特許 5732566 選択されたマッピングでアシストされたパイロットトーンのためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5732566

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】選択されたマッピングでアシストされたパイロットトーンのためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   H04J 11/00 20060101AFI20150521BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   H04J11/00 Z

   H04L27/26

【請求項の数】9

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2014-50089(P2014-50089)

(22)【出願日】2014年3月13日

(62)【分割の表示】特願2012-557027(P2012-557027)の分割

【原出願日】2010年11月2日

(65)【公開番号】特開2014-103702(P2014-103702A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2014年3月13日

(31)【優先権主張番号】12/720,566

(32)【優先日】2010年3月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591025439

【氏名又は名称】ザイリンクス インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＸＩＬＩＮＸ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ディック，クリストファー・エイチ

【審査官】 彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０２７１７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９５１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１５３３５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 R. W. Bauml et al.，Reducing the peak-to-average power ratio of multicarrier modulation by selected mapping，Electronics Letters，米国，１９９６年１０月，Vol. 32, No. 22，Pages 2056 - 2057

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｊ １１／００

Ｈ０４Ｌ ２７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通信チャネルの同じ通信サブキャリアにおける選択マッピングデータブロックおよびパイロットシンボルを通信するための方法であって、
送信器において、
パイロットシンボルに対する選択マッピングデータ値のマッピングから、前記選択マッピングデータブロックについてのパイロットシンボルを決定するステップと、
前記決定されたパイロットシンボルを送信するステップとを備え、
受信器において、
前記送信されたパイロットシンボルを受信するステップと、
前記受信されたパイロットシンボルの位相を決定するステップと、
前記受信されたパイロットシンボルの位相に最も近い位相を有する基準パイロットシンボルを基準位相の組から決定するとともに、決定された基準パイロットシンボルの位相に対応する選択マッピングデータブロックを、選択マッピングデータ値を基準パイロットシンボルの組にマッピングするテーブルから決定することによって、前記受信されたパイロットシンボルの前記決定された位相から前記選択マッピングデータブロックを決定するステップと、
前記選択マッピングデータブロックを電子記憶媒体に記憶するステップと、
前記受信されたパイロットシンボルと前記基準パイロットシンボルとの間の差に基づいて、前記通信チャネルのチャネル状態情報を決定するステップとを備える、方法。

【請求項2】

前記チャネル状態情報を電子記憶媒体に記憶するステップをさらに備え、
前記チャネル状態情報を決定するステップは、前記基準パイロットシンボルの振幅と、前記受信されたパイロットシンボルの振幅との間の差を決定するステップを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記パイロットシンボルの位相は、第１の位相および第２の位相で構成される位相値の組に制限され、
前記第１の位相および前記第２の位相は１８０°離れている、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記受信されたパイロットシンボルの位相（φ）を決定するステップは、前記パイロットシンボルの位相が第１の範囲（−π／２＜φ＜π／２）にあるか、または第２の範囲（π／２＜φ＜３π／２）にあるかを判定するステップを含む、請求項３に記載の方法。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載されたような、前記パイロットシンボルを決定するステップ、および前記送信するステップを実行するように構成されかつ配列された通信用送信器。

【請求項6】

請求項１〜４のいずれか１項に記載されたような、前記受信するステップ、前記位相を決定するステップ、および前記選択マッピングデータブロックを決定するステップを実行するように構成されかつ配列された通信用受信器。

【請求項7】

システムであって、
パイロットシンボルがアシストされたデータブロックの変調のための通信用送信器を備え、
前記通信用送信器は、
前記データブロックのピーク対平均電力比率に基づいて、選択マッピングデータブロックを生成するように構成されたマッピングブロックと、
パイロットシンボルに対する選択マッピングデータ値のマッピングから、前記選択マッピングデータブロックについてのパイロットシンボルを決定するように構成されたパイロットシンボル生成器と、
前記マッピングブロックおよび前記パイロットシンボル生成器に結合された増幅器およびアンテナとを含み、
前記増幅器およびアンテナは、通信チャネルでパイロットシンボルを送信するように構成され、
前記システムは、
受信パイロットシンボルを受信するように結合されたパイロットシンボルデコーダを有する通信用受信器をさらに備え、
前記パイロットシンボルデコーダは、
前記受信パイロットシンボルの位相を決定し、
前記受信パイロットシンボルの位相に最も近い位相を有する基準パイロットシンボルを基準位相の組から決定するとともに、決定された基準パイロットシンボルの位相に対応する選択マッピングデータブロックを、選択マッピングデータ値の組を基準パイロットシンボルの組にマッピングするテーブルから決定することによって、前記受信パイロットシンボルの位相から選択マッピングデータを決定し、
前記受信パイロットシンボルと前記基準パイロットシンボルとの間の差に基づいて前記通信チャネルのチャネル状態情報を決定するように構成される、システム。

