(57)【要約】動的に割り当てられた直交サブキャリアのセット上の直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）タイプの信号と、また事前に割り当てられた直交サブキャリアのセット上の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）タイプの信号と通信することができるＯＦＤＭＡベースの無線通信システムを開示する。このＯＦＤＭＡシステムは、ＣＤＭＡタイプの信号送信に事前に割り当てられた直交サブキャリアを利用して、典型的なＯＦＤＭＡシステムにおける直交サブキャリアの動的な割当ての数を削減する。ＯＦＤＭＡタイプの信号は、公知のＯＦＤＭＡ方式によって処理された信号とすることができ、ＣＤＭＡタイプの信号は、公知のＣＤＭＡおよびＯＦＤＭＡ方式によって処理された信号とすることができる。また、ＣＤＭＡタイプの信号は、離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）の行列または単位行列を組み込んだプリコーダを使用して処理されて、ＯＦＤＭＡシステムのピーク対平均電力比を低減することも可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムで使用される装置であって、
第１の直交サブキャリアのセットで第１の信号タイプを送信し、ならびに第２の直交サブキャリアのセットで第２の信号タイプを送信し、前記第１の信号タイプが符号分割多元接続および直交周波数分割多元接続方式によって信号処理された信号であり、前記第１の信号タイプおよび第２の信号タイプが異なるタイプである送信機
を含む装置。
【請求項２】
前記送信機が、
時間領域の入力ベクトルに変換演算を行って周波数領域の出力ベクトルにするプリコーダであって、前記入力ベクトルおよび出力ベクトルが、Ｎ個の符号多重チップを含んで、前記第１の信号タイプと関連付けられているプリコーダ
を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記プリコーダが、大きさＮ×Ｎの離散フーリエ変換行列を用いて前記入力ベクトルを変換する離散フーリエ変換器である、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記プリコーダが、単位行列を用いて前記入力ベクトルを前記出力ベクトルに変換する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記プリコーダが、前記変換演算にプリイコライザ手法が適用されるようにする行列を用いる、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記送信機が、
Ｘ個の入力に逆高速フーリエ変換を適用してＸ個のチップのブロックを作り出す逆高速フーリエ変換モジュールであって、前記Ｘ個の入力が、前記出力ベクトルおよび前記第２の信号タイプと関連する変調シンボルを含む逆高速フーリエ変換モジュール
を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記送信機が、
前記Ｘ個のチップのブロックからＹ個のチップを、前記Ｘ個のチップのブロックの先頭に付加して、先頭付加されたブロックを作り出すサイクリック・プレフィックス挿入器
を含む、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
Ｙが、パイロット・シンボルに使用される拡散率に対応する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の信号タイプが、直交周波数分割多元接続方式により処理された信号である、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の直交サブキャリアのセットが、第１の直交サブキャリアを分離した複数のサブセットを含む、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には無線通信ネットワークに関し、詳細には直交周波数分割多元接続方式を用いる無線通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）は、次世代の無線通信システム用の優れた多重接続方式として出現した。ＯＦＤＭＡシステムは、帯域幅が直交サブキャリアのセットに分割されるマルチキャリア・システムである。直交サブキャリアのセットは、さらにサブセットに細分され、直交サブキャリアの各サブセットが、トラフィック・チャネルを形成する。各トラフィック・チャネルは、単一ユーザに独占的に割り当てられることが可能である。
