(57)【要約】  複数のユーザの信号を共通チャネル上に結合するための方法および装置が開示される。１つの実施形態において、方法は複数のサブスクライバ・ユニットのチャネル・プロファイルに基づき、複数のサブスクライバ・ユニットについて１つまたは複数の所定の品質レベルのものである１つまたは複数のトラフィック・チャネルを識別することと、１つまたは複数の所定の品質レベルよりも高い品質を有する１つまたは複数のチャネルの共通セットを通じて、位相変調多重化された信号を複数のサブスクライバ・ユニットに送信することとを含む。
2008522554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブスクライバ・ユニットのチャネル・プロファイルに基づき、前記複数のサブスクライバ・ユニットについて１つまたは複数の所定の品質レベルのものである１つまたは複数のトラフィック・チャネルを識別することと、
前記１つまたは複数の所定の品質レベルよりも高い品質を有する１つまたは複数のチャネルの共通セットを通じて、位相変調多重化された信号を前記複数のサブスクライバ・ユニットに送信することとを含む方法。
【請求項２】
前記チャネル・プロファイルを収集することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つまたは複数のチャネルの前記共通セットは単一のチャネルを含み、前記複数のサブスクライバ・ユニットのためのデータを前記単一のチャネル上に結合することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１つまたは複数のトラフィック・チャネルを識別することは、周期的なトラフィック・パターン分析に基づく請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トラフィック・チャネルは音声チャネルを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
１つのサブスクライバ・ユニットのためのデータを得るために、変調され、多重化された信号の少なくとも一部を復調する前記複数のサブスクライバ・ユニットのうちの１つをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１つのサブスクライバ・ユニットは、前記１つのサブスクライバ・ユニットのために指定されたデータを得るために、前記変調され、多重化された信号のうちのすべてを復調し、デコードする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
基地局と、
少なくとも１つのトラフィック・チャネルを介して、前記基地局に通信可能に接続された複数のサブスクライバ・ユニットとを備え、前記少なくとも１つのトラフィック・チャネルが、動的位相変調多重化を通じて複数のユーザによって共有されるワイヤレス通信システム。
【請求項９】
前記位相変調多重化はＱＡＭに基づく請求項８に記載のワイヤレス通信システム。
【請求項１０】
前記位相変調多重化は、振幅および位相シフトを伴う直交信号波形に基づく請求項８に記載のワイヤレス通信システム。
【請求項１１】
位相変調多重化される前記複数のサブスクライバは、チャネル特性とトラフィック状態とに基づいて、サブスクライバ・ユニットのグループから選択される請求項８に記載のワイヤレス通信システム。
【請求項１２】
直交多重アクセス・ワイヤレス・ネットワークは、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）・ワイヤレス・ネットワークを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
前記直交多重アクセス・ワイヤレス・ネットワークは、時間分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）・ワイヤレス・ネットワークを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記直交多重アクセス・ワイヤレス・ネットワークは、同期コード分割多重アクセス（ＳＣＤＭＡ）・ワイヤレス・ネットワークを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１５】
前記直交多重アクセス・ワイヤレス・ネットワークは、周波数分割多重アクセス（ＦＤＭＡ）・ワイヤレス・ネットワークを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１６】
前記直交多重アクセス・ワイヤレス・ネットワークは、空間分割多重アクセス（ＳＤＭＡ）・ワイヤレス・ネットワークを含む請求項８に記載のシステム。
【請求項１７】
複数の低速のサブスクライバ・ユニットと、
