JP2007510390A - 閉ループ送信のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

無線通信システムにおける閉ループ送信用の方法および装置。本発明の好ましい実施形態によれば、アップリンク・フレームの時間−周波数部分は、アップリンク・チャネル・サウンディングのためのサウンディング・ゾーンとして動的に予約される。サウンディング・ゾーン内の時間−周波数資源およびサウンディング波形を割り当てる第１のメッセージが、ダウンリンク・フレーム内で第１の加入者局に送信される。さらに、信号が、割り当てられた時間−周波数資源内の加入者局から受信され、チャネル応答の一部が、受信したサウンディング信号から決定され、加入者局への以降の送信が、少なくともチャネル応答の一部に基づいて調整される。

Description

本発明は、概して、通信システムに関し、特に閉ループ送信のための方法および装置に関する。

移動広帯域セルラ通信システムにおいては、送信機と受信機との間のチャネル応答のデータを送信機に供給するためのいくつかの物理層法がある。送信機と受信機との間のチャネル応答を利用する送信法は閉ループ送信法と呼ばれる。閉ループ送信の一例としては、送信機のところでの閉ループ送信アンテナ・アレイの使用がある。閉ループ送信アンテナ・アレイは複数の送信アンテナのアレイであり、この場合、各アンテナに供給される信号は、ある予め規定された最適化方法により、送信信号エネルギーの特性を制御するような方法で重み付けされる。一般的に、閉ループ送信アンテナ・アレイは、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の空間周波数チャネル応答のデータに基づいて送信アンテナ信号を重み付けし、受信装置が処理した受信信号の特性を最適化しようとする。アンテナが１つしかない送信機の場合には、送信機は、受信機のところでの複雑な受信等化を低減しまたは全然行わなくてもすむようにする目的で、チャネルを前もって等化するためにチャネルのデータを使用することができる。送信機のところでのチャネル応答のデータはまた、データを受信機に送信する場合に、最善の変調および符号化速度を選択するために使用することができる。

通常、各送信アンテナと各受信アンテナとの間のチャネルのデータを送信機に供給するには２つの方法が使用される。以下の説明においては、基地局（ＢＳ）が送信機であり、加入者局（ＳＳ）が受信機であるセルラ・システムのダウンリンクに重点を置いて説明する。

第１の方法は、ＳＳからのフィードバック・メッセージをベースとしている。この場合、ＳＳは、ＢＳアンテナとＳＳアンテナとの間のチャネル応答を測定し、ＢＳがダウンリンク・チャネル応答を再構成し、閉ループ送信を行うことができるようにするための十分な情報を含んでいるフィードバック・メッセージをＢＳに返送する。例えば、ＳＳは、ダウンリンク・チャネル推定値の量子化したバージョンをフィードバックすることができる。

第２の方法は、ＴＤＤシステム内のＲＦチャネル応答の相反性をベースとしている。静的（すなわち、ゼロ速度）ＴＤＤシステムの場合には、ＲＦ伝搬チャネルは相反的なものである。このことは、所与の時間−周波数点におけるダウンリンクＲＦチャネル行列（この場合、行列は、各送信アンテナおよび受信アンテナ間のチャネル利得を意味する）が、単なる同じ時間−周波数点におけるアップリンクＲＦチャネル行列の行列転置であることを意味する。それ故、ＴＤＤシステムにおいては、場合によっては、データ送信がパイロット信号を含んでいる場合には、アップリンク・データ送信からダウンリンク・チャネル応答を入手することができる。しかし、現代のデジタル通信システムの場合には、トラヒック（ウェブ・ブラウジングなど）は、多くの場合非対称であり、このことは、各ダウンリンク送信に関連するアップリンク送信が存在しない場合があることを意味する。または広帯域システムの場合には、アップリンク・データ送信は、ダウンリンク・データ送信より帯域幅が狭い場合がある。これらの問題により、相反性をベースとするシステム内の閉ループ送信の性能が著しく劣化する恐れがある。

それ故、これらの制限を克服することができる閉ループ送信方法および関連シグナリング方法の開発が待望されている。

一態様によれば、本発明は、仮想アンテナ・アレイ校正により、アップリンク・チャネル・サウンディングによって閉ループの１つおよび複数のストリーム送信アレイ処理を可能にするために、各送信アンテナおよび各受信アンテナ間のチャネル応答のデータを送信装置に供給するためのシグナリング方法である。例えば、単一送信アンテナ・システムの前もっての等化、および受信装置に送信する場合に使用する最適な変調および符号化スキームの決定のようないくつかの他の応用も可能である。説明を分かりやすくするために、加入者局（ＳＳ）に送信する場合に、閉ループ・アンテナ・アレイ・システム内で送信ウエイトを設定するために必要なチャネル・データを基地局（ＢＳ）に供給するという観点から本発明を説明する。本発明は、ＢＳおよびＳＳの役割が、本明細書に記載する役割とは反対のシナリオにも適用することができることを理解されたい。例えば、ＳＳからＢＳへの閉ループ送信を可能にするために、ＳＳにチャネル・データが供給されるシナリオにも本発明を適用することができる。それ故、以下の説明においては、ＳＳに対して閉ループ送信を行うＢＳの場合について重点的に説明するが、「送信元の通信ユニット」という用語は、「対象通信ユニット」に閉ループ送信を行うことができる通信ユニット（例えば、ＢＳ、ＳＳまたは他のトランシーバ）を意味する。

また、本明細書においては、いくつかの用語を同義語として使用している。チャネル応答、周波数選択チャネル・プロファイル、空間周波数チャネル応答という用語はすべて、閉ループ送信技術を使用するために、基地局が必要とするチャネル応答情報を意味する。波形および信号という用語もまた同義語である。受信装置は、基地局（ＢＳ）であっても、加入者局（ＳＳ）であっても、またはこれらの任意の組合せであってもよい。また、送信装置は、ＢＳであっても、ＳＳであっても、またはこれらの任意の組合せであってもよい。さらに、システムが中継器、リレーまたは他の類似のデバイスを有している場合には、受信装置または送信装置は、中継器であっても、リレーであっても、または他の類似のデバイスであってもよい。ＢＳが中継器／リレーに閉ループ送信を行っている場合には、中継器またはリレーは、ＳＳと同じものであると見なすことができる。リレーがＳＳに閉ループ送信を行っている場合には、中継器またはリレーをＢＳと同じものと見なすことができる。高速フーリエ変換（ＦＦＴ）および逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）という用語は、それぞれ離散フーリエ変換（または類似の変換）および逆離散フーリエ変換（または類似の変換）を意味する。

一態様によれば、本発明は、アップリンク上のサウンディング・ゾーンの動的予約である。サウンディング・ゾーンは、基地局が、周波数選択チャネル・プロファイルとも呼ばれるアップリンク・チャネル応答を測定することができるようにする、ＳＳが特定のサウンディング波形を送信することができるアップリンクの特殊な領域である。当業者であれば周知のハードウェア校正技術により、ＢＳは、測定したアップリンク周波数選択チャネル・プロファイルからダウンリンク・チャネル応答（または周波数選択チャネル・プロファイル）を決定することができる。ある種の状況の場合、ＳＳがアップリンク・チャネル帯域幅のサブセットだけを送信することができ（例えば、同じ全送信電力で送信信号の電力スペクトル密度を増大することにより、雑音を克服するために）、それ故、ＢＳは、そのＳＳに対するチャネル応答の一部しか決定できないし、使用することしかできないことに留意されたい。

一態様によれば、本発明は、サウンディング・ゾーンの存在および特性を決定するためのオプションとしてのシグナリングである。ＢＳは、アップリンク制御チャネル（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準のＵＬ−ＭＡＰ）で情報要素（ＩＥ）を送信することにより、サウンディング・ゾーンの存在を送信することができる。このＩＥは、開始時間（通常は、ＵＬ内へのボーの数である）、および持続時間（通常は、ＯＦＤＭボーの数で測定した）を表示することができる。サウンディング・ボーが、全アップリンク帯域幅の占有を意図していない場合には、ＩＥは、サウンディング・ゾーンの周波数占拠を指定する情報を含む。サウンディング・ゾーンを指定するシグナリングは必要ないことに留意されたい。それどころか、このことは、特定のＳＳに行う実際のサウンディング割当て内のオーバーヘッドを低減するのに役に立つ。

一態様によれば、本発明は、ＳＳが使用するアップリンク・サウンディング送信の特性（すなわち、時間−周波数サウンディング資源および正確なサウンディング信号）を指定するためのシグナリング方法である。

一態様によれば、本発明は、波形の特性によりＢＳが依然として分離することができる同じ時間−周波数資源内の異なるＳＳにより（または同じＳＳ上の異なるアンテナにより）送信される複数のサウンディング波形を割り当てるための方法である。この方法により、複数の送信アンテナを同時にサウンディングすることができる。

