(57)【要約】  DFT-S-SCMA(離散フーリェ変換-拡散-散在符号多元接続)のためのシステム及び方法が提供される。SCMA符号化器を使用して入力ビットを符号化する。IDFT(逆DFT)を使用してその出力をプリコーディングして、プリコーディングされたSCMAブロックを生成する。DFTの入力において、複数のプリコーディングされたSCMAブロックを組み合わせる。この処理は、複数のDFTにおいて、SCMAブロックの複数のセットについて並列的に行われる。その後、DFTのそれらの出力は、組み合わせられて、OFDM変調される。この手法を使用することにより、OFDM変調器の出力において、PAPR(ピーク対平均電力比)を改善することが可能である。
2019525561.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
第1のグループのプリコーディングされた散在符号多元接続(SCMA)ブロックを連結して、第1の連結された出力を生成するステップと、
前記第1の連結された出力を離散フーリェ変換(DFT)プリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成するステップと、
前記第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップをさらに含み、前記プリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップは、プリコーディングされたSCMAブロックの各々について、
入力ビットのそれぞれのセットをSCMA符号化して、それぞれのSCMAコードワードを生成するステップと、
前記それぞれのSCMAコードワードを線形行列で乗算するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記線形行列は、ユニタリ行列である、請求項2に記載の方法。
【請求項５】
前記ユニタリ行列は、IDFTである、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項７】
前記線形行列は、前記プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択した行列である、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
テーブル索引を使用することによって、プリコーディングされたSCMAブロックの前記第1のグループを生成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】
プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループの各々について、連結する前記ステップ及びDFTプリコーディングする前記ステップを実行して、複数のプリコーディングされた出力を生成するステップをさらに含み、
OFDM変調を実行するステップは、前記複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
送信機であって、
第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成する第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロック生成器と、
前記第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、第1の連結された出力を生成する第1の連結器と、
前記第1の連結された出力をプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成する第1のDFTプリコーダと、
前記第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するOFDM変調器と、を含む、
送信機。
【請求項１１】
各々のSCMAブロック生成器は、
SCMA符号化器と、
線形行列を実装するプリコーダと、を含む、請求項10に記載の送信機。
【請求項１２】
前記SCMA符号化器は、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する、請求項11に記載の送信機。
【請求項１３】
前記線形行列は、ユニタリ行列である、請求項12に記載の送信機。
【請求項１４】
前記ユニタリ行列は、IDFTである、請求項13に記載の送信機。
【請求項１５】
各々のSCMA符号化器は、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する、請求項11に記載の送信機。
【請求項１６】
前記線形行列は、前記プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択される行列である、請求項15に記載の送信機。
【請求項１７】
前記SCMAブロック生成器は、テーブル索引を使用することによって、プリコーディングされたSCMAブロックの前記第1のグループを生成する、請求項10に記載の送信機。
【請求項１８】
複数のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するように構成される複数のグループのプリコーディングされたSCMAブロック生成器と、
複数の連結器であって、前記複数の連結器の各々は、プリコーディングされたSCMAブロックの前記複数のグループのうちの1つのグループを連結するように構成され、それにより、複数の連結された出力を生成する、複数の連結器と、
複数のDFTプリコーダであって、前記複数のDFTプリコーダの各々は、前記複数の連結された出力のうちの1つをプリコーディングして、それぞれのプリコーディングされた出力を生成するように構成される、複数のDFTプリコーダと、をさらに含み、
OFDM変調器は、前記プリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行する、請求項10に記載の送信機。
【請求項１９】
送信機と前記送信機と接続されているプロセッサとを含むユーザ機器であって、前記送信機は、
第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成する第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロック生成器と、
前記第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、第1の連結された出力を生成する第1の連結器と、
前記第1の連結された出力をプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成する第1のDFTプリコーダと、
前記第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するOFDM変調器と、を含む、
ユーザ機器。
【請求項２０】
当該ユーザ機器は、マシン型通信(MTC)デバイスである、請求項19に記載のユーザ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、散在符号多元接続(SCMA)を使用して通信するための送信機及び方法に関する。
【０００２】
本願は、2016年7月7日付で出願された"SCMAを使用して通信するためのシステム及び方法"と題する米国非仮出願第15/204,468号に基づく優先権の利益を主張し、その米国非仮出願の内容は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
【背景技術】
【０００３】
複数のシステムの中には、低ピーク対平均電力比(PAPR)送信を要求し、及び/又はその低PAPR送信から恩恵を受けるであろうシステムも存在する。このことは、送信機が、安価であり、高い電力増幅器能力を有してはいないマシン型通信(MTC)送信機である大規模なモノのインターネット(IoT)アプリケーションにとって、特に重要となる場合がある。
【０００４】
SCMAは、大規模IoTアプリケーションに適しているアップリンクグラント不要の送信に要求される大規模接続性に対して良好なパフォーマンス及び柔軟性を提供する。SCMAは、パフォーマンス、複雑性、及び大規模接続性に関して良好なトレードオフを提供する。低PAPRのSCMAコードブックが提案されているが、これらのコードブックは、超狭帯域送信に役立つにすぎない。低PAPRのSCMAコードブックは、同じ層に関連している複数のコードワードの各々の中に1つのみの非ゼロ成分を含んでいる。そのコードブックのトーンホッピング特徴は、OFDMにおいて一定振幅を可能とする。そのことは、OFDMシンボルごとに1つのSCMA拡散ブロックに当てはまるにすぎない。多くのブロックは、より高いPAPRをもたらすであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の広範な態様は、SCMAを使用して通信する方法を提供する。その方法は、プリコーディングされたSCMAブロックの第1のグループを連結して、第1の連結された出力を生成するステップから開始する。その第1の連結された出力を離散フーリェ変換(DFT)プリコーディングすることにより、第1のプリコーディングされた出力を生成する。その後、その第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行する。
【０００６】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む。複数の実装のうちの他の実装においては、SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む。
【０００７】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、プリコーディングは、プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択した行列を使用して実行される。
