(57)【要約】多数のユーザ、ユーザの複数のセット、又は複数のキャリアが１つ又は複数のチャネルを共有することを可能にするマルチユーザ方式が提供される。本発明では、利用可能なチャネル帯域幅は、標準的なＯＦＤＭの実施に従って多数の等帯域幅のサブチャネルに再分割される。送信機は、特定のレートでデータを送信する必要があることをアプリケーションによって通知される。送信機は、そのデータレートを達成するのに必要な、サブチャネルの最小個数と、サブチャネル毎の最大エネルギー（又は雑音）閾値とを求め、これらの要件に一致するサブチャネルのセットを選択する。これらのサブチャネルは、スペクトルにおいて連続している必要がないか、又は同じチャネルに属している必要はない。送信機は、必要な数のサブチャネルを選択すると、これらのサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたって、これらのサブチャネル上での送信を同時に開始する。
2009535910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の装置間における、最小データレートでの無線通信方法であって、
ａ）前記最小データレートを達成するのに必要な、ＯＦＤＭサブチャネルの最小個数と、各サブチャネルのエネルギー閾値とを決定するステップと、
ｂ）送信機を１つ又は複数のサブチャネルの１セットに同調させるステップと、
ｃ）前記サブチャネルのセットからの１つ又は複数のサブチャネル上でエネルギー検出を実行するステップと、
ｄ）エネルギーレベルが閾値を超えるすべてのサブチャネルを前記サブチャネルのセットから放棄するステップと、
ｅ）放棄された各サブチャネルにつき、１つ又は複数のサブチャネルを前記サブチャネルのセットに追加するステップと、
ｆ）エネルギーが前記閾値を下回る前記最小数のサブチャネルが選択されるまで、ステップ（ｃ）〜（ｅ）を繰り返すステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
ステップ（ｂ）における前記サブチャネルの任意のセットは、少なくとも、前記最小データレートを達成するのに必要な前記最小数のサブチャネルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｃ）における前記エネルギー検出は、ステップ（ｂ）において選択された前記サブチャネルのセット全体に対して実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
受信機が、ステップ（ａ）〜（ｆ）を実行することによって、使用される前記サブチャネルのセットを決定する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記送信機は、該送信機が選択した前記サブチャネルのセットを示す信号を受信機に送信する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記選択されたサブチャネル上で送信を開始するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記送信は、逆フーリエ変換アルゴリズムによって達成される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記選択されたサブチャネルの識別情報を所定の周波数で受信機に送信するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
要求されたレートでデータを送信する無線通信システムであって、
複数の通信装置を含み、
ａ）前記データレートで送信するのに必要な、ＯＦＤＭサブキャリアの個数と、各ＯＦＤＭサブキャリアのエネルギー閾値とを決定するサブチャネル決定モジュールと、
ｂ）利用可能な各ＯＦＤＭサブキャリア上の信号対雑音レベルを検出すると共に、前記サブチャネル決定モジュールによって決定された要件を満たすサブキャリアのセットを選択する信号対雑音レベル検出モジュールと、
を備える、無線通信システム。
【請求項１０】
前記送信機は、利用可能な各ＯＦＤＭサブキャリアを連続して検査する、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
送信機は、全ての利用可能なＯＦＤＭサブキャリアを同時に検査する、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１２】
前記信号対雑音レベル検出モジュールは送信機の一部である、請求項９に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記信号対雑音レベル検出モジュールは受信機からのフィードバックに依拠する、請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記送信機は、使用されるサブキャリアのリストを示す信号を受信機に送信する、請求項１２に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
