JP2012523205A - 伝送用シンボルをフォーマットする技術 - Google Patents

Abstract

少なくとも無線信号送信機とともに用いられるシンボル構造が開示される。シンボル構造は、少なくとも２個のシンボル時間周期上に拡がったシンボルを含み、少なくとも２個の同一コードの複製を含んでよい。シンボルのサブキャリアのサブキャリア５間隔は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシンボルのサブキャリア間隔のｐ／ｑ比率を有する。シンボルは分散された無効値を含む場合がある。シンボルのデコードはシンボル上のフーリエ変換を含む。
【選択図】図１

Description

ここに開示される発明の主題は、概ね伝送されるシンボルフォーマットに関する。

移動局が無線ネットワークに入るとき、移動局は、基地局との接続を確立するために初期レンジングプロセスを用いる。多くの場合には、レンジングシンボルは、初期レンジングプロセスの間、移動局によって伝送される。

図１は、よく知られた先行技術であるＩＥＥＥ８０２．１６ｅレンジングシンボルフォーマットを示す。コードＸおよびＸ＋１は、ＯＦＤＭＡシンボルである。コードＸは、モバイルユーザによって二回伝送される。もし基地局が２つの連続する初期レンジングスロットを割り当てれば、コードＸ＋１も同様に２回伝送される。シンボルフォーマットは、コードＸの周期的接頭領域（ＣＰ）中において、コードＸの末尾位置の反復サンプルを含み、さらにコードＸの別のコピーのガード領域において、コードＸのもう一つのコピーの先頭位置の反復サンプルを含む。

図２は、進行中のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ標準規格に提出された投稿文書Ｃ８０２１６ｍ−０８＿９７８．ｐｄｆ中で、ＬＧ電子（ＬＧＥ）によって提案されたシンボル構造（以後、「ＬＧＥ構造」と言う）を示す。ＬＧＥ構造は、ＯＦＤＭＡサブキャリア間隔が短縮され、初期レンジングシーケンスの拡がりを時間内に収めさせる初期レンジングのために用いられる。ＬＧＥ構造は、時間内のより長い拡がりにより、より長いシーケンスを可能にするが、図１の構造と同様に同一の帯域幅を必要とする。より長いシーケンスは、図１の構造と比較して、到着時間評価におけるより優れた分解能および多重アクセス干渉に対する耐性を提供する。しかし、短いサブキャリア間隔は、時間的に変化するチャネルにおいて、高いインタキャリア干渉（ＩＣＩ）電力を引き起こしうる。

図２において、レンジングプリアンブル（ＲＰ）は、レンジングチャネルを表す。図２に示されるように、コードＲＰは、時間領域において複数のＯＦＤＭＡシンボル期間にわたって拡張される。この例では、コードＲＰが、時間領域において４個のＯＦＤＭＡシンボル期間にわたって拡張されることが想定される。図１のシンボル構造において、シンボルは周波数領域上で展開され、シンボルあたり１０２４個のサンプルが存在する。一方で図２のシンボル構造では、４個のＯＦＤＭシンボル期間の時間領域上に、１個のシンボルが拡張されると仮定すると、シンボルあたり４０９６個のサンプルが存在する。基地局がプリアンブルを記録するために、この基地局はコードＲＰの全時間のサンプルを受信するように待機する。

図３は、図２に関連して描写されたシンボル構造におけるインタキャリア干渉（ＩＣＩ）に起因するエラーフロアの観察を示す。多重アクセスにおける遠近問題が考慮されると、ＩＣＩ電力の影響は、図３に示されるよりも悪化しうる。遠近問題は、基地局から異なる距離に位置するユーザによって提示され、基地局において異なる受信電力を生じる。

ＩＣＩに起因するエラーフロアを減少するため、高速モバイル装置において初期レンジングの操作を成功させることが望まれる。本発明の図面および実施形態の簡単な説明が図において例示されるが、これに限定するものではない。また、同様の参照符号の付された部材同士は類似した部材であることを示す。

