JP5403833B2 - 放送マルチキャストモード - Google Patents

Description

本発明は一般的には通信技術の分野に関し、より詳細には、通信システムで使用するための放送／マルチキャストモードに関する。

高レートパケットデータ（ＨＲＰＤ）は、高速符号分割マルチアクセス（ＣＤＭＡ）に基づく無線データ技術である１×１ＥＶ−ＤＯとも一般に称される。このＨＲＰＤの包括的な説明は、通信工業協会の中間規格ドキュメント＃ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−８５６「ＣＤＭＡ２０００の高レートパケットデータ無線インターフェース仕様」委員会、ＴＲ４５．４、２０００年１１月１日に記載されている。

図１は、提案書＃Ｃ３０−２００４０６０７−０６０「ＨＲＰＤのための強化された放送−マルチキャスト」３ＧＰＰ２のフィラデルフィア会議、２００４年６月に従った従来の直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）に基づく強化された放送マルチキャスト（ＥＢＭ）モードを示す。図１に示されるように、送信フォーマットの構造はＯＦＤＭおよび符号分割マルチアクセス（ＣＤＭＡ）送信の双方を使用している。メディアムアクセス制御（ＭＡＣ）部分１０４、１０８、１１４、１１８およびパイロット部分１０６および１１６はＣＤＭＡを使って送信されるが、一方、ＯＦＤＭデータ部分１０２、１１０および１２０は、ＯＦＤＭを使って送信される。図１の送信フォーマットの１つの問題は、このフォーマットが図２に示される現在のＨＲＰＤ送信方式とバックワード互換性がないことである。ＯＦＤＭは、現在、ＨＲＰＤチャンネルによって使用されていないので、ＨＲＰＤチャンネルは図１の送信フォーマットのＯＦＤＭ変調された部分とバックワード互換性がない。

放送マルチキャストデータはすべてのシステムユーザーに一斉送信され、図１に示されるフォーマットを使用する通信システム内の異なるセル／セクターから同じ情報を送信することも可能である。このような状況において、長符号拡散を行うＣＤＭＡを使用すると、異なるセル／セクターから受信された全く同じ信号が互いに干渉しあい、これら信号は、例えばレーキ（ｒａｋｅ）受信機を使用して互いにコヒーレントに組み合わされることがある。しかしながら、ＨＲＰＤを送信するには受信機に等化器を設けなければならない。この場合、等化器の長さは極めて長く（〜５０タップに）なり得るので、異なるセル／セクターによって送信される同じデータを効率的に組み合わせることは困難である。異なるセル／セクターから来るデータは、異なるセル／セクターに依存する特定の拡散符号によって変調されているので、１回の運用で効率的に組み合わせを行うことはできない。行い得る準最適組み合わせ方式は、すべての等化器からの結果として行われるソフト判断を組み合わせる前に、各セクターから受信された信号に対し、別個の等化を実行することである。このような組み合わせ方法は、実際には実現可能であるが、特に高周波の選択可能なチャンネル内で準最適組み合わせおよび等化に起因する性能の低下が大きい。

現在の放送マルチキャストシステム（ＢＣＭＳ）は、パイロットフィールドおよびデータフィールドに対し、セクターに依存する長符号拡散を適用している。これによって多数の問題が生じる。高周波選択チャンネル（例えばペデストリアンＢチャンネル）では、性能を高めるためにレーキ（ｒａｋｅ）受信機の代替物として等化器を使用できる。この場合、セクター間のソフトの組み合わせを行う前に、性能ごとに等化を実施する。ほとんどの等化器は、その等化器のタップを連結するか、またはチャンネル推定を行うために、良好な性能を得るための十分高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）トレーニングを必要とする。不幸なことに、より強力な主要セクターからの干渉に起因して、第２セクターに対するＳＮＲは、極めて小さいので、このことは可能ではない。更にセクター依存データおよびパイロット拡散に起因し、すべてのセクターにわたって加算された全チャンネルのワンショットの等化を達成することはできない。

ＯＦＤＭの場合、（長符号を用いることなく）異なるセル／セクターから全く同じ情報を送信するので、異なるセル／セクターから受信された信号は、マルチパス伝搬遅延を受けた信号のように見える。従って、周波数ドメイン等化を実行する前に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を使って受信機で効率的にすべての異なるマルチパス／信号を組み合わせることができる。このような方法は、一般にシステム内の異なる基地局からの期待される伝搬遅延時間よりも長い長さを有する周期的プリフィックス（ＣＰ）を一般に使用する。従って、単一基地局のためのチャンネル拡散がかなり短くなる（例えばビーキュラーＢチャンネル内で１５μ秒よりも短くなる）と予想されても、図１の送信フォーマットと共に極めて長いＣＰ（例えば約６５μ秒を必要とする８０分のサンプル）が使用される。周期的プリフィックスの挿入に起因し、スペクトル効率がある程度低下する。しかしながら、このレートの低下は、組み合わせを使用することによるスループットの利得によって相殺される。

