JP2013502124A

JP2013502124A - Ｏｆｄｍａベースのワイヤレス無線ネットワークにおける通信

Info

Publication number: JP2013502124A
Application number: JP2012524209A
Authority: JP
Inventors: シュミット，ミヒャエル
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2030-08-06
Also published as: WO2011018419A1; KR20120033350A; JP5518193B2; US20120140760A1; CN102474300B; US8842656B2; EP2288045B1; CN102474300A; KR101363590B1; EP2288045A1; BR112012002870A2

Abstract

本発明は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号（５）を使用するワイヤレス無線ネットワーク（１）上で、マシン・ツー・マシン（Ｍ２Ｍ）信号（７）を伝送するための方法に関し、方法は、Ｍ２Ｍ信号（７）を、スペクトル拡散波形としてＯＦＤＭＡ信号（５）の帯域幅範囲の中に埋め込むステップと、Ｍ２Ｍ信号（７）を含むＯＦＤＭＡ信号（５）を、ワイヤレス無線アクセス・ネットワーク（１）上で伝送するステップとを含む。本発明はまた、方法を実装するために構成された、送信デバイス（２）と、受信デバイス（２）と、ワイヤレス通信ネットワーク（１）とに関する。

Description

本発明は、ワイヤレス無線アクセス・ネットワーク上で信号を伝送するための方法に関する。本発明はまた、たとえばワイヤレス無線ネットワークの基地局において共に実装される送信デバイスおよび受信デバイス、ならびにＯＦＤＭＡを実行するために構成されたワイヤレス無線ネットワークに関する。

本項では、本発明のよりよい理解を促す助けとなり得る態様を紹介する。したがって、本項の記述は、この観点から読まれるべきであり、先行技術に何が含まれ、または先行技術に何が含まれないかに関する承認として理解されるべきではない。

３ＧＰＰのロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）、および３ＧＰＰ２ＵＭＢまたはＷｉＭａｘなどの、今後のＯＦＤＭＡベースの第４世代（４Ｇ）セルラ無線アクセス技術群は、特定市場分野においてはプレミアムな（＝高価な）マシン・ツー・マシン（Ｍ２Ｍ）アプリケーションをサポートすることができるが、その独特なニーズのために、以下の点において、大量市場の、コスト効率のよい、Ｍ２Ｍ通信の広域配置をサポートする用意ができていない：多数の／高密度の（たとえば、センサ・アプリケーション用の）マシン・ノード、超低エネルギー消費、新たな通信パターン／サービス品質（ＱｏＳ）需要、超低デューティ・サイクル、高指向性および冗長な情報ストリーム、ならびに低コスト／低複雑性システム。

本明細書で使用されるとき、用語、Ｍ２Ｍ通信／信号は、長距離（１０ｋｍ以上）にわたり、比較的低いデータレート（たとえば、１０ｋｂ／ｓ以下）を有する、膨大な数のデバイス／ノードからのデータを伝送することを必要とする通信に関する。この目的のために、効率的なセルラ・マシン・ツー・マシン通信は、エア・インターフェースから始まってそこから上位に機能する、根本的な変革を要することが期待されている。というのは、単に、Ｍ２Ｍ通信の独特な低コスト／低複雑性要件のためである。特に、たとえば、今後のＯＦＤＭＡベースのＲＦ／ＰＨＹ／ＭＡＣスタックのコスト／複雑性／エネルギー消費を、Ｍ２Ｍのセンサ・アプリケーションのニーズにまで削減する成功の可能性はほとんどない。したがって、Ｍ２Ｍ通信は、典型的には、専用のエア・インターフェースを必要とすることになる。

しかしながら、マシン・ツー・マシン通信に関する既存の標準は十分ではない。たとえば、短距離ジグビーのような標準（８０２．１５．４その他）は、限定された距離（通常５０ｍに満たない）しか有さず、ＱｏＳを保証することができないような、無認可のＩＳＭスペクトルにおいて動作する。また、セルラ・エア・インターフェースを再使用することは、バッテリ寿命に強い影響を及ぼすことになり（無駄なスリープ状態、激しい信号処理）、高い複雑性のＲＦ／ＰＨＹ／ＭＡＣプロトコル・スタック、ならびにユーザ当たりの高コストをもたらすことになる。

