(57)【要約】  通信システムにおけるプリアンブルに起因する資源オーバーヘッドを低減する方法であって、送信器において、第一のパケットを含む１つ以上の信号を送信することを含む。第一のパケットは、１つ以上の副搬送波の第一のセットを含む第一の時間−周波数グラント内で送信される。第一のパケットは完全プリアンブルを含み、その完全プリアンブルには、第一のパケットの送信に使用されるすべての副搬送波に関する総チャネル推定値を確定するための基準信号情報が含まれる。送信器と通信するように構成された受信器が送信器と受信器間の位相オフセットを受信信号から確定できる場合、第二のパケットが１つ以上の副搬送波の第二のセットを含む第二の時間−周波数グラント内で完全プリアンブルなしで送信される。【選択図】図３
2013533682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムにおけるプリアンブルに起因する資源オーバーヘッドを低減する方法であって、
送信器において、第一の時間−周波数グラント内で第一のパケットを含む１つ以上の信号を送信することであって、前記第一のパケットは１つ以上の副搬送波の第一のセットを含み、前記第一のパケットはさらに、少なくとも第一の受信器への前記第一のパケットの送信に使用される各副搬送波に関する総チャネル推定値を確定するための基準信号情報が含まれる完全プリアンブルを含むことと、
１つ以上の副搬送波の第二のセットを含む第二の時間−周波数グラント内で第二のパケットを送信することであって、前記第二のパケットが短縮プリアンブルをさらに含むこととを含み、前記第二のパケットが前記短縮プリアンブルを含むのは、前記少なくとも１つの受信器が、（１）以前に送信された前記完全プリアンブルから前記送信器と前記受信器の間のチャネル効果を確定することができ、（２）前記第二のパケットとともに送信された前記短縮プリアンブルから各副搬送波に関する位相オフセットを確定することができる場合である、方法。
【請求項２】
少なくとも前記第二のパケットの送信に基づいてパケットエラーレートを確定することと、
前記パケットエラーレートが所定の閾値を超えた場合に、第三の時間−周波数グラント内で第三のパケットを送信することであって、該第三の時間−周波数グラントは前記第一および第二の時間−周波数グラント内で使用されなかった少なくとも１つの副搬送波を含み、前記第三のパケットは短縮プリアンブルを含み、該短縮プリアンブルは、前記第一および第二の時間−周波数グラント内で使用されなかった前記第三の時間−周波数グラントの少なくとも１つの副搬送波で送信されることとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
所定のコヒーレンスレベルを超えるチャネルコヒーレンスを経時的に確定することをさらに含み、
前記第二のパケットは、前記第一のパケットの送信のために使用された副搬送波上のプリアンブルデータなしで送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記短縮プリアンブルは単一の副搬送波を使用して送信される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記位相オフセットの変化が十分にゆるやかであって、前記完全プリアンブルから確定された前記位相オフセットの使用により、前記第二のパケットのペイロードで送信された情報の位相オフセットも確定できる場合、前記短縮プリアンブルはゼロになる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第二のパケットの送信は、前記完全プリアンブルより小さいプリアンブルとともに前記第二のパケットを送信することを含み、
当該方法は、
少なくとも前記第二のパケットの送信に基づいてパケットエラーレートを確定することと、
前記確定されたパケットエラーレートに基づいて最新されたプリアンブルサイズを確定することと、
前記最新されたプリアンブルサイズを有するプリアンブルとともに第三の時間−周波数グラント内で第三のパケットを送信することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
短縮プリアンブルを使用するように前記送信器に指示する受信器からの通知を受け取ることであって、該通知は前記第二のパケットの送信以前に受信されることと、
前記受信された通知に応答して前記短縮プリアンブルとともに前記第二のパケットを送信することとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
資源オーバーヘッドを低減する方法であって、
通信媒体を介して送信された直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）副搬送波上の１つ以上の信号を受信することと、
前記受信信号に基づいて、前記信号に対する前記通信媒体の効果を追跡することと、
前記信号を受信した前記副搬送波の全数未満で受け取った情報を用いて位相オフセットを確定することとを含む、方法。
【請求項９】
前記１つ以上の信号を受信した前記副搬送波で以前に受け取ったプリアンブルに基づいて、前記通信チャネルの効果が確定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
短縮プリアンブルとともにパケットを送信するように送信器に指示する通知を送ることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記位相オフセットの確定に基づいて各副搬送波での受信データを補償することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
ネットワーク上のネットワークノードを形成する装置であって、
コンピュータプロセッサと、
送信器および受信器を含む、前記プロセッサに結合された物理層インタフェースと、
