JP2020114017A - マルチパーティションラジオフレーム - Google Patents
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Abstract
Description
設計されることになる。本特許は:
受信器の移動性(例えば固定型、ノマド型、移動体);
セルサイズ(例えばマクロ、ミクロ、ピコ);
単一若しくは多重周波数ネットワーク(SFN若しくはMFN)
異なる複数のサービスの多重化;及び/又は
帯域幅共有
を含み得るがこれらに限定されないあらゆる範囲の配備状況におけるサービスをサポートするために、無線データ送達における幅広い柔軟性を実現する機構を開示する。
又は複数の他の因子、例えば:
データレート。ここで異なるパーティションは、低電力受信のための比較的低いデューティサイクルで、(モノのインターネットのラインに沿って)異なるデータレート、例えば高データレートvs.低データレートを有する;
各パーティション内における伝送ブロックの緊密な(tight)vs.緩い(loose)クラスタリング(例えば物理サービスデータチャネル(PSDCH))。ここで、低電力デバイスが起動し、それ自体が必要とするデータを消費した後、スリープ状態に戻ることができるようにするために、時間ダイバーシティが犠牲にされる場合がある;
周波数パーティション分割。これにより、比較的低次の変調を用いて、帯端をより高い耐雑音性でコードできるようになり、これによって帯域の成形又は他の干渉軽減技法が可能となる;並びに/又は
異なる複数のパーティションを用いて放送できる放送コンテンツ、例えばローカルvs.地域的プログラム
等の因子に従って、パーティション分割してよい。
ATS:補助終端シンボル
BG:放送ゲートウェイ
BS:基地局
CP:サイクリックプレフィクス
CRC:巡回冗長検査
DC:直流
FEC:順方向誤り訂正
FFT:高速フーリエ変換
IFFT:逆高速フーリエ変換
LDPC:低密度パリティチェック
MAC:媒体アクセス制御
MFN:多重周波数ネットワーク
MHz:メガヘルツ
OFDM:直交周波数分割多重
PDU:プロトコルデータユニット
PH:物理レイヤ
PFDCH:物理フレームデータチャネル
PPDCH:物理パーティションデータチャネル
PSDCH:物理サービスデータチャネル
QAM:直交振幅変調
RS:参照シンボル
SFN:単一周波数ネットワーク
いくつかの実施形態では、放送ネットワークは図1Aに示すように構成できる。図示されている実施形態では、放送ネットワークは、複数の基地局120A〜N及びオペレータシステム(Op)130に連結された、放送ゲートウェイ(BG)110を含む。放送ゲートウェイ110は、多様な通信媒体のうちのいずれを通して、基地局に連結してよい。例えば一実施形態では、放送ゲートウェイはインターネットを介して、又はより一般的にはコンピュータネットワークを介して、基地局に連結してよい。各基地局120は、1つ又は複数のユーザデバイスに情報を無線送信するよう構成される。(各ユーザデバイス(UD)は、図示されている実施形態では黒丸で表される。)ユーザデバイスのうちのいくつかは、テレビ及びデスクトップコンピュータ等の固定型デバイスであってよい。ユーザデバイスのうちの他のいくつかは、タブレットコンピュータ又はラップトップコンピュータ等のノマド型デバイスであってよい。ユーザデバイスのうちの他のいくつかは、携帯電話、車載デバイス、航空機搭載デバイス等の移動体デバイスであってよい。
基地局のうちの1つ又は複数に関する、ユーザデバイスの移動性の予想される分布;
基地局のうちの1つ又は複数のセルサイズ;
放送ネットワーク又は上記ネットワークのサブセットが、単一周波数ネットワーク(SFN)で操作されるか又は多重周波数ネットワーク(MFN)で操作されるかの選択;
異なるサービス(例えばテレビコンテンツストリーム)を、異なるタイプのユーザデバイスに割り当てる方法の仕様;
放送ネットワークが、対応する期間にわたって使用されない、帯域幅の部分の識別。
