対し６個選択される。同様に、システム 1Bの第二例で、ピーク速度要求を達成するため、各ストリームに対して割り当てられる最大パイロット数は９個である。よって、システム 1Bの6x6 リソースブロックにとって、少なくとも周波数ドメインに沿って、二個のパイロットと時間ドメインに沿って二個のパイロットが必要とされる。この他、最大スループットを達成するため、6x6 リソースブロックに割り当てられる総パイロット数は、各ストリームに対し４個選択される。
【００２４】
所定のリソースブロックに挿入されるパイロット数が一旦決定されると、パイロットは、リソースブロックの特定位置に配置されて、チャネル外挿を回避する（ステップ１０５）。パイロットが時間ドメインと周波数ドメインで、チャネル応答推定に用いられる時、前のパイロットシンボルを用いて、外挿が実行される。また、最も近いパイロットシンボルを用いた内挿、或いは、前と後のパイロットシンボルを用いた線形内挿（linear interpolation）が実行される。内挿と比較すると、外挿は、特に、移動局が、無視できない速度で移動する（例えば、車で）時、チャネル推定品質を低下させることが知られている。よって、同一のパイロットオーバーヘッドとチャネル応答推定の複雑さが維持される間、外挿は、可能な限り防止すべきである。
【００２５】
一般に、チャネル外挿は、時間と周波数ドメインで、リソースブロック辺縁に、パイロットを割り当てることにより防止、或いは、制限される。配置されたパイロットシンボルがリソースブロックの辺縁に近接する時、パイロットシンボルはデータシンボルを最大限度で構成する。その結果、ほとんどのデータシンボルは、チャネル内挿の実行に必要な前のシンボルと後のシンボルを有する。
【００２６】
図６Aは、システム 1A中の18x6 リソースブロック８０に基づき、最適なチャネル応答推定を実現するパイロットパターンの例を示す図である。図６Aの例で、二個のデータストリームstream #1とstream #2は、１８個の連続周波数トーンと６個の時間スロットを有するリソースブロック８０により伝送される。図５のステップ１０４に関する記述のように、総数が６個のパイロットが割り当てられ、周波数ドメインに沿って、少なくとも四個のパイロットと、時間ドメインに沿って、少なくとも二個のパイロットが、18x6 リソースブロック内の各データストリームに必要とされる。図６Aで示されるように、図５のステップ１０５によると、四個のパイロットが、まず、リソースブロック８０の四隅近くに割り当てられて、各データストリームのチャネル外挿を回避する (ステップ#1)。各データストリームにとって、残りの二パイロットは、周波数ドメインと時間ドメインに沿って、既に割り当てられた四個のパイロット間に、最大限均一に配置される(ステップ#2)。よって、最適なチャネル応答推定は、新しいパイロットパターン設計により達成される。
【００２７】
図５に戻ると、更に、各データストリームにとって、割り当てられたパイロットが、時間ドメインに沿って、均一に分布されることを確認する(ステップ１０６)。これは、出力増大（power boosting）がパイロットシンボルの伝送に用いられるので、同じ時間スロットで割り当てられるマルチパイロットは、通常、著しい電源変動（power fluctuation）を招くからである。よって、図６Aで示されるように、各データストリームにとって、各時間スロットは一個だけ割り当てられたパイロットを有し、電源変動を最小化することが確認されなければならない(ステップ#3)。
【００２８】
図７は、マルチユーザーの同期誤差により生じるパイロットコリジョン（pilot collision）を示す図である。ブロードバンドマルチユーザー環境において、OFDM/OFDMAベースのシステムは、高いスペクトル効率（spectral efficiency）方面で強力な長所を達成し、特に、ダウンリンク時、チャネルが一OFDMシンボル期間であまり変化しない場合、システムは、低複雑度の周波数ドメインイコライザー（equalizer）方面で優勢である。しかし、アップリンクにとって、OFDMAシステムは、マルチユーザーのアップリンク状況下で最適な方策ではないので、正確なアップリンクマルチユーザー周波数同期は難しい作業である。
【００２９】
図７で示されるように、周波数同期誤差がマルチユーザーアップリンク状況で発生する時、一リソースブロック中の最後の周波数トーンは後続のリソースブロックの第一周波数トーンと衝突する。その結果、アップリンク同期誤差が発生する時、リソースブロックの辺縁のパイロットは識別できない。よって、二つの相隣するリソースブロックの辺縁に割り当てられるパイロットは、マルチユーザーのコリジョンのせいで回復不能である。これは、マルチユーザーアップリンク伝送のチャネル推定と予測に著しく影響する。よって、同期誤差によるパイロットコリジョンを回避することにより、信頼性のあるパイロット伝送を確保することが重要である。
【００３０】
図５に戻ると、マルチユーザーの同期誤差によるパイロットコリジョンを回避するため、パイロットシンボルがアップリンク伝送に割り当てられる時、各リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁にバッファ領域が保留される (ステップ１０７)。周波数同期誤差が、一個のリソースブロックの第一周波数トーンと相隣するリソースブロックの最後の周波数トーンを周波数ドメインでオーバーラップさせる場合、この方案がコリジョンを回避する。
【００３１】
図６Bは、リソースブロック８０の一つ、或いは、それ以上の辺縁で、バッファ領域を保留する例を示す図である。図６Bの例中、リソースブロック８０中のパイロットトーンに近接するバッファ領域は、パイロットが割り当てられないパイロットフリーに保留される。周波数同期誤差が発生する時、前の二個の周波数トーンは、相隣するリソースブロックの後ろの二個の周波数トーンと、周波数ドメイン中で互いに干渉する。しかし、図６Bで示されるパイロット配置により、前の二個の周波数トーンのパイロット(P1s と P2s)は、近接するリソースブロックの後ろの二個の周波数トーン中のパイロット(P2s と P1s)と衝突しない。
【００３２】
図６Cは別の例を示す図で、リソースブロック８０の最初と最後の周波数トーンの全列が、パイロットが割り当てられないパイロットフリーに全て保留される。リソースブロックの最初と最後の周波数トーンだけに影響する場合、この方法中、パイロット伝送は、周波数同期化エラーの影響を受けない。よって、それは、周波数同期誤差を処理する有効なパターンである。一方、全パイロットが境界周波数トーンから排除されるので、それらは、更に少ないデータシンボルを構成し、封閉する。その結果、このパイロットパターン設計は、図６Bのパイロットパターン設計よりも更に多くのチャネル外挿を必要とする。