図２に示されるように、ＣＤＭＡを使って送信されるＨＲＰＤのための現在の送信フォーマットは、データ（トラヒックデータ）２０２、ＭＡＣ２０４、パイロット２０６、ＭＡＣ２０８を含み、その後にデータ２１０、データ２１２、ＭＡＣ２１４、パイロット２１６、ＭＡＣ２１８およびデータ２２０が続く。ＯＦＤＭは異なる基地局から送信された信号の正確なレプリカのジョイント組み合わせおよび等化の極めて効率的な方法を可能にするが、いくつかの問題、例えば図２に示されるＨＲＰＤのために現在使用されるすべてのＣＤＭＡ送信フォーマットとバックワード互換性がないことも生じる。

ＨＲＰＤ用の強化された放送／マルチキャストモード（ＥＢＭ）のための従来技術のチャンネルの構造を明らかにした図である。 ＨＲＰＤ送信フォーマットの従来技術の図を示す。 本発明の一実施例に係わる、ＣＤＭＡ−ＣＰに基づく放送／マルチキャスト送信フォーマットを示す。 本発明の一実施例に係わる周期的プリフィックスの配置を示す。 本発明の別の実施例に係わる別の周期的プリフィックスの配置を示す。 本発明の一実施例に係わる受信機のブロック図を示す。 本発明の一実施例に係わる通信システムを示す。 本発明の別の実施例に係わる送信フォーマットを示す。 本発明の別の実施例に係わる別の送信フォーマットを示す。 本発明の別の実施例に係わる送信フォーマットを示す。 本発明の一実施例に係わる放送／マルチキャスト送信信号の受信を明らかにしたフローチャートを示す。

この説明では、本発明の放送マルチキャストモードの一実施例を示すためにＨＲＰＤシステムを使用する。このモードはどの無線規格でも使用でき、ＨＲＰＤシステムだけに使用が限定されるわけではないことに留意されたい。
図３にはＨＲＰＤだけでなく、他の放送／マルチキャスト通信システムにも対応する放送／マルチキャストデータを送信するための送信フォーマットが示されている。開示されている方法は、通信システム内の異なるセクター／セルから受信された信号を効率的に組み合わせるものである。本発明の一実施例によれば、システム内の異なるセクター／セルから同一の放送／マルチキャストデータが送信されるごとに、本発明は放送／マルチキャストデータに周期プリフィックス（ＣＰ）を挿入する。このＣＰはデータの双方の側に添付、プリペンドまた追加することができる。本発明の一実施例は、送信のこの部分のためにセル／セクター固有の長符号拡散を除く。これとは異なり、通信システム内の異なるセクター／セルから同一の放送／マルチキャストコンテンツを送信するとき、コンテンツに依存する長符号拡散を用いてデータを他のコンテンツから区別できる。図３に示されているフォーマットでは、トラヒックデータ３０２、３１０、３１２および３２０の前後にＣＰが追加される。フォーマットはＭＡＣ３０４、３１４、パイロット３０６、３１６およびＭＡＣ３０８、３１８も含む。図３に示されるように、本発明の１つの特徴によれば、トラヒックデータ部分３０２、３１２および３２０は、長符号拡散を使用しないトラヒックデータの前後に追加されるＣＰを含む。トラヒックパケット３０２、３１０および３２０に１つ以上のＣＰを添付することにより、通信システムは現在のＨＲＰＤシステムのバックワード互換性を維持でき、一方、システム内の異なるセクター／セルから受信される同じ信号の効率的な組み合わせを可能にする。

本発明の一実施例によれば、システム内の異なるセクター／セルから同一の放送／マルチキャストデータが送信されるたびに、図３に示されるように、放送／マルチキャストデータにＣＰが添付される。これらＣＰはデータにプリペンドおよび添付することもできるし、また、図４に示されるようにデータ４０２だけにＣＰ４０４を添付することもできるし、または図５に示されるように、データ５０４にＣＰ５０２をプリペンドすることもできる。行うことができるその他のことは、ＣＰおよびトラヒックデータの送信中に長符号拡散を除くことである。

