JP2013059039A - トレーニングシーケンス送信および受信のためのシステム、デバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】トレーニングシーケンスは、無線通信におけるSNR劣化の最適化に役立つ。様々なトレーニングシーケンスのセットがリポジトリに格納され得、このようなシーケンスで符号化された送信器および受信器は、データの無線送信の一部として、これらの送信器および受信器の間で、シーケンスの少なくとも1つを送信する。SNR劣化に関する最適化を伴う、トレーニングシーケンス選択の方法が提供される。この方法を用いて生成されたトレーニングシーケンスの様々なセット、ならびにそのようなシーケンスで符号化された送信器および受信器が提供される。
【選択図】図8
Description
本願は、2008年8月18日に出願された先行する米国仮特許出願第61/089,712号の利益を主張し、上記仮出願は、その全体が本明細書において参照により援用される。
本開示は、トレーニングシーケンス選択、送信および受信のためのシステムおよび方法に関する。
移動通信システムは、リンク性能を改善するために、時間変動的および周波数選択的移動無線チャネルの影響に対抗する信号処理技術を使用する。イコライゼーションは、周波数選択的チャネルにおける多経路フェージングによりもたらされる符号間干渉(ISI)を最小化するために使用される。移動無線チャネルは、無作為および時間変動性であるため、イコライザは、トレーニングおよびトラッキングを通して、適応的に移動チャネルの時間変動特性を特定する必要がある。Global System for Mobile communication(GSM)等の時分割多重アクセス(TDMA)ワイヤレスシステムは、固定長のタイムスロットでデータを送信し、受信器がタイミング情報を検出するとともに、さらなるチャネルイコライゼーションのためのチャネル推定を介してチャネル係数を得ることができるように設計されたトレーニングシーケンスが、タイムスロット(バースト)内に含まれる。
Item Description (WID): Voice services over Adaptive Multi−user channels on One
Slotを参照)(注:マルチユーザによる単一スロットの再利用(Multi−User Reusing−One−Slot:MUROS)(GP−072033、“WID”: Multi−User Reusing−One−Slotを参照)が対応する研究項目である))は、同じ物理的無線リソース上で同時に少なくとも2人のユーザに対し多重化する、すなわち複数のユーザが同じ搬送周波数および同じタイムスロットを共有することにより、アップリンクおよびダウンリンクの両方においてBTS送受信器あたり約2倍GERANの音声容量を増加させることを目指す、GERANにおける継続中の研究項目である。直交サブチャネル(Orthogonal Sub Channel:OSC)(GP−070214、GP−071792、「Voice capacity evolution with orthogonal sub channel」を参照)、co−TCH(GP−071738、「Speech capacity enhancements using DARP」」を参照)、および適応符号群(Adaptive Symbol Constellation)(GP−080114「Adaptive Symbol Constellation for MUROS(Downlink)」を参照)は、3つのMUROSの有力な技術である。
上記受信器は、
さらに、上記受信器は、トレーニングシーケンスの第1のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンス、およびトレーニングシーケンスの第2のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスから選択される、トレーニングシーケンスを使用して動作するように構成される、受信器を提供する。
上記モバイルデバイスは、
トレーニングシーケンスの第1のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンス、およびトレーニングシーケンスの第2のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスから選択されるトレーニングシーケンスを使用して動作するステップを含む、方法を提供する。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
コンピュータ実装方法であって、
第2のトレーニングシーケンスセットを生成するために、第1のトレーニングシーケンスセットおよび標的トレーニングシーケンスセットのシーケンス間の相互相関を最適化することと、
