(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信システムであって、
空間的に分散した一組の送信機に通信可能に接続されるコントローラを備え、
前記コントローラは、データシンボル及び少なくとも１つの識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いて前記メッセージを送信するように前記一組の送信機内の複数の送信機を制御し、前記データシンボルは或る長さを含み、前記少なくとも１つの識別シンボルは或る長さを含み、前記データシンボルの前記長さ及び前記少なくとも１つの識別シンボルの前記長さは、メッセージ長を形成する前記順序付きシンボルの長さを形成するようになっており、
前記複数の送信機のうちの各送信機は、送信前に、固有シフトを用いて前記メッセージの前記順序付きシンボルを循環的にローテーションさせることにより、前記送信機を識別する送信機識別可能メッセージを形成するように前記少なくとも１つの識別シンボルを前記送信機に応じて異なる場所に位置させ、前記各送信機は、その後、前記メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、前記ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、前記送信機識別可能メッセージが形成され、
コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいており、前記コントローラは、前記各送信機を介して前記送信機識別可能メッセージを送信する、通信システム。
【請求項２】
前記送信機識別可能メッセージは、複数の前記送信機から送信される送信機識別可能メッセージごとに互いに異なり、異なる送信機識別可能メッセージのうちの少なくともいくつかに関して、いくつかのデータシンボルの順序が異なり、前記少なくとも１つの識別シンボルは、全ての前記異なる送信機識別可能メッセージに関して同じである、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記コントローラは、
受信機と前記一組の送信機内の各送信機との間の通信チャネルのためのタップ遅延を求めて一組のタップ遅延を生成し、
各送信機の動作の同期誤差と、前記一組のタップ遅延内の最大タップ遅延との和の関数として、サイクリックプレフィックスの最小長を求め、
少なくとも前記最小長を有する前記サイクリックプレフィックスを伴うＣＤＤを用いて前記送信機識別可能メッセージを前記受信機に送信するように、前記一組の送信機内の少なくともいくつかの送信機を制御する、
ように更に構成される、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記一組の送信機は、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）からの信号を用いて、前記コントローラにおいてユニバーサルクロックに基づいて動作することによって、前記動作を同期させる、請求項３に記載の通信システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記サイクリックプレフィックスの前記最小長に基づいて、前記一組の送信機内の送信機ごとの送信遅延を求めるように構成される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記メッセージの長さを求め、
送信するための送信機の最大数を求めるために、前記メッセージの前記求められた長さと、前記サイクリックプレフィックスの前記最小長とに基づいて、前記メッセージを送信するための前記一組の送信機からいくつかの送信機を決定し、
チャネル利得の大きさに基づいて、前記一組の送信機から前記送信機の前記最大数を選択して、前記送信機のサブセットを形成し、
前記サイクリックプレフィックスの前記最小長に基づいて、前記送信機のサブセット内の送信機ごとの送信遅延を求める、
ように構成される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項７】
前記受信機は、
前記一組の送信機からいくつかの送信機から受信される前記送信機識別可能メッセージ内の異なる場所において前記識別シンボルを検出し、
検出された前記識別シンボルの数に基づいて、前記通信チャネルの品質を推定する、
ように構成される、請求項３に記載の通信システム。
【請求項８】
前記送信機識別可能メッセージは、前記一組の送信機内の少なくとも２つの送信機からの、パケットベース直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及びシングルキャリア送信を含む、請求項１に記載の通信システム。
【請求項９】
