JP2017539131A - アクティブリソースユニットを検出するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

アクティブリソースユニット検出器およびそれを使用する方法が本明細書において開示される。複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニットを検出する実施形態の方法は、ランダムアクセス送信によって、アクティブリソースユニット上で送信されるアクティブパイロットを含有するアグリゲート信号を受信するステップを含む。次いで、アクティブパイロットが検出され、パイロット−リソースユニットマッピングにしたがって、アクティブリソースユニットとそれぞれ関連付けられる。

Description

本特許出願は、参照により本明細書にここで組み込まれる、2014年10月30日に出願され、「System and Method for Detecting Active Resource Units」という題名の、米国特許出願第14/528,911号の優先権を主張する。

本発明は、一般に、アクティブリソースユニットを検出するためのシステムおよび方法に関し、特定の実施形態においては、アクティブリソースユニット検出器と、ランダムアクセス送信システム中の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニットを検出する方法とに関する。

ランダムアクセス送信は、アップリンク(UL)アクセスについての、シグナリングオーバヘッドおよび送信遅延を減少させ得る。ランダムアクセス送信では、UL通信は、不定期であり、UL通信のために基地局へ送信されるスケジュール要求の除去に起因して、UL通信をより効率的にさせている。

スパースコードマルチプルアクセス(SCMA)および低密度シグネチャ(LDS)は、ランダムアクセス送信において使用され得る2つの多重アクセス技法である。LDSは、たとえばユーザといったいくつかの送信器が、各送信器の信号を変調するために、拡散コードまたは拡散シグネチャを適用することによって、無線チャネルを共有することを可能にする、チャネルアクセス方法である、符号分割多元接続(CDMA)のバージョンである。LDSは、時間ドメインおよび周波数ドメインにおいて、直角位相振幅変調(QAM)符号を拡散するため、低密度拡散コードを使用する。SCMAは、拡散シグネチャを使用するのではなく、コードブックベースの多次元拡散エンコーダを導入することによって、LDSおよびCDMAを拡張する。

本発明の実施形態は、アクティブリソースユニット検出器と、ランダムアクセス送信システム中の複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニットを検出する方法とを提供する。

複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニットを検出する実施形態の方法は、ランダムアクセス送信によって、アクティブリソースユニット上で送信されるアクティブパイロットを含有するアグリゲート信号を受信するステップを含む。次いで、受信されたアグリゲート信号からのアクティブパイロットが検出され、パイロット−リソースユニットマッピングにしたがって、アクティブリソースユニットとそれぞれ関連付けられる。

実施形態のアクティブリソースユニット検出器は、メモリとパイロット検出器とを含む。メモリは、複数の潜在的なパイロットを記憶するように構成される。複数の潜在的なパイロットは、複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つの潜在的なリソースユニットにそれぞれ対応する。パイロット検出器は、メモリに結合されるプロセッサを含む。プロセッサは、複数の潜在的なリソースユニットの中の複数のアクティブリソースユニット上でアグリゲート信号を受信するように構成される。アグリゲート信号は、それぞれのランダムアクセス送信についてのアクティブパイロットを含有する。アクティブパイロットは、複数の潜在的なパイロットのサブセットである。プロセッサは、アクティブパイロットを、複数のアクティブリソースユニットのうちの少なくとも1つの対応するアクティブリソースユニットにそれぞれ関連付けるようにさらに構成される。

ランダムアクセス送信のための実施形態の受信器は、メモリと、メモリに結合されるプロセッサとを含む。メモリは、複数の潜在的なパイロット、パイロットリスト、およびリソースユニットリストを記憶するように構成される。複数の潜在的なパイロットは、複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つのリソースユニットにそれぞれ対応する。パイロットリストは、潜在的なアクティブパイロットを含有する。パイロットリストは、複数の潜在的なパイロットのサブセットである。リソースユニットリストは、潜在的なアクティブリソースユニットを含有する。リソースユニットリストは、複数の潜在的なリソースユニットのサブセットである。プロセッサは、アクティブパイロット信号の総和を含有するアグリゲート信号を受信するように構成される。プロセッサは、受信されたアグリゲート信号からアクティブパイロット信号を検出する。プロセッサは、次いで、アクティブパイロット信号を、パイロットリスト中の潜在的なアクティブパイロットと照合する。プロセッサは、潜在的なアクティブリソースユニットを識別するために、潜在的なアクティブパイロットを、それぞれ対応するリソースユニットの絞り込まれたセットと関連付けるようにさらに構成される。プロセッサは、次いで、潜在的なアクティブリソースユニットに対応するチャネルを推定する。プロセッサは、アグリゲート信号を受信し、復号するために、それぞれの対応するチャネル推定および潜在的なアクティブリソースユニットを使用するように、さらに構成される。

本発明および本発明の利益のより完全な理解のため、添付の図面と共に考慮される以下の説明への参照がここで行われる。

ワイヤレス通信システムのブロック図である。 アクティブリソースユニット検出のための受信器の一実施形態のブロック図である。 チャネル推定を使用する、ブラインドアクティブリソースユニット検出の方法の一実施形態の流れ図である。 フォーカルアンダーデターミンドシステムソルバ(focal underdetermined system solver, FOCUSS)圧縮検知技法を使用する、ブラインドアクティブパイロット検出の方法の別の実施形態の流れ図である。 期待値最大化(EM:expectation-maximization)圧縮検知技法を使用する、ブラインドアクティブパイロット検出の方法のさらに別の実施形態の流れ図である。 リソース割当ての一実施形態を図示する図である。

実施形態の作成および使用が、下で詳細に議論される。しかし、本発明は、多種多様な具体的な文脈で実現され得る、多くの適用可能な発明性のある概念を提供することを理解されたい。議論される具体的な実施形態は、本発明を作成および使用するための具体的なやり方の単なる例示であり、本発明の範囲を限定しない。

