(57)【要約】      （修正有）【課題】直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）システムにおけるパイロットサブキャリアのグルーピング方法、および、それに基づく、チャネル推定方法。【解決手段】ユーザーｕに対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングし、ここで、ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数とパイロットシンボル数はみな可変であり、且つユーザーｕにおける各パイロットサブキャリアグループ内のサブキャリア数は同じである。ここで、ｕの範囲は１〜Ｕであり、ＵはＯＦＤＭＡシステムにおける全てのユーザー数である。【選択図】図４
2007174652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重接続OFDMAシステムにおけるパイロットサブキャリアのグルーピング方法であって、
ユーザーｕに対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグループ化し、ここで、ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数と前記パイロットシンボル数はみな可変であり、且つユーザーｕにおける各パイロットサブキャリアグループ内のサブキャリア数は同じであり、
ここで、ｕの範囲は1〜Uであり、UはOFDMAシステムにおける全てのユーザー数である、
ことを特徴とするこの方法。
【請求項２】
前記OFDMAシステムにおいて無線チャネルの最大ドップラー[0]周波数偏移が増大するとき、前記パイロットシンボル数の最大値が低減す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OFDMAシステムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が増加するとき、前記パイロットシンボル数を増加させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記OFDMAシステムにおいて周波数スペクトル効率を高める必要があるとき、前記パイロットシンボル数を低減させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記パイロットシンボル数はＰであり、パイロットシンボル数の最小値は
【数１】
2007174652.tif 000113
であり、パイロットシンボル数の最大値は
【数２】
2007174652.tif 000114
であり、当該OFDMAシステムにおいて無線チャネルの最大ドップラー[0]周波数偏移は
【数３】
2007174652.tif 000115
であり、Ｐの範囲は、
【数４】
2007174652.tif 000116
であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ユーザーｕの最大マルチパス遅延時間
【数５】
2007174652.tif 000117
が増加するとき、当該ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値
【数６】
2007174652.tif 000118
が増加し、且つ
【数７】
2007174652.tif 000119
であり、
【数８】
2007174652.tif 000120
が2の累乗であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記OFDMAシステムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が増加するとき、各ユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数を低減させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
無線チャネル推定に対する精度要求が高ければ高いほど、各ユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
【数９】
2007174652.tif 000121
ここで、
【数１０】
2007174652.tif 000122
はｕ個目のユーザーの最大マルチパス遅延時間であり、
【数１１】
2007174652.tif 000123
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値であり、
【数１２】
2007174652.tif 000124
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最大値であり、
【数１３】
2007174652.tif 000125
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数１４】
2007174652.tif 000126
は2の累乗であり、
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ユーザーｕにおける各アンテナのために同一又は異なるパイロットシンボルに属する各サブキャリアグループ内で、一つのパイロットサブキャリアを選択することを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
基地局に予めユーザーチャネルに関する情報がないとき、ユーザーｕにおける各アンテナのために同一又は異なるパイロットシンボルに属する各サブキャリアグループ内で、一つのパイロットサブキャリアをランダムに選択し、本ユーザーにおける他のアンテナ或いは他ユーザーにおけるアンテナと同じパイロットサブキャリアを選択しなければいいことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
基地局にユーザーチャネルに関する情報があるとき、ユーザーｕにおける各アンテナのために同一又は異なるパイロットシンボルに属する各サブキャリアグループ内で、ナローバンド干渉の無い位置又はナローバンド干渉の弱い位置における一つのパイロットサブキャリアを選択すると共に、本ユーザーにおける他のアンテナと他ユーザーにおけるアンテナと同じパイロットサブキャリアを選択しない条件を満たすべきであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザーｕにおけるアンテナkのパイロット位置に対してLSチャネル推定を行って、