本発明の目的は、マシン・ツー・マシン（Ｍ２Ｍ）信号を、ＯＦＤＭＡベースのワイヤレス無線アクセス・ネットワーク上で効率的に伝送するための方法を提供することである。

この目的は、Ｍ２Ｍ信号を、スペクトル拡散波形としてＯＦＤＭＡ信号の帯域幅範囲の中に埋め込むステップと、Ｍ２Ｍ信号を含むＯＦＤＭＡ信号を、ワイヤレス無線（アクセス）ネットワーク上で伝送するステップとを含む方法によって達成される。

したがって、本発明者は、低レートのスペクトル拡散Ｍ２Ｍ波形を、効率的な無線オーバーレイ・ネットワークとして、認可された帯域幅の商用ＯＦＤＭＡベースの無線アクセス信号に埋め込むことを提案し、こうして既存のセルのロケーション／サイズ／スペクトルの割り当ての再利用、およびＲＦ／ＰＨＹ／ＭＡＣ層での効率的なＲＡＴネットワーク間通信のメカニズムのプロビジョニングを可能にする。

この技術的なソリューションは、既存の移動インフラストラクチャを最大限に再利用することを可能にし、ネットワーク側に高性能な信号処理を適用することを可能にして、場合によってはＭ２Ｍ層／セルラ信号層の結合検出／送信技術の適用（以下を参照されたい）により、配置されたセルラ基地局の莫大なベースバンド処理力／バックホーリング能力を活用する。したがって、本発明は、最小限の資本支出／オペレータ用の事業費もまたＭ２Ｍ展開の早期段階に見込んで、こうしてセルラＭ２Ｍ大量市場の取り込みに弾みをつけるのを可能にすることができる。

一実施形態において、Ｍ２Ｍ信号のスペクトル拡散波形が、ＯＦＤＭＡ（ベースバンド）信号の帯域幅範囲上に分布された、狭帯域の占有されていない時間−周波数タイルの中に埋め込まれる。そのようなやり方で、低レートで、複数キロメートル範囲の、周波数ホップ・スペクトル拡散オーバーレイ無線Ｍ２Ｍネットワークを提供することができ、このネットワークは、協調的なやり方で、ＯＦＤＭＡベースの無線アクセス・システム（ＬＴＥ、ＷｉＭａｘ、ＵＭＢ）の（ホスト）システム・スペクトルの、まばらな（空間的に分布された）狭帯域スペクトル・ホール上で信号を送る／送信する。

ＯＦＤＭＡ信号の帯域幅範囲上の狭帯域の時間−周波数タイル（スペクトル・ホール）の分布は、動的に制御されてもよく、すなわち、スペクトル・ホールは、Ｍ２Ｍ層／ホスト（たとえば、ＬＴＥ）層の結合ニーズのために、無線アクセス・システム／ネットワークによって、動的に自己管理されてもよい。

一改良形態において、狭帯域の占有されていない時間−周波数タイルは、ＯＦＤＭＡベースバンド信号の一定数のサブキャリアをカバーする。ＯＦＤＭＡサブキャリアの小さなグループ（たとえば、２つから４つの物理的リソース・ブロック）を確保することは、Ｍ２Ｍ通信を実行するために十分であり得る。

さらなる改良形態において、Ｍ２Ｍ信号の狭帯域の時間−周波数タイルは、ＯＦＤＭＡ時間−周波数タイルの持続時間の整数倍である持続時間を有する。Ｍ２Ｍ信号を伝送するために使用される時間−周波数タイルの持続時間は、一定であっても、無線アクセス・システムによって動的に調整されてもよい。

別の実施形態において、（低レートの）Ｍ２Ｍ信号を埋め込むステップは、スペクトル拡散波形を、ＯＦＤＭＡベースバンド信号の帯域幅範囲上に重畳することによって実行される。このケースでは、低レートのＭ２Ｍ直接シーケンス・スペクトル拡散波形が、高レートのＯＦＤＭＡ波形に直接重畳され、波形は、典型的に、ＯＦＤＭＡ信号の全送信帯域幅にわたって広がる。しかしながら、ＯＦＤＭＡ信号の帯域幅の一部のみをカバーするスペクトル拡散波形を使用することもまた可能であってよい。