コンピュータ実行可能命令を格納する、前記プロセッサに結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記プロセッサは、前記命令実行時に、前記命令に従って、
１つ以上の信号を送信し、該信号は第一の時間−周波数グラント内に第一のパケットを含み、該第一の時間−周波数グラントは１つ以上の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）副搬送波の第一のセットを含み、前記第一のパケットは前記第一のパケットを送信するために使用される各副搬送波に関する総チャネル推定値を確定するための完全プリアンブルを含むものであり、
前記プロセッサはさらに、前記第二のパケットの意図された受信器が前記完全プリアンブルからチャネル効果を確定できる場合、第二の時間−周波数グラント内で短縮プリアンブルを含む第二のパケットを送信する、装置。
【請求項１３】
前記プロセッサは、前記命令に従い、受信メッセージに応答して短縮プリアンブルとともに前記第二のパケットを送信する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
ネットワーク上のネットワークノードを形成する装置であって、
コンピュータプロセッサと、
送信器および受信器を含む、前記プロセッサに結合された物理層インタフェースと、
コンピュータ実行可能命令を格納する、前記プロセッサに結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記プロセッサは、前記命令に従って、
通信媒体を介して受信した完全プリアンブルを有する第一のパケットの信号に課されたチャネル効果を該完全プリアンブルに基づいて確定し、
短縮プリアンブルを有する第二のパケットで受信された信号に課されたチャネル効果を前記完全プリアンブルに基づいて確定し、
短縮プリアンブルを使用して位相オフセットを確定する、装置。
【請求項１５】
前記短縮プリアンブルは、前記第二のパケットを受信するために使用されたＯＦＤＭ副搬送波のすべてではなく、少なくとも１つのＯＦＤＭ副搬送波上で送信される、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記プロセッサは、前記命令に従い、別のネットワークノードに通知を送り、該別のネットワークノードに前記完全プリアンブルのサイズを短縮するように指示する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
ネットワークノード内で使用するための集積回路（ＩＣ）チップであって、
コンピュータプロセッサと、
送信器および受信器を含む、前記プロセッサに結合された物理層インタフェースと、
コンピュータ実行可能命令を格納する、前記プロセッサに結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記プロセッサは、前記命令実行時に、前記命令に従って、
１つ以上の信号を送信し、該信号は第一の時間−周波数グラント内に第一のパケットを含み、該第一の時間−周波数グラントは１つ以上の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）副搬送波の第一のセットを含み、前記第一のパケットは前記第一のパケットを送信するために使用される各副搬送波に関する総チャネル推定値を確定するための完全プリアンブルを含むものであり、
前記プロセッサはさらに、前記第二のパケットの意図された受信器が前記完全プリアンブルからチャネル効果を確定できる場合、第二の時間−周波数グラント内で短縮プリアンブルを含む第二のパケットを送信する、ＩＣチップ
【請求項１８】
ネットワークノード内で使用するための集積回路（ＩＣ）チップであって、
コンピュータプロセッサと、
送信器および受信器を含む、前記プロセッサに結合された物理層インタフェースと、
コンピュータ実行可能命令を格納する、前記プロセッサに結合された非一時的コンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記プロセッサは、前記命令に従って、
通信媒体を介して受信した完全プリアンブルを有する第一のパケットの信号に課したチャネル効果を該完全プリアンブルに基づいて確定し、
短縮プリアンブルを有する第二のパケットで受信された信号に課したチャネル効果を前記完全プリアンブルに基づいて確定し、
短縮プリアンブルを使用して位相オフセットを確定する、ＩＣチップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２０１０年６月９日に出願された仮出願第６１／３５２，８９３号からの優先権を主張し、その全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本開示の方法および装置は電子通信ネットワークに関し、より具体的には、いくつかの実施形態は通信パケットのプリアンブルのサイズを短縮することによって通信の効率を向上させるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
通信ネットワークを介して通信する場合、その通信を伝送するための通信媒体を特性化することがしばしば有用となる。本明細書における用語「チャネル」は、送信器と少なくとも１つの受信器との間で通信するために使用される特定の媒体（たとえば無線、同軸ケーブル、銅ツイストペア（ｔｗｉｓｔｅｄ  ｐａｉｒ）線または光ファイバケーブル）、使用される周波数、およびそのチャネルを介して伝達される情報の変調またはその他の符号化手段を意味する。チャネルを特性化するプロセスは、一般的に「チャネル推定」と呼ばれ、いくつかの方法で実行することができる。
【０００４】
