(57)【要約】  直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信することができるＯＦＤＭ無線ネットワークで使用される基地局を開示する。基地局は、第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭを送信することができ、第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含む。
2009533933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信することができるＯＦＤＭ無線ネットワークで使用される基地局であって、
前記基地局は、第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを送信することができ、
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含むことを特徴とする基地局。
【請求項２】
前記複数の第１のサブキャリアは、前記第１のＯＦＤＭシンボルに割り当てられた周波数スペクトルにわたって分布することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
前記基地局は、前記複数の第１のサブキャリアで前記ブロードキャストデータの送信電力を制御するのに使用されるブロードキャスト利得係数ｇｂを調整することができることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項４】
前記基地局は、前記複数の第１のサブキャリアで前記ユニキャストデータの前記送信電力を制御するのに使用されるユニキャスト利得係数ｇｕを調整することができることを特徴とする請求項３に記載の基地局。
【請求項５】
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、
前記複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストパイロット信号を送信するのに使用される複数の第２のサブキャリアと、
前記少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストパイロット信号を送信するのに使用される複数の第３のサブキャリアと、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の基地局。
【請求項６】
前記基地局は、前記複数の第２のサブキャリアの前記送信電力を制御するのに使用されるブロードキャストパイロット利得係数ｇｐ１を調整することができることを特徴とする請求項５に記載の基地局。
【請求項７】
前記基地局は、前記複数の第３のサブキャリアの前記送信電力を制御するのに使用されるユニキャストパイロット利得係数ｇｐ２を調整することができることを特徴とする請求項６に記載の基地局。
【請求項８】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークであって、
前記ＯＦＤＭネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信することができる複数の基地局を含み、
前記複数の基地局のそれぞれが第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを送信することができ、
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含むことを特徴とするＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項９】
前記複数の第１のサブキャリアは、前記第１のＯＦＤＭシンボルに割り当てられた周波数スペクトルにわたって分布されていることを特徴とする請求項８に記載のＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項１０】
前記基地局は、前記複数の第１のサブキャリアで前記ブロードキャストデータの送信電力を制御するのに使用されるブロードキャスト利得係数ｇｂを調整することができることを特徴とする請求項８に記載のＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項１１】
前記基地局は、前記複数の第１のサブキャリアで前記ユニキャストデータの前記送信電力を制御するのに使用されるユニキャスト利得係数ｇｕを調整することができることを特徴とする請求項１０に記載のＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項１２】
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、
前記複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストパイロット信号を送信するのに使用される複数の第２のサブキャリアと、
前記少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストパイロット信号を送信するのに使用される複数の第３のサブキャリアと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項１３】
前記基地局は、前記複数の第２のサブキャリアの前記送信電力を制御するのに使用されるブロードキャストパイロット利得係数ｇｐ１を調整することができることを特徴とする請求項１２に記載のＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項１４】
前記基地局は、前記複数の第３のサブキャリアの前記送信電力を制御するのに使用されるユニキャストパイロット利得係数ｇｐ２を調整することができることを特徴とする請求項１３に記載のＯＦＤＭ無線ネットワーク。
【請求項１５】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）ネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信することができるＯＦＤＭネットワークで使用されるブロードキャスト及びユニキャストデータを前記加入局に送信する方法であって、
第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを送信するステップを含み、