コンピュータ可読信号が記憶されているコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータ可読信号は、コンピュータによって実行された結果として、要求されたデータレートでの無線通信の方法を前記コンピュータに実行するように指示する命令を規定し、前記方法は、
ａ）前記要求されたデータレートを達成するのに必要な、ＯＦＤＭサブチャネルの個数と、各サブチャネルの雑音閾値とを計算するステップ、及び
ｂ）雑音レベルが前記雑音閾値よりも低いＯＦＤＭサブチャネルを選択するステップ、
を含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
前記方法は、逆高速フーリエ変換アルゴリズムを使用して、前記選択されたＯＦＤＭサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたってデータを送信するステップをさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１７】
前記方法は、高速フーリエ変換アルゴリズムを使用して、前記選択されたＯＦＤＭサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたってデータを受信するステップをさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１８】
前記方法は、前記選択されたサブチャネルの識別情報を受信機に送信するステップをさらに含む、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項１９】
前記選択されたサブチャネルの前記識別情報の前記送信は、データの送信に使用される周波数とは異なる周波数において行われる、請求項１８に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２０】
前記無線通信は、直交振幅変調によって変調されたデータを送信する、請求項１５に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には無線通信に関し、より詳細には、ＯＦＤＭサブチャネルを効率的に共有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数分割多重（ＦＤＭ）は、複数の信号を異なる周波数の搬送波に変調する既知のプロセスである。ＦＤＭは、ラジオ放送及びテレビ放送で数十年間使用されている。ラジオ信号及びテレビ信号は異なる周波数で送受信され、各周波数は異なる「チャネル」に対応する。
【０００３】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）も、少なくとも１９６０年代後半以来、当該技術分野で既知である。ＯＦＤＭでは、単一の送信機は多くの異なる直交周波数で同時に送信を行う。直交周波数は、周波数間の相対的な位相関係に関して独立した周波数である。ＯＦＤＭでは、利用可能な帯域幅が多数の等帯域幅の「サブチャネル」に再分割される。ＯＦＤＭは、信号送信間の干渉又はクロストークを低減し、最終的には、誤りがより少なくスループットがより高いデータ送信を可能にするため、無線通信に有利である。また、ＯＦＤＭは離散マルチトーン変調（ＤＭＴ）としても既知である。ＯＦＤＭは、無線通信に現在使用されている多くの標準規格で用いられている。たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ無線ＬＡＮ標準規格及び８０２．１１ｇ無線ＬＡＮ標準規格の双方は、信号送信に関してＯＦＤＭの一実施態様に依拠している。ＯＦＤＭを説明している１つの初期の参考文献は、R. W. Chang著「Synthesis of band-limited orthogonal signals for multi-channel data transmission」（Bell System Technical Journal (46), 1775-1796 (1966)）である。
【０００４】
このように、ＯＦＤＭは、１つの高速データストリームを多数の低速データストリームに分割することによって機能し、それらの低速データストリームは、その後、並行に（すなわち同時に）送信される。各低速ストリームはサブキャリアを変調するのに使用される。これによって、広い周波数帯域（すなわちチャネル）を、各々が信号ストリームによって変調される多数の狭い周波数帯域（すなわちサブチャネル）に分割することによって、「マルチキャリア」送信がもたらされる。複数の信号ストリームをそれぞれ低いレートで同時に送信することによって、送信の全体的なレートを低下させることなく、マルチパスフェージング又はレイリーフェージング等の干渉を減衰又は除去することができる。
【０００５】
