(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス通信の方法であって、
1つまたは複数のキャリアを含む直交波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成するステップと、
前記直交波形と隣接波形との間の干渉を低減するように前記直交波形を整形するステップであって、前記直交波形を整形する前記ステップが、前記第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にするように、前記直交波形をフィルタリングするステップを備える、ステップと、
前記整形された直交波形を非同期的にスペクトル上で送信するステップと
を備える方法。
【請求項２】
1つまたは複数のキャリアを備える前記直交波形を前記第1のワイヤレスデバイスにおいて生成する前記ステップが、
送信されるべき複数のユーザトーンを生成するステップと、
直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を前記複数のユーザトーンに適用するステップと、
前記OFDMA変調から送信信号を生成するステップと
を備え、
前記直交波形と隣接波形との間の干渉を低減するように前記直交波形を整形する前記ステップが、
前記第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にするように、前記送信信号をフィルタリングするステップを備え、
前記整形された直交波形を非同期的に前記スペクトル上で送信する前記ステップが、前記送信信号を送信するステップを備える、
請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にするように前記送信信号をフィルタリングする前記ステップが、重み付きオーバーラップおよび加算フィルタを使用して前記送信信号をフィルタリングするステップを備える、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記重み付きオーバーラップおよび加算フィルタを使用して前記送信信号をフィルタリングする前記ステップが、前記複数のユーザトーンのうちの1つから導出された入力シンボルの一部分を複製および重み付けし、前記入力シンボルの前記一部分を前記入力シンボルの冒頭に付加するステップを備える、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
前記第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にするように、前記直交波形をフィルタリングする前記ステップが、重み付きオーバーラップおよび加算フィルタリングを使用して、前記直交波形をフィルタリングするステップを備える、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
ワイヤレス通信デバイスであって、
1つまたは複数のキャリアを含む直交波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成するための手段と、
前記直交波形と隣接波形との間の干渉を低減するように前記直交波形を整形するための手段であって、前記直交波形を整形する前記手段が、前記第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にするように、前記直交波形をフィルタリングするための手段を備える、手段と、
前記整形された直交波形を非同期的にスペクトル上で送信するための手段と
を備えるワイヤレス通信デバイス。
【請求項７】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の方法を実行するように構成されたコンピュータ実行可能コードを記憶したコンピュータ可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権主張
本出願は、以下に完全に記載されるかのように、またすべての適用可能な目的のために、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2014年5月29日に出願された米国仮出願第62/004,337号、および2014年12月17日に出願された米国非仮出願第14/574,149号の優先権および利益を主張する。
【０００２】
本開示の態様は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、より詳細には、非同期マルチキャリア通信に関する。
【背景技術】
【０００３】
ワイヤレス通信ネットワークは、テレフォニー、ビデオ、データ、メッセージング、ブロードキャストなどの様々な通信サービスを提供するために広く展開されている。通常、多元接続ネットワークであるそのようなネットワークは、利用可能なネットワークリソースを共有することによって、複数のユーザのための通信をサポートする。
【０００４】
モバイルブロードバンドアクセスに対する需要が増大し続けているので、モバイルブロードバンドアクセスに対する高まる需要を満たすだけでなく、ユーザエクスペリエンスを進化および向上させるために、研究および開発がワイヤレス通信技術を進化させ続けている。
【０００５】
同期通信が、しばしば、ワイヤレス通信ネットワーク内で使用される。しかしながら、そのような同期通信の使用に関係するいくつかの不利な点がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下のものは、そのような態様の基本的な理解を与えるために、本開示の1つまたは複数の態様の簡単な概要を提示する。本概要は、本開示のすべての企図される特徴の広い概説ではなく、本開示のすべての態様の鍵または要素を特定することも、本開示の任意またはすべての態様の範囲を正確に説明することも意図していない。その唯一の目的は、後で提示されるより詳細な説明の前置きとして、簡略化した形態で本開示の1つまたは複数の態様のいくつかの概念を提示することである。
【０００７】
本開示の1つまたは複数の態様は、非同期マルチキャリア通信を可能にすることを提供する。たとえば、通信リンクレベルにおける一態様では、リンク間でのキャリア間干渉を低減するための波形設計のための方法が、非同期マルチキャリア通信を可能にする助けとなる。ワイヤレス通信のそのような1つの波形設計方法は、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成することと、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように波形を整形することと、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信することとを伴う。
【０００８】
別の態様は、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成するための手段と、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように波形を整形するための手段と、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信するための手段を含む、ワイヤレス通信デバイスを伴う。
【０００９】
別の態様は、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合されたメモリと、少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合された通信インターフェースとを含むワイヤレス通信デバイスを伴い、ここで、少なくとも1つのプロセッサは、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成することと、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように波形を整形することと、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信することとを行うように構成される。
【００１０】
別の態様は、コンピュータ実行可能コードを記憶し、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成することと、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように波形を整形することと、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信することとを行うためのコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体を伴う。
【００１１】
別の態様は、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信することと、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングすることと、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元することとを含む、ワイヤレス通信の方法を伴う。
【００１２】
別の態様は、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信するための手段と、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングするための手段と、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元するための手段とを含む、ワイヤレス通信デバイスを伴う。
【００１３】
別の態様は、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合されたメモリと、少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合された通信インターフェースとを含むワイヤレス通信デバイスを伴い、ここで、少なくとも1つのプロセッサは、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信することと、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングすることと、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元することとを行うように構成される。
【００１４】
別の態様は、コンピュータ実行可能コードを記憶し、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信することと、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングすることと、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元することとを行うためのコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体を伴う。
【００１５】
データを送信するための波形設計はまた、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を実行するための構造および方法を伴うことができる。別の態様では、波形設計は、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を実行するための構造および方法を伴うことができる。
【００１６】
ネットワーク計画レベルにおいて、本開示の一態様は、非同期通信と同期通信の両方の共存を可能にするための構造および方法を伴う。そのような構造および方法は、非同期通信と同期通信との間でプロビジョニングすることと、衝突を処理するための帯域幅をプロビジョニングすることとを伴い得る。
【００１７】
そのような1つの態様は、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供することと、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングすることと、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングすることとを含む、ワイヤレス通信の方法を伴う。
【００１８】
別のそのような態様は、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供するための手段と、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングするための手段と、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングするための手段とを含む、ワイヤレス通信デバイスを伴う。
【００１９】
別の態様は、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合されたメモリと、少なくとも1つのプロセッサに通信可能に結合された通信インターフェースとを含むワイヤレス通信デバイスを伴い、ここで、少なくとも1つのプロセッサは、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供することと、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングすることと、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングすることとを行うように構成される。
【００２０】