【数１５】
2007174652.tif 000127
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を得、ここで、kの範囲は
【数１６】
2007174652.tif 000128
であり、
【数１７】
2007174652.tif 000129
はユーザーｕのアンテナ数であり、
【数１８】
2007174652.tif 000130
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数１９】
2007174652.tif 000131
は2の累乗であるステップAと、
【数２０】
2007174652.tif 000132
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を一つのOFDMシンボル内にマッピングして、
【数２１】
2007174652.tif 000133
を得、
【数２２】
2007174652.tif 000134
、ここで、
【数２３】
2007174652.tif 000135
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数であり、Ｐはパイロットシンボル数であり、tは時間領域変数であり、nは周波数領域変数であるステップBと、
【数２４】
2007174652.tif 000136
であるとき、
【数２５】
2007174652.tif 000137
のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果に対して補間演算を行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの完全な周波数領域チャネル応答
【数２６】
2007174652.tif 000138
を得、ここで、
【数２７】
2007174652.tif 000139
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値であるステップCと、
を更に含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
ユーザーｕにおけるアンテナkのパイロット位置に対してLSチャネル推定を行って、
【数２８】
2007174652.tif 000140
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を得、ここで、kの範囲は
【数２９】
2007174652.tif 000141
であり、
【数３０】
2007174652.tif 000142
はユーザーｕにおけるアンテナ数であり、
【数３１】
2007174652.tif 000143
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数３２】
2007174652.tif 000144
は2の累乗であるステップAと、
【数３３】
2007174652.tif 000145
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を一つのOFDMシンボル内にマッピングして、
【数３４】
2007174652.tif 000146
を得、
【数３５】
2007174652.tif 000147
ここで、
【数３６】
2007174652.tif 000148
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数であり、Ｐはパイロットシンボル数であり、tは時間領域変数であり、nは周波数領域変数であるステップBと、
【数３７】
2007174652.tif 000149
であるとき、
【数３８】
2007174652.tif 000150
のパイロット位置におけるLSチャネル推定値に対して補間演算を行って、各サブキャリア内の一つ目のサブキャリア位置におけるチャネル推定
【数３９】
2007174652.tif 000151
を得、
【数４０】
2007174652.tif 000152
であるステップCと、
補間を行って得られた
【数４１】
2007174652.tif 000153
個のサブキャリアグループ内の一つ目のサブキャリア位置におけるチャネル推定
【数４２】
2007174652.tif 000154
に対して
【数４３】
2007174652.tif 000155
点の逆高速フーリエ変換IFFTを行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの時間領域でのチャネルインパルス応答推定
【数４４】
2007174652.tif 000156
を得、
【数４５】
2007174652.tif 000157
であるステップDと、
【数４６】
2007174652.tif 000158
に対して切り捨て、ゼロパディングして、
【数４７】
2007174652.tif 000159
を得るステップEと、
【数４８】
2007174652.tif 000160
に対してＮ点の高速フーリエ変換FFTを行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの完全な周波数領域チャネル応答
【数４９】
2007174652.tif 000161
を得るステップFと、
を更に含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１５】
前記補間演算が線形補間演算であることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信技術分野に関し、特に直交周波数分割多重接続（OFDMA）システムにおけるパイロットサブキャリアのグルーピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
