JP2012500590A - Tddシステムにおけるサブフレームの終了を判定するための方法および装置 - Google Patents
Tddシステムにおけるサブフレームの終了を判定するための方法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
信号が第1の方向に伝達される、第1の期間の終了を判定するための方法を提供する。当該方法は、サンプリングされた信号を取得するように、最大で少なくとも第1の期間の最長の予期された長さと同じくらいの期間にわたって信号をサンプリングすることを含む。サンプリングされた信号は、統合電力曲線を取得するために統合される。回転電力曲線を取得するために、基準線が統合電力曲線から差し引かれる。第1の期間の終了として、回転電力曲線のピークが選択される。
Description
本願は、35 U.S. C. § 119(e)の下で、2008年8月18日出願の代理人整理番号100.1071USPR、「METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING AN END OF A SUBFRAME IN A TDD SYSTEM」と題された米国暫定特許出願第61/089,613号に対する優先権を請求する。米国暫定出願第61/089,613号は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
関連出願への相互参照
この出願は、参照することにより本明細書に組み込まれる、以下の出願に関する。
この出願は、参照することにより本明細書に組み込まれる、以下の出願に関する。
2008年6月24日出願の代理人整理番号100.921US01、「METHOD AND APPARATUS FOR FRAME DETECTION IN A TDD SYSTEM」と題された米国特許出願第12/144,961号、
2008年6月24日出願の代理人整理番号100.924US01、「SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZED TIME−DIVISION DUPLEX SIGNAL SWITCHING」と題された米国特許出願第12/144,939号、および
2008年6月24日出願の代理人整理番号100.925US01、「SYSTEM AND METHOD FOR CONFIGURABLE TIME−DIVISION DUPLEX INTERFACE」と題された米国特許出願第12/144,913号。
2008年6月24日出願の代理人整理番号100.924US01、「SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZED TIME−DIVISION DUPLEX SIGNAL SWITCHING」と題された米国特許出願第12/144,939号、および
2008年6月24日出願の代理人整理番号100.925US01、「SYSTEM AND METHOD FOR CONFIGURABLE TIME−DIVISION DUPLEX INTERFACE」と題された米国特許出願第12/144,913号。
時分割二重(TDD)方法は、半二重通信リンクを介して全二重通信を模倣する。具体的には、第1のデバイスから第2のデバイスに伝達される信号は、第2のデバイスから第1のデバイスに伝達される信号と同じ周波数で発生するが、異なる時に発生する。典型的には、通信の一方の方向は、「ダウンリンク」方向と呼ばれ(ここで、対応する信号は「ダウンリンク信号」または「ダウンリンク通信」と呼ばれる)、通信の他方の方向は、「アップリンク」方向と呼ばれる(ここで、対応する信号は「アップリンク信号」または「アップリンク通信」と呼ばれる)。例えば、いくつかのシステムでは、別個のダウンリンクおよびアップリンクタイムスロットまたはサブフレームが割り当てられる。
多くのシステムが通信にTDDを使用する。例えば、Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE)(米国電気電子技術者協会)802.16規格のいくつかの実施は、無線周波数通信にTDDを使用する。例えば、Worldwide Interoperability for Microwave Access(WIMAX) Forumは、TDDを使用するIEEE 802.16に基づいて、実装プロファイルを公布している。1つのそのようなWIMAXプロファイルでは、各方向の通信に割り当てられる時間量は、動的に割り付けられる。言い換えれば、アップリンクデータの量が増加するにつれて、より大きいサブフレームの形態の帯域幅が、さらに多くアップリンク方向に割り付けられる。
TDDシステムにおけるデバイス間の通信の成功のために、デバイスは、ダウンリンク方向に通信することからアップリンク方向に通信することへ切り替える時と、アップリンク方向に通信することからダウンリンク方向に通信することに切り替える時とを同期化する必要がある。そうでなければ、信号は、干渉により失われるか、または各デバイスが同じ信号方向に切り替えられなかったために見落とされる。IEEE 802.16規格は、各デバイスを同期化するための正確な時間基準を提供するように、全地球測位システム(GPS)受信機の使用を特定する。さらに、IEEE 802.16規格はまた、ダウンリンクおよびアップリンクサブフレームのそれぞれがどれだけ長くなるかを示す情報を抽出するために、各デバイスがIEEE 802.16フレームおよびサブフレームを復調および復号する能力を有することも検討する。抽出された情報はまた、通信方向を切り替える時を決定するためにも使用される。