【０００８】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、第1のグループを含むプリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループの各々について、連結するステップ及びDFTプリコーディングするステップを実行して、第1のプリコーディングされた出力を含む複数のプリコーディングされた出力を生成する。この場合には、OFDM変調を実行するステップは、複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップを含む。
【０００９】
本発明の他の広範な態様は、送信機であって、プリコーディングされたSCMAブロックの第1のグループを生成するプリコーディングされたSCMAブロック生成器の第1のグループと、プリコーディングされたSCMAブロックの第1のグループを連結して、第1の連結された出力を生成する第1の連結器と、第1の連結された出力をプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成する第1のDFTプリコーダと、第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するOFDM変調器と、を含む、送信機を提供する。
【００１０】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、各々のSCMAブロック生成器は、SCMA符号化器と、線形行列を実装するプリコーダと、を含む。
【００１１】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、SCMA符号化器は、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する。複数の実装のうちの他の実装においては、SCMA符号化器は、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する。
【００１２】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、プリコーダは、プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択した行列を使用する。
【００１３】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループを生成するように構成されるプリコーディングされたSCMAブロック生成器の複数のグループ、複数の連結器であって、複数の連結器の各々は、プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループのうちの1つを連結するように構成され、それにより、複数の連結された出力を生成する、複数の連結器、及び、複数のDFTプリコーダであって、複数のDFTプリコーダの各々は、複数の連結された出力のうちの1つをプリコーディングして、それぞれのプリコーディングされた出力を生成するように構成される、複数のDFTプリコーダ、が存在する。そのような実装においては、OFDM変調器は、複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行する。
【００１４】
他の態様は、例えば、マシン型通信(MTC)デバイス等の上記で概説された送信機を含むユーザ機器を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の複数の実施形態は、以下の複数の添付の図面を参照して、以下で説明されるであろう。
【００１６】
【図１】本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する送信機のブロック図である。
【図２】低PAPRを有するSCMAコードブックの例である。
【図３】低PAPRを有していないSCMAコードブックのある1つの例である。
【図４】本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する方法のフローチャートである。
【図５】本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する他の送信機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
概して、本開示の複数の実施形態は、SCMAを使用して通信するための方法及び装置を提供する。解説を簡単かつ明確にするために、複数の図表の間で複数の参照数字を繰り返し使用して、対応する要素又は類似の要素を示してもよい。数多くの細部は、本明細書において説明される複数の例を理解するために説明される。これらの細部を使用することなく、それらの複数の例を実現してもよい。他の例では、説明されるそれらの複数の例を不明瞭にすることを避けるために、よく知られている方法、手順、及び構成要素を詳細には説明しない。それらの説明は、本明細書において説明されるそれらの複数の例の範囲に限定されると解釈されるべきではない。
【００１８】
SCMAシステムにおいては、2進データを多次元コードワードへと直接的に符号化する。本明細書において説明されるSCMA符号化技術は、2進データを多次元コードワードへと直接的に符号化することによって、QAMシンボルマッピングを回避し、それにより、従来のCDMA符号化を凌駕する符号化利得を達成する。とりわけ、本明細書において説明されるそのSCMA符号化技術は、QAMシンボルではなくコードワードを使用して、2進データを搬送する。そのSCMA符号化技術は、各々の多重化された層のための異なるコードブックの割り当てによって、多元接続を実現するので、そのコードワードは、多次元コードワードであってもよい。さらに、SCMAコードブックは、散在コードワードを含み、それによって、受信機は、複雑度が低いメッセージ伝達アルゴリズム(MPA)を使用して、それらの多重化されたコードワードから自身のそれぞれのコードワードを検出することが可能であり、この構成は、受信機側でのベースバンド処理の複雑度を減少させる。この開示の大部分は、2進データの観点から説明されるが、この開示の複数の態様は、M変数データ等の他の種類のデータにも同様に適用可能である。
【００１９】
SCMA多重化スキームは、複数のコードブックを利用することが可能であり、それらの複数のコードブックの各々は、異なる多重化された層に割り当てられるとともに複数のコードワードを含んでいる。それぞれのコードブックの各々のコードワードは、異なる2進値にマッピングされる。多重化された層を介して送信される2進値に応じて、さまざまなコードブックから複数の異なるコードワードが選択される。2進データで符号化されたそれらのコードワードは、その後、ともに多重化されて、多重化されたデータストリームを形成し、その多重化されたデータストリームは、ネットワークの共有されているリソースを使用して送信される。
【００２０】
送信機によって、SCMA技術を使用してネットワークを介してデータを通信するための方法を実行してもよい。その方法は、送信機が、第1の2進データ及び第2の2進データを含む入力データを受信したときに開始する。次に、その方法は、送信機が、第1の多重化された層に割り当てられている第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって、第1の2進データストリームを符号化するステップに進む。その後、その方法は、送信機が、第2の多重化された層に割り当てられている第2のコードブックから第2のコードワードを選択することによって、第2の2進データストリームを符号化するステップに進む。その次に、その方法は、送信機が、第1のコードワードを第2のコードワードと多重化して、多重化されたコードワードを取得するステップに進む。最後に、その方法は、送信機が、ネットワークの共有されているリソースを使用して、その多重化されたコードワードを送信するステップ550に進む。
【００２１】
第1の多重化された層と関連する受信機によって、SCMA技術を使用して多重化されたデータを受信するための方法を実行してもよい。その方法は、その受信機が、多重化されたコードワードを搬送する信号を受信するステップから開始する。次に、その方法は、その受信機が、多重化されたコードワードにしたがって第1のコードワードを識別するステップに進む。その第1のコードワードは、第1の多重化層と関連する第1のコードブックからのコードワードであり、MPAにしたがって受信機が識別してもよい。その後、その方法は、その受信機が、第1のコードブックにしたがって第1のコードワードを復号化して、第1の2進データを取得するステップ630に進む。
【００２２】
図1を参照すると、本発明のある1つの実施形態によって提供されるDFT-s-SCMA(離散フーリェ変換-拡散-散在符号多元接続)送信機のブロック図が示されている。その送信機は、例えば、MTCユーザ機器等のユーザ機器の一部であってもよい。図1は、本発明の理解に必要な送信機の複数の特徴を示しているが、通常は、送信機は、示されていない他の機能を含むであろうということを理解すべきである。
【００２３】
この例のために、送信機にL×M×K個のOFDMサブキャリアを割り当てる。L、M、及びKは、以下で詳細に説明されるが、簡単に言うと、Kは、SCMA-DFTブロックの数であり、Mは、SCMA符号化器のコードワード長さであり、Mは、また、プリコーディングされたSCMAブロックのブロックサイズである、すなわち、各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個のリソースエレメントを占有し、そして、Lは、連結されて、各々のSCMA-DFTブロックとなるプリコーディングされたSCMAブロックの数である。
【００２４】
パラレル-シリアル変換器174に接続されている(2つのみが示されている)K個のSCMA-DFTブロック50,…,60が示されている。パラレル-シリアル変換器174の出力は、ゼロパッダー176に接続され、ゼロパッダー176は、順に、OFDM変調器178に接続され、OFDM変調器178は、例えば、IFFT及びCP挿入ブロックを使用して実現されてもよい。
