JP2006504324A - ｃｏｍｂパターンシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法 - Google Patents

ｃｏｍｂパターンシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法に関する。本発明の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法は、変調されたデータシーケンスに対して、下記数式のように全体使用可能周波数帯域において所定の間隔で配置される所定個数の副搬送波(副搬送波グループ)からなるｃｏｍｂパターンの周波数領域信号Ｘ(ｋ)(ｃｏｍｂシンボル、ｋは周波数インデックス)を割り当てる第１ステップと、前記ｃｏｍｂシンボルを独立的な周波数オフセットを有するように周波数跳躍を行う第２ステップと、前記ｃｏｍｂシンボルを時間領域信号ｘ(ｎ)(ｎは時間インデックス)に逆高速フーリエ変換させて送信する第３ステップとを含む。

Description

本発明は、直交周波数分割多重接続(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＯＦＤＭＡ)方法、特に、無線移動通信システムにおけるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍ＯＦＤＭＡ方法に関する。
直交周波数分割多重化(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、ＯＦＤＭ)方式は、使用可能な全ての帯域を所定数の狭帯域に分割し、狭帯域の副搬送波(ｓｕｂ-ｃａｒｒｉｅｒ)を並列に変調し送信する多重搬送波送信(ｍｕｌｔｉ-ｃａｒｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ)方法であって、各々の副搬送波には、データ量が少ない低速データが割り当てられる。変調方法は、データ容量の変化または確実な送信要求によって、単純なＱＰＳＫから２５６−ＱＡＭなど多様に適用される。
相互干渉を起こさないで他のチャネルに近く接近するために、チャネル信号は、相互直交性(Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｉｔｙ）を有しており、これに伴い各チャネルの中心周波数においては、他の副搬送波の影響が存在しないため、高い周波数の利用効率を有する。各搬送波は、狭帯域(例えば、１Ｋｈｚ)信号として処理されて送信速度が遅いため、信号が多重反射されて送信されることによって遅延時間が存在しても(例えば、５００ ｎｓｅｃ)ＯＦＤＭシンボル間の干渉が除去できる。
すなわち、ＯＦＤＭ方式では、相互直交性のある副搬送波が用いられるため、周波数の利用効率が高くなり、１つのタブを有する簡単な周波数領域等化器だけでも多重経路チャネルを容易に克服でき、高速フーリエ変換(Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ,ＦＦＴ）を利用して高速で具現化できるため、最近高速のデジタル通信システムの送信方式に広く用いられている。
例えば、ＤＡＢ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｕｄｉｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ)、ＤＶＢ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ)、ＩＥＥＥ ８０２.１１a、ＨＩＰＥＲＬＡＮ/２などの無線通信システムでＯＦＤＭ方式が用いられ、ｘＤＳＬ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ)のような有線通信システムでもＯＦＤＭと類似したＤＭＴ(Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ＭｕｌｔｉＴｏｎｅ)方式が用いられている。
一方、ブロードキャスト方式またはポイント・トゥ・ポイント(Ｐｏｉｎｔ−Ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ)方式の通信システムとは異なり、複数の移動局がＯＦＤＭ方式を使用してデータを送信する場合には、多重接続方式を必要とする。代表的な方式には、直交周波数分割多重化‐時分割多重接続方法(ＯＦＤＭ-ＴＤＭＡ)、直交周波数分割多重化‐周波数分割多重接続方法(ＯＦＤＭ-ＦＤＭＡ(ＯＦＤＭＡ))及び直交周波数分割多重化‐コード分割多重接続方法(ＯＦＤＭ-ＣＤＭＡ)がある。
ＯＦＤＭＡは、各移動局が全体副搬送波の中で所定の副搬送波を常に用いることができ、副搬送波の割り当ては、移動局の要求によって可変的に行われる。すなわち、ＯＦＤＭＡは各移動局が要求するデータ送信率に応じて、副搬送波の個数が異なるように割り当てられることによって、資源が效率的に分配でき、ＯＦＤＭ-ＴＤＭＡシステムにおいて各移動局がデータを送受信する前に要求されるプリアンブルをＯＦＤＭＡは要求しないため、高い送信効率を有する。
特に、ＯＦＤＭＡ方式は多数の副搬送波を使用する場合(すなわち、ＦＦＴ部のサイズが大きい場合)に適合するため、広い地域のセル(遅延拡散が比較的大きいセル)を有する無線通信システムに效率良く適用される。
一方、周波数跳躍ＯＦＤＭＡ(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ ＯＦＤＭＡ、ＦＨ−ＯＦＤＭＡ)方式は、無線チャネルで深くフェードアウトされた副搬送波が存在する場合や他の移動局による副搬送波の干渉が存在する場合、これを克服して周波数ダイバーシチ効果を高め干渉平均効果を得るのに用いられる。
これに対しては、[Ｒｉｃｈａｒｄ ｖａｎ Ｎｅｅ ａｎｄ Ｒａｍｊｅｅ Ｐｒａｓａｄ,「ＯＦＤＭ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ,Ａｒｔｅｃｈ ｈｏｕｓｅ,２０００]に詳細に開示されている。
図１Ａは、従来のＯＦＤＭＡ方式に従ってクラスタの周波数跳躍パターンを説明するための図であって、図に示されているように、移動局の要求データ送信率に応じてそれぞれ異なる周波数帯域ａ、ｂ及びｃが割り当てられ、割り当てられた周波数帯域は、時間に応じて周波数跳躍を行うことで変化する。図１Ａに示す各格子の縦軸１１は、周波数領域において連続した副搬送波の集合、すなわち周波数帯域(格子内の副搬送波数＊副搬送波の周波数間隔、クラスタ(Ｃｌｕｓｔｅｒ))を示し、各格子の横軸１０は、シンボル周期を示す。
図１Ａに示す従来のＦＨ−ＯＦＤＭＡ方式によれば、全体使用可能な副搬送波から所定の個数の隣接した副搬送波がグループ化して構成されたクラスタが基本単位として移動局に割り当てられ、クラスタが時間スロットに沿って周波数跳躍を行うことによって、クラスタが持続的に周波数ナルに落ち込むことを防止する。
これに対しては、[Ｊ.Ｃｈｕａｎｇ ａｎｄ Ｎ.Ｒ.Ｓｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ, Ｂｅｙｏｎｄ ３Ｇ：ｗｉｄｅｂａｎｄ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｄａｔａ ａｃｃｅｓｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＦＤＭ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｐａｃｋｅｔ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ, ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｍａｇａｚｉｎｅ, ｐｐ.７８-８７, Ｊｕｌｙ ２０００]に詳細に開示されている。
図１Ｂは、従来のＯＦＤＭＡ方式によってクラスタが周波数跳躍を行う過程でチャネルの周波数ナルに落ち込む(ｆａｌｌ ｉｎｔｏ)状態を示す図であって、図に示すように、従来の技術によれば、連続した副搬送波の集まりであるクラスタ４０、４１は、時間スロットに沿ってランダムに周波数跳躍を行い、クラスタ４０が時間スロット３でのように、チャネルの周波数ナルに落ち込んだ場合に発生するバーストエラー(ｂｕｒｓｔ ｅｒｒｏｒ)を克服するため、インタリービング(ｉｎｔｅｒｌｅａｖｉｎｇ)及び符号化が行われる。
しかし、従来のクラスタ方式によれば、移動局は自分に割り当てられたクラスタに関わらず、全体副搬送波に対してＦＦＴを行うために電力消費が大きいという問題点がある。
また、従来の技術によれば、制御信号のようにデータの長さが短くてインタリービングが行われない短いパケットを送信する場合には、バーストエラーを克服できないという問題点がある。
本発明に係る一実施の形態は、ＯＦＤＭＡの副搬送波としてクラスタを移動局に割り当てる代わりに、ｃｏｍｂシンボルを移動局に割り当てることによって、短いパケットが送信される場合にもバーストエラーを克服できる、ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、ＯＦＤＭＡの副搬送波としてｃｏｍｂシンボルを移動局に割り当てることによって、ＦＦＴ演算量を減少させることのできるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、ｃｏｍｂシンボルを移動局に追加に割り当てる場合、既割り当てられたｃｏｍｂシンボルと同じサイズを有し、かつ既割り当てられたｃｏｍｂシンボルの副搬送波に隣接した副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを移動局に割り当てることによって、ＦＦＴ演算量を減少させることのできるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍の最小単位を割り当てられたｃｏｍｂシンボルのサイズと設定することによって、ＦＦＴ演算量を減少させることのできるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、ｃｏｍｂシンボルを追加に割り当てる場合、周波数跳躍の最小単位を最初割り当てられたｃｏｍｂシンボルのサイズに設定することによって、周波数跳躍に応じて副搬送波の間隔を変化させてＦＦＴ演算量を減少させ、かつ周波数ダイバーシチを増加させることのできるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、ｃｏｍｂシンボルのサイズ別に副搬送波グループ群を形成して、データ送信率に適した所定の副搬送波グループ群内だけでｃｏｍｂシンボルを割り当て周波数跳躍を行うことによって、周波数の利用効率を向上させ、かつＦＦＴ部の演算量を減少させることのできるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、いずれかの基地局セルに属する全ての移動局に同じ周波数跳躍パターンを持たせることによって、セル内の移動局間の干渉を防止できるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、基地局セル別に移動局に割り当てるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンを異なるようにすることで、セル間の干渉を最小化できる、ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、パイロット信号(ｐｉｌｏｔ ｔｏｎｅ)に対してＦＦＴ部の演算量が最も小さなグループの副搬送波からなるＣｏｍｂシンボルを優先順位にして割り当て、周波数跳躍を行わないようにすることによって、移動局が全体帯域に対するチャネル情報が最小の電力で得られるようにするｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、データ送信率に応じて多様なサイズのｃｏｍｂシンボルをトリー構造または多重トリー構造に構成し、任意の基地局セルからトリー構造または多重トリー構造に応じてｃｏｍｂシンボルを移動局に割り当てることによって、セル内の全てのｃｏｍｂシンボルが直交するようにｃｏｍｂシンボル資源を割り当てることのできるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
また、本発明に係る一実施の形態は、データ送信率に応じて多様なサイズのｃｏｍｂシンボルを構成する場合、1つのセルにおいて、全てのｃｏｍｂシンボルが任意の１つの周波数跳躍パターンに応じて周波数領域から跳躍して、互いに異なる個数の副搬送波からなったｃｏｍｂシンボルが衝突されずに周波数跳躍が可能なｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供することを目的とする。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
上記のような目的を達成するために、本発明は、周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法において、変調されたデータシーケンスに対して全体使用可能周波数帯域において所定間隔で配置される所定個数の副搬送波(副搬送波グループ)からなるｃｏｍｂパターンの周波数領域信号Ｘ(ｋ)(ｃｏｍｂシンボル、ｋは周波数インデックス)を割り当てる第１ステップと、前記ｃｏｍｂシンボルを独立的な周波数オフセットを有するように周波数跳躍を行う第２ステップと、前記ｃｏｍｂシンボルを時間領域信号ｘ(ｎ)(ｎは、時間インデックス)に逆高速フーリエ変換し送信する第３ステップとを含む周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法を提供する。
上述した目的、特徴及び長所は、添付した図面と関連した次の詳細な説明によりさらに明確になるはずである。まず、各図面の構成要素に参照番号を付加するにおいて、同じ構成要素に限ってはたとえ異なる図面上に示されても可能な限り同じ番号を付加していることに留意しなければならない。また、本発明を説明するにおいて、関連公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
以下、添付した図面を参照し本発明に対する例を詳細に説明する。
図２は、本発明が適用されるｃｏｍｂシンボルのＦＨ−ＯＦＤＭＡシステムブロック図であって、図面に示されているように、ＦＨ−ＯＦＤＭＡ通信システムは、送信システム２１０と受信システム２３０とからなる。
送信システム２１０は、変調部２１１、副搬送波割り当て部２１２、周波数跳躍部２１３、逆高速フーリエ変換部(IＦＦＴ)２１４及び無線信号送信部２１５からなる。
送信されるデータシーケンスは、変調部２１１でＱＰＳＫなどのような公知の変調技法により変調されて複素数値にマッピングされる。変調技法は、システム設計者の選択事項であって、本発明は特定の変調技法に限定されないものと理解されなければならない。