放送ゲートウェイ110は、放送ネットワークの1つ又は複数の基地局120に関する送信制御情報を、ネットワーク構成又は操作命令に基づいて決定してよい。ある所与の基地局に関して、放送ゲートウェイは、放送されることになる無線データのフレームに関して、以下の属性を決定してよい:パーティションの数;パーティションのサイズ;各パーティションに関するFFTサイズ;及び/又は各パーティションに関するサイクリックプレフィクス。放送ゲートウェイは、送信制御情報を基地局に送ってよく、これによって基地局は、上記送信制御情報に従ってフレームを構成及び送信できる。他の実施形態では、ゲートウェイ自体が、各ゲートウェイが送信することになるフレームを生成してよく、上記フレームを基地局に送ってよい。更に他の実施形態では、ゲートウェイは、基地局に対する、フレームの構成に関する低次命令(例えば物理レイヤ命令)を生成してよく、これらの命令を基地局に送ってよく、基地局は単に上記命令に基づいて、フレームを生成できる。
直交周波数分割多重(OFDM)システムは典型的には、送信器において逆高速フーリエ変換(IFFT)操作を用いて、周波数領域データを送信のための時間領域に変換し、また受信器において高速フーリエ変換(FFT)操作を用いて、受信した時間領域値を再び周波数領域に変換することによって、元々送信されたデータを復元する。以下の文では、用語「FFT」を一般に使用するものの、記載されるパラメータは、FFT及びIFFT操作両方に関する周波数及び時間次元に対応する。従って用語「FFTサイズ」は、IFFT又はFFTのサイズを表し得る。
サンプリングレートを使用する。これは限定を意図したものではなく、様々な実施形態又は状況において、他のサンプリングレートも使用してよい。ある所与のサンプリングレートにおいて1つのサンプルに対応するベース時間単位は、TS=1/FS秒である。
DMシンボルは、時間長TCPのサイクリックプレフィクスと、時間長TUの有用部分との
2つの部分からなる。OFDMシンボル102の有用部分104は、IFFT/FFT操作に対応するデータの量を表す。サイクリックプレフィクス106は、OFDMシンボルの有用部分の最後のNCP個のサンプル108のコピーであり、従って本質的に、OFDMシンボル102が含むオーバヘッドを表す。
と、以下に等しい時間長とを有する:
て典型的に取り扱うことができる最大ドップラー速度も示されている。ここで最大ドップラー速度は、サブキャリア間隔の10%に等しいドップラー周波数偏移をもたらす受信器の速度として定義される。(ここで使用される「10%」は、本開示の発明に必須ではないことを理解されたい。実際にはこのパーセンテージは、値の範囲内のいずれの値を取ってよい。)この表中の値は、想定される例示的なサンプリング周波数12.288MHzに基づくものである。従って、移動体デバイスによるデコードに適合された、特定の最大速度までの信号は、実際には、いくつかの状況では無線電波条件等に応じて、より高い速度でデコード可能であってよい。
ー速度が高くなる。
ある所与のパーティションに関するサイクリックプレフィクス(CP)長は、意図される範囲要件を満たすように選択できる。サイクリックプレフィクスは典型的には、連続する複数のOFDMシンボル間のシンボル間干渉に対処するために使用される。このようなシンボル間干渉は、受信器に到着した、わずかに異なる時間遅延を有する、送信された信号のコピーに起因するものであってよく、このようなコピーは、信号周波数ネットワーク(SFN)中の複数の基地局からの同一の信号の送信、及び/又は多重路伝播環境におけ
る送信された信号の反射から得られる。結果として、隣接する基地局間に有意な距離を有するSFNでは(又は場合によっては、有意な多重路散乱を有する伝播環境では)、より長いCP長が選択される。反対に、隣接する基地局が互いにより近接しているSFNでは、より短いCP長を使用してよい。
無線システムでは、データは一般に、一連のフレームとして送信でき、上記一連のフレームは、一定の期間に対応する。図2は、例示的なフレーム構造の概観を示す。フレーム202は、実際のペイロードデータを搬送するペイロード領域204と、制御情報又は他の信号送信情報を搬送できるゼロ個以上の非ペイロード領域206、208とを含む。図2の例では、別個の非ペイロード領域206、208は、フレーム202の初め及び終端において陰影付きの領域で示されている。各領域に関する相対的な時間長(水平軸)及びシンボルの数は、この例示的な図において、正確な縮尺で示されていてもいなくてもよい。