【０００３】
図１は、従来の技術によるＯＦＤＭＡシステムで使用される送信機１００を表す。送信機１００は、変調器１１０と、シリアル‐パラレル（Ｓ２Ｐ）変換器１２０と、逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）モジュール１３０と、サイクリック・プレフィックス挿入器１４０と、時間領域フィルタ１５０とを含む。ＩＦＦＴモジュール１３０は、変調シンボルを受信するＮ個のポートを含む。このポートの各々が、直交サブキャリアと関連付けられる。ＩＦＦＴモジュール１３０は、Ｎ×ＮのＩＦＦＴ行列を用いて、その入力で変換演算を行うように動作することができ、ここでは行列Ｆｊ，ｋのエントリは、次のように定義される。
【０００４】
【数１】
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【０００５】
符号化されたデータ・シンボルが、変調器１１０への入力として提供される。変調器１１０は、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、および６４ＱＡＭなど公知の変調方式を用いて、符号化されたデータ・シンボルをＫ個の変調シンボルＳｋに変換し、この変調シンボルが次にＳ２Ｐ変換器１２０への入力として提供されるが、ここでＫ□＜＝Ｎである。Ｓ２Ｐ変換器１２０は、変調シンボルのパラレル・ストリームを出力し、これが、直交サブキャリアと関連付けられたＩＦＦＴモジュール１３０の１つまたは複数のポートへの入力として提供され、この直交サブキャリアによって、符号化されたデータ・シンボルは送信されることになる。ＩＦＦＴモジュール１３０では、変調シンボルＳｋに逆高速フーリエ変換が適用されて、チップｃｎのブロックを作り出すが、ここでｎ＝０，……，Ｎ−１である。サイクリック・プレフィックス挿入器１４０は、Ｎ個のチップのブロックの最後のＮｃｐ個のチップをコピーして、これらをＮ個のチップのブロックの先頭に付加し、先頭付加されたブロックを作り出す。先頭付加されたセットは、次に時間領域フィルタ１５０でフィルタリングされ、続いてキャリアに変調された後、送信される。
【０００６】
先行システムに比べてＯＦＤＭＡシステムは、ノイズおよびマルチパスへの耐性を増大させると共に、帯域幅の割当てをより効率的に利用できるようにする。しかしながら、ＯＦＤＭＡシステムには、やはりいくつかの欠点がある。そのような１つの欠点は、フォワード・リンクの容量のかなりの量が、リバース・リンクのサブキャリアの割当てのオーバーヘッド・シグナリング用に使用されることである。ＯＦＤＭＡシステムでは、リバース・リンクのサブキャリアの割当ては、静的ではない。ユーザは、チャネルの状態、利用可能なリソース、およびサービスのタイプなどの要因に応じて、リバース・リンクでサブキャリアを動的に割当てまたは再割当てされる。各割当ておよび再割当ては、フォワード・リンクで送信されるチャネル割当てメッセージを必要とし、ここではこのチャネル割当ては、割り当てられるサブキャリアを示す。リバース・リンクのチャネル割当てのこの動的な性質によって、チャネル割当てメッセージの量が増大すると、フォワード・リンクの容量のかなりの量を消費する。
【０００７】
他の１つの欠点は、ＯＦＤＭＡシステムは、シングル・キャリアのシステムと比べてピーク対平均電力比（ｐｅａｋ‐ｔｏ‐ａｖｅｒａｇｅ  ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ、ＰＡＰＲ）が高いことである。ＩＦＦＴモジュール１３０が、変調シンボルＳｋに変換演算を行うと、その結果、Ｎ個のチップ
【数２】
