(57)【要約】      （修正有）【課題】帯域要求のためのオーバーヘッドの量を低減する、ならびに同時に出される帯域要求が衝突することによって生じるレイテンシの増加を低減する。【解決手段】アップリンク帯域要求メッセージは、１またはそれ以上の加入者局から、帯域要求コンテンション・チャネル上で受信される。アップリンク帯域要求メッセージは、ランダムに選択されたディスジョイント・パイロット・パターンのパイロット・サブキャリアを、選択された直交シーケンスで変調することによって、加入者局により生成される。アップリンク帯域要求メッセージが首尾よく検出および復号されたとき、基地局は加入者局にアップリンク帯域を割り当てる。基地局は、ＳＤＭＡ技術を用いて、直交シーケンスに基づいてチャネル応答を決定し、アップリンク帯域要求メッセージを検出および復号する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域要求コンテンション・チャネル上で、加入者局から２またはそれ以上のタイル内で送信された直交シーケンスを受信する段階であって、前記２またはそれ以上のタイルのそれぞれは、時間−周波数ブロックを含む、段階と、
複数の前記直交シーケンスのそれぞれを、前記受信された直交シーケンスに適用することによって、１またはそれ以上の前記加入者局を検出する段階と、
から構成される帯域割当て方法であって、
基地局は、複数のアンテナを通して前記加入者局から前記直交シーケンスを受信し、かつ、衝突している２またはそれ以上の前記直交シーケンスを識別するために空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）技術を用いる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記直交シーケンスは、アップリンク・サブフレームの期間に前記加入者局によって送信され、
前記方法は、前記検出された加入者局に対応する直交コード、および、検出された各加入者局に対する複数のディスジョイント・パイロット・パターンの１つの割当てを、ダウンリンク・サブフレームにおいてブロードキャストする段階をさらに含み、各ディスジョイント・パイロット・パターンは、次のアップリンク・サブフレームにおいて、アップリンク帯域要求メッセージの検出された加入者局による後続の送信のために使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ディスジョイント・パイロット・パターンは、直交パイロット・サブキャリアおよび非直交データ・サブキャリアを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記加入者局の少なくともいくつかは、前記次のアップリンク・サブフレームにおいて、前記アップリンク帯域要求メッセージの送信のために前記非直交データ・サブキャリアを使用し、
前記方法は、
アップリンク帯域要求メッセージを、前記次のアップリンク・サブフレームにおいて、２またはそれ以上の前記加入者局から受信する段階と、
前記２またはそれ以上の加入者局によって送信された前記アップリンク帯域要求メッセージを分離するためにＳＤＭＡ技術を使用する段階と、
をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記検出された加入者局は、１またはそれ以上のアンテナを使用して、それらのアップリンク帯域要求メッセージを送信し、
前記基地局は、２またはそれ以上のアンテナで前記アップリンク帯域要求メッセージを受信する、
ことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記直交シーケンスは、前記加入者局によってランダムに選択され、
前記加入者局は、アップリンク帯域を要求するために、アップリンク・サブフレームの期間に２またはそれ以上のタイル内で、前記ランダムに選択された直交シーケンスを送信し、
各タイルは、前記帯域要求コンテンション・チャネルの時間−周波数ブロックを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記加入者局は、アップリンク帯域を要求するために、前記帯域要求コンテンション・チャネルを介して前記基地局に対して符号分割多重接合（ＣＤＭＡ）コードを送信することを差し控えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
帯域を加入者局に割り当てるための基地局において、前記基地局は、
帯域要求コンテンション・チャネルを介して２またはそれ以上のアンテナを通して、前記加入者局から２またはそれ以上のタイル内で送信された直交シーケンスを受信するための物理層回路であって、前記２またはそれ以上のタイルのそれぞれは時間−周波数ブロックを含む、物理層回路と、
前記複数の直交シーケンスのそれぞれを、前記受信された直交シーケンスに適用することによって、１またはそれ以上の前記加入者局を検出するための信号処理回路と、
から構成され、
前記信号処理回路は、衝突している２またはそれ以上の前記直交シーケンスを識別するために、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）技術を用いる、
ことを特徴とする基地局。
【請求項９】
前記直交シーケンスは、アップリンク・サブフレームの期間中に前記加入者局によって送信され、
前記基地局の前記物理層回路は、ダウンリンク・サブフレームにおいて、前記検出された加入者局に対応する直交コード、および、検出された加入者局のそれぞれに対する複数のディスジョイント・パイロット・パターンの１つの割り当てをブロードキャストするために形成され、各ディスジョイント・パイロット・パターンは、次のアップリンク・サブフレームにおいて、アップリンク帯域要求メッセージの検出された加入者局によって後続の送信のために使用される、
ことを特徴とする請求項８記載の基地局。
【請求項１０】
前記ディスジョイント・パイロット・パターンは、直交パイロット・サブキャリアおよび非直交データ・サブキャリアを含むことを特徴とする請求項９記載の基地局。
