(57)【要約】キャリア・チャンネルをＯＦＤＭシステム内の加入者デバイス（１０２）に割り当てるための方法およびシステムを提供する。方法には、加入者デバイスに付随するリンク障害を推定すること（６０２）が含まれる。また方法には、加入者デバイスを、リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを有するキャリア・チャンネルに割り当てること（６０４）が含まれる。リンク障害は、加入者デバイスが用いるリンクの遅延スプレッドに関係づけられる。
2009518966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいて加入者デバイスのチャンネル割当てを行なうために用いる方法であって、前記ＯＦＤＭシステムは複数のキャリア・チャンネルを備え、
加入者デバイスに付随するリンク障害を推定すること、
前記複数のキャリア・チャンネルのうちの、前記リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに、加入者デバイスを割り当てること
を備える、方法。
【請求項２】
少なくとも１つのリンク・パラメータを決定することをさらに備え、前記リンク障害の前記推定は少なくとも１つのリンク・パラメータに基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのリンク・パラメータのうちの１つは、前記加入者デバイスによって送信または受信される１つまたは複数の信号から測定される遅延スプレッドと、システムの送信部からの前記加入者デバイスの距離とのうちの一方である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てることには、前記リンク障害をサイクリック・プレフィックスの組と比較することが含まれ、前記サイクリック・プレフィックスの組には、前記複数のキャリア・チャンネルのうちの１つまたは複数によって用いられる各サイクリック・プレフィックスが含まれる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てることには、サイクリック・プレフィックスの組から得られるサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルを選択することが含まれ、前記キャリア・チャンネルが用いる前記サイクリック・プレフィックスは、キャリア・チャンネルに付随するサイクリック・プレフィックスの前記組であって前記加入者デバイスに付随する前記リンク障害を上回る組の中で、最短の長さを、有する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
複数のキャリア・チャンネルの１つまたは複数の負荷を周期的にチェックすること、
前記負荷のバランスが取れていないときに、前記複数のキャリア・チャンネルの中から得られる少なくとも１つのキャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックスに対して新しい長さを計算すること、
前記新しい長さを、前記複数のキャリア・チャンネルの中から得られる前記少なくとも１つのキャリア・チャンネルが用いる前記サイクリック・プレフィックスに割り当てることと、
前記加入者デバイスを、加入者デバイスに前記付随するリンク障害に基づいて、前記複数のキャリア・チャンネルの１つに割り当てること
をさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムを用いるシステムにおいて動作する加入者デバイスにおいて用いられる方法であって、前記ＯＦＤＭシステムは複数のキャリア・チャンネルを含み、複数のキャリア・チャンネルの中から得られる各キャリア・チャンネルは、キャリア・チャンネルに付随するサイクリック・プレフィックスを含む送信を利用し、
複数のキャリア・チャンネルのうちの、前記加入者デバイスが割り当てられたキャリア・チャンネルに付随するサイクリック・プレフィックスが、前記加入者デバイスに付随するリンク障害に適合しないと判定すること、
前記リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルへの再割当てを要求すること
を備える、方法。
【請求項８】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムにおける加入者デバイスのチャンネル割当てに用いられるシステムであって、前記ＯＦＤＭシステムは複数のキャリア・チャンネルを含み、各キャリア・チャンネルは、キャリア・チャンネルに付随するサイクリック・プレフィックスを含む送信を利用し、
前記加入者デバイスに付随するリンク障害を推定することができるモニタリング・モジュールと、
加入者デバイスを、前記リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに割り当てることができる割当てモジュールと、
を備えるシステム。
【請求項９】
前記モニタリング・モジュールが、
前記加入者デバイスが用いるチャンネルに付随する１つまたは複数のリンク・パラメータを決定することが可能なコレクタと、
１つまたは複数のリンク・パラメータから前記リンク障害を推定することが可能なカルキュレータと、
を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記割当てモジュールが、
前記リンク障害の継続時間を、サイクリック・プレフィックスの組のそれぞれの継続時間と比較することが可能なコンパレータであって、前記サイクリック・プレフィックスの組は、前記複数のキャリア・チャンネルのうちの少なくとも２つを含むキャリア・チャンネルの組が用いる各サイクリック・プレフィックスを含む、コンパレータと、
前記サイクリック・プレフィックスの組から得られるサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルを選択することが可能なセレクタであって、キャリア・チャンネルが用いる前記サイクリック・プレフィックスは、前記リンク障害に対応する最小の長さを有する、セレクタと