直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）はＯＦＤＭの１つの発展である。ＯＦＤＭＡでは、サブチャネルの異なる組が異なるユーザに割り当てられる。ＯＦＤＭＡは、現在、地上双方向テレビネットワーク用のＤＶＢ−ＲＣＴの仕様と、ブロードバンド無線アクセスネットワークのＩＥＥＥ８０２．１６ａの仕様とにおいて用いられている。ＯＦＤＭＡは、H. Sari及びG. Karam著「Orthogonal Frequency- Division Multiple Access and its Application to CATV Networks」（European Transactions on Telecommunications & Related Technologies (ETT), Vol. 9, No. 6, pp. 507-516, November-December 1998）において説明されている。ＯＦＤＭＡはマルチユーザＯＦＤＭとしても既知である。
【０００６】
コグニティブ無線は、無線通信のために使用されるシステムである。このシステムでは、送信機及び受信機は、さまざまな要因に基づいて通信パラメータを変更することができる。これらの要因の非排他的なリストは、送信されている通信の性質と、許可されている周波数又は許可されていない周波数の利用可能性と、ユーザ挙動と、ネットワーク状態と、特定の周波数における雑音又は他の干渉と、帯域幅の他のユーザの検出とを含む。コグニティブ無線は、J. Mitola, III及びG.Q. Maguire, Jr.著「Cognitive Radio: Making Software Radios More Personal」（IEEE Personal Communications, 6(4): 13-18, August 1999）において概略的に説明されている。
【非特許文献１】R. W. Chang著「Synthesis of band-limited orthogonal signals for multi-channel data transmission」（Bell System Technical Journal (46), 1775-1796 (1966)）
【非特許文献２】H. Sari及びG. Karam著「Orthogonal Frequency- Division Multiple Access and its Application to CATV Networks」（European Transactions on Telecommunications & Related Technologies (ETT), Vol. 9, No. 6, pp. 507-516, November-December 1998）
【非特許文献３】J. Mitola, III及びG.Q. Maguire, Jr.著「Cognitive Radio: Making Software Radios More Personal」（IEEE Personal Communications, 6(4): 13-18, August 1999）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ＯＦＤＭサブチャネルを効率的に共有するシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本概要は、本発明の態様の例示的なコンテキストを簡略化した形態で提供する。本概要は、特許請求される主題の範囲を画定するのに使用されるようには意図されていない。本発明の態様は以下の詳細な説明においてより十分に説明される。
【０００９】
特許請求される本発明においては、ＯＦＤＭＡ及びコグニティブ無線の態様は新規な方法で組み合わされて、無線通信のためのＯＦＤＭサブチャネルをより効率的に使用するシステムが作られる。
【００１０】
本明細書には、多数のユーザ、ユーザの複数のセット、又は複数のキャリアが１つ又は複数のチャネルを共有することを可能にするマルチユーザ方式を実施するシステム及び方法が記載されている。本発明では、利用可能なチャネル帯域幅が、標準的なＯＦＤＭの実施に従って多数の等帯域幅のサブチャネルに再分割される。送信機は、特定のレートでデータを送信する必要があることをアプリケーションによって通知される。送信機は、そのデータレートを達成するのに必要な、サブチャネルの最小個数と、サブチャネル毎の最大エネルギー（又は雑音）閾値とを求め、これらの要件に一致するサブチャネルのセットを選択する。これらのサブチャネルは、スペクトルにおいて連続している必要がないか、又は同じチャネルに属している必要はない。送信機は、必要な数のサブチャネルを選択すると、これらのサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたって、これらのサブチャネル上での送信を同時に開始する。
【００１１】
本発明の一実施の形態では、送信機は、無線通信のために、アプリケーションから周波数領域において受信した信号を時間領域に変換するために逆フーリエ変換アルゴリズムを使用する。好ましくは、高速フーリエ変換アルゴリズムが使用される。逆フーリエ変換は、選択されたサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたって実行される。
【００１２】
