(57)【要約】通信システムのためのOFDM/OFDMAフレーム構造技術を開示する。OFDM/OFDMAフレーム構造技術は、OFDM/OFDMA帯域幅を効果的に利用するように動作可能な、効率的な遷移ギャップ期間と効率的なサイズのサイクリックプレフィックスとを持つ可変長サブフレーム構造を含む。さらにフレーム構造は、多数のワイヤレス通信システムとの互換性をもたらす。アップリンクフレーム構造およびダウンリンクフレーム構造を提供する。2011502386.tif 000006
2011502386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる帯域幅を含む複数の無線周波数（RF）チャネルと、
前記RFチャネルのいずれかを利用するためにOFDMサブキャリアの数がスケーラブルであるように選択された固定サブキャリア間隔を含む複数のOFDMサブキャリアを提供するための送信器と
を含むOFDM通信システム。
【請求項２】
割り当てられた帯域幅を均等に分割することのできる固定サブキャリア間隔が、帯域幅効率を最適化するように選択される、請求項1記載のOFDM通信システム。
【請求項３】
200KHzまたは250KHzのチャネルラスタを均等に分割することのできる固定サブキャリア間隔が、帯域幅効率を最適化するように選択される、請求項1記載のOFDM通信システム。
【請求項４】
固定サブキャリア間隔が、約10kHz、12.5KHz、ならびに20kHzおよび25KHzのような10kHzまたは12.5kHzの倍数からなる群のうちの1つを含む、請求項1記載のOFDM通信システム。
【請求項５】
固定サブキャリア間隔が10.9375kHzまたは21.875kHzを含む、請求項1記載のOFDM通信システム。
【請求項６】
OFDM通信システムがOFDMA通信システムである、請求項1記載のOFDM通信システム。
【請求項７】
異なる帯域幅を含む複数の無線周波数（RF）チャネルを含むOFDM通信システムであって、
前記RFチャネルのいずれかを利用するためにOFDMサブキャリアの数がスケーラブルであるように選択された固定サブキャリア間隔を含む複数のOFDMサブキャリアを提供するための送信器と、
前記RFチャネルに対して動作可能な複数の可変長サイクリックプレフィックスを含むフレキシブルな無線フレーム構造を提供するように動作可能なプロセッサモジュールと
を含むOFDM通信システム。
【請求項８】
可変長サイクリックプレフィックスが、各RFチャネルに対して1組の予め定められたサイクリックプレフィックス期間を含む、請求項7記載のOFDM通信システム。
【請求項９】
多数のまたは全てのRFチャネルによって同一組のサイクリックプレフィックス期間が使用される、請求項8記載のOFDM通信システム。
【請求項１０】
可変長サイクリックプレフィックスのそれぞれが、RFチャネルのそれぞれに対して動的に選択され得る、請求項7記載のOFDM通信システム。
【請求項１１】
可変長サイクリックプレフィックスのうちの1つと複数のデータシンボルのうちの1つとをそれぞれが含む複数のOFDMフレームをさらに含む、請求項7記載のOFDM通信システム。
【請求項１２】
OFDMフレームのサブセットをそれぞれが含む複数の可変サイズのサブフレームをさらに含む、請求項11記載のOFDM通信システム。
【請求項１３】
可変サイズのサブフレームのうちの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップをさらに含むOFDM通信システムであって、前記タイミングギャップが、可変長サイクリックプレフィックスのうちの少なくとも1つの期間に少なくとも部分的に基づいて算出される、請求項12記載のOFDM通信システム。
【請求項１４】
タイミングギャップが信号受信におけるタイミング変動に対する防御を提供する、請求項13記載のOFDM通信システム。
【請求項１５】
タイミングギャップがダウンリンクサブフレームの終端に配置される、請求項14記載のOFDM通信システム。
【請求項１６】
タイミングギャップがアップリンクサブフレームの始端に配置される、請求項14記載のOFDM通信システム。
【請求項１７】
フレームの送信遷移ギャップ（TTG）が、ダウンリンクサブフレームからのタイミングギャップ（TTG-DL）とアップリンクサブフレームからのタイミングギャップ（TTG-UL）とを加算したものからなる、請求項15および16記載のOFDM通信システム。
【請求項１８】
RFチャネルのうちの1つを介して伝送するための複数の可変無線フレーム構成をさらに含むOFDM通信システムであって、前記可変無線フレーム構成が、可変サイズのサブフレームのサブセットを含む、請求項12記載のOFDM通信システム。
【請求項１９】
サイクリックプレフィックス期間の組が、RFチャネルのそれぞれの状態に少なくとも部分的に基づいて選択される、請求項7記載のOFDM通信システム。
【請求項２０】
少なくとも1つの基地局のセルカバレッジエリアに基づいて選択される可変サイクリックプレフィックス期間を支援する少なくとも1つの基地局と、
データをワイヤレスで移動局に伝送するために少なくとも1つの基地局によって使用されるフレキシブルな無線フレーム構造を、可変サイズのサイクリックプレフィックス期間を利用して提供するためのプロセッサモジュールと
を含む通信システム。
【請求項２１】
可変サイクリックプレフィックス期間が固定サブキャリア間隔に基づいて選択される、請求項20記載の通信システム。
【請求項２２】
固定サブキャリア間隔が12.5KHzを含む、請求項21記載の通信システム。
【請求項２３】
可変サイクリックプレフィックス期間とタイミングウィンドウとを加算したものが、n×1.25MHz帯域幅シリーズに対して約3.125μs、10μs、および16.875μsからなる群の1つを含む、請求項22記載の通信システム。
【請求項２４】
可変サイクリックプレフィックス期間とタイミングウィンドウとを加算したものが、n×3.5MHz帯域幅シリーズに対して約3.281μs、10μs、および16.178μsからなる群の1つを含む、請求項22記載の通信システム。
【請求項２５】
可変サイクリックプレフィックス期間とタイミングウィンドウとを加算したものが、n×1.25MHzおよびn×3.25MHz帯域幅シリーズに対して約2.5μs、9.375μs、および16.875μsからなる群の1つを含む、請求項22記載の通信システム。
【請求項２６】
可変サイクリックプレフィックス期間が、5MHz帯域幅シリーズに対して約2.5μs、10μs、15μs、および20μsからなる群の1つを含む、請求項22記載の通信システム。
【請求項２７】
固定サブキャリア間隔が約10.9375KHzを含む、請求項21記載の通信システム。
【請求項２８】
可変サイクリックプレフィックス期間が、5MHz帯域幅シリーズに対して約2.857μs、11.428μs、17.142μs、および22.857μsからなる群の1つを含む、請求項27記載の通信システム。
【請求項２９】
固定サブキャリア間隔が約25KHzを含む、請求項21記載の通信システム。
【請求項３０】
可変サイクリックプレフィックス期間が、5KHz帯域幅シリーズに対して約2.5μs、10μs、15μs、および20からなる群の1つを含む、請求項29記載の通信システム。
【請求項３１】
第1の基地局のための第1のサイクリックプレフィックス期間が、第2の基地局のための第2のサイクリックプレフィックス期間と異なる、請求項20記載の通信システム。
【請求項３２】
フレキシブルな無線フレーム構造が10msの無線フレームを含む、請求項20記載の通信システム。
【請求項３３】
フレキシブルな無線フレーム構造が、可変サイクリックプレフィックス期間に基づくサブフレーム期間の選択肢を含むサブフレームを含む、請求項20記載の通信システム。
【請求項３４】
サブフレーム期間の選択肢が、約0.5ms、0.675ms、1ms、1.25ms、1.5ms、2ms、および2.5msからなる群の1つを含む、請求項33記載の通信システム。
【請求項３５】
サブフレーム期間の選択肢によって、システムが、複数の工業規格に基づくシステムとの干渉を軽減することが可能になる、請求項33記載の通信システム。
【請求項３６】
工業規格が、第3世代パートナーシッププロジェクトロングタームエボリューション（Third Generation Partnership Project Long Term Evolution）（3GPP LTE）、第3世代パートナーシッププロジェクト2ウルトラモバイルブロードバンド（Third Generation Partnership Project 2 Ultra Mobile Broadband）（3Gpp2 UMB）、時分割同期符号分割多元接続（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）（TD-SCDMA）、およびワイマックス（Wireless Interoperability for Microwave Access）（WiMAX）からなる群の1つを含む、請求項35記載の通信システム。
【請求項３７】
サブフレームが複数のサブフレームサイズを含む、請求項33記載の通信システム。
【請求項３８】
可変サイクリックプレフィックス期間が、サブフレームサイズのそれぞれに対して選択される、請求項37記載の通信システム。
【請求項３９】
プロセッサモジュールが、サブフレームの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップを算出するようにさらに動作可能であり、前記タイミングギャップが、可変サイクリックプレフィックス期間に部分的に基づいて算出される、請求項33記載の通信システム。
【請求項４０】
タイミングギャップが、アップリンクの送信タイミングギャップTTG（UL）、ダウンリンクアップリンクの送信タイミングギャップTTG（DL）、および送受信タイミングギャップ（RTG）からなる群の1つを含む、請求項39記載の通信システム。
【請求項４１】
可変サイクリックプレフィックス期間と少なくとも1つのOFDMデータシンボルとをそれぞれが含む複数のOFDMシンボルと、
前記OFDMシンボルのサブセットから形成される複数の可変サイズのサブフレームと、
RFチャネルを介して前記可変サイズのサブフレームのサブセットを伝送するための複数の無線フレームと、
信号受信におけるタイミング変動に対する防御を提供するための、前記無線フレームと関連付けられた複数のタイミングギャップであって、前記可変サイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出される複数のタイミングギャップと
を含む、ワイヤレスネットワークのRFチャネルで通信するためのOFDM/OFDMA無線フレーム構造。
【請求項４２】
ダウンリンクサブフレームと、
アップリンクサブフレームとを含み、前記アップリンクサブフレームおよび前記ダウンリンクサブフレームが通信のために同一RFチャネルを使用し、かつ前記ダウンリンクサブフレームが前記アップリンクサブフレームとともに動作して最大送受信遷移時間ギャップを達成する、可変サイズのサブフレームのためのサブフレーム構造
をさらに含む、請求項41記載のOFDM/OFDMA無線フレーム構造。
【請求項４３】
送受信遷移時間ギャップが、基地局の通信セルの縁部の移動局から基地局への往復遅延よりも大きい、請求項42記載のOFDM/OFDMA無線フレーム構造。
【請求項４４】
可変サイクリックプレフィックス期間が、RFチャネルで使用されるOFDMサブキャリアの数に基づく、請求項41記載のOFDM/OFDMA無線フレーム構造。
【請求項４５】
ネットワークがIEEE802.16m標準のネットワークを含む、請求項41記載のOFDM/OFDMA無線フレーム構造。
【請求項４６】
複数の周波数領域データシンボルを複数の時間領域データシンボルにそれぞれ変換するために動作可能な逆高速フーリエ変換モジュールと、
複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択して、選択されたサイクリックプレフィックスを得るために動作可能なサイクリックプレフィックス選択器モジュールと、
前記選択されたサイクリックプレフィックスを前記時間領域データシンボルのそれぞれに付加して複数のOFDMフレームを得るために動作可能なサイクリックプレフィックス付加モジュールと
を含む、異なるチャネル帯域幅を含む複数のRFチャネルを含む通信システム。
【請求項４７】
OFDMフレームのサブセットから形成される複数の可変サイズのサブフレームを提供し、
RFチャネルの少なくとも1つを介して前記可変サイズのサブフレームのサブセットを伝送するための複数の無線フレームを提供し、
信号受信におけるタイミング変動に対する防御を提供するための、前記可変サイズのサブフレームの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップを、選択されたサイクリックプレフィックスのサイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出する
ために動作可能なプロセッサモジュールをさらに含む、請求項46記載の通信システム。
【請求項４８】
選択されたサイクリックプレフィックスのサイクリックプレフィックス期間が、RFチャネルのうちの1つのサンプリングレートに基づいて決定される、請求項47記載の通信システム。
【請求項４９】
無線チャネルで伝送するための複数の時間領域データシンボルを受け取る工程と、
複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択して、選択されたサイクリックプレフィックスを得る工程と、
前記選択されたサイクリックプレフィックスを前記時間領域データシンボルのそれぞれに付加して複数のOFDMフレームを得る工程と
を含む、通信システムにおける通信方法。
【請求項５０】
OFDMフレームを無線チャネルで伝送する工程をさらに含む、請求項49記載の方法。
【請求項５１】
伝送する工程の前に、OFDMフレームをフレキシブルなサブフレームに付加する工程をさらに含む、請求項50記載の方法。
【請求項５２】
フレキシブルなサブフレームが、信号受信におけるタイミング変動に対する防御を提供するためのタイミングギャップを含み、前記タイミングギャップが、選択されたサイクリックプレフィックスのサイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出される、請求項51記載の方法。
【請求項５３】
伝送する工程の前に、フレキシブルなサブフレームを含む無線フレームを形成する工程をさらに含む、請求項51記載の方法。
【請求項５４】
無線チャネルで伝送するための複数の時間領域データシンボルを受け取り、
前記無線チャネルのための複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択して、選択されたサイクリックプレフィックスを得、
前記選択されたサイクリックプレフィックスを前記時間領域データシンボルのそれぞれに付加して複数のOFDMフレームを得る
ためのプログラムコードを含む、通信システムのためのコンピュータ可読媒体。
【請求項５５】
OFDMフレームを無線チャネルで伝送する前に前記OFDMフレームをフレキシブルなサブフレームに付加するためのプログラムコードをさらに含む、請求項54記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５６】
OFDMフレームのサブセットから形成される複数の可変サイズのサブフレームを提供し、
無線チャネルを介して前記可変サイズのサブフレームのサブセットを伝送するための複数の無線フレームを提供し、
信号受信におけるタイミング変動に対する防御を提供するための、前記可変サイズのサブフレームの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップを、選択されたサイクリックプレフィックスのサイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出する
