JP2011508565A - Ofdmaベースの通信システム - Google Patents

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Abstract

直交周波数分割多元接続通信システムでは、一次元バースト及び二次元バーストの位置は、複数のバーストの開始位置を規定することによって規定することができる。バーストの長さは次いで、連続したバーストの開始位置を減算することによって求めることができる。一部の実施例では、バーストの位置を規定するために必要なビットの数は削減することができる。

Description

本発明は、概括的に、直交周波数分割多重(OFDM)信号の連続変調の手法に関する。
最近の多くのディジタル無線通信システム(例えば、無線又はケーブル・ベースのシステム)は、強い干渉又はマルチパス反射が存在している環境に直交周波数分割多重(OFDM)を使用する。
統計的多重利得を増加させるために、多くの通信システムは、上り方向及び下り方向において個々のユーザ、端末又は電気装置にOFDMサブキャリアの部分集合を割り当てる。
このようにして、特定のユーザ、端末、又は電気装置に関連付けられたデータは、OFDMサブキャリアの関連付けられた部分集合によって変調される。結果として生じるOFDM変調信号は次いで、RFキャリア信号によって変調され、結果として生じる信号は無線リンクを介して送信される。
本発明の実施例によるOFDMA送信器を示す概略図である。 本発明の実施例によるOFDMAフレームを表す図である。 本発明の一実施例のDL MAP及びUL MAPを表す図である。 一実施例を示すフローチャートである。
上述のOFDM変調手法は通常、直交周波数分割多元接続(OFDMA)と呼ばれる。
図1を参照すれば、一実施例によるOFDM送信器の実施例10は、通信リンク(例として、ケーブル・ベースのリンクや無線リンクなど)を介して送信される対象のデータを受信する。送信器10は、無線通信システム(例えば、無線ワイド・エリア・ネットワーク(WAN)など)における受信器/送信器の対の一部として使用することができる。
無線通信システムの一部として、送信器10には、他の無線装置への、無線リンクを介したデータの送信における使用のためにOFDMサブキャリアの部分集合が割り当てられる。このようにして、OFDMサブキャリアの割り当てられた部分集合は、無線リンクを介して通信する目的で、対に結合された特定のユーザ、端末又は電気装置に関連付けられたデータを通信するために使用することができる。
図1を参照すれば、動作上、送信器10の符号化器12は、無線リンクを介して送信する対象のデータを(通信回線11を介して)受信し、前述のデータは所定のサンプリング・レートで更新される。符号化器12は例えば、誤り訂正手法をデータに導入することができる。符号化器12は、受信データに対して他の演算(例えば、マッピング演算など)を行うこともできる。特に、符号化器12は、直交振幅変調(QAM)を使用して複素値空間に符号化器12によって受信されたデータをマッピングすることができる。符号化器12による他の演算も考えられる。
符号化器12は、送信器10の逆高速フーリエ変換(IFFT)エンジン14に符号化データを(通信回線13を介して)供給する。IFFTエンジン14は、命令33を実行するプロセッサ31を含み、一方、命令33はIFFTエンジン14のメモリ35に記憶される。符号化データは、割り当てられたサブキャリアの1つに関連付けられた係数をそれぞれが表すセグメントに分割されているとみることができる。
IFFTエンジン14は、割り当てられたサブキャリアで前述の係数を変調して、時間変動ディジタル信号を生成する。一方、前述のディジタル信号は、ディジタル・アナログ変換器(DAC)20に(通信回線19を介して)通信され、ディジタル・アナログ変換器20はディジタル信号をアナログ信号に変換する。アナログ送信回路23はその後、前述のアナログ信号を少なくとも1つの無線周波数(RF)キャリア信号で変調し、RF信号に応じてアンテナ44を駆動させることにより、結果として生じるRF信号を送信する。