複数の移動局は、各々の要求送信率に応じて、互いに異なるサイズの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルを副搬送波割り当て部２１２から割り当てられて、前記変調部２１１で変調された複素数を各副搬送波信号に割り当てる。
周波数跳躍部２１３では、副搬送波を時間スロットに沿って与えられたパターンに応じて周波数跳躍を行って、周波数領域信号Ｘ(ｋ)をIＦＦＴ部２１４に出力する。IＦＦＴ部２１４により周波数領域信号Ｘ(ｋ)から変換された時間領域信号ｘ(ｎ)は、無線信号送信部２１５で多重経路フェーディング(Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ ｆａｄｉｎｇ)によるシンボル間干渉(Ｉｎｔｅｒ Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＩＳＩ)を防止するために、保護区間が挿入された後にアナログ信号に変換されて受信システム２３０に送信される。
受信システム２３０は、無線信号受信部２３２、高速フーリエ変換部ＦＦＴ２３３、逆周波数跳躍部２３４、副搬送波復元部２３５、復調部２３６からなる。
無線信号受信部２３２は、無線通信チャネル環境２２０を介して受信システム２３０に送信された無線信号を受信しサンプリングした後に保護区間を除去して、時間領域信号ｙ(ｎ)をＦＦＴ部２３３に出力する。ＦＦＴ部２３３で時間領域信号ｙ(ｎ)は、周波数領域信号Ｙ(ｋ)に変換される。逆周波数跳躍部２３４では、送信システム２１０で時間スロットに沿って周波数跳躍を行ったｃｏｍｂシンボルを周波数跳躍前の副搬送波周波数に復元させ、副搬送波復元部２３５では、移動局別に割り当てられたｃｏｍｂシンボルの副搬送波から複素数に表現されるデータシーケンスを復元する。最後に、復調部２３６を介してデータシーケンスが復元される。
図３は、本発明の一実施の形態によって副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを周波数領域で示した図であって、本発明の一実施の形態では、図３に示されているように、全体使用可能周波数帯域にわたって同じ周波数間隔を有するｃｏｍｂパターンの副搬送波を割り当てる。
本発明では、このようなｃｏｍｂパターンの副搬送波集合をｃｏｍｂシンボル、前記副搬送波集合を副搬送波グループであると各々定義する。図３において、参照番号３０ないし３３は、各ｃｏｍｂシンボルを示す。
全体使用可能周波数帯域において、使用可能な全体副搬送波の個数をＮ、ｉ番目のｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の個数をＮｓｉ、全体使用可能周波数帯域で割り当て可能なｃｏｍｂシンボルの個数をＮｃとすると、次の数式１のような関係式が成立する。
Figure 2006504324
 但し、
Ｎｃ：全体使用可能周波数帯域で割り当て可能なｃｏｍｂシンボルの個数、周波数オフセットの数
Ｎｓｉ：ｉ番目ｃｏｍｂシンボル内の副搬送波個数、ｉ番目ｃｏｍｂシンボルのサイズ、ｉ番目ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループのサイズである。
ここで、Ｎｃ個各々のｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の個数Ｎｓは、移動局の要求データ送信量に応じて個別的に設定されることができる。例えば、あるｃｏｍｂシンボルは４個の副搬送波からなることができる反面、他のｃｏｍｂシンボルは６４個の副搬送波からなることができる。
一方、図３に示されているように、ｉ番目ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波間にはΔｆｉ（＝ＮＣ*Δｆ）[Ｈｚ]の間隔を有し、下記の数式２のように表現される。
Figure 2006504324
このようなｃｏｍｂシンボルを基本単位として多重接続する場合には、ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波が全体周波数帯域にわたって同じ周波数間隔（Δｆｉ（＝ＮＣ*Δｆ）[Ｈｚ]）で離れているため、ｃｏｍｂシンボル自体で周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。また、ｃｏｍｂシンボルが時間スロットに沿って周波数跳躍を行うことによって、周波数ダイバーシチ効果と干渉平均効果を得ることができる。
ｃｏｍｂシンボルを周波数衝突なしで移動局に割り当てる方法は後述する。
図４は、本発明の一実施の形態に係るｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍の例を説明するための図であって、図に示されているように、２個のｃｏｍｂシンボル５０、５１各々を構成する副搬送波が全体帯域にわたって均一に離れているため、同時に全ての副搬送波が周波数ナルに落ち込まなくてバーストエラーを防止できることを示している。したがって、本発明の一実施の形態に係るｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍方式は、短いパケットが送信される場合、従来の技術であるクラスタ方式に比べて、優れた週波数ダイバーシチ効果を有する。
以上で説明した通り、ｃｏｍｂシンボルを基本単位で各移動局に副搬送波を割り当て、各移動局の信号をｃｏｍｂシンボルの周波数オフセットに区分すれば、以下で説明される部分高速フーリエ変換(ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ)を利用して、受信システム２３０で各移動局に割り当てられた副搬送波に該当する信号だけを復元できる。
ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴを数式的に説明すれば、次の通りである。
ＦＦＴは、デジタル信号処理アルゴリズムの1つであって、離散フーリエ変換(Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ, ＤＦＴ)を具現化するアルゴリズムである。ＦＦＴは、リアルタイム信号処理のために1つまたはその以上の物理装置の集積回路内で具現される。本発明の一実施の形態に係るｃｏｍｂシンボルのＦＨ‐ＯＦＤＭＡ方法では、図２のＦＦＴ部２３３で具現される。
Ｎ‐ポイント順方向(ｄｉｒｅｃｔ)ＤＦＴ演算式は、次の数式３のように表現される。
Figure 2006504324
 但し、
ｎ：時間インデックス
ｋ：周波数インデックス
Ｎ：ポイント
Ｗ＝ｅ−ｆ２π／Ｎ：回転因子（ｔｗｉｄｄｌｅ ｆａｃｔｏｒ）
上記の数式３において、ｙ(ｎ)は受信システム２３０で受信した時間領域のｃｏｍｂシンボル、すなわちＯＦＤＭ信号をサンプリング間隔Ｔｓ[秒]でサンプリングした値を表し、Ｙ(ｋ)はｙ(ｎ)の周波数領域信号を示す。
保護区間を除外したＯＦＤＭシンボル周期をＴ[秒]とすれば、副搬送波間隔Δｆ［Ｈｚ］は１/Ｔと同じである。したがって、搬送波周波数をｆｃ[ＨＺ]とすると、Ｙ(ｋ）は
Figure 2006504324
 での値を示す。
数式３の周波数領域インデックスと時間領域インデックスであるｋ及びｎは、次の数式４のように各々２個の重要な変数に分離して定義できる。
Figure 2006504324
 ここでｐは１つのｃｏｍｂシンボルを構成する個々の副搬送波を表現し、ｑは当該ｃｏｍｂシンボルの周波数オフセットを表現する。
例えば、周波数オフセットｑはシステム設計者の選択によって、０、ＮＣ/２*△ｆ、ＮＣ/４*△ｆ、３ＮＣ/４*△ｆ、ＮＣ/８*△f、５ＮＣ/８*△ｆ、３ＮＣ/８*△ｆ、７ＮＣ/８*△ｆ、ＮＣ/１６*△ｆ、９ＮＣ/１６*△ｆ、５ＮＣ/１６*△ｆ、１３ＮＣ/１６*△ｆ、３ＮＣ/１６*△ｆ、１１ＮＣ/１６*△ｆ、７ＮＣ/１６*△ｆ、１５ＮＣ/１６*△ｆ、...[ＨＺ]などになるように決定されることができる。したがって、周波数オフセットｑは、特定のパターンに限定されないものと理解されなければならない。
数式３の変数ｋとｎを数式４で定義された変数ｐｉ、ｑｉ、ｒｉ、ｓｉに置換しＤＦＴ式をさらに構成すれば数式５のようである。
Figure 2006504324
 ここで、ＮＳ＝Ｎｓｉ、ｐ＝ｐｉ、ｑ＝ｑｉ、ｒ=ｒｉ、ｓ＝ｓｉである。
本発明の一実施の形態によれば、受信システム２３０において移動局は、全体副搬送波ではなく自分に割り当てられた副搬送波のみを必要とする。したがって、自分に割り当てられたｃｏｍｂシンボルのみを処理する場合には、数式５で移動局の周波数オフセットに該当する変数ｑｉが定数となる。したがって、この場合、ｇ(ｑ、ｓ）は、ＮＣポイントに対するＤＦＴ演算となり、ＮＣ個の複素数積演算を行ってＹ(ｐ、ｑ)を求めることができる。したがって、Ｙ(ｐ、q)を得るためには、
Figure 2006504324
 個の複素数積演算が必要となるので、全体ＤＦＴを行う場合に必要な演算量Ｎ２に比べて複素数積演算が減少される。
ここで、Ｎ、Ｎsi及びＮＣが２ｎ形態、すなわち２の指数形態の場合には、ＦＦＴを適用できる。このように全体副搬送波でない特定副搬送波に対して全体ＦＦＴ演算を行わないでＦＦＴ演算の一部分だけを行うことをｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴと言い、関心のある特定副搬送波がｃｏｍｂシンボルからなる場合にＦＦＴ演算の減少量を最適化させることができる。
ＦＦＴ演算にはＤＩＦ(Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ‐Ｉｎ-Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ)アルゴリズムとＤＩＴ(Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ‐Ｉｎ‐ｔｉｍｅ)アルゴリズム２のがあるのに、図５及び図６各々は前記数式３をｒａｄｉｘ‐２ ＤＩＦ及びｒａｄｉｘ‐２ ＤＩＴアルゴリズムのバタフライで表現したｒａｄｉｘ‐２バタフライ部の基本構成を表している。すなわち、図５はｒａｄｉｘ‐２ ＤＩＦバタフライ部の構成図であり、図６はｒａｄｉｘ-２ ＤＩＴバタフライ部の構成図である。
ＦＦＴ部２３３及びIＦＦＴ部２１４を構成するバタフライ部は、上記数式３の算術動作を行う構成要素であって、ＦＦＴ部のバタフライ演算はγ‐ポイントのデータ演算により行われる。ここで、γは奇数(ｒａｄｉｘ)である。Ｎ‐ポイントＦＦＴ部はｌｏｇγＮステージのために各ステージ毎にＮ／γ個のバタフライ部を含む。１つのバタフライステージの演算結果は次のバタフライステージの入力となる。
図７はＤＩＦアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部の信号フローチャートであり、図８はＤＩＴアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部の信号フローチャートである。図７と図８とは、Ｎが３２(例えば、Ｎｃ＝８、Ｎｓ＝４)である場合(３２‐ポイント)にＤＩＦとＤＩＴの各アルゴリズムが適用されたｒａｄｉｘ‐２ ＦＦＴ部２３３での信号フローチャートを示している。図に示されているように、３２‐ポイントＦＦＴ部バタフライ演算は５(＝ｌｏｇ２３２)個のステージにより行われ、各ステージは１６(＝３２/２)個のバタフライ部からなる。図７では図５のＤＩＦバタフライ部、図８では図６のＤＩＴバタフライ部からなったｒａｄｉｘ-２ ＦＦＴ部２３３が各々示されている。
無線信号受信部２３２を介して受信されたｃｏｍｂシンボル、すなわちＯＦＤＭシンボルの時間領域サンプル値ｙ(ｎ)が、図７に示されたＦＦＴ部２３３の入力部６０に表示された順に順次入力される。すなわち、図７では０から３１に該当するｎ値のｙ(ｎ)がＦＦＴ部２３３の入力部６０に入力される。入力部６０に表示された番号は、当該入力端子に入力される信号ｙ(ｎ)のｎ、すなわち時間インデックスを意味し、入力部アドレスと一致する。入力された信号ｙ(ｎ)は、各ステージでバタフライ演算が行われ、最後のステージでバタフライ演算が行われた後、周波数領域信号Ｙ(ｋ）がＦＦＴ部２３３の出力メモリ６１に格納される。
図の出力メモリ６１に表示された番号は、０から順次に配列された出力メモリ６１のアドレスをビット逆転(ｂｉｔ ｒｅｖｅｒｓｅ)させた値であって、ｋすなわち周波数インデックスを意味する。
図７に示されたＤＩＦ ＦＦＴ部２３３の信号流れにおいて、出力メモリ６１に格納された周波数領域の信号Ｙ(ｋ）のうち、メモリアドレスに基づいて所定基準によってグループ化したＹ(ｋ)が副搬送波グループとなる。ある副搬送波グループが格納されたメモリアドレスに最も隣接したメモリアドレスに格納された副搬送波グループを隣接グループと定義する。図７の場合、メモリアドレスの順にグループ化されたＹ(ｋ)集合が副搬送波グループとなる。
この時、出力メモリ６１に格納された周波数領域信号Ｙ(ｋ）は、周波数領域６５でｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の周波数で値を有するように、出力メモリ６１アドレスのビット逆転された順にマッピングされる。したがって、出力メモリ６１に格納される副搬送波グループの周波数領域信号Ｙ(ｋ）は、ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波信号となる。
図７の一実施の形態(３２‐ポイントＦＦＴ部)において、出力メモリ６１のアドレスが５ビットからなった場合、出力メモリ６１のアドレスとビット逆転されてｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波
Figure 2006504324
 により送信されるＹ(ｋ）のマッピング関係は次の表１のようである。
Figure 2006504324
Figure 2006504324
図７に示されているように、出力メモリ６１に格納された周波数領域信号Ｙ(ｋ）は、４個をセットとして副搬送波グループａ、副搬送波グループｂ、副搬送波グループｃ、.....、副搬送波グループｈ６３で表示されている。この時、出力メモリ６１のアドレスは、上記記表１に表われた通り、順次的に０、１、２、３、....、３１であるが、ビット逆転された順序は前記表１に表われた通り０、１６、８、２４、...、３１となり、副搬送波グループａが表す実際周波数領域信号は、Ｙ(０)、Ｙ(１６)、Ｙ(８)及びＹ(２４)となる。
同様に、副搬送波グループｂが表す実際周波数領域信号は、Ｙ(４)、Ｙ(２０)、Ｙ(１２)及びＹ(２８)となり、一般に副搬送波グループｉに該当する値は、ｃｏｍｂシンボルｉの周波数領域信号に対応される。すなわち、図７に示されているように、副搬送波グループａに属する値Ｙ(ｋ)は、周波数領域６５でｃｏｍｂシンボルａ６４を構成する副搬送波集合に対応される。