【請求項8】

パイロットシンボルがアシストされたデータ信号の復調のための通信用受信器であって、
信号表現および受信パイロットシンボルを受信するように構成されたパイロットシンボルデコーダを備え、
前記パイロットシンボルデコーダは、
前記受信パイロットシンボルの位相を決定し、
前記受信パイロットシンボルの位相に最も近い位相を有する基準パイロットシンボルを基準位相の組から決定するとともに、決定された基準パイロットシンボルの位相に対応する選択マッピングデータブロックを、選択マッピングデータ値の組を基準パイロットシンボルの組にマッピングするテーブルから決定することによって、前記受信パイロットシンボルの位相から選択マッピングデータを決定し、
前記受信パイロットシンボルと前記基準パイロットシンボルとの間の差に基づいて、前記パイロットシンボルが受信される前記通信チャネルのチャネル状態情報を決定するように構成され、
前記通信用受信器は、
前記信号表現を受信するように結合するとともに、前記パイロットシンボルデコーダに結合されたデマッピングブロックをさらに備え、
前記デマッピングブロックは、前記選択マッピングデータを用いて前記信号表現を復調してデータブロックを生成するように構成される、通信用受信器。

【請求項9】

前記受信パイロットシンボルの位相は、第１の位相および第２の位相で構成される値の組に制限される、請求項８に記載の通信用受信器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
本発明は、概して、ワイヤレス通信に関する。

【背景技術】

【0002】

背景
直交周波数分割多重化（orthogonal frequency division multiplexing：ＯＦＤＭ）のようなマルチキャリア変調技術が、超高速ワイヤレス通信において幅広く用いられている。広域フェーディングチャネルを狭域チャネルに分割することによって、ＯＦＤＭは、マルチパスフェーディングのような有害な送信影響を緩和することができる。しかしながら、時間領域ＯＦＤＭにおいては、信号は、しばしばピーク対平均比率（peak-to-average ratio：ＰＡＲ）によって特徴付けられる大きな包絡線変動に悩まされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開番号第２００６／０２７４８６８号

【特許文献2】特開２００５−２７１７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これらの変動は、異なる周波数チャネルにおいて送信された波形シンボルの相殺および累積の結果である。すべての波形シンボルの位相が揃う場合、組み合わされた波形において大きなピークが生成される。大きなピークは、波形の送信および受信を困難にする。なぜなら、トランジスタの動作電圧の範囲が限定されているからである。受信波形の振幅が、トランジスタの動作電圧より大きい場合には、波形の頂点が切り取られてしまう。高ＰＡＲ信号がクリッピングされることを防止するために、送信増幅器は、非常に低い電力効率で動作しなくてはならない。各チャネル周波数における個々のシンボルは、より小さい振幅で送信される。しかしながら、これは、より低いＳ／Ｎ比をもたらす。各周波数における、より小さい個々のピークは、ノイズとの区別がより困難になり、反射がチャネル上に発生し、受信アンテナによって受信されたシンボルを損なうかもしれない。本発明は、上記の１つまたはより多くの問題に対処し得る。

【課題を解決するための手段】

【0005】

概要
通信チャネルの同じ通信サブキャリア内のデータ値およびパイロットトーンを通信するための方法が提供される。第１のデータ値に対応する第１の基準位相が選択される。第１の基準位相を有するパイロットトーンが生成される。生成されたパイロットトーンが送信される。送信されたパイロットトーンが受信される。受信されたパイロットトーンの位相が決定される。受信されたパイロットトーンの位相から第２のデータ値が決定される。第２のデータ値が電子記憶媒体に記憶される。

【0006】

他の実施形態においては、第１のデータ値に対応する第１の基準位相が、第１のデータ値に対応する位相をテーブルから抽出することによって選択される。テーブルは、基準位相の組に対するデータ値の組をマッピングする。

【0007】

他の実施形態においては、基準位相の組から第２の基準位相を選択することによって、受信されたパイロットトーンの位相から第２のデータ値が選択される。受信されたパイロットトーンの位相に最も近い基準位相が選択される。第２のデータ値が、第２の基準位相に対応するテーブルから抽出される。

【0008】

他の実施形態においては、チャネル状態情報が、受信されたパイロットトーンから決定される。チャネル状態情報は、電子記憶媒体に記憶される。

【0009】

他の実施形態においては、受信されたパイロットトーンからチャネル状態情報を決定するステップは、第２の基準位相と受信されたパイロットトーンの位相との間の差を決定するステップを含む。

【0010】

他の実施形態においては、受信されたパイロットトーンからチャネル状態情報を決定するステップは、生成されたパイロットトーンの振幅と、受信されたパイロットトーンの振幅との間の差を決定するステップを含む。

【0011】

他の実施形態においては、パイロットトーンの基準位相は、第１の位相および第２の位相で構成される位相値の組に制限される。第１の位相および第２の位相は、１８０°離れている。

【0012】

他の実施形態においては、受信されたパイロットトーンの位相を決定するステップは、受信されたパイロットトーンの実数成分の符号を決定するステップを含む。符号が正であることに応答して、第１の位相が選択される。符号が負であることに応答して、第２の位相が選択される。

【0013】

他の実施形態においては、第１のデータ値に対応する第１の基準位相を選択するステップは、基準位相の組から第１の基準を選択するとともに、その組における位相値の数を通信するステップを含む。第２の位相値の組は、通信された位相値の数から計算される。

【0014】

他の実施形態においては、パイロットトーンの基準位相は、異なる位相の組に制限される。その組における異なる位相の数を有する第３のデータ値が送受信される。基準位相の組は、第３のデータ値から生成される。

【0015】

他の実施形態においては、通信チャネルは、同期位相を確立するように学習される。受信されたパイロットトーンの位相と第２の基準位相との間の差が決定される。その差が選択されたしきい値よりも大きいことに応答して、学習するステップおよび送信するステップが繰り返される。