受信機が使用されるサブチャネルを決定するための、さまざまな方法が提供される。一実施の形態では、受信機は、データを復元するために、従来のフーリエ変換アルゴリズム、好ましくは高速フーリエ変換を使用する。高速フーリエ変換は同様に、選択されたサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたって実行される。
【００１３】
添付図面は、一律の縮尺で描かれるように意図されていない。図面において、さまざまな図に示されている同一又はほぼ同一の各構成要素は、同様の参照符号によって表される。明瞭にするために、全ての構成要素が全ての図面においてラベル付けされているとは限らない場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、ＯＦＤＭＡ送信におけるコグニティブ無線の原理の新規な使用に関する。特許請求される本発明によれば、システムは、雑音レベルが低いＯＦＤＭサブチャネルのみを選択する。その後、システムは、選択されたサブチャネルによって占められるスペクトル全体にわたって逆フーリエ変換アルゴリズムを使用して、選択されたサブチャネル上でデータを送信する。このようにして、いくつかのユーザ又はユーザの組は同じ帯域幅を効率的に共有することができる。本発明は、ハードウェア若しくはソフトウェア又はそれらの何らかの組み合わせで実施することができる。実施形態は、システムと、方法と、コンピュータ可読媒体内に記憶される命令とを含む。
【００１５】
コンピュータ可読媒体は、コンピュータがアクセスすることができる任意の利用可能な媒体とすることができる。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体には、コンピュータストレージ媒体と通信媒体とを含めることができる。コンピュータストレージ媒体には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータ等の情報のストレージのための任意の方法又は技術で実施される揮発性及び不揮発性の着脱可能及び着脱不能な媒体が含まれる。コンピュータストレージ媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、又は他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、又は他の磁気ストレージ装置、他のタイプの揮発性メモリ及び不揮発性メモリ、所望の情報を記憶するのに使用でき且つコンピュータがアクセスすることができる他の任意の媒体、並びに上記のものの任意の適した組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
コンピュータ可読媒体に記憶されている命令を任意の適したコンピュータシステム資源にロードして、本明細書で考察する本発明の態様を実施することができるように、コンピュータ可読媒体は可搬性のものとすることができる。加えて、上述したコンピュータ可読媒体に記憶されている命令は、ホストコンピュータ上で実行されるアプリケーションプログラムの一部として具体化される命令に限定されるものではないことが理解されるべきである。それどころか、命令は、後述する本発明の態様を実施するようにプロセッサをプログラミングするのに用いることができる任意のタイプのコンピュータコード（たとえば、ソフトウェア又はマイクロコード）として具体化することができる。
【００１７】
本発明は、その用途において、以下の説明で述べる又は図面に示す構成の詳細及び構成要素の配置に限定されるものではない。本発明は、他の実施形態が可能であると共に、さまざまな方法で実践又は実行することができる。また、本明細書で使用される表現及び専門用語は、説明のためであり、限定とみなされるべきではない。本明細書における「含む」、「備える」、又は「有する」、「包含する」、「伴う」、及びそれらの変形の使用は、以下に列挙された項目と、その項目の均等物と、追加項目とを包摂するように意図されている。
【００１８】
図１に示すように、ＯＦＤＭでは、利用可能なチャネル帯域幅Ｗは、複数の等帯域幅のサブチャネルに再分割される。各サブチャネルは、そのサブチャネルの周波数応答特性がほぼ理想的になるように十分狭くなっている。サブチャネルの個数は、利用可能な全帯域幅を各サブチャネルの帯域幅で除算したものである。サブチャネルの個数Ｋは、したがって、
【００１９】
【数１】
2009535910.tif 000003
【００２０】
として表すことができる。
【００２１】
各サブチャネルｋは関連付けられる搬送波を有する。この搬送波は、
【００２２】
【数２】
2009535910.tif 000004
【００２３】
として表すことができる。
【００２４】
ここで、ｘｋ（ｔ）は時間ｔの関数としてのサブチャネルｋの搬送波である。ｆｋはサブチャネルｋの中心周波数であり、ｋは０〜Ｋ−１に及ぶ。
【００２５】
シンボルレート１／Ｔは、隣接するサブキャリアの隔たりΔｆに等しくなるようにサブチャネルごとに設定される。サブキャリアは、したがって、サブキャリア間の相対的な位相関係とは無関係に、シンボル間隔Ｔにわたって直交することになる。この関係は、
【００２６】
【数３】
2009535910.tif 000005
【００２７】
として表すことができる。
【００２８】