チャネル推定の１つのアプローチはプリアンブルを使用する。プリアンブルは、送信情報の部分の、直前に送られるものである。すなわち、典型的には、メッセージの内容が比較的小さい複数の部分に分割され、別々のパケットで送られる。各パケットには、送信側が受信側に送ろうとしている情報が入るペイロードなどを含めて、いくつかのコンポーネントが含まれる。パケット内のその他のコンポーネントのいくつかは、プリアンブルおよび前方誤り訂正（ＦＥＣ）フィールドなどが含まれる。周知のように、パケットのバースト性伝送では、インタリーブされる複数の異なるチャネルを介した少量のデータの送信が可能とされる。すなわち、１番目のチャネルを介して送信ノードからネットワーク内の１番目の受信ノードに情報の１番目のパケットを送信することができる。この１番目のパケットの送信直後に、１番目のノードまたは２番目のノードから同じ受信者または異なる１つ以上の受信ノードに２番目のパケットを送信することができる。これは、１つのチャネルが継続的に使用状態になる連続送信とは異なる。
【０００５】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）または直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）方式の送信は、典型的にはプリアンブルの使用を含む。ＯＦＤＭでは、異なる周波数で、が複数の副搬送波を使用して信号が送信される。受信側がその副搬送波を受け取って組み立てることにより、高速通信が可能とされる。ＯＦＤＭＡは一種のＯＦＤＭ伝送であり、ＯＦＤＭＡ伝送においては、個別ユーザーに対する副搬送波のサブセットの動的割り当てによって、複数のユーザーによる同時送信が可能とされる。複数の異なるユーザーの信号がそれぞれ１つ以上の単独の副搬送波で伝送されるように割り当てられる。各副搬送波は多重アクセスが可能とされるような方法で生成および送信され、異なるユーザーからの副搬送波を互いに干渉することなく同時に送信することができる。したがって、単独の情報ストリームを変調して各副搬送波に乗せることができ、それにより、各副搬送波は送信器から１つ以上の受信器に単独の情報を運ぶことができる。
【０００６】
典型的には、連続送信システムの伝送とは異なり、ＯＦＤＭおよびＯＦＤＭＡ伝送方式によるバースト性パケットの送信には、時間−周波数グラント内の各副搬送波で送信される各パケットについて１個の完全プリアンブルが必要とされる。以下の説明において、「完全プリアンブル」は、送信に使用されるすべての副搬送波に関する総チャネル推定値を受信側が確定するための十分な基準信号情報を含むものとする。いくつかの例では、プリアンブルは、既知である１組の情報を送ることによってチャネルを特性化する（すなわちチャネル推定を実行する）ために使用される。受信側は、その情報を解釈することより、そのチャネルの特性の結果として発生した歪みを判定することができる。言い換えれば、プリアンブルの使用によって、歪みを有するチャネルと理想的なチャネルを受信側で比較できるようになる。このようにして、受信側はそのチャネルの総歪みを推定することができる。その推定には、当該チャネルの複合的な効果だけでなく、送信側の搬送波位相のオフセット（すなわち受信側搬送波の位相を基準とする送信側搬送波の位相オフセット）による効果も含まれる。この送信側位相オフセットは、送信器内で搬送波周波数を生成する発振器のドリフト（相手側受信器内の発振器とのずれ）によって生じる可能性がある。そのようなオフセットの原因になりえるドリフトは、典型的には、当該ネットワークの性能および動作を規定する通信プロトコル仕様によって制限される。ドリフトに関する１つの典型的な制限は、１５０Ｈｚ／ミリ秒または３００Ｈｚ／秒とされる。このようなドリフトは、上流側送信器が受信器からの下流ブロードキャストに対して位相ロックされている場合にさえも起こりえる。さらに、受信器は、逆等化係数を計算するためにチャネル推定を使用する。
【０００７】
チャネルがプリアンブルによって占有されると、そのプリアンブルによって必ずチャネル容量（そのチャネルを介して送信可能なペイロード情報の量）が減少する。特定の時点でプリアンブルデータの送信に使用されている副搬送波を同じ時点でペイロードデータの送信に使用することはできない。結果的に、プリアンブルはシステム資源に負荷をかけるオーバーヘッド（時間−周波数的な負荷）になる。したがって、プリアンブルに起因するオーバーヘッドの量を減少させることは一般的に有利である。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の方法は、バースト性パケット方式の通信システムにおけるプリアンブルに起因する資源オーバーヘッドを低減させる。本開示の方法および装置により、第一の時間−周波数グラント内で第一のパケットが送信される。この第一の時間−周波数グラントには、所定の期間に使用される１つ以上の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）または直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）副搬送波の第一のセットが含まれる。第一のパケットは完全プリアンブルを含む。完全プリアンブルには、第一のパケットの送信に使用されるすべての副搬送波（すなわち、その時間−周波数グラント内のすべての副搬送波）に関する総チャネル推定値を確定するための基準信号情報が入っている。第二の時間−周波数グラント内で第二のパケットが送信される。この第二の時間−周波数グラントには、１つ以上の副搬送波の第二のセットが含まれる。パケットを受信するように構成された受信器が、第一のパケットを送信するために使用された信号など、その受信器で受け取られた他の信号から、送信器と受信器間のチャネル（またはそのチャネルを構成する副搬送波のサブセット）の特性を確定できる場合、第二のパケットは完全プリアンブルを含まない。
【０００９】