別のそのような態様は、コンピュータ実行可能コードを記憶し、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供することと、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングすることと、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングすることとを行うためのコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体を伴う。
【００２１】
方法および装置のこれらの態様および他の態様は、以下の発明を実施するための形態を検討すれば、より十分に理解されるであろう。添付図面とともに本方法および装置の特定の例示的な実施形態の以下の説明を検討すれば、本方法および装置の他の態様、特徴、および実施形態が当業者に明らかになろう。本方法および装置の特徴は、以下のいくつかの実施形態および図面に対して説明され得るが、本方法および装置のすべての実施形態は、本明細書で説明される有利な特徴のうちの1つまたは複数を含み得る。言い換えれば、1つまたは複数の実施形態は、いくつかの有利な特徴を有するものとして説明され得るが、そのような特徴のうちの1つまたは複数はまた、本明細書で説明される方法および装置の様々な実施形態に従って使用され得る。同様に、例示的な実施形態がデバイスの実施形態、システムの実施形態、または方法の実施形態として以下で説明され得るが、そのような例示的な実施形態が様々なデバイス、システム、および方法において実施され得ることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】処理システムを採用する装置のためのハードウェア実装形態の一例を示す図である。
【図２】ネットワークアーキテクチャの一例を示す図である。
【図３】アクセスネットワークの一例を示す図である。
【図４】同期アップリンクの一例を示す図である。
【図５】本開示のいくつかの態様による非同期アップリンクの一例を示す図である。
【図６】様々な通信リンクの例を示す図である。
【図７】本開示のいくつかの態様による、キャリア間干渉(ICI)、およびICIに対処し非同期通信を可能にするための設計手法の例を示す図である。
【図８】本開示のいくつかの態様による、非同期通信が可能な送信機回路を動作させるための例示的なプロセスを示す図である。
【図９】本開示のいくつかの態様による、処理回路を採用し、送信機回路を動作させるために適合された装置のためのハードウェア実装形態の簡略化した例を示す図である。
【図１０】本開示のいくつかの態様による、非同期通信が可能な受信機回路を動作させるための例示的なプロセスを示す図である。
【図１１】本開示のいくつかの態様による、処理回路を採用し、受信機回路を動作させるために適合された装置のためのハードウェア実装形態の簡略化した例を示す図である。
【図１２】本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信を可能にするための送信機回路の一例を示す図である。
【図１３】本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信が可能な送信機回路を動作させるための例示的なプロセスを示す図である。
【図１４】本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信を可能にするための受信機回路の一例を示す図である。
【図１５】本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信が可能な受信機回路を動作させるための例示的なプロセスを示す図である。
【図１６】本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信を可能にするための送信機回路の一例を示す図である。
【図１７】本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信が可能な送信機回路を動作させるための例示的なプロセスを示す図である。
【図１８】本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信を可能にするための受信機回路の一例を示す図である。
【図１９】本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信が可能な受信機回路を動作させるための例示的なプロセスを示す図である。
【図２０】本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける非同期通信用に帯域幅を割り振るための2つの例を示す図である。
【図２１】本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける静的プロビジョニングまたは半静的プロビジョニングを使用して、同期通信用および非同期通信用に帯域幅を割り振るための一例を示す図である。
【図２２】本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける動的プロビジョニングを使用して、同期通信用および非同期通信用に帯域幅を割り振るための一例を示す図である。
【図２３】本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける様々なユースケースに対して最適化されたシンボルヌメロロジーを用いて、非同期通信用に帯域幅を割り振るための例を示す図である。
【図２４】本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおいて非同期通信用に帯域幅を割り振るための例示的なプロセスを示す図である。
【図２５】本開示のいくつかの態様による、処理回路を採用し、ワイヤレス通信ネットワークにおける非同期通信用に帯域幅を割り振るために適合された装置のためのハードウェア実装形態の簡略化した例を示す図である。
【図２６】本開示のいくつかの態様による重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタの送信ウィンドウ処理動作を示す概略図である。
【図２７】本開示のいくつかの態様による重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタの受信ウィンドウ処理動作を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
添付の図面に関して以下に記載する詳細な説明は、様々な構成の説明として意図されており、本明細書で説明する概念が実践され得る唯一の構成を表すことは意図されていない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を与えるために具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念がこれらの具体的な詳細なしに実践され得ることは当業者に明らかであろう。場合によっては、そのような概念を曖昧にするのを避けるために、よく知られている構造および構成要素がブロック図の形で示される。
【００２４】
同期通信については、リンク効率にとって良好であり得るが、関連するコストを有する。たとえば、受信機において、同期通信は、データが受信され得る前に、受信機がタイミングを獲得、追跡、および修正することを必要とし得る。送信機において、かつ受信機がタイミングを構成させた後、送信機は、データ転送が起こり得る前に、追加のタイミングアドバンス、および動作帯域幅全体にわたる緊密な協調を必要とし得る。したがって、同期通信は、比較的低いデータレートでデータを送る適用例などの、いくつかの適用例において理想的でない場合がある。
【００２５】
本開示の態様は、同期通信ほど多くの要件を有しない非同期通信を確立することを伴う。より詳細には、非同期通信を可能にするようにキャリア間の干渉を十分に低減することができる波形整形を用いた送信および受信の波形設計を伴う、非同期通信を可能にするための方法が提示される。いくつかの態様では、送信波形設計は、(1)重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調、(2)マルチキャリア周波数領域等化(FDE)、または(3)非同期通信を可能にするのに適切な他の方式の使用を伴う。いくつかの態様では、受信波形設計は、(1)重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調、(2)マルチキャリア周波数領域等化(FDE)、または(3)非同期通信を可能にするのに適切な他の方式を伴う。
【００２６】
本開示の態様はまた、非同期通信と同期通信との間でプロビジョニングすることと、衝突を処理するための帯域幅をプロビジョニングすることとを伴う。そのような1つの態様は、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供することと、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングすることと、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングすることとを伴う。
【００２７】
次に、電気通信システムのいくつかの態様が、様々な装置および方法を参照して提示される。図1〜図3のシステムは、本明細書で説明する教示が適用例および/または実装形態をその中で見つけ得る、装置および方法の非限定的な例である。これらの装置および方法は、以下の発明を実施するための形態で説明され、様々なブロック、モジュール、構成要素、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズムなど(集合的に「要素」と呼ばれる)によって添付の図面に示される。これらの要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらの任意の組合せを使用して実装され得る。そのような要素がハードウェアとして実装されるのか、それともソフトウェアとして実装されるのかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約によって決まる。
【００２８】
例として、要素、または要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、1つまたは複数のプロセッサを含む「処理システム」を用いて実装され得る。プロセッサの例は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、ステートマシン、ゲート論理、個別ハードウェア回路、および本開示全体にわたって説明する様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアを含む。処理システムの中の1つまたは複数のプロセッサは、ソフトウェアを実行し得る。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、または他の名称で呼ばれるかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、機能などを意味するように広く解釈されるべきである。ソフトウェアは、コンピュータ可読媒体上に存在してよい。コンピュータ可読媒体は、非一時的コンピュータ可読媒体であってよい。非一時的コンピュータ可読媒体は、例として、磁気記憶デバイス(たとえば、ハードディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気ストリップ)、光ディスク(たとえば、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD))、スマートカード、フラッシュメモリデバイス(たとえば、カード、スティック、キードライブ)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読取り専用メモリ(ROM)、プログラマブルROM(PROM)、消去可能PROM(EPROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、レジスタ、リムーバブルディスク、ならびに、コンピュータによってアクセスされ、読み取られ得るソフトウェアおよび/または命令を記憶するための任意の他の適切な媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、処理システムの中に存在してもよく、処理システムの外部に存在してもよく、または処理システムを含む複数のエンティティにわたって分散されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータプログラム製品において
具現化され得る。例として、コンピュータプログラム製品は、パッケージング材料の中のコンピュータ可読媒体を含み得る。当業者は、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約全体に応じて、本開示全体にわたって提示された上記の機能を最善の形で実現する方法を認識するであろう。
【００２９】
図1は、処理システム114を採用する装置100のためのハードウェア実装形態の一例を示す概念図である。この例では、処理システム114は、バス102によって概略的に表されるバスアーキテクチャを用いて実装され得る。バス102は、処理システム114の特定の適用例および全体的な設計制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含み得る。バス102は、プロセッサ104によって概略的に表される1つまたは複数のプロセッサ、およびコンピュータ可読媒体106によって概略的に表されるコンピュータ可読媒体を含む、様々な回路を互いにリンクさせる。バス102はまた、タイミングソース、周辺機器、電圧調整器、および電力管理回路などの様々な他の回路をリンクさせ得るが、これらの回路は当技術分野でよく知られており、したがって、これ以上は説明しない。バスインターフェース108は、バス102とトランシーバ110との間のインターフェースを提供する。トランシーバ110は、送信媒体を介して様々な他の装置と通信するための手段(たとえば、送信機および受信機)を提供する。装置の性質に応じて、ユーザインターフェース112(たとえば、キーパッド、ディスプレイ、スピーカー、マイクロフォン、ジョイスティック)も設けられてよい。
