(57)【要約】      （修正有）【課題】OFDM、OFDMA，またはSC-FDMAシステムなどの通信システムにおける帯域幅を割り当て、スペクトル効率を向上させ、柔軟性と適応性を高める技術を提供する。【解決手段】サブキャリア間隔は、すべての公称帯域幅を均等に分割できるだけでなく、特定のRF周波数帯域の例えば250kHzなどのチャネルラスタも割り切れる。直交サブキャリアに共通するサブキャリア間隔は、前記RF周波数帯域において、全ての隣接するキャリア帯域幅割り当ての境界間で周波数を整列させ、キャリア間干渉を減少又は除去することができる。【選択図】図３Ｃ
2015136163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重（OFDM）、直交周波数分割多元接続（OFDMA）または単一キャリア周波数分割多元接続（SC-FDMA）システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって、
２つの異なるキャリアに属するエッジ・サブキャリアが互いに直交し、キャリア間干渉を減少又は除去するように、配置において隣接する２つのキャリア間のキャリア距離を選択する処理を有する方法。
【請求項２】
直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)、または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって、
所与の公称キャリア帯域幅を均等に分割するように、直交サブキャリアの共通サブキャリア間隔を選択する処理を有する方法。
【請求項３】
直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって、
マルチキャリアシステムにおいて複数の公称チャネル帯域幅を均等に分割できる、直交サブキャリアの共通サブキャリア間隔を選択する処理を有する方法。
【請求項４】
同一の周波数帯域において、１つのグループとして互いに隣り合うように複数のキャリアを割り当てる処理を有し、複数のキャリア間のガードバンドは削減されているか又は除去されている、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記複数のキャリアは、同一又は異なる公称帯域幅を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のキャリアは、異なる公称帯域幅を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記複数のキャリアは、異なるマルチキャリアチャネル帯域幅を有し、当該帯域幅は、時間上動的に、スロットからスロットへ又はシンボルからシンボルへサポートされる、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
直交するサブキャリアの共通のサブキャリア間隔は、キャリア間干渉が減少又は除去されるように、隣接キャリア間の境界の間の周波数上に整列される、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項９】
複数の異なる公称キャリア間にガードバンドを有さないことで全キャリア帯域幅を利用できるように、複数の異なる公称キャリアを、１つの隣に別の公称キャリアを互いに隣り合うように周波数上に割り当る、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記共通のサブキャリア間隔が、周波数帯域のチャネルラスタ周波数を均等に分割するように選択される、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記共通のサブキャリア間隔は、複数の周波数帯域における異なるチャネルラスタ周波数の倍数組のそれぞれを均等に分割可能である、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記共通のサブキャリア間隔は、250KHz及び200KHzのRFチャネルラスタを分割することができる12.5KHzであり、マルチキャリア混合帯域幅の配置を提供することができる、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記共通のサブキャリア間隔は、250KHz及び200KHzのRFチャネルラスタを分割することができる10KHzであり、マルチキャリア混合帯域幅の配置を提供することができる、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記共通のサブキャリア間隔が、１つのチャネルラスタ周波数を何度も均等に分割するように選択される、ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって、
１つの周波数帯域を、規定のチャネル帯域幅を有する複数のチャネルに分割する処理と、
各チャネルを、それぞれが複数のサブキャリアを有する複数のサブチャネルに分割する処理と、
それぞれの公称チャネル帯域幅が均等に複数のサブチャネルに分割されるように、前記公称チャネル帯域幅を選択する処理と、
を有する方法。
【請求項１６】