第3のトレーニングシーケンスセットを生成するために、該第2のトレーニングシーケンスセットのシーケンス間の相互相関を最適化することと、
第4のトレーニングシーケンスセットを生成するために、該第3のトレーニングシーケンスセットのシーケンスと該標的トレーニングシーケンスセットの対応するシーケンスとの間の相互相関を最適化することと、
マルチユーザ伝送システムにおいて使用するために、該第4のトレーニングシーケンスセットを出力することと
を含む、方法。
(項目2)
コンピュータ実装方法であって、
第2のトレーニングシーケンスセットを生成するために、第1のトレーニングシーケンスセット内でシーケンス間の相互相関を最適化することと、
第3のトレーニングシーケンスセットを生成するために、該第2のトレーニングシーケンスセットおよび標的トレーニングシーケンスセットのシーケンス間の相互相関を最適化することと、
第4のトレーニングシーケンスセットを生成するために、該第3のトレーニングシーケンスセットのシーケンスと該標的トレーニングシーケンスセットの対応するシーケンスとの間の相互相関を最適化することと、
マルチユーザ伝送システムにおいて使用するために該第4のトレーニングシーケンスセットを出力することと
を含む、方法。
(項目3)
上記第1のトレーニングシーケンスセットを生成するために、トレーニングシーケンスの候補セットに対する自己相関を最適化することをさらに含む、項目1または2に記載の方法。
(項目4)
相互相関の最適化は、
SNR劣化、
相互相関係数の振幅に関連するパラメータ、
シミュレーションに基づく最適化、
から成る群より選択される基準に基づいて最適化することを含む、項目1から3のうちのいずれか1項に記載の方法。
(項目5)
データ構造で符号化されたコンピュータ読み取り可能媒体であって、該データ構造は、
から成る、トレーニングシーケンスの第1のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスと、
から成る、トレーニングシーケンスの第2のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスと
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
(項目6)
上記データ構造はさらに、上記第1のセットからの上記少なくとも1つのトレーニングシーケンスおよび上記第2のセットからの対応する最良ペアのトレーニングシーケンスのそれぞれの間の、1対1のペアリングを提供する、項目5に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
(項目7)
コンピュータの内部メモリに直接ロード可能なコンピュータプログラム製品であって、該製品は、コンピュータ上で稼動するときに、項目1〜4のうちのいずれか1項に記載のステップを行うためのソフトウェアコード部分を備える、コンピュータプログラム製品。(項目8)
送信器であって、
搬送周波数およびタイムスロットを使用して信号を生成するように構成される信号発生器を備え、少なくともいくつかのタイムスロットは、複数の受信器用のコンテンツを含み、各受信器のためのコンテンツおよび各スロットは、少なくともそれぞれのトレーニングシーケンスを含み、
該送信器は、
から成る、トレーニングシーケンスの第1のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスで符号化される、送信器。
(項目9)
上記信号発生器により生成された信号は、複数の受信器用のコンテンツを含む上記スロットのうちの少なくともいくつかについて、上記複数の受信器のうちの少なくとも1つに対するそれぞれのトレーニングシーケンスが、トレーニングシーケンスの上記第1のセットからの第1のトレーニングシーケンスを含むような信号である、項目8に記載の送信器。
(項目10)
上記信号発生器により生成された信号は、複数の受信器用のコンテンツを含む上記スロットのうちの上記少なくともいくつかについて、上記複数の受信器のうちの少なくとも1つに対するそれぞれのトレーニングシーケンスが、
から成る、トレーニングシーケンスの第2のセットからの第2のトレーニングシーケンスを含むような信号である、項目9に記載の送信器。
(項目11)
複数の受信器用のコンテンツを含む上記スロットのうちの上記少なくともいくつかについて、上記第2のトレーニングシーケンスは、上記第1のトレーニングシーケンスと最良ペアであるトレーニングシーケンスの上記第2のセットのシーケンスである、項目10に記載の送信器。
(項目12)
マルチユーザ信号を含む搬送周波数におけるタイムスロットについて、