を含む、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムに関し、より具体的には、ＯＦＤＭシステムにおける信号のチャンネル割当てに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願
本出願は、米国特許出願第１１／０５２７００号明細書、発明の名称「混合モード無線通信システムにおける可変サイクリック・プレフィックス」（２００５年２月７日出願）に関係づけられる。この文献は、本出願の譲受人に譲渡されている。
【０００３】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）システムは、マルチ・キャリアまたは複数キャリア無線チャンネルを用いる通信システムである。ＯＦＤＭシステムが直面する問題は、送信信号が目的地に複数の経路を介して到達する可能性があり、その結果、信号の遅延スプレッドが生じることである。遅延スプレッドは、信号が選択する複数の経路に起因して起こる歪みの種類であり、結果として、受信部側において信号の拡散または「スミアリング」が起こる。遅延スプレッドの影響を相殺するために、ＯＦＤＭシステムでは、連続的な送信符号の間のガード時間として機能するサイクリック・プレフィックスを用いている。従来のＯＦＤＭシステムでは、サイクリック・プレフィックス長は、遅延スプレッドの長さ以上となるように設計されている。そのため信号のスミアリングは、ガード時間の中にまでしか広がらない。こうして、サイクリック・プレフィックスによって、符号間干渉が取り除かれる。
【０００４】
サイクリック・プレフィックス信号は、さらに符号内干渉を取り除くとともに簡易化した受信部が利用できるように構成されている。サイクリック・プレフィックス波形として、符号の最後の部分の複製であるものを用いることで、送信符号が時間的に周期的に見えるようにすることができる。
【０００５】
サイクリック・プレフィックスは、送信すべき信号に添えられる余分で使用されない情報であり、有用な情報は何ら伝えない。したがって可能ならいつでも、使用するサイクリック・プレフィックス長を最小にすることが望ましい。
【０００６】
従来のＯＦＤＭシステムでは、すべてのチャンネルにおいてサイクリック・プレフィックスは同じである。したがって、すべてのユーザに対応するために、選択したサイクリック・プレフィックス長は、不測の事態をすべてカバーすることになる。その結果、システムのすべての加入者に対して、選択したサイクリック・プレフィックスが割り当てられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記したように、ＯＦＤＭシステムにおいてサイクリック・プレフィックスを用いることで、余分な情報が送信される。サイクリック・プレフィックスを用いることで、受信部の複雑さが緩和されて性能も向上するが、同時に、余分なデータを送信するためにバンド幅およびエネルギーを消費することで、システム容量が減る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
添付の図では、図の全体に渡って、同一の参照番号は同一のまたは機能的に同様の要素を指している。これらの図は、以下の詳細な説明とともに本明細書に取り入れられて本明細書の一部を構成するとともに、さらに本発明による実施形態を例示して種々の原理および優位性を説明する働きをする。
【０００９】
当業者であれば理解するように、図における要素は、簡単および明瞭を目的として例示されており、必ずしも一定の比率で描かれているわけではない。たとえば、本発明の実施形態の理解の向上を助けるために、図における要素のいくつかの大きさは、他の要素に対して誇張されている場合がある。
【００１０】
本発明による直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）チャンネルのチャンネル割当てに対する特定の方法およびシステムを詳細に説明する前に、本発明は主に、ＯＦＤＭチャンネルのチャンネル割当てに関係づけられる方法ステップおよびシステム・コンポーネントの組み合わせにあることを記載しておかなければならない。したがって、システム・コンポーネントおよび方法ステップは、適切であれば図面中でそれまでの符号を用いて表して、本発明を理解することに適切な特定の詳細のみを示すようにしている。これは、本明細書の記載の利益を受ける当業者には容易に明らかとなる詳細によって、開示が不明瞭になることがないようにするためである。
【００１１】
この文献では、関係語たとえば第１および第２などを単に、１つの実体または行為を他の実体または行為と区別するために用いられることもあり、必ずしも、このような実体または行為間に実際に何らかのこのような関係または順番があることを、必要としなくても、意味しなくても良い。本明細書で用いる場合、用語「含む」、「含んでいる」またはこれらの他のどんな変形も、非排他的包含を含むことが意図されている。すなわち、要素のリストを含むプロセス、方法、物品、または装置には、これらの要素が含まれているだけでなく、明白にはリストにされていない他の要素、またはこのようなプロセス、方法、物品、もしくは装置に固有の他の要素が含まれていても良い。要素が「含む」の後にきた場合、これは、要素を含むプロセス、方法、物品、または装置に、同じ要素がさらに存在することを排除するものではないことを、さらなる制約を伴うことなく、示すものである。
【００１２】
本発明では、加入者デバイスに情報を伝達するためのキャリア・チャンネルを割り当てるための方法について記載する。本方法には、加入者デバイスからの受信信号の特性を決定することが含まれる。また本方法には、加入者デバイスを、決定した特性に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネル上で通信することに割り当てること（あるいは、加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てることと言っても良い）が含まれる。
【００１３】
本発明ではさらに、加入者デバイスにおいて用いる方法について記載する。本方法には、加入者デバイスの送信が割り当てられたキャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックスが、送信の特性に適合するか否かを判定することが含まれる。また本方法には、特性に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルへの再割当てに対する要求が含まれる。