個々のサブスクライバ・ユニットのチャネル・プロファイルに基づいて、複数の低速のサブスクライバに対して高品質のものであるトラフィック・チャネルを識別し、前記複数の低速のサブスクライバに対して高品質のものである１つまたは複数の前記トラフィック・チャネルのうちの共通セットを通じて、位相変調多重化された信号を前記複数の低速のサブスクライバに送信するための基地局とを備える通信システム。
【請求項１８】
前記基地局は、
複数のサブスクライバ・ユニットからのデータに反応して、データ・ストリームを出力するためのマルチプレクサと、
トラフィック・チャネル上での送信のために、前記データ・ストリームを受信し、前記データ・ストリーム中のデータを変調するために接続された適応型コード化変調ユニットとを備える請求項１７に記載の通信システム。
【請求項１９】
前記適応型コード化変調ユニットはコード化されたデータを生成するために、共同して前記データ・ストリームをコード化し、前記コード化されたデータをＱＡＭコンステレーション上にマップする請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記適応型コード化変調ユニットは、
コード化されたデータを生成するために、前記データ・ストリームからのデータをチャネル・コード化するためのチャネル・エンコーダと、
前記トラフィック・チャネル上でのワイヤレス送信のために、前記コード化されたデータ上で変調を実行するためのモジュレータとを備える請求項１８に記載の通信システム。
【請求項２１】
前記モジュレータはＱＡＭモジュレータを含む請求項２０に記載の通信システム。
【請求項２２】
前記チャネル・エンコーダは畳み込みコード・エンコーダを含む請求項２１に記載の通信システム。
【請求項２３】
前記チャネル・エンコーダはＬＤＰＣエンコーダを含む請求項２１に記載の通信システム。
【請求項２４】
前記チャネル・エンコーダはターボ・エンコーダを含む請求項２１に記載の通信システム。
【請求項２５】
前記チャネル・エンコーダはＴＰＣエンコーダを含む請求項２１に記載の通信システム。
【請求項２６】
前記複数のサブスクライバ・ユニットは低速のユーザである請求項１７に記載の通信システム。
【請求項２７】
前記１つまたは複数のトラフィック・チャネルはＯＦＤＭＡチャネルを含む請求項８に記載の通信システム。
【請求項２８】
前記１つまたは複数のトラフィック・チャネルはＴＤＭＡチャネルを含む請求項８に記載の通信システム。
【請求項２９】
前記１つまたは複数のトラフィック・チャネルはＳＤＭＡチャネルを含む請求項８に記載の通信システム。
【請求項３０】
前記システムは位相変調多重化信号を共同してコード化する請求項８に記載の通信システム。
【請求項３１】
前記システムは前記位相変調多重化信号をそれぞれにコード化する請求項８に記載の通信システム。
【請求項３２】
チャネル・プロファイルを生成するためのチャネル・プロファイル・エスティメータと、
前記チャネル・プロファイルとサブスクライバのデータ速度情報とに反応して、チャネルの割当を実行するトラフィック・チャネル割当ロジックと、
複数のサブスクライバ・ユニットのためのデータを多重化するために、前記トラフィック・チャネル割当ロジックからの出力に反応する１つまたは複数の位相変調マルチプレクサと、
ＡＣＭを１つまたは複数のサブスクライバ・ユニットのためのデータに適用するために、前記トラフィック・チャネル割当ロジックからの出力に反応する１つまたは複数の適応型コード化モジュレータと、
前記１つまたは複数の位相変調マルチプレクサと前記１つまたは複数の適応型コード化モジュレータからの変調された信号をデータ・フレームに結合して、データ・フレームを送信するためのフレーム・フォーマとトランスミッタとを含む、ワイヤレス通信システムのための基地局。
【請求項３３】
前記トラフィック・チャネル割当ロジックは、ユーザのためのトラフィック・チャネルを前記ユーザのチャネル・プロファイルに基づいて割り当てる請求項３２に記載の基地局。
【請求項３４】
前記トラフィック・チャネル割当ロジックは低速のサブスクライバ・ユニットのグループを選択し、前記グループのためのデータが共通のトラフィック・チャネル上に位相変調多重化されるようにする請求項３３に記載の基地局。
【請求項３５】
前記トラフィック・チャネル割当ロジックは、サブスクライバ・ユニットのトラフィック状態に基づいて、低速のサブスクライバ・ユニットのグループを選択する請求項３４に記載の基地局。
【請求項３６】
ユーザのトラフィック状態は、前記サブススクライバ・ユニットのデータ速度要件を含む請求項３５に記載の基地局。
【請求項３７】
ユーザのトラフィック状態は、前記サブスクライバ・ユニットの遅延制約を含む請求項３５に記載の基地局。
【請求項３８】
ユーザのトラフィック状態は、前記サブスクライバ・ユニットのジッタ制約を含む請求項３５に記載の基地局。
【請求項３９】
前記トラフィック・チャネル割当ロジックは、低速のサブスクライバ・ユニットのグループを、前記サブスクライバ・ユニットの１つまたは複数のチャネル状態に基づき選択する請求項３４に記載の基地局。