ここで、位相Φｋ及びΦｊの値とは無関係に、ｆｋ−ｆｊ＝ｎ／Ｔ（ｎ＝１，２，…）である。
【００２９】
ＯＦＤＭシステムでは、帯域幅Ｗ全体を用いると共にＯＦＤＭシステムと同じレートでデータを送信する単一キャリアシステムのシンボルレートと比較して、各サブチャネルのシンボルレートを低下させることができる。したがって、ＯＦＤＭシステムにおけるシンボル間隔Ｔ（シンボルレートの逆数）は、
【００３０】
【数４】
2009535910.tif 000006
【００３１】
として表すことができる。
【００３２】
ここで、Ｔｓは、帯域幅Ｗ全体を用いると共にＯＦＤＭシステムと同じレートでデータを送信する単一キャリアシステムのシンボル間隔である。たとえば、１つのチャネルの帯域幅全体にわたるシンボルレートが毎秒７２００万シンボルであり、且つ、そのチャネルが４８個のサブチャネルに分割される場合、各サブチャネルは、同じ全データレートを達成するのに毎秒１５０万シンボルしか搬送する必要がないであろう。このより低いシンボルレートによって、シンボル間干渉が低減され、したがって、マルチパスフェージングの影響が軽減される。したがって、ＯＦＤＭは優れたリンク品質及び通信のロバスト性を提供する。
【００３３】
ＯＦＤＭシステムでは、送信機は、入力データを周波数領域で受信し、その入力データを時間領域信号に変換する。搬送波は無線送信のために時間領域信号によって変調される。受信機はその信号を受信し、その波を復調し、さらなる処理のためにその信号を変換して周波数領域に戻す。
【００３４】
簡略化したＯＦＤＭシステムを図２に示す。図示されている実施形態では、入力データストリーム２０１は、アプリケーションによってＯＦＤＭ送信機２００に提供される。標準的なＴＣＰ／ＩＰ通信スタックでは、このデータは物理層又はデータリンク層で受信されるであろう。しかしながら、本発明は、いずれの特定のデータソースにも、データを送信機に提供するためのいずれの特定の機構にも限定されるものではなく、ハードウェア又はソフトウェアで実施することができ、ネットワークスタックのさまざまな層において実施することができる。入力データストリーム２０１は、シリアル−パラレルバッファ２０２によって受信される。シリアル−パラレルバッファ２０２は、シリアルデータストリームをいくつかのパラレルデータストリームに解体する。パラレルデータストリームの個数は、ＯＦＤＭ放送のために選択されるサブチャネルの個数、すなわち、上記で使用したようなＫに等しい。本願において特許請求される、ＯＦＤＭ放送のためにチャネルを選択する新規な方法は以下で考察される。
【００３５】
一実施形態では、シリアル−パラレルバッファ２０２は、入力データ２０１から受信される情報シーケンスをＢｆビットのフレームに分割する。各フレームのＢｆビットはＫ個のグループにパースされる。ここで、ｉ番目のグループにはｂｉビットが割り当てられる。この関係は、
【００３６】
【数５】
2009535910.tif 000007
【００３７】
として表すことができる。
【００３８】
シリアル−パラレルバッファ２０２によって生成されたパラレルデータストリームのそれぞれは、次に、マルチキャリア変調器２０３へ送信される。マルチキャリア変調器２０３は、パラレルデータストリームのそれぞれによって、選択された各サブキャリアを変調する。マルチキャリア変調器２０３は、逆高速フーリエ変換アルゴリズムを使用して時間領域信号を計算することによって効率的に実施することができる。ただし、周波数領域信号を時間領域信号に変換するあらゆるアルゴリズムを使用することができる。
【００３９】
マルチキャリア変調器２０３は、入来するデータストリームのそれぞれを変調するために任意の変調方式を使用することができる。好ましい一実施形態では、信号は直交振幅変調（ＱＡＭ）で変調される。任意のＱＡＭコンステレーションを使用することができる。たとえば、変調器は、１６−ＱＡＭ、６４−ＱＡＭ、１２８−ＱＡＭ、又は２５６−ＱＡＭを使用することができる。変調方式は、必要なデータレート、利用可能なサブチャネル、各サブチャネルの雑音、又は他の要因に基づいて選択することができる。
【００４０】
したがって、この例では、マルチキャリア変調器２０３はＫ個の独立したＱＡＭサブチャネルを生成する。ここで、各サブチャネルのシンボルレートは１／Ｔであり、各サブチャネルの信号は別個のＱＡＭコンステレーションを有する。この例によれば、ｉ番目のサブチャネルの信号点の個数は、
【００４１】
【数６】
2009535910.tif 000008
【００４２】
として表すことができる。
【００４３】
Ｋ個のサブチャネルのそれぞれにおける情報信号に対応する複素数値の信号点は、Ｘｋとして表すことができる。ここで、ｋ＝０，１，…，Ｋ−１である。これらのシンボルＸｋは、マルチキャリアＯＦＤＭ信号ｘ（ｔ）の離散フーリエ変換の値を表す。ここで、各サブキャリアの変調はＱＡＭである。ｘ（ｔ）は実数値の信号でなければならないため、そのＮ点離散フーリエ変換Ｘｋは対称性を満たさなければならない。したがって、システムは、
【００４４】
【数７】
2009535910.tif 000009
【００４５】
を定義することによって、Ｋ個の情報シンボルからＮ＝２Ｋ個のシンボルを作成する。
【００４６】
