JP4820935B2 - 副搬送波の適応制御のための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、概してインタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）通信システムにおける副搬送波の数の適応制御に関する。

将来の無線通信システムは種々のアクセス技術を使用して広範囲なサービスを提供するであろう。このようなシステムは、多くの場合、次世代移動通信（Ｂ３Ｇ）システムとして説明され、異機種ネットワークアクセス、通信サービス、ユーザ装置及びモビリティサービスに対するサポートを含む。現代のネットワークは、その相互接続性及びトランスポート機能においてますます多様化しており、Ｂ３Ｇシステムはさらに大きな多様性を管理できる必要がある。したがって、Ｂ３Ｇシステムは、ほとんどすべての装置がネットワーク化され、ほとんどすべてのネットワークエンティティが可動性である環境において動作する必要がある場合がある。

Ｂ３Ｇシステムは、まず現在の技術にまつわる多くの不利な点を克服する必要がある。例えば、大部分の無線モバイル通信システムでは、大きな周波数バンドがシステム全体に割り当てられている。該割り当てられた周波数バンドは、次に、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）及び符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）等の多元接続技法を使用する複数のユーザによって共用される。ＦＤＭＡシステムとＣＤＭＡシステムの両方とも、一人のユーザにより幅広い周波数バンドを割り当てることによってさらに大きな周波数ダイバーシティ利得が得られる周波数選択伝搬環境で動作する。しかしながら、ＦＤＭＡシステムは低速ユーザに狭周波数帯域を割り当てるため、これらのユーザが周波数ダイバーシティ利得を使用することはできない。ＣＤＭＡシステムは大きな周波数ダイバーシティ利得を提供するが、多元アクセス干渉（ＭＡＩ）を被る。したがって、複数のユーザの中で周波数ダイバーシティ利得と直交性の両方を提供する新規のＢ３Ｇ多元接続方式が望ましい。

１つのＢ３Ｇ候補技術はインタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）である。ＩＦＤＭＡは、スペクトル拡散技法を使用する直交多元接続の方式である。システムに割り当てられる周波数バンドは副搬送波に分割され、副搬送波の異なるセットが各ユーザに割り当てられる。ＩＦＤＭＡはユーザ間で直交性を維持する一方、ユーザに複数の副搬送波を割り当てることによって周波数ダイバーシティ利得を提供する。

ＩＦＤＭＡシステムでは、移動局は、基地局が多くの副搬送波を活性化することを要求する。次に該基地局は該要求された副搬送波の数に基づいて該移動局のために多くの副搬送波を活性化する。一般的には、複数の移動局がこのような活性化を要求するため、副搬送波の複数のセットが同時に活性化される。しかしながら、必ずしもすべての可能な副搬送波が活性化されるわけではない。これはシステム帯域幅と副搬送波のスペーシングが一般的には一定である、つまり、最大数の副搬送波も一定であるためである。したがって、要求された副搬送波の総数が副搬送波の最大数より小さいときには、基地局はすべての副搬送波を活性化する必要はない。しかし、すべての副搬送波が活性化されないとき、ＩＦＤＭＡシステムは必ずしも完全な周波数ダイバーシティ利得を得ることはできず、次善の性能を生じさせる。

本発明が容易に理解され、実際に効果を上げるために、ここで、同じ参照番号が別々の図を通して同一の、または機能上類似した要素を参照する、添付した図に関して図解されるような例示的な実施形態が参照される。詳しく後述される説明とともに図は本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成し、該実施形態をさらに図解し、多様な原理と優位点を本発明に従って説明するのに役立つ。

当業者は、図中の要素が簡単にするために、及び明確にするために描かれており、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことを理解する。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解を高めるのに役立てるために他の要素に関して誇張されてよい。

本発明に従っている詳細な実施形態を説明する前に、実施形態がおもに、インタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）通信システムにおける副搬送波の数の適応制御に関連する方法ステップと装置構成要素の組み合わせにあることに気付くべきである。したがって、装置構成要素と方法ステップは、適切な場合には図面中で従来の記号によって表現され、本書の説明を利用できる当業者に容易に明らかになる詳細で開示を分かりにくくすることのないように、本発明の実施形態を理解することに関連するそれらの特定の詳細だけを示す。

本文書では、第１の、及び第２の、上部と下部等の関係語は、このようなエンティティまたはアクションの間のこのような実際の関係性または順序を必要とする、あるいは暗示することなく、あるエンティティまたはアクションを別のエンティティまたはアクションと区別するためだけに使用されてよい。用語、「備える」、「備えている」またはその他の活用は非独占包含を対象とすることを目的とし、その結果要素のリストを備えるプロセス、方法、商品、または装置はそれらの要素だけを含むのではなく、明示的に示されたり、このようなプロセス、方法、製品、または装置に固有ではない他の要素を含んでよい。「ある・・・を備える」が前に付く要素は、さらに多くの制約なしに、要素を備えるプロセス、方法、商品または装置において追加の同一の要素の存在を排除しない。