【００３３】
図８Aは、システム1Bの6x6リソースブロック９０に基づき、最適なチャネル応答推定を実現するパイロットパターンを示す図である。図８Aの例中、二個のデータストリームstream #1とstream #2は、６個の連続周波数トーンと６個の連続時間スロットを有するリソースブロック９０に伝送される。図５のステップ１０４に関する記述で、合計４個のパイロットが割り当てられ、6x6リソースブロック中の各データストリームにとって、周波数ドメインに沿った少なくとも二つのパイロットと、時間ドメインに沿った少なくとも二つのパイロットが必要とされる。図８Aで示されるように、図５のステップ１０５に基づくと、まず、各データストリームの四個のパイロットは、リソースブロック９０の四隅近くに割り当てられる(ステップ#1)。よって、最適なチャネル応答推定は、新しいパイロット設計により達成される。次に、図５のステップ１０６に従って、更に、各データストリームにとって、各時間スロットは一個だけ割り当てられたパイロットを有し、電源変動を最小化することを確認する(ステップ#3)。
【００３４】
アップリンク伝送にとって、パイロットパターンの更なる調整で、マルチユーザー同期誤差によるコリジョンを防止する必要がある。図８B、図８C、図８D、及び、図８Eは、四種の異なるパイロットパターン調整スキームを示す。これらのパイロットパターンは全て、同じ原則に従うが、それぞれ、異なる環境下で、独自の長所を有する。図８B中、パイロットフリーのバッファ領域を保留するため、四隅に位置するパイロットが再配置され、周波数同期誤差によるパイロットコリジョンを防止する。更に、特に、リソースブロック９０にとって、周波数方向上で、最頂部の列は最小の周波数トーンで、頂部から第二列が第二最小周波数トーンであり、底部から第二列が第二最大周波数トーンで、最下列が最大周波数トーンである。時間方向上で、最左側は最小時間スロットで、左側から第二行は第二最小時間スロットで、右側から第二行は第二最大時間スロットで、最右行は最大時間スロットである。よって、stream #1にとって、第一P1は、最小周波数トーンと最小時間スロットで配置され、第二P1は最小周波数トーンと第二最大時間スロットに配置され、第三P1は第二最大周波数トーンと第二最小時間スロットに配置され、第四P1は第二最大周波数トーンと最大時間スロットに配置される。stream #2にとって、各パイロットP2の位置は、それぞれ、各パイロットP1一列より低い。言い換えると、各P2は、対応するP1の次の大きい周波数トーンと同じ時間スロットに位置する。中間の二個の時間スロットはパイロットフリー状態で保留される。
【００３５】
図８Bと比較すると、各ストリームの各パイロットを異なる周波数トーンに割り当てることにより、図８Cのパイロットパターンは、更に多くの周波数トーンをカバーする。図８Dで、周波数トーン上下全体は、パイロットフリーバッファ領域として保留される。これは、周波数同期誤差を防止するための安定したパターンであるが、チャネル外挿を回避するのには最適ではない。図８Dと比較すると、図８Eのパイロットパターンは、最頂部の周波数トーンだけがパイロットフリーバッファ領域として保留されて、パイロットコリジョンを防止する。これは、周波数同期誤差の防止とチャネル外挿回避間で、このましい妥協点を提供する。
【００３６】
上述のパイロット割り当てスキームは、異なるサイズのリソースブロックに容易に拡張することができる。図９Aと図９Bは、アップリンク伝送の 6x5 リソースブロック９２と 6x7 リソースブロック９４のパイロットパターンを示す図である。図９Aの例で、図８Bと比較すると、パイロットは依然としてリソースブロック９２の四隅近くに配置されているが、中間のパイロットフリー時間スロットは、除去される。図９Bの例で、パイロットの位置と図８Bのパイロットの位置は同じで、且つ、最右側の時間スロットだけがデータを伝送する。6シンボルと7-シンボルのリソースブロックがシステム中で共存する時、6x6 リソースブロックのチャネル推定係数が6x7 リソースブロックの前の６個時間スロットに用いられるので、この配置は、チャネル推定係数の変動を最小化することができる。
【００３７】
上述の例で示されるデータストリームの索引はロジックセンスに符合する。それらは、パイロットパターンに影響することなく交換できる。更に、MIMOパイロットパターンは、stream #1、或いは、stream #2のパイロットを除去することにより、SISOシステム中に直接用いることができる。除去されたパイロットは割り当てデータに用いられる。
【００３８】
［小サイズリソースブロックのパイロット設計］
オーバーヘッドが減少し、且つ、密度が低いパイロットパターン設計にとって、チャネル外挿は不可避なもので、チャネル内挿に必要とされる前後パイロットを具備しないので、これらのシンボルは、通常、リソースブロック境界近くのシンボルで発生する。これは、リソースブロックが小さい時、特に当てはまる。小サイズのリソースブロックは、通常、アップリンクフィードバックチャネルに用いられ、時に、アップリンクデータ伝送に用いられる。例えば、アップリンクリソースブロックは、わずか二個の連続サブキャリアか、或いは、二個の連続OFDMシンボルからなる。その結果、オーバーヘッドを増加させ、且つ、四個のパイロットを小リソースブロック中の四隅近くに配置する必要がない。
【００３９】
図１０は、第二態様による小リソースブロックサイズに基づくパイロットパターン設計の方法のフローチャートである。図１０で示されるように、パイロットパターン設計の最初のステップ２０１〜２０４は図５のステップ１０１〜１０４と同じである。３個の設計例のシステム要求は表でリストされる。OFDMA システム 2Aの第一設計例で、SISO システムの2x6 、或いは、 6x2のリソースブロックが定義される。OFDMA システム 2Bの第二設計例で、二ストリームのMIMO システムの4x6 、或いは、 6x4のリソースブロックが定義されるOFDMA システム 2Cの第三設計例で、SISOシステムの4x6 、或いは、 6x4のリソースブロックが定義される。
【００４０】