少なくとも２個のシンボル時間周期にわたって拡がったシンボルを形成する段階と、シンボルを有するシグナルを生成する段階と、無線媒体上にシンボルを伝送する段階とを備え、シンボルのサブキャリアのサブキャリア間隔は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシンボルのサブキャリア間隔の比率を有する方法を提供する。

先行技術のシンボル構造を示す。 先行技術のシンボル構造を示す。 図２に関連して描写されたシンボル構造に対する、観察されたフロアエラープロットを示す。 本発明の実施形態に従ったシンボル構造を示す。 本発明の実施形態に従ったシンボル構造を示す。 実施形態に従った無線通信システムを示す。

この明細書を通じて「一実施形態」または「実施形態」は、実施形態と関連して記述された特定の特徴、構造または特性が少なくとも本発明の１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じた様々な場所における「一実施形態において」または「実施形態」という用語は、必ずしも全て同一の実施形態であることを意味しない。

さらに、特定の特徴、構造または特性は、１以上の実施形態において組み合わせられうる。

本発明の実施形態は、様々な応用において用いられうる。 本発明のいくつかの実施形態は、様々な装置およびシステムと併せて用いられうる。例えば、送信機、受信機、トランシーバ、送受信機、無線通信局、無線通信装置、無線アクセスポイント（ＡＰ）、モデム、無線モデム、パソコン（ＰＣ）、デスクトップコンピュータ、モバイルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、ハンドヘルド装置、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）装置、ハンドヘルドＰＤＡ装置、ネットワーク、無線ネットワーク、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、無線ＭＡＮ（ＷＭＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、無線ＷＡＮ（ＷＷＡＮ）、現行のＩＥＥＥ８０２．１１、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｅ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｈ、８０２．１１ｉ、８０２．１１ｎ、８０２．１６、８０２．１６ｄ、８０２．１６ｅ、８０２．１６ｍ、または３ＧＰＰ標準規格および／またはフューチャビジョンおよび／または派生および／または上記標準規格のロングタームエボリューション（ＬＴＥ）に従って動作する装置またはネットワーク、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、無線ＰＡＮ（ＷＰＡＮ）、上記ＷＬＡＮおよび／またはＰＡＮおよび／またはＷＰＡＮネットワークの一部のユニットおよび／または装置、一方向および／または双方向無線通信システム、セルラー無線電話通信システム、携帯電話、無線電話、パーソナル通信システム（ＰＣＳ）装置、無線通信装置を組み込んだＰＤＡ装置、多入力多出力（ＭＩＭＯ）トランシーバまたは装置、単入力多出力（ＳＩＭＯ）トランシーバまたは装置、多入力単出力（ＭＩＳＯ）トランシーバまたは装置、マルチレシーバチェーン（ＭＲＣ）トランシーバまたは装置、「スマートアンテナ」技術または多アンテナ技術等を有するトランシーバまたは装置が挙げられる。本発明のいくつかの実施形態は、１以上のタイプの無線通信信号および／またはシステムと併せて用いられてよい。例えば、無線周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、周波数分割多重化（ＦＤＭ）、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）、時分割多重化（ＴＤＭ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、拡張ＴＤＭＡ（Ｅ−ＴＤＭＡ）、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、拡張ＧＰＲＳ、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ＣＤＭＡ２０００、マルチキャリア変調（ＭＤＭ）、離散マルチトーン（ＤＭＴ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（ＴＭ）等が挙げられる。本発明の実施形態は、様々な他の装置、デバイス、システムおよび／またはネットワークにおいて用いられうる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｘは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｎを含む、いかなる現行のＩＥＥＥ８０２．１１の仕様にも言及しうる。

シンボル期間を減少させ、またはサブキャリア間隔を拡大することにより、シンボル受信機の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算における積分時間間隔が低減される。シンボル受信機のＦＦＴ演算における積分時間隔を低減すると、ＩＣＩ電力が低減される。図４Ａおよび４Ｂは、ＩＣＩを抑え、誤検出の可能性を減らす初期レンジングの期間に少なくとも有用な、シンボル構造の様々な実施形態を提供する。例えば、図４Ａおよび４Ｂに記載された構造は、エラーフロアが１／１００００未満でありうる程度まで、誤検出の可能性を減らす。