【請求項１１】
空間分割多重接続（ＳＤＭＡ）を使用してアップリンク帯域を割り当てる方法において、
１またはそれ以上の加入者局から、帯域要求コンテンション・チャネル上でアップリンク帯域要求メッセージを受信する段階であって、前記アップリンク帯域要求メッセージは、ランダムに選択されたディスジョイント・パイロット・パターンのパイロット・サブキャリアを、ランダムに選択された直交シーケンスで変調することにより、前記加入者局によって生成される、段階と、
前記アップリンク帯域要求メッセージが首尾よく検出および復号されたとき、前記加入者局にアップリンク帯域割当てを提供する段階と、
前記アップリンク帯域要求幅メッセージを検出および復号するために、前記直交シーケンスに基づいてチャネル応答を決定するためにＳＤＭＡ技術を適用する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
基地局によって、２またはそれ以上のアンテナを通して前記アップリンク帯域要求メッセージを受信する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記加入者局は、前記アップリンク帯域要求メッセージの送信に先立って、複数のディスジョイント・パイロット・パターンの１つ、および、複数の直交シーケンスの１つをランダムに選択し、
前記帯域要求コンテンション・チャネルのデータ・サブキャリアは、前記加入者局によって、アップリンク帯域要求データ要素で変調される、
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記方法は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）ダウンリンク・サブフレームを使用して前記加入者局と通信するブロードバンド・ワイヤレス・アクセス・ネットワーク基地局によって実行され、
前記方法は、前記複数の直交シーケンスのそれぞれを、前記帯域要求コンテンション・チャネルの前記ディスジョイント・パイロット・パターンの前記パイロット・サブキャリア上で受信した信号に適用することによって、前記チャネル応答を決定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
単一のアップリンク帯域要求が１つの加入者局から受信されたとき、前記方法は、
最大比合成を使用して、前記アップリンク帯域要求を検出する段階と、
アップリンク・データ送信のために、次のダウンリンク・サブフレームにおいてアップリンク帯域を前記１つの検出された加入者局に割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
２つの加入者局が、ランダムに選択された異なるディスジョイント・パイロット・パターンおよび異なる直交シーケンスを有する場合に、２つの衝突しているアップリンク帯域要求が、前記帯域要求コンテンション・チャネル上で前記２つの加入者局から受信されたとき、前記方法は、
空間デマルチプレクシング技術を用いて前記アップリンク帯域要求を検出および復号する段階と、
次のダウンリンク・サブフレームにおいて、アップリンク・データ送信のためのアップリンク帯域を前記加入者局のそれぞれに割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記空間デマルチプレクシング技術は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）推定技術またはゼロ・フォーシング技術のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
２つの加入者局が、同一のディスジョイント・パイロット・パターンおよび異なる直交シーケンスをランダムに選択した場合に、２つの衝突しているアップリンク帯域要求が、前記帯域要求コンテンション・チャネル上で前記２つの加入者局から受信されたとき、前記方法は、
空間デマルチプレクシング技術を用いて、前記アップリンク帯域要求の少なくとも１つを検出および復号することを試みる段階と、
少なくとも１つの加入者局が首尾よく検出されたとき、アップリンク・データ送信のためのアップリンク帯域を前記少なくとも１つの加入者局に割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
２つの加入者局が、同一のディスジョイント・パイロット・パターンおよび同一の直交シーケンスを選択した場合に、２つの衝突しているアップリンク帯域要求が、前記帯域要求コンテンション・チャネル上で前記２つの加入者局から受信されたとき、前記方法は、
前記アップリンク帯域要求が検出および復号できないとき、前記２つの加入者局のいずれに対してもアップリンク・データ送信のための帯域の割り当てを差し控える段階、
を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
複数の加入者局は、アップリンク帯域要求メッセージの送信のために、２つのディスジョイント・パイロット・パターンの１つ、および、２つの直交シーケンスの１つをランダムに選択し、
２を超える衝突しているアップリンク帯域要求が、前記帯域要求コンテンション・チャネル上で２を超える加入者局から受信されたとき、前記方法は、
１またはそれ以上の加入者局を検出するために、１またはそれ以上の前記直交シーケンスおよび前記パイロット・パターンを検出することを試みる段階と、
検出された加入者局のそれぞれに送信資源を割り当てるために、前記１またはそれ以上の検出された直交シーケンスおよびパイロット・パターンをブロードキャストする段階であって、前記送信資源は、衝突の無い帯域要求メッセージを再送信するために前記検出された加入者局によって使用される、段階と、
を含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２１】
加入者局によってアップリンク帯域割当てを要求するための方法において、
複数のディスジョイント・パイロット・パターンの１つおよび複数の直交シーケンスの１つをランダムに選択する段階と、