フレームの長さ等の)固定された期間内に利用可能なOFDMの数は、当該期間に含まれる個々のOFDMシンボルの時間長に左右され得る。
る場合がある。図4は、そのPFDCH320が:長さ660ms、FFTサイズ8Kの第1のパーティション322;及び長さ330ms、FFTサイズ64Kの第2のパーティション326を含む、フレームを示す。
本節では、いくつかの実施形態における、無線フレームのPFDCHを構成する方法、ペイロードパーティション(PPDCH、物理パーティションデータチャネル)を指定する方法、PSDCHを特定の物理リソースにマッピングする方法等に関する詳細な例を提供する。従って本節の内容は、既に紹介した概念を基にしたものである場合がある。
物理的には、PFDCHは時間領域における連続する多数のサンプルからなる。このサンプルの数は、1フレーム内のサンプルの総数(例えば例示的なサンプリング周波数12.288MHz及び例示的なフレーム長1秒に関しては12288000サンプル)から、当該フレーム内のいずれの非ペイロード領域の長さ(サンプル数)を減じたものに等しい。
有することになるが、異なるPPDCHに属するOFDMシンボルは異なる長さを有してよい。その結果、様々な実施形態において、PFDCH内の全てのOFDMシンボルが必ずしも同一の長さを有しない。
(1)FFTサイズ及びサイクリックプレフィクス長(いくつかの実施形態では、これらの特性はPPDCH内の各OFDMシンボルの長さを決定する);
(2)時間次元においてPPDCHに配分される物理リソース;
(3)周波数次元においてPPDCHに配分される物理リソース。
時間次元において、以下の量を用いて特定のPPDCHを定義できる:
(a)このPPDCHに割り当てられたOFDMシンボルの総数;
(b)このPPDCHに関する、PFDCH内の絶対的なOFDMシンボル開始位置(本明細書において議論される例に関しては、インデックス付けは0で開始される)。
PPDCH#0は、長さがそれぞれ9216サンプルの、0〜439のOFDMシンボルを含む。
PPDCH#1は、長さがそれぞれ17408サンプルの、440〜671のOFDMシンボルを含む。
PPDCH#2は、長さがそれぞれ66560サンプルの、672〜731のOFDMシンボルを含む。
各OFDMシンボル内のサブキャリアは、有用サブキャリアと非有用サブキャリアとに分割できる。有用サブキャリアは、システム帯域幅からガード帯域を差し引き、非有用サブキャリアと見做されるDCサブキャリアを除いた範囲に存在する。非有用サブキャリアは、システム帯域幅からガード帯域を差し引いた範囲の外に存在する。
いくつかの実施形態では、PSDCHは、割り当てられたPPDCH内で仮想リソースにマッピングされ、次に仮想リソースは同一のPPDCH内で論理リソースにマッピングされ、その後各PPDCHの論理リソースは、PFDCH内の実際の物理リソースにマッピングされる。このプロセスについて、以下の節で詳細に説明する。
ある特定のPPDCHを対応する物理リソースと関連付ける方法については前述した。物理リソースがPPDCHに属するにもかかわらず、いくつかの実施形態では、PPDCHの論理リソースは、周波数及び時間の両方の次元において、図10に示すように連続しているものと見做すことができる。ここでPPDCH902の論理サブキャリア904は、図の左側(最低周波数)において0から番号が付けられ、右に向かって順次増大する。同様に、PPDCH902の論理OFDMシンボル906は、図の最上部(最も早い時点)において0から番号が付けられ、時間が進むに従って(図の底部に向かって)順次増大する。
CHの全時間区間(即ち全てのOFDMシンボル)にわたって動作する、リソースのセットを表す。ストライプは周波数次元において副帯域へとグループ化され、周波数次元における各副帯域の副帯域幅は、PPDCHに関して指定されたストライプの数に等しい。各論理副帯域は、図示されているように多数の論理ストライプからなり、図には4つの論理副帯域1004、1006、1008、1010が示されており、これらはそれぞれ10個の論理ストライプからなる。PPDCHの論理リソース内のある特定のストライプ1002は、論理副帯域インデックス1006と、当該論理副帯域1006内の論理ストライプインデックス1002とによって参照できる。図示されているように、論理サブキャリアは、左側の最低周波数サブキャリアから始まって、右に向かって移動する間に周波数が上昇する。論理副帯域は、0から始まって周波数と共に順次増大するインデックが付けられてよい。
