JP2008206159A - 干渉検出回避のシグナリング及び処理 - Google Patents

Abstract

【課題】干渉検出回避のシグナリング及び処理を提供すること。
【解決手段】本発明は、送信条件に合致するチャネル上での送信のための信号を生成する方法に関する。対応する信号及び送信条件を受けるチャネル上で信号を受信する方法も開示される。本発明は更に送信機及び受信機に関する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、チャネルにおける送信条件によって制約される無線通信システムに関する。特に、それは、他の無線システムからの狭帯域干渉がある状態において共存しなければならない無線通信システムに関する。

チャネルにおける送信条件により課される制約は、特にウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）送信に当てはまる。なぜならば、ＵＷＢに割り当てられたスペクトル（米国においてＦＣＣによって、−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚの最大パワースペクトル密度とともに、３．１ＧＨｚから１０．６ＧＨｚまで拡張することが定義された）の或る幾つかのバンドにおいて干渉検出回避（ＤＡＡ）が適用されなければならないことを、ＥＵ及び日本におけるスペクトル規制者が要求したからである。従って、干渉はチャネルの重要な送信条件になった。ＦＣＣのＵＷＢスペクトルは、パワフルなＷｉＭｅｄｉａアライアンスによってそれ以来支持されてきたＩＥＥＥ８０２．１５．３ａに対する物理レイヤの提案によって、１４本の５２８ＭＨｚのバンドへ分割され、ＥＣＭＡ（ECMA-368 standard, 1st December 2005, http://www.ecma-international.org/ publications/standards/Ecma-368.htm)により標準化された。また、５つの「バンドグループ」が、各々３つのバンドを含む第１の４つのバンドグループと、２つの最も高い周波数バンドを含む第５のバンドグループとをもって、定義された。

前記のＥＣＭＡ−３６８スタンダードでは、複数の無線パーソナルエリアネットワーク（ＷＰＡＮ）のサポートは、二つのメカニズムによって提供される。すなわち、異なるバンドグループ内の操作と、個々のユニークなＷＰＡＮについて異なる時間周波数コード（ＴＦＣ）を用いる共通のバンドグループ内のＷＰＡＮの分離である。ＴＦＣは、各々のパケットを、６つのＯＦＤＭシンボルからなるブロックに分割することにより、働く。各ブロック内の６つのＯＦＤＭシンボルの各々は、選ばれたバンドグループのうちで予め割り当てられたバンドから送信される。各々の連続するＯＦＤＭシンボルのために用いられるバンドは、ＴＦＣによって定義される。

ＴＦＣは、６つのＯＦＤＭシンボルからなるブロックの全体にわたって周波数ダイバーシティを最大化するために、情報ビットをインタリーブすることにより、ＥＣＭＡ−３６８スタンダードに基づいたシステムのパフォーマンスを向上する。この周波数ダイバーシティを提供するＴＦＣは、時間−周波数インタリーブ（ＴＦＩ）された論理チャネルとして知られている。しかしながら、ある状況では、常に同じバンドで各ＷＰＡＮを操作することは望ましいかもしれない。したがって、固定ＴＦＣも提供され、これらは固定周波数インタリーブ（ＦＦＩ）された論理チャネルと称される。規制の制約が原因で、バンドグループ内のバンドのすべてが利用可能というわけではない場合、ＦＦＩ論理チャネルが用いられなければならない。

第１世代のＵＷＢデバイスは、第１のバンドグループにおいてのみ動作するであろう。したがって、これらのデバイスについては、この１．５ＧＨｚバンドにおいて干渉ＤＡＡを実行することのみが必要である。しかしながら、将来のデバイスは、７．５ＧＨｚ全体の利用可能なバンド幅にわたって移動するかも知れない（局所的な規制の制約については以下参照）。したがって、一般的なＤＡＡ解決法は、干渉を検知し、７．５ＧＨｚ全体にわたって回避及び抑圧を実行することができなければならないであろう。

図１は、どのようにＵＷＢバンドがバンドグループに分割され、米国、ＥＵ及び日本において規制されたかを示す。経済的に魅力的なバンドグループ＃１では、ＥＵにおいて、ＤＡＡが適用される場合には３つのバンドのうちの２つのバンドだけが使用可能であることが明らかである。残る３つ目のバンドは、現在、２０１０年まではＤＡＡなしで利用可能であり、その後、全バンドグループは、ＤＡＡ技術を必要とする。日本では、規制のスタンスは一層に堅く、３つのバンドからなるバンドグループの２つのバンドだけが使用可能であり、一方のバンドはＤＡＡを必要とし、他方のバンドは２００８年の後にＤＡＡを必要とする。したがって、ＤＡＡは、ＥＵ及び日本におけるＵＷＢの民間通信の将来展開のための臨界技術である。米国では、ＤＡＡは必要ではないが、それが有効であり、安く効率的に適用できることが示される場合、将来はＤＡＡ技術が導入されるかも知れない。

１４本の５２８ＭＨｚバンドへのＦＣＣのＵＷＢスペクトルの比較的粗い分割は、同じバンドにおける共存を助けるための技術が使用されない場合に、ＵＷＢデバイスに使用できないことを伝えることは、ＵＷＢスペクトルの全体にわたって一様に分配された多くの狭帯域干渉源をとらないであろうことを意味する。