【００３０】
プロセッサ104は、バス102を管理すること、およびコンピュータ可読媒体106に記憶されたソフトウェアの実行を含む一般的な処理を担当する。ソフトウェアは、プロセッサ104によって実行されたとき、処理システム114に、任意の特定の装置のための以下で説明する様々な機能を実行させる。コンピュータ可読媒体106はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ104によって操作されるデータを記憶するために使用され得る。プロセッサ104の例は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブル論理デバイス(PLD)、ステートマシン、ゲート論理、個別ハードウェア回路、および本開示全体にわたって説明する様々な機能を実行するように構成された他の適切なハードウェアを含む。すなわち、装置100の中で利用されるようなプロセッサ104は、以下で説明するプロセスのうちのいずれか1つまたは複数を実施するために使用され得る。
【００３１】
一態様では、装置100は、ユーザ機器(UE)または基地局(BS)であってよい。基地局は、当業者によって、基地トランシーバ局(BTS)、無線基地局、無線トランシーバ、トランシーバ機能、基本サービスセット(BSS)、拡張サービスセット(ESS)、アクセスポイント(AP)、ノードB、eノードB(eNB)、メッシュノード、リレー、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれることもある。基地局は、コアネットワークへのワイヤレスアクセスポイントを、任意の数のユーザ機器(UE)に提供し得る。UEの例は、セルラーフォン、スマートフォン、セッション開始プロトコル(SIP)電話、ラップトップ、ノートブック、ネットブック、スマートブック、携帯情報端末(PDA)、衛星ラジオ、全地球測位システム(GPS)デバイス、マルチメディアデバイス、ビデオデバイス、デジタルオーディオプレーヤ(たとえば、MP3プレーヤ)、カメラ、エンターテイメントデバイス、ウェアラブル通信デバイス、自動車、メッシュネットワークノード、M2Mコンポーネント、ゲーム機、または任意の他の類似の機能デバイスを含む。UEは、当業者によって、移動局(MS)、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末(AT)、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、端末、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれることもある。
【００３２】
本開示全体にわたって提示される様々な概念は、多種多様な電気通信システム、ネットワークアーキテクチャ、および通信規格にわたって実施され得る。発展型パケットシステム(EPS)向けに3GPP規格に従って規定されたものなどの既存のワイヤレス通信ネットワークは、しばしば、ロングタームエボリューション(LTE)ネットワークと呼ばれ、複数のユーザの同期通信および直交アクセスを提供する。しかしながら、同期通信をサポートする際に特有のタイミング要件は、関連するコストを有し得る。
【００３３】
第5世代(5G)ネットワークなどの、このネットワークの発展型バージョンは、限定はしないが、ウェブブラウジング、ビデオストリーミング、VoIP、ミッションアプリケーション、マルチホップネットワーク、リアルタイムのフィードバックを有する遠隔操作(たとえば、遠隔手術)などを含む、多くの異なるタイプのサービスまたは適用例を提供し得る。
【００３４】
本開示の態様は、ワイヤレスネットワークの特定の世代に限定されず、概して、ワイヤレス通信を、特に5Gネットワークを対象とする。しかしながら、知られている通信プラットフォームを用いてそのような態様の理解を容易にするために、LTEを伴うそのようなことの例が図2〜図3に提示される。
【００３５】
図2は、様々な装置100(図1を参照)を採用するLTEネットワークアーキテクチャ200を示す図である。LTEネットワークアーキテクチャ200は、発展型パケットシステム(EPS)200と呼ばれることがある。EPS200は、1つまたは複数のユーザ機器(UE)202、発展型UMTS地上波無線アクセスネットワーク(E-UTRAN)204、発展型パケットコア(EPC)210、ホーム加入者サーバ(HSS)220、および事業者のIPサービス222を含み得る。EPSは、他のアクセスネットワークと相互接続することができるが、簡単のために、それらのエンティティ/インターフェースは図示されない。図示のように、EPSはパケット交換サービスを提供するが、当業者は、本開示全体にわたって提示される様々な概念が、回路交換サービスを提供するネットワークに拡張され得ることを容易に諒解するであろう。
【００３６】
E-UTRANは、発展型ノードB(eNB)206および他のeNB208を含む。eNB206は、UE202に対してユーザプレーンプロトコル終端および制御プレーンプロトコル終端を提供する。eNB206は、X2インターフェース(すなわち、バックホール)経由で他のeNB208に接続され得る。eNB206は、当業者によって、基地局、基地トランシーバ局、無線基地局、無線トランシーバ、トランシーバ機能、基本サービスセット(BSS)、拡張サービスセット(ESS)、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれることもある。eNB206は、EPC210へのアクセスポイントをUE202に提供する。UE202の例は、上記で説明されている。UE202は、当業者によって、上記で説明したような他の用語を使用して呼ばれることもある。
【００３７】
eNB206は、S1インターフェースによってEPC210に接続される。EPC210は、モビリティ管理エンティティ(MME)212、他のMME214、サービングゲートウェイ216、およびパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ218を含む。MME212は、UE202とEPC210との間のシグナリングを処理する制御ノードである。一般に、MME212は、ベアラおよび接続の管理を提供する。すべてのユーザIPパケットは、サービングゲートウェイ216を通じて転送され、サービングゲートウェイ216自体は、PDNゲートウェイ218に接続される。PDNゲートウェイ218は、UEのIPアドレス割振り、ならびに他の機能を提供する。PDNゲートウェイ218は、事業者のIPサービス222に接続される。事業者のIPサービス222は、インターネット、イントラネット、IPマルチメディアサブシステム(IMS)、およびPSストリーミングサービス(PSS)を含む。
【００３８】
図3は、LTEネットワークアーキテクチャにおけるアクセスネットワークの一例を示す図である。この例では、アクセスネットワーク300は、いくつかのセルラー領域(セル)302に分割されている。1つまたは複数の低電力クラスeNB308、312は、セル302のうちの1つまたは複数と重なり合うセルラー領域310、314をそれぞれ有し得る。低電力クラスeNB308、312は、フェムトセル(たとえば、ホームeNB(HeNB))、ピコセル、またはマイクロセルであってよい。高電力クラスまたはマクロeNB304は、セル302に割り当てられ、EPC210へのアクセスポイントをセル302の中のすべてのUE306に提供するように構成される。アクセスネットワーク300のこの例では集中型コントローラはないが、代替構成では集中型コントローラが使用されてもよい。eNB304は、無線ベアラ制御、承認制御、モビリティ制御、スケジューリング、セキュリティ、およびサービングゲートウェイ216への接続性を含む、すべての無線関連機能を担当する(図2を参照)。
【００３９】
アクセスネットワーク300によって採用される変調方式および多元接続方式は、展開されている特定の電気通信規格に応じて異なる場合がある。LTEの適用例では、OFDMがDL上で使用されSC-FDMAがUL上で使用されて、周波数分割複信(FDD)と時分割複信(TDD)の両方をサポートする。当業者が以下の詳細な説明から容易に諒解するように、本明細書で提示する様々な概念は、LTEの適用例に好適である。しかしながら、これらの概念は、他の変調技法および多元接続技法を採用する他の電気通信規格に容易に拡張され得る。例として、これらの概念は、エボリューションデータオプティマイズド(EV-DO)またはウルトラモバイルブロードバンド(UMB)に拡張され得る。EV-DOおよびUMBは、CDMA2000規格ファミリーの一部として第3世代パートナーシッププロジェクト2(3GPP2)によって公表されたエアインターフェース規格であり、CDMAを採用して移動局にブロードバンドインターネットアクセスを提供する。これらの概念はまた、広帯域CDMA(W-CDMA)およびTD-SCDMAなどの他のCDMA変形態を採用するユニバーサル地上波無線アクセス(UTRA)、TDMAを採用するモバイル通信用グローバルシステム(GSM(登録商標))、ならびにOFDMAを採用する発展型UTRA(E-UTRA)、ウルトラモバイルブロードバンド(UMB)、IEEE802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20、およびフラッシュOFDMに拡張され得る。UTRA、E-UTRA、UMTS、LTEおよびGSM(登録商標)は、3GPP団体からの文書に記載されている。CDMA2000およびUMBは、3GPP2団体からの文書に記載されている。採用される実際のワイヤレス通信規格および多元接続技術は、特定の適用例およびシステムに課された全体的な設計制約によって決まる。
【００４０】
eNB304は、MIMO技術をサポートする複数のアンテナを有し得る。MIMO技術を使用することにより、eNB304は、空間領域を活用して、空間多重化、ビームフォーミング、および送信ダイバーシティをサポートできるようになる。
【００４１】
空間多重化は、同じ周波数上でデータの異なるストリームを同時に送信するために使用され得る。データストリームは、データレートを上げるために単一のUE306へ送信されてもよく、または全体的なシステム容量を増大させるために複数のUE306へ送信されてもよい。このことは、各データストリームを空間的にプリコーディングし(すなわち、振幅および位相のスケーリングを適用し)、次いで、空間的にプリコーディングされた各ストリームをダウンリンク上で複数の送信アンテナを通じて送信することによって実現される。空間的にプリコーディングされたデータストリームは、相異なる空間シグネチャとともにUE306に到達し、そのことにより、各UE306は、そのUE306に向けられた1つまたは複数のデータストリームを復元できるようになる。アップリンク上では、各UE306は、空間的にプリコーディングされたデータストリームを送信し、そのことにより、eNB304は、空間的にプリコーディングされた各データストリームのソースを識別できるようになる。
【００４２】
空間多重化は、一般に、チャネル状態が良好なときに使用される。チャネル状態がさほど好ましくないとき、伝送エネルギーを1つまたは複数の方向に集中させるために、ビームフォーミングが使用され得る。このことは、複数のアンテナを通じた送信向けにデータを空間的にプリコーディングすることによって実現され得る。セルの縁部において良好なカバレージを実現するために、単一ストリームのビームフォーミング送信が、送信ダイバーシティと組み合わせて使用され得る。
【００４３】
以下の詳細な説明では、アクセスネットワークの様々な態様は、ダウンリンク上でOFDMをサポートするMIMOシステムを伴い得る。OFDMは、OFDMシンボル内のいくつかのサブキャリアにわたってデータを変調するスペクトル拡散技法である。サブキャリアは、正確な周波数において離間される。離間は、受信機がサブキャリアからのデータを復元することを可能にする「直交性」をもたらす。時間領域では、OFDMシンボル間干渉をなくすために、各OFDMシンボルにガードインターバル(たとえば、サイクリックプレフィックス)が追加され得る。アップリンクは、高いピーク対平均電力比(PAPR)を補償するために、DFT拡散OFDM信号の形態でSC-FDMAを使用し得る。LTEでのサイクリックプレフィックス(CP)は、シンボル間干渉(ISI)を軽減し、UL信号間の直交性を保証するために使用され得る。各OFDMシンボルまたは各SC-FDMシンボルに付加されるサイクリックプレフィックスは、マルチパスチャネルでの遅延スプレッドによって引き起こされるシンボル間干渉(ISI)をなくすために使用され得る。セルによって送信される信号は、複数の信号経路を介してUEに到達し得る。遅延スプレッドは、UEに最も早く到達する信号コピーと最も遅く到達する信号コピーとの間の差である。ISIを効果的になくすために、すべてのマルチパスエネルギーのかなりの部分をサイクリックプレフィックスが含むように、サイクリックプレフィックス長は、予期される遅延スプレッド以上となるように選択され得る。サイクリックプレフィックスは、OFDMシンボルまたはSC-FDMシンボルごとに、一定のオーバーヘッドとしてのサンプルを表す。
【００４４】
