JP2010519850A - Ofdmaシステム用の周波数ホッピング方式 - Google Patents
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Abstract
利用可能な帯域幅が、多数のサブチャネルに分割され、これらのサブチャネルの1つ以上を含むそれぞれのサブバンドが、1人以上のユーザに割り当てられる。第1の周波数割り当てが決定され、数学演算子が、第1の周波数割り当てから少なくとも1つのさらなる周波数割り当てを決定するために用いられる。次に、第1の周波数割り当ておよびさらなるまたは各さらなる周波数割り当てを含む周波数ホッピングシーケンスが決定される。ネットワークノードが割り当て方法を実行してもよく、ユーザ装置は、割り当てられた帯域幅を用いて動作してもよい。
Description
発明の背景
本発明は、通信システムに関し、特に、各ユーザが周波数ホッピング方式を有する直交周波数分割多元接続(OFDMA)通信システムに関する。
本発明は、通信システムに関し、特に、各ユーザが周波数ホッピング方式を有する直交周波数分割多元接続(OFDMA)通信システムに関する。
OFDMAシステムにおいて、利用可能な周波数帯域幅は、多数のサブチャネルに分割され、これらのサブチャネルは、システムの異なるユーザに割り当てることができる。
3GPP 25.814 "Physical Layer Aspects for Evolved UTRA" v1.2.0 section 9.2.1の文書には、アップリンクアクセス方式が説明されているが、この方式では、各ユーザには、多くの隣接するサブチャネルから形成された可変帯域幅を割り当てることができる。
周波数ホッピングを可能にすることが通信システムの信頼性を改善する方法であることが知られている。すなわち、ユーザが、任意の所与の時間に一周波数上で送信している場合に、一連の周波数チャネルが定義され、ユーザは、今度は、定義された一連のチャネル上で送信する。
しかしながら、この種の技術は、可変帯域幅、したがって可変数のサブチャネルを異なるユーザに割り当てることができるシステムに直接的に適用することはできない。なぜなら、同じサブチャネルを、2人の異なるユーザに同時に割り当てるべきではないということが必要条件だからである。さらにまた、各ユーザに割り当てられるサブチャネルは、連続的であることが有利である。
発明の概要
本発明の第1の態様によれば、利用可能な帯域幅を1人以上のユーザに割り当てる方法が提供される。
本発明の第1の態様によれば、利用可能な帯域幅を1人以上のユーザに割り当てる方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、割り当て方法を実行するためのネットワークノード、および割り当てられた帯域幅において動作するためのユーザ装置が提供される。
本発明をよりよく理解するために、および本発明をどのように実施可能であるかを示すために、ここで、例として、添付の図面を参照する。
図面の簡単な説明
本発明の態様による通信システムの概略ブロック図である。
多元アクセスシステムにおいて、ユーザへの周波数サブチャネルの割り当てを示す概略図である。
本発明の態様による方法を示す流れ図である。
図3の方法の一部をより詳細に示す。
本発明の態様によるさらなる方法を示す流れ図である。
図5の方法を用いた、第1の期間における、ユーザへの周波数サブチャネルの割り当てを示す。
図5の方法を用いた、第2の期間における、ユーザへの周波数サブチャネルの割り当てを示す。
一連の期間における、ユーザへの周波数サブチャネルの割り当てを示す。
実施形態の詳細な説明
図1は、通信システム10の一部を示すが、このシステム10では、基地局15が、第1および第2のユーザ装置(UE)20、22と無線通信している。
図1は、通信システム10の一部を示すが、このシステム10では、基地局15が、第1および第2のユーザ装置(UE)20、22と無線通信している。
通信システム10における図示の部分が、セルラー無線通信システムの一部を形成してもよく、このシステムにおいて、多数の基地局が、ネットワークサービスエリア内のモバイルユーザ装置にカバレッジを提供することが、当業者には明らかであろう。
図2は、本発明の実施形態に従って、通信システム10の一部における動作を示す。具体的には、図2は、第1および第2のユーザ装置(UE)20、22の一部をそれぞれ示す。
第1のユーザ装置(UE)20内において、データが、無線通信リンク上で基地局15へ送信するために、従来の方法で生成される。この図示の場合には、Nシンボルのデータが、一期間内に生成される。データは、直並列変換ブロック30に伝達され、このブロック30において、データは、並列形態に変換され、次に、0、1、...、N−1の番号のN並列線を通じて高速フーリエ変換(FFT)処理ブロック32に伝達され、そこでデータは、周波数領域に変換される。
次に、FFT出力データは、逆高速フーリエ変換(IFFT)処理ブロック34のN隣接入力部に伝達され、時間領域信号に逆に変換される。次に、IFFT出力は、シリアルデータ信号への変換のために並直列変換器36に印加され、次に、この信号は、当業者には公知の方法で、サイクリックプレフィックスを追加するためにサイクリックプレフィックス(CP)挿入ブロック38に印加される。
同様に、第2のユーザ装置(UE)22内において、データが、無線通信リンク上で基地局15へ送信するために、従来の方法で生成される。この図示の場合には、Nシンボルのデータが、一期間内に生成される。データは、直並列変換ブロック40に伝達され、このブロック40において、データは、並列形態に変換され、次に、0、1、...、N−1の番号のN並列線を通じて高速フーリエ変換(FFT)処理ブロック42に伝達され、そこでデータは、周波数領域に変換される。