干渉ＤＡＡを実装する場合、幾つかの問題が生じる。参照はＵＷＢについて行われたが、本発明は一般に適用可能である。ＤＡＡがＯＦＤＭ送信機と共に用いられる場合、第三者へ干渉をもたらすことを回避するための送信波形の周波数ノッチングは、これらトーン上で符号化された任意のシンボルを壊すであろう。

図２は、前方誤り訂正符号が十分に強力でない場合に、円周上に表現されるトーンに位置する幾つかの情報が、適用された干渉回避ノッチによって減衰され、回復不能かも知れない状況を示す。これは、高いデータレートでの又は信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が低いときの動作を妨げるかもしれない。周波数ノッチがデータトーンに穴を開けると、例えば、ビデオストリーミングのアプリケーションは、十分に機能することができないだろう。

干渉回避に関する他の問題として、たとえば第３者のデバイスが存在していても、干渉を検知できないデバイスは、その第３者のデバイスからの送信によって妨害されることも考えられる。この干渉が検知されないかも知れないことには、理由多数の理由がある。すなわち、
・干渉イベントが発生したときに、デバイスが正確な周波数上で受信していなかった（７．５ＧＨｚのバンドがモニタされる必要があるかも知れない）。
・前記イベントが発生したときに、デバイスの干渉検出回路が活動していなかった（例えば、それが電力を節約するためのスリープモードにあったか又は前記デバイスが送信若しくは受信するのにビジーであった）。
・デバイスが簡素又は安価過ぎて、干渉検出能力を有することが可能でない。
・デバイスが低バッテリーで動作しており、干渉検出を操作する余裕がない。

ネットワークが干渉検出の負荷を共有する場合、それは有用であり、特に或る幾つかのデバイスがそのタスクのために他のデバイスに比較してより装備されても良い。例えば、ＰＣのようなより大きな非携帯デバイスは、それらの優れた処理能力及び実質的に無制限のパワーのために、より規則的なバックグラウンド干渉モニタリングをサポートすることができるであろう。

ＯＦＤＭベースのＥＣＭＡ−３６８スタンダードに干渉ＤＡＡを適用する潜在的な問題は、チャネル推定トレーニングシーケンスが周波数領域において復号化されるように設計されていることである。これらシーケンスがそのとき修正なしで送信されれば、それらは、インバンドの第三者デバイスに対する干渉を惹起するであろう。

アクティブ干渉除去（ＡＩＣ）の周波数ノッチング（参照によってここに組み込まれる、H. Yamaguchi, “Active interference cancellation technique for MB-OFDM cognitive radio,” in Proc. of the 34th Microwave Conference, Vol. 2, Oct. 2004, pp. 1105-1108）が適用される場合、２つの問題が生じる。すなわち、ノッチを付けられたスペクトルが、フェードとして誤って解釈されるであろうこと、及び、ＡＩＣトーンが各々のトーン上で予期されるシンボルとは異なっており、それゆえ、誤ったチャネル推定がそれらの周波数上で得られるであろうことである。したがって、周波数ノッチの特性は、そのようなシステムにおけるチャネル推定に先立って、知られるべきである。

本発明は、前記及び／又は他の背景技術及び／又はその中の課題を改良する。

しかるべく、本発明の態様は、上記の問題又は不都合の少なくとも幾つかを軽減、緩和又は除去しようとする。

本発明の第１の態様によれば、送信条件に合致するチャネル上での送信のための信号を生成する方法が提供される。前記方法は、前記チャネルにおける送信条件に関する情報を受信することと、前記信号内に、送信条件のシグナリングのためのストラクチャーを用意することと、前記シグナリングストラクチャー内に前記情報を符号化することと、前記送信条件に適合された前記信号を送信することを含む。

上記の態様の一つの構成では、前記シグナリングストラクチャーは、前記送信条件及びチャネル推定に関する情報を伝えるために用いられる。

上記の態様の他の構成では、前記送信条件は、干渉検出回避を含む。

上記の態様の更なる構成では、前記符号化するステップは、予め定められた複数のシーケンスのセットから前記シグナリングストラクチャーを選択することを含み、各々の前記シーケンスは、特定の送信条件に対応するものである。

上記の態様のある構成では、前記シグナリングストラクチャーは、複数の送信条件に対応する前記予め定められた複数のシーケンスのうちの一つのシーケンスを含む。

上記の態様のもう一つの構成では、前記予め定められた複数のシーケンスは、それらの対応する送信条件に適合されたものである。

上記の態様の更なる一つの構成では、前記予め定められた複数のシーケンスは、実質的に相互に無相関である。

上記の態様のある構成では、前記セットにおける予め定められた複数のシーケンスの数は、伝えることの可能な送信条件の数以上である。

本発明の第２の態様によれば、送信条件に合致するチャネル上での送信のための信号が提供される。前記信号は、パケットストラクチャーと、前記送信条件に関する情報を伝えるために前記パケットストラクチャー内に用意されたシグナリングストラクチャーとを含む。前記信号は、前記送信条件に従って更に適合される。