一態様によれば、本発明は、アップリンク・フレーム内の特定の時間−周波数資源によりサウンディング信号を送信するためにＳＳを割り当てるためのシグナリング方法である。

一態様によれば、本発明は、ＳＳへのデータ送信のダウンリンクを割り当て、同時に、ＵＬフレーム内の特定の時間−周波数資源によりサウンディング信号を送信するためにＳＳを割り当てるシグナリング方法である。

本発明の他の態様については、本明細書の以下の節で説明する。本発明は多くの利点を有する。このシグナリング方法は、高度の柔軟性および高度のシグナリング効率を提供する。この方法を使用すれば、複数のＳＳにＵＬサウンディング資源を動的に割り当てることができ、ＳＳが１つ以上の送信アンテナを有する場合を処理することができる。この方法は、また、ＢＳがサウンディング波形を分離することができるようにする複数の技術を提供する。この方法を使用すれば、複数のＳＳアンテナが、同じ時間−周波数サウンディング資源上のＵＬをサウンディングすることができる（すべてのアンテナが１つのデバイス上に位置する場合でも、複数のＳＳ上に位置する場合でも）。このシグナリング方法は、またＵＬチャネル応答を決定する他の方法を補足するものである。例えば、ＢＳがＵＬ上のＳＳが送信したデータからＵＬチャネル応答を決定することができる場合には、サウンディング動作をできないようにする（またはオフにする）ことができる。複数の分離することができるサウンディング波形を供給するこの方法の一部として、このシグナリング方法は、低いＳＮＲ環境で動作しているＳＳをよりよくサポートするために、サブキャリア当たりの送信電力を増大するために、周波数内のサウンディング送信をデシメーション（間引き）するための手段を提供する。また、送信をサウンディングするために使用する波形を、低いピーク−平均電力比を有するように、またその相互相関特性による他のセル干渉を抑制することができるように設計される。最後に、本発明のシグナリング方法により供給されたサウンディング波形は、チャネル応答内の時間的変動を追跡することができるように、ＢＳのところで効果的なチャネル推定ができるように設計される。

ここで図面について説明すると、類似の参照番号は類似の構成要素を示す。図１は、通信システム１００のブロック図である。通信システム１００は、複数のセル１０５（図には１つしか図示していない）を備える。各セルは、複数の加入者局（ＳＳ）１０１〜１０３と通信している基地局（ＢＳ）１０４を有する。閉ループ送信をダウンリンクによりＳＳ１０１と行う場合には、ＢＳ１０４を送信元の通信ユニットと呼ぶことができ、ＳＳ１０１を対象通信ユニットと呼ぶことができる。閉ループ送信をＳＳ１０１からＢＳ１０４に対してアップリンクにより行う場合には、ＳＳ１０１を送信元の通信ユニットと呼ぶことができ、ＢＳ１０４を対象通信ユニットと呼ぶことができる。本発明の好ましい実施形態の場合には、通信システム１００は、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、または適応変調および符号化（ＡＭＣ）を含むマルチキャリアをベースとするアーキテクチャを使用する。このアーキテクチャは、また、マルチキャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）、マルチキャリア直接シーケンスＣＤＭＡ（ＭＣ−ＤＳ−ＣＤＭＡ）、一次元または二次元拡散を含む直交周波数および符号分割多重化（ＯＦＣＤＭ）のような拡散方式の使用も含むことができるし、またはもっと簡単な時間および／または周波数分割多重化／多元接続方式またはこれら種々の方式の組合わせをベースとすることもできる。しかし、他の実施形態の場合には、通信システム１００は、ＴＤＭＡまたは直接シーケンスＣＤＭＡのような他のセルラ通信システム・プロトコルを使用することができるが、使用することができる通信システム・プロトコルはこれらに限定されない。

図２は、１つ以上の受信アンテナを有する対象通信ユニットの一部としての受信装置に１つのデータ・ストリームを送る送信元のユニットの一部としての閉ループ送信アンテナ・アレイのブロック図である。入力ストリーム２０４は、複数の送信アンテナ２０１に供給される前に、乗算器２０３により送信ウエイト２０５が掛けられる。送信ウエイトが少なくともチャネル応答の一部をベースとしている場合の送信ウエイト２０５による入力ストリーム２０４の乗算は、送信の空間特性を調整する一例である。チャネル応答から送信ウエイトを決定するための方法は、当業者にとって周知のものである。複数の送信アンテナ２０１から送信した信号は、行列型チャネル１０８を通して伝搬し、複数の受信アンテナ２０２により受信される。複数の受信アンテナ１０２により受信された信号には、出力シンボル・ストリーム２０７を形成するために、乗算器２０３により受信ウエイト２０６が掛けられ、総和器２０９により合計される。送信機が１本のアンテナしか有していないある実施形態の場合には、送信信号の空間特性を調整することができない。しかし、送信信号の他の特性は、各サブキャリアの複合利得（例えば、前等化を行う際の）、または送信信号のサブキャリア上で使用する変調および符号化のような少なくともチャネル応答の一部に基づいて調整することができる。

図３は、１つ以上の受信アンテナ（例えば、ＭＩＭＯシステム）を有する対象通信ユニットの一部としての受信装置に複数のデータ・ストリームを送る送信元のユニットの一部としての閉ループ送信アンテナ・アレイのブロック図である。複数の入力ストリーム３０４は、複数の送信アンテナ３０１に供給される前に、乗算器３０３により送信ウエイト３０５が掛けられる。複数の送信アンテナ３０１が送信した信号は、行列型チャネル３０８を通して伝搬し、複数の受信アンテナ３０２により受信される。複数の受信アンテナ３０２が受信した信号には、複数の出力シンボル・ストリーム３０７を形成するために、乗算器３０３により受信ウエイト３０６が掛けられ、総和器３０９により合計される。送信ウエイトが、少なくともチャネル応答の一部をベースとしている場合の入力ストリーム３０４と送信ウエイト３０５との乗算は、送信の空間特性の調整のもう１つの例である。最尤検出または受信ウエイト３０６および乗算器３０３を使用することができる、または使用することができない連続的打ち消しのような出力シンボル・ストリーム３０７を生成する他の実施形態も使用することができる。

図４は、図２および図３の送信技術が、送信の前に周波数領域内で実行される直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）またはサイクリック・プレフィクス単一キャリア（ＣＰ−単一キャリア）のような周波数領域指向送信システムのブロック図である。ＣＰ−単一キャリア・システムにおいては、最初に、１つ以上のデータ・ストリーム４０１が、１つ以上のＦＦＴ４０２と一緒に周波数領域内に送られ、周波数領域データ・ストリームが、周波数領域加重装置４０３により重み付けされる。ＯＦＤＭにおいては、１つ以上のデータ・ストリーム４０１が、ＦＦＴ４０２を使用しないで周波数領域加重装置４０３に直接送られる。周波数領域加重装置４０３は、周波数領域内の各サブキャリアまたは周波数ビン上で、図２および図３の送信部分に示す重み付け関数を実施する。それ故、送信信号を、このタイプのシステムにより、空間的または周波数的にまたは空間的および周波数的両方で調整することができる。次に、周波数領域加重装置４０３の出力は、ＩＦＦＴ４０４と一緒に時間領域に返送される。サイクリック・プレフィクスは、当業者であれば周知の方法で追加４０５される。次に、送信アンテナ４０７に送信信号を送る前に送信濾過４０６が行われる。
サウンディング・ゾーンの存在および特性の指定
一態様によれば、本発明は、時分割二重化（ＴＤＤ）フレームのアップリンク（ＵＬ）内のサウンディング・ゾーンの動的予約である。図５は、通常、２つの部分、すなわち、ダウンリンク（ＤＬ）フレームまたは間隔５０２、およびアップリンク（ＵＬ）フレームまたは間隔５０３からなるＴＤＤシステムの１つのフレーム５０１のタイミング図である。ＤＬおよびＵＬの両方は、同じ周波数帯域上に位置していて、時間の経過と共に交替する。基地局（ＢＳ）を有する通信システムにおいては、ＤＬは基地局による送信用に使用され、ＵＬは加入者局（ＳＳ）による送信用に使用される。ＴＤＤフレームは、通常、１つのＤＬフレームとそれに続く１つのＵＬフレームからなるが、必ずしもそうでなくてもよい。ＤＬフレームおよびＵＬフレームの相対的な長さは、ＤＬトラヒックおよびＵＬトラヒックの予想される相対的レベルにより調整することができる。

サウンディング・ゾーンは、ＢＳが少なくともアップリンク周波数選択チャネル・プロファイルまたはチャネル応答の一部を測定することができるようにするために、ＳＳによる特種サウンディング波形の送信のために動的に予約するアップリンクＴＤＤフレームの特殊な時間−周波数部分である。サウンディング・ゾーンの存在および特性の両方を送信するために、ＢＳは、特殊な情報要素（ＩＥ）を、制御チャネル（好適には、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６内でＵＬ−ＭＡＰと呼ばれているＵＬ制御チャネルであることが好ましい）により送信することができる。説明の都合上、このＩＥを、サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）と呼ぶことにする。このＩＥは、サウンディング・ゾーンが時間および周波数内のどこに位置するのかを正確に指定する情報を含む。サウンディング・ゾーンを指定するためのシグナリングは必要ないことに留意されたい。しかし、このことは、すべてのＳＳにとって役に立つある種の情報を同報通信することにより、特定のＳＳに行われる実際のサウンディング割当て内のオーバーヘッドを低減することができる。