図４Ａは、実施形態に従ったシンボル構造を描写する。図４Ａのシンボル構造は、図２のシンボルＲＰの期間の間、図４Ａのシンボルコードｉが２回繰り返されるという点を除いて、図２のシンボル構造に類似している。図４Ａの構造において、レンジングシーケンスｒ_０，ｉ、ｒ_１，ｉ、…、ｒ_{Ｎ−２，ｉ}、ｒ_{Ｎ−１，ｉ}は、図１のＩＥＥＥ８０２．１６ｅサブキャリア間隔のｐ／ｑ，ｐ，ｑ∈Ｎ（Ｎは自然数）のサブキャリア間隔を有する周波数領域において、Ｎサブキャリアにマップされる。レンジングシーケンスは、周波数領域に割り当てられた一連の数字（例えば、＋１、−１）を含んでも良い。サブキャリア間隔は、シンボルのサブキャリア間の間隔である。

例えば、図４Ａのシンボルのサブキャリア間隔ｐ／ｑは、図１の構造のＩＥＥＥ８０２．１６ｅサブキャリア間隔の２／５であってよい。サブキャリア間隔を低減することで、所与の帯域幅においてより多くのサブキャリアが許容され、結果的にサイズの大きいＩＦＦＴが許容される。これにより図１の構造と比較して、時間上に拡がったより多くの時間サンプルが得られる。その結果、図１のＴ構造と比較して、より長い時間シンボル「コードｉ」がＩＦＦＴ演算の後に生成される。「コードｉ」の単一の存在は、Ｔ_ＲＰ／２の時間サンプルを有し、Ｔ_ＲＰはレンジングプリアンブル期間を表す。コードｉは時間中に２回繰り返されるので、Ｔ_ＲＰの分母は２である。

サブキャリアＮの数は、Ｎ≦Ｎｒ_ＳＣと定義される。ここで、Ｎｒ_ＳＣはレンジングサブキャリアの数である。レンジングサブキャリアの数は、レンジングに割り当てられたサブキャリアを包含し、使用されないガードバンドサブキャリアを含む。ガードバンドサブキャリアは、いくつかのサブキャリアがガードバンドとして使用されることを許容し、システムＢＷ_システムの帯域に渡って多重化されたデータとの干渉を制御する。進行中のＩＥＥＥ８０２．１６ｍ標準規格において、ＢＷ_システムは１０または２０ＭＨｚでありうる。

ＬＧＥ構造によって提案された長いＣＰは、所定のセルサイズに対する最大遅延拡散および往復遅延（ＲＴＤ）に関連した伝播遅延の存在にも関わらず、信号を直交に保つ。図４Ａに示される「コードｉ」の反復は、ＩＣＩを抑え、非常に大きなセルサイズをサポートするメカニズムを提供する。ＲＴＤおよび遅延拡散（ＤＳ）のトータル期間がＣＰとコードｉの期間を足したものより小さい限り、基地局は依然４および５番目のＯＦＤＭシンボルにおいて「コードｉ」を受信する。タイミングオフセット推定技術を用いることで、基地局はレンジングシーケンスの検出に成功することができる。例えば、タイミングオフセット推定技術は、下記のように示されうる。レンジングチャネルのサンプルをバッファリングする間、基地局は、ノーマルレンジまたはノーマルタイミングオフセット推定上で動作してよい。もし何も検出されなければ、その後基地局は拡張レンジモードによって動作し、これにより、バッファされたサンプルを用いて、タイミングオフセット推定に対する時間領域相互相関を実行する。拡張レンジモードにおいて、往復遅延が増加する。そのため、大きな遅延の後に基地局から伝送された信号が移動局に到達し、大きな遅延の後に移動局から伝送された信号が基地局に到達する。遅延はコードｉの期間より大きくなりうる。基地局は、図４Ａに示されるレンジングシンボルを処理するためのウインドウを有する。大きな遅延は、レンジング情報をウインドウ外に抜け出させる。基地局は、ウインドウの開始からレンジングシーケンスを探すことを開始するが、４および５番目のＯＦＤＭシンボルまでコードｉは検出されない。