2D標本理論に基づくと、全３個のシステム中、周波数ドメイン中に必要な最大パイロット間隔は８ (Nf = 8) で、時間ドメイン中に必要な最大パイロット間隔は６(Nt = 6) である。よって、３個のシステムのリソースブロックサイズに基づいて、少なくとも周波数方向で２個のパイロット、時間方向で、２個のパイロットが必要である。更にシステムピーク速度とスループットを考慮すると、システム 2Aとシステム 2Bにとって、各リソースブロック中の各ストリームに割り当てられるパイロット数量は二個で、システム 2Cで四個である。
2011519513.tif 000005
表２  システム要求
【００４１】
割り当てられる特定数量のパイロットが一旦決定されると、パイロットは、図１０のステップ２０５で示される規則に従って、各リソースブロック中の特定位置に配置される。リソースブロックサイズが周波数、或いは、時間方向で、３より小さい場合、パイロットが配置されるので、割り当てられたパイロットとデータ間の平均距離は最小化し、そのパイロットーパイロット距離は可能な限り大きくなる。一方、リソースブロックサイズが、周波数と時間方向両方で、３以上である場合、パイロットが配置されて、チャネル外挿を回避する。
【００４２】
図１１Aと図１１Bは、システム 2A 中、2x6 リソースブロックと 6x2 リソースブロックに基づいたパイロットパターン設計を示す図である。図１１Aの例中、2x6 リソースブロック２１０が時間ドメインに沿って、二つの同サイズのサブブロックに分割される。各パイロットは、各サブブロックの中央時間スロットに配置されて、平均パイロットーデータ距離を最小化する。更に、各パイロットは異なる周波数トーンにあるので、パイロットーパイロット距離は可能な限り大きくなる。同様に、図１１Bの例で、6x2 リソースブロック２２０は周波数ドメインに沿って、二つの同一サイズのサブブロックに分割される。各パイロットは、各サブブロックの中央周波数トーンに配置されて、平均パイロットーデータ距離は最小化する。更に、各パイロットは異なる時間スロットに配置されて、パイロットーパイロット距離は可能な限り大きくなる。その結果、チャネル推定パフォーマンスが改善される。
【００４３】
通常、周波数、或いは、時間方向で、３より小さい小サイズのリソースブロックにとって、m個のパイロットはixjリソースブロックに割り当てられ、リソースブロックはn 個に等しいサブブロックに分割され、mはnの倍数である。iが３より小さく、且つ、jが３以上である場合、jはnの倍数で、ixjリソースブロックは、時間ドメインに沿って、n個のサブブロックに分割される。m/n個のパイロットは、分割された各サブブロックに割り当てられ、平均パイロットーデータ距離が最小化する。一方、jが３より小さく、iが３以上の場合、iはnの倍数で、ixjリソースブロックは、周波数ドメインに沿って、n個のサブブロックに分割される。m/n個のパイロットは、分割された各サブブロックに割り当てられて、平均パイロットーデータ距離を最小化する。
【００４４】
図１２Aと図１２Bは、システム 2Bの4x6 リソースブロック２３０と 6x4 リソースブロック２４０に基づくパイロットパターン設計を示す図である。リソースブロック２３０と２４０のサイズは、周波数と時間方向で、３以上なので、パイロットが割り当てられ、チャネル外挿が回避される。図１２Aの例で、stream #1の二個のパイロットが、リソースブロック２３０の二隅に対角線で配置され、stream #2の二個のパイロットは、リソースブロック２４０の二隅に対角線で配置される。同様に、図１２Bの例中、stream #1とstream #2の二対のパイロットは、リソースブロック２４０の四隅に対角線で配置される。その結果、チャネル外挿が可能な限り回避される。図１２Aと図１２Bで示される二データストリームの索引はロジックセンスに符合する。それらは、パイロットパターンに影響することなく交換できる。
【００４５】
図１３Aと図１３Bは、システム 2C中、4x6 リソースブロック２５０と 6x4 リソースブロック２６０に基づいたパイロットパターン設計を示す図である。図１３Aと図１３B中の二例中、四個のパイロットが、リソースブロック２５０と２６０の四隅にそれぞれ配置される。更に、二直交パイロットは、一時間スロットにより内側にシフトすることにより調節され、パイロット出力増大により生じる電源変動が最小化する。
【００４６】
［上級 MIMO システムのパイロットパターン設計］
追加の帯域幅要求なしで、データスループットに顕著な増加が提供されるので、MIMO技術は、ワイヤレスコミュニケーションシステム中で注目を集めている。マルチアンテナ MIMO システム中、各データストリームは、同じリソースブロックを用いて、対応するアンテナにより伝送される。ストリームの数量が少なくとも四つ、或いは、それ以上の上級MIMOシステムにとって、各ストリームに割り当てられるパイロットの数は更に重大である。よって、上級MIMO OFDMAシステム中で、パイロットパターンの最適な設計は特に複雑である。通常、各データストリームに割り当てられるパイロットの数は大きすぎずに、高いスループットを達成し、同時に、小さすぎずに、好ましいチャネル推定品質を得る。
【００４７】
図１４は、第三態様による上級MIMO OFDMA コミュニケーションシステム中のパイロットパターン設計の方法のフローチャートである。図１４で示されるように、パイロットパターン設計の３０１〜３０４は図５のステップ１０１〜１０４と同じである。３つの設計例のシステム要求は表３でリストされる。
2011519513.tif 000006
表３  システム要求
【００４８】
OFDMA システム 3Aの第一設計例中、４ストリームの MIMOシステム中に、18x6のリソースブロックが定義される。各リソースブロックのパイロット数は４個が選択されて、スループットを達成し、好ましいチャネル推定品質を得る。OFDMA システム 3Bの第二設計例で、８ストリームの MIMO システム中、18x6のリソースブロックが定義されて、各リソースブロックのパイロット数は３個が選択されて、スループットを達成し、好ましいチャネル推定品質を得る。OFDMAシステム 3Cの第三例中、８ストリームのMIMOシステム中、36x6のリソースブロックが定義され、各リソースブロックのパイロット数は５個が選択され、スループットを達成し、好ましいチャネル推定品質を得る。
【００４９】