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記複数の第１のサブキャリアは、前記第１のＯＦＤＭシンボルに割り当てられた周波数スペクトルにわたって分布されていることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の第１のサブキャリアで前記ブロードキャストデータの送信電力を制御するのに使用されるブロードキャスト利得係数ｇｂを調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記複数の第１のサブキャリアで前記ユニキャストデータの前記送信電力を制御するのに使用されるユニキャスト利得係数ｇｕを調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、
前記複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストパイロット信号を送信するのに使用される複数の第２のサブキャリアと、
前記少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストパイロット信号を送信するのに使用される複数の第３のサブキャリアと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の第２のサブキャリアの前記送信電力を制御するのに使用されるブロードキャストパイロット利得係数ｇｐ１を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の第３のサブキャリアの前記送信電力を制御するのに使用されるユニキャストパイロット利得係数ｇｐ２を調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークと通信することができる第１の加入局であって、
前記第１の加入局は、第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを受信することができ、前記第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含むことを特徴とする第１の加入局。
【請求項２３】
ブロードキャストパイロット信号と前記第１のＯＦＤＭシンボルから生成されるブロードキャスト-ユニキャスト結合データとを受信し、前記ブロードキャスト-ユニキャスト結合データからブロードキャストデータストリームを抽出することができるブロードキャスト復調及び復号回路を含むことを特徴とする請求項２２に記載の第１の加入局。
【請求項２４】
前記ブロードキャスト-ユニキャスト結合データから抽出された前記ブロードキャストデータストリームを除去することにより、前記第１の加入局に送信されたユニキャストデータを復元する除去回路をさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の第１の加入局。
【請求項２５】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信することができるＯＦＤＭ無線ネットワークで使用される基地局であって、
前記基地局は、第１の時間スロットで第１のアンテナから第１のＯＦＤＭシンボルを送信し、
前記第１の時間スロットで第２のアンテナから第２のＯＦＤＭシンボルを送信することができ、
前記第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータを送信するのに使用される複数の第１のサブキャリアを含み、
前記第２のＯＦＤＭシンボルは、少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータを送信するのに使用される複数の第２のサブキャリアを含み、
前記複数の第１のサブキャリア及び前記複数の第２のサブキャリアのうちの少なくとも一部は、同一のサブキャリアであり、これに従って、通信チャネルを介した送信の間にブロードキャストデータがユニキャストデータに重畳されることを特徴とする基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関し、特に、マルチキャリア無線ネットワークにおけるブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックの重畳及び干渉除去のための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）は、ユーザが複数の直交周波数（又はサブキャリア）で送信するマルチキャリア送信技術である。直交サブキャリアは、個別的に変調され、相互に干渉しないように周波数面で分離される。これは、高いスペクトル効率及び多重経路影響に対する抵抗性を提供する。直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ）システムは、一部のサブキャリアが単一のユーザではなく、相互に異なるユーザに割り当てられることを許容する。現在では、ＯＦＤＭ及びＯＦＤＭＡ技術は、非対称デジタル加入者回線（ＡＤＳＬ）のような有線送信システムはもちろん、ＩＥＥＥ-８０２．１１ａ／ｇ（すなわち、ＷｉＦｉ）、ＩＥＥＥ-８０２．１６（例えば、ＷｉＭＡＸ）、デジタルオーディオブロードキャスト（ＤＡＢ）、及びデジタルビデオブロードキャスト（ＤＶＢ）のような無線送信システムでもすべて使用される。
【０００３】
ＯＦＤＭネットワークは、複数の加入局（すなわち、移動装置）に送信するブロードキャストトラフィックの送信及び単一の加入局に送信するユニキャストトラフィックの送信をサポートする。従来のＯＦＤＭネットワークは、ブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックを相互に異なるダウンリンク送信時間間隔で送信することにより、ダウンリンク（すなわち、順方向チャネル）でブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックを時間多重化する。したがって、ブロードキャストトラフィックは、第１の送信時間間隔（ＴＴＩ）で送信され、他方、ユニキャストトラフィックは、第１のＴＴＩ以外の少なくとも１つのＴＴＩで送信することができる。一般的に、各ＴＴＩの持続期間は、固定されている。１つのＴＴＩ内のＯＦＤＭシンボルの個数は、ブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックにおいて異なることができる。一般的に、さらに長いサイクリックプレフィックス（ＣＰ）を許容するために、少数のＯＦＤＭシンボルは、ブロードキャストＴＴＩに乗せられる。