Ｍ２Ｍ信号のレートは、ＯＦＤＭＡ信号のレートよりも少なくとも５倍小さくてもよく、いくつかのケースでは、少なくとも１０倍小さくてもよい。Ｍ２Ｍ信号のレートをＯＦＤＭＡ信号のレートよりもかなり小さく選択することは、上記で説明したような重畳技術を適用するために特に有用である。というのは、このケースでは、交差層干渉を削減することができ、ＯＦＤＭＡ信号からのＭ２Ｍ信号の抽出を、たとえばローパス・フィルタリングなどによって、単純化することができるからである。

いずれにしても、埋め込まれたＭ２Ｍ信号をＯＦＤＭＡ信号から抽出するために、結合検出、または逐次干渉除去（ＳＩＣ）を実行することができる。このようにして、Ｍ２Ｍ信号の抽出を、ネットワーク受信機側に適用される結合検出／ＳＩＣ技術によって、単純化することができる。また、既知の干渉を用いる信号送信技術が、交差層干渉を最小限にするために、送信機側に適用されてもよい。そのような高度な信号処理技術を、場合によってネットワークＭＩＭＯ（たとえば、帯域幅スペクトルの中心波長のおよそ半分の距離で間隔をおいた複数のアンテナ要素を有するアンテナ・アレイを提供することによるマルチポイント送信／受信）と組み合わせて使用することにより、（特に、３ＧＰＰＬＴＥなどの今後のシステム用に）設置された基地局インフラストラクチャの計算能力を活用して、ホスト信号（ＯＦＤＭ）部分における、低レートのオーバーレイＭ２Ｍ信号の影響を削減することを可能にする。

当業者は、上記で説明された方法が、コンピュータ・プログラム製品において実装されてもよく、コンピュータ・プログラム製品は、好適なソフトウェアまたはハードウェア、特にフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）において実現され、これは、たとえば、ＦＰＧＡベースの無線送信システムの基地局の、適切なハードウェアのスロットにプラグインされることになるインライン・カードとして実現されてもよいことを理解するであろう。当業者は、上記で説明したような方法／コンピュータ・プログラム製品を、たとえば、Ｍ２Ｍ信号をＯＦＤＭ信号の中に埋め込むためにのみ、および／または、Ｍ２Ｍ信号をＯＦＤＭ信号から抽出するためにのみ構成されたインライン・カードにおいて実装することもまた可能であり、ＯＦＤＭ信号の送信／受信は、この目的のために既に配置されているハードウェアにおいて、たとえば基地局において、従来のやり方において実行されることを、容易に理解するであろう。

さらなる態様は、ワイヤレス無線ネットワークのための送信デバイス、特には基地局に関し、送信デバイスは、直交周波数分割多元接続（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：ＯＦＤＭＡ）信号を生成するように構成された生成ユニットと、ＯＦＤＭＡ信号の無線送信のための無線送信ユニットとを含み、生成ユニットは、（低レートの）Ｍ２Ｍ信号を、スペクトル拡散波形としてＯＦＤＭＡ信号の帯域幅範囲の中に埋め込むように構成されている。埋め込まれたＭ２Ｍ信号は次いで、ＯＦＤＭＡ信号の一部として、ワイヤレス・ネットワーク上で伝送されてもよく、送信ユニットは、たとえば、この目的のための１つまたは複数のＲＦアンテナを含む。

上記で説明したような送信デバイスとは対照的に、Ｍ２Ｍ信号を受信し、送信する端子（センサ・デバイスまたはその他）は、必ずしもＯＦＤＭＡ信号を処理するために構成されている必要はないことが理解されるであろう。たとえば、Ｍ２Ｍ信号がＯＦＤＭＡ信号に重畳されているオーバーレイを使用するとき、Ｍ２Ｍ信号を処理するためにのみ構成されたＭ２Ｍ端末においてトランシーバを使用することは十分であり得る。

一実施形態において、生成ユニットは、Ｍ２Ｍ信号のスペクトル拡散波形を、ＯＦＤＭＡ信号の帯域幅範囲上に分布された、狭帯域の占有されていない時間−周波数タイルの中に埋め込むために構成されており、こうして、まばらな（空間的に分布された）狭帯域スペクトル・ホール上で信号を送る／送信する、周波数ホップ・スペクトル拡散オーバーレイ無線Ｍ２Ｍネットワークを実装する。

この実施形態の改良形態において、生成ユニットは、ＯＦＤＭＡ信号の帯域幅範囲上の狭帯域の時間−周波数タイルの分布を動的に制御するように構成されており、したがって、Ｍ２Ｍの、ならびにヒューマン・ツー・ヒューマン（Ｈ２Ｈ）およびヒューマン・ツー・マシン（Ｈ２Ｍ）送信の、それぞれの結合ニーズに対して、無線アクセス・システム／ネットワークによる動的な自己管理を可能にする。