IFFTエンジン14によって生成されたディジタル信号は、アンテナ44によって送信される信号によって示されるOFDMシンボルの情報を形成する。このようにして、各基本OFDMシンボルは、NポイントIFFTから形成され、OFDMシンボルが生成される周期速度に等しい持続時間を有する。周波数領域においてみた場合、各基本OFDMシンボルは、OFDMサブキャリアの周波数に配置されたsinc関数を含む。
OFDMAベースの通信システムでは、フレームは、いくつかのOFDMシンボルを含む。各シンボルは、サブチャネルを構成するよう、併せてグループ化された複数のサブキャリアを有し得る。よって、OFDMシンボルは複数のサブチャネルを有し得る。例えば時分割複信(TDD)システムでは、OFDMAフレームはM個のシンボル及びN個のサブチャネルを有し得る。OFDMAフレームは、DLサブフレームと呼ばれる下りリンク(DL)部分及びULサブフレームと呼ばれる上りリンク(UL)部分を有する。DLサブフレームは、同期化に使用されるプリアンブルに始まり、フレーム構成情報を備えるフレーム制御ヘッダ(FCH)がそれに続く。FCHには、それぞれ、下りリンク(DL)サブフレーム並びに上りリンク(UL)サブフレームのサブフレーム割り当て及び他の制御情報を含む下りリンクMAP(DL−MAP)及び上りリンクMAP(UL−MAP)のメッセージが続く。
プリアンブル、FCH、DL−MAP、及びUL−MAPの後、DLサブフレームは、特定の変調及び符号化手法を使用するユーザ又はユーザ群の情報を含む別々の領域に分割される。前述の領域はバーストとして表される。同様に、ULサブフレームは、ULーMAPによって規定されるULバーストを含む。
DLサブフレーム及びULサブフレームの一部は、情報を何ら含まないことがあり得、未使用の状態に留まる。このことは、フレーム全体を占めるのに十分なトラフィックが存在していない場合に生じ得る。これは、干渉を削減するために、かつ/又はシステム性能を増大させるために意図的に行われることもあり得る。
DL−MAP及びUL−MAPはそれぞれ、DLバースト及びULバーストについての情報を規定する。この情報は、それぞれ、DL−MAP並びにUL−MAPにおけるDL MAP情報要素(DL−MAP−IE)及びUL MAP情報要素(Ul−MAP−IE)を使用することによって規定される。DL−MAP−IEは、DLサブフレームにおけるDLバーストの位置を規定する。同様に、UL−MAP−IEは、ULサブフレームにおけるULバーストの位置を規定する。
DLバースト及びULバーストの次元は1又は2であり得る。一次元のDLバースト及びULバーストでは、各バーストは開始位置及び長さを有する。一方、2次元バーストは開始位置、長さ、及び幅を有する。長さ及び幅の単位は、割り当てることが可能な最小資源量である。前述の単位は多くの場合、一スロットと呼ばれる。例えば、一スロットは周波数軸における一サブチャネル、及びシンボル軸における一シンボルに対応し得る。別の場合には、一スロットは周波数軸における2サブチャネル、及びシンボル軸における3シンボルに対応し得る。一般に、一スロットは、R個のサブチャネル及びS個のOFDMAシンボルを含む資源として規定され、R及びSは非ゼロ整数である。しかし、本発明は、スロットの厳密な定義にかかわらず、適用可能である。
OFDMAシステムでは、一OFDMAシンボルに対する一サブチャネルのスロット・サイズを使用することができ、各割り当ての長さは、一実施例では、スロットの数により、規定することができる。他の実施例では、OFDMAシステムの一スロットは、R個のサブチャネル数及びS個のOFDMAシンボル数を含み得る(ここで、R及びSは非ゼロ整数である)。
