JP2005323385A - 副搬送波の割当方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局と複数の移動局との間の複数の副搬送波を介した伝送を制御する方法を提供すること。
【解決手段】各移動局は、多様な副搬送波の品質によって移動局独自の固有の副搬送波のセットを介して自由に伝送することができる。すなわち、各移動局に対する副搬送波の少なくとも一部の品質が決定される。その後、決定された品質に基づいて副搬送波の少なくとも一部が選択され、次いで情報が独自の固有の副搬送波のセットを使用して各移動局に伝送される。
【選択図】図４

Description

本発明は一般に、電気通信に関し、より詳細には無線電気通信システムに関する。

Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＯＦＤＭ）変調は、Ｉｎｔｅｒ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＩＣＩ）を起こさずに変調副搬送波をできるだけ近接して配置することによって無線スペクトルを効率よく使用するものである。ＯＦＤＭ変調は、最も著名なディジタル・オーディオ・ブロードキャスト（ＤＡＢ）、ディジタル・ビデオ・ブロードキャスト（ＤＶＢ）、非対称ディジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）、ＩＥＥＥ ＬＡＮ（８０２．１１ａならびに８０２．１１ｇ）、およびＩＥＥＥ ＭＡＮ ８０２．１６ａなど様々な標準規格に採用されている。ＯＦＤＭ変調も多様な次世代無線標準規格に考慮されている。

図１は、従来のＯＦＤＭ伝送器のチェーン１００の様式的表示である。通常、エンコーダ・パケットと呼ばれる１組の情報ビットが、ハードウェア／ソフトウェア／ファームウェア１０５によって符号化され、インターリーブされ、Ｑ記号およびＩ記号に変調される。１グループのＩおよびＱ記号が、デマルチプレクサ１１０によって直列から並列に変調され、使用可能な副搬送波にマップされる。１１５で様式的に示したように、未使用の副搬送波はゼロで満たされるため、記号を伝送しない。１２０で副搬送波記号についてＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）操作が行われ、その結果得られる記号がマルチプレクサ１２５によって並列から直列に変換されて時間領域信号を形成し、時間領域信号が直交変調されＲＦ周波数に変換されてハードウェア／ソフトウェア／ファームウェア１３０によって伝送される。ＯＦＤＭ伝送器のチェーン１００の幾つかの実装形態では、ＲＦ周波数に変換する前にベースバンド・フィルタ１３５を使用することができる。

図２および３で示したように、ＯＦＤＭにより、様々な副搬送波上で複数のユーザを多重化できるようになる。図２では、合計１６の副搬送波が２つのユーザ間で共用されている。ユーザＡのデータは、副搬送波１〜８を介して伝送され、ユーザＢのデータは副搬送波９〜１６を介して伝送される。副搬送波の割当の他の例を図３で示す。この例では、ユーザＡのデータは、奇数番号の副搬送波で伝送され、ユーザＢのデータは偶数番号の副搬送波で伝送される。この手法は、各ユーザからの情報を全帯域幅を介して散布して周波数ダイバーシチの提供を試みるものであった。

しかし、こうした手法はどれも多様な副搬送波のチャネル品質を考慮したものではない。すなわち、各ユーザは様々な副搬送波を介した広範なチャネル品質を経験し得る。したがって、チャネル品質を考慮せずに副搬送波を割り当てることは、不十分な無線スペクトルを非効率的に使用することになる。
米国出願第 号、Ｈｙｂｒｉｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ

本発明は、上記で述べた１つまたは複数の問題の影響を克服し、または少なくとも低減することを目的とする。

本発明の一実装形態では、複数の副搬送波を介した伝送を制御する方法を提供する。この方法は、副搬送波の少なくとも一部の品質を決定し、その決定した品質に基づいて副搬送波の少なくとも一部を選択することを含む。したがって、情報は選択された副搬送波を介して伝送される。