ＩＦＤＭＡは、ＦＤＭＡ技法を利用することによって複数のユーザの中で区別するスペクトル拡散多元接続方式である。ＩＦＤＭＡは既定の周波数バンドを複数の副搬送波に分割し、副搬送波の一部を各ユーザに割り当てる。そのプロセスはＩＦＤＭＡ変調方式と復調方式を使用して実行される。

図１を参照すると、従来の技術によるＩＦＤＭＡ変調器１００の概略図がある。送信されたビットシーケンスは、まず入力ポート１０５の中に入れられる。Ｉ−Ｑ変調器１１０は、次に、ＩＱ配列の上にビットシーケンスをマッピングすることによってＩ−Ｑ変調を実行する。当業者は、それが四位相偏移変調（ＱＰＳＫ）、Ｍ次（Ｍ−ａｒｙ）直交振幅変調（ＭＱＡＭ）等の多様な周知の変調方式によって実行できることを認識しているので、Ｉ−Ｑ変調の詳細は本書には示されない。ブロック中継器１１５が、ブロック反復動作によって、変調されたシンボルシーケンスをチップシーケンスに変換する。次にガードインターバル（ＧＩ）加算器１２０がガードインターバルを挿入する。次に、乗算器１２５が反復されたチップをユーザ依存周波数変位ベクトルｓ^ｉ _ｌで乗算する。最後に、ベースバンド信号が出力ポート１３５から抽出される。

ブロック中継器１１５は圧縮中継器１４０と、ブロックインタリーバ１４５とを備える。圧縮中継器１４０は変調されたシンボルを指定数の反復されたチップに分割する。指定数の反復されたチップは繰り返し因数（ＲＦ）で示される。ブロックインタリーバ１４５は、Ｑ×ＲＦの行列で反復されたチップをインタリーブし、この場合Ｑは反復ブロックサイズである。インタリーブは、副搬送波の総数（Ｎ_ｓｕｂ）にも等しいＱとＲＦの積として定められるブロックサイズを作成する。ブロックインタリーブは行方向での書き込みと列方向での読み取りを使用して実行され、この場合行数と列数はそれぞれＱとＲＦに等しい。

ブロックインタリーブ後、ＧＩ加算器１２０はインタリーブするブロックの始めに、Ｑ×ＲＦチップから成るガードインターバルを挿入する。ガードインターバルは、インタリーブするブロックの中の最後のｖ個のチップで充填され、この場合ｖはチップ数として表されているガードインターバルである。ＩＦＤＭＡシステムでは、ガードインターバルでインタリーブされたブロックは１個のＩＦＤＭＡシンボル（ｖ＋Ｑ×ＲＦチップ）として送信される。

図２を参照すると、ＲＦ＝４及びｖ＝Ｑ＝４である従来の技術によるＩＦＤＭＡ変調プロセスの概略図がある。図２は、変調されたシンボルから反復されたチップへ、インタリーブされたチップへ、そして最終的にはＩＦＤＭＡシンボルへの変化を描いている。

再び図１を参照すると、乗算器１３０は、ユーザ依存周波数オフセットを提供するために、インタリーブされたチップシーケンスをユーザ依存周波数変位ベクトルｓ^ｉ _ｌで乗算する。チップｌについてのユーザｉのためのユーザ依存周波数変位ベクトルは、以下の式により示される。

但し、

である。φ（ｉ）は、副搬送波の中のユーザ依存周波数オフセットであり、ｓ^ｉ _ｌは時変位相ベクトルである。したがって、インタリーブされたチップシーケンスをｓ^ｉ _ｌで乗算すると、ユーザ依存周波数オフセットのある周波数シフトが提供される。次に周波数シフトされたチップシーケンスが出力ポート１３５から抽出される。

図３を参照すると、従来の技術によるＩＦＤＭＡ復調器３００の概略図がある。ＩＦＤＭＡシステムの受信されたベースバンド信号は最初に入力ポート３０５に入れられる。ＧＩ除去装置３１０はガードインターバルのｖ個のチップを除去し、除去されたＧＩチップをイコライザ３１５に入れる。イコライザ３１５はマルチパス干渉を軽減するために受信されたベースバンド信号を等化する。