ランダムアクセス送信は、第5世代(5G)セルラーシステムおよびロングタームエボリューション(LTE)セルラーシステムのためのUL送信で使用され得、とりわけアドホックランダムアクセスシステムは、ランダムアクセスチャネルのために使用する。たとえば、ULセルラーランダムアクセスシステムでは、1つまたは複数の基地局(BS)が複数の送信デバイスをサービスする。送信デバイスは、セルラーネットワーク中のユーザ機器(UE)であり、アドホックランダムアクセスシステム中のノードである。ランダムアクセスUL送信で、UL通信は、BSに対してランダムである。BSは、多くのユーザまたはUEをサービスし得るが、どのユーザが送信するのか、またはいつなのかについての知識を有さない。所与の時点において、BSは、多くの潜在的なUEのグループ中のアクティブUEからのみUL信号を受信する。したがって、BSは、どの潜在的なUEがアクティブであるのかを検出し、これは、ブラインドアクティブUE検出と呼ばれる。

潜在的な送信デバイスは、時間および周波数リソースを割り当てられる。時間および周波数のブロック内で、リソースは、リソースユニットである。リソースユニットは、時間周波数の割当て、また場合によっては拡散コードである。パイロットは、チャネルを推定するため、送信デバイスによって送信される符号のシーケンスである。パイロットの一例は、ランダムアクセスセルラーシステム中の、UL復調された基準信号(DMRS)である。一般的に、パイロットシーケンスは、時間−周波数ドメイン中で、完全に、または部分的に重複され得る。ある種のランダムアクセスシステムでは、リソースユニットは、(LDSおよびCDMA中のように)拡散シグネチャまたは(SCMA中のように)コードブックをやはり割り当てられる。これらの次元は、潜在的な送信デバイスが、衝突することなく、ランダムアクセス送信を行うことを一般的に可能にする。2つ以上の送信デバイスが、同時に同じ周波数を介して同じパイロットで送信すると、衝突が生じる。

受信器は、全ての潜在的なリソースユニットおよび全ての潜在的なパイロットの知識を一般的に有する。いくつかのランダムアクセスシステムでは、パイロットは、リソースユニットに、または送信デバイスに一意に割り当てられる。これは、1対1または多対1パイロット−送信デバイスマッピングと呼ばれる。パイロット−送信デバイスマッピングが1対1または多対1であるとき、本明細書では、アクティブパイロット検出が、アクティブ送信デバイス検出と等価であると了解される。受信器がパイロット−送信デバイスマッピングの知識を有さない、または不完全な知識を有するとき、アクティブパイロット検出は、効果的なアクティブリソースユニット検出である。パイロット−送信デバイスマッピングが1対多であるとき、本明細書では、アクティブパイロット検出が、アクティブリソースユニットまたはアクティブ送信デバイスのグループまたはリストを一般的に識別のみし得るとやはり了解される。LDSを使用するランダムアクセスシステムでは、複数のリソースユニットまたは複数の送信デバイスにしばしば割り当てられるアクティブシグネチャを検出することによって、シグネチャ相関解除が、アクティブリソースユニットまたはアクティブ送信デバイスのグループまたはリストを絞り込む役に立つ。

ある種のランダムアクセスシステムでは、割当てが事前に行われ、受信器は、割当ての知識を有しており、送信デバイス対リソースユニットのマッピングを可能にする。他のランダムアクセスシステムでは、割当てが動的に行われ、受信器は、割当ての知識を有さない。割当てが動的に行われると、受信器は、パイロットのみによってリソースユニットを送信デバイスに関連付けることができず、送信デバイスをさらに区別するために追加情報が使用される。

ランダムアクセス送信システム中のアクティブリソースユニット検出は、様々なやり方で達成され得る。たとえば、LDSがランダムアクセス送信で使用されると、シグネチャ相関解除器と時々呼ばれるアクティブシグネチャ検出器が、アクティブリソースユニットの拡散シグネチャを検出するために使用され得る。いくつかの実施形態では、拡散シグネチャが複数のリソースユニットに割り当てられ、アクティブシグネチャ検出器が、潜在的なアクティブリソースユニットのグループを識別することを意味する。パイロット−送信デバイスのマッピングが知られており、マッピングが1対1または多くのパイロット対1つの送信デバイスである実施形態では、アクティブリソースユニット検出は、アクティブ送信デバイス検出と等価である。SCMA波形がシグネチャデータを含まないので、アクティブシグネチャ検出器は、SCMAを使用するシステム中で、アクティブリソースユニット検出を実施し得ない。アクティブリソースユニットまたはアクティブ送信デバイスを検出するために、他の技法は、専用のランダムアクセスシーケンスまたはシグネチャを使用する。

SCMAを使用するランダムアクセス送信システムでは、アクティブパイロット検出によってアクティブリソースユニット検出が達成され得ないことが本明細書で了解される。パイロットは、予め規定された割当てまたはランダムな割当てによって一般的にマッピングされる。予め規定された割当てで、マッピングが知られている。マッピングは、1対1、多くのリソースユニット対1つのパイロット、または多くのパイロット対1つのリソースユニットであり得る。リソースユニットの数がパイロットの数よりも多いとき、同じ時間および周波数においてアクティブな同じパイロットで、2つ以上のリソースユニットを介したランダムアクセス送信は、競合し得る。その場合、アクティブリソースユニットを、いくつかの場合ではアクティブ送信デバイスを識別するために、追加情報が使用される。競合する送信を区別するのに有用な追加情報は、ペイロードヘッダデータまたはマスクされた巡回冗長検査(CRC)を含む。アクティブパイロット検出は、潜在的なアクティブリソースユニットのセットを絞り込み、追加情報は、絞り込まれたセットから判別する。パイロット−リソースユニットまたはパイロット−送信デバイスマッピングが1対1または多対1であるとき、アクティブパイロット検出は、追加情報なしに、潜在的なアクティブリソースユニットまたは送信デバイスのセットを絞り込む。受信器が全てのパイロット−リソースユニットマッピングおよびパイロット−送信デバイスマッピングの知識を有するとき、何らかの共有方法によってであろうと何らかの高レベル信号伝達によってであろうと、受信器は、アクティブパイロットを検出してアクティブパイロットをアクティブパイロットそれぞれの送信デバイスと関連付けることによって、アクティブ送信デバイスを検出し得る。