帯域要求コンテンション・チャネル上でアップリンク帯域要求メッセージを送信する段階であって、前記アップリンク帯域要求メッセージは、前記ランダムに選択されたディスジョイント・パイロット・パターンのパイロット・サブキャリアを、前記ランダムに選択された直交シーケンスで変調することによって加入者局によって生成される、段階と、
から構成され、
アップリンク帯域の割当ては、前記アップリンク帯域要求メッセージが、受信基地局によって首尾よく検出および復号されたとき、前記加入者局に提供される、
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
基地局は、２またはそれ以上のアンテナを通して前記アップリンク帯域要求メッセージを受信し、かつ、前記アップリンク帯域要求メッセージを検出および復号するために、前記直交シーケンスに基づいてチャネル応答を決定するために空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）技術を適用することを特徴とする請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記帯域要求コンテンション・チャネルのデータ・サブキャリアを、アップリンク帯域要求データ要素で変調する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
加入者局に帯域を割り当てる基地局において、前記基地局は、
２またはそれ以上のアンテナを通して、帯域要求コンテンション・チャネル上で１またはそれ以上の加入者局からのアップリンク帯域要求メッセージを受信するための物理層回路であって、前記アップリンク帯域要求メッセージは、ランダムに選択されたディスジョイント・パイロット・パターンのパイロット・サブキャリアを、ランダムに選択された直交シーケンスで変調することによって前記加入者局によって生成される、物理層回路と、
前記アップリンク帯域要求メッセージが首尾よく検出および復号されたとき、前記加入者局に対するアップリンク帯域の割当てを決定するための信号処理回路と、
から構成され、
前記信号処理回路は、前記アップリンク帯域要求メッセージを検出および復号するために、空間分割多元接続性（ＳＤＭＡ）技術を適用して前記直交シーケンスに基づいてチャネル応答を決定する、
ことを特徴とする基地局。
【請求項２５】
前記物理層回路は、２またはそれ以上のアンテナを通して前記アップリンク帯域要求メッセージを受信し、
前記加入者局は、前記アップリンク帯域要求メッセージの送信に先立って、複数のディスジョイント・パイロット・パターンの１つおよび複数の直交シーケンスの１つをランダムに選択し、
前記帯域要求コンテンション・チャネルのデータ・サブキャリアは、前記加入者局によって、アップリンク帯域要求データ要素で変調される、
ことを特徴とする請求項２４記載の基地局。
【請求項２６】
前記基地局は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）ダウンリンク・サブフレームを使用して前記加入者局と通信するブロードバンド・ワイヤレス・アクセス・ネットワーク基地局であり、
前記信号処理回路は、前記複数の直交シーケンスのそれぞれを、前記帯域要求コンテンション・チャネルの前記ディスジョイント・パイロット・パターンの前記パイロット・サブキャリア上で受信した信号に適用することにより、前記チャネル応答を決定するために形成される、
ことを特徴とする請求項２５記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
いくつかの実施例は、ワイヤレス・アクセス・ネットワークにおける帯域割当てに関する。いくつかの実施例は、ＷｉＭａｘネットワークのようなブロードバンド・ワイヤレス・アクセス・ネットワークにおけるアップリンク帯域要求およびアップリンク帯域要求のレンジングに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の多くのワイヤレス・アクセス・ネットワークでは、加入者局による帯域要求のために大量のオーバーヘッドが消費され、また、同時に出される要求が衝突することによってレイテンシが増加する。したがって、帯域要求のためのオーバーヘッドの量を低減する機器および方法、ならびに、同時に出される帯域要求が衝突することによって生じるレイテンシの増加を低減する機器および方法が必要とされる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】いくつかの実施例に従って、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ）ワイヤレス・アクセス・ネットワークを示す。
【図２】いくつかの実施例に従って、アップリンク帯域要求プロセスにおけるアップリンクおよびダウンリンク・サブフレームを示す。
【図３】いくつかの実施例に従って、帯域要求コンテンション・チャネルを示す。
【図４】いくつかの実施例に従って、ディスジョイント・パイロット・パターンを示す。
【図５】いくつかの他の実施例に従って、アップリンク帯域要求プロセスにおけるアップリンクおよびダウンリンク・サブフレームを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
以下の記述および図面は、当業者が特定の実施例を実施できる程度に十分に開示される。他の実施例によって、構造的、論理的、電気的なプロセスまたは他の変更が組み込まれてもよい。本実施例は、単に実施可能なバリエーションを典型的に示したものである。個々のコンポーネントおよび機能は、必要であることが明示されない限りオプションであり、また、動作のシーケンスを変更することも可能である。いくつかの実施例の一部および構成は、他の実施例に包含されてもよく、または、他の実施例の一部および構成の代わりに用いられてもよい。請求項に記述された本発明の実施例は、それらの請求項において利用可能な均等物をすべて包含する。
【０００５】