少なくとも2つの受信器の各受信器に対するそれぞれのトレーニングシーケンスと、各受信器に対するそれぞれのペイロードとを組み合わせることにより、マルチユーザ信号を生成することであって、上記複数の受信器のうちの少なくとも1つに対するそれぞれのトレーニングシーケンスは、
から成る、トレーニングシーケンスの第1のセットからの第1のトレーニングシーケンスを含む、ことと、
該信号を送信することと
を含む、方法。
(項目13)
上記複数の受信器のうちの少なくとも1つに対する上記それぞれのトレーニングシーケンスは、
から成る、トレーニングシーケンスの第2のセットからの第2のトレーニングシーケンスを含む、項目12に記載の方法。
(項目14)
上記第2のトレーニングシーケンスは、上記第1のトレーニングシーケンスと最良ペアであるトレーニングシーケンスの上記第2のセットのトレーニングシーケンスである、項目13に記載の方法。
(項目15)
第1のマルチユーザ認識受信器が、第2の受信器と共有するものである場合に、
a)上記第1のトレーニングシーケンスを上記第1の受信器に割り当てるステップと、
b)上記第2のトレーニングシーケンスを上記第2の受信器に割り当てるステップと
をさらに含む、2ユーザ信号を生成するために適用される、項目13に記載の方法。
(項目16)
第1のマルチユーザ非認識受信器が、マルチユーザ認識である第2の受信器と共有するものである場合に、
a)上記第2のトレーニングシーケンスを上記第1の受信器に割り当てるステップと、
b)上記第1のトレーニングシーケンスを上記第2の受信器に割り当てるステップと、
をさらに含む、項目15に記載の方法。
(項目17)
上記第1のセットからのトレーニングシーケンスを割り当てる割当を送信することにより、上記第1のセットのトレーニングシーケンスを割り当てるステップをさらに含む、項目12に記載の方法。
(項目18)
上記第1のセットからのトレーニングシーケンスを割り当てる割当を送信することにより、上記第1のセットのトレーニングシーケンスを割り当てることと、
上記第2のセットからのトレーニングシーケンスを割り当てる割当を送信することにより、上記第2のセットのトレーニングシーケンスを割り当てることと
をさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目19)
受信器であって、
少なくとも1つのアンテナを備え、
該受信器は、
から成る、トレーニングシーケンスの第1のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスで符号化され、
該受信器はさらに、
から成る、トレーニングシーケンスの第2のセットのうちの少なくとも1つのトレーニングシーケンスで符号化され、
さらに、該受信器は、トレーニングシーケンスの該第1のセットからの該少なくとも1つのトレーニングシーケンス、およびトレーニングシーケンスの該第2のセットからの該少なくとも1つのトレーニングシーケンスから選択される、トレーニングシーケンスを使用して動作するように構成される、受信器。
(項目20)
項目19に記載の受信器を備える、モバイルデバイス。
(項目21)
上記第1のセットの全てのトレーニングシーケンスで符号化された、項目20に記載のモバイルデバイス。
(項目22)
項目19に記載の受信器を備える、基地局。
(項目23)
移動局が移動するに従い、異なるトレーニングシーケンスの割当を受信するようにさらに構成される、項目20に記載のモバイルデバイス。
(項目24)
モバイルデバイスのための方法であって、
該モバイルデバイスは、
から成る、トレーニングシーケンスの第1のセットからの少なくとも1つのトレーニングシーケンスを有し、
該モバイルデバイスはさらに、
から成る、トレーニングシーケンスの第2のセットのうちの少なくとも1つのトレーニングシーケンスを有し、
トレーニングシーケンスの上記第1のセットからの上記少なくとも1つのトレーニングシーケンス、およびトレーニングシーケンスの上記第2のセットからの上記少なくとも1つのトレーニングシーケンスから選択される、トレーニングシーケンスを使用して操作することを含む、方法。
(項目25)
上記第1のセットのトレーニングシーケンスを割り当てる割当を受信することをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目26)
上記第2のセットのトレーニングシーケンスを割り当てる割当を受信することをさらに含む、項目24に記載の方法。
(項目27)
から成る、トレーニングシーケンスのセットからのトレーニングシーケンスの、セルラー方式無線電話におけるトレーニングシーケンスとしての使用。
対応するGSM TSCと最良ペアであるトレーニングシーケンス