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のブロックとなり、これは変調シンボルＳ１，……Ｓｋの合計を加重された位相であり、ここではＳｋ（ａ）は、変調シンボルＳｋの振幅を表す。各チップｃｎは、本質的に変調シンボルの各々の組み合わせであるため、各チップｃｎと関連する振幅は、時間と共にその平均振幅と比べて高くなり、結果として送信される波形のＰＡＰＲがより高くなる。より高いＰＡＰＲを持つマルチ・キャリアのシステムは、シングル・キャリアのシステムに比べてより高規格の電力増幅器を必要とし、またリンク・バジェットが劣り、その結果受信範囲の制限が起こる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、フォワード・リンクのオーバーヘッド・シグナリングの量を削減し、ＯＦＤＭＡシステムのＰＡＰＲを下げる必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、動的に割り当てられた直交サブキャリアのセット上の直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）タイプの信号と、事前に割り当てられた直交サブキャリアのセット上の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）タイプの信号と通信することができる、ＯＦＤＭＡベースの無線通信システムである。有利には、本発明のＯＦＤＭＡシステムは、ＣＤＭＡタイプの信号送信に事前に割り当てられた直交サブキャリアを利用して、典型的なＯＦＤＭＡシステムにおける直交サブキャリアの動的な割当ての数およびそれと関連するオーバーヘッド・シグナリングを削減する。一実施形態では、ＯＦＤＭＡタイプの信号は、公知のＯＦＤＭＡ方式によって生成された信号とすることができ、ＣＤＭＡタイプの信号は、公知のＣＤＭＡおよびＯＦＤＭＡ方式によって生成された信号とすることができる。また、ＣＤＭＡタイプの信号は、離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）の行列を組み込んだプリコーダを使用して処理されて、送信される波形のピーク対平均電力比を低減することも可能である。他の実施形態では、プリコーダを介さずに、有効に単位行列で置き換えられることが可能であり、またはプリコーダが、周波数領域チャネルによる行列を組み込むことができる。
【００１０】
本発明の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付図面に関してよりよく理解されるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、動的に割り当てられた直交サブキャリアのセット上の直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）タイプの信号と、事前に割り当てられた直交サブキャリアのセット上の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）タイプの信号と通信することができる、ＯＦＤＭＡの無線通信システムであり、ＯＦＤＭＡタイプの信号は、公知のＯＦＤＭＡ方式により生成された信号であり、ＣＤＭＡタイプの信号は、公知のＣＤＭＡおよびＯＦＤＭＡ方式により生成される信号である。有利には、ＣＤＭＡタイプの信号は、事前に割り当てられた直交サブキャリアで送信され、したがって直交リソース（例えばサブキャリア）を動的に割り当てる必要がない。好ましくは、ＣＤＭＡタイプの信号は、集中的かつ周期的なトラフィック・パターンでユーザと関連付けられる信号である。
【００１２】
本発明のＯＦＤＭＡシステムは、帯域幅が直交サブキャリアのセットに分割されるマルチキャリア・システムである。図２は、本発明のＯＦＣＤＭＡで使用する帯域幅の割当て２００を示す。図２に示すように、帯域幅は、直交サブキャリアのセットに分割される。直交サブキャリアのセットは、２つのグループに分類される。第１のグループは、本明細書ではＯＦＤＭＡグループと呼び、ＯＦＤＭＡ信号の送信に使用される直交サブキャリアを含む。第２のグループは、本明細書ではＣＤＭＡグループと呼び、ＣＤＭＡタイプの信号の送信に使用される直交サブキャリアを含む。ＯＦＤＭＡグループおよびＣＤＭＡグループは、本明細書でそれぞれＯＦＤＭＡゾーンおよびＣＤＭＡゾーンと呼ぶ１つまたは複数のサブグループを含む。各ゾーンは、少なくとも１つの直交サブキャリアを含む。一実施形態では、ＣＤＭＡゾーンは互いに隣接しておらず、近くのＣＤＭＡゾーンから等距離にある。別の実施形態では、ＣＤＭＡゾーンは、互いに隣接していることが可能である。さらに別の実施形態では、ＣＤＭＡゾーンが全帯域幅を占有し、すなわちＯＦＤＭＡゾーンがない場合がある。