図4は、同期アップリンクの一例を示す図である。一態様では、この例は、LTEネットワークまたは他のワイヤレスネットワークにおいて見られることがあるレガシータイプの同期アップリンクであり得る。同期アップリンク400は、ユーザ機器(UE)402とネットワークノード(たとえば、基地局)404との間の通信に関連付けられ得る。本開示の一態様では、非同期通信406はまた、別のUE408とネットワークノード404との間で可能であり得る。タイミングサブ図410は、通常、同期アップリンクを確立することに関連するプロトコルオーバーヘッドを示す。より詳細には、ユーザ(たとえば、「ユーザ1」および/または「ユーザ2」)は、ダウンリンクフレーム境界に整合させるために、一般に、ある時間期間の間、同期メッセージ(たとえば、「同期」)414を求めてリッスンする(412)。ユーザは、一般に、次いで、許可(しばしば、タイミングアドバンス情報を伴う)418を求める要求416をサブミットし、そのため、オーバージエアでのラウンドトリップ時間(RTT)差の後、ユーザは送信することができ、受信機において整合され得る。同期および許可の後、ユーザは、最後にデータ420を送る。同期通信を確立するための、同期アップリンクを介したこれらのプロトコルオーバーヘッド要件は、比較的低いデータレートでデータを送るものを含む、ワイヤレスネットワーク上のいくつかのネットワークデバイスにとって、ならびにワイヤレスネットワーク上の他のネットワークデバイスにとって、性能の観点からコストがかかる場合がある。
【００４５】
一般に同期通信については、リンク効率にとって良好であり得るが、関連するコストを有する。たとえば、受信機において、同期通信は、データが受信され得る前に、受信機がタイミングを獲得、追跡、および修正することを必要とし得る。送信機において、かつ受信機がタイミングを構成させた後、送信機は、データ転送が起こり得る前に、追加のタイミングアドバンス、および動作帯域幅全体にわたる緊密な協調を必要とし得る。同様に、送信および干渉の協調にとってノード間同期が有益であり得るが、やはり関連するコストを有する。基地局において、たとえば、基地局にわたる同期は、マクロセルおよび/またはマイクロセルを用いて達成できる場合がある。しかしながら、いくつかの屋内のセルおよび小さいセルは、同期にとっての精度要件を満たさない場合がある。加えて、サイクリックプレフィックス(CP)長が短縮されている場合、そのような精度要件はさらに悪い場合がある。リレー、およびデバイスリンクへの様々なデバイスにおいて、自律型リンクが正確なタイミングを保持し大域のマクロネットワークに整合するための、さらなる複雑さがあり得る。たがって、同期通信は、いくつかの適用例において理想的でない場合がある。
【００４６】
本開示の態様は、同期通信ほど多くのプロトコルオーバーヘッド要件を有しない非同期通信を確立するための装置および方法を提供する。非同期通信は、潜在的な電力節約を含む、より効率的な通信を可能にすることができる。一態様では、本明細書で説明する非同期通信を確立するための装置および方法は、屋内のセルおよび/またはスタンドアロンの小さいセル、リレー、ならびにデバイスリンクへのデバイスに対するサポートを改善することができる。一態様では、本明細書で説明する非同期通信を確立するための装置および方法は、より低電力デバイスが、オーバーヘッドをほとんど伴わずにデータを送ることを可能にすることができる。加えて、それらは、イベントをトリガすると直ちにデータを送ることによって、低レイテンシを可能にし得る。本開示の態様は、さらに、効率、レイテンシ、および/または伝搬に関連する制約に対処するための混合された波形の共存(たとえば、低レイテンシ、通常のモビリティ、および静止状態に対して混合されたシンボル継続時間)を可能にすることができる。本開示の態様は、他の無線アクセス技術の干渉問題を処理するとき、緩やかな劣化を可能にすることができる。たとえば、本開示の態様は、独立したタイムライン上にある干渉物との共存のネイティブなサポートを可能にすることができる。
【００４７】
図5は、本開示のいくつかの態様による非同期アップリンク500の一例を示す図である。非同期アップリンク500は、ユーザ機器(UE)502とネットワークノード(たとえば、基地局)504との間の通信に関連付けられ得る。本開示の一態様では、非同期通信506はまた、別のUE508とネットワークノード504との間で可能であり得る。第1のタイミングサブ図510は、通常、アップリンク整合を用いない動作を伴う非同期アップリンクを確立することに関連するプロトコルオーバーヘッドを示す。より詳細には、ユーザ(たとえば、「ユーザ1」および「ユーザ2」)は、データ514を送る前に、同期メッセージ512を待ってもよいが、許可メッセージを無視することを選んでもよい。第2のタイミングサブ図516は、通常、完全に非同期の動作を伴う非同期アップリンクを確立することに関連するプロトコルオーバーヘッドを示す。より詳細には、ユーザは、データ518を送るとき、許可メッセージと同期メッセージの両方を無視することを選んでよい。
【００４８】
したがって、概して非同期通信に対して、ユーザは、迅速に、かつ低いシグナリングオーバーヘッドで情報を送るために、許可メッセージを、または同期メッセージさえ無視することを選んでよい。これらのより自律的なトランザクション機能は、いくつかの場合に(たとえば、突発的な小さい送信)、ユーザが電力を節約することを可能にすることができる。他の利点は、上記で説明されている。
【００４９】
図6は、様々な通信リンク(602、604、606)の例を示す図である。一態様では、関連付けられている送信機および受信機によってリンクが定義されることに留意されたい。そのような場合、各送信機は、1つまたは複数の受信機(すなわち、リンク)を有してよい。1つの送信機が多くの受信機と通信する事例は、基地局ダウンリンクと類似である。しかしながら、考えられる他のネットワークリンクがある。たとえば、各受信機は、1つまたは複数の送信機(すなわち、リンク)を有してよい。1つの受信機が多くの送信機と通信することを伴う事例は、基地局アップリンクと類似であるが、再度、このことは唯一の事例でない。異なる送信機と受信機との間のリンクが、同じシステム帯域幅内にあってよい。このことは、異なるデバイスタイプ(たとえば、基地局、スマートフォン、センサー、タブレット、機械など)に対して妥当性を有する。いくつかの事例では、通信リンクを確立するネットワークノード(たとえば、送信機および/または受信機)は、スケジューリングエンティティまたは従属エンティティと呼ばれ得る。たとえば、図1の装置100は、ユーザ機器(UE)であってよく、スケジューリングエンティティまたは従属エンティティであってよい。別の例では、図1の装置100は、基地局であってよく、スケジューリングエンティティであってよい。
【００５０】
図7は、本開示のいくつかの態様による、キャリア間干渉(ICI)、およびICIに対処し非同期通信を可能にするための設計手法の例を示す図である。波形周波数領域サブ図700は、サブキャリアが整合されていないとき、直交周波数分割多元接続(OFDMA)信号がどのようにICIを受ける場合があるのかを示す。より詳細には、ICIは、サブキャリア中心周波数において、周波数がゼロで重なり合うことによって引き起こされ得る。タイミングサブ図702は、サイクリックプレフィックス(CP)と、いくつかの異なるユーザのための後続のユーザデータとを含む、様々なサブフレームを示す。サブフレームのうちの1つの不整合(たとえば、ユーザ5のサブフレーム)は、ICI(たとえば、波形サブ図700に示すICI)を引き起こす場合がある。ICIを改善するために、本開示の一態様は、より良好なサブバンド分離のためのシンボルウィンドウ処理を用いる、フィルタバンクマルチキャリアまたはOFDMをシステムに提供することを伴うことができる。そのようなシステムの望ましい周波数領域表現は、より小さいオーバーラップをマルチキャリア波形の中のキャリアが有する、サブ図704のように見えることがある。そのような場合、システムは、リンクごとに異なるシンボルヌメロロジー(symbol numerology)およびサイクリックプレフィックス長が使用され得るリンク間で、非同期動作を可能にすることができる。そのようなシステムは、必要に応じて帯域幅をスケールアップおよびスケールダウンすることができる。
【００５１】
図8は、本開示のいくつかの態様による、非同期通信が可能な送信機回路を動作させるための例示的なプロセス800を示す図である。一態様では、プロセス800は、図1におけるトランシーバ110の送信機回路または他の適切な回路によって実行され得る。ブロック802において、プロセスは、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成する。一態様では、プロセスはまた、複数のキャリアを含むスペクトルを、第1のワイヤレスデバイスにおいて共有する(たとえば、第1のワイヤレスデバイスを含む複数のワイヤレスデバイスにわたってスペクトルが区分され得る場合)。
【００５２】
ブロック804において、プロセスは、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように(たとえば、第1のワイヤレスデバイスが別のワイヤレスデバイスに対して非同期的に送信することを可能にし、または非同期的に送信するときの第1のワイヤレスデバイスの性能を改善するように)、波形を整形する。一態様では、そのような干渉が、整形されていない波形の干渉よりも小さくなるように、プロセスは、波形と隣接波形(たとえば、スペクトル上で動作している他のワイヤレスデバイスによって生成されるそれらの波形)との間の干渉を低減するように波形を整形することができる。一態様では、プロセスは、波形と隣接波形(たとえば、スペクトル上で動作している他のワイヤレスデバイスによって生成されるそれらの波形)との間の干渉を、事前選択されたレベル(たとえば、事前選択された最大レベル)に低減するように波形を整形することができる。一態様では、事前選択されるレベルは、隣接する1メガヘルツ(MHz)のスペクトルの端から端までで約-13デシベルミリワット(dBm)である。ブロック806において、プロセスは、整形された波形を(たとえば、スペクトル上の別のワイヤレスデバイスに対して)非同期的にスペクトル上で送信する。以下でより詳細に説明するように、このプロセスは、(1)重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調、(2)マルチキャリア周波数領域等化(FDE)、または(3)非同期通信を可能にするのに適切な他の方式を使用して、特に実施され得る。
【００５３】
図9は、本開示のいくつかの態様による、処理回路902を採用し、送信機回路を動作させるために適合された装置のためのハードウェア実装形態の簡略化した例を示す図900である。処理回路902は、図1の処理システム114に関して示されるいくつかの態様に従って提供され得る。処理回路902は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、シーケンサ、および/またはステートマシンを含み得る1つまたは複数のプロセッサ912を有する。処理回路902は、バス916によって概略的に表されるバスアーキテクチャを用いて実装され得る。バス916は、処理回路902の特定の適用例および全体的な設計制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含み得る。バス916は、コンピュータ可読記憶媒体914および1つもしくは複数のプロセッサ912ならびに/または本明細書で説明するいくつかの機能を実行するように協働し、モジュールおよび/もしくは回路904、906、908、および910によって表されるハードウェアデバイスを含む、様々な回路を互いにリンクさせる。バス916はまた、タイミングソース、タイマー、周辺装置、電圧調整器、および電力管理回路などの様々な他の回路をリンクさせ得る。バスインターフェース918は、バス916と、トランシーバ920またはユーザインターフェース922などの他のデバイスとの間のインターフェースを提供し得る。トランシーバ920は、様々な他の装置と通信するためのワイヤレス通信リンクを提供し得る。場合によっては、トランシーバ920および/またはユーザインターフェース922は、バス916に直接接続し得る。
【００５４】
プロセッサ912は、コンピュータ可読記憶媒体914上にコードとして記憶されたソフトウェアの実行を含む一般的な処理を担当する。ソフトウェアは、プロセッサ912によって実行されたとき、処理回路902が任意の特定の装置のために上記で説明した様々な機能を実行し得るように、処理回路902の1つまたは複数の構成要素を構成する。コンピュータ可読記憶媒体914はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ912によって操作されるデータを記憶するために使用され得る。処理回路902は、モジュール904、906、および908のうちの少なくとも1つをさらに含む。モジュール904、906、および908は、コンピュータ可読記憶媒体914に常駐する、かつ/もしくはコンピュータ可読記憶媒体914に記憶されたコードからロードされた、プロセッサ912で実行しているソフトウェアモジュール、プロセッサ912に結合された1つもしくは複数のハードウェアモジュール、またはそれらの何らかの組合せであってよい。モジュール904、906、および/または908は、マイクロコントローラ命令、ステートマシン構成パラメータ、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。
【００５５】
モジュールおよび/または回路904は、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成するように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路906は、図8におけるブロック802、図13におけるブロック1302、および/または図17におけるブロック1702に関して説明される機能を実行するように構成され得る。
【００５６】