【請求項４０】
前記サブスクライバ・ユニットの前記１つまたは複数のチャネル状態は、前記サブスクライバ・ユニットの各々のＳＩＮＲを含む請求項３９に記載の基地局。
【請求項４１】
前記サブスクライバ・ユニットの前記１つまたは複数のチャネル状態は、ＡＣＭを使用する前記サブスクライバ・ユニットの各々の達成可能なデータ速度を含む請求項３９に記載の基地局。
【請求項４２】
前記チャネル・プロファイル・エスティメータは、複数のチャネル・プロファイルをユーザの１つまたは複数のチャネル特性の推定に基づき生成する請求項３２に記載の基地局。
【請求項４３】
前記チャネル・プロファイル・エスティメータは、前記１つまたは複数のチャネル特性をサブスクライバ・ユニットのフィードバックに基づき推定する請求項３２に記載の基地局。
【請求項４４】
前記チャネル・プロファイル・エスティメータは、前記１つまたは複数のチャネル特性をアップリンク・チャネルの推定に基づき推定する請求項３２に記載の基地局。
【請求項４５】
前記トラフィック・チャネル割当ロジックは、ＱｏＳパラメータに反応してチャネル割当を実行する請求項３２に記載の基地局。
【請求項４６】
前記トラフィック・チャネル割当ロジックはトラフィック・チャネルの割当と、位相変調多重化されるサブスクライバ・ユニットのリストとを周期的に更新する請求項３２に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はワイヤレス通信の分野に関し、より詳細には直交多重アクセス・ワイヤレス通信システムにおけるマルチユーザ・ダイバーシティの使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代のブロードバンド・ワイヤレス・ネットワークは、サービス要件が大きく異なる非均一な（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ）ユーザを支援しなければならない。大部分のシステムのピークのデータ速度は帯域幅とともに増加するが、システムが同時に支援することができるユーザ数は、システムのグラニュラリティの問題のために、常に比例して増加するわけではない。ＴＤＭＡ（時間分割多重アクセス）とＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）とはグラニュラリティが制限されているので、システムが重い負荷をかけられる場合、低下したスペクトラム効率から損害を受けるということが知られている。粗いグラニュラリティによって影響を受ける可能性があるその他の性能パラメータは、パケット遅延とジッタリングとを含む。
【０００３】
周波数領域と時間領域との両方において無線資源を分割することによって、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）は、ＴＤＭＡまたはＣＤＭＡのいずれかに柔軟性とグラニュラリティとを提供する。ＴＤＭＡ、および直交拡散コードを備えた同期ＣＤＭＡと同様に、ＯＦＤＭＡにおける各トラフィック・チャネルは単一のユーザに独占的に割り当てられ、システム中のセル間干渉を除去する。ＯＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＳＤＭＡなどの直交多重アクセス方式の顕著な特徴は、ワイヤレス・ネットワークの中で、いわゆるマルチユーザ・ダイバーシティを探索する機能である（Ｒ．Ｋｎｏｐｐ  ａｎｄ  Ｐ．Ａ．Ｈｕｍｂｌｅｔ，「Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ａｎｄ  ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｉｎ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃｅｌｌ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」ｉｎ  Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｃｏｍｍ．１９９５，Ｓｅａｔｔｌｅ，ＷＡ，Ｊｕｎｅ  １９９５，ｐｐ．３３１−３３５）。
【０００４】
適応型コード化変調（ＡＣＭ）と動的チャネル割当（ＤＣＡ）とは、当技術分野でよく知られている。例えば、ＤＣＡについてのさらなる情報は、米国特許第６，６０６，４９９号「Ｄｙｎａｍｉｃ  ｃｈａｎｎｅｌ  ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ  ｉｎ  ａ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  ｒａｄｉｏ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｎｅｔｗｏｒｋ」を参照されたい。