一方、図８に示すＤＩＴ ＦＦＴ部２３３では、入力部７０に表記された順序７０の通り、時間領域信号ｙ(ｎ)が順次入力される。すなわち、図８では入力部７０アドレス値０から３１がビット逆転されたｎのｙ(ｎ)値がＦＦＴ部２３３の入力部７０に入力される。入力部７０に表示された番号は、当該入力端子に入力されるｙ(ｎ)のｎ、すなわち時間インデックスを意味する。図７の場合とは異なりビット逆転されている。
図８の一実施の形態(３２‐ポイントＦＦＴ部)において、入力部７０のアドレスが５ビットからなった場合、入力部７０のアドレスとビット逆転されてｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波ｙ(ｎ)とのマッピング関係は、次の表２のようである。
Figure 2006504324
Figure 2006504324
ＦＦＴ部２３３の入力部７０に入力された信号ｙ(ｎ)は、各ステージでバタフライ演算が行われ、最後のステージでバタフライ演算が行われた後、周波数領域信号Ｙ(ｋ）がＦＦＴ部２３３の出力メモリ７１に格納される。図において、出力メモリ７１に表示された番号は、出力メモリ７１のアドレスであって、ｋすなわち周波数インデックスを意味する。図７の場合とは異なりビット逆転されていない。
すなわち、図８に示されているように、ＤＩＴアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部２３３の信号流れでは、出力メモリ７１に格納された周波数領域信号Ｙ(ｋ）が実際周波数帯域にビット逆転されない順に対応する。したがって、ＤＩＴアルゴリズムが適用された図８の信号流れでは、出力メモリ７１に格納された値Ｙ(ｋ)として一定間隔(Ｎｃ)で離隔されたＹ(ｋ)集合が副搬送波グループとなる。
すなわち、図８に示されたＤＩＴ ＦＦＴ部２３３の信号流れにおいて、出力メモリ７１に格納された周波数領域の信号Ｙ(ｋ)のインデックスｋをビット逆転させた状態で所定の数をセットとして副搬送波グループと定義し、ある副搬送波グループが格納されたメモリアドレスのビット逆転させた値に最も隣接したビット逆転値を有するメモリアドレスに格納された副搬送波グループが当該副搬送波グループの隣接グループとなる。
例えば、図８の出力メモリ７１に格納された周波数領域の信号Ｙ(０)、Ｙ(８)、Ｙ(１６)及びＹ(２４）のインデックスｋまたは出力メモリアドレスをビット逆転させた値は、各々０、２、１及び３となり、この４個の副搬送波をグループａと定義した。また、図８の出力メモリ７１に格納された周波数領域の信号Ｙ４、Ｙ２０、Ｙ１２及びＹ２８のインデックスｋまたは出力メモリアドレスをビット逆転させた値は、各々４、５、６及び７となり、この４個の副搬送波からなるグループは、グループａの隣接グループの1つとなる。
結局、図５のＤＩＦアルゴリズムが適用された信号流れ(図７)や図６のＤＩＴアルゴリズムが適用された信号流れ(図８)の場合は全て、ＦＦＴ部２３３の出力メモリ７１に格納された１つの副搬送波グループＹ(ｋ)は、実際周波数帯域で１つのｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波を示す。
図７と図８において、副搬送波グループａに該当する副搬送波信号Ｙ(０)、Ｙ(８)、Ｙ(１６)及びＹ(２４)を算出するために演算されなければならないバタフライ入・出力地点に円が示されている。図７及び図８に示されているように、本発明の一実施の形態によれば、ｃｏｍｂシンボルａ６４を獲得するために、全体ＦＦＴ部演算のうち一部分だけを演算すれば良いので、少ない演算量で該当副搬送波の信号を求めることができ、電力消費を大きく減少させることができる。
ここで受信システム２３０は、事前に副搬送波グループの属性(信号の開始点、周波数跳躍パターン、副搬送波グループのサイズなど)を介して自分が獲得しなければならない副搬送波グループを予め知っているため、副搬送波信号Ｙ(ｋ)を算出するために演算されなければならないバタフライ入・出力ポイントを事前に決めることができ、したがって、図７及び図８に示されているようにバタフライ演算が行われる。
したがって、受信システムにおいて自分に割り当てられたｃｏｍｂシンボルの副搬送波信号を復元するのにｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴを利用することにより、演算量の減少効果を得ることができる。
一方、送信システム２１０においてＯＦＤＭ送信信号を生成するためにはIＦＦＴ部２１４でIＦＦＴ演算を行うが、副搬送波をｃｏｍｂシンボルで構成して割り当てるようになれば、IＦＦＴ部の演算量を減少させることができる。
一般に、IＦＦＴ部演算はＦＦＴ部により行うが、演算方法は、ＦＦＴ部の入力端６０、７０に周波数領域の信号Ｘ(ｋ)の実数部と虚数部とを互いに変えた値を入力し、各ステージ別にバタフライ演算を行って、出力メモリ６１、７１から得られる出力値の実数部と虚数部をさらに変えれば、時間領域の信号ｘ(ｎ)が得られる。
図５のｒａｄｉｘ−２ ＤＩＦアルゴリズムを使用してIＦＦＴ部演算を行う場合の一実施の形態が、図９に示されている。
図９は、ＤＩＦアルゴリズムが適用されたIＦＦＴ部の信号フローチャートであって、図に示されているように、IＦＦＴ部２１４の入力端８０にｃｏｍｂシンボルａ８４を構成する副搬送波信号Ｘ(０)、Ｘ(８)、Ｘ(１６)及びＸ(２４)に該当する端子(０、８、１６及び２４番アドレスを有する端子)だけに周波数領域信号Ｘ(０)、Ｘ(１６)、Ｘ(８)及びＸ(２４)が入力され、余りの端子には、ナル(０）が入力される。出力信号として時間領域での副搬送波信号ｘ(０)ないしｘ(３１)を算出するために演算されなければならないバタフライ入・出力点が灰色円で表示されている。図９において、バタフライの２入力端子に全て「０」が入力される場合、バタフライ演算を行わないようにすれば、図９の入出力点のようにバタフライ演算が行われる。
ここでｃｏｍｂシンボルａ８４を構成する副搬送波信号Ｘ(０)、Ｘ(８)、Ｘ(１６)及びＸ(２４)は、図２の送信システム２１０から送信されるデータシーケンスが変調部２１１を介して複素数値にマッピングされ、副搬送波割り当て部２１２を介して当該データシーケンスの送信率に応じて４個の副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを割り当てて、各副搬送波信号に割り当てられ、周波数跳躍部２１３を介して前記副搬送波が時間スロットに沿って与えられたパターンにより周波数跳躍されてIＦＦＴ部２１４に入力される、一実施の形態の信号である。
ｃｏｍｂシンボルを周波数衝突なしで移動局に割り当てる方法は後述する。
図８は、時間領域信号ｙ(ｎ)が入力されてｃｏｍｂシンボルａの４個の周波数領域信号Ｙ(ｋ）が出力されることを示しており、これに対し図９は、ｃｏｍｂシンボルａに該当する４個の周波数領域信号Ｘ(ｋ)が入力されて、時間領域信号ｘ(ｎ)が出力メモリ８１に出力されることを示している。
図８と図９とを比較すれば、演算量が同一であるということが分かる。IＦＦＴ部演算を行う場合、バタフライの２つの入力値が全て０である場合には、バタフライ演算をせず、入力値が全て０でない場合だけにバタフライ演算を行うので、受信システム２３０においてｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴを適用する場合と同じ演算量で送信システム２１０のIＦＦＴ部演算を行うことができる。
上記の図８のＤＩＴ ＦＦＴ部の演算から図９のＤＩＦ IＦＦＴ部の演算が容易に理解できることと同様に、ＤＩＴアルゴリズムが適用されたIＦＦＴ部の信号流れは、図７のＤＩＦ ＦＦＴ部演算から容易に理解できるので、これ以上の説明は省略する。
したがって、ｃｏｍｂシンボルに副搬送波を割り当てれば、送信システム２１０で少ない演算量でIＦＦＴ部演算を行うことができるため、演算量を減少させることができる。
一方、本発明の一実施の形態に係るｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍は、従来のクラスタ方式の周波数跳躍とは異なり、副搬送波グループ間の周波数跳躍によって、周波数帯域ではｃｏｍｂシンボルの周波数オフセット６５が変わる。例えば、図７において、最初にｃｏｍｂシンボルの副搬送波としてグループａが割り当てられ、隣接副搬送波グループであるグループｂに周波数跳躍が行われる場合、周波数領域ではｃｏｍｂシンボルａからｃｏｍｂシンボルｂに周波数オフセットが変更される。
このように本発明の一実施の形態によれば、副搬送波グループ間に周波数跳躍が行われるため、互いに異なる副搬送波グループへの跳躍は以前時間スロットから割り当てられた副搬送波とは異なる副搬送波が割り当てられるということを常に保障する。
図１０は、本発明の一実施の形態によって１つの移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルが、隣接副搬送波グループに周波数跳躍を行うパターンを説明するための図であって、図１１は、本発明の一実施の形態によって１つの移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルがランダムに周波数跳躍を行うパターンを説明するための図である。図１０では、ある１つのｃｏｍｂシンボルの副搬送波グループが隣接副搬送波グループに周波数跳躍を行うパターンを示しており、図１１では、ｃｏｍｂシンボルの副搬送波グループがランダムに周波数跳躍を行うパターンを示している。ここでランダム一週波数跳躍パターンには、同じ周波数オフセットを有するようにする周波数跳躍パターンも含まれる。同じ周波数オフセットを有する周波数跳躍パターンは、実質的に周波数帯域で周波数跳躍を行わない場合で現れる。これは時間に応じて独立的な周波数オフセットを持たせることによって可能となる。
図に示されているように、副搬送波グループ間の周波数跳躍によって、周波数帯域ではｃｏｍｂシンボルの周波数オフセットが変わる。図１０と図１１の左側に副搬送波グループＹ(ｋ)と表示されたボックスは、図７で説明した副搬送波グループａ、副搬送波グループｂ、副搬送波グループｃ、...６３を示す。
図１０及び図１１に示されているように、本発明の一実施の形態によって隣接した副搬送波グループが構成するｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行っても、実質的に周波数帯域では隣接した周波数のｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行うことではなく、複雑なパターンで周波数跳躍を行うことになり、これは周波数跳躍にともなう周波数ダイバーシチ効果を上昇させるのに肯定的な要因として作用する。
一方、移動局の送信率が増加すれば、信号を送信するために要求される副搬送波グループの数が増加するので、ｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられて副搬送波間の間隔が減少する。図１２は、このような送信率の増加に応じてｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられて、周波数領域で副搬送波の配置が変化する過程を示している。
図１２は、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられる場合における周波数帯域で副搬送波配置の変化を説明するための図であって、副搬送波グループａが割り当てられた場合、ｃｏｍｂシンボルａのパターン９０と、副搬送波グループａに追加に副搬送波グループｂが割り当てられた場合、ｃｏｍｂシンボルａ及びｃｏｍｂシンボルｂが結合されたパターン９１と、副搬送波グループａ、ｂ及びｃが割り当てられた場合、ｃｏｍｂシンボルａ、ｃｏｍｂシンボルｂ及びｃｏｍｂシンボルｃが結合されたパターン９２と、副搬送波グループａ、ｂ、ｃ及びｄが割り当てられた場合、ｃｏｍｂシンボルａ、ｃｏｍｂシンボルｂ、ｃｏｍｂシンボルｃ及びｃｏｍｂシンボルｄが結合されたパターン９３を各々示している。
すなわち、最初に割り当てられた副搬送波グループが副搬送波グループａであり、送信率増加に比例して副搬送波グループｂ、副搬送波グループｃ、副搬送波グループｄが追加に割り当てられる場合、ｃｏｍｂシンボルの副搬送波間の間隔は減少する。
この時、１つの移動局に複数のｃｏｍｂシンボルが割り当てられる場合、当該複数のｃｏｍｂシンボルを構成する全体副搬送波の間隔は、もう等間隔でないこともあり得るし、これは複数のｃｏｍｂシンボルが有する周波数オフセットに依存する。
また、若し、最初に使用したｃｏｍｂグループがｃｏｍｂシンボルａではなく他の周波数オフセットを有するｃｏｍｂシンボルであれば、送信率増加に応じてｃｏｍｂシンボルが割り当てられることによって変化する副搬送波割り当てパターンは、図１２の場合とは異なるであろう。すなわち、最初に移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルがｃｏｍｂシンボルｂであり、順にｃｏｍｂシンボルｃ、ｃｏｍｂシンボルｄ、ｃｏｍｂシンボルａが追加に割り当てられる場合の副搬送波割り当てパターンは、明確に図１２の場合とは異なる。
図１３は、本発明の一実施の形態によってＤＩＦ方式のＦＦＴ部から隣接した副搬送波グループを算出するために必要なバタフライ部の演算量を説明するための図であり、図１４は、ＤＩＦ方式のＦＦＴ部から隣接していない副搬送波グループを算出するために必要なバタフライ部の演算量を説明するための図である。図１３と図１４は、２倍の送信率を持つために同じサイズを有する２つのｃｏｍｂシンボルを１つの移動局が割り当てられて使用する一実施の形態であって、ＦＦＴ部２３３での信号フローチャートを示している。
図１３は、本発明によって隣接した副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルを割り当てる場合を示している。これに対し、図１４は、隣接していない副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルを割り当てた場合を示すものであって、図１３の本発明の一実施の形態によって隣接した副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルを割り当てる場合の優位性を比較説明するための図である。
図１３及び図１４において、点線で満たされたボックス１２２、１３２は、追加割り当てられたｃｏｍｂシンボルにより追加に必要となる演算量を示す。
図１３に示されているように、副搬送波グループａ１２０のｃｏｍｂシンボルと隣接した副搬送波グループｂ１２１のｃｏｍｂシンボルを1つの移動局に割り当てるようになれば、少ない演算量１２２だけが追加に必要となることが分かる。この場合、隣接した副搬送波グループに該当するｃｏｍｂシンボルａ１２３及びｃｏｍｂシンボルｂ１２４の副搬送波は、周波数領域では隣接したことでなく均一間隔で隔離されて配置されている。