前記一組の送信機内の少なくとも２つの送信機は、マルチメディア送信デバイスを含み、前記送信される送信機識別可能メッセージは、マルチメディアコンテンツを含む、パケットベース直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及びシングルキャリア送信を含む、請求項１に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記一組の送信機は、少なくとも１つのビークルツーエックス（Ｖ２Ｘ）通信ネットワーク、ワイヤレス通信ネットワーク又はビークル−インフラストラクチャ協調自動運転システムと通信する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項１１】
空間的に分散した一組の送信機内の複数の送信機から受信機にメッセージを送信する方法であって、前記一組の送信機の動作は或る同期誤差で同期し、前記方法は、
プロセッサを介して、データシンボル及び少なくとも２つの識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成することであって、前記少なくとも２つの識別シンボルは互いに直交し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）動作をサポートする送信機の数を増やすために、あらかじめ決定されるように、形成することと、
前記プロセッサを介して、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いて前記メッセージを送信するように前記一組の送信機内の前記複数の送信機を制御することと、
を含み、
前記複数の送信機のうちの各送信機は、送信前に、固有シフトを用いて前記メッセージの前記順序付きシンボルを循環的にローテーションさせることにより、前記送信機を識別する送信機識別可能メッセージを形成するように前記少なくとも２つの識別シンボルを前記送信機に応じて異なる場所に位置させ、前記各送信機は、その後、前記メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、前記ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、前記送信機識別可能メッセージが形成され、前記コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいており、前記プロセッサは、前記各送信機を介して前記送信機識別可能メッセージを送信し、
前記プロセッサは、前記一組の送信機及び前記受信機に通信可能に接続される、方法。
【請求項１２】
各前記送信機識別可能メッセージは、複数の前記送信機から送信される送信機識別可能メッセージごとに互いに異なり、異なる送信機識別可能メッセージのうちの少なくともいくつかに関して、いくつかのデータシンボルの順序が異なり、前記少なくとも２つの識別シンボルは、全ての前記異なる送信機識別可能メッセージに関して同じである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
各前記送信機識別可能メッセージは、複数の前記送信機から送信される送信機識別可能メッセージごとに互いに異なり、前記少なくとも２つの識別シンボルは全ての異なる送信機識別可能メッセージにわたって一定であり、異なる送信機識別可能メッセージのうちの少なくともいくつかに関して、いくつかのデータシンボルが異なるか、又は前記コピーされたシンボルは、いくつかのデータシンボル、前記少なくとも２つの識別シンボル及び少なくとも１つのデータシンボル、若しくはそれらの組み合わせを含むようになっている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記一組の送信機は、前記プロセッサにおいて、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）からの信号を用いて、ユニバーサルクロックに基づいて動作することによって前記動作を同期させる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセッサは、
前記メッセージの長さを求め、
送信するための送信機の最大数を取得するために、前記メッセージの求められた長さと、サイクリックプレフィックスの最小長とに基づいて、前記メッセージを送信するための前記一組の送信機からいくつかの送信機を決定し、
前記一組の送信機から前記送信機の前記最大数を選択して、送信機のサブセットを形成し、前記メッセージを送信するための受信機における最大の信頼性を確保し、
前記サイクリックプレフィックスの前記最小長に基づいて、前記送信機のサブセット内の送信機ごとの送信遅延を求める、
ように構成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