各サブチャネルは、システム配置のために、20個のサブキャリアを含むように構成される、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
各サブチャネルは、システム配置のために、16個のサブキャリアを含むように構成される、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
あるチャネルの１つのスペクトル端に位置する１つ又は複数のエッジ・サブチャネルを、信号を伝送することなくガードサブチャネルとして使用し、帯域外放射を低減することを含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
システム配置のために、サブチャネルのキャリア帯域幅の中心にDCサブキャリアを設けることを含む、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記DCサブキャリアを使用して、データを搬送し伝送することを含む、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
未割り当てのサブキャリアのグループがないように、１つの隣に別のサブチャネルが互いに隣り合うように複数のキャリアに亘ってサブチャネルを割り当る、ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記チャネルの伝送に共通の送信機を使用する、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数のチャネルのそれぞれ伝送に、周波数同期している複数の異なる送信機を使用する、ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって、
すべての直交サブキャリアに対して、共通のサブキャリア間隔を選択する処理と、
キャリアの所与の公称チャネル帯域幅以上のサンプリング周波数を選択する処理と、
前記キャリアの所与の公称チャネル帯域幅の両端に、サブキャリアをガードサブキャリアとして割り当てることなく、前記所与の公称チャネル帯域幅内のサブキャリアを信号伝送に使用する処理と、
を有する方法。
【請求項２５】
直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって：
複数の異なる公称チャネル同士がガードバンド無しに連続して隣り合うように、複数の異なる公称チャネルを周波数上に割り当てる処理と、
隣接する２つのサブキャリア間で共通のサブキャリア間隔を有すると共に、前記複数の異なる公称チャネルに亘って整列するように、前記複数の異なる公称チャネル内の全てのサブキャリアを割り当てる処理と、
所与の公称チャネル帯域幅又は複数の公称チャネル帯域幅以上のサンプリング周波数を選択する処理と、
前記複数の異なる公称チャネルのそれぞれにおける前記公称チャネル帯域幅の両端に、サブキャリアをガードサブキャリアとして割り当てることなく、前記所与の公称チャネル帯域幅内又は複数のチャネル帯域幅内における信号伝送にサブキャリアを使用する処理と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張と関連特許出願
本出願は、「通信システムにおけるスケーラブルOFDM及びOFDMA帯域幅の割り当て」という名称で、2007年３月23日出願の米国特許仮出願第60/896,859号の特典を主張し、参照により本出願の明細書の一部として組み込んだものとする。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、とりわけ、OFDM（直交周波数分割多重）、OFDMA（直交周波数分割多元接続）及びSC-FDMA（単一キャリア周波数分割多元接続）に基づく通信を含む、有線及び無線通信に関する。
【０００３】
各種の無線セルラーネットワークでは、利用できない又は過密なネットワークスペクトルのために、通信容量及びデータスループットが低下する可能性がある。割り当てられたスペクトル帯域は、意図する電磁放射及び意図しない電磁放射の急増による、所望の信号及び不要の信号で、次第に過密になっている。このような過密のスペクトラムは、信号劣化及び信号干渉を引き起こす可能性がある。例えば、低電力信号及び高電力信号が受信器のアンテナ又はアンテナアレイで同時に観測される可能性がある。このような状況下では、所望の信号は、非常により強い干渉信号群の下に埋もれる恐れがあるので、目立たなくなり検出不可能になる可能性がある。
【０００４】
スペクトルを活用できる種々の技術の中で、直交周波数分割多重(OFDM)は、いくつかの無線ネットワーク物理層のために標準化されたマルチキャリアデータ伝送の技術である。OFDMでは、割り当てられたチャネルは、幾つかの直交するサブチャネルに分割される。各サブチャネルは、等しい帯域幅を有し、サブキャリア信号の固有のグループから構成されている。サブキャリア信号は、サブキャリアの任意の２つの内積がゼロに等しい点で直交している。直交サブキャリア信号の周波数は、等間隔で最小限の間隔に配置され、サブキャリア信号のデータ変調は、最適な帯域効率性をもたらす。それに対して、マルチキャリアデータ伝送の周波数分割多重は、非直交のサブキャリア信号を利用し、割り当てられたチャネル帯域幅の複数のセグメントを使用して、サブキャリア信号周波数スペクトルを分離する。
