(57)【要約】  ８０２．２２ＷＲＡＮ使用の物理ＰＨＹ層に対して、本発明は、チャネル結合、異なるチャネル結合オプションに対するサブチャネル定義とサブチャネル内でのパイロット及びデータキャリア割当とを含むサブキャリア割当て、データバースト定義及び拡散ＯＦＤＭＡ変調システム８００、装置７００、６００及び方法を提供する。
2010505292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スーパーフレームに基づかれるＷＲＡＮ通信システムであって、
少なくとも１つのＷＲＡＮセルであって、
−  ＷＲＡＮセルを管理する基地局、及び
−  前記基地局により管理される少なくとも１つのユーザ端末を含む、ＷＲＡＮセルと、
ＦＦＴ期間が一定に保たれるが、対応するＦＦＴサイズが、結合されるチャネルの数に伴い変化するよう、３つまでの空の隣接ＴＶチャネルを動的に結合するため前記基地局によるチャネル結合を含む前記スーパーフレームに基づかれる物理層とを有し、
前記基地局が、前記チャネル結合を動的に調整し、既存のものによる瞬間的なチャネル占有に基づき前記サブキャリアを再割当し、及び前記動的に結合されたＴＶチャネルのすべての帯域にわたり同時に送信される前記スーパーフレームにおいて、前記少なくとも１つのユーザ端末に前記調整及び再割当を通信する、ＷＲＡＮ通信システム。
【請求項２】
前記物理層が、
前記結合されたチャネルに対するサブチャネル定義、及び
サブチャネル内でのパイロット及びデータキャリア割当てを含む、拡張性がありかつ動的なサブキャリア割当てを更に有し、
前記サブキャリア割当てが、周波数ダイバーシティを実現するため、前記結合されたチャネルのすべての帯域にわたり分散される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記物理層が、各データバーストがデータブロックに再分割され及びエンコードされたデータの各ブロックが単一のサブチャネルにおいてマッピングされて送信されることをもたらす、データバースト定義をさらに有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
シンボルブロックが１６のシンボルを有し、かつ１６ｘ１６行列により拡散されるよう、及びデータブロックが前記シンボルブロックを３つ有するよう、前記物理層が拡散ＯＦＤＭＡ変調を更に有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのユーザ端末が、少なくとも１つのユーザ端末の通信要件に基づき、前記基地局により少なくとも１つのサブチャネルを割当てられる、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
パイロットが、ＱＰＳＫコンステレーション・マッピングを用いてマッピングされ、拡散は、パイロットに使用されない、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
拡散行列が、アダマール拡散行列である、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
第１のモードに対して、各チャネルが３２のサブチャネルを持ち、第２のモード及び第３のモードに対して、サブチャネルの数はそれぞれ６４及び９６であり、各サブチャネルが、４８のデータサブキャリアと６のパイロットサブキャリアとを持つ、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
スーパーフレームに基づかれるＷＲＡＮ通信システムにおける物理層を提供する方法において、
ＷＲＡＮセルを管理するための基地局を含む少なくとも１つのＷＲＡＮセルと、前記基地局により管理される少なくとも１つのユーザ端末とを提供するステップと、
ＦＦＴ期間が一定に保たれるが、対応するＦＦＴサイズが、結合されるチャネルの数に伴い変化するよう、３つまでの空の隣接ＴＶチャネルを動的に結合するため、前記ユーザ端末の通信要件に基づき少なくとも１つのサブチャネルを前記基地局が割当てるステップを実行することにより、前記基地局により前記スーパーフレームに基づき物理層を提供するステップと、
−  前記結合されたチャネルにわたりサブチャネルを規定するステップ、及び
−  前記規定されたサブチャネル内でパイロット及びデータキャリアを割当てるステップを実行することにより、周波数ダイバーシティを実現するため、前記割当られたサブキャリアが前記結合されたチャネルのすべての帯域にわたり分散されるよう、拡張性がありかつ動的な態様で前記結合されたチャネルそれぞれのサブキャリアを割当てるステップと、
前記結合されたチャネルの数を動的に調整し、既存のものによる瞬間的なチャネル占有に基づき前記サブキャリアを再割当するステップと、
前記動的に調整及び結合されたＴＶチャネルのすべての帯域にわたり同時に送信される前記スーパーフレームにおいて、結合されたチャネルの前記調整された数と前記再割当されたサブキャリアとを前記少なくとも１つのユーザ端末に対し通信するステップとを有する、方法。
【請求項１０】
前記与えられる物理層が、
前記結合されたチャネルのサブチャネル定義と、