【０００５】
直交多重アクセス方式が適応型コード化変調（ＡＣＭ）と動的チャネル割当（ＤＣＡ）と組み合わせられる場合、これらのスペクトラム効率は理論的限界に近づく。実際、全体的なシステムの能力に関して、ＯＦＤＭＡはブロードバンドのダウンリンク送信において確かに最適であることがわかる。さらなる情報については、Ｊｉｈｏ  Ｊａｎｇ  ａｎｄ  Ｋｗａｎｇ  Ｂｏｋ  Ｌｅｅ，「Ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｐｏｗｅｒ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ  ＯＦＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ」，ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．２，Ｆｅｂ．２００３を参照されたい。
【０００６】
一方ＡＣＭとＤＣＡの利点は、ユーザの実際のトラフィック・パターンを考慮せずして完全に獲得されることは不可能である。低速で、一定の速度のユーザ（例えば音声）を数多く備えたシステムについては、ＡＣＭに基づく個々のユーザのニーズはなくなる。特に電力制御がしづらいダウンリンク送信において、高品質のトラフィック・チャネルは無駄にされることが時々ある。デフォルトのコード化および変調方式として、ＱＰＳＫ＋１／２コード化を有する複数の音声ユーザが関与する状況を考える。各トラフィック・チャネルの中で１人のユーザのみが許容される場合、各トラフィック・チャネルの最大処理量は、トラフィック・チャネルの状態に関わりなく１ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚに固定される。この問題は音声通信における遅延制約のために、バッファリング（およびバースト送信）によって解決されることが不可能であることに注意されたい。
【発明の要約】
【０００７】
複数のユーザの信号を共通チャネル上に結合するための方法および装置が開示される。１つの実施形態において、方法は複数のサブスクライバ・ユニットのチャネル・プロファイルに基づき、複数のサブスクライバ・ユニットについて１つまたは複数の所定の品質レベルのものである１つまたは複数のトラフィック・チャネルを識別することと、１つまたは複数の所定の品質レベルよりも高い品質を有する１つまたは複数のチャネルの共通セットを通じて、位相変調多重化された信号を複数のサブスクライバ・ユニットに送信することとを含む。
【０００８】
本発明は、以下に示される詳細な説明および添付の発明の様々な実施形態の図面から、より完全に理解されるであろう。しかしながら、以下に示される詳細な説明および添付の発明の様々な実施形態の図面は、発明を特定の実施形態に限定するために考慮されるべきものではなく、単に説明および理解のためのものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
直交多重化／多重アクセス（例えばＯＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＳＣＤＭＡ）ワイヤレス・ブロードバンド・ネットワークにおいてマルチユーザ・ダイバーシティを活用するための方法および装置が説明される。１つの実施形態において、２つ以上の低速のサブスクライバ・ユニットは１つ（または複数の）高品質のチャネルに結合される（例えば多重化される）。低速のサブスクライバ・ユニットのために結合されるチャネルは音声チャネルであってもよい。１つの実施形態において、高品質のチャネルはチャネル・プロファイルと、サブスクライバ・ユニットのグループによって使用されるチャネルの周期的なトラフィック・パターン分析とによって識別される。単一のチャネルをより完全に、または場合によっては最大の能力で使用するために、複数のサブスクライバ・ユニットのためのデータは単一のチャネルに結合される。
【００１０】
１つの実施形態において、高度なトラフィック割当方式により、ＰＭＭに基づく動的なデータ集約演算（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）を通じて、高品質の直交トラフィック・チャネルを共有することが可能となる。１つの実施形態において、ＰＭＭは２００１年９月２５日に発行された米国特許第６，２９５，２７３号「Ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｕｎｉｔ  ａｎｄ  ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ」によって実行される。位相変調多重化（ＰＭＭ）を使用することは、複数の低速のサブスクライバに関連した高品質のトラフィック・チャネルの共通セットを活用する。これはシステムのグラニュラリティを高め、より重要なことには、個々のユーザのトラフィック負荷に無関係な高品質のトラフィック・チャネルの高められた、場合によっては最大限の利用を保証する。結果として、各トラフィック・チャネル上で達成可能な最高の速度が達せられることが可能となる。この方法は、各トラフィック・チャネルが１人のみのユーザに割り当てられる先行技術の直交多重化／多重アクセス方式とは異なることに注意されたい。