【００２５】
以下で、第1のSCMA-DFTブロック50について詳細に説明する。そのSCMA-DFTブロック50は、(2つのみが示されている)L個の入力80,…,90を有する。それらの入力80,…,90は、(2つのみが示されている)L個のSCMA符号化器130,…,140に接続されている。それらのL個のSCMA符号化器130,…,140は、(2つのみが示されている)L個のM点IDFTブロック150,…,160に接続されている出力を有している。それらのL個のM点IDFTブロックの出力は、パラレル-シリアル変換器170に接続され、そのパラレル-シリアル変換器170の出力は、L×M点DFTプリコーダ172の入力に接続されている。
【００２６】
他のSCMA-DFTブロックの構成は、通常は、同じである。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、Lは、SCMA-DFTブロック50,…,60のすべてについて同じである。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、Lは、SCMA-DFTブロック50,…,60のすべてについて必ずしも同じではない。
【００２７】
以下で、第1のSCMA-DFTブロック50の動作について説明する。はじめに、(通常は、符号化されているビットストリームから)m個のビットが、L個の入力80,…,90を使用してSCMA符号化器130,…,140の各々に入力される。SCMA符号化器130,…,140は、長さMのコードワードを有するSCMAコードブックによって動作する。各々のSCMA符号化器によって処理される入力ビットの数mは、2以上であり、SCMA符号化器の数Lは、2以上である。SCMA符号化器130,…,140は、それらの入力ビットをSCMAコードワードにマッピングし、各々のSCMA符号化器130,…,140の出力は、それぞれのSCMAコードワードであり、第1のSCMA-DFTブロック50において合計でL個のSCMAコードワードが生成される。
【００２８】
その後、L個のM点IDFTブロック150,…,160によって、L個のSCMAコードワードをプリコーディングして、L個のプリコーディングされたSCMAブロックを生成する。各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個のリソースエレメントからなり、L個のSCMAブロックは、集合的に、例えば、L×M個の隣接するトーン等のL×M個のリソースエレメントからなる。より良好なパフォーマンスのためには、L×M個の隣接するトーンは、比較的平坦なチャネルを経験するべきである。パラレル-シリアル変換器170を使用して、L個のプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、シリアルストリームの形態の連結された出力を生成し、そのシリアルストリームは、L×M点のDFTプリコーダ172に入力される。その後、L×M点のDFTプロコーダ172によって、連結された出力をプリコーディングして、プリコーディングされた出力を生成する。説明される例では、各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個のリソースエレメントを有する。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個よりも多くのリソースエレメントを有してもよい。
【００２９】
他のSCMA-DFTブロック160も同様に機能して、それぞれのプリコーディングされた出力を生成する。パラレル-シリアル変換器174において、K個のSCMA-DFTブロック50,…,60のプリコーディングされた出力をパラレル形式に変換する。ゼロパッダー176において、ゼロパディングを追加する。ゼロパッダー176の出力は、OFDM変調器178に入力され、そのOFDM変調器178は、送信のための時間信号を生成する。
【００３０】
ある特定の帯域幅を有するシステムにおいては、通常は、有用なサブキャリアの合計数は、知られている。例えば、10[MHz]の帯域幅を有するシステムにおいては、有用なサブキャリアの合計数は、600であってもよい。もちろん、ある特定の送信機に、それらのサブキャリアの、例えば、120等のサブセットを割り当ててもよい。これらのサブキャリアは、隣接していてもよく、或いは、隣接していなくてもよい。最後に、OFDM変調器は、有用なサブキャリアの数よりもより大きい、例えば、1024等のサイズのIFFTを使用する。(1)  (おそらくは他のユーザに割り当てられていて)この送信機には割り当てられていないサブキャリアにゼロを詰め、そして、(2)  誰にも割り当てられていなくてもよいIFFTの余剰の位置にゼロを埋め込む、のにゼロパディングを使用する。
【００３１】
図示されている例では、K個のSCMA-DFTブロックが存在し、K≧2である。他の実施形態においては、1つのみのDFT-SCMAブロックが存在する、すなわち、K＝1である。
【００３２】
上記のように、より良好なパフォーマンスのためには、ある与えられたDFTが処理するL×M個のトーンは、比較的平坦なチャネルを経験するべきである。例えば、MTCデバイス及び電力が制限されているユーザ等のIoTアプリケーションの場合には、通常は、狭帯域リソースのみが割り当てられ、上記の特性は、通常は、持続するであろう。K＞1の場合には、そのチャネルは、合計でK個のDFTに入力されるL×M×K個のトーン全体にわたって平坦である必要はない。
【００３３】
複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、広帯域割り当てのために、割り当てられた帯域幅をより小さなブロックに分割し、この場合、チャネルは、実質的に一定となる。図1の実施形態は、この1つの例である。Kの選択は、パフォーマンスとPAPRとの間のトレードオフを表す。K＝1の場合、これは、PAPRの最善の状況であるが、チャネルの多くは帯域全体にわたって一定ではないため、このことは、BLER性能に影響を与える場合がある。これに対して、Kが増加すると、PAPRも、また、増加するが、一方で、チャネルを、各々のブロックにわたって比較的平坦とすることが可能であり、BLERパフォーマンスは、改善されるであろう。PAPR要件は、ある特定の電力増幅器の設計と関連していてもよい。Kの値をより大きくすると、BLER性能の点で多少の犠牲を払ってPAPR要件を満足することを可能とする。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、PAPRとBLERとの間の許容可能なトレードオフを達成するように、L及びKを選択する。
【００３４】
隣接していないリソース割り当ての場合には、リソースの複数の異なるグループは、複数の異なるDFTブロックの対象となってもよい。
【００３５】
上記の例では、最初に入力ビットをSCMA符号化し、そして、次に、DFTによってそのSCMAコードワードを処理することによって、プリコーディングされたSCMAブロックを生成する。より一般的には、線形行列によって、SCMAコードワードをプリコーディングしてもよく、複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、その線形行列は、ユニタリ行列である。いずれの場合も、個別のステップ又は機能ブロックとしてSCMA符号化及び(IDFT又は他の行列を使用する)プリコーディングを実行することによって、そのプリコーディングされたSCMAブロックを生成してもよい。代替的に、2つのステップを組み合わせて、単一のステップ又は機能ブロックとしてもよい。ある1つの特定の例では、2つのステップは、単一の組み合わせられたステップ又は機能ブロックによって、テーブル索引により実行される。SCMA符号化器及びプリコーダの機能は、個別に又は1つの機能ユニットとして共に実装され、本明細書においてはプリコーディングされたSCMAブロック生成器とも称される。
【００３６】
第1の例では、SCMA符号化器は、低PAPRのSCMA符号化器である。例えば、その出力は、一定の包絡線を有するので、全てのコードワードついて1つのみの非ゼロ射影のみを使用してコードワードを生成するSCMA符号化器は、低PAPRのSCMA符号化器である。図2は、低PAPRのSCMAコードブックのある1つの具体的な例を示している。2つの入力ビットは、(SCMAコードワードのためのトーンの合計数Mのうちで、残りのM−2個のトーンがゼロとなっている)2つのトーンにマッピングされる。第1のトーンについてのマッピングは、200で示され、第2のトーンについてのマッピングは、202で示されている。入力ビットのいずれのセットについても、それらの2つのトーンのうちの一方へのマッピングは、ゼロとなっているということを理解することが可能である。そのため、1つのみの非ゼロ投影が存在する。
【００３７】
SCMAコードワードをプリコーディングするためのIDFTの上記の使用は、SCMA符号化器が低PAPRのSCMA符号化器である場合に適している。
【００３８】
第2の例では、SCMA符号化器は、低PAPRのSCMA符号化器ではない。この例は、SCMAコードワードが、1つより多くの非ゼロ射影を有する場合である。図3に、そのようなコードブックのある1つの例が示されている。ここでは、3つのビットは、(合計Mのうちで、残りのM−2個のトーンがゼロとなっている)2つのトーンにマッピングされている。第1のトーンについてのマッピングは、300で示され、第2のトーンについてのマッピングは、302で示されている。この例では、多くの3ビット配列が、双方のトーンにわたって非ゼロ値にマッピングされる。プリコーディングを実行するためのIDFTを使用する場合には、そのような実装のために、最も低い可能なPAPRをもたらさない場合がある。したがって、そのような実装においては、IDFTを依然として使用することが可能であるが、一方で、複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、IDFTよりもより良好なPAPRを生じる異なる線形行列又はユニタリ行列を採用してもよい。その行列は、PAPRを最適化するように選択されてもよい。行列を選択する方法のある1つの具体的な例においては、ユニタリ行列をランダムに生成し、結果として生じるPAPRを評価する。その後、評価された行列の中で最良のPAPR、又は、少なくとも許容可能なPAPRを提供するユニタリ行列が選択され、送信機の中で実装される。