次に、FFT出力データは、逆高速フーリエ変換(IFFT)処理ブロック44のN隣接入力部に伝達され、時間領域信号に逆に変換される。次に、IFFT出力は、シリアルデータ信号への変換のために並直列変換器46に印加され、次に、この信号は、サイクリックプレフィックスを追加するためにサイクリックプレフィックス(CP)挿入ブロック48に印加される。
したがって、この図示の場合には、2人のユーザのそれぞれが、Nシンボルのデータを送信していて、このデータが、それぞれのIFFT処理ブロック34、44のN隣接入力部のそれぞれのグループにマッピングされることに留意されたい。しかしながら、本発明の実施形態において、2人を超えるユーザがいてもよく、ユーザは、シンボル期間当たり、異なるシンボル数のデータを送信してもよい。
データがマッピングされる、それぞれのIFFT処理ブロック34、44における入力部のそれぞれのグループは、そのユーザに割り当てられた周波数サブチャネルに対応する。この割り当ては、ネットワークにおいて、例えば基地局15において実行され、それぞれのユーザ装置は、そこからの送信が、割り当てられたサブチャネルを使用することを保証する。
したがって、図2は、ユーザ装置からの送信用に利用可能なM周波数サブチャネル0、1、...、M−1がある状況を示す。この図示の状況では、図示の特定のシンボル期間において、第1のUE20は、Nサブチャネルk、k+1、...、k+N−1を含む第1のサブバンドを割り当てられ、一方で第2のUE22は、NサブチャネルM−N、M−N+1、...、M−1を含む第2のサブバンドを割り当てられた。これらのサブバンドは、互いに素である。すなわち、M−N>k+N−1なので、両方のサブバンドに存在するサブチャネルはない。
上述のように、異なるシンボル期間中にユーザが異なるサブバンド上で送信できるシステムを提供することは有利であろう。
図3は、周波数サブチャネルのホッピングシーケンスをユーザに割り当てるための方法を示す流れ図である。この方法は、基地局15で実行してもよく、または基地局およびユーザ装置に結果を通信できる任意の他のノードで実行してもよく、新しいユーザが送信を開始するごとにか、もしくは例えば各期間に実行してもよい。
ステップ60では、利用可能なサブチャネルは、様々なレベルで等しい大きさのサブバンドに分割される。
ステップ62において、これらのサブバンドの1つが、ユーザによって要求された帯域幅に基づいて、そのユーザに割り当てられる。この段階において、ユーザが、利用可能な帯域幅の全てを要求することがあり得るが、この場合には、周波数ホッピングは可能ではなく、残りのステップは実行されない。
ステップ64において、少なくとも1つの他のサブバンドがユーザに割り当てられるが、他のサブバンドは、第1の割り当てられたサブバンドに適用されている数学演算子によって定義される。
ステップ66において、周波数ホッピングシーケンスが定義されるが、この場合には、割り当てられたサブバンドは、シーケンスに形成される。
ステップ68において、ユーザは、その将来の送信に使用すべき、定義された周波数ホッピングシーケンスを通知される。
さて、これらのステップをより詳細に説明する。図4は、利用可能なサブチャネルを、様々なレベルで等しい大きさのサブバンドに分割できる方法を示す。具体的には、図4は、利用可能な帯域幅を等しい大きさのサブバンドに分割するために、均一な2進分割が利用可能な帯域幅に対して実行されることを示す。レベルk=1において、キャリアは、2つのサブバンドに分割される。任意のレベルkにおいて、キャリアは、2kのサブバンドに分割され、それぞれは、0、1、...、2k−1の番号を付けられる。したがって、図4に示すように、レベルk=3では、8つのサブバンド80、81、82、...、87がある。これらのサブバンドのそれぞれには、サブチャネルの合計数の8分の1が含まれる。サブバンドにおけるサブチャネル数が、最下位レベル(すなわち、分割が実行される際のkの最高値)において、ユーザに割り当てることができるサブチャネルの最小数になるように、帯域幅を任意の要求されたレベル数に分割することができる。
図3に示すプロセスのステップ62に関連して論じたように、それぞれのサブバンドは、ここで、異なるユーザに割り当てられる。したがって、図4において、レベル2サブバンドが、第1のユーザに割り当てられる。レベル2サブバンドが、2つのレベル3サブバンドに等しく、したがって、第1および第2のレベル3サブバンド80、81が、第1のユーザに割り当てられることが明らかであろう。同時に、レベル3サブバンド、特に第6のレベル3サブバンド85は、第2のユーザに割り当てられ、別のレベル3サブバンド、特に第7のレベル3サブバンド86は、第3のユーザに割り当てられる。
したがって、レベル3においてサブバンド0(2進表現で000)に作用するフリップ演算子は、新しいサブバンド1(2進表現で001)を生成する。一方、レベル3においてサブバンド1(2進表現で001)に作用するフリップ演算子は、新しいサブバンド0(2進表現で000)を生成する。これは、サブバンド0および1が、異なるユーザに割り当てられた場合には、この演算子が、これらの割り当てを交換またはフリップするということを意味する。
サブバンドjが、シフト|j’−j|=2k−iの大きさを備えたサブバンドj’にシフトされるように、レベルiに作用するフリップ演算子σiに関連しているのが、レベルkにおけるシフト
である。
より形式的に表現すれば、フリップは、
へのシフトに帰着する。
s(i、k;j)=(−1)[jld(k,i)]は、シフトの符号であり、d(k,i)=2k−iは、シフトの大きさである。
である。
より形式的に表現すれば、フリップは、
へのシフトに帰着する。
s(i、k;j)=(−1)[jld(k,i)]は、シフトの符号であり、d(k,i)=2k−iは、シフトの大きさである。
独立変数jは、現在のサブバンドであり、それによって、シフトが正かまたは負であるかどうかが決定される。