【0016】

他の実施形態においては、パイロットトーンがアシストされた、データ信号の変調のための通信用送信器が提供される。通信用送信器は、マッピングブロックと、マッピングブロックに結合されたパイロットトーンエンコーディングブロックと、マッピングブロックおよびパイロットトーンエンコーディングブロックに結合された送信ブロックとを含む。マッピングブロックは、マッピングインデックステーブルに示された２つまたはより多くのサブキャリアマッピングスキームを用いて、データ信号を複数の表現に変調するように構成される。マッピングブロックは、期間にわたってしきい値よりも低いピーク対平均電力比率を有する複数の表現のうちの１つを選択する。パイロットトーンエンコーデシングブロックは、マッピングインデックステーブルからの１つの表現のマッピングスキームの二値表現に対応する、１つまたはより多くの基準位相を選択する。パイロットトーンエンコーディングブロックは、１つまたはより多くの基準位相の各々についてのパイロットトーンシンボルを生成する。パイロットトーンシンボルは、基準位相と等しい位相を有する。送信ブロックは、２つまたはより多くのサブキャリアについての、１つの表現およびパイロットトーンを送信する。

【0017】

他の実施形態においては、マッピングブロックは、さらに、データ信号を複数のＯＦＤＭ表現に変調するように構成される。

【0018】

他の実施形態においては、基準位相は、Ｎ個の位相で構成される組に制限される。
他の実施形態においては、パイロットトーンエンコーディングブロックは、マッピングスキームの二値表現を、log2Nのサイズのビットグループに分割するとともに、各ビットグループに対応する基準位相を選択する。

【0019】

他の実施形態においては、送信ブロックは、２つまたはより多くのサブキャリアにわたって、数Ｎを通信する。

【0020】

他の実施形態においては、パイロットトーンがアシストされた、データ信号の変調のための通信用受信器が提供される。通信用受信器は、信号受信器と、信号受信器に結合されたパイロットトーンデコーディングブロックと、信号受信器およびパイロットトーンデコーディングブロックに結合されたデマッピングブロックとを含む。信号受信器は、複数のサブキャリア上の、１つまたはより多くの信号表現および１つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルを受信するように構成される。パイロットトーンデコーディングブロックは、１つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々の位相を決定する。パイロットトーンデコーディングブロックは、変調されたパイロットトーンシンボルの位相からデータ値を決定する。信号表現の各々について、パイロットトーンエンコーディングブロックは、１つまたはより多くのデータ値のうちの１つまたはより多くのものから、１つまたはより多くの信号表現のマッピングに対応するマッピングスキームを決定する。デマッピングブロックは、対応するマッピングスキームを用いて各信号表現を復調して、データ信号を生成する。

【0021】

他の実施形態においては、１つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々の位相は、第１の位相および第２の位相で構成される値の組に制限される。

【0022】

パイロットトーンデコーディングブロックは、変調されたパイロットトーンシンボルの各々の実数成分を判定することによって、１つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々についての位相を決定することができる。正の符号を有する実数成分の符号に応答して、パイロットトーンデコーディングブロックは、第１の位相を選択する。負の符号を有する実数成分の符号に応答して、パイロットトーンデコーディングブロックは、第２の位相を選択する。

【0023】

他の実施形態においては、パイロットトーンデコーディングブロックは、１つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々の位相を基準位相の組と比較することによって、各変調されたパイロットトーンシンボルの位相からデータ値を決定する。修正位相は、１つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々についての基準位相の組から選択される。修正位相は、変調されたパイロットトーンの位相に最も近い値を有する基準位相に等しい。パイロットトーンデコーディングブロックは、基準テーブルから各修正位相についてのデータ値を抽出する。

【0024】

他の実施形態においては、基準位相の組は、４つの基準位相を包含する。
さまざまな他の実施形態が、以下の詳細な説明および特許請求の範囲に記載されていることが理解されるであろう。

【0025】

本発明のさまざまな局面および利点が、以下の詳細な説明の検討および図面の参照によって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】選択マッピング回路のブロック図である。

【図2】チャネル状態による、送信されたパイロットシンボルの変調を示す図である。

【図3】周波数帯域の異なるチャネルにおいて送信されるいくつかのパイロットトーンを示す図である。

【図4】変調されたパイロットシンボルから、選択マッピングコードをデコーディングするとともにパイロットトーン情報を抽出するための処理のフローチャートを示す図である。

【図5】さまざまな実施形態に従って用いられ得る、二位相偏移変調（binary phase shift keying：ＢＰＳＫ）コンステレーションマップのグラフを示す図である。

【図6】さまざまな実施形態に従って用いられ得る、直交位相偏移変調（quadrature phase shift keying：ＱＰＳＫ）コンステレーションマップのグラフを示す図である。