サブチャネル内でのパイロット及びデータキャリア割当とを含む、拡張性があり動的なサブキャリア割当を更に有し、
前記サブキャリア割当が、周波数ダイバーシティを実現するため、前記結合されたチャネルのすべての帯域にわたり分散される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記与えられる物理層が、データバースト定義を更に有し、前記データバースト定義では、各データバーストは、データブロックに再分割され、エンコードされたデータの各ブロックが、単一のサブチャネルにマッピングされて送信される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
シンボルブロックが１６のシンボルを有し、かつ１６ｘ１６行列により拡散されるよう、及びデータブロックが前記シンボルブロックを３つ有するよう、前記物理層が、拡散ＯＦＤＭＡ変調を更に有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのユーザ端末の通信要件に基づき、前記基地局が、少なくとも１つのサブチャネルに前記少なくとも１つのユーザ端末を割当てるステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
拡散がパイロットに使用されないよう、ＱＰＳＫコンステレーション・マッピングを用いてパイロットをマッピングするステップを更に有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記拡散行列が、アダマール拡散行列である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第１のモードに対して、各チャネルが３２のサブチャネルを持ち、第２のモード及び第３のモードに対して、サブチャネルの数はそれぞれ６４及び９６であり、各サブチャネルが、４８のデータサブキャリアと６のパイロットサブキャリアとを持つ、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
スーパーフレームに基づかれるＷＲＡＮシステムのための基地局により管理されるユーザ端末であって、
動的チャネル結合機構、拡張性のある動的サブキャリア割当スキーム、データバースト定義、及び拡散ＯＦＤＭＡ変調を含む前記スーパーフレームに基づかれる物理層と、
前記動的に結合されるＴＶチャネルのすべての帯域にわたり同時に送信される前記スーパーフレームを前記基地局から受信し、結合メモリに格納する処理モジュールを有する受信器であって、
−  前記動的チャネル結合が、ＦＦＴ期間が一定に保たれるが、対応するＦＦＴサイズが、結合されるチャネルの数に伴い変化するよう、３つまでの空の隣接ＴＶチャネルに対して行われ、
−  周波数ダイバーシティを実現するため、前記サブキャリア割当が前記動的に結合されるＴＶチャネルのすべての帯域にわたり分散されるよう、前記拡張性のある動的サブキャリア割当が、
ａ．前記結合されたチャネルに対するサブチャネル定義と、
ｂ．サブチャネル内でのパイロット及びデータキャリア割当とを含む、受信器と、
エンコードされたデータの各ブロックが、単一のサブチャネルにマッピングされて送信されるよう、データブロックに再分割されるデータバーストを持つ前記物理層を用いる処理モジュールを有する送信器とを有し、
前記送信器及び前記受信器により利用される前記拡散ＯＦＤＭＡ変調が、１６ｘ１６行列により拡散される１６シンボルを有するシンボルブロック定義を用い、データブロックは、前記シンボルブロックを３つ有する、ユーザ端末。
【請求項１８】
前記ユーザ端末が、前記ユーザ端末の通信要件に基づき少なくとも１つのサブチャネルを前記基地局により割当てられる、請求項１７に記載のユーザ端末。
【請求項１９】
パイロットが、ＱＰＳＫコンステレーション・マッピングを用いてマッピングされ、拡散は、パイロットには使用されない、請求項１８に記載のユーザ端末。
【請求項２０】
前記拡散行列が、アダマール拡散行列である、請求項１９に記載のユーザ端末。
【請求項２１】
第１のモードに対して、各チャネルが３２のサブチャネルを持ち、第２のモード及び第３のモードに対して、サブチャネルの数はそれぞれ６４及び９６であり、各サブチャネルが、４８のデータサブキャリアと６のパイロットサブキャリアとを持つ、請求項２０に記載のユーザ端末。
【請求項２２】
スーパーフレームに基づかれるＷＲＡＮシステムのための少なくとも１つのユーザ端末を含むＷＲＡＮセルとして管理する基地局であって、
動的チャネル結合機構、拡張性のある動的サブキャリア割当スキーム、データバースト定義、及び拡散ＯＦＤＭＡ変調を含む前記スーパーフレームに基づかれる物理層と、
前記動的に結合されるＴＶチャネルのすべての帯域にわたり前記スーパーフレームをフォーマット化し同時に送信する送信モジュールであって、前記スーパーフレームが、
−  ＦＦＴ期間が一定に保たれるが、対応するＦＦＴサイズが、結合されるチャネルの数に伴い変化するよう、３つまでの空の隣接ＴＶチャネルの動的チャネル結合と、
−  周波数ダイバーシティを実現するため、前記サブキャリア割当が前記動的に結合されるＴＶチャネルのすべての帯域にわたり分散されるよう、