20世紀60年代頃、直交周波数分割多重（OFDM）システムは既に無線通信システムにおける高速伝送技術の一種として提出された。近年来、デジタル信号処理技術とASIC技術の急速な発展によって、OFDMシステムが実現され、OFDM技術が再び幅広い注目を集めている。現在、移動通信システムの発展に伴って、既に、種々の新型サービスをサポートできるパーソナル移動通信端末がユーザーに提供されている。これらのサービスが大量なデータの伝送を必要とするため、移動通信システムにおいて更に高いビット伝送レートが要求される。普通のシングルキャリアシステムにおいて、更に高いビット伝送レートを使用すると、無線チャネルの厳しい周波数選択性フェージングとシンボル間干渉（ISI）のため、信号の有効受信が難しくなる。OFDM技術はISIを抑圧する能力を有すると共に、高い周波数スペクトル効率を提供することができるため、次世代無線移動通信システムで採用される可能性の一番高い伝送技術の一つと見なされている。OFDM技術は既にデジタルユーザー回線、デジタルオーディオ/ビデオ放送、無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）と無線メトロポリタンエリアネットワーク（WMAN）など様々な分野に広く応用されている。OFDMAシステムはOFDM技術に基づくマルチユーザー通信システムである。OFDMAシステムの基本原理は全体のOFDMサブキャリアを多数のサブキャリアグループに分けることであり、ここで当該サブキャリアグループがサブチャネルと呼ばれる。異なるユーザーが同一の時間に異なるサブチャネルを用いることができる。OFDMAシステムはOFDMのメリットを受け継いだうえで、同時に、更に柔軟なデータ伝送率も持っている。OFDMAシステムにおいて、チャネルパラメータを更によく推定するために、少数のサブキャリアはパイロット情報の伝送にも用いられ、パイロットサブキャリアと呼ばれる。それに対して、データ伝送に用いられるサブキャリアはデータサブキャリアと呼ばれる。現在のOFDMAシステムにおいて、パイロットシンボルのサブキャリアに対するグルーピングは特定のユーザーと関係ない。例えば、アップリンク(Up-Link)チャネル推定を行うとき、パイロットシンボルのサブキャリアを同一の大きさにグルーピングするが、このパイロットシンボルのサブキャリア
に対するグルーピング方法において、異なるユーザーにおける異なるチャネル特徴が考慮されなかったため、システムの最大マルチパス遅延時間に基づいて固定的にグルーピングしなければならない。従って、同時にサポートできるアップリンクユーザー数及び/又はアンテナ数が比較的少なく、かつ固定されて変化しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、OFDMAシステムにおいて更に多くのユーザー数及び/又はアンテナ数を同時にサポートできる、OFDMAシステムにおけるパイロットサブキャリアのグルーピング方法を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明の技術的な方法は下記のように実現される。
【０００５】
OFDMAシステムにおけるパイロットサブキャリアのグルーピング方法であって、
ユーザーｕに対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングし、ここで、ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数と前記パイロットシンボル数はみな可変であり、且つユーザーｕにおける各パイロットサブキャリアグループ内のサブキャリア数は同じである。
【０００６】
ここで、ｕの範囲は1〜Uであり、UはOFDMAシステムにおける全てのユーザー数である。
【０００７】
前記OFDMAシステムにおいて無線チャネルの最大ドップラー[0]周波数偏移が増大するとき、前記パイロットシンボル数の最大値を低減させる。
【０００８】
前記OFDMAシステムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が増加するとき、前記パイロットシンボル数を増加させる。
【０００９】
前記OFDMAシステムにおいて周波数スペクトル効率を高める必要があるとき、前記パイロットシンボル数を低減させる。
【００１０】
前記パイロットシンボル数はＰであり、パイロットシンボル数の最小値は
【数１】
2007174652.tif 000003
【００１１】
であり、パイロットシンボル数の最大値は
【数２】
2007174652.tif 000004
【００１２】
であり、当該OFDMAシステムにおいて無線チャネルの最大ドップラー[0]周波数偏移は
【数３】
2007174652.tif 000005
【００１３】
であり、Ｐの範囲は、
【数４】
2007174652.tif 000006
【００１４】
である。
【００１５】
ユーザーｕの最大マルチパス遅延時間
【数５】
2007174652.tif 000007
【００１６】
が増加するとき、当該ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値
【数６】
2007174652.tif 000008
【００１７】
が増加し、且つ
【数７】
2007174652.tif 000009
【００１８】
であり、
【数８】
2007174652.tif 000010
【００１９】
が2の累乗である。
【００２０】
前記OFDMAシステムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が増加するとき、各ユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数を低減させる。
【００２１】
無線チャネル推定に対する精度要求が高ければ高いほど、各ユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数を大きくする。
【数９】
2007174652.tif 000011
【００２２】
ここで、
【数１０】
2007174652.tif 000012
【００２３】
はｕ個目のユーザーの最大マルチパス遅延時間であり、
【数１１】
2007174652.tif 000013
【００２４】
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値であり、
【数１２】
2007174652.tif 000014
【００２５】
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最大値であり、
【数１３】
2007174652.tif 000015
【００２６】
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数１４】