図１は、いくつかの実施例に従って、ＳＤＭＡワイヤレス・アクセス・ネットワークを示す。ネットワーク１００は、基地局１０２、および、１またはそれ以上の加入者局（ＳＳ）１０４を含む。マルチアクセスの実施例では、基地局１０２は、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレーム１０７で送信することによって加入者局１０４と通信し、また、加入者局１０４は、アップリンク（ＵＬ）サブフレーム１０９で送信することによって基地局１０２と通信する。基地局１０２は、各加入者局１０４が現在のダウンリンク・サブフレームにおいて情報を受信するための特定の時間および周波数資源、および、各加入者局１０４が次のアップリンク・サブフレームにおいて情報を送信するための特定の時間および周波数資源を示すために、ダウンリンク・サブフレーム１０７内に１またはそれ以上のマップを含む。
【０００６】
基地局１０２は、とりわけ、加入者局１０４と信号をやり取りするための物理（ＰＨＹ）層回路１１２、および、加入者局１０４から受信した信号を処理し、かつ、加入者局１０４へ送信する信号を処理するための信号処理回路（ＳＰＣ）１１４を含む。いくつかの実施例では、物理層回路１１２は、加入者局１０４から帯域要求コンテンション・チャネル（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌ）上の直交シーケンスを受信するために形成される。以下でより詳細に記述されるように、信号処理回路類１１４は、加入者局１０４にアップリンク帯域を割り当てるために、受信信号を検出し、および／または復号する。
【０００７】
いくつかの実施例では、基地局１０２は、複数のアンテナ１０３を通して加入者局１０４からとりわけ直交シーケンスを受信し、また、衝突している２またはそれ以上の直交シーケンスを識別するために、１またはそれ以上のＳＤＭＡ技術を使用する。従って、衝突している加入者局の送信が、アップリンク帯域割当てのために検出される。これらの実施例は、以下でより詳細に記述される。
【０００８】
いくつかの実施例では、基地局１０２および加入者局１０４は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）通信信号を使用するマルチキャリア通信技術を用いて通信する。ＯＦＤＭ信号は、複数の直交サブキャリアを含む。これらのマルチキャリアの実施例のいくつかにおいて、基地局１０２は、世界的に相互運用可能なマイクロ波アクセス（ＷｉＭａｘ）通信局のようなブロードバンド・ワイヤレス・アクセス（ＢＷＡ）ネットワーク通信局の一部であるが、本発明の範囲はこの点に制限されない。加入者局１０４は、ＷｉＭａｘ加入者局のようなＢＷＡネットワーク通信局であるが、本発明の範囲はこの点に制限されない。いくつかの実施例では、基地局１０２および加入者局１０４は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）のような多元接続技術を用いて通信する。加入者局は、例えば、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ワイヤレス通信能力を備えたラップトップまたはポータブル・コンピュータ、ウェブ・タブレット、ワイヤレス電話、ワイヤレス・ヘッドホン、ページャ、インスタント・メッセージング装置、デジタル・カメラ、アクセス・ポイント、テレビ、医療機器（例えば、心拍数モニタ、血圧モニタなど）、あるいは情報をワイヤレスで受信および／または送信する他の装置のような、ほとんど全てのポータブル・ワイヤレス通信装置である。
【０００９】
いくつかの実施例において、基地局１０２および加入者局１０４は、ワイヤレス・メトロポリタン・エリア・ネットワーク（ＷＭＡＮ）のための８０２．１６−２００４およびＩＥＥＥ８０２．１６（ｅ）規格、およびそのバリエーションおよび発展形を含む、電気電子学会（ＩＥＥＥ）規格のような特定の通信規格に従って通信するが、本発明の範囲はこの点に制限されず、さらに、それらは、他の技術および標準に従った動作にも適する。いくつかの実施例では、基地局１０２および加入者局１０４は、ＩＥＥＥ８０２．１６（ｍ）タスク・グループの規定に従って動作する。ＩＥＥＥ８０２．１６規格およびタスク・グループに関する詳細については、「ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ−−Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  ｂｅｔｗｅｅｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」ローカル・メトロポリタン・エリア・ネットワーク−詳細仕様−１６部：「Ａｉｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  Ｆｉｘｅｄ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」２００５年５月、および関連する改定／版を参照されたい。いくつかの実施例では、基地局１０２および加入者局１０４は、３ＧＰＰ  ＬＴＥ規格に従って通信することができる。
【００１０】
アンテナ１０３，１０５は、例えば、ダイポール・アンテナ、モノポール・アンテナ、パッチ・アンテナ、ループ・アンテナ、マイクロストリップ・アンテナ、またはＲＦ信号の送信に適した他のタイプのアンテナを含む、１またはそれ以上の指向性または全方向性アンテナを含む。いくつかの実施例では、２またはそれ以上のアンテナの代わりに、複数のアパーチャを有する単一のアンテナが使用されてもよい。これらの実施例では、アパーチャのそれぞれが、個別のアンテナであると考えられる。ＳＤＭＡおよびマルチユーザのマルチ入力マルチ出力（ＭＩＭＯ）のいつくかの実施例では、アンテナ１０３は、アンテナ１０３の各々とアンテナ１０５の各々との間に生じる空間ダイバシティおよび異なるチャネル特性を利用して有効に分離される。加入者局１０４は、単一のアンテナ１０５のみを有するように示されているが、加入者局１０４は、１またはそれ以上のアンテナを含んでもよい。