いくつかの実施形態では、(多数の論理ストライプを含む)各論理副帯域に対応するのは、同数の仮想ストライプを含む同一サイズの仮想副帯域である。各副帯域内には、OFDMシンボル毎に、論理ストライプへの仮想ストライプの1対1マッピングが存在する。これは、仮想ストライプをシャッフルすることによって論理ストライプを得ることと概念的に等価であると考えられる。いくつかの実施形態では、仮想副帯域は対応する論理副帯域と同一のインデックスを有する。
ボルインデックスと論理ストライプインデックスとの特定のペアに関して、仮想ストライプインデックスに対応する表項目を決定できる。
ができる。
(A)周波数次元における副帯域幅(ストライプ(又はサブキャリア)を単位として)。
(B)時間次元におけるストライプマッピング周期性(論理OFDMシンボルを単位として)。PPDCH中の論理OFDMシンボルの数は、ストライプマッピング周期性の整数倍である必要はないことに留意されたい。
(C)ストライプマッピング。これは、副帯域幅に等しい列数及びストライプマッピング周期性と等しい行数を有する表の形態であってよい。あるいは、いくつかの実施形態では、以下の節で説明するような、ストライプマッピングを信号送信する更にコンパクトな形態を用いてもよい。
論理‐仮想ストライプマッピングの、無線信号送信は、各PPDCHに関して送信するべきストライプマッピングテーブルの潜在的なサイズにより、限定された無線リソースの不十分な使用につながる。
ピングを指定するためのコンパクトな形態を含む。この例に関して、ストライプマッピング周期性はPSM=10であり、副帯域の幅はWSB=10であることに留意されたい。更に、仮想‐論理ストリップ回転と論理‐仮想ストライプ回転との間の関係は、単に:
RVL(k)+RLV(k)=WSB‐1
である。
て互いにマッピングされる仮想及び論理ストライプインデックスの対応するペアを表すものとする。その後、ある特定の仮想データストライプインデックスSV(k,i)(0<
i<WSB)に対応する論理データストライプインデックスSL(k,i)を以下のように
計算できる。ここで、確実なストライプマッピングのために、RVL(k)≠(LRS(k)+WSB‐1)mod WSBは、全てのkに関してRVL(k)≠LRS(k)であることを含意することに留意されたい。
0≦i<WSB)かつi≠LRS(k))を、以下に示すように計算できる。RVL(k)≠WSB‐RVL‐1は、モジュロシンボルkに関するデータの仮想‐論理ストライプ回転を表す。
いくつかの実施形態では、仮想ストライプ#0は常に参照シンボルのために予約されていてよい。仮想ストライプ#0はいずれの所望の論理ストライプにマッピングできるため、これは一般性のいかなる喪失ももたらすものではない。
このPSDCHに配分される副帯域ブロックの総数;
このPSDCHに配分される第1の副帯域の副帯域インデックス;
このPSDCHに配分される1つの副帯域クラスタ期間(副帯域クラスタサイズ)あたりの連続する副帯域ブロックの数。ある論理OFDMシンボルに関する第1の副帯域は、
1つ前の論理OFDMシンボルに関する最後の副帯域と連続しているものと考えられる;
このPSDCHに関する副帯域クラスタ周期性。これは、このPSDCHに配分される連続する副帯域クラスタの周期性を指定する:
このPSDCHに関するある仮想副帯域内の、最初に配分される仮想ストライプのインデックス;
このPSDCHに関するある仮想副帯域内の、連続して配分される仮想ストライプの数(ストライプクラスタサイズ);
このPSDCHが占有する最初の論理OFDMシンボルのインデックス;
このPSDCHが占有する1つの論理OFDMシンボルクラスタあたりの連続する論理OFDMシンボルの数(論理OFDMシンボルクラスタサイズ);
このPSDCHに関する論理OFDMシンボルクラスタ周期性。
ック内の仮想ストライプ、次に同一の論理OFDMシンボル内の副帯域ブロック、最後に論理OFDMシンボルへと進むように実施できる。