代替的な実施形態において、生成ユニットは、低レートのＭ２Ｍ信号のスペクトル拡散波形を、ＯＦＤＭＡ信号の帯域幅範囲上に重畳するように構成されている。典型的に、スペクトル拡散波形は、ＯＦＤＭＡ信号によって占有される波長帯域全体に広がって、交差層干渉を最小限にする。また、交差層干渉をさらに削減するために、たとえば、既知の干渉を使用する高度な送信技術を送信機側に適用することができる。当業者は、異なる端末から発信される重畳されたＭ２Ｍ信号のアップリンク送信間で、ある種の協調が必要とされ、これは、送信デバイスからダウンリンク信号において伝送される適切なシグナリングを実行することによって、達成され得ることを理解するであろう。

別の態様は、ワイヤレス無線アクセス・システムのための受信デバイス、特には基地局において実装され、受信デバイスは、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号の受信のための受信ユニットと、低レートのＭ２Ｍ信号をＯＦＤＭＡ信号から抽出するように構成された抽出ユニットとを含み、低レートのＭ２Ｍ信号は、ＯＦＤＭＡ信号の中に埋め込まれているスペクトル拡散波形を有する。受信デバイスは、要求されたＭ２Ｍ情報をＯＦＤＭＡ信号から抽出するマシン端末において実装されてもよい。代替的には、受信デバイスは基地局において実装されてもよく、受信デバイスは、たとえば、アンテナとして、またはアンテナ・アレイとして実装される。基地局は、インターネットなどの（コア）コンピュータ・ネットワークに接続されていてよく、コアネットワーク上で送信されることになる２つの別個のデータ・ストリームを生成するために、Ｍ２Ｍ信号をＯＦＤＭＡ信号から抽出するように構成されていてよく、第１の（低レート）データ・ストリームは、Ｍ２Ｍ信号の情報を含み、第２の（高レート）データ・ストリームは、Ｈ２Ｍ通信およびＨ２Ｈ通信のために使用される、ホストＯＦＤＭＡ信号中の情報を含む。受信デバイスはまた、たとえば基地局に配置されるインライン・カードとして実装されてもよく、受信ユニットは、無線信号の送信／受信を実行するために基地局に既に配置されたアンテナ／トランシーバからのＯＦＤＭＡ信号を受信するために構成されていることが理解されるであろう。

最後の態様は、特に、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ（ＷＬＡＮ）、または３ＧＰＰｅＵＴＲＡＮ（ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）標準に従って、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）を実行するために構成されたワイヤレス無線ネットワークに関し、ワイヤレス無線（アクセス）ネットワークは、上記で説明したような送信デバイス、および上記で説明したような受信デバイスのうちの少なくとも１つを含む。受信デバイスおよび送信デバイスは、１つの、同じの物理的エンティティとして、特には、たとえば、無線アクセス・ネットワークの基地局に位置することができるトランシーバ（カード）として実装されてもよいことが理解されるであろう。

さらなる特徴および効果は、図面の図を参照しながら重要な詳細を示す、例示的な実施形態の以下の説明において述べられ、特許請求の範囲によって定義される。個々の特徴を、それ自体で個別に実装することができ、またはそれらのいくつかを任意の望ましい組合せで実装することができる。

例示的な実施形態が、略図化した図面において示され、以下の説明において明らかにされる。以下が示される。

Ｍ２Ｍ通信を実行するためのワイヤレス無線アクセス・ネットワークの実施形態の概略図である。スペクトル拡散Ｍ２Ｍ波形が埋め込まれた、ＯＦＤＭＡホスト信号の時間−周波数図である。

図１は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）を実行するために構成された無線アクセス・ネットワーク１を示す。無線アクセス・ネットワーク１は、少なくとも１つのワイヤレス通信標準、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ（ＷＬＡＮ）、または３ＧＰＰｅＵＴＲＡＮ（ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）標準に準拠してよい。アクセス・ネットワーク１は、無線信号の協調的な送信／受信のために相互に接続されていてよい、いくつかの基地局２を含む。