割り当てられるパイロットの特定数が一旦決定されると、パイロットは、図１４のステップ３０５で示される規則に従って、各リソースブロックの特定位置に配置される。上級MIMO システムは、通常、低移動(時間変化が激しくない)環境で操作するので、時間ドメイン外挿は支配的な要因ではない。よって、パイロット割り当ては、周波数ドメインだけで、チャネル外挿を回避する。二つの異なるケースが考慮される。第一状況で、一リソースブロックだけがチャネル推定に適用される。第二状況では、二つ、或いは、それ以上の近接するリソースブロックが合わせてチャネル推定に適用される。一般に、第一状況にとって、二個のパイロットがまず、周波数ドメインの各リソースブロックの二辺縁近くに配置されて、周波数ドメインチャネル外挿を回避する。その後、残りのパイロットが配置され、周波数ドメインに沿って、割り当てられた二個のパイロット間に均等に分布する。第二状況にとって、各リソースブロックの末端パイロットは、幾つかの周波数トーンにより内側にシフトされて、リソースブロックの末端パイロットは近すぎない。その後、残りのパイロットが配置されて、周波数ドメインに沿って、割り当てられたにパイロット間に均等に配置される。
【００５０】
図１４のステップ３０６で、更に、各ストリームにとって、各時間スロットは、一個だけパイロットだけが割り当てられ、電源変動を最小化することを確認する。更に、マルチユーザー同期誤差により生じるパイロットコリジョンを回避するため、アップリンク伝送にパイロットシンボルが割り当てられる時、バッファ領域が、一つ、或いは、それ以上の各リソースブロックで保留される (ステップ３０７)。
【００５１】
図１５Aは、４ストリームの MIMO OFDMA システム 3Aの18x6 リソースブロック３１０のパイロットパターン設計を示す図である。データストリームに割り当てられるパイロット数は４個である。図１５Aで示されるように、各データストリームにとって、二個のパイロットは、周波数ドメインに沿って、リソースブロック３１０の上下辺縁に配置される(ステップ#1)。残りの二パイロットは、周波数ドメインに沿って、割り当てられた二パイロット間に最大限均等に配置される(ステップ#2)。時間方向のチャネル外挿は支配的な要素ではないが、パイロットは時間ドメインに沿って、可能な限り遠くに配置される。よって、図１５Aで示されるように、二個の中間時間スロット中に配置されるパイロットがない。図１５Aの例中、更に、各データストリームにとって、各時間スロットは、１個だけ割り当てられるスロットを有し、電源変動を最小化することを確認する(ステップ#3)。
【００５２】
図１５Bは、マルチユーザー同期誤差効果を減少させるリソースブロック３１０の一つ、或いは、それ以上の辺縁で、バッファ領域を保留する例を示す図である。図１５Bの例中、リソースブロック３１０中のパイロットトーンに近接するバッファ領域は、パイロットが配置されないパイロットフリーとして保留される。周波数同期誤差が発生する時、前の二個の周波数トーンは、相隣するリソースブロックの後ろの二個の周波数トーンと周波数ドメインで互いに干渉する。しかし、図１５Bで示されるパイロット配置によると、前の二個の周波数トーンのパイロットは、相隣するリソースブロックの後ろの二個の周波数トーンに衝突しない。
【００５３】
図１５Cは別の具体例を示し、リソースブロック３１０中の最初と最後の周波数トーン全体は、パイロットが割り当てられないパイロットフリーバッファ領域に保留される。周波数同期誤差がリソースブロックの最初と最後の周波数トーンだけに影響する場合、この方法中、パイロット伝送は周波数同期誤差の影響を受けない。図１５A、図１５B、及び、図１５Cで示される四データストリームの索引はロジックセンスに符合する。それらは、パイロットパターンに影響することなく交換できる。
【００５４】
図１６Aは、８ストリームのMIMO OFDMA システム 3B中の18x6 リソースブロック320に基づくパイロットパターン設計を示す図である。データストリームに割り当てられるパイロット数は３個である。図１６Aで示されるように、各データストリームにとって、二個のパイロットが、周波数ドメインに沿って、リソースブロック３２０の上下辺縁に配置される。残りの一パイロットは、周波数ドメインに沿って、既に割り当てられた二個のパイロットの中間に位置する。図１６Aで示されるように、パイロットは、時間ドメインに沿って、可能な限り遠く配置されて、チャネル外挿を減少させる。更に、各データストリームにとって、各時間スロットは、１個だけ割り当てられるパイロットを有し、電源変動を最小化する。
【００５５】
図１６Bは、リソースブロック３２０の一つ、或いは、それ以上の辺縁で、バッファ領域を保留する例を示す図である。図１６Bの例中、最初と最後の周波数トーン全体が、パイロットが割り当てられないパイロットフリーバッファ領域に保留される。周波数同期誤差がリソースブロックの最初と最後の周波数トーンに影響する場合、この方法中、パイロット伝送は周波数同期誤差の影響を受けない。
【００５６】
上述で示される新規のパイロットパターン設計は、異なるサイズのリソースブロックに容易に拡張できる。図１７Aは、18x5リソースブロック３３０に基づくパイロットパターンを示す図で、図１７Bは、18x7リソースブロック３４０のパイロットパターンを示す図である。図１７Aの例で、パイロットは、図１４のステップ３０５で示される同一規則下で配置される。図１７Bの例で、パイロットは、最右側の時間スロットでデータを伝送する以外に、図１６Aと同じ位置に正確に配置される。二個のリソースブロックが同一システム中に共存する時、18x6 リソースブロックのチャネル推測係数は、18×7リソースブロックの前の６個の時間スロット中に用いられるので、この配置は、チャネル推定係数の変動を最小化する。
【００５７】
図１８は、８ストリーム MIMO OFDMA システム 3C中の36x6 リソースブロック３５０に基づいたパイロットパターン設計を示す図である。図１８で示されるように、データストリームに割り当てられるパイロット数は５個で、二個のパイロットは、周波数ドメインに沿って、リソースブロック３５０の上下辺縁に配置される。残りの三つのパイロットは、周波数ドメインに沿って、割り当てられた二パイロット間に均等に配置される。図１８で示されるように、パイロットは、時間ドメインに沿って、出来るだけ遠くに配置され、チャネル外挿を減少させる。更に、各データストリームにとって、各時間スロットは、一個だけ割り当てられるパイロットを有し、電源変動を最小化する。
【００５８】