【図7】２つのコンステレーションの位相範囲間に配置される保護帯域を有するＢＰＳＫコンステレーションマップを示す図である。

【図8】ＳＬＭデータブロックを表わすための、複数のパイロットシンボルを用いてエンコーディングおよびデコーディングするための処理のフローチャートを示す図である。

【図9】さまざまな実施形態に従って用いられ得る、３つの異なる位相コンステレーションを示す図である。

【図10】個別のコンステレーション配列の各々を用いる、ＳＬＭデータブロック値「１０１１０１」の表現の第１の例を示す図である。

【図11】個別のコンステレーション配列の各々を用いる、ＳＬＭデータブロック値「１０１１０１」の表現の第２の例を示す図である。

【図12】個別のコンステレーション配列の各々を用いる、ＳＬＭデータブロック値「１０１１０１」の表現の第３の例を示す図である。

【図13】送信器または受信器によって実行され得る、パイロットシンボルコンステレーションを構築するための処理のフローチャートを示す図である。

【図14】パイロットトーンエンコーディングを有する、例示的なワイヤレス通信システムのブロック図である。

【図15】パイロットシンボル変調およびデコーディングを実行するように構成され得る、例示的なプログラマブルロジック集積回路のブロック図である。

【図16】本明細書において説明される処理が実行され得る、例示的な演算構成のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

詳細な説明
送信信号の高いピーク対平均電力比率（ＰＡＰＲ）は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）または離散マルチトーン（discrete multi-tone：ＤＭＴ）のようなマルチキャリア
通信アプローチの主要な欠点である。マルチキャリア信号のＰＡＰＲを低減するための複数の方法が調査された。そのような方法の１つである選択マッピング（selected mapping：ＳＬＭ）は、拡散逆離散フーリェ変換（ＩＤＦＴ）の形式の、単純な演算のみを必要とする。しかしながら、データの選択マッピングは、送信器が、送信波形を構築するために採用される拡散符号についての情報を、シンボル−シンボル基準で、受信器に搬送しなくてはならないので、低減されたチャネル容量をもたらす。いくつかの記載された実施形態は、データ速度損失を招かない、受信器への拡散符号情報を搬送するための方法および回路を提供する。

【0028】

図１は、選択マッピング回路のブロック図を示す。選択マッピングにおいては、送信器の選択マッピング回路１２０は、送信すべきデータブロック１１０の候補シンボル表現の組を生成する。候補シンボル表現の組は、選択マッピング１〜Ｎのブロック１２２として示される。各データブロックは、Ｕ個の異なる位相シーケンスで乗算され、Ｕ個の修正データブロックをもたらす。最低のピーク対平均電力比率を有するシンボル表現１３０が、ＰＡＰＲ解析および選択ブロック１２６によって、通信のために選択される。ＳＬＭに関するＰＡＰＲ低減量は、位相シーケンスの数および位相シーケンスの設計に依存する。修正データブロックの復調を可能とするために、選択位相シーケンスについての情報が、拡散符号１３２として受信器に送信される。本明細書で用いられているように、選択位相シーケンスは、マッピングスキームとも称され、拡散符号または非拡散（de-spreading）符号、およびこれらの用語は、本明細書では相互変換可能に用いられる。受信器において、逆演算が実行されて、もとのデータブロックが復元される。

【0029】

複数の送信候補の生成および良好な候補を決定するために採用される選択処理は、（高い演算複雑性を有するものの）相対的に単純であるが、このアプローチの主な欠点は、信号の復調が必要とされる逆拡散情報を、受信器へ通信するという要件である。送信された逆拡散情報は、拡散符号のテーブルにおけるインデックスであり得る。たとえば、Ｕ位相シーケンスを有するＳＬＭを実行するために、各データブロックに対して、log2(U)個の
サイド情報ビットが必要とされる。現在の方法では、この情報を搬送するために、ＯＦＤＭシンボル内にサブキャリアの組を割り当てて、それによって低減されたチャネルデータ容量が得られる。

【0030】

パイロットシンボルは、通信システムにおいて通信媒体の特性または状態を決定するために、典型的に用いられる。本明細書において用いられるように、パイロットシンボルは、パイロット信号またはパイロットトーンとも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。波形の送信の間、送信媒体上に存在する反射および干渉は、波形の位相シフトまたは振幅の低減をもたらし得る。受信されたデータ波形を効果的に同期させかつ処理するために、受信器によって、チャネル状態が周期的に決定される。チャネル状態は、位相シフト、周波数シフト、振幅シフト、電力対ノイズ比率などを含み得る。チャネル状態は、チャネル状態情報とも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。

【0031】

図２は、送信パイロットシンボルの送信前２０２および送信後２０４を示す図である。送信パイロットシンボル２０２は、振幅ｒ１と設定位相を有する。受信されたパイロットシンボルは、非理想的なチャネル状態のために、修正された振幅ｒ２を有するとともに、位相φだけシフトされる。パイロットシンボルは、あらかじめ送信器および受信器に知らされている。チャネルを追跡するための処理または受信された波形におけるキャリアおよび位相オフセットを見積もるための処理の一部として、受信器は、受信波形からパイロットシンボルを抽出し、そして受信されたパイロットシンボルを既知のパイロットシンボルと比較して、チャネル状態によってどのように波形が修正されたかを決定する。

【0032】

チャネル状態は、所与の周波数スペクトルの範囲内で変化する。いくつかのパイロットトーンは、一般的に、隣接周波数帯域のチャネル状態を決定するために、異なる周波数で送信される。図３は、周波数帯域幅において、異なるチャネルに向けられるいくつかのパイロットトーン３０２を示す。

【0033】

記載されたいくつかの実施形態は、システムによって送信されたパイロットシンボルに逆拡散情報をエンコーディングすることによって逆拡散情報を通信し、それによってパイロット信号がチャネルトラッキングにおける従来通りの役割を果たすだけでなく、ＳＬＭ逆拡散符号のエンコーディングも搬送するようにする。パイロットシンボルは常に送信されているので、追加のチャネル容量は必要とされない。

