JP2019135833A - 複数の端末を備える多元接続無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機の動作のための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2012年9月21日に出願された「MULTIACCESS COMMUNICATION SYSTEM」と題するオーストラリア仮特許出願第2012904145号の優先権を主張する。
以下の特許出願が、以下の説明において参照される。
南オーストラリア大学(University of South Australia)によって2013年8月14日に出願された「CHANNEL ALLOCATION IN A COMMUNICATION SYSTEM」と題する国際特許出願第PCT/AU2013/000895号
南オーストラリア大学によって2013年8月21日に出願された「MULTIUSER COMMUNICATION SYSTEM」と題するオーストラリア仮特許出願第2013903163号
南オーストラリア大学によって2012年9月21日に出願された「COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD」と題するオーストラリア仮特許出願第2012903489号
フレームのスロットの間にメッセージを送信するステップと、
1つまたは複数の送達確認メッセージを受信するステップと、
受信された1つまたは複数の送達確認メッセージを使用して、送信されたメッセージがマルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定するステップと、
送信したメッセージが正常に受信されたと端末が判定した場合、少なくとも送信遅延時間の間、非アクティブ状態に入るステップと
を含む。
端末識別子を提供されたときに2進値出力を生成するハッシュ関数hを受信するステップであって、ハッシュ関数は、送達確認される1組の端末のうちの端末識別子が入力されたときに、第1の2進値を出力し、入力された端末識別子が送達確認される1組の端末のうちに存在しない場合、相補的な2進値出力を生成するように生成され、1つまたは複数の送達確認メッセージを送信するステップは、ハッシュ関数を送信するステップを含み、送信されたメッセージがマルチアクセス受信機によって正常に受信されたかどうかを判定するステップは、端末識別子をハッシュ関数に提供するステップと、送信されたメッセージが正常に受信されたかどうかを判定するために2進値出力を使用するステップとを含む、ステップ
をさらに含む。
フレーム内でメッセージを送信するべきかどうかを判定するステップと、
フレーム内のスロットを選択するステップであって、フレームのスロットの間にメッセージを送信するステップが、フレームの選択されたスロット内でメッセージを送信するステップを含む、ステップと
をさらに含む。
端末が先行フレームのスロット内でメッセージの送信に成功しなかったかどうかを判定し、端末が成功しなかった場合、次のフレーム内の対応するスロットを選択するステップ
を含む。
スロットがその中で選択されるフレームの前の先行フレーム内で送信された1つまたは複数のNACKメッセージを受信するステップと、
フレーム内のすべてのスロットからなる1組を取得し、NACKメッセージが先行フレーム内の対応するスロットに関連付けられた、フレーム内の各スロットを除外することによって、スロットがその中で選択されることになるフレーム内で1組の利用可能なスロットを決定するステップと、
1組の利用可能なスロットからスロットを選択するステップと
を含む。
端末がマルチアクセス受信機の視野内にあるかどうかを判定するために、通信チャネルをモニタリングするステップであって、ウェイト状態にある間に端末によってマルチアクセス受信機が検出されると、端末は、端末がマルチアクセス受信機に送信するメッセージを有する場合はアクティブ状態に、または端末がマルチアクセス受信機に送信するメッセージを有さない場合は非アクティブ状態に入り、アクティブ状態または非アクティブ状態にある端末が、マルチアクセス受信機を検出しない場合、端末は、ウェイト状態に入る、ステップ
をさらに含む。
ビーコンの有無について通信チャネルをモニタリングするステップ
をさらに含む。
現在時刻、端末の位置、およびマルチアクセス受信機の知られた軌道に基づいて、端末がマルチアクセス受信機の視野内にあるかどうかを判定するステップであって、端末が、それ自体が視野内にあると判定し、端末がウェイト状態にある場合、端末は、マルチアクセス受信機に送信するメッセージを有する場合はアクティブ状態に、またはマルチアクセス受信機に送信するメッセージを有さない場合は非アクティブ状態に入り、非アクティブ状態にある端末が、それ自体が視野内にないと判定した場合、端末は、ウェイト状態に入る、ステップ
をさらに含む。
1つまたは複数の端末から1つまたは複数の送信を受信するステップと、
受信された1つまたは複数の送信を復号しようと試み、受信された各送信を正常に復号する尤度の推定を獲得するステップと、
1つまたは複数の送達確認メッセージを送信するステップであって、送達確認メッセージの1つまたは複数は、尤度推定に基づいた予想送達確認である、ステップと
を含む。
方法は、
1つまたは複数の端末から1つまたは複数の送信を受信するステップと、
受信された1つまたは複数の送信を復号しようと試みるステップと、
1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを生成するステップと、