これに対し図１４は、隣接しない副搬送波グループａ１３０のｃｏｍｂシンボルと副搬送波グループｅ１３１のｃｏｍｂシンボルを1つの移動局に割り当てた場合を示している。図１４に示されているように、追加の副搬送波グループｅ１３１信号を求めるためのバタフライ演算増加量１３２が図１３での演算増加量１２２より大きいということが分かる。
したがって、送信率の増加により割り当てる副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルを増加させる場合、隣接した副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルを追加に割り当てれば、隣接しない副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルを割り当てる場合より演算量を減少させることができる。
図１５は、本発明の一実施の形態によって互いに異なるサイズの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルがセル内の複数の移動局に割り当てられて、同じサイズの隣接した副搬送波グループに周波数跳躍を行うパターンを説明するための図であって、1つの副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルが隣接副搬送波グループのｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行うパターンの例を示している。図において、横軸は時間スロットを示し、縦軸は副搬送波グループを示す。図１Ａの場合とは異なり、縦軸は副搬送波グループを示していることに注意して図を理解しなければならない。
図に示されているように、互いに異なる移動局に異なるｃｏｍｂシンボルを割り当て、セル内の全ての移動局に同じパターンで周波数跳躍を行うようにすれば、この副搬送波グループは、全て隣接ｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行うため、常に重ならないように周波数跳躍を行う。したがって、セル内の移動局間の干渉を防止できる。
図１５は、送信されるデータの種類に応じて割り当てられたｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の数が異なる場合を例にして示している。図において、少ない数(例えば、４個)の副搬送波からなる副搬送波グループがａ１、ｂ１、ｃ１などであり、多くの数(例えば、６４個)の副搬送波からなる副搬送波グループがａ２、ｂ２、ｃ２などである。ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の数をｃｏｍｂシンボルのサイズといえば、音声信号や制御信号のような短いパケットのデータ信号に対しては小さなサイズのｃｏｍｂシンボルが割り当てられ、高い送信率を要求する信号に対しては、大きいサイズのｃｏｍｂシンボルが割り当てられることが適切である。
この場合、小さなサイズのｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループ(例えば、４個)ａ１、ｂ１、ｃ１などを１つの副搬送波グループ群に設定し、大きなサイズのｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループ(例えば、６４個)ａ２、ｂ２、ｃ２などをさらに他の副搬送波グループ群に設定して、ｃｏｍｂシンボルの割り当て及び周波数跳躍パターンを決定する過程で同じサイズを有する副搬送波グループ群内だけで割り当て及び周波数跳躍を行うことによって、ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化できる。
送信されるデータの属性に応じてｃｏｍｂシンボルのサイズをどのように決定するかはシステム条件、サービスの種類などを考慮しなければならないし、システム設計者によって変わることができるものであって、本発明の一実施の形態は、図１５に示された２つの副搬送波グループ群の場合に限定されないものと理解されなければならない。
一方、本発明の一実施の形態によれば、同じサイズのｃｏｍｂシンボル間、すなわち割り当てられたｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループの群内だけで周波数跳躍を行う。すなわち、同じサイズであるが周波数オフセットを異なるようにするｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行い、これに伴いｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化できる。
図１６Ａないし図１６Ｄは、本発明の一実施の形態によって１つの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図であり、図１７Ａないし図１７Ｄ及び図１８Ａないし図１８Ｄは、２つのｃｏｍｂシンボルを割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図であって、２以上のｃｏｍｂシンボルが１つの移動局に割り当てられた場合を例示的に説明するための図である。
図１６は、副搬送波グループのサイズが４すなわち、ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の数が４である時、周波数跳躍パターン(副搬送波グループａ→ｂ→ｃ→ｄの順に跳躍)に応じてＤＩＦアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部の信号フローチャートであって、時間スロットに沿って図１６Ａ、図１６Ｂ、図１６Ｃ及び図１６Ｄに区分し示した。
図１７は、送信量の増加により同じサイズを有する２個のｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターン(副搬送波グループ(ａ、ｂ)→(ｂ、ｃ)→(ｃ、ｄ)→(ｄ、ｅ)の順に跳躍)に応じてＤＩＦアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部の信号フローチャートであって、時間スロットに沿って図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃ及び図１７Ｄに区分し示した。
このようにｃｏｍｂシンボルを追加に割り当てる場合、周波数跳躍の最小単位を最初割り当てられたｃｏｍｂシンボルのサイズに設定することによって、周波数跳躍によって副搬送波の間隔を変化させてＦＦＴ演算量を減少させ、かつ周波数ダイバーシチを増加させることができる。
なお、本発明の一実施の形態によれば、図１８での様に、周波数跳躍の最小単位を２つの副搬送波グループの和のサイズとする(副搬送波グループ(ａ、ｂ)→(ｃ、ｄ)→(ｅ、ｆ)→(ｇ、ｈ)の順に跳躍)。すなわち、1つの移動局に総ｉ個の副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、当該ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍の最小単位は、ｉ個の副搬送波グループを構成する副搬送波の個数に設定される。
図１８に示すように、ｃｏｍｂシンボルを追加に割り当てて周波数跳躍を行う場合、時間スロットに沿って演算が必要なバタフライの数、すなわち演算量が同一であることが分かる。この時、上記したように、副搬送波グループに該当する実際副搬送波配置はｃｏｍｂシンボルに基づく。
一般に、ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算効率を上げるため、割り当てられた副搬送波グループの最大数単位で周波数跳躍を行うことを数式で表すと、数式６のようになる。
数式６
Ｇ＝（ｇｎ＋Ｐ（ｌ）×ｉ）ｍｏｄＮｃ
Ｇ ：時間スロットｌでのグループ番号
Ｐ（ｌ） ：周波数跳躍パターン関数
ｉ ：割り当てられたグループの数
ｇｎ ：最初時間スロットにおけるグループ番号
例えば、図１８において、グループａ、グループｂ、グループｃなどが順次的にグループ０、グループ１、グループ２などのように対応されるグループ番号が割り当てられており、最初割り当てられた副搬送波グループの番号をｇｎとすれば、上記数式６に表われた通り、周波数跳躍パターン関数Ｐ（ｌ）に応じて番号Ｇの副搬送波グループに周波数跳躍を行うものの、周波数跳躍単位は、移動局に割り当てられた副搬送波グループの和のサイズとなる。
一方、上述したように、ｃｏｍｂシンボルの割り当て及び周波数跳躍パターンを決定する過程において同じサイズを有する副搬送波グループ群内だけで割り当て及び周波数跳躍を行うものの、割り当てられた副搬送波グループの最大数単位で周波数跳躍を行うことによって、ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化すると同時に割り当てられた副搬送波間の間隔を変化させることによって、周波数ダイバーシチ効果を増大させることができる。
図１９は、図１８の周波数跳躍を周波数帯域で示したものであって、図１９は、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられて２つの副搬送波グループが周波数跳躍を行う場合、周波数帯域で副搬送波の間隔変化を説明するための図である。
すなわち、時間スロット１(図１８Ａ)から割り当てられた副搬送波は図１９の参照番号３００と同じであり、時間スロット２(図１８Ｂ)では参照番号３０１、時間スロット３(図１８ｃ)では参照番号３０２、時間スロット４(図１８d)では参照番号３０３と同じである。
図１９に示されているように、図１８に示された周波数跳躍の場合、副搬送波間の間隔が変わることが分かる。このように周波数跳躍に応じて副搬送波間の間隔が変わるようにして、周波数ダイバーシチ効果をさらに得ることができる。
図２０は、本発明の一実施の形態によって４個の副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルがセル内の複数の移動局に割り当てられてランダムに周波数跳躍を行うパターンの例を説明するための図であって、送信量増加により図に示されたように隣接した副搬送波グループを追加に割り当ててｃｏｍｂシンボルを構成すれば、ランダムに周波数跳躍を行っても上記で説明した理由でｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算上の利点を良く生かすことができる。
一方、図２０では、図１５で説明された通り、同一個数の副搬送波からなる副搬送波グループ群を設定して、ｃｏｍｂシンボル割り当て及び周波数跳躍パターン決定過程で割り当てようとする同一サイズを有する副搬送波グループ群内だけで割り当て及び周波数跳躍が行われる場合が示されている。
すなわち、参照番号１８２及び１８３のサイズを有するｃｏｍｂシンボルを割り当て、周波数跳躍を行おうとする場合、a１、b１、ｃ１及びｄ１からなった副搬送波グループ群内だけでｃｏｍｂシンボル割り当て及び周波数跳躍が行われ、参照番号１８０及び１８１のサイズを有するｃｏｍｂシンボルを割り当て、周波数跳躍を行おうとする場合、a２、b２、ｃ２及びｄ２からなる副搬送波グループ群内だけでｃｏｍｂシンボル割り当て及び周波数跳躍が行われることである。
一方、全ての移動局が独立的な周波数跳躍パターンを有するようにするか、同一セル内の全ての移動局が同じ周波数跳躍パターンを有するようにすれば、セル内の移動局間の干渉を除去でき、これに対しｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンを基地局ごとに互いに異なるようにすることによって、別の周波数割り当て制御が必要なしでセル間の干渉を平均化させることができる。すなわち、ある1つの時間スロットでは隣接セルが偶然に同じ周波数を使用することができるが、セルごとに互いに異なる周波数跳躍パターンを有するので、セル間の干渉を移動局に平均化させる効果をもたらして、1つの移動局に作用する干渉の大きさを減少させることができる。
図２１はセル配置図であり、図２２Ａないし図２２Ｇ及び図２３Ａないし図２３Ｇは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。図２１のようなセルラ環境で各セルごとに互いに異なる周波数跳躍パターンを使用する場合、適切な周波数跳躍パターンの実施例が図２２Ａないし図２２Ｇ及び図２３Ａないし図２３Ｇに各々示されている。
図２２と図２３において、ｙ軸の最も上側の副搬送波グループが副搬送波グループａを表し、下方の順に副搬送波グループｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐを順に表し、ｘ軸は時間スロットを表す。
図２２ＡはセルＡに設定された周波数跳躍パターンであって、副搬送波グループａからｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐの順、すなわち順次的に隣接した副搬送波グループに跳躍するパターンである。図２２ＢはセルＢに設定された周波数跳躍パターンであって、副搬送波グループａからｃ、ｅ、ｇ、ｉ、ｋ、ｍ、ｏ、ｐの順、すなわち１つの副搬送波グループを飛ばして隣接した副搬送波グループに跳躍するパターンである。図２２Ｃないし図２２Ｇでも副搬送波グループを飛ばして周波数跳躍を行うパターンが示されている。すなわち、跳躍方向は同じで跳躍間隔を異なるようにすることによって、互いに異なる周波数跳躍パターンをセルＡ(図２２Ａ)ないしセルＧ(図２２Ｇ)に設定する。
図２３において、セルＡに設定された周波数跳躍パターン(図２３Ａ)、セルＣに設定された周波数跳躍パターン(図２３Ｃ)、セルＥに設定された周波数跳躍パターン(図２３Ｅ)及びセルＧに設定された周波数跳躍パターン(図２３Ｇ)は、各々セルＡに設定された周波数跳躍パターン(図２２Ａ)、セルＢに設定された周波数跳躍パターン(図２２Ｂ)、セルＣに設定された周波数跳躍パターン(図２２Ｃ)及びセルＤに設定された周波数跳躍パターン(図２２Ｄ)と同一である。
反面、セルＢに設定された周波数跳躍パターン(図２３Ｂ)は、最下位副搬送波グループである副搬送波グループｐから逆順の隣接副搬送波グループに跳躍するパターンであり、セルＤに設定された周波数跳躍パターン(図２３Ｄ)は、副搬送波グループｐから逆順に1つ飛ばして、隣接した副搬送波グループに跳躍するパターンである。すなわち、シフト間隔を異なるようにし方向も変えることによって、互いに異なる周波数跳躍パターンを作って割り当てた。
このような周波数跳躍パターンを使用する場合、各セル間に同じ周波数を使用する確率を最小化できるため、セル間の干渉を減少させることができる。
例えば、図２２Ａの周波数跳躍パターン１及び図２２Ｂの周波数跳躍パターン２を述べると、次の通りである。但し、セルはＡとＢの２つのみを考慮する。周波数跳躍パターン１とパターン２は、時間スロットに沿ってシフトする方向は同じであるが、パターン１は隣接グループにシフトする反面、パターン２は１つのグループを飛ばして跳躍するという点が異なる。