等化は、以下の式に従って周波数応答とともに最小平均２乗誤差（ＭＭＳＥ）フィルタを使用することによって達成される。

但し、
Ｈ［ｎ］は搬送チャネルの周波数応答であり、
Ｓｘ［ｎ］はＩＦＤＭＡ信号の電力スペクトル密度であり、
Ｓｎ［ｎ］は加法性雑音の電力スペクトル密度である。

乗算器３２０は、ユーザ依存周波数オフセットを回復するために、ユーザ依存周波数変位ベクトルｓ^ｉ _ｌの共役で等化された信号を乗算する。次に、ブロックコンバイナ３２５が反復されたチップを結合し、変調されたシンボルを構成する。次にＩ−Ｑ復調器３３０が変調されたシンボルからビットシーケンスを抽出し、ビットシーケンスを出力ポート３３５に入れる。

ブロックコンバイナ３２５はブロックデインタリーバ３４０と、統合ダンパー３４５とを備える。ブロックインタリーバ３４０はＱ×ＲＦブロックデインタリーバを使用して位相回復チップシーケンスをデインタリーブする。統合ダンパー３４５はＲＦチップを統合してから、一度あらゆるＲＦチップをダンプする。

図４を参照すると、４人のユーザを含む従来の技術のＩＦＤＭＡ信号電力スペクトルの例を描くグラフがある。ＱとＲＦの両方とも４に設定されている。考えられる副搬送波数は、ＱとＲＦとの積で示され、各ユーザのアクティブ副搬送波数は０に等しい。ユーザ依存周波数変位ベクトルは周波数領域内の複数のユーザの間に直交性を与える。

ＩＦＤＭＡを使用するセルラーシステムでは、移動局は、基地局が多くの副搬送波を活性化することを要求する。次に、基地局は要求された数の副搬送波に基づいて移動局のために多くの副搬送波を活性化する。一般的には、複数の移動局は活性化を要求し、副搬送波の複数のセットが活性化される。しかしながら、前述されたように、すべての考えられる副搬送波は必ずしも活性化されるわけではない。したがって、従来の技術のＩＦＤＭＡシステムは完全な周波数ダイバーシティ利得を得ることはできない。

図５を参照すると、本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステム５００の概略図がある。完全な周波数ダイバーシティ利得を得るために、システム５００は必要数のアクティブな副搬送波の適応制御を実行する。システム５００は基地局５０５と、複数のユーザに割り当てられている複数の移動局５１０を含む（説明のために、図５にはただ１つの移動局５１０しか示されていない）。本発明の例示的な実施形態に従って、各ユーザに割り当てられるアクティブな副搬送波の数はアクティブな副搬送波の総数を増加し、好ましくは最大限にするために適応制御される。適応制御は、ユーザの数（Ｎ_ｕ）に基づいて、またはＮ_ｕと要求された副搬送波数（Ｗ）の両方に基づいて、繰り返し因数（ＲＦ）及び反復ブロックサイズ（Ｑ）を調整することによって実行される。送信されたデータの冗長性を調整するために拡散因子（ＳＦ）も制御される。アクティブ副搬送波の総数は、従来のＩＦＤＭＡシステムに比較して増加されるため、システム５００は増加され、潜在的に完全な周波数ダイバーシティ利得を取得する――従来の技術と比較して改善されたビット誤り率性能を生じさせる。

本発明の実施形態は、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）及び次世代（４Ｇ及びＢ３Ｇ）セルラーシステム等のブロードバンド無線通信システムに適用できる。本発明の実施形態は、ＩＦＤＭＡと拡散の組み合わせである可変拡散チップ繰り返し因数（ＶＳＣＲＦ）−ＣＤＭＡを使用する４Ｇアップリンクシステム及びスーパ３Ｇアップリンク方法等の状況にも適切である。

システム５００の基地局５００は、コントローラ５１５とＩＦＤＭＡ復調器５２０を含む。コントローラ５１５は、ＲＦパラメータ、Ｑパラメータ、及びＳＦパラメータを、移動局５１０内のＩＦＤＭＡ変調器５２５に、及びＩＦＤＭＡ復調器５２０の両方に提供する。ＩＦＤＭＡシステム５００がセルラーシステムのアップリンクに適用されると、ＩＦＤＭＡ復調器５２０とコントローラ５１５が基地局５０５に含まれてよい。このような状況では、ＲＦパラメータ、Ｑパラメータ及びＳＦパラメータは、移動局５１０の中のＩＦＤＡＭ変調器５２５に副搬送波を通して送信される。

図６を参照すると、図１に描かれているような従来の技術のＩＦＤＭＡ変調器１００の標準的な構成要素に対してスプレッダ６０５を追加することを示す、本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡ変調器５２５の構成要素の概略図がある。スプレッダ６０５は、入力６１０でＳＦパラメータをコントローラ５１５から受け取り、ＳＦ回繰り返しのために、Ｉ−Ｑ変調器１１０から変調されたシンボルを繰り返す。反復後、繰り返されたシンボルは、当業者に周知であるように、直交符号と擬似雑音（ＰＮ）符号のような拡散符号によって乗算される。図６には示されていないが、周波数領域に基づいた処理を用いてＩＦＤＭＡ変調器を実現することも可能であり、ブロック反復１１５は周波数領域の中にデータブロックを入れるためのＩＤＦＴで、残りの副搬送波入力をゼロに設定する一方で所望されているＩＦＤＭＡ副搬送波位置に周波数領域データをマッピングするためのマッパーで、及び時間領域に信号を変換し直すためのＤＦＴで置換される。