本発明の実施例に従い、図３に示されるように、ＣＤＭＡ＋ＣＰに基づく送信と称される方式を使用する利点は、このＣＤＭＡ＋ＣＰ方式によって、受信機で最適な組み合わせおよび等化が容易となることである。すなわち同じコンテンツを送信するすべてのセクターからの複合的な長いチャンネルの組み合わせおよび等化を、図６に示されるような受信機アーキテクチャを使用する比較的低い複雑さにて、効率的に実行できる。これについては、後に説明する。送信機はまだＣＤＭＡ送信を使用しているので、説明するＣＤＭＡ＋ＣＰ方法を使用することによって、現在のＨＲＰＤおよび他のタイプの放送／マルチキャストシステムとのバックワード互換性も可能となる。送信機でＣＰの追加ブロックを追加しなければならないので、送信機からセル／セクター固有の長符号拡散を除くことができ、ＣＰを追加する他に、送信機の信号内でその他の変更をすることは不要である。

本発明のＣＤＭＡ＋ＣＰ方式を使用するとき、ＣＤＭＡを使用するので、他のタイプの受信機を使用できる。例えば従来のレーキ（ｒａｋｅ）受信機または等化器を使用できる。異なるセル／セクターからの同一の放送／マルチキャスト信号を効率的に組み合わせることができるより高度な受信機が求められている場合、図６に示されるような高速フーリエ変換（ＦＦＴ）／逆高速フーリエ（ＩＦＦＴ）受信機６００により異なるセクター／セル間で組み合わされたチャンネルからの結果として生じる長いチャンネル応答の、複雑度の低い組み合わせおよび等化が可能となる。このことは、ＣＰを挿入することによって可能となる。ＦＦＴブロック６０２は受信された信号に対してＦＦＴを実行し、周波数ドメインの等化器６０４に変換された信号を提供する。使用できる等化アルゴリズムの例として、リニアアルゴリズム、判断フィードバックアルゴリズムおよび最尤アルゴリズムを挙げることができるが、これらだけに限定されない。次に、逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）は、正規化された信号に対してＩＦＦＴを実行する。最後に、直交位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）／１６直交振幅変調（ＱＡＭ）復調器６０８（ＱＰＳＫ／１６ＱＡＭ）により信号の復調が実行される。

次に図７を参照すると、ここには本発明の一実施例に係わる通信システムが示されている。通信システム７００は、複数のセルサイト７０２〜７０６を含むセルラーシステムを含むことができ、セルサイトの各々はメッセージを放送／マルチキャストできる。システム内の異なるセクター内に１つ以上のセルサイトを配置できる。システム７００内では複数の携帯電話７０８および７１０が作動する。携帯電話７０８、７１０を含む通信システム７００は、本発明のＣＤＭＡ＋ＣＰ方式を使用し、現在のＣＤＭＡシステムとバックワード互換性があるＨＲＰＤのための強化された放送マルチキャストモードを可能にする。

本発明の別の実施例では、放送／マルチキャストメッセージのためのデータフィールド内にパイロットシンボルを挿入する。これらパイロットシンボルは符号ドメイン（ＣＤ）または時間ドメイン（ＴＤ）多重化できる。符号ドメインまたは時間ドメイン内のパイロットシンボルの位置は任意でもよいし、または異なる基準に基づき最適にすることができる。これまで説明したＣＰの他に、パイロットシンボルを追加することもできるし、またはＣＰを使用することなく、パイロットシンボルだけを使用することもできる。図８には、前に示したデータフィールド３０２のようなデータフィールドが示されているが、図８ではデータ８０２およびＣＰ８０４にパイロット８０６が追加されている。パイロット８０６は、ＴＤパイロットを含むことができ、このパイロットはデータフィールドの終了部に追加された状態に示されているが、ＴＤパイロット８０６はデータフィールドの開始部に導入することもできる。図８に示されている例では、パイロットはＮｐ符号を有するＴＤパイロット８０６とすることができ、ＣＰはＮｃ個のチップを有することができ、データフィールドは例えば４００個のチップを有することができ、図８に示された全データフィールドは４００＋Ｎｃ＋Ｎｐ個のチップを含むＣＤＭＡ変調されたデータフィールドとすることができる。データフィールドにはパイロットシンボルが挿入されるので、パイロットはコンテンツに依存する長い拡散符号を使用しても拡散される。これらパイロットシンボルによって、（多数のセクターからの）複合放送／マルチキャストチャンネルの簡単（ワンショットの）かつ効率的な推定が可能となる。

図９において、ＣＰを使用することなくデータ９０２にＴＤパイロット９０４が追加される別の実施例が示されている。図９に示された例では、長符号拡散を使用することなく、データ９０２が送信される。図１０では、データ１００４（（１６−Ｍの符号を有するＣＤＭＡ変調されたデータ）に（例えばＭ個の符号を有する）符号分割パイロット１００２が追加された別の実施例が示されている。説明したようなパイロットを使用することにより、通信システムによって送られた放送またはマルチキャスト送信信号を受信する受信機において組み合わせおよび等化が容易となる。すべてのセル／セクターからの複合長チャンネルの組み合わせおよび等化は、これまで説明したＦＦＴ／ＩＦＦＴ受信機のアーキテクチャまたはその他の受信機アーキテクチャを使用して効率的に達成できる。これまで説明したように、データにパイロット信号を追加すると、パイロットチップが知られ、受信機による等化中にエッジ効果を除くのにこれらパイロットチップを利用できる。