いくつかの用途では、TDD用途において第1のデバイスと第2のデバイスとの間で信号を中継するために、分散アンテナシステム(DAS)が使用される。例えば、1つのそのような分散アンテナシステムでは、第1のデバイスからのダウンリンクRF信号が、建造物の屋根の上に位置するドナーアンテナにおいて受信され、ハブユニットによって中間周波数(IF)信号に低周波数変換され、建造物内に位置する遠隔アンテナユニットへの輸送ケーブル配線(例えば、光ファイバ、同軸ケーブル、CATVケーブル、ツイストペアケーブル配線)で配信される。次いで、ダウンリンク信号は、遠隔アンテナユニットから第2のデバイスへ伝達される。遠隔アンテナユニットにおいて受信されるダウンリンクIF信号は、元のRF周波数に再び高周波数変換され、遠隔アンテナから放射される。同様に、遠隔アンテナにおいて受信されるアップリンクRF信号は、遠隔アンテナユニットによってIF信号に低周波数変換され、輸送ケーブル配線でハブユニットへ送り返される。ハブユニットにおいて受信されるアップリンクIF信号は、元のRF周波数に再び高周波数変換され、ドナーアンテナから放射される。そのような分散アンテナシステムの1つの実施例は、特許文献1で説明されている。
しかしながら、そのような分散アンテナシステムはしばしば、TDD RF伝送スキーム(TDD WIMAX実装等)とともに使用するために好適ではない。例えば、従来の分散アンテナシステムは、典型的には、周波数分割二重(FDD)システム(グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ(Global System for Mobile communications/GSM)および符号分割多重アクセス(CDMA)セルラーシステム等)とともに使用するために設計されている。また、GPS受信機は、典型的には、建造物の内側では稼働しない(またはよく稼働しない)。さらに、そのような分散アンテナシステムは、典型的には、配信するRF信号を復調および復号しない。
以下の概要は、限定するものではなく、一例として示されている。一実施形態では、信号が第1の方向に伝達される、第1の期間の終了を判定するための方法が提供される。当該方法は、サンプリングされた信号を取得するように、最大で少なくとも第1の期間の最長の予期された長さと同じくらいの期間にわたって信号をサンプリングすることを含む。サンプリングされた信号は、統合電力曲線を取得するように統合される。回転電力曲線を取得するように、統合電力曲線から基準線が差し引かれる。第1の期間の終了として、回転電力曲線のピークが選択される。
慣習に従って、種々の説明された特徴は、一定の縮尺で描かれていないが、本開示に関連する具体的特徴を強調するように描かれている。
図1は、通信システム100の一実施形態のブロック図である。通信システム100は、TDD WiMAX RF信号を配信するために実装されるものとして本明細書で説明される。しかしながら、他の実施形態を他の方法で実装できることを理解されたい(例えば、無線ブロードバンド、WiBro、またはロングタームエボリューション(LTE)等の、他の種類のTDD RF信号を配信するため)。背景技術の項で記述されているように、TDDスキームは、同じ周波数を使用して、アップリンク伝送(無線端末112から基地局102に向かう)およびダウンリンク伝送(基地局102から無線端末112に向かう)を発生させることによって、2つのデバイス間の双方向通信を可能にする。
図1に示された実施形態では、通信システム100は、分散アンテナシステム(DAS)103に通信可能に連結された基地局102を備える。DAS103は、1つもしくは複数のアップストリームデバイス(例えば、基地局送受信機102、無線アクセスポイント、または他の無線周波数信号源)と1つもしくは複数の無線デバイス(例えば、無線端末112)との間で無線周波数信号を輸送するために使用される。いくつかの実施形態では、基地局送受信機102(本明細書では「基地局」102とも呼ばれる)は、電気通信サービスプロバイダの基盤構造の一部であり、無線端末112は、加入者宅内機器を備える。一般に、基地局102がダウンストリーム無線端末112と通信する、各無線周波数信号またはチャネルについて、元のダウンリンク無線周波数信号が、1つもしくは複数の無線端末112による受信のために、最初は基地局102によって伝送され、元のアップリンク無線周波数信号が、基地局102による受信のために、最初は無線端末112によって伝送される。
DAS103は、遠隔アンテナユニット108−109に通信可能に連結されたハブ106を備える。この実施形態では、DAS103はまた、ハブ106の範囲を拡張するように、ハブ106と遠隔アンテナユニット110、111との間で通信可能に連結された拡張ユニット114も含む。各遠隔アンテナユニット108−111は、無線端末112と無線で通信するために使用される、1つもしくは複数のアンテナ104に連結される。この実施形態では、遠隔アンテナユニット108−111のそれぞれは、1次アンテナおよびダイバーシティアンテナといった、2つのアンテナ104に連結される。この実施形態では、ある数の遠隔アンテナユニット108−111および拡張ユニット114がハブ106に連結されるが、他の実施形態では、他の数の遠隔アンテナユニット108−111および拡張ユニット114がハブ106に連結される。
一実施形態では、ハブ106は、1つもしくは複数の光ファイバケーブルを介して、拡張ユニット114に通信可能に連結される。遠隔アンテナユニット108−111は、例えば、複数のRF周波数帯域が配信される場合は、例えば、細い同軸ケーブル配線、CATVケーブル配線、または光ファイバケーブル配線を通して、または、1つだけのRF周波数帯域が配信される場合は、非シールドツイストペアケーブル配線等の低帯域幅ケーブル配線を通して、ハブ106または拡張ユニット114に通信可能に連結される。
ハブ106は、1つもしくは複数のアップストリームデバイス(1つもしくは複数の基地局102または無線アクセスポイント等)に通信可能に連結される。いくつかの実施形態では、ハブ106は、1つもしくは複数のアップストリームデバイスに物理的に接続される。他の実施形態では、ハブ106は、他の方法で(例えば、1つもしくは複数のドナーアンテナおよび1つもしくは複数の双方向増幅器つまりリピータを使用して)1つもしくは複数のアップストリームデバイスに通信可能に連結される。この実施形態では、基地局102は、WiMAX基地局を備える。