ランダム割当てで、送信デバイスは、パイロットをランダムに選んで送信する。2つの送信デバイスが、同じパイロットを選び、同じ時間および周波数において送信し、競合を引き起こし得る。競合が生じないとき、アクティブパイロット検出は、アクティブパイロットのリストを決定し得る。受信器がパイロット−送信デバイスマッピングの知識を有さない、または不完全な知識を有するとき、受信器は、アクティブ送信デバイスを識別するために、アクティブパイロットを検出し、巡回冗長検査(CRC)またはパケットヘッダデータを使用し得る。

本明細書では、アクティブパイロット検出は、チャネル推定を使用して達成され得ることが了解される。受信器は、受信器と潜在的な送信デバイスの各々との間の各チャネルについて、チャネル推定を実施する。潜在的なアクティブリソースユニットのリストは、それらのチャネルの各々について電力を計算し、最小電力を有するチャネルに関連するリソースユニットを除去することによって減らされる。潜在的なアクティブリソースユニットのリストが閾値サイズに到達するまで、追加のリソースユニットを潜在的なアクティブリソースユニットから除去するために、手順が次いで繰り返される。閾値が到達されると、潜在的なアクティブリソースユニットのリストに残っているそれらのリソースユニットは、アクティブリソースユニットと考えられる。閾値は、特定のワイヤレス通信システムのニーズに適合するように構成され得る。たとえば、閾値は、特定のワイヤレス通信システムについての、アクティブリソースユニットの平均数に基づき得る。この技法は、アクティブでないリソースユニットは、それらのチャネルを介して送信される電力をほとんどあるいは全く有さないという事実を利用する。

アクティブパイロット検出が圧縮検知技法を使用して達成され得ることが本明細書でやはり了解される。これは、圧縮検知技法と時々呼ばれる。圧縮検知は、システムにスパースであることをさらに強いることによって、劣決定系中の信号を再構築するための、信号処理技法である。潜在的なリソースユニットの数は、アクティブリソースユニットの数と比較して非常に大きく、アクティブリソースユニットを識別する問題がスパース問題であることを意味することが、本明細書で了解される。問題は、受信パイロット信号bを、次式のように規定することによって定式化される。

ここで、C₁は全ての潜在的なパイロットについての添字のセットであり、A_kはC₁中のk番目のパイロットについてのパイロット信号であり、h_kはC₁中のk番目のパイロットについてのチャネルであり、nはノイズである。bは、全てのチャネルからのアグリゲート受信されたパイロット信号である。加えて、Aは、C₁中の添字に対応する全てのリソースユニットについてのパイロットを含有するベクトルを表し、hは、C₁中の全てのパイロットについてのチャネルを含有するベクトルを表す。ゴールは、パイロット検出を通して、アクティブパイロットC_activeのセットを決定することである。k番目のパイロットがアクティブでないとき、そのチャネルh_kは、ゼロまたはゼロ付近となるはずである。反対に、k番目のパイロットがアクティブであるとき、h_kは非ゼロである。C_activeは、h中の非ゼロの位置を特定すること、それによって、A中のパイロットに対する非ゼロまたはアクティブなチャネルとアクティブリソースユニットを関連付けることによって決定され得る。理想的なパイロット検出は、アクティブパイロットを逸する可能性が低く、可能な最小のC_activeを生成し、チャネル状態が変わることに影響されない。これは、ロバストであると時々呼ばれる。

アクティブパイロット検出は、圧縮検知の形態である、フォーカルアンダーデターミンドシステムソルバ(FOCUSS)技法を使用して達成され得ることが、本明細書で了解される。FOCUSS技法は、hについての初期値h₁が与えられれば、hについて、システムb=Ah+nを反復的に解く。初期値h₁は、hの最小2乗推定を使用して計算され得る。i番目の反復について、チャネルベクトルhは、次式で与えられる。

ここで、Iは識別行列であり、λ_Fは同調パラメータであり、W_iはW_i=diag(h_i−1)によって与えられる。λ_Fは、所与の実装にしたがって最適化され得るが、λ_F=1を設定するのが典型的である。技法は、手順が終了するまでにN_FOCUSS回反復する。その時点で、h中の各要素は、閾値y_FOCUSSと比較される。k番目のパイロットに対応するk番目の要素が閾値y_FOCUSSよりも大きい場合、k番目のパイロットがアクティブと考えられる。N_FOCUSSおよびy_FOCUSSは、FOCUSS技法のための設定可能パラメータである。N_FOCUSSは、システムが経験した収束の速度にしたがって選択され得る。y_FOCUSSは、小さくてよい、アクティブでないパイロットのための残りのチャネル電力にしたがって選択され得る。たとえば、一実施形態では、反復の数、N_FOCUSSは20であり、閾値、y_FOCUSSは0.01である。スパースなシステムを解くためのFOCUSS技法の使用のさらなる詳細は、参照により本明細書にここで組み込まれる、Irina F. GorodnitskeyおよびBhaskar D. Raoによる、IEEE Trans. Signal Processing, 1997の「Sparse Signal Reconstruction from Limited Data Using FOCUSS: A Re−weighted Minimum Norm Algorithm」に見いだされ得る。