図１９は、８ストリームの MIMO OFDMAシステム 3B中、二個の連続の18x6 リソースブロック３６０と３７０を示す図である。各リソースブロックとデータストリームに割り当てられるパイロット数は３個である。ある MIMO OFDMA システム環境中、連続したリソースブロックは、一緒にチャネル推定に用いられる。図１９で示されるように、リソースブロック３６０と３７０中、二辺縁近くの二列の周波数トーン、及び、下辺縁近くの二列の周波数トーンは空白である。その結果、リソースブロック３６０の底部パイロットとリソースブロック３７０の頂部パイロットは互いに近すぎない。これは、リソースブロック３６０と ３７００が一緒に用いられる時に、好ましいチャネル推定品質を提供する。図１９も、36x5 と 36x7リソースブロックに拡張することができる。36x5 リソースブロックにとって、対応するパイロットパターンは、図１９の第三、或いは、第四パイロットフリーシンボルの除去により得られる。36x7 リソースブロックにとって、対応するパイロットパターンは、図１９の６シンボルの後に、パイロットフリーシンボルを加えることにより得られる。
【００５９】
図２０Aと図２０Bは、８ストリームのMIMO OFDMAシステム中、連続リソースブロックを一緒に用いて、チャネル推定を実行する幾つかの別の例を示す図である。これらの具体例中、相隣するリソースブロックのパイロットが、各リソースブロックの辺縁のデータトーンチャネル推定中で長所を有するので、各ストリームのパイロット数は、更に、２個に減少する。図２０Aの例で、18x6 リソースブロック３８０と 18x6 リソースブロック３８５は互いに相隣する。リソースブロック３８０と３８５中の頂部辺縁近くの三列の周波数トーン、及び、底部辺縁近くの三列の周波数トーンは空白である。言い換えると、各データストリームの一パイロットは、4th 、或いは、 5th 周波数トーンに位置し、各データストリームの他のパイロットは、14th 、或いは、 15th 周波数トーンに位置する。その結果、リソースブロック３８０の底部パイロットとリソースブロック３８５の頂部パイロットは好ましい距離を維持して、好ましいチャネル推定品質を提供する。同様に、図２０Bで示されるように、18x6 リソースブロック３９０と 18x6 リソースブロック３９５は互いに相隣する。リソースブロック３９０と３９５中の頂部辺縁近くの三列の周波数トーン、及び、底部周縁近くの四列の周波数トーンは空白である。言い換えると、各データストリームの一パイロットは、4th 、或いは、 5th 周波数トーンに位置し、各データストリームの他のパイロットは、14th 、或いは、 15th 周波数トーンに位置する。その結果、リソースブロック３９０と３９５の全パイロットは、周波数ドメインに沿って、均等に配置されて、好ましいチャネル推定品質を提供する。 更に、注意すべきことは、図２０Aと図２０Bで示される連続リソースブロック中、全部のパイロットのパイロット間隔が、2D 標本理論から生じるパイロット間隔制約を満たすことである。図２０Aと図２０Bも18x5 と 18x7 リソースブロックに拡張することができる。18x5 リソースブロックにとって、対応するパイロットパターンは、18x6 リソースブロックのパイロットパターン中の第三、或いは、第四パイロットフリーシンボルを除去することにより得られる。18x7 リソースブロックにとって、対応するパイロットパターンは、18x6 リソースブロックのパイロットパターンの６シンボル後に、パイロットフリーシンボルを加えることにより得られる。
【００６０】
注意すべきことは、データストリームの索引はロジックセンスに符合することである。それらは、パイロットパターンに影響することなく交換できる。更に、上述の例で示される8ストリームのMIMOシステムのパイロットパターンは、直接、５、６、及び、７ストリームのMIMOシステムに拡張される。５ストリームのMIMOシステムにとって、６、７、及び、８ストリームのMIMOシステムのパイロットパターンは、パイロットではなく、データ割り当てに用いられ、７ストリームのMIMOシステムにとって、８ストリームのパイロット配置は、データ割り当てに用いられる。
【００６１】
マルチアンテナの MIMO OFDMA システム中、伝送器は、マルチ伝送アンテナによりデータを伝送し、受信器は、マルチ受信アンテナによりデータを受信する。各受信アンテナは、全伝送アンテナからデータを受信するので、信号が伝播するチャネル数は、伝送アンテナ数と受信アンテナ数の組み合わせにより決定される。例えば、P個の伝送アンテナとQ個の受信アンテナがある場合、信号は、PxQ 個のチャネルで伝播し、それぞれ、チャネル応答を有する。これにより、MIMO OFDMA システム中、PxQ 個のチャネルを推定する計算能力（computational power）の制限のため、好ましいチャネル推定方法が特に重要である。上述の新規のパイロットパターン設計は、外挿を最大限に最小化し、シンプルで速いチャネル推定を提供することにより、MIMO OFDMA システムに非常に有益である。
【００６２】
MIMO システム中、各伝送アンテナは、パイロットシンボルを同じサブキャリアとOFDMシンボルの時間スロットに挿入し、アンテナにより伝送される。これは、受信器で、各伝送アンテナのパイロットシンボル間の干渉を発生させる。各伝送アンテナのパイロットシンボル間の干渉を減少させるため、パイロットシンボルは、伝送アンテナ間で、互いの直交を維持する。更に、各アンテナにとって、パイロットシンボルが、特定の時間スロットと特定の周波数トーンに挿入される場合、他のアンテナは、時間と周波数ドメインの同じ位置にゼロ信号を配置する。その結果、一アンテナにより伝送されるパイロットは、別のアンテナにより伝送される別の信号により影響されない。
【００６３】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図１】
2011519513.tif 000007
【図２】
2011519513.tif 000008
【図３】
2011519513.tif 000009
【図４Ａ】
2011519513.tif 000010
【図４Ｂ】
2011519513.tif 000011
【図５】
2011519513.tif 000012
【図６Ａ】
2011519513.tif 000013
【図６Ｂ】
2011519513.tif 000014
【図６Ｃ】
2011519513.tif 000015
【図７】
2011519513.tif 000016
【図８Ａ】
2011519513.tif 000017
【図８Ｂ】
2011519513.tif 000018
【図８Ｃ】
2011519513.tif 000019
【図８Ｄ】
2011519513.tif 000020
【図８Ｅ】
2011519513.tif 000021
【図９Ａ】
2011519513.tif 000022
【図９Ｂ】
2011519513.tif 000023
【図１０】
2011519513.tif 000024
【図１１Ａ】
2011519513.tif 000025
【図１１Ｂ】