ここで、Ｘ０は２つの部分に分割され、それらの双方は実数である。シンボルの新しいシーケンスはＸ’ｋとして表すことができる。ここで、ｋ＝０，１，…，Ｎ−１である。各サブチャネルｘｎのＮ点逆直接フーリエ変換は、したがって、
【００４７】
【数８】
2009535910.tif 000010
【００４８】
として表すことができる。
【００４９】
この式において、１／√Ｎはスケール係数である。シーケンスｘｎ（０≦ｎ≦Ｎ−１）は、したがって、Ｋ個のサブキャリアから成るマルチキャリアＯＦＤＭ信号ｘ（ｔ）のサンプルに対応する。
【００５０】
ガードインターバルとして機能する周期的なプレフィックスが、２０４において、並列な（パラレルな）変調された波のそれぞれに追加される。このガードインターバルによって、サブキャリアがマルチパスフェージングに起因して或る遅延広がりと共に受信機に到達する場合であっても、サブチャネルが引き続き直交した状態であることが保証される。周期的なプレフィックスを有する並列な（パラレルな）ストリームは、次に、２０４において、統合（マージ）されて単一のシリアルストリームに戻される。最後に、このデジタルデータストリームは、アナログ信号に変換され（２０５）、無線送信のために出力される。
【００５１】
送信された信号は、受信機２１０が受信することができ、元のデータストリームを復元するために処理することができる。まず、アナログ信号は、アナログ／デジタル変換器２１１によって変換されてデジタル信号に戻される。２１２において、周期的なプレフィックスが除去され、別個のサブキャリアは変換されて別個のストリームに戻される。各パラレルデータストリームは、好ましくは高速フーリエ変換アルゴリズムによって、マルチキャリア復調器２１３によって復調される。最後に、２１４において、パラレルストリームは、単一のシリアルストリームに再び組み立てられ、受信装置２１５へ出力される。
【００５２】
当業者によって理解されるであろう、このシステムの、進歩性を有する１つの重要な態様は、使用すべきサブチャネルを選択する方法である。この方法はコグニティブ無線の原理をＯＦＤＭＡに適用する。この方法の一例は図３に示されている。
【００５３】
図３は、使用されるサブチャネルを選択するために送信機が利用することができるプロセスを示すフローチャートを示す。このプロセスはハードウェア又はソフトウェアで実施することができる。
【００５４】
まず、アプリケーション３０１が送信用の特定のデータレートを要求する。このデータレートは概して、送信されるデータのタイプに依存するであろうが、本発明の目的のために任意のあらゆるデータレートを要求することができる。
【００５５】
３０２において、送信機は、要求されたデータレートを達成するのに必要と考えられる、ＯＦＤＭサブチャネルの最低限の最小個数と、サブチャネル毎の最大エネルギー（又は雑音）閾値とを計算する。
【００５６】
その後、送信機は、要求された基準を満たすために、サブチャネルを選択する反復プロセスを開始する。３０３において、送信機は、当該送信機が利用可能なスペクトル範囲内からの１つのサブチャネルに同調する。３０４において、送信機はそのチャネル上のエネルギーレベルを検出する。３０５において、送信機は、検出されたエネルギーレベルと、そのサブチャネルの閾値とを比較する。エネルギーレベルが閾値を超える場合、当該サブチャネルは放棄される（３０６）。エネルギーレベルが閾値を下回る場合、サブチャネルは保持される（３０７）。
【００５７】
その後、システムは、３０８において、要件を満たすために十分な数のサブチャネルを識別したか否かを調べる。サブチャネルが不十分である場合、システムは、３０９において、検査に利用可能なサブチャネルがさらに存在するか否かを調べる。他のサブチャネルが利用可能である場合、システムは３０３に戻り、次の利用可能なサブチャネルを検査する。利用可能なサブチャネルが他にない場合、システムは、３１１において、要求されたデータレートが不可能であることをアプリケーションに信号通知する。
【００５８】
システムは、十分な数のサブチャネルを識別すると、３１０において、これらの選択されたサブチャネル上で送信を開始する。好ましい一実施形態では、逆フーリエ変換が、選択されたサブチャネルによって使用される帯域幅全体にわたって実行される。
【００５９】
たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ標準規格は、スペクトルの５ＧＨｚ帯域における無線通信を提供する。８０２．１１ａ標準規格の、アメリカ合衆国における屋内使用に許可されている利用可能なスペクトルは、約５．１８０ＧＨｚ〜５．３４０ＧＨｚ、すなわち１６０ＭＨｚ幅である。この１６０ＭＨｚのスペクトルは８つの重ならないチャネルに分割され、これらのチャネルのそれぞれは２０ＭＨｚ幅である。各２０ＭＨｚチャネルは、ＯＦＤＭの原理に従って５２個のサブチャネルに分割することができる。ここで、各サブチャネルは約３００ＫＨｚ幅である。したがってこの例では、送信に使用することができる４１６個の狭帯域サブチャネルが存在することになるであろう。要求されたデータレートを達成するために、送信機は、雑音又は干渉の一定の閾値を超えない２０個のサブチャネルを選択することができる。これらのサブチャネルが３つの第１の２０ＭＨｚチャネルにわたって広がっている場合、送信機は、６０ＭＨｚの帯域幅全体にわたって信号に対して逆フーリエ変換アルゴリズムを実行するであろう。本発明は、スペクトルのいかなる部分にも、サブチャネルのいかなる個数にも、又はいかなる通信標準規格にも限定されないことに留意されたい。