アクティブパイロット検出は、圧縮検知の別の形態である、期待値最大化(EM)技法を使用して達成され得ることが、本明細書でやはり了解される。EM技法は、期待値ステップと、その後に続く最大化ステップを含む。EM技法は、hについての初期値h₁が与えられれば、hについて、システムb=Ah+nを反復的に解く。初期値h₁は、hの最小2乗推定を使用して計算され得る。i番目の反復について、チャネルベクトルhは、次式で与えられる。
h_i=sgn(b_i)・(|b_i|−c₁c₂(1−Δ))₊ 、
および
b_i=(I−c₁A^HA)・h_i−1+c₁A^Hb
ここで、c₁は設定可能パラメータであり、c₂は設定可能パラメータであり、Δは各パイロットがアクティブである事後確率のベクトルであり、b_iはi番目の反復についての受信アグリゲート信号の再計算である。設定可能パラメータc₁およびc₂は、所与の用途について最適化され得る。c₁は、A・A^Hの最大固有値sに関係する。c₁は、1/sより小さいべきである。c₂は、最良の性能を出すため、c₁と発見的に決定され得る。たとえば、c₁およびc₂は、シミュレーションによって決定され得る。一実施形態では、c₁=0.005/sおよびc₂=15である。Δは、所与のパイロットがアクティブである確率に関する履歴情報にしたがって決定され得る。確率的な情報が利用可能でない場合、潜在的なパイロットの各々は、アクティブである可能性が等しくあり、そのため、Δの要素は等しい。b_iは、各反復において計算され、アクティブであると思われるパイロットを強め、アクティブでないと思われるものを弱める。技法は、手順が終了するまでにN_EM回反復する。その時点で、h中の各要素は、閾値y_EMと比較される。k番目のパイロットに対応するk番目の要素が閾値y_EMよりも大きい場合、k番目のパイロットがアクティブと考えられる。N_EMおよびy_EMは、EM技法のための設定可能パラメータである。N_EMは、システムが経験した収束の速度にしたがって選択され得る。y_EMは、非常に小さくてよい、アクティブでないパイロットのための残りのチャネル電力にしたがって選択され得る。たとえば、一実施形態では、反復の数N_EMは150であり、閾値y_FOCUSSは0.02である。スパースなシステムを解くためのEM技法の使用のさらなる詳細は、参照により本明細書にここで組み込まれる、A.P. Dempsterらによる、Journal of the Royal Statistical Society, Series B (Methodological), Vol. 39, No. 1, 1977の「Maximum Likelihood from Incomplete Data via the EM Algorithm」に見いだされ得る。

加えて、上に記載した、チャネル推定および圧縮検知技法は、所望のレベルの包含、排除、および堅牢性を達成するために、単独で、または組み合わせて使用され得ることが、本明細書で了解される。

図1は、ワイヤレス通信システム100の一実施形態のブロック図である。ワイヤレス通信システム100は、基地局110を含み、その中で、本明細書で導入されるアクティブリソースユニット検出が具体化され得る。基地局110は、送信デバイスから出ているランダムアクセスUL通信を受信し、通信をそれらそれぞれが意図した宛先に転送することによって、または送信デバイス宛の通信を受信し、通信をそれらそれぞれが意図した送信デバイスへと転送することによって、UE120、UE130、UE140、およびUE150などの1つまたは複数の送信デバイスをサービスする。いくつかの送信デバイスは、基地局110を通して通信するのと反対に、互いに直接通信し得る。たとえば、図1の実施形態では、UE160がUE150に直接送信し、逆も同様である。基地局910は、アクセスポイント、ノードB、進化型ノードB(eNB)、コントローラ、送信デバイス、または通信コントローラと時々呼ばれる。UE120〜UE160は、局、モバイル局、モバイル、端末、ユーザ、送信デバイス、または加入者と時々呼ばれる。基地局110は、所与の時間にUE120、130、140、150、および160のうちのどれがUL通信を送信しているのかを決定するために、アクティブリソースユニット検出を使用するように構成される。

図2は、ランダムアクセス送信システム中のアクティブリソースユニット検出のための受信器200の一実施形態のブロック図である。受信器200は、メモリ210、アクティブリソースユニット検出器220、チャネル推定器230、および検出器240を含む。受信されたアグリゲートパイロット信号250は、受信器200への入力であり、復号データ260が出力である。

メモリ210は、とりわけ、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュ、およびハードディスクを含む任意のタイプの記憶媒体であり得る。さらに、メモリ210は、揮発性または不揮発性であり得る。メモリ210は、潜在的なリソースユニット212のリスト、アクティブリソースユニット214のリスト、パイロット216、およびアクティブパイロット218を記憶するように構成される。潜在的なリソースユニット212のリストは、アクティブおよびアクティブでないリソースユニットの両方を含む、受信器200によって割り当てられるべき知られている全てのリソースユニットを含む。アクティブリソースユニット214のリストは、受信器200とアクティブに通信するように決定された全てのリソースユニットを含み、潜在的なリソースユニット212のサブセットである。ランダムアクセス送信システムでは、アクティブリソースユニット214の識別情報は、アクティブリソースユニット検出器220によって決定される。パイロット216は、潜在的なリソースユニット212のそれぞれのパイロットを含む。パイロット216中の各パイロットは、1つまたは複数の対応するリソースユニットを効果的に識別する。潜在的なリソースユニット212の各々は、パイロット216中の1つまたは複数の対応するパイロットを有し得る。アクティブパイロット218は、パイロット216のサブセットを形成し、アクティブリソースユニット214から受信器200によって受信されたと決定される全てのパイロットを含む。アクティブリソースユニット214のように、ランダムアクセス送信システムでは、アクティブパイロット218の識別情報は、受信器200には知られておらず、アクティブリソースユニット検出器220によって決定される。

アクティブリソースユニット検出器220は、メモリ210にバスによって結合され、バスを通してアクティブリソースユニット検出器が、潜在的なリソースユニット212のリストおよびパイロット216を含むメモリ210にアクセスし得る。アクティブリソースユニット検出器220は、入力として、受信されたアグリゲートパイロット信号250を受信し、潜在的なリソースユニット212の中のアクティブリソースユニット214のリストを識別する。アクティブリソースユニット検出器220は、シグネチャ相関解除器222およびパイロット検出器224を含む。シグネチャ相関解除器222は、ランダムアクセス送信がLDS波形を使用するときに動作可能である。LDS波形は、シグネチャ相関解除器222が、潜在的なリソースユニット212の特定のリソースユニットを検出して関連付けるように構成される、拡散シグネチャを含む。シグネチャ相関解除器222は、潜在的なリソースユニット212の中のアクティブリソースユニット214のリストを絞り込むために、パイロット検出器224と順に動作する。パイロット検出器224は、受信されたアグリゲートパイロット信号250中のパイロット216の中のアクティブパイロット218を検出する。アクティブパイロット218は、次いで、それぞれのアクティブリソースユニット214と関連付けられる。