ａ．前記結合されたチャネルに対するサブチャネル定義と、
ｂ．サブチャネル内でのパイロット及びデータキャリア割当とを含み、前記少なくとも１つのユーザ端末の通信要件に基づき、前記少なくとも１つのユーザ端末が、少なくとも１つのサブチャネルを前記基地局により割当てられる、前記拡張性のある動的サブキャリア割当とを含む、送信モジュールと、
前記少なくとも１つのユーザ端末の通信要件を含むスーパーフレームを受信するよう前記物理層を用いる受信モジュールとを有し、
前記送信器及び前記受信器により利用される前記拡散ＯＦＤＭＡ変調が、１６ｘ１６行列により拡散される１６シンボルを有するシンボルブロック定義を用い、データブロックは、前記シンボルブロックを３つ有する、基地局。
【請求項２３】
パイロットが、ＱＰＳＫコンステレーション・マッピングを用いてマッピングされ、拡散は、パイロットには使用されない、請求項２２に記載の基地局。
【請求項２４】
前記１６ｘ１６行列が、アダマール拡散行列である、請求項２３に記載の基地局。
【請求項２５】
第１のモードに対して、各チャネルが３２のサブチャネルを持ち、第２のモード及び第３のモードに対して、サブチャネルの数はそれぞれ６４及び９６であり、各サブチャネルが、４８のデータサブキャリアと６のパイロットサブキャリアとを持つ、請求項２４に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全内容が完全にあたかも本願明細書において記載されるものとして参照により本願明細書に組み込まれる、以下の同時係属出願に関連する。
【０００２】
それは、Carlos CORDEIROらによる「Cognitive MAC (CMAC) Proposal for IEEE 802.22 WRAN Systems」というタイトルの２００５年９月１６日に出願された所内整理番号第2904号の仮出願、Carlos Cordeiroらによる２００５年１１月４日に出願された所内整理番号第2296号の「Spectrum Management in Dynamic Spectrum Access Wireless Systems」、及び、Vasanth GADDAMらによる所内整理番号第6330号の「Physical Layer Superframe, Frame, Preamble and Control Header for IEEE 802.22 WRAN Communication Systems」である。
【０００３】
本発明はＩＥＥＥ８０２．２２ＷＲＡＮシステムのための物理層（ＰＨＹ）に関する。より詳細には、本発明は、ＷＲＡＮシステムの物理層のための隣接ＴＶバンドの結合を提供する。最も詳細には、本発明は、例えばＷＲＡＮ通信システムにおけるチャネル結合、サブキャリア割当て、データバースト定義及び拡散ＯＦＤＭＡ変調といったＰＨＹのいくつかの重要な要素を提供する。
【背景技術】
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．２２ワーキンググループは、ＴＶ放送サービスに割当てられる周波数帯において非干渉ベースでライセンス不要な(license-exempt)装置により使用される、コグニティブ無線ベースのＰＨＹ／ＭＡＣ／エアインタフェースのための基準を開発する方針で進められている(chartered)。この点に関して、ワーキンググループは、初期８０２．２２の仕様のための技術の選択に向けた提案の提出を要請する提案要求（ＣＦＰ）を出した。この標準が使用されることができる用途のうちの１つは、無線によるリージョナル・エリア・ネットワーク（ＷＲＡＮｓ）である。斯かるサービスは、人口のまばらな領域において、現存している未使用のテレビチャネルを利用することによって、地方及び遠隔地域へブロードバンドアクセスをもたらすことに関係する。
【０００５】
主に考慮すべきは、利用者宅内機器（ＣＰＥ）として知られるライセンス不要な装置が、既存のＴＶ放送、無線マイク及び公衆安全システムに対する干渉を回避する点である。従って未使用のテレビ帯域幅を効率的かつ有効に使用することが、ＷＲＡＮのためのＰＨＹエアインタフェースの主な目的である。
【０００６】
ＷＲＡＮシステムの動作は、ＣＰＥ（ユーザ端末）の無線周波数（ＲＦ）特性を制御する全世界に認められた標準仕様に基づき動作する基地局（ＢＳ）により提供される固定無線アクセスに基づかれる。ユーザ端末は、家電ストアから容易に入手可能で、ライセンスを受けることも登録されることも必要とせず、検知干渉を含み、及び、ユーザ又は専門家によって、取り付けられることが想定される。ユーザ端末は、低コストのＵＨＦテレビチューナに基づくＲＦ装置であると想定される。ユーザ端末のＲＦ特性は、基地局の完全な制御下にあるが、ＲＦ信号検知は、基地局及び基地局の支配下にあるユーザ端末により達成されると想定される。後者の集中化された管理は、基地局がＴＶ検知情報を中央に集めることを可能にし、例えば周波数を変えるなどの干渉を回避するためのアクションを、基地局がシステムレベルで取ることを可能にし、及び、例えば隣接する未使用のテレビチャネルを結合するなどして、基地局が未使用のＴＶ周波数帯をより効率的に使用することを可能にする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうして、利用可能な帯域幅の効率的利用をする無線ＰＨＹエアインタフェースが、必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下を含むＩＥＥＥ８０２．２２通信システムの物理層のためのシステム、装置及び方法を提供する。