モジュールおよび/または回路906は、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように(たとえば、第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にし、または非同期的に送信するときの第1のワイヤレスデバイスの性能を改善するように)、波形を整形するように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路906は、図8におけるブロック804、図13におけるブロック1304、および/または図17におけるブロック1704に関して説明される機能を実行するように構成され得る。
【００５７】
モジュールおよび/または回路908は、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信するように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路908は、図8におけるブロック806、図13におけるブロック1306、および/または図17におけるブロック1706に関して説明される機能を実行するように構成され得る。
【００５８】
図10は、本開示のいくつかの態様による、非同期通信が可能な受信機回路を動作させるための例示的なプロセス1000を示す図である。一態様では、プロセス1000は、図1におけるトランシーバ110の受信機回路または他の適切な回路によって実行され得る。ブロック1002において、プロセスは、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信する。一態様では、プロセスは、複数のキャリアを含むスペクトルを、第1のワイヤレスデバイスにおいて共有する(たとえば、第1のワイヤレスデバイスを含む複数のワイヤレスデバイスにわたってスペクトルが区分され得る場合、また複数のワイヤレスデバイスの各々がスペクトルの異なるキャリアを割り振られる場合)。ブロック1004において、プロセスは、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングする。一態様では、そのような干渉が、フィルタリングされていない波形の干渉よりも小さくなるように、プロセスは、受信信号と隣接波形/信号(たとえば、スペクトル上で動作している他のワイヤレスデバイスによって生成されるそれらの波形)との間の、スペクトル上の干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングすることができる。一態様では、プロセスは、受信信号と隣接波形/信号(たとえば、スペクトル上で動作している他のワイヤレスデバイスによって生成されるそれらの波形)との間の干渉を、事前選択されたレベル(たとえば、事前選択された最大レベル)に低減するように、受信信号をフィルタリングすることができる。一態様では、事前選択されるレベルは、隣接する1MHzのスペクトルの端から端までで約-13dBmである。ブロック1006において、プロセスは、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元する。以下でより詳細に説明するように、このプロセスは、(1)重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調、(2)マルチキャリア周波数領域等化(FDE)、または(3)非同期通信を可能にするのに適切な他の方式を使用して、特に実施され得る。
【００５９】
図11は、本開示のいくつかの態様による、処理回路1102を採用し、受信機回路を動作させるために適合された装置のためのハードウェア実装形態の簡略化した例を示す図1100である。処理回路1102は、図1の処理システム114に関して示されるいくつかの態様に従って提供され得る。処理回路1102は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、シーケンサ、および/またはステートマシンを含み得る1つまたは複数のプロセッサ1112を有する。処理回路1102は、バス1116によって概略的に表されるバスアーキテクチャを用いて実装され得る。バス1116は、処理回路1102の特定の適用例および全体的な設計制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含み得る。バス1116は、コンピュータ可読記憶媒体1114および1つもしくは複数のプロセッサ1112ならびに/または本明細書で説明するいくつかの機能を実行するように協働し、モジュールおよび/もしくは回路1104、1106、1108、および1110によって表されるハードウェアデバイスを含む、様々な回路を互いにリンクさせる。バス1116はまた、タイミングソース、タイマー、周辺装置、電圧調整器、および電力管理回路などの様々な他の回路をリンクさせ得る。バスインターフェース1118は、バス1116と、トランシーバ1120またはユーザインターフェース1122などの他のデバイスとの間のインターフェースを提供し得る。トランシーバ1120は、様々な他の装置と通信するためのワイヤレス通信リンクを提供し得る。場合によっては、トランシーバ1120および/またはユーザインターフェース1122は、バス1116に直接接続し得る。
【００６０】
プロセッサ1112は、コンピュータ可読記憶媒体1114上にコードとして記憶されたソフトウェアの実行を含む一般的な処理を担当する。ソフトウェアは、プロセッサ1112によって実行されたとき、処理回路1102が任意の特定の装置のために上記で説明した様々な機能を実行し得るように、処理回路1102の1つまたは複数の構成要素を構成する。コンピュータ可読記憶媒体1114はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ1112によって操作されるデータを記憶するために使用され得る。処理回路1102は、モジュール1104、1106、および1108のうちの少なくとも1つをさらに含む。モジュール1104、1106、および1108は、コンピュータ可読記憶媒体1114に常駐する、かつ/もしくはコンピュータ可読記憶媒体1114に記憶されたコードからロードされた、プロセッサ1112で実行しているソフトウェアモジュール、プロセッサ1112に結合された1つもしくは複数のハードウェアモジュール、またはそれらの何らかの組合せであってよい。モジュール1104、1106、および/または1108は、マイクロコントローラ命令、ステートマシン構成パラメータ、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。
【００６１】
モジュールおよび/または回路1104は、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信するように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路1104は、図10におけるブロック1002、図15におけるブロック1502、および/または図19におけるブロック1902に関して説明される機能を実行するように構成され得る。
【００６２】
モジュールおよび/または回路1106は、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングするように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路1106は、図10におけるブロック1004、図15におけるブロック1504、および/または図19におけるブロック1904に関して説明される機能を実行するように構成され得る。
【００６３】
モジュールおよび/または回路1108は、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元するように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路1108は、図10におけるブロック1006、図15におけるブロック1506、および/または図19におけるブロック1906に関して説明される機能を実行するように構成され得る。
【００６４】
図12は、本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信を可能にするための送信機回路1200の一例を示す図である。送信機回路1200は、逆高速フーリエ変換(IFFT)1204に(たとえば、OFDMA変調のために)提供されるいくつかのユーザトーン1202を受け取る。IFFT1204の出力は、並直列(P/S)ブロック1206に提供される。サイクリックプレフィックス(CP)ブロック1208は、P/Sブロック1206の出力にサイクリックプレフィックス(CP)を追加する。CPブロック1208の出力(たとえば、送信信号)が、WOLAフィルタ1210に提供される。サブ図1212は、WOLAフィルタ1210によって提供されるようなフィルタリング波形の形状の一例を示す。サブ図1214は、WOLAフィルタ1210によってフィルタリングした後に得られる累積波形の形状の一例を示す。
【００６５】
一態様では、WOLAフィルタ1210は、循環性を維持するためにオーバーラップおよび加算を伴うパルス整形ウィンドウ1212を使用し、送信信号の中のサイドローブを低減する。このことは、図26でより詳細に示される。各OFDMシンボルは、IFFT出力2602およびサイクリックプレフィックス2606からなり、さらに、小さいプレフィックス(サイクリックプレフィックスを越えて)および小さいポストフィックスを用いて適切に拡張されてよく、そこにおいて、左端重み付け関数2604および右端重み付け関数2608がシンボルの縁部に適用され得る。各シンボルは、次いで、重み付け関数が適用された点において、2610の中で前のシンボルおよび次のシンボルとオーバーラップされ得る。このプロセスは、シンボル間の遷移を効果的に先細りさせ、波形のスペクトルに対してより厳格なロールオフをもたらす。
【００６６】
図12は、第1の送信機チェーン(1202、1204、1206、1208、1210)を含むものとして送信機回路1200を示すが、送信機回路1200はまた、第2の送信機チェーン(1202.N、1204.N、1206.N、1208.N、1210.N)、および送信機回路1200に供給されるユーザトーンの数(たとえば、最高N個のユーザトーン)に応じて追加の送信機チェーンを含んでよい。
【００６７】
一態様では、送信機において積極的なWOLAを使用することは、非同期性への許容度を改善することができる。たとえば、それがサイクリックプレフィックスのより大きい部分になるように、送信機WOLAにおけるウィンドウサイズを積極的に選ぶことは、非同期性への許容度を改善することができる。入力トーンを提供するユーザは、異なるシンボルヌメロロジーを採用してよく、ガードトーンを使用してもよい。一態様では、本明細書で説明する方法は、OFDM波形、または同様に少ない計算量、すなわち、周波数領域等化(FDE)を用いて復調され得る波形からなる同期キャリアと非同期キャリアとの間の分離を実現するために、この技法を実施することができる。
【００６８】
図13は、本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信が可能な送信機回路を動作させるための例示的なプロセス1300を示す図である。一態様では、プロセス1300は、図12の送信機回路または他の適切な回路によって実行され得る。
【００６９】
ブロック1302において、プロセスは、送信されるべき波形を第1のワイヤレスデバイスにおいて生成し、ここで、波形は1つまたは複数のキャリアを含む。一態様では、このことは、図9におけるブロック906によって実行され得る。ブロック1302のサブブロック1302aにおいて、プロセスは、送信されるべき複数のユーザトーンを生成する。一態様では、このことは、図12におけるブロック1202によって実行され得る。ブロック1302のサブブロック1302bにおいて、プロセスは、直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を複数のユーザトーンに適用する。一態様では、このことは、図12におけるブロック1204によって実行され得る。ブロック1302のサブブロック1302cにおいて、プロセスは、OFDMA変調から送信信号を生成する。一態様では、このことは、図12におけるブロック1206および/または1208によって実行され得る。
【００７０】
ブロック1304において、プロセスは、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように(たとえば、第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にし、または非同期的に送信するときの第1のワイヤレスデバイスの性能を改善するように)、波形を整形する。一態様では、このことは、図9におけるブロック906によって実行され得る。ブロック1304のサブブロック1304aにおいて、プロセスは、第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にするように、送信信号をフィルタリングする。一態様では、プロセスは、サブブロック1304aにおいて、重み付きオーバーラップおよび加算フィルタ(たとえば、図12におけるブロック1210のWOLAフィルタなどの)を使用して、送信信号をフィルタリングする。一態様では、プロセスは、波形(たとえば、送信信号)と隣接波形(たとえば、スペクトル上で送信信号に隣接する他の信号)との間の干渉を低減するとともに、第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にし、または非同期的に送信するときの第1のワイヤレスデバイスの性能を改善するように、送信信号をフィルタリングする。
【００７１】