【００１４】
また本発明では、加入者デバイスとの間で情報を通信するためのチャンネルを割り当てるためのシステムについて記載する。システムには、モニタリング・モジュールと割当てモジュールとが含まれる。モニタリング・モジュールは、加入者デバイスに付随するリンク障害を決定する。割当てモジュールは、加入者デバイスを、リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルを送信することに割り当てる。
【００１５】
図１に、本発明の種々の実施形態を実施することができる環境を例示する。環境には、ＯＦＤＭ無線通信システムが含まれ、これには複数のＯＦＤＭキャリア・チャンネルが含まれる。各キャリア・チャンネルは送信を伝える。無線基地局装置（ＢＴＳ）１０４が、加入者デバイス１０２からの送信を受信する。またＢＴＳ１０４が送信を行なって、それを加入者デバイス１０２が受信することもできる。
【００１６】
当該技術分野で知られるように、このような無線通信システムは、２つのモードのうちの１つで動作することができる。時分割多重方式（ＴＤＭ）モードでは、ＢＴＳ１０４から加入者デバイス１０２までの送信を行なう無線チャンネル周波数は、加入者デバイス１０２からＢＴＳ１０４までの送信の場合と同じである。非オーバーラッピングの時間が、ＢＴＳ１０４および加入者によって交互に用いられる。このＴＤＭモードでは、ＢＴＳ１０４および加入者デバイス１０２はそれぞれ、受信時間は、送信時間の単に何分の１かである。周波数分割多重化（ＦＤＭ）モードでは、ＢＴＳ１０４から加入者デバイス１０２までの送信をある無線チャンネル周波数上で行ない、加入者デバイス１０２からＢＴＳ１０４までの送信を別の周波数上で行なう。２つの周波数が異なっているため、ＢＴＳ１０４および加入者デバイス１０２は、無線チャンネル周波数を完全に利用する。後者のＦＤＭの場合、２つの周波数は通常、対になっていて、アップ・リンク・チャンネルとダウン・リンク・チャンネルとが、固定したオフセットだけ離れている。本出願の残りの部分において、用語「キャリア・チャンネル」は、ＴＤＭモードを用いるシステムで用いられる単一の周波数か、またはＦＤＭモードを用いるシステムで用いられるチャンネル対の一方に対応する。
【００１７】
ＯＦＤＭシステムの加入者デバイス１０２は、ＯＦＤＭシステムにおける特定のキャリア・チャンネルに割り当てられる。チャンネルは、加入者デバイス１０２がＢＴＳ１０４から信号を受信するために用いられ、また信号をＢＴＳ１０４へ送信するために用いても良い。しかし各信号は複数の経路を介して伝搬するため、送信の遅延スプレッドによって生じる障害を相殺する必要がある。こうするために、加入者デバイス１０２は、送信に、サイクリック・プレフィックスとして、特定のキャリア・チャンネルに対して使用されるサイクリック・プレフィックスに適合するものを付加する。
【００１８】
図２に、本発明のいくつかの実施形態によるＢＴＳ１０４のブロック図を例示する。典型的な目的に対して、ＢＴＳ１０４を、２つのキャリア・チャンネルＲＦ１２０２およびＲＦ２２０４を利用する送受信装置とともに示す。ＲＦ１２０２は、第１の周波数（またはＦＤＭタイプのシステムに対する周波数対）を伴うキャリア・チャンネルであり、第１の所定の長さのサイクリック・プレフィックスを有する送信を受信する。ＲＦ２２０４は、第２の周波数を伴うキャリア・チャンネルであり、第２の所定の長さのサイクリック・プレフィックスを有する送信を受信する。このように、ＢＴＳ１０４は、異なる長さのサイクリック・プレフィックスを用いるマルチ・キャリア・チャンネルを利用する。ＢＴＳ１０４は、他のキャリア・チャンネル上で送信を受信しても良い。各キャリア・チャンネルは、第１または第２のサイクリック・プレフィックスのうちの一方を用いるものであっても良いし、他のサイクリック・プレフィックスの組の１つを用いるものであっても良い。したがってＢＴＳ１０４は、キャリア・チャンネルを用いて、少なくとも２つの別個のサイクリック・プレフィックスを用いる送信を受信する。本発明の一実施形態では、ＯＦＤＭシステムに含まれる各キャリア・チャンネルは、すべて異なる指定されたサイクリック・プレフィックスを用いる送信を受信する。あるいは本明細書では、キャリア・チャンネルが、指定されたサイクリック・プレフィックスを有する送信のみを受信することを、キャリア・チャンネルが、指定されたサイクリック・プレフィックスを用いると記載する。本発明の別の実施形態では、ＯＦＤＭシステムに含まれるキャリア・チャンネルのいくつかは、送信を受信するために同じサイクリック・プレフィックスを用いる。ＢＴＳ１０４は、サイクリック・プレフィックスの組のリストを保持している。本発明の一実施形態では、サイクリック・プレフィックスの組には、送信を受信するためにＢＴＳ１０４が用いるキャリア・チャンネルによって用いられるすべてのサイクリック・プレフィックスが含まれる。本発明の代替的な実施形態では、リストには、十分にまたは完全に占有されたキャリア・チャンネルのサイクリック・プレフィックスは含まれない。本発明の一実施形態では、リストは、加入者デバイス１０２にとって利用可能となる。
【００１９】
図３は、本発明のいくつかの実施形態による、加入者デバイス１０２を特定のキャリア・チャンネルに割り当てるシステム３００の典型的なブロック図である。適切なシステム動作を実現するためには、送信に対して特定の無線チャンネルを用いる加入者デバイス１０２は、その特定の無線チャンネルに付随する特定のサイクリック・プレフィックス長を用いなければならない。システム３００は、モニタリング・モジュール３０２、割当てモジュール３０４、チェッキング・モジュール３０６、サイクリック・プレフィックス・カルキュレータ３０８、およびコーディネーション・モジュール３１０を備えていても良い。異なる実施形態では、無線通信システムの固定ネットワーク部分に常駐するこれらのモジュール３０２、３０４、３０６、３０８のうちのいくつか（またはすべて）を有していても良い。たとえばＯＦＤＭ通信システムのＢＴＳ１０４とともに、加入者デバイス１０２に常駐するモジュール３０２、３０４、３０６、３０８のうちの他（またはすべて）である。モニタリング・モジュール３０２は、加入者デバイス１０２に付随する少なくとも１つのリンク・パラメータから、リンク障害を決定することができる。