本発明の代替実装形態では、基地局と第１ならびに第２の移動局との間の複数の副搬送波を介した伝送を制御する方法を提供する。この方法は、基地局と第１の移動局の間の副搬送波の少なくとも一部の品質を決定し、その決定した品質に基づいて基地局と第１の移動局の間の副搬送波の第１の部分を選択することを含む。基地局と第２の移動局の間の副搬送波の少なくとも一部の品質も決定し、その決定した品質に基づいて基地局と第２の移動局の間の副搬送波の第２の部分も選択する。情報は、選択された副搬送波の第１の部分を介して第１の移動局に伝送され、選択された副搬送波の第２の部分を介して第２の移動局に伝送される。

本発明は、添付の図面と併せて、以下の説明を参照すれば理解されるであろう。図面では、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
本発明は、様々な修正および変更形態が可能であるが、本発明の特定の実装形態を、図面に一例として示し、本明細書に詳細に記載する。しかし理解されるように、本明細書における特定の実装形態の記載は、本発明を開示の特定の形態に限定するものではなく、その反対に、本発明は、頭記の特許請求の範囲に記された本発明の精神および範囲内にある修正形態、等価のもの、および変形形態全てを包含するものである。

本発明の例示の実装形態を以下で説明する。明瞭にするために、実際の実装形態の特徴全てはこの明細書に記載しない。当然理解されるように、任意のこうした実際の実装形態を開発する際は、開発者の特定の目的を達成するには、システム関連およびビジネス関連の制約などに従って、多数の実装固有の決定をしなければならず、それは実装形態によって変わるものである。さらに、理解されるように、こうした開発努力は複雑で時間を要することもあるが、それでもなお本開示の恩典を有する当業者には日常的業務であろう。

一般に、受信されるＳＮＲ（信号対雑音比）を向上させるために、様々なユーザに見られるチャネルタイプのダイバーシチを利用する副搬送波割当方式が提案されている。無線環境では、所与のセル内で、チャネルと様々な数の経路、経路の遅延、ならびに経路の電力プロフィールとの混合が見られる。これは、セル内で様々なユーザに対する様々な周波数応答をもたらす。したがって、異なるチャネルを有するユーザをその「好ましい」ＯＦＤＭ副搬送波上にスケジュール／多重化して、受信されるＳＮＲ全体を、したがって、システム処理能力および容量を向上させることができる。

副搬送波割当技法に基づいて提案される周波数応答の一例を図４で提供する。この例では、ユーザＡにはその「好ましい」副搬送波１〜５、１４、１５、および１６が割り当てられ、ユーザＢの情報は副搬送波６〜１３を介して伝送される。どの副搬送波を所与のユーザに割り当てるかという決定は、そのユーザに対する副搬送波のチャネル品質に基づいて行うことができる。通常、無線環境の様々なユーザは、様々なチャネルタイプを見ており、通常、様々なユーザに対する「好ましい」副搬送波のセットも様々である。図４は、それぞれユーザＡおよびユーザＢの好ましい副搬送波を示す周波数応答４００、４０５も示す。

通常、基地局はアップリンクおよびダウンリンク上で伝送する様々なユーザに副搬送波を割り当てる。周波数応答は、アップリンク上で受信される信号に基づいて推定することができる。たとえば、基地局は受信信号のインパルス応答を推定し、次いでそのインパルス応答のＦａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦＦＴ）を行うことによって周波数応答を決定することができる。移動局が基地局にその「好ましい」副搬送波を報告することも可能である。

Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱを使用する通信システムでは、副搬送波をサブパケット単位に基づいて割り当てることができる。Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱシステムにおけるサブパケット形成の一例を図５で示す。本明細書でエンコーダ・パケットと呼ばれる情報パケットは、チャネル・エンコーダ５００への入力信号として提供される。本発明の例示の一実装形態では、チャネル・エンコーダ５００は符号化率１／５のターボ・コーディングを使用することができる。チャネル・エンコーダ５００は、受信器のエラーを修正する能力をもたらす冗長性を情報に付加する。エンコーダ５００によって提供される符号化されたビットのシーケンスは、５０５で句読点が付けられ、かつ／または繰り返されて、サブパケットＳＰ１〜ＳＰ４などサブパケットを形成する。当業者には理解されるように、形成されるサブパケットの数は、設計基準の関数であり、他の要因の中でもとりわけ基本符号化率およびＨｙｂｒｉｄ ＡＲＱプロセスで可能な再送信の試みの最大数に依存する。本発明の例示の一実装形態では、情報パケットから形成された４つのサブパケットＳＰ１〜ＳＰ４は、それぞれ自己復号可能であり、すなわち情報パケット（エンコーダ・パケット）をサブパケットのうちの任意の１つから潜在的に回復することができる。しかし、本発明の原理は、自己復号不可能なサブパケットの場合でも簡単に適用することができる。