【００１１】
位相変調多重化（ＰＭＭ）をＤＣＡとＡＣＭと組み合わせる方法および装置が説明される。本明細書で言及される技術はブロードバンド・ネットワークのグラニュラリティを高めると同時に、厳しいＱｏＳ制約（例えば速度、遅延およびジッタ）の下でシステムのスペクトラム効率を高め、場合によっては最大化する。
【００１２】
本技術は、多数の一定速度のユーザを備えた現存のシステムでは利用することができないマルチユーザ・ダイバーシティを獲得する。先行技術には、ユーザのチャネルとトラフィック特性とに基づいて位相変調多重化を使用する動的な集約演算を開示しているものはないということに注意されたい。１つの実施形態において、基地局でさらなるハードウェアが必要とされることはない。さらに、バースト送信を用いる先行技術の欠点もまた克服し、低速のトラフィックに対して遅延およびジッタリングが作り出されることはない。
【００１３】
この新しい技術は、例えばＯＦＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＳＤＭＡ、およびこれらの多重アクセス方式の任意の組合せなどの様々な多重アクセス方式を用いるワイヤレス通信システムで利用されることが可能である。
【００１４】
以下の記述では、本発明のより完全な説明を提供するために多くの詳細が言及される。しかしながら、これらの特定の細部を伴わずに本発明が実行されてもよいことは、当業者には明らかであろう。別の例の中では、詳細に示すというよりはむしろ、本発明をあいまいにすることを回避するために、よく知られた構造およびデバイスがブロック図の形態で示される。
【００１５】
以下に続く詳細な説明のいくつかの部分は、コンピュータ・メモリ内のデータ・ビット上の動作のアルゴリズムおよび記号表現によって示される。これらのアルゴリズム記述および表現は、データ処理技術の当業者によって、その業績の内容を別の当業者に最も効果的に伝えるために使用される手段である。この場合、および一般に、アルゴリズムは所望の結果に通じる首尾一貫した工程の連続であると理解される。工程は、物理的数量の物理的処理を必要とするものである。これらの数量は、そうであるとは限らないが、通常は記憶され、転送され、結合され、比較され、その他に処理されることが可能な電気または磁気信号の形態をとる。主に一般的な用法上の理由から、これらの信号を時にビット、値、要素、記号、文字、語、用語、数等と呼ぶことが便利であることは明らかである。
【００１６】
しかしながら、これらの用語および類似の用語のすべては適切な物理的数量に関連しており、それらは単にこれらの数量に適用される便利な呼び名にすぎないということを念頭に置くべきである。以下の考察から明らかなように、特に別途述べられていない限り、説明の全体を通じて「処理する」または「計算する」または「算定する」または「判定する」または「表示する」等の語を利用している考察は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内の物理的（電子的）数量として表されたデータを、同様にコンピュータ・システムのメモリもしくはレジスタ、またはその他の情報ストレージ、伝送または表示デバイス内の物理的数量として表された別のデータに処理し、変換するコンピュータ・システムまたは同様の電子的コンピューティング・デバイスの動作およびプロセスについて言及していることを理解されたい。
【００１７】
本発明はまた、本明細書における動作を実行するための装置に関連する。この装置は必要とされる目的のために特に作成されているか、またはこの装置はコンピュータに記憶されたコンピュータ・プログラムによって選択的に起動されるか、または再構成される汎用コンピュータを含んでもよい。そのようなコンピュータ・プログラムはフロッピー・ディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭおよび磁気光ディスク、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気もしくは光カードを含む任意の種類のディスク、または電子的命令を記憶するために適しており、各々がコンピュータ・システム・バスに接続された任意の種類のメディアなどのコンピュータ可読ストレージ媒体の中に記憶されてもよいが、それらに限定されるわけではない。
【００１８】