【0034】

一実施形態においては、パイロットシンボルは、送信器および受信器に対して既知であるパイロットシンボルの組に制限される。本明細書において用いられるように、異なるパイロットシンボルの組は、コンサルテーションとも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。送信される特定のパイロットシンボルは、サイドチャネル情報をエンコードするように選択される。たとえば、２つのパイロットシンボルを含む組にパイロットシンボルが制限される場合、一方のパイロット信号がバイナリ値「０」を示すために用いられ、他方がバイナリ値「１」を示すために用いられ得る。

【0035】

コンステレーションにおける異なるパイロットシンボルの位相は、全サイクルの位相領域（たとえば、０から２π）において、等しい間隔があけられる。選択されたパイロットシンボルの位相シフトがチャネル状態によって生じ得るが、送信されたパイロットシンボルは、コンステレーション内のすべてのパイロットシンボルを用いた最近傍解析を実行することによって、受信器によって決定される。本明細書において用いられるように、コンステレーション内の既知のパイロットシンボルは、基準位相または基準パイロットシンボルとも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。受信器は、受信信号の位相を既知のパイロット信号の位相と比較して、各可能性のあるパイロットシンボルについての位相差を決定する。受信シンボルの位相に最も近く一致する位相を有する基準パイロットシンボルが、予測パイロットシンボルとして選択される。

【0036】

予測パイロットシンボルに対応する逆拡散情報は、ルックアップテーブルまたは代替的な計算から決定することができる。予測パイロットシンボルと受信シンボルとの間の差は、従来のパイロットシンボルと同じ態様でチャネル状態情報を決定するために用いられる。

【0037】

図４は、マッピングコードをデコーディングするとともに変調されたパイロットシンボルからチャネル状態情報を抽出するための処理のフローチャートを示す。受信パイロットシンボル４０２の位相が、ステップ４０４にて決定される。ステップ４０６にて、決定された位相が基準パイロットシンボル４０８の位相と比較されて、受信パイロットシンボル４０２の位相に最も近い位相を有する基準パイロットシンボルが決定される。最も近い位相を有する基準パイロットシンボルが、予測パイロットシンボル４１０である。

【0038】

ステップ４１２にて、選択されたマッピング逆拡散符号４１４が、予測パイロットシンボル４１０およびマップ４０８から決定される。マップ４０８は、パイロットシンボルの位相および関連するマッピング逆拡散符号を包含する。ステップ４１６にて、上述したように、受信シンボル４０２と予測パイロットシンボル４１０との差から、チャネル状態４１８が決定される。

【0039】

パイロットシンボルのコンステレーションは、任意の数のパイロットシンボルを含み得る。コンステレーション内の各シンボルは、全サイクル（０から２π）の位相領域内の位相範囲（φ）に対応する。図５は、さまざまな実施形態に従って用いられ得る二位相偏移変調（ＢＰＳＫ）コンステレーションマップのグラフを示す。このコンステレーションシステムにおいては、位相範囲は、２つのコンステレーション値（ｉ＝０，１）に対応する２つの領域に分割される。受信パイロットシンボル５０２は、位相φ（５０４）だけシフトされる。この例においては、各パイロットシンボルに対応する位相範囲は、領域境界５０６によって分離される。受信パイロットシンボルの所与の位相について、位相φに対応するデータ値ｉは以下の式によって与えられる。

【0040】

【数1】

【0041】

図６は、さまざまな実施形態に従って用いられ得る直交位相偏移変調（ＱＰＳＫ）コンステレーションマップのグラフを示す。このコンステレーションシステムにおいては、位相領域は、４つのデータ値ｉ＝００（６２０），０１（６２２），１０（６２４），１１（６２６）に対応する４つの範囲に分割される。受信パイロットシンボルの所与の位相について、データ値ｉは以下の式によって与えられる。

【0042】

【数2】

【0043】

図５および図６に示された位相範囲の方向は任意的であることが理解される。位相範囲は、送信器および受信器に対して既知である、コンステレーション内の任意の方向に回転されてもよい。このアプローチは、任意の数のサブキャリアを利用する多くの変調技術に適用可能である。

【0044】

上述のように、任意の数の基準位相が使用されてもよい。コンステレーション内に含まれる基準位相の数は、データ容量とチャネル状態に対する回復力（resilience）とのトレードオフである。多くの数の基準位相が用いられる場合、より多くのパイロットシンボルが、より多くの逆拡散符号を表わすために実行され得る。しかしながら、位相領域がより多くの位相範囲に分割されるので、チャネル状態がパイロット信号の位相を１つの位相範囲から他の位相範囲へシフトさせてしまう危険が増加する。受信パイロットシンボルが位相範囲の終端に近い位相を有する場合、受信器は、適切な予測値を保証できないかもしれない。いくつかの実施形態においては、ｉが有効なデータ値に対応しない保護帯域が、コンステレーション内の各位相範囲間に配置される。

【0045】

図７は、２つの基準位相についての位相範囲間に配置された保護帯域を有するＢＰＳＫコンステレーションマップを示す。この例においては、コンステレーション値ｉ＝１は、第１の位相範囲７１０に対応し、コンステレーション値ｉ＝０は、第２の位相範囲７１２に対応する。保護帯域７３０は、有効なコンステレーション値に対応しない位相範囲である。実行例に応じて、受信パイロットシンボルが、保護帯域のうちの１つの範囲内の位相を有する場合、受信器は、データブロックおよび対応するパイロットシンボルを再送信するように要求し得る。