【００３９】
OFDM等のマルチキャリアシステムにおいては、複数の正弦波が、複数の異なる周波数において共に加算される。複数の正弦波が共に加算される場合には、その結果は、時には高い電力を有するとともに時には低い電力を有し、このことは、高いPAPRと同等である。PAPRが高い場合には、信号ひずみを引き起こし、パフォーマンスを低下させる場合がある。
【００４０】
SCMAについては、PAPRの最良の場合は、SCMAブロックごとに非ゼロトーンを1つのみ有することである。このシナリオに関しては、(ピーク)＝(平均)であり、PAPRは、可能な最小値である。SCMAブロックごとに複数の非ゼロトーンを有する設計においては、そのPAPRは、最小化されない。
【００４１】
これらの説明した実施形態においては、送信機の中で複数のSCMAブロックを組み合わせる。例えば、10個のSCMAブロックが存在してもよく、それらの10個のSCMAブロックの各々は、上記の第1の例で説明されたように、PAPRが低くなる。周波数領域において複数のSCMAブロックを追加すると、それ以上PAPRが低くなることはないという結果を生じるであろう。そのPAPRを低減するために、SCMA符号化の後にプリコーディングを使用する。結果として生じる動作は、概ね単一のSCMAブロックのPAPRにまで、複数のSCMAブロックのPAPRを減少させる。
【００４２】
上記の第2の例で説明されたように、最初からSCMAコードブックが、低PAPRのコードブックではない場合には、単一のSCMAブロックのPAPR以下にまで全体のPAPRを減少させるためにプリコーディングを使用することは可能ではない。しかしながら、たとえ、その結果が低PAPRのシステムの結果と同等ではない場合であっても、依然として、PAPRを低減するのにプリコーディングを使用することが可能である。
【００４３】
上記で説明された実施形態においては、次に、L×M点のDFTによって、複数のプリコーディングされたSCMAブロックをプリコーディングし、その後、OFDM変調を実行する。OFDM変調の一部として使用されるIFFTは、PAPRを増加させる傾向があるが、一方で、DFTプリコーディングは、PAPRを減少させる傾向がある。より一般的には、OFDMの代わりに、いずれかのマルチキャリア変調スキームを採用してもよい。そのような実施形態においては、L×M点のDFTを異なるユニタリ行列と置き換えてもよい。
【００４４】
上記で説明された実施形態においては、各々のSCMA-DFTブロックの中のパラレル-シリアル変換器を使用して、複数のプリコーディングされたSCMAブロックを連結する。より一般的には、このために、いずれかの連結器を採用してもよい。
【００４５】
ここで、図4を参照すると、本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する方法のフローチャートが示されている。ブロック400は、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、第1の連結された出力を生成するステップを含む。ブロック402は、第1の連結された出力をDFTプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成するステップを含む。ブロック404は、第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップを含む。
【００４６】
例えば、図1の送信機と同様の送信機を使用して、図4の方法を実行してもよい。
【００４７】
ここで、図5を参照すると、本発明のある1つの実施形態によって提供される他の送信機のブロック図が示されている。図5の送信機と同様の送信機を使用して、図4の方法を同様に実行してもよいということに留意すべきである。その送信機は、プリコーディングされたSCMAブロックのグループを生成するように構成されるプリコーディングされたSCMAブロック生成器500,…,502のグループを含む。連結器504は、プリコーディングされたSCMAブロックのそのグループを連結して、連結された出力を生成するように構成される。DFTプリコーダ506は、その連結された出力をプリコーディングして、プリコーディングされた出力を生成するように構成される。最後に、OFDM変調器508は、そのプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するように構成される。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、OFDM変調器508の前に位置しており、SCMAブロック生成器500,…,502のグループ、連結器504、及びDFTプリコーダ506を含む機能を複製し、それによって、そのOFDM変調器508は、それらの複数のDFTプリコーダの各々から複数の入力を受信する。
【００４８】
複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、その方法は、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップと、各々のプリコーディングされたSCMAブロックについてによって、入力ビットのそれぞれのセットをSCMA符号化して、それぞれのSCMAコードワードを生成するステップと、線形行列を使用してそれぞれのSCMAコードワードを処理するステップと、をさらに含む。
【００４９】
プリコーディングされたSCMAのグループの数、SCMA符号化、それらの複数のSCMAブロックのプリコーディング、DFTプリコーディング、及びOFDM変調に関する上記で説明された一般化のすべては、同様に、図4の方法にも適用される。
【００５０】
複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、説明された手法は、同じリソースを使用して送信している複数のユーザ機器によって同時に実行される。そのような実施形態においては、各々のユーザ機器は、個別のSCMAコードブック層を割り当てられる。
【００５１】
本願の様々な実施形態において、それらの方法又は装置は、SCMAシステムに基づいて説明されている。SCMAは、非直交多元接続技術のうちの1つであるということを理解すべきである。本明細書の複数の実施形態で説明されるそれらの方法又は装置は、RSMA(Resource  Spread  Multiple  Access)、MUSA(Multi-User  Shared  Access)、PDMA(Pattern  Division  Multiple  Access)、IGMA (Interleave-Grid  Multiple  Access)、又はIDMA(Interleave  Division  Multiple  Access)等の他の非直交多元接続技術にも適用可能である。
【００５２】
(コンピュータ読み取り可能な媒体、プロセッサ読み取り可能な媒体、又はその媒体の中に具現化されているコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを有するコンピュータにより使用可能な媒体とも称される)機械読み取り可能な媒体の中に格納されているコンピュータプログラム製品として、本開示の複数の実施形態を表現することが可能である。その機械読み取り可能な媒体は、ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CD-ROM)、(揮発性の又は不揮発性の)メモリデバイスを含む磁気的な、光学的な、又は電気的な記憶媒体を含むいずれかの適切な有体的な非一時的媒体、或いは、同様の記憶メカニズムであってもよい。その機械読み取り可能な媒体は、命令、コードシーケンス、構成情報、又は他のデータの様々なセットを含んでもよく、これらの命令、コードシーケンス、構成情報、又は他のデータの様々なセットは、実行されると、本開示のある1つの実施形態にしたがった方法の複数のステップをプロセッサに実行させる。当業者は、説明された複数の実装を実現するのに必要となる他の命令及び他の動作も、また、機械読み取り可能な媒体の中に格納されてもよいということを理解するであろう。その機械読み取り可能な媒体に格納されている複数の命令は、プロセッサ又は他の適切な処理装置によって実行されてもよく、説明された複数のタスクを実行するために回路にインターフェイスを提供することが可能である。
【００５３】
上記で説明された複数の実施形態は、例示のみを目的としている。当業者であれば、複数の特定の実施形態に対して、変更、修正、及び変形を加えることが可能である。請求項に記載された発明の範囲は、本明細書に記載されている複数の特定の実施形態によって限定されるべきではなく、明細書全体と一致する方法で解釈されるべきである。
【図１】
2019525561.tif 000003
【図２】
2019525561.tif 000004
【図３】
2019525561.tif 000005
【図４】
2019525561.tif 000006
【図５】
2019525561.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月1日(2019.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方法であって、
第1のグループのプリコーディングされた散在符号多元接続(SCMA)ブロックを連結して、第1の連結された出力を生成するステップと、