【０００４】
例えば、ＯＦＤＭネットワークは、ダウンリンクで５ミリ秒フレームを送信することができる。各ダウンリンクフレームは、８個の送信時間間隔を含み、各ＴＴＩは、その時間の長さが０.６２５ミリ秒である。毎４個のＴＴＩがブロードキャストトラフィック用に予備される。各ユニキャストＴＴＩは、Ｋ個のＯＦＤＭシンボルを含み、各ブロードキャストＴＴＩは、Ｋ個未満のＯＦＤＭシンボルを含む。
【０００５】
ユニキャストトラフィックに対する信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）は、次の通りに示される。
【０００６】
【数１】
2009533933.tif 000003
【０００７】
ここで、値Ｐは、同一のセルから加入局に受信された電力を示し、値ｆは、他のセルの信号と同一のセルの信号との間の比を示す。大部分のセル配置（cellular deployments）に対応する場合であり干渉が制限される状況では、ｆＰ＞＞Ｎ０である。したがって、ＳＩＮＲは、次の通りに示される。
【０００８】
【数２】
2009533933.tif 000004
【０００９】
電力Ｐの増加は、ユニキャストＳＩＮＲの改善に役立たないことに留意しなければならない。
【００１０】
ＯＦＤＭを使用するブロードキャストトラフィックの場合に、加入局が同期化した複数の基地局から受信した信号は、受信信号の相対的な遅延がＯＦＤＭシンボルサイクリックプレフィックス長以内にある限り相互に直交する。したがって、バックグラウンド雑音は別として、同一のブロードキャストコンテンツが全システムにわたって送信される場合には、干渉がなくなる。ＯＦＤＭ基盤ブロードキャストでの平均ＳＩＮＲは、次の通りに与えられる。
【００１１】
【数３】
2009533933.tif 000005
【００１２】
ここで、値Ｐは、１つの基地局から加入局に受信された電力を示し、値Ｋは、Ｋ個の基地局から同一の電力が受信されることを仮定する場合に、ブロードキャストコンテンツがそれから受信された基地局の数を示す。送信電力の増加がブロードキャストＳＩＮＲの線形増加という結果をもたらすことに留意しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、ブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックを時間多重化する従来のＯＦＤＭネットワークは、ユニキャストトラフィック送信の間に電力浪費を経験する。そのような電力浪費の理由は、隣接セルからの干渉増加により、ユニキャストトラフィック送信期間の間に高い電力で送信することがユニキャストトラフィックに対するＳＩＮＲを改善するのに役立たないためである。その結果、低い電力でユニキャストトラフィックを送信することにより同一の性能を得ることができる。しかしながら、付加的に使用可能な電力をブロードキャストトラフィックに使用することはできない。これは、ブロードキャストトラフィック送信がユニキャストトラフィック送信とは相互に異なる時間スロット（すなわち、ＴＴＩ）で発生するためである。所定のＴＴＩの間に、ユニキャストトラフィック及びブロードキャストトラフィックのすべてではないが、２つのうちのいずれか１つは送信することができるため、使用可能なダウンリンク電力をユニキャストトラフィックとブロードキャストトラフィックとの間に適応的に割り当てることができない。これは、システムの非効率性をもたらす。
【００１４】
したがって、使用可能なダウンリンク送信電力をより良く活用するように改良したＯＦＤＭ（又はＯＦＤＭＡ）送信システムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的を達成するために、本発明の一実施形態において、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信できるＯＦＤＭ無線ネットワークで使用される基地局が提供される。この基地局は、第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを送信することができ、この第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含む。
【００１６】
本発明の他の実施形態において、ブロードキャスト及びユニキャストデータを加入局に送信する方法が提供される。この方法は、第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを送信するステップを含み、この第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含む。
【００１７】
本発明のさらなる他の実施形態において、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）無線ネットワークのサービスエリアで複数の加入局と通信できるＯＦＤＭ無線ネットワークで使用される基地局が提供される。この基地局は、第１の時間スロットで第１のアンテナから第１のＯＦＤＭシンボルを送信し、第１の時間スロットで第２のアンテナから第２のＯＦＤＭシンボルを送信することができる。この第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局にブロードキャストデータを送信する複数の第１のサブキャリアを含み、この第２のＯＦＤＭシンボルは、少なくとも１つの選択された加入局にユニキャストデータを送信する複数の第２のサブキャリアを含む。この複数の第１のサブキャリア及びこの複数の第２のサブキャリアのうちの少なくとも一部は、同一のサブキャリアであり、それに従って、無線で（over the air）送信する間に、このブロードキャストデータがこのユニキャストデータに重畳される。
【００１８】
本発明のさらにまた他の実施形態において、ＯＦＤＭ無線ネットワークと通信する第１の加入局が提供される。この第１の加入局は、第１の時間スロットで第１のＯＦＤＭシンボルを受信し、この第１のＯＦＤＭシンボルは、複数の第１の加入局に送信されるブロードキャストデータが少なくとも１つの選択された加入局に送信されるユニキャストデータに重畳されている複数の第１のサブキャリアを含む。この第１の加入局は、ブロードキャストパイロット信号とこの受信された第１のＯＦＤＭシンボルから生成されるブロードキャスト-ユニキャスト結合データを受信し、このブロードキャスト-ユニキャスト結合データからブロードキャストデータストリームを抽出する復調及び復号回路を含む。この第１の加入局は、このブロードキャスト-ユニキャスト結合データからこの抽出されたブロードキャストデータストリームを除去することにより、この第１の加入局に送信されたユニキャストデータを復元する除去回路をさらに含む。