第２の態様の一つ目の構成では、前記シグナリングストラクチャーは、拡張シグナリングストラクチャーを含む。

第２の態様の更なる構成では、前記シグナリングストラクチャーは、ＭＡＣスーパーフレームのビーコン期間において提供される。

第２の態様の他の構成では、前記シグナリングストラクチャーは、物理レイヤフレームストラクチャーのプリアンブルにおいて提供される。

第２の態様のある構成では、前記シグナリングストラクチャーは、同期フィールドの後で且つチャネル推定フィールドの前に提供される。

第２の態様の更なる一つの構成では、前記シグナリングストラクチャーは、チャネル推定フィールドと連結される。

本発明の第３の態様によれば、送信条件に合致するチャネル上での信号を受信する方法が提供される。前記信号は、前記送信条件に関するシグナリングストラクチャーを含む。前記方法は、前記信号を受信することと、前記信号の自己相関をとることと、前記シグナリングストラクチャーを復号化することと、前記シグナリングストラクチャーにおいて伝えられた前記送信条件に、更なる信号の受信を適用させることを含む。

第３の態様の一つの構成では、前記送信条件に関する前記シグナリングストラクチャーを復号化する前に、粗い同期が実行される。

第３の態様の他の構成では、前記シグナリングストラクチャーを復号化するステップは、予め定められた複数のシーケンスの数に対応する予め定められた数の相関を実行することを含む。各々の相関の結果は、同期情報に従って、ウィンドウ処理される。各々のウィンドウ処理の結果の値は、二乗して積分される。最も高い値を得る前記シーケンスが決定される。決定された前記シーケンスに関係する前記送信情報が識別される。

第３の態様の更なる構成では、前記ウィンドウ処理は、前記相関の出力波形におけるゼロ遅延ポイントに対する各々のウィンドウの中心を一致させることを更に含む。

更に第３の態様の他の構成では、前記送信条件は、干渉検出回避を含む。

本発明の第４の態様によれば、第１の態様又はその構成のいずれかに従って、送信条件の影響下にあるチャネル上での送信のための信号を生成するように構成された送信機が提供される。

本発明の第５の態様によれば、第３の態様又はその構成のいずれかに従って、送信条件の影響下にあるチャネル上での信号を受信するように構成された受信機が提供される。

本発明のこれら及び他の態様は、これから、添付した図面を参照しながら、例のみとして、更に説明される。

本発明は、送信条件、特に干渉についての知能の共有を提供する。幾つかの長所が達成されても良い。すなわち、重複する取り組みが最小化されても良い。限定されたリソース（パワー又は処理）を有するデバイス上の作業負荷が軽減されても良い。隠れたノードが回避されても良い。ウルトラワイドなバンド幅上の迅速なトレーニングが可能になっても良い。また、信頼性を最大化するための情報のダイバーシティが提供されても良い。

本発明は、送信された信号が適合されたものであることを受信機が認識できるように、チャネルにおける送信条件が検知されたことのシグナリングのための方法を提供する。とりわけ、本発明は、送信された信号が周波数ノッチを付けられたものであることを受信機が認識できるように、干渉検出回避（ＤＡＡ）技術が使用されていることをシグナリングする方法を提供する。更に、第三者に対する干渉の惹起を回避するためにシグナリングする場合に、干渉源に占有される周波数のいずれかを用いる送信機なしに、干渉源の中心周波数及びバンド幅が受信機によって決定されるのを可能にするメカニズムが提供される。そして、この情報と共に、受信機は、最大信頼性を持って送信された情報を復号化しても良く、また、ダイナミックレンジを最大化するためにフロント−エンドのフィルタを構成することが可能である。

本発明のための基本的な前提は、デバイスが既に第三者干渉源のような送信条件を検知し特徴付けているということである。この検出は他のところで検討される。本発明の背後の中心のアイデアは、チャネルにおいて送信条件が存在することをシグナルするために、シグナリングストラクチャーが用いられるということである。好都合にも干渉及び干渉ＤＡＡのアプリケーションはシグナルされている。したがって、デバイスのネットワークは、第三者デバイスからの干渉のような送信条件についての情報について最新であり続けるであろう。また、例えば検出及び復号化を容易にするためにこれら当事者の送信を抑制するのと同様にこれら当事者に干渉することを回避するために、その送信条件に適合することができるであろう。

シグナリング問題の潜在的な解決は、追加情報を伝えるためにパケット送信の開始において拡張シグナリングフィールドを用いることである。実際上、このシグナリングストラクチャーは、付加的なオーバヘッドを除去又は最小化するために、多目的になり得る。例えば、ＵＷＢシステムが考慮されているならば、デバイスがネットワークに参加するとすぐに干渉について学習できるように、ＭＡＣスーパーフレーム（図３）のビーコン期間を用いることができる。あるいは、共同で干渉情報及びチャネル推定の伝達を達成するために、物理レイヤフレームストラクチャー（図４）の開始時のプリアンブルを用いることができる。他の通信システムは、この方法におい有効に利用することが可能である類似するフィールドを有するであろう。

パケットストラクチャーは、特定のシステムにかかわらず、図４に示されたものと概ね似たものになるであろう。本発明におけるシグナリングフィールドは、パケットのいかなる場所にも位置することが可能であるが、残りのパケット（及び、場合により、それに続くパケット）において用いられるであろう干渉回避スキームについての必要な情報を、送信の開始時に受信デバイスに伝えることができるように、プリアンブルにフィールドを配置することはとても有用である。本発明の実施形態では、このシグナリングフィールドは、同期フィールドの後で且つチャネル推定フィールドの前に配置される（図５を参照）。他の実施形態では、シグナリング及びチャネル推定フィールドが、パケット（図６を参照）に配置され、これは、干渉回避情報及びチャネル推定のシグナリングの結合をもたらし、それゆえ、付加的なシグナリングフィールドに起因するオーバヘッドを低減する。