DAS103は、無線端末112と基地局102との間の通信を配信する。無線端末112は、遠隔アンテナ104を介して、遠隔アンテナユニット108−111へ/遠隔アンテナユニット108−111から信号を伝送/受信する。図1に示された特定のWiMAX実施形態では、基地局102は、ハブ106に供給される、元のダウンリンクRF信号を伝送する。元のダウンリンクRF信号は、IF周波数帯域に低周波数変換される。次いで、このダウンリンクIF信号は、遠隔アンテナユニット108−111に配信される。
ダウンリンクIF信号は、直接(図1の遠隔アンテナユニット108および109について示されるように)、または拡張ハブ(図1の遠隔アンテナユニット110−111について示されるように)を通して、遠隔アンテナユニット108−111に配信される。拡張ユニット114に伝達される信号は、アナログ光変調器を使用して、ファイバリンクを介して送信される。拡張ユニット114は、光信号を受信および復調して、ダウンリンクIF信号を回収し、それは次いで、その拡張ユニット114に連結された遠隔アンテナユニット110−111のそれぞれに伝送される。ダウンリンクIF信号は、遠隔アンテナユニット108−109に直接送信される。各遠隔アンテナユニット108−111は、拡張ユニット114またはハブ106からダウンリンクIF信号を受信し、それぞれの元のダウンリンク無線周波数信号を再現するために、それぞれのそのようなダウンリンクIF信号を、基地局102から受信されたような元のRF周波数に高周波数変換する。再現されたダウンリンクRF信号は、特定の遠隔アンテナユニット108−111のサービスエリア内に位置する、好適な無線デバイス112(もしあれば)による受信のために放射される。
同様の過程が、アップリンク方向で行われる。各無線デバイス112は、1つもしくは複数のそれぞれのアンテナから、元のアップリンクRF信号を伝送する。各遠隔アンテナユニット108−111において、そのRAU108−111に対する遠隔アンテナ104は、元のアップリンクRF信号を受信する。受信した元のアップリンクRF信号は、帯域外信号を除去するためにフィルタにかけられる。遠隔アンテナユニット108−111は、ハブ106に再び配信するために、各アップリンクRFチャネルを異なる中間周波数(IF)に低周波数変換する。低周波数変換したアップリンクIFチャネルは、(FDMを使用して)組み合わせられ、遠隔アンテナユニット108−111に通信可能に連結されたアップストリームデバイス(ハブ106または拡張ユニット114)に伝達される。拡張ユニット114において受信された信号は、アナログ光変調器を使用して、ファイバリンクでハブ106に伝達される。拡張ユニット114からの信号は、ハブ106において受信され、ハブ106は、拡張ユニット114から光信号を復調して、その拡張ユニット114に伝送されたアップリンクIF信号を回収する。次いで、拡張ユニット114からの回収したアップリンクIF信号は、遠隔アンテナユニット108−109からのアップリンクIF信号と組み合わせられる。次いで、ハブ106は、それぞれの元のアップリンク無線周波数信号を再現するために、各アップリンクIF信号を、遠隔アンテナユニット108−111によって無線で受信されたような元のRF周波数に高周波数変換する。次いで、それぞれの再現されたアップリンクRFチャネルは、基地局102に伝達される。
この実施形態では、アップリンクおよびダウンリンク通信の両方について、DAS103の構成要素(ハブ106、拡張ユニット114、および遠隔アンテナユニット108−111)は、基地局102および無線端末112によって伝送された信号を復調、復号、または脱フレーム化しない。その代わり、DAS103は、基地局102と無線デバイス112との間で信号を受信および再現する、リピータシステムの役割を果たす。
図2は、システム100とともに使用するためのTDD伝送フレーム200の一実施例を図示する。フレーム200は、ダウンリンク(DL)サブフレーム202、それに引き続くアップリンク(UL)サブフレーム204を備える。各ダウンリンクサブフレーム202の間に、ダウンリンク信号が基地局102から無線端末112に伝達される。各アップリンクサブフレーム204の間に、アップリンク信号が無線端末112から基地局102に伝達される。加えて、後続のTDDフレームの第2のダウンリンクサブフレーム205の一部分も示されている。伝送の各開始または終了は、本明細書では伝送境界と呼ばれる。
この実施形態では、全てのTDDフレーム200は、5ms固定持続時間を有し、1つのアップリンクサブフレームと、それに引き続く1つのダウンリンクサブフレームを含有する、実質的に同じ形式を有する。いくつかの実施形態では、TDDフレーム200の一部分は、制御データに割り付けられる。他の実施形態では、TDDフレーム200は、可変持続時間を有してもよく、および/または、複数のアップリンクまたはダウンリンクサブフレームは、各フレーム200内に含まれてもよい。加えて、他の実施形態は、まず、ダウンリンクサブフレームが後に続くアップリンクサブフレーム、または各フレームを開始する、アップリンクおよびダウンリンクサブフレームの間のフレームにわたる変動を有してもよい。
図2に示された実施形態では、TDDフレーム200の開始部分は、ダウンリンクサブフレーム202に割り付けられる。ダウンリンクサブフレーム202の終了時に、時間の空白(TTG)206がアップリンクサブフレーム204の開始前に発生する。次いで、アップリンクサブフレーム204が開始し、別の時間の空白(RTG)208が、アップリンクサブフレーム204の終了と、次のフレームの後続ダウンリンクサブフレーム205の開始との間で発生する。ダウンリンクサブフレーム202とアップリンクサブフレーム204との間のTTG206は、基地局102が伝送モードから受信モードに切り替わるため、および無線端末112が受信モードから伝送モードに切り替わるための時間を許容する。同様に、RTG208は、基地局102が受信モードから伝送モードに切り替わるため、および無線端末112が伝送モードから受信モードに切り替わるための時間を許容する。本明細書で使用されるように、「伝送モード」は、デバイスが発信通信を送信していることを意味し、「受信モード」は、デバイスが着信通信を受信していることを意味する。TTG206およびRTG208はまた、基地局/携帯電話同期化および伝搬遅延判定/調整等のための時間も提供する。