図2は、TDDシステムのOFDMAフレームの例を示す。OFDMAフレームは、周波数(垂直)軸においてn個のサブチャネルを有し、時間(水平)軸においてm個のOFDMAシンボルを有する。これは、DLサブフレーム及びULサブフレームに分割される。DLサブフレームでは、基地局(BS)は送信モードにあり、移動局(MS)は受信モードにある。一方、ULサブフレームの間、MSは送信モードにあり、BSは受信モードにある。DLサブフレーム及びUlサブフレームは、BSが送信モードから受信モードに切り替わり、MSが受信モードから送信モードに切り替わる送信・受信ギャップ(TTG)として表されるアイドル時間だけ離間している。
OFDMAフレームの持続時間が一定である間、DLサブフレーム及びULサブフレームの持続時間は、DLロードとULロードとの間の比などのパラメータに基づいて求めることが可能である。一例では、DLサブフレームはk個のOFDMAシンボルを含み、ULサブフレームはl個のOFDMAシンボルを含み、ここで、k+l=mである。
他の情報とともに、DL MAP及びUL MAPは、それぞれ、DLバ―スト及びULバーストの位置情報を含む。DLバースト及びULバーストについての情報は、それぞれ、DL MAP情報要素(DL−MAP−IE)及びUL MAP情報要素(Ul−MAP−IE)において規定される。非圧縮MAPのDL MAP及びUL MAPの構成は、一実施例について、図3に示す。上記構成は、MAPヘッダに始まり、DL−MAP−IEに続き、更にUL−MAP−IEに続く。圧縮MAPの場合、MAPヘッダはなく、MAPの他の部分は、非圧縮MAPのものと同じである。上述の通り、DL−MAP−IE及びUL−MAP−IEは、それぞれ、DLバースト及びULバーストの位置についての情報を含み得る。
図4中、ブロック46において示すように、別々のDLバースト及びULバーストの位置は、それらの開始位置を使用することによって規定することができる。特定のDLバースト又はULバーストの長さは、次のバーストの開始位置から、対応するバーストの開始位置を減算することによって求められる(ブロック48)。バースト長は、ハードウェア、ソフトウェア、又はファームウェアを使用して求めることができる。ソフトウェアの実施例は、例えば、半導体メモリ上に記憶されたコンピュータ読み取り可能なコードによって実現することができる。一実施例では、ソフトウェアは、例えば、メモリ35に記憶された命令33の一部として、図1の逆FFTエンジン14上に記憶することができる。
図2を参照すれば、DLバースト1の長さは、DLバースト2の開始位置からDLバースト1の開始位置を減算することによって求めることが可能である。同様に、他のバーストの長さは同様に求めることが可能である。
この場合、各DLバーストの位置の規定は、{DL開始位置}というフォーマットを有する。よって、i個のDLバーストが存在している場合、それらの位置は、{DL開始位置1, DL開始位置2,DL開始位置3,,DL開始位置i}のように規定される。同様に、j個のULバースト数が存在している場合、それらの位置は以下のように規定される。特定のDL/ULバーストの長さは、次のDL/ULバーストの開始位置からDL/ULバーストの開始位置を減算することによって求められる。例えば、5番目のDLバーストの開始位置は、6番目のDLバーストの開始位置から5番目のDLバーストの開始位置を減算することによって求められる。開始位置は、二座標系又は一座標系で規定することが可能である。二座標系では、開始位置は、サブチャネル・オフセット及びOFDMAシンボル・オフセットによって規定される。一座標系では、開始位置は、フレーム内の矩形の指数によって規定され、各矩形は、一OFDMAシンボル又はスロットに対して一OFDMAサブチャネルであり得る。二座標系の場合のOFDMAシンボル・オフセット及び一座標系の場合の矩形指数は、フレーム単位で、又はサブフレーム単位で符号化することが可能である。
二座標系フォーマットでは、各バーストの開始位置は、{開始サブチャネル・オフセット, 開始OFDMAシンボル・オフセット}というフォーマットを使用して規定される。
サブチャネル・オフセットを符号化するために必要なビットの数cは、
Figure 2011508565
によって表され、ここで、nはサブチャネルの数である。