パイロット検出器224は、受信されたアグリゲートパイロット信号250中のパイロット216の中のアクティブパイロット218を識別するため、様々な技法を使用し得る。ある種の実施形態では、パイロット検出器224がチャネル推定器230に結合される場合、パイロット検出器224は、どのチャネルが低い電力を有するのかを決定するために、チャネル推定器230からのチャネル推定を使用するように構成される。パイロット検出器224は、チャネル推定を反復して使用し、各反復についての最も低い電力チャネルに対応するリソースユニットにより、アクティブリソースユニット214のリストを減少させる。チャネル推定技法は、アクティブリソースユニット214の数が閾値に到達するまで反復する。閾値は、たとえば、経時的なアクティブリソースユニットの数についての履歴データにしたがって決定され得る。

代替実施形態では、アクティブリソースユニット214のリストが潜在的なリソースユニット212のリストに比較して小さいという予想が与えられれば、潜在的なリソースユニット212の中のアクティブリソースユニット214のリストを決定するために、スパースシステムを解くための技法が適用され得る。スパースシステムを解くための1つのタイプの技法は圧縮検知であり、圧縮検知は、システムにスパースであるようにさらに強いることによって、劣決定系中の信号を再構築するものである。アクティブリソースユニット214のリストを決定するために使用され得る2つの圧縮検知技法は、FOCUSS技法およびEM技法である。圧縮検知技法は、パイロット216および受信されたアグリゲートパイロット信号250を使用してスパースシステムを構築することによって適用され、システムは、下に示される。

上のシステムでは、bは、受信されたアグリゲートパイロット信号250を表し、それは、パイロット216、Aとそれらのそれぞれのチャネルhとの積の総和に等しく設定される。潜在的なリソースユニット212の組は、C₁によって表され、それにわたって総和が行われる。たとえば、k番目のチャネルh_kに関連する、パイロット216、A中のk番目のパイロットA_k、および潜在的なリソースユニット212、C₁中のk番目のリソースユニットを考える。k番目のリソースユニットに起因する受信されたアグリゲートパイロット信号250、bの部分は、積A_kh_kによって近似される。

FOCUSS技法を使用するパイロット検出器224の実施形態では、パイロット検出器224は、前に記載したFOCUSS技法の式を使用して、N_FOCUSS回の反復でhを計算する。最後の反復の後に、閾値を超えるhの要素、y_FOCUSSがアクティブチャネルと考えられる。アクティブチャネルは、アクティブパイロット218およびアクティブリソースユニット214にそれぞれ対応する。

同様に、EM技法を使用するパイロット検出器224の実施形態では、パイロット検出器224は、前に記載したEM技法の式を使用して、N_EM回の反復でbおよびhを計算する。最後の反復の後に、閾値を超えるhの要素、y_EMがアクティブチャネルと考えられる。アクティブチャネルは、アクティブパイロット218およびアクティブリソースユニット214にそれぞれ対応する。

チャネル推定器230は、メモリ210にやはり結合され、アクティブリソースユニット214のリストにアクセスして、受信されたアグリゲートパイロット信号250を受信するように構成される。アクティブリソースユニット214のリストが与えられれば、チャネル推定器230は、対応するアクティブチャネルについてチャネル推定を生成する。検出器240は、チャネル推定器230およびメモリ210に結合される。検出器240は、メモリ210からのアクティブリソースユニット214のリストおよびチャネル推定器230からのチャネル推定を使用して、受信されたアグリゲートパイロット信号250を検出および復号し、それによって復号データ260が得られる。

アクティブリソースユニット検出器220、チャネル推定器230、および検出器240は、全てがプロセッサと集合的に呼ばれる、1つまたは複数のプロセッサ、1つまたは複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、1つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、専用ロジック回路、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。アクティブリソースユニット検出器220、チャネル推定器230、および検出器240についてのそれぞれの機能は、プロセッサによる実行のため、非一時的メモリ中の命令として記憶され得る。

パイロット−リソースユニットマッピングが1対1または多対1である実施形態では、上の段落で記載したように、アクティブリソースユニット検出器220は、アクティブパイロットをアクティブリソースユニットと関連付け得る。1つのパイロットが複数のリソースユニットにマッピングするシステムでのような、パイロット−リソースユニットマッピングが1対多である実施形態では、アクティブパイロットが一度検出されると、アクティブリソースユニット検出器220は、特定のリソースユニットを識別するために、パケットヘッダまたはマスクされたCRCからのデータを使用するように構成される。データ検出および復号が、その後に続く。

図3は、ランダムアクセス送信システム中で、アクティブリソースユニットを検出する方法の一実施形態の流れ図である。方法は、開始ステップ310で開始する。受信ステップ320において、パイロットは、複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニット上で受信される。パイロットは、ランダムアクセス送信によって送信される。パイロットは、複数の潜在的なリソースユニットについて全てのそれぞれのチャネルを介して送信されるパイロット信号の総和である、アグリゲートパイロット信号として受信される。チャネル推定ステップ330において、複数の潜在的なリソースユニットについてのそれぞれのチャネルが推定され、電力計算ステップ340において電力が計算される。最初に、複数の潜在的なリソースユニットの各々は、場合によってはアクティブである。除去ステップ350において、最も低い電力チャネルに対応する、複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つのリソースユニットが、場合によってはアクティブである複数のリソースユニットから取り除かれる。代替実施形態では、除去ステップ350において、閾値より低いチャネル電力に対応するリソースユニットが、場合によってはアクティブである複数のリソースユニットから除去される。閾値は、固定の閾値であり得、または現在のパイロットについての電力の分配にしたがって動的に制御され得る。あるいは、閾値は、検出履歴にしたがって決定され得る。

繰り返しステップ360において、潜在的なリソースユニットの数が閾値に到達するまで、チャネル推定ステップ330、電力計算ステップ340、および除去ステップ350が繰り返される。一度閾値に到達すると、複数の潜在的なリソースユニットの残っているリソースユニットは、アクティブと考えられる。方法は、次いで、終了ステップ370において終了する。