受信器によるペイロードコンテンツの処理及びデコードを促進するために、エンコード、FFTサイズ等に関する情報を含む、各フレームのペイロードコンテンツのフォーマット設定に関する情報を、受信器に供給する必要がある。このフォーマット設定情報を受信器へと通信するために使用できる、多様な方法が存在する。例えばペイロードコンテンツ記述は、図2に示す非ペイロード領域のうちの1つの中の各フレーム内で信号送信してよい。あるいはペイロードコンテンツ構造が、フレーム毎よりもゆっくりと変化する場合、ペイロードコンテンツ記述を必要に応じて信号送信してよい。
フレーム内の別個のPPDCHの数
各PPDCHに関して:
当該PPDCHに配分される物理リソース。これは、当該PPDCHに配分されるOFDMシンボルの数、及び当該PPDCHにどの特定のシンボルが配分されるかを含んでよい;
FFTサイズ;
サイクリックプレフィクス長
フレーム内のPSDCHの数
各PSDCHに関して:
当該PSDCHに関連するサービス(このサービスは、ある特定のPSDCHが属するデータストリームフローとして考えることができる。例えばある特定のテレビプログラムを、ある特定のサービスであると考えてよい);
当該PSDCHに配分される物理リソース;
当該PSDCHのために使用される変調;
伝送ブロックサイズ(バイト)
ド領域を(例えば放送ゲートウェイから)受信するか又は生成してよい。図示されている実施形態では、上記ペイロード領域は、それぞれ複数の直交周波数分割多重(OFDM)シンボルを含む複数のパーティションを含む。図示されている実施形態では、異なるパーティションはそれぞれ、各パーティション中のOFDMシンボルに関して異なる周波数変換サイズを有する。
上記ユーザデバイスが割り当てられたパーティションからOFDMシンボルを抽出できる。OFDMシンボルをデコードしてデジタル情報信号を得て、次にこれらをユーザに対して表示するか、又はその他の方法で出力する。(基地局は、各ユーザデバイス又は各タイプのユーザデバイスに、上記ユーザデバイスが割り当てられるパーティションを信号送信してよい。基地局はまた、各パーティションにおいて搬送されるサービスのタイプも信号送信してよい。)
デジタルビデオ放送‐第2世代地上DVB‐T2は、混合型スーパフレーム(SF)構造を実現できる機構として、FutureExtensionFrame(FEF)を含む。DVBによると、上記混合型スーパフレームは、同一のネットワークに、同一の周波数帯域内で、それぞれ最適化された波形を有する固定型及び移動体TVサービスの両方を送信させることができる(即ちT2及びFFTフレームの時間セグメント化された送信)。
FEFに対するT2フレームの比は固定され、SF内で反復される;
SFはT2フレームで開始され、またFEFで終了するべきである;
2つの連続するFEFを有することはできない。
いくつかの実施形態では、各モードにおける各構成、即ちFFTサイズ、CP期間及びペイロード範囲に基づいて、FFTモード(及び各パーティション)間で配分された伝送リソースの比を統計的に決定する;
いくつかの実施形態では、フレームの始点又は終点において挿入されるFFTモードに対する制約は存在しない;
いくつかの実施形態では、FFTモードは、統計多重化された構成を満たすために必要なものとして、連続的に繰り返される。
い。
Claims (19)
- 1つ以上の処理要素を備える装置であって、前記処理要素は:
無線ラジオを介して、放送無線データの伝送フレームを受信することであって、前記伝送フレームは、
複数の部分であって、前記複数の部分のうちの異なる部分が、ビデオコンテンツの異なるタイプをエンコードする、前記複数の部分と、
前記異なる部分によってエンコードされる前記ビデオコンテンツの異なるタイプを示す制御データと、
を含む、前記受信することと、
前記制御データ、及び、前記装置が固定デバイスであるか移動体デバイスであるか、に基づいて、前記複数の部分のうちの1つ以上の部分を選択することと、
前記選択した1つ以上の部分をデコードして、前記選択された1つ以上の部分におけるシンボルによって表されるデータを決定することと、