本明細書で示されるアルゴリズムおよびディスプレイは、本質的に任意の特定のコンピュータまたはその他の装置に関連していない。様々な汎用システムは本明細書における教示によるプログラムとともに使用されてよいか、または必要とされる方法の工程を実行するために、より特定化された装置を作成することが便利であることが明らかになるであろう。多様なこれらのシステムのために必要とされる構造は、以下の説明より明らかとなろう。さらに、本発明は任意の特定のプログラミング言語に関して説明されてはいない。本明細書で説明されるような本発明の教示を実施するために、様々なプログラミング言語が使用されてもよいことを理解されたい。
【００１９】
マシン可読媒体は、マシン（例えばコンピュータ）による読み込みが可能な形態で情報を記憶または伝送するための任意の機構を含む。例えば、マシン可読媒体は読み込み専用メモリ（「ＲＯＭ」）、ランダム・アクセス・メモリ（「ＲＡＭ」）、磁気ディスク・ストレージ・メディア、光ストレージ・メディア、フラッシュ・メモリ・デバイス、電子的、光学的、音波的またはその他の形態の伝播信号（例えば搬送波、赤外線信号、デジタル信号、その他）等を含む。
【００２０】
図１は、サブスクライバ・ユニット１０１〜１０３がセル内で幾何学的に拡散され、基地局１１０とサブスクライバ・ユニット１０１〜１０３との間でチャネル特性が異なるようにされた典型的なワイヤレス・ネットワークを示す。本明細書における目的のために、「サブスクライバ」および「サブスクライバ・ユニット」という用語は、「ユーザ」という用語と相互に交換可能に使用されることに注意されたい。この特定の実施例において、２人のユーザ（サブスクライバ１０１および１０２）は基地局１１０により近く、一方で別のユーザ（サブスクライバ１０３）はサブスクライバ１０１および１０２よりも遠くに離れている。サブスクライバと基地局１１０との間の距離は多重反射、干渉およびシャドーイング効果などのその他の要素と組み合わせられて、ダウンリンク動作の間に各サブスクライバ・ユニットで受信される信号対干渉ノイズ比（ＳＩＮＲ）を判定する。用いられる適応型コード化変調（ＡＣＭ）方式によって、ＳＩＮＲ値は所与のトラフィック・チャネルでの達成可能なデータ速度を命ずる。個々のトラフィック・チャネル上のダウンリンク送信電力が固定されていると仮定すると、高められた、または場合によっては最大の処理量が適応型コード化変調を使用して各トラフィック・チャネル上に届けられることが可能な場合、全体的なシステムの能力（またはスペクトラム効率）は高められることが可能である。
【００２１】
図１において、サブスクライバ１０１とサブスクライバ１０２との両方が低速の、固定された速度の音声ユーザであり、音声通信の典型的なデータ速度が８ｋｂｐｓか、またはそれよりも低い場合、その時この種類のトラフィックに対応するために、実際のチャネルＳＩＮＲ値には関わりなく、低次の変調（例えばＱＰＳＫ＋１／２コード化→１ｂｉｔ／Ｈｚ）のみが必要とされる。その結果、より高次の変調に適した高品質のチャネル（例えば６４ＱＡＭ＋５／６コード化→５ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ）は十分に使用されず、スペクトラム資源の無駄につながる。この問題はＴＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、および各トラフィック・チャネル（タイム・スロット、サブキャリヤのクラスタ、または直交拡散コード）における１人のユーザとの同期ＣＤＭＡ（ＳＣＤＭＡ）などの直交多重化／多重アクセス方式において特に明らかである。本発明の１つの実施形態により、上述の問題は動的チャネル割当（ＤＣＡ）と適応型コード化変調（ＡＣＭ）と位相変調多重化（ＰＭＭ）とを組み合わせることによって解決される。
【００２２】
図２は、高品質のトラフィック・チャネルの共通セットを共有する複数のサブスクライバ・ユニットのためのＰＭＭの組合せにおける動的なチャネル割当技術を示す。図２を参照すると、基本速度要件＜２ｂｉｔ／Ｈｚを備えた２人の低速のユーザのチャネル特性は、いくつかの高品質のトラフィック・チャネルが両方のユーザに共通のものとして示されている。ｙ軸は、ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚにおける達成可能なデータ速度（例えばＳＩＮＲ値に基づくＡＣＭ速度）を示す。示されているように、両方のユーザは、達成可能な速度が〜４ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚであるトラフィック・チャネル♯３の方を好む。この場合、本発明の１つの実施形態におけるチャネル割当ロジックは、ＰＭＭを使用して両方のサブスクライバ・ユニットに同じトラフィック・チャネルを割り当てる。両方のサブスクライバ・ユニットのトラフィック負荷を集約することによって、トラフィック・チャネルは高められた、場合によっては最高の能力で利用され、結果的にシステムのスペクトラム効率はずっと高くなる。
【００２３】