ためのプログラムコードをさらに含む、請求項55記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５７】
伝送する前にフレキシブルなサブフレームを含む無線フレームを形成するためのプログラムコードをさらに含む、請求項55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】
関連出願の相互参照
本願は、2007年10月17日出願の米国特許仮出願第60/980,760号、2008年1月11日出願の米国特許仮出願第61/020,690号、および2008年2月27日出願の米国特許仮出願第61/032,032号の優先権を主張し、それらの内容全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、一般的にデジタル通信に関し、さらに詳しくは直交周波数分割多重（OFDM）および直交周波数分割多元接続（OFDMA）システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
発明の背景
インターネット、テレビ、フォトシェアリング、および音楽ファイルのダウンロードのような、多種多様なサービスを提供する移動高速通信システムがますます必要とされている。そのようなサービスを提供するために、移動高速通信システムは、環境によって生じる多種多様な難しい動作条件を克服することができなければならない。これらの動作条件の中にマルチパス信号、シンボル間干渉（ISI）、およびチャネル間干渉（ICI）がある。移動高速通信システムにおいて、マルチパスは、無線信号が2つ以上の経路によって受信アンテナに到達することから生じる干渉である。マルチパスの原因は大気ダクト、電離層反射、および屈折、ならびに山および建物のような地物からの反射を含む。電気通信において、ISIは、1シンボルが後続シンボルと干渉する信号の歪みの1形態である。ICIは、相互に干渉することのある隣接するチャネルでの信号の伝送によって生じる信号のひずみの1形態である。
【０００４】
図1は、移動無線チャネル動作環境100を示す。移動無線チャネル動作環境100は、基地局（BS）102、移動局（MS）104、種々の障害物106/108/110、および地理的領域101を覆う1群の概念的な六角形セル126/130/132/134/136/138/140を含み得る。各セル126/130/132/134/136/138/140は、その割り当てられた帯域幅で動作してその意図するユーザに適切な無線カバレッジを提供する基地局を含み得る。例えば基地局102は、割り当てられたチャネル伝送帯域幅で動作して、移動局104に適切なカバレッジを提供できる。基地局102および移動局104は、ダウンリンク無線フレーム118およびアップリンク無線フレーム124それぞれを介して通信できる。各無線フレーム118/124はさらに、データシンボル122/128を含むサブフレーム120/126に分割され得る。この移動無線チャネル動作環境100では、基地局102から伝送される信号は、上述した動作条件に影響され得る。例えばマルチパス信号成分112は、自然物および/または人工物106/108/110による伝送信号の反射、散乱、および回折の結果として発生し得る。受信アンテナ114に、異なる遅延、減衰、および位相を持つ多数の信号が、多くの異なる方向から到着し得る。一般的に、最初に受信するマルチパス成分116（典型的には見通し成分）の到着の瞬間と、最後に受信するマルチパス成分（マルチパス信号成分112のいずれかである可能性がある）との間の時間差を、遅延拡散という。種々の遅延、減衰、および位相を持つ信号の組み合わせは、受信信号にISIおよびICIのような歪みを形成することがある。歪みは受信および受信信号の有用な情報への変換を複雑にし得る。例えば遅延拡散は、無線フレーム124に含まれる有用な情報（データシンボル）にISIを生じ得る。
【０００５】
直交周波数分割多重（OFDM）は、遅延拡散および多くの他の難しい動作条件を緩和することのできる高速通信のために開発されている1つの技術である。OFDMは、割り当てられた無線通信チャネルを均等な帯域幅の複数の直交サブチャネルに分割する。各サブチャネルは、最適な帯域幅効率のために均等かつ最小限の間隔をおいた周波数を持つ、固有のサブキャリア信号群によって変調される。サブキャリア信号群は直交するように選択される。すなわち、サブキャリアの任意の2つの内積は零になる。このように、システムに割り当てられた帯域幅全体が直交サブキャリアに分割される。
【０００６】
直交周波数分割多元接続（OFDMA）はOFDMのマルチユーザバージョンである。基地局102のような通信装置の場合、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装置に割り当てることによって達成される。加入者装置は、基地局102が通信している相手の移動局104であり得る。
【０００７】
サブキャリアを形成するために逆高速フーリエ変換（IFFT）がしばしば使用され、直交サブキャリアの数は、使用すべき高速フーリエ変換（FFT）サイズ（NFFT）を決定する。IFFTの周波数領域の情報シンボル（例えばデータシンボル）は、直交サブキャリアの時間領域変調に変換される。直交サブキャリアの変調は、期間Tuを持つ時間領域の情報シンボルを形成する。期間Tuを一般的にOFDM有効シンボル期間という。サブキャリアを直交に維持するために、直交サブキャリア間の間隔Δfは1／Tuとなるように選択され、かつ逆にOFDMシンボル期間Tuは1／Δfとなる。利用可能な直交サブキャリアの数NC（NFFT以下の整数）は、チャネル伝送帯域幅（BW）をサブキャリア間隔で割った値BW／ΔfまたはBW*Tuである。
【０００８】
図2は、4つのサブキャリアによるOFDM/OFDMAマルチキャリア伝送の原理を示す。マルチキャリア伝送の原理は、シリアル-パラレル変換器によってシリアル高速データストリーム202を複数のパラレル低速サブストリーム204に変換することである。各パラレルサブストリームはNc個の直交サブキャリア206の1つに変調される。ここでNCは、例えば128以上とすることのできる整数である。NC個のサブストリームは、NC個のサブキャリア206上の信号間の直交性を達成するために、間隔ΔfのNC個のサブキャリア206上に変調される。結果的に得られるNC個のパラレル変調データシンボル210をOFDMシンボルという。各サブキャリア206上のシンボルレートは初期シリアルデータ202のシンボルレートよりずっと低いので、OFDMシンボルはタイミングにあまり敏感ではない。したがって、チャネルに対して遅延拡散によって生じるシンボルの重なり（すなわちISI）の影響が低下する。
【０００９】
図3は、OFDM/OFDMAシンボル間のISIを示す。図3に示す通り、OFDM/OFDMAシンボルS1〜S3は、基地局（BS）102から移動局（MS）104へダウンリンク無線サブフレーム118のサブフレーム120で伝送することができる（図1）。マルチパス成分112（図1）がシンボルS1〜S3の遅延拡散302を引き起こし得る。遅延拡散はOFDM/OFDMAシンボルS1〜S3を相互に重ね合わさせるので、OFDM/OFDMAシンボルS1〜S2間およびS2〜S3間にISI304が発生する。ISIが十分に大きい場合、信号受信は中断し得る。
【００１０】
OFDM/OFDMAシステムをマルチパス信号に対してより頑強にするために、サイクリックプレフィックスと呼ばれる拡張部が情報シンボルに形成される。サイクリックプレフィックス402は一般的に図4に示すように隣接するOFDM/OFDMAシンボル間に挿入される。サイクリックプレフィックス402は典型的には各OFDM/OFDMAシンボルの先頭に付加され、後述の通り、無線チャネルによって導入される遅延拡散を補償するために使用される。サイクリックプレフィックス402はまた、送信器でしばしば使用されるパルス整形フィルタのような他の遅延拡散発生源も補償することができる。ISIおよびICIの影響を著しく軽減または回避することによって、サイクリックプレフィックス402は、サブキャリア206上のOFDM/OFDMA信号間の直交性を維持することにも役立つ（図2）。サイクリックプレフィックス402は期間TGを有し、それを有効シンボル期間Tuに追加することができる。したがって、全OFDM/OFDMAシンボル期間TSYMはTu+TGとすることができる。この例では、OFDM/OFDMAシンボルを伝送するために、TSYM=Tu+TGの全OFDM/OFDMAシンボル期間が使用され得るが、ユーザのデータシンボル伝送には有効シンボル期間Tu（図2）だけが利用可能であり得る。
【００１１】
上述の通り、サイクリックプレフィックス402は各OFDM/OFDMAシンボルの巡回拡張部であり、それはOFDM/OFDMAシンボルの期間を拡張することによって得られる。図5は例示的なサイクリックプレフィックスを示す。図5において、正弦曲線504はオリジナルシヌソイドに対応し、シヌソイドの1周期は期間3.2μs（すなわち20MHzのサンプリングレートで64サンプル）である。この例の場合、サブキャリア周波数は312.5KHzである。16サンプル（0.8μs）のサイクリックプレフィックス502は、依然として周波数312.5KHzのオリジナルシヌソイドを有するオリジナルサブキャリア504の先頭に付加される。シヌソイドはこれで期間4.0μsとなり、受信器はより大きいウィンドウ（4.0μs）からサブキャリア504の1周期（3.2μs）を選択することが可能になる。このように、サイクリックプレフィックス502は緩衝領域としての役割を果たす。移動局104（図1）の受信器は、OFDM/OFDMAシンボル（例えばS1〜S3（図3））のサンプルを選択するときに、前のシンボルによって損傷したサンプルをサイクリックプレフィックス502/402から除外することができる。サイクリックプレフィックス502/402の期間は、帯域幅効率（すなわちビット/Hz）を高めるように最適化すべきである。
【００１２】
電気通信において、フレームとは、デジタル伝送のための通信プロトコルによって符号化されたデータの固定長または可変長パケットである。フレーム構造とは、通信チャネルを伝送のためのフレーム（例えば図1の118/124）またはサブフレーム（例えば図1の120/126）に分割するやり方である。OFDMまたはOFDMAシステムのフレーム構造は通信システムの性能の決定に寄与する。通信システムでは、フレームにおけるサイクリックプレフィックスのサイズおよびタイミングは、フレーム構造によって規定される。
【００１３】
ワイマックス（Wireless Interoperability for Microwave Access）（WiMAX）のような既存のOFDM/OFDMAシステムでは、サイクリックプレフィックスが設定可能であるが、それはシステムが配備されるときに固定される。サイクリックプレフィックスは再設定することができないため、これは帯域幅を効率的に利用するためのシステムの構成を制限する。さらに、既存のフレーム構造では、様々な通信利用シナリオのためにサイクリックプレフィックス期間を基地局に変更または再構成させる機構が無い。例えばチャネルの通信が、過酷なマルチパスの影響（すなわち大きい遅延拡散）を受ける場合、より長いサイクリックプレフィックスを使用して、ISIおよびICIを排除することができる。マルチパスの問題が少なく、あまり過酷ではないチャネル状態では、短いサイクリックプレフィックスを使用して、オーバヘッドおよび送信電力を低減することができる。したがって、サイクリックプレフィックスをより効率的に使用する、高性能OFDMおよびOFDMAシステムのためのフレーム構造を提供するシステムおよび方法が必要とされている。
【発明の概要】
【００１４】
通信システムのためのOFDM/OFDMAフレーム構造技術を開示する。OFDM/OFDMAフレーム構造技術は、OFDM/OFDMA帯域幅を効果的に利用するように動作可能な、効率的な遷移ギャップ期間と効率的なサイズのサイクリックプレフィックスとを持つ可変長サブフレーム構造を含む。さらにフレーム構造は、多数のワイヤレス通信システムとの互換性をもたらす。アップリンクフレーム構造およびダウンリンクフレーム構造を提供する。
【００１５】
第1の態様はOFDM/OFDMA通信システムを含む。OFDM/OFDMA通信システムは複数の無線周波数（RF）チャネルを含み、これらのRFチャネルは異なる帯域幅を含む。システムはまた、複数のOFDMサブキャリアを提供するための送信器をも含む。OFDMサブキャリアは、RFチャネルのいずれかを利用するためにOFDMサブキャリアの数がスケーラブルであるように選択された、固定サブキャリア間隔を含む。1つの態様では、通信システムの全てのRFチャネルの帯域幅をサブキャリア間隔によって均等に分割することができる。
【００１６】
加えてシステムは、送信器に連結されて、RFチャネルに対して動作可能な複数の可変長サイクリックプレフィックスを含むフレキシブルな無線フレーム構造を提供するように動作可能であるプロセッサを、さらに含むことができる。
【００１７】
第2の態様は通信システムを含む。通信システムは、可変サイクリックプレフィックス期間を支援する少なくとも1つの基地局を含む。可変サイクリックプレフィックス期間は、少なくとも1つの基地局のセルカバレッジエリアに基づいて選択される。システムはまた、可変サイズのサイクリックプレフィックス期間を利用するフレキシブルな無線フレーム構造を提供するためのプロセッサをも含む。フレキシブルな無線フレーム構造は、データを移動局に伝送するために少なくとも1つの基地局によって使用される。プロセッサはまた、サブフレームの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップを算出するためにも動作可能であってよく、タイミングギャップは、可変サイクリックプレフィックス期間に部分的に基づいて算出される。
【００１８】
第3の態様は、ワイヤレスネットワークにおいてRFチャネルで通信するためのOFDM/OFDMA無線フレーム構造を含む。無線フレーム構造は、それぞれが可変サイクリックプレフィックス期間および少なくとも1つのOFDMデータシンボルを含む、複数のOFDMシンボルを含む。フレーム構造はまた、OFDMシンボルのサブセットから形成された複数の可変サイズのサブフレーム、およびRFチャネルを介して可変サブフレームのサブセットを伝送するための複数の無線フレームをも含む。フレーム構造はさらに、信号受信におけるタイミング変動に対する保護を提供するための、無線フレームと関連付けられた複数のタイミングギャップを含む。タイミングギャップは、可変サイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出される。
【００１９】
第4の態様は通信システムを含む。通信システムは複数のRFチャネルを含み、RFチャネルのサブセットは異なるチャネル帯域幅を有する。システムはまた、複数の周波数領域データシンボルを複数の時間領域データシンボルにそれぞれ変換するために動作可能な逆高速フーリエ変換（IFFT）モジュールをも含む。システムはさらに、複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択して、選択されたサイクリックプレフィックスを得るために動作可能なサイクリックプレフィックス選択器を含む。システムはまた、選択されたサイクリックプレフィックスを時間領域データシンボルのそれぞれに付加して複数のOFDMフレームを得るために動作可能なサイクリックプレフィックス付加モジュールをも含む。
【００２０】