【０００５】
直交周波数分割多元接続(OFDMA)はOFDM技術のマルチユーザ版である。OFDMAでは、多元接続は、直交サブキャリアのサブセットを個々の加入者局に割り当てることによって達成される。OFDMAは、周波数領域及び時間領域多元接続の組み合わせとして見なしてよく、無線リソースは、時間−周波数空間において分割され、ネットワークユーザデータ・バーストは、OFDMのサブキャリアインデックスだけでなくOFDMのシンボルインデックスに沿って割り当てられる。OFDMAは様々な標準化団体によって広く採用されている。
【０００６】
単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)は、線形にプレコーディングされたOFDMAスキームか単一キャリア多元接続スキームと考えてよい。通常のOFDMAに対してSC-FDMAが有利な点の一つは、SC-FDMAの固有の単一キャリア変調方法のために、SC-FDMA信号がより低いピーク対平均電力比(PAPR)を有していることである。SC-FDMAはまた、OFDMAに対する代替手段と考えてよく、特にアップリンク通信に対してはそうであり、その通信では、より低いPAPRが、携帯端末の電力効率のためになる。SC-FDMAは、アップリンク多元接続方式として、3GPPロングターム・エボリューション(LTE)，又はEvolved UTRAに採用されている。
【０００７】
周波数領域においては、OFDM又はOFDMA信号は、直交サブキャリアから構成されており、そのサブキャリアの数が、高速フーリェ変換(FFT)のサイズ、ＮFFTを決定する。図１Ａは、OFDMAの帯域幅定義を図示している。Δｆをサブキャリア間隔とすると、サンプリング周波数ｆｓは、次の式で計算できる：
ｆｓ＝Δｆ×ＮFFT
所与の公称チャネル帯域幅BWに対して、ＮFFTのうちの一部ＮSIGのサブキャリアだけが信号のために使用され、信号帯域幅ＢＷSIGと呼ばれる。ＮSIGは、DCサブキャリアを含んでよく、DCサブキャリアは、多くの場合、データを含まない。データ及び情報の伝送に使用されないサブキャリアの残りは、ガードサブキャリアとして機能する。ガードサブキャリアは、信号が自然に衰退することを容易にして且つFFTの「brick wall」形状をつくるのに使用される。FFTサイズの選択の経験則は、ＮSIGよりは大きい最小の２のべき乗を選ぶことである。図示されているように、規定のチャネル帯域幅BWは、信号搬送のサブキャリアの両側にあるガードサブキャリアのために、信号の帯域幅より大きい。サンプリング周波数ｆｓは、規定のチャネル帯域幅より大きくなるように選択される。
【０００８】
OFDMA物理層においては、リソースグリッドと基本リソースブロックが規定されている。規定されたリソースグリッドに基づいて、幾つかの規格では、周波数領域のあるグループの１つ又は多数の基本ブロックがサブチャネルとして規定される。ＮSIGは、多数のサブチャネル又は基本リソースブロックを含んでよく、各々は、ＮSC個のサブキャリアから構成される。サブチャネルは、本明細書では、最小のチャネル帯域分割単位として使用され、各サブチャネルは、ＮSC個のサブキャリアを有する。
【０００９】
高速フーリェ逆変換(IFFT)は、OFDMまたはOFDMA波形を生成し、その随伴する継続期間は、有効シンボル時間ＴIFFTと呼ばれる。図１Ｂは、OFDMまたはOFDMA信号の時間領域シンボル構造を図示している。有効シンボル期間の最後の部分のコピーは、サイクリック・プレフィックス(CP) ＴＧとして知られ、トーンの直交性を維持しながら、マルチパスを受け取るのに使用される。さらに、短いウインドウ期間が、CPの前のタイムスロットと、シンボル時間の最後に任意選択的に追加してよい。ウインドウ期間を追加することによって、信号の帯域内放射及び帯域外放射を削減できる。全シンボル時間ＴSYMは、追加のCP時間ＴＧと、オプションのウインドウ時間ＴWINとを含み、ＴSYM＝ＴＧ＋ＴIFFT＋ＴWINである。巡回拡張を使うことにより、受信側でのFFTに必要なサンプルは、拡張されたシンボル長の範囲のどこからでも取ることができる。これは、シンボル時間同期エラーに対する耐性のみならずマルチパス免疫性を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願は、ガードサブキャリアを削減し、場合によっては、削除するための、とりわけ、OFDM（直交周波数分割多重）、OFDMA（直交周波数分割多元接続）及びSC-FDMA（単一キャリア周波数分割多元接続）帯域幅割り当て技術について説明している。様々な実装形態において、記載している技術は、スペクトル使用のスペクトル効率を向上させるのに使用してよい。
【００１１】
一態様においては、直交周波数分割多重(OFDM)、または直交周波数分割多元接続(OFDMA)システムのスペクトル帯域幅の割り当ての方法は、直交サブキャリアの共通のサブキャリア間隔を選択することと、キャリアの所与の公称チャネル帯域幅に等しいかより大きいサンプリング周波数を選択することと、キャリアの所与の公称チャネル帯域幅の両端でサブキャリアをガードサブキャリアとして割り当てることなく、信号伝送のために、所与の公称チャネル帯域幅内のサブキャリアを使用することとを含むように記載される。