言い換えれば、モニタリング・モジュール３０２は、少なくとも１つのパラメータとして、信号が加入者デバイス１０２からＢＴＳ１０４へ伝搬したときに起こった信号障害の性質を推定することができるパラメータを決定することができる。一般的に言って、これらの障害は、送信中に信号が受けた遅延差（マルチパス）の量または継続時間に関係づけられる１つの障害値として推定される。モニタリング・モジュール３０２、リンク障害、およびリンク・パラメータについて、さらに以下で詳細に説明する。モニタリング・モジュール３０２は、加入者デバイス１０２に付随するリンク障害に関する情報を、割当てモジュール３０４に伝える。割当てモジュール３０４は、加入者デバイス１０２を、リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに割り当てることができる。加入者デバイス１０２の割当ては、ＢＴＳ１０４から加入者デバイス１０２へ信号送信を送ることによって行なっても良い。信号送信には、コマンドとして、加入者デバイス１０２に、特定のキャリア・チャンネルを利用させるかまたはすでに割り当てられたチャンネル上の新しいサイクリック・プレフィックスに変更させるコマンドが含まれる。このような割当ては、必要に応じて時々行なわれて、加入者デバイス１０２が、適切なサイクリック・プレフィックスを有するキャリア・チャンネルを利用する状態を保っている。リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスは、送信の受信部がマルチパス・フェーディングからのどんな有害な影響も確実に補償できる程に十分に長い。チェッキング・モジュール３０６およびサイクリック・プレフィックス・カルキュレータ３０８は、キャリア・チャンネル上の負荷のバランスを取る。
【００２０】
チェッキング・モジュール３０６は、負荷（または加入者デバイス割当ての数）を、システム３００の複数のキャリア・チャンネル上で周期的にチェックする。サイクリック・プレフィックス・カルキュレータ３０８は、複数のキャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックス長を計算する。コーディネーション・モジュール３１０は、前記したすべてのモジュール間の活動状態を調整して、システムが使用中のキャリア・チャンネル全体に付随するサイクリック・プレフィックス選択が確実に、システム内のすべての加入者に最適な方法で適切に対応するようにする。これには、キャリア・チャンネルに付随するサイクリック・プレフィックスの組が、ＢＴＳ１０４が通信しているすべての加入者が必要とするものを満たすことに確実に適しているようにすることが含まれる。本発明の一実施形態では、システム３００は、通信ネットワークにおいて動作する電子装置を備える。電子装置は、前述したモジュールのすべてのタスクを行なうことができる。本発明の別の実施形態では、システム３００は、通信ネットワークにおいて動作する複数の電子装置を備えていて、各モジュールの機能は複数の電子装置の機能の組み合わせによって実現される。システム３００は、ＢＴＳ１０４上にあることもできるし、加入者デバイス１０２上にあることもできるし、その組み合わせの中にあることもできる。
【００２１】
図４は、本発明のいくつかの実施形態によるモニタリング・モジュール３０２を示す典型的なブロック図である。モニタリング・モジュールは、コレクタ４０２、カルキュレータ４０４、および距離カルキュレータ４０６を備えていても良い。コレクタ４０２は、加入者デバイス１０２が送信および／または受信する信号に信号経路が及ぼす影響（すなわちリンク障害）に関する情報を集める。コレクタ４０２が集める情報には、以下のものが含まれている（ただし、これらに限定されない）。すなわち、遅延スプレッドの直接測定値、リンク・パラメータたとえば送信信号強度および加入者デバイス１０２の環境に関する情報である。遅延スプレッドの直接測定は、受信信号上で既知の方法により行なわれる。たとえば決定されたマッチしたフィルタ係数、イコライザ・タップ係数などに基づくものである。（コレクタ４０２が加入者デバイス１０２のコンポーネントであるときには、遅延スプレッドを測定する信号は、ＢＴＳ１０４が送信している信号である。コレクタ４０２がＢＴＳ１０４のコンポーネントであるときには、加入者デバイス１０２が送信している信号である。）加入者デバイス１０２の環境に関する情報には、以下のものに関するリンク・パラメータが含まれている。すなわち、加入者デバイス１０２が室内にあるのか屋外にあるのか、または加入者デバイス１０２が現在、待ち時間が長い環境（信号の送信と受信との間の時間が長い環境を指す）にいるのか否かである。これらのリンク・パラメータは、どのキャリア・チャンネルを特定の加入者デバイスに割り当てるかを決める決定プロセスを支援する暗黙の情報を提供する。コレクタ４０２は、この情報をカルキュレータ４０４に提供する。カルキュレータ４０４は、コレクタ４０２から受信した情報を用いて、加入者デバイス１０２に付随するリンク障害を推定する。カルキュレータ４０４が推定するリンク障害は、加入者デバイス１０２と、デバイス１０２がリンクするＢＴＳ１０４との間の無線周波数リンクの遅延スプレッド特性である。本発明の一実施形態では、コレクタ４０２は情報を距離カルキュレータ４０６に提供する。距離カルキュレータ４０６は、コレクタ４０２から受信した情報を用いて、加入者デバイス１０２とＢＴＳ１０４との間の距離を決定する。この距離をさらに、リンク障害推定プロセスにおいて用らいれる。
【００２２】
全体として、これは、受信した加入者デバイス信号に付加情報を組み合わせたものに付随するマルチパスの影響を決定することである。付加情報は、加入者の場所および環境などに関係するもので、通信用に割り当てるべき加入者デバイス１０２にとって最良の必要なサイクリック・プレフィックス長の［最小の］長さを、モニタリング・モジュールが決定することができるものである。
【００２３】