割り当てられたサウンディング・ゾーンは、アップリンク・フレームの任意の時間−周波数部分内に位置することができる。サウンディング・ゾーンをＵＬフレーム内に早期に位置させると、受信したサウンディング波形を基地局が処理するために使用することができる時間が長くなる。サウンディング・ゾーンをＵＬフレーム内に遅れて位置させると、（以降のＴＤＤフレームに対して）より新しいチャネル情報を提供することにより、チャネル時間の変動をよりよく追跡することができる。

図６は、サウンディング・ゾーン６０２をＵＬフレーム５０３内に位置させることができるいくつかの例である。サウンディング・ゾーンは、アップリンク・フレーム５０３の任意の時間−周波数部分内で動的に予約することができる。サウンディング・ゾーンをＵＬフレーム内に早期に位置させると、受信したサウンディング波形を基地局が処理するために使用することができる時間が長くなる。サウンディング・ゾーンをＵＬフレーム内に遅れて位置させると、より新しいチャネル情報を提供することにより、チャネル時間の変動をよりよく追跡することができる。サウンディング・ゾーンを、単にサウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）を送信しないだけで、フレームのＵＬ部分から除去することができることに留意されたい。別の方法としては、サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）内の情報を、下記のフレームのうちのいくつかが、ＩＥ内に指定されている特性と同じ特性を有するサウンディング・ゾーンを有することを示す表示と一緒に送信することができる。そうすることにより、各フレームの制御チャネルによりサウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）を送信する必要がなくなる。

サウンディング・ゾーン６０２は、図７に示すように、フレーム単位で動的に予約することができる。図７は、複数の連続しているＴＤＤフレーム５０１を示す。各ＴＤＤフレームは、ダウンリンク・フレーム５０２およびアップリンク・フレーム５０３からなる。図では、サウンディング・ゾーン６０２は、図７のアップリンク・フレームのうちのあるもの内でスケジューリングされるが、このスケジューリングは、全部のフレーム内で行われるわけではない。さらに、図７のいくつかのアップリンク・フレームは、サウンディング・ゾーンに割り当てられている異なる時間−周波数資源を有する。現在のサウンディング・ゾーン割当てを、フレーム単位でサウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）を更新し、送信することによりＳＳに送ることができる。サウンディング・ゾーンの動的予約を行うことができるようにすることにより、ＢＳは、異なるシナリオに効果的に適合することができる。このいくつかの例は下記の通りである。ある例の場合には、サウンディング・ゾーンのサイズは、サウンディング・ゾーンが予約されているフレーム内にサウンディングする必要があるＳＳの予想される数に基づいて選択される。これに影響を与える一態様としては、任意の時間的間隔中の能動ＳＳの数が変化するということがある。それ故、サウンディング・ゾーンのサイズは、それに従って動的に調整することができる。また、ＢＳが行っている閉ループ送信と開ループ送信が混在している場合がある。それ故、サウンディング・ゾーンのサイズをそれに応じて変化する必要がある場合がある。サウンディング・ゾーンのオーバーヘッドを最小限度に低減しながら、このシナリオおよび他のシナリオを収容するために、現在のフレームのサウンディング・ゾーンのサイズを次のフレームのサイズに変化させることができる。

ＩＥＥＥ８０２．１６類似のシステムの好ましい実施形態の場合には、サウンディング・ゾーンは下記のように構成される。ＩＥＥＥ８０２．１６ｄエア・インタフェース標準のＯＦＤＭＡモードのシグナリング・パラメータは、詳細な例を提供するために使用されるが、本発明はこの特定の例に限定されない。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｄのＯＦＤＭＡモードの周波数帯域は、１９２の周波数ビンに分割される。この場合、各周波数ビンは、９つのＯＦＤＭサブキャリアを含む。８０２．１６の例の場合には：
サウンディング・ゾーンの周波数部分を構成するために、周波数帯域は３２のサウンディング周波数ブロックに分割される。この場合、各ブロックは、１９２／３２＝６周波数ビンを含む。このことは、各サウンディング周波数ブロックは、５４のＯＦＤＭサブキャリアを含むことを意味する。

サウンディング・ゾーンには、閉ループ送信を使用するトラヒックのレベルにより動的に変化することができるある数のＯＦＤＭＡシンボル区間（ボーまたはＯＦＤＭシンボル期間とも呼ばれる）が割り当てられる。

説明を分かりやすくするために、サウンディング・ゾーンは、ＵＬフレームの始めのところまたはＵＬフレームの終りのところで予約される。別の方法としては、ＵＬフレーム内の正確な位置をはっきりと指定することができるが、そのためにはサウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）内に追加のシグナリング・ビットを使用する必要がある。

上記好適な構成ガイドラインによれば、サウンディング・ゾーンは、閉ループ送信を使用するＤＬトラヒックのレベルにより動的に調整することができるいくつかの数のサウンディング・ボーにより、３２のサウンディング周波数ブロックの二次元グリッドからなる。

８０２．１６類似のシステムの好ましい実施形態の場合には、サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）メッセージは、下記の情報を含む。
−このＩＥがサウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）であることを示す制御コード
−シンボル区間の数によるサウンディング・ゾーンの長さ（３ビット）
−サウンディング・ゾーンの位置（１ビット）。この位置を１に設定した場合には、サウンディング・ゾーンはＵＬフレームの終りに置かれる。この位置を０に設定した場合には、サウンディング・ゾーンは、ＵＬフレームの始めに置かれる。

単に１ビットの位置フィールドを使用するのではなく、サウンディング・ゾーンの開始シンボル区間を指定することにより、ＵＬフレーム内の任意のシンボル位置にサウンディング・ゾーンを自由に置くことができることに留意されたい。（このアプローチの場合には、２つ以上のビットが必要になる）。他の実施形態の場合には、サウンディング・ゾーンは、データ送信およびサウンディング送信が、相互に有意の相互干渉を起こさないように構成されている場合には、チャネル・サウンディング送信の他にサウンディング・ゾーン内でいくつかのデータ送信を行うことができる。この実施形態は、あるタイプのマルチキャリアＣＤＭＡを使用するシステムで使用することができる。この場合、同じ時間−周波数資源内に位置するサウンディング送信およびデータ送信には、好適には直交拡散コードであることが好ましい異なるコードが割り当てられる。

サウンディング・ゾーンの特性が決まると、ＢＳにサウンディング波形を送信するために、ＳＳに対するサウンディング・ゾーン内で時間−周波数資源を割り当てるための２つの基本的なシグナリング方法が使用される。第１の方法は、ＢＳがメッセージを生成し、送信するための方法であって、ＵＬ上でサウンディングを行う場合に、ＳＳが使用する時間−周波数資源およびサウンディング波形（またはサウンディング信号）を割り当てるＤＬの制御チャネルにより（好適には、ＩＥＥＥ８０２．１６ｄシステム内でＵＬ−ＭＡＰとも呼ばれるＵＬ制御チャネルによることが好ましい）送信することができるメッセージを生成し、送信するための方法である。好適には、サウンディング波形は、好適には、メッセージが内蔵していることが好ましい分離モード、分離パラメータおよびサウンディング・シーケンス指数の組合わせで指定することが好ましい。他の手段によりＳＳがすでに知っているＢＳ識別番号のような他の情報は、またＳＳが使用する正確なサウンディング波形を決定するために、ＳＳが受信したメッセージと一緒に使用することができる。

第２の方法は、ＤＬ制御チャネル内のダウンリンク・データ割当て上のピギーバック・サウンディング命令へのものである。第１の方法は、「未結合サウンディング」と呼ばれ、第２の方法は「結合サウンディング」と呼ばれる。これら２つの方法については以下の節で説明する。

他の実施形態の場合には、チャネル・サウンディング目的のためのＵＬの一部を予約するために、明示のメッセージ（ＵＬ＿サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）など）は使用しない。サウンディング目的のためのＵＬ時間−周波数資源の予約は、ＳＳに通知しないで基地局が行う。この実施形態の場合には、ＢＳは、ＵＬ上でサウンディングを行う場合、ＳＳに、ＳＳが使用する時間−周波数資源およびサウンディング波形（またはサウンディング信号）を割り当てるメッセージを生成し、送信するだけである。この場合、好適には、サウンディング波形は、好適には、メッセージが内蔵することが好ましい分離モード、分離パラメータおよびサウンディング・シーケンス指数の組合わせにより指定することが好ましい。
未結合サウンディング方法
第１の方法の場合には、ＢＳは、ＵＬフレームの時間−周波数部分をＵＬチャネル・サウンディング用のサウンディング・ゾーンとして予約し、ＤＬフレーム内でＳＳへメッセージを生成し、送信する。このメッセージは、サウンディング・ゾーンおよびサウンディング波形内で時間−周波数資源を割り当てるかまたは指定する。好適には、サウンディング波形は、メッセージ内の分離モード、分離パラメータおよびサウンディング・シーケンス指数により割り当てることが好ましい。