【００１２】
別の一態様においては、直交周波数分割多重(OFDM)、または直交周波数分割多元接続(OFDMA)システムのスペクトル帯域幅の割り当ての方法は、多数の異なる公称チャネルを、周波数上、間にガードバンドを有することなく、連続して隣り合うように割り当てることと、多数の異なる公称チャネル内の全てのサブキャリアが隣接する２つのサブキャリア間の共通のサブキャリア間隔を有し、多数の異なる公称チャネルに亘って整列するように割り当てることと、所与の公称チャネル帯域幅、または多数の公称チャネル帯域幅に等しいかより大きいサンプリング周波数を選択することと、多数の異なる公称チャネルの各々の公称チャネル帯域幅の両端でサブキャリアをガードサブキャリアとして割り当てることなく、信号伝送のために、所与の公称チャネル帯域幅または多数のチャネル帯域幅内のサブキャリアを使用することとを含むように記載される。
【００１３】
別の一態様においては、直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA) システムまたは単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)のスペクトル帯域幅の割り当ての方法は、周波数帯域を、規定のチャネル帯域幅を有する複数のチャネルに分割することと、各々が複数のサブキャリアを含むように、各チャネルを複数のサブチャネルに分割することと、各公称チャネル帯域幅が均等に複数のサブチャネルに分割されるように、公称チャネル帯域幅を選択することとを含む。
【００１４】
さらに、別の一態様においては、直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅の割り当ての方法は、２つの異なるキャリアに属するエッジ・サブキャリア(edge subcarriers)が互いに直交し、キャリア間干渉を減少または除去するように、配置における２つの隣接キャリア間のキャリア距離を選択することを含む。
【００１５】
さらに、別の一態様においては、直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅の割り当ての方法は、所与の公称キャリア帯域幅を均等に分割するように、直交サブキャリアの共通サブキャリアの間隔を選択することを含む。
【００１６】
さらに、別の一態様においては、直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)または単一キャリア周波数分割多元接続(SC-FDMA)システムのスペクトル帯域幅の割り当ての方法は、マルチキャリアシステムにおいて、直交サブキャリアの共通サブキャリアの間隔が多数の公称チャネル帯域幅を均等に分割するように、直交サブキャリアの共通サブキャリアの間隔を選択することを含む。
【００１７】
これら、そして他の実施例及び実装形態が、添付図面、詳細説明、及び請求範囲により詳細に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】周波数領域における例示的なOFDM又はOFDMA信号の定義を示す。
【図１Ｂ】時間領域における例示的なOFDM又はOFDMA信号の定義を示す。
【図２Ａ】本図は、典型的な同じOFDM技術による配置であっても、２つの隣接OFDMシステム間のキャリア距離をサブキャリア間隔によって均等に分割できず、サブキャリア間隔を２つのキャリアの境界を跨いで維持できず、その結果、エッジ・サブキャリアにおいて互いに強いキャリア間干渉が起きることを図示する。
【図２Ｂ】本図は、図２Ａに記載のキャリア間干渉の削減に、（信号伝送のない）ガードサブキャリア及びフィルタリングが使用されることを図示する。
【図３Ａ】本図は、公称キャリア帯域幅がサブキャリア間隔によって均等に分割されている、例示的なOFDM又はOFDMA信号を示す。ある適用または配置においては、ガードサブキャリアは必要ではない。
【図３Ｂ】本図は、３つのキャリア間においてガードサブキャリアが不要であり、かつ、すべてのサブキャリアが互いに直交している、例示的なマルチキャリアOFDM又はOFDMA配置を示す。
【図３Ｃ】本図は、マルチキャリア信号がどのように生成されるかの例を示す。本例では、３つの10MHzのキャリアが使用されており、サブキャリアの数は正確ではなく、もっぱら説明のためである。本発明の方法を適用すると、３つの10MHzのキャリアは、それらの間にガードバンドを有することなく、隣り合って配置してよい。
【図４Ａ】本図は、マルチキャリアスケーラブルOFDM又はOFDMA帯域幅割り当ての例の変形を示す。
【図４Ｂ】本図は、ある配置におけるスペクトルマスク要件を満たすためにサブキャリアをエッジで伝送しない、可能なオプションを図示する。
【図５Ａ】本図は、１つの基地局、１つの中継局、及び５つの加入者局を含む、スケーラブルマルチキャリアOFDM又はOFDMAネットワークの例を図示する。
【図５Ｂ】本図は、中継局(RS)も混合マルチキャリア配置をサポートする、マルチキャリアスケーラブルOFDM及びOFDMA混合帯域幅割り当てスキームを示す。配置におけるキャリアチャネル帯域幅は、より狭い複数個の異なるキャリアチャネル帯域幅の倍数組に分割してよい。各チャネル帯域幅は、初期同期化プロセスを含め、その帯域幅のクラスの加入者局を独立にサポートすることができる。