いくつかの実施形態において、通信システムのプリアンブルに起因する資源オーバーヘッドを低減する方法は、（１）受信器が通信媒体を介して送信器からの１つ以上の信号を受信すること、（２）受信した信号内のプリアンブルに基づいて、信号に対する通信媒体の効果を追跡すること、および（３）当該チャネルでその後に送信される信号に対する通信媒体の効果を推定することを含む。信号に対する通信媒体の効果を追跡することにより、後続の信号に対する通信媒体の効果を推定することが可能になり、後続の信号とともにプリアンブルを送信する必要がなくなる。
【００１０】
一実施形態において、送信器で生成されたローカル発振器信号と受信器で生成されたローカル発振器信号の間の位相オフセットの効果を測定するために、送信器と受信器の間で送信される限定された数（すなわち１個以上であるが全数ではない）の直交ＯＦＤＭＡ副搬送波で送信されたプリアンブルを用いることができる。そのプリアンブルには、位相オフセットを確定するための基準信号情報が含まれる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、ネットワーク上の第一のネットワークノードは、コンピュータプロセッサ、物理層インタフェース、およびコンピュータ可読記憶媒体を備える。物理層インタフェースは、送信器および受信器を含む。、この物理層インタフェースはネットワーク上の第一のネットワークノードと少なくとも第二のネットワークノードの間の通信を可能にするように構成される。コンピュータ可読記憶媒体にはコンピュータ実行可能命令が格納されている。命令実行時に、プロセッサは、送信器から１つ以上の信号を送信する。その送信信号は、第一の時間−周波数グラント内に第一のパケットを含む。これらの信号は、１つ以上のＯＦＭＤＡ副搬送波の第一のセットで送信される。第一のパケットは完全プリアンブルを含み、そのプリアンブルに含まれる基準信号情報によって、受信ノードは第一のパケットを送信するすべての副搬送波に関する総チャネル推定値を確定することができる。上記の命令には、プロセッサに完全プリアンブルなしで第二のパケットを送信させる命令も含まれる。第二のパケットは、１つ以上の副搬送波の第二のセットを含む第二の時間−周波数グラント内で送信される。ネットワーク内の受信側ネットワークノードが以前に送信された完全プリアンブルから第一のノード上の送信器と第二のネットワークノード上の受信器との間のチャネル推定値（位相オフセットを含む）を確定できる場合、第二のパケットは完全プリアンブルなしで送信される。
【００１２】
以下の内容は各図面の要素から明らかになる。これらの図面は例示を目的としたものであり、必ずしも正確な縮尺ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】いくつかの実施形態によるネットワークノードのブロック図である。
【図２】いくつかの実施形態によるネットワークノードのハードウェアチップレベルの実装ブロック図である。
【図３】いくつかの時間−周波数グラントを示す図である。
【図４】いくつかの実施形態による流れ図である。
【図５】いくつかの実施形態による流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この説明は添付の図面と関連して理解されることを意図しており、各図面は本文の説明の一部とみなされるべきものである。
【００１５】
通信ネットワークのチャネルを介しパケット内で送信されるプリアンブルについて、本開示の方法および装置は、そのプリアンブルが占有するオーバーヘッドの総量を減少させる。
【００１６】
図１を参照すると、複数のネットワークノードを有するネットワーク内のネットワークノード１００は、送信器１０４および受信器１０６を含む物理インタフェース（ＰＨＹ）１０２を備えることができる。送信器１０４と受信器１０６は、データバス１１０を介してプロセッサ１０８に結合されている。一実施形態において、送信器１０４は、直交振幅変調（ＱＡＭ）方式（たとえば、８ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、１２８ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、または別の変調方式）によってデータを変調する変調器１１２を備える。送信器１０４は、通信媒体１０２を介して他のネットワークノードに送信するためにデジタル信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１１４も備えることができる。
【００１７】
そのような一実施形態において、受信器１０６は、別のネットワークノードから受信したアナログ変調信号をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１１６を備える。一実施形態において、受信器１０６は、着信信号を正しく受信するために受信器１０６のゲインを調整する自動ゲイン制御（ＡＧＣ）回路１１８および受信した信号を復調する復調器１２０も備える。当業者によって理解されるように、ネットワークノード１００の他の実施形態には、本明細書に開示された要素と本明細書に記述されていない追加的な回路および機能要素との別の組み合わせが含まれる。
【００１８】
プロセッサ１０８は、命令を実行するための任意の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または計算装置もしくは回路であってよい。図１に示すように、プロセッサ１０８は、データバス１１０を介してコンピュータ可読記憶媒体１２２に結合されている。コンピュータ可読記憶媒体には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの、より永続的なメモリが含まれる。ＲＡＭの例には、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）またはダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）が非限定的に含まれる。当業者によって理解されるように、プログラム可能読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）などでＲＯＭを実装することができる。あるいは、メモリ１２２をディスクドライブまたはその他の不揮発性記憶媒体とすることができる。