DAS103内のRF回路はまた、ダウンリンク伝送の処理とアップリンク伝送の処理とを切り替える。基地局102および無線端末112と同様に、DAS103内のRF回路の切替は、時間の空白TTG206およびRTG208の間に発生する。ハブ106内のRF回路ならびに各遠隔アンテナユニット108−111内のRF回路は、アップリンクおよびダウンリンク切替を行う。
一実施形態では、各フレーム200は、ダウンリンクサブフレーム202およびアップリンクサブフレーム204の持続時間が固定されるように、同じ負荷サイクルを有する。代替実施形態では、その負荷サイクルは、ウンリンクサブフレーム202およびアップリンクサブフレーム204の持続時間がフレームごとに可変であるように、可変である。可変負荷サイクルについて、サブフレーム持続時間は、システムトラフィック、ユーザの環境、または他のパラメータに基づいて、伝送中に動的に割り当てられる。例えば、一実施形態では、フレーム200は、合計47のフレームを有し、通信プロトコルによって許容されるように、35、34、および33シンボルの所定のダウンリンクサブフレーム長と、12、13、および14シンボルのアップリンクサブフレーム長とを有する。35シンボルダウンリンクサブフレーム202は、12シンボルアップリンクサブフレーム204に対応する。各サブフレームの中のシンボルの数にかかわらず、アップリンクおよびダウンリンクシンボルの総数は、47にとどまる。したがって、ダウンリンクサブフレーム202の中により少ないシンボルがある場合、対応するアップリンクサブフレーム204の中により多くのシンボルがある。この実施形態では、フレーム200が固定または可変負荷サイクルであるかどうかにかかわらず、TTG206およびRTG208の期間は、固定持続時間を有する。この実施形態では、図2の特定のTDD構造が使用されるが、他のTDDスキームを使用して、他の実施形態が実装される。
無線端末112は、基地局102によって送信された通信から、ダウンリンクサブフレーム202およびアップリンクサブフレーム204のタイミングを取得する。一実施形態では、これらの通信は、別個の制御チャネルを介して発生し、無線端末112は、制御チャネルを聞き、フレームおよびサブフレームタイミングを取得する。別の実施形態では、無線端末112は、フレーム200内の基地局102によって送信されたメッセージから、またはペイロードチャネル上の現在の伝送を聞き、伝送から直接タイミングを確認することによって、フレームおよびサブフレームタイミングを取得する。いずれの場合でも、無線端末112は、いつ各フレーム200が始まるか、いつダウンリンクサブフレーム202が終了するか、受信モードから伝送モードに切り替える時、およびどの時点でアップリンクサブフレーム204を伝送し始めるかを決定する。しかしながら、この実施形態では、ハブ106および遠隔アンテナユニット108−111は、基地局102と無線端末112との間で伝送される信号を復号および解凍するために必要とされる回路を持たない。したがって、一実施形態では、ハブ106および遠隔アンテナユニット108−111は、フレームおよびサブフレームのタイミングを独立して決定するために含まれる回路を有する。
図3は、通信システム100における伝送構造の境界の時間的な位置を決定するための回路300の一実施形態を図示する。図3に示された実施形態では、回路300は、システム100内で伝送される信号の電力レベルに基づいて、サブフレームの終了の時間的な位置を決定する。決定されたサブフレームタイミングに基づいて、回路300は、TDDダウンリンクモードとTDDアップリンクモードとを切り替える時を決定する。例えば、この実施形態では、回路300は、ダウンリンクサブフレーム202の終了境界の時間的な位置を決定する。
回路300は、(例えば、基地局102と示されていない他の無線端末との間の)システム100を介して現在伝送されている信号を検出し、ダウンリンクサブフレームの終了境界を決定する。次いで、ダウンリンクサブフレームの決定されたタイミングは、フレームの負荷サイクル、したがって、回路300がダウンリンクモードからアップリンクモードに切り替わる時を決定するために使用される。フレーム負荷サイクルが固定されると、ダウンリンクサブフレーム202の終了、したがって、アップリンクサブフレーム204の開始は、200の開始に対して固定される。例えば、2008年6月24日出願の代理人整理番号100.921US01、「METHOD AND APPARATUS FOR FRAME DETECTION IN A TDD SYSTEM」と題された同時係属米国特許出願第12/144,961号で説明されている過程を使用して、フレームの開始の時間的な位置が分かれば、ダウンリンクサブフレーム202の終了は、ダウンリンクサブフレーム202の長さを決定するために使用される。この長さから、アップリンクサブフレーム204の長さ、およびフレーム200の負荷サイクルが決定される。いったんフレーム200の負荷サイクルおよびフレーム200の開始時間が分かると、切替を所定の時に自動的に行うことができる。
一実施形態では、両方のハブ106および遠隔アンテナユニット108−111は、TDDアップリンクモードとTDDダウンリンクモードとを切り替える時を決定するように、回路300等の回路を備える。代替実施形態では、回路300は、ハブ106内のみに含まれる。そのような実施形態では、ハブ106は、参照することにより本明細書に組み込まれる、2008年6月24日出願の代理人整理番号100.924US01、「SYSTEM AND METHOD FOR SYNCHRONIZED TIME−DIVISION DUPLEX SIGNAL SWITCHING」と題された同時係属米国特許出願第12/144,939号で説明されているように、切替時間、ならびに遠隔アンテナユニット108−111を自力で決定し、遠隔アンテナユニット108−111に切り替えるための時間を示す制御信号を転送する。