図７を参照すると、図３に描かれているような従来の技術のＩＦＤＭＡ復調器３００の標準的な構成要素に対してデスプレッダ７０５を追加することを示す、本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡ復調器５２０の構成要素の概略図がある。デスプレッダ７０５は入力７１０でコントローラ５１５からＳＦパラメータを受け取り、次に拡散符号でブロック結合されたチップを乗算する（ここでは、拡散は本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡ変調器５２５で実行された）。デスプレッダ７０５は、ブロック結合されたチップを、それらがＩ−Ｑ復調器３３０の中に入れられる前にブロックコンバイナ３２５から蓄積する。図７には示されていないが、図６における送信機について説明されたように、周波数領域に基づいた処理でＩＦＤＭＡ復調器を実現することも可能である。

本発明の実施形態に従って、アクティブサブキャリヤの数を少なくとも増加し、好ましくは最大限にするために、コントローラ５１５はＲＦとＱとを適応制御する。送信されたデータの冗長性も調整するためにＳＦも適応制御される。例えば、コントローラ５１５は、ある特定の移動局５１０が要求するよりも高いＱを指定する可能性があり、事実上、移動局５１０に過剰な帯域幅を割り当てる。その結果、コントローラ５１５は、その特定の移動局５１０から送信されるデータの冗長性を高めるためにＳＦを増加する。

以下は、本発明の２つの異なる実施形態による適応制御の２つの例の説明である。
例１
第１の例では、ＲＦとＱとはＮ_ｕだけに従って適応制御される。さらに、ＲＦとＱとの適応制御は、以下の目的に従って実行される。つまり、全ユーザの間の直交性が維持され、アクティブな副搬送波数が最大限にされる。ＳＦは、送信されたデータの冗長性を調整するためにも適応制御される。

副搬送波の総数は、ＲＦとＱとの積で示される。したがって、副搬送波（Ｎ_ｓｕｂ）の総数が一定であるとき、ＲＦとＱとの積も一定であり、Ｎ_ｓｕｂに等しい。さらにＲＦとＱとの両方とも整数である。本例１の第１のステップでは、前述された目的に合うＲＦとＱとのすべての組み合わせがあらかじめ定められている。また、各組み合わせは、以下の方程式によって定められる速度指数Ｉで名前を付けられる。

以下の表１は、Ｎ_ｓｕｂ＝５１２のケースでの考えられる組み合わせの例を示す。

本例の第２のステップでは、ＲＦとＱとの最適組み合わせが各ユーザに選択される。ＲＦとＱとの最適組み合わせは、全ユーザ間で直交性を維持する一方でアクティブな副搬送波の総数を最大限にする。全ユーザのためのＱの総計は、アクティブな副搬送波の総数を最大限にし、直交性を維持するためにＮ_ｓｕｂに同調される。

図８を参照すると、本例１によるシステム５００のユーザごとにＲＦとＱとの最適な組み合わせを選択するためのプロセス８００を描く流れ図がある。流れ図では、Ｉ_ｎはユーザｎのための速度指数を示す。ユーザのすべての速度指数はまず、以下の式に従ってステップ２０５で初期化される。

次にステップ８１０で、ユーザカウンタｎがゼロに設定される。次に、ステップ８１５では、Ｑ（Ｉ_ｎ）の総数がＮ_ｓｕｂに等しいかどうかが決定される。等しくない場合には、ステップ８２０で速度指数は１ユーザ分、減分され、プロセスは次に、Ｑ（Ｉ_ｎ）の合計がＮ_ｓｕｂに等しくなるまで繰り返す。最後にＲＦ（Ｉ_ｎ）とＱ（Ｉ_ｎ）がユーザｎに選択される。

一般的には、Ｑに等しいアクティブ副搬送波の数は要求された副搬送波の数より大きい。差異を補償するために、提案されているシステムに拡散が適用される。ユーザｎの拡散因数は以下の式によって決定される。

但し、ＳＦ（ｎ）とＷ（ｎ）は、それぞれ拡散因数とユーザｎのための要求されている副搬送波の数である。

例１の適応制御プロセスによって決定されるような４人の異なるユーザのＲＦ、Ｑ及びＳＦの例が表２に示されている。ここでは、ユーザ数は４に等しく、副搬送波の総数は５１２で固定されている。Ｑの合計はＮ_ｓｕｂに等しく、Ｑがすべてのユーザ全体で一定であるため、ＲＦもすべてのユーザ全体で一定である。