システムはまた、OFDMフレームのサブセットから形成された複数の可変サイズのサブフレームを提供するために動作可能なプロセッサをも含み得る。プロセッサはまた、RFチャネルの少なくとも1つを介して可変サイズのサブフレームのサブセットを伝送するための複数の無線フレームを提供するためにも動作可能である。プロセッサはさらに、信号受信におけるタイミング変動に対する保護を提供するための、可変サイズのサブフレームの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップを算出するために動作可能である。タイミングギャップは、選択されたサイクリックプレフィックスのサイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出される。
【００２１】
第5の態様は通信システムで通信するための方法を含む。方法は、無線チャネルで伝送するための時間領域データシンボルを受け取る工程、および複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択して、選択されたサイクリックプレフィックスを得る工程を含む。方法はまた、選択されたサイクリックプレフィックスを時間領域データシンボルのそれぞれに付加して複数のOFDMフレームを得る行程をも含む。
【００２２】
第6の態様は通信システムのためのコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、無線チャネルで伝送するための時間領域データシンボルを受け取るためのプログラムコードを含む。プログラムコードはまた、無線チャネルのための複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択して、選択されたサイクリックプレフィックスをも得る。プログラムコードはまた、選択されたサイクリックプレフィックスを時間領域データシンボルのそれぞれに付加して、複数のOFDMフレームをも得る。
【００２３】
コンピュータ可読媒体はさらに、OFDMフレームを無線チャネルで伝送する前に、OFDMフレームをフレキシブルなサブフレームに付加するためのプログラムコードを含み得る。プログラムコードはまた、OFDMフレームのサブセットから形成された複数の可変サイズのサブフレームをも提供し、かつ無線チャネルを介して可変サイズのサブフレームのサブセットを伝送するための複数の無線フレームを提供し得る。プログラムコードはまた、信号受信におけるタイミング変動に対する保護を提供するための、可変サイズのサブフレームの少なくとも1つと関連付けられた複数のタイミングギャップも算出し得る。タイミングギャップは、選択されたサイクリックプレフィックスのサイクリックプレフィックス期間に少なくとも部分的に基づいて算出される。
【００２４】
本開示のさらなる特徴および利点のみならず、本開示の種々の態様の構造および動作についても、添付の図面に関連して以下で詳細に説明する。
【００２５】
本開示を、図を参照しながら、1つまたは複数の種々の態様に従って以下で詳述する。図面は、単なる例証のために提示するものであって、本開示の例示的な態様を描くだけである。これらの図面は本開示についての読者の理解を容易にするために提供されており、本開示の外延、範囲、または利用可能性を制限するとみなすべきではない。図を明瞭かつ簡素にするために、これらの図面は必ずしも一定の縮尺ではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】OFDM/OFDMA移動無線チャネル動作環境の図解である。
【図２】4つのサブキャリアによるOFDM/OFDMAマルチキャリア伝送の原理の図解である。
【図３】ISIのため歪められた例示的なOFDM/OFDMAシンボルの図解である。
【図４】時間領域でサイクリックプレフィックスが挿入された例示的なOFDM/OFDMAシンボルの図解である。
【図５】周波数領域におけるOFDM/OFDMAシンボルの例示的なサイクリックプレフィックス拡張部の図解である。
【図６】本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAの例示的な通信システムの図解である。
【図７】本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAデジタルトランシーバの図解である。
【図８】周波数領域における例示的なOFDM/OFDMA信号定義の図解である。
【図９】時間領域における例示的なOFDM/OFDMAシンボル構造の図解である。
【図１０】本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAサブフレーム構造の図解である。
【図１１】本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAアップリンクおよびダウンリンク無線フレーム構造の図解である。
【図１２】本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAアップリンクおよびダウンリンクサブフレーム構造の図解である。
【図１３】本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAオプショナル無線フレーム構造の図解である。
【図１４】本発明の態様に係るn×1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図１５】本発明の態様に係るn×3.5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図１６】本発明の態様に係る0.5、0.675、1、1.5、2、および2.5msのサブフレームのn×1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図１７】本発明の態様に係るn×3.5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図１８】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf=12.5KHzのn×1.25MHz帯域幅シリーズの0.5msサブフレームの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図１９】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf=12.5KHzのn×1.25MHz帯域幅シリーズの0.675msサブフレームの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２０】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf=12.5KHzのn×1.25MHz帯域幅シリーズの1.0msサブフレームの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２１】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf=12.5KHzのn×1.25MHz帯域幅シリーズの1.5msサブフレームの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２２】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf≒12.5KHzのn×1.25MHz帯域幅シリーズの2msサブフレームの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２３】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf≒12.5KHzのn×1.25MHz帯域幅シリーズの2.5msサブフレームの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２４】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf≒10.94KHzの5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２５】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf≒12.5KHzの5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２６】本発明の態様に係るサブキャリア周波数間隔Δf≒25KHzの5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な図表である。
【図２７】本発明の態様に係る可変サイクリックプレフィックスを持つフレーム構造を形成するためのOFDM/OFDMAプロセスを示すフローチャートの例証である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
例示的な態様の詳細な説明
以下の説明は、当業者が本発明を実施し使用することを可能にするために提示する。特定の装置、技術、および用途の説明は単なる例として提供するものである。本明細書に記載する例の種々の変形が当業者には容易に明らかになる。また本明細書に記載する一般原則は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の例および応用にも適用される。したがって、本発明を本明細書に記載しかつ図示する例に限定する意図はなく、本発明の範囲は特許請求の範囲の記載に従って定められる。
【００２８】
本開示は、通信システムのOFDM/OFDMAフレーム構造技術のためのシステムおよび方法に向けられる。本発明の態様を本明細書では、1つの実践的適用の文脈で、すなわち基地局と複数の移動装置との間の通信の文脈で説明する。この文脈で、例示的なシステムは、基地局と複数の移動装置との間のデータ通信を提供するために適用可能である。しかし、開示の態様はそのような基地局および移動装置の通信用途に限定されず、本明細書に記載する方法は、移動体間通信またはワイヤレスローカルループ通信のような他の分野でも利用することができる。本明細書の説明を読んだ後、当業者には理解される通り、これらは単なる例であって、本発明はこれらの例に係る動作に限定されない。
【００２９】
以下の追加的詳細で説明する通り、OFDM/OFDMAフレーム構造は、OFDM/OFDMA帯域幅を効果的に利用するように動作可能な、効率的なサイズのサイクリックプレフィックスを持つ可変長サブフレーム構造を含む。フレーム構造は多数のワイヤレス通信システムとの互換性を提供する。
【００３０】
図6は、本発明に係るOFDM/OFDMA伝送を送受信するための例示的なワイヤレス通信システム600を示す。システム600は、本明細書で詳述する必要の無い公知または従来の動作特徴を支援するように構成されたコンポーネントおよび要素を含む。例示的な態様では、システム600は、ワイヤレス通信環境100（図1）のようなワイヤレス通信環境で、OFDM/OFDMAデータシンボルを送受信するために使用することができる。システム600は一般的に、基地局トランシーバモジュール602、基地局アンテナ606、移動局トランシーバモジュール608、移動局アンテナ612、基地局プロセッサモジュール616、基地局メモリモジュール618、移動局メモリモジュール620、移動局プロセッサモジュール622、およびネットワーク通信モジュール626を含む。
【００３１】
システム600は、図6に示すモジュール以外に任意の数のモジュールを含むことができる。さらに、システム600のこれらおよび他の要素は、データ通信バス（例えば628、630）または任意の適切な相互接続配列を用いて共に相互接続することができる。そのような相互接続は、ワイヤレスシステム600の種々の要素間の通信を容易にする。本明細書に開示する態様に関連して記載する種々の例証的ブロック、モジュール、回路、および処理論理がハードウェア、コンピュータ可読ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の実用的な組み合わせとして実装することができることを、当業者は理解すると考えられる。ハードウェア、ファームウェア、およびソフトウェアのこの相互交換可能性および互換性を明瞭に説明するために、種々の例証的コンポーネント、ブロック、モジュール、回路、および工程は一般的にそれらの機能性に関して記載される。そのような機能性がハードウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとして実装されるかどうかは、特定の用途およびシステム全体に課せられる設計上の制約によって決まる。本明細書に記載する概念に精通する者は、そのような機能性を特定の各用途に適したやり方で実装することができるが、そのような実装の決定は、本発明の範囲からの逸脱をもたらすものと解釈すべきではない。
【００３２】
例示的なOFDM/OFDMAシステム600では、基地局トランシーバ602および移動局トランシーバ608はそれぞれ、送信器モジュールおよび受信器モジュール（図6には図示せず）を含む。送信器および受信器モジュールの動作については、図7の考察の文脈でさらに詳細に説明する。この例の場合、送信器および受信器モジュールは共用アンテナに結合されて、時分割複信（TDD）システムを形成する。基地局トランシーバ602は基地局アンテナ606に結合され、移動局トランシーバ608は基地局アンテナ612に結合される。単純な時分割複信（TDD）システムでは、1つのアンテナが必要になるだけであるが、より精巧なシステムには複数のおよび/またはより複雑なアンテナ構成が設けられ得る。加えて、この図には示されていないが、ある送信器が2つ以上の受信器に伝送することもあり、多数の送信器が同一受信器に伝送することもあることを、当業者は認識すると考えられる。TDDシステムでは、送信から受信へおよびその逆の遷移に対して防護するためのガードバンドとして、送受信タイミングギャップが存在する。例えば送信タイミングギャップ（TTG）は、ダウンリンク送信期間TTG（DL）をアップリンク送信期間TTG（UL）から分離するように設計される。ダウンリンクTTG（DL）は、ダウンリンク伝送の信号受信におけるタイミング変動に対する保護を提供する。タイミングギャップのTTG（DL）部分は、伝搬遅延のためにダウンリンク無線信号がアップリンク信号と衝突するのを防止するためにも使用される。タイミングギャップのTTG（UL）部分は、全てのアップリンク信号が基地局（BS）受信器で同期するように、アップリンク無線信号の伝搬遅延を相殺するために使用される。TTG（DL）はTDDシステムがダウンリンクからアップリンクに遷移するのに十分な時間を与えることができる。同様に、アップリンクのためのTTGつまりTTG（UL）は、TDDシステムがアップリンクからダウンリンクに遷移するのに十分な時間を与えることができる。本発明の態様によると、図14の考察の文脈でさらに詳細に説明する通り、TTG（DL）およびTTG（UL）は、サイクリックプレフィックス期間に基づいて算出することができる。
【００３３】
図6に示すOFDM/OFDMAシステムの特定の例では、「アップリンク」トランシーバ608は、アップリンク受信器とアンテナを共用するOFDM/OFDMA送信器を含む。二重化スイッチは時間二重化方式で、アップリンク送信器または受信器を交互にアップリンクアンテナに結合する。同様に「ダウンリンク」トランシーバは、ダウンリンクアンテナをダウンリンク送信器と共用するOFDM/OFDMA受信器を含む。ダウンリンク二重化スイッチは時間二重化方式で、ダウンリンク送信器または受信器を交互にダウンリンクアンテナに結合する。2つのトランシーバ602/608の動作は、ダウンリンクOFDM/OFDMA送信器がダウンリンクアンテナ606に結合されるのと同時に、ワイヤレス伝送リンク614による伝送の受信のためにアップリンクOFDM/OFDMA受信器がアップリンクアンテナ612に結合されるように、時間的に調整される。双方向の切り替えの間の最小限のガード時間だけで、ほぼ時間同期が達成されることが好ましい。