【００１１】
図２は、いくつかの実施例に従って、アップリンク帯域要求プロセスにおけるアップリンクおよびダウンリンク・サブフレームを示す。アップリンク（ＵＬ）サブフレーム２０２，２０６，２１０は、アップリンク・サブフレーム１０９（図１）に対応し、また、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレーム２０４，２０８は、ダウンリンク・サブフレーム１０７（図１）に対応する。
【００１２】
これらの実施例では、基地局１０２（図１）は、アップリンク・サブフレーム２０２において、加入者局１０４（図１）から直交コードを受信し、ダウンリンク・サブフレーム２０４において、検出された直交コードをブロードキャストし、アップリンク・サブフレーム２０６において、検出された加入者局が何時アップリンク帯域要求を送信するのかを示す。基地局１０２（図１）は、ダウンリンク・サブフレーム２０８において、加入者局に帯域割当てを提供し、また、加入者局１０４（図１）は、ダウンリンク・サブフレーム２０８において、基地局１０２（図１）によって示されたように、アップリンク・サブフレーム２１０の部分でアップリンク・データを送信する。以下でより詳細に記述されるように、基地局１０２（図１）は、ＳＤＭＡ技術を用いて、アップリンク・サブフレーム２０２において衝突している加入者局から受信した信号を検出する。基地局１０２（図１）は、さらに、ＳＤＭＡ技術を用いて、アップリンク・サブフレーム２０６において同時に受信されたアップリンク帯域要求メッセージを復号する。
【００１３】
図３は、いくつかの実施例に従って、帯域要求コンテンション・チャネルのタイルを示す。これらの実施例では、加入者局１０４（図１）は、アップリンク・サブフレーム２０２（図２）の期間に、２またはそれ以上のタイル３０２内で直交シーケンスを送信する。タイル３０２のそれぞれは、帯域要求コンテンション・チャネルの時間-周波数ブロックを含む。特定の加入者局によって利用される２またはそれ以上のタイルは、図のように、周波数サブキャリアの異なるセットを含む。基地局１０２（図１）は、複数の直交シーケンスのそれぞれを、受信された直交シーケンスに適用することにより、１またはそれ以上の加入者局１０４（図１）を検出する。これらの実施例では、基地局１０２（図１）は、アンテナ１０３（図１）を通して加入者局１０４（図１）から直交シーケンスを受信し、さらに、ＳＤＭＡ技術を用いて、衝突したかも知れない２またはそれ以上の直交シーケンスを識別する。これらの実施例では、加入者局１０４（図１）は、アップリンク・サブフレーム２０２（図２）の期間に、帯域要求コンテンション・チャネル上の２またはそれ以上の周波数直交タイル３０２内で直交シーケンスを送信する。
【００１４】
図３に示されるように、各直交タイル３０２内で送信された直交シーケンスは、異なる周波数サブキャリア上で加入者局によって送信される。図３の例では、直交シーケンスの最初の３ビットが１つのサブキャリア上で送信され、次の３ビットが別のサブキャリア上で送信される等である。タイル３０２は、１２ビットの送信のみについて示されるが、直交シーケンスは、一般に、より多くのビットを含む。
【００１５】
図４は、いくつかの実施例に従って、ディスジョイント・パイロット・パターンを示す。いくつかの実施例では、基地局１０２（図１）は、ダウンリンク・サブフレーム２０４（図２）においてスケジュールをブロードキャストするが、それは、検出された直交コード、および、検出された各加入者局１０４（図１）に対する複数のディスジョイント・パイロット・パターン４００の１つの割当てを含む。ディスジョイント・パイロット・パターン４００のそれぞれは、アップリンク・サブフレーム２０６（図２）においてアップリンク帯域要求メッセージの検出された加入者局１０４（図１）によって後続の送信のために使用される。ディスジョイント・パイロット・パターン４００は、直交（すなわち、オーバーラップしない）パイロット・サブキャリア４０２、および、非直交（すなわち、オーバーラップする）データ・サブキャリア４０４を含む。したがって、ディスジョイント・パイロット・パターン４００Ａのパイロット・サブキャリア４０２のそれぞれは、ディスジョイント・パイロット・パターン４００Ｂの対応する位置に、ヌルのサブキャリア４０６を有し、また、ディスジョイント・パイロット・パターン４００Ｂのパイロット・サブキャリア４０２のそれぞれは、ディスジョイント・パイロット・パターン４００Ａの対応する位置に、ヌルのサブキャリア４０６を有する。従って、ディスジョイント・パイロット・パターン４００の１つのパイロット・サブキャリア４０２上で送信された直交シーケンスは、加入者局を識別するだけでなく、送信している加入者局のチャネル応答を決定するためにも使用される。従って、基地局１０２（図１）がＳＤＭＡ処理技術を使用することによって、加入者局１０４（図１）は、同一周波数のデータ・サブキャリアを使用して、アップリンク帯域の要求を同時に出すことが可能になる。
【００１６】
いくつかの実施例では、少なくともいくつかの加入者局１０４（図１）は、次のアップリンク・サブフレーム２０６（図２）において、アップリンク帯域要求メッセージの送信のために非直交データ・サブキャリア４０４を使用する。基地局１０２（図１）は、次のアップリンク・サブフレーム２０６（図２）において、２またはそれ以上の加入者局からアップリンク帯域要求メッセージを受信し、さらに、ＳＤＭＡ技術を用いて、同じデータ・サブキャリア４０４上で２またはそれ以上の加入者局１０４（図１）によって送信されたアップリンク帯域要求メッセージを分離する。これらの実施例では、アップリンク帯域要求メッセージは、ディスジョイント・パイロット・パターン４００の相違を用いて送信される。図４は、２つのディスジョイント・パイロット・パターン４００のみを示すが、いくつかの実施例では、３つ以上のディスジョイント・パイロット・パターンを使用してもよい。
【００１７】