これは、レベルkにおけるサブバンドjが、j<2k−iの場合にはj’=j+2k−iにシフトされ、そうでない場合j’=j−2k−iにシフトされることを意味する。
したがって、図4は、レベル3における第1および第2のサブバンド80、81を含むレベル2サブバンドがある状況を示す。これは、レベル2における第1のサブバンドと見なすことができる。したがって、フリップ演算は、レベル2に作用し、レベル2における一サブバンドのシフトに帰着し、その結果、シフトされるサブバンドは、レベル3における第3および第4のサブバンド82、83を含む、レベル2における第2のサブバンドである。この変化は、円90で示されるフリップ、および矢印92、94で示されるシフトによって、図4に表わされている。
したがって、レベル2サブバンドは、合計帯域幅の1つの四半分、具体的には、利用可能なサブチャネルの下半分における下半分を占める。数学的なフリップまたはシフト、演算の後で、再び、合計帯域幅の1つの四半分、ここで具体的には、利用可能なサブチャネルの下半分における上半分を占める新しいサブバンドが定義される。
図4はまた、第6のレベル3サブバンド85の状況を示す。したがって、フリップ演算は、レベル3に作用し、レベル3における一サブバンドのシフトに帰着し、その結果、シフトされるサブバンドは、第5のレベル3サブバンド84である。この変化は、円96で示されるフリップ、および矢印98で示されるシフトによって、図4に表わされる。
したがって、レベル3サブバンド85は、合計帯域幅の8分の1、具体的には、利用可能なサブチャネルの第3の四半分における上半分を占める。数学的なフリップまたはシフト、演算の後で、再び、合計帯域幅の8分の1、ここで具体的には、利用可能なサブチャネルの第3の四半分における下半分を占める新しいサブバンドが定義される。
図4はまた、第7のレベル3サブバンド86の状況を示す。したがって、フリップ演算は、レベル3に作用し、レベル3における一サブバンドのシフトに帰着し、その結果、シフトされるサブバンドは、第8のレベル3サブバンド87である。この変化は、円100で示されるフリップ、および矢印102で示されるシフトによって、図4に表わされる。
したがって、レベル3サブバンド86は、合計帯域幅の8分の1、具体的には、利用可能なサブチャネルの第4の四半分における下半分を占める。数学的なフリップまたはシフト、演算の後で、再び、合計帯域幅の8分の1、ここで具体的には、利用可能なサブチャネルの第4の四半分における上半分を占める新しいサブバンドが定義される。
この演算の結果として、ひとたび他のサブバンドがユーザに割り当てられると、ホッピングシーケンスが定義される。特に、コネクション用のサブバンド(レベルk)ホッピングシーケンスF(k)(t),t=1,2,3,Kが、コネクションに以下のパラメータセットを割り当てることによって形成される。
(例えば)第1のサブバンドが初期値として用いられる2つのサブバンド
tがホッピングの時間インデックスである2進シーケンス(例えば擬似乱数)x(t),t=1,2,3,K
(例えば)第1のサブバンドが初期値として用いられる2つのサブバンド
tがホッピングの時間インデックスである2進シーケンス(例えば擬似乱数)x(t),t=1,2,3,K
特に明記されていない限り、コネクションによるホッピング用に割り当てられるサブバンドは様々である、すなわちi≠j(そうでない場合、ホッピングがない、ありふれた場合である)と仮定されている。
これによって、割り当て可能なサブバンドペアに制限が課されることに留意されたい。log2|j−i|が整数であるか、または同様の意味で、シフト|j−i|の大きさが2の整数乗であることが必要とされる。
あるいは、同様の意味であるが、コネクションは、
初期サブバンド値
レベルz、1≦z≦k、に作用するフリップσz、または大きさ2k−zを備えたシフト
tがホッピングの時間インデックスである2進シーケンス(例えば擬似乱数)x(t),t=1,2,3,K
によってホッピングシーケンスを割り当てられる。
初期サブバンド値
レベルz、1≦z≦k、に作用するフリップσz、または大きさ2k−zを備えたシフト
tがホッピングの時間インデックスである2進シーケンス(例えば擬似乱数)x(t),t=1,2,3,K
によってホッピングシーケンスを割り当てられる。
また、異なるレベルで演算する2以上の基本フリップ演算子を結合することによって、前のセクションにおける基本的な単一レベルフリッピングとまさに同じ方法で使用できる結合フリップ演算子、例えば、
σij=σiσj
を用いることが可能である。
σij=σiσj
を用いることが可能である。
これは、任意のレベル数における結合フリッピングに一般化することができる。フリッピングは、フリッピングが適用される全てのレベルにおいて同時に生じなければならないことに留意されたい。
上記で示したように、様々なユーザまたはコネクションは、異なる帯域幅要件を有するので、帯域幅割り当ては、可変である。この結果として、断片化されていないサブバンドを保証し、様々なレベルでサブバンドホッピングを提供し、サブバンドホッピング制限、すなわちコネクション当たり2つ以下のサブバンドを維持し、かつ衝突を回避するために、サブバンド割り当ておよびサブバンドホッピングは、サブバンドツリーの異なるレベルで行われなければならない。
これらの要件は、互いに素な資源を同じサブバンドツリーから割り当てることと、あるレベルにおいて同じフリップ(またはフリップなし)を適用することであって、このフリップによって影響される全てのコネクション、すなわちフリップが適用されるサブバンドツリーの同じサブブランチを共有するコネクションに対して、同じフリップ(またはフリップなし)を適用することとによって、満たすことができる。フリッピングが、ブランチに沿って、2つ以上のレベルで適用される場合には、フリッピングが、全てのレベルで同時に適用されなければならないことに留意されたい。