【0046】

可能性のあるパイロットシンボルの数より大きい拡散符号値を表わすために、複数のパイロットシンボルが送信され得る。たとえば、ＢＰＳＫコンステレーションマップが用いられる場合、１つのパイロットシンボルが、拡散シーケンスにおける各２進数を表わすために用いられ得る。

【0047】

図８は、ＳＬＭデータブロックを表わすために、複数のパイロットシンボルを用いてエンコーディングおよびデコーディングするための処理のフローチャートを示す。ステップ８０６にて、選択されたマッピングデータブロック８０２が、送信器８０４によって、各々が単一のパイロットシンボルによって表わされ得るビットグループに細分化される。異なるパイロットシンボルが用いられる場合、各パイロットシンボルは、log₂(X)個の異なる逆拡散符号値を表わすことができる。異なるパイロットシンボルの数が２の累乗に等しい場合、２進数の逆拡散符号値は、log₂(X)のサイズのビットシーケンスに容易に細分化可能である。

【0048】

ステップ８１０にて、パイロットシンボルが、各ビットグループについてのＳＬＭデータ値に対するパイロットシンボルのマップ８２０から決定され、ビットグループに対応する多くのパイロットシンボル８１２を生成する。パイロットシンボル８１２は、受信器８２２に送信される。受信器は、ステップ８１４にて、各受信パイロットシンボル８１２の位相を決定する。ステップ８１６において、各パイロットシンボルについて、予測パイロットシンボルが決定されるとともに、予測パイロットシンボルに対応するＳＬＭデータビットがマップ８２０から抽出される。図４において説明したように、受信パイロットシンボルの位相をマップ８２０内に列挙された基準パイロットシンボルの位相と比較することによって、予測パイロットシンボルが決定される。最も近い位相を有する基準パイロットシンボルが、予測パイロットシンボルとして選択される。決定されたデータビットグループを追加することによって、選択されたマッピングデータブロック８０２が構築される。

【0049】

図９は、さまざまな実施形態に従って用いられ得る、３つの異なる位相コンステレーションの例を示す。コンステレーション９０２は、異なる位相、およびＢＰＳＫコンステレーションマップにおいて用いられ得る対応するデータ値を示す。コンステレーション９１０は、異なる位相、およびＱＰＳＫコンステレーションマップにおいて用いられ得る対応するデータ値を示す。コンステレーション９２０は、異なる位相、および第３次コンステレーションマップにおいて用いられ得る対応するデータ値（たとえば、２³＝８個の可能値）を示す。

【0050】

図１０，図１１，図１２は、図９において示される個別のコンステレーション９０２，９１０，９２０の各々を用いた、ＳＬＭデータブロック値「１０１１０１」の例示的表現を示す。

【0051】

図１０における表現は、各パイロットシンボルを表わすために、２つの可能性のある位相のうちの１つを用いる。データブロックの各ビットは、１つのパイロットシンボルを用いて表現することができる。したがって、データブロック「１０１１０１」を表わすために、６つのパイロットトーンが必要とされる。位相および対応するデータ値のマップが表１に示される。

【0052】

【表1】

【0053】

表１は、図９の基準コンステレーション９０２に対応する。各データブロックについて適切な位相を用いてパイロットシンボルを細分化することによって、図１０に示される６つのパイロットシンボルエンコーディングが生成される。

【0054】

図１１は、各パイロットシンボルを表わすために図９の基準ＱＰＳＫコンステレーションマップ９１０に示される位相を用いる、データブロック「１０１１０１」のパイロットシンボルエンコーディングを示す。位相および対応するデータ値のマップが表２に示される。

【0055】

【表2】

【0056】

各パイロットシンボルを表わすために、４つの可能性のある位相のうちの１つが用いられる。したがって、各パイロットシンボルは、データブロックの２ビット（log₂(4)＝２）を表わし得る。データブロック「１０１１０１」は、ビットグループ「１０」，「１１」，「０１」に細分化されるとともに、各ビットグループに対応する位相を有するパイロットシンボルが選択されて、図１１に示される３つのパイロットシンボルエンコーディングが生成される。

【0057】

図１２は、各パイロットシンボルを表わすために図９の第３次コンステレーションマップ９２０に示される位相を用いる、データブロック「１０１１０１」のパイロットシンボルエンコーディングを示す。位相および対応するデータ値のマッピングテーブルが表３に示される。

【0058】

【表3】

【0059】

各パイロットシンボルを表わすために、８つの可能性のある位相のうちの１つが用いられる。したがって、各パイロットシンボルは、データブロックの３ビット（log₂(8)＝３）を表わし得る。データブロック「１０１１０１」は、ビットグループ「１０１」および「１０１」に細分化され、各ビットグループに対応する位相を有するパイロットシンボルが選択されて図１２に示される２つのパイロットシンボルエンコーディングを生成する。