図3に示された実施形態では、回路300は、2つの周波数帯域の信号を処理する。回路301は、第1の周波数帯域の信号を処理し、回路302は、第2の周波数帯域の信号を処理する。この実施形態では、回路301および302は、各回路301、302がそれぞれの周波数をサポートすることを可能にする、わずかな違いを除いて、同様である。したがって、回路301のみを詳細に説明する。他の実施形態では、1つだけの周波数帯域がサポートされる。さらに他の実施形態では、3つ以上の周波数帯域がサポートされる。
回路301を使用する場合、RF二重ポート303において、基地局102へ/基地局102から信号が伝送および受信される。RF二重ポート303は、通信媒体への回路301に対するインターフェースの一実施例である。無線端末112へ/無線端末112からの信号は、それぞれ、ダウンリンク(DL)ポート304およびアップリンク(UL)ポート306において出力および受信される。ダウンリンクポート304およびアップリンクポート306も、通信媒体への回路301に対するインターフェースの実施例である。ダウンリンクポート304およびアップリンクポート306は、無線信号が無線端末112に放射され、かつ無線端末112から受信される、1つもしくは複数のアンテナ104に連結される。可変抵抗器308は、ダウンリンクポート304から出力されるダウンリンク信号の電力を制御する。アップリンク側では、増幅器310が、さらなる処理および基地局102への出力のために、無線端末112から受信された信号を増幅する。
回路301は、RF二重ポート303で通信媒体に信号を出力することと、RF二重ポートで通信媒体から信号を受信することとを切り替えるように動作可能である。一実施形態では、スイッチ312は、回路301を切り替える。スイッチ301は、RF二重ポート303を、ダウンリンクポート304(RF二重ポート303に連結された通信媒体から信号を受信するため)またはアップリンクポート306(RF二重ポート303に連結された通信媒体に信号を出力するため)に連結することによって、アップリンクモードとダウンリンクモードとの間で回路300を切り替える。図3に示された実施形態では、スイッチ312は、1つの共通接続部(二重ポート303に連結される)および2つの切替型接続部(それぞれ、ダウンリンクポート304およびアップリンクポート306に連結される)を有する、単極双投スイッチである。代替実施形態では、ポート303は、二重ポートとして動作する、2つの単信ポートを備える。回路300および単信または二重としてのポート303の構成に関する、さらなる詳細は、参照することにより本明細書に組込まれる、2008年6月24日出願の代理人整理番号100.925US01、「SYSTEM AND METHOD FOR CONFIGURABLE TIME−DIVISION DUPLEX INTERFACE」と題された同時係属米国特許出願第12/144,913号で提供されている。
ここで図4を参照すると、TDDスキームに従って、TDDダウンストリームモードおよびTDDアップストリームモードでの動作を切り替える時を決定するための方法400の一実施形態がある。図4に示された方法400の特定の実施形態は、信号が第1の方向に伝達される期間の終了のタイミングを決定するために使用される。例えば、方法400は、ダウンリンクサブフレーム202の終了を決定する。ダウンリンクサブフレーム202は、信号が第1の方向に伝達される期間の一実施例である。アップリンクサブフレーム204は、別の実施例である。以下の論議は、ダウンリンクサブフレームのタイミングを決定することに関するが、本明細書で説明される方法および装置はまた、アップリンクサブフレーム204のタイミングを決定するために、適切な調整および修正とともに使用することができることも理解されたい。また、図4に示された方法400の特定の実施形態は、図3の回路300および図1のシステム100を使用して実装されるものとして本明細書で説明される。しかしながら、方法400の他の実施形態が、他の方法で実装される。
方法400は、ダウンリンク信号の電力レベルを示す情報が生成される、ブロック402から始まる。一実施形態では、そのような情報は、ダウンリンク信号の電力レベルを検出し、サンプリングすることによって生成される。ダウンリンク信号は、RF二重ポート303において受信され、連結器315が、ダウンリンク信号をRF検出器316に連結する。この実施形態では、連結器315は、スイッチ312の上流に位置する。加えて、この実施形態では、RF検出器316は、二乗平均平方根(RMS)検出器である。ダウンリンク信号がRF検出器316に到達する前に、この信号は、必要であれば減衰器324によって減衰される。減衰器324に関するさらなる詳細を、以下に提供する。RF検出器316は、ダウンリンク信号の電力を示す電力レベル信号を出力し、アナログ/デジタル(A/D)変換器320は、RF検出器316によって出力された電力レベル信号のデジタルサンプルを出力する。つまり、A/D変換器320は、RF検出器316によって出力された電力レベル信号を、マイクロプロセッサ314用のデジタル化サンプル(「スナップショットサンプル」)に変換する。マイクロプロセッサ314は、各サンプルが収集された時間を記録し、少なくとも1つのダウンリンクサブフレーム202がサンプリングされるように、ある期間にわたってサンプルを収集する。少なくとも1つのダウンリンクサブフレーム202の検出中、スイッチ312は、アップリンクサブフレームがRF検出器316の中へ連結されないように、ダウンリンク位置に設定される。一実施形態では、これらのサンプルは、1つのフレーム期間に等しい期間にわたって収集される。別の実施形態では、複数の連続フレームが検出され、サンプリングされる。