図３Ａは、ＰＭＭ方式を使用して２つ以上の低速のユーザを集約するための、位相変調多重化ロジックの１つの実施形態のブロック図である。図３Ａを参照すると、サブスクライバ・ユニット３０１１−Ｎは、マルチプレクサ３１０を使用して高速ストリーム３０２に多重化される。１つの実施形態において、サブスクライバ・ユニット３０１１−Ｎはそれぞれ２ｂｉｔ／ユニット時、１ｂｉｔ／ユニット時および３ｂｉｔ／ユニット時の速度を有し、その間高速データ・ストリームは６ｂｉｔ／ユニット時の速度を有する。
【００２４】
適応型コード化モジュレータ３２０は高速ストリーム３０２を受信する。１つの実施形態において、適応型コード化モジュレータ３２０はチャネル・エンコーダ３１１とモジュレータ３１２（例えばＱＡＭ）とを含む。チャネル・エンコーダ３１１は、チャネル・コード化データを作り出すために、高速ストリーム３０２のデータ上でチャネルのコード化３１１を実行する。チャネル・エンコーダ３１１は畳み込みコーダ（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ  ｃｏｄｅｒ）、ＬＤＰＣコーダ、ターボ・コーダ、ＴＰＣコーダ、ブロック・コーダおよび／またはトレリス・コーダを含んでもよい。モジュレータ３１２はチャネル・コード化データを受信して、変調する。１つの実施形態において、モジュレータ３１２は、チャネル・コード化データをＱＡＭコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）上にマップするＱＡＭを使用して、チャネル・コード化データを変調する。次いで、適応型コード化モジュレータ３２０は結果として生じたコード化され、変調された信号をトラフィック・チャネル３０３上にロードする。
【００２５】
図３Ｂは、位相変調多重化ロジックの別の実施形態を示す。図３Ｂを参照すると、異なるサブスクライバ３５１１−Ｎからの低速のデータ・ストリームは、コード化されたデータ・ストリームを生成するために同じか、または異なるエンコーダ３６１１−Ｎを使用して、最初は別々にコード化される。コード化は、例えば畳み込みエンコーダを使用して実行されてもよい。マルチプレクサ３７０はコード化されたストリームを高速ストリーム３７１に多重化し、次いで高速ストリーム３７１はモジュレータ３７２を使用して変調される。１つの実施形態において、モジュレータ３７２は高速データ・ストリーム３７１をＱＡＭコンステレーション上にマップする。
【００２６】
さらに別の実施形態において、モジュレータ３７２は、ユーザ・エンドでの異なる検出閾値が可能となるように、高速データ・ストリーム３７１を階層的ＱＡＭコンステレーションにマップする。これは１９９９年１０月１２日に発行された米国特許第５，９６６，４１２号「Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ａ  Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ（ＱＡＭ）  Ｓｉｇｎａｌ」の中で開示された技術を使用して達成されてもよい。
【００２７】
さらに別の実施形態において、例えば直交波形変調などのその他の直交位相変調多重化方式が、異なるユーザからの低速データ・ストリームを多重化するために使用される。
【００２８】
図４は、直交多重化／多重アクセス方式のグラニュラリティを向上させるためのＰＰＭの使用法を示す。位相変調の中のさらなる次元によって、干渉を起こすことなく、複数のユーザに向けられたデータの同時送信が可能となる。
【００２９】
図５は、基地局における動的チャネル多重化ロジックの１つの実施形態のブロック図である。図５を参照すると、チャネル・プロファイル・エスティメータ５０１はユーザのチャネル特性（時間、周波数および空間応答）を推定する。チャネル特性はユーザのフィードバック、アップリンク・チャネルの推定、またはそれらの両方のいずれかに基づいていてもよい。この入力に反応して、チャネル・プロファイル・エスティメータ５０１は、当技術分野で周知の方法で、各チャネルについてのプロファイルを生成する。
【００３０】
トラフィック・チャネル・アロケータ５０２はチャネル・プロファイルを受信する。トラフィック・チャネル・アロケータ５０２はまた、ユーザのデータ速度情報、および例えば遅延およびビット・エラー率要件などのその他のＱｏＳパラメータを任意で受信する。これらの入力に反応して、トラフィック・チャネル・アロケータ５０２は、ユーザのためにトラフィック・チャネルの割当の判断を下す。トラフィック・チャネル・アロケータ５０２は、低速のユーザが１つまたは複数のトラフィック・チャネルの共通セット上に位相変調多重化されるように、位相変調マルチプレクサ５０４に信号を送る。トラフィック・チャネル・アロケータ５０２はまた、高速のユーザに対して適応型コード化モジュレータ５０５を制御する。
【００３１】
すべてのトラフィック・チャネルが位相変調モジュレータ５０４と適応型コード化モジュレータ５０５とからロードされた後、フレーム・フォーマおよびトランスミッタ５０６は、すべてのトラフィック・チャネルからの変調された信号をデータ・フレーム（例えばＴＤＭＡ、ＯＦＤＭＡ、ＳＣＤＭＡ、ＳＤＭＡ）に統合し、データ送信を実行する。