【００３４】
多くのOFDM/OFDMAシステムは両方向にOFDM/OFDMA技術を使用するが、本発明の態様は、1方向のみにOFDM/OFDMA技術を使用して反対方向には代替の伝送技術を（または無線封止をさえ）用いるシステムに適用可能であることを、当業者は認識すると考えられる。さらにOFDM/OFDMAトランシーバモジュール602/608は、これに限定されないが、周波数分割複信（FDD）通信技術のような他の通信技術を利用することができることを、当業者は理解するはずである。
【００３５】
移動局トランシーバ608および基地局トランシーバ602は、ワイヤレスデータ通信リンク614を介して通信するように構成される。移動局トランシーバ608および基地局トランシーバ602は、特定のワイヤレス通信プロトコルおよび変調スキームを支援することのできる、適切に構成されたRFアンテナ配列606/612と協働する。例示的な態様では、移動局トランシーバ608および基地局トランシーバ602は、第3世代パートナーシッププロジェクトロングタームエボリューション（Third Generation Partnership Project Long Term Evolution）（3GPP LTE）、第3世代パートナーシッププロジェクト2ウルトラモバイルブロードバンド（Third Generation Partnership Project 2 Ultra Mobile Broadband）（3Gpp2 UMB）、時分割同期符号分割多元接続（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）（TD-SCDMA）、およびワイマックス（Wireless Interoperability for Microwave Access）（WiMAX）等のような工業規格を支援するように構成される。移動局トランシーバ608および基地局トランシーバ602は、IEEE802.16の将来の変形物、例えば802.16e、802.16m等を含め、代替または追加ワイヤレスデータ通信プロトコルを支援するように構成され得る。例示的な態様では、移動局トランシーバ608は携帯電話のようなユーザ装置で使用することができる。または、移動局トランシーバ608はブラックベリー装置、パームトレオ、MP3プレーヤ、または他の同様の携帯装置のようなパーソナルデジタルアシスタント（PDA）で使用され得る。一部の態様では、移動局トランシーバ608は、ワイヤレスノートブックコンピュータ、ワイヤレスパームトップコンピュータ、または他のモバイルコンピュータ装置のようなパーソナルワイヤレスコンピュータであり得る。さらなる態様では、本発明は移動局のみならず、基地局でも実装することができる。移動局の送信器は可変長サイクリックプレフィックスを付加し、それに従ってタイミングギャップの変化を理解することができる。しかし、現在の意図する実施では、移動局の可変長サイクリックプレフィックスの動的構成は基地局によって設定される。移動局は好適なサイクリックプレフィックスについて基地局と折り合いをつけることができる。基地局はそれを、好適なサイクリックプレフィックスで伝送するように特定のアップリンクサブフレームに割り当てることができる。
【００３６】
プロセッサモジュール616/622は、本明細書に記載する機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、連想メモリ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、任意の適切なプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせにより実装または実現することができる。このように、プロセッサはマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械等として実現することができる。プロセッサはまた、コンピューティング装置の組み合わせとして、例えばデジタル信号プロセッサおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサコアを結合した1つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装することもできる。プロセッサモジュール616/622は、OFDM/OFDMAシステム600の動作と関連付けられる機能、技術、および処理タスクを実行するように構成された処理論理を含む。特に、処理論理は本明細書に記載するOFDM/OFDMAフレーム構造パラメータを支援するように構成される。例えばプロセッサモジュール616/612は、以下で説明するようにサイクリックプレフィックス期間およびタイミング遷移（TDD（UL）およびTDD（DL））を算出して、フレキシブルなサイズのフレーム構造を提供するように適切に構成され得る。例えばフレームは1つまたは複数のサブフレームから構成することができ、各サブフレームは1つまたは複数のシンボルおよびタイミングギャップから構成される。タイミングギャップとはTTG（DL）、TTG（UL）、またはRTGのようなアイドル送信期間である。この新しい定義に基づき、ギャップ期間TTGおよびRTGはサブフレームに含まれるようになった。フレームおよびサブフレーム（LTEでは「スロット」としても知られる）のこの定義方法はフレームの設計を大幅に簡素化し、様々なサブフレーム設計に対してそれをよりフレキシブルにする。新たに定義されたサブフレームは、その期間および境界内に自蔵されるようになった。異なるサイクリックプレフィックスを持つサブフレームが、同一システムおよび同一展開で共存することができる。上述の通り、一部の態様では、処理論理は基地局に常駐でき、かつ/または基地局トランシーバ602と通信するネットワークアーキテクチャの一部であり得る。
【００３７】
さらに、本明細書に開示する態様に関連して説明する方法またはアルゴリズムの工程は、ハードウェア、ファームウェア、プロセッサモジュール616/622によって実行されるソフトウェアモジュール、またはそれらの任意の実用的な組み合わせで直接具現化することができる。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当技術分野で公知の任意の他の形の記憶媒体として実現することのできるメモリモジュール618/620に常駐することができる。これに関して、メモリモジュール618/620は、プロセッサモジュール616/620がメモリモジュール618/620から情報を読み出しかつそこに情報を書き込むことができるように、プロセッサモジュール618/622にそれぞれ連結することができる。例として、プロセッサモジュール616、およびメモリモジュール618、プロセッサモジュール622、およびメモリモジュール620は、それらのそれぞれのASICに常駐することができる。メモリモジュール618/620はまたプロセッサモジュール616/620に組み込むこともできる。ある態様では、メモリモジュール618/620は、プロセッサモジュール616/622によって実行すべき命令の実行中に、一時的変数または他の中間情報を格納するためのキャッシュメモリを含み得る。メモリモジュール618/620はまた、プロセッサモジュール616/620によって実行すべき命令を格納するための不揮発性メモリをも含み得る。
【００３８】
メモリモジュール618/620は、本発明の例示的な態様に係るフレーム構造データベース（図示せず）を含み得る。フレーム構造パラメータデータベースは、後述するようにシステム600の機能性を支援するために必要に応じてデータを格納、維持、および提供するように構成することができる。さらに、フレーム構造データベースは、プロセッサ616/622に連結されたローカルデータベースであり得るか、あるいはリモートデータベース、例えば中央ネットワークデータベース等であり得る。フレーム構造データベースは後述の通り、これに限定されないが、フレーム構造パラメータを維持するように構成され得る。このようにして、フレーム構造データベースは、フレーム構造パラメータを格納する目的のために参照テーブルを含み得る。
【００３９】
ネットワーク通信モジュール626は一般的に、基地局トランシーバ602と、基地局トランシーバ602に接続されたネットワークコンポーネントとの間の双方向通信を可能にする、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、処理論理、および/またはシステム600の他のコンポーネントを表す。例えばネットワーク通信モジュール626は、インターネットまたはWiMAXトラフィックを支援するように構成することができる。典型的な展開では、これに限定されないが、ネットワーク通信モジュール626が、基地局トランシーバ602が従来のイーサネット（Ethernet）ベースのコンピュータネットワークと通信することができるように、802.3イーサネットインタフェースを提供する。このようにして、ネットワーク通信モジュール626はコンピュータネットワーク（例えば移動交換局（MSC））に接続するための物理インタフェースを含み得る。
【００４０】
図7は、本発明の例示的な態様に従って構成することのできる例示的なOFDM/OFDMAトランシーバシステム700（例えば図6のトランシーバ602または608）のブロック図である。図7は、OFDM/OFDMAチャネル伝送帯域幅を効果的に利用するように動作可能なOFDM/OFDMAフレーム構造に、効率的なサイズのサイクリックプレフィックスを付加するための方法を表す。システム700は、公知または従来の動作特徴を支援するように構成された追加のコンポーネントおよび要素を含み得ることが理解される。簡潔を期すため、チャネル符号化/復号化、相関技術、拡散/逆拡散、パルス整形、無線周波数（RF）技術、および他の機能的局面に関連する従来の技術およびコンポーネント、ならびにシステム700の個々の動作コンポーネントについて、本明細書では詳述しない。OFDM/OFDMAシステム700は、IFFT/FFT技術を用いてインフラ装置との間でデータをワイヤレスでデジタル送受信する。FFTおよびIFFTの代わりに、それぞれ離散フーリエ変換（DFT）および逆離散フーリエ変換（IDFT）を使用することができる。
【００４１】
OFDM/OFDMAデジタルトランシーバシステム700は、送信器701および受信器703を含む。送信器701はさらにシリアル-パラレル変換器702、OFDM/OFDMAモジュール704、およびデジタル-アナログ変換器（D/A）モジュール712を含む。OFDM/OFDMAモジュール704はIDFT/IFFTモジュール706、パラレル-シリアル変換器708、およびサイクリックプレフィックス選択器709に連結されたサイクリックプレフィックス付加モジュール710を含む。受信器703はアナログ-デジタル変換器（A/D）モジュール716、逆OFDM/OFDMA受信器モジュール718、およびパラレル-シリアル変換器726を含む。逆OFDM/OFDMA受信器モジュール718はサイクリックプレフィックス除去モジュール720、シリアル-パラレル変換器722、およびDFT/FFTモジュール724を含む。この例では、送信器701および受信器703は、マルチパス伝搬チャネル714または他のチャネル（例えば図6の614）を介してデータおよび他の通信信号を送受信することができる。
【００４２】
送信器701において、NC個のソースデータシンボルDnのシリアルストリーム（図2のシリアルデータシンボル202に相当する）は、シリアル-パラレル変換器702によってNC個のパラレルデータシンボル（図2のパラレルデータシンボル210に相当する）に変換される。ソースデータシンボルDnは、例えば、ソースおよびチャネル符号化、インタリーブ、およびシンボルマッピングの後に、オリジナルデータソース（例えばテキストメッセージ）から得ることができる。シリアル-パラレル変換702後に、NC個のシリアルデータシンボルのソースデータシンボル期間Tdから、結果的にOFDM/OFDMAシンボル期間Tu=NC*Tdが得られる。
【００４３】
パラレルデータシンボルは次いで、IDFT/IFFTモジュール706を介してNC個の異なるサブキャリア（図2の206）に変調される。上で説明した通り、OFDMシステムはNC個のパラレルデータサブストリームをNC個のサブキャリア（図2の206）上に変調する。NC個のサブキャリアは、NC個のサブキャリア上の信号間の直交性を達成するために、Δf=1／Tuの周波数間隔を有する。NC個のパラレル変調信号はOFDMシンボル（図2の210）を形成する。伝送媒体およびネットワーク帯域幅に応じて、システム700は、以下でさらに詳しく説明する通り、例えば64から4096個のサブキャリアを使用することができる。
【００４４】
次いでサイクリックプレフィックス付加モジュール710を使用して、パラレル-シリアル変換器708の出力にサイクリックプレフィックスが付加される。ISIの影響を完全に回避または著しく低減するために、期間TGのサイクリックプレフィックスを隣接OFDM/OFDMAシンボル（図4の402）間に挿入することができる。OFDM/OFDMA帯域幅を効果的に利用するようにサイクリックプレフィックスを効率的なサイズにするために、サイクリックプレフィックス期間パラメータTGは種々の値に設定することができる。上で説明した通り、サイクリックプレフィックスは、本発明の1つの態様に従ってOFDMシンボルの期間をTSYM=Tu+TGに拡張することによって得られる各OFDMシンボルの巡回拡張部である。
【００４５】
例えば本発明の態様では、サイクリックプレフィックス値はRFチャネルの状態に基づいて選択される。このように、サイクリックプレフィックスはシステムが展開されている場合でも設定可能であり、それにより帯域幅の効率的な使用が可能である。したがって、通信システムはネットワークの基地局のために種々の効果的なサイクリックプレフィックス長を選択することができ、かつネットワーク内の異なる基地局に対し異なるサイクリックプレフィックス長を支援することができる。さらに通信システムは、同一基地局の異なるダウンリンクおよび/またはアップリンクサブフレームにおいて、異なるサイクリックプレフィックス長を支援することができる。可変サイクリックプレフィックス長は、基地局が様々な通信利用シナリオに対してサイクリックプレフィックス期間を変更または設定し、それによってシステムの帯域幅効率（ビット/Hz）を高めることを可能にする。例えば過酷なマルチパス（すなわちより長い遅延拡散）のあるチャネルで通信が行われる場合、より長いサイクリックプレフィックスを使用して、ISIおよびICIを排除することができる。マルチパスが少なくあまり過酷ではないチャネル状態では、短いサイクリックプレフィックスを使用して、データレート（ビット/秒）を高め、かつオーバヘッドおよび送信電力を低減することができる。
【００４６】