ブロック404では、複数のフレームがブロック404において検出され、サンプリングされると、サンプリングされたフレームは、単一の「平均」フレームを作成するように理路整然と加算される。本明細書で使用されるような「理路整然と加算される」は、フレームが整合され、次いで加算されることを意味する。以下で示され、説明される実施形態では、5つのフレームが理路整然と加算される。他の実施形態では、他の数のフレームが理路整然と加算される。第1に、上述のように、ダウンリンクサブフレームが検出され、サンプリングされる。図5は、5つの検出およびサンプリングされたフレームの実施例を示す。上述のように、フレームのダウンリンク部分のみが検出され、サンプリングされ、したがって、フレームのそれぞれの第1の部分は、フレームの第1の部分よりも高い電力レベルを有する。ダウンリンクサブフレームが伝送されている間の期間中に採取されるサンプルは、本明細書では「オン」サンプルと呼ばれる。各フレームの第2の部分は、有効データが受信されないので、受信された雑音を表す、より低い電力レベルを有する。ダウンリンクサブフレームが伝送されていない間のこの期間中に採取されるサンプルは、本明細書では「オフ」サンプルと呼ばれる。各フレームの第1のサンプルを整合し、フレームを合計することによって、5つのフレームが一緒に加算される。この結果は、図6に示されるような単一の平均フレームである。単一のフレームのみが検出される実施形態では、ブロック404は必要とされず、当該方法は、平均フレームとして単一フレームを使用して、ブロック402からブロック406に直接進む。
一実施形態では、ブロック406において、平均フレームの処理を改善するために、閾値電力レベルが決定される。閾値電力レベルは、オンおよびオフサンプル電力レベルの間に設定され、オンおよびオフサンプルを区別するために使用される。一実施形態では、オフサンプルは雑音を表すため、オンサンプルが処理され、オフサンプルは無視される。代替実施形態では、オンおよびオフサンプルの両方が処理される。
一実施形態では、閾値を決定するために、単純電力平均が、平均フレームの中の全てのサンプルから計算される。単純電力平均は、サンプルの数で割った平均フレームの全てのサンプルの合計である。単純電力平均線は、線702として図7に示されている。一実施形態では、単純電力平均は、アップリンクサブフレーム204と比較したダウンリンクサブフレーム202の長さの違いを考慮することによって、オンサンプルとオフサンプルとの間の実際の中間点に閾値を近づけるように縮小拡大される。例えば、ダウンリンクサブフレーム202がアップリンクサブフレーム204よりも長い時、オフサンプルよりも多数のオンサンプルがあるため、オンサンプルに基づいて計算される単純電力平均は、オンサンプルとオフサンプルとの間の実際の中間点よりも高い。単純電力平均を縮小拡大するための一実施形態は、ダウンリンクサブフレームの長さの予期された範囲に基づく情報を使用する。例えば、あるWiMaxシステムの実装プロファイルは、35シンボルの最大ダウンリンクサブフレーム長と、26シンボルの最小ダウンリンクサブフレーム長とを有する。これらの数、WiMaxシンボルの長さ(102.857μs)、およびWiMaxフレームの長さ(5000μs)に基づいて、倍率が以下の方程式に従って決定される。
したがって、そのようなWiMax実装プロファイルに対する1つの倍率は、0.6274である。この実施形態では、次いで、以下の方程式によって、その倍率が調整される。
Thresh=SimpleAve・[−0.6274×1.1+1.5]
倍率を調整する1.1および1.5という数は、実験によるデータから決定され、直線方程式の形態である。実験によるデータは、サンプルの中のビット数と、測定され、線に適合される、検出器316のノイズフロアとに関係している。次いで、単純平均電力は、閾値を決定するように、倍率を乗じられる。閾値は、図7の線704によって示されている。
他の実施形態では、単純電力平均を調整するために、他の倍率が使用される。さらに別の実施形態では、倍率は単純電力平均にまったく適用されない。なおも他の実施形態では、閾値は、異なる方法を使用して決定される。
ブロック408では、統合電力曲線を形成するように、平均フレームのサンプルが累積的に合計される。本明細書で使用されるような「累積的に合計される」は、各点の各値を以前の合計に加算し、次の点に進むことを指す。例えば、最初の3つの点が1、2、3である場合、点を累積的に合計することは、1という第1の点、3(1+2)という第2の点、および6(3+3)という第3の点を有する、曲線をもたらす。一実施形態では、ブロック406の閾値を上回る全てのサンプル(オンサンプル)が統合され、閾値を下回る全てのサンプル(オフサンプル)は無視される。これは、図8に示された曲線802をもたらす。曲線802は、オンサンプルが加算されている間に一定の率で上昇し、オンサンプルの終了時に、曲線802は水平になる。代替実施形態では、ブロック406の閾値は使用されず、結果として生じる統合電力曲線は、オンサンプルが加算されている間に一定の率で上昇し、次いで、オフサンプルが加算されている間に、より遅い速度で上昇する。
ブロック410では、ダウンリンクサブフレーム202の終了が、統合電力曲線からマイクロプロセッサ314によって判定される。ダウンリンクサブフレーム202の終了は、オンサンプルとオフサンプルとの間の遷移点として識別される。例えば、図8では、遷移点が806によって示されている。
一実施形態では、オンサンプルとオフサンプルとの間の遷移点を決定するのに役立つように、統合電力曲線は、統合電力曲線から直線804を差し引くことによって下向きに回転される。下向きの回転電力曲線は、オンサンプルとオフサンプルとの間の遷移点におけるピークをもたらす。図9は、曲線802から差し引かれた線804である、回転電力曲線902の実施例を示す。次いで、ピーク検出が回転電力曲線902上で行われる。図9で示されるようなピーク904は、図8の遷移点806に対応する。次いで、ピーク904が位置するサンプルは、オンサンプル対オフサンプルの比を決定するように、平均フレームの中のサンプルの総数で割られる。これは、サンプリングされたダウンリンクサブフレーム対他のフレームの比でもある。したがって、次いで、ダウンリンクサブフレーム202の長さ、およびフレーム負荷サイクルを決定することができる。
一実施形態では、有限数の予期されたダウンリンクサブフレーム長があり、決定されたダウンリンクサブフレーム長は、最も近い可能なダウンリンクサブフレーム長まで四捨五入される。