OFDMAシンボル・オフセットを符号化するために必要なビットの数は、2つの要因に依存し得る。ビットの数は、DLサブフレーム及びULサブフレームのOFDMAシンボルが併せて符号化される(フレームレベルOFDMAシンボル符号化と呼ばれる)か、又は別個に符号化される(サブフレームレベルOFDMAシンボル符号化と呼ばれる)に依存する。プリアンブルが各OFDMAフレームに存在しているので、プリアンブルに使用されるOFDMAシンボルの数は、OFDMAシンボル・オフセットを求める際に除外することが可能である。よって、OFDMAシンボル・オフセットは、フレームの先頭から、又はプリアンブルの後に規定することが可能である。前者のケースは、プリアンブルを含むOFDMAシンボル・オフセット符号化と呼ばれ、後者のケースは、プリアンブルを除外したOFDMAシンボル・オフセット符号化と呼ばれる。
OFDMAシンボル・オフセットを符号化するために必要なビットの数は別々のシナリオについて、以下のように変わってくる。
プリアンブルに使用されるOFDMAシンボル数がpの場合に、フレームレベルOFDMAシンボル符号化の場合、プリアンブルを含むOFDMAシンボル・オフセット符号化及びプリアンブルを除外したOFDMAシンボル・オフセット符号化の場合の、OFDMAシンボル・オフセットを符号化するために必要なビット数は、それぞれ、
Figure 2011508565
Figure 2011508565
で表される。
プリアンブルを含むOFDMAシンボル・オフセット符号化及びプリアンブルを除外したOFDMAシンボル・オフセット符号化の場合のDLサブフレームにおけるOFDMAシンボルの数はそれぞれk及びk−pである。よって、サブフレームレベルのOFDMAシンボル符号化の場合、プリアンブルを含むOFDMAシンボル・オフセット符号化及びプリアンブルを除外したOFDMAシンボル・オフセット符号化の場合のDLサブフレームにおける、バ―ストのOFDMAシンボル・オフセット・フィールドを符号化するために必要なビット数はそれぞれ、
Aシンボル・オフセットを符号化するために必要なビット数は、それぞれ、
Figure 2011508565
及び
Figure 2011508565
で表され、ここで、kは、DLサブフレームにおけるOFDMAシンボルの数である。
ULサブフレームにはプリアンブルがないので、ULサブフレームにおけるバーストのOFDMAシンボル・オフセットを符号化するために必要なビットの数は、プリアンブルを含むPFDMAシンボル・オフセット符号化の場合と、プリアンブルを除外したOFDMAシンボル・オフセット符号化の場合、無関係である。ULサブフレームにおけるバーストのOFDMAシンボル・オフセットを符号化するために必要なビットの数は、
Figure 2011508565
で表され、ここで、lは、ULサブフレームにおけるOFDMAシンボルの数であり、k+l=mであり、mはフレームにおけるOFDMAフレームの数である。
二座標系のフォーマットの場合の、サブチャネル・オフセット及びOFDMAシンボル・オフセットに必要なビットの数は以下のように要約される。
Figure 2011508565
一座標系フォーマットの場合、各バーストの開始位置は、バーストが開始する矩形の指数で規定される。開始位置の矩形の指数は、別々の符号化手法について以下のように求められる。
フレームレベル符号化では、符号化は、プリアンブルを含んだものか、又はプリアンブルを除外したものであり得る。プリアンブルを含むケースでは、フレーム内の矩形の合計数はN1=mnである。前述の矩形は、1、2、..,mnとして指数化することが可能である。よって、各矩形の指数を符号化するために必要なビットの数は、
Figure 2011508565
で表される。
同様に、プリアンブルを除外したシナリオにおいて各矩形の指数を符号化するために必要なビットの数は、c3p、すなわち、
Figure 2011508565
で表される。
サブフレームレベル符号化では、プリアンブルを含むシナリオ及びプリアンブルを除外したシナリオにおける各DLサブフレームの矩形の指数を符号化するために必要なビットの数は、