前記第1の連結された出力を離散フーリェ変換(DFT)プリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成するステップと、
前記第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップをさらに含み、前記第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップは、プリコーディングされたSCMAブロックの各々について、
入力ビットのそれぞれのセットをSCMA符号化して、それぞれのSCMAコードワードを生成するステップと、
前記それぞれのSCMAコードワードを線形行列で乗算するステップと、を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記線形行列は、ユニタリ行列である、請求項2に記載の方法。
【請求項５】
前記ユニタリ行列は、IDFTである、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む、請求項2に記載の方法。
【請求項７】
前記線形行列は、前記プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択した行列である、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
テーブル索引を使用することによって、プリコーディングされたSCMAブロックの前記第1のグループを生成するステップをさらに含む、請求項1乃至7のうちのいずれか1項に記載の方法。
【請求項９】
プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループの各々について、連結する前記ステップ及びDFTプリコーディングする前記ステップを実行して、複数のプリコーディングされた出力を生成するステップをさらに含み、
OFDM変調を実行するステップは、前記複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップを含む、請求項1乃至8のうちのいずれか1項に記載の方法。
【請求項１０】
送信機であって、
プロセッサと、
前記プロセッサが実行することにより、請求項1乃至9のうちのいずれか1項にしたがったステップを実装するための命令を格納している非一時的かつコンピュータ読み取り可能なメモリと、を含む、
送信機。
【請求項１１】
請求項10に記載の送信機を含むユーザ機器。
【請求項１２】
送信機及びプロセッサを含むユーザ機器に格納されているコンピュータ実行可能な命令を含むコンピュータプログラムであって、前記コンピュータ実行可能な命令が前記ユーザ機器の前記プロセッサで実行されると、前記コンピュータ実行可能な命令は、
第1のグループのプリコーディングされた散在符号多元接続(SCMA)ブロックを連結して、第1の連結された出力を生成するステップと、
前記第1の連結された出力を離散フーリェ変換(DFT)プリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成するステップと、
前記第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップと、を含む、方法を前記送信機に実行させる、
コンピュータプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、散在符号多元接続(SCMA)を使用して通信するための送信機及び方法に関する。
【０００２】
本願は、2016年7月7日付で出願された"SCMAを使用して通信するためのシステム及び方法"と題する米国非仮出願第15/204,468号に基づく優先権の利益を主張し、その米国非仮出願の内容は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
【背景技術】
【０００３】
複数のシステムの中には、低ピーク対平均電力比(PAPR)送信を要求し、及び/又はその低PAPR送信から恩恵を受けるであろうシステムも存在する。このことは、送信機が、安価であり、高い電力増幅器能力を有してはいないマシン型通信(MTC)送信機である大規模なモノのインターネット(IoT)アプリケーションにとって、特に重要となる場合がある。
【０００４】
SCMAは、大規模IoTアプリケーションに適しているアップリンクグラント不要の送信に要求される大規模接続性に対して良好なパフォーマンス及び柔軟性を提供する。SCMAは、パフォーマンス、複雑性、及び大規模接続性に関して良好なトレードオフを提供する。低PAPRのSCMAコードブックが提案されているが、これらのコードブックは、超狭帯域送信に役立つにすぎない。低PAPRのSCMAコードブックは、同じ層に関連している複数のコードワードの各々の中に1つのみの非ゼロ成分を含んでいる。そのコードブックのトーンホッピング特徴は、OFDMにおいて一定振幅を可能とする。そのことは、OFDMシンボルごとに1つのSCMA拡散ブロックに当てはまるにすぎない。多くのブロックは、より高いPAPRをもたらすであろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の広範な態様は、SCMAを使用して通信する方法を提供する。その方法は、プリコーディングされたSCMAブロックの第1のグループを連結して、第1の連結された出力を生成するステップから開始する。その第1の連結された出力を離散フーリェ変換(DFT)プリコーディングすることにより、第1のプリコーディングされた出力を生成する。その後、その第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行する。
【０００６】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む。複数の実装のうちの他の実装においては、SCMA符号化するステップは、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用するステップを含む。
【０００７】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、プリコーディングは、プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択される行列を使用して実行される。
【０００８】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、第1のグループを含むプリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループの各々について、連結するステップ及びDFTプリコーディングするステップを実行して、第1のプリコーディングされた出力を含む複数のプリコーディングされた出力を生成する。この場合には、OFDM変調を実行するステップは、複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップを含む。
【０００９】
本発明の他の広範な態様は、送信機であって、プリコーディングされたSCMAブロックの第1のグループを生成するプリコーディングされたSCMAブロック生成器の第1のグループと、プリコーディングされたSCMAブロックの第1のグループを連結して、第1の連結された出力を生成する第1の連結器と、第1の連結された出力をプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成する第1のDFTプリコーダと、第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するOFDM変調器と、を含む、送信機を提供する。
【００１０】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、各々のSCMAブロック生成器は、SCMA符号化器と、線形行列を実装するプリコーダと、を含む。
【００１１】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、SCMA符号化器は、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する。複数の実装のうちの他の実装においては、SCMA符号化器は、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する。
【００１２】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、プリコーダは、プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として生じるPAPRに基づいて選択される行列を使用する。
【００１３】
複数の実装のうちのいくつかにおいては、プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループを生成するように構成されるプリコーディングされたSCMAブロック生成器の複数のグループ、複数の連結器であって、複数の連結器の各々は、プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループのうちの1つを連結するように構成され、それにより、複数の連結された出力を生成する、複数の連結器、及び、複数のDFTプリコーダであって、複数のDFTプリコーダの各々は、複数の連結された出力のうちの1つをプリコーディングして、それぞれのプリコーディングされた出力を生成するように構成される、複数のDFTプリコーダ、が存在する。そのような実装においては、OFDM変調器は、複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行する。
【００１４】
他の態様は、例えば、マシン型通信(MTC)デバイス等の上記で概説された送信機を含むユーザ機器を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の複数の実施形態は、以下の複数の添付の図面を参照して、以下で説明されるであろう。