本発明では、干渉回避シグナリングスキームが適切に復号化されることが可能である前に、粗い同期が行なわれなければならないことに留意することは重要である。この要求は、粗い同期の後にチャネル推定が実行されるＩＥＥＥ８０２．１１ａのデバイスにおいて用いられるアプローチに類似している。しかしながら、干渉が第三者デバイスにもたらされないように、本発明における同期信号がスペクトル・ヌリング・プロセスを受けることは、留意されるべきである。したがって、同期は、たいがい、受信信号と受信機に格納されているであろう既知のシーケンスとの相関よりはむしろ、受信信号とそれ自身との相関（自己相関）により、受信機で実行されるべきである。

送信機は、ＤＡＡシグナリングフィールドにおけるシーケンスのセットから、１又は複数のシーケンスを送信することを選択する。これらシーケンスは予め定められ、セット全体は送信機及び受信機の両方に知られている。セット内の各シーケンスは、それぞれ特定の干渉条件に対応する。例えば、もし媒体に干渉する送信が存在しないことを送信機が検知していれば、送信機は、この状態に対応する（シーケンスのセットからの）特定のシーケンスを送信するであろう。一方、もし干渉が存在することを送信機が検知していれば、送信機は、これがその状態であることを伝えるための異なるシーケンスを送信するであろう。予め定められた各々の干渉状態のために、該状態に対応するシーケンスが存在するであろう。あるいは、複数の第三者デバイスがバンドの幾つかの部分において送信する場合のような、より複雑な複数の干渉シナリオを伝えるために、ＤＡＡシグナリングフィールド内で、複数のシーケンスが連続して送信されることが可能である。

シグナリングシーケンスが送信される場合、それはまた現在の干渉回避テンプレートに付着しなければならないことに留意されるべきである。例えば、第三者デバイスがバンドｂにおいて動作していることを送信機が判定すれば、送信機は、セットからの固有のシーケンスを受信機に送信して、バンドｂにおいて干渉回避が遂行されることを伝える（これは干渉回避テンプレートである）。更に、このシグナリングシーケンスは、それがバンドｂにおいて予め定められた深さのノッチを有するように、設計されている。したがって、シーケンスは、その送信が第三者デバイスに干渉しないように、その後の送信において用いられるであろう正確な干渉回避テンプレートを受信機に伝えるだけでなく、それはそれ自身をこのテンプレートに付着する。

セット内のシーケンスは、また、それらが固有の署名を有し、それゆえ、受信機において相互間で容易に識別されるように、できるだけ相互に無相関に設計されるべきである。

セット内のシーケンスの数は、干渉回避シナリオをすべて伝えることが可能であるようなものとする。例えば、送信機がバンドを、場合によってはオーバラップするＮ個のサブバンドに分割すると想定すると、送信機は、これらサブバンドの各々を個別にヌルにし、それゆえ、残りのバンド幅を用いて送信する能力を有する。その結果として、Ｎ＋１個の可能な干渉回避シナリオがある。すなわち、Ｎ個の可能なノッチと、干渉源が検知されていないために信号にノッチが付けられない状態である。したがって、所定のシグナリング間隔では、送信機は、Ｎ＋１個のシーケンスのうちの一つ、とりわけ、それに続く信号に適用される干渉回避テンプレートに対応するシーケンス（又は、これがその状況である場合に適用されるノッチを付けないことに対応するシーケンス）を送信することを選択しなければならない。図７は、バンドが干渉源の粗い周波数推定のためのゾーンにどのように分割されるであろうかを説明する。送信機によって用いられるシグナリングシーケンスは、その干渉源が位置するゾーンに依存する。

良好な周期的な相関特性を持ったシーケンスは、チューによって発見された（参照によってここに組み込まれる、D.C. Chu, “Polyphase codes with good periodic correlation properties,” IEEE Trans. Info. Theory, July 1972, pp 531-532）。長さＫのＣｈｕシーケンスのp番目の要素は、次のように定義される。ここで、ｒ及びＫは、互いに素である。

Ｃｈｕシーケンスには、任意のシーケンスのそれ自身との周期的な相関は、任意の非ゼロ遅延においてゼロになるという、良好な特性を有する。ＤＡＡシグナリングシーケンスの構成用の基本として、これらのシーケンスの使用を容易にするのは、この特性である。

Ｃｈｕシーケンスは、以下の方法においてシグナリングシーケンスのセットを形成するために用いることが可能である。Ｎ個の予め定められた干渉回避（すなわち、ノッチング）バンドがあると仮定する。所定の長さＫ（Ｋは、典型的には、ブロック内のシンボルの数又はＯＦＤＭシステムにおけるサブキャリアの数である。）のＭ個の固有のＣｈｕシーケンスを選択する。これらＭ個のシーケンスは、各々のノッチング・バンドのためのものと、「干渉回避なし」の状態をシグナリングする一つの付加的なシーケンスの、Ｎ＋１個のＤＡＡシグナリングシーケンスを構成するために、用いられなければならない。オリジナルのＣｈｕシーケンスの各々は、それぞれ、オリジナルシーケンスを多くの箇所で周期的にシフトすることによって、多くの追加のシーケンスを作成するために用いられる。２つのシーケンスが分散的なチャネルを介して送信された後でさえ、それら２つのシーケンス間の直交性が維持されるように、周期Ｋ内でこのシフトを最大化することは有益である（これは、相関及び畳み込みが線形及び連想演算であるという事実に由来する）。それゆえ、シーケンス変形の負荷は、すべてのオリジナルシーケンスの間で等しく共有されるべきである。