2007174652.tif 000016
【００２７】
は2の累乗であり、
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数である。
【００２８】
当該方法は、ユーザーｕにおける各アンテナのために同一又は異なるパイロットシンボルに属する各サブキャリアグループ内で、一つのパイロットサブキャリアを選択することを更に含む。
【００２９】
基地局に予めユーザーチャネルに関する情報がないとき、ユーザーｕにおける各アンテナのために、同一又は異なるパイロットシンボルに属する各サブキャリアグループ内で、一つのパイロットサブキャリアをランダムに選択し、本ユーザーにおける他のアンテナ或いは他ユーザーにおけるアンテナと同じパイロットサブキャリアを選択しなければいい。
【００３０】
基地局にユーザーチャネルに関する情報があるとき、ユーザーｕにおける各アンテナのために、同一又は異なるパイロットシンボルに属する各サブキャリアグループ内で、ナローバンド干渉の無い位置又はナローバンド干渉の弱い位置における一つのパイロットサブキャリアを選択すると共に、本ユーザーにおける他のアンテナと他ユーザーにおけるアンテナと同じパイロットサブキャリアを選択しない条件を満たすべきである。
【００３１】
当該方法は、
ユーザーｕにおけるアンテナkのパイロット位置に対してLSチャネル推定を行って、
【数１５】
2007174652.tif 000017
【００３２】
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を得、ここで、kの範囲は
【数１６】
2007174652.tif 000018
【００３３】
であり、
【数１７】
2007174652.tif 000019
【００３４】
はユーザーｕのアンテナ数であり、
【数１８】
2007174652.tif 000020
【００３５】
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数１９】
2007174652.tif 000021
【００３６】
は2の累乗であるステップAと、
【数２０】
2007174652.tif 000022
【００３７】
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を一つのOFDMシンボル内にマッピングして、
【数２１】
2007174652.tif 000023
【００３８】
を得、
【数２２】
2007174652.tif 000024
【００３９】
ここで、
【数２３】
2007174652.tif 000025
【００４０】
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数であり、Ｐはパイロットシンボル数であり、tは時間領域変数であり、nは周波数領域変数であるステップBと、
【数２４】
2007174652.tif 000026
【００４１】
であるとき、
【数２５】
2007174652.tif 000027
【００４２】
のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果に対して補間演算を行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの完全な周波数領域チャネル応答
【数２６】
2007174652.tif 000028
【００４３】
を得、ここで、
【数２７】
2007174652.tif 000029
【００４４】
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値であるステップCとを更に含む。
【００４５】
当該方法は、
ユーザーｕにおけるアンテナkのパイロット位置に対してLSチャネル推定を行って、
【数２８】
2007174652.tif 000030
【００４６】
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を得、ここで、kの範囲は
【数２９】
2007174652.tif 000031
【００４７】
であり、
【数３０】
2007174652.tif 000032
【００４８】
はユーザーｕにおけるアンテナ数であり、
【数３１】
2007174652.tif 000033
【００４９】
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数３２】
2007174652.tif 000034
【００５０】
は2の累乗であるステップAと、
【数３３】
2007174652.tif 000035
【００５１】
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を一つのOFDMシンボル内にマッピングして、
【数３４】
2007174652.tif 000036
【００５２】
を得、
【数３５】
2007174652.tif 000037
【００５３】
ここで、
【数３６】
2007174652.tif 000038
【００５４】
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数であり、Ｐはパイロットシンボル数であり、tは時間領域変数であり、nは周波数領域変数であるステップBと、
【数３７】
2007174652.tif 000039
【００５５】
であるとき、
【数３８】
2007174652.tif 000040
【００５６】
のパイロット位置におけるLSチャネル推定値に対して補間演算を行って、各サブキャリア内の一つ目のサブキャリア位置におけるチャネル推定
【数３９】
2007174652.tif 000041
【００５７】
を得、
【数４０】
2007174652.tif 000042
【００５８】
であるステップCと、
補間を行って得られた
【数４１】
2007174652.tif 000043
【００５９】
個のサブキャリアグループ内の一つ目のサブキャリア位置におけるチャネル推定
【数４２】
2007174652.tif 000044
【００６０】
に対して
【数４３】
2007174652.tif 000045
【００６１】
点の逆高速フーリエ変換IFFTを行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの時間領域でのチャネルインパルス応答推定
【数４４】
2007174652.tif 000046
【００６２】