式(9)においてc3d、すなわち、
Figure 2011508565
で表され、式(10)においてc3dp、すなわち、
Figure 2011508565
で表される。
プリアンブルを含むシナリオ及びプリアンブルを除外したシナリオにおける各ULサブフレームの矩形の指数を符号化するために必要なビットの数は、式(11)においてc3u、すなわち、
Figure 2011508565
で表される。
二座標系のフォーマットの場合の、サブチャネル・オフセット及びOFDMAシンボル・オフセットに必要なビットの数は
Figure 2011508565
のように要約される。
TDDシステムは本発明を例証するために検討したが、本発明は、周波数分割複信(FDD)及びハイブリッド周波数分割複信(HFDD)システムにも適用可能である。
一スロットの次元は、上記説明では、一OFDMAシンボル及び一サブチャネルとみなされる。しかし、他の実施例では、スロットの次元は、複数のOFDMAシンボル及び/又は複数のサブチャネルを含み得る。よって、本願の範囲は、スロットの実際の次元によって限定されない。スロットが複数のOFDMAシンボル、及び/又は複数のサブチャネルを含む場合、二座標系のフォーマットのフィールドの単位は、複数のOFDMAシンボル及び/又はサブチャネルを含む。同様に、スロットが複数のOFDMAシンボル及び/又は複数のサブチャネルを含む場合、一座標系の場合の指数化として使用される矩形はそれぞれ、一スロットを含む。
「DLバースト」という語は、通信システムのDLサブフレームの一部又は完全なDLサブフレームを表す。DLバーストの実際の定義は標準間で変わり得る。しかし、本明細書及び特許請求の範囲記載の概念は、DLバースト又は関連した用語の実際の定義にかかわらず、適用可能である。一般に、上記概念は、別々の加入者局の媒体アクセス制御(MAC)パケット・データ・ユニット(PDU)又はデータが特定の領域に配置されているか、又は通信システムのDLサブフレーム全体に配置されている限り、適用可能である。前述の特定の領域は、一般的な意味合いでバーストとして表すことが可能である。
開始位置ベースの手法は、特定の実施例において、DL及びULサブバーストにおけるバーストの位置を規定するために、より低い数の平均ビットを使用することができる。開始位置ベースの手法は信頼できる。一DL/ULバーストの開始位置が、加入者局によって誤って受信された場合、2つのバーストのみの位置情報が誤って受信される。前述の2つのバーストは、開始位置が誤って受信される一バースト、及び上記一バーストに先行する別のバーストである。
前述のシナリオは以下の例によって明瞭にすることが可能である。すなわち、フレーム内に6個のDLバースト及びULバーストが存在し、それらの開始位置は、{S1,S2,S3,S4,S5,S6}であるものとする。加入者局によってS3が誤って受信された場合、第2のバーストの長さ=S3−S2は誤りである。更に、第3のバーストであるS3の開始位置も、第3のバースト(S4−S3)の長さも誤りである。よって、第2のバースト及び第3のバーストの位置情報は誤りである。他のバースト全ての位置情報は正しく受信される。
本明細書全体の、「one embodiment」又は「an embodiment」への言及は、本願の実施例に関して説明した特定の構成、構造又は特性が本発明の少なくとも一実現形態に含まれていることを意味している。よって、「one embodiment」又は「in an embodiment」という句が記載されていることは、必ずしも、同じ実施例を表しているものでない。更に、特定の構成、構造、又は特徴は、例証された特定の実施例とは別の他の適切な形態で定めることができ、前述の形態は全て、本出願の特許請求の範囲記載の範囲内に包含され得る。
本発明は、限定数の実施例について説明しているが、当業者は、数多くの修正及び変形をそれらから認識するであろう。特許請求の範囲が、本発明の真の趣旨及び範囲の範囲内に収まる前述の修正及び変形全てを包含することが意図されている。

Claims (23)