サブパケットＳＰ１〜ＳＰ４は、５１５で示したように、スケジューラ５１０の制御下で適切な副搬送波にルーティングまたはマップすることができる。サブパケットＳＰ１〜ＳＰ４のマッピングを制御することによって、「好ましい」副搬送波の割当を実行することができる。

副搬送波のハイブリッドＡＲＱサブパケットへの割当の一例を図６で示す。この例では、サブパケット００が副搬送波（ＳＣ）１および２（または副搬送波のグループ）に割り当てられ、これらを介して伝送される。副搬送波は、その特定のユーザに対する副搬送波のチャネル品質に基づいて選択される。様々な副搬送波（または副搬送波のグループ）のチャネル品質は、チャネル状態が弱まるため、時間が経過すると変更することができる。したがって、ユーザに対する「好ましい」副搬送波のセットも変更される。図６の例では、サブパケット０１が送信されるときは、副搬送波３および４がこのユーザに対する「好ましい」副搬送波である。したがって、サブパケット０１は、受信器から受信されるＮＡＣＫに応答して副搬送波３および４で送信される。同様に、第３のサブパケット１０は、その好ましい副搬送波２および３で伝送される。この例では、サブパケットは全て２つの副搬送波（または副搬送波のグループ）を使用する。しかし、本発明の原理は、様々なサブパケットが様々な数の副搬送波を使用して送信される場合に簡単に適用することができる。

図６は、１ｘＥＶ−ＤＯシステムの場合の代替のＣＤＭＡ電源制御（ＰＣ）およびＯＦＤＭスロットを有するアップリンクチャネルの一例を示す。電源制御スロット内の伝送は、物理層制御信号を伝送し、従来のＣＤＭＡシステムと同様に電源制御される。ＯＦＤＭスロットは、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方法でのユーザのデータ伝送に使用される。すなわち複数のユーザが１つのスロット内の直交副搬送波で潜在的に伝送することができる。このハイブリッドＣＤＭＡ／ＯＦＤＭシステムのより詳細な記載は、参照によりその全体を本明細書に組み込む、本明細書に記載の同じ発明家により本明細書と同日に出願された同時係属中の米国出願第 号、Ｈｙｂｒｉｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍで見ることができるであろう。

上記で論じたように、副搬送波は、ユーザによって見られる様々な副搬送波の品質に基づいて様々なユーザに割り当てられる。様々な副搬送波の相対的品質は、パイロット信号を介した周波数応答測定に基づいて決定することができる。専用パイロット信号が使用中ユーザごとにＣＤＭスロット内で伝送される。この専用パイロット信号を使用して、そのユーザに対する周波数応答を測定または計算することができる。周波数応答は、周知の技法に基づいて測定することができる。周波数応答を決定する可能な一方法は、信号品質またはＲＡＫＥ受信器フィンガ上の信号品質に基づくチャネル・インパルス応答を決定することである。図８で示したように、周波数応答は、チャネル・インパルス応答の（８００での）ＦＦＴを行うことによって得ることができる。ダウンリンクでは、図９で示したように、周波数応答の推定にＴＤＭパイロット９００を使用することができる。１ｘＥＶ−ＤＯなどＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）システムでは、様々な搬送周波数がアップリンクおよびダウンリンク信号に使用される。したがって、ユーザ全てからのアップリンクとダウンリンク伝送の両方が集中型スケジューラによって制御されると仮定すると、移動装置は周波数応答情報（たとえば好ましい副搬送波のセット）を基地局に送信しなければならない。これは、アップリンクとダウンリンクで異なる搬送周波数が使用されるために、所与の時刻のダウンリンク周波数応答がアップリンク周波数応答と異なることがあるためである。アップリンク伝送の場合は、図８で示したように、アップリンク・パイロットを使用して周波数応答を基地局で推定することができる。