【００１９】
本発明を詳細に説明するに先立って、本明細書の全般にわたって使用される特定の単語及び語句の定義を開示することが望ましい。“含む（include）”及び “備える（comprise）”という語句だけではなく、その派生語（derivatives thereof）は、限定ではなく、含みを意味する。“又は（or）”という用語は、“及び／又は（and/or）”の意味を包括する。“関連した（associated with）”及び“それと関連した（associated therewith）”という語句だけではなく、その派生語句は、“含む（include）”、“含まれる（be included within）”、“相互に連結する（interconnect with）”、“包含する（contain）”、“包含される（be contained within）”、“連結する（connect to or with）”、“結合する（couple to or with）”、“疎通する（be communicable with）”、“協力する（cooperate with）”、“挿入する（interleave）”、“並列する（juxtapose）”、“近接する（be proximate to）”、“接する（be bound to or with）”、“有する（have）”、及び“特性を有する（have a property of）”などを意味することができる。制御器は、少なくとも１つの動作を制御する装置、システム又はその部分を意味するもので、ハードウェア、ファームウエア、ソフトウェア、又は、それらうちの２つ以上の組合せで実現することができる。ある特定の制御器に関連した機能性は、ローカルでも遠隔でも、集中するか又は分散することができることに留意しなければならない。特定の単語及び語句に関するこのような定義は、本明細書の全般にわたって規定されるもので、当業者には、大部分の場合ではなくても、多くの場合において、このような定義がそのように定義された単語及び語句の先行使用にはもちろん、将来の使用にも適用されるものであることが自明である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、ダウンリンクでブロードキャストトラフィックをユニキャストトラフィックに重畳させる通信技術を指向している。重畳されたブロードキャスト信号は、ユニキャスト信号を復元する受信器で復号され除去される。これは、同一のサブキャリアリソースを使用してブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックを同時に送信するようにし、これによって、ブロードキャストトラフィックとユニキャストトラフィックとの間に適応的に電力を割り当てることを可能にする。その結果、スペクトル効率が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下で説明する図１乃至図７及び本明細書で本発明の原理を記述するのに使用される様々な実施形態は、ただ例示的なものであって、本発明の趣旨を限定するものであると解釈されてはならない。当業者であれば、本発明の原理が適切に配置された任意の通信システムで実現することができるものであることは自明である。
【００２２】
図１は、本発明の原理に従ってダウンリンクでブロードキャストトラフィックをユニキャストトラフィックに重畳させる無線ネットワーク１００を示す。本実施形態において、無線ネットワーク１００は、基地局（ＢＳ）１０１、基地局（ＢＳ）１０２、基地局（ＢＳ）１０３、及び他の類似した基地局（図示せず）を含む。基地局１０１は、基地局１０２及び基地局１０３と通信する。また、基地局１０１は、インターネット１３０又は類似したＩＰ基盤ネットワーク（図示せず）とも通信する。
【００２３】
基地局１０２は、インターネット１３０に対する無線広帯域接続（基地局１０１を介した）を基地局１０２のサービスエリア１２０内にある複数の第１の加入局に提供する。複数の第１の加入局は、小企業（ＳＢ）に配置される加入局１１１と、大企業（Ｅ）に配置される加入局１１２と、ＷｉＦｉホットスポット（ＨＳ）に配置される加入局１１３と、第１の住宅（Ｒ）に配置される加入局１１４と、第２の住宅（Ｒ）に配置される加入局１１５と、携帯電話、無線ラップトップ、及び無線ＰＤＡなどのような移動装置（Ｍ）である加入局１１６とを含む。
【００２４】
基地局１０３は、インターネット１３０に対する無線広帯域接続（基地局１０１を介した）を基地局１０３のサービスエリア１２５内にある複数の第２の加入局に提供する。複数の第２の加入局は、加入局１１５及び加入局１１６を含む。例示的な実施形態において、基地局１０１乃至１０３は、ＯＦＤＭ又はＯＦＤＭＡ技術を使用して相互に通信し、加入局１１１乃至１１６とも通信する。
【００２５】
基地局１０１は、さらに多いか、又はさらに少ない数の基地局と通信することができる。また、図１には、６個の加入局だけが図示されているが、無線ネットワーク１００は、無線広帯域接続を追加の加入局にも提供することができることを理解するべきである。加入局１１５及び加入局１１６は、サービスエリア１２０及びサービスエリア１２５のエッジに位置していることに留意しなければならない。加入局１１５及び加入局１１６は、基地局１０２及び基地局１０３のすべてと通信するので、当業者によく知られているように、ハンドオフモードで動作すると言える。
【００２６】
加入局１１１乃至１１６は、インターネット１３０を介して音声、データ、ビデオ、ビデオ会議、及び／又は他の広帯域サービスに接続することができる。例示的な実施形態において、加入局１１１乃至１１６の中の１つ以上は、ＷｉＦｉ ＷＬＡＮのアクセスポイント（ＡＰ）と関連していてもよい。加入局１１６は、無線可能ラップトップコンピュータ、個人データ補助装置（ＰＤＡ）、ノートブック、携帯用デバイス、又は他の無線装置（wireless-enabled device）をはじめとする複数の移動装置の中の任意のものであってもよい。加入局１１４及び加入局１１５は、例えば、無線通信可能パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップコンピュータ、ゲートウェイ、又は他の装置であってもよい。
【００２７】