この結果として、結合フリッピングの場合に、様々なレベルでフリップ(またはシフト)を生成するために、コネクション用に1つの2進シーケンスのみが必要とされる。
これまでに挙げた例は、コネクションまたはユーザが、利用可能な帯域幅の正確な2進分数(すなわち1/2aであり、ここでaは整数である)である帯域幅要件を有すると仮定している。n(ここで2k−1<n<2k)サブバンドユニット(すなわちここで、サブバンドユニットは、サブチャネルが分割されて行く最小のサブバンドである)を要求するコネクションは、サブバンドホッピング割り当てに関して2kサブバンドユニットを要求するコネクションとして扱うことができる。
これまで、利用可能なサブバンドの2進分割と、2回の適用後にオリジナルのサブバンドに戻る演算子を用いたフリッピングと、ひいては、2つのサブバンドを含むホッピングシーケンスの生成とに関連して、本発明を説明した。しかしながら、これを一般化し、n状態フリッピングによって、同様の方法で2つを超えるサブバンドにおけるホッピングを可能にすることができる。
この場合には、利用可能な帯域幅が、等しい大きさのサブバンドへのn進分割を有すると仮定することができる。レベルk=1において、キャリアは、nサブバンドに分割される。任意のレベルkにおいて、キャリアは、nkサブバンドに分割され、各サブバンドは、0、1、nk−1の番号を付けられる。レベルkにおけるサブバンドjを、以下の表現によって示す。
であり、その結果、
b1nk−1+b2nk−2+K+bk−1n1+bk=Jであり、
ここでbi∈{0,1,K,n−1}である。
であり、その結果、
b1nk−1+b2nk−2+K+bk−1n1+bk=Jであり、
ここでbi∈{0,1,K,n−1}である。
第3のフリップは、オリジナルのサブバンドに帰着する。
コネクションは、この場合に、
初期サブバンド値
レベルz、1≦z≦k、に作用するフリップσz、
tがホッピングの時間インデックスであるn進シーケンス(例えば擬似乱数)x(t)∈{0,1,K,n−1},t=1,2,3,K
によってホッピングシーケンスを割り当てられる。
初期サブバンド値
レベルz、1≦z≦k、に作用するフリップσz、
tがホッピングの時間インデックスであるn進シーケンス(例えば擬似乱数)x(t)∈{0,1,K,n−1},t=1,2,3,K
によってホッピングシーケンスを割り当てられる。
これまでに説明したように、利用可能な帯域幅が所定の方法で分割されるシステムが提供されるが、これは、多くの用途に適している。しかしながら、他の状況では、利用可能な周波数資源の適応割り当てを可能にすることが望ましい可能性がある。
図5は、本発明の態様に従ってさらなる方法を示す流れ図である。
具体的には、図5は、新しいユーザが、無線ネットワークで通信するための帯域幅割り当てを要求した場合に実行される手順を示す。
ステップ120において、新しいユーザが、システムに登録し、ステップ122では、そのユーザによってどれくらいの帯域幅が要求されているかが、ネットワークノードの1つにおいて判定される。前述のように、サブチャネルの割り当ては、任意のネットワークノードにおいて実行することができる。割り当てられたサブチャネルに関する情報、および周波数ホッピングシーケンスは、そのネットワークノードで実行することができ、次に、比較的短い情報伝達メッセージによって、コネクションに関連する他の1つまたは複数のネットワークノードに通知される。
本発明のこの実施形態は、31のサブチャネルがユーザへの割り当てに利用可能な状況に関連して説明される。
ステップ124において、要求された帯域幅を用いて、利用可能なサブチャネルのいくつをそのユーザに割り当てるべきかを決定し、ステップ126において、要求されたサブチャネル数が、第1の期間t用に割り当てられる。この図示の実施形態において、連続サブチャネルのグループであって、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの第1の(最も低い番号の)サブチャネルから開始するか、または別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最後の(最も高い番号の)サブチャネルで終了する連続サブチャネルのグループが、ユーザに割り当てられる。
ステップ128において、そのユーザに対して割り当てレベルが設定される。本発明の一実施形態において、割り当てレベルは、単純に番号順に適用することができる。したがって、第1のユーザは、割り当てレベル1を与えられ、第2のユーザは割り当てレベル2を与えられる等であり、各新しいユーザは、既に割り当てられたユーザの数より1だけ大きな割り当てレベルを与えられる。
しかしながら、別の実施形態において、新しいユーザは、その新しいユーザに割り当てられる帯域幅が任意の他のユーザに割り当てられた帯域幅より小さい場合にのみ、既に割り当てられたユーザの数より1だけ大きな割り当てレベルを与えられる。実際には、新しいユーザより小さな帯域幅割り当てを備えた、1人以上の既に割り当てられたユーザが存在する場合には、新しいユーザは、その既に割り当てられたユーザの割り当てレベルを与えられ、既に割り当てられたユーザのそれぞれにおける割り当てレベルが、1だけ増加される。本発明のさらに別の実施形態において、新しいユーザより小さい帯域幅割り当てまたは新しいユーザと同じ帯域幅割り当てを備えた、1人以上の既に割り当てられたユーザが存在する場合には、新しいユーザは、その既に割り当てられたユーザの割り当てレベルを与えられ、既に割り当てられたユーザのそれぞれにおける割り当てレベルが、1だけ増加される。
ステップ130において、置換演算子がユーザ用に定義され、ステップ132において、以下でより詳細に説明するように、相補的置換演算子が定義される。プロセスは、ステップ134に進み、ステップ134において、全てのユーザが処理されたかどうかが判定される。処理されていなければ、プロセスはステップ120に戻るが、しかし処理されている場合には、プロセスはステップ136に進む。