【図６Ａ】本図は、スケーラブルマルチキャリアOFDM、OFDMAまたはSC-FDMAネットワークの例を図示しており、ネットワークでは、40MHzキャリアチャネル帯域幅は、複数個の20MHz、10MHz、及び５MHzのキャリア帯域幅の倍数組に分割してよい。
【図６Ｂ】本図は、動的なマルチキャリア配置を示し、その配置では、異なるマルチキャリアチャネル帯域幅が時間上、動的にサポートされる。
【図６Ｃ】本図は、10MHzのキャリア帯域幅が配置内の２つの５MHzのキャリアチャネルにどのように分割してよいかの例を示している。
【図７Ａ】本図は、３×10MHzチャネル帯域幅のマルチキャリア配置の例を示す。
【図７Ｂ】本図は、３×10MHzチャネル帯域幅のマルチキャリア配置の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
様々な通信システムが、隣接するチャネル間の好ましくない干渉を減らすために、信号を自然に衰退させて、FFT「brick wall」形状を作ることができるガードサブキャリアを含むOFDM、OFDMA，またはSC-FDMAのシンボル構造を規定している。例として、IEEE 802.16又はWiMAX、ウルトラ・モバイル・ブロードバンド(UMB)、及びロングターム・エボリューション(LTE)システムに基づく通信システムなどがある。
【００２０】
ガードサブキャリアを有するOFDM又はOFDMAの様々なシステムのシンボル構造は、サブキャリア間隔の変動をもたらす可能性がある。従って、２つの隣接サブキャリアの直交性はもはや保存されず、この状況では、隣接シンボル間でシンボル干渉が生じる。
【００２１】
図２Ａは１つの例を示しており、この例では、同じOFDM技術による配置において、２つの隣接するOFDMシステム間のキャリア距離をサブキャリア間隔によって均等に分割することは出来ず、サブキャリア間隔を２つのキャリアの境界を跨いで一定に維持できない。サブキャリア間隔のこの変動は、エッジ・サブキャリアにおいて、相互に強いキャリア間干渉を起こす。
【００２２】
図２Ｂは、ガードサブキャリアを有する代表的なマルチキャリアOFDMまたはOFDMA帯域幅割り当ての１つの例を図示している。ガードサブキャリアは、有用な信号及び情報を伝送せずに、周波数帯域を占有する。ベースバンドフィルターによる信号フィルタリングが、キャリア間干渉を低減させるために使用される。このようなガードバンドは、他の技術でも一般に使用される。望ましくない信号干渉を削減するのに有用ではあるが、このようなガードバンドの存在は、通常の信号帯域幅内におけるデータ及び情報の伝送に利用可能なサブキャリアを減少させ、従って、割り当てられた周波数帯域内の貴重なスペクトル real estateの利用効率が低下する。
【００２３】
本出願はとりわけ、OFDM及びOFDMAシステムなどの無線通信システムのスペクトル帯域幅割り当てにおいて不必要なガードバンドの減少又は除去のために、一定のサブキャリア周波数間隔を有するサブキャリア周波数と信号帯域幅を割り当てる方法及び装置の実施例と実装形態を含む。異なるキャリア間のガードバンドが削除され、スペクトル全体のスペクトル効率を上げることができる。開発されたOFDM及びOFDMAの標準技術のほとんどにおいて、サブキャリア間隔は、公称RFキャリア帯域幅を均等に分割できず、その結果、リソース計画にとって、扱いにくい数の利用可能なサブキャリアとなっている。最小サイズのリソースブロックを選択することによって、エッジ・サブキャリアたちは、データ伝送に使用不可能になっており、それらは、多くの場合、ガードサブキャリアと呼ばれている。不必要なガードサブキャリアがあるために、周波数効率は、多くの場合低下している。
【００２４】
IEEE 802.15e  2005には、典型的なレガシー16eデザインに基づくヌメロロジー（numerology）を見出すことができる。10MHz公称キャリア帯域幅に対するサブキャリア間隔は、10.9375kHzに規定されている。10MHz帯域幅に入る914個のサブキャリアの内、情報を伝送するのに使用できるのは、840個のサブキャリアだけである。残りのエッジ・サブキャリアは、信号の伝送に使用されないガードサブキャリアとなる。帯域幅の約8.8%が無駄になっている。ガードサブキャリアがデータ伝送に利用できるなら、周波数効率が更に8.8%効率的になる。
【００２５】
最大周波数効率は、次の式で計算してよい：
ｎEfficiency＝（ＲModulation×ｎUsedSubcarriers）／Ｔsymobol×ＢＷSystem      （式１）
ここで、ＲModulationは、変調率(modulation rate)（例えば、16QAMに対して４）であり、ｎUsedSubcarriersは、公称システム帯域幅内の使用サブキャリアの数であり、ＴSymobol は、シンボル期間であり、ＢＷSystemは、公称システム帯域幅である。
【００２６】
システムの最大ｎEfficiencyを計算するために、CP＝０とすると、
Ｔsymobol＝１／Δｆ      （式２）
ここで、Δｆは、サブキャリア間隔である。