【００１３】
ＯＦＤＭＡグループの直交サブキャリアを含むトラフィック・チャネルを、本明細書ではＯＦＤＭＡトラフィック・チャネルと呼び、ＣＤＭＡグループの直交サブキャリアを含むトラフィック・チャネルを、本明細書ではＣＤＭＡトラフィック・チャネルと呼ぶ。前述のように、ＯＦＤＭＡタイプの信号は、公知のＯＦＤＭＡ方式によって生成された信号であり、ＣＤＭＡタイプの信号は、公知のＣＤＭＡおよびＯＦＤＭＡ方式によって生成された信号である。別の実施形態では、ＯＦＤＭＡタイプの信号は、公知のインターリーブ周波数分割多元接続（ＩＦＤＭＡ）方式、または周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システムによって信号を生成する任意タイプの方式により生成される信号とすることができる。同様に、ＣＤＭＡタイプの信号は、ＣＤＭＡ方式のみ、またはＣＤＭＡおよびＩＦＤＭＡ方式により生成される場合がある。
【００１４】
図３は、一実施形態により、本発明の無線通信ンシステムで使用される送信機３００の概略図を示す。送信機３００は、ＣＤＭＡタイプの信号を処理する第１の部分３８０と、ＯＦＤＭＡタイプの信号を処理する第２の部分３９０とを含む。第１の部分３８０は、乗算器３０５、３１０、３１５、３２０と、加算器３２５と、シリアル‐パラレル（Ｓ２Ｐ）変換器３３０と、Ｋ個のプリコーダ３３５と、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）モジュール３５０と、サイクリック・プレフィックス挿入器３６０と、時間領域フィルタ３７０とを含む。第２の部分３９０は、変調器３４０と、Ｓ２Ｐ変換器３４５と、ＩＦＦＴモジュール３５０と、サイクリック・プレフィックス挿入器３６０と、時間領域フィルタ３７０とを含む。プリコーダ３３５は、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）行列、または周波数領域チャネルに基づく行列を用いて、その入力で変換演算を行うように動作可能である。各プリコーダ３３５は、Ｎｚ個の出力ポートを有する。ＩＦＦＴモジュール３５０は、ＩＦＦＴ行列を用いて、その入力で変換演算を行うように動作可能である。ＩＦＦＴモジュール３５０は、ＮＦＦＴ個の入力ポートを有し、このＮＦＦＴ個の入力ポートは、ＣＤＭＡゾーンに属する直交サブキャリアと関連付けられたＫ×Ｎｚ個のポートと、ＯＦＤＭＡゾーンに属する直交サブキャリアと関連付けられたＮＦＦＴ−Ｋ×Ｎｚ個の入力ポートとを含む。
【００１５】
第１の部分３８０では、パイロット・シンボルおよび符号化されたデータ・シンボルが、乗算器３０５、３１０への入力として提供される。パイロット・シンボルおよび符号化されたデータ・シンボルは、Ｗａｌｓｈ符号などの拡散符号を用いて、それぞれ拡散率ＮｃｐおよびＮｅｄで拡散される。一実施形態では、拡散率Ｎｃｐは、無線通信システムのＣＤＭＡゾーンの数であるＮｚに等しい。拡散されたパイロット・シンボルおよびデータ・シンボルは、続いて擬似ランダム雑音（ＰＮ）符号などのパイロットおよびデータのスクランブル符号を用いて乗算器３１５、３２０でスクランブルされ、それぞれパイロット・チップおよびデータ・チップを作り出し、ここではスクランブル符号は周期Ｎを有し、Ｎ＞＞Ｎｃｐ，Ｎｃｄである。スクランブル符号は、ＣＤＭＡゾーン固有のものであってよい。さらに、スクランブル符号は、第１の部分３８０のパイロット部とデータ部とで異なるオフセットを有することができる。パイロット・チップのストリームおよびデータ・チップのストリームは、加算器３２５で符号多重されて符号多重信号を作り出し、この符号多重信号は、Ｋ×Ｎｚ個の符号多重チップを含む。別の実施形態では、パイロット・チップのストリームおよびデータ・チップのストリームは、時間多重される。この応用のために、ＣＤＭＡタイプの信号は、符号もしくは時間多重されたチップの信号、または符号もしくは時間多重されたチップの信号から生じるあらゆる信号であると解釈されることが可能である。
【００１６】