方法を実行するプロセッサによって実行可能なプログラムを具現するコンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法は、
空間的に分散した一組の送信機の動作の同期の精度を規定する同期誤差を取得することと、
前記プロセッサを介して、データシンボル及び少なくとも２つの所定の識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成することであって、前記少なくとも２つの識別シンボルは互いに直交し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）動作をサポートする送信機の数を増やすために、あらかじめ決定されるように、形成することと、
前記プロセッサを介して、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いて前記メッセージを送信するように前記一組の送信機内の複数の送信機を制御することと、
を含み、
前記複数の送信機のうちの各送信機は、送信前に、固有シフトを用いて前記メッセージの前記順序付きシンボルを循環的にローテーションさせることにより、前記送信機を識別する送信機識別可能メッセージを形成するように前記少なくとも２つの識別シンボルを前記送信機に応じて異なる場所に位置させ、前記各送信機は、その後、前記メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、前記ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、前記送信機識別可能メッセージが形成され、前記コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいており、前記プロセッサは、前記各送信機を介して、前記送信機識別可能メッセージを送信し、
前記プロセッサは、前記一組の送信機及び受信機に通信可能に接続される、コンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１７】
通信システムであって、
空間的に分散した一組の送信機に通信可能に接続されるコントローラを備え、
前記コントローラは、データシンボル及び少なくとも２つの識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いて前記メッセージを送信するように前記一組の送信機内の複数の送信機を制御し、前記少なくとも２つの識別シンボルは互いに直交し、ＣＤＤ動作をサポートする送信機の数を増やすために、あらかじめ決定されるようになっており、前記複数の送信機のうちの各送信機は、送信前に、固有シフトを用いて前記メッセージの前記順序付きシンボルを循環的にローテーションさせることにより、前記送信機を識別する送信機識別可能メッセージを形成するように前記少なくとも２つの識別シンボルを前記送信機に応じて異なる場所に位置させ、前記各送信機は、その後、前記メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、前記ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、前記送信機識別可能メッセージが形成され、前記コピーされるシンボルの数は所定のサイクリックプレフィックス長に基づいており、前記コントローラは、前記各送信機を介して、前記送信機識別可能メッセージを送信する、通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、包括的には、通信ネットワークに関し、より詳細には、分散サイクリック遅延ダイバーシティを用いる無線送信に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレスデータ通信システムにおいて、データスループットを向上させること、及び利用可能なスペクトルをより効率的に使用することへの関心が高まりつつある。これらの目標を達成する方法の１つとして、固定サイクリックプレフィックスを用いる直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調技法が使用されている。しかしながら、通信システムの適用例によっては、例えば、高度道路交通ネットワーク（intelligent transportation network）では、利用可能なスペクトルを最大限効率的に使用することは確かに評価され、需要も高いが、消費者の安全を確保することともに、高度道路交通サービスプロバイダにとって持続的な経済的成功を考えるとき、より重要なのは、通信システム／ネットワークの性能に関する信頼性が更に評価され、必要不可欠でさえあることである。
【０００３】