図２は、本発明の原理に従ってダウンリンクでブロードキャストトラフィックをユニキャストトラフィックに重畳させる基地局１０２のハイレベル図である。基地局１０２は、例示的な直交振幅変調（ＱＡＭ）ブロック２０５ａ、２０５ｂ、及び２０５ｃをはじめとする複数のＱＡＭブロック２０５と、例示的な直列-並列（Ｓ／Ｐ）ブロック２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、及び２１０ｅをはじめとする複数のＳ／Ｐブロック２１０と、を含む。また、基地局（ＢＳ）１０２は、スクランブリングコード乗算ブロック２２０ａ及び２２０ｂと、例示的な利得乗算ブロック２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ、及び２３０ｅをはじめとする複数の利得乗算ブロック２３０と、加算ブロック２３５と、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ブロック２４０と、並列-直列（Ｐ／Ｓ）ブロック２５０と、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加ブロック２６０と、をさらに含む。図２に示す構成要素のうちの少なくとも一部は、ソフトウェアで実現することができる一方、他の構成要素は、設定可能なハードウェア又はソフトウェアと設定可能なハードウェアの混合体で実現することができる。特に、図２のＩＦＦＴブロックは、設定可能なソフトウェアアルゴリズムとして実現されてもよく、このＩＦＦＴ値は、その実現に従って変更されてもよいことに留意しなければならない。
【００２８】
ブロードキャストデータシンボル、ユニキャストデータシンボル、及び制御データシンボル（例えば、パイロット信号、ＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージ）のストリームは、畳込みコード、ターボコード、又は低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ）コードのようなチャネルコードを使用して個別に符号化される（図示省略）。符号化されたブロードキャストシンボル、ユニキャストシンボル、及び制御シンボルは、ＱＡＭブロック２１０ａ乃至２１０ｃの入力に印加される。ＱＡＭブロック２１０ａは、制御シンボルストリームを変調することにより、周波数領域変調シンボルの第１のシーケンスを生成する。ＱＡＭブロック２１０ｂは、ブロードキャストシンボルストリームを変調することにより、周波数領域変調シンボルの第２のシーケンスを生成する。ブロードキャストシンボルストリームは、複数の加入局に送信される１つのブロードキャストデータストリームを含む。ＱＡＭブロック２１０ｃは、ユニキャストシンボルストリームを変調することにより、周波数領域変調シンボルの第３のシーケンスを生成する。ユニキャストシンボルストリームは、単一の加入局に送信される単一のユニキャストデータストリームを含むか、又はそれぞれ異なる加入局に送信される複数のユニキャストデータストリームを含むことができる。
【００２９】
Ｓ／Ｐブロック２１０ａは、ＱＡＭブロック２０５ａから出力された直列ＱＡＭ制御シンボルの第１のシーケンスを並列フォーマットに変換し（すなわち、逆多重化し）、ＩＦＦＴブロック２４０の入力で並列フォーマットＱＡＭ制御シンボルを選択されたＯＦＤＭサブキャリアに選択的にマッピングする。しかしながら、まず、利得乗算ブロック２３０ａにある乗算器のうちの１つがＳ／Ｐブロック２１０ａから出力されたＱＡＭ制御シンボルの各々に制御利得係数ｇｃを乗じる（すなわち、スケールする）。その後に、振幅スケールされたＱＡＭ制御シンボルがＩＦＦＴブロック２４０の選択された入力に印加される。
【００３０】
同様に、Ｓ／Ｐブロック２１０ｂは、ＱＡＭブロック２０５ｂから出力された直列ＱＡＭブロードキャストシンボルの第２のシーケンスを並列フォーマットに変換し（すなわち、逆多重化し）、ＩＦＦＴブロック２４０の入力で並列フォーマットＱＡＭブロードキャストシンボルを選択されたＯＦＤＭサブキャリアに選択的にマッピングする。しかしながら、利得乗算ブロック２３０ｂにある乗算器のうちの１つがＳ／Ｐブロック２１０ｂから出力されたＱＡＭブロードキャストシンボルの各々にブロードキャスト利得係数ｇｂを乗じる。その後に、振幅スケールされたＱＡＭブロードキャストシンボルが加算ブロック２３５にある加算器の入力に印加され、利得乗算ブロック２３０ｃからの対応する振幅スケールされたＱＡＭユニキャストシンボルに加算される。加算ブロック２３５からの合計は、ＩＦＦＴブロック２４０の選択された入力に印加される。
【００３１】
同様に、Ｓ／Ｐブロック２１０ｃは、ＱＡＭブロック２０５ｃからの直列ＱＡＭユニキャストシンボルの第３のシーケンスを並列フォーマットに変換し（すなわち、逆多重化し）、ＩＦＦＴブロック２４０の入力で並列フォーマットＱＡＭユニキャストシンボルを選択されたＯＦＤＭサブキャリアに選択的にマッピングする。しかしながら、利得乗算ブロック２３０ｃにある乗算器のうちの１つがＳ／Ｐブロック２１０ｃから出力されたＱＡＭユニキャストシンボルの各々にユニキャスト利得係数ｇｕを乗じる。その後に、振幅スケールされたＱＡＭユニキャストシンボルが利得乗算ブロック２３０ｂからの対応する振幅スケールされたＱＡＭブロードキャストシンボルに加算される。
【００３２】
加算ブロック２３５により実行される加算演算によって、ブロードキャストデータがユニキャストデータに重畳される。加算ブロック２３５は、ブロードキャストシンボル及びユニキャストシンボルを加算し、その結合シンボルをＩＦＦＴブロック２４０の入力でＯＦＤＭサブキャリアにマッピングする。全体のブロードキャスト信号が全体のユニキャスト信号にサブキャリア対サブキャリア方式で重畳され、これにより、サブキャリアｊに対応するブロードキャストシンボルがサブキャリアｊに対応するユニキャストシンボルに重畳される（すなわち、加算される。）。したがって、重畳のない実現に比べて、２倍だけさらに多くの情報を送信することができる。本例では、各サブキャリアに対して１つのブロードキャストシンボルが１つのユニキャストシンボルに重畳されるものと仮定する。しかしながら、これは、必須的なものではなく、大部分の場合にそうでないこともあり得る。大部分の状況では、ユニキャストデータの量がブロードキャストデータの量よりさらに大きいものであるので、ブロードキャストデータは、全部ではない、一部のサブキャリアのみに対してユニキャストデータに重畳される。
【００３３】
ブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックのコヒーレント復調を提供するために、基準パイロットシンボルは、基地局１０１乃至１０３から加入局１１１乃至１１６に送信することができる。ブロードキャストデータに対して、複数の基地局から同一のコンテンツが送信され、これにより、ブロードキャストトラフィックの正確な変調のためには、複数の基地局からの送信に基づく全体的なチャネル推定が要求される。しかしながら、ユニキャストトラフィックは、単一の基地局のみから送信され、これにより、単一の基地局から加入局へのチャネル推定だけが必要とされる。
【００３４】
したがって、ブロードキャストトラフィックがユニキャストトラフィックに重畳される場合に、相互に異なる２つのパイロット信号は、基地局から送信される。このような２つのパイロット信号を加入局で区別するために、ブロードキャストスクランブリングコード（ＳＣｂ）がブロードキャストパイロット信号をスクランブリングし、ユニキャストスクランブリングコード（ＳＣｕ）がユニキャストパイロット信号をスクランブリングする。ユニキャストスクランブリングコード（ＳＣｕ）は、基地局ごと異なっても良い。他方、ブロードキャストスクランブリングコード（ＳＣｂ）は、同一のブロードキャストコンテンツを送信する基地局に相互に共通されてもよい。
【００３５】
Ｓ／Ｐブロック２１０ｄは、知られているブロードキャストパイロットシンボルのストリームを受信し、このブロードキャストパイロットシンボルを並列フォーマットに変換する（逆多重化する）。Ｓ／Ｐブロック２１０ｄは、ブロードキャストパイロットシンボルをＩＦＦＴブロック２４０の入力で選択されたＯＦＤＭサブキャリアに選択的にマッピングする。しかしながら、まず、スクランブリングコード乗算ブロック２２０ａにある乗算器のうちの１つがＳ／Ｐブロック２１０ｄから出力されたブロードキャストパイロットシンボルの各々にブロードキャストスクランブリングコードＳＣｂを乗じる。その後に、利得乗算ブロック２３０ｄにある乗算器のうちの１つがブロードキャストパイロットシンボルの各々にブロードキャストパイロット利得係数ｇｐ１を乗じる（スケールする）。その後に、スクランブリングされスケールされたブロードキャストパイロットシンボルは、ＩＦＦＴブロック２４０の選択された入力に印加される。
【００３６】
Ｓ／Ｐブロック２１０ｅは、知られているユニキャストパイロットシンボルのストリームを受信し、このユニキャストパイロットシンボルを並列フォーマットに変換する（逆多重化する）。Ｓ／Ｐブロック２１０ｅは、ユニキャストパイロットシンボルをＩＦＦＴブロック２４０の入力で選択されたＯＦＤＭサブキャリアに選択的にマッピングする。しかしながら、まず、スクランブリングコード乗算ブロック２２０ｂにある乗算器のうちの１つがＳ／Ｐブロック２１０ｅから出力されたユニキャストパイロットシンボルの各々にユニキャストスクランブリングコードＳＣｕを乗じる。その後に、利得乗算ブロック２３０ｅにある乗算器のうちの１つがユニキャストパイロットシンボルの各々にユニキャストパイロット利得係数ｇｐ２を乗じる（スケールする）。その後に、スクランブリングされスケールされたユニキャストパイロットシンボルは、ＩＦＦＴブロック２４０の選択された入力に印加される。
【００３７】
図２において、スクランブリングコードは、ブロードキャストパイロット信号及びユニキャストパイロット信号とのみ使用される。しかしながら、これは、一例に過ぎず、本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。当業者であれば、ブロードキャストデータシンボル及びユニキャストデータシンボルをスクランブリングするために、スクランブリングコード乗算器２２０がＳ／Ｐブロック２１０ｂ及びＳ／Ｐブロック２１０ｃの出力に挿入されることもあることは自明である。
【００３８】
次いで、ＩＦＦＴブロック２４０は、利得乗算ブロック２３０ａ、加算ブロック２３５、及び利得乗算ブロック２３０ｄ及び２３０ｅから受信されたＮ個の入力に対するサイズＮのＩＦＦＴ演算を実行し、Ｎ個の出力を生成する。ＩＦＦＴブロック２４０は、利得乗算ブロック２３０ａからＭ１個の制御データの入力を受信し、加算ブロック２３５からＭ２個のブロードキャスト-ユニキャスト結合データの入力を受信し、利得乗算ブロック２３０ｄからＭ３個のブロードキャストパイロット信号の入力を受信し、利得乗算ブロック２３０ｂからＭ４個のユニキャストパイロット信号の入力を受信することができる。Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、及びＭ４の合計は、ＩＦＦＴブロック２４０のサイズＮ以下である。実施形態によっては、ユニキャストパイロット信号及びブロードキャストパイロット信号がユニキャストシンボル、ブロードキャストシンボル、及び制御シンボルとは異なる時間スロットで送信することができる。この場合に、ユニキャストシンボル、ブロードキャストシンボル、及び制御シンボルが送信される時間スロットの間には、Ｍ１とＭ２との合計がＩＦＦＴブロック２４０のサイズＮ以下であり、ユニキャストパイロット信号及びブロードキャストパイロット信号が送信される時間スロットの間には、Ｍ３とＭ４との合計がＩＦＦＴブロック２４０のサイズＮ以下である。
【００３９】
加算ブロック２３５からのＭ２個の入力のすべてがブロードキャスト-ユニキャスト結合データを含むものではないことに留意しなければならない。ユニキャストデータの量がブロードキャストデータの量より大きいか（ありそうなシナリオ）又はその反対である場合には、加算ブロック２３５からのＭ２個の入力のうちの一部だけがブロードキャスト-ユニキャスト結合データを含む一方、加算ブロック２３５からのＭ２個の入力の他の入力は、ユニキャストデータだけ（最もありそうなシナリオ）又はブロードキャストデータだけを含む。また、実施形態に従っては、利得乗算ブロック２３０ｃからのすべての入力が１つの時間スロットの間に、単一の加入局に送信される単一のユニキャストデータストリームを示すことができる。あるいは、このような入力は、２個以上のサブキャリアのサブグループに分割することができ、ここで、サブキャリアの各サブグループは、１つの時間スロットの間に、単一の加入局に送信される単一のユニキャストデータストリームを示す。
【００４０】
ＩＦＦＴブロック２４０からのＮ個の出力は、Ｐ／Ｓブロック２５０により並列-直列変換されることにより、結合シンボルの直列データストリームを生成する。最後に、サイクリックプレフィックス付加ブロック２６０は、アップコンバージョン（図示せず）及び送信の前にＩＦＦＴブロック２４０の出力にサイクリックプレフィックスを付加する。
【００４１】