全体副搬送波グループの数をＮｇ、周波数跳躍周期をＮｈとすれば、１つの週波数跳躍周期の間使用できる副搬送波グループの数は、Ｎｇ＊Ｎｈ個となる。各ユーザが１つの副搬送波グループのみを割り当てられるとすれば、１つのセルにおいて多重接続できるユーザの数はＮｇとなる。
最初時間スロットにおいて、ｙ軸(副搬送波グループ)に最も上位に位置する副搬送波グループをグループ０と定義し、下方の順にグループ１、２、３、...、Ｎｇ‐１と定義する。すなわち、全体グループをグループ０からグループＮｇ-１まで定義する。そして最初時間スロットにおいて、グループｕを割り当てられるユーザをユーザｕと定義する。
周波数跳躍パターン１を使用するセルＡにはＮｇ名のユーザがあり、周波数跳躍パターン２を使用するセルＢには最初時間スロットにおいて割り当てられた副搬送波グループがグループ０である１人のユーザだけがいる場合には、セルＢによってセルＡに干渉として作用するグループの数は、周波数跳躍パターン１周期の間Ｎｈとなる。セルＡには全ての副搬送波グループが全部使われているため、セルＢで用いられる副搬送波グループの数だけが互いに重なるようになるためである。セルＡの各ユーザに干渉として作用する副搬送波グループの数は平均的にＮｇ/Ｎｈである。
しかし、干渉として作用するグループの数は整数であるため、ＮｇとＮｈによってセルＡの各ユーザごとに干渉として作用するグループの数は少し変わることができる。すなわち、セルＡの各ユーザとセルＢの１人のユーザとの間に互いに重なる副搬送波グループの数は、ＮｇとＮｈによって変わる。したがって、セルＢにおいて周波数跳躍パターン２を使用し、１人のユーザが最初時間スロットにおいて割り当てられた副搬送波グループがグループ０である場合、セルＡのユーザｕに重なる副搬送波グループの数は、数式７の条件を満足する時、(ｉ＋１)回重なる。
数式７
ｉＮｇ＋ｕ＜Ｎｈ ＜（ｉ＋ｌ）Ｎｇ＋ｕ
ｉ＝０，１，２，...
ｕ＝０，１，２，...，Ｎｇ−１
図２３の周波数跳躍パターンを例にして説明すれば次の通りである。セルＡには図２３Ａの周波数跳躍パターン１を使用し、セルＢには図２３Ｂの周波数跳躍パターン２を使用し、余りの条件は上記例と同じケースに対して考慮する。
周波数跳躍パターン１と２とは、時間スロットに沿ってシフトする方向が異なる。セルＡにはＮｇのユーザがおり、セルＢには最初時間スロットにおいて割り当てられる副搬送波グループがグループＮｇ‐１である１人のユーザがいるとすれば、周波数跳躍の一周期の間、セルＢの一人のユーザによってセルＡに干渉として作用するグループの数はＮｈとなる。これは上記例と同じ結果である。すなわち、セルＡの全てのユーザに対して全体的に干渉されるグループの数はＮｈで同一である。
しかし、セルＡの各ユーザ別に考慮すれば、上記例とは異なる。
Figure 2006504324
 数式８の条件を満足し、かつＮｇが２z+１(但し、ｚは整数)である場合、セルＡのユーザｕ＝２ｍ(但し、ｍ＝０,１,２,...,(Ｎｇ-１)/２）は(ｉ＋１)回重なるようになり、数式８の条件を満足し、かつＮｇが２zである場合、セルＡのユーザｕ＝２ｍ(但し、ｍ＝０,１,２,...,Ｎｇ/２-１)は０回重なる。
数式９
Ｎｇ＋ｉＮｇ−ｍ＜Ｎｈ＜Ｎｇ＋（ｉ＋１）Ｎｇ−ｍ
ｉ＝０，１，２，...
数式９の条件を満足し、かつＮｇが２z+１である場合、ユーザｕ＝２ｍ＋１(但し、ｍ＝０,１,２,...,(Ｎｇ-３)/２)である場合には(ｉ＋１)回重なる。
Figure 2006504324
数式１０の条件を満足し、かつＮｇが２zである場合、ユーザｕ＝２ｍ＋１(但し、ｍ＝０,１,２,...,Ｎｇ/２-１)である場合には(ｉ＋１)回重なる。
図２２及び図２３において説明したセル内部及びセル間の周波数跳躍パターンは、本発明の他の技術的特徴等と必ず結びついて具現される必要はないものと理解されなければならない。すなわち、本発明に係るｃｏｍｂシンボル割り当て及び周波数跳躍の技術的な特徴だけでも、本発明に係る周波数ダイバーシチ効果及びＦＦＴ部の演算量減少効果は発揮でき、図２２及び図２３において説明したセル内部及びセル間の周波数跳躍パターンは、追加的にセル間の干渉最小化及びセル内の移動局間の干渉防止の効果を有するものであるから、図２２及び図２３において説明したセル内部及びセル間の周波数跳躍パターンは、本発明の他の技術的特徴等と必ず結びついて具現される必要はないものである。
図２４は、パイロット信号の配置を示す図であって、チャネルまたは同期部推定のためのＯＦＤＭシステムのパイロット信号の配置例を示している。本発明の詳細な説明では、パイロット信号は、制御するための信号の中でデータ信号と共に送信され、全てのユーザに必要な信号及びチャネル推定のための信号を含む意味として使用する。
一般に、このようなパイロット信号２１００は、全体周波数帯域にわたって同じ間隔で配置されるため、本発明のデータ送信のために定義したｃｏｍｂシンボルと同一であるため、上述した具現方法をそのまま適用することができる。
すなわち、パイロット信号２１００を時間スロットに沿って周波数跳躍を行わずに固定された１つのｃｏｍｂシンボルと見做し、受信システム２３０で該当副搬送波だけをｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴを利用して処理することによって、全体帯域に対するチャネル情報を少ない演算量で得ることができる。
このようなチャネル情報は、信号復元の時、全ての移動局に必要であるため、全ての受信システム２３０においてパイロット信号２１００に該当するｃｏｍｂシンボルと移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルのみをｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ処理することによって、最小の電力で具現化することができる。
一方、パイロット信号は全ての移動局に必要なので、最小の演算量で得ることのできるｃｏｍｂシンボルにパイロット信号が割り当てられることが好ましい。
表３は最小の演算量を有するｃｏｍｂシンボルを求めるために、各ｃｏｍｂシンボル別に必要な演算量を表している。この表では、ＦＦＴ部の全体副搬送波数Ｎが２０４８であり、ｃｏｍｂのシンボル数Ｎｃが１６であり、ｃｏｍｂシンボル当たりに割り当てられた副搬送波数Ｎｓが１２８である場合を例にして、各ｃｏｍｂシンボル別に必要な複素数の和と複素数の乗算の演算量を比較し示す。表３において、ｃｏｍｂと表現されたａ,ｂ,...,ｐは、図７のＦＦＴ部２３３の出力メモリ６１に格納される副搬送波グループａ,ｂ、...,ｐを意味する。
Figure 2006504324
上記表３において、ｃｏｍｂシンボルが下方に行くほど、要求される複素数積の数が増加することが分かる。したがって、複素数積の数が最も小さなｃｏｍｂシンボル、すなわち出力メモリの０番アドレスに格納された副搬送波を含む副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルから順次的に優先順位を定めてパイロット信号を割り当て、周波数数跳躍を行わないと、全ての移動局がチャネル情報を得るために必要な演算量が最小となる。すなわち、必要なパイロット信号の数に応じてｃｏｍｂシンボルを割り当てるものの、選定される優先順位は出力メモリの０番アドレスに格納された副搬送波を含むｃｏｍｂシンボルから次に少ない番号のアドレスに格納された副搬送波を含むｃｏｍｂシンボルの順にする。図７を例とすれば、ｃｏｍｂ a、ｃｏｍｂ b、...の順次的な順に優先順位が決定される。割り当てられなければならないパイロット信号が複数である場合、前記決定された優先順位によってパイロット信号が割り当てられて移動局に送信される。
図２５は、本発明の一実施の形態によってパイロット信号のために割り当てられた副搬送波グループとデータ信号のために割り当てられた副搬送波グループとの周波数跳躍を説明するための図であって、図２５では、副搬送波グループａ１をパイロット信号に割り当てた場合の一例を示している。パイロット信号２３００は、時間スロットに沿って周波数跳躍を行わず、常に副搬送波グループａ１に割り当てられており、データ信号２３０１、２３０２は与えられたパターンにより時間スロットに沿って周波数跳躍を行う。すなわち、全ての移動局は、常に副搬送波グループａ１のパイロット信号２３００と自分に割り当てられたｃｏｍｂシンボルのみを受信システム２３０でｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴを行って、チャネル及び同期化情報と送信されたデータとを得る。この時、副搬送波グループに該当する実際副搬送波はｃｏｍｂシンボルで配置され、、副搬送波グループの周波数跳躍は、実際他の周波数オフセットを有するｃｏｍｂシンボルへの周波数跳躍を意味する。
以上では全体使用可能帯域にわたって所定間隔に分布した副搬送波グループであるｃｏｍｂシンボルを移動局に割り当て、周波数跳躍を行う技術について説明した。
本発明の一実施の形態によれば、ｃｏｍｂシンボルをトリー(ｔｒｅｅ)構造で構成して、動的に副搬送波資源すなわちｃｏｍｂシンボルが割り当てられることができる。
以下では、トリー構造で構成された副搬送波資源を移動局に割り当てる技術について説明する。
図２６は、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルをトリー構造で構成してｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図である。
図２６は、本発明の一実施の形態によって、全体使用可能帯域の副搬送波個数Ｎとｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の個数Ｎsとが２の指数形態である時、ｃｏｍｂシンボルをトリー構造で構成し、１つのセルでトリー構造によってｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図であって、図に示されているように、全体使用可能帯域の副搬送波の個数がＮ＝２ｎである場合、ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の個数Ｎｓが１，２，４，...，２ｎであるトリー構造で構成する。このような構成にともなうｃｏｍｂシンボルを上記数式２によって表した。但し、以下では周波数インデックスであるｋが区分される必要がない時は省略する。
図２６のトリー構造において、最も上位ノードにあるｃｏｍｂシンボルＸ１，０がの２ｎ個の副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルであり、Ｘ１，０は２ｎ−１個の副搬送波から構成されたｃｏｍｂシンボルＸ２，０とＸ２，１とからなる。
すなわち、２ｎ−ａ個の副搬送波からなり、かつ周波数オフセット(Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆｆｓｅｔ)がｂであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ ，ｂは、２ｎ−ａ−１個の副搬送波からなり、かつ周波数オフセットが各々ｂとｂ＋２ａであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ−１ ，ｂとＸ２ ａ−１ ，ｂ＋２ ａとからなる。
このように全体使用可能帯域の副搬送波の個数がＮ＝２ｎである環境において、Ｎｓ(Ｎｓ＝１，２，４，...，２ｎ、ｎは任意の整数)個の副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルをノードとして有するトリー構造Ｔ２ ｎが図２６に示されている。
例えば、トリー構造Ｔ２ ｎにおいて、２つのｃｏｍｂシンボルＸａ，ｂとＸｃ，ｄとがある時(ａ≠ｃ)、Ｘａ，ｂがＸｃ，ｄの上位ノードであれば、Ｘａ，ｂとＸｃ，ｄとを含む。すなわち、Ｘｃ，ｄ（ｋ）＝１であればＸａ，ｂ（ｋ）＝１である。
反面、Ｘａ，ｂがＸｃ，ｄの上位ノードでなければ、Ｘａ，ｂとＸｃ，ｄとは直交する。すなわち、Ｘｃ，ｄ（ｋ）＝１であればＸａ，ｂ（ｋ）＝０であり、Ｘｃ，ｄ（ｋ）＝０であればＸａ，ｂ（ｋ）＝１である。
したがって、全体ｃｏｍｂシンボルの集合｛Ｘ１，０，Ｘ２，０，Ｘ２，１，...，Ｘ２ ｎ ，０，...，Ｘ２ ｎ ２ ｎ −１｝をトリー構造Ｔ２ ｎで構成し、移動局の要求データ送信率に応じて使用可能なｃｏｍｂシンボルを割り当て、割り当てられたｃｏｍｂシンボルとその下位ノードにあるｃｏｍｂシンボルが全て使用されたものと設定し、ｃｏｍｂシンボルの割り当てが解除されれば、該当ｃｏｍｂシンボルとその下位ノードにあるｃｏｍｂシンボルが全て使用可能なものと設定することによって、全体使用可能帯域の副搬送波の個数がＮ＝２ｎである環境において、Ｎｓ(Ｎｓ＝１，２，４，...，２ｎ、ｎは任意の整数)個の副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを周波数衝突なしで移動局に割り当てることができる。
一方、ＯＦＤＭＡシステムでは送信端や受信端でフィルタ具現などの理由で、ナル搬送波(ｎｕｌｌ ｃａｒｒｉｅｒ)を利用するようになるため、実際データを載せることのできる副搬送波の個数は２の指数形態でない場合もある。
このような場合には、図２６のトリー構造を構成してｃｏｍｂシンボルを割り当てる一方、ナル搬送波に対応されるデータの位置を予め知ることができるため、データをシフトするか、穿孔(ｐｕｎｃｔｕｒｉｎｇ)して送信することができる。
図２７Ａは、本発明の一実施の形態によってナル搬送波に対応されるデータを穿孔して、データの送信率に損失がないようにデータを送信する方法を説明するための図である。
図２７Ａは、全体副搬送波の個数Ｎが任意の定数であり、ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の個数Ｎｓが２の指数形態でない時、ｃｏｍｂシンボルをトリー構造で構成し、1つのセルでトリー構造に応じてｃｏｍｂシンボル資源を割り当てるものの、ナル搬送波に該当するデータを穿孔して送信する方法を説明するための図であって、移動局に２つの副搬送波を有するｃｏｍｂシンボルが割り当てられて周波数跳躍を行う例示図である。参照番号３０００ないし３０１１が送信されるデータである時、ナル搬送波に対応するデータ３００４及び３００８は、穿孔されて実際には送信しない。データが穿孔されて送信されるため、ナル搬送波がない場合とデータ送信率は同一であり、穿孔されたデータは受信端のエラー訂正符号の復号過程で復元できる。
図２７Ｂは、本発明の一実施の形態によってナル搬送波に対応されるデータをシフトして、データ損失がないように送信する方法を説明するための図である。