【0060】

ビットグループを表わすためにコンステレーションマッピングの任意の順番が用いられてもよく、特定の通信システムによって要求されるようなＳＬＭデータブロックを表わすために任意の数のパイロットシンボルが用いられてもよい。理想的な配列は、チャネル状態、利用可能なチャネル容量、実行ハードウェア、選択マッピングアーキテクチャなどに依存し得る。当業者は、説明された方法および回路が、差動位相偏移変調（differential phase-shift keying：ＤＰＳＫ）およびオフセットＱＰＳＫ（ＯＱＰＳＫ）のような他
の位相偏移変調（phase shift keying：ＰＳＫ）にも適用可能であることを理解するであろう。

【0061】

実施形態は、送信器および受信器に既知な基準パイロットシンボルの予め定められた組の観点で主に説明されたが、本発明はそれに限定されない。パイロットシンボルの組は、通信セッションの初期化において取り決められ、かつ送信される。一実施形態においては、パイロットシンボルコンステレーションは、その組におけるパイロットシンボルの数を含むデータ値から、受信器によって構築され得る。

【0062】

図１３は、送信器または受信器によって実行され得るパイロットシンボルコンステレーションを構築するための処理のフローチャートを示す。これにより、異なるパイロットシンボルの数１３０２が、送信器によって選択され、または受信器によって受信される。ステップ１３０４にて、全周期（２π）の位相領域がパイロットシンボル１３０２の数で分割されて、パイロットシンボル間の位相間隔（２π／Ｎ）が決定される。ステップ１３０６にて、位相０または他の選択位相から開始して、（２π／Ｎ）ラジアン毎の位相領域に基準位相が配置される。ステップ１３０８にて、各基準位相にＳＬＭデータ値が割り当てられて、パイロットシンボルコンステレーション１３１０が生成される。

【0063】

図１４は、パイロットトーンエンコーディングが実行される例示的なワイヤレス通信システムのブロック図を示す。送信器１４１０は、ＳＬＭマッピングブロック１４１２およびパイロットシンボル生成器１４１４を含む。ＳＬＭマッピングブロック１４１２は、データブロック１４０２を多くの位相シーケンスと乗算し、データブロックのさまざまな候補表現を生成する。ＳＬＭマッピングデータ１４１２は、最低のＰＡＰＲを有する表現を選択し、対応する逆拡散情報をパイロットシンボル生成器１４１４に送信する。パイロットシンボル生成器１４１４は、上述のように、逆拡散情報を１つまたはより多くのパイロットシンボルにエンコーディングする。エンコーディングされたＳＬＭデータ、およびパイロットシンボルが、増幅器１４１６およびアンテナ１４１８を介して受信器へ送信される。

【0064】

受信器１４２０は、ＳＬＭデコーダ１４２２と、パイロットシンボルデコーダ１４２４とを含む。送信信号が、アンテナ１４２６によって受信される。パイロットシンボルデコーダ１４２４は、上述のように、受信パイロットシンボルから送信されたパイロットシンボルを決定するとともに、逆拡散情報を構築する。ＳＬＭデマッピングブロック１４２２は、逆拡散情報を用いて、エンコーディングされたＳＬＭデータを受信しかつ復調するとともに、復調されたデータブロック１４０２を出力する。

【0065】

図１５は、パイロットシンボル変調およびデコーディングを実行するように構成され得る、例示的なプログラマブルロジック集積回路のブロック図である。この特定の例は、多くの数の異なるプログラマブルタイルを含むＦＰＧＡロジックアーキテクチャ（３００）を示す。プログラマブルタイルは、マルチギガビット送受信器（ＭＧＴ３０１）、コンフィギュラブルロジックブロック（ＣＬＢ３２０）、ランダムアクセスメモリブロック（ＢＲＡＭ３０３）、入出力ブロック（ＩＯＢ３０４）、設定およびクロッキングロジック（設定／クロック３０５）、デジタル信号処理ブロック（ＤＳＰ３０６）、専用入出力ブロック（Ｉ／Ｏ３０７）、たとえばクロックポート、および、デジタルクロックマネージャ、アナログ−デジタル変換器、システム監視ロジックなどのような他のプログラマブルロジック３０８を含む。いくつかのＦＰＧＡは、内蔵プロセッサブロック（ＰＲＯＣ３１０）、および内部および外部の再構築ポート（図示せず）も含む。

【0066】

いくつかのＦＰＧＡにおいては、各プログラマブルタイルは、各隣接タイルにおける対応する相互接続要素におよび相互接続要素への標準化された接続を有する、プログラマブル相互接続要素（ＩＮＴ３１１）を含む。したがって、プログラマブル相互接続要素は一緒になって、図示されたＦＰＧＡについてのプログラマブル相互接続構造を実現する。プログラマブル相互接続構造ＩＮＴ３１１は、図１５の上部に含まれる例によって示されるように、同じタイル内のプログラマブルロジック要素へおよびプログラマブルロジック要素からの接続も含む。