ＯＦＤＭＡ信号をエンドユーザ端末４に送信するために、基地局２は、無線アンテナ・アレイ（エア・インターフェース）の形態での無線送信および受信ユニット２ａと、エア・インターフェース２ａ上で送信されるＯＦＤＭＡベースバンド信号を生成するように構成された生成ユニット２ｂとを含む。

高いデータレートのＯＦＤＭＡ（ホスト）信号５を受信し、送信するように構成された複数の移動エンドユーザ端末４へのブロードバンド・アクセスを提供するために、基地局２のうちの少なくとも１つは、インターネットなどのデータ・ネットワーク３に接続されている。さらに、エンドユーザ端末４のそれぞれは、エンドユーザがコアネットワーク３にアクセスし、および／または他のエンドユーザ端末４とデータを交換するのを可能にするために、エンドユーザ・インターフェース（図示せず）を含む。

図１のワイヤレス通信ネットワーク１はまた、複数のマシン端末６を有する。マシン端末６は、たとえば、圧力、温度、その他などの、特定の物理的特性の測定を可能にするセンサ・デバイスであってもよい。マシン端末６の間で測定データを共有するために、および／またはコアネットワーク３上で測定データをリモート・ロケーションに伝送するために、マシン・ツー・マシン通信用のオーバーレイ・ネットワークが、ワイヤレス通信ネットワーク１において実装される。そのようなオーバーレイ・ネットワークは、エンドユーザ端末４によって送信／受信されたデータが、通常、マシン端末６に関係しないときに、また逆の場合にも使用することができる。さらに、マシン端末６のＭ２Ｍ信号７は、通常、ＯＦＤＭＡホスト信号５と比較して（たとえば５分の１または１０分の１の）、低いデータレートを有する。

図１のワイヤレス・ネットワーク１においてオーバーレイ・ネットワークを実装するために、低レートのＭ２Ｍ信号７は、スペクトル拡散波形として、基地局２の生成ユニット２ｂにおいてＯＦＤＭＡホスト波形５に重畳されて、組み合わされた信号を、マシン端末６およびユーザ端末４の両方にダウンリンク送信する。

本例において、Ｍ２Ｍ信号７は、ＯＦＤＭＡ信号５に（たとえば、２つの信号７，５の振幅または電力レベルを足すことによって）直接重畳され、Ｍ２Ｍ信号７は、交差層干渉を低く保つために、ＯＦＤＭＡ（ベースバンド）信号５の全帯域幅範囲ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}（図２を参照）にわたって広がる。マシン端末６は、ＯＦＤＭＡ信号５のスペクトル帯域幅内で、低レートのＭ２Ｍ信号７を送信し、受信するように構成されたトランシーバ（図示せず）を有する。アップリンクでは、異なるマシン端末６からのＭ２Ｍ信号の協調的な送信が、たとえば時間分割多元接続を使用して、場合によっては基地局２からのＯＦＤＭＡ／Ｍ２Ｍダウンリンク信号に含まれるシグナリング情報に基づいて、達成され得ることが理解されるであろう。また、ＯＦＤＭＡ信号５からＭ２Ｍ信号７を抽出するために、マシン端末６は、ＯＦＤＭＡ信号５それ自体を処理することが可能である必要なく、すなわち、マシン端末６は、低レートのＭ２Ｍ信号５を処理する（たとえば、高速のＯＦＤＭＡ信号５の寄与を雑音として扱う）ためにのみ構成されていてもよい。後者のケースでは、基地局２からのシグナリング情報は、通常、Ｍ２Ｍダウンストリーム信号５に含まれる。

基地局２はまた、低レートのＭ２Ｍ信号７を複合ＯＦＤＭＡ信号５から抽出するように構成された抽出ユニット２ｃを典型的に含む。この目的のために、抽出ユニット２ｃは、ローパス・フィルタなどの好適な処理デバイスを具備することができる。Ｍ２Ｍ信号７およびＯＦＤＭＡホスト信号５に含まれるデータは次いで、別個のデータ・ストリームの形で、コアネットワーク３上で伝送されてもよい。