いくつかの実施例では、各加入者局１０４（図１）は、アップリンク・サブフレーム２０２（図２）において直交シーケンスを送信し、また、１つのアンテナ１０５（図１）を使用して、アップリンク・サブフレーム２０６（図２）においてアップリンク帯域要求メッセージを送信するが、これは必ずしも要求されない。他方、基地局１０２（図１）は、２またはそれ以上のアンテナ１０３（図１）を用いてアップリンク帯域要求メッセージを受信するが、そのためにＳＤＭＡ技術が利用される。
【００１８】
図１〜図４を参照して、いくつかの実施例において、直交シーケンスは、アップリンク・サブフレーム２０２におけるそれらの送信に先立って、加入者局１０４によってランダムに選択される。これらの実施例では、加入者局１０４は、アップリンク帯域要求を開始するために、アップリンク・サブフレーム２０２の期間中に２またはそれ以上のタイル３０２内のランダムに選択された直交シーケンスを送信する。これらの実施例では、加入者局１０４は、アップリンク帯域要求を開始するために、帯域要求コンテンション・チャネルを介して基地局１０２に対し、非直交コード、あるいは符号分割多重接合（ＣＤＭＡ）コードのような部分的直交コードの送信を差し控える。従来のＷｉＭａｘネットワークでは、加入者局による帯域要求は、１つのＯＦＤＭシンボルのサブキャリアの重要な部分上で変調された、非直交コードあるいはＣＤＭＡコードのような部分的直交コードを含む。
【００１９】
これらの実施例では、各加入者局１０４は、帯域要求コンテンション・チャネル上で直交シーケンスを送信するために、２またはそれ以上のオーバーラップしないタイル３０２を選ぶ。タイルはランダムに選択されるので、加入者局１０４は、最終的には、他の加入者局によって選択されたタイルと完全または部分的にオーバーラップするタイルを選択することになる。基地局１０２によってＳＤＭＡ技術が使用されることで、異なる直交コードの検出が促進される。
【００２０】
ＳＤＭＡの使用によって要求できるチャネル帯域が増大するので、衝突率および遅延が低減する。さらに、ＳＤＭＡの使用によって、加入者局１０４のアンテナ１０５および基地局１０２のアンテナ１０３によって形成される増加した空間チャネルを使用してネットワーク処理能力が拡大する。実施例によれば、ＳＤＭＡが帯域要求のために利用された場合、これによって、２またはそれ以上の加入者局１０４が同時に送信することが可能になる。これとは対照的に、従来の帯域要求スキームにおいて衝突が生じたときは、加入者局のいずれもが検出されない。
【００２１】
従来の帯域要求スキームでは、ＣＤＭＡコードは、加入者局を識別するために使用される。いくつかの実施例によれば、これらのＣＤＭＡコードは、１セットの直交シーケンスｂｉ，ｉ＝１，．．．Ｍに対して、
【数１】
2010021999.tif 000003
で置き換えられる。あらゆる周波数オフセットが、ダウンリンク共通パイロットまたはプリアンブルを使用して修正可能であり、また、時間オフセットは、周期的なレンジングによって制限される。さらに、直交シーケンスは、複数のタイル３０２内で送信される。各タイル３０２は、時間-周波数資源のブロックであり、時間および周波数に隣接するサブキャリアを含む。各タイル３０２内で送信される直交シーケンスは同一であるが、異なるシーケンスが使用されてもよい。全タイル３０２にわたってチャネル応答はほとんど変わらず、そのタイルにわたって一定のものとして扱われる。
【００２２】
いくつかの実施例では、各加入者局１０４は、Ｍシーケンスから１つをランダムに選択し、その選択されたシーケンスをタイル３０２によって形成される帯域要求コンテンション・チャネル上に送信する。いくつかの例実施例では、基地局１０２は４つの受信アンテナ１０３を使用して、それぞれが１つの送信アンテナ１０５を使用する２つの加入者局１０４からシーケンスを受信する。タイル「ｔ」中の受信信号は、（１）のようにモデル化することができる。
【数２】
2010021999.tif 000004
ここで、ｙｉａ，ｉｔ（ｔ）は、時間ｉｔにおける基地局アンテナｉａでの受信信号を表わす。ｈｉａ，ｊａ（ｔ）は、加入者ｊａの送信アンテナから基地局アンテナｉａへのチャネル応答表わし、それはタイル上で一定であると仮定される。ｂｉ＝［ｂｉ，１  Λ  ｂｉ，Ｍ］は、加入者ｉによって送信された直交シーケンスを表わす。Ｎｉａ，ｉｔ（ｔ）は、時間ｉｔにおける基地局アンテナでの加法性白色ガウス雑音（ＡＷＧＮ）を表わす。２つの送信されたシーケンスは、次式に従って検出される。
【数３】
2010021999.tif 000005
ここで、
【数４】
2010021999.tif 000006
オリジナルのチャネルＨ（ｔ）は、送信されたデータとして扱われ、オリジナル・データＢは仮想データＨ（ｔ）を運ぶチャネルとされる。あらゆる可能なシーケンスＢ〜は、受信信号Ｙ（ｔ）に一致させることが試みられる。最も適合するシーケンスが選択される。Ｂ〜はユニット・ベクトルから成るので、ノイズ項Ｎ（ｔ）は、方程式（２）において増幅されない。さらに、ＳＤＭＡを使用することによって、２つの加入者局１０４の空間チャネルにおける相違に基づいてそれらを識別することができるので、２つの加入者局１０４が同じシーケンスを送信する場合でさえ、方程式（２）は、加入者局１０４を検出するために使用することができる。
【００２３】
加入者局１０４が検出された後、基地局１０２は、帯域要求の実際の送出をスケジュールし、ダウンリンク・サブフレーム２０４においてスケジュールをブロードキャストする。アップリンク・サブフレーム２０６において加入者局１０４により出される帯域要求は、ＳＤＭＡを使用して出される。これらの実施例では、ＳＤＭＡ処理技術は帯域要求のために拡張され、そして、基地局１０２は、同一のサブチャネル上で送信するために、時間-周波数サブチャネルを２またはそれ以上の検出された加入者局１０４に割り当て、さらに、２つのディスジョイント・パイロット・パターン４００Ａ，４００Ｂを２つの検出された加入者局１０４へ割り当て、その結果、基地局１０２は、２つの加入者局１０４のそれぞれからのチャネル応答を推定する。これらの実施例では、基地局１０２は、ディスジョイント・パイロット・パターン４００の異なる１つを、２つの検出された加入者局１０４へ割り当てる。２つの検出された加入者局１０４は、アップリンク・サブフレーム２０６における同一のサブチャネル上にそれらの帯域要求を出す。