１．空の隣接テレビチャネルのチャネル結合、
２．サブキャリア割当であって、
ａ．異なるチャネル結合オプションのためのサブチャネル定義、
ｂ．サブチャネル内でのパイロット及びデータキャリア割当て、
３．データバースト定義、及び
４．拡散ＯＦＤＭＡ変調。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明による、サブキャリア割当スキームの好ましい実施形態を示す図である。
【図１Ｂ】異なる数の結合されたテレビチャネルのためのサブチャネル番号付けスキームを示す図である。
【図１Ｃ】チャネル結合を含む様々なタイプの同時チャネル使用の一例を示す図である。
【図２】本発明によるＯＦＤＭＡシンボルフォーマットを示す図である。
【図３】（６ＭＨｚのテレビチャネルを仮定するときの）ＯＦＤＭＡ信号の周波数領域概要を示す図である。
【図４】チャネル符号化処理を示す図である。
【図５】データバーストのデータブロックへの分割を示す図である。
【図６】本発明により修正されるユーザ端末のブロックダイヤグラムを示す図である。
【図７】本発明により修正される基地局のブロックダイヤグラムを示す図である。
【図８】本発明による基地局及びユーザ端末のＷＲＡＮシステムを示す図である。
【図９】スーパーフレーム構造を示す図である。
【図１０】フレーム構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明が説明目的で与えられ、限定目的でないことは、当業者であれば理解されるであろう。当業者は、本発明の精神及び添付の特許請求の範囲に含まれる多くの変形例があること理解されるであろう。本発明をあいまいにしないよう、既知の機能及び構造の不必要な詳細が、本書の説明から省略されている場合がある。
【００１１】
ＷＲＡＮシステムは、空いているＴＶ帯域の利用を最大化することが可能でなければならない。この目的に向けた１つの方法は、既存のものにより未占有の(not occupied by incumbents)、即ち、空である隣接ＴＶ帯域を結合することである。本発明は、空いておりかつ隣接する３つまでのテレビチャネルを実現容易な方法で結合するシステム、装置及び方法を提供する。本発明は、結合に利用可能な帯域が３つ以上あるときにも適用される。
【００１２】
非隣接チャネルの周波数帯における隣接チャネルの１つのセットが、本発明において各ＭＡＣ／ＰＨＹスタックに割当てられることが可能である。これらの隣接チャネルは、システム８００のユーザ端末６００による使用のため一緒に「結合」される。基地局７００により一緒に結合された複数の制限されたテレビチャネルに対するユーザ端末６００によるアクセスを提供するのに、スーパーフレーム構造９００が役に立つ。実例として、ＭＡＣ／ＰＨＹスタック割当及びスーパーフレームを用いて、ＶＨＦ及び／又はＵＨＦ ＴＶ帯域において動作させるため、無線ネットワーク８００が適合される。ＴＶチャネリゼーションが６ＭＨｚである米国（及び他のいくつかの国）において、スーパーフレーム９００は、６ＭＨｚ（１つのチャネル）、１２ＭＨｚ（２つのチャネル）及び１８ＭＨｚ（３つのチャネル）等を効率的に結合するのに利用されることができる。従って、スーパーフレーム・プリアンブル及びＳＣＨの並列通信は、ネットワーク８００（例えば、ＷＲＡＮセル８０１）に入るユーザ端末６００によって、結合されたチャネルの効率的利用を促進する。
【００１３】
複数のＴＶ帯域が利用できる（即ち、柔軟な帯域幅シナリオの下にある）とき、利用可能な帯域幅を完全に使用するための２つの手法が、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステムにおいて現在利用可能である。第１の手法においては、ＦＦＴ期間（及びシンボル期間）が、異なるバンド幅オプションに対して一定に保たれる。この第１の手法では、ＦＦＴサイズは、利用可能な帯域幅と共に変化するよう変えられる。第２の手法においては、ＦＦＴサイズが、異なるバンド幅オプションに対して固定され、ＦＦＴ期間（及びシンボル期間）は利用可能な帯域幅と共に変化するよう変えられる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態は、この第１の手法を使用する。帯域幅を変化させつつＦＦＴ期間を一定に保つことは、例えば固定サンプリングレート、単純なフィルタスキームといった実現における利点を提供する。固定されたＦＦＴ期間は、固定されたキャリア間間隔(inter-carrier spacing)へと変換される。ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡシステムにおいては、チャネル遅延拡散によって次々に決定されるシンボルレートに基づき、キャリア間間隔が決定される。ガード間隔（ＧＩ）は、通信チャネルに関連付けられる典型的な遅延拡散を説明するように特定される。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態により提供されるチャネル結合スキームは、固定ＦＦＴ期間及び可変ＦＦＴサイズに基づかれ、ユーザ端末デザインの柔軟性を最大限にする。ユーザ端末コストを減らすため、（１つの帯域だけを使用するような）低いサンプリングレート・デザインが使用されることができるか、又は、動作の間の構成柔軟性を提供するため、高いサンプリングレート・デザインが使用されることができる。
