JP2008546331A - Ofdm多元接続システムにおけるドップラ依存の電力制御およびサブキャリア割り当て - Google Patents
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Description
フーリエ変換の定理よれば、矩形のパルス波形はsin(x)/xの形をしたサブキャリアのスペクトルになる。矩形のパルス波形は上記で述べたように、OFDMの伝送に選択された波形である。従って、単一のサブキャリアに対するフーリエ変換は図4に示したようになるであろう。または、フーリエ変換の振幅スペクトルだけを考えれば図5のようになる。明らかなように、異なったサブキャリアが互いに近接して配置されるので、それらのスペクトルは分離されてはいない。それらは重なった部分を持つ。それでもサブキャリアで伝送される情報を、受信機でもとの形に戻すことができるのは、直交関係と呼ばれる特性によるものである。変調にIFFTを用いることにより、伝送中に直交性が保存されていたならば、サブキャリアの周波数間隔は、受信機で1つのサブキャリアを得たときに、そのサブキャリアのところには他のサブキャリアの持つ信号がないように選択されるのである。これは図6に示されている。図では、8個のサブキャリアの場合の重なったスペクトルを示している。矢印は受信機で判断するサブキャリアの周波数である。そして、その周波数では他のサブキャリアは零になっていることが分かる。
最後の等式は幾つかの方法で導くことができる。それぞれの項は単位円上の点と見ることができる。そして全部の和が重心で、これは原点であろう。実際に計算しても容易に結果が得られる。
ここに、fDは正規化ドップラ周波数、すなわち、ドップラ周波数をサブキャリア周波数間隔で割ったものである。図16は実効SNRを正規化ドップラ周波数の関数として示したものである。SNRに関する上記の公式は、希望信号の電力を正規化すれば、ICIのレベルが
であるという事実から直ちに導かれる。
ここに、P1とP2は、それぞれ、ユーザ1とユーザ2の電力である。式(3)を参照すると、ユーザが等しい電力で送信している場合には、干渉レベルは式(2)と同じであることが容易に知れる。しかし、ユーザ1に対するSNRは、
で表されるので、P1>>P2とすれば、ユーザ2による干渉レベルが1/4に減少(6dB減少)することがわかる。特に、もし、P1=P2/3とすれば、I1は3dB減少し、ユーザ1のSNRは25dBとなり、それにより64−QAMを受信できるようになる。明らかに、ICIの問題の解決の可能性は、2人のユーザが隣接したサブキャリアを用いないことから由来する。
ここに、総和インデックスkは(周波数ビンの数での)距離に対応している、また、fDは、正規化ドップラ周波数である。上添え字(1)は、用いられるサブキャリアの間のビンでの距離を示す。
同様に、m個目ごとのビンに割り当てられるユーザに関しては下式で与えられる。
図17は、用いられるサブキャリアのビン間の距離の関数として表した自己干渉を示す。図より、ビンを離して割り当てることにより自己干渉が減少すること分かる。このように、上式(または図17)を参照することにより、孤立したユーザに対しては、隣接したサブキャリアを割り当てず、ある程度距離の離れたサブキャリアを割り当てることにより、動作性能を改善することができる。
4.ステップ105において、ユーザのSNRkとIkに基づき、動作性能を極力よくするようにPkを更新する。動作性能を評価する基準は、例えば、チャネルに接続しているNuユーザに対する全データレートでもよいし、または、チャネルに接続できるユーザ数(極力多い方がよい)でもよい。
・それぞれのユーザのサブキャリアは、極力遠くに離して置くようにする。すなわち、ユーザのサブキャリアは、自己干渉を最小にするために、全周波数帯域に拡散させる。
上記で述べたように、それぞれ個々のユーザの受けるドップラ効果は、ユーザからのアップリンクでの送信に基づいて基地局で推定することができる。これは図20に示されている。ここで、IFFT12から供給されるダウンリンクの信号は、基地局の送信機22から、ユーザ1の受信機25とユーザ2の受信機27へ送信される。一方、ユーザ1の送信機26とユーザ2の送信機28から送信されるアップリンクの信号は、基地局の受信機23により受信される。ドップラ推定装置24では、受信したアップリンクの信号に基づいて2人のユーザのドップラレベルを推定する。そしてその推定結果は、ダウンリンクでの伝送でユーザが受けるドップラ効果を表現する値として、割り当て装置20と電力制御装置21の中で用いられる。このようにこの方法では、ユーザのドップラレベルに関する情報は、移動局から基地局に送信する必要はない。このことは、基地局と移動局の2つの送受信機の相対速度は相反的であるという事実を利用している。しかし、アップリンクとダウンリンクでの伝送は異なった周波数を用いているかもしれないので、チャネルは相反的でない可能性はある。
Claims (22)
- 直交周波数分割多重を用いる無線通信システムにおいて1つの送受信機から少なくとも2つの遠隔送受信機へデジタルデータシンボルを送信する方法であって、多数の利用可能なサブキャリアが前記遠隔送受信機の間で共用されており、該方法は、
・前記遠隔送受信機が経験しているドップラ効果の強度に関する情報を提供するステップ(101)と、
・ドップラ効果の強度に関する前記情報に依存して前記遠隔送受信機の各々にサブキャリアを割り当てるステップ(102)と、
・ドップラ効果の強度に関する前記情報に依存して前記遠隔送受信機の各々に送信する電力レベルを制御するステップ(103,104,105)と、
を含むことを特徴とする方法。 - サブキャリアを割り当てる前記ステップは、
比較的小さなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機に割り当てられた少なくとも1つのサブキャリアにより、比較的大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機に割り当てられた複数のサブキャリアを分割するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - サブキャリアを割り当てる前記ステップは、
・最も大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機にサブキャリアを割り当てるステップと、
・2番目に大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機にサブキャリアを割り当てるステップと、
・全てのサブキャリアが割り当てられるまで、次に大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機にサブキャリアを繰り返し割り当てるステップと、
を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - サブキャリアを割り当てる前記ステップは、