この保守的なアプローチを用いることにより、幾つかの冗長又は残存するシーケンスがあることがあるが、これらは廃棄することが可能であり、あるいは、上に与えられた制約を、幾つかのシーケンスについて緩めることが可能である。後のアプローチは、他のシーケンスよりも若干好ましい相関特性を有する幾つかのシーケンスにもたらすであろうが、全面的なゴールがさらに達成されるだろう。

現れたＮ＋１個のシーケンスの各々は、周波数領域において定義されると考えられる。Ｃｈｕシーケンスの場合には、Ｃｈｕシーケンスの離散フーリエ変換（ＤＦＴ）が良好な相関特性を持つ他のシーケンスであるので、これは問題を提起しない。各シーケンスについては、（そのシーケンスについてノッチが付けられるべきサブキャリア／トーンに対応する）適切なシンボルは、０にセットされる。次いで、現れたシーケンスの各々は、時間領域において定義されたシーケンスを得るために、逆ＤＦＴ（ＩＤＦＴ）処理される（シーケンスのパワーは変形の後に標準化される）。所定のシーケンスが適切な場所においてスペクトル・ヌルを有することを保証するために、干渉回避アルゴリズムを各時間領域シーケンスに適用することが可能である。用いることが可能であるような１つのアルゴリズムは、送信された信号に適用される時間領域ウィンドウを計算することを含んでいる。このウィンドウは、ウィンドウ処理されていない信号の関数であり、送信された信号に適用された場合に、周波数バンドの特定の部分に予め定められた深さのスペクトラム・ノッチを作成するウィンドウを見つけることが目的である、標準凸面（非線形）最適化技術を用いて計算することが可能である。このヌリング・プロセスがシーケンスの相関特性を変更することは留意されるべきであるが、ヌルが比較的小さな幅（すなわち、Ｋ／１０のオーダー）を有する限り、この変更はパフォーマンスに重大に影響するには十分でないであろう。Ｃｈｕシーケンスからのシグナリングシーケンスの構成は下に要約される。

（１）各々の長さがＫである、Ｍ個のＣｈｕシーケンスを選択する。それらシーケンスは、固有のパラメータｒ₁，ｒ₂，．．．，ｒ_Mで識別される。好ましくは、すべてのｍ≠ｎについてＫと｜ｒ_m−ｒ_n｜とが互いに素であるが、これは必須ではない。

（４）ｎ番目のシーケンス（周波数領域）についは、ｎ番目の干渉回避テンプレートに対応するシンボルがゼロと同じである。１つのシーケンスは、不変にしておかれる（これは、「干渉なし」の状態に対応する）。

（５）各々のシーケンスは、長さＫのＩＤＦＴにより時間領域へ変換される。現れたシーケンスは、適切に標準化される。

（６）適切な残りの干渉抑圧アルゴリズムは、干渉イベントに対応するＮ個の時間領域シーケンスに適用される（あるいは、ＡＩＣのような技術が、ステップ５に先立って周波数領域において適用可能であるが、これはより劣ったパフォーマンスをもたらす）。

Ｃｈｕシーケンスの代わりに、Ｆｒａｎｋシーケンス又は類似するシーケンスが用いられても良い。

受信機は、本発明におけるシグナリングシーケンスの受信に先立って現在の干渉（回避）状態を認識しないと仮定する。それゆえ、図５及び６において示されるプリアンブルストラクチャーに続いて、まず、受信機は同期信号を受信し、この信号の自己相関を求め、粗い同期を実行する。次いで、プリアンブルのシグナリングフィールドが受信される。この信号は、相関器のバンク（図８を参照）を通過する。ここで、各々の相関器は、Ｎ＋１個の可能な送信された信号のうちの１つに適合されたものである。不要な相関サイドローブが抑制されるように、各々の相関器の出力は、同期情報に従って、ウィンドウ処理される。次いで、決定メトリックを得るために、各々のウィンドウ処理された信号の絶対値は、二乗して積分される。多経路チャネルのために時間内に分散された、シーケンスの相互相関のエネルギーを集めるために、積分がウィンドウ上で実行される。最も高い値を持つメトリックが実際に送信された信号に対応すると仮定し、受信機は、対応する相関器において用いられるシーケンスが送信されたシーケンスであったと推定する。したがって、現在の干渉回避テンプレートは、チャネルの知識又は送信された信号なしに推定されたものである。（粗い）干渉回避テンプレートのこの知識を用いて、受信機は、続くデータメッセージの検出を容易にするために、適切な干渉抑圧アルゴリズムを幾つでも適用することが可能である。

相関について異なる数学的な定義が存在する。あるシステムでは、受信機における相関器が周期的な相関定義に従って設計されてもよく、他のシステムでは、非周期的な相関が用いられてもよいことが理解される。