【００１６】
利用可能なＴＶ帯域の数に応じて拡張可能であるよう、サブキャリア割当スキームも定められる。１つの帯域だけが利用可能である場合、その１つの帯域のスパン内にあるサブキャリアだけが割当てられる。好ましい実施形態において、２つ及び３つの帯域の場合に対して、同様な手順が適用される。追加的な帯域が利用可能であるとき、及び同時にこれらのサブチャネル各々がすべての帯域にわたり拡散し周波数ダイバーシティを可能にしているとき、この割当スキームは基地局７００がサブチャネルの数を増加させることを可能にする。ユーザ端末６００は、その通信要件に基づきその基地局７００によって、サブチャネル又は複数のサブチャネルを割当てられる。
【００１７】
図１Ａは、周波数ダイバーシティを実現するためサブチャネル１〜４がすべての帯域にわたり拡散される、好適なサブキャリア割当スキームの一例を示す。
【００１８】
図１Ｂは、２つの隣接結合されたチャネルのセット及び３つの隣接結合されたチャネルのセットと同様に、単一チャネルのためのサブチャネルの番号付けを示す。
【００１９】
図１Ｃは、３つの空のチャネルが基地局７００により結合されて、ＭＡＣ／ＰＨＹスタック＃１に割当てられ、２つの空のチャネルが基地局７００により結合されて、ＭＡＣ／ＰＨＹスタック＃２に割当てられるような、帯域幅割当戦略全体を示す。
【００２０】
サブキャリアは、「ＯＦＤＭＡサブキャリア割当て」という題名のセクションで後述される２パートスキームに基づき、各サブチャネルに割当てられる。
【００２１】
以下の説明において、物理層は、図９に図示されるように、スーパーフレーム９００、スーパーフレーム・プリアンブル、スーパーフレーム制御ヘッダ（ＳＣＨ）及び複数のフレームを含むと仮定される。フレーム１０００、フレーム・プリアンブル１００４．１及びフレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）１００４．２が、図１０に示すようなものであることも仮定される。上記フレーム１０００はそれぞれ、図１０に示されるように、スライドする共存スロットにより隔てられる、下流のサブフレームＤＳ１００２及び上流サブフレームＵＳ１００３を含む。
【００２２】
図９のスーパーフレーム構造９００に示されように、基地局７００によるスーパーフレーム通信は、スーパーフレーム・プリアンブル４００の通信から開始され、スーパーフレーム制御ヘッダ（ＳＣＨ）が続く。スーパーフレーム・プリアンブル及びＳＣＨがすべてのユーザ端末６００により受信され、かつデコードされなければならないので、構成フィールドは、すべての利用可能な帯域で同じ情報を含む／送信する。ＳＣＨは、残りのスーパーフレーム９００の構造に関する情報を含む。各ＰＨＹスーパーフレーム９００の間、基地局７００は、そのセル８０１におけるユーザ端末６００に関するすべての上流及び下流通信を管理する。
【００２３】
（特にフィルタに関する）実現を単純にするために、好ましい実施形態のスーパーフレーム・プリアンブル及びＳＣＨは共に、これらの帯域の各々の帯域エッジで、追加のガードバンドを含む。
【００２４】
トップダウンＰＨＹフレーム構造１０００は、図１０にて図示されるようなものであり、ＰＨＹフレーム１０００が主に下流（ＤＳ）サブフレーム１００２及び上流（ＵＳ）サブフレーム１００３を含む。好ましい実施形態において、これらの２つのサブフレーム間の境界線は、下流及び上流の容量制御を容易にするために適応的であり、スライドする共存スロットを有する。
【００２５】
ＤＳサブフレーム１００２は、共存目的のため、可能なコンテンションスロットを備えるＤＳ ＰＨＹ ＰＤＵ１００４を含む。好ましい実施形態において、単一のＤＳサブフレーム１００２が存在する。下流ＰＨＹ ＰＤＵ１００４は、物理層同期のために使用されるプリアンブル１００４．１で始まる。プリアンブル１００４．１の後に、ＦＣＨバースト１００４．２が続き、これは、ＦＣＨ１００４．２のすぐ後に続く１つ又は複数の下流バーストのバースト・プロファイル及び長さを特定する。
【００２６】
ＵＳサブフレーム１００３は、初期化、帯域幅要求、緊急共存状況通知、及び少なくとも１つのＵＳ ＰＨＹ ＰＤＵに関してスケジュールされるコンテンションスロットのためのフィールドを含む。後者の各々は、異なるユーザ端末６００から送信される。上流ユーザ端末ＰＨＹバーストの前に、基地局７００は、３つまでのコンテンションウインドウをスケジュールすることができる。
【００２７】
・初期化ウインドウ  −  レンジングのために使用される。
【００２８】
・ＢＷウインドウ  −  ユーザ端末６００が、基地局７００からのＵＳ帯域幅割当てを要求するのに使用される。