図５は、本発明のいくつかの実施形態による割当てモジュール３０４を示す典型的なブロック図である。割当てモジュール３０４は、コンパレータ５０２およびセレクタ５０４を備えていても良い。コンパレータ５０２は、推定したリンク障害の継続時間値を、キャリア・チャンネルに対して現時点で使用中のサイクリック・プレフィックスの組の継続時間と比較する。本発明の一実施形態では、リンク障害の継続時間を、サイクリック・プレフィックスの各組の継続時間と比較する。あるいは、これをもっと単純に「リンク障害をサイクリック・プレフィックスの組に対して比較する」と言う。比較後に、コンパレータ５０２は、サイクリック・プレフィックスの組を２つの組に分割する。第１の組のサイクリック・プレフィックスにおけるサイクリック・プレフィックスは、加入者デバイスに付随するリンク障害よりも短い。したがって第１の組サイクリック・プレフィックスには、加入者デバイスとの間で行なう信頼性の高い送信に対する要求を満たすことができないサイクリック・プレフィックスが含まれる。第２の組のサイクリック・プレフィックスには、加入者デバイス１０２との間で行なう信頼性の高い送信に必要なものと同じかそれよりも長いサイクリック・プレフィックスが含まれる。そしてコンパレータ５０２は、第１の組のサイクリック・プレフィックスを取り除く。したがってコンパレータ５０２は、信頼性の高い送信に必要なものよりも短いサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルをすべて取り除く。この除去の結果、割当てモジュール３０４は、キャリア・チャンネルが用いるべきサイクリック・プレフィックスを、第２の組のサイクリック・プレフィックスから選択する。セレクタ５０４は、第２の組のサイクリック・プレフィックスから得られるサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルを選択する。セレクタ５０４が選択するキャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックス長は、第２の組の中で最短である。言い換えれば、第２の組の中で長さが最短のサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルを、通信を割り当てるキャリア・チャンネルとして選択する。他の実施形態では、同じ動作が割当てモジュール３０４によって行なわれるが、リンク・パラメータは、距離に関係する特性であって、最初にｄｓ＝ａ＊ｄなどの関係によって時間特性に変換される。ここで、ｄｓは遅延スプレッド推定値、ａは遅延レート（マイクロセカンド／キロメートル）、およびｄは距離（キロメートル）である。当然のことながら、このような変換は、カルキュレータ・モジュール４０４が行なうことができ、リンク障害を、遅延スプレッド特性として、距離に関係する情報から決定する。次のことを理解することは重要である。すなわち、このような決定は、加入者デバイス１０２がＢＴＳ１０４から遠くなれば、受信信号に付随し得る遅延差が長くなるという経験的観測に基づくということである。サイクリック・プレフィックスの必要な長さは、加入者デバイス１０２からＢＴＳ１０４までの信号の伝搬遅延に直接関係するわけではなく、むしろ建造物、丘、山などからの信号反射等に起因して受ける遅延差である。前述の方程式で用いる因子ａは通常、以前に行なった測定に基づいて経験的に導き出される。
【００２４】
さらに次のことが理解される。すなわち、加入者デバイス１０２およびＢＴＳ１０４の両方からの送信に、伝搬する送信に与えられる時間遅延差に対応するためにサイクリック・プレフィックスを含む必要がある。通常、加入者デバイス１０２送信およびＢＴＳ送信に対するサイクリック・プレフィックスは、同じ値とすることができる。これは、多かれ少なかれ、加入者デバイス１０２とＢＴＳ１０４との間の２つの方向における相互の伝搬経路の数に起因する。しかしこのサイクリック・プレフィックス長が等しいということは、本発明の要求するところではない。本明細書で開示する情報に基づいて、次のことが当業者には明らかである。すなわち、アップリンクおよびダウンリンクに対するサイクリック・プレフィックス長が（同じキャリア・チャンネルに対しても）同じではないシステムを構成および動作させるということである。次のことも認識されたい。すなわち、リンク障害（たとえば、受信信号上に存在するマルチパスの量）を推定することは、ＢＴＳ１０４または加入者デバイス１０２のいずれかにおいて行なうことができるとともに、１つまたは複数のリンク・パラメータ（各パラメータは、ＢＴＳ１０４または加入者デバイス１０２のいずれかにおいて決定しても良い）に基づいて行なっても良い。いくつかの実施形態において、リンク障害の推定を、加入者デバイス１０２において決定される少なくとも１つのリンク・パラメータに基づいて行なう場合には、シグナリング・プロトコルを設けて、加入者デバイス１０２がリンク・パラメータの決定をＢＴＳ１０４へ送ることができるようになっている。ＢＴＳ１０４では、チャンネル割当てが従来行なわれている（しかし必ずしもではない）。また加入者からＢＴＳまでの信号送信を、他の有用な情報に対して実現しても良い。リンク・パラメータ（たとえば加入者デバイスの場所および環境）は、必要なサイクリック・プレフィックス長についてのＢＴＳの最終的な決定プロセスを支援するものであるが、加入者デバイスからの送信内に設けることができる。
【００２５】
図６は、本発明のいくつかの実施形態による加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てるための方法を例示する典型的なフローチャートである。ステップ６０２において、加入者デバイス１０２に付随するリンク障害を決定する。このリンク障害は、送信のサイクリック・プレフィックス要求を反映している。本発明のいくつかの実施形態では、リンク障害は、加入者デバイス１０２との間で通信を伝えるために用いるリンクの遅延スプレッドに密接に関係づけられる。いくつかの実施形態では、リンク障害の決定を、受信部までリンクを介して伝搬される信号の遅延スプレッドの直接測定に基づいて行なう。受信部は、加入者デバイス内にあっても良いし、固定ネットワーク・デバイス（ＢＴＳ１０４）内にあっても良い。本発明の他の実施形態では、リンク障害を暗黙的に決定することを、たとえば加入者デバイス１０２とＢＴＳ１０４との間の距離に基づいて行なう。加入者デバイス１０２とＢＴＳ１０４との間の距離を推定するための典型的な方法は、加入者デバイス１０２における信号強度を測定することである。加入者デバイス１０２における信号が強い場合、加入者デバイス１０２とＢＴＳ１０４との間の距離が、信号が弱い場合よりも短いことを示す。本発明の一実施形態では、１つまたは複数のリンク・パラメータが、加入者デバイス１０２によって決定される。これらの実施形態のいくつかにおいて、加入者デバイス１０２から、その環境の測定値であるパラメータが、ＢＴＳ１０４に送られる。加入者デバイス１０２の環境の測定値には、加入者デバイス１０２が室内にあるのか屋外にあるのか、または非常に時間分散の大きい伝搬環境に現時点で位置するのか否かに関係する情報が含まれていても良い。本発明の別の実施形態では、リンク・パラメータのうちの１つまたは複数がＢＴＳ１０４によって決定される。いくつかの実施形態に対しては、リンク障害の推定は、リンク・パラメータ（たとえば１つまたは複数の信号のそれぞれの遅延スプレッドの直接測定値、環境の種類および／または距離）の組み合わせに基づいて行なわれる。これらのパラメータの組み合わせは、当該技術分野で知られる方法を用いて、たとえばパラメータを重み付けすることによって行なっても良い。