本明細書では１ｘＥＶ−ＤＯシステムの場合は、アップリンク上のＣＤＭパイロットおよびダウンリンク上のＴＤＭパイロットは搬送波帯域幅全体を介して伝送されると考えられる。したがって、搬送波帯域幅全体にわたる信号品質測定に基づいてユーザに対するチャネル品質全体を推定することもできる。次いで、このチャネル品質情報を周波数応答と共に使用して、様々な副搬送波の絶対チャネル品質を決定することができる。たとえば、移動局は、搬送波帯域幅全体についてのチャネル品質またはＤＲＣ（Ｄａｔａ Ｒａｔｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）情報を基地局に報告することができる。周波数応答に関するこの情報は、別々にフィードバックすることができる。次いで、基地局は、この２つの情報を使用して、所与のユーザに対する個々の副搬送波（または副搬送波のグループ）のチャネル品質を決定することができる。この２組の情報フィードバックのフィードバック率は様々である。たとえば、図１０で示したように、全副搬送波にわたって測定されたチャネル品質全体を周波数ベースで基地局に送信することができ、一方で周波数応答に関する情報をより低速度でフィードバックすることができる。この例では、チャネル品質フィードバックは、周波数応答フィードバックの２倍の速度でもたらされる。この手法は、フィードバック・チャネルの効率を最大にすることができる。

アップリンクの場合は、周波数応答をフィードバックする必要がない。なぜなら上記で説明したように、この情報を受信パイロット測定値から導出できるからである。しかし、アップリンク上でのチャネル品質全体に関する情報は、各副搬送波（または副搬送波のグループ）の絶対チャネル品質を決定するために必要とされることもある。チャネル品質情報を導出する可能な一方法は、アップリンク・パイロットの送受信電力に関する情報を使用することである。図１１で示したように、受信パイロットを基地局で測定することができ、移動パイロット伝送電力をフィードバック・チャネルを介して基地局に提供することができる。移動局からの指定のパイロットをポーリングしてチャネルの新しい推定値を得るなど他の可能な方法を、幾つかの追加の信号付加と共に使用することもできる。次いで基地局は、アップリンク・パイロット送受信電力レベルから導出される周波数応答情報およびチャネル品質情報全体に基づいて好ましい副搬送波にユーザをスケジュールすることができる。

図１２は、チャネル品質と周波数応答情報の結合を示す。チャネル品質は、周波数応答が副搬送波の相対的な信号対雑音と干渉比（ＳＩＮＲ）を提供する期間にわたって、ＳＩＮＲなど絶対品質に関する情報を提供することを留意されたい。この２つの情報を使用して個々の副搬送波のＳＩＮＲを予測することができる。

当業者には理解されるように、本明細書の様々な実装形態で示した多様なシステム層、ルーチン、またはモジュールは、（スケジューラ５１０（図５を参照）など）制御ユニットで実行可能である。制御ユニットには、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタル信号プロセッサ、（１つまたは複数のマイクロプロセッサあるいは制御装置を含む）プロセッサカード、または他の制御もしくはコンピューティング・デバイス、ならびに１つまたは複数の記憶装置に含まれた実行可能な命令が含まれる。記憶装置には、データおよび命令を記憶するための１つまたは複数の機械可読記憶媒体が含まれる。記憶媒体には、ダイナミックまたはスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）、消去書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）ならびにフラッシュメモリ、固定、フロッピー（登録商標）、リムーバブルディスクなどの磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、およびコンパクト・ディスク（ＣＤ）またはディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）などの光媒体などの半導体メモリデバイスを含む多様な形態のメモリが含まれる。多様なシステムの多様なソフトウェア層、ルーチン、またはモジュールを作成する命令は、それぞれ記憶装置に記憶することができる。命令がそれぞれ制御ユニットによって実行されると、命令により、対応するシステムがプログラミングされた動作を行うようになる。