サイクリックプレフィックス付加モジュール710は、サイクリックプレフィックス選択器709からサイクリックプレフィックス値を受け取ることができる。サイクリックプレフィックス選択器709はプロセッサ622および/またはメモリモジュール620と通信して、サイクリックプレフィックスの値を得ることができる。例えば値は、基地局カバレッジに必要なサイクリックプレフィックス期間に相当し得る。次いでサイクリックプレフィックス選択器709は、適切なサイクリックプレフィックス値をサイクリックプレフィックス付加モジュール710に提供する。例えばサイクリックプレフィックス期間をマルチパス遅延拡散と関連付けることができる。例えば基地局電力増幅器（PA）の低い送信電力のため、フェムト基地局が展開される場合、それは小さい領域またはホットスポットをカバーするだけである。遅延拡散は非常に小さくなり、したがってこのフェムトBSおよび関連移動局は、ダウンリンクおよびアップリンクサブフレーム伝送に対し（様々な長さの選択肢の中から）小さいサイクリックプレフィックスを選択すべきである。他方、基地局電力増幅器（PA）の大きい送信電力のため、マクロ基地局が展開される場合、基地局はサービング移動局を、（基地局によって決定されるかあるいは個々の移動局によって要求される）それらの遅延拡散によって異なるグループに分類することができる。基地局はこれらの異なるグループの移動局を、適切な設定値のサイクリックプレフィックスを持つ異なるサブフレームに割り当てることができる。サイクリックプレフィックスは有効シンボル（Tu）の末尾部の単なるコピーであり、それはその場で算出され、コピーされる。サイクリックプレフィックス値は、多数のワイヤレス通信システムと互換性のあるフレーム構造を提供しながら、OFDM/OFDMA帯域幅を効果的に利用すべく、サイクリックプレフィックスを効率的なサイズにするように選択することができる。使用される特定のサイクリックプレフィックス値については、図14〜26の考察の文脈で後述する。
【００４７】
次いでサイクリックプレフィックス付加モジュール710の出力はD/A712に通され、アナログ信号を形成する。D/A712の出力は、期間TSYMを持つ信号波形X(t)を含む。信号波形X(t)はアップコンバートされ（図示せず）、RF信号はチャネル714に伝送される。
【００４８】
チャネル714の出力は、RFダウンコンバージョン（図示せず）の後、チャネルおよびRF処理からのISIを含み得る受信信号波形Y(t)である。受信信号Y(t)はアナログ-デジタル変換716に通され、その出力シーケンスYvは、レート1／Tdでサンプリングされる受信信号Y(t)である。期間Tdを持つデータシンボルDnのデータレートに適したナイキストサンプリングを確保するために、1／Tdまたはそれ以上のサンプリングレートが必要である。
【００４９】
ISIはサイクリックプレフィックス期間内に存在する可能性があるので、サイクリックプレフィックスサンプルは、DFT/FFT復調前に、サイクリックプレフィックス除去モジュール720を介して除去される。Y(t)のISIを含まない部分は、シリアル-パラレル変換器722を介してパラレルデータシンボルに変換され、DFT/FFTモジュール724によって復調され得る。DFT/FFTモジュール724の出力はシーケンスRnであり、それは任意の伝送エラーが加わったオリジナルデータシンボルDnの受信レプリカである。受信器は、チャネル推定、最大受信比合成等のような、本明細書に示さない他の技術を組み込むことができる。
【００５０】
図8は、例示的なOFDM/OFDMA信号周波数領域の定義800の図解である。以下で説明する通り、ワイヤレス通信規格との周波数互換性を確実にするために、本発明の態様に従って、OFDM/OFDMA信号周波数領域におけるサブキャリア周波数の選択を使用することができる。OFDM/OFDMA信号周波数領域の定義800は、通常のチャネル伝送帯域幅（BW）802、信号サブキャリア（NSIG）のサブセット804、信号帯域幅（BWSIG）808、DCサブキャリア（DC）810、ガードサブキャリア812、およびサンプリング周波数（FS）814を含み得る。一部のシステムでは、DCサブキャリアは定義されないこともある。
【００５１】
所与の通常のチャネル伝送帯域幅（BW）802の場合、サブキャリア804の帯域幅をチャネル伝送帯域幅BW802に一致させるように、複数のサブキャリア806の中から信号サブキャリアのサブセット804を使用することができる。信号サブキャリアのサブセット804を信号帯域幅（BWSIG）808という。複数のサブキャリア806は、データを含まないDCサブキャリア（DC）810を含み得る。使用されない信号帯域幅（BWSIG）808の外側のサブキャリアは、ガードサブキャリア812として働くことができる。ガードサブキャリア812の目的は、信号が時間領域において平坦な減衰（roll off）を持つことを可能にすることである。
【００５２】
図9は、OFDM/OFDMA信号の例示的な時間領域シンボル構造の図解である。図9は、例示的な時間領域OFDMシンボルにおけるサイクリックプレフィックスの配置を示す。時間領域シンボル構造900は、有効シンボル時間（TUまたはTIFFT）902、サイクリックプレフィックス904、ウィンドウイング期間（TWIN）908、および全シンボル時間（TSYM）910を含む。一部のシステムでは、ウィンドウイング期間は定義されなくてもよく、それは零の値を有するウィンドウイング期間すなわちTWIN=0として扱うことができる。
【００５３】
OFDM/OFDMAシステムによって伝送される1組のOFDMデータシンボルの期間を、有効シンボル時間（TUまたはTIFFT）902という。シンボル期間906の末尾部のコピーを用いて、サイクリックプレフィックス（CP）904が生成される。巡回拡張部を用いることによって、拡張されたシンボルの長さ全体のどこででも、受信器でFFTを実行するために使用されるサンプルを抽出することができる。これはマルチパス耐性のみならず、シンボル時間同期エラーに対する公差をももたらす。信号の帯域内および帯域外放出を低減すべく、サイクリックプレフィックス904の前およびシンボル時間902の末尾に、小さいウィンドウイング期間（TWIN）908を付加することができる。この例では、全シンボル時間（TSYM）910は有効シンボル時間（TuまたはTIFFT）902、サイクリックプレフィックス期間TG904、およびウィンドウイング期間（TWIN）908を含むことができる。期間TSYMの1組のOFDMデータシンボルの逆フーリエ変換（IFFT）により、OFDM/OFDMA波形が作成される。
【００５４】
上で説明した通り、ISI、ICI、およびマルチパスのような多くの干渉源は、OFDM/OFDMAシステムの性能に対し影響を及ぼし得る。さらに、フレームを規定するフレーム構造およびパラメータの選択も、OFDM/OFDMAシステムの性能を決定し得る。一般的に、干渉に対する抵抗とデータ伝送容量との間でトレードオフを行わなければならない。トレードオフは無線フレームのパラメータの選択によって決定される。例えば長いサイクリックプレフィックスはマルチパス性能を改善できるが、システムの全体的なスループットおよび全体的な周波数効率を低減させることがある。
【００５５】
図10は、本発明のある態様に係る例示的なOFDM/OFDMAサブフレーム構造の図解である。この例の場合、OFDM/OFDMAサブフレーム構造は短いサブフレーム1002、普通のサブフレーム1004、長いサブフレーム1006、および低チップレート（LCR）のオプショナルサブフレーム1008を含む。10msの無線フレームは、20個以上の短いサブフレーム1002、10個の普通のサブフレーム1004、または5つの長いサブフレーム1006に分割することができる。このように分割された10msの無線フレームの場合、短いサブフレーム1002は0.5msの期間を有し、普通のサブフレーム1004は1msの期間を有し、長いサブフレーム1006は2msの期間を有する。必ずしも10msの無線フレームを均等に分割する必要がない他の多数のサブフレームも使用することができる。この場合、ギャップが無線フレームに残る。例えば長いサブフレームは、それぞれが1.5msの期間を持つ6つの長いサブフレームを有し得る。そうすると、サブフレームの総時間は9msであり、それは無線フレームに1msのギャップを残す。低チップレートのオプショナルサブフレーム1008も使用され得る。低チップレートのサブフレーム1008は0.675msの期間を有し、10msの無線フレームは、0.55msのギャップを持つ14個以上の低チップレートのサブフレーム1008に分割され得る。これらのサブフレーム期間の選択肢は、システム600のような通信システムが、図6の文脈で上述した通り、種々の工業規格に基づく他のシステムとの干渉を低減することを可能にし得る。
【００５６】
フレーム構造は、多数のワイヤレス通信システムとの互換性をもたらす。例えば0.675msの低チップレートのサブフレーム1008の期間は、時分割同期符号分割多元接続（TD-SCDMA）OFDM/OFDMA無線フレーム構造との互換性を可能にできる。2msの長いサブフレーム1006の期間は、第3世代パートナーシッププロジェクトロングタームエボリューション（Third Generation Partnership Project Long Term Evolution）（3GPP LTE）OFDM/OFDMA無線フレーム構造等との互換性を可能にできる。
【００５７】
図11は、本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMA無線フレーム構造1100の図解である。OFDM/OFDMA無線フレーム構造1100は、5つの例示的なフレーム構造1102、1104、1106、1108、および1112を含むことができる。サブフレームは、アップリンクまたはダウンリンク伝送用に割り当てることができる。第1のフレーム構造1102は、一連の交互のアップリンク用の普通のサブフレーム（上向きの矢印によって示される）およびダウンリンク用の普通のサブフレーム（下向きの矢印によって示される）を示す。第2の例示的なフレーム構造1104は、一連の交互のアップリンク用の短いサブフレームおよびダウンリンク用の短いサブフレームを示す。これは同一のアップリンクデータレートおよびダウンリンクデータレートをもたらすことができるが、第1の例示的なフレーム構造1102とは対照的に、第2の例示的なフレーム構造1104はオーバヘッドの増加のため全体的なデータレート（ビット/秒）が低く、かつサブフレーム間の遅延のためレイテンシが低い。低いレイテンシは、時間遅延が重要であるボコーダのような一部の用途には有用である。第3の例示的なフレーム構造1106は、一連の交互のアップリンク用の普通のサブフレームおよびダウンリンク用の長いサブフレームを示す。これは、アップリンクデータレートより大きいダウンリンクデータレートをもたらすことができる。第4の例示的なフレーム構造1108は、一連の交互のアップリンク用の短いサブフレームおよびダウンリンク用の長いサブフレームを示す。これは、アップリンクデータレートよりさらに大きいダウンリンクデータレートをもたらすことができる。第5の例示的なフレーム構造1110は、一連の交互のダウンリンク用の長いサブフレームと、アップリンク用の短いサブフレームおよびダウンリンク用の短いサブフレームとを示す。これは、小さい制御コマンドが大きいウェブページのダウンロードと交互になる、インターネットダウンロードのような用途に有用である。多くの実世界の状況で、かつ特にOFDMAのような多元接続システムの場合、種々の通信装置へのアップリンクおよびダウンリンクのフレーム同期にはタイミング変動が生じ得る。
【００５８】
図12は、本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAアップリンクおよびダウンリンクフレーム構造1200の図解である。OFDM/OFDMAアップリンクおよびダウンリンクフレーム構造1200はダウンリンクサブフレーム1202、単一アップリンクサブフレーム1204、最後のアップリンクサブフレーム1206、およびアップリンクサブフレーム1208を含む。各サブフレーム1202/1204/1206/1208は複数のシンボル1210を含む。
【００５９】
ダウンリンクサブフレーム1202は、ダウンリンク（TTG（DL））1212用の送信タイミングギャップ（TTG）を有する。送受信タイミングギャップは、TDDシステムにおける送信から受信およびその逆の遷移に対して防御するためのガード期間として存在する。TTG（DL）1212は信号受信におけるタイミング変動に対する保護をもたらし、TDDシステムがダウンリンクからアップリンクに遷移するのに十分な時間を与えることができる。TTG（DL）はダウンリンクサブフレームに起因する送信/受信遷移ギャップの一部分である。
【００６０】
単一アップリンクサブフレーム1204の場合、単一アップリンクサブフレーム1204はそのシリーズの始めおよび終わりの両方がフレーム内にあるので、単一アップリンクサブフレーム1204の伝送の各端に送信タイミングギャップが存在する。単一アップリンクサブフレーム1204は、本発明の態様では、アップリンクのための送信タイミングギャップ（TTG（UL））1214および受信送信遷移ギャップ（RTG）1216を有する。TTG（UL）1214およびRTG1216は信号受信におけるタイミング変動に対する防御をもたらし、TTG（UL）1214は、TDDシステムがダウンリンクからアップリンクへ遷移するのに十分な時間を与える。TTG（UL）はアップリンクサブフレームに起因する送信/受信遷移ギャップの一部分である。RTG1216は、TDDシステム（図6）がアップリンクからダウンリンクに戻る遷移のタイミングを図ることを可能にする。RTGの所要タイミングギャップ期間はしばしば非常に短いので、それはシステム設計では任意選択的である。一部のシステムでは、RTGは0に設定することができる。理論的には、基地局は、送信モードから受信モードへ切り替えるためにサイクリックプレフィックス時間の非常に小さい部分を利用することができるが、アップリンクフレームをいつ開始するかを調整するのは通常、基地局次第である。1つの態様では、アップリンクフレームは伝搬遅延を相殺するために時間的に先に伝送され、したがって移動局は、遷移のためのサイクリックプレフィックスを犠牲にすることなく、送信モードから受信モードに切り替えるのに十分すぎる時間がある。RTGが0に設定された場合、システム設計はさらに簡素化され、「単一アップリンクサブフレーム」1204および「最後のアップリンクサブフレーム」1206はTTG（UL）1208だけで「アップリンクサブフレーム」と同一設計になる。
【００６１】
フレームに一連のアップリンクサブフレームが存在する場合には、アップリンクサブフレーム1208でシリーズが開始され、最後のアップリンクサブフレーム1206でシリーズが終了する。アップリンクサブフレーム1208はTTG（UL）1214によりシリーズを開始し、それは、TDD無線システムの基地局が送信モードから受信モードに遷移し、かつTDD無線システムの移動局が受信モードから送信モードに遷移することを可能にするタイムギャップを提供する。遷移後に、アップリンクで伝送される後続サブフレームは、タイムギャップの無いサブフレームであってもよい。アップリンクシリーズにおける最後のサブフレームのために、上で説明した通り、最後のアップリンクサブフレーム1206が伝送され、それはRTG1216でシリーズを終了する。RTG1216は、TDD無線システムの基地局が受信モードから送信モードに遷移し、かつTDD無線システムの移動局が送信モードから受信モードに遷移することを可能にするタイムギャップを提供する。本発明の態様では、TTG（DL）およびTTG（UL）の値は、以下の図14の考察の文脈で説明する通り、サイクリックプレフィックス期間に基づいて算出することができる。
【００６２】
図13は、本発明の態様に係る例示的なOFDM/OFDMAオプショナル無線フレーム1300の図解である。オプショナル無線フレーム1300は5msの長さ1302である。それは0.675msのオプショナルサブフレーム1304で開始される。次いで75μsのダウンリンクパイロット（DwPTS）1306が伝送される。伝送と伝送の間に75μsのギャップ期間（GP）1308が与えられ、次いで125μsの送信アップリンクパイロット（UpPTS）1310が伝送される。次いで0.675msのオプショナルサブフレーム1312がフレーム1300の終わりまで伝送される。本発明の1つの態様では、DwPTS、GP、UpPTSは、隣接RFチャネルの展開のためのTD-SCDMAと同期/整列する、ダウンリンクおよびアップリンク送信期間を提供するために使用される。
【００６３】