図6は、0、1、2、...、30の番号の31のサブチャネルがあり、かつ5人のユーザがu1、u2、u3、u4、u5の順で到着する1つの例示的な状況用に対して、時間tのサブチャネル割り当てを示す。
第1のユーザu1は、4つのサブチャネルを要求し、最も低い番号の利用可能なサブチャネル(すなわちサブチャネル0)で開始するサブチャネルを割り当てられる。したがって、サブチャネル0、1、2、3を割り当てられる。第1のユーザはまた、割り当てレベル1を与えられる。
第2のユーザu2は、22のサブチャネルを要求し、最も高い番号の利用可能なサブチャネル(すなわちサブチャネル30)で終了するサブチャネルを割り当てられる。したがって、サブチャネル9、10、11、....、30を割り当てられる。第2のユーザが、第1のユーザより大きい帯域幅割り当てを有するので、第2のユーザは、ここで、割り当てレベル1を与えられ、一方で第1のユーザは、割り当てレベル2に再割り当てされる。
第3のユーザu3は、2つのサブチャネルを要求し、最も低い番号の利用可能なサブチャネル(すなわちサブチャネル4)で開始するサブチャネルを割り当てられる。したがって、サブチャネル4および5を割り当てられる。第3のユーザはまた、割り当てレベル3を与えられる。
第4のユーザu4は、2つのサブチャネルを要求し、サブチャネル4および5を割り当てられる。この実施形態において、新しいユーザは、その新しいユーザが、その前のユーザより大きい帯域幅割り当てを有する場合のみ(新しいユーザが前のユーザと同じ帯域幅割り当てを有する場合ではない)、別のユーザに前に与えられた割り当てレベルを与えられる。したがって、第4のユーザは、ここで、割り当てレベル4を与えられる。
第5のユーザu5は、1つのサブチャネルを要求し、残りのサブチャネル、すなわちサブチャネル8を割り当てられる。第5のユーザはまた、割り当てレベル5を与えられる。
ステップ130および132において、置換演算子および相補的置換演算子が、ユーザ用に定義される。
置換演算子の影響は、次の通りである。すなわち、各ユーザに対して、連続サブチャネルの割り当てられるグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も低い番号のサブチャネルから開始する場合には、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号は、そのグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も高い番号のサブチャネルで終了するように、第1の数だけ増加される。連続サブチャネルの割り当てられるグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も高い番号のサブチャネルで終了する場合には、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号は、そのグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も低い番号のサブチャネルで終了するように、第1の数だけ低減されるということである。
相補的置換演算子の影響は、次の通りである。すなわち、各ユーザに対して、連続サブチャネルの割り当てられていないグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も低い番号のサブチャネルから開始する場合には、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号は、そのグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も高い番号のサブチャネルで終了するように、第2の数だけ増加される。連続サブチャネルの割り当てられていないグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も高い番号のサブチャネルで終了する場合には、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号は、そのグループが、より低い割り当てレベルで別のユーザに割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最も低い番号のサブチャネルで終了するように、第2の数だけ低減されるということである。
したがって、図6に示す場合では、第1の割り当てレベルにおいて、置換演算子はサブチャネル番号を9だけ低減させ、一方で相補的置換演算子は、サブチャネル番号を22だけ増加させる。第2の割り当てレベルにおいて、置換演算子は、サブチャネル番号を5だけ増加させ、一方で相補的置換演算子は、サブチャネル番号を4だけ低減させる。第3の割り当てレベルにおいて、置換演算子は、サブチャネル番号を3だけ増加させ、一方で相補的置換演算子は、サブチャネル番号を2だけ低減させる。第4の割り当てレベルにおいて、置換演算子は、サブチャネル番号を1だけ増加させ、一方で相補的置換演算子は、サブチャネル番号を2だけ低減させる。サブチャネルの全てが第5の割り当てレベルに割り当てられているので、置換は可能ではない。
置換演算子および相補的置換演算子は、次のように数学的に表現することができる。この説明において、周波数バンドにおけるサブチャネルは、物理的なサブチャネル周波数の増加シーケンスに対応する0、1、2、...としてインデックスを付けられ(これらのインデックスは、物理的なサブチャネル周波数の減少シーケンスに等しく適用可能であるが)、各ユーザは、(図6に示すような)割り当てツリーにおける割り当てレベルに関連する。