【００１９】
図２は、いくつかの実施形態によるネットワーク（たとえば図１のネットワークノード１００）のノード内で使用されるチップ２００のブロック図2であり、ネットワークノードに対応する機能性を実装するためにチップ上に搭載可能な各種コンポーネントを示す。周知のＭｏＣＡ（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｏｖｅｒ  Ｃｏａｘ  Ａｌｌｉａｎｃｅ）業界標準に記述されているとおり、複数のこのようなネットワークノードによってＭｏＣＡネットワークが形成される。ＭｏＣＡネットワークの１つの実施形態では、ネットワークコーディネータ（ＮＣ）が同期ＯＦＤＭＡ伝送を調整する。ノード間の伝送には、副搬送波のセットが使用される。副搬送波の各セットによって論理チャネルが定義される。
【００２０】
ＭｏＣＡネットワーク内の任意のノードがＮＣとして機能する（すなわち、ＮＣの役割である機能を実行する）ことができる。図２に示す実施形態では、プロセッサ２１０（図１のプロセッサ１０８であってよい）、バッファ２２０、データフロー制御ロジック２３０、物理インタフェース（ＰＨＹ）２４０、外部ホストインタフェース２５０、およびシステム資源モジュール２６０がシステムバス２７０を介して通信する。１つの実施形態において、プロセッサ２2０は、記憶装置２１２（たとえば図１のコンピュータ可読記憶媒体１２２）を備える。いくつかの実施形態において、記憶装置２１２はプロセッサ２2０から離れている。１つの実施形態において、バッファ２２０はプロセッサ２１０に結合されるか、または同一基板上に搭載される共有メモリである。バッファ２２０は、ＮＣノードから受け取ったスケジューリング命令（たとえば、メディアアクセスプラン（ＭＡＰ）パケット）をバッファリングする。ＮＣによって送信されるＭＡＰパケットは、ネットワーク内の各ノードとの間の送信をスケジューリングする。ＰＨＹ２４０に結合されたデータフロー制御ロジック２３０は、低レベルの制御機能性を実行する。
【００２１】
チップ２００の出力信号がＰＨＹ２４０によって与えられる。ＰＨＹ２４０は、図１のＰＨＹ１０２であってよい。一実施形態において、ホストインタフェース２５０は、たとえばＥｔｈｅｒｎｅｔとＭｏＣＡネットワーク間の通信を中継するためのＥｔｈｅｒｎｅｔブリッジ２５２を含む。システム資源モジュール２６０は、スケジュールされた時間に送信を開始するためのタイマー２６２を含む。位相ロックループ（ＰＬＬ）２９０に対してクロックおよびリセット信号が与えられる。図２に示す実施形態において、ＰＬＬ２９０は、システム資源モジュール２６０に対してベースバンドクロックを提供する。
【００２２】
図２に示すチップアーキテクチャにより、本明細書に開示されたさまざまな実施形態を実現することができる。これらの実施形態を実現するために他のアーキテクチャを用いることもできる。本明細書に開示されたノードをさまざまな種類の装置に組み込むことができ、これにはセットトップボックス、テレビ、ＤＶＤ／ブルーレイプレイヤーまたはレコーダ、ゲーム機、コンピュータ（たとえばパーソナルコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ノートブック型コンピュータ、ハンドヘルド型コンピュータ、またはスマートフォン）、およびその他の装置（ネットワーク上の他の装置との通信を確立することが自らの利点となるような装置）が含まれる。また、それぞれ別個のチップ２００を使用して各ネットワークノード１００を実現することができる。
【００２３】
特定のノード１００に対応する各チップ２００内で、プロセッサ２１０は、そのノード１００に関する送信スケジュールを実行する（たとえば、指定された時間−周波数グラントの間に情報を送信する）。一実施形態において、プロセッサ２１０は、記憶装置２１２に有形的に格納された命令に従い、次の図４に示すプロセス４００により、ＰＨＹ２４０を介して信号を送信するか、または図５に示すプロセス５００により、ＰＨＹ２４０を介して信号を受信する。タイマー２６２およびＮＣノードから受け取ったＭＡＰに基づいて、ノード１００のプロセッサ２１０は、図２のＰＨＹ２４０内の送信器に情報を送信させる。
【００２４】
一実施形態によれば、ＯＦＤＭチャネルの各副搬送波で送信される信号に生じる歪みの推定値（すなわち「総チャネル推定値」）は、２つの成分に分解される。
【００２５】
第一の成分は、チャネル効果（たとえば同軸チャネル）である。このチャネル効果は、信号が媒体を通過する結果として生じるすべての歪みを含む。有線チャネル（たとえば光ファイバ）のチャネル効果は、たとえば熱的タイムスケールで、ゆっくり変化する。一方、無線チャネルのチャネル効果は、送信器が静止していないか、または送信器と受信器間の環境（すなわち、送信器または受信器のすぐ近くを通過するトラックなど、媒体を通過する物体）が変化する場合には、急速に（たとえば１ミリ秒ごとに）変化する可能性がある。無線装置の使用者が静止したままならば、当該チャネルに生じる変化はゆっくりしたものになりえる。その変化を本開示の方法および装置に従って追跡すれば、高いコヒーレンス（すなわち、特定チャネルの副搬送波と別チャネルの副搬送波の状態間の強い相関、あるいは短い期間における安定した状態）が測定され、それによりプリアンブルのサイズを短縮する（それとともに、おそらくは一部のプリアンブルを除去する）ことが可能になる。
【００２６】
第二の成分は、受信器に対する送信器の無線周波数搬送波の位相オフセットであり、その値はバーストごとにドリフトする可能性がある（発振器ドリフト）。この位相オフセットは、送信器の無線周波数搬送波のドリフトに起因し、受信器が受け取った送信器のすべての副搬送波に関する共通オフセットとして現れる。そのオフセットの量は周波数とともに変化するが、当業者によって理解されるように、その値を計算することは容易である。