【００２６】
ステップ６０４において、加入者デバイス１０２を、リンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを有するキャリア・チャンネルに割り当てる。次に、加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てるための方法について説明する。本発明の一実施形態では、リンク障害を用いて、送信に好適なサイクリック・プレフィックスを決定する。このサイクリック・プレフィックスを、サイクリック・プレフィックスの組と比較する。送信に好適なサイクリック・プレフィックスよりも短いサイクリック・プレフィックスは拒否する。残存するサイクリック・プレフィックスのうち、長さが最も短いものを選択する。加入者デバイス１０２を、選択しサイクリック・プレフィックスを伴うキャリア・チャンネルに割り当てる。本発明の別の実施形態では、加入者デバイス１０２が、それに最も適したキャリア・チャンネルを選択する（すなわち、加入者デバイスは、自身をキャリア・チャンネルに割り当てて、ＢＴＳ１０４および／または通信ネットワークに通知する）。
【００２７】
リンク障害が、送信のサイクリック・プレフィックス要求が高いことを反映している場合には、加入者デバイス１０２を、大きなサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに割り当てる。しかしリンク障害が、送信のサイクリック・プレフィックス要求が低いことを反映している場合には、加入者デバイス１０２を、小さいサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに割り当てる。
【００２８】
本発明の一実施形態では、加入者デバイス１０２を最初に、最大のサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネル（起こり得ると予測されるリンク障害値を有する送信に対応することができる）に割り当てることを、推定されるリンク障害および推定されるリンク障害の予測される変化に基づいて行なう。最大のサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルは、予想されるどんな送信にも対応することができ、そのリンク・パラメータまたは推定されるリンク障害とは関係なく可能である。
【００２９】
加入者デバイス１０２のユーザは、移動可能であっても良い。リンク障害は、加入者デバイス１０２のユーザの場所の変化とともに変化しても良い。本発明の種々の実施形態は、加入者デバイス１０２に付随するリンク障害に応じることを、通信のサイクリック・プレフィックス要求が変化した場合であっても行なう。
【００３０】
加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てた後に、ＢＴＳ１０４または加入者デバイス１０２は、リンク・パラメータまたは加入者デバイス１０２に付随するパラメータを繰り返してチェックする。ＢＴＳ１０４が、１つまたは複数のリンク・パラメータから決定したリンク障害の値の変化が、キャリア・チャンネルの変化に値するほどに十分であると判定した場合には、ＢＴＳ１０４は、加入者デバイス１０２に命令を出して、送信を、リンク障害の変化値に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに渡させる。本発明の別の実施形態では、加入者デバイス１０２は、リンク障害の変化値に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルを選択して、ＢＴＳ１０４またはネットワークにそのキャリア・チャンネルへ割り当てられることを要求する。
【００３１】
次に前記の方法を、いくつかの実施形態の以下の例を用いて説明する。キャリア・チャンネルＲＦ１２０２およびキャリア・チャンネルＲＦ２２０４が用いるサイクリック・プレフィックスの典型的な値を、２０マイクロセカンドおよび１０マイクロセカンドと、それぞれ仮定する。最初に、加入者デバイス１０２を、キャリア・チャンネルＲＦ１２０２に割り当てる。キャリア・チャンネルＲＦ１２０２は最長のサイクリック・プレフィックスを有しているため、キャリア・チャンネルＲＦ１２０２は、ＢＴＳ１０４のある特定の有効範囲エリア内にある加入者デバイス１０２のどんな送信にも対応することができる。ステップ６０２において、ＢＴＳ１０４がリンク障害を推定する。このリンク障害を有する送信に好適なサイクリック・プレフィックスの典型的な継続時間を、８マイクロセカンドに等しいと仮定する。ステップ６０４において、ＢＴＳ１０４は、好適なサイクリック・プレフィックスを、キャリア・チャンネルＲＦ１２０２およびＲＦ２２０４が用いるサイクリック・プレフィックスの組と比較する。ＢＴＳ１０４は、キャリア・チャンネルＲＦ２２０４の方が加入者デバイス１０２との通信に適していると判定して、加入者デバイス１０２を、キャリア・チャンネルＲＦ２２０４を用いて通信を行なうことに割り当てる。
【００３２】