例２
第２の例では、ＲＦとＱとは、Ｎ_ｕとＷの両方に従って適応制御される。さらに、ＲＦとＱとの適応制御は以下の目的に従って実行される。つまり、全ユーザ間の直交性が維持され、アクティブな副搬送波の総数が最大限にされ、一人のユーザに割り当てられるアクティブな副搬送波の数がユーザによって要求される副搬送波の数に比例する。ＳＦも、送信されたデータの冗長性を調整するために適応制御される。

本例２は、第２のステップが変更される点を除き前記例１に類似している。ここでは、Ｑに等しい各ユーザのためのアクティブな副搬送波の数はユーザによって要求される副搬送波の要求された数に比例している。

図９を参照すると、本例２によるシステム５００のユーザごとにＲＦとＱとの最適組み合わせを選択するためのプロセス９００を描く流れ図がある。流れ図では、Ｉ_ｎはユーザｎの速度指数を示す。ユーザのすべての速度指数は、最初に以下の方程式に従ってステップ９０５で初期化される。

次に、ステップ９１０では、ユーザカウンタｎがゼロに設定される。ステップ９１５では、Ｑ（Ｉ_ｎ）の合計がＮ_ｓｕｂに等しいかどうかが決定される。等しくない場合、ステップ９２０では、速度指数は１ユーザ分、減分され、したがってプロセスは、Ｑ（Ｉ_ｎ）の合計がＮ_ｓｕｂに等しくなるまで繰り返す。最後に、ＲＦ（Ｉ_ｎ）とＱ（Ｉ_ｎ）がユーザｎのために選択される。

例２の適応制御プロセスによって決定されるような４人の異なるユーザのＲＦ、Ｑ、ＳＦの例が表３に示される。ここでは、再び、ユーザの数は４に等しく、副搬送波の総数は５１２で固定されている。ＱはＷに比例し、Ｑの合計はＮ_ｓｕｂに等しく、ＳＦは一定である。

以下は、従来の技術による従来のＩＦＤＭＡシステムを、本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステム５００と比較するシミュレーションされたブロック誤り率（ＢＬＥＲ）性能データである。参照のために、従来の技術のＤＳ−ＣＤＭＡシステムのＢＬＥＲ性能もシミュレーションされている。シミュレーションでは、副搬送波の総数とｖは、それぞれ５１２と６４に固定され、チップレートは３２．７６８Ｍｃｐｓに設定されていた。従来の技術のＩＦＤＭＡシステムでは、ＲＦ、ＳＦ及びＱは、ユーザ数に関係なくＲＦ＝６４、ＳＦ＝１、及びＱ＝８で固定されていた。ＤＳ−ＣＤＭＡシステムでは、ＲＦ、ＳＦ及びＱは、ユーザ数に関係なくＲＦ＝１、ＳＦ＝６４及びＱ＝５２２に固定されていた。本発明によるシステム５００の場合、選択されたユーザ数のためのＲＦ、ＳＦ及びＱの値は以下の表４に示されている。

シミュレーションでの変調はＱＰＳＫであり、ターボ符号化（Ｋ＝４、Ｒ_ｃ＝１／２及び２５６ビットのブロックサイズ）を使用する、及び順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号化が最大対数−マップ復号で使用された。シミュレーションで使用されたチャネルプロファイルは、１２経路の急激に衰えた搬送チャネル（４４２ｎｓ ＲＭＳ遅延）であった。

図１０と図１１を参照すると、シミュレーションの性能データを描くグラフがある。グラフはｘ軸に沿ったユーザ数、及びｙ軸に沿った必須情報ビットエネルギー対背景雑音密度が加えられた干渉比（Ｅｂ／Ｉｏ）を示している。図１０は１０％のＢＬＥＲでの必須Ｅｂ／ＩＯを示し、図１１は１％ＢＬＥＲでの必須Ｅｂ／Ｉｏを示す。Ｅｂはビットあたりエネルギーであり、Ｉｏは付加白色ガウス雑音によりモデル化されるセル間干渉の電力スペクトル密度である。当業者は、前述されたシミュレーションデータに基づき、本発明によるＩＦＤＭＡシステム５００が、ユーザ数に関係なく従来のＩＦＤＭＡシステムとＤＳ−ＣＤＭＡシステム両方でさらに優れた性能を提供することを認識するであろう。

本発明の別の実施形態に従って、ＦＥＣ符号化速度はＳＦを調整する代わりに調整されてよい。さらに詳しく後述されると、（例えばターボ符号化、畳み込み符号化等を使用して）ＦＥＣ符号化速度を調整すると、ＳＦを調整するのに類似した効果が提供される。