８０２．１６類似のシステムに対してこの方法を使用する一例は、どの時間−周波数資源をＵＬサウンディング・ゾーン内で使用すべきか、またどのサウンディング波形を時間−周波数資源内で使用すべきかを割り当てる情報を含む、好適には制御チャネル内の（また好適には、ＵＬ制御部分内の）情報要素（ＩＥ）またはメッセージを指定することである。これによりサウンディング・ゾーン内をサウンディングする時間−周波数資源および信号をＳＳに知らせるこの情報要素は、ＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）と呼ばれる。ＤＬフレームにより、ＢＳからＳＳ宛のＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）を受信した後で、ＳＳは、サウンディング信号を使用することを決定し、このサウンディング信号をＵＬフレーム内の割り当て済みの時間−周波数資源内で送信する。サウンディング信号／波形の特性の指定方法の詳細については以下に説明する。

図８は、８０２．１６類似のシステム用の未結合サウンディング方法を示す時間−周波数図である。この図の場合、ＤＬ５０２により送信した制御情報８０３は、とりわけ、生成され第１の加入者局（ＳＳ＃１）に送信される、本質的には未結合サウンディング割当てメッセージ８０８であるＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）を含む。ＳＳ＃１宛のこの未結合サウンディング割当てメッセージ８０８は、サウンディング・ゾーンおよびサウンディング波形内の時間−周波数資源を割り当てることにより、フレームのＵＬ部分５０３により、アップリンク・サウンディング送信８０４を行うようＳＳに通知する。図８に示すように、制御情報８０３は、また、単にＳＳ＃１へのデータ送信のためにＤＬ５０２の一部８０５を予約するメッセージであるＳＳ＃１へのデータ割当てを含むことができることに留意されたい。図８の場合には、ＳＳ＃１へのデータ割当てメッセージおよび以降のデータの送信は、フレームのＵＬ部分によりサウンディングを送信するコマンドとは無関係であるか、またはこのコマンドと「結合していない」。すなわち、未結合サウンディング割当てメッセージ８０８（またはＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（））は、制御情報８０３内のデータ割当てメッセージ８１０から独立している。ＤＬに対するデータ割当ておよびアップリンク・サウンディング割当てが一緒に結合していて、制御チャネル内の１つの情報要素により送信される他の実施形態については次の節で説明する。

図９は、未結合サウンディング割当てメッセージ８０８が、ＤＬ５０２上で閉ループ送信方法を動作可能にする方法のタイミング図である。最初に、基地局は、第１のフレームのＤＬ部分５０２内のＵＬ制御チャネル（制御情報８０３）内で、未結合サウンディング割当てメッセージ８０８（またはＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（））を送信する。このメッセージは、サウンディング・ゾーン内の時間−周波数資源およびサウンディング波形をＳＳに割り当てる。次に、ＳＳは、（割り当てられた時間−周波数資源および割り当てられたサウンディング波形に基づいて）第１のフレームのＤＬ部分５０２内のＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）により供給された指示に従って、アップリンク・サウンディング信号８０４を送信する。基地局は、サウンディング信号８０４を受信し、ＵＬチャネル応答の少なくとも一部を推定または決定し、推定したアップリンク・チャネル応答部分をダウンリンク・チャネル応答に変換する。次に、このダウンリンク・チャネル応答は、アップリンク・サウンディング波形８０４が位置する周波数帯域の一部と一致する周波数帯域の一部上の閉ループ送信９０４を供給するために、少なくともチャネル応答の一部に基づいて、ＳＳへの以降の送信の特性を調整するために使用される。すなわち、閉ループ・データ送信９０４は、直前のフレームのＵＬ５０３内でＳＳから受信したサウンディング波形８０４に基づいて行われる。他の実施形態の場合には、サウンディング波形８０４から得た情報は、必ずしも図９の直後のフレームばかりでなく、任意の以降のフレームのところで行われる閉ループ・データ送信で使用することができる。このシナリオの一例は、チャネルがゆっくりと変化している場合である。この場合、閉ループ送信は、前に送信したサウンディング波形の任意の数から得た情報に基づいて行うことができる。閉ループ送信は、図９の直前のフレームのＵＬ５０３内で受信したアップリンク・サウンディング波形８０４が位置する周波数帯域の一部と一致する周波数帯域の一部だけに限定されない。それどころか、図９は、大部分のプロンプト・チャネル・データが必要な場合の、移動性が高い場合のタイミング図である。閉ループ送信を提供するためのＳＳへの特性の調整の例としては、各送信アンテナに対する複合送信ウエイトの計算および適用（空間送信ウエイト）、各アンテナの各サブキャリアに対する複合送信ウエイトの計算および適用（空間−周波数送信ウエイト）、適当な変調／符号化スキームの選択（適応変調および符号化）、および周波数選択フェージングを補償するための各サブキャリアへの複合送信ウエイトの計算および適用（前等化）等があるが、これらに限定されない。現在の時点においては、所与のチャネル応答からのこれらのタイプの送信ウエイトを計算するための技術を使用することができる。

図１０は、ダウンリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャートである。このプロセスは、アップリンク・フレームの時間−周波数部分が、ＵＬチャネル・サウンディングのためのサウンディング・ゾーンとして動的に予約されるステップ１００１から開始する。流れはステップ１００２に進み、そこでメッセージが作成され、ダウンリンク・フレームによりＳＳに送信される。このメッセージは、アップリンク・チャネルをサウンディングするために使用するＳＳに対するＳＳに、サウンディング・ゾーンおよびサウンディング波形内の時間−周波数資源を割り当てる。ＯＦＤＭシステムの場合には、時間−周波数資源は、一組のサブキャリアおよび一組のＯＦＤＭシンボル期間またはボーである。上記一組のサブキャリアは、隣接していなくてもよいこと（例えば、図６の６０２参照）、およびシンボル期間も隣接していなくてもよいことに留意されたい。

図１１は、アップリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャートである。このプロセスは、ＢＳがサウンディング・ゾーン内の割り当てられた時間−周波数資源内でＳＳからサウンディング信号を受信するステップ１１０１から開始する。流れはステップ１１０２に進み、そこでＢＳが、受信サウンディング信号（または波形）からの少なくともチャネル応答の一部（例えば、周波数帯域の一部に対するチャネル応答情報）を決定する。最後に、ステップ１１０３において、基地局は、ＳＳに閉ループ送信を行うために、少なくともチャネル応答の一部に基づいて、ＳＳへの以降の送信の特性（例えば、電力、変調および符号化レベル、送信アンテナ・ウエイト、空間特性等）を調整する。
結合サウンディング方法
ＵＬ内でサウンディング波形を送信するようにＳＳに指示する第２の実施形態は、制御チャネル内のＤＬデータ割当てメッセージ上でサウンディング・コマンドをピギーバックする（好適には、ＤＬ制御チャネル、またはＩＥＥＥ８０２．１６ｄの用語のＤＬ−ＭＡＰであることが好ましい）。この方法は、２つの部分を含むＤＬ＿結合＿サウンディング＿割当て＿ＩＥ（）と呼ばれる制御チャネル１ＩＥまたは制御メッセージ上で送信する基地局用のものである。第１の部分は、特定のＳＳへのデータ送信のためのＤＬフレームの一部を予約する。第２の部分は、ＳＳにフレームのＵＬ部分内でのサウンディングの送信を指示する短縮した一組のサウンディング指示を提供する。サウンディング波形特性を指示するために必要なシグナリングの量を低減するために、サウンディング波形の周波数特性は、ＤＬ＿結合＿サウンディング＿割当て＿ＩＥ（）内に明示の形で含まれていないで、ＩＥの第１の部分が内蔵しているＤＬデータ割当ての周波数特性からＳＳにより暗黙に入手される。この方法は、サウンディング波形の周波数特性を送る必要性が低減するという利点がある。この方法は、ＢＳが、次のＴＤＤフレーム内のＤＬが、現在のフレーム内のＤＬデータ割当てと同じ周波数特性を有するＤＬデータ割当てを含んでいることを知っている場合に有利である。この状況の場合、ＢＳは、ＤＬ＿結合＿サウンディング＿割当て＿ＩＥ（）を送信し、ＤＬ内のＤＬデータ割当ての周波数特性により、要求したサウンディング波形の周波数特性を推定することにより、あるシグナリング情報を保存することができる。