図14〜26は、本発明の種々の態様に係る幾つかのチャネル伝送帯域幅シリーズのための基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。OFDM/OFDMAパラメータは、OFDM/OFDMAフレーム構造の可変長サブフレームパラメータを詳述する。上で説明した通り、フレーム構造は、OFDM/OFDMA帯域幅を効率的に利用するために、効率的なサイズのサイクリックプレフィックスを用いて、多数のワイヤレス通信システムとの互換性をもたらすことができる。これらの表に明記する数字は単なる例証であって、他の値のOFDM/OFDMAパラメータが使用され得ることに留意されたい。
【００６４】
図14は、本発明の態様に係るn×1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。n×1.25帯域幅シリーズは、1.25MHzの倍数に基づいて1.25、2.5、5、10、20、および40MHzのチャネル伝送帯域幅を含む。図14は、サブフレーム期間、サブキャリア間隔、サンプリング周波数、FFTサイズNFFT、占有サブキャリアの数、サブフレーム当たりのOFDM/OFDMAシンボル数、それぞれのサブフレームのサイクリックプレフィックス期間、ならびにそれぞれのサブフレームのTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGのサイクリックプレフィックス期間を示す。
【００６５】
FFTサイズNFFTは、OFDM/OFDMAシステムのサンプリング周波数FS（図8の814）に必要な信号サブキャリア（図8の804）の所要数より大きい最小の2のべき乗とすることができる。例えば、1.25MHzの送信帯域幅およびキャリア間隔Δf=12.5kHzの場合、信号サブキャリア（図8の804）の所要数は100とすることができる。するとFFTサイズNFFTは、100より小さい最小の2のべき乗（すなわち27）である128に等しくなる。
【００６６】
この例では、FFTサイズNFFTは128から4096までスケーラブルである。利用可能なチャネル伝送帯域幅BWが増大すると、Δfが一定となるように、NFFTも増大する。これは、チャネルシステム帯域幅BWとは無関係に、OFDM/OFDMAシンボル期間Tuを一定に維持する。TSYM（TSYM=Tu+TG）は様々な展開シナリオに基づいて設定可能であり、したがって上層に対するスケーリングの影響は最小限になる。例えば7MHzのシステムは、最大データスループットがチャネル帯域幅（BW）に比例することを除き、10MHzのシステムと同一性能を有することができる。5MHzのシステムは、別の5MHzのチャネルBWをそのすぐ隣にガードバンド無しで付加することによって、かつ単に全てのサブキャリアを相互に直交させることによって隣接チャネルに干渉を引き起こすことなく、10MHzのシステムに移行することができる。帯域幅フィルタが10MHzのチャネル用に設計されている限り、移行は同一の基地局および移動局で行うことができる。世界の全周波数帯域およびラスタ（200KHzおよび250KHz）は、余分な帯域幅およびバンディング制約無しで12.5KHzずつ均等に分割することができる。スケーラブル設計はコストも低く維持する。
【００６７】
この例示的な態様では、固定サブキャリア間隔値Δf=12.5kHzを持つOFDM/OFDMAシステムを使用することができる。Δf=12.5kHzが選ばれたのは、それが200KHzの共通チャネルラスタを均等に分割することができるだけでなく、250KHzの代替の共通チャネルラスタをも分割することができるためである。こうしてΔf=12.5kHzの周波数間隔は、不必要な残余帯域幅を生じることなく、全てのRFチャネルを均等に分割することができる。加えて、同一技術を採用している隣接帯域は、チャネル間干渉（ICI）が最小限であり、隣接するサブキャリアは単に相互に直交するだけである。同様に、Δf=10kHz、20kHz、25kHzは同じ目的に役立てることができる。選択されるΔfが高ければ高いほど、システムが許容できる、移動性によってしばしば生じるドップラー偏移も高くなる。上述の通り、周波数領域では、OFDMまたはOFDMA信号は直交サブキャリアから形成され、使用されるサブキャリアの数は、FFTサイズ（NFFT）以下とすることができる。例えばFFTサイズ（NFFT）は128、256、512、1024、2048、または4096個のサブキャリアを含む範囲とすることができる。
【００６８】
サンプリング周波数（例えばFS=1.6、3.2、6.4、12.8、25.6、および51.2MHz）は、次の方程式を用いて、NFFTおよびΔfに基づいて算出することができる。
FS=Δf×NFFT
【００６９】
この特定のサブキャリア間隔により、異なるチャネル伝送帯域幅を持つRFチャネルはスケーラブルである。チャネルは、高速フーリエ変換サイズNFFT内の一致する使用サブキャリアにより定義することができる。Δf=12.5kHzのサブキャリア間隔は、移動性を支援するサイクリックプレフィックスのオーバヘッドと、合理的な周波数効率の達成との適正なトレードオフの特性を有する。
【００７０】
所与の公称チャネル伝送帯域幅BW（図8の802）の場合、NFFTのうちサブキャリアNSIGのサブセットだけが信号帯域幅BWSIGに占有される。例えば本発明の態様では、1.25、2.5、5、10、20、および40MHzのチャネル伝送帯域幅BWの占有サブキャリアの数はそれぞれ20、100、200、400、800、1600、および3200とすることができる。
【００７１】
上で説明した通り、ユーザデータ伝送に利用可能な有効シンボル期間Tuに加えて、サイクリックプレフィックスの伝送のために追加期間TGを使用することができる。サイクリックプレフィックス期間は各有効シンボル期間Tuの先頭に追加され、チャネル応答によって、かつ送信器で使用されるパルス整形フィルタによって導入される散乱を補償するために使用される。このように、OFDMシンボルを伝送するためにTSYM=Tu+TG+TWINの全OFDM/OFDMAシンボル期間が使用されるが、ユーザデータ伝送のために有効シンボル期間Tu=1／Δfが利用可能である。したがってTuは有効OFDM/OFDMAシンボル期間と呼ばれる。ウィンドウイング期間TWINは任意選択的であり、WiMAXのIEEE802.16eバージョンのような一部の通信システムではそれを0に設定することができる。
【００７２】
上述の通り、既存のシステムでサイクリックプレフィックスを設定可能であるが、システムが展開されたときにそれは固定され、よって効率的な帯域幅の利用のためのシステムの構成が制約される。これらの既存のシステムでは、サイクリックプレフィックス長は可変ではなく、1タイプのサイクリックプレフィックスが存在し得る。このように、既存のシステムでは、基地局は、変動するチャネル状態に合わせて調整するようにサイクリックプレフィックス期間を変更または設定することができないことがある。
【００７３】
本発明の1つの態様では、例えば通信チャネルに過酷なマルチパス遅延拡散（すなわち大きい遅延拡散）が存在する場合、ISIを除去するために長いサイクリックプレフィックス期間を使用することができる。マルチパス遅延拡散が少なく、あまり過酷ではないチャネル状態では、無線オーバヘッドを低減し、かつ全体的なスループットおよびスペクトル効率を改善するために、短いサイクリックプレフィックスを使用することができる。このように、以下でさらに詳しく説明する通り、小さいセルサイト、普通のセルサイト、および大きいセルサイトの展開用に、種々のタイプのサイクリックプレフィックスを使用することができる。種々のタイプのサイクリックプレフィックスをそれぞれ、短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、および長いサイクリックプレフィックスと呼ぶ。
【００７４】
サイクリックプレフィックス期間TGは、TG=CPサンプル／FSの関係に基づいて算出することができる。ここでFSは上に示したサンプリング周波数であり、CPサンプルは1サイクリックプレフィックス当たりのサンプルの数である。ここでCPサンプル=TG×FSは、TGおよびFSを知ることから得られる。TGの値は、短いサブフレーム構成、通常のサブフレーム構成、または長いサブフレーム構成のような特定のサブフレーム構成で選択される。
【００７５】
TG（+TWIN）の初期値は、初期チャネルから選択することができる。図14に示す通り、10MHzのチャネルで、通常のサイクリックプレフィックス（通常のCP）に対し1アップリンクサブフレームTG=10μsを設定することができ、ここでCPサンプルは128個のサンプルを含むことができる。短いサイクリックプレフィックス（短いCP）に対しては、別のアップリンクサブフレームTG=3.125μsを設定することができ、ここでCPサンプルはわずか40個のサンプルを含むだけである。典型的なセルサイトカバレッジ、ならびにダウンリンク制御チャネル、マルチキャスト、およびブロードキャストサブフレームに基づいて、例えば通常の初期TG=10μsが選択され、通常のTGは、全ての移動局が基地局をリッスンすることができるように使用される。しかし、1つまたは複数の移動局が小さい遅延拡散で基地局に十分に近いことを基地局が識別すると、基地局は、短いサイクリックプレフィックス（短いCP）のTG=3.125μsを持つアップリンクサブフレームで伝送するようにこれらの移動局を割り当てることができる。基地局はまた、これらの移動局が短いサイクリックプレフィックス（短いCP）のTG=3.125μsを持つダウンリンクサブフレームをも使用することができるように、ユニキャストまたはマルチキャスト情報を伝送することもできる。例えば2.5MHzのチャネル伝送帯域幅および短いサイクリックプレフィックスの場合、10（3.125×3.2）のCPサンプル値を得ることができる。このように、所与の帯域幅シリーズに対し、CPサンプルは、サイクリックプレフィックス期間TGを一定に維持するように、サンプリング周波数によってスケーリングすることができる。例えば短いサイクリックプレフィックスの場合、CPサンプルは、1.25/2.5/5/10/20/40MHzのチャネル伝送帯域幅に対してそれぞれ5/10/20/40/80/160とすることができる一方、TGは3.125μsに維持される。異なる帯域幅を持つシステムが同一性能およびユーザ経験を有する。WiMAXのIEEE802.16eバージョンでは、加入者は7MHzのシステムから10MHzのシステムに移動し、したがってTGは帯域幅が増加するにつれて低下する。同一加入者は、10MHzシステムではより多くの接続中断（dropped call）を経験し得る。それはセルサイトプランニングに大きい制約を課しており、異なる帯域幅システムにまたがって同一ユーザ経験を維持することは困難である。
【００７６】
または、同一サブキャリア間隔Δf=12.5kHzに基づいて、所与のチャネル伝送帯域幅に対し可変サイクリックプレフィックス期間を選択することができる。短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、および長いサイクリックプレフィックスにそれぞれ、例えばTG≒3.125/10/16.875μsのサイクリックプレフィックス期間が選択され得る。これらのサイクリックプレフィックス期間は、上で説明した通り、小さい、普通、および大きいセルサイト展開に使用することができる。基地局のサブフレームのOFDM/OFDMAシンボル用に異なるサイクリックプレフィックスを選択することにより、異なるタイプの基地局セルおよびセルカバレッジエリアを支援することが可能になる。よって、各基地局におけるそのセルカバレッジエリアの異なる要件を無視してネットワーク全体が同一サイクリックプレフィックスを選択するという必要性をなくすことにより、ネットワーク展開が簡素化される。
【００７７】
TDDシステムの場合、ダウンリンクおよびアップリンク無線伝搬は相反的であり、基地局は、より小さいサイズのサイクリックプレフィックスが特定の移動局にとって十分であるかどうかを検出しかつ決定することができる。他方、移動局もまた基地局からのダウンリンク信号を計測して、どのサイズのサイクリックプレフィックスがアップリンク伝送のために十分であるかを決定することができる。移動局は、サイクリックプレフィックスの好適なサイズを基地局に報告することができる。
【００７８】
短いサイクリックプレフィックス期間、通常のサイクリックプレフィックス期間、および長いサイクリックプレフィックス期間のような異なるサイクリックプレフィックス期間に基づいて、異なるサブフレーム期間（例えば短いサブフレーム期間、普通のサブフレーム期間、長いサブフレーム期間）Tサブフレームを設計することができる。例えば図14では、短い期間、普通の期間、および長い期間に対してそれぞれサブフレーム期間は、Tサブフレーム=0.5、1、および1.5msとすることができる。同じく図14では、1.25MHzのチャネル伝送帯域幅に対するサイクリックプレフィックス期間TG+TWINは、短いサイクリックプレフィックス期間、通常のサイクリックプレフィックス期間、および長いサイクリックプレフィックス期間に対してそれぞれ約3.125/10/16.875μsとすることができる。したがって、サイクリックプレフィックス伝送の代わりに、データ伝送のための有効帯域幅を割り当てることができ、よって帯域幅効率（ビット/Hz）が増大する。このようにして、サイクリックプレフィックス期間からのオーバヘッドを最小化することができる。
【００７９】
所与のTサブフレームおよびサイクリックプレフィックスのタイプに対し、サブフレーム当たりのOFDM/OFDMAシンボル数（NSYM）は、サンプリング周波数FSおよびFFTサイズNFPTの関数とすることができる。FSおよびNFFTは、NSYMを帯域幅シリーズ全体にわたって同一に維持できるように選択することができる。例えば1.25MHzの伝送帯域幅の場合、NSYMは次の関係に基づいて算出することができる。
2011502386.tif 000003
【００８０】
キャリア間隔Δfが固定される場合、有効シンボル期間の長さは一定になる（Tu=1／Δf）。所与のサイクリックプレフィックス期間に対し、シンボル期間の長さも（TWIN=0と仮定して）決定される（TSYM=Tu+TWIN+TG=1／Δf+TG）。所与のサブフレーム期間Tサブフレームに対し、Tサブフレームは送信時間およびアイドル時間を含む。送信時間は複数のシンボル（NSYM×TSYM）の無線信号によって占有される。残ったアイドル時間は遷移ギャップ（TTG）時間TTGサブフレームを送信し、かつ遷移ギャップ（RTG）時間RTGサブフレームを受信するために使用され、後者は典型的にはアップリンクサブフレームのみに適用可能である。RTGの値はしばしば小さい。サブフレーム当たりのOFDM/OFDMAシンボル数（NSYM）は次のように算出することができる。
2011502386.tif 000004
【００８１】
図25の表では、サブフレーム内のシンボル数をいかに算出するかを実証する例として、1.5msのサブフレーム長、Tサブフレーム=1500μsが使用されている。Δfは12.5kHzに固定されているので、Tu=1／Δf=80μsとなり、このサブフレームに対し、通常のCPのTG=10μを選択することができる。また、追加伝搬遅延に対応するために、RTGサブフレーム=0およびTTGサブフレーム>10μと想定して、次の関係を導出することができる。
2011502386.tif 000005
【００８２】
1つの態様では、図25の表に示す通り、サブフレーム内のシンボル数は16である。
【００８３】
この例から、5MHzないし20MHzの伝送帯域幅のサイズに関わらず、特定のCP長が選択された場合、特定のサブフレーム内のシンボル数は同じである。特定の展開チャネル状態に対し、特定のCPが選択され、異なる伝送帯域幅に対する移動性に関連するRF性能は、RFオーバヘッドが同一の状態で、ほぼ同一に維持される。加入者はシステムで同様のユーザ経験を享受する。
【００８４】