図１２を参照すると、Ｎ_ｕに基づいて符号化速度を調整する、本発明によるＩＦＤＭＡシステムの概略図がある。ＩＦＤＭＡシステム１２００は、前述されたＩＦＤＭＡシステム５００に類似しているが、追加の構成要素が描かれている。追加の構成要素は、移動局５１０でＦＥＣエンコーダ１２１０とＩＦＤＭＡ変調器５２５を備える信号プロセッサ１２０５を含む。やはり含まれているのは、基地局５０５でＦＥＣデコーダ１２２０とＩＦＤＭＡ復調器５２０を備える信号プロセッサ１２１５である。ＦＥＣエンコーダ１２１０とデコーダ１２２０は、ここではコントローラ５１５から提供されるＦＥＣ符号化速度パラメータＲの使用を説明するために描かれている。

ＦＥＣ符号化速度が図１２に示されているように調整されるとき、ＲＦパラメータとＱパラメータは、依然として前記例１または例２のどちらかに説明されているように決定できる。しかしながら、さらにユーザｎのためのＦＥＣ符号化速度は以下の式で決定され、

ここではＲ（ｎ）はユーザｎのＦＥＣ符号化速度である。

さまざまなユーザのＲＦパラメータ、Ｑパラメータ、及びＲパラメータの例は以下の表５に示されている。ここでは、ＲＦとＱとは前記例１に説明されているように決定され、Ｑはすべてのユーザ全体で一定である。

本発明のさらに別の実施形態に従って、ＳＦパラメータまたはＲパラメータのどちらかを調整する代わりに、変調順序が調整される。さらに詳しく後述されるように、（ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等を用いて）変調順序を調整しても、ＳＦを調整するのと類似した効果が得られる。一般的には、変調順序を調整することは、ＱがＷより小さいときに効果的である。

図１３を参照すると、Ｎ_ｕに基づいて変調順序を調整する本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステム１３００の概略図がある。ＩＦＤＭＡシステム１３００は前述されたＩＦＤＭＡシステム５００に類似しているが、コントローラ５１５はＳＦパラメータの代わりに変調順序パラメータＭを調整する。変調順序パラメータＭは次に、それぞれＩＦＤＭＡ変調器５２５とＩＦＤＭＡ復調器５２５のＩ−Ｑ変調器１１０とＩ−Ｑ復調器３３０の両方に提供される。

変調順序が図１３に示されるように調整されるとき、ＲＦパラメータとＱパラメータとは依然として前述の例１または例２のどちらかに説明されたように決定される。しかしながら、さらに、ユーザｎの変調順序Ｍは以下の式によって決定される。

この場合、Ｍ（ｎ）はユーザｎのための変調されたシンボルあたりのビット数（例えば、ＢＰＳＫの場合は１、ＱＰＳＫの場合は２、１６ＱＡＭの場合は４）である。

異なるユーザのためのＲＦパラメータ、Ｑパラメータ、及びＭパラメータの例は以下の表６に示されている。ここでは、ＲＦとＱとは、再び前記例１に説明されるように決定され、Ｑはすべてのユーザ全体で一定である。

要約する。図１４を参照すると、本発明の実施形態による副搬送波の適応制御のための方法１４００を描く流れ図がある。最初に、ステップ１４０５で、ＲＦとＱとの組み合わせがＲＦとＱとの考えられる組み合わせから選択される。組み合わせはＮ_ｕだけに基づいて、またはＮ_ｕとＷの両方に基づいてのどちらかで選択される。次に、ステップ１４１０では、ＳＦパラメータ、Ｒパラメータ、またはＭパラメータがＮ_ｕに基づいて決定される。ステップ１４１５では、制御信号が、例えばコントローラ５１５から、それぞれ移動局５１０と基地局５０５内の信号プロセッサ１２０５、１２１５に提供される。

本発明の優位点は、このようにして、すべての考えられる副搬送波が効率的に使用されない従来の技術の問題を克服することを含む。本発明により、ユーザ間で直交性を維持する一方で、可能限り多くの周波数ダイバーシティ利得を捕捉することが可能になる。その結果、周波数ダイバーシティ利得の増加によりビット誤り率性能が向上する。