図２７Ｂは、全体副搬送波の個数Ｎが任意の整数であり、ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波の個数Ｎｓが２の指数形態である時、ｃｏｍｂシンボルをトリー構造で表し、1つのセルでトリー構造に応じてｃｏｍｂシンボル資源を割り当てるものの、ナル搬送波に該当する位置にナルデータを挿入し送信する方法を説明するための図であって、移動局に２つの副搬送波を有するｃｏｍｂシンボルが割り当てられて周波数跳躍を行う例示図である。参照番号３０００ないし３００９が送信されるデータである時、ｃｏｍｂシンボルの初期位置と跳躍パターンは送信端で既に知っているので、ナル搬送波にナルデータを挿入し、本来ナル搬送波に対応するデータをシフトして、次のデータを載せることができる副搬送波に移動させて送信する。
本発明によれば、図２７Ａと図２７Ｂを介して開示された方法が適切に組合わせられることも排除しない。
図２８Ａと図２８Ｂは、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルを多重トリー構造で構成してｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図である。
図２８Ａと図２８Ｂは、本発明の一実施の形態によってＮ´‐ポイントＦＦＴが利用され、全体使用可能帯域の副搬送波個数Ｎが２の指数形態でない時、ｃｏｍｂシンボルを多重トリー(Ｍｕｌｔｉｐｌｅ-ｔｒｅｅ)構造で構成し、1つのセルで多重トリー構造に応じてｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図である。
全体使用可能帯域の副搬送波個数Ｎが２ｎ-１<Ｎ<２ｎであれば、
Figure 2006504324
 である。
このような場合ｉ＝０，...，ｎ、に対しトリーＴ２ ｉを全て
Figure 2006504324
 個で構成することによって、副搬送波の個数Ｎに対した多重トリーを構成できる。
図２８Ａは、Ｎ´＝２０４８でありＮ＝１７９２である場合、ａ１０＝１，ａ８＝２，ａ７＝２(余りａｉ＝０)にして、ＳＴ１＝Ｔ１０２４，ＳＴ２＝ＳＴ３＝Ｔ２５６，ＳＴ４＝ＳＴ５＝Ｔ１２８(２７＝１２８、２８＝２５６、２１０＝１０２４)すなわち５個のサブトリーから構成された多重トリーの例示図である。
図２８Ｂは、Ｎ´＝２０４８でありＮ＝１７９２である場合、ａ７＝１４(余りａｉ＝０)にして、ＳＴｉ＝Ｔ１２８，（ｉ＝１，...，１４） (２７＝１２８)すなわち１４個のサブトリーから構成された多重トリー例示図である。
ここで、互いに異なるサブトリーのノードに該当するｃｏｍｂシンボルを区分するため、数式２の定義を次の数式１１のように再定義する。
Figure 2006504324
 但し、
stはサブトリーインデックスであり、
Ｋｓｔはサブトリーの開始周波数インデックスであり、
ｐ＝０，１，...，（Ｎｓｔ／Ｎｃ）−１(Ｎｓｔはサブトリーの副搬送波の数)であり、
ｑ＝０，１，...，Ｎｃ−１
である。
図２８Ａ、図２８Ｂ及び数式１１から互いに異なるサブトリーのノードに該当するｃｏｍｂシンボルは互いに直交することが明確に分かる。したがって、図２６を介して開示された方法を各々のサブトリーに適用して周波数資源を割り当てることによって、複数の副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを周波数衝突なしで複数の移動局に割り当てることができる。
また、
Figure 2006504324
 が大きい場合、サブトリーの個数を低減するために、全体使用可能帯域の副搬送波個数Ｎを
Figure 2006504324
 と定義するものの、
Figure 2006504324
 が小さくなるように設定する一方、ナル搬送波に対応するデータは、図２７Ａや図２７Ｂを介して開示された方法にしたがって穿孔するか、シフトして送信できる。
一方、周波数帯域別に適応変調が可能にするため、Ｎ個の副搬送波からなる全体周波数帯域をＭ個の連続した副搬送波からなるサブバンド(ｓｕｂ‐ｂａｎｄ)に分けて構成し、移動局や基地局のＦＦＴ演算量を低減するため、各サブバンド毎にＮ/Ｍ‐ポイントＦＦＴを各々使用することができる。この場合、各サブバンド内の副搬送波をｃｏｍｂシンボルのトリー構造で構成し、このようなトリー構造をサブトリーとして含む多重トリーの全体周波数帯域で構成することによって、ｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる過程において、1つまたは複数のサブバンドにある任意の大きさの副搬送波を移動局に割り当てて、移動局におけるＦＦＴ演算量を低減することができる。
図２８Ｃは、Ｎ＝２０４８、Ｍ＝８である場合であって、各サブバンド毎に２５６(＝２０４８/８)-ＦＦＴを使用する場合、ＳＴｉ＝Ｔ２５６，（ｉ＝１，...，８）の８個のサブトリーを含む多重トリーの例示図である。
ここでナル搬送波がある場合には、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２８Ａ及び図２８Ｂを介して開示された方法が適用されることができる。
このように、全体使用可能帯域に存在するＮ個の副搬送波をＭ個のサブバンドに分割し、各サブバンドに対して構成されるｃｏｍｂシンボルサブトリーを含む多重トリーの全体周波数帯域で構成することによって、ｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる過程において、1つまたは複数のサブバンドにある任意の大きさの副搬送波を移動局に割り当て、サブバンド単位で周波数跳躍を行わせることによって、周波数帯域別に適応変調が可能にすることができる。この場合、各サブバンドに属する副搬送波の数(Ｎ/Ｍ)に対しＦＦＴ演算が行われるので、演算量を減少させることができる。
一方、移動局の要求データ送信率に応じて任意の正の整数Ｎｒ(≠２ｎ)個の副搬送波を移動局に割り当てる場合、２の指数形態でない副搬送波個数Ｎｒに対して、
Figure 2006504324
 であるｃｉ，ｃｉ＝０or１，ｉ＝０，...，ｎが定義され得るので、ｃｉ＝１，ｉ＝０，...，ｎに対して全て
Figure 2006504324
 のｃｏｍｂシンボルＸ２ ｎ−ｉ ，ｄｉからなり、副搬送波の個数Ｎｒを有するｃｏｍｂシンボル集合を移動局に割り当てることができる。
図２８Ａないし図２８Ｃを介して開示された場合のように、全体副搬送波を多重トリー構造で表した場合にも、任意の副搬送波の個数Ｎｒを有するｃｏｍｂシンボル集合を移動局に割り当てることができる。
また、周波数ダイバーシチを得るため、ｃｉ＝１，ｉ＝０，...，ｎである各々のｉを全てのサブトリーから均一に抽出(ｐｉｃｋ ｕｐ)できる。また、受信端でｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化するため、可能な場合に限って、複数のサブトリーから抽出したｃｏｍｂシンボル
Figure 2006504324
 が
Figure 2006504324
 が一定になるようにして同じ周波数間隔を有するようにし、任意の隣接した２つのサブトリーから抽出したｃｏｍｂシンボルの各終端周波数の間隔がｃｏｍｂシンボルの間隔と同じくなるように優先的に割り当てることができる。
図２９は、図２８Ａの多重トリー構造において、３５２個の副搬送波を1つの移動局に割り当てる例を示した図である。３５２＝２５６＋６４＋３２である。このサブトリーを各々サブトリー１、サブトリー３及びサブトリー５に割り当てる。次いで、同じ周波数間隔のｃｏｍｂシンボル集合を割り当ててｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化する。
図３０は、セル内の全てのｃｏｍｂシンボルが１つの周波数跳躍パターンに応じて周波数領域から跳躍して、互いに異なるサイズのｃｏｍｂシンボル間の衝突が発生せずに周波数跳躍を行う方法を説明するための図である。
図３０は、図２６、図２８Ａ、図２８Ｂ、図２８Ｃを介して開示された方法により、1つのセルで複数の移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルを周波数領域から直交跳躍させる方法を説明するための図である。
セル内の移動局に割り当てられるｃｏｍｂシンボルがそのサイズによって所定の群に区分される場合には、図１５と図２０で説明された方法により、受信端でｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化できる。
しかし、移動局が割り当てられた任意サイズのｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループと同じサイズを有する副搬送波グループ群内だけで跳躍しなくても、直交跳躍及びｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量ｍｐ最小化要求を満足させることができる。
図２６ないし図２９を介して開示された方法により、セル内の移動局に割り当てられた、直交性を満たす多様なサイズのｃｏｍｂシンボルの中で、任意のｃｏｍｂシンボルＸａ，ｂ（ｋ）の時間lでの周波数跳躍パターンを表す周波数表示(ｉｎｄｉｃａｔｏｒ)関数Ｙａ，ｂ（ｋ；ｌ）は、次のように定義される。
数式１２
Ｙａ，ｂ（ｋ；ｌ）＝Ｘａ，ｂ（（ｋ＋Ｐ（ｌ））ｍｏｄＮ）
但し、
Ｐ(ｌ)(０≦Ｐ(ｌ)≦Ｎ)は、時間lに応じるセル内のｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンであり、
Ｎは、全体副搬送波の個数
である。
数式１２のＹａ，ｂ（ｋ；ｌ）によってデータを送信して周波数跳躍を行う。図３０は、全体副搬送波数が１６個である時、図２６の方法によって３１００にＸ８，１、３１０１にＸ４，２、３１０２にＸ４，０、３１０３にＸ８，７を割り当て、周波数跳躍パターンがＰ（ｌ）＝０，７，１３，３，９，２，...である時、数式１２によるｃｏｍｂシンボルの時間にともなう周波数跳躍パターンを示している。
図２９と数式１２から分かるように、1つのセルにおいて割り当てられた全てのｃｏｍｂシンボルが１つのパターンに応じて周波数領域から跳躍するため、初期に割り当てられたｃｏｍｂシンボルが直交性を満足すれば、セル内の割り当てられた全てのｃｏｍｂシンボルは、跳躍パターンに関係なく常に直交性を満たす。
また、Ｙａ，ｂ（ｋ；ｌ）は常にＸａ，ｂ’（ｋ）の形態で表すことができるので、跳躍パターンに関係なく受信端でｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化できる。
また、図２２と図２３で説明したように、他のセルには他の跳躍パターンを割り当ててセル間の干渉を平均化できる。
上述したような本発明の方法は、プログラムで具現されてコンピュータで読み出すことのできる記録媒体(ＣＤ-ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスクなど)に格納されることができる。
以上で述べたように、従来のＦＨ−ＯＦＤＭＡでは、隣接副搬送波をグループにしてクラスタを基本単位として周波数領域から周波数跳躍を行うが、本発明では全体帯域に所定周波数間隔で隔離された副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを周波数領域から周波数跳躍を行うことによって、短いパケット送信時、周波数ダイバーシチを増大させ、かつ干渉平均効果を増大させる。
また、ｃｏｍｂシンボル間に周波数跳躍を行うことによって、互いに異なる跳躍パターンに応じて常に異なる副搬送波に跳躍することを保障する。
特に、本発明によれば、各移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルに該当する部分のみをｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴによって復元することによって、電力消費を最小化できるという長所がある。
また、端末器または基地局の送信システムでもバタフライ入力が全て０である場合には演算しない方法を用いて、ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴと同じ演算量でＩＦＦＴを行なうことによって、電力消費を最小化する。
本発明において周波数跳躍は、データが送信されるｃｏｍｂシンボルを時間スロットに沿って別に選択することによって行われる。周波数跳躍パターンは、時間スロットに沿って隣接副搬送波グループにシフトさせるパターンなどの一定の規則を有するパターンとランダムに周波数跳躍を行うパターンとが存在し、セル内の全ての移動局は時間スロットに沿って重ならないように周波数跳躍を行うことによって、セル内の干渉を発生しないようにする。この時、移動局毎にサービスの種類が異なって、異なる送信率を有する場合、ｃｏｍｂシンボルのサイズを送信率に比例して異なるように定義し、追加のｃｏｍｂシンボルは、隣接副搬送波グループからなるように割り当てることによって、ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算量を最小化する。
また、ｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられた場合、割り当てられる全体ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループ単位で周波数跳躍を行って、ｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴの演算量の減少が最大となるようにしたり、追加された副搬送波グループがある場合にも既存の副搬送波グループ単位で周波数跳躍を行ってＦＦＴ計算を減少させると同時に、割り当てられた副搬送波間の間隔を変化させて周波数ダイバーシチ効果を増大させる。
一方、セル内では割り当てられた全てのｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンを統一し、互いに異なるセル間には周波数跳躍パターンを異なるようにして、隣接セル間の干渉を別途の周波数割り当て制御なしで平均化する。この時、互いに異なる周波数跳躍パターンを作る方法により、時間スロットに沿って副搬送波グループのシフト方向を１つにしシフト間隔を異なるようにするか、副搬送波グループのシフト間隔を異なるようにし、方向も変えることができる。したがって、各セル間で同じ周波数を同時に使用する確率を最小化することによって、セル間の干渉を減少させる。
なお、チャネルまたは同期部推定のために挿入されるパイロット信号もまたｃｏｍｂシンボルとして与えられるため、受信システムにおいてｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴを利用して全体帯域に対する情報を少ない演算量で得ることができる。この時、パイロット信号を割り当てるｃｏｍｂシンボルは、使用可能な全ての副搬送波グループの中で最も小さな演算量で復元できる、最上位副搬送波グループを優先順位に決め周波数跳躍を行わないことによって、全ての移動局が最も少ない演算量でチャネル情報を得ることができるようにする。または、パイロット信号をも周波数跳躍を行うことによって、周波数ダイバーシチ効果が得られ、さらに正確なチャネル情報獲得が可能となる。