【００２７】
一実施形態において、受信器は、周波数ドリフトとは別にチャネル効果を追跡する。１つの例において、受信器は、パケットのペイロードの過程で判定指向モードによって動作する追跡ループを利用することができる。この方法により、パケットごとのチャネル応答のわずかな変化が受信器によって追跡される。チャネル効果は、以前のプリアンブル、ペイロード、プローブ、パイロットトーン、または所与の送信器から送られるその他のデータから追跡される。しかし、発振器ドリフトは、一部の副搬送波でのみ送信されるプリアンブルによって推定される。共通位相オフセットは、全数より少ない１つ以上の副搬送波上で測定することができるため、完全プリアンブルである必要はない。その結果、プリアンブル数が減少し、少数の副搬送波だけが占有されることになる。
【００２８】
したがって、プリアンブルの数は（プリアンブルが必要とされる場合）、従来の方式よりも減少し、それによりオーバーヘッドの消費が低減されるとともに遅延が短縮される。さらに、コヒーレンスを確認するために受信器が同軸チャネル推定を別個に追跡しており、かつチャネル効果について副搬送波間に十分なコヒーレンス性があると判定された場合には、先行グラント内で使用されなかった新しい副搬送波を含むグラントにプリアンブルは必要とされない。受信器は、経時的に十分なチャネルコヒーレンスを有するという判定を行い、後続パケットに使用されるべきプリアンブルの種類（またはプリアンブルなし）を示すメッセージを送信器に送ることができる。当該チャネルのコヒーレンスが経時的にほぼ安定しており（たとえば同軸チャネルの場合）、かつ事前に知られている場合には、プリアンブルの必要性およびそのプリアンブルの特性についての判断をあらかじめ決定しておくことができ、場合によってはプロトコル仕様に規定することができる。一実施形態において、チャネルが安定していない場合（たとえば無線）、受信器から送信器へのリアルタイムフィードバックにより、送信器はプリアンブルのサイズを適切に変更することができる。たとえば、一実施形態において、受信器は、チャネルコヒーレンスが所定のコヒーレンスレベルを超えているという通知を送信器に送る。したがって、短縮プリアンブルには、事前の設定による場合と、受信側が選択して、その後の送信のために送信側に事前に伝達する場合の２種類がありえる。
【００２９】
いくつかの実施形態において、短縮プリアンブルの結果として性能が低下した場合には、短縮プリアンブルのサイズを経時的に増加させることができる。同様に、プリアンブルを使用していない場合は、性能が低下し始めた時点で短縮プリアンブルまたは完全プリアンブルを使用すればよい。前回の確定以降にチャネル効果に変化が生じると、一部のパケットにエラーが生じる可能性がある。消失パケットまたはパケット内のエラーが検出された場合、後続パケットでプリアンブルのサイズを増加させることができ、最終的に完全プリアンブルが送信される。同様に、性能が十分に高い（たとえばエラー数が所定の閾値以下）場合には、プリアンブルのサイズを経時的に減少させることができる。したがって、所定のエラーレートまたはセットポイントが維持されるようにプリアンブルサイズを増減させることが可能である。
【００３０】
送信側と受信側は、送信するプリアンブルのサイズ（完全、短縮、またはプリアンブルなし）について合意することができる。プリアンブルのサイズを確定するために適用される任意の要因を含め、この決定をプロトコル仕様に規定してもよい。あるいは、送信側がその後に使用すべきプリアンブルのサイズを受信側が決定し、その要求を実行時に送信器に伝達することもできる。その要求伝達の詳細をプロトコル仕様にあらかじめ規定してもよい。
【００３１】
図３は、時間−周波数ダイヤグラムに複数の時間−周波数グラントを示したものである。このダイヤグラムは、横線３０１で区切られた１１個の周波数３２３〜３２７、３５２〜３５７（副搬送波）および縦線３０２で区切られた２２個の期間３０４〜３１３、３３５〜３４０、３４２〜３４７に分割されている。当業者によって理解されるように、ＭｏＣＡネットワークで使用される典型的な周波数帯域には、１１個を超える多数の副搬送波が存在する。
【００３２】
図３のダイヤグラムの左上隅（太線で囲まれた部分）に示すのが第一の時間−周波数グラント３０３である。時間−周波数グラント３０３は、ＯＦＤＭＡシンボルを送信できる１０個の期間３０４〜３１３を有するものとして示されている。また、グラント３０３は、ＯＦＤＭＡシンボルを送信するために使用される５個の副搬送波３２３〜３２７を有する。注目すべき点として、各副搬送波３２３〜３２７は、時間−周波数グラント３０３の１０個のＯＦＤＭＡシンボル期間３０４〜３１３にそれぞれ１個ずつ、１０個のコンステレーションポイントを送信することができる。同様に、５個の副搬送波３２３〜３２７を使用して、時間−周波数グラント３０３内の１０個のＯＦＤＭＡシンボル期間３０４〜３１３の各期間に５個のコンステレーションポイントが送信される。１つの期間に送信される５個のコンステレーションポイントの各グループが１つのＯＦＤＭＡシンボルを構成する。したがって、時間−周波数グラント３０３は、５個の副搬送波×１０個の期間というサイズを有する（すなわち時間−周波数グラント３０３の間に５０個のシンボル３２９を送信できる）。５０個のコンステレーションポイント３２９（すなわち１０個のＯＦＤＭＡシンボル）の各々は、オーバーヘッドコンステレーションポイント（プリアンブルコンステレーションポイントなど）またはペイロードコンステレーションポイントのいずれかでありえる。図３の網かけ部分がプリアンブルシンボルである。
【００３３】