セルサイズが大きい場合、コードｉの反復は、コードｉの少なくとも１つのインスタンスの検出を可能にする。いくつかの実施形態において、コードｉの２よりも多い反復が用いられて良い。そのような実施形態においては、コードｉの期間は減少される。しかし、コードｉの期間を減少させると、信号対ノイズ比の性能が許容しがたいレベルまで減少しうる。２回よりも多いコードｉの反復は、潜在的にセルサイズを増加しうる。

もしＲＴＤとＤＳの合計がガード時間（ＧＴ）よりも大きい場合、レンジングシーケンスは次のサブフレームに対する干渉を引き起こすことに留意されたい。信号が大きく減衰した遠く離れたユーザ（ＲＴＤの大きな値）によってレンジングが伝送される場合、干渉の影響は無視しうる。もし、図４Ａおよび４Ｂに記述されるレンジング構造が、周波数領域でタイミングオフセット推定とともに用いられると、半径３３ｋｍにも及ぶセルサイズがサポートされうる。これに対して、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに対応する図１に記載された構造は、周波数領域で実行されるコード検出とタイミングオフセット推定とともに、半径１２ｋｍにおよぶセルをサポートしうる。

図４Ｂは、レンジングサブキャリア間に挿入された無効（ｎｕｌｌ）サブキャリアとともに、一度挿入されたコードｉを含むもう１つの構造を描写する。例えば、無効サブキャリアはレンジングサブキャリアの各々の間に挿入されてよい。または図２のコードＲＰの期間にわたり、レンジングサブキャリアを拡散させるに足りる無効サブキャリアが存在するように、無効サブキャリアが挿入されてよい。従って、レンジングサブキャリアは、ｒ_０，ｉ、０、ｒ_１，ｉ、０，…，ｒ_１５，ｉ、０、ｒ_１６，ｉ、０と表されてよい。図４Ａに記述された構造と同様に、挿入された無効サブキャリアは、同一周期（Ｔ_ＲＰ／２）とともに、反復時間領域Ｔ信号を生成する。他のサブキャリアの各々が無効のとき、時間領域信号は対称構造を有することがＩＦＦＴの特性である。Ｍ−１サブキャリアを挿入することにより、Ｔ_ＲＰ／Ｍの周期でＴＲＰの期間にわたり、時間領域信号がＭ回繰り返される。Ｍ倍小さなＦＦＴサイズのＦＦＴを使用することで、ノーマル化されたドップラ周波数はＭ倍小さくなり得、これによってより小さなＩＣＩ電力が得られる。

図５は、実施形態に従った無線通信システムを示す。移動局５１０は、図４Ａまたは４Ｂに記述された構造に適合するシンボルを生成するシンボル生成器５１２を含む。シンボルは、基地局５２０への伝送用のデータまたは他の情報を持っており、少なくとも初期レンジングの間に用いられうる。基地局５２０は、図４Ａまたは４Ｂに記述される構造を有するシンボルをデコードすることができるシンボルデコーダ５２２を含み、初期レンジングの間に移動局５１０と基地局５２０の間の接続を確立するために用いられてよい。本発明の実施形態は、例えば、コンピュータ、コンピュータのネットワークまたは他の電子装置のような１以上の機械に実行されたときに、当該１以上の機械が本発明の実施形態に従ったオペレーションを実行する結果を生じる機械実行可能命令をそこに記録した、１以上の機械読取可能媒体を含むコンピュータプログラム製品により、提供されてよい。機械読取可能媒体は、フロッピー（登録商標）ディスケット、光学ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（コンパクトディスクリードオンリーメモリ）および磁気光学ディスク、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ）、磁気または光学カード、フラッシュメモリ、または機械実行可能命令を格納するのに適した他のタイプの媒体／機械読取可能媒体を含みうるが、これらに限定されない。図面および前述の記述は、本発明の例となりうる。多くの異種の機能的アイテムとして描写されているとしても、当業者は１以上のそのような要素が単一の機能的要素に十分組み込まれうることを理解するだろう。これに代えて、特定の要素は多数の機能的要素に分割されうる。１実施形態の要素は、別の実施形態に追加されてもよい。例えば、ここに記述される処理の順番は変更されて良く、ここに記述される方法に限定されない。さらに、いかなるフローチャートの動作も示されている順番に実行される必要はなく、必ずしも全ての動作が実行される必要もない。他の動作に依存しないそのような動作は、他の動作と並列に実行されてもよい。しかし、いかなる手段によっても、本発明の範囲は、これらの特定の例に限定されない。明細書に明示的に記載されているかどうかに関わらず、構造上、寸法および材料の使用の違いなど多くのバリエーションが可能である。本発明の範囲は、少なくとも以下のクレイムから導かれる範囲と同程度に広い。