を得、
【数４５】
2007174652.tif 000047
【００６３】
であるステップDと、
【数４６】
2007174652.tif 000048
【００６４】
に対して切り捨て、ゼロパディングして、
【数４７】
2007174652.tif 000049
【００６５】
を得るステップEと、
【数４８】
2007174652.tif 000050
【００６６】
に対してＮ点の高速フーリエ変換FFTを行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの完全な周波数領域チャネル応答
【数４９】
2007174652.tif 000051
【００６７】
を得るステップFとを更に含む。
【００６８】
前記補間演算は線形補間演算である。
【発明の効果】
【００６９】
上記の技術方法からわかるように、本発明において、OFDMAシステムにおける各ユーザーｕに対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングするとき、ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数とパイロットシンボル数はみな可変であり、且つユーザーｕにおける各パイロットサブキャリアグループ内のサブキャリア数が同じである。同時に、本発明において、無線チャネルの最大ドップラー[0]周波数偏移と、システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数と、システムにおける周波数スペクトル効率要求とに基づいてパイロットシンボル数を設定し、システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数と、無線チャネル推定に対する精度要求と、各ユーザーの最大マルチパス遅延時間とに基づいて各ユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数を設定する。従って、本発明では、システムにおいて同時にサポートできるユーザー数及び/又はアンテナ数と、システムにおける周波数スペクトル効率要求との間で折衷的な均衡を実現し、システムにおいて同時にサポートできるユーザー数及び/又はアンテナ数と、無線チャネル推定に対する精度要求との間で折衷的な均衡を実現した。だから、パイロットシンボル数、及び異なるユーザーにおけるパイロットサブキャリアのグループ数に対するダイナミックな変化によって、できるだけ多くのユーザー数及び/又はアンテナ数を同時にサポートできる。また、本発明において、パイロットサブキャリアをグルーピングすることと、各グループ内でパイロットサブキャリアを選択することによって、各ユーザーに割り当てた一部の周波数リソースを利用して全てのアクティブユーザーにおける全てのアンテナの完全な周波数領域チャネル応答を取得することができる。
【００７０】
同時に、本発明において、ナローバンド干渉の分布情況に基づいて、基地局がユーザーのために相応のパイロットサブキャリアを自己適応的に選択することができる。これによって、ナローバンド干渉の影響が回避され、又は低減され、チャネル推定性能が引き上げられている。さらに、本発明では、ユーザーによって用いられるパイロットサブキャリアグループ数に基づいて、チャネル推定アルゴリズムを自己適応的に選択できることにより、チャネル推定の性能と複雑性の両方に配慮を加えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
本発明の目的、技術的な方法とメリットを更に明確にするために、以下、図面と具体的な実施例を参照して本発明を更に詳しく説明する。
【００７２】
本発明の主な考え方は、パイロットシンボル数及び異なるユーザーにおけるパイロットサブキャリアのグループ数をダイナミックに変えることによって、システムにおいて同時にサポートできるユーザー数及び/又はアンテナ数と、システムにおける周波数スペクトル効率要求との間で均衡を実現し、システムにおいて同時にサポートできるユーザー数及び/又はアンテナ数と、無線チャネル推定精度との間で均衡を実現することにより、OFDMAシステムにおいて更に多くのユーザー数及び/又はアンテナ数を同時にサポートできるようにすることである。
【００７３】
以下、本発明のアルゴリズムを詳細に説明し、まず、符号を定義する。
【００７４】
NはOFDMシンボルのサブキャリア数であり、
Pはパイロットシンボル数であり、
UはOFDMAシステムにおけるユーザー数であり、
【数５０】
2007174652.tif 000052
【００７５】
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアをグルーピングするグループ数であり、ここで、
【数５１】
2007174652.tif 000053
【００７６】
は2の累乗であり、ｕ＝1,2,…,U、
【数５２】
2007174652.tif 000054
【００７７】
はｕ個目のユーザーにおける各サブキャリアグループに含まれるサブキャリア数であり、ｕ＝1,2,…,U、
【数５３】
2007174652.tif 000055
【００７８】
はｕ個目のユーザーにおけるアンテナ数であり、ｕ＝1,2,…,U、
【数５４】
2007174652.tif 000056
【００７９】
はｕ個目のユーザーの最大マルチパス遅延時間であり、ｕ＝1,2,…,U、
まず、各ユーザーｕに対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングし、ここで、ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数とパイロットシンボル数が可変であり、且つユーザーｕにおける各パイロットサブキャリアグループ内のサブキャリア数は同じである。ここで、ｕの範囲は1〜Uであり、UはOFDMAシステムにおける全てのユーザー数である。
【００８０】
つまり、まず、各ユーザーに対してそれぞれP個のパイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングする必要がある。即ちN個のサブキャリアを同一の大きさの
【数５５】
2007174652.tif 000057
【００８１】
個グループに分け、各グループのサブキャリア数は
【数５６】
2007174652.tif 000058
【００８２】
である。
【００８３】