上記で説明した直接重畳の代替として、ＯＦＤＭＡ信号５の時間−周波数図を表す図２を参照して以下で説明されるようなやり方で、Ｍ２Ｍ信号７は、ＯＦＤＭＡホスト信号５の中に埋め込まれてもよい。ＯＦＤＭＡ信号５は、複数の時間−周波数タイル８に分割され、そのそれぞれが、周波数ドメインにおいてＯＦＤＭＡ形式のサブキャリアに対応し、典型的には送信シンボルの持続時間に対応した一定の持続時間Ｔ_{ＯＦＤＭＡ}を有する。図２からもまた推測できるように、ＯＦＤＭＡホスト信号５は、いくつかの占有されていない時間−周波数タイル７ａから７ｅ（スペクトル・ホールとも呼ばれる）を含み、これらの時間−周波数タイルは、ＯＦＤＭＡホスト信号５の帯域幅範囲ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}にわたって分布され、Ｍ２Ｍ信号７を協調的なやり方で伝送するためのスペクトル拡散波形として使用される。

Ｍ２Ｍ信号７を伝送するために使用される時間−周波数タイル７ａから７ｅの分布は、Ｍ２Ｍ層およびＨ２Ｍ／Ｈ２Ｈ層の結合ニーズのために、無線アクセス・システム１によって動的に自己管理されてもよい。図２の例では、ＯＦＤＭＡ信号５のスペクトル上に広がる一定数のＯＦＤＭＡサブキャリア（４つの物理的リソース・ブロックを占有している）が使用される。また、図２の例では、時間−周波数タイル７ａから７ｅの一定持続時間Ｔ_Ｍ２Ｍが使用され、持続時間Ｔ_Ｍ２Ｍは、ＯＦＤＭＡ時間−周波数タイル８の持続時間Ｔ_{ＯＦＤＭＡ}の整数倍であり、たとえば５倍である。当然ながら、時間−周波数タイル７ａから７ｅによって占有される、持続時間およびサブキャリアの数の両方もまた、動的に調整されてもよい。いずれにせよ、マシン端末６およびユーザ端末４からのアップリンク送信は、このケースでは、たとえば基地局２からダウンリンク・シグナリングを提供することによって、協調されるべきである。

上記で説明した両方のケースにおいて、埋め込まれたＭ２Ｍ信号７をＯＦＤＭＡ信号５から抽出するために、結合検出および／または逐次干渉除去（ＳＩＣ）が、基地局２の抽出ユニット２ｃにおいて、および／またはマシン端末６において、実行されてもよい。また、既知の干渉を用いる信号送信などの高度な信号処理技術が、基地局２の生成ユニット２ｂに、および場合によってはやはりマシン端末６に適用されて、交差層干渉を最小限にすることができる。当業者は、ネットワークＭＩＭＯ（マルチポイント送信／受信）などの他の高度な信号処理技術が、ホスト信号（ＯＦＤＭ）部分５への低レート・オーバーレイＭ２Ｍ信号７の影響を削減するために、同様に適用されてもよいことを理解するであろう。

要約すると、Ｍ２Ｍ信号７をＯＦＤＭＡ信号５の中に埋め込むことは、既存のインフラストラクチャの最大限に再利用すること、ならびにネットワーク側に高性能な信号処理を適用することを可能にして、場合によってはＭ２Ｍ層／セルラ信号層の結合検出／送信技術の適用によって、配置された４Ｇセルラ基地局の莫大なベースバンド処理力／バックホーリング能力を活用する。特に、Ｍ２Ｍシグナリング能力は、既存の基地局２に対するソフトウェア・アップグレードとして実装されてもよい。

当業者は、上記で説明したタイプのオーバーレイ・ネットワークが、マシン端末間の通信に限定されないことを理解するであろう。というのは、他のタイプの信号もまた、この種のオーバーレイ・ネットワークにおいてやはり伝送されてもよいからである。しかしながら、典型的には、オーバーレイ・ネットワークにわたって分布する信号のデータレートは、ＯＦＤＭＡホスト信号のデータレートに対して小さくなることになり、特に、後者の特性が、オーバーレイ・ネットワークにおいて送信される信号を「Ｍ２Ｍ信号」として限定する。

好ましい実施形態の上記の説明が、例として与えられてきた。与えられた開示から、当業者は、本発明およびその付随する効果を理解するだけでなく、開示された構造および方法に対する明白でさまざまな変更形態および修正形態もまた見出すであろう。したがって、出願人は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義されるような、すべてのそのような変更形態および修正形態を対象として含むことを要求する。