を行うように構成されている、前記装置。 - 前記伝送フレームの前記複数の部分のうちの1つ以上が時分割多重化されている、請求項1に記載の装置。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるビデオ品質レベルを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるプログラミングコンテンツを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるビデオエンコード技術を使用する、請求項1に記載の装置。
- 前記伝送フレームの前記複数の部分のうちの1つ以上が、異なる周波数変換サイズを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記制御データがトランスポート層で指定される、請求項1に記載の装置。
- 前記装置が、前記装置の現在の動作状態に基づいて、前記装置が固定デバイスであるか移動体デバイスであるかを判断するように構成される、請求項1に記載の装置。
- コンピュータシステムによって、無線放送伝送用の伝送フレームのためのデータを受信または生成することであって、前記データは、
複数の部分であって、前記複数の部分のうちの異なる部分は、ビデオコンテンツの異なるタイプをエンコードする、前記複数の部分と、
前記異なる部分によってエンコードされる前記ビデオコンテンツの異なるタイプを示す制御データと、
を含む、前記受信または生成することと、
前記コンピュータシステムによって、前記伝送フレームを無線で送信させることと、
を備える方法。 - 前記伝送フレームの前記部分のうちの1つ以上が、時分割多重化されている、請求項9に記載の方法。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるビデオ品質レベルを有する、請求項9に記載の方法。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるビデオエンコード技術を使用する、請求項9に記載の方法。
- 前記伝送フレームの前記複数の部分のうちの1つ以上が、それぞれ固定受信機及び移動体受信機を標的とする異なる周波数変換サイズを有する、請求項9に記載の方法。
- 前記制御データがトランスポート層で指定される、請求項9に記載の方法。
- 動作を実行するために電子デバイスによって実行可能な命令を格納するコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記動作は、
無線ラジオを介して、放送無線データの伝送フレームを受信することであって、前記伝送フレームは、
複数の部分であって、前記複数の部分のうちの異なる部分が、ビデオコンテンツの異なるタイプをエンコードする、前記複数の部分と、
前記異なる部分によってエンコードされる前記ビデオコンテンツの異なるタイプを示す制御データと、
を含む、前記受信することと、
前記制御データ、及び、前記装置が固定デバイスであるか移動体デバイスであるか、に基づいて、前記複数の部分のうちの1つ以上の部分を選択することと、
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるビデオ品質レベルを有する、請求項15に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるプログラミングコンテンツを含む、請求項15に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記異なる部分によってエンコードされるビデオコンテンツの前記タイプのうちの1つ以上が、異なるビデオエンコード技術を使用する、請求項15に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記伝送フレームの前記複数の部分のうちの1つ以上が、異なる周波数変換サイズを有する、請求項15に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
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Related Parent Applications (1)
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