図4は、ランダムアクセス送信システム中でアクティブリソースユニットを検出する方法の、別の実施形態の流れ図である。方法は、開始ステップ410で開始する。受信ステップ420において、パイロットは、複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニット上で受信される。パイロットは、ランダムアクセス送信によって送信される。パイロットは、複数の潜在的なリソースユニットについて全てのそれぞれのチャネルを介して送信されるパイロットのアグリゲートである、アグリゲートパイロット信号として受信される。

初期値計算ステップ430において、チャネルベクトルhについての初期値が、パイロットベクトルAおよびアグリゲートパイロット信号bの関数として計算される。パイロットベクトルAは、複数の潜在的なリソースユニットの各々について、それぞれのパイロットを含有する。ある種の実施形態では、初期値は、最小2乗技法によって計算される。チャネルベクトルについての初期値が与えられれば、チャネルベクトルは、FOCUSS技法を使用して、チャネルベクトル計算ステップ440において各反復で再計算され得る。チャネルベクトル計算ステップ440は、次いで、繰り返しステップ450において、N回の反復の間、繰り返される。反復の数Nは、タイミング要件および過剰および過小包含の許容レベルにしたがって、特定のランダムアクセス送信システムに同調することを可能にするように調整可能である。N回の反復後、絞り込みステップ460において、閾値Yを満たさないチャネルベクトルの要素に対応するパイロットは、アクティブパイロットから取り除かれ、こうして、アクティブリソースユニットの数を絞り込む。残っているアクティブパイロットは、次いで、関連付けステップ470において、それぞれのアクティブリソースユニットと関連付けられる。方法は、終了ステップ480において終了する。

図5は、ランダムアクセス送信システム中でアクティブリソースユニットを検出する方法の、さらに別の実施形態の流れ図である。方法は、開始ステップ510で開始する。受信ステップ520において、パイロットは、複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニット上で受信される。パイロットは、ランダムアクセス送信によって送信される。パイロットは、複数の潜在的なリソースユニットについて全てのそれぞれのチャネルを介して送信されるパイロットのアグリゲートである、アグリゲートパイロット信号として受信される。

初期値計算ステップ530において、チャネルベクトルhについての初期値が、パイロットベクトルAおよびアグリゲートパイロット信号bの関数として計算される。パイロットベクトルAは、複数の潜在的なリソースユニットの各々について、それぞれのパイロットを含有する。ある種の実施形態では、初期値は、最小2乗技法によって計算される。チャネルベクトルについての初期値および初期アグリゲートパイロット信号が与えられれば、アグリゲートパイロット信号は、アグリゲートパイロット信号計算ステップ540において、EM技法を使用して各反復で計算される。チャネルベクトル計算ステップ550において、アグリゲートパイロット信号計算ステップ540からの計算されたアグリゲートパイロット信号が使用されて、各反復でチャネルベクトルを再計算する。アグリゲートパイロット信号計算ステップ540およびチャネルベクトル計算ステップ550は、次いで、繰り返しステップ560においてN回の反復で繰り返される。N回の反復後、絞り込みステップ570において、閾値Yを満たさないチャネルベクトルの要素に対応するパイロットは、アクティブパイロットから取り除かれ、こうして、アクティブリソースユニットの数を絞り込む。残っているアクティブパイロットは、次いで、関連付けステップ580において、それぞれのアクティブリソースユニットと関連付けられる。方法は、次いで、終了ステップ590において終了する。

図6は、リソース割当て600の一実施形態を図示する図である。リソース割当て600では、リソースは、4つの次元に割り当てられる。最初の2つの次元は、周波数次元610および時間次元620である。時間および周波数のリソースは、時間−周波数平面中の領域へと分割される。たとえば、時間−周波数平面中の領域は、時間−周波数領域640を含む。リソース割当て600中の第3の次元は、コード次元630である。コード次元630では、時間−周波数領域は、固有コード650へと分割される。使用されるコードのタイプは、実施形態毎に変わり得る。たとえば、SCMAを使用する実施形態では、固有コード650は、SCMA波形についての様々なコードブックを表す。LDSまたはCDMAを使用する実施形態など、代替実施形態では、固有コード650は、LDSおよびCDMA波形で使用される固有拡散シグネチャを表す。リソース割当て600は、第4の次元、パイロット次元へとさらに分割される。パイロット次元は、時間−周波数領域640の拡張部670によって図示される。拡張部670は、固有コード650の中に割り当てられるパイロット660を図示する。パイロット660の各々がリソースユニットを表す。リソースユニットは、通信システム中の、時間、周波数、コード、およびパイロットの組合せの、一般的にはユーザへの割当てである。

この発明は例示的な実施形態を参照して記載されたが、この記載は、限定的な意味で解釈されるべきであるとは意図されない。例示的な実施形態の様々な修正形態および組合せ、ならびに本発明の他の実施形態は、記載を参照すれば、当業者には明らかとなろう。したがって、添付の請求項は、任意のそのような修正形態または実施形態を包含すると意図される。

100 ワイヤレス通信システム
110 基地局
120 UE
130 UE
140 UE
150 UE
160 UE
200 受信器
210 メモリ
212 潜在的なリソースユニット
214 アクティブリソースユニット
216 パイロット
218 アクティブパイロット
220 アクティブリソースユニット検出器
222 シグネチャ相関解除器
224 パイロット検出器
230 チャネル推定器
240 検出器
250 アグリゲートパイロット信号
260 復号データ
600 リソース割当て
610 周波数次元
620 時間次元
630 コード次元
640 時間−周波数領域
650 固有コード
660 パイロット
670 拡張部
910 基地局

Claims (39)