図１は本発明の実施例によるパイロットサブキャリアのグルーピングを示す図である。図1に示すように、一つのデータフレームの概略図である。当該データフレームは、パイロットとデータという二つの部分を含み、データ部分がパイロット部分の後に位置し、パイロット部分は全部でP個のOFDMパイロットシンボルを含んだものである。
【００８４】
それぞれ各ユーザーのチャネル条件、例えば、最大マルチパス遅延時間に対して、P個のパイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングし、ここで、同一のユーザーにおける異なるパイロットシンボルのサブキャリアのグルーピング方法は同じである。つまり、N個のサブキャリアを同一の大きさの
【数５７】
2007174652.tif 000059
【００８５】
個グループに分けて、各グループのサブキャリア数を
【数５８】
2007174652.tif 000060
【００８６】
にすることである。ここで、パイロットシンボル数Pとサブキャリアグループの数
【数５９】
2007174652.tif 000061
【００８７】
はみなダイナミック可変である。
【００８８】
パイロットシンボル数Pの値は、無線チャネルの時間に伴う変化の速さと、システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数と、システムの周波数スペクトル効率とによって決められる。
【００８９】
無線チャネルの時間に伴う変化が速ければ速いほど、即ち最大ドップラー[0]周波数偏移
【数６０】
2007174652.tif 000062
【００９０】
が大きければ大きいほど、Pの理論最大値
【数６１】
2007174652.tif 000063
【００９１】
が小さくなるべきであり、
【数６２】
2007174652.tif 000064
【００９２】
を満たし、
システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が多ければ多いほど、Pの値を大きくするべきであり、システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が少なければ少ないほど、Pの値を小さくすることができる。
【００９３】
システムにおいて周波数スペクトル効率要求が高ければ高いほど、Pの値を小さくするべきであり、システムにおいて周波数スペクトル効率要求が低ければ低いほど、Pの値を大きくすることができる。
【００９４】
上記の内容からわかるように、Pの値は
【数６３】
2007174652.tif 000065
【００９５】
の範囲内にあるべきである。
【００９６】
ここで、Pの具体的な値の大きさは異なるシステム要求に基づいて折衷的な考えをとる必要がある。つまり、同時にサポートされるユーザー数及び/又はアンテナ数と、周波数スペクトル効率との均衡関係に基づいてPの具体的な値に対して折衷的な考えをとる。
【００９７】
ｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数
【数６４】
2007174652.tif 000066
【００９８】
の値は、無線チャネルの最大マルチパス遅延時間
【数６５】
2007174652.tif 000067
【００９９】
と、システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数と、チャネル推定精度とによって決められる。
【数６６】
2007174652.tif 000068
【０１００】
の値が大きければ大きいほど、サブキャリアグループ数
【数６７】
2007174652.tif 000069
【０１０１】
の理論最小値
【数６８】
2007174652.tif 000070
【０１０２】
が大きくなり、
【数６９】
2007174652.tif 000071
【０１０３】
を満たすべきであり、且つ
【数７０】
2007174652.tif 000072
【０１０４】
は2の累乗である。
【０１０５】
システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が多ければ多いほど、
【数７１】
2007174652.tif 000073
【０１０６】
の値を小さくするべきであり、システムにおいて同時にサポートする必要のあるユーザー数及び/又はアンテナ数が少なければ少ないほど、
【数７２】
2007174652.tif 000074
【０１０７】
の値を大きくすることができる。
【０１０８】
チャネル推定に対する精度要求が高ければ高いほど、
【数７３】
2007174652.tif 000075
【０１０９】
の値を大きくするべきであり、チャネル推定に対する精度要求が低ければ低いほど、
【数７４】
2007174652.tif 000076
【０１１０】
の値を小さくすることができる。
【０１１１】
上記の内容からわかるように、
【数７５】
2007174652.tif 000077
【０１１２】
の値は
【数７６】
2007174652.tif 000078
【０１１３】
の範囲内にあるべきである。
【０１１４】
ここで、
【数７７】
2007174652.tif 000079
【０１１５】
の具体的な値の大きさは異なるシステム要求に基づいて折衷的な考えをとる必要がある。つまり、同時にサポートされるユーザー数及び/又はアンテナ数と、チャネル推定精度との間の均衡に基づいて
【数７８】
2007174652.tif 000080
【０１１６】
の具体的な値に対して折衷的な考慮をとる。
【０１１７】
従って、システムにおいて同時にサポートできるユーザー数及び/又はアンテナ数には
【数７９】
2007174652.tif 000081
【０１１８】
という制約条件がある。
【０１１９】
ここからわかるように、できるだけ多くのユーザー数及び/又はアンテナ数を同時にサポートするために、チャネル条件の許可される範囲内で、Pの値を増大させ、及び/又は
【数８０】
2007174652.tif 000082
【０１２０】
の値を減少させてよい。無線チャネルの指数フェージング（fading）特性を考慮して、できるだけ多くのユーザー数及び/又はアンテナ数を同時にサポートするために、ひいては
【数８１】
2007174652.tif 000083
【０１２１】
の値を理論最小値
【数８２】
2007174652.tif 000084
【０１２２】
より小さくしてもよく、例えば、
【数８３】
2007174652.tif 000085
【０１２３】