加えて、図25の表に示す通り、サイクリックプレフィックスが短ければ短いほど、特定のサブフレーム内に収まることのできるシンボル数が多くなり、よってサブフレームのスループットが向上する。ピコまたはフェムトセル展開の場合、遅延拡散および往復遅延はしばしば小さいので、基地局および関連付けられた移動局は、短いサイクリックプレフィックス（短いCP）で伝送して、周波数効率を改善するように構成することができる。マクロセル展開の場合、カバレッジはしばしば重要な制限である。高い送信RF電力のため、マクロセルは当然大きいセルサイトを有し、それはほとんどの無線信号に対し遅延拡散および往復遅延を増大させる。豊富なマルチパスおよび大きい遅延拡散に対抗してシンボル間干渉（ISI）を低減するように、基地局および移動局ならびに関連付けられた移動局に長いサイクリックプレフィックス（長いCP）を設定することができる。フェムトセル、ピコセル、およびマクロセルを同時に展開することができ、それぞれが最適化されたCP選択および周波数効率を持つことができる。
【００８５】
図12に関連して考察する通り、TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGは、サブフレームおよび対応するサイクリックプレフィックスのサイズに基づいて変動することができる。プロセッサモジュール616/622は、TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの値を次の通りに算出するように適切に構成することができる。
【００８６】
TTG（DL）は、次の関係を用いて算出することができる。
TTG（DL）=（DLサブフレーム期間）-（DLサブフレーム内のシンボル数）*（OFDM/OFDMAシンボル期間（TSYM））
ここで、
OFDM/OFDMAシンボル期間 =（サイクリックプレフィックス期間（TG））+（IFFT時間（Tu））+（ウィンドウイング時間（TWIN））
である。
【００８７】
同様に、TTG（UL）は次の関係を用いて算出することができる。
TTG（UL）=（ULサブフレーム期間）-（ULサブフレーム内のシンボル数）*（OFDM/OFDMAシンボル期間（TSYM））
ここで、TSYMは上に示した通りに算出される。
【００８８】
RTGは通常小さく、送信モードから受信モードに期間を切り替えることによって得ることができる。システム設計にRTGが要求される場合、RTGも全サンプリング時間で均等に割ることのできる時間単位で定義すべきである。図14の表を例として使用すると、最小時間単位はTS=3.125/5=0.625μsとなる。この特定の例では、通常のCPサブフレームのRTGは1.25μsである。または、サブフレームに対しRTGを0に設定することもできる。
【００８９】
図14に示す通り、長いサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（CP）の場合、TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGはそれぞれ、3.75μs、2.5μs、および1.25μsとすることができる。同様に、長いサブフレームおよび通常のサイクリックプレフィックスの場合、TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGはそれぞれ60μs、58.75μs、および1.25μs等とすることができる。
【００９０】
図15〜26のOFDM/OFDMAパラメータは、図14と同一のOFDM/OFDMAパラメータ定義および機能性を共用することができ、したがってこれらの定義および機能性について、本明細書では冗長には説明しない。
【００９１】
図15は、本発明の態様に係る3.5帯域幅シリーズ（チャネル伝送帯域幅3.25、7、14、28、56、および112MHz）の基本的なOFDMAパラメータの例示的な表を示す。FFTのサイズNFFTは512から16384までスケーラブルである。上で説明した1.25帯域幅シリーズの場合と同様に、3.5帯域幅シリーズに対し、固定サブキャリア間隔値Δf=12.5kHzのOFDM/OFDMAシステムを使用することができる。図15に示す通り、サンプリング周波数は6.4、12.8、25.6、51.2、102.4、および204.8MHzとすることができる。この例の場合、3.25、7、14、28、56、および112MHzのチャネル伝送帯域幅BWに対する占有サブキャリアの数はそれぞれ281、561、201、1121、2241、4481、および8961である。
【００９２】
可変サイクリックプレフィックス期間＋ウィンドウイング時間（例えばTG+TWIN≒2.97/10/16.72μs）は、同じΔf≒12.5kHzの条件に基づいて選択することができる。可変サイクリックプレフィックス期間は、それぞれ、短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、長いサイクリックプレフィックスと呼ばれ、小さい、普通、および大きいセルサイト（図1）の展開に使用することができる。（例えば短い、大きい、および長い）サブフレーム内のOFDM/OFDMAシンボルに、異なるサイクリックプレフィックスを選択することができる。異なるサブフレーム期間（例えば、短いサブフレーム期間、普通のサブフレーム期間、長いサブフレーム期間）Tサブフレームは、それぞれ短いサイクリックプレフィックス期間、通常のサイクリックプレフィックス期間、および長いサイクリックプレフィックス期間のような異なるサイクリックプレフィックス期間に基づいて設計することができる。例えばTサブフレーム=0.5、1、および1.5ms（図8）の場合、MHz、3.5MHzのチャネル伝送帯域幅に対するTG+TWIN期間（オーバヘッド）はそれぞれ約2.96/10/16.875μsとすることができる。
【００９３】
上述の通り、本発明の態様では、TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGは、サブフレームおよび対応するサイクリックプレフィックスのサイズに基づいて変動し得る。例えば図15に示す通り、長いサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックスの場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGのサイクリックプレフィックス期間は、それぞれ約6.56、6.25、および0.31μsとすることができる。同様に、長いサブフレームおよび通常のサイクリックプレフィックスの場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGのサイクリックプレフィックス期間はそれぞれ約60μs、59.68μs、および0.31μs等とすることができる。
【００９４】
図16は、本発明の態様に従って使用することのできる追加の最適化オーバヘッド（TG+TWIN）値を表す、1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えば1.25MHzのチャネル伝送帯域幅BWの場合のオーバヘッド値は、短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、および長いサイクリックプレフィックスに対し、（図14の3.125/10/16.875μsと比較して）それぞれ約2.5/9.37 16.87等とすることができる。
【００９５】
図17は、本発明の態様に従って使用することのできる追加的オーバヘッド値を表す、3.5帯域幅シリーズの基本的なOFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えばTG+TWIN期間は、上で説明した1.25MHz帯域幅シリーズ（図16）の場合と同様であるが、3.5MHz帯域幅シリーズに使用される。
【００９６】
図18〜23は、本発明の種々の態様に係る0.5、0.675、1、1.25、2、および2.5のサブフレームに対するTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの値を示す、図16の延長である。
【００９７】
図18は、本発明の態様に係る0.5msのサブフレームの1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。図18に示す通り、0.5msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間は、それぞれ5、2.5、および2.5μsとすることができる。同様に、0.5msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ約112.5、110、および2.5μs等とすることができる。
【００９８】
図19は、本発明の態様に係る0.675msサブフレームの1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えば図19に示す通り、0.675msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ15、12.5、および2.5μsとすることができる。同様に、0.675msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ93.75、91.25、および2.5μs等とすることができる。
【００９９】
図20は、本発明の態様に係る1msのサブフレームの1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えば図20に示す通り、1msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ10、7.5、および2.5μsとすることができる。同様に、0.675msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ31.25、28.75、および2.5μs等とすることができる。
【０１００】
図21は、本発明の態様に係る1.5msのサブフレームの1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えば図21に示す通り、1.5msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGはそれぞれ15、12.5、および2.5μsとすることができる。同様に、1.5msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ46.875、44.375、および2.5μs等とすることができる。
【０１０１】
図22は、本発明の態様に係る2msのサブフレームの1.25MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えば図22に示す通り、2msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ20、17.5、および2.5μsとすることができる。同様に、2msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ約62.5、60、および2.5μs等とすることができる。
【０１０２】
図23は、本発明の態様に係る20MHzのチャネル伝送帯域幅BWの場合の2.5msのサブフレームの5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。例えば図23に示す通り、2.5msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ25、22.5、および2.5μsとすることができる。同様に2.5msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）の場合のTTG（DL）、TTG（UL）、およびRTGの期間はそれぞれ約78.125、75.625、および2.5μs等とすることができる。
【０１０３】
または、システム600および700は、異なる固定サブキャリア間隔で動作することができ、したがって異なるスケーラビリティ特性をもたらすことができる。このようにして、本発明の態様は種々の通信システムとの互換性を提供することができる。例えば図24〜26は、サブキャリア間隔Δf=10.9375KHz、12.5KHz、および25KHzの場合の5MHz帯域幅シリーズ（チャネル伝送帯域幅5、7、8.75、10、14、および20MHz）の基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。Δf=10.9375KHzのサブキャリア間隔は、IEEE802.16e（WiMAX）で使用されるものに相当する。
【０１０４】
図24は、全てのRF帯域幅を均等に分割することができず、したがって本発明の態様に係る良好な選択ではない、サブキャリア間隔Δf=10.9375の場合のMHz帯域幅シリーズの基本的なOFDMAパラメータの例示的な表を示す。しかし、IEEE802.16eバージョンのMobile WiMAXは、5MHzおよび10MHzのチャネル帯域幅展開に対し、Δf=10.9375kHzを選択した。後方互換性を考慮して、IEEE802.16mバージョンの将来のWiMAXのための他のチャネル帯域幅展開には、Δf=10.9375またはΔf=21.875kHzを使用することができる。本発明のこの態様では、FFTサイズNFFTは512から2048までスケーラブルである。上で説明した通り、5、7、8.75、10、14、および20MHzのチャネル伝送帯域幅に対して、サンプリング周波数（例えばFS=5.6、11.2、11.2、11.2、22.4、および22.4MHz）がそれぞれ算出される。5、7、8.75、10、14、および20MHzのチャネル伝送帯域幅に対する占有サブキャリア数は、この例ではそれぞれ421、589、735、841、1177、1681とすることができる。5MHz帯域幅シリーズに対し、2.857、11.428、17.142、および22.857μsの短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、長いサイクリックプレフィックス、および別の長いサイクリックプレフィックス（CP2）の期間を選択することができる。
【０１０５】
短いサイクリックプレフィックス期間、長いサイクリックプレフィックス期間、および通常のサイクリックプレフィックス期間のような異なるサイクリックプレフィックス期間に基づいて、異なるサブフレーム期間Tサブフレームを設計することができる。例えばサブフレーム期間はTサブフレーム=0.5、0.675、1、1.5、2、および2.5とすることができ、これらのサブフレームのサイクリックプレフィックス期間は、上記サイクリックプレフィックス値から選択することができる。例えば5MHzのチャネル伝送帯域幅BWで0.5msのサブフレーム期間の場合、2.857μsの短いサイクリックプレフィックスを選択することができ、それにより1フレーム当たり5個のOFDM/OFDMAシンボルを伝送することが可能になる。TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTG（図12）の期間は、サブフレームおよび対応するサイクリックプレフィックスのサイズに基づいて変動することができる。例えば図25に示す通り、5MHzの帯域幅シリーズの場合、0.5msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.857μs）に対するTTG（DL）またはTTG（UL）の期間は、28.571μsとすることができる。同様に、0.5msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（17.142μs）に対するTTG（DL）またはTTG（UL）の期間は65.71μs等とすることができる。