ブロック1306において、プロセスは、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信する。ブロック1306のサブブロック1306aにおいて、プロセスは、送信信号(たとえば、フィルタリングされた送信信号)を送信する。一態様では、このことは、図1におけるブロック110、図9におけるブロック908、および/または図12におけるブロック1200によって実行され得る。
【００７２】
一態様では、プロセス1300はまた、ユーザ間での衝突を処理する。たとえば、一態様では、プロセスは、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での非同期通信に提供し、次いで、非同期的に通信している2つの事前選択されたワイヤレスデバイスからの信号を復元し、その場合、復元することは、2つの事前選択されたワイヤレスデバイスにわたる符号分割多元接続の使用を伴うことができる。他の場合には、他の衝突処理技法が使用され得る。
【００７３】
図14は、本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信を可能にするための受信機回路1400の一例を示す図である。受信機回路1400は、WOLAフィルタ1404に提供される信号1402を(たとえば、OFDMA通信システムの中のユーザ/ワイヤレスデバイスから)受信する。WOLAフィルタ1404の出力は、(たとえば、OFDMA通信システムの中で非同期的に通信している他のユーザからの干渉を低減するために)直並列(S/P)ブロック1406に提供される。S/Pブロック1406の出力は、(たとえば、OFDMA復調を実行するために)高速フーリエ変換(FFT)ブロック1408に提供される。FFTブロック1408の出力は、出力ユーザトーン1412を生成/復元する周波数領域等化(FDE)ブロック1410に提供される。
【００７４】
図14は、第1の受信機チェーン(1402、1404、1206、1408、1410、1412)を含むものとして受信機回路1400を示すが、受信機回路1400はまた、第2の受信機チェーン(1402.N、1404.N、1406.N、1408.N、1410.N、1412.N)、および受信機回路1400によって復元されるべきユーザトーンの数(たとえば、最高N個のユーザトーン)に応じて追加の受信機チェーンを含んでよい。
【００７５】
したがって、WOLAフィルタ1404は、キャリア間干渉(ICI)をさらに低減するために受信機回路1400に含まれ得る。整合およびWOLA形状は、干渉(たとえば、ICI)のレベルおよびマルチパス遅延スプレッドに基づいて調整され得る。一態様では、受信機回路1400は、WOLAフィルタを含まない。
【００７６】
図15は、本開示のいくつかの態様による、重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタリングを用いた直交周波数分割多元接続(OFDMA)変調を使用する非同期通信が可能な受信機回路を動作させるための例示的なプロセス1500を示す図である。一態様では、プロセス1500は、図14の受信機回路または他の適切な回路によって実行され得る。
【００７７】
ブロック1502において、プロセスは、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信する。一態様では、このことは、図11におけるブロック1104によって実行され得る。ブロック1502のサブブロック1502aにおいて、プロセスは、直交周波数分割多元接続(OFDMA)通信システムの中のユーザから信号を受信する。一態様では、このことは、図14におけるブロック1402によって実行され得る。
【００７８】
ブロック1504において、プロセスは、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングする。一態様では、このことは、図11におけるブロック1106および/または図14におけるブロック1404によって実行され得る。ブロック1504のサブブロック1504aにおいて、プロセスは、OFDMAシステムの中の他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングする。一態様では、プロセスは、ブロック1504aにおいて、重み付きオーバーラップおよび加算フィルタ(たとえば、図14のWOLAフィルタ1404などの)を使用して、受信信号をフィルタリングする。
【００７９】
ブロック1506において、プロセスは、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元する。一態様では、このことは、図11におけるブロック1108ならびに/または図14におけるブロック1406、1408、および/もしくは1410によって実行され得る。ブロック1506のサブブロック1506aにおいて、プロセスは、複数の周波数領域出力を生成するために、受信信号にOFDMA復調を適用する。一態様では、このことは、図14におけるブロック1408によって実行され得る。ブロック1506のサブブロック1506bにおいて、プロセスは、複数のユーザトーンを復元するために、周波数領域出力に周波数領域等化(FDE)を適用する。一態様では、このことは、図14におけるブロック1410によって実行され得る。
【００８０】
一態様では、プロセス1500はまた、ユーザ間での衝突を処理する。たとえば、一態様では、プロセスは、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での非同期通信に提供し、次いで、非同期的に通信している2つの事前選択されたワイヤレスデバイスからの信号を復元し、その場合、復元することは、2つの事前選択されたワイヤレスデバイスにわたる符号分割多元接続の使用を伴うことができる。他の場合には、他の衝突処理技法が使用され得る。
【００８１】
図16は、本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信を可能にするための送信機回路1600の一例を示す図である。送信機回路1600は、いくつかのユーザ信号入力(たとえば、s0(n)、s1(n) ... sN-1(n))1602(たとえば、送信されるべきユーザベースバンド信号)を含む。第1のユーザ信号(たとえば、s0(n))は、ブロック1604において(たとえば、K0で)アップサンプリングされ、ブロック1606においてサイクリックプレフィックス(CP)が付加され、ブロック1608においてフィルタを用いて(たとえば、H(f)で)フィルタリングされ、次いで、ブロック1610においてサブキャリア周波数(たとえば、f0)に変調される。一態様では、電力効率を得るためにシングルキャリア波形が使用され得る。一態様では、ユーザ帯域幅は、必要に応じてスケーリングされ得る(たとえば、キャリアまたは広帯域当たり300キロヘルツ(kHz)または1メガヘルツ(MHz))。波形サブ図1612は、フィルタの周波数応答H(f)を示す。一態様では、波形サブ図1612の周波数応答は、スパン当たり10シンボルとし-40dBにおいて、ベータが0.2に等しい1/16の帯域幅(BW)占有率に対応し得る。サブフレーム1614は、シングルキャリアFDE(SC-FDE)シンボルを含む典型的なサブフレームの構造を示す。一態様では、送信機回路1600は、同期性について要件を伴わない、キャリアごとに別個のシンボルを提供する。一態様では、送信機回路1600は、隣接チャネル干渉(ACI)を低減するために、別個のユーザサブバンドの周波数分割多重を行う。
【００８２】
図17は、本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信が可能な送信機回路を動作させるための例示的なプロセス1700を示す図である。一態様では、プロセス1700は、図16の送信機回路または他の適切な回路によって実行され得る。
【００８３】
ブロック1702において、プロセスは、1つまたは複数のキャリアを含む波形を、第1のワイヤレスデバイスにおいて生成する。一態様では、このことは、図9におけるブロック904によって実行され得る。ブロック1702のサブブロック1702aにおいて、プロセスは、送信されるべきユーザベースバンド信号を生成する。一態様では、このことは、図16におけるブロック1602によって実行され得る。ブロック1702のサブブロック1702bにおいて、プロセスは、ユーザベースバンド信号をアップサンプリングし、それによって、アップサンプリングされた信号を生成する。一態様では、このことは、図16におけるブロック1604によって実行され得る。ブロック1702のサブブロック1702cにおいて、プロセスは、サイクリックプレフィックスを生成する。ブロック1702のサブブロック1702dにおいて、プロセスは、アップサンプリングされた信号の中にサイクリックプレフィックスを挿入する。一態様では、このことは、図16におけるブロック1606によって実行され得る。
【００８４】
ブロック1704において、プロセスは、波形と隣接波形との間の干渉を低減するように(たとえば、第1のワイヤレスデバイスが非同期的に送信することを可能にし、または非同期的に送信するときの第1のワイヤレスデバイスの性能を改善するように)、波形を整形する。一態様では、このことは、図9におけるブロック906および/または図16におけるブロック1608によって実行され得る。ブロック1704のサブブロック1704aにおいて、プロセスは、アップサンプリングされた信号をサイクリックプレフィックスとともにフィルタリングし、それによって、フィルタリングされた信号を生成する。一態様では、このことは、図9におけるブロック906および/または図16におけるブロック1608によって実行され得る。ブロック1704のサブブロック1704bにおいて、プロセスは、フィルタリングされた信号を事前選択されたユーザサブキャリアにおいて変調し、それによって、波形(たとえば、整形された波形)を生成する。一態様では、このことは、図9におけるブロック906および/または図16におけるブロック1610によって実行され得る。
【００８５】
ブロック1706において、プロセスは、整形された波形を非同期的にスペクトル上で送信する。一態様では、このことは、図9におけるブロック908および/または図16におけるブロック1600によって実行され得る。
【００８６】
一態様では、プロセス1700はまた、ユーザ間での衝突を処理する。たとえば、一態様では、プロセスは、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での非同期通信に提供し、次いで、非同期的に通信している2つの事前選択されたワイヤレスデバイスからの信号を復元し、その場合、復元することは、2つの事前選択されたワイヤレスデバイスにわたる符号分割多元接続の使用を伴うことができる。他の場合には、他の衝突処理技法が使用され得る。
【００８７】
図18は、本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信を可能にするための受信機回路1800の一例を示す図である。受信機回路1800は、無線周波数フロントエンド(RFFE)ブロック1802において、入力信号(たとえば、マルチキャリア通信システムの中で非同期的に通信しているユーザからの信号)を受信する。次の4つの構成要素(1804、1806、1808、1810)が、共同で、受信信号をサブキャリアおよび占有帯域幅にスケールダウンする。より詳細には、ブロック1804は、受信信号を復調することができる。ブロック1806は、低域フィルタリング(LPF)を適用することができる。ブロック1808は、サイクリックプレフィックス(CP)を除去することができ、ブロック1810は、受信信号をダウンサンプリングすることができる。受信信号は、スケールダウンされた後、直並列(S/P)ブロック1812に提供される。S/Pの出力は、高速フーリエ変換(FFT)1814に提供される。1808でのCP除去後のNポイントFFTを使用して、データトーンに沿って符号化されている情報を復元し得るようなポイントに、1806におけるベースバンド波形がオーバーサンプリングされてよいことに留意されたい。しかしながら、実際には、1806におけるフィルタによって取り込まれるもっと狭い帯域幅の中に、波形がそのエネルギーを集中させることがあるので、ベースバンド波形がいくつかのレートLによってさらにサブサンプリングされてよいということになり、その結果、トーンに沿って符号化された情報を復元するときFFT計算量がN/Lポイント1814に低減され得る。FFT1814の出力(たとえば、初期ユーザ入力信号から導出された処理済み信号)が、(たとえば、空間結合機能(spatial combine capability)を有する)周波数領域等化(FDE)ブロック1816に提供される。
【００８８】
余談になるが、従来の時間領域等化と比較したとき、FDEは計算量が比較的少ないという特性を示す効果的な技法であり、FFTにおけるトーンの数を増加させるとともに計算量が直線的に大きくなることに留意されたい。しかしながら、実際的な広帯域ワイヤレス通信では、マルチパスだけでなく狭帯域干渉(NBI)も存在する。従来のFDE方法は、NBIと、性能がそのように劣化することとを考慮に入れない場合がある。空間結合機能とともにFDEを使用することは、最大の信号対雑音比を取得するように効果的にNBIを抑圧し得る。空間結合機能を有するFDEは、最小2乗平均または再帰的最小2乗などの従来のアルゴリズムを採用し得る。
【００８９】
FDEブロック1816の出力は、受信サンプルを周波数領域に変換するために使用されたFFT1814のサイズと同等の逆高速フーリエ変換(IFFT)1818に提供され、そのサイズは図18ではN/Lポイントである。IFFT1818の出力は、次いで、並直列(P/S)ブロック1820に提供される。P/Sブロック1820の出力は、次いで、ダウンサンプリングブロック(K/L)1822に提供され、次いで、等化されたシンボルが復調され得る。一態様では、CPとともにFDEを使用することは(図16および図18の回路と同様に)、それによってシンボル間干渉を軽減し、OFDMのようなスケーリングを等化器計算量にもたらす。