本書に説明されている本発明の実施形態が、１台または複数の従来のプロセッサと、特定の非プロセッサ回路と連動して、本書に前記されているようなＩＦＤＭＡ通信システム５００内の多くの副搬送波の適応制御の機能のいくつか、大部分、またはすべてを実現するために１台または複数のプロセッサを制御する一意の記憶済みプログラム命令とから構成されてよいことが理解されるであろう。非プロセッサ回路は、無線受信機、無線送信機、信号ドライバ、クロック回路、電源回路、及びユーザ入力装置を含むが、これらに限定されない。このようにして、これらの機能は副搬送波の適応制御を実行するための方法のステップとして解釈される。代わりに、いくつかのまたはすべての機能は、記憶されているプログラム命令を有していない状態機械によって、あるいは各機能または機能の特定のいくつかの組み合わせがカスタム論理として実現される、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）内で実現できるであろう。言うまでもなく、２つの手法の組み合わせを使用できる。したがって、これらの機能のための方法及び手段が本書に説明されてきた。さらに、本書に開示されている概念及び原理によって誘導されるときに、おそらく、例えば使用可能な時間、現在の技術及び経済的な考慮によって動機付けられる多大な努力及び多くの設計選択肢にも関わらず、当業者が最小の実験でこのようなソフトウェア命令及びプログラム及びＩＣを容易に生成できるであろうことが期待される。

本明細書では、本発明の特定の実施形態が説明されてきた。しかしながら、当業者は以下の請求項に述べられるように本発明の範囲から逸脱することなく多様な変型及び変更を加えることができることを理解するであろう。したがって、本明細書及び図は、制限的な意味よりむしろ例証的に見なされるべきであり、すべてのこのような変型は本発明の範囲内に含まれることが意図される。利点、優位点、問題の解決策及び任意の利点、優位点、または解決策を発生させる、あるいはより顕著にするあらゆる要素は、請求項のどれかまたはすべての重大な、必要とされる、あるいは本質的な特長または要素として解釈されるべきではない。本発明は本明細書及びそれらの請求項のすべての同等物の係属中に為されるあらゆる補正を含む添付請求項によってのみ明示される。

従来の技術によるＩＦＤＭＡ変調器の概略図である。 従来の技術によるＩＦＤＭＡ変調プロセスの概略図である。 従来の技術によるＩＦＤＭＡ復調器の概略図である。 ４人のユーザを含む従来の技術のＩＦＤＭＡ信号電力スペクトルの例を描くグラフである。 本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステムの概略図である。 本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡ変調器の構成要素の概略図である。 本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡ復調器の構成要素の概略図である。 本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡの各ユーザのためにＲＦとＱとの最適組み合わせを選択するためのプロセスを描く流れ図である。 本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステムの各ユーザのためのＲＦとＱとの最適組み合わせを選択するためのプロセスを描く流れ図である。 多様な数のユーザのための１０％ ＢＬＥＲでの必須Ｅｂ／Ｉｏを示すシミュレーションされた比較性能データを描くグラフである。 多様な数のユーザのための１％ ＢＬＥＲでの必須Ｅｂ／Ｉｏを示すシミュレーションされた比較性能データを描くグラフである。 多くのユーザ（Ｎ_ｕ）に基づいて符号化速度を調整する本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステムの概略図である。 Ｎ_ｕに基づいて変調順序を調整する本発明の実施形態によるＩＦＤＭＡシステムの概略図である。 本発明の実施形態による副搬送波の適応制御のための方法を描く流れ図である。

Claims (18)

1. 副搬送波の適応制御のための方法であって、
   インタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）システムのユーザ数（Ｎ_ｕ）に基づいて、繰り返し因数（ＲＦ）と反復ブロックサイズ（Ｑ）との考えられる組み合わせから、ＲＦとＱとの組み合わせを選択することであって、
   Ｑのユーザ数分の合計が副搬送波の総数と一致するように、Ｑを決定する各ユーザの速度指数を選択的に調整することにより、前記ＲＦとＱとの組み合わせを選択すること、
   該Ｎ_ｕに基づいて、拡散因数（ＳＦ）、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号化速度（Ｒ）、または変調順序（Ｍ）を決定すること、
   該ＲＦとＱとに基づき、且つ該ＳＦ、Ｒ、またはＭに基づいて制御信号を提供すること、
   を備える方法。
2. 前記ＲＦとＱとの組み合わせを選択することは、Ｉ_ｎがユーザｎの速度指数を示し、Ｉ＝ｌｏｇ_２（Ｑ）であり、Ｎ_ｓｕｂが副搬送波の総数であるときに、以下の式、
   

   

   を使用すること含む、請求項１に記載の方法。
3. Ｗ（ｎ）がユーザｎの要求された副搬送波の数であり、Ｗ（ｎ）がユーザｎの要求された副搬送波の数であるときに、ユーザｎのＳＦが以下の式、
   

   

   によって決定される、請求項１に記載の方法。
4. Ｒ（ｎ）がユーザｎのためのＦＥＣ符号化速度であり、Ｗ（ｎ）がユーザｎの要求された副搬送波の数であるときに、ユーザｎの符号化速度Ｒが以下の式、
   

   