割り当てレベルkには、n(k)の利用可能なサブチャネルがあり、F0(k)は、利用可能なサブチャネルの最も低いインデックスである。これらの利用可能なサブチャネルのうち、n1(k)サブチャネルのサブバンドが割り当てられる。このサブバンドが、前記利用可能なサブチャネルの最も低い番号のサブチャネルから開始する場合には、それには、F0(k)から(F0(k)+n1(k)−1)のサブチャネルが含まれる。サブバンドが、前記利用可能なサブチャネルの最も高い番号のサブチャネルで終了する場合には、それには、(F0(k)+n(k)−n1(k))から(F0(k)+n(k)−1)のサブチャネルが含まれる。
f1が、割り当てられたサブチャネルの1つにおけるインデックスであり、かつf’1が、残りの割り当てられていないサブチャネルの1つにおけるインデックスである場合には、割り当てられたサブバンドにおいて演算する置換演算子σk、および割り当てられていないサブバンドにおいて演算する相補的置換演算子σ’kは、次のように定義される。すなわち、
n1(k)≦n(k)−n1(k)の場合には、
であり、
n1(k)>n(k)−n1(k)の場合には、
である。
n1(k)≦n(k)−n1(k)の場合には、
であり、
n1(k)>n(k)−n1(k)の場合には、
である。
次に、このプロセスは、置換演算子および相補的置換演算子を用いることによって、第2のサブチャネル割り当てを決定する。
ステップ136において、割り当てレベル1で開始する新しい割り当てレベルが検討され、ステップ138において、レベルの全てが検討されたかどうかが判定される。まだ検討すべきレベルがあると見なすと、プロセスは、ステップ140に進み、ステップ140において、現在の割り当てレベルが割り当てレベル1であるかどうかが判定される。その場合、ステップ142は省略されるが、そうでない場合、プロセスはステップ142に進む。
ステップ142において、各先行するレベル用の相補的置換演算子が、現在の割り当てレベルを有するユーザに割り当てられたサブチャネル番号に適用される。
次に、プロセスは、ステップ144に進み、ステップ144において、現在の割り当てレベル用の置換演算子が、その割り当てレベルにおけるユーザに割り当てられたサブチャネル番号に適用される。
置換演算子を適用した後で、プロセスは、異なる割り当てレベルを検討するためにステップ136に進む。
したがって、割り当てレベル1において、割り当てレベル1用の置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を9だけ低減させる。したがって、サブチャネル番号9、10、11、...、30は、サブチャネル番号1、2、...、21に置換される。
割り当てレベル2において、割り当てレベル1用の相補的置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を22だけ増加させ、次に、割り当てレベル2用の置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を5だけ増加させる。したがって、サブチャネル番号0、1、2、3は、サブチャネル番号28、29、30、31に置換される。
割り当てレベル3において、割り当てレベル1および2用の相補的置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を22だけ増加させ、次に、各サブチャネル番号を4だけ低減させ、次に、割り当てレベル3用の置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を3だけ増加させる。したがって、サブチャネル番号4、5は、サブチャネル番号25、26に置換される。
割り当てレベル4において、割り当てレベル1、2および3用の相補的置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を22だけ増加させ、次に、各サブチャネル番号を4だけ低減させ、各サブチャネル番号を2だけ低減させ、次に、割り当てレベル4の置換演算子が適用され、各サブチャネル番号を1だけ増加させる。したがって、サブチャネル番号6、7は、サブチャネル番号23、24に置換される。
割り当てレベル5において、置換は不可能であるが、割り当てレベル1、2、3および4用の相補的置換演算子が適用され、その結果、サブチャネル番号8は、サブチャネル番号22に置換される。
図7は、ユーザへの、周波数サブチャネルのこの置換された割り当てを示すが、これは、1つ以上の第2の期間において用いることができる。
したがって、2つの周波数割り当てが定義される。本発明の一実施形態において、これらの2つの周波数割り当ては、周波数ホッピングシーケンスにおける異なる期間中に用いることができる。第1の割り当てが2進「0」によって表わされ、第2の割り当てが2進「1」によって表わされる場合には、任意の多数桁の2進数が、周波数ホッピングシーケンスを表わすことができ、2進数のビット値が、連続期間中にどちらの周波数割り当てを用いるべきかを示す。
図8は、周波数ホッピング動作を示す。したがって、期間ta1、ta2、...ta5を含む第1の時間間隔TTI1中に、第1の割り当てが、期間ta1およびta4中に用いられ、一方で第2の割り当てが、期間ta2、ta3およびta5中に用いられ、したがって、このシーケンスは、2進数01101によって表わすことができ、これは、要求されるたびに繰り返すことができる。
上記の方法に従って他の割り当てを定義できることが理解されよう。例えば、期間tb1、tb2、...tb5を含む第2の時間間隔TTI2中に、異なる第1の割り当てが、期間tb3およびtb4中に用いられ、一方で、対応する、異なる第2の割り当てが、期間tb1、tb2およびtb5中に用いられ、したがって、このシーケンスは、2進数11001によって表わすことができる。