【００２９】
・ＵＣＳ通知ウィンドウ  −  ユーザ端末６００が、既存のもの(incumbent)との共存状況を報告及び緊急通知する(urgent)ために使用される。
【００３０】
ＯＦＤＭＡシンボルの説明
送信器６０２、７０２により送られるＲＦ信号が、
2010505292.tif 000003
として式１により数学的に描写されることができる。ここで、Ｒｅ（．）は信号における実部分(real part)を表し、ＮはＰＰＤＵにおけるシンボル数であり、ＴＳＹＭはＯＦＤＭシンボルの持続時間であり、ｆｃはキャリア中心周波数であり、及びｓｎ（ｔ）は第ｎ番目のシンボルの複素ベースの帯域表現であり、
2010505292.tif 000004
が成り立つ。
【００３１】
ｓｎ（ｔ）の正確な形は、シンボルがＤＳ又はＵＳの一部であるかどうか、及びｎにより決定される。
【００３２】
時間領域説明
時間領域信号は、長さＮＦＦＴのベクトルの逆フーリエ変換をすることにより生成される。そのベクトルは、コンステレーション・マッパー出力を取り、パイロット及びガードトーンを挿入することにより形成される。受信器６０１、７０１で、時間領域信号は、フーリエ変換を用いて周波数領域表現に変換される。好ましくは、フーリエ変換及び逆フーリエを実現するため高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムが用いられる。
【００３３】
ＴＦＦＴがＩＦＦＴ出力信号の持続時間を表すものとする。図２に図示されるように、ＯＦＤＭＡシンボルは、持続時間ＴＧＩのガード間隔を挿入することにより形成され、結果として、ＴＳＹＭ＝ＴＦＦＴ＋ＴＧＩのシンボル持続時間が成立する。
【００３４】
シンボルパラメータを開示する以下のセクションにおいて、ＴＦＦＴ、ＴＧＩ及びＴＳＹＭのための特定の値が与えられる。基地局は、これらのパラメタを決定し、その後ユーザ端末にこの情報を伝達する。
【００３５】
周波数領域説明
周波数領域において、ＯＦＤＭＡシンボルは、そのサブキャリアに関して定められる。サブキャリアは、以下のように分類される。それは、１）データサブキャリア、２）パイロットサブキャリア、３）ガードサブキャリア、及び４）ヌル（ＤＣを含む）サブキャリアである。この分類は、サブキャリアの機能に基づかれる。ＤＳ及びＵＳには、サブキャリアの異なる割当てを持つことができる。サブキャリアの総数は、ＦＦＴ／ＩＦＦＴサイズにより決定される。図３は、（６ＭＨｚのＴＶ帯域を仮定するときの）ＯＦＤＭＡシンボルの周波数領域説明を示す。ＤＣサブキャリアを除く残りすべてのガード／ヌルサブキャリアが、帯域エッジに配置される。ガードサブキャリアは、いかなるエネルギーも搬送しない。パイロットサブキャリアは、帯域幅にわたり分散される。パイロット及びデータサブキャリアの正確な位置とそれらのサブチャネルの割当てとが、使用される特定の構成により決定される。対応する帯域幅の外側でサブキャリアをゼロにする(null out)ことにより、６ＭＨｚ及び１２ＭＨｚのバージョンのシンボルが生成される。
【００３６】
ＯＦＤＭＡ信号の周波数領域説明が、図３に示される。これは代表的な図であることに留意されたい。サブキャリアの数及びサブキャリアの相対位置は、表２に与えられるシンボルパラメータには対応していない。
【００３７】
シンボルパラメータ
キャリア間間隔ΔＦは、６ＭＨｚ、１２ＭＨｚ及び１８ＭＨｚの異なる帯域幅オプションに対して固定される。これは、パラメタＴＦＦＴも固定されることを意味する。ガード間隔の持続時間ＴＧＩは好ましくは、ＴＦＦＴ／３２、ＴＦＦＴ／１６、ＴＦＦＴ／８及びＴＦＦＴ／４のうちの１つである。
【００３８】
キャリア間間隔ΔＦ＝３３７６Ｈｚであり、
2010505292.tif 000005
である。
【００３９】
ＴＶ帯域が７ＭＨｚ及び８ＭＨｚの場合には、６ＭＨｚのＴＶ帯域の場合と同じ数のサブキャリアが生じるよう、キャリア間間隔が適切に変更される。
【００４０】
ガード間隔の異なる値に対するＯＦＤＭシンボルの持続時間が、表１に与えられる。
【表１】
2010505292.tif 000006
【００４１】
表２は、３つの帯域幅に対する異なるパラメタ及びパラメタ値を示す。
【表２】
2010505292.tif 000007
【００４２】
ＯＦＤＭＡサブキャリア割当て
表２に定められるパラメタに基づき、６ＭＨｚのモードにおいて、各々５４のサブキャリアを備える３２のサブチャネルが存在する。１２ＭＨｚ及び１８ＭＨｚに対して、サブチャネルの数は、それぞれ６４及び９６である。サブチャネルの各々は、４８のデータサブキャリア及び６のパイロットサブキャリアを持つ。
【００４３】
下流（ＤＳ）でのサブキャリア割当て
下流において、サブキャリア割当ては、２つのステップで実行される。
【００４４】
第１ステップで、各サブチャネルは、以下の基準を備える５４のサブキャリアを割当てられ、式２で表されることになる。上述の基準とは、
１）サブキャリアは帯域幅にわたり分配されること、及び
２）サブキャリア・インデックスが鏡像を表すことである。式２は、
2010505292.tif 000008