【０１０６】
図25は、本発明の態様に係る5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。この例では、FFTサイズNFFTは512から2048までスケーラブルである。5MHz帯域幅シリーズに対し（1.25帯域幅シリーズの場合と同様に）、固定サブキャリア間隔値Δf=12.5kHzを使用することができる。
【０１０７】
サンプリング周波数（例えばFS=6.4、12.8、12.8、12.8、25.6、および25.6MHz）は、上で説明した通り、5、7、8.75、10、14、および20MHzのチャネル伝送帯域幅BWに対してそれぞれ算出される。この例の場合、5、7、8.75、10、14、および20MHzのチャネル伝送帯域幅BWに対する占有サブキャリアの数はそれぞれ401、561、701、801、1121、4481、および1601である。これらのチャネル伝送帯域幅に対し、2.5、10、15、および20μsの短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、長いサイクリックプレフィックス、および別の長いサイクリックプレフィックス（CP2）期間を選択することができる。
【０１０８】
短いサイクリックプレフィックス期間、長いサイクリックプレフィックス期間、および通常のサイクリックプレフィックス期間のような異なるサイクリックプレフィックス期間に基づいて、異なるサブフレーム期間Tサブフレームを設計することができる。例えばTサブフレーム=0.5、0.675、1、1.5、2、および2.5であり、これらのサブフレームに対するサイクリックプレフィックス期間は、2.5、10、15、および20μsのサイクリックプレフィックス期間TGの値から選択することができる。例えば5MHzのチャネル伝送帯域幅で0.5msのサブフレーム期間の場合、2.5μsのサイクリックプレフィックス期間を選択することができる。上述の通り、TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTG（図12）は、サブフレームおよび対応するサイクリックプレフィックスのサイズに基づいて変動することができる。例えば図18に示す通り、5MHzの伝送帯域幅BWの場合、0.5msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）に対するTTG（DL）またはTTG（UL）の期間は5μsとすることができる。同様に、0.5msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）に対するTTG（DL）またはTTG（UL）の期間は、120μs等とすることができる。
【０１０９】
図26は、本発明の態様に係るサブキャリア間隔Δf≒25KHzの5MHz帯域幅シリーズの基本的なOFDM/OFDMAパラメータの例示的な表を示す。FFTサイズNFFTは256から1024までスケーラブルである（例えば256、512、512、512、1024、および1024）。サンプリング周波数（例えばFS=6.4、12.8、12.8、12.8、25.6、および25.6MHz）は、上で説明した通り、それぞれ5、7、8.75、10、14、および20MHzのチャネル伝送帯域幅BWに対して算出される。これらのチャネル伝送帯域幅に対する占有サブキャリア数はそれぞれ201、281、351、401、561、および801とすることができる。これらのチャネル伝送帯域幅に対して、2.857μs、11.428μs、17.142μs、および22.857μsの短いサイクリックプレフィックス、通常のサイクリックプレフィックス、長いサイクリックプレフィックス、および別の長いサイクリックプレフィックス（CP2）期間を選択することができる。
【０１１０】
短いサイクリックプレフィックス期間、長いサイクリックプレフィックス期間、および通常のサイクリックプレフィックス期間のような異なるサイクリックプレフィックス期間に基づいて、異なるサブフレーム期間Tサブフレームを設計することができる。例えばサブフレーム期間は、Tサブフレーム=0.5、0.675、1、1.5、2、および2.5とすることができ、これらのサブフレームに対するサイクリックプレフィックス期間は、上記のサイクリックプレフィックス期間の値から選択することができる。例えば5MHzの帯域幅で0.5msのサブフレーム期間の場合、2.5μsの短いサイクリックプレフィックス期間を選択することができ、よって1フレーム当たり11個のOFDM/OFDMAシンボルをこのフレームで伝送することが可能になる。TTG（DL）、TTG（UL）、およびRTG（図12）の期間は、サブフレームおよび対応するサイクリックプレフィックスのサイズに基づいて変動することができる。例えば図26に示す通り、5MHzのチャネル伝送帯域幅の場合、0.5msのサブフレームおよび短いサイクリックプレフィックス（2.5μs）に対するTTG（DL）またはTTG（UL）の期間は、32.5μsとすることができる。同様に、0.5msのサブフレームおよび長いサイクリックプレフィックス（15μs）に対するTTG（DL）またはTTG（UL）の期間は、60μs等とすることができる。
【０１１１】
図27は、本発明の態様に係る可変サイクリックプレフィックスを持つフレーム構造を形成するためのOFDM/OFDMAプロセス2700を示すフローチャートを示す。これらのプロセスに関連して実行される種々のタスクは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、プロセス方法を実行するためにコンピュータ実行可能な命令を有するコンピュータ可読媒体、またはそれらの任意の組み合わせによって実行することができる。プロセス2700は任意の数の追加的または代替的なタスクを含むことができることを認識されたい。図27に示すタスクは示した順序で実行する必要はなく、これらのプロセスは、本明細書に詳述しない追加的な機能性を有するより包括的な手順またはプロセスに組み込むことができる。例証の目的で、プロセス2700の以下の説明は、図6〜26に関連して上述した要素に言及し得る。種々の態様において、プロセス2700の部分は、システム600〜700の様々な要素、例えばトランシーバおよびプロセッサによって実行され得る。OFDM/OFDMAプロセス2700は、図6〜26の文脈上で説明したのと同じOFDM/OFDMAの定義および機能性を共用することができ、したがってこれらの定義および機能性についてここで冗長には説明しない。
【０１１２】
プロセス2700は、OFDM/OFDMA送信器701がRFチャネルで伝送するための時間領域OFDMデータシンボルを受け取ることで開始される（タスク2702）。次に、サイクリックプレフィックス選択器709は、複数の可変長サイクリックプレフィックスからサイクリックプレフィックスを選択する（タスク2704）。サイクリックプレフィックスは、RFチャネルに利用可能な複数のサイクリックプレフィックスから選択することができる。例えば図14に示す通り、RFチャネルは、RFチャネルの種々のチャネル伝送帯域幅のために、5〜864個のサンプル数の範囲の複数の可変長サイクリックプレフィックスを含むことができる。
【０１１３】
図14に示す通り、1.25MHzのチャネル伝送帯域幅BWの場合、1組の可変長サイクリックプレフィックスは、それぞれ5、16、および27個のサンプルを含む短い、通常の、および長いサイクリックプレフィックス長を含む。これらのサイクリックプレフィックスは、他のチャネル伝送BW（RFチャネル）のそれぞれに対するサイクリックプレフィックスの組を得るために、スケーリングすることができる。例えば短いサイクリックプレフィックス（例えば5個のサンプル）をスケーリングして、それぞれ2.5、5、10、20、および40MHz等のチャネル伝送帯域幅BWのために10、20、40および80個のサンプルを得ることができる。これらのチャネル伝送帯域幅に対して、上で図14の考察の文脈で説明した通り、3.125μsのサイクリックプレフィックス期間を算出することができる。
【０１１４】
次いでプロセス2700は、サイクリックプレフィックス付加モジュール710を用いて、選択されたサイクリックプレフィックスを時間領域OFDM/OFDMAデータシンボルのそれぞれに付加して複数のOFDMフレームを得る（タスク2706）。選択されたサイクリックプレフィックスは、対応するサイクリックプレフィックス期間のデジタルサンプルの形を取ることができる。プロセス2700は次いで、OFDMフレームを無線チャネル714のような無線チャネルで伝送することができる（タスク2708）。このようにして、プロセス2700は、OFDMフレームをチャネルで伝送する前に、OFDMフレームを可変サイズのサブフレームに付加する。
【０１１５】
本発明の態様では、上で説明した通り、システムの帯域幅効率（ビット/Hz）を改善するために、これらの可変長サイクリックプレフィックスを小さい、普通、および大きいセルサイト展開のために使用することができる。さらに、基地局のためにサブフレーム内のOFDM/OFDMAシンボル用に異なるサイクリックプレフィックスを選択することにより、異なるタイプの基地局のセルおよびセルカバレッジエリアを支援することが可能になる。よって、各基地局におけるそのセルカバレッジエリアの異なる要件を無視してネットワーク全体が同一サイクリックプレフィックスを選択するという必要性をなくすことにより、ネットワーク展開を簡素化し、かつ、よりフレキシブルにすることができる。
【０１１６】
本発明の種々の態様を上述したが、それらは限定としてではなく、単なる例として提示しただけであることを理解されたい。同様に、種々の図表は、開示のために例示的なアーキテクチャまたは他の構成を描いており、それは、開示に含むことのできる特徴および機能性の理解を助けるために行ったものである。開示は例証した例示的なアーキテクチャまたは構成に限定されず、多種多様の代替のアーキテクチャおよび構成を用いて実現することができる。加えて、開示を種々の例示的な態様および実現の観点から上述したが、1つまたは複数の個々の態様に記載された種々の特徴および機能性は、それらの適用可能性に関して、それらが記載された特定の態様に限定されないことを理解されたい。それどころか、それらは単独で、または何らかの組み合わせで、開示の1つまたは複数の他の態様に対して、そのような態様が記載されているか否かに関わらず、かつそのような特徴が記載する態様の一部として提示されているか否かに関わらず、適用することができる。したがって、本開示の外延および範囲は、上述した例示的な態様のいずれによっても限定されないはずである。
【０１１７】
本明細書において、用語「モジュール」は、本明細書で使用する場合、本明細書に記載した関連機能を実行するためのソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、およびこれらの要素の任意の組み合わせを指す。さらに、考察を目的として、種々のモジュールが離散的モジュールとして記載されているが、当業者には明白であるように、2つ以上のモジュールを組み合わせて、本発明の態様に係る関連機能を実行する単一のモジュールを形成することができる。
【０１１８】
本明細書において、用語「コンピュータプログラム製品」、「コンピュータ可読媒体」等は一般的に、メモリストレージデバイスまたはストレージユニットのような媒体を指すために使用され得る。これらおよび他の形のコンピュータ可読媒体は、指定された動作をプロセッサに実行させるためにプロセッサによって使用される1つまたは複数の命令を格納することに関係し得る。一般的に「コンピュータプログラムコード」と呼ばれるそのような命令は、（コンピュータプログラムまたは他のグループ分けの形で分類することができる）、実行されたときに、コンピューティングシステムを使用可能にする。
【０１１９】
明確を期すために、上記説明は様々な機能ユニットおよびプロセッサに関連して本発明の態様を記載したものであることが認識される。しかし、本発明から逸脱することなく、様々な機能ユニット、プロセッサ、または領域の間で機能性の適切な分散を使用することができることは明白である。例えば別々のプロセッサまたはコントローラによって実行されるように説明された機能性を、同一のプロセッサまたはコントローラによって実行することができる。したがって特定の機能ユニットへの言及は、厳密な論理または物理構造または組織を表すというよりむしろ、記載した機能性を達成するための適切な手段を指しているだけであるとみなすべきである。
【０１２０】
本明細書で使用する用語および語句、ならびにそれらの変形は、特にそうでないことを明記しない限り、限定とは対照的に、無制限であると解釈すべきである。前述の例として、用語「含む（including）」は、「限定されることなく含む」等を意味すると解するべきであり、用語「例」は論じる項目の例示的な事例を提供するために使用されるものであって、その排他的または限定的リストを提供するものではない。また、「従来の」、「伝統的な」、「通常の」、「標準的な」、「既知の」のような形容詞、および同様の意味の用語は、記載する項目を一定期間に、または所与の時期現在で利用可能な項目に、限定するものと解釈すべきではない。それどころか、これらの項目は、現在または将来の任意の時期に利用可能、公知となり得る従来の、伝統的な、通常の、または標準的な技術を包含すると解するべきである。同様に、接続詞「および」により接続される項目群は、これらの項目のそれぞれが1つ残らずグループに存在することを要求するものと解するべきではなく、むしろ、特にそうではないことが明記されない限り、「および/または」と解するべきである。同様に、接続詞「または」で接続される項目群は、そのグループの中で相互排他性を要求するものと解するべきではなく、むしろ、特にそうではないことが明記されない限り、同じく「および/または」と解するべきである。さらに、開示の項目、要素、またはコンポーネントは単数形で記載または特許請求されている場合でも、単数形に限定することが明記されない限り、複数形も特許請求の範囲内であると考えられる。幾つかの状況で「1つまたは複数」、「少なくとも」、「それに限定されないが」、または他の同様の語句のような拡張語句が存在することは、そのような拡張語句が存在しない状況ではより狭い事例が意図または要求されることを意味すると解するべきではない。
【０１２１】
加えて、メモリまたは他のストレージも、通信コンポーネントと同様に、本発明の態様で使用することができる。明確を期すために、上記説明は様々な機能ユニットおよびプロセッサに関連して本発明の態様を記載したものであることが認識される。しかし、本発明から逸脱することなく、様々な機能ユニット、処理論理要素または領域の間で機能性の適切な分散を使用することができることは明白である。例えば別々の処理論理要素またはコントローラによって実行されるように説明された機能性を、同一の処理論理要素またはコントローラによって実行することができる。したがって特定の機能ユニットへの言及は、厳密な論理または物理構造または組織を表すというよりむしろ、記載した機能性を達成するための適切な手段を指しているだけであるとみなすべきである。
【０１２２】
さらに、個別に列挙したが、複数の手段、要素、または方法工程は、例えば単一のユニットまたは処理論理要素によって実現することができる。加えて、個別の特徴は、異なる請求項に含めることができるが、これらはおそらく有利に組み合わせることができる。異なる請求項に含まれることは、特徴の組み合わせが実行可能でなくかつ/または有利でないことを暗示するものではない。また、特徴を1つのカテゴリの請求項に含めることは、このカテゴリに限定することを暗示するものではなく、むしろ特徴は、適宜他の請求項カテゴリにも同等に適用可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【国際調査報告】
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