加入者デバイスをキャリア・チャンネルＲＦ２２０４上での送信に割り当てた後に、ＢＴＳ１０４は、加入者デバイス１０２とのさらなる通信を繰り返してチェックして、推定したリンク障害の変化を招くようなリンク・パラメータの変化があったかどうかを調べる。加入者デバイス１０２のユーザがＢＴＳ１０４のもっと近くに移動すると、この結果、リンク障害の推定値の変化が生じ、したがって通信に好適なサイクリック・プレフィックスの変化が、たとえば８マイクロセカンドから５マイクロセカンドへと生じる。通信の好適なサイクリック・プレフィックスの変化がキャリア・チャンネルの変化に値していないため、ＢＴＳ１０４は、通信をキャリア・チャンネルＲＦ２２０４上で行なうことを可能にする。加入者デバイス１０２のユーザがＢＴＳ１０４から離れるように移動すると、この結果、通信に好適なサイクリック・プレフィックスの値の変化が、たとえば５マイクロセカンドから９マイクロセカンドへと生じる。この好適なサイクリック・プレフィックスの増加変化が１０マイクロセカンドの閾値のそれに近づいているため、通信はキャリア・チャンネルの変化に値し、ＢＴＳ１０４は、加入者デバイス１０２を、キャリア・チャンネルＲＦ１２０２を用いて通信を行なうことに割り当てる。前記したように、何らかのマージンを用いることを利用して、サイクリック・プレフィックスが少なくとも、時間のウィンドウ中に存在し得る遅延スプレッドに対応するほどに長いことを確実にすることができる。この結果、加入者デバイス１０２の移動が種々のリンク障害を起こす可能性がある移動局の状況に対処するとともに、受信信号情報が回復する可能性を最大にするタスクには不適切であるサイクリック・プレフィックス長を使用してしまう状況が回避される。
【００３３】
図７は、本発明のいくつかの実施形態による、キャリア・チャンネル上の負荷のバランスを取るための方法を例示する典型的なフローチャートである。ステップ７０２において、ＢＴＳ１０４は周期的に、複数のキャリア・チャンネル上の負荷をチェックする。キャリア・チャンネル上の負荷は、キャリア・チャンネルを用いて行なわれている送信の数を指す。負荷のチェックは、前述したチェッキング・モジュール３０６が行なう。本発明の一実施形態では、ＢＴＳ１０４は周期的に、複数のキャリア・チャンネルのうち所定の組のキャリア・チャンネル上の負荷をチェックする。ＢＴＳ１０４が、チェックしたすべてのキャリア・チャンネル上の送信の数が等しいか、互いにかなり近いか、または所定の範囲内にあると判定した場合には、負荷のバランスは取れている。ＢＴＳ１０４が、キャリア・チャンネル上の負荷のバランスは取れていることを見出した場合には、チャンネル割当てに変化はない。
【００３４】
しかしＢＴＳ１０４が、キャリア・チャンネル上の負荷のバランスが取れていないことを見出した場合には、ステップ７０４において、ＢＴＳ１０４は、キャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックスの新しい長さの計算を、キャリア・チャンネルを用いる加入者デバイスのリンク障害に基づいて行なう。本発明の一実施形態では、ＢＴＳ１０４は、すべてのキャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックスの新しい長さを計算する。本発明の別の実施形態では、ＢＴＳ１０４は、完全に占有されてはいないキャリア・チャンネルのみが用いるサイクリック・プレフィックスの新しい長さを計算する。サイクリック・プレフィックスの新しい長さは、より一様にキャリア・チャンネルの負荷のバランスを取ると判定されているが、同時にチャンネル上のスループットを向上させている。この向上は、キャリア・チャンネルを加入者デバイスに割り当てることを、キャリア・チャンネルの遅延スプレッドに対する加入者デバイスのリンク障害を、キャリアの遅延スプレッドに実質的にマッチングさせることができる方法で行なうことによって行なう。チャンネルは、それに割り当てられた加入者デバイスのリンク障害が示す遅延スプレッドよりも長い。ステップ７０６において、ＢＴＳ１０４は、新しい長さを、対応するキャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックスに割り当てる。ステップ７０８において、ＢＴＳ１０４は、加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てることを、キャリア・チャンネルが用いる新しいサイクリック・プレフィックスに基づいて行なう。そして加入者デバイスを複数のキャリア・チャンネルに割り当てることを、加入者デバイスに付随するリンク障害に基づいて行なう。
【００３５】
次のことに注意されたい。すなわち、キャリア・チャンネルが用いるサイクリック・プレフィックス長に対するどんな変更も、そのキャリア・チャンネルに送信が割り当てられた加入者デバイスのいずれかに通知した後に行なわなければならない。適切な受信に対しては、受信装置は、受信中の情報のエンコーディングを知っている必要がある。これには、サイクリック・プレフィックス長とともに、送信における残りの情報のコーディングも含まれる。たとえば、より短いサイクリック・プレフィックスを用いた場合、より多くの情報をＯＦＤＭ送信バーストの残りの部分に含めても良い。受信装置は、各送信（割り当てられ得る各可能なサイクリック・プレフィックスを有する）をどのようにコーディングするかを知っている必要がある。したがって、特定のキャリア・チャンネルに対するサイクリック・プレフィックスの変更を行なおうとしているときに、そのキャリア・チャンネルの各ユーザに、その送信をどのように行なうかについての信号を送る。これは単純に、同じキャリア・チャンネルを用いること、およびより短いかまたはより長いサイクリック・プレフィックスに付随する送信コーディングを利用することであるか、または、キャリア・チャンネルを変えることであっても良い。いずれの場合でも、このようなシグナリング・メッセージには通常、新しい送信情報コーディング、もしくは異なるキャリア・チャンネル、または両方への移行を、正確にいつ行なうのかについての表示が含まれる。このようにして、シームレスな連続チャンネル資源移行が可能になる。
【００３６】