【００６０】
本発明の代替の一実施形態では、システムは、図３に示されているように個別に各サブチャネル上のエネルギーレベルを調べるのではなく、いくつかのサブチャネルを１度に調べることができるか、又は利用可能なスペクトル全体における全てのサブチャネル上のエネルギーを一度に検出することができ、そしてエネルギー閾値を超えるサブチャネルを放棄することができる。
【００６１】
使用されているサブチャネルを決定するためのさまざまな方法を受信機によって使用することができる。一実施形態では、受信機は、正確なサブチャネルを識別するために送信機と同じエネルギー検出を実行する。別の実施形態では、受信機は、送信のために選択されたサブチャネルを示す信号を送信機から既知の周波数で受信する。これらの実施形態のいずれにおいても、受信機は、データを復元するために従来の高速フーリエ変換を実行することができる。送信機におけるように、受信機は、選択されたサブチャネルの全てによって使用される帯域幅全体にわたって高速フーリエ変換を実行するであろう。
【００６２】
本発明の別の実施形態では、２つ以上の送信機が所与のサブチャネル上で互いに干渉する場合、各送信機はランダムなタイマをそのサブチャネルに関連付けることができる。そして、各送信機は、そのサブチャネル上でランダムなタイマが終了するのを待ってから、再びそのサブチャネル上でエネルギーレベルを調べる。送信機は、そのサブチャネル上で雑音を検出すると、そのサブチャネルを放棄する。送信機は、そのサブチャネル上に雑音がないことを検出した場合、そのサブチャネルを保持する。各送信機は異なる期間にわたって待ってから再びエネルギーレベルを調べるので、複数の送信機のうちの１つ以外の全てがそのサブチャネルを放棄する。この実施形態では、２つ以上の送信機が、利用可能なサブチャネルの異なるサブセットを選択することができる。
【００６３】
図４は本発明の別の実施形態を示す。この図は、アプリケーション４０１からデータレートを受け取ると共に、ＯＦＤＭ送信機４０４がどのようにしてデータを送信することになるかに関する情報を当該ＯＦＤＭ送信機に提供するシステム４００を示す。システム４００は、サブチャネル決定モジュール４０２と雑音検出モジュール４０３とを備える。サブチャネル決定モジュール４０２は、アプリケーション４０１によって要求されたデータレートを達成するのに必要と考えられる、ＯＦＤＭサブチャネルの総数と、これらのサブチャネルの雑音閾値とを決定する。雑音検出モジュール４０３は、利用可能な各ＯＦＤＭサブチャネル上の雑音レベルを検査し、選択されたサブチャネルの総数がサブチャネル決定モジュール４０２によって決定された要件を満たすようにサブチャネルのセットを選択する。その後、選択されたサブチャネルの識別情報がシステム４００によって送信機４０５に提供される。その後、当該送信機は、選択されたサブチャネルによって占められる帯域幅全体にわたって逆フーリエ変換アルゴリズムを使用して、ＯＦＤＭによる送信を開始することができる。代替の一実施形態では、別個のモジュールが、雑音検出モジュールによって提供されたデータに依拠して、サブチャネル決定モジュールによって決定された要件を満たすサブチャネルのセットを選択する。
【００６４】
さらに別の実施形態では、本発明は、複数のステップを実行するためのコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体に関する。これらのステップは、要求されたデータレートを達成するのに必要な、ＯＦＤＭサブチャネルの個数と、各サブチャネルの雑音閾値とを計算するステップ、及び、雑音レベルが雑音閾値よりも低いＯＦＤＭサブチャネルを選択するステップを含む。
【００６５】
本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明してきたが、さまざまな変更、修正、及び改良が当業者には容易に思い付くことが理解されるべきである。このような変更、修正、及び改良は、本開示の一部であるように意図され、本発明の精神及び範囲内にあるように意図されている。したがって、上記の説明及び図面は例示にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】使用されるチャネル帯域幅の、等帯域幅のいくつかのサブチャネルへの再分割を示すスペクトル図である。
【図２】マルチキャリアＯＦＤＭデジタル通信システムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すフロー図である。
【図４】本発明のいくつかの態様を実施するシステムの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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