【００３２】
１つの実施形態において、図５の動的チャネル多重化ロジックは固定または変動の時間間隔に基づいて、周期的にチャネル割当とＡＣＭ方式とを更新する。
【００３３】
複数のチャネル割当および位相変調多重化の基準が考えられることが可能である。図６は、トラフィック・チャネルを選択するためのプロセスの１つの実施形態のフロー図である。プロセスはハードウェア（回路、専用ロジック、その他）、（例えば汎用コンピュータ・システムまたは専用マシン上で実行される）ソフトウェア、またはそれらの両方の組合せを含んでもよい処理ロジックによって実行される。
【００３４】
図６を参照すると、処理ロジックは割り当てられていないトラフィック・チャネルのリストを、利用可能なトラフィック・チャネル・レジスタの中に記憶する（処理ブロック６０１）。１つの実施形態において、処理ロジックはトラフィック・チャネルが割り当てられるか、または解除される度に、トラフィック・チャネル・レジスタの中のリストを常に更新する。
【００３５】
処理ロジックは、最高のＡＣＭ＿１に始まって最低のＡＣＭ＿Ｋまで、異なる達成可能速度での利用可能なトラフィック・チャネルの各々を評価する。そのために、処理ロジックはチャネルを最高速度で設定し（処理ブロック６０２）、その後ユーザの達成可能な速度がテストされる速度以上のものであるかどうかをテストする（処理ブロック６０３）。１つの実施形態において、ユーザのチャネル・プロファイル・レジスタ６１０はユーザの最新のチャネル特性を提供する。１人または複数のユーザがＡＣＭ＿１で許可される場合、処理ロジックは割り当てられたトラフィック・チャネルを移動するために、そのトラフィック・チャネルを選択し、利用可能なチャネル・レジスタを更新する。それ以外に処理ロジックは指標を更新し（処理ブロック６０５）、許可されるユーザの数がゼロではなくなるまで、速度をＡＣＭ＿２、ＡＣＭ＿３．．．ＡＣＭ＿Ｋまで減少させることによってプロセスを反復する。
【００３６】
１つの実施形態において、処理ロジックは許可されたユーザのリストから、基地局の中にあるか、または基地局によるアクセスが可能なデータ・バッファ・レジスタ６２０に記憶された許可されたユーザに関連したトラフィック情報（例えばデータ速度、遅延、バッファされたデータ、他のＱｏＳパラメータ、その他）に基づき、許可されたユーザのリストからのユーザのサブセットか、またはそのすべてを選択する（処理ブロック６０４）。したがってＰＰＭは、選択されたユーザのデータ・ストリームを評価されたトラフィック・チャネル上に多重化するために実行される。
【００３７】
サブスクライバ・ユニットが結合された高速ストリームを受信する場合、サブスクライバ・ユニットはそれらのために指定されているデータを得るために、変調され、チャネル・コード化された高速ストリームを復調し、デコードする。代替の実施形態において、変調され、チャネル・コード化された高速ストリームの全体を復調し、デコードする代わりに、各サブスクライバ・ユニットはそれらの指定された部分を単に復調し、デコードする。特定のサブスクライバ・ユニットのために指定されたストリームの一部を識別することは、当技術分野では周知のことであるということに注意されたい。
【００３８】
本発明の変更および修正形態の多くは、上述の説明を読んだ後に当業者には間違いなく明らかになる一方で、一例として示され、説明された任意の特定の実施形態は、決して制限が考慮されているものであることが意図されているわけではないことを理解されたい。したがって、様々な実施形態の詳細への言及は、その中で発明にとって必須であるとみなされる特徴のみを詳述する特許請求の範囲を制限することが意図されているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】異なる伝搬損失、干渉パターンおよび多重反射のためにユーザのチャネル状態が大きく異なるワイヤレス・ネットワークを示す図である。
【図２】２人のユーザのチャネル・プロファイルと、各トラフィック・チャネルにおける達成可能な速度とを示す図である。
【図３Ａ】複数の低速のユーザからのデータを高次元のコード化変調のための高速ストリームに多重化する位相変調マルチプレクサの１つの実施形態のブロック図である。
【図３Ｂ】位相変調多重化ロジックの別の実施形態を示す図である。
【図４】位相変調多重化によってワイヤレス・システムのグラニュラリティが高まる図である。
【図５】ＤＣＡ、ＡＣＭおよびＰＭＭを利用する動的チャネル多重化ロジックの１つの実施形態のブロック図である。
【図６】動的チャネル多重化を実行するためのプロセスの１つの実施形態のフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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