【００２７】
ＢＷSystem≧ｎMaximumSubcarriers×Δｆ      （式３）
ここで、ｎMaximumSubcarriersは、公称システム帯域幅が持つことができる、最大サブキャリア数である。
【００２８】
式２と式３を式１に代入すると、次式が得られる：
ｎEfficiency≦（ＲModulation×ｎUsedSubcarriers）／ｎMaximumSubcarriers      （式４）
従って、周波数効率は、使用サブキャリアの数を、キャリア公称帯域幅内の最大サブキャリア数で割ったものに比例する。
【００２９】
3GPP2（第３世代パートナーシップ・プロジェクト２）のUMB（ウルトラ・モバイル・ブロードバンド）規格の下では、サブキャリア間隔は、9.6kHzであり、1.25MHz、2.5MHz、５MHz、10MHz、または20MHzなどの公称キャリア帯域幅によって均等に分割できない。結果として、エッジ・サブキャリアの幾つかは、信号伝送のないガードサブキャリアとして残されている。この状況は、結果として、より低いスペクトル使用量またはスペクトル効率となっている。3GPP2（第３世代パートナーシップ・プロジェクト）のLTE（ロングターム・エボリューション）規格の下では、サブキャリア間隔は、15kHzまたは7.5kHzであり、1.25MHz、2.5MHz、５MHz、10MHz、または20MHzなどの公称キャリア帯域幅によって均等に分割できない。エッジ・サブキャリアの幾つかは、信号伝送のないガードサブキャリアとして残されている。UMBと同様、LTEにおけるこの状況は、結果として、より低いスペクトル使用量またはスペクトル効率となっている。
【００３０】
ガードバンドを減少または除去する１つの方法は、隣接する２つのキャリア間のキャリア距離を均等に分割できる、直交サブキャリアに共通するサブキャリア間隔（Δｆ）を選択することである。この技法によって、図２Ａに示すようにキャリア距離がサブキャリア間隔によって均等に分割できない場合に隣接する２つのキャリアによって生じる干渉を、低減することができる。
【００３１】
上記方法の１つの実装形態は、所与の公称チャネル帯域幅を均等に分割することができる、直交サブキャリアに共通するサブキャリア間隔（Δｆ）を選択することである。12.5KHzと10KHzのサブキャリア間隔（Δｆ）が、OFDMAシステムの実装例として、表１と表２にそれぞれ与えられている。表１では、12.5KHzのサブキャリア間隔（Δｆ）は、すべての公称キャリア帯域幅を分割できる。各キャリア帯域幅に対する使用サブキャリアの数は算出可能であり、表１に示されている。同様に、10KHzのサブキャリア間隔（Δｆ）は、すべての公称キャリア帯域幅を均等に分割できる。キャリア帯域幅に対する使用サブキャリアの数は、算出可能であり、表２に示されている。
【００３２】
表１は、12.5kHzのサブキャリア間隔と20個のサブキャリアからなる１つのサブチャネルを例示している。あるいは、システム配置には16個のサブキャリアからなる１つのサブチャネルも使用することができる。
【表１】
2015136163.tif 000003
【００３３】
表２は、10kHzのサブキャリア間隔と20個のサブキャリアからなる１つのサブチャネルを例示している。
【表２】
2015136163.tif 000004
【００３４】
典型的なOFDMまたはOFDMA配置において、同じまたは同様なOFDMA技術の場合は、隣接する無線周波数（RF）キャリアも使用される。従って、隣接RFキャリア間の干渉を最小限までに低減するように、多数のRFキャリアを配置することができる。一の実装形態において、サブキャリア間隔は、すべての公称キャリア帯域幅を均等に分割することができる。12.5KHz及び10KHzなどの例示的なサブキャリア間隔が表１と表２に示されている。別のOFDM，OFDMAまたはSC-FDMAの実装形態では、所与の公称チャネル帯域幅内ではガードサブキャリアは必要ではない。帯域外放射は、隣接するOFDM又はOFDMAサブキャリアに対して直交するか、デジタルフィルター及び／又はRFフィルターによって容易に除去される。
【００３５】
図３Ａは、一の実装形態において、信号帯域幅が、公称チャネル帯域幅に等しくできることを図示している。不必要なガードサブキャリアにスペクトル帯域幅が浪費されないので、スペクトル効率が向上される。
【００３６】
別のOFDM，OFDMAまたはSC-FDMAの実装形態では、すべてのチャネルのサブキャリア間隔が等しくされるという前提の下で、複数のOFDM又はOFDMAチャネルは互いに隣接するように配置することができ、全てのサブキャリアは複数のチャネル間で整列される。２つの隣接するチャネル間で不必要なガードサブキャリアのためにスペクトル帯域幅を浪費することないので、スペクトル利用効率を向上することができる。
【００３７】
図３Ｂは、マルチキャリアOFDM又はOFDMA帯域幅の割り当て例を図示している。図では、公称帯域幅割り当てによって示されている２つの隣接キャリアの帯域幅の境界を跨いで、サブキャリア間隔は同じであり、周波数が整列されている。すべてのサブキャリアは互いに直交しているので、隣接RFキャリアに対する干渉は最小限にまで低減される。
【００３８】