【００１６】
【図１】本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する送信機のブロック図である。
【図２】低PAPRを有するSCMAコードブックの例である。
【図３】低PAPRを有していないSCMAコードブックのある1つの例である。
【図４】本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する方法のフローチャートである。
【図５】本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する他の送信機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
概して、本開示の複数の実施形態は、SCMAを使用して通信するための方法及び装置を提供する。解説を簡単かつ明確にするために、複数の図表の間で複数の参照数字を繰り返し使用して、対応する要素又は類似の要素を示してもよい。数多くの細部は、本明細書において説明される複数の例を理解するために説明される。これらの細部を使用することなく、それらの複数の例を実現してもよい。他の例では、説明されるそれらの複数の例を不明瞭にすることを避けるために、よく知られている方法、手順、及び構成要素を詳細には説明しない。それらの説明は、本明細書において説明されるそれらの複数の例の範囲に限定されると解釈されるべきではない。
【００１８】
SCMAシステムにおいては、2進データを多次元コードワードへと直接的に符号化する。本明細書において説明されるSCMA符号化技術は、2進データを多次元コードワードへと直接的に符号化することによって、QAMシンボルマッピングを回避し、それにより、従来のCDMA符号化を凌駕する符号化利得を達成する。とりわけ、本明細書において説明されるそのSCMA符号化技術は、QAMシンボルではなくコードワードを使用して、2進データを搬送する。そのSCMA符号化技術は、各々の多重化された層のための異なるコードブックの割り当てによって、多元接続を実現するので、そのコードワードは、多次元コードワードであってもよい。さらに、SCMAコードブックは、散在コードワードを含み、それによって、受信機は、複雑度が低いメッセージ伝達アルゴリズム(MPA)を使用して、それらの多重化されたコードワードから自身のそれぞれのコードワードを検出することが可能であり、この構成は、受信機側でのベースバンド処理の複雑度を減少させる。この開示の大部分は、2進データの観点から説明されるが、この開示の複数の態様は、M変数データ等の他の種類のデータにも同様に適用可能である。
【００１９】
SCMA多重化スキームは、複数のコードブックを利用することが可能であり、それらの複数のコードブックの各々は、異なる多重化された層に割り当てられるとともに複数のコードワードを含んでいる。それぞれのコードブックの各々のコードワードは、異なる2進値にマッピングされる。多重化された層を介して送信される2進値に応じて、さまざまなコードブックから複数の異なるコードワードが選択される。2進データで符号化されたそれらのコードワードは、その後、ともに多重化されて、多重化されたデータストリームを形成し、その多重化されたデータストリームは、ネットワークの共有されているリソースを使用して送信される。
【００２０】
送信機によって、SCMA技術を使用してネットワークを介してデータを通信するための方法を実行してもよい。その方法は、送信機が、第1の2進データ及び第2の2進データを含む入力データを受信したときに開始する。次に、その方法は、送信機が、第1の多重化された層に割り当てられている第1のコードブックから第1のコードワードを選択することによって、第1の2進データストリームを符号化するステップに進む。その後、その方法は、送信機が、第2の多重化された層に割り当てられている第2のコードブックから第2のコードワードを選択することによって、第2の2進データストリームを符号化するステップに進む。その次に、その方法は、送信機が、第1のコードワードを第2のコードワードと多重化して、多重化されたコードワードを取得するステップに進む。最後に、その方法は、送信機が、ネットワークの共有されているリソースを使用して、その多重化されたコードワードを送信するステップに進む。
【００２１】
第1の多重化された層と関連する受信機によって、SCMA技術を使用して多重化されたデータを受信するための方法を実行してもよい。その方法は、その受信機が、多重化されたコードワードを搬送する信号を受信するステップから開始する。次に、その方法は、その受信機が、多重化されたコードワードにしたがって第1のコードワードを識別するステップに進む。その第1のコードワードは、第1の多重化層と関連する第1のコードブックからのコードワードであり、MPAにしたがって受信機が識別してもよい。その後、その方法は、その受信機が、第1のコードブックにしたがって第1のコードワードを復号化して、第1の2進データを取得するステップに進む。
【００２２】
図1を参照すると、本発明のある1つの実施形態によって提供されるDFT-s-SCMA(離散フーリェ変換-拡散-散在符号多元接続)送信機のブロック図が示されている。その送信機は、例えば、MTCユーザ機器等のユーザ機器の一部であってもよい。図1は、本発明の理解に必要な送信機の複数の特徴を示しているが、通常は、送信機は、示されていない他の機能を含むであろうということを理解すべきである。
【００２３】
この例のために、送信機にL×M×K個のOFDMサブキャリアを割り当てる。L、M、及びKは、以下で詳細に説明されるが、簡単に言うと、Kは、SCMA-DFTブロックの数であり、Mは、SCMA符号化器のコードワード長さであり、Mは、また、プリコーディングされたSCMAブロックのブロックサイズである、すなわち、各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個のリソースエレメントを占有し、そして、Lは、連結されて、各々のSCMA-DFTブロックとなるプリコーディングされたSCMAブロックの数である。
【００２４】
パラレル-シリアル変換器174に接続されている(2つのみが示されている)K個のSCMA-DFTブロック50,…,60が示されている。パラレル-シリアル変換器174の出力は、ゼロパッダー176に接続され、ゼロパッダー176は、順に、OFDM変調器178に接続され、OFDM変調器178は、例えば、IFFT及びCP挿入ブロックを使用して実現されてもよい。
【００２５】
以下で、第1のSCMA-DFTブロック50について詳細に説明する。そのSCMA-DFTブロック50は、(2つのみが示されている)L個の入力80,…,90を有する。それらの入力80,…,90は、(2つのみが示されている)L個のSCMA符号化器130,…,140に接続されている。それらのL個のSCMA符号化器130,…,140は、(2つのみが示されている)L個のM点IDFTブロック150,…,160に接続されている出力を有している。それらのL個のM点IDFTブロックの出力は、パラレル-シリアル変換器170に接続され、そのパラレル-シリアル変換器170の出力は、L×M点DFTプリコーダ172の入力に接続されている。
【００２６】
他のSCMA-DFTブロックの構成は、通常は、同じである。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、Lは、SCMA-DFTブロック50,…,60のすべてについて同じである。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、Lは、SCMA-DFTブロック50,…,60のすべてについて必ずしも同じではない。
【００２７】
以下で、第1のSCMA-DFTブロック50の動作について説明する。はじめに、(通常は、符号化されているビットストリームから)m個のビットが、L個の入力80,…,90を使用してSCMA符号化器130,…,140の各々に入力される。SCMA符号化器130,…,140は、長さMのコードワードを有するSCMAコードブックによって動作する。各々のSCMA符号化器によって処理される入力ビットの数mは、2以上であり、SCMA符号化器の数Lは、2以上である。SCMA符号化器130,…,140は、それらの入力ビットをSCMAコードワードにマッピングし、各々のSCMA符号化器130,…,140の出力は、それぞれのSCMAコードワードであり、第1のSCMA-DFTブロック50において合計でL個のSCMAコードワードが生成される。
【００２８】
その後、L個のM点IDFTブロック150,…,160によって、L個のSCMAコードワードをプリコーディングして、L個のプリコーディングされたSCMAブロックを生成する。各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個のリソースエレメントからなり、L個のSCMAブロックは、集合的に、例えば、L×M個の隣接するトーン等のL×M個のリソースエレメントからなる。より良好なパフォーマンスのためには、L×M個の隣接するトーンは、比較的平坦なチャネルを経験するべきである。パラレル-シリアル変換器170を使用して、L個のプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、シリアルストリームの形態の連結された出力を生成し、そのシリアルストリームは、L×M点のDFTプリコーダ172に入力される。その後、L×M点のDFTプリコーダ172によって、連結された出力をプリコーディングして、プリコーディングされた出力を生成する。説明される例では、各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個のリソースエレメントを有する。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、各々のプリコーディングされたSCMAブロックは、M個よりも多くのリソースエレメントを有してもよい。