2011519513.tif 000026
【図１２Ａ】
2011519513.tif 000027
【図１２Ｂ】
2011519513.tif 000028
【図１３Ａ】
2011519513.tif 000029
【図１３Ｂ】
2011519513.tif 000030
【図１４】
2011519513.tif 000031
【図１５Ａ】
2011519513.tif 000032
【図１５Ｂ】
2011519513.tif 000033
【図１５Ｃ】
2011519513.tif 000034
【図１６Ａ】
2011519513.tif 000035
【図１６Ｂ】
2011519513.tif 000036
【図１７Ａ】
2011519513.tif 000037
【図１７Ｂ】
2011519513.tif 000038
【図１８】
2011519513.tif 000039
【図１９】
2011519513.tif 000040
【図２０Ａ】
2011519513.tif 000041
【図２０Ｂ】
2011519513.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月6日(2010.10.6)
【手続補正１】
【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】
方法であって、
ａ）直交周波数分割多元接続（OFDMA)コミュニケーションシステム中で、リソースブロックを定義し、前記リソースブロックは、周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと、時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元ブロックであるステップと、
ｂ）一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて、前記リソースブロックに割り当てられるパイロットの特定数量を定義するステップと、
ｃ）複数のパイロットを配置し、前記の複数のパイロットの前記特定数量が、まず、前記リソースブロックの四隅近くに割り当てられ、その後、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記リソースブロック中に、最大限均一に分布されるステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
パイロットの前記特定数量は少なくとも４個で、且つ、前記ｃ）の配置は、前記リソースブロックの四隅近くに、複数のパイロット中の四個のパイロットを割り当てて、チャネル外挿を回避するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のパイロットの残りのパイロットは、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、割り当てられた前記の四個のパイロット間にほぼ均等に配置されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ｃ）の配置は、マルチデータストリームに繰り返され、各データストリームにとって、ほぼ等数のパイロットが、前記時間ドメインに沿って均一に分布され、電源変動を最小化することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
更に、
ｄ）前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンをパイロットフリーで保留し、マルチユーザー周波数誤差を減少させるステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元のリソースブロックを用いて、データストリームの複数のパイロットを伝送する伝送器と、
前記複数のパイロットを割り当て、パイロットの特定数量が、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定されるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記複数のパイロット中のパイロットの前記特定数量は、まず、前記リソースブロックの四隅近くに割り当てられ、その後、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記リソースブロック中に、最大限均一に分布することを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項７】
装置であって、
アンテナと、
前記アンテナにより、周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと、時間ドメインに沿った時間スロットのアレイとを有する二次元のリソースブロック内に位置する複数のパイロットを伝送する手段と、
からなり、前記複数のパイロットの前記特定数量のパイロットは、前記リソースブロックの四隅近くに割り当てられ、その後、前記周波数ドメインと前記時間ドメインに沿って、前記リソースブロック中で、最大限均一に分布することを特徴とする装置。
【請求項８】
パイロットの前記特定数量は少なくとも四個で、前記複数のパイロット中の四個のパイロットは、前記リソースブロックの四隅近くに配置されて、チャネル外挿を回避することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記複数のパイロットは、前記時間ドメインに沿って、ほぼ均一に分布して、電源変動を最小化することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記リソースブロックの一つ、或いは、それ以上の辺縁の一つ、或いは、それ以上の周波数トーンはパイロットフリーに保留され、マルチユーザー同期誤差が減少することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った６個の連続した周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の連続した時間スロットを有する二次元のリソースブロックを用いて、第一データストリームの第一組の四個のパイロットを伝送する第一伝送器と、
第二データストリームの第二組の四個のパイロットを伝送し、前記第二組のパイロットが、前記第一組のパイロットを伝送する前記リソースブロックにより伝送される第二伝送器と、