別の実装形態では、サブキャリア間隔は、すべての公称帯域幅を均等に分割できるだけでなく、特定のRF周波数帯域の例えば250kHzなどのチャネルラスタも割り切れる。直交サブキャリアに共通するサブキャリア間隔は、前記RF周波数帯域において、全ての隣接するキャリア帯域幅割り当ての境界間で周波数を整列させ、キャリア間干渉を減少又は除去することができる。このような実装形態の例が図３Ｃに図示されている。この実装形態は、OFDM，OFDMAまたはSC-FDMAシステムがマルチキャリアをサポートするように設計される場合に特に重要である。
【００３９】
一の実装形態では、サブキャリア間隔は、すべての公称キャリア帯域幅を均等に分割し、例えば250kHz及び200kHzなどの異なるRF周波数帯域の多数のチャネルラスタも割り切ることができる。直交サブキャリアの共通のサブキャリア間隔は、多数のRF周波数帯域の各々におけるすべての隣接するキャリア帯域幅割り当ての境界間で周波数が整列され、前記RF周波数帯域内のキャリア間干渉を減少又は除去できる。この実装形態は、OFDM，OFDMAまたはSC-FDMAシステムがマルチキャリア及びグローバルローミングをサポートするように設計される場合、特に重要である。
【００４０】
別の実装形態においては、マルチキャリアシステム帯域幅は、異なるサイズの公称帯域幅からなっていてよい。図４Ａは、同一でない帯域幅を有する多数のキャリアの適用例を図示している。基地局が周波数同期しているかぎり、サブキャリアは互いに直交を維持する。よって、ガードサブキャリアは必要ではない。
【００４１】
図４Ｂは、エッジ・ガードキャリアを有するマルチキャリアの適用例を図示しており、それらのキャリアは他の技術と共存する。
【００４２】
別のOFDM又はOFDMAの実装形態においては、ダウンリンク及びアップリンク帯域幅は異なってよい。基地局(BS)からのダウウンリンクはマルチキャリアシステムであって良く、中継局(RS)及び加入者局(SS)（固定、非定住、または移動局）からのアップリンクは、公称チャネル帯域幅のただ１つ又は幾つかで動作できるものであって良い。図５Ａは、多元接続ネットワーク例を示す。図５Ｂは、基地局と加入者局との間の混合帯域幅割り当て状況を図示している。図中、基地局は、同時に、異なるアクセスキャリア帯域幅を持つ複数の加入者局をサポートすることができる。同図の中継局も、同時に、異なるアクセスキャリア帯域幅を有する複数の加入者局をサポートすることができる。
【００４３】
この機能は、FDD及びTDDに適用可能である。これは、FDDモードにおける従来の混合配置とは異なる。そのモードでは、ダウンリンクチャネルは、対を成すアップリンクチャネルとは異なる（通常はより大きい）帯域幅を有する。基地局と加入者局は、ダウンリンク帯域幅及びアップリンク帯域幅を利用しなければならない。そして普通、TDDモードには適用されない。
【００４４】
一の実装形態においては、本出願で説明する通信システムは、直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)、周波数分割多重(FDD)、及び時間分割多重(TDD)を使用して動作する。本小節内で説明しているこれらの技術は、有線及び無線の実装形態の両方に適用できる。
【００４５】
複数のOFDM又はOFDMAチャネルは、同一又は異なる基地局から送信されることができる。基地局が周波数同期しているかぎり、サブキャリアは互いに直交したままである。ガードサブキャリアは必要ではない。本出願は、FDD及びTDDモードの両方に対して適応可能である。本出願は、中継局に適応可能である。
【００４６】
別のOFDM又はOFDMAの実装形態では、複数のOFDM、OFDMA、又はSC-FDMAキャリアは、同一又は異なる基地局から送信されることができる。
【００４７】
図６Ａは、スケーラブルマルチキャリアOFDM、OFDMA、又はSC-FDMAネットワークの例を図示しており、そこでは、40MHzキャリアチャネル帯域幅は、20MHz、10MHz、及び５MHzのキャリアチャネル帯域幅の倍数組に分割することができる。サブキャリア間隔が、適切に選ばれる場合、例えば12.5kHzまたは10kHzの場合、加入者局が全40MHz帯域幅をデコードすることなく、独立に、潜在的により狭いキャリア、例えば5MHz、10MHz、又は20MHzのチャネルと関連付けるように、より狭いキャリアチャネル帯域幅のそれぞれが、周波数帯域RFチャネルラスタ配置で周波数上に整列される。
【００４８】
図６Ｂは、動的なマルチキャリア配置を図示しており、異なるマルチキャリアチャネル帯域幅が時間上、動的にサポートされている。実施例では、配置上のマルチキャリアシステムによって、５MHz、６MHz，７MHz、10MHz、12MHz、14MHz、及び20MHzが同時にサポートされてよい。
【００４９】
図６Ｃは、前記配置において、10MHzキャリア帯域幅がどのように２つの５MHzキャリアチャネルに分割されるかを例示している。20個のサブキャリアからなる１つのサブチャネルを使用することにより、マルチキャリア配置をサポートするためには、どのようにサブチャネルを適切に規定することができるかについて説明している。
【００５０】