前記遠隔送受信機の各々に対する複数のサブキャリアを可能な限り分割するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の方法。 - サブキャリアを割り当てる前記ステップは、
受信部における自己干渉量が所定の限界値以下に保持される範囲で、前記遠隔送受信機の各々に対する複数のサブキャリアを分割するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の方法。 - サブキャリアを割り当てる前記ステップは、
・複数の遠隔送受信機を、比較的大きなドップラ効果の強度を経験している第1の遠隔送受信機グループと比較的小さなドップラ効果の強度を経験している第2の遠隔送受信機グループとに分類するステップと、
・前記第1の遠隔送受信機グループに割り当てられたサブキャリアと前記第2の遠隔送受信機グループに割り当てられたサブキャリアとをインターレース配置するステップと、
を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の方法。 - 電力レベルを制御する前記ステップは、
・ドップラ効果の強度に関する前記情報から前記遠隔送受信機の各々で経験されるキャリア間干渉のレベルを推定するステップ(103)と、
・推定されたキャリア間干渉のレベルから前記遠隔送受信機の各々の信号対雑音比を推定するステップ(104)と、
・推定された信号対雑音比に基づいて前記遠隔送受信機の各々に送信する電力レベルを更新するステップ(105)と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の方法。 - 電力レベルを更新する前記ステップは、
推定された信号対雑音比が所定の参照値を下回る遠隔送受信機に送信する電力レベルを増大するステップを含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。 - ドップラ効果の強度に関する情報を提供する前記ステップは、
前記遠隔送受信機から受信したデジタルデータシンボルから前記送受信機内で前記強度を推定するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の方法。 - ドップラ効果の強度に関する情報を提供する前記ステップは、
前記遠隔送受信機から前記情報を受信するステップを含むことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の方法。 - 無線通信システムにおいて少なくとも2つの遠隔送受信機へデジタルデータシンボルを送信する送受信機であって、該送受信機は直交周波数分割多重を用い、多数の利用可能なサブキャリアが前記遠隔送受信機の間で共用されており、該送受信機は、
・前記遠隔送受信機が経験しているドップラ効果の強度に関する情報を提供する回路(24;34)と、
・ドップラ効果の強度に関する前記情報に依存して前記遠隔送受信機の各々にサブキャリアを割り当てる割り当て部(20)と、
・ドップラ効果の強度に関する前記情報に依存して前記遠隔送受信機の各々に送信する電力レベルを制御する電力制御部(21)と、
を含むことを特徴とする送受信機。 - 前記割り当て部(20)は、
比較的小さなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機に割り当てられた少なくとも1つのサブキャリアにより、比較的大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機に割り当てられた複数のサブキャリアを分割するよう構成されることを特徴とする請求項11に記載の送受信機。 - 前記割り当て部(20)は、
・最も大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機にサブキャリアを割り当て、
・2番目に大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機にサブキャリアを割り当て、
・全てのサブキャリアが割り当てられるまで、次に大きなドップラ効果の強度を経験している遠隔送受信機にサブキャリアを繰り返し割り当てる、
よう構成されることを特徴とする請求項11または12に記載の送受信機。 - 前記割り当て部(20)は、
前記遠隔送受信機の各々に対する複数のサブキャリアを可能な限り分割するよう構成されることを特徴とする請求項11乃至13の何れか一項に記載の送受信機。 - 前記割り当て部(20)は、
受信部における自己干渉量が所定の限界値以下に保持される範囲で、前記遠隔送受信機の各々に対する複数のサブキャリアを分割するよう構成されることを特徴とする請求項11乃至13の何れか一項に記載の送受信機。 - 前記割り当て部(20)は、
・複数の遠隔送受信機を、比較的大きなドップラ効果の強度を経験している第1の遠隔送受信機グループと比較的小さなドップラ効果の強度を経験している第2の遠隔送受信機グループとに分類し、
・前記第1の遠隔送受信機グループに割り当てられたサブキャリアと前記第2の遠隔送受信機グループに割り当てられたサブキャリアとをインターレース配置する、
よう構成されることを特徴とする請求項11乃至13の何れか一項に記載の送受信機。 - 前記電力制御部(21)は、
・ドップラ効果の強度に関する前記情報から前記遠隔送受信機の各々で経験されるキャリア間干渉のレベルを推定し、
・推定されたキャリア間干渉のレベルから前記遠隔送受信機の各々の信号対雑音比を推定し、
・推定された信号対雑音比に基づいて前記遠隔送受信機の各々に送信する電力レベルを更新する、
よう構成されることを特徴とする請求項11乃至16の何れか一項に記載の送受信機。 - 前記電力制御部(21)は、
推定された信号対雑音比が所定の参照値を下回る遠隔送受信機に送信する電力レベルを増大することにより電力レベルを更新するよう構成されることを特徴とする請求項17に記載の送受信機。 - ドップラ効果の強度に関する情報を提供する前記回路(24)は、
前記遠隔送受信機から受信したデジタルデータシンボルから前記強度を推定するよう構成されることを特徴とする請求項11乃至18の何れか一項に記載の送受信機。 - ドップラ効果の強度に関する情報を提供する前記回路(34)は、
前記遠隔送受信機から前記情報を受信するよう構成されることを特徴とする請求項11乃至18の何れか一項に記載の送受信機。 - コンピュータに請求項1乃至10の何れか一項に記載の方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
- コンピュータに請求項1乃至10の何れか一項に記載の方法を実行させるためのコンピュータプログラムを記録したコンピュータ可読の記録媒体。
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