本発明によるさらなる実施形態では、ひとたび置換演算子が全てのレベルにおいて決定されると、周波数ホッピングシーケンスは、各時間ステップ用に、置換演算子を様々なレベルで適用するかまたは適用しないことによって、構成することができる。置換演算は、周波数ホッピングが、ユーザ当たり限られたサブバンド数に制約されていなければ、様々なレベルにおいて独立して適用してもよい。nユーザに対して、周波数ホッピングツリーにはnレベルがある。様々なレベルにおいて置換を適用するかまたは適用しないことの全ての可能な組み合わせによって、周波数ホッピング用に利用可能なサブバンド割り当ての最大2nの異なる組み合わせが得られる。
周波数ホッピングシーケンスは、各レベル用に2進シーケンスを指定することによって定義できるが(すなわち、合計でnの2進シーケンス)、この場合に、2進数字は、実行される動作を示す(例えば、0:置換も遷移もなし、1:置換、すなわち、「右」から「左」または「左」から「右」への遷移)。レベルkにおける周波数ホッピングシーケンスは、各時間ステップに対して、レベル1からレベルkまでの置換を結合することによって得られる。あるいは、同様の意味であるが、2進シーケンスは、置換のイベントではなく、各時間ステップに対するレベルkにおける状態(0:「左」、1:「右」)を示してもよい。次に、レベルkにおける周波数ホッピングシーケンスは、各時間ステップに対して、レベル1からkまでの状態を結合することによって得られる。したがって、周波数ホッピングシーケンスは、2進ベクトルv1、v2、v3、...、のシーケンスとして指定することができるが、この場合に、各ベクトルは、nの2進数字を有し、それぞれは、周波数ホッピングツリーにおけるレベルに対応する。
ユーザ当たりN個以下の別個のサブバンドに制約された周波数ホッピングの重要で特別な場合は、制限が課される。この意味は、nレベルからなる周波数ホッピングツリーにおいて、利用可能なサブバンド割り当ての合計2nの組み合わせのうち、N個以下の組み合わせが、使用可能であるということである。(例におけるように)Nが2に等しい場合には、(置換が適用された)全てのレベルの置換は、同時に生じなければならない。この場合に、2進周波数ホッピングシーケンスは、全てのレベルに対して有効なスカラー2進シーケンスとして定義することができる。周波数ホッピングシーケンスは、遷移の2進シーケンスとしてか、または一連の2進状態として指定される。
一般に、サブバンドの数に制約があるホッピングシーケンスは、周波数ホッピングに関連するノードに予め定義し記憶することができる。
したがって、シングルキャリア周波数シーケンスを生成するための方法が説明されているが、この場合に、伝送は、少数の利用可能な周波数サブバンドにわたってのみホッピング可能である。セル内のホッピングパターンは、直交であり、周波数および干渉ダイバーシティを提供する。さらに、提案された方式は、資源効率がよい。なぜなら、この方式によって、(セルにおける)全ての時間−周波数資源が同時に使用可能であるように促進されるからである。
本発明は、例えば、提案された3GPP LTEアップリンクアクセス方式のような、可変帯域幅シングルキャリア伝送を用いるシステムにおいて適用可能であろう。
Claims (16)
- 利用可能な周波数スペクトルを複数のユーザ間で割り当てる方法であって、前記利用可能な周波数スペクトルが、複数の周波数サブチャネルを含む方法において、
各ユーザに対して、
割り当てレベルを設定するステップと、
前記ユーザにそれぞれの要求された帯域幅を与えるために、要求されたそれぞれのサブチャネル数を決定するステップと、
前記決定されたそれぞれサブチャネルの数を含む、連続サブチャネルのそれぞれのグループを前記ユーザに割り当てるステップであって、前記割り当てられたサブチャネルが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルから選択されるステップと、
前記複数の周波数サブチャネル内において、前記割り当てられたサブチャネルをシフトするための置換演算子、および前記割り当てられていないサブチャネルをシフトするための相補的置換演算子を定義するステップと、
第1の期間中に、連続サブチャネルの前記割り当てられたグループにおいて前記ユーザを動作させるステップと、
第2の期間中に、連続サブチャネルの異なるグループにおいて前記ユーザを動作させるステップであって、連続サブチャネルの前記異なるグループが、(a)より低い割り当てレベルを有する任意の他のユーザ用に定義された前記それぞれの相補的置換演算子および(b)前記ユーザ用に定義された前記置換演算子の少なくとも1つを、連続サブチャネルの前記割り当てられたグループに適用することによって、定義されるステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 連続サブチャネルのそれぞれのグループを前記ユーザに割り当てるステップが、
別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの第1のサブチャネルで開始する連続サブチャネルのそれぞれのグループか、または別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最後のサブチャネルで終了する連続サブチャネルのそれぞれのグループを選択するステップを含む、請求項1に記載の方法。 - 置換演算子を定義するステップが、
連続サブチャネルの前記割り当てられたグループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの第1のサブチャネルで開始する場合には、前記グループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最後のサブチャネルで終了するように、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号を第1の数だけ増加させるステップ、または