前記第一組と前記第二組のパイロットを生成、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、
からなり、前記第一組の第一パイロットは、前記最小の周波数トーンと前記最小の時間スロットに配置され、前記第一組の第二パイロットは、前記最小の周波数トーンと前記第二最大時間スロットに配置され、前記第一組の第三パイロットは、前記第二最大周波数トーンと前記第二最小時間スロットに配置され、前記第一組の第四パイロットは前記第二最大周波数トーンと前記最大時間スロットに配置され、前記第二組のパイロット中の各パイロットは、前記第一組のパイロットの各パイロットに近接し、且つ、次に大きい周波数トーンと同じ時間スロットに位置し、中心箇所の二個の時間スロットはパイロットフリー状態であることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１２】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った６個の連続した周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の連続した時間スロットを有する二次元のリソースブロックを用いて、４個のパイロットを伝送する伝送器と、
前記リソースブロックで、前記４個のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
第一パイロットは、前記最小周波数トーンと前記最小時間スロットで配置され、第二パイロットは、前記最小周波数トーンと前記第二最大時間スロットで配置され、第三パイロットは、前記第二最大周波数トーンと前記第二最小時間スロットで配置され、第四パイロットは前記第二最大周波数トーンと前記最大時間スロットで配置されることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１３】
方法であって、
ａ）直交周波数分割多元接続（OFDMA)コミュニケーションシステム中で、リソースブロックを定義し、前記リソースブロックは、周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと、時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元ブロックであるステップと、
ｂ）一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて、前記リソースブロックに割り当てられるパイロットの特定数量を決定するステップと、
ｃ）前記周波数ドメイン中、前記リソースブロックの二辺縁近くに、二個のパイロットを配置して、チャネル外挿を回避し、その後、パイロットの前記特定数量の残りのパイロットが、前記周波数ドメインに沿って、前記割り当てられた二個のパイロット間に、最大限均一に分布されるステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項１４】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った周波数トーンのアレイと時間ドメインに沿った時間スロットのアレイを有する二次元のリソースブロックを用いて、データストリームの複数のパイロットを伝送する伝送器と、
前記複数のパイロットトーンの特定数量を割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記特定数量は、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定され、二個のパイロットが、前記周波数ドメイン中、前記リソースブロックの近接する二辺縁に割り当てられ、前記特定数量の残りのパイロットが、前記周波数ドメインに沿って、前記割り当てられた二個のパイロット間に最大限均一に配置されることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１５】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った１８個の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の時間スロットを有する所定の二次元リソースブロックを用いて、それぞれ、複数のデータストリームの複数組の３個のパイロットトーンを伝送する複数の伝送器と、
各データストリームの各組の前記パイロットトーンを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
各組の第一パイロットは、二最小周波数トーンの一つで割り当てられ、各組の第二パイロットは、二最大周波数トーンの一つで割り当てられ、前記同組の第三パイロットは、前記周波数ドメインに沿って、前記リソースブロックの中間で、二周波数トーンの一つで割り当てられ、前記中間の二個の時間スロットはパイロットフリーであることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１６】
前記パイロットの組数と前記データストリームの数は、５〜８であることを特徴とする請求項１５に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１７】
各データストリームにとって、たった一つのパイロットが、前記同じ時間スロットに沿って割り当てられ、電源変動を最小化することを特徴とする請求項１５に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１８】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った１８個の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った６個の時間スロットを有する所定の二次元リソースブロックを用いて、複数のデータストリームの複数組の２個のパイロットを伝送する複数の伝送器と、
各データストリームの各組のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
各組の第一パイロットは、第４、或いは、第５周波数トーンで割り当てられ、各組の第二パイロットは、第１４、或いは、第１５周波数トーンで割り当てられ、前記中間の二個の時間スロットはパイロットフリーであることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項１９】
方法であって、