【００２９】
他のSCMA-DFTブロック160も同様に機能して、それぞれのプリコーディングされた出力を生成する。パラレル-シリアル変換器174において、K個のSCMA-DFTブロック50,…,60のプリコーディングされた出力をシリアル形式に変換する。ゼロパッダー176において、ゼロパディングを追加する。ゼロパッダー176の出力は、OFDM変調器178に入力され、そのOFDM変調器178は、送信のための時間信号を生成する。
【００３０】
ある特定の帯域幅を有するシステムにおいては、通常は、有用なサブキャリアの合計数は、知られている。例えば、10[MHz]の帯域幅を有するシステムにおいては、有用なサブキャリアの合計数は、600であってもよい。もちろん、ある特定の送信機に、それらのサブキャリアの、例えば、120等のサブセットを割り当ててもよい。これらのサブキャリアは、隣接していてもよく、或いは、隣接していなくてもよい。最後に、OFDM変調器は、有用なサブキャリアの数よりもより大きい、例えば、1024等のサイズのIFFTを使用する。(1)  (おそらくは他のユーザに割り当てられていて)この送信機には割り当てられていないサブキャリアにゼロを詰め、そして、(2)  誰にも割り当てられていなくてもよいIFFTの余剰の位置にゼロを埋め込む、のにゼロパディングを使用する。
【００３１】
図示されている例では、K個のSCMA-DFTブロックが存在し、K≧2である。他の実施形態においては、1つのみのSCMA-DFTブロックが存在する、すなわち、K＝1である。
【００３２】
上記のように、より良好なパフォーマンスのためには、ある与えられたDFTが処理するL×M個のトーンは、比較的平坦なチャネルを経験するべきである。例えば、MTCデバイス及び電力が制限されているユーザ等のIoTアプリケーションの場合には、通常は、狭帯域リソースのみが割り当てられ、上記の特性は、通常は、持続するであろう。K＞1の場合には、そのチャネルは、合計でK個のDFTに入力されるL×M×K個のトーン全体にわたって平坦である必要はない。
【００３３】
複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、広帯域割り当てのために、割り当てられた帯域幅をより小さなブロックに分割し、この場合、チャネルは、実質的に一定となる。図1の実施形態は、この1つの例である。Kの選択は、パフォーマンスとPAPRとの間のトレードオフを表す。K＝1の場合、これは、PAPRの最善の状況であるが、チャネルが帯域全体にわたって一定ではない場合があるため、このことは、BLER性能に影響を与える場合がある。これに対して、Kが増加すると、PAPRも、また、増加するが、一方で、チャネルを、各々のブロックにわたって比較的平坦とすることが可能であり、BLERパフォーマンスは、改善されるであろう。PAPR要件は、ある特定の電力増幅器の設計と関連していてもよい。Kの値をより大きくすると、BLER性能の点で多少の犠牲を払ってPAPR要件を満足することを可能とする。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、PAPRとBLERとの間の許容可能なトレードオフを達成するように、L及びKを選択する。
【００３４】
隣接していないリソース割り当ての場合には、リソースの複数の異なるグループは、複数の異なるDFTブロックの対象となってもよい。
【００３５】
上記の例では、最初に入力ビットをSCMA符号化し、そして、次に、DFTによってそのSCMAコードワードを処理することによって、プリコーディングされたSCMAブロックを生成する。より一般的には、線形行列によって、SCMAコードワードをプリコーディングしてもよく、複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、その線形行列は、ユニタリ行列である。いずれの場合も、個別のステップ又は機能ブロックとしてSCMA符号化及び(IDFT又は他の行列を使用する)プリコーディングを実行することによって、そのプリコーディングされたSCMAブロックを生成してもよい。代替的に、2つのステップを組み合わせて、単一のステップ又は機能ブロックとしてもよい。ある1つの特定の例では、2つのステップは、単一の組み合わせられたステップ又は機能ブロックによって、テーブル索引により実行される。SCMA符号化器及びプリコーダの機能は、個別に又は1つの機能ユニットとして共に実装され、本明細書においてはプリコーディングされたSCMAブロック生成器とも称される。
【００３６】
第1の例では、SCMA符号化器は、低PAPRのSCMA符号化器である。例えば、その出力は、一定の包絡線を有するので、全てのコードワードついて1つのみの非ゼロ射影のみを使用してコードワードを生成するSCMA符号化器は、低PAPRのSCMA符号化器である。図2は、低PAPRのSCMAコードブックのある1つの具体的な例を示している。2つの入力ビットは、(SCMAコードワードのためのトーンの合計数Mのうちで、残りのM−2個のトーンがゼロとなっている)2つのトーンにマッピングされる。第1のトーンについてのマッピングは、200で示され、第2のトーンについてのマッピングは、202で示されている。入力ビットのいずれのセットについても、それらの2つのトーンのうちの一方へのマッピングは、ゼロとなっているということを理解することが可能である。そのため、1つのみの非ゼロ投影が存在する。
【００３７】
SCMAコードワードをプリコーディングするためのIDFTの上記の使用は、SCMA符号化器が低PAPRのSCMA符号化器である場合に適している。
【００３８】
第2の例では、SCMA符号化器は、低PAPRのSCMA符号化器ではない。この例は、SCMAコードワードが、1つより多くの非ゼロ射影を有する場合である。図3に、そのようなコードブックのある1つの例が示されている。ここでは、3つのビットは、(合計Mのうちで、残りのM−2個のトーンがゼロとなっている)2つのトーンにマッピングされている。第1のトーンについてのマッピングは、300で示され、第2のトーンについてのマッピングは、302で示されている。この例では、多くの3ビット配列が、双方のトーンにわたって非ゼロ値にマッピングされる。プリコーディングを実行するためのIDFTを使用する場合には、そのような実装のために、最も低い可能なPAPRをもたらさない場合がある。したがって、そのような実装においては、IDFTを依然として使用することが可能であるが、一方で、複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、IDFTよりもより良好なPAPRを生じる異なる線形行列又はユニタリ行列を採用してもよい。その行列は、PAPRを最適化するように選択されてもよい。行列を選択する方法のある1つの具体的な例においては、ユニタリ行列をランダムに生成し、結果として生じるPAPRを評価する。その後、評価された行列の中で最良のPAPR、又は、少なくとも許容可能なPAPRを提供するユニタリ行列が選択され、送信機の中で実装される。
【００３９】
OFDM等のマルチキャリアシステムにおいては、複数の正弦波が、複数の異なる周波数において共に加算される。複数の正弦波が共に加算される場合には、その結果は、時には高い電力を有するとともに時には低い電力を有し、このことは、高いPAPRと同等である。PAPRが高い場合には、信号ひずみを引き起こし、パフォーマンスを低下させる場合がある。
【００４０】
SCMAについては、PAPRの最良の場合は、SCMAブロックごとに非ゼロトーンを1つのみ有することである。このシナリオに関しては、(ピーク)＝(平均)であり、PAPRは、可能な最小値である。SCMAブロックごとに複数の非ゼロトーンを有する設計においては、そのPAPRは、最小化されない。
【００４１】
これらの説明した実施形態においては、送信機の中で複数のSCMAブロックを組み合わせる。例えば、10個のSCMAブロックが存在してもよく、それらの10個のSCMAブロックの各々は、上記の第1の例で説明されたように、PAPRが低くなる。周波数領域において複数のSCMAブロックを追加すると、それ以上PAPRが低くなることはないという結果を生じるであろう。そのPAPRを低減するために、SCMA符号化の後にプリコーディングを使用する。結果として生じる動作は、概ね単一のSCMAブロックのPAPRにまで、複数のSCMAブロックのPAPRを減少させる。
【００４２】
上記の第2の例で説明されたように、最初からSCMAコードブックが、低PAPRのコードブックではない場合には、単一のSCMAブロックのPAPR以下にまで全体のPAPRを減少させるためにプリコーディングを使用することは可能ではない。しかしながら、たとえ、その結果が低PAPRのシステムの結果と同等ではない場合であっても、依然として、PAPRを低減するのにプリコーディングを使用することが可能である。
【００４３】
上記で説明された実施形態においては、次に、L×M点のDFTによって、複数のプリコーディングされたSCMAブロックをプリコーディングし、その後、OFDM変調を実行する。OFDM変調の一部として使用されるIFFTは、PAPRを増加させる傾向があるが、一方で、DFTプリコーディングは、PAPRを減少させる傾向がある。より一般的には、OFDMの代わりに、いずれかのマルチキャリア変調スキームを採用してもよい。そのような実施形態においては、L×M点のDFTを異なるユニタリ行列と置き換えてもよい。
【００４４】
上記で説明された実施形態においては、各々のSCMA-DFTブロックの中のパラレル-シリアル変換器を使用して、複数のプリコーディングされたSCMAブロックを連結する。より一般的には、このために、いずれかの連結器を採用してもよい。
【００４５】