図８は、本発明のいくつかの実施形態による、加入者デバイスが新しいキャリア・チャンネルを要求する方法を例示する典型的なフローチャートである。ステップ８０２において、加入者デバイス１０２は、加入者デバイス１０２の送信を割り当てるキャリア・チャンネルに付随するサイクリック・プレフィックスが、加入者デバイス１０２に付随するリンク障害に適合しないことを判定する。ステップ８０４において、加入者デバイス１０２はＢＴＳ１０４に、それを、加入者デバイス１０２に付随するリンク障害に適合するサイクリック・プレフィックスを用いるキャリア・チャンネルに再割り当てすることを要求する。本発明の一実施形態では、加入者デバイス１０２には、加入者デバイス１０２の遅延スプレッド特性を決定することができるハードウェア・コンポーネントが含まれる。この場合、加入者デバイス１０２は、どのキャリア・チャンネルにそれを割り当てるべきかについても決定している。あるいは、単純に、シグナリング・メッセージを介して、決定した遅延スプレッド特性のＢＴＳ１０４を実現し、チャンネル割当て決定を完全にＢＴＳ１０４に残すことができていた。前者の場合、加入者デバイス１０２が、どのキャリア・チャンネルにそれを割り当てるべきかについて決定できるためには、システムがどのようにそのキャリア・チャンネルを用いているかについて知っている必要がある。この情報リストは、同様に、加入者デバイス１０２に信号で伝えることが、進行中に可能である。
【００３７】
本発明によって、システムは、システムの各キャリア・チャンネル上で用いるサイクリック・プレフィックス継続時間を最小にして、サービスされる加入者への対応にほぼ必要な量だけにすることができる。そうすることによって、本発明では、有用な情報通信を行なうためのシステムの容量が増加する。これは、性能劣化を生じさせることなく行なわれる。本発明では、複数のサイクリック・プレフィックスを異なるキャリア・チャンネル上で用いて、加入者デバイスを適切に割り当てる。加入者デバイスを、能動的に管理して、キャリア・チャンネル（それぞれ特定のサイクリック・プレフィックス長を用いる）に適切に割り当てる。さらに複数のキャリア・チャンネル間の加入者トラフィック・ポピュレーションを、異なるサイクリック・プレフィックスを用いるＯＦＤＭキャリア・チャンネルに渡って管理する。また各キャリア・チャンネルに対して用いる実際のサイクリック・プレフィックス長を動的に管理する手段を、キャリアに渡って加入者負荷のバランスを取ること、および利用するサイクリック・プレフィックス長の特定の選択を最適化することによって識別する。
【００３８】
加入者デバイスに能動的に、更新および制御情報を信号で伝える。このような情報はたとえば、どのキャリア・チャンネルを加入者デバイスが用いているべきか、加入者デバイスはいつ別のキャリア・チャンネルへ移動するべきかなどに関する情報である。
【００３９】
当然のことながら、本明細書に記載したモジュールを、１つまたは複数の従来のプロセッサと１つまたは複数のプロセッサを制御する一意の記憶されたプログラム命令とから構成して、本明細書に記載して機能の一部、ほとんど、またはすべてを、特定の非プロセッサとともに実施しても良い。非プロセッサに含まれるものは（これらに限定されないが）、無線受信部、無線送信部、信号ドライバ、クロック回路、電源回路、およびユーザ入力デバイスであっても良い。こうして、これらの機能を、｛通信システムのアクセス｝を行なう方法のステップとして解釈しても良い。あるいは、一部または全部の機能の実施を、プログラム命令が記憶されていないステート・マシーンによって、または１つもしくは複数のフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）（各機能もしくはいくつかの機能からなる何らかの組み合わせが、カスタム・ロジックとして実施される）において、行なわれても良い。当然のことながら、２つのアプローチを組み合わせたものを用いることができる。以上、これらの機能に対する方法および手段について、本明細書で説明してきた。
【００４０】
次のことが予想される。すなわち、当業者であれば、おそらく多大な努力および多くのデザイン選択（たとえば、利用可能な時間、現在の技術、および考慮すべき経済的な事項によって動機付けされる）にもかかわらず、本明細書に開示される考え方および原理によって導かれれば、このようなソフトウェア命令およびプログラムおよびＩＣを最小の実験作業で容易に生成することができる。
【００４１】
前記した明細書では、本発明を特定の実施形態を参照して説明してきた。しかし当業者であれば理解するように、添付の請求項で述べる本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更および変形を行なうことができる。したがって明細書および図は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えるべきであり、このような変更はすべて本本発明の範囲に含まれることが意図されている。利益、優位性、または問題の解決方法、および何らかの利益、優位性、解決方法を生じさせるかまたはより明白にし得るどんな要素も、何れかのまたは全ての請求項の重要であるか、必要であるか、または不可欠である特徴または要素として解釈してはならない。本発明は、本出願の係属中になされる任意の補正を含む添付の請求項、および発行される請求項のすべての均等物のみによって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の種々の実施形態を実施することができる環境を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による無線基地局装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態による特定の加入者デバイスをキャリア・チャンネルに割り当てるシステムを示す典型的なブロック図である。
【図４】本発明の実施形態によるモニタリング・モジュールを示す典型的なブロック図である。
【図５】本発明の実施形態による割当てモジュールを示す典型的なブロック図である。
【図６】本発明の実施形態によるキャリア・チャンネル上で通信することに加入者デバイスを割り当てるための方法を例示する典型的なフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態によるキャリア・チャンネル上の負荷のバランスを取るための方法を例示する典型的なフローチャートである。
【図８】加入者デバイスが新しいキャリア・チャンネルを要求するための方法を例示する典型的なフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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