一実施形態では、ブロック406において決定される閾値は、直線804を作製するために使用される。直線804は、経時的に累積的に合計された、ブロック406からの閾値の半分である。例えば、直線804は、閾値の半分に等しい第1の点を有する。直線804がグラフに沿って進行するにつれて、閾値の半分が、線804の各点で自らに加算される。したがって、線804の第2の点は、閾値の1に等しく、第3の点は、1.5に等しい等である。有利なことに、累積的に合計された閾値の傾斜を備える、直線804を差し引くことは、ピーク検出の誤差を低減できる、均衡回転曲線902をもたらす。
ブロック412では、マイクロプロセッサ314は、スイッチ312を、後続アップリンクサブフレーム204に対するアップリンクモード(アップリンクポート306からの信号をRF二重ポート303に連結する)に設定するために、ステップ410で取得された情報を使用する。いったんマイクロプロセッサ314がダウンリンクサブフレーム202の長さおよび/またはフレーム200の負荷サイクルを決定すると、この情報は、ダウンリンクサブフレーム202の終了時にスイッチ312をアップリンクモードに設定するために使用される。負荷サイクルが固定されると、各ダウンリンクサブフレームの終了が、各フレームの開始からの同じ時間量であるため、ダウンリンクサブフレーム202の決定された長さに基づいて、後続ダウンリンクサブフレームの終了時間を予測することができる。したがって、一実施形態では、スイッチ312は、全てのフレームに対して同じ時点でアップリンクモードに切り替わるように設定される。
図3を再び参照すると、一実施形態では、ダウンリンク信号がRF検出器316およびA/D変換器320に到達する前に、該信号は、必要であれば減衰器324によって減衰される。減衰器324に関するさらなる詳細は、参照することにより本明細書に組み込まれる、2008年6月24日出願の代理人整理番号100.921US01、「METHOD AND APPARATUS FOR FRAME DETECTION IN A TDD SYSTEM」と題された同時係属米国特許出願第12/144,961号で提供されている。
具体的実施形態を本明細書で図示および説明したが、同じ目的を達成するように計算される任意の配設が、示された具体的実施形態に置換されてもよいことが、当業者によって理解されるであろう。いずれの発明も、請求項およびそれらの同等物のみによって限定されることが、明白に意図されている。
Claims (27)
- 信号が第1の方向に伝達される、第1の期間の終了を判定するための方法であって、
サンプリングされた信号を取得するように、最大で少なくとも前記第1の期間の最長の予期された長さと同じくらいの期間にわたって信号をサンプリングすることと、
統合電力曲線を得るように、前記サンプリングされた信号を統合することと、
回転電力曲線を取得するように、前記統合電力曲線から基準線を差し引くことと、
前記第1の期間の終了として前記回転電力曲線のピークを選択することと、
を含む、方法。 - 信号をサンプリングすることは、少なくとも1つのダウンリンク期間をサンプリングする、請求項1に記載の方法。
- 信号をサンプリングすることは、複数のフレームにわたって信号をサンプリングし、前記方法はさらに、
複数のサンプリングされたフレームのそれぞれの開始を整合し、前記サンプリングされたフレームを合計して平均的なサンプリングされたフレームを生成することによって、前記複数のサンプリングされたフレームを加算することを含み、
統合することは、前記平均的なサンプリングされたフレームを統合する、
請求項1に記載の方法。 - サンプリングすることは、フレームの開始からフレームの末端までサンプリングする、請求項1に記載の方法。
- 統合することは、閾値を上回る前記サンプリングされた信号のサンプルを加算し、前記閾値を下回る前記サンプリングされた信号のサンプルを無視する、請求項1に記載の方法。
- 前記閾値は、前記サンプリングされた信号のオンサンプルとオフサンプルとの間のほぼ中間点であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項5に記載の方法。
- 前記基準線は、それ自体に累積的に加算される閾値の半分であり、前記閾値は、前記検出された信号のオンサンプルとオフサンプルとの間の中間点の約半分であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項1に記載の方法。
- 時分割二重(TDD)システムにおいて切り替えるための装置であって、
アップリンク通信経路に連結された第1のポート、およびダウンリンク通信経路に連結された第2のポートを有する、スイッチと、
前記スイッチを通して伝播する無線周波数信号を表す信号の電力レベルを示す、電力レベル信号を出力する、電力レベル検出器と、
前記電力レベル検出器によって出力される前記電力レベル信号のサンプルを累積的に合計して、合計電力曲線を生成するように構成される、処理デバイスであって、前記処理デバイスは、前記合計電力曲線から基準線を差し引いて、回転電力曲線を取得するように構成され、前記処理デバイスは、前記回転電力曲線のピークの時間に基づいて、前記スイッチを制御するように構成される、処理デバイスと、を備える、装置。 - 前記回転電力曲線の前記ピークは、ダウンリンクサブフレームの末端を表し、前記処理デバイスは、前記ダウンリンクサブフレームの前記末端に基づいて、前記スイッチをアップリンクモードに設定するように構成される、請求項8に記載の装置。
- 前記処理デバイスは、複数のサンプリングされたフレームのそれぞれの開始を整合し、前記サンプリングされたフレームを合計して平均的なサンプリングされたフレームを生成することによって、前記複数のサンプリングされたフレームを加算するように構成され、
前記処理デバイスは、前記平均的なサンプリングされたフレームを累積的に合計して、前記合計電力曲線を生成するように構成される、請求項8に記載の装置。 - 前記処理デバイスは、フレームの開始からフレームの末端まで前記サンプリングされた信号を累積的に合計するように構成される、請求項8に記載の装置。