用いられるウィンドウの設計は、相関器の設計と関連する。典型的には、ウィンドウの中心は、相関器の出力波形におけるゼロ遅延ポイントに一致するように設計される。ウィンドウの幅は、（Ｃｈｕシーケンスが用いられるときに）チャネルにおける（近似）分散、粗い同期における誤り、及び各々のシグナリングシーケンスの最小の循環シフトを考慮に入れるべきである。例えば、チャネル分散がＬ＝５シンボルのオーダーにある場合、同期許容範囲は±４シンボルであり、各々の（Ｃｈｕ）シグナリングシーケンスの最小循環シフトは、１６シンボルであり、このポイントを過ぎると、次の最も近いシーケンスの循環シフトのために相関サイドローブが高くなるであろうから、ウィンドウは、±８シンボルを越えないオーダーに設計されるべきである。

可能な干渉シナリオの数が、サポートすることが可能であるシーケンス（及び、相関器）の数によって制限されるという意味で、上に提案されたシグナリング方法は制限的になり得る。場合によっては、
（１）送信機への干渉回避の実装に関連する複雑さ（典型的には、必要なノッチの幅に対応するノッチング・アルゴリズムの複雑さ）を軽減するため、
（２）パケットが正確に受信される確率を向上するため、
（３）送信のスループットを増加するために（例えば、所定のパケット誤り率を達成するために、システムは、ノッチが広い場合、低位変調スキームを使用し、あるいは、ノッチが狭い場合、１６−ＱＡＭのような高位スキームを使用するかも知れない。これは、狭いノッチのために追加的な情報がシグナル可能であることに由来する。）、
パケットのヘッダの初期チャネル推定・検出を実行し且つその後に干渉回避テンプレートを精緻化するための粗い干渉回避テンプレートを用いることは有益かもしれない。
このゴールを達成するために、送信機及び受信機が有効に通信可能であるように、付加的なシグナリングが実行されなければならない。このシグナリングは、ヘッダに埋め込むことが可能であり、それは、粗い干渉回避テンプレートを用いて、送信され検出される。一旦、リファインメントがヘッダから復号化されれば、図９に示されるように、それは、パケットのデータペイロードに適用することが可能である。

より明確な情報がＤＡＡシグナリング段階中に必要であるならば、−例えば、２つの第三者デバイスが異なるバンド上で送信しているならば−、この情報は複数のシーケンスを用いることにより伝えることが可能であり、また、複数の干渉回避テンプレートは、Ｎ＋１個のオリジナルシーケンスのセットに動的に適用することが可能である。このシナリオの一例は以下の通りである。第三者デバイスがバンドｂ及びｃにおいて送信していると見なされると仮定する。送信機は、テンプレートｂ及びｃに対応するシーケンスを送信するために２つのシグナリングスロットを用いることが可能である。しかしながら、シーケンスｂは、典型的にはバンドｂにおけるスペクトル・ヌルとして設計されており、シーケンスｃは、典型的にはバンドｃにおいてスペクトル・ヌルとして設計されている。この場合、送信機は、信号に、シーケンスｂ及びｃに対するノッチング・アルゴリズムを適用しなければならない。付加的なノッチングは、２つのシーケンスの相関特性をわずかに悪化させるが、上述した典型的な受信機相関プロセスは、続く送信のためにこれまで使われて来てまたこれからも使われるであろうテンプレートｂ及びｃを推定するために、さらに使用可能である。

本発明は２つの主要な機能を達成する。すなわち、それは、粗い方法において干渉源についての重要な情報（周波数及びバンド幅）をシグナルする。また、それは、周波数ノッチングが送信された信号について適用されたことをシグナルする。これは、下に検討されている多くの関連する長所を有する。

シグナリングシーケンスの望ましい要求は、それらが一旦構築されたならば一般にＤＦＴの使用を必要としないように、それらが時間領域において実装されるということである。これは、普遍性を増加させ、処理レイテンシー及び複雑さを軽減する。

また、当業者は、複数の相関器が受信されたシグナリングシーケンスを処理するのには必要ではないであろうことを認識する。例えば、シフトされたＣｈｕシーケンスがシグナリングシーケンスとして用いられる場合、各々のシーケンスのサブグループのために単一のシグナル相関器が用いられても良く（すなわち、すべてのシーケンスは、単一のシーケンスから得られる。）、ここで、適切な周期的遅延が、受信された信号を相関器と「同期」させるために使用可能である。

付加的なシグナリングについては、干渉及び／又は干渉回避テンプレートについてより多い情報を伝えることができるように、Ｎ＋１個以上のシーケンスが、ＤＡＡシグナリング過程中の使用のために構成されることができる。例えば、１つのシーケンスが、バンドにおいて過大な干渉が存在するというイベントにマップされるかも知れず、ネットワーク上のすべてのデバイスは、異なるバンドにホップしなければならない（ＤＡＡシグナリングフィールドにおいて、ホップするバンドの同一性をまたシグナルすることができるであろう）。あるいは、送信機は、受信機のセットに対して、干渉のレベルによりそれらが全く送信するべきでないことを、伝えることができるであろう。熟練したエンジニアは、類似するシグナリングシーケンスを用いて、受信機に対して追加の情報を伝えることができる多くの異なるシナリオが存在することを認識するであろう。