図１２は、結合サウンディング方法の動作を示すタイミング図である。図８とは対照的に、制御情報８０３（制御チャネル）内の１つのダウンリンク割当て制御メッセージ１２１５または情報要素（ＩＥ）が、同時に、ＳＳ＃１に対してＤＬデータ割当て１２０５を割り当て、ダウンリンク・データ割当て１２０５が位置する周波数帯域の同じ部分上でサウンディング波形１２０６を送信するためにＳＳが必要とする情報を含む。ＳＳが送信したサウンディング１２０６は、現在のフレームではなく、次のフレームのＤＬ内での閉ループＤＬデータ送信を可能にするためにＢＳにより使用される。

図１３に示すように、次に、第１のＴＤＤフレームのＵＬ部分５０３内のサウンディング送信の後には、次のＴＤＤフレームのＤＬ内のＤＬ閉ループ・データ送信９０４が続く。制御情報８０３（制御チャネル）内の１つのダウンリンク割当て制御メッセージ１２１５または情報要素（ＩＥ）は、同時に、ＳＳ＃１に対してＤＬデータ割当て１２０５を割当て、ダウンリンク・データ割当て１２０５が位置する帯域の同じ部分上で、サウンディング波形１２０６を送信するためにＳＳが必要とする情報を含む。ＳＳが送信したサウンディング１２０６は、現在のフレームではなく、次のフレームのＤＬ内で閉ループＤＬデータ送信９０４を可能にするためにＢＳが使用する。他の実施形態の場合には、サウンディング波形１２０６から得た情報を、必ずしも、図１３の直後のフレームのところばかりではなく、任意の以降のフレームのところで行われる閉ループ・データ送信で使用することができる。このシナリオの一例は、チャネルがゆっくりと変化している場合である。この場合、閉ループ送信は、前に送信したサウンディング波形の任意の数から得た情報に基づいて行うことができる。閉ループ送信は、図１３の直前のフレームのＵＬ５０３内で受信したアップリンク・サウンディング波形１２０６が位置する周波数帯域の一部と一致する周波数帯域の一部だけに限定されない。それどころか、図１３は、大部分のプロンプト・チャネル・データが所望する場合の、移動性が高い場合のタイミング図だけを示す。

図１４は、ダウンリンク内の結合サウンディング方法の動作を示すフローチャートである。このプロセスは、アップリンク・フレームの時間−周波数部分が、ＵＬチャネル・サウンディングのためのサウンディング・ゾーンとして動的に予約されるステップ１４０１から開始する。流れはステップ１４０２に進み、そこでメッセージが作成され、ダウンリンク・フレームによりＳＳに送信される。このメッセージは、ＤＬデータを受信するために、ＳＳに対するＤＬフレーム内の時間−周波数資源を割り当て、またアップリンク・チャネルをサウンディングするために使用するＳＳに対するＳＳへのサウンディング・ゾーンおよびサウンディング波形内の時間−周波数資源を割り当てる。ステップ１４０２において、サウンディング・ゾーン内の周波数資源が、ＤＬデータを受信するためにＳＳに割り当てられた時間−周波数資源に基づいて暗黙に割り当てられる。

図１５は、アップリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャートである。このプロセスは、ＢＳがサウンディング・ゾーン内の割り当てられた時間−周波数資源内のＳＳからサウンディング信号を受信するステップ１５０１から開始する。流れは、ステップ１５０２に進み、ここでＢＳは、受信したサウンディング信号（または波形）から少なくともチャネル応答の一部（例えば、周波数帯域の一部に対するチャネル応答情報）を決定する。最後に、ステップ１５０３において、基地局が、ＳＳに閉ループ送信を行うために、少なくともチャネル応答の一部に基づいて、ＳＳへの以降の送信の特性（例えば、電力、変調および符号化レベル、送信アンテナ・ウエイト、空間特性等）を調整する。
サウンディング波形の指定
すでに説明したように、好ましい実施形態の場合には、サウンディング・ゾーンは、閉ループ送信を使用するＤＬトラヒックのレベルにより動的に調整することができるいくつかの数のサウンディング・ボーによる３２のサウンディング周波数ブロックの時間−周波数グリッドからなる。この節においては、ＳＳへのＵＬサウンディング・ゾーン内での時間−周波数資源の割当て方法、およびＳＳへのどの波形を送信すべきかの通知方法について説明する。

好ましい実施形態の場合には、ＵＬによりサウンディング情報を送信しているＳＳは、サウンディング割当て、またはサウンディング波形を送信するためにＳＳが使用するサウンディング・ゾーン内の時間−周波数資源を指定する割当ての供給を受ける。好ましい実施形態の場合には、ＳＳに供給された時間−周波数資源は、サウンディング・ゾーン内の１つのＯＦＤＭボー間隔内の周波数を横切る隣接している一組のサウンディング周波数ブロックからなる。隣接していない周波数ブロックまたは２つ以上のサウンディング・ボーを割り当てる他の実施形態も本発明の範囲内に含まれる。重要な点は、時間−周波数資源がサウンディング割当てにより指定されることである。

サウンディングのために使用する時間−周波数資源の他に、ＳＳは、割り当てられた時間−周波数資源内でどの特定の送信済み信号または波形を使用すべきかを知っていなければならない。好ましい実施形態の場合には、このことは、下記のものを含むサウンディング波形のいくつかのパラメータを指定することにより行われる。

−シーケンス指数。このパラメータは、時間−周波数サウンディング資源内でＳＳが使用する特定のシーケンスを指定する。基地局にとっては、当業者であれば周知のように、相互相関特性が低いために、汎用チャープ類似の（ＧＣＬ）シーケンスのシーケンスであることが好ましい。しかし、ＧＣＬシーケンス以外のシーケンスも使用することができる。低い相互相関特性が、他の共有チャネル・セルから送信される他のＧＣＬシーケンスを抑制することができるように、複数の共有チャネル基地局に対して異なる数組のＧＣＬシーケンスを使用すると有利である。好ましい実施形態の場合には、サウンディングのために使用するＧＣＬシーケンスは、下記のように指定される。最初に、ＳＳは、ＢＳがＳＳにサウンディングするように指示する隣接する一組のサウンディング周波数ブロック（サウンディング帯）からの占拠サブキャリアの数に等しい周波数領域サウンディング・シーケンス、Ｌｓの長さ、分離タイプ（またはモード）および（後で定義する）分離パラメータを計算する。これらはすべてＢＳから受信するメッセージ、ＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）内に定義されている。次に、ＳＳは、Ｌｓより大きい最小の素数Ｎ_Ｇを決定する。結果として得られるサウンディング・シーケンスは下式のようになる。

ここで、ｋはシーケンス要素指数であり、ｕは下記のように、割り当てられたシーケンス指数およびＢＳのセルＩＤから計算される「シーケンス・クラス指数」である。
ｖ１＝１＋セルＩＤの最下位３ビットの小数値
ｖ２＝１＋シーケンス指数の小数値
ｕ＝（（ｖ１）（ｖ２）−１）ｍｏｄ（Ｎ_Ｇ−１）＋１
他の実施形態の場合には、シーケンス指数は、予め記憶している表内のあるクラス指数ｕを指す。このｕは、上記のようにサウンディング・シーケンスを定義するために使用される。他の共有チャネル・セルから送信されている他のＧＣＬシーケンスを抑制することができるように、所定の方法または動的割当てにより、異なる共有チャネル・セルに異なる表を割り当てることができる。

−分離タイプ（またはモード）フラグ。このフラグは、使用する分離方法を示す。この場合、分離方法は、ＢＳ受信機のところで分離することができるように、複数の送信済みのサウンディング波形が、同じ時間−周波数資源を占拠することができる方法を意味する。第１の分離タイプは、サウンディング波形のためのものであって、時間−周波数資源が内蔵するサブキャリアのサブセットだけを使用または占拠する。次に、異なるＳＳは、他の各サウンディング信号と干渉を起こさないで、時間−周波数資源内のサブキャリアの隣接するグループを同時に使用することができる。好ましい実施形態の場合には、サウンディング割当てに属するサブキャリアを横切る「櫛型」構造により、サブキャリアの互いに素なグループが提供される。すなわち、サウンディング波形は、時間−周波数資源内のＮ番目の各サブキャリアだけを占拠する。サブキャリアを横切るこのタイプの占拠は、インターリーブした周波数分割の１つの形であり、デシメーション（間引き）されたサブキャリアと呼ぶこともできる。しかし、サウンディング割当てを横切る各Ｎ番目のサブキャリアの異なる「開始のオフセット」を占拠することにより、他のＳＳサウンディング波形は、サウンディング割当て内の同じ時間−周波数資源を占拠することができる。複数のサウンディング波形がサウンディング割当てを横切る各Ｎ番目のサブキャリアの異なる組を占拠しているために、分離はこの方法により行われる。このタイプのサウンディングは、周波数インターリービングまたはデシメーションされたサブキャリア、周波数デシメーションによる分離、または周波数分割による分離、または異なるサウンディング波形が占拠するサブキャリアのインターリービングによる分離とも呼ばれる。要素１６０１、１６０２、１６０３、１６０４および１６２０を含む図１６がこのタイプのサウンディングを示す。第２の分離タイプは、サウンディング波形のためのもので、時間−周波数割当ての各サブキャリアを占拠する。複数のサウンディング波形は、自分たちが、ＢＳが同じ時間−周波数割当て内で送信する各ＳＳからのチャネル応答を推定することができる相互相関特性を有している限りは、同じ時間−周波数割当てを占拠することができる。要素１６１１、１６１２、１６１３、１６１４および１６２１を含む図１６がこのタイプのサウンディング・シーケンス分離を示す。好ましい実施形態の場合には、分離フラグが、２つの分離モードのうちの一方を示すことに留意されたい。しかし、本発明を使用すれば、分離フラグは、必要な場合には、おそらく３つ以上の分離モードを表示することができる。