一例によれば、第一の送信器ＴＸ１（ネットワーク上の第一のノード内にある図２のＰＨＹ２４０に含まれるものなど）に第一の時間−周波数グラント３０３が与えられる。第一の送信器ＴＸ１は、最初の３個のシンボル期間３０４、３０５、３０６にグラント３０３の５個の副搬送波３２３〜３２７のすべてを使って完全プリアンブル３３０を送信する。グラント３０３の３個の期間に５個の副搬送波のすべてで送信されるこれら１５個のＯＦＤＭＡシンボルの組み合わせが「完全プリアンブル」３３０を構成し、これに基づいて送信器ＴＸ１から受信器へのチャネルに関する総チャネル推定値が得られる。データ（すなわちペイロード）のＯＦＤＭＡバーストが後続の７個の期間３０９〜３１３にグラント３０３の５個の副搬送波３２３〜３２７のすべてで送信される（すなわち３５個のＯＦＤＭＡデータシンボル）。
【００３４】
第二の送信器ＴＸ２（ネットワーク上の第二のノードのＰＨＹ２４０に含まれるものなど）に第二の時間−周波数グラント３３１が与えられる。第二のグラント３３１は、５個の副搬送波３２３〜３２７×６個の期間３３５〜３４０からなる。第二の送信器ＴＸ２は、第二のグラント３３１の最初の３個の期間３３５、３３６、３３７に５個の副搬送波３２３〜３２７のすべてを使って完全プリアンブル３２８（図３の網かけ部分）を送信する。第二の送信器ＴＸ２によって送信される完全プリアンブル３２８により、第二の送信器ＴＸ２からその送信を受け取る各受信器へのチャネルに関する総チャネル推定値が得られる。ただし、複数の受信器が完全プリアンブル３２８を受信することがありえるため、複数のチャネルが存在しえる。送信器ＴＸ２と特定の１つの受信器との間のそのようなチャネルの各々について１つのチャネル推定値が得られる。このことは第一の送信器ＴＸ１からの送信にも当てはまる。
【００３５】
図３に示すように、第一の送信器ＴＸ１に第三の時間−周波数グラント３４２が与えられる。第三の時間−周波数グラント３４２は、４個の副搬送波３２３〜３２６×６個の期間３４２〜３４７からなる。、第三のグラント３４２は短縮プリアンブル３４１（図３の網かけ部分）を含む。このような短縮プリアンブルでは、ペイロードを送信するために使用されるすべての副搬送波３２３〜３２６よりも少ない数で短縮プリアンブルが送信される。さらに、図３のプリアンブル３４１のような短縮プリアンブルは、完全プリアンブル３３０の送信に必要とされるよりも少ない期間で送信することができる。図３に示す例では、このプリアンブルは１個の副搬送波３２６だけで送信される。さらに、短縮プリアンブル３４１は１個の期間３４２でのみ送信される。いくつかの実施形態では、グラント３４２のためにプリアンブルがまったく使用されない（すなわち、短縮プリアンブルがゼロまで短縮される）。したがって、当然のことながら、副搬送波、期間またはその両方の数を減少させることによって短縮プリアンブルを短縮することができる。もう１つ注目すべき点として、「短縮プリアンブル」には、プリアンブルがゼロ（すなわち、プリアンブルがまったく送信されない）という場合が含まれうる。
【００３６】
受信器は、短縮プリアンブルを受信すると、第一の時間−周波数グラント３０３の間に受け取ったＴＸ１による前回の完全プリアンブル３３０の送信から当該チャネルの特性を判定する。これが可能とされるのは、第一および第三のグラント３０３、３４２に対して同じ送信器ＴＸ１が使用されるためである。短縮プリアンブル３４１で送信する必要があるシンボルの数は、チャネルが変化する速さおよび第一のグラント３０３から第三のグラント３４２までの時間によって決定される。したがって、チャネルが非常にゆっくり変化し（たとえば媒体が同軸ケーブルであるネットワークの場合）、かつ第一のグラント３０３で送信された完全プリアンブルの終端から第三のグラント３４２の始端までにわずかな時間しか経過していない場合には、第三の時間−周波数グラント３４２においてプリアンブルをまったく送信しなくてもよいということがありえる。あるいは、時間がより長いか、またはチャネルの変化がより急速である場合には、各副搬送波で２個のシンボル（これに対して完全プリアンブルの場合には３個のシンボル）を送信することが必要とされることもありえる。図３に示す例では、第四の副搬送波３２６の第一の期間３４２にのみ短縮プリアンブル３４１が送信される（図３の網かけ部分）。この場合、短縮プリアンブル３４１に基づいて各副搬送波の位相オフセットを確定することができ、第一の送信器ＴＸ１によって以前に送信されたプリアンブル３０３からチャネル効果を確定することができる。
【００３７】
注意すべき点として、特別のサイズ（すなわち、完全プリアンブルのＯＦＤＭＡシンボルの数と各シンボル当たりの副搬送波の数）は特別の実装に依存する。短縮プリアンブルの実際のサイズも特別の実装に依存する。しかし、短縮プリアンブルが有するＯＦＤＭＡシンボルの数は、つねに完全プリアンブルよりも少ない。さらに、短縮プリアンブルは、完全プリアンブルの場合よりも少ない数の副搬送波で送信することができる。その結果、各種の実施形態において、短縮（またはゼロ）プリアンブルによって追加的な資源（時間および周波数）が得られ、それをペイロードデータの搬送に利用することができる。注目すべき点として、発振器ドリフトよって生じる位相オフセットは別個のものであり、単独で変化する。しかし、このドリフトはすべての副搬送波に共通であるため、任意の１個の副搬送波に存在する位相オフセットを確定すれば、他の副搬送波の各々における位相オフセットの量を確定することができる。しかし、このドリフトによって生じるオフセットは、典型的には同軸ケーブル上のチャネル効果の変化よりも急速に変化する。したがって、場合によっては、少なくとも１つの副搬送波で少なくとも１つのプリアンブルシンボルが送信されるような短縮プリアンブルを送信することが必要とされる。
【００３８】
図３には第四の時間−周波数グラント３５０も示してある。第四のグラント３５０は、第二の送信器ＴＸ２によって送信される。グラント３５０は、７個の副搬送波を使用し、そのうちの６個３５２〜３５７は、前の３個のグラント３０３、３３１、３４２で使用されなかったものである。第四のグラント３５０は、６個の期間３４２〜３４７の長さを有する。第七の副搬送波３２７は、最初の２個のグラント３０３、３３１によって使用され、第三のグラント３４２では使用されなかったものである。したがって、副搬送波３２７を第四のグラント３５０に編入することができ、これは第三のグラント３４２と同時に発生する。