である。ここで、ｎ及びｋがそれぞれサブチャネル・インデックス及びサブキャリア・インデックスを表し、Ｎｃｈはサブチャネルの数を表す。サブチャネルの数は、単一ＴＶ帯域、２つのＴＶ帯域及び３つのＴＶ帯域に対してそれぞれ３２、６４及び９６に等しい。
【００４５】
第２ステップにおいて、各サブチャネルの中で６つのパイロットサブキャリアが特定される。パイロットサブキャリアは、ＯＦＤＭＡシンボルにわたり一様に分散される。シンボルにおける各９番目のサブキャリアは、パイロットサブキャリアとして指定される。表３は、３２のサブチャネルに対するパイロット・サブキャリア・インデックスを提供する。表３も、パイロットとして規定されるサブチャネルの中で、対応するサブキャリア番号を提供する。
【００４６】
ＳＣＨを除くＤＳにおけるすべてのフィールドに対して、上記で規定されたサブキャリア割当てが使用される。
【００４７】
上流（ＵＳ）でのサブキャリア割当て
２ステップのサブキャリア割当てが、ＵＳ１００３に対しても使われる。第１ステップでは、３２のサブチャネルの各々において５４のサブキャリアを割当てるために、式２が用いられる。第２ステップにおいて、６つのパイロットサブキャリアが、各サブチャネルの中で特定される。
【００４８】
次の式である、
2010505292.tif 000009
は、所与のサブチャネルの５４のサブキャリア内でのパイロットサブキャリアの位置を定める。ここで、
2010505292.tif 000010
は、サブチャネルｎのパイロット番号である。
【００４９】
オプションで、上流通信におけるパイロットサブキャリアは、データサブキャリアと比較してより高いパワー（約３ｄＢ）で送信されることができる。
【００５０】
残りのインデックスは、データサブキャリアとして指定される。
【表３】
2010505292.tif 000011
【００５１】
チャネル符号化
チャネル符号化は、データスクランブリング４０１、ＲＳ符号化（オプション）４０２．１、畳み込み符号化４０２．２、パンクチュアリング４０２．３、ビット・インターリービング４０３及びコンステレーション・マッピング４０４を含む。図４は、必須のチャネル符号化処理を示す。チャネルコーダは、ＰＰＤＵ１００４の制御ヘッダ及びＰＳＤＵ部分を処理する。図１０を参照されたい。チャネルコーダは、ＰＰＤＵのプリアンブル部１００４．１を処理しない。
【００５２】
チャネル符号化のために、各データバースト５００．ｉは、図５に図示されるようにデータブロック５００．ｉ．ｊに更に再分割される。エンコードされたデータの各ブロックが、サブチャネル上にマッピングされて送信される。好ましい実施形態において、分散されたサブキャリア割当てが、サブチャネルを規定するために用いられる。隣接サブキャリア割当てが用いられる別の実施形態では、エンコードされたデータの複数のブロックが、複数のサブチャネル上でマッピングされて送信される。
【００５３】
コンステレーション・マッピング及び変調
拡散ＯＦＤＭＡ変調
データ変調
次に図４を参照すると、ビットインタリーバ４０３の出力が、コンステレーション・マッパー４０４に連続的に入られる。マッパー４０４に対する入力データは、最初にＮＣＢＰＣ（２、４又は６）ビットのグループに分けられて、その後、ＱＰＳＫ、１６−ＱＡＭ又は６４−ＱＡＭコンステレーション・ポイントを表す複素数に変換される。マッピングは、グレイコード・コンステレーション・マッピングに基づき実行される。複素数値が、変調依存正規化係数ＫＭＯＤによって基準化される(scaled)。表４は、このセクションにおいて規定される異なる変調タイプに対するＫＭＯＤ値を提供する。ブロック当たりの符号化ビットの数（ＮＣＢＰＣ）と、異なるコンステレーションタイプ及び符号化率の組合せに対するブロック当たりのデータビット数とが、表５に要約される。１ブロックが、単一のサブチャネルにおいて送信されるデータに対応することに留意されたい。
【表４】
2010505292.tif 000012
【表５】
2010505292.tif 000013
【００５４】
拡散ＯＦＤＭＡ
コンステレーション・マッパー４０４の出力を拡散させるために、１６ｘ１６行列が用いられる。異なる構成に対して使用される行列のタイプは、ＰＨＹモードパラメータにより決定される。拡散のため、コンステレーション・マッパー４０４の出力が、１６シンボルのシンボルブロックにグループ化される。好ましくは各データブロックが結果として４８のシンボルを生じさせるので、１データブロックは３つの斯かるシンボルブロックを生成する。
【００５５】
拡散は、以下の式
Ｓ＝ＣＸ
に基づき実行される。ここで、Ｘはコンステレーション・マッパー出力ベクトルを表し、
2010505292.tif 000014
として与えられる。
【００５６】
Ｓは、
2010505292.tif 000015
として規定される拡散シンボルを表す。そして、Ｃは拡散行列を表す。例えば、アダマール拡散の場合、Ｃ＝Ｈ１６は、アダマール拡散行列を表し、以下の式
2010505292.tif 000016
により与えられる。ここで、Ｈ１＝［１］であり、
2010505292.tif 000017
が成り立つ。
【００５７】
非拡散モードが選択されるとき、拡散行列はＣ＝Ｉ１６ｘ１６の単位行列である。
【００５８】
パイロット変調