- 前記処理デバイスは、閾値を上回る前記サンプリングされた信号のサンプルを累積的に合計し、前記閾値を下回る前記サンプリングされた信号のサンプルを無視するように構成される、請求項8に記載の装置。
- 前記閾値は、前記サンプリングされた信号のオンサンプルとオフサンプルとの間のほぼ中間点であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項12に記載の装置。
- 前記基準線は、それ自体に累積的に加算される閾値の半分であり、前記閾値は、前記検出された信号のオンサンプルとオフサンプルとの間の中間点の約半分であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項8に記載の装置。
- 通信システムであって、
基地局と通信するように構成される、少なくとも1つのハブと、
前記少なくとも1つのハブに通信可能に連結され、前記少なくとも1つのハブと複数の無線端末との間で信号を通信可能に連結する、複数の遠隔アンテナユニットと、
を備え、前記少なくとも1つのハブはさらに、
アップリンク通信経路に連結された第1のポート、およびダウンリンク通信経路に連結された第2のポートを有する、スイッチと、
前記スイッチを通して伝播する無線周波数信号の電力レベルを測定するように構成される、電力レベル検出器と、
前記電力レベル検出器によって取得されるサンプリングされた信号を累積的に合計して、合計電力曲線を生成するように構成される、処理デバイスであって、前記処理デバイスは、前記合計電力曲線から基準線を差し引いて、回転電力曲線を取得するように構成され、前記処理デバイスは、前記回転電力曲線のピークの時間に基づいて、前記スイッチを制御するように構成される、処理デバイスと、を備える、システム。 - 前記回転電力曲線の前記ピークは、ダウンリンクサブフレームの末端を表し、前記処理デバイスは、前記ダウンリンクサブフレームの前記末端に基づいて、前記スイッチをアップリンクモードに設定するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記処理デバイスは、複数のサンプリングされたフレームのそれぞれの開始を整合し、前記サンプリングされたフレームを合計して平均的なサンプリングされたフレームを生成することによって、前記複数のサンプリングされたフレームを加算するように構成され、
前記処理デバイスは、前記平均的なサンプリングされたフレームを累積的に合計して、前記合計電力曲線を生成するように構成される、請求項15に記載のシステム。 - 前記処理デバイスは、閾値を上回る前記サンプリングされた信号のサンプルを累積的に合計し、前記閾値を下回る前記サンプリングされた信号のサンプルを無視するように構成される、請求項15に記載のシステム。
- 前記閾値は、前記サンプリングされた信号のオンサンプルとオフサンプルとの間のほぼ中間点であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項15に記載のシステム。
- 前記基準線は、それ自体に累積的に加算される閾値の半分であり、前記閾値は、前記検出された信号のオンサンプルとオフサンプルとの間の中間点の約半分であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項15に記載のシステム。
- 時分割二重システムにおいて切り替えるための装置であって、
前記装置を通信媒体に通信可能に連結するインターフェースであって、前記装置は、時分割二重スキームに従って、前記通信媒体を介して第1の信号を出力することと、前記通信媒体から第2の信号を受信することとを切り替えるように動作可能である、インターフェースと、
前記第1の信号の電力レベルを示すサンプルを出力する、電力レベル検出器と、
前記電力レベル検出器によって出力される前記サンプルを累積的に合計して、合計電力曲線を生成するように構成される、処理デバイスであって、前記処理デバイスは、前記合計電力曲線から基準線を差し引いて、回転電力曲線を取得するように構成され、前記処理デバイスは、前記回転電力曲線のピークの時間に基づいて、前記通信媒体を介して第1の信号を出力することと、前記通信媒体から第2の信号を受信することとの前記切替を制御するように構成される、処理デバイスと、を備える、装置。 - 前記回転電力曲線の前記ピークは、ダウンリンクサブフレームの終了を表し、前記処理デバイスは、前記ダウンリンクサブフレームの前記終了に基づいて、前記切替を制御するように構成される、請求項21に記載の装置。
- 前記処理デバイスは、複数のサンプリングされたフレームのそれぞれの開始を整合し、前記サンプリングされたフレームを合計して平均的なサンプリングされたフレームを生成することによって、前記複数のサンプリングされたフレームを加算するように構成され、
前記処理デバイスは、前記平均的なサンプリングされたフレームを累積的に合計して、前記合計電力曲線を生成するように構成される、請求項21に記載の装置。 - 前記処理デバイスは、フレームの開始からフレームの終了まで前記サンプリングされた信号を累積的に合計するように構成される、請求項21に記載の装置。
- 前記処理デバイスは、閾値を上回る前記サンプリングされた信号のサンプルを累積的に合計し、前記閾値を下回る前記サンプリングされた信号のサンプルを無視するように構成される、請求項21に記載の装置。
- 前記閾値は、前記サンプリングされた信号のオンサンプルとオフサンプルとの間のほぼ中間点であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項25に記載の装置。
- 前記基準線は、それ自体に累積的に加算される閾値の半分であり、前記閾値は、前記検出された信号のオンサンプルとオフサンプルとの間の中間点の約半分であり、オンサンプルは、サブフレームが受信されている間に取得されるサンプルであり、オフサンプルは、サブフレームが受信されていない間に取得されるサンプルである、請求項21に記載の装置。
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