ここで、図4を参照すると、本発明のある1つの実施形態によって提供されるとともにSCMAを使用して通信する方法のフローチャートが示されている。ブロック400は、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、第1の連結された出力を生成するステップを含む。ブロック402は、第1の連結された出力をDFTプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成するステップを含む。ブロック404は、第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するステップを含む。
【００４６】
例えば、図1の送信機と同様の送信機を使用して、図4の方法を実行してもよい。
【００４７】
ここで、図5を参照すると、本発明のある1つの実施形態によって提供される他の送信機のブロック図が示されている。図5の送信機と同様の送信機を使用して、図4の方法を同様に実行してもよいということに留意すべきである。その送信機は、プリコーディングされたSCMAブロックのグループを生成するように構成されるプリコーディングされたSCMAブロック生成器500,…,502のグループを含む。連結器504は、プリコーディングされたSCMAブロックのそのグループを連結して、連結された出力を生成するように構成される。DFTプリコーダ506は、その連結された出力をプリコーディングして、プリコーディングされた出力を生成するように構成される。最後に、OFDM変調器508は、そのプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するように構成される。複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、OFDM変調器508の前に位置しており、SCMAブロック生成器500,…,502のグループ、連結器504、及びDFTプリコーダ506を含む機能を複製し、それによって、そのOFDM変調器508は、それらの複数のDFTプリコーダの各々から複数の入力を受信する。
【００４８】
複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、その方法は、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップをさらに含み、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するステップは、各々のプリコーディングされたSCMAブロックについて、入力ビットのそれぞれのセットをSCMA符号化して、それぞれのSCMAコードワードを生成するステップと、線形行列を使用してそれぞれのSCMAコードワードを処理するステップと、を含む。
【００４９】
プリコーディングされたSCMAブロックのグループの数、SCMA符号化、それらの複数のSCMAブロックのプリコーディング、DFTプリコーディング、及びOFDM変調に関する上記で説明された一般化のすべては、同様に、図4の方法にも適用される。
【００５０】
複数の実施形態のうちのいくつかにおいては、説明された手法は、同じリソースを使用して送信している複数のユーザ機器によって同時に実行される。そのような実施形態においては、各々のユーザ機器は、個別のSCMAコードブック層を割り当てられる。
【００５１】
本願の様々な実施形態において、それらの方法又は装置は、SCMAシステムに基づいて説明されている。SCMAは、非直交多元接続技術のうちの1つであるということを理解すべきである。本明細書の複数の実施形態で説明されるそれらの方法又は装置は、RSMA(Resource  Spread  Multiple  Access)、MUSA(Multi-User  Shared  Access)、PDMA(Pattern  Division  Multiple  Access)、IGMA (Interleave-Grid  Multiple  Access)、又はIDMA(Interleave  Division  Multiple  Access)等の他の非直交多元接続技術にも適用可能である。
【００５２】
本願のさらなる様々な実施形態は、SCMAを使用して通信するための送信機デバイスに関する。第1の実施形態においては、送信機は、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成する第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロック生成器を含む。その送信機は、また、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、第1の連結された出力を生成する第1の連結器を含む。その送信機は、また、第1の連結された出力をプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成する第1のDFTプリコーダを含む。最後に、その送信機は、第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するOFDM変調器を含む。
【００５３】
上記の送信機のさらなる実施形態においては、各々のSCMAブロック生成器は、SCMA符号化器と、線形行列を実装するプリコーダと、を含む。上記の送信機のさらなる実施形態においては、SCMA符号化器は、各々のコードワードが1つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する。上記の送信機のさらなる実施形態においては、線形行列は、ユニタリ行列である。上記の送信機のさらなる実施形態においては、ユニタリ行列は、IDFTである。上記の送信機のさらなる実施形態においては、各々のSCMA符号化器は、各々のコードワードが少なくとも2つの非ゼロ要素を有するSCMAコードブックを使用する。上記の送信機のさらなる実施形態においては、線形行列は、プリコーディングされたSCMAブロックについて結果として得られるPAPRに基づいて選択される行列である。上記の送信機のさらなる実施形態においては、SCMAブロック生成器は、テーブル索引を使用することによって、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成する。
【００５４】
他の実施形態においては、上記の送信機は、複数グループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成するように構成される複数グループのプリコーディングされたSCMAブロック生成器をさらに含む。この送信機は、また、複数の連結器であって、それらの複数の連結器の各々が、プリコーディングされたSCMAブロックの複数のグループのうちの1つのグループを連結するように構成され、それにより、複数の連結された出力を生成する、複数の連結器をさらに含む。この送信機は、また、複数のDFTプリコーダであって、それらの複数のDFTプリコーダの各々が、複数の連結された出力のうちの1つをプリコーディングして、それぞれのプリコーディングされた出力を生成するように構成される、複数のDFTプリコーダをさらに含む。この送信機においては、OFDM変調器は、複数のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行する。
【００５５】
さらにもう1つの実施形態においては、ユーザ機器は、送信機と、その送信機と接続しているプロセッサと、を含む。この実施形態においては、その送信機は、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを生成する第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロック生成器を含む。その送信機は、また、第1のグループのプリコーディングされたSCMAブロックを連結して、第1の連結された出力を生成する第1の連結器を含む。その送信機は、また、第1の連結された出力をプリコーディングして、第1のプリコーディングされた出力を生成する第1のDFTプリコーダを含む。その送信機は、また、第1のプリコーディングされた出力に基づいて、OFDM変調を実行するOFDM変調器を含む。さらなる実施形態においては、そのユーザ機器は、マシン型通信(MTC)デバイスである。
【００５６】
(コンピュータ読み取り可能な媒体、プロセッサ読み取り可能な媒体、又はその媒体の中に具現化されているコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを有するコンピュータにより使用可能な媒体とも称される)機械読み取り可能な媒体の中に格納されているコンピュータプログラム製品として、本開示の複数の実施形態を表現することが可能である。その機械読み取り可能な媒体は、ディスク、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CD-ROM)、(揮発性の又は不揮発性の)メモリデバイスを含む磁気的な、光学的な、又は電気的な記憶媒体を含むいずれかの適切な有体的な非一時的媒体、或いは、同様の記憶メカニズムであってもよい。その機械読み取り可能な媒体は、命令、コードシーケンス、構成情報、又は他のデータの様々なセットを含んでもよく、これらの命令、コードシーケンス、構成情報、又は他のデータの様々なセットは、実行されると、本開示のある1つの実施形態にしたがった方法の複数のステップをプロセッサに実行させる。当業者は、説明された複数の実装を実現するのに必要となる他の命令及び他の動作も、また、機械読み取り可能な媒体の中に格納されてもよいということを理解するであろう。その機械読み取り可能な媒体に格納されている複数の命令は、プロセッサ又は他の適切な処理装置によって実行されてもよく、説明された複数のタスクを実行するために回路にインターフェイスを提供することが可能である。
【００５７】
上記で説明された複数の実施形態は、例示のみを目的としている。当業者であれば、複数の特定の実施形態に対して、変更、修正、及び変形を加えることが可能である。請求項に記載された発明の範囲は、本明細書に記載されている複数の特定の実施形態によって限定されるべきではなく、明細書全体と一致する方法で解釈されるべきである。
【国際調査報告】
2019525561.tif 000008
2019525561.tif 000009