−分離パラメータ。上記２つのタイプの分離の場合、分離パラメータは、下記のように使用される。周波数インターリービングまたはデシメーションされたサブキャリア分離の場合には、分離パラメータは、サブキャリア・セット・オフセット指数（すなわち、各Ｎ番目のサブキャリアのＮ個の可能な組のどれがサウンディング波形により占拠されるのかを）指定する。サウンディング割当てを横切るシーケンス分離の場合には、分離パラメータは、特定のサウンディング波形を決定するために、シーケンス指数と一緒に使用する追加情報を提供する。好ましい実施形態の場合には、シーケンス指数は、使用すべき基本的なシーケンスを決定し、分離パラメータは、送信の前に（ＯＦＤＭシステム内のＩＦＦＴの後の）時間領域内のサウンディング波形に適用される巡回時間シフト量を示す。この場合、分離パラメータは、最終的なサウンディング波形を入手するために、シーケンス指数から入手したシーケンスの修正方法を示す。

−多重アンテナ・パラメータ。複数の送信アンテナを備えるＳＳの場合には、このパラメータは、ＳＳが、その送信アンテナのうちの１つまたはすべてをサウンディングすべきかどうかを示す。別の方法としては、ＳＳによりアンテナのどの組をサウンディングすべきかをはっきりと識別するために、このパラメータを拡張することができる。このパラメータが複数のアンテナをサウンディングすべきであることを示している場合には、分離パラメータがアンテナ１に適用され、すべてのアンテナが同じ時間−周波数資源を使用している場合に、以降の分離パラメータを順次使用するために、残りの送信アンテナが暗黙に割り当てられる。

図１６は、１６０５で示すサウンディング・ゾーンの一部上で使用するサウンディング波形内で分離を行うための好ましい実施形態の２つの方法を示す。図１６に示すように、ＯＦＤＭシステムにおいては、周波数帯域は、１つのＯＦＤＭシンボル期間内に１つのＯＦＤＭサブキャリアからなる時間−周波数要素１６０６を含む。インターリーブしたサブキャリア分離タイプの場合には、同じ時間−周波数資源１６２０が、４つのＳＳ（または、おそらく１つのＳＳ上の４つの送信アンテナ）に割り当てられるが、時間−周波数資源の要素１６０６のうちのいくつかは、ＳＳ送信機＃１（１６０１）に割り当てられ、またいくつかは、ＳＳ送信機＃２（１６０２）に割り当てられ、またいくつかはＳＳ送信機＃３（１６０３）に割り当てられ、またいくつかは、ＳＳ送信機＃４（１６０４）に割り当てられる。異なる要素１６０６が、異なるＳＳ送信機に割り当てられるので、ＢＳ受信機のところで分離することができる。何故なら、サウンディング送信は、異なる（互いに素な）組のＯＦＤＭサブキャリアを占拠し、それ故、直交するからである。

図１６のシーケンス直交タイプの方法の場合には、４つのＳＳ送信機（１６１１〜１６１４）は、同じ組のサブキャリアにより送信する。ＳＳ送信機＃１はシーケンス１（１６１１）を使用し、ＳＳ送信機＃２はシーケンス２（１６１２）を使用し、ＳＳ送信機＃３はシーケンス３（１６１３）を使用し、ＳＳ送信機＃４はシーケンス４（１６１４）を使用する。分離は、適当な相互相関特性を有するシーケンス１６１１、１６１２、１６１３および１６１４によりＢＳのところで行われる。

図１６の場合には、異なるＳＳ送信機すべてが、同じＳＳ上に位置することができるか、または異なるＳＳ上に位置することができるか、または１つ以上のアンテナＳＳの組合わせ上に位置することができることに留意されたい。

すでに説明したように、本発明を使用すれば、複数のＳＳが同じ時間−周波数資源上でチャネル・サウンディングを行うことができるようにすることができる。好ましい実施形態の場合には、例えば、２つのＳＳのような複数のＳＳをサウンディングしなければならない場合、ＢＳは、同じＤＬフレーム内で、第１のＳＳへの第１のメッセージをフォーマットし、送信し、第２のＳＳへの第２のメッセージをフォーマットし、送信する。この場合、第１および第２のメッセージは、ＵＬサウンディング・ゾーン内の同じ時間−周波数資源を割り当てるが、第１および第２のＳＳには異なる波形を割り当てる。上記好適なサウンディング波形仕様アプローチを使用した場合、第１および第２のＳＳには、同じ分離モードが割り当てられるが、異なる分離パラメータが割り当てられる。

（同じまたは異なるＳＳ上で）例えば、２つのＳＳのような複数のＳＳ送信機にサウンディングのために同じ時間−周波数資源が割り当てられる場合には、ＢＳは、割り当てられた時間−周波数資源内の第１および第２のＳＳから送信された第１および第２のサウンディング信号の合成または加算したものを受信する。次に、ＢＳは、受信した合成サウンディング信号からの第１および第２の各ＳＳに対するチャネル応答の少なくとも一部を決定する。この決定は、ＳＳに分離できる波形を割り当て、チャネル応答を分離する目的で、受信合成信号を処理することにより行うことができる（例えば、互いに素なサブキャリアまたは相互相関特性の利点を利用することにより）。チャネル応答を入手した後で、ＢＳは、ＳＳへ閉ループ送信を行うために、第１のＳＳのチャネル応答の少なくとも一部に基づいて、少なくとも第１のＳＳへの以降の送信の特性を調整することができる。

チャネル・サウンディング・メッセージを送信し、サウンディング信号を送信するための装置
図１７は、閉ループ送信を行うために、チャネル・サウンディング・メッセージ１７００を送信するためのユニットに、対象通信ユニットへの送信の特性を調整するためのユニット１７１０加えたものを含む送信元の通信ユニット内の装置のブロック図である。チャネル・サウンディング・メッセージ１７００を送信するためのユニットは、予約ユニット１７０１、サウンディング・メッセージ・ユニット１７０２、および送信機ユニット１７０３からなる。予約ユニット１７０１は、フレームの時間−周波数部分をチャネル・サウンディングのためのサウンディング・ゾーンとして動的に予約する。予約ユニット１７０１と結合しているサウンディング・メッセージ・ユニット１７０２は、サウンディング・ゾーン内の時間−周波数資源および使用するサウンディング波形を指定するチャネル・サウンディング割当てメッセージを生成する。サウンディング・メッセージ・ユニット１７０２と動作できるように結合している送信機ユニット１７０３は、チャネル・サウンディング割当てメッセージを送信する。送信の特性を対象ユニット１７１０に合わせて調整するためのユニットは、受信機ユニット１７０４、チャネル応答ユニット１７０５、および信号調整ユニット１７０６からなる。受信機ユニット１７０４は、割り当てられた時間−周波数資源内で、対象ユニットから送信されたサウンディング信号を受信する。受信機ユニット１７０４と結合しているチャネル応答ユニット１７０５は、受信したサウンディング信号からチャネル応答の少なくとも一部を決定する。チャネル応答ユニット１７０５および送信機ユニット１７０３と結合している信号調整ユニット１７０６は、チャネル応答の少なくとも一部に基づいて対象ユニットへの送信の特性を調整する。

図１８は、サウンディング信号１８００を送信するための対象通信ユニット内の装置のブロック図であり、受信機ユニット１８０１、サウンディング・メッセージ復号ユニット１８０２、および送信機ユニット１８０３からなる。受信機ユニット１８０１は、送信元の通信ユニットからチャネル・サウンディング割当てメッセージを受信する。受信機ユニット１８０１と結合しているサウンディング・メッセージ復号ユニット１８０２は、サウンディング割当てメッセージから、フレーム内の時間−周波数資源、およびサウンディング信号を送信するために使用するサウンディング信号を決定する。サウンディング・メッセージ復号ユニット１８０２と結合している送信機ユニット１８０３は、フレーム内の割り当てられた時間−周波数資源内のサウンディング信号を送信する。
好ましい実施形態のメッセージ送信フォーマット
それぞれＤＬフレームおよびＵＬフレーム内の資源を割り当てるために、ＤＬおよびＵＬ地図を使用するＩＥＥＥ８０２．１６類似のシステム用の好適なメッセージ送信フォーマットについて以下に詳細に説明する。この節で使用する頭字語の大部分は、仕様のＩＥＥＥ８０２．１６グループ内に定義されていることに留意されたい。ＵＬ−ＭＡＰ（ＵＬ制御チャネル）においては、ＢＳは、すべてのＳＳにフレーム内のＵＬサウンディング・ゾーンの割当てを示すために、ＵＬ＿サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）と一緒にＵＩＵＣ＝１５を送信することができる。ＢＳは、拡張ＵＬ−ＭＡＰメッセージＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）、または拡張ＤＬ−ＭＡＰメッセージＤＬ＿ＭＡＰ＿結合＿サウンディング＿ＩＥ（）により、サウンディング・ゾーン内の１つ以上のＯＦＤＭＡシンボルのところでサウンディング信号を送信するようにＳＳに命令することができる。