Claims

直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号（５）を使用するワイヤレス無線ネットワーク（１）上で、マシン・ツー・マシン（Ｍ２Ｍ）信号（７）を伝送する方法であって、
前記Ｍ２Ｍ信号（７）を、スペクトル拡散波形として前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）の中に埋め込むステップと、
前記ＯＦＤＭＡ信号（５）よりも低いデータレートを有する前記Ｍ２Ｍ信号（７）を含む前記ＯＦＤＭＡ信号（５）を、前記ワイヤレス無線アクセス・ネットワーク（１）上で伝送するステップとを含む、方法。
前記Ｍ２Ｍ信号（７）の前記スペクトル拡散波形が、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の前記帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）上に分布された、狭帯域の占有されていない時間−周波数タイル（７ａから７ｅ）の中に埋め込まれる、請求項１に記載の方法。
前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の前記帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）上の前記狭帯域の時間−周波数タイル（７ａから７ｅ）の分布が動的に制御される、請求項２に記載の方法。
前記狭帯域の占有されていない時間−周波数タイル（７ａから７ｅ）が前記ＯＦＤＭＡベースバンド信号（５）の一定数のサブキャリアをカバーする、請求項２に記載の方法。
前記Ｍ２Ｍ信号（７）の前記狭帯域の時間−周波数タイル（７ａから７ｅ）がＯＦＤＭＡ時間周波数タイル（８）の持続時間（Ｔ_{ＯＦＤＭＡ}）の整数倍である持続時間（Ｔ_Ｍ２Ｍ）を有する、請求項２に記載の方法。
低レートの前記Ｍ２Ｍ信号（７）を埋め込むステップが、前記スペクトル拡散波形を前記ＯＦＤＭＡベースバンド信号（５）の前記帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）上に重畳することによって実行される、請求項１に記載の方法。
前記Ｍ２Ｍ信号（７）のレートが、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）のレートよりも少なくとも５倍小さく、好ましくは少なくとも１０倍小さい、請求項１に記載の方法。
埋め込まれた前記Ｍ２Ｍ信号（７）を前記ＯＦＤＭＡ信号（５）から抽出するために、結合検出および逐次干渉除去のうちの少なくとも１つが実行される、請求項１に記載の方法。
前記ＯＦＤＭＡ信号（５）を、前記ワイヤレス無線アクセス・ネットワーク（１）上で伝送するために、マルチポイント送信およびマルチポイント受信のうちの少なくとも１つが実行される、請求項１に記載の方法。
ワイヤレス無線ネットワーク（１）のための送信デバイス、特に基地局（２）であって、
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号（５）を生成するように構成された生成ユニット（２ｂ）と、
前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の無線送信のための無線送信ユニット（２ａ）とを含み、
前記生成ユニット（２ｂ）が、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）よりも低いデータレートを有するＭ２Ｍ信号（７）を、スペクトル拡散波形として前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）の中に埋め込むように構成されている、送信デバイス。
前記生成ユニット（２ｂ）が、前記Ｍ２Ｍ信号（７）の前記スペクトル拡散波形を、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の前記帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）上に分布された、狭帯域の占有されていない時間−周波数タイル（７ａから７ｅ）の中に埋め込むように構成されている、請求項１０に記載の送信デバイス。
前記生成ユニット（２ｂ）が、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の前記帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）上の前記狭帯域の時間−周波数タイル（７ａから７ｅ）の分布を、動的に制御するように構成されている、請求項１１に記載の送信デバイス。
前記生成ユニット（２ｂ）が、前記Ｍ２Ｍ信号の前記スペクトル拡散波形を、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の前記帯域幅範囲（ＢＷ_{ＯＦＤＭＡ}）上に重畳するように構成されている、請求項１０に記載の送信デバイス。
ワイヤレス無線アクセス・システム（１）のための受信デバイス、特に基地局（２）であって、
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）信号（５）の受信のための受信ユニット（２ａ）と、
前記ＯＦＤＭＡ信号（５）よりも低いデータレートを有するＭ２Ｍ信号（７）を、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）から抽出するように構成された抽出ユニット（２ｃ）とを備え、前記Ｍ２Ｍ信号（７）が、前記ＯＦＤＭＡ信号（５）の中に埋め込まれているスペクトル拡散波形を有する、受信デバイス。
特に、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ（ＷＬＡＮ）、または３ＧＰＰｅＵＴＲＡＮ（ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）標準に従って、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）を実行するために構成され、請求項１０に記載の送信デバイス（２）および請求項１４に記載の受信デバイス（２）のうちの少なくとも１つを含む、ワイヤレス無線ネットワーク（１）。