であり得る。このようにすれば、チャネル推定性能が一定程度低下されることは明らかであるけれども、システムによって同時にサポートされるユーザー数及び/又はアンテナ数を増加させることができる。
【０１２４】
上記の説明に基づいてサブキャリアのダイナミックなグルーピングを完成した後、さらに、各ユーザーにおける各アンテナのために相応のサブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択する。ユーザーｕにおける各アンテナは各サブキャリアグループ内で一つのサブキャリアを占用でき、且つ、一つのサブキャリアしか占用できないが、当該サブキャリアグループはP個のパイロットシンボル内のいずれか一つに位置することができる。
【０１２５】
図2は本発明の実施例による各ユーザーにおける各アンテナのために相応のサブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択する図である。図2からわかるように、各ユーザーにおける各アンテナは相応の各パイロットサブキャリアグループ内で一つのパイロットサブキャリアを占用すべきであり、且つ一つのパイロットサブキャリアしか占用できなく、また、全てのユーザーにおける全てのアンテナのパイロットサブキャリア位置がお互いに重複してはいけない。
【０１２６】
同時に、ユーザーｕの各サブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択することが基地局によって制御されるとき、二つの場合に分けられる。
【０１２７】
通信の確立段階にある場合、基地局にはユーザーチャネルに関する情報がないことがよくあり、このとき、基地局はユーザーｕにおける各アンテナのために各サブキャリアグループ内で一つのパイロットサブキャリアをランダムに選択し、現有ユーザーにおけるアンテナのパイロットサブキャリアと重複しないことさえ保証すればいい。
【０１２８】
通信の持続段階にある場合、基地局にはユーザーチャネルに関する情報があることがよくあり、このとき、基地局はナローバンド干渉の分布情況に基づいて、ユーザーｕにおける各アンテナのために、各サブキャリアグループ内で一つのパイロットサブキャリアを選択する。現有ユーザーにおけるアンテナのパイロットサブキャリアと重複しないことを保証する前提で、できるだけナローバンド干渉の位置におけるパイロットサブキャリアを選択することを回避することにより、チャネル推定性能を引き上げる。
【０１２９】
図3は本発明の実施例による各ユーザーにおける各アンテナのために相応のサブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択することと従来技術の比較図である。図3からわかるように、従来技術ではパイロットサブキャリアを選択するとき、ナローバンド干渉の影響を考慮しなかったので、選択されたパイロットサブキャリア位置にナローバンド干渉が出る可能性があり、このようにすればチャネル推定の性能に影響を与えるのが明らかである。それに対して、本発明におけるパイロットサブキャリアの選択方法を採用すれば、ナローバンド干渉の影響を有効に回避し、又は低減することができることにより、チャネル推定の性能を引き上げる。
【０１３０】
サブキャリアのダイナミックなグルーピングとサブキャリアの選択を完成した後、ダイナミックなチャネル推定を行うことができる。ここで、ユーザーにおけるサブキャリアグループ数に基づいて適当なチャネル推定アルゴリズムを選択していい。
【０１３１】
図4は本発明の実施例による自己適応MIMO-OFDMAシステムにおけるアップリンクチャネル推定のフローチャートである。この実施例において、当該OFDMAシステムを自己適応多入力多出力直交周波数分割多重接続（MIMO-OFDMA）システムと仮定する。MIMOシステムは送受信の両側にみな複数のアンテナを配置することによって、信号周波数スペクトル帯域幅を増加しない上で無線通信システムの容量の倍増を実現することができる。自己適応MIMO-OFDMAシステムは一般に準静止，あるいはスローフェージング環境に適用される。当該システムにおいて、基地局は各ユーザーのチャネル条件に基づいてチャネルリソースをダイナミックに割り当てることができる。即ち各ユーザーに用いられるサブキャリア数とアンテナ数がみなダイナミック可変である。全次元の自己適応を実現するために、基地局は全てのアクティブユーザーにおける全てのアンテナの完全な周波数領域チャネル応答を知る必要がある。
【０１３２】
図4に示すように、本発明による当該自己適応MIMO-OFDMAシステムにおけるアップリンクチャネル推定は以下のステップを含む。
【０１３３】
ステップ401で、ユーザーｕに対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングし、ここで、ユーザーｕにおけるパイロットサブキャリアグループ数とパイロットシンボル数は可変であり、且つユーザーｕの各パイロットサブキャリアグループ内のサブキャリア数は同じである。
【０１３４】
ここで、まず、それぞれ各ユーザーのチャネル条件、例えば、最大マルチパス遅延時間に対して、パイロットシンボル内のサブキャリアをグルーピングし、その中で、同一のユーザーにおける異なるパイロットシンボルのサブキャリアのグルーピング方法は同じである。つまり、N個のサブキャリアを同一の大きさの
【数８４】
2007174652.tif 000086
【０１３５】
個グループに分けて、各グループのサブキャリア数を
【数８５】
2007174652.tif 000087
【０１３６】
にすることである。その中で、パイロットシンボル数とサブキャリアグループの数
【数８６】
2007174652.tif 000088
【０１３７】
はみなダイナミック可変である。
【０１３８】
ステップ402で、各ユーザーにおける各アンテナのために相応のサブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択する。
【０１３９】
ここで、基地局にユーザーチャネルに関する情報があるかどうかに基づいてパイロットサブキャリアを選択する。基地局に予めユーザーチャネルに関する情報がないとき、ユーザーｕにおける各アンテナのために各サブキャリアグループ内で一つのパイロットサブキャリアをランダムに選択し、現有ユーザーにおけるアンテナのパイロットサブキャリアと重複しないことさえ保証すればいい。基地局にユーザーチャネルに関する情報があるとき、基地局はナローバンド干渉の分布情況に基づいて、ユーザーｕにおける各アンテナのために各サブキャリアグループ内で一つのパイロットサブキャリアを選択する。現有ユーザーにおけるアンテナのパイロットサブキャリアと重複しないことを保証する前提で、できるだけナローバンド干渉の位置におけるパイロットサブキャリアを選択することを回避することにより、チャネル推定性能を引き上げる。