本開示の一実施形態において、コンピュータ検索により長さ26の8つのシーケンスのセットが得られ、これらが、(1)〜(3)を用いて計算されたSNR劣化に関して、それぞれ対応するGSMトレーニングシーケンスと最良ペアとされる。図4Aは、コンピュータ読み取り可能媒体124上に格納されるデータ構造122において概して120で示される、トレーニングシーケンスセットAと呼ばれるこれらの最良ペアシーケンスを示す。検索は、以下のように行った。
1)第1のGSMトレーニングシーケンスで開始する。
2)最低SNR劣化を有するシーケンスに対し、全ての候補シーケンスのセットを全数検索し、見つかったシーケンスを新たなセットに追加し、見つかったシーケンスを候補セットから除去する。
3)第2から第8のGSMトレーニングシーケンスのそれぞれと最良ペアであるシーケンスに対し、ステップ1および2を繰り返す。
最適化された自己相関および相互相関特性を有するトレーニングシーケンスのセットは、以下に詳細に説明される方法を使用して、コンピュータ検索により決定された。トレーニングシーケンスセットBと呼ばれるトレーニングシーケンスのセットは、図5Aに記載され、コンピュータ読み取り可能媒体134上に格納されるデータ構造132において概して130で示される。
トレーニングシーケンスセットBとは異なり、本明細書においてトレーニングシーケンスセットCと呼ばれる第3のトレーニングシーケンスセットは、循環構造を保持しないシーケンスで構成される。トレーニングシーケンスセットCの生成においては、以下に概説されるトレーニングシーケンスセットBのための最適化手順II〜IVのみを考慮する。新たなシーケンスとGSMトレーニングシーケンスとの間のSNR劣化の最適化のために、シーケンスセットΩ1は、226シーケンスから、|Ω1|におけるシーケンスと全てのGSMトレーニングシーケンスとの間の平均SNR劣化値が最小である|Ω1|シーケンスを選択することにより得られる。トレーニングシーケンスセットCは、図6Aに列挙され、コンピュータ読み取り可能媒体144上に格納されるデータ構造142において概して140で示される。
図7は、トレーニングシーケンスΨの標的セットを考慮して、自己相関および相互相関特性を有する、|Ω3|トレーニングシーケンスの第2のセットΩ3を見つけるための手順を示す。この手順は、シーケンスセットΩ 152、Ω1 154、Ω2 156およびΩ3 158(Ω⊃Ω1⊃Ω2⊃Ω3であり、|Ω3|=見つけられるシーケンスの数であり、|・|は、1セット内の要素の数を表す)の決定を含む。Ω 152は、第1の最適化ステップにより決定される全ての可能なシーケンス150のサブセットである。Ω1 154は、第2の最適化ステップにより決定されるΩ 152のサブセットである。Ω2 156は、第3の最適化ステップにより決定されるΩ1 154のサブセットである。Ω3 158は、第4の最適化ステップにより決定されるΩ 156のサブセットである。
1)Ω2から第1のシーケンスを選択し、Ω2から除去する。
2)第1のシーケンスとのSNR劣化が最も低いシーケンスについて、Ω2内の全ての残りのシーケンスを検査し、それを第2のシーケンスとして選択し、Ω2から除去する。
3)第1のシーケンスおよび第2のシーケンスとの平均SNR劣化が最も低いシーケンスについて、Ω2内の全ての残りのシーケンスを検査し、それをΩ2から除去する。
4)所望数のシーケンスが特定されるまで続ける。このようにして特定されたシーケンス間の平均SNR劣化を計算する。
5)Ω2からの異なる第1のシーケンスを使用してステップ1から4を繰り返し、シーケンスのそれぞれのセットおよびそれぞれの平均SNR劣化を生成する。
6)このようにして生成されたシーケンスの全てのセットのうち、平均SNR劣化が最小のシーケンスのセットを選択する。
a)標的セットからトレーニングシーケンスを選択する。
b)標的セットのトレーニングシーケンスとのSNR劣化が最も低い新たなセットにおけるトレーニングシーケンスを見つけ、そのトレーニングシーケンスを、標的セットからの第1のトレーニングシーケンスとペアにし、そのトレーニングシーケンスを、利用可能なトレーニングシーケンスのセットから除去する。
c)標的セットからの全てのシーケンスが選択されるまで、ステップa)およびb)を繰り返す。
シーケンス検索の別の方法において、第1の最適化が省略された上述の「第1の方法」と類似した検索手法が提供される。この場合、方法は、第1の方法の第2の最適化ステップから始まり、シーケンスセットΩ1は、全ての可能なシーケンスから、|Ω1|におけるシーケンスと標的セットΨの全てのシーケンスとの間の平均SNR劣化値が最小である|Ω1|シーケンスを選択することにより得られる。この実施形態においては、シーケンスは循環型である必要はないことに留意されたい。図8のフローチャートの言葉を使用すると、ブロック8−1が省略され、「第1のトレーニングシーケンス」は、トレーニングシーケンスの候補セットとなる。