【００３９】
第四のグラント３５０における第二の送信器ＴＸ２からの送信はプリアンブル３５９を含むが、使用されるのは、第二のグラント３３１でプリアンブルシンボルが送信されなかった副搬送波３５２〜３５７（すなわち、受信器が前回のグラント３３１によってチャネル効果を追跡できなかった副搬送波）だけである。図３に示す例では、第四のグラント３５０の最初の２個の期間３４２、３４３に６個の副搬送波３５２〜３５７でプリアンブルが送信される（図３の網かけ部分）。一実施形態において、副搬送波２3７のチャネル効果は経時的に十分なコヒーレント性を有し、第四のグラント３５０における送信には、第二のグラント３３１で使用された副搬送波２3７にプリアンブルが必要とされない。すなわち、受信器は、第二のグラント３３１の間に送信されたプリアンブルに基づいて、副搬送波３２３〜３２７を追跡する。位相オフセットだけが未知の要素ならば、１個の副搬送波だけでプリアンブルシンボルを送信すれば、副搬送波の各々における位相オフセットの量を検出するには十分である。第四の時間−周波数グラント３５０の場合は、副搬送波３５２〜３５７で送信されるプリアンブルシンボルを使用して、副搬送波３２７で受信した信号における位相オフセットの量を確定することができる。
【００４０】
図４は、プロセス４００の流れ図である。プロセス４００の開始後、送信器において１つ以上の信号が送信される（４１０）。この信号は、第一の時間−周波数グラント（たとえばグラント３０３）内の第一のパケットを含む。第一のパケットは完全プリアンブル（たとえばプリアンブル３３０）を含み、そのプリアンブルには、第一のパケットの送信に使用されるすべての副搬送波に関する総チャネル推定値を確定するための基準信号情報が含まれる。第二のグラント（たとえばグラント３４２）内で第二のパケットが送信される（４２０）。通信が向けられた受信器が送信機にて以前に受信した信号または副搬送波の一部（すべてではない）から位相オフセット（すなわち、送信器内の発振器と受信器内の発振器のずれ）を確定できる場合には、第二のパケットが短縮プリアンブル３４１とともに送信される。
【００４１】
図５は、プロセス５００の流れ図である。受信器において、通信媒体を介して送信器から１つ以上の信号を受信する（５１０）。受信した信号に基づき、信号に対する通信媒体の効果を追跡する（５２０）。短縮プリアンブル（たとえばプリアンブル３４１）を使用して、受信信号を送った送信器と受信信号を受け取った受信器との間の位相オフセットの効果を測定する（５３０）。短縮プリアンブル３４１は、少なくとも１個のＯＦＤＭＡ副搬送波３２６（信号の受信に使用されたすべての副搬送波ではない）を使用してチャネル推定値を確定するための基準信号情報を含む。
【００４２】
以上、本開示の方法および装置のさまざまな実施形態を説明したが、当然ながら、これらは例示のみを目的としており、特許請求された発明を限定するものではない。特許請求された発明は、開示された特定の例示アーキテクチャまたは構成に限定されない。すなわち、各種の代替的なアーキテクチャおよび構成を使用して所望の特徴を実現することが可能である。実際、当業者にとって明らかとなるように、本開示に代わる機能的、論理的または物理的な分割および構成を適切に実行することによって本開示の方法および装置の所望の特徴を実現することができる。したがって、特許請求された発明の範囲は、上述のいずれの実施例によっても限定されない。
【００４３】
本明細書における用語および語句、ならびにその変形は、特段の明示的な記載がない限り、限定としてではなく非制限的に解釈されるべきである。上記の例として、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は「非限定的に含む」などの意味で解釈されるべきである。用語「例（ｅｘａｍｐｌｅ）」は説明事項の具体例を示すために用いられ、当該事項の網羅的または限定リストを示すものではない。用語「ａ」または「ａｎ」は「少なくとも１つの」、「１つまたは複数の」など意味で解釈されるべきである。また、「従来の」、「通常の」、「標準的な」、「既知の」などの形容詞および同様の意味の用語は、その説明事項を特定の期間または所与の時点で入手可能な物品に限定するものと解釈されるべきではなく、現在または将来の任意の時点で入手可能または既知になりえる、従来の、通常の、または標準的な技術を包含するものとして解釈されるべきである。同様に、本明細書では当業者にとって明らかまたは既知と考えられる技術に言及しているが、その技術は、現在または将来の任意の時点で当業者にとって明らかまたは既知であるものを包含する。
【００４４】
接続詞「および」で結ばれた事項の集合は、それらの事項のすべてがその集合内に存在することを要求するものと解釈されるべきではなく、特段の明示的な記載がない限り、「および／または」の意味で解釈されるべきである。同様に、接続詞「または」で結ばれた事項の集合は、その集合内の相互排他性を要求するものと解釈されるべきではなく、特段の明示的な記載がない限り、「および／または」の意味で解釈されるべきである。さらに、本開示の方法および装置に関する物品、要素またはコンポーネントが本文中または請求項に単数形で記述されていたとしても、単数形への限定が明示的に記載されていない限り、その範囲内に複数形を含むことが企図されている。
【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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【国際調査報告】
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