1. ランダムアクセス送信システム中の複数の潜在的なリソースユニットの中のアクティブリソースユニットを検出する方法であって、
   ランダムアクセス送信によって、前記アクティブリソースユニット上で送信されるアクティブパイロットを含有するアグリゲート信号を受信するステップと、
   前記受信されたアグリゲート信号から前記アクティブパイロットを検出するステップと、
   パイロット−リソースユニットマッピングにしたがって、前記アクティブパイロットを前記アクティブリソースユニットとそれぞれ関連付けるステップと
   を含む、方法。
2. 複数の潜在的なパイロットおよび複数の潜在的な送信デバイスについてのパイロット−送信デバイスマッピングにしたがって、前記アクティブパイロットおよび前記アクティブリソースユニットをアクティブ送信デバイスとそれぞれ関連付けるステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
3. 前記パイロット−送信デバイスマッピングが、前記複数の潜在的なパイロットのうちの1つのパイロットを、前記複数の潜在的な送信デバイスのうちの複数の送信デバイスにマッピングするステップを含み、前記アクティブパイロットおよび前記アクティブリソースユニットをアクティブ送信デバイスとそれぞれ関連付ける前記ステップが、前記1つのパイロットを、対応するリソースユニットについてのマスクされた巡回冗長検査(CRC)にしたがって関連付けるステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
4. 前記パイロット−送信デバイスマッピングが、前記複数の潜在的なパイロットのうちの1つのパイロットを、前記複数の潜在的な送信デバイスのうちの複数の送信デバイスにマッピングするステップを含み、前記アクティブパイロットおよび前記アクティブリソースユニットをアクティブ送信デバイスとそれぞれ関連付ける前記ステップが、前記1つのパイロットを、対応するリソースユニットについてのペイロードヘッダ情報にしたがって関連付けるステップをさらに含む、請求項2に記載の方法。
5. 前記パイロット−送信デバイスマッピングが、前記複数の潜在的なパイロットの各々を、前記複数の潜在的な送信デバイスのうちのただ1つの送信デバイスにマッピングするステップを含む、請求項2に記載の方法。
6. 前記パイロット−リソースユニットマッピングにしたがって前記アクティブリソースユニットに関連付けられる前記アクティブリソースユニットのリストを生成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
7. 前記ランダムアクセス送信が、前記複数の潜在的なリソースユニットについてそれぞれの拡散シグネチャをさらに採用する、低密度シグネチャ(LDS)波形を使用する、請求項1に記載の方法。
8. 前記複数の潜在的なリソースユニット中の潜在的なアクティブリソースユニットの量を減少させるために、前記それぞれの拡散シグネチャのアクティブでない拡散シグネチャを検出するステップをさらに含む、請求項7に記載の方法。
9. 前記ランダムアクセス送信が、前記複数の潜在的なリソースユニットについてそれぞれのコードブックをさらに採用するスパースコードマルチプルアクセス(SCMA)波形を使用する、請求項1に記載の方法。
10. 前記アクティブパイロットを検出するステップが、
    前記複数の潜在的なリソースユニットにそれぞれが対応する複数の潜在的なパイロットについてのそれぞれのチャネルを推定するステップと、
    前記それぞれのチャネルについてそれぞれの電力を計算するステップであって、前記複数の潜在的なパイロットが、少なくとも1つの最も低い電力のパイロットを含む、ステップと、
    複数の潜在的なアクティブパイロットから前記少なくとも1つの最も低い電力のパイロットを除去するステップと、
    前記複数の潜在的なアクティブパイロットの総数が閾値に到達するまで、前記推定するステップ、前記計算するステップ、および前記除去するステップを繰り返すステップと
    を含む、請求項1に記載の方法。
11. 前記アグリゲート信号が前記アクティブパイロットの総和を含む、請求項1に記載の方法。
12. 前記アクティブパイロットを検出する前記ステップが、圧縮検知技法を使用して、前記アグリゲート信号、前記アクティブリソースユニット上で送信される前記アクティブパイロット、および前記複数の潜在的なリソースユニットについてのそれぞれのチャネルにより形成されるシステムを解くステップを含む、請求項11に記載の方法。
13. 前記圧縮検知技法が期待値最大化(EM)技法を含む、請求項12に記載の方法。
14. 前記圧縮検知技法がフォーカルアンダーデターミンドシステムソルバ(FOCUSS)技法を含む、請求項12に記載の方法。
15. 複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つの潜在的なリソースユニットにそれぞれ対応する複数の潜在的なパイロットを記憶するように構成されるメモリと、
    前記メモリに結合されるプロセッサを有し、
    前記複数の潜在的なリソースユニットの中の複数のアクティブリソースユニット上でアグリゲート信号を受信し、前記アグリゲート信号が、それぞれのランダムアクセス送信について、前記複数の潜在的なパイロットのうちのアクティブパイロットを含有しており、
    受信された前記アグリゲート信号からの前記アクティブパイロットを、前記複数のアクティブリソースユニットのうちの少なくとも1つの対応するアクティブリソースユニットにそれぞれ関連付ける
    ように構成されるパイロット検出器と
    を備える、アクティブリソースユニット検出器。
16. 前記アグリゲート信号が、前記複数の潜在的なリソースユニットについてそれぞれの拡散シグネチャをさらに採用する、少なくとも1つの低密度シグネチャ(LDS)波形を含む、請求項15に記載のアクティブリソースユニット検出器。
17. 前記パイロット検出器に結合され、前記複数のアクティブリソースユニットについて、前記それぞれの拡散シグネチャのうちのアクティブ拡散シグネチャを検出するように構成される、シグネチャ相関解除器をさらに備える、請求項16に記載のアクティブリソースユニット検出器。
18. 前記メモリが、前記複数の潜在的なパイロットを複数の潜在的な送信デバイスにマッピングするパイロット−送信デバイスマッピングを記憶するようにさらに構成される、請求項15に記載のアクティブリソースユニット検出器。
19. 前記パイロット−送信デバイスマッピングが、前記複数の潜在的なパイロットの各々を、前記複数の潜在的な送信デバイスのうちの少なくとも1つにそれぞれマッピングする、請求項18に記載のアクティブリソースユニット検出器。