【0067】

たとえば、ＣＬＢ３２０は、ユーザロジックを実現するようにプログラムすることが可能なコンフィギュラブルロジック要素ＣＬＥ３１２に加えて、単一のプログラマブル相互接続要素ＩＮＴ３１１を含み得る。ＢＲＡＭ３０３は、１つまたはより多くのプログラマブル相互接続要素に加えて、ＢＲＡＭロジック要素（ＢＲＬ３１３）を含み得る。典型的に、１つのタイル内に含まれる相互接続要素の数は、そのタイルの高さに依存する。図示された実施形態においては、ＢＲＡＭタイルは、４つのＣＬＢと同じ高さを有するが、他の数（たとえば、５）を用いることもできる。ＤＳＰタイル３０６は、適当な数のプログラマブル相互接続要素に加えて、ＤＳＰロジック要素（ＤＳＰＬ３１４）を含み得る。ＩＯＢ３０４は、たとえば、１つのインスタンスのプログラマブル相互接続要素ＩＮＴ３１１に加えて、２つのインスタンスの入出力ロジック要素（ＩＯＬ３１５）を含み得る。当業者には明らかなように、たとえば、Ｉ／Ｏロジック要素３１５に接続される実際のＩ／Ｏパッドは、さまざまな図示されたロジックブロックの上方の金属層を用いて製造され、典型的には、入出力ロジック要素３１５の領域は制限されない。

【0068】

図示された実施形態においては、（図１５においてハッチングで示される）ダイの中央付近のコラム状領域は、設定、クロックおよび他の制御ロジックのために用いられる。このコラムから伸延する水平領域３０９は、ＦＰＧＡの幅にわたって、クロックおよび設定信号を分配するために用いられる。

【0069】

図１５に図示されるアーキテクチャを利用するいくつかのＦＰＧＡは、ＦＰＧＡの大部分を占める通常のコラム状構造を分断する追加ロジックブロックを含む。追加ロジックブロックはプログラマブルロジックおよび／または専用ロジックであり得る。たとえば、図１５に示されるプロセッサブロックＰＲＯＣ３１０は、ＣＬＢおよびＢＲＡＭのいくつかのコラムにわたる。

【0070】

図１５は、単に例示的なＦＰＧＡアーキテクチャを示すことを意図したものであることに注意すべきである。コラム内のロジックブロックの数、コラムの相対幅、コラムの数および順序、コラムに含まれるロジックブロックのタイプ、ロジックブロックの相対的なサイズ、ならびに、図１５の上部に含まれる相互接続／ロジック実行例は、単なる例示である。たとえば、実際のＦＰＧＡにおいては、ＣＬＢが現れるところには、１つより多くのＣＬＢの隣接コラムが典型的に含まれ、ユーザロジックの効果的な実行を容易にする。

【0071】

図１６は、本明細書において説明された処理が汎用プロセッサを用いて実行され得る、例示的な演算構成のブロック図である。１つまたはより多くのプロセッサおよびプログラムコードで構成されるメモリ配列を含むさまざまな代替的な演算構成が、処理およびデータ構造をホスティングするためおよび本明細書に記載された方法を実行するために適することが、当業者には理解されるであろう。プロセッサ読取可能形式でコーディングされた本発明の処理を含むコンピュータコードは、磁気または光学のディスクまたはテープ、電子記憶装置、あるいはネットワークを介したアプリケーションサービスのような、さまざまなコンピュータ読取可能記憶媒体または伝送チャネルを介して記憶されかつ提供され得る。

【0072】

プロセッサ演算構成１６００は、ホストバス１６１２に結合された、１つまたはより多くのプロセッサ１６０２と、クロック信号生成器１６０４と、メモリユニット１６０６と、記憶ユニット１６０８と、入出力制御ユニット１６１０とを含む。構成１６００は、回路基板上の分離した要素で実現されてもよいし、集積回路内において内部的に実現されてもよい。集積回路内で内部的に実現される場合、プロセッサ演算構成は、別の言い方では、マイクロコントローラとして知られている。

【0073】

演算構成のアーキテクチャは、当業者に認識され得るような実行要件に依存する。プロセッサ１６０２は、１つまたはより多くの汎用プロセッサ、あるいは、１つまたはより多くの汎用プロセッサと適当なコプロセッサとの組合せ、あるいは、１つまたはより多くの専用プロセッサ（たとえば、ＲＩＳＣ，ＳＩＳＣ、パイプラインなど）であり得る。

【0074】

メモリ構成１６０６は、複数のレベルのキャッシュメモリ、およびメインメモリを典型的に含む。記憶構成１６０８は、磁気ディスク（図示せず）、フラッシュ、ＥＰＲＯＭ、または他の不揮発性データ記憶によって提供されるような、局部および／または遠隔の持続性記憶を含み得る。記憶ユニットは、読取可能、または読取／書込可能であり得る。さらに、メモリ１６０６および記憶装置１６０８は、単一の構成に結合されてもよい。

【0075】

プロセッサ構成１６０２は、記憶構成１６０８および／またはメモリ構成１６０６内のソフトウェアを実行し、記憶構成１６０８および／またはメモリ構成１６０６からデータを読出すとともにデータを記憶し、入出力制御構成１６１０を通して外部装置と通信する。これらの機能は、クロック信号生成器１６０４によって同期される。演算構成のリソースは、オペレーティングシステム（図示せず）、またはハードウェア制御ユニット（図示せず）のいずれかによって管理され得る。

【0076】

本発明がさまざまなマルチキャリア通信システムに適用可能であることが教示される。本発明の他の局面および実施形態は、明細書および本明細書において開示された発明の実行例の検討から、当業者には明らかであろう。明細書および図示された実施形態は、単なる例としてみなされ、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示されることが意図される。

【符号の説明】

【0077】

１１０ データ、１２０ 選択マッピング回路、１２２ 選択マッピング、１２６ 最小ＰＡＰＲ信号選択、１３０ 選択信号表示、１３２ ＳＬＭ拡散符号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】