連続サブチャネルの前記割り当てられたグループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最後のサブチャネルで終了する場合には、前記グループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの第1のサブチャネルで開始するように、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号を前記第1の数だけ低減させるステップを含む、請求項2に記載の方法。 - 相補的置換演算子を定義するステップが、
連続サブチャネルの前記割り当てられていないグループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの第1のサブチャネルで開始する場合には、前記グループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最後のサブチャネルで終了するように、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号を第2の数だけ増加させるステップ、または
連続サブチャネルの前記割り当てられていないグループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの最後のサブチャネルで終了する場合には、前記グループが、別のユーザに前に割り当てられていない前記周波数サブチャネルの第1のサブチャネルで開始するように、前記サブチャネルのそれぞれにおけるサブチャネル番号を前記第2の数だけ低減させるステップを含む、請求項2または3に記載の方法。 - 一連の期間における各期間に対して、前記それぞれの相補的置換演算子および前記置換演算子のどちらを適用すべきかを示すベクトルによって、周波数ホッピングシーケンスを識別するステップをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法に従って決定された連続サブチャネルのそれぞれのグループにおいて、それぞれの第1および第2の期間中に動作可能なユーザ装置。
- ネットワークノードから信号を受信するように、かつ前記受信信号に基づいて、連続サブチャネルの前記それぞれのグループを決定するように動作可能な、請求項6に記載のユーザ装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法に従って、利用可能な周波数スペクトルを複数のユーザ間で割り当てるように動作可能なネットワークノード。
- 前記ユーザの少なくとも1人に信号を送信するようにさらに動作可能であって、前記信号が、連続サブチャネルの前記それぞれのグループを識別する、請求項8に記載のネットワークノード。
- 通信システムで用いるための無線通信方法であって、第1のレベルにおいて、利用可能な帯域幅が、nの互いに素な帯域幅部分に分割され、かつ各次のレベルにおいて、直接先行するレベルからの各部分が、nの互いに素な帯域幅部分に分割されるように、利用可能な周波数スペクトルが、均一に分割され、前記方法が、
n連続期間の第1のグループの間に、ユーザが、周波数ホッピングシーケンスにおける所定レベルからのnのそれぞれ異なる帯域幅部分のグループにアクセスでき、前記所定レベルが、前記ユーザによって要求された帯域幅の量によって決定されるように、かつ
n連続期間の次のグループの間に、前記ユーザが、同じ周波数ホッピングシーケンスにおける前記所定レベルからのn帯域幅部分の同じグループにアクセスできるように、
帯域幅をユーザに割り当てるステップを含むことを特徴とする方法。 - n=2である、請求項10に記載の方法。
- 帯域幅をユーザに割り当てるステップが、
前記ユーザによって要求された帯域幅を決定し、前記要求された帯域幅に基づいて、前記ユーザに割り当てられる、前記利用可能な帯域幅の多くのサブチャネルを決定するステップと、
第1のサブバンドを前記ユーザに割り当てるステップであって、前記第1のサブバンドが、連続サブチャネルの、少なくとも前記決定された数を含むステップと、
少なくとも1つの第2のサブバンドを前記ユーザに割り当てるステップであって、前記第2のサブバンドが、連続サブチャネルの、少なくとも前記決定された数を含むステップと、
前記第1のサブバンドおよび前記少なくとも1つの第2のサブバンドを含む周波数ホッピングシーケンスを定義するステップと、
を含み、
前記第1のサブバンドを前記ユーザに割り当てるステップが、
前記レベルのそれぞれにおいて、前記利用可能なサブチャネルを複数のサブバンドに分割するステップと、
前記要求された帯域幅に基づき、前記レベルの1つにおいて、前記サブバンドの1つを前記ユーザに割り当てるステップと、
を含み、
前記少なくとも1つの第2のサブバンドを割り当てるステップが、
前記レベルの前記1つにおいて、前記サブバンドにおける異なる1つを前記ユーザに割り当てるステップを含む、請求項10または11に記載の方法。 - 請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法に従って決定された連続サブチャネルのそれぞれのグループに基づき、それぞれ第1および第2の期間中に動作可能なユーザ装置。
- ネットワークノードから信号を受信するように、かつ前記受信信号に基づいて、連続サブチャネルの前記それぞれのグループを決定するように動作可能な、請求項13に記載のユーザ装置。
- 請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法に従って、利用可能な周波数スペクトルを複数のユーザ間で割り当てるように動作可能なネットワークノード。
- 前記ユーザの少なくとも1人に信号を送信するようにさらに動作可能であって、前記信号が、連続サブチャネルの前記それぞれのグループを識別する、請求項15に記載のネットワークノード。
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