1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを送信するステップと
を含む。
L個のスロット送達確認メッセージを生成するステップであって(ここで、L≦n)、L個の各スロット送達確認メッセージは、各ビットがスロットに対応する、nビットのメッセージ、送達確認されるL個のスロットの各々についてのlog2nビットの識別子を含む、Llog2nビットのメッセージ、または送達確認されるスロットの数Lと、その後に続く、L個のスロットの特定のサブセットの識別子とを含む、
を含む。
端末識別子を提供されたときに2進値出力を生成するハッシュ関数hを生成するステップであって、ハッシュ関数は、送達確認される1組の端末のうちの端末識別子が入力されたときに、第1の2進値を出力し、入力された端末識別子が送達確認される1組の端末のうちに存在しない場合、相補的な2進値出力を生成するように生成され、1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを送信するステップは、ハッシュ関数を送信するステップを含む、ステップ
を含む。
ネットワーク・パラメータを選択し、λ*を最適化するように、q=1−pQ(m,λ)、および
を含む。
この場合、端末は、NACKメッセージを受信しない限り、メッセージが正常に受信されたと仮定する。受信されなかった送信にだけ送達確認が行われるので、やはり、これも帯域幅を効率的に使用する利点を有する。しかしながら、送信が行われたことを受信機が検出することができず、そのため、NACKメッセージが送信されない場合など、状況によっては、これはパケット・ロスを引き起こし得る。いくつかの実施形態では、ACKメッセージとNACKメッセージの両方が、受信機によって送信される。すべてのメッセージに(肯定または否定の)送達確認が行われるので、これは追加のオーバヘッドを生じさせるが、端末は、ACKまたはNACKを受信しない場合、メッセージが正常に受信されなかったと仮定することができ、再送を試みることができるので(すなわち、ACKまたはNACKのないことはNACKを意味する)、パケット・ロスのないことが保証される。図1に示される例示的な実施形態では、システム1は、肯定応答(ACK)メッセージ11をもっぱら生成するように構成される。送達確認のタイプ(ACK/NACK)が問題ではない場合、これらを単に送達確認メッセージと呼ぶことにする。送達確認メッセージは、この目的専用の論理チャネル上で、または別の既存の制御チャネルもしくはフィードバック・チャネル上で送信することができる。送達確認メッセージは、フレームの次のスロット内で送信が開始される前に(たとえば、スロットの終了時もしくはスロット境界の間など、多かれ少なかれ直ちに)送信することができ、またはフレームの終了時に、もしくは次のフレームの一部としてさえ送信することができる。いくつかの実施形態では、端末が成功しなかった場合、現在(次)のフレーム内の同じ(または対応する)スロットを再利用できるように、送達確認は、次のフレーム内で送信が開始される前に送信され、または次のフレームの対応するスロットが開始する直前にさえ送信される。送達確認メッセージは、スロット固有とすることができ(すなわち、送達確認タイプもしくは状態がスロット内のすべての送信に適用され)、または端末固有とすることができる。送達確認メッセージは、送達確認メッセージを受信した端末によって、送達確認メッセージに関連付けられたスロットまたは端末が決定できるように、送達確認タイプ(たとえば、1=ACK、0=NACKである1ビット)、スロット識別子、および/または端末識別子を含むことができる。送達確認メッセージは、フレームの指定されたスロット内で(すなわち、フレームと同期を取って)、またはフレームとは独立に送信することができる。送達確認メッセージは、送信と同じチャネル内で送信することができ、または(専用送達確認チャネルを含む)異なる制御チャネル上で送信することができる。
Llog2(Ktotal)ビット (1)
の情報を送信しなければならないと予想することができ、ここで、Ktotalは、システム内の可能な端末の総数である。この素朴な手法では、受信機は、問題の端末に関連付けられた一意的な識別番号の2進展開を形成するために、log2Ktotalビットを使用し、通知されなければならない端末は、L個存在する。いくつかのアプリケーションでは、Ktotalは、いずれか1つの時間に視野内にある端末の数であるKよりも著しく(数桁)大きいことがある。
Mb(i)=0 (3)
となるような、log2Ktotal個の列と、l<<Lであるl個の行とを有する2進行列Mであり、ここで、b(i)は、整数iの2進展開を含む、長さがlog2Ktotalの2進ベクトルであり、右辺は、すべての要素が0の長さがlのベクトルである。そのような行列Mは、対象とするL個の端末(またはスロット)に対応するL個の2進ベクトルが張る零空間の基底として見出すことができる。R.AhlswedeおよびG.Dueck、「Identification via channels」、IEEE Trans. Inform. Theory、vol.35、no.1、15〜29ページ、1989年において説明されている手法など、他のハッシュおよび識別方法も可能である。ハッシュ関数がいったん生成されると、それは、送達確認メッセージの一部として送信することができる。その後、ハッシュ関数を受信した端末は、端末識別子をハッシュ関数に入力し、送達確認がそれらに対するものかどうかを2進値出力に基づいて判定することができる。