本発明の原理によれば、基地局１０２は、ダウンリンクでブロードキャストトラフィックとユニキャストトラフィックとの間に送信電力を割り当てるために、ブロードキャスト利得係数ｇｂ及びユニキャスト利得係数ｇｕの値を変更することができる。これは、ブロードキャストデータとユニキャストデータとの間の電力を共有することができるようにする。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による加入局（ＳＳ）１１６をさらに詳細に示す図である。図３は、ＳＳ１１６のＯＦＤＭ受信器でブロードキャスト信号の干渉除去を実行する機能ブロックを示す。サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去ブロック３１０は、ＲＦ受信信号のダウンコンバージョン（図示せず）の後に、引込み（incoming）ＯＦＤＭシンボルを受信し、各ＯＦＤＭシンボルと関連したサイクリックプレフィックスを除去する。直列-並列（Ｓ／Ｐ）ブロック３１５は、直列ＯＦＤＭシンボルを並列フォーマットに変換し、このＯＦＤＭシンボルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ブロック３２０の入力に印加する。ＦＦＴブロック３２０は、ＦＦＴ演算を実行し、ＦＦＴブロック３２０により出力されたデータは、後続処理のためにバッファ３２５に記憶されている。
【００４３】
１つの処理ステップにおいて、ブロードキャスト復調及び復号ブロック３３０は、ＦＦＴブロック３２０からブロードキャストパイロット信号を受信し、バッファ３２５に記憶されているデータからブロードキャスト情報の復調及び復号を行う。復号されたこのブロードキャスト情報は、ブロードキャスト情報バッファ３３５に記憶されている。他の１つの処理ステップにおいて、ブロードキャスト符号化ブロック３４０は、バッファ３３５に記憶されている復号されたブロードキャスト情報をＦＦＴブロック３２０からのブロードキャストパイロット推定値を使用して再符号化する。本質的に、この動作は、このブロードキャスト信号を再構成する。除去ブロック３４５は、バッファ３２５でバッファリングされた全信号から再構成されたブロードキャスト信号を除去することにより（すなわち、減算することにより）、全信号からブロードキャスト信号の影響を除去する。したがって、除去ブロック３４５の出力は、結果として生じる全ユニキャスト信号である。
【００４４】
ユニキャスト復調及び復号ブロック３５０は、ＦＦＴブロック３２０からのユニキャストパイロット推定値を使用して除去ブロック３４５からのユニキャスト信号の復調及び復号を行う。その後に、ＳＳ１１６は、ユニキャスト復調及び復号ブロック３５０から復号されたユニキャスト信号を使用する。したがって、理想的に、ブロードキャストストリーム及びユニキャストストリームがエラーなしに復元される。
【００４５】
図４は、本発明の他の実施形態によってダウンリンクでブロードキャストトラフィックをユニキャストトラフィックに重畳させる基地局１０２のハイレベル図である。本実施形態において、ブロードキャストトラフィック及びユニキャストトラフィックは、同一のＯＦＤＭサブキャリアを使用するが、相互に異なるアンテナから送信される。したがって、ブロードキャストデータ及びユニキャストデータは、加算ブロック２３５よりむしろ無線で（in the air）結合される。
【００４６】
図４の実施形態では、２つの送信経路が実現される。第１の送信経路は、ＱＡＭブロック２０５ｂ、直列-並列（Ｓ／Ｐ）ブロック２１０ｂ、利得乗算ブロック２３０ｂ、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ブロック４４０ａ、並列-直列（Ｐ／Ｓ）ブロック４５０ａ、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加ブロック４６０ａ、及びアンテナ４６５ａを含む。第２の送信経路は、ＱＡＭブロック２０５ｃ、直列-並列（Ｓ／Ｐ）ブロック２１０ｃ、利得乗算ブロック２３０ｃ、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ブロック４４０ｂ、並列-直列（Ｐ／Ｓ）ブロック４５０ｂ、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加ブロック４６０ｂ、及びアンテナ４６５ｂを含む。２つの送信経路にある各機能ブロックの動作は、図２の対応する機能ブロックの動作と類似しているので、ここでは、さらに詳細に説明しない。
【００４７】
この第１の送信経路は、ブロードキャストデータの受信、符号化、及び変調を行い、この第２の送信経路は、ユニキャストデータの受信、符号化、及び変調を行う。しかしながら、符号化され変調されたブロードキャストストリーム及びユニキャストストリームは、個別のＩＦＦＴブロック４４０ａ及び４４０ｂを使用して同一のＯＦＤＭサブキャリアにマッピングされる。ＩＦＦＴブロック４４０ａのブロードキャストストリーム出力は、アンテナ４６５ａから送信される。ＩＦＦＴブロック４４０ｂのユニキャストストリーム出力は、アンテナ４６５ｂから送信される。ブロードキャストストリーム及びユニキャストストリームは、同一の帯域幅（すなわち、同一のサブキャリアのセット）を使用して送信されるので、ブロードキャスト信号及びユニキャスト信号は、アンテナ４６５ａ及び４６５ｂからの送信の後に無線で重畳される。
【００４８】
図５は、本発明の他の実施形態による基地局１０２のハイレベル図である。図５は、ブロードキャストデータ及びユニキャストデータの処理経路にアダマール変換（ＨＴ）ブロック５１５ａ及び５１５ｂがそれぞれ挿入されるという点を除いては、図２とほぼ同一である。アダマール変換演算は、ＩＦＦＴブロック２４０の入力でサブキャリアにマッピングされる前のブロードキャスト変調シンボル及びユニキャスト変調シンボルのすべてに対して実行される。アダマール変換演算は、変調シンボルを複数のキャリアにわたって拡散することができるようにし、これにより、周波数選択性無線多重経路チャネルで周波数ダイバーシティを提供する。
【００４９】