一方、ｃｏｍｂシンボル割り当てにおいて、1つのセルで移動局が要求する送信率が多様な場合、ｃｏｍｂシンボルをトリー構造または多重トリー構造で構成して、多様なデータ送信率に適しており、かつ相互直交性を有するｃｏｍｂシンボル資源を動的に割り当てることができる。
また、周波数帯域別に適応変調が可能にするために、Ｎ個の副搬送波からなる全体周波数帯域をＭ個の連続した副搬送波からなるサブバンドに分割し、各サブバンド内の副搬送波をｃｏｍｂシンボルのトリー構造で構成し、このようなトリー構造をサブトリーとして含む多重トリーの全体周波数帯域で構成することによって、ｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる過程において、1つまたは複数のサブバンドにある任意の大きさの副搬送波を移動局に割り当てて、各サブバンド毎にＮ/Ｍ-ポイントＦＦＴを各々用いることによって、ＦＦＴ演算量を低減することができる。
また、サブバンド単位で周波数跳躍を行うことによって、周波数帯域別に適応変調を可能にすることができる。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
図１Ａは、従来のＯＦＤＭＡ方式によってクラスタの周波数跳躍パターンを説明するための図である。 図１Ｂは、従来のＯＦＤＭＡ方式によってクラスタが周波数跳躍を行う過程において、チャネルの周波数ナルに落ち込む状態を示す図である。 図２は、本発明が適用されるｃｏｍｂシンボルのＦＨ−ＯＦＤＭＡシステムブロック図である。 図３は、本発明の一実施の形態によって副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルを周波数領域で示した図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係るｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍の例を説明するための図である。 図５は、ｒａｄｉｘ−２ ＤＩＦバタフライ部の構成図である。 図６は、ｒａｄｉｘ−２ ＤＩＴバタフライ部の構成図である。 図７は、ＤＩＦアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部の信号フローチャートである。 図８は、ＤＩＴアルゴリズムが適用されたＦＦＴ部の信号フローチャートである。 図９は、ＤＩＦアルゴリズムが適用されたＩＦＦＴ部の信号フローチャートである。 図１０は、本発明の一実施の形態によって１つの移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルが隣接副搬送波グループに周波数跳躍を行うパターンを説明するための図である。 図１１は、本発明の一実施の形態によって１つの移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルがランダムに周波数跳躍を行うパターンを説明するための図である。 図１２は、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられる場合に、周波数帯域における副搬送波配置の変化を説明するための図である。 図１３は、本発明の一実施の形態によってＤＩＦ方式のＦＦＴ部から隣接した副搬送波グループを算出するために必要なバタフライ部の演算量を説明するための図である。 図１４は、ＤＩＦ方式のＦＦＴ部から隣接しない副搬送波グループを算出するために必要なバタフライ部の演算量を説明するための図である。 図１５は、本発明の一実施の形態によって互いに異なるサイズの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルがセル内の複数の移動局に割り当てられて、同じサイズの隣接した副搬送波グループに周波数跳躍を行うパターンを説明するための図である。 図１６Ａは、本発明の一実施の形態によって１つの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１６Ｂは、本発明の一実施の形態によって１つの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１６Ｃは、本発明の一実施の形態によって１つの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１６Ｄは、本発明の一実施の形態によって１つの副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１７Ａは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１７Ｂは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１７Ｃは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１７Ｄは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１８Ａは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１８Ｂは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１８Ｃは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１８Ｄは、２つのｃｏｍｂシンボルが割り当てられた場合、周波数跳躍パターンに応じるｐａｒｔｉａｌ ＦＦＴ演算過程を説明するための図である。 図１９は、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられて、２つの副搬送波グループが周波数跳躍を行う場合、周波数帯域で副搬送波の間隔変化を説明するための図である。 図２０は、本発明の一実施の形態によって４個の副搬送波グループからなるＣｏｍｂシンボルが、セル内の複数の移動局に割り当てられてランダムに周波数跳躍を行うパターンの例を説明するための図である。 図２１は、セル配置図である。 図２２Ａは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２２Ｂは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２２Ｃは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２２Ｄは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２２Ｅは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２２Ｆは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２２Ｇは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ａは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ｂは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ｃは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ｄは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ｅは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ｆは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２３Ｇは、本発明の一実施の形態によってセル間の干渉減少のための跳躍パターンの例を説明するための図である。 図２４は、パイロット信号の配置を示す図である。 図２５は、本発明の一実施の形態によってパイロット信号のために割り当てられた副搬送波グループとデータ信号のために割り当てられた副搬送波グループとの周波数跳躍を説明するための図である。 図２６は、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルをトリー構造に構成しｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図である。 図２７Ａは、本発明の一実施の形態によってナル搬送波に対応されるデータを穿孔することにより、データ送信率に損失がないようにデータを送信する方法を説明するための図である。 図２７Ｂは、本発明の一実施の形態によってナル搬送波に対応されるデータをシフトすることにより、データ損失がないように送信する方法を説明するための図である。 図２８Ａは、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルを多重トリー構造に構成してｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図である。 図２８Ｂは、本発明の一実施の形態によってｃｏｍｂシンボルを多重トリー構造に構成してｃｏｍｂシンボル資源を割り当てる方法を説明するための図である。 図２８Ｃは、Ｎ＝２０４８、Ｍ＝８の場合であって、各サブバンド毎に２５６(＝２０４８/８)−ＦＦＴを使用する場合、ＳＴｉ＝Ｔ２５６（ｉ，... ，８）の８個のサブトリーを含む多重トリーの例示図である。 図２９は、図２８Ａの多重トリー構造において、３５２個の副搬送波を１つの移動局に割り当てる例を示す図である。 図３０は、１つのセルで全てのｃｏｍｂシンボルが任意の１つの周波数跳躍パターンに応じて周波数領域から跳躍して、互いに異なるサイズのｃｏｍｂシンボルが衝突されずに周波数跳躍を行う方法を説明するための図である。

Claims (32)

  1. 周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法において、
    変調されたデータシーケンスに対して、下記数式のように全体使用可能周波数帯域において所定の間隔で配置される所定個数の副搬送波(副搬送波グループ)からなるｃｏｍｂパターンの周波数領域信号Ｘ(ｋ)(ｃｏｍｂシンボル、ｋは周波数インデックス)を割り当てる第１ステップと、
    前記ｃｏｍｂシンボルを独立的な周波数オフセットを有するように周波数跳躍を行う第２ステップと、
    前記ｃｏｍｂシンボルを時間領域信号ｘ(ｎ)(ｎは時間インデックス)に逆高速フーリエ変換させて送信する第３ステップと
    を含むことを特徴とする周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
    Figure 2006504324
     但し、
    ＮＣ：全体使用可能周波数帯域で割り当て可能なｃｏｍｂシンボルの個数
    Ｎｓｉ：ｉ番目ｃｏｍｂシンボル内の副搬送波個数、ｉ番目ｃｏｍｂシンボルのサイズ、ｉ番目ｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループのサイズ
    Figure 2006504324
  2. 全体使用可能帯域において、Ｎ＝２ｎ(ｎは負でない整数)個の副搬送波が存在する場合、前記第１ステップは、
    副搬送波の個数が２ｎであるｃｏｍｂシンボルＸ１，０が最上位ノードであり、２ｎ−ａ個の副搬送波からなり周波数オフセットがｂであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ ，ｂは２ｎ−ａ−１個の副搬送波からなり、周波数オフセットが各々ｂ及びｂ＋２ａであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ−１ ，ｂとＸ２ ａ−１ ，ｂ＋２ ａとが子ノードであり、副搬送波の個数が１であるｃｏｍｂシンボルが終端ノードであるトリーＴ２ ｎにより、１個から２ｎ個までの副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルトリーを構成する第４ステップと、
    移動局の要求送信率に適合したサイズの使用可能なｃｏｍｂシンボルを前記移動局に割り当て、前記トリーＴ２ ｎにおいて前記割り当てられたｃｏｍｂシンボルの下位ノードに対応するｃｏｍｂシンボルは、前記割り当てられたｃｏｍｂシンボルが割り当て解除される時まで前記移動局が属するセル内に割り当てられないようにすることによって、ｃｏｍｂシンボルを衝突なく割り当てる第５ステップと
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  3. 全体使用可能帯域で存在するＮ＝２ｎ(ｎは負でない整数)個の副搬送波の中で、ナル搬送波の存在によりデータを送信できる副搬送波の個数が２の指数形態でない場合、前記第１ステップは、
    ナル搬送波に対応されるデータを穿孔することを特徴とする請求項２に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  4. 全体使用可能帯域で存在するＮ＝２ｎ(ｎは負でない整数)個の副搬送波の中で、ナル搬送波の存在によりデータを送信できる副搬送波の個数が２の指数形態でない場合、前記第１ステップは、
    ナル搬送波にナルデータを挿入し、本来のナル搬送波に対応されるデータに対してナル搬送波でない他の副搬送波を割り当てることによって、データ送信率の損失がないようにすることを特徴とする請求項２に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  5. 全体使用可能帯域において、Ｎ個(２n−１<Ｎ<２ｎ、
    Figure 2006504324
     ｎは負でない整数)の副搬送波が存在する場合、前記第１ステップは、
    副搬送波の個数が２ｎ´であるｃｏｍｂシンボルＸ１，０が最上位ノードであり、２ｎ´−ａ個の副搬送波からなり周波数オフセットがｂであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ,ｂは、２n´−ａ−１個の副搬送波からなり周波数オフセットが各々ｂ及びｂ＋２ａであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ−１,ｂとＸ２ ａ−１,ｂ＋２ ａが子ノードであり、副搬送波の個数が１であるｃｏｍｂシンボルが終端ノードであるトリーＴ２ ｉにより、１個から２ｎ´個までの副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルサブトリーを構成する第６ステップと、