ａ）直交周波数分割多元接続（OFDMA)コミュニケーションシステム中で、リソースブロックを定義し、前記リソースブロックは、周波数ドメインに沿った第一数量の周波数トーンと、時間ドメインに沿った第二数量の時間スロットを有する二次元ブロックであるステップと、
ｂ）一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて、前記リソースブロックに割り当てられるパイロットトーンの特定数量を決定するステップと、
ｃ）複数のパイロットトーンの前記特定数量を配置して、前記割り当てられたパイロットトーンとデータトーン間の平均距離が最小化し、パイロットーパイロット間隔は可能な限り大きいステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記特定数量はｍ個で、前記リソースブロックはｎ個の等しいサブブロックに分割され、前記ｍはｎの倍数で、前記ステップｃ）は、前記分割されたサブブロックのそれぞれで、ｍ/ｎ個のパイロットを割り当て、平均パイロットーデータ距離を最小化するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第二数量が３より小さく、前記第一数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記周波数ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第一数量が３より小さく、前記第二数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記時間ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、データストリームの複数のパイロットトーンを伝送する伝送器と、
前記複数のパイロットトーンの特定数量を割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記特定数量は、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定され、パイロットトーンの前記特定数量が割り当てられ、前記割り当てられたパイロットトーンとデータトーン間の平均距離が最小化され、パイロットーパイロット間隔が可能な限り大きいことを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２４】
前記特定数量はｍ個で、前記リソースブロックはｎ個の等しいサブブロックに分割され、前記ｍはｎの倍数で、ｍ/ｎ個のパイロットトーンが前記分割されたサブブロックにそれぞれ割り当てられ、平均パイロットーデータ距離を最小化することを特徴とする請求項２３に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２５】
前記第二数量が３より小さく、前記第一数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記周波数ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項２４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２６】
前記第一数量が３より小さく、前記第二数量がｎの倍数で、前記リソースブロックは、前記時間ドメインに沿って分割されることを特徴とする請求項２４に記載のワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２７】
装置であって、
アンテナと、
前記アンテナにより、周波数ドメインに沿った第一数量の周波数トーンと、時間ドメインに沿った第二数量の時間スロットを有する二次元のリソースブロック内に位置する複数のパイロットを伝送する手段と、
からなり、パイロットトーンの特定数量は、一組のコミュニケーションシステム要求に基づいて決定され、複数のパイロットの前記特定数量が割り当てられ、前記割り当てられたパイロットトーンとデータトーン間の平均距離が最小化し、パイロットーパイロット間隔が可能な限り大きいことを特徴とする装置。
【請求項２８】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の連続時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、二パイロットを伝送する伝送器と、
前記リソースブロック中に、前記二パイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記リソースブロックは、二個の等しいサブブロックに分割され、各パイロットは、各サブブロックの中央近くに配置され、パイロットーデータ間隔が最小化し、各パイロットは、異なる時間スロットか、或いは、周波数トーンに配置され、パイロットーパイロット距離は可能な限り大きいことを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項２９】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の連続時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、二データストリームの二対のパイロットを伝送する一つ、或いは、それ以上の伝送器と、
前記リソースブロック中に、前記二対のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
一データストリームの一対のパイロットは、二隅の前記リソースブロックに直交して配置され、別のデータストリームの別の対のパイロットは、前記リソースブロックの別の二隅で直交して配置されることを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【請求項３０】
ワイヤレスコミュニケーション装置であって、
周波数ドメインに沿った第一数量の連続周波数トーンと時間ドメインに沿った第二数量の連続時間スロット有する二次元のリソースブロックを用いて、４個のパイロットを伝送する伝送器と、
前記リソースブロック中に、前記四個のパイロットを生成し、割り当てるパイロット割り当てモジュールと、からなり、
前記四個のパイロットは、前記リソースブロックの四隅に配置され、二直交パイロットは、一時間スロットにより内側に偏移されて、電源変動が最小化することを特徴とするワイヤレスコミュニケーション装置。
【国際調査報告】
2011519513.tif 000043
2011519513.tif 000044
2011519513.tif 000045