上記に開示した特定の実装形態は単に例示であり、本発明は、本明細書の教示の恩典を有する当業者には明らかな、相違しても等価な方法で修正または実施することができる。さらに、頭記の特許請求の範囲で記載したもの以外は、本明細書で示した構成および設計の詳細は制限を受けないものとする。したがって、上記で開示した特定の実装形態には、変更または修正を加えることができることは明らかであり、こうした変形形態は本発明の精神および範囲内にあるものと考えられる。したがって、本明細書で求める保護は頭記の特許請求の範囲で述べたものである。

ＯＦＤＭ伝送器のチェーンを様式的に示す図である。 副搬送波共用構成の一実装形態を様式的に示す図である。 副搬送波共用構成の別の一実装形態を様式的に示す図である。 例示の副搬送波割当方式を様式的に示す図である。 サブパケットを形成し、そのサブパケットをＨｙｂｒｉｄ ＡＲＱシステムの指定の副搬送波に割り当てる例示の技法を示す図である。 例示の副搬送波の割当を様式的に示す図である。 アップリンクを介した例示のハイブリッドＣＤＭＡ／ＯＦＤＭ伝送を様式的に示す図である。 アップリンク上での周波数応答を推定する方法の一実装形態を示す図である。 ダウンリンク上での周波数応答を推定する方法の一実装形態を示す図である。 チャネル品質および周波数応答フィードバックを様式的に示す図である。 例示のアップリンク・スケジューリングを様式的に示す図である。 チャネル品質と周波数応答情報の結合を示す図である。

Claims (10)

1. 複数の副搬送波を介した伝送を制御する方法であって、
   前記副搬送波の少なくとも一部の品質を決定すること、
   前記決定した品質に基づいて前記副搬送波の少なくとも一部を選択すること、および
   前記選択した副搬送波を介して情報を伝送することを含む方法。
2. 前記決定した品質に基づいて前記副搬送波の少なくとも一部を選択することが、最高品質を有する副搬送波を選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記決定した品質に基づいて前記副搬送波の少なくとも一部を選択することが、事前選択した設定値を超える決定した品質を有する副搬送波を選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記選択した副搬送波を介した情報の伝送が、前記情報を複数のサブパケットに形成し、各サブパケットを前記選択した副搬送波の少なくとも１つを介して伝送することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記副搬送波の少なくとも一部の品質を決定することが、副搬送波ごとにパイロット信号を介した周波数応答を決定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 副搬送波ごとにパイロット信号を介して周波数応答を決定することが、信号品質に基づいてチャネル・インパルス応答を決定することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 複数の副搬送波を介した基地局と第１ならびに第２の移動局との間の伝送を制御する方法であって、
   前記基地局と前記第１の移動局の間の前記副搬送波の少なくとも一部の品質を決定すること、
   前記決定した品質に基づいて前記基地局と前記第１の移動局の間の前記副搬送波の第１の部分を選択すること、
   前記基地局と前記第２の移動局の間の前記副搬送波の少なくとも一部の品質を決定すること、
   前記決定した品質に基づいて前記基地局と前記第２の移動局の間の前記副搬送波の第２の部分を選択すること、
   情報を前記副搬送波の前記選択した第１の部分を介して前記第１の移動局に伝送すること、および
   情報を前記副搬送波の前記選択した第２の部分を介して前記第２の移動局に伝送することを含む方法。
8. 前記決定した品質に基づいて前記基地局と前記第１の移動局の間の前記副搬送波の第１の部分を選択することが、最高品質を有する副搬送波を選択することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記決定した品質に基づいて前記基地局と前記第１の移動局の間の前記副搬送波の第１の部分を選択することが、事前選択した設定値を超える決定した品質を有する副搬送波を選択することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
10. 情報を前記副搬送波の前記選択した第１の部分を介して前記第１の移動局に伝送することが、前記情報を複数のサブパケットに形成し、各サブパケットを前記選択した副搬送波の少なくとも１つを介して伝送することをさらに含む、請求項７に記載の方法。

Images