付加的なシグナリングから利益を享受するであろう特定の１つのシナリオは、干渉回避テンプレートを伝えるために１より多いシグナリングシーケンスを用いなければならないケースである（上記の複雑な干渉回避テンプレートについてのセクションを参照）。このケースでは、シグナリングフィールドは、
送信機及び受信機の両方に知られている固定長（例えば、３つのシンボル）のものでも良いし、又は、
複雑な干渉回避テンプレートの正確なシグナリングを容易にするために延長可能であり若しくはテンプレートがシンプルである場合（例えば、第三者干渉源の場合）に短縮可能である可変長のものでも良い。

これらのシナリオの後者では、受信機は、ＤＡＡシグナリングフィールドがいつ終了するか判定することができなければならない。これは、１つのシグナリングシーケンスを「フィールド終点」シーケンスとして送信機（及び、受信機の対応する相関器）において用意しておくことによって行うことが可能である。このシーケンスは、全面的な干渉回避テンプレートに付着するために送信機において動的にノッチを付けられなければならない。このシーケンスをＤＡＡシグナリングフィールドの終点において送信し、受信されたシーケンスを相関器のバンクを用いて処理することにより、受信機は、（一般に）ＤＡＡシグナリングフィールドがいつ終了するか判定することができるであろう。

望ましい特徴は、チャネル推定に先立ってシーケンスを解釈することが可能であるということである。受信機の相関は、完全な自己相関ではなく、一時的に分散したシーケンスを持つ弱い相互相関であるので、これは必然的にシーケンスを設計する難しさを増加させる（多経路チャネルを介したシーケンスの送信によって惹起される歪みによる−上記議論を参照）。Ｃｈｕシーケンスアプローチがシグナリングシーケンスを設計するために用いられる場合、一旦、前述の相関器バンクを用いて、送信されたシグナリングシーケンスが判定されると、チャネル推定は、付加的なチャネル推定フィールド（図６）の援助なしで容易に続く。これは、Ｃｈｕシーケンスは一般にＯＦＤＭ及びサイクリックプレフィクスを付与された単一キャリアのシステムのようなブロック送信システムにおけるチャネル推定には最適であるという事実による。Ｃｈｕシーケンスのスペクトル・ヌリングは、わずかな局所的最適性をもたらすが、これはチャネル推定の正確さにおいて大きな低下をもたらさない。更に、チャネルは、典型的にはパケットにおいてこれらフィールドに挿入されるパイロットシンボルを用いることにより、ヘッダ及びデータの受信の間に、更新されても良い。

干渉回避テンプレートが不正確に識別される確率に関して、提案されたアルゴリズムのパフォーマンスを検討することは興味深い。図１０は、提案された発明が用いられる場合に、干渉回避テンプレートを誤って識別する確率を、異なるチャネル長ＬについてのＳＮＲの関数として示すダイアグラムを表す。該ダイアグラムは、（該ダイアグラムにおいてＬで示された）分散度が変化する幾つかのチャネルについてのＳＮＲの関数として、このメトリックを示す。この一例における干渉源のパワーは、（望ましい信号パワーに比較して）１０ｄＢである。図は、提案された発明のパフォーマンスは、チャネル分散に依存するが、Ｃｈｕシーケンスアプローチがシグナリングシーケンスを構成するために用いられる場合、一般に良く（＜１０^−２の誤り率）機能することを示す。

これらの結果に続いて、図１１におけるダイアグラムは、干渉バンドを推定する各種の方法を用いるシステムのパケット誤り率を示す。図から、干渉バンドを推定しないか又は干渉を抑制しないシステムは不十分に機能することが明らかである。しかしながら、提案された技術が、システムが干渉バンドを推定し、（ほとんど）理想的な方法で干渉を抑制することを可能にすることがまた示される。確かに、提案された技術を用いるシステムのパフォーマンスは、受信機に干渉テンプレートの完全な知識を有しているシステムのそれと全く異ならない。

現在、干渉ＤＡＡを実行する確立された方法はない。また、広範囲なバンド幅内の柔軟で信頼できる操作が望まれる、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）及びより一般に認識（cognitive）無線のような無線システムに、本発明を適用することができるであろう。

アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）によってサンプリングされた時間領域信号の要素が干渉である場合、本発明はまた有用であろう。受信機が干渉を検知しておらず、したがって、対抗策が適用されていない場合、あるいは、それが強過ぎるために、適用された対抗策が干渉を完全に抑制することが可能でない場合に、これが発生するかも知れない。ＡＤＣによってサンプリングされた、任意の残存する干渉は、時間領域サンプルのすべてに散在するであろう。単一のキャリアシステムがそのとき考慮されれば、この干渉は、時間領域配列シンボルのすべてを悪化させ、削減できないビット誤り率の下限をもたらすであろう。本発明は、この問題に立ち向かい、ＳＮＲと信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）の両方を増加させる。

本発明は、同じバンドにおける共存を扱い、干渉をさせず、また、それらに課された干渉を管理する一方、ＵＷＢデバイスに利用可能なスペクトルの量を最大化する。

本発明に従う受信機は、少なくとも干渉回避ノッチの周波数及びバンド幅をロバストリーに決定しても良い。

干渉がある状態においてビデオをストリーミングする場合、本発明のための潜在的なアプリケーションのうちの１つはＵＷＢ向けである。ビデオストリーミングは、高いデータレートと非常に低いパケット誤り率の両方を要求する。適切なシグナリングを用いることにより、この種のアプリケーションは、満足する動きをするであろう。

当業者に対して多くの他の有効な代替手段が生じるであろうことに疑義はない。本発明は前述の実施形態に制限されるものではなく、ここに添付されたクレームの精神及び範囲の内に位置する、当業者に明白な修正を包含することが理解される。