【００２４】
図５は、他のいくつかの実施例に従って、アップリンク帯域要求プロセスにおけるアップリンクおよびダウンリンク・サブフレームを示す。アップリンク（ＵＬ）サブフレーム５０６，５１０は、アップリンク・サブフレーム１０９（図１）に対応し、また、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレーム５０８は、ダウンリンク・サブフレーム１０７（図１）の１つに対応する。
【００２５】
これらの実施例では、アップリンク帯域要求メッセージは、アップリンク・サブフレーム５０６において、１またはそれ以上の加入者局１０４（図１）から帯域要求コンテンション・チャネル上で受信される。アップリンク帯域要求メッセージは、ランダムに選択されたディスジョイント・パイロット・パターン４００（図４）のパイロット・サブキャリアを、ランダムに選択された直交シーケンスで変調することによって、加入者局１０４（図１）により生成される。アップリンク帯域要求メッセージが首尾よく検出および復号されたとき、アップリンク帯域の割当ては、ダウンリンク・サブフレーム５０８において加入者局１０４（図１）に提供される。これらの実施例では、図２のアップリンク帯域要求プロセスの最初の３ステップが組み合わされ、したがって、帯域の消費がより少なく、かつ、低減されたレイテンシで、帯域を迅速に割り当てることができる。
【００２６】
これらの実施例では、基地局１０２（図１）は、２またはそれ以上のアンテナ１０３（図１）を通してアップリンク帯域要求メッセージを受信し、かつ、直交シーケンスに基づいてチャネル応答を決定するために、ＳＤＭＡ技術を適用してアップリンク帯域要求メッセージを検出および復号する。これらの実施例では、アップリンク帯域要求メッセージは、アップリンク・サブフレーム５０６において帯域要求コンテンション・チャネル上で受信される。
【００２７】
これらの実施例では、加入者局１０４（図１）は、アップリンク帯域要求メッセージの送信に先立って、ディスジョイント・パイロット・パターン４００（図４）のような複数のディスジョイント・パイロット・パターンの１つ、および、複数の直交シーケンスの１つをランダムに選択する。データ・サブキャリア４０４（図４）は、アップリンク帯域要求データ要素を用いて加入者局１０４（図１）によって変調される。これらの実施例では、基地局１０２（図１）は、複数の直交シーケンスのそれぞれを、ディスジョイント・パイロット・パターン４００（図４）のパイロット・サブキャリア上で受信された信号に適用することにより、各加入者局１０４（図１）に対するチャネル応答を決定する。
【００２８】
図１および図３〜図５を参照して、いくつかの実施例では、アップリンク・サブフレーム５０６において、単一のアップリンク帯域要求が１つの加入者局１０４から受信されたとき、基地局１０２は、最大比合成（ＭＲＣ：ｍａｘｉｍａｍ  ｒａｔｉｏ  ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）を使用してアップリンク帯域を検出し、次のダウンリンク・サブフレーム５０８において、アップリンク・データ送信のためのアップリンク帯域を１つの検出された加入者局に割り当てる。
【００２９】
２つの衝突するアップリンク帯域要求が、２つの加入者局１０４から帯域要求コンテンション・チャネル上で受信された場合であって、かつ、２つの加入者局が異なるディスジョイント・パイロット・パターンおよび異なる直交シーケンスをランダムに選択した場合、基地局１０２は、空間デマルチプレクシング技術を用いてアップリンク帯域要求を検出および復号する。基地局１０２は、次のダウンリンク・サブフレーム５０８において、検出された加入者局１０４のそれぞれに対して、アップリンク・データ送信のためのアップリンク帯域の割当てを示す。したがって、これらの実施例では、４段階またはそれ以上の段階を必要とするＣＤＭＡコードを使用する従来のプロセスとは異なり、アップリンク帯域は２段階のプロセスで割り当てられる。これらの実施例では、空間デマルチプレクシング技術は、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ）推定技術またはゼロ・フォーシング技術のいずれかを含むが、本実施例の範囲はこの点に制限されない。
【００３０】
いくつかの実施例では、２つの衝突するアップリンク帯域要求が、２つの加入者局から帯域要求コンテンション・チャネル上で受信された場合であって、かつ、２つの加入者局が、同一のディスジョイント・パイロット・パターンおよび異なる直交シーケンスをランダムに選択した場合、基地局１０２は、空間デマルチプレクシング技術（例えば、ＭＭＳＥまたはゼロ・フォーシング）を用いて、アップリンク帯域要求の少なくとも１つ（例えば、より高いエラー率を有するもの）を検出および復号する。さらに、基地局１０２は、少なくとも１つの加入者局が首尾よく検出されたとき、加入者局の少なくとも１つにアップリンク・データ送信のためのアップリンク帯域を割り当てる。これらの実施例では、衝突するアップリンク帯域要求メッセージは、アップリンク・サブフレーム５０６において、帯域要求コンテンション・チャネル上で受信される。
【００３１】
いくつかの実施例では、２つの衝突するアップリンク帯域要求が、加入者局１０４から帯域要求コンテンション・チャネル上で受信された場合であって、かつ、２つの加入者局１０４が同一のディスジョイント・パイロット・パターンおよび同一の直交シーケンスを選択した場合、基地局１０２は、アップリンク帯域要求が検出および／または復号できない場合には、２つの加入者局１０４のどちらかに対するアップリンク・データ送信のための帯域の割当てを差し控える。これらの実施例では、２つの加入者局１０４が同一のディスジョイント・パイロット・パターンおよび同一の直交シーケンスを選択するので、基地局１０２は、アップリンク・サブフレーム５０６において、帯域要求コンテンション・チャネル上で受信されたアップリンク帯域要求のいずれも検出することができない。従って、基地局１０２は、次のダウンリンク・サブフレーム５０８において、帯域割当てを提供することができない。さらに、どちらの加入者局１０４も検出されないので、基地局１０２は、図２のアップリンク帯域要求プロセスにおけるように、衝突の無いアップリンク帯域要求を送出するために、加入者局１０４に対して送信資源を割り当てるために検出されたシーケンスをブロードキャストすることができない。