  1. 方法であって、
    バーストの位置を前記バーストの開始位置を使用して規定する工程と、
    バーストの長さを、別のバーストの開始位置から一バ―ストの開始位置を減算することによって求める工程と
    を含む方法。
  2. 請求項1記載の方法であって、一座標系を使用してバーストの開始位置を規定する工程を含む方法。
  3. 請求項1記載の方法であって、バーストの位置を規定する工程は、通信システムのフレームの一部であるバーストの位置を規定する工程を含む方法。
  4. 請求項2記載の方法であって、フレームの矩形の指数により、開始位置を規定する工程を含み、各矩形は一シンボルに対して一サブチャネルである方法。
  5. 請求項2記載の方法であって、フレームの矩形の指数により、開始位置を規定する工程を含み、各フレームは、m個のOFDMAシンボル及びn個のOFDMAサブチャネルを含む、一スロットに対する一サブチャネルであり、m及びnが整数である方法。
  6. 請求項4記載の方法であって、フレーム単位で矩形の指数を符号化する工程を含む方法。
  7. 請求項4記載の方法であって、サブフレーム単位で矩形の指数を符号化する工程を含む方法。
  8. 請求項1記載の方法であって、二座標系を使用してバーストの開始位置を規定する工程を含む方法。
  9. 請求項8記載の方法であって、サブチャネル・オフセット及びシンボル・オフセットにより、開始位置を規定する工程を含む方法。
  10. 請求項9記載の方法であって、フレーム単位で前記シンボル・オフセットを符号化する工程を含む方法。
  11. 請求項9記載の方法であって、サブフレーム単位で前記シンボル・オフセットを符号化する工程を含む方法。
  12. バーストの位置を、前記バーストの開始位置を使用して規定する機能と、
    次のバーストの開始位置から一バ―ストの開始位置を減算することにより、バーストの長さを求める機能
    とを行うよう実行可能な命令を記憶したコンピュータ読み取り可能な媒体。
  13. 請求項12記載の媒体であって、一座標系を使用してバーストの開始位置を規定するための命令を更に記憶した媒体。
  14. 請求項13記載の媒体であって、フレームの矩形の指数により、開始位置を規定するための命令を更に記憶し、各矩形は一シンボルに対して一サブチャネルである媒体。
  15. 請求項13記載の媒体であって、フレームの矩形の指数により、開始位置を規定するための命令を更に記憶し、各フレームは、m個のOFDMAシンボル及びn個のOFDMAサブチャネルを含む、一スロットに対する一サブチャネルであり、m及びnが整数である媒体。
  16. 請求項14記載の媒体であって、フレーム単位で矩形の指数を符号化するための命令を更に記憶した媒体。
  17. 請求項14記載の媒体であって、サブフレーム単位で矩形の指数を符号化するための命令を更に記憶した媒体。
  18. 請求項12記載の媒体であって、二座標系を使用してバーストの開始位置を規定するための命令を更に記憶した媒体。
  19. 請求項18記載の媒体であって、サブチャネル・オフセット及びシンボル・オフセットにより、開始位置を規定するための命令を更に記憶した媒体。
  20. 請求項19記載の媒体であって、フレーム単位で前記シンボル・オフセットを符号化するための命令を更に記憶した媒体。
  21. 請求項19記載の媒体であって、サブフレーム単位で前記シンボル・オフセットを符号化するための命令を更に記憶した媒体。
  22. 装置であって、
    高速フーリエ変換エンジンと、
    前記エンジンに結合された符号化器と、
    バーストの位置を、前記バーストの開始位置を使用して規定し、前記バーストの長さを、別のバーストの開始位置から一バーストの開始位置を減算することによって求めるための命令を記憶したメモリと
    を備える装置。
  23. 請求項22記載の装置であって、直交周波数分割多元接続システムにおける装置。
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