【０１４０】
ステップ403で、ユーザーｕにおけるアンテナkのパイロット位置に対してLSチャネル推定を行って、
【数８７】
2007174652.tif 000089
【０１４１】
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を得、ここで、kの範囲は
【数８８】
2007174652.tif 000090
【０１４２】
であり、
【数８９】
2007174652.tif 000091
【０１４３】
はユーザーｕのアンテナ数であり、
【数９０】
2007174652.tif 000092
【０１４４】
はｕ個目のユーザーにおけるサブキャリアグループ数であり、且つ
【数９１】
2007174652.tif 000093
【０１４５】
は2の累乗である。
【０１４６】
ステップ404で、
【数９２】
2007174652.tif 000094
【０１４７】
個のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果を一つのOFDMシンボル内にマッピングして、
【数９３】
2007174652.tif 000095
【０１４８】
を得、
【数９４】
2007174652.tif 000096
【０１４９】
ここで、tは時間領域変数であり、
【数９５】
2007174652.tif 000097
【０１５０】
nは周波数領域変数であり、
【数９６】
2007174652.tif 000098
【０１５１】
ＮはOFDMシンボルのサブキャリア数であり、Ｐはパイロットシンボル数である。
【０１５２】
ステップ405で、サブキャリアグループ数がグループ数の最小値より大きいかどうかを判断して、サブキャリアグループ数がグループ数の最小値より大きいとき、ステップ406及びその後続のステップを実行し、サブキャリアグループ数がグループ数の最小値より小さいか又は等しいとき、ステップ409及びその後続のステップを実行する。
【０１５３】
ステップ406で、
【数９７】
2007174652.tif 000099
【０１５４】
のパイロット位置におけるLSチャネル推定値に対して補間演算を行って、各サブキャリアグループ内の一つ目のサブキャリア位置におけるチャネル推定
【数９８】
2007174652.tif 000100
【０１５５】
を得、
【数９９】
2007174652.tif 000101
【０１５６】
ここで、LSチャネル推定値に対して任意の補間演算を行うことができ、線形補間演算を採用するのが好ましい。
【０１５７】
ステップ407で、補間を行って得られた
【数１００】
2007174652.tif 000102
【０１５８】
個のサブキャリアグループ内の一つ目のサブキャリア位置におけるLSチャネル推定
【数１０１】
2007174652.tif 000103
【０１５９】
に対して
【数１０２】
2007174652.tif 000104
【０１６０】
点のIFFT変換を行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの時間領域チャネルインパルス応答推定
【数１０３】
2007174652.tif 000105
【０１６１】
を得、
【数１０４】
2007174652.tif 000106
【０１６２】
ステップ408で、
【数１０５】
2007174652.tif 000107
【０１６３】
に対して切り捨て、ゼロパディングして、
【数１０６】
2007174652.tif 000108
【０１６４】
を得、そして
【数１０７】
2007174652.tif 000109
【０１６５】
に対してＮ点のFFT変換を行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの完全な周波数領域チャネル応答
【数１０８】
2007174652.tif 000110
【０１６６】
を得る。
【０１６７】
ステップ409で、
【数１０９】
2007174652.tif 000111
【０１６８】
のパイロット位置におけるLSチャネル推定結果に対して補間演算を行って、ユーザーｕにおけるアンテナkの完全な周波数領域チャネル応答を得、ここで、
【数１１０】
2007174652.tif 000112
【０１６９】
はｕ個目のユーザーにおけるパイロットサブキャリアグループ数の最小値である。
【０１７０】
ここで、ステップ409でもLSチャネル推定結果に対して任意の補間演算を行うことができ、同様に線形補間演算の採用が好ましい。
【０１７１】
特に説明すべきものは次のようになる。本発明はOFDMAシステムに適用されるのみならず、送信機で離散フーリェ変換（DFT）と逆離散フーリェ変換（IDFT）モジュールを用い、受信機で周波数領域等化（FDE）モジュールを用いるシングルキャリア周波数分割多重接続（SC-FDMA）システムにも同様に適用される。
【０１７２】
上記は、本発明の好ましい実施例にすぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神と原則内で行われる種々の修正、均等切替、改善などは全て本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】本発明の実施例によるパイロットサブキャリアのグルーピングを示す図である。
【図２】本発明の実施例による各ユーザーにおける各アンテナのために相応のサブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択する図である。
【図３】本発明の実施例による各ユーザーにおける各アンテナのために相応のサブキャリアグループ内でパイロットサブキャリアを選択することと関連従来技術の比較図である。
【図４】本発明の実施例による自己適応MIMO-OFDMAシステムにおけるアップリンクチャネル推定のフローチャートである。
【図４】
2007174652.tif 000162
【図１】
2007174652.tif 000163
【図２】
2007174652.tif 000164
【図３】
2007174652.tif 000165