1−Q(m+1,λ) (6)
であり、ここで、
k≒pK (9)
である(実際に、E{k}=pKであり、近似はKが大きいと良好である)。p=1が有効であることに留意されたい。その場合、端末は、フレームごとに送信を行う。
q@1−pPsucc=(1−p)+pPfail (11)
で、状態f+1に移行する。
Kf=qKf−1=qfK0 (12)
であり、
(1−q)K=(1−qF)K0 (14)
であることを意味する。
(1−q)λn=(1−qF)pK0 (15)
ここで、q=1−pQ(m,λ)
と書き直すことができる。
λ*=Q−1(m,1−ε1/F) (16)
として獲得するために、Mathematicaなどの標準的な数値ソフトウェアを使用することができ、ここで、Q−1は、(Mathematicaなどのソフトウェアを使用して数値的に計算され得る)逆正規化ガンマ関数である。図7は、一実施形態に従って、p=1、ε=10−4、m=1、2、...、10について計算された、Fに対するλの最適値を表す曲線710のグラフ700である。
衛星が見える時間の長さ)は、Tpass=600[秒]である。通過当たりのフレームの数F=Tpass/Tは、通過持続時間Tpassと、再送間隔T[秒]とから計算される。フレーム当たりの利用可能なスロットの数は、n=T/0.025であり、これは、持続時間が25ミリ秒のタイム・スロットを有するシングル・キャリア・システムをモデル化している。等価的に、これは、10個の周波数チャネルを有する、持続時間が250ミリ秒のタイム・スロットをモデル化している。
Claims (7)
- 複数の端末を備える多元接続無線通信システムにおけるマルチユーザ受信機の動作のための方法であって、該マルチユーザ受信機が、フレームの各スロットにおいて該複数の端末からのm個の送信を同時に受信するための受信機と、該受信された送信を復号するためのマルチユーザ復号器とを備え、該フレームが、n個のスロットを含み、該方法が、
1つまたは複数の端末から1つまたは複数の送信を受信するステップと、
受信された1つまたは複数の送信を復号しようと試みるステップと、
1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを生成するステップと、
該1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを送信するステップと
を含む方法。 - 1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを生成するステップが、
L個のスロット送達確認メッセージを生成するステップであって(ここで、L≦n)、L個の各スロット送達確認メッセージは、各ビットがスロットに対応する、nビットのメッセージ、送達確認されるL個のスロットの各々についてのlog2nビットの識別子を含む、Llog2nビットのメッセージ、または送達確認されるスロットの数Lと、その後に続く、L個のスロットの特定のサブセットの識別子とを含む、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 各送信が、端末識別子を含み、1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを生成するステップが、
該端末識別子を提供されたときに2進値出力を生成するハッシュ関数hを生成するステップであって、該ハッシュ関数は、送達確認される1組の端末のうちの端末識別子が入力されたときに、第1の2進値を出力し、入力された端末識別子が送達確認される該1組の端末のうちに存在しない場合、相補的な2進値出力を生成するように生成され、1つまたは複数の圧縮された送達確認メッセージを送信する前記ステップが、該ハッシュ関数を送信するステップを含む、ステップ
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の2進値が、0であり、前記システムがKtotal個の端末を備える場合、前記ハッシュ関数は、2を法とする行列ベクトル乗算がMb(i)=0となるような、log2Ktotal列、l列の2進行列Mであり、ここで、b(i)は、整数iの2進展開を含む、長さがlog2Ktotalの2進ベクトルであり、右辺は、すべての要素が0の長さがlのベクトルである、請求項3に記載の方法。
- 前記ハッシュ関数のサイズは、衝突閾値未満のハッシュ衝突確率に基づいて選択され、該ハッシュ衝突確率は、前記受信機の前記視野内にある端末の予想数に基づいて推定される、請求項3または4に記載の方法。
- 複数の端末を備える多元接続無線通信システムにおいて使用するためのマルチユーザ受信機であって、
該マルチユーザ受信機が、フレームの各スロットにおいてm個の送信を同時に受信するための受信機と、該受信された送信を復号するためのマルチユーザ復号器とを備え、
該マルチアクセス受信機が、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法を実行するように構成される、マルチユーザ受信機。 - 各々が請求項6に記載の複数の端末とマルチアクセス受信機とを備える多元接続無線通信システムであって、
各端末は、
フレームのスロットの間でメッセージを前記マルチアクセス受信機へ送信する送信機と、
1つ以上の送達確認メッセージを前記マルチアクセス受信機から受信する受信機と、を備える、多元接続無線通信システム。
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