【００９０】
図19は、本開示のいくつかの態様による、マルチキャリア周波数領域等化(FDE)を使用する非同期通信が可能な受信機回路を動作させるための例示的なプロセス1900を示す図である。一態様では、プロセス1900は、図18の受信機回路または他の適切な回路によって実行され得る。
【００９１】
ブロック1902において、プロセスは、スペクトル上での非同期通信を介した信号を、第1のワイヤレスデバイスにおいて受信する。ブロック1902のサブブロック1902aにおいて、プロセスは、マルチキャリア通信システムの中で非同期的に通信しているユーザから信号を受信する。一態様では、このことは、図11におけるブロック1104および/または図18におけるブロック1802によって実行され得る。
【００９２】
ブロック1904において、プロセスは、スペクトル上での他の非同期通信からの干渉を低減するように、受信信号をフィルタリングする。ブロック1904のサブブロック1904aにおいて、プロセスは、事前選択されたサブキャリアにおけるユーザ信号を取得するために、受信信号を復調およびフィルタリングし、それによって、スペクトル上で非同期的に通信している他のワイヤレスデバイスからの干渉を低減する。一態様では、このことは、図11におけるブロック1106および/または図18におけるブロック1804〜1812によって実行され得る。
【００９３】
ブロック1906において、プロセスは、フィルタリングされた信号からユーザデータを復元する。一態様では、このことは、図11におけるブロック1108および/または図18におけるブロック1814〜1822によって実行され得る。ブロック1906のサブブロック1906aにおいて、プロセスは、ユーザ信号から導出された処理済み信号に周波数領域等化を適用し、それによって、複数の等化されたシンボルを生成する。一態様では、このことは、図18におけるブロック1816によって実行され得る。ブロック1906のサブブロック1906bにおいて、プロセスは、等化されたシンボルからユーザデータを復元する。一態様では、プロセスは、周波数領域等化を適用する前に、ユーザ信号からサイクリックプレフィックスを除去する。一態様では、このことは、図18におけるブロック1818、1820、および/または1822によって実行され得る。
【００９４】
一態様では、プロセス1900はまた、ユーザ間での衝突を処理する。たとえば、一態様では、プロセスは、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での非同期通信に提供し、次いで、非同期的に通信している2つの事前選択されたワイヤレスデバイスからの信号を復元し、その場合、復元することは、2つの事前選択されたワイヤレスデバイスにわたる符号分割多元接続の使用を伴うことができる。他の場合には、他の衝突処理技法が使用され得る。
【００９５】
図7〜図19に対して上記で説明したような波形設計すなわち整形することに加えて、非同期通信をサポートするためのネットワーク計画およびシグナリング(たとえば、帯域幅を割り振ること)に関与する必要性がある場合がある。したがって、図20〜図25は、ネットワーク計画およびシグナリングに関する。
【００９６】
図20は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける非同期通信用に帯域幅を割り振るための2つの例を示す図である。第1の例2000は、タイミングの差(たとえば、タイミングオフセット)に基づく、非同期通信用のリンクA、リンクB、およびリンクCへの帯域幅のプロビジョニングを示す。図20におけるリンクごとに(たとえば、リンクA、リンクB、リンクC)、リンクは、影のついていない長方形と影のついた後続の長方形のシーケンスとして示され、ここで、影のついていない長方形はCP長を表し、影のついた長方形はシンボル長を表す。第2の例2002は、3つのリンクに対して異なるシンボルヌメロロジーに基づく、非同期通信用のリンクA、リンクB、およびリンクCへの帯域幅のプロビジョニングを示す。OFDMシステムでは、リンクAのシンボル長がリンクBにおけるシンボル長と異なる場合(第2の例2002に示すように)、各シンボルにおける正弦曲線の循環性は特性が同じでなく、すなわち、シンボル長が異なり、サイクリックプレフィックスは整合せず、したがって、非同期的であり得る。この整合がないことが、キャリア間干渉をまねくことがある。たとえば、異なるシンボルヌメロロジーは、屋内の通信および/または静止状態の通信、屋外のモビリティ通信、ならびに低電力の小さいペイロードの通信に関係するものを含む、ワイヤレスデバイスに対するカテゴリーに配置される。他の態様では、他のシンボルヌメロロジーおよびカテゴリーが使用され得る。したがって、一態様では、「非同期的」という用語は、異なる時間において同じシンボルサイズをユーザが使用し始める通信(たとえば、第1の例2000におけるような)、および/または同じ時間において異なるシンボルサイズをユーザが使用し始める通信(たとえば、第2の例2002におけるような)として定義され得る。
【００９７】
図21は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける静的プロビジョニングまたは半静的プロビジョニングを使用して、同期通信用および非同期通信用に帯域幅を割り振るための一例を示す図である。リンクA、リンクB、リンクCは同期通信に関係するリンクであり、リンクDは非同期通信に関係する。図21におけるリンクごとに(たとえば、リンクA、リンクB、リンクC)、リンクは、影のついていない長方形と影のついた後続の長方形のシーケンスとして示され、ここで、影のついていない長方形はCP長を表し、影のついた長方形はシンボル長を表す。一態様では、ネットワークは、同期通信と非同期通信の両方のための帯域幅を確保し得る。たとえば、一態様では、ネットワークは、より高いスペクトル効率を有する定格の接続のために同期通信用の他の帯域幅を提供しながら、低電力および低スタートアップレイテンシタイプのデバイスのために非同期通信用の帯域幅を割り当てることができる。そのような場合、許可を伴わない送信が、小さいペイロードのリンクに対して許容され得る。一態様では、ネットワーク帯域幅プロビジョニングは、ピークトラフィック需要予想、または他のそのようなネットワーク特性に基づき得る。たとえば、一態様では、プロビジョンは、需要履歴および/または負荷パターンに基づいて、ゆっくりと変化してよい。
【００９８】
図22は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける動的プロビジョニングを使用して、同期通信用および非同期通信用に帯域幅を割り振るための一例を示す図である。一態様では、ネットワークは、負荷に基づいて、非同期通信用のリンクA、リンクB、およびリンクCに帯域幅を動的にプロビジョニングしてよい。軽負荷/無負荷の事例に対するそのような場合、ネットワークは、同期要件が緩和され得る(たとえば、リンクA、リンクB、およびリンクCのための非同期通信を可能にする)ことを示すための制御シグナリングを送ってよい。一態様では、ユーザは、非同期的な波形から同期的な波形に切り替えてよく、または使用するべきいくつかのパラメータにおいてネットワークによってシグナリングされてもよい。重負荷の事例に対する一態様では、ネットワークは、同期を強化する(たとえば、リンクA、リンクB、およびリンクCのための同期通信を強化する)ための信号を伝搬させてよい。図22の図は、軽負荷と重負荷の両方の事例に対する帯域幅割振りを示す。図22におけるリンクごとに(たとえば、リンクA、リンクB、リンクC)、リンクは、影のついていない長方形と影のついた後続の長方形のシーケンスとして示され、ここで、影のついていない長方形はCP長を表し、影のついた長方形はシンボル長を表す。
【００９９】
図23は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおける様々なユースケースに対して最適化されたシンボルヌメロロジーを用いて、非同期通信用に帯域幅を割り振るための例を示す図である。リンクAおよびリンクBは、モバイルである間、屋内アクティビティ/屋外アクティビティにとって適切であり得る基本のシンボルヌメロロジーを使用している。リンクCは、静止状態である間、屋内アクティビティにとって適切であり得る薄いシンボルヌメロロジー(thin symbol numerology)を使用している。リンクDは、薄いヌメロロジーと類似であり得る低電力または小さいペイロードのシンボルヌメロロジーを使用している。図23におけるリンクごとに(たとえば、リンクA、リンクB、リンクC、リンクD)、リンクは、影のついていない長方形と影のついた後続の長方形のシーケンスとして示され、ここで、影のついていない長方形はCP長を表し、影のついた長方形はシンボル長を表す。一態様では、図23は、様々なユースケースに対して最適化されたシンボルヌメロロジーの多重化を、設計オプションが許容し得ることを示す。
【０１００】
図24は、本開示のいくつかの態様による、ワイヤレス通信ネットワークにおいて非同期通信用に帯域幅を割り振るための例示的なプロセス2400を示す図である。一態様では、プロセス2400は、図20、図21、および図22に提示される例のうちの1つまたは複数に従って実行され得る。一態様では、プロセス2400は、図1のワイヤレスデバイス100を(たとえば、ワイヤレスネットワークの中の基地局または同等の物として)使用して実行され得る。ブロック2402において、プロセスは、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供する。ブロック2404において、プロセスは、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングする。ブロック2406において、プロセスは、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングする。一態様では、トラフィック需要は、予測されるトラフィック需要(たとえば、静的な需要)および/またはリアルタイムのトラフィック需要(たとえば、動的な需要)を含む。
【０１０１】
一態様では、プロセス2400はまた、ユーザ間での衝突を処理する。たとえば、一態様では、プロセスは、非同期的に通信している2つの事前選択されたワイヤレスデバイスからの信号を復元し、その場合、復元することは、2つの事前選択されたワイヤレスデバイスにわたる符号分割多元接続の使用を伴うことができる。他の場合には、他の衝突処理技法が使用され得る。
【０１０２】
図25は、本開示のいくつかの態様による、処理回路2502を採用し、ワイヤレス通信ネットワークにおける非同期通信用に帯域幅を割り振るために適合された装置のためのハードウェア実装形態の簡略化した例を示す図2500である。処理回路2502は、図1の処理システム114に関して示されるいくつかの態様に従って提供され得る。処理回路2502は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、シーケンサ、および/またはステートマシンを含み得る1つまたは複数のプロセッサ2512を有する。処理回路2502は、バス2516によって概略的に表されるバスアーキテクチャを用いて実装され得る。バス2516は、処理回路2502の特定の適用例および全体的な設計制約に応じて、任意の数の相互接続バスおよびブリッジを含み得る。バス2516は、コンピュータ可読記憶媒体2514および1つもしくは複数のプロセッサ2512ならびに/または本明細書で説明するいくつかの機能を実行するように協働し、モジュールおよび/もしくは回路2504、2506、および2508によって表されるハードウェアデバイスを含む様々な回路を互いにリンクさせる。バス2516はまた、タイミングソース、タイマー、周辺装置、電圧調整器、および電力管理回路などの様々な他の回路をリンクさせ得る。バスインターフェース2518は、バス2516と、トランシーバ2520またはユーザインターフェース2522などの他のデバイスとの間のインターフェースを提供し得る。トランシーバ2520は、様々な他の装置と通信するためのワイヤレス通信リンクを提供し得る。場合によっては、トランシーバ2520および/またはユーザインターフェース2522は、バス2516に直接接続し得る。
【０１０３】
プロセッサ2512は、コンピュータ可読記憶媒体2514上にコードとして記憶されたソフトウェアの実行を含む一般的な処理を担当する。ソフトウェアは、プロセッサ2512によって実行されたとき、処理回路2502が任意の特定の装置のために上記で説明した様々な機能を実行し得るように、処理回路2502の1つまたは複数の構成要素を構成する。コンピュータ可読記憶媒体2514はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ2512によって操作されるデータを記憶するために使用され得る。処理回路2502は、モジュール2504、2506、および2508のうちの少なくとも1つをさらに含む。モジュール2504、2506、および2508は、コンピュータ可読記憶媒体2514に常駐する、かつ/もしくはコンピュータ可読記憶媒体2514に記憶されたコードからロードされた、プロセッサ2512で実行しているソフトウェアモジュール、プロセッサ2512に結合された1つもしくは複数のハードウェアモジュール、またはそれらの何らかの組合せであってよい。モジュール2504、2506、および/または2508は、マイクロコントローラ命令、ステートマシン構成パラメータ、またはそれらの何らかの組合せを含み得る。
【０１０４】
モジュールおよび/または回路2504は、事前選択された帯域幅をワイヤレスネットワーク上での通信に提供するように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路2504は、図24におけるブロック2402に関して説明された機能を実行するように構成され得る。