ＯＦＤＭは１つの形のマルチキャリア変調方式であり、キャリア間干渉（ＩＣＩ：Inter-Carrier Interference）及び他の干渉を生じることなく、無線チャネルの周波数選択性を克服し、高いデータ速度を提供することができる。しかしながら、マルチパスフェージングチャネルでは、ＯＦＤＭシンボル周期にわたってフェージングチャネルが時間変動するので、サブチャネル間の直交性が損なわれる。シンボル間干渉（ＩＳＩ：intersymbol interference）及び他の干渉の両方を除去するために、循環的な拡張部分（circular extension）、すなわち、サイクリックプレフィックスがＯＦＤＭシンボルに前置される。例えば、サイクリックプレフィックスは、ＯＦＤＭシンボルの最後の部分のコピーであり、ＯＦＤＭシンボルに前置され、多くの場合に、マルチパスチャネルに関連付けられるばらつきに対処するために使用される。サイクリックプレフィックスがワイヤレスチャネルの遅延スプレッドをカバーするほど十分に長くない場合には、結果として、ネットワークの信頼性が失われる可能性がある。一方、各ＯＦＤＭシンボルのサイクリックプレフィックスは、著しい帯域幅を消費するので、スループットを低下させる。また、サイクリックプレフィックスはあらかじめ決定され、固定長を有する。特許文献１は、ノード特有サイクリック遅延の使用を開示している。しかしながら、特許文献１は、一組の送信機からの同時送信に対処する／同時送信を計算する方法、及び互いに干渉することなく何台の送信機がサポートされる必要があるかを教示していない。さらに、特許文献１は、本開示の数多くの特徴を教示していない。
【０００４】
したがって、サイクリックプレフィックスを用いて、信頼性があり、改善されたスループットを提供する、ワイヤレス通信ネットワークを介してコンテンツを通信する通信システム及び方法が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８，７９２，３６９号
【発明の概要】
【０００６】
本開示は、サイクリックプレフィックスの長さを決定する、分散サイクリック遅延ダイバーシティを用いる無線送信を含む、通信ネットワークに関する。
【０００７】
最初に、本開示の１つの実施形態は、一組の送信機に接続されるコントローラを有する通信システムを備える。コントローラは、データシンボル及び識別シンボルを含むシンボルを用いてメッセージを形成することができる。コントローラは、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ：cyclic delay diversity）を用いてメッセージを送信するように一組の送信機を制御することができ、データシンボルは或る長さを含み、少なくとも１つの識別シンボルは或る長さを含み、データシンボルの長さ及び少なくとも１つの識別シンボルの長さは、メッセージ長を形成する順序付きシンボルの長さを形成するようになっている。各送信機は、固有シフトを用いてメッセージのシンボルを循環的にローテーションさせ、ローテーションしたメッセージ内の最後のシンボルをメッセージ内の最初の位置にコピーするようになっている。固有シフトは、送信機識別可能メッセージを形成するように少なくとも１つの識別シンボルの場所を含むようになっている。例えば、ユニークワードの異なる循環ローテーションを適用することによって、受信機は、特定のデバイスがＣＤＤ動作を使用するか否かを検出することができる。このようにして、受信機は、ＣＤＤ動作を適用する決まった数のデバイスを容易に検出することができる。ＣＤＤ送信機の検出後に、受信機は、ＣＤＤ送信機からの信号のみを合成することができる。上記の実施形態の少なくとも１つの態様は、コントローラが複数の異なるメッセージを形成でき、データシンボルが異なるメッセージのうちの少なくともいくつかにわたって変化することができるが、識別シンボルは全ての異なるメッセージにわたって固定できるようになっていることである。識別シンボルは、本開示を通して、ユニークワード（ＵＷ）とも呼ばれる。
【０００８】
具体的には、本開示の実施形態は数多くの認識に基づいており、いくつかの認識は実験を通して得られ、一方、他の認識は時間をかけて徐々に発見された。例えば、少なくとも１つの認識は、異なる特性を有する複数の通信チャネルにわたって送信することによって、ダイバーシティ方式がメッセージの信頼性を改善することである。サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）は、複数のアンテナを備える１つのみの送信機からダイバーシティ利得を達成するために、ＯＦＤＭベース及びシングルキャリアベースの電気通信システムにおいて使用されるダイバーシティ方式である。サイクリックプレフィックスの長さは、チャネルタップ遅延より長くすることができる。ＯＦＤＭの場合のＣＤＤは、フィードバック及び同期を必要としない。
【０００９】