20. 前記プロセッサが、前記アクティブパイロットを前記複数の潜在的な送信デバイスのうちの少なくとも1つのアクティブ送信デバイスにそれぞれ関連付けるようにさらに構成される、請求項19に記載のアクティブリソースユニット検出器。
21. 前記パイロット−送信デバイスマッピングが、前記複数の潜在的なパイロットの各々を、前記複数の潜在的な送信デバイスのうちの1つにそれぞれマッピングする、請求項18に記載のアクティブリソースユニット検出器。
22. 前記プロセッサが、前記アクティブパイロットを前記複数の潜在的な送信デバイスのうちの1つのアクティブ送信デバイスにそれぞれ関連付けるようにさらに構成される、請求項21に記載のアクティブリソースユニット検出器。
23. 前記プロセッサが、
    前記複数の潜在的なパイロットについて、それぞれのチャネル推定を受信し、
    前記それぞれのチャネル推定にしたがって、それぞれのチャネル電力を計算し、
    前記アクティブパイロットおよび対応するアクティブリソースユニットを識別するために、前記それぞれのチャネル電力にしたがって、複数の潜在的なアクティブパイロットから少なくとも1つの最も低い電力のパイロットを除去する
    ようにさらに構成される、請求項15に記載のアクティブリソースユニット検出器。
24. 前記少なくとも1つの最も低い電力のリソースユニットが、閾値より低いチャネル電力を有する、請求項23に記載のアクティブリソースユニット検出器。
25. 前記少なくとも1つの低い電力のリソースユニットが、前記それぞれのチャネル電力の中で最も低いチャネル電力を有する、請求項23に記載のアクティブリソースユニット検出器。
26. 前記プロセッサが、前記アクティブパイロットを識別し、前記アクティブパイロットを前記複数のアクティブリソースユニットに関連付けるため、圧縮検知技法を使用して、前記アグリゲート信号、前記複数の潜在的なパイロット、および前記複数の潜在的なリソースユニットについてのそれぞれのチャネルにより形成されるシステムを解くようにさらに構成される、請求項15に記載のアクティブリソースユニット検出器。
27. 前記圧縮検知技法が期待値最大化(EM)技法を使用することを含む、請求項26に記載のアクティブリソースユニット検出器。
28. 前記圧縮検知技法がフォーカルアンダーデターミンドシステムソルバ(FOCUSS)技法を使用することを含む、請求項26に記載のアクティブリソースユニット検出器。
29. 複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つのリソースユニットにそれぞれ対応する、複数の潜在的なパイロット、
    潜在的なアクティブパイロットのパイロットリストであって、前記複数の潜在的なパイロットのサブセットを含有する、パイロットリスト、および
    潜在的なアクティブリソースユニットのリソースユニットリストであって、前記複数の潜在的なリソースユニットのサブセットを含有する、リソースユニットリスト
    を記憶するように構成されるメモリと、
    前記メモリに結合され、
    アクティブパイロット信号の総和を含有するアグリゲート信号を受信し、
    前記受信されたアグリゲート信号から前記アクティブパイロット信号を検出し、
    前記アクティブパイロット信号を、前記パイロットリスト中の前記潜在的なアクティブパイロットと照合し、
    前記潜在的なアクティブリソースユニットを識別するために、前記潜在的なアクティブパイロットをそれぞれ対応するリソースユニットの絞り込まれたセットと関連付け、
    前記潜在的なアクティブリソースユニットに対応するチャネルを推定し、
    前記アグリゲート信号を受信し、前記潜在的なアクティブリソースユニットおよびそれぞれの対応するチャネル推定にしたがって復号する
    ように構成されるプロセッサと
    を備える、ランダムアクセス送信のための受信器。
30. 前記アグリゲート信号が、それぞれのアクティブ拡散シグネチャを有し、各々が前記複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つのリソースユニットに関連付けられる、複数の低密度シグネチャ波形を含有する、請求項29に記載の受信器。
31. 前記プロセッサが、前記それぞれのアクティブ拡散シグネチャを検出し、前記リソースユニットリストに、それぞれ対応するリソースユニットの初期のセットを追加するように構成されるシグネチャ相関解除器モジュールを備え、それぞれ対応するリソースユニットの前記絞り込まれたセットが前記初期のセットのサブセットである、請求項30に記載の受信器。
32. 前記アグリゲート信号が、それぞれのアクティブコードブックを有し、各々が前記複数の潜在的なリソースユニットのうちの少なくとも1つのリソースユニットに関連付けられる、複数のスパースコードマルチプルアクセス(SCMA)波形を含有する、請求項29に記載の受信器。
33. 前記複数の潜在的なパイロットが、複数の潜在的な送信デバイスのうちの少なくとも1つの送信デバイスにそれぞれ対応する、請求項29に記載の受信器。
34. 前記複数の潜在的な送信デバイスの各々が、セルラーネットワーク中のユーザ機器である、請求項33に記載の受信器。
35. 前記プロセッサが、潜在的なアクティブ送信デバイスを識別するために、前記潜在的なアクティブパイロットをそれぞれ対応する送信デバイスの別のセットと関連付けるようにさらに構成される、請求項33に記載の受信器。
36. 前記プロセッサが、
    前記複数の潜在的なパイロットに対応するチャネル推定を計算し、
    前記チャネル推定についてそれぞれのチャネル電力を決定し、
    前記それぞれのチャネル電力にしたがって、前記パイロットリストから少なくとも1つの最も低い電力のパイロットを取り除き、
    前記少なくとも1つの最も低い電力のパイロットにそれぞれ対応する低い電力のリソースユニットによって、前記リソースユニットリストを絞り込む
    ようにさらに構成される、請求項29に記載の受信器。
37. 前記プロセッサが、前記潜在的なアクティブパイロットを識別するため、圧縮検知技法を使用して、アクティブパイロット信号の前記総和、前記複数の潜在的なパイロット、および前記複数の潜在的なリソースユニットにそれぞれ対応するチャネルにより形成されるシステムを解くようにさらに構成される、請求項29に記載の受信器。
38. 前記圧縮検知技法がフォーカルアンダーデターミンドシステムソルバ(FOCUSS)技法を含む、請求項37に記載の受信器。
39. 前記圧縮検知技法が期待値最大化(EM)技法を含む、請求項37に記載の受信器。