例えばレガシーGSMトレーニングシーケンスと併せた上で定義されたセットAもしくはセットAの一部、または、レガシーGSMトレーニングシーケンスと併せた上で定義されたセットBもしくはセットBの一部、または、レガシーGSMトレーニングシーケンスと併せた上で定義されたセットCもしくはセットCの一部等、トレーニングシーケンスの標的セットと併せて使用するためのトレーニングシーケンスの新たなセットまたはトレーニングシーケンスの新たなセットの一部を定義したら、トレーニングシーケンスを割り当てるための様々なメカニズムが提供される。これらのメカニズムは、本明細書に記載の例に特定されないことに留意されたい。マルチユーザ動作の具体例は、上述のMUROS/VAMOS動作であり、例えば、その具体的な実装には、そのOSCまたはco−TCHまたは適応符号群への実装が含まれる。
A)マルチユーザ認識MSがマルチユーザ機能のないネットワークにより対応されるものである時、標的セットからの1つのトレーニングシーケンス、すなわち、ネットワーク構成中またはその他の間に対応する基地局に割り付けられたトレーニングシーケンスが、このMSに割り当てられる。マルチユーザ認識移動局は、トレーニングシーケンスの標的セットおよびトレーニングシーケンスの新たなセットの両方を認識し使用することができるようになる。
B)マルチユーザ認識MSがマルチユーザ機能を有するネットワークにより対応されるものである時、空いたタイムスロットがあれば、このMSは別のMSとタイムスロットを共有する必要はない。平均的に、新たなトレーニングシーケンスは、標的セットのトレーニングシーケンスよりも良好な相関特性を有するように設計されているため、1つの新たなトレーニングシーケンス、すなわち、ネットワーク構成中またはその他の間に対応する基地局に割り付けられた新たなトレーニングシーケンスが、このMSに割り当てられる。
A)第1のマルチユーザ認識MS、MS−Aが、上述のようにマルチユーザ機能を有するネットワークにより対応される場合、新たなトレーニングシーケンス、すなわちネットワーク構成中またはその他の間に対応する基地局に割り当てられた新たなトレーニングシーケンスが、MS−Aに割り当てられる。第2のMS、MS−Bと同じタイムスロットを共有する要求がある場合、MS−Bがマルチユーザ認識MSであるか否かに関わらず、MS−Aにより使用されている新たなトレーニングシーケンスと最良ペアである標的セットのトレーニングシーケンス、すなわち、ネットワーク構成中またはその他の間に対応する基地局に割り付けられた標的セットのトレーニングシーケンスが、MS−Bに割り当てられる。
B)第1のマルチユーザ認識MS、MS−Aが、マルチユーザ機能を有するネットワークにより対応される場合、標的セットからのトレーニングシーケンス、すなわち、ネットワーク構成中またはその他の間に対応する基地局に割り当てられた標的セットからのトレーニングシーケンスが、MS−Aに割り当てられる。同じタイムスロットにおいて、マルチユーザ認識である第2のMS、MS−BとMS−Aを共有する要求がある場合、MS−Aにより使用されている標的セットのトレーニングシーケンスと最良ペアである新たなトレーニングシーケンス、すなわち、ネットワーク構成中またはその他の間に対応する基地局に割り付けられたトレーニングシーケンスが、MS−Bに割り当てられる。
ここで、送信器および受信器の実装の様々な詳しい例を説明する。図10Aは、ダウンリンク送信用のOSC(直交サブチャネル)(または適応符号群)の送信器を示す。 コンポーネントのほとんどは標準的なものであり、詳細には説明しない。送信器は、上述の方法のうちの1つを使用して生成された、標的トレーニングシーケンスセットおよび新たなトレーニングシーケンスセットを含有する、トレーニングシーケンスリポジトリ200を含む。典型的には、ネットワーク構成中またはその他の間、標的セットからのトレーニングシーケンスおよび新たなセットからのトレーニングシーケンスが、送信器に割り当てられる。いくつかの実施形態において、マルチユーザスロットに対し、このようにして割り当てられたトレーニングシーケンスは、具体例をいくつか挙げると、図9Aまたは9Bの方法に従い使用される。図面の残りは、マルチユーザ信号を生成するための信号発生器の具体例である。
1)相互相関係数の振幅に関連するパラメータ(最大値、平均値、分散等)。
2)シミュレーションに基づく最適化。
3)その他の相関最適化基準。
Claims (1)
- 本願明細書に記載された発明。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US8971208P | 2008-08-18 | 2008-08-18 | |
US61/089,712 | 2008-08-18 |
Related Parent Applications (1)
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