Claims (20)

1. 少なくとも２個のシンボル時間周期にわたって拡がったシンボルを形成する段階と、
   前記シンボルを有するシグナルを生成する段階と、
   無線媒体上に前記シンボルを伝送する段階とを備え、
   前記シンボルのサブキャリアのサブキャリア間隔は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシンボルの前記サブキャリア間隔の比率を有する、
   方法。
2. 前記シンボルは、２個のシンボル時間周期にわたり拡がった、請求項１に記載の方法。
3. 前記シンボルは少なくとも２個の同一コードの複製を有する、請求項１に記載の方法。
4. 伝送されたシンボルの受信機の受信距離が、同一コードの複製の数に部分的に基づいて決定される、請求項３に記載の方法。
5. 前記シンボルは無効コードを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記シンボルは、レンジングサブキャリアの各々の間に分散された無効コードを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記比率は２／５である請求項１に記載の方法。
8. 前記比率は１未満である請求項１に記載の方法。
9. シンボルをデコードする段階を備え、
   前記シンボルは少なくとも２個のシンボル時間周期上に拡がり、前記シンボルのサブキャリアのサブキャリア間隔は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシンボルの前記サブキャリア間隔の比率を有し、前記比率は１未満である、
   方法。
10. 前記デコードする段階は、シンボルにフーリエ変換を実行する段階を有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記シンボルは少なくとも２個の同一コードの複製を含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記シンボルは無効コードを含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記シンボルはレンジングサブキャリアの各々の間に分散された無効コードを含む、
    請求項９に記載の方法。
14. 少なくとも２個のシンボル時間周期上に拡がったシンボルを生成する論理回路と、
    前記シンボルを伝搬する信号を生成する論理回路と、
    無線媒体上で前記シンボルを伝送する論理回路とを備え、
    前記シンボルのサブキャリアのサブキャリア間隔は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシンボルのサブキャリア間隔の比率を含み、
    前記比率は１未満である、
    装置。
15. 前記シンボルは少なくとも２個の同一コードの複製を有する、請求項１４に記載の装置。
16. 前記シンボルは無効コードを含む、請求項１４に記載の装置。
17. 少なくとも２つのシンボル時間周期上に拡がったシンボルを生成する論理回路と、前記シンボルを送信する論理回路とを有する移動局および、
    前記シンボルを受信する論理回路と、フーリエ変換を用いて前記シンボルをデコードする論理回路とを有する基地局を備え、
    前記シンボルのサブキャリアのサブキャリア間隔はＩＥＥＥ８０２．１６ｅシンボルのサブキャリア間隔の比率を有し、前記比率は１未満である、
    システム。
18. 前記シンボルは、同一コードの少なくとも２個の複製を含む、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記シンボルは無効コードを含む、請求項１７に記載のシステム。
20. 前記シンボルは、レンジングサブキャリアの各々の間に分散された無効コードを含む、請求項１７に記載のシステム。

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