図１１において、放送／マルチキャスト送信をどのように受信するかを明らかにしたフローチャートが示されている。ステップ１１０２にて、送信パケットの残りからデータフィールドを抽出し、ステップ１１０４にて、データからパケットを抽出し、チャンネル推定を実行する。ステップ１１０６にて、データフィールドの送信時にＣＰが使用されている場合、このＣＰを除去する。

以上で本発明の好ましい実施例について図示し、説明したが、本発明はこれら実施例だけに限定されるものではないことが明らかとなろう。当業者には、特許請求の範囲に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、多数の変形、変更、置換および均等物が明らかとなろう。これまで説明した３ＧＰＰ高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）システムを除く他のシステムでも、放送／マルチキャストのためのコンテンツに依存した拡散を行うＣＤＭＡ＋ＣＰ送信の概念を実施できる。

Claims (15)

1. 通信システムにおいて放送／マルチキャスト送信信号を送信するための方法であって、
   前記放送／マルチキャスト送信信号を送信するステップを含み、
   前記放送／マルチキャスト送信信号がデータ部分及び非データ部分を含み、前記非データ部分には、前記非データ部分の長符号拡散が存在し、前記データ部分の長符号拡散が存在しない、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   ａ）前記データ部分に周期的プリフィックスを添付する、ｂ）前記データ部分に前記周期的プリフィックスをプリペンドする、または、ｃ）前記データ部分に前記周期的プリフィックスを添付し、プリペンドする、ステップを更に含む、方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、
   前記長符号拡散がセル／セクター固有の長符号拡散である、方法。
4. 請求項１又は２に記載の方法であって、
   前記長符号拡散がコンテンツに依存する長符号拡散である、方法。
5. 請求項１〜３のうちのいずれかに記載の方法であって、
   前記通信システムが高レートパケットデータ（ＨＲＰＤ）通信システムである、方法。
6. 通信システムであって、
   複数のセルサイトを備え、
   前記複数のセルサイトにより放送／マルチキャストメッセージが送信されるときに、送信される前記メッセージが、前記複数のセルサイト中のデータに対して共通の長符号拡散方式で拡散されたデータ部分と前記複数のセルサイトの各々に特有の長符号で拡散された非データ部分とを含む、通信システム。
7. 請求項６に記載の通信システムであって、
   周期的プリフィックスが、ａ）前記データ部分に添付される、ｂ）前記データ部分にプリペンドされる、または、ｃ）前記データ部分に添付され、プリペンドされる、通信システム。
8. 請求項６又は７に記載の通信システムであって、
   コンテンツ依存の符号拡散を使って前記データ部分が送信される、通信システム。
9. 請求項６又は７に記載の通信システムであって、
   前記通信システムが、高レートパケットデータ（ＨＲＰＤ）システムを含む、通信システム。
10. 複数のセルサイトを含む通信システムにおいて放送／マルチキャスト送信信号を送信するための方法であって、
    前記複数のセルサイトにより放送／マルチキャスト送信信号を送信する前に、データフィールドにパイロット記号及びデータ部分を付加するステップと、
    前記放送／マルチキャスト送信信号の前記データ部分及び非データ部分を送信するステップであって、前記非データ部分がセル／セクターに依存する固有の拡散符号で変調されており、前記データ部分がセル／セクターに依存する固有の拡散符号で変調されていない、前記送信ステップと、
    を含む、送信方法。
11. 請求項１０に記載の方法であって、
    前記データフィールドに対し、コンテンツに依存する長符号拡散を実行するステップを更に含む、方法。
12. 請求項１０又は１１に記載の方法であって、
    放送／マルチキャスト送信信号を送信する前に、前記データフィールドに周期的プリフィックスを付加するステップを更に含む、方法。
13. 請求項３又は１２に記載の方法であって、
    前記データ部分と前記周期的プリフィックスが、セル／セクター固有の長符号拡散を使用することなしに送信される、方法。
14. 請求項７に記載の通信システムであって、
    前記データ部分と前記周期的プリフィックスが、セル／セクター固有の長符号拡散を使用することなしに送信される、通信システム。
15. 請求項１０又は１１に記載の方法であって、
    前記パイロット記号が、時間ドメインパイロットとコードドメインパイロットの中から選択される、方法。

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