【０１０５】
モジュールおよび/または回路2506は、事前選択された帯域幅の第1の部分をワイヤレスネットワーク上での同期通信用にプロビジョニングするように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路2506は、図24におけるブロック2404に関して説明された機能を実行するように構成され得る。
【０１０６】
モジュールおよび/または回路2508は、ワイヤレスネットワークにおけるトラフィック需要に基づいて、事前選択された帯域幅の第2の部分をワイヤレスネットワーク上での非同期通信用にプロビジョニングするように構成され得る。一態様では、モジュールおよび/または回路2508は、図24におけるブロック2406に関して説明された機能を実行するように構成され得る。
【０１０７】
WOLAフィルタリングのいくつかの一般態様が、図12〜図15に対して上記で説明されている。WOLAフィルタリングのより具体的な態様が、図26〜図27に対して以下で説明される(たとえば、送信機について、次いで受信機について)。
【０１０８】
図26は、本開示のいくつかの態様による重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタの送信ウィンドウ処理動作を示す概略図である。動作中、入力シンボルA2602が、上流のIFFTブロック(たとえば、図10におけるIFFT1004を参照)の出力から受け取られる。シンボルA2602の末尾(たとえば、右端)の事前選択された部分は、複製され、左端重み付け関数B2604を用いて重み付けられ、サイクリックプレフィックス(CP)2606としてシンボルA2602の冒頭に付加される。右端重み付け関数A2608も、シンボルA2602の末尾に適用され得る。シンボルA用に得られた送信波形2610が、図26の下部において示される。事実上、WOLAフィルタは、IFFT入力シンボルから導出された送信波形のエッジロールオフの長さおよび程度を制御するために使用され得る。
【０１０９】
図27は、本開示のいくつかの態様による重み付きオーバーラップおよび加算(WOLA)フィルタの受信ウィンドウ処理動作を示す概略図である。動作中、送信された波形(図26のたとえば、WOLAフィルタ動作からの)は、処理のために取り込まれ受信サンプルバッファに記憶されている。送信された波形は、前に説明したような、その縁部に沿ったWOLAフィルタリングを有してもよく、または有しなくてもよい。受信された波形は、最初に重み付き平均ウィンドウ2702を適用することによってFFT入力長に短縮され得、重み付き平均ウィンドウ2702は、より緩やかなロールオフを受け入れるためにFFT入力長よりもサイズが大きくてよい。次いで、重み付き平均出力ステップの縁部が、ブロック2704を通じてオーバーラップおよび加算され得る。循環性を維持するために、重み付き平均出力の右側が波形の左側に加算され、反対側に対して逆も同様である。最後に、FFT入力の長さに等しい長さのこの出力内のセグメントが、さらなる処理のために選択される。送信機側と同様に、FFT入力において後で処理できるように、受信WOLAフィルタが、受信波形のエッジロールオフの長さおよび程度を制御するために使用され得る。
【０１１０】
図26〜図27におけるウィンドウ長/配置は、たとえば、信号と干渉との間の電力不均衡、信号と干渉との間の周波数分離、および(信号に干渉することのない)残留干渉を含む、いくつかの要因に基づいて決定され得る。加えて、支配的な干渉物の放射フロアも、ウィンドウ配置のために検討され得る。
【０１１１】
本開示の態様は、リンク間でのキャリア間干渉を低減するための波形設計を提供する。非同期通信用の送信機波形設計(たとえば、図8、図9、図12、図13、図16、図17)および非同期通信用の受信機波形設計(たとえば、図10、図11、図14、図15、図18、図19)を含む、少なくとも2つのシステム実装形態が説明された。
【０１１２】
本開示の態様はまた、非同期モードにわたるネットワーク設計を提供する。より詳細には、ネットワークは、異なるシンボルヌメロロジーを有する複数のリンク、異なるタイミングオフセットを有する複数のリンク、および/またはシンボルとタイミング差の両方を含むことができる。
【０１１３】
本開示の態様はまた、非同期通信用のネットワーク計画およびシグナリングを提供する。より詳細には、ネットワークは、静的な区分および/または動的な区分を使用して、非同期通信と同期通信との間でプロビジョニングすることができる。一態様では、区分は、負荷およびトラフィック需要に基づくことができる。一態様では、ネットワークは、CDMAおよび逐次干渉消去などを使用して、衝突を処理するためにプロビジョニングすることを含むことができる。一態様では、ネットワークは、非同期送信の確認応答(ACK)での要件に適合することができる。
【０１１４】
本開示の態様は、所与のシステム帯域幅内での非同期サブキャリアおよび同期サブキャリアの共存を可能にし、それに応じて帯域幅をプロビジョニングするためのメカニズムを提供するための方法を含む。
【０１１５】
当業者が容易に諒解するように、本開示全体にわたって説明される様々な態様は、任意の適切な電気通信システム、ネットワークアーキテクチャ、および通信規格に拡張され得る。例として、様々な態様は、W-CDMA、TD-SCDMA、およびTD-CDMAなどのUMTSシステムに適用され得る。様々な態様はまた、まだ規定されていないワイドエリアネットワーク規格によって記載されるものを含む、ロングタームエボリューション(LTE)(FDD、TDD、または両方のモードでの)、LTEアドバンスト(LTE-A)(FDD、TDD、または両方のモードでの)、5G、CDMA2000、エボリューションデータオプティマイズド(EV-DO)、ウルトラモバイルブロードバンド(UMB)、IEEE802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20、ウルトラワイドバンド(UWB)、Bluetooth(登録商標)、および/または他の適切なシステムを採用するシステムに適用され得る。採用される実際の電気通信規格、ネットワークアーキテクチャ、および/または通信規格は、特定の適用例およびシステムに課された全体的な設計制約によって決まる。
【０１１６】
本開示内では、「例示的」という言葉は、「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書で説明した任意の実装形態または態様は、必ずしも本開示の他の態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。同様に、「態様」という用語は、説明される特徴、利点、または動作モードを本開示のすべての態様が含むことを必要としない。「結合された」という用語は、本明細書では2つの物体間の直接的または間接的な結合を指すために使用される。たとえば、物体Aが物体Bに物理的に接触し、物体Bが物体Cに接触する場合、物体Aおよび物体とは、それらが互いに物理的に直接接触していなくても、それでも互いに結合すると見なされてよい。たとえば、第1のダイが第2のダイにまったく物理的に直接接触していなくても、第1のダイはパッケージ内で第2のダイに結合されている場合がある。「回路(circuit)」および「回路(circuitry)」という用語は広く使用され、接続され構成されたとき、電子回路のタイプを限定はしないが、本開示で説明した機能の実行を可能にする電気デバイスおよび導体のハードウェア実装形態、ならびにプロセッサによって実行されたとき、本開示で説明した機能の実行を可能にする情報および命令のソフトウェア実装形態の両方を含むことが意図される。
【０１１７】
図1〜図27に示す構成要素、ステップ、特徴、および/または機能のうちの1つまたは複数は、単一の構成要素、ステップ、特徴、もしくは機能に再構成され、かつ/またはそれらに組み合わされ、あるいはいくつかの構成要素、ステップ、または機能で具現化され得る。追加の要素、構成要素、ステップ、および/または機能も、本明細書で開示する新規の特徴から逸脱することなく追加され得る。図1〜図27に示す装置、デバイス、および/または構成要素は、本明細書で説明する方法、特徴、またはステップのうちの1つまたは複数を実行するように構成され得る。本明細書で説明する新規のアルゴリズムはまた、ソフトウェアで効率的に実装されてもよく、および/またはハードウェアに埋め込まれてもよい。
【０１１８】
開示した方法におけるステップの特定の順序または階層が、例示的なプロセスの例示であることを理解されたい。設計の選好に基づいて、方法におけるステップの特定の順序または階層が再構成され得ることを理解されたい。添付の方法クレームは、様々なステップの要素を例示的な順序で提示したものであり、その中で特に記載されていない限り、提示された特定の順序または階層に限定されることを意図するものではない。
【０１１９】
上記の説明は、本明細書で説明する様々な態様を、いかなる当業者も実践できるようにするために提供される。これらの態様に対する様々な修正が当業者に容易に明らかになり、本明細書において規定される一般原理は他の態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示す態様に限定されることを意図するものではなく、特許請求の範囲の文言と整合するすべての範囲が与えられるべきであり、その場合、要素への単数形での言及は、そのように明記されていない限り、「唯一無二」ではなく「1つまたは複数」を意味することを意図している。別段に明記されていない限り、「いくつかの」という用語は1つまたは複数を指す。項目のリスト「のうちの少なくとも1つ」を言及する句は、単一のメンバーを含むそれらの項目の任意の組合せを指す。一例として、「a、b、またはcのうちの少なくとも1つ」は、a、b、c、aおよびb、aおよびc、bおよびc、ならびにa、bおよびcを含むことを意図する。当業者に知られているか、または後で知られることになる、本開示全体にわたって説明する様々な態様の要素の、すべての構造的および機能的等価物は、参照により本明細書に明確に組み込まれ、特許請求の範囲によって包含されるものとする。さらに、本明細書に開示されるものは、そのような開示が特許請求の範囲において明示的に記載されているかどうかにかかわらず、公に供されることは意図されていない。いかなるクレーム要素も、「のための手段」という句を使用して要素が明確に記載されていない限り、または方法クレームの場合、「のためのステップ」という句を使用して要素が記載されていない限り、米国特許法第112条第6項の規定に基づいて解釈されるべきではない。
【０１２０】
本明細書で説明され添付の図面に示される例に関連する様々な特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく、異なる例および実装形態で実装され得る。したがって、いくつかの特定の構成および配置が説明され添付の図面に示されたが、説明された実装形態への様々な他の追加および修正、ならびにそうした実装形態からの削除が当業者に明らかであるので、そのような実装形態は例示にすぎず、本開示の範囲を限定するものではない。したがって、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲の文言、および法的均等物によって決定される。
【符号の説明】
【０１２１】
100  装置
102  バス
104  プロセッサ
106  コンピュータ可読媒体
108  バスインターフェース
110  トランシーバ
112  ユーザインターフェース
114  処理システム
200  LTEネットワークアーキテクチャ
202  ユーザ機器(UE)
204  発展型UMTS地上波無線アクセスネットワーク(E-UTRAN)
206  発展型ノードB(eNB)
208  他のeNB
210  発展型パケットコア(EPC)
212  モビリティ管理エンティティ(MME)
214  他のMME
216  サービングゲートウェイ
218  パケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ
220  ホーム加入者サーバ(HSS)
222  事業者のIPサービス
300  アクセスネットワーク
302  セルラー領域
304  高電力クラスeNB
306  ユーザ機器(UE)
308  低電力クラスeNB
310  セルラー領域
312  低電力クラスeNB
314  セルラー領域
400  同期アップリンク
402  ユーザ機器(UE)
404  ネットワークノード
406  非同期通信
408  別のUE
902  処理回路
912  プロセッサ
914  コンピュータ可読記憶媒体
916  バス
918  バスインターフェース
920  トランシーバ
922  ユーザインターフェース
1200  送信機回路
1202  ユーザトーン
1204  逆高速フーリエ変換(IFFT)
1206  並直列(P/S)ブロック
1208  サイクリックプレフィックス(CP)ブロック
1210  WOLAフィルタ
1400  受信機回路
1404  WOLAフィルタ
1406  直並列(S/P)ブロック
1408  高速フーリエ変換(FFT)ブロック
1410  周波数領域等化(FDE)ブロック
1412  出力ユーザトーン
1800  受信機回路
1802  無線周波数フロントエンド(RFFE)ブロック
1812  直並列(S/P)ブロック
1814  高速フーリエ変換(FFT)
1816  周波数領域等化(FDE)ブロック
1818  逆高速フーリエ変換(IFFT)
1820  並直列(P/S)ブロック
1822  ダウンサンプリングブロック
【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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