   によって決定される、請求項１に記載の方法。
5. Ｍ（ｎ）がユーザｎのための変調されたシンボルごとのビット数であり、Ｗ（ｎ）がユーザｎの要求された副搬送波の数であるときに、ユーザｎの変調順序Ｍが以下の式、
   

   

   によって決定される、請求項１に記載の方法。
6. ＲＦとＱとの該組み合わせが、Ｎ_ｕと、ＩＦＤＭＡシステムを使用して移動局によって要求される副搬送波の数（Ｗ（ｎ））の両方に基づいて選択される、請求項１に記載の方法。
7. Ｉ_ｎがユーザｎの速度指数を示し、Ｉ＝ｌｏｇ_２（Ｑ）であり、Ｎ_ｓｕｂが副搬送波の総数であるときに、ＲＦとＱとの該組み合わせが以下の公式、
   

   

   を使用して選択される、請求項６に記載の方法。
8. 該速度指数が、Ｑ（Ｉ_ｎ）の合計がＮ_ｓｕｂになるまで１ユーザ分、減分される、請求項７に記載の方法。
9. インタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）用の基地局であって、
   該基地局のユーザ数（Ｎ_ｕ）に基づいて繰り返し因数（ＲＦ）と反復ブロックサイズ（Ｑ）を提供するように適応され、該Ｎ_ｕに基づいて拡散因数（ＳＦ）、順方向誤り補正（ＦＥＣ）符号化速度（Ｒ）、または変調順序（Ｍ）を提供するようにも構成されたコントローラであって、
   Ｑのユーザ数分の合計が副搬送波の総数と一致するように、Ｑを決定する各ユーザの速度指数を選択的に調整することにより、ＲＦとＱとの組み合わせを選択する、前記コントローラと、
   アクティブな副搬送波の数を増加するために、該ＲＦとＱ、及びＳＦ、ＲまたはＭを該コントローラから受け取るように構成された信号プロセッサと、
   を備える基地局。
10. 該提供されたＲＦとＱ、及びＳＦ、ＲまたはＭが、該基地局から移動局内の信号プロセッサにサブチャネルを使用して送信される、請求項９に記載の基地局。
11. 前記コントローラは、Ｉ_ｎがユーザｎの速度指数を示し、Ｉ＝ｌｏｇ_２（Ｑ）であり、Ｎ_ｓｕｂが副搬送波の総数であるときに、以下の式、
    

    

    を使用して前記ＲＦとＱとの組み合わせを選択する、請求項９に記載の基地局。
12. Ｗ（ｎ）がユーザnの要求された副搬送波の数であるときに、ＳＦが以下の式、
    

    

    によって決定される、請求項１１に記載の基地局。
13. Ｒ（ｎ）がユーザｎの符号化速度であり、Ｗ（ｎ）がユーザｎの要求された副搬送波の数であるときに、符号化速度Ｒが以下の式、
    

    

    によって決定される、請求項１１に記載の基地局。
14. Ｍ（ｎ）がユーザｎの変調されたシンボルごとのビット数であり、Ｗ（ｎ）がユーザｎの要求された副搬送波の数であるときに、ユーザｎの変調順序Ｍが以下の式、
    

    

    によって決定される、請求項１１に記載の基地局。
15. 該ＲＦ及びＱが、Ｎ_ｕと、該基地局と無線通信中である移動局によって要求される副搬送波の数（Ｗ（ｎ））に基づいて選択される、請求項９に記載の基地局。
16. Ｉ_ｎがユーザｎの速度指数を示し、Ｉ＝ｌｏｇ_２（Ｑ）であり、Ｎ_ｓｕｂが副搬送波の総数であるときに、該ＲＦとＱとが以下の公式、
    

    

    を使用して選択される、請求項１５に記載の基地局。
17. 該速度指数が、Ｑ（Ｉ_ｎ）の合計がＮ_ｓｕｂになるまで１ユーザ分減分される、請求項１６に記載の方法。
18. 副搬送波の適応制御のためのインタリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）システムであって、
    該システムのユーザ数（Ｎ_ｕ）に基づいて、繰り返し因数（ＲＦ）と反復ブロックサイズ（Ｑ）の組み合わせを、ＲＦとＱとの考えられる組み合わせから選択するための手段であって、Ｑのユーザ数分の合計が副搬送波の総数と一致するように、Ｑを決定する各ユーザの速度指数を選択的に調整することにより、前記ＲＦとＱとの組み合わせを選択する前記手段と、
    該Ｎ_ｕに基づいて、拡散因数（ＳＦ）、順方向誤り訂正（ＦＥＣ）符号化速度（Ｒ）、または変調順序（Ｍ）を決定するための手段と、
    該ＲＦとＱとに基づいて、及び該ＳＦ、ＲまたはＭに基づいて信号プロセッサに制御信号を提供するための手段と、
    を備えるシステム。

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