ＵＬ＿サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）内のサウンディング・ゾーンの定義により、サウンディング信号を送信するためにＳＳが使用するサウンディング記号の後での指定がより効率的になる。何故なら、サウンディング・ゾーン内のサウンディング記号の相対位置だけを指定することができるからである。そうでない場合には、絶対サウンディング記号のオフセットを示すために、サウンディングする各ＳＳに対して、各ＵＬ＿サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）内で１０ビットのフィールドを使用しなければならないからである。

ＳＳ特定サウンディング命令が、ＣＩＤを含むＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）で基地局からＳＳに送信される。サウンディング・ゾーンの定義は、すべてのＳＳを目標とするＵＬ＿サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）に含まれている。ＳＳ特定メッセージ、ＵＬ＿未結合＿サウンディング＿ＩＥ（）は、サウンディング・ゾーン内の１つ以上の特定のシンボルのところに特定のサウンディング信号を送信し、これら各サウンディング記号に対する特定の周波数帯域を占拠するようにＳＳに命令する。この場合、サウンディング周波数割当ては、ＤＬ−ＭＡＰ内のＳＳへの任意のＤＬデータ割当てが存在するか否かとは無関係である（関連がない）。

ＳＳ指定サウンディング命令も、ＢＳからＳＳへＤＬ−ＭＡＰ情報の一部として送信することができる。ＵＬ＿サウンディング＿ゾーン＿存在＿ＩＥ（）が同じフレーム内に存在しない限りは、下記のＤＬ−ＭＡＰ＿結合サウンディング＿ＩＥ（）は使用してはならない。ＤＬ−ＭＡＰ＿結合＿サウンディング＿ＩＥ（）は、ＳＳに特定のサウンディング信号によりサウンディング・ゾーン内の１つ以上の特定のシンボルを送信するように命令する。この場合、サウンディング周波数帯域情報は、ＤＬ割当て（それ故、「結合サウンディング」という名称）から入手される。

サウンディング周波数帯域情報も、ここに図示していないＤＬ割当てから切り離すことができる。さらに、次の２つの表に示すように、メッセージ通信オーバーヘッドでいくつかの保存を行うために、既存の８０２．１６ｄダウンリンク・メッセージに未結合および結合サウンディング・メッセージを添付することができる。

サウンディング波形に関する追加情報
サウンディング波形は、ＢＳが所定の周波数帯域に対するアップリンク・チャネルを推定することができるように選択される。移動機、特にハンドヘルド・デバイスの送信電力が制限されているので、アップリンクのリンク予算を改善するのは重要なことである。この改善は、狭い帯域幅内およびデシメーションされたサブキャリアだけで送信することによる電力のブーストのようないくつかの手段により行うことができる。もう１つの重要な手段は、ＯＦＤＭタイプのサウンディング波形のＰＡＰＲを改善することである。サウンディング波形として使用するための優れた候補は、２進法でないユニット振幅シーケンスである一般化チャープ類似（ＧＣＬ：Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｃｈｉｒｐ Ｌｉｋｅ）の波形である。異なるシーケンス長に対して多数のＧＣＬシーケンス（「クラス」と呼ばれる）がある。等間隔のＯＦＤＭサブキャリアに適用した場合、時間領域離散時間信号が、正確にナイキスト・サンプリング・レートである場合には、時間領域信号もユニット振幅を有する。しかし、すべての実際のＯＦＤＭシステムでは保護サブキャリアが使用されているために、時間領域波形は、「同期」パルス整形フィルタの後のオーバーサンプリングの実行と同じことになる。結果として得られるＰＡＰＲは、正確なユニット振幅を有していないが、任意の特定の長さに対する多数のＧＣＬシーケンスは、依然として（通常は、３〜４ｄＢである）低いＰＡＰＲを含む。

サウンディングに対して使用するＧＣＬシーケンスは、下式により表すことができる。

（ｋ＝０．．．Ｎ_Ｇ−１およびｕ（「クラス指数」）＝１．．．Ｎ_Ｇ−１）
ここで、Ｎ_Ｇは（以下に説明するように、素数として選択した）ＧＣＬシーケンスの長さであり、ｕは、１とＮ_Ｇの間で選択したゼロでない整数であるクラス指数である。ＧＣＬシーケンスは、下記の重要な特性を有する。
特性１：ＧＣＬシーケンスは、一定の振幅を有し、そのＮ_Ｇ点でのＤＦＴも一定の振幅を有する。
特性２：任意の長さのＧＣＬシーケンスは、「理想的な」巡回自己相関を有する（すなわち、円形シフトしたそのバージョンとの相関はデルタ関数である）。
特性３：任意の２つのＧＣＬシーケンス間の巡回相互相関関数の絶対値は、一定であり、｜ｕ１−ｕ２｜、ｕ１およびｕ２がＮ_Ｇへの相対的素数である場合には、１／√Ｎ_Ｇに等しい。

すべてのシフトのところの相互相関、１／√Ｎ_Ｇ（特性３）は、実際には、理想的な自己相関特性を有する任意の２つのシーケンスに対して達成することができる最少値である（すなわち、すべてのシフトのところの相互相関の最大値は最少になり、１／√Ｎ_Ｇに等しい）。多数の潜在的干渉シーケンスを使用する場合には、単一セクターまたは多重セクター環境内でのこの特性は重要である。この相互相関特性により、所望の１つとの相関付けの後で、干渉信号は、時間領域内で均一に拡散することができる。それ故、所望のユーザのチャネルをより高い信頼性で検出することができる（例えば、「雑音除去」推定装置により）。

サウンディング波形内の励起したサブキャリアの数は、多くの場合、素数ではない。例えば、３６のサブキャリアの周波数帯域をサウンディングする場合、周波数領域サウンディング・シーケンスの長さは３６である。この場合、我々は、所望の長さ（例えば、上記の場合には３７）より大きい最小の素数を選択し、その後でその素数を所望の長さに切断するように提案する。他の方法としては、所望の長さ（上記の場合には、例えば、３１）より小さい最大の素数を選択するという方法もある。次に、この素数は巡回的に所望の長さに延びる。このような修正を行っても、３つの特性は大体維持されるが、これらの特性は、依然として非常に優れていて、特にシーケンスが長い場合には非常に優れている。

すでに説明したように、任意の所望のサウンディング・シーケンス長（例えば、Ｌ_ｓ）の場合、サブキャリアの隣接するサブセットだけにこのシーケンスを適用することにより導入されたオーバーサンプリング効果の使用により、ＰＡＰＲが若干増大する。しかし、各長さ値の場合には、ＰＡＰＲが最善になるシーケンス・クラス指数を予め記憶することができる。これらの指数は、いくつかのグループ（Ｎ_ｇｒ、例えば６）に分割することができる。この場合、各グループは、いくつかのシーケンス・クラス（Ｎ_ｃｌ、例えば４）からなる。それ故、異なるグループには、近くのセクターが割り当てられ、各セクターは、その割り当てられたグループ内のクラス（シーケンス）のうちの１つを使用することができる。グループ割当ては、ＢＳセクターからそのサービス提供エリア内のすべてのユーザに送られる。一実施形態の場合には、ＢＳの各セクターは、識別（ＩＤ）番号を有する。グループとＩＤ番号の間には１対１の対応がある。それ故、シーケンスは、各ＳＳにより記憶することができ、ＳＳは、ＢＳ ＩＤに基づいて適当なシーケンス・グループを選択することができる。

サウンディング波形は直交の形でＢＳによりＳＳに割り当てられるが、その場合、各グループに対する１つのシーケンスだけが必要であり、各グループに対する予備割当てＮ_ｃｌシーケンスは、十分な直交波形がない場合には、もっと多くのシーケンスを使用するオプションを供給する。少なくとも、使用する追加のシーケンスは、最小の相互相関を有する。同じグループからのものであっても、異なるグループからのものであっても、シーケンスの各ペアは、最小の相互相関特性を有することに留意されたい。最善のＰＡＰＲの場合には、ＧＣＬシーケンスは、等間隔のサブキャリアを励起しなければならない（間隔が１であってもよい）ことに留意されたい。励起したサブキャリアが、ＤＣサブキャリアのところに位置する場合には、ＧＣＬシーケンスの対応する要素を使用しなければならない。しかし、この要素をＩＦＦＴが行われる前にゼロに設定することができる。