いくつかの実施形態は、単一の送信機のために設計されたＣＤＤ方式を複数の送信機からの同時送信に拡張できるという理解に基づく。数ある中でも、協調ダイバーシティ利得を達成するために、いくつかの送信機を協調させることによって、ビークルツーインフラストラクチャ（Ｖ２Ｉ：vehicle-to-infrastructure）環境における路側ユニット、及びクラウド無線アクセスネットワーク（Ｃ−ＲＡＮ：cloud-radio access network）におけるリモート無線ヘッド（ＲＲＨ：remote radio head）によって拡張ＣＤＤ送信を使用することができ、各送信機は、情報の遅延したコピーを受信機に送信する。複数の送信機からの拡張ＣＤＤ送信は、分散ＣＤＤと呼ばれる。
【００１０】
そのため、本開示のいくつかの実施形態は、協調通信システムが、従来のＣＤＤ方式が構成されるような１つの送信機だけでなく、一組の空間的に分散した協調する送信機を含む、分散ＣＤＤ方式を有することができるという理解に基づく。しかしながら、単一の送信機を使用する従来の既存の作業／方式の場合と異なり、本開示の実施形態は、同じ送信機に設置されるアンテナの中でＣＤＤ方式が利用されるシステム設定を含む。一般に、ＲＲＨタイプ送信機におけるハードウェア複雑度及び能力を考慮して、特定の適用例に応じて、１つのアンテナのみを利用することができる。数ある理由の中でも、この理由から、本開示のシステム設定（複数の場合もある）の実施形態に関して、既存の従来の構成の教示は適用可能でない。本開示の少なくとも１つの態様は、いくつかの実施形態が、数ある中でも、単一のアンテナを備える空間的に分散した送信機にわたるＣＤＤ方式を提供することである。
【００１１】
同じ周波数帯域内に数多くの異なるタイプの送信が共存する可能性があるので、ＣＤＤ動作を適用する妥当な一組の送信機を見つける必要がある。この問題に関して、本開示は、複数の異なるタイプの送信の存在時にＣＤＤ動作のための適切な送信機選択を行うための少なくとも１つの方法を提供する。実際には、本開示の実施形態のうちのいくつかは、ユーザへのワイヤレスアクセスをサポートするために空間内に分散することができる、単一のアンテナを備える送信機とすることができる。
【００１２】
実験中に、そのような分散ＣＤＤ送信段階を含む、習得された態様は、複数のアンテナを備える単一の送信機に関するＣＤＤ送信のための従来の構成の教示を克服する方法を含む、いくつかの課題を提起した。例えば、分散ＣＤＤ方式は、より高いスループットを達成することはできるが、実際にどの送信機がＣＤＤ方式に当てはまるかを識別又は解明すること、及び同時送信に関与する複数の送信機を有しながら、他の送信機からのシンボル間干渉（ＩＳＩ）という内在する問題に対処することの全てが克服される必要がある。したがって、本開示は、ＩＳＩがないＣＤＤ方式を開発する必要があることがわかった。別の課題は、ＣＤＤ動作はブロック単位の処理によって実行できるので、いかなるＩＳＩも引き起こすことなく、ＣＤＤ送信機として何台の送信機が割り当てられるかを判断するという問題であり、同じく克服される必要がある。さらにまた、ＣＤＤ送信機の任意のものにおいて、特定のＣＤＤ遅延を割り当てることができるので、特定のＣＤＤ送信機にＣＤＤ遅延を割り当てる方法を決定することが対処されなければならなかった。
【００１３】
そのため、空間的に分散した送信機を同期させる必要がある。本開示は、伝搬遅延を補正し、協調通信システムのためのユニバーサルクロックを取得するために、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）が、制御ユニット（ＣＵ）がＣＤＤ方式内の一組の送信機を同期させるタイミングを与えるために使用することができるユニバーサルクロックを含むという理解に基づく実施形態を含む。
【００１４】
さらに、送信機が潜在的に互いに空間的に著しく離れていることに起因して、異なる送信機が、受信機との自らの対応する通信チャネルに関して異なるタップ遅延を有する可能性がある。例えば、信号電力は空間内を等方的に伝搬し、進行した距離の二乗に反比例して劣化する。したがって、空間的に著しく離れている結果として、特定の送信機から受信機までのランダムな距離に応じて、異なるタップ遅延が生じる。数ある態様の中でも、これが重要である１つの態様は、大きい遅延スプレッド（又は大きいタップ遅延）を引き起こすパスほど、ＩＳＩをはるかに引き起こしやすい可能性があるので、結果として、送信機から受信機までのパスにわたる異なる遅延スプレッドに対処する必要があることである。そのサイズが最大タップ遅延より大きいサイクリックプレフィックスを選択することによって、本開示は、数ある中でも、ＩＳＩを除去する方法を提供する。したがって、分散ＣＤＤによる協調送信に関して、異なる時間遅延が考慮される必要がある。数ある理由の中でも、これが考慮される必要がある理由に関する１つの態様は、本開示の新規の分散ＣＤＤ方式では、ＣＤＤ遅延を設計し、共存する送信機の中でＣＤＤ送信機を選択する際に、複数のパスにわたる異なる遅延スプレッドも考慮できることを含む。
【００１５】
さらに、一組の空間的に分散した協調する送