符号多重信号は、Ｓ２Ｐ変換器３３０への入力として提供され、Ｓ２Ｐ変換器が符号多重チップをＫ個のプリコーダ３３５の間で均等に分配する。一実施形態では、符号多重チップは、Ｎｚ個の符号多重チップのブロックとして提供されることが可能である。例えば、第１のＮｚ個の符号多重チップが、第１のプリコーダ３３５への入力として提供され、次のＮｚ個の符号多重チップが、第２のプリコーダ３３５への入力として提供されるなどである。別の実施形態では、Ｓ２Ｐ変換器３３０は、符号多重チップをＫ個以下のプリコーダの間で不均等に分配することができ、符号多重チップのブロックは、Ｎｚとは異なる大きさとすることができる。
【００１７】
プリコーダ３３５は、行列を用いて時間領域の入力ベクトルに変換演算を行って周波数領域のベクトルにする。プリコーダ３３５の入力および出力ベクトルは、Ｎｚ個の成分すなわちチップを含む。一実施形態では、プリコーダ３３５は、離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）であり、大きさＮｚ×ＮｚのＤＦＴ行列Ｆを用いて時間領域からのＮｚ個の符号多重チップを含む入力ベクトルを、周波数領域に変換し、行列Ｆのエントリは、
【数３】
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と定義される。ＤＦＴプリコーダの入力の符号多重チップは、ｓ＝［ｓ１，ｓ２，ｓ３，……ｓＮｚ］Ｔであって、Ｔが転置演算を示す場合、ベクトルｓと定義されると、ＤＦＴプリコーダの出力は、ベクトルＸ、
【数４】
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として定義され、さらにＮｚ個の事前に符号化された成分又はチップを含む。他の実施形態では、プリコーダ３３５は、単位行列を用いて、符号多重チップを時間領域から周波数領域へ変換することができる。さらに、プリコーダ３３５は、チャネルに敏感な行列を用いて、プリイコライザ手法が変換に適用されるようにすることができる。
【００１８】
一実施形態では、Ｋ個のプリコーダ３３５のＮｚ個の出力ポートの各々は、ＣＤＭＡゾーンに属する直交サブキャリアと関連付けられたＩＦＦＴ３５０のポートに別々にマッピングされる。ＩＦＦＴモジュール３５０の入力ポートへのＮｚ個の出力ポートの正確なマッピングは、ＣＤＭＡタイプの信号が、どの特定の直交サブキャリアに送信されるかに応じて再構成可能とすることができる。
【００１９】
第２の部分３９０では、符号化されたデータ・シンボルが、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ、および６４ＱＡＭなど公知の変調方式を用いて変調器３４０により変調され、Ｋ□Ｎである場合、データ・シンボルをＫ個の変調シンボルＳｋに変換し、これが次にＳ２Ｐ変換器３４５への入力として提供される。Ｓ２Ｐ変換器１２０は、変調シンボルのパラレル・ストリームを出力し、このストリームは、直交サブキャリアと関連付けられたＩＦＦＴモジュール１３０の１つまたは複数のポートへの入力として提供され、このサブキャリアによって符号化されたデータ・シンボルが送信されることになる。
【００２０】
ＩＦＦＴモジュール３５０では、変調シンボルＳｋと、事前に符号化されたチップ（すなわちプリコーダの出力）とに逆高速フーリエ変換が適用されて、ｎ＝０，……，ＮＦＥＴ−１である場合、チップｃｎのブロックを作り出す。サイクリック・プレフィックス挿入器３６０は、ＮＦＥＴ個のチップのブロックの最後のＮｃｐ個のチップをコピーして、これをＮＦＥＴ個のチップのブロックの先頭に付加し、先頭付加されたブロックを作り出す。先頭付加されたセットは、次に時間領域フィルタ１５０によりフィルタリングされ、続いてキャリアに変調された後、送信される。
【００２１】
本発明を、いくつかの実施形態を参照してかなり詳細に説明したが、他の変形も可能である。したがって、本発明の趣旨および範囲は、本明細書に含まれる実施形態の説明に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来技術によるＯＦＤＭＡシステムで使用される送信機を表す図である。
【図２】本発明のＯＦＣＤＭＡシステムで使用する帯域幅の割当てを示す図である。
【図３】本発明の無線通信システムで使用する送信機の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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