図６は、本発明の他の実施形態による基地局１０２のハイレベル図である。図６は、ブロードキャストデータ及びユニキャストデータの処理経路にＦＦＴ先符号化（pre-coding）ブロック６１５ａ及び６１５ｂがそれぞれ挿入されるという点を除いては、図２とほぼ同一である。ＦＦＴ先符号化演算は、ＩＦＦＴブロック２４０の入力でサブキャリアにマッピングされる前のブロードキャスト変調シンボル及びユニキャスト変調シンボルのすべてに対して実行される。アダマール変換演算と同様に、ＦＦＴ先符号化演算は、変調シンボルを複数の搬送波にわたって拡散することができるようにし、これにより、周波数選択性無線多重経路チャネルで周波数ダイバーシティを提供する。送信信号のフーリエ変換先符号化のための技術は、２００６年３月１４日付で出願された“マルチキャリア無線ネットワークでＰＡＲＲを減少させるデータのＦＴ先符号化装置及び方法”という名称の米国特許出願第１１/３７４，９２８号に開示されている。
【００５０】
アダマール変換演算又はＦＦＴ先符号化演算は、特定の性能ターゲット及び複雑度ターゲットを満たすために、ブロードキャストストリーム及びユニキャストストリームの中の１つのみに対して実行することもできることに留意すべきである。さらに、アダマール変換又はＦＦＴ先符号化演算の後のブロードキャストストリーム及びユニキャストストリームは、図４に示すように、個別のＩＦＦＴにマッピングされ、相互に異なるアンテナを介して送信されてもよい。
【００５１】
図７は、本発明の一実施形態による加入局（ＳＳ）１１６をさらに詳細に示す図である。図７は、図６のように、ブロードキャストストリームがＦＦＴ先符号化された場合に、ＳＳ１１６のＯＦＤＭ受信器でブロードキャスト信号の干渉除去を実行する機能ブロックを示す。サイクリックプレフィックス（ＣＰ）除去ブロック７１０は、ＲＦ受信信号のダウンコンバージョン（図示せず）の後に、引込みＯＦＤＭシンボルを受信し、各ＯＦＤＭシンボルと関連したサイクリックプレフィックスを除去する。直列-並列ブロック７１５は、直列ＯＦＤＭシンボルを並列フォーマットに変換し、このＯＦＤＭシンボルを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）ブロック７２０の入力に印加する。ＦＦＴブロック７２０は、ＦＦＴ演算を実行し、ＦＦＴブロック７２０により出力されたデータは、周波数領域等化器（ＦＤＥ）７３０、ＩＦＦＴブロック７３５、ブロードキャスト（ＢＣ）復号ブロック７４０、ブロードキャスト（ＢＣ）再符号化ブロック７４５、除去ブロック７５０、周波数領域等化器（ＦＤＥ）７５５、及びユニキャスト（ＵＣ）復号ブロック７４０により処理される。
【００５２】
ＦＤＥ７３０は、ＦＦＴブロック７２０からブロードキャストパイロット信号及びブロードキャストデータを受信する。ＦＤＥ７３０は、既知のブロードキャストパイロット信号を使用することにより、ブロードキャストデータシンボルに対する周波数領域等化を実行する。ＩＦＦＴブロック７３５は、等化されたブロードキャストデータを受信し、図６に示したＦＦＴブロック６１５ａにより実行されたＦＦＴ先符号化演算の逆演算を実行する。その後に、ブロードキャスト復号ブロック７４０は、ブロードキャストシンボルを復号することにより、元のブロードキャストデータストリームを復元する。
【００５３】
ブロードキャスト再符号化ブロック７４５は、ブロードキャストパイロット信号推定値を使用することにより、ブロードキャストデータストリームを再符号化する。その後に、除去ブロック７５０は、ＦＦＴブロック７２０の出力で受信された全信号から再符号化されたこのブロードキャストストリームを除去する（すなわち、減算する。）。除去ブロック７５０の出力は、ブロードキャスト信号の影響が除去されるため、受信ユニキャスト信号を含む。ＦＤＥブロック７５５は、受信ユニキャスト信号に対する周波数領域等化を実行する。その後に、ユニキャスト復号ブロック７６０は、等化されたユニキャスト信号を復号することにより、元のユニキャストデータストリームを復元する。ユニキャストトラフィックが基地局１０２でＦＦＴブロック６１５ｂによりＦＦＴ先符号化された場合には、ＦＤＥ７５５の出力でユニキャストデータに対するＩＦＦＴ演算（図示せず）も実行される点に留意しなければならない。
【００５４】
以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、様々な変更及び修正が可能であるということは、当業者には明らかであり、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものの範囲内で定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の原理によるブロードキャストトラフィックをユニキャストトラフィックに重畳させる例示的な無線ネットワークを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ基地局のハイレベル図である。
【図３】本発明の一実施形態による例示的な加入局をさらに詳細に示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるブロードキャストトラフィックをユニキャストトラフィックに重畳させるＯＦＤＭ基地局のハイレベル図である。
【図５】本発明の他の実施形態によるアダマール変換を使用する基地局のハイレベル図である。
【図６】本発明の他の実施形態によるＦＦＴ先符号化を使用する基地局のハイレベル図である。
【図７】本発明の一実施形態による例示的な加入局をさらに詳細に示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０２  基地局
２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ  直交振幅変調（ＱＡＭ）ブロック
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ  直列-並列（Ｓ／Ｐ）ブロック
２２０ａ、２２０ｂ  スクランブリングコード乗算ブロック
２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ、２３０ｅ  利得乗算ブロック
２３５  加算ブロック
２４０  逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）ブロック
２５０  並列-直列（Ｐ／Ｓ）ブロック
２６０  サイクリックプレフィックス（ＣＰ）付加ブロック
【図１】
2009533933.tif 000006
【図２】
2009533933.tif 000007
【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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【国際調査報告】
2009533933.tif 000013
2009533933.tif 000014