図７Ａと図７Ｂは、３×10MHzチャネル帯域幅のマルチキャリア配置例を図示している。図７Ａでは、スペクトルマスク要件を満たすのにガードサブチャネルは必要としない。図７Ｂでは、スペクトルマスク要件を満たすために、エッジ・サブチャネルが、信号を伝送するのに使用しないガードサブチャネルとして割り当てられている。サブキャリア間隔が12.5kHz、１つのサブチャネルが20個のサブキャリアから構成され、サブチャネル帯域幅が250kHzの場合、複数のサブチャネル（250kHz毎に）をガードサブチャネルとして使用することができる。
【００５１】
本明細は、多くの具体的事項を含むが、これらは、いかなる発明又は請求項の範囲に関して制約と見なすべきではなく、特定の実施形態に固有の特徴の説明と見なすべきである。この明細書で、個別の実施形態の文脈で記述されている特定の特徴はまた、１つの実施形態に組み合わせて実装することができる。逆に、単一の実施形態の文脈で記述されている様々な特徴は、複数の実施形態のそれぞれに又は適切な部分的な組み合わせ形態に対して実装することもできる。さらに、特徴は、ある組み合わせにおいて動作するように前述されているとしても、また当初はそのように請求項で主張されているとしても、請求されている組み合わせの１つ又は複数の特徴は、ある場合には、組み合わせから削除することができ、請求されている組み合わせは、部分的な組み合わせ又は部分的な組み合わせの変形に向かうことができる。同様に、動作が図面で特定の順で図示されているが、これは、望ましい結果を得るために、そのような動作が示されている順に又は描かれた順に実行されること、又は図示されているすべての動作が実行されることが必要であると理解されてはならない。
【００５２】
僅かな実装形態及び実施例だけが記述されているが、記述内容に基づいて、記述された実装形態及び実施例の変形、改良、他の実装形態も可能である。他の実施形態も以下の請求範囲内にある。
【図１Ａ】
2015136163.tif 000005
【図１Ｂ】
2015136163.tif 000006
【図２Ａ】
2015136163.tif 000007
【図２Ｂ】
2015136163.tif 000008
【図３Ａ】
2015136163.tif 000009
【図３Ｂ】
2015136163.tif 000010
【図３Ｃ】
2015136163.tif 000011
【図４Ａ】
2015136163.tif 000012
【図４Ｂ】
2015136163.tif 000013
【図５Ａ】
2015136163.tif 000014
【図５Ｂ】
2015136163.tif 000015
【図６Ａ】
2015136163.tif 000016
【図６Ｂ】
2015136163.tif 000017
【図６Ｃ】
2015136163.tif 000018
【図７Ａ】
2015136163.tif 000019
【図７Ｂ】
2015136163.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月20日(2015.3.20)
【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】
直交周波数分割多重(OFDM)または直交周波数分割多元接続(OFDMA)システムのスペクトル帯域幅を割り当てる方法であって、
１つのスペクトル帯域を、公称チャネル帯域幅を有する複数のチャネルに分割する処理と、
各チャネルを、それぞれが共通のサブキャリア間隔によって分割された複数のサブキャリアを有する複数のサブチャネルに分割する処理であり、前記共通のサブキャリア間隔は、キャリア間干渉を低減する又は取り除くように隣接する複数のチャネルの境界間の周波数軸上に整列され、前記共通のサブキャリア間隔は、異なる複数のチャネルの周波数帯域を均等に分割することができると共に、前記共通のサブキャリア間隔は隣接チャネルの境界を越えて同じままである、処理と、
各公称チャネル帯域幅が均等に複数のサブチャネルに分割されるように、公称チャネル帯域幅を選択する処理と、
１つのチャネルのスペクトル端に位置する１つ又は複数のエッジサブチャネルを、信号を送信しないガードサブチャネルとして使用する処理と、
を有する方法。
【請求項２】
各サブチャネルが、システム配置上、１６個のサブキャリア又は２０個のサブキャリアを含むように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
システム配置上、サブチャネルのキャリア帯域幅の中心にDCサブキャリアを設ける処理を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
未割り当てのサブキャリアのグループが存在することなく互いが隣り合って並ぶように、複数のキャリアに対して横断的に複数のサブチャネルを割り当てる処理を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記チャネルの送信に共通の送信機を使用する処理を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のチャネルの送信に、周波数同期しているそれぞれ異なる複数の送信機を使用する処理を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【外国語明細書】
2015136163000001.pdf