ＵＷＢについてのバンドの国際的な割り当てを説明する。 ＤＡＡノッチに起因するトーン上を運ばれる情報の損失を説明する。 ＥＣＭＡ−３６８によって用いられるＭＡＣスーパーフレームの開始におけるビーコン期間の位置を示す。 ＥＣＭＡ−３６８によって用いられる物理レイヤフレームストラクチャーを表現する。 個別のＤＡＡシグナリングフィールド及びチャネル推定フィールドを持つプリアンブルを示す。 一体とされたＤＡＡシグナリング及びチャネル推定フィールドを持つプリアンブルを説明する。 干渉源の粗い周波数推定のために用いられるゾーンを説明する。 干渉回避情報の検出のための受信機アーキテクチャを示す。 （パケットのヘッダ内のシグナリング・リファイメントに基づいた）粗い干渉回避テンプレート及び精緻化された干渉回避テンプレートの使用を説明する。 提案された発明が用いられる場合に、干渉回避テンプレートを誤って識別する確率を、異なるチャネル長についてのＳＮＲの関数として表現する。 提案された発明を用いるシステムのためのパケットエラー対ＳＮＲの確率を説明するダイアグラムを示す。

Claims (21)

1. 送信条件に合致するチャネル上での送信のための信号を生成する方法であって、
   前記チャネルにおける送信条件に関する情報を受信することと、
   前記信号内に、送信条件のシグナリングのためのストラクチャーを用意することと、
   前記シグナリングストラクチャー内に前記情報を符号化することと、
   前記送信条件に適合された前記信号を送信することを含む方法。
2. 前記シグナリングストラクチャーは、前記送信条件及びチャネル推定に関する情報を伝えるために用いられる請求項１の方法。
3. 前記送信条件は、干渉検出回避を含む請求項１または２の方法。
4. 前記符号化するステップは、予め定められた複数のシーケンスのセットから前記シグナリングストラクチャーを選択することを含み、
   各々の前記シーケンスは、特定の送信条件に対応するものである請求項１ないし３のいずれか１項の方法。
5. 前記シグナリングストラクチャーは、複数の送信条件に対応する前記予め定められた複数のシーケンスのうちの一つのシーケンスを含む請求項４の信号。
6. 前記予め定められた複数のシーケンスは、それらの対応する送信条件に適合されたものである請求項４または５の方法。
7. 前記予め定められた複数のシーケンスは、実質的に相互に無相関である請求項４ないし６のいずれか1項の方法。
8. 前記セットにおける予め定められた複数のシーケンスの数は、伝えることの可能な送信条件の数以上である請求項４ないし７のいずれか1項の方法。
9. 送信条件に合致するチャネル上での送信のための信号であって、
   前記信号は、
   パケットストラクチャーと、
   前記送信条件に関する情報を伝えるために前記パケットストラクチャー内に用意されたシグナリングストラクチャーと、
   前記送信条件に従って更に適合された前記信号とを含む。
10. 前記シグナリングストラクチャーは、拡張シグナリングストラクチャーを含む請求項９の信号。
11. 前記シグナリングストラクチャーは、ＭＡＣスーパーフレームのビーコン期間において提供される請求項９または１０の信号。
12. 前記シグナリングストラクチャーは、物理レイヤフレームストラクチャーのプリアンブルにおいて提供される請求項９または１０の信号。
13. 前記シグナリングストラクチャーは、同期フィールドの後で且つチャネル推定フィールドの前に提供される請求項９ないし１２のいずれか1項の信号。
14. 前記シグナリングストラクチャーは、チャネル推定フィールドと連結される請求項９ないし１２のいずれか1項の信号。
15. 送信条件に合致するチャネル上での信号を受信する方法であって、
    前記信号は、前記送信条件に関するシグナリングストラクチャーを含み、
    前記方法は、
    前記信号を受信することと、
    前記信号の自己相関をとることと、
    前記シグナリングストラクチャーを復号化することと、
    前記シグナリングストラクチャーにおいて伝えられた前記送信条件に、更なる信号の受信を適用させることを含む方法。
16. 前記送信条件に関する前記シグナリングストラクチャーを復号化する前に、粗い同期を実行することを更に含む請求項１５の方法。
17. 前記シグナリングストラクチャーを復号化するステップは、
    予め定められた複数のシーケンスの数に対応する予め定められた数の相関を実行することと、
    同期情報に従って、各々の相関の結果をウィンドウ処理することと、
    各々のウィンドウ処理の結果の値を、二乗して積分することと、
    最も高い値を得る前記シーケンスを決定することと、
    決定された前記シーケンスに関係する前記送信情報を識別することを含む請求項１５または１６の方法。
18. 前記ウィンドウ処理は、前記相関の出力波形におけるゼロ遅延ポイントに対する各々のウィンドウの中心を一致させることを更に含む請求項１７の方法。
19. 前記送信条件は、干渉検出回避を含む請求項１５ないし１８のいずれか１項の方法。
20. 請求項１ないし８のいずれか１項に従って、送信条件の影響下にあるチャネル上での送信のための信号を生成するように構成された送信機。
21. 請求項１５ないし１９のいずれか１項に従って、送信条件の影響下にあるチャネル上での信号を受信するように構成された受信機。

Images