必ず直交するように異なるユーザにサウンディング・サブキャリアの互いに素なサブセットを割り当てる他に、他のユーザにより同じシーケンスの巡回シフト・バージョンを送信することにより、ユーザ・チャネルを分離する他の方法がある。例えば、第１のユーザは、（１）のシーケンスを送信し、ｍ番目のユーザは、下式を送信する。

ここで、Ｓｕ（ｋ）は（１）で表され、Ｎは（２０４８である）ＦＦＴサイズであり、Ｌ_ＣＰは、サイクリック・プレフィクス長である。
相互相関特性が利点を利用する方法を説明するために、ここでアップリンク・チャネル推定について簡単に説明する。基本的には、適応タップ選択を含む時間領域推定装置を推奨する。この場合、時間領域チャネル応答が入手され、あるしきい値だけ雑音電力を超える電力を含むタップだけが含まれる。このチャネル推定装置は、ＳＮＲが低く、チャネルが散在する場合に特に役に立つ瞬間チャネル遅延プロファイルに適合することができる。ＳＮＲが中程度または大きい場合には、時間領域アプローチ性能に類似の性能を有するＭＭＳＥチャネル推定装置が適している。

時間領域アップリンク・チャネル推定装置については以下に説明する。基地局のところの受信アンテナｎに対する周波数領域データをＹｎ（ｋ）としよう。この場合、ｋはデータ・サブキャリアである。Ｙｎ（ｋ）は、何人かのユーザまたは送信アンテナに対するアップリンク・サウンディングからなることに留意されたい。最初に、下記のようにＧＣＬシーケンスの共役を掛けることにより、雑音を含むチャネル推定値が得られる。

次に、下式のように、雑音を含む推定値が、Ｎ点ＩＦＦＴにより時間領域に変換される。

ここで、Ｋはサウンディング・サブキャリアの数である。ＮはＫより大きい最小の整数として選択することができ、２の累乗である。式（２）のサウンディング波形の場合には、異なるユーザの（または送信アンテナの）チャネルは、時間領域内で分離することができる。このことは、ユーザｍの時間領域チャネルの推定値は、式（３）の単にサンプル（ｍ−１）Ｌ_ＣＰからｍＬ_ＣＰ−１であることを意味する。低いＳＮＲ内のチャネル推定を改善するために、タップ選択方法を提案する。タップ選択は、単に、あるしきい値η未満の時間タップがゼロに設定されることを意味する。それ故、タップ選択は、チャネル推定装置を各ユーザに対する瞬間的電力遅延プロファイルに一致させようとすることにより、比較的間隔の広いチャネルに対するチャネル推定を改善する。推定したＳＮＲより強力なη＝３ｄＢのしきい値は、妥当な選択の一例である。

タップ選択後のすべてのユーザに対する時間領域チャネル推定を

で示すことにしよう。次に、しきい値設定後のユーザｍに対する時間領域チャネル推定値をｈ_ｍ，ｎ（ｌ）で示すことにしよう（この場合、明示的に言うと、ユーザｍのチャネルは、単に

である）。この場合、ユーザｍに対する周波数領域チャネル推定値は、ｈ_ｍ，ｎ（ｌ）のＮ点ＦＦＴである。

当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、上記実施形態に対して種々様々な修正、変更および組合わせを行うことができること、およびそのような修正、変更および組合わせが、本発明のコンセプト内に含まれると見なされることを理解することができるだろう。そのような修正、変更および組合わせは、添付の特許請求の範囲内に含まれる。

通信システムのブロック図。 １つ以上の受信アンテナを有する受信装置に、１つのデータ・ストリームを送る閉ループ送信アンテナ・アレイのブロック図。 １つ以上の受信アンテナを有する受信装置に複数のデータ・ストリームを送る閉ループ送信アンテナ・アレイのブロック図。 閉ループ送信アンテナ・アレイを使用する周波数領域指向の広帯域送信システムのブロック図。 時分割二重化（ＴＤＤ）フレームのタイミング図。この場合、時間は、ダウンリンク（ＤＬ）部分またはフレームと、アップリンク（ＵＬ）部分またはフレームに分割され、ダウンリンク・フレームおよびアップリンク・フレームは、同じ周波数帯域幅内に位置する。 アップリンク・フレームの時間−周波数部分をサウンディング・ゾーンとして予約する方法の異なる例を示すアップリンク・フレーム図の集合である。 サウンディング・ゾーンを動的にあるアップリンク・フレームから他のアップリンク・フレームに変更する方法の一例を示す図。 未結合サウンディング方法を示すＴＤＤフレーム図。この場合、基地局（ＢＳ）は、ＤＬフレームにより、加入者局（ＳＳ）に、アップリンク・サウンディング・ゾーンによりサウンディング信号を送信することをＳＳに指示するメッセージを送信する。 次のダウンリンク・フレームによる閉ループ送信が後に続く未結合サウンディング方法を示す図。 ダウンリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャート。 アップリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャート。 結合サウンディング方法を示すタイミング図。この場合、加入者局（ＳＳ）には、アップリンク・サウンディング・ゾーンによりサウンディング信号を送信せよというコマンドを含むダウンリンク・データ割当てが同時に供給される。 閉ループ送信が後に続く結合サウンディング方法を示すタイミング図。 ダウンリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャート。 アップリンク内の未結合サウンディング方法の動作を示すフローチャート。 同じ時間−周波数資源でのサウンディング信号を分離するための２つの方法を示す時間−周波数図。 閉ループ送信を行うための装置。 チャネル・サウンディングを行うための装置。

Claims (11)

1. チャネルの相反性を仮定した場合の、基地局（ＢＳ）が、ＢＳと加入者局（ＳＳ）間のチャネル応答を決定することができるようにする方法であって、
   あるフレーム内のアップリンク・サウンディング・ゾーンを決定するステップと、
   同サウンディング・ゾーン内の１つ以上の特定のシンボル区間のところで、特定のサウンディング信号を送信するように前記ＳＳに命令し、各サウンディングシンボル区間内の占拠すべき特定のサウンディング周波数を指定するステップと、を含む方法。
2. 前記アップリンク・サウンディング・ゾーンを決定する前記ステップが、前記サウンディング信号を送信するために前記ＳＳが使用し、前記ＢＳが前記ＢＳと前記ＳＳとの間のチャネル応答を決定することができるようにする、
   前記フレーム内の１つ以上のＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシンボル区間を決定するステップを含む請求項１に記載の方法。
3. 前記アップリンク・サウンディング・ゾーンを決定する前記ステップが、重なっていない周波数帯域を決定するステップを含み、各周波数帯域が、複数の連続しているＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡサブキャリアを含む請求項２に記載の方法。
4. 前記アップリンク・サウンディング・ゾーンを決定する前記ステップが、重なっていない周波数帯域を決定するステップを含み、各周波数帯域が、１８の連続しているＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡサブキャリアを含む請求項２に記載の方法。
5. 前記ＳＳに前記特定のサウンディング信号を送信するように命令する前記ステップが、前記ＳＳに、連続しているサブキャリアまたはデシメーションされたサブキャリアにより前記サウンディング信号を送信するように命令するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
6. あるフレームの時間−周波数部分をチャネル・サウンディンのためのサウンディング・ゾーンとして動的に予約するための予約ユニットと、
   チャネル・サウンディング割当てメッセージを生成し、前記サウンディング・ゾーン内の時間−周波数資源、および使用するサウンディング波形を指定するサウンディング・メッセージ・ユニットと、
   前記チャネル・サウンディング割当てメッセージを送信するための送信機と、を備える基地局。
7. 前記フレームの前記時間−周波数部分内の加入者局から送信したサウンディング信号を受信するための受信機ユニットと、
   前記サウンディング信号から少なくともチャネル応答の一部を決定するためのチャネル応答ユニットと、
   前記対象通信ユニットに閉ループ送信を行うために、前記少なくともチャネル応答の一部に基づいて、前記加入者局への送信の特性を調整するための信号調整ユニットと、をさらに備える請求項６に記載の基地局。
8. 加入者局が知っている識別番号をさらに含み、前記加入者局が、少なくとも前記基地局識別番号から送信する前記サウンディング波形、分離モード、分離パラメータ、およびサウンディング・シーケンス指数を決定する請求項６に記載の基地局。
9. 前記時間−周波数部分が、整数のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）サブキャリアによる、整数のＯＦＤＭシンボル期間を含む請求項６に記載の基地局。
10. 前記チャネル・サウンディング割当てメッセージが、さらに、サウンディングのための一組の１つ以上のアンテナおよび前記各アンテナ用のサウンディング波形を示すための多重アンテナ・サウンディング・モードを含む請求項６に記載の基地局。
11. 前記チャネル・サウンディング割当てメッセージが、前記加入者局が前記時間周波数資源内の各サブキャリアにより送信しなければならないことを示す分離モードをさらに含む請求項６に記載の基地局。
    

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