パイロットは、ＱＰＳＫコンステレーション・マッピングを用いて、マッピングされる。拡散は、パイロットには使用されない。
【００５９】
パイロットは、
2010505292.tif 000018
として、規定される。
【００６０】
ＰＲＥＦは、以下で規定される。
【００６１】
好ましくは、ＰＲＥＦは、長さが８１９１の２つの擬似ランダムシーケンス生成器を用いて、これらのシーケンスの最初の５１８４ビットをＩ及びＱ成分にそれぞれマッピングしてＱＰＳＫシンボルを形成することにより生成される。好適な疑似ランダムシーケンス生成器の生成多項式は、
2010505292.tif 000019
として与えられる。
【００６２】
疑似ランダム生成器は、０ １０００ ００００ ００００の値で初期化される。第１の生成器により生成され（及び、Ｉ成分にマッピングされ）る最初の３２の出力ビットは、００００ ００００ ０００１ ０１１０ ００１１ １００１ １１０１ ０１００であり、対応する基準プリアンブル・シンボルが、
2010505292.tif 000020
として与えられる。
【００６３】
次に図７を参照すると、基地局７００の好ましい実施形態が示される。基地局７００のＲＦ範囲内のすべてのユーザ端末６００に対して送信モジュール７０２により送信されるスーパーフレーム９００においてリクエストを含ませることにより、基地局７００が、占有された周波数帯の測定を要求する。基地局７００は、ユーザ端末６００から、レスポンスを受信する。このレスポンスは、受信モジュール７０１により処理され、占有されたＴＶ周波数帯メモリ７０４に格納される。基地局は、これらの格納された測定に基づき、空いておりかつ隣接する３つまでのＴＶチャネルのＴＶチャネル結合を決定し、結合結果をＴＶチャネル結合メモリ７０５に格納し、及び決定されたＴＶチャネル結合に基づきＲＦ範囲内のユーザ端末にＴＶチャネル使用に対する命令を送る。測定に対するリクエスト、テレビチャネル結合の決定及びテレビチャネル結合に対する命令が、規則的な周期に基づき基地局７００により実行され、基地局７００のＲＦ範囲内のすべてのユーザ端末のＴＶチャネル結合に関する再命令が、既存のものとの干渉を回避するため、同じ規則的な周期に基づき可能である。
【００６４】
次に図６を参照すると、ユーザ端末６００の好ましい実施形態において、受信器６０１は、サブチャネルから対応するシンボルを結合して、フレーム５００．ｉにおける以下のフィールドの長さを決定するためにＦＣＨ１００４．２データをデコードする処理モジュール６０１．１を有する。ユーザ端末６００も、周波数帯センサ処理モジュール６０３により処理される占有されたＴＶ周波数帯の測定に対するリクエストを基地局７００から受信する。レスポンスが、送信処理モジュール６０２．１によりフォーマット化されて、送信器６０２によりスーパーフレーム９００に送信される。ユーザ端末６００は、どのＴＶチャネルを使用すべきかに関するスーパーフレーム９００における命令を、受信器６０１を介して基地局７００から受信し、ＴＶチャネル結合メモリ６０４にこれらの命令を格納する。その後、基地局７００により他の命令がされるまで、ユーザ端末６００は送受信のため結合されたＴＶチャネルを使用する。
【００６５】
図８は、本発明に基づき修正したＷＲＡＮ８００の配備構成を示す。即ち、複数のオーバーラップＷＲＡＮセル８０１のそれぞれが、本発明に基づき修正／規定されるＷＲＡＮ基地局７００と、本発明に基づき修正／規定される少なくとも１つのＷＲＡＮユーザ端末６００とを含む。
【００６６】
本発明の好ましい実施形態が示され、記載されてきたが、本願明細書に記載されている本発明の実施形態が、説明的なものであること、さまざまな変更及び修正がなされることができること、及び本発明の真の範囲を逸脱することなく均等物がその要素に対して置換されることができることは当業者であればよく理解されるであろう。更に、その中心範囲から逸脱することなく本発明の教示を特定の状況に適応させるため、多くの修正が実行されることができる。従って、本発明は、本発明を実施することに対して考察される最良の形態として開示される特定の実施形態に限定されず、すべての実現技術と同様に本願明細書に添付される請求項の範囲内に含まれるすべての実施形態を含むものとして意図される。
【図１Ａ】
2010505292.tif 000021
【図１Ｂ】
2010505292.tif 000022
【図１Ｃ】
2010505292.tif 000023
【図２】
2010505292.tif 000024
【図３】
2010505292.tif 000025
【図４】
2010505292.tif 000026
【図５】
2010505292.tif 000027
【図６】
2010505292.tif 000028
【図７】
2010505292.tif 000029
【図８】
2010505292.tif 000030
【図９】
2010505292.tif 000031
【図１０】
2010505292.tif 000032
【国際調査報告】
2010505292.tif 000033
2010505292.tif 000034
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