【００３２】
いくつかの実施例では、加入者局１０４は、アップリンク帯域要求メッセージの送信のために、２つのディスジョイント・パイロット・パターン４００の１つ、または、２つの直交シーケンスの１つをランダムに選択する。２を超える衝突するアップリンク帯域要求が、２つを超える加入者局１０４から帯域要求コンテンション・チャネル上で受信された場合、基地局１０２は、１またはそれ以上の加入者局１０４を検出するために、１またはそれ以上の直交シーケンスおよびパイロット・パターンの検出を試みる。基地局１０２は、さらに、ダウンリンク・サブフレーム２０４（図２）のようなダウンリンク・サブフレームにおいて、１またはそれ以上の検出された直交シーケンスおよびパイロット・パターンをブロードキャストし、検出された加入者局１０４のそれぞれに対して送信資源を割り当てる。送信資源は、衝突の無い帯域要求メッセージを再送信するために、検出された加入者局１０４によって使用される。これらの実施例では、基地局１０２は、１またはそれ以上の加入者局１０４を検出することだけはできるが、アップリンク帯域要求メッセージを復号することはできないであろう。したがって、検出された加入者局１０４は、次のアップリンク・サブフレームにおいて、アップリンク帯域要求メッセージを再送信するための送信資源が割り当てられる。
【００３３】
いくつかの実施例では、各加入者局１０４は、ここに記述された動作を実行するためにＰＨＹ層回路および信号処理回路を含む。これらの実施例では、信号処理回路は、ディスジョイント・パイロット・パターン４００の１つ、および、直交シーケンスの１つをランダムに選択する。ＰＨＹ層回路は、帯域要求コンテンション・チャネル上でアップリンク帯域要求メッセージを送信するために形成される。ＰＨＹ層回路は、ランダムに選択されたディスジョイント・パイロット・パターン４００のパイロット・サブキャリアを、ランダムに選択された直交シーケンスで変調することによって、アップリンク帯域要求メッセージを生成する。
【００３４】
基地局１０２は、いくつかの個別の機能要素を有するものとして示されるが、１またはそれ以上の機能要素が組み合わされてもよく、さらに、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含む処理要素、および／または他のハードウェア要素のように、ソフトウェアで形成された要素の組み合わせによって実施される。例えば、いくつかの要素は、少なくともここに記述された機能を行なうために、１またはそれ以上のマイクロプロセッサ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）、および、様々なハードウェアおよび論理回路の組み合わせを含む。いくつかの実施例では、基地局１０２の機能要素は、１またはそれ以上の処理要素上で動作する１またはそれ以上のプロセスに関する。
【００３５】
特に明記されない限り、処理、演算、計算、決定、表示等の用語は、１またはそれ以上の処理またはコンピューティング・システム、あるいは同様の装置の動作および／またはプロセスに関するものであり、それは、処理システムのレジスタおよびメモリ内の物理（例えば、電子）量として表わされるデータを、処理システムのレジスタまたはメモリ、あるいは他の同様の情報格納装置、送信または表示装置内の物理量として同様に表わされる他のデータに、操作および変形する。さらに、ここに使用されるように、コンピューティング装置は、揮発性または不揮発性メモリ、あるいはそれらの組み合わせであるコンピュータによって読取り可能なメモリに結合された１またはそれ以上の処理要素を含む。
【００３６】
本発明のいくつかの実施例は、１またはそれ以上のハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアの組み合わせにおいて実施される。本発明の実施例は、さらに、機械読取り可能な媒体上に格納された命令として実施され、それは、ここに記述された動作を実行するために、少なくとも１つのプロセッサによって読取られ、かつ実行される。機械読取り可能な媒体は、機械（例えばコンピュータ）によって読取り可能な形式で情報を格納および送信するための、あらゆるメカニズムを含む。例えば、機械読取り可能な媒体は、リードオンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク格納媒体、光格納媒体、フラッシュ・メモリ装置、およびその他のものを含む。
【００３７】
要約書は、読者が技術的な開示の性質および要点を確認するために、３７Ｃ．Ｆ．Ｒ．セクション１．７２（ｂ）に基づいて要求される要約に適合するために提供される。それは、請求項の範囲または意味を制限または解釈するために使用されないという理解の下に提出される。以下の特許請求の範囲は、個別の実施例として独立している各請求項と共に、本発明の詳細な説明に組み入れられる。
【符号の説明】
【００３８】
１００  ＳＤＭＡワイヤレス・アクセス・ネットワーク
１０２  基地局
１０３，１０５  アンテナ
１０４  加入者局
１０７  ダウンリンク・サブフレーム
１０９  アップリンク・サブフレーム
１１２  物理層回路
１１４  信号処理回路
【図１】
2010021999.tif 000007
【図２】
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【図３】
2010021999.tif 000009
【図４】
2010021999.tif 000010
【図５】
2010021999.tif 000011
【外国語明細書】
2010021999000001.pdf