    前記各々のｉに対し前記第６ステップを行ってａｉ個のｃｏｍｂシンボルサブトリーで構成され、総Ｎ個までの副搬送波からなる多重トリーを構成する第７ステップと、
    移動局の要求送信率に適合したサイズの使用可能ｃｏｍｂシンボルを前記多重トリーのいずれかのサブトリーから選択して前記移動局に割り当て、前記選択されたサブトリーにおいて、前記割り当てられたｃｏｍｂシンボルの下位ノードに対応するｃｏｍｂシンボルは、前記割り当てられたｃｏｍｂシンボルが割り当て解除される時まで前記移動局が属するセル内で割り当てられないようにすることによって、ｃｏｍｂシンボルを衝突なく割り当てる第８ステップと
    を含むものの、
    前記複数のサブトリーからなる多重トリーにおいて、ｃｏｍｂシンボルは前記数式２から下記数式に再定義されることを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
    Figure 2006504324
     但し、
    ｓｔはサブトリーインデックスであり、
    Ｋｓｔはサブトリーの開始周波数インデックスであり、
    ｐ＝０，１，...，（Ｎｓｔ／Ｎｃ）−１(Ｎｓｔはサブトリーの副搬送波の数)であり、
    ｑ＝０，１，...，Ｎｃ−１
    である。
  6. 前記第８ステップは、
    移動局の要求送信率に適合したサイズの使用可能ｃｏｍｂシンボルを前記多重トリーの中で、いずれかのｃｏｍｂシンボルも割り当てられないサブトリーを優先的に選択することを特徴とする請求項５に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  7. 前記第１ステップは、
    全体使用可能帯域に存在するＮ個の副搬送波をＭ個のサブバンドに分割する第９ステップと、
    副搬送波の個数が２ｎ´であるｃｏｍｂシンボルＸ１，０が最上位ノードであり、２ｎ´−ａ個の副搬送波からなり周波数オフセットがｂであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ,ｂは２ｎ´−ａ−１個の副搬送波からなり周波数オフセットが各々ｂ及びｂ＋２ａであるｃｏｍｂシンボルＸ２ ａ−１,ｂとＸ２ ａ−１,ｂ＋２ ａが子ノードであり、副搬送波の個数が１であるｃｏｍｂシンボルが終端ノードであるトリーＴ２ ｉにより、１個から２ｎ´個までの副搬送波からなるｃｏｍｂシンボルサブトリーを構成する第１０ステップと
    前記各々のサブバンドに対して前記第１０ステップを行って、Ｍ個のｃｏｍｂシンボルサブトリーからなり、総Ｎ個までの副搬送波からなる多重トリーを構成する第１１ステップと、
    移動局の要求送信率に適合したサイズの使用可能ｃｏｍｂシンボルを前記多重トリーのいずれかのサブトリーから選択して前記移動局に割り当て、前記選択されたサブトリーにおいて、前記割り当てられたｃｏｍｂシンボルの下位ノードに対応するｃｏｍｂシンボルは、前記割り当てられたｃｏｍｂシンボルが割り当て解除される時まで前記移動局が属するセル内で割り当てられないようにすることによってＭｃｏｍｂシンボルを衝突なく割り当てる第１２ステップと
    を含むものの、
    前記Ｍ個のサブトリーからなる多重トリーにおいて、ｃｏｍｂシンボルは前記数式２から下記数式に再定義されることを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
    Figure 2006504324
     但し、
    ｓｔはサブトリーインデックスであり、
    Ｋｓｔはサブトリーの開始周波数インデックスであり、
    ｐ＝０，１，...，（Ｎｓｔ／Ｎｃ）−１(Ｎｓｔはサブトリーの副搬送波の数)であり、
    ｑ＝０，１，...，Ｎｃ−１
    である。
  8. 前記第２ステップは、
    前記移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルが属するサブトリー単位で前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項７に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  9. 前記第２ステップは、
    セル内の移動局に割り当てられたｃｏｍｂシンボルＸａ，ｂ（ｋ）を周波数跳躍パターンを表す下記数式５の周波数表示関数Ｙａ，ｂ（ｋ；ｌ）に応じて、前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
    Ｙａ，ｂ（ｋ；ｌ）＝Ｘａ，ｂ（（ｋ＋Ｐ（ｌ））ｍｏｄＮ）
    但し、
    Ｐ(ｌ)(０≦Ｐ(ｌ)≦Ｎ）は、時間lに応じるセル内のｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍パターンであり、
    Ｎは全体副搬送波の個数である。
  10. 前記第２ステップは、
    前記ｃｏｍｂシンボルをサイズが同一であるが、互いに異なる周波数オフセットを有するｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  11. 前記第２ステップは、
    全てのｃｏｍｂシンボルがランダムに周波数跳躍パターンを有するように、前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  12. 前記第２ステップは、
    同じセル内の全ての移動局に対して同じ周波数跳躍パターンを有するように、前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  13. 前記第２ステップは、
    互いに異なるセル間の移動局に対して互いに異なる周波数跳躍パターンを有するように、前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１２に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  14. 前記第２ステップは、
    周波数跳躍間隔がセル別に異なるように、前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１２に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  15. 前記第２ステップは、
    周波数跳躍方向がセル別に異なるように、前記ｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１２に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  16. 移動局の要求によってｃｏｍｂシンボルを追加に割り当てる場合、前記第１ステップは、
    現在割り当てられているｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループの隣接グループからなるｃｏｍｂシンボルを追加に割り当てることを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  17. 前記追加に割り当てられるｃｏｍｂシンボルは、
    前記現在割り当てられているｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループと同じサイズの副搬送波グループ(副搬送波グループ群)のいずれかの副搬送波グループからなることを特徴とする請求項１６に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  18. 前記第２ステップは、
    前記追加に割り当てられるｃｏｍｂシンボルを前記現在割り当てられているｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループと同じサイズの副搬送波グループ(副搬送波グループ群)内で周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１６に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  19. 前記第２ステップは、
    割り当てられたｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループの和を周波数跳躍の最小単位として、数式６により決定される番号に対応する副搬送波グループからなるｃｏｍｂシンボルに周波数跳躍を行うものの、
    ｃｏｍｂシンボルが追加に割り当てられた場合、前記副搬送波グループの和は、
    初期に割り当てられたｃｏｍｂシンボル及び追加に割り当てられたｃｏｍｂシンボルを構成する全ての副搬送波グループの和であることを特徴とする請求項１６に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
    Ｇ＝（ｇｎ＋Ｐ（ｌ）×ｉ）ｍｏｄＮｃ
    Ｇ ：時間スロットｌでのグループ番号
    Ｐ（ｌ） ：周波数跳躍パターン関数
    ｉ ：割り当てられたグループの数
    ｇｎ ：最初時間スロットにおけるグループ番号
  20. 前記第２ステップは、
    最初割り当てられたｃｏｍｂシンボルを構成する副搬送波グループを周波数跳躍の最小単位として、割り当てられたｃｏｍｂシンボルの周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項１６に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  21. 前記第３ステップは
    Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｉｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙアルゴリズムに応じて逆部分高速フーリエ変換させるものの、
    高速フーリエ変換部の入力アドレスと前記周波数インデックスｋとが順次にマッピングされて、前記周波数領域信号Ｘ(ｋ)が入力される第１３ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  22. 前記第３ステップは、
    前記逆部分高速フーリエ変換部を構成するバタフライの入力端に全て０が入力される場合には、バタフライ演算を行わないように制御する第１４ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  23. 前記第３ステップは、
    Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｉｎ ｔｉｍｅアルゴリズムに応じて逆部分高速フーリエ変換させるものの、
    前記逆部分高速フーリエ変換部の入力アドレスのビット逆転された値と前記周波数インデックスｋとがマッピングされて、前記周波数領域信号Ｘ(ｋ)が入力される第１５ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  24. 前記第３ステップは、
    前記逆部分高速フーリエ変換部を構成するバタフライの入力端に全て０が入力される場合には、バタフライ演算を行わないように制御する第１６ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  25. 前記第３ステップから送信されたｃｏｍｂシンボルに対応する時間領域信号ｙ(ｎ)を受信する第１７ステップと、
    前記時間領域信号ｙ(ｎ)を最初設定された周波数オフセットに復元させる第１８ステップと、
    前記時間領域信号ｙ(ｎ)を周波数領域信号Ｙ(ｋ)(ｋは、周波数インデックスである)に高速フーリエ変換させて、変調されたデータシーケンスを復調する第１９ステップと
    をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  26. 前記第１９ステップは、
    Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｉｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙアルゴリズムに応じて高速フーリエ変換が行われ、
    高速フーリエ変換部の出力アドレスのビット逆転された値と前記周波数インデックスｋとがマッピングされて、前記周波数領域信号Ｙ(ｋ)が出力される第２０ステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  27. 前記第１９ステップは、
    前記高速フーリエ変換部から出力される前記周波数領域信号Ｙ(ｋ）に応じて、前記高速フーリエ変換部を構成するバタフライの演算が行われるか、行われないようにする第２１ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  28. 前記第１９ステップは、
    Ｄｅｃｉｍａｔｉｏｎ Ｉｎ ｔｉｍｅアルゴリズムに応じて高速フーリエ変換が行われ、
    高速フーリエ変換部の出力アドレスと前記周波数インデックスｋとが順次にマッピングされて、前記周波数領域信号Ｙ(ｋ）が出力される第２２ステップを含むことを特徴とする請求項２５に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  29. 前記第１９ステップは、
    前記高速フーリエ変換部から出力される前記周波数領域信号Ｙ(ｋ）に応じて、前記高速フーリエ変換部を構成するバタフライの演算が行われるか、行われないようにする第２３ステップをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  30. 前記データシーケンスは、
    パイロット信号または制御信号に対応するシーケンスであることを特徴とする請求項１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  31. 前記第２ステップは、
    ０を含む所定の周波数オフセットに維持されるように、周波数跳躍を行うことを特徴とする請求項３０に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
  32. 前記第１ステップは、
    前記逆高速フーリエ変換部の入力端アドレス及び前記高速フーリエ変換部の出力端アドレスにおいて、各々０番アドレスを含む副搬送波グループを最優先順位に付与し、前記副搬送波グループの隣接グループに対して順次に優先順位を付与して、優先順位にしたがって前記パイロット信号または制御信号に対してｃｏｍｂシンボルを割り当てることを特徴とする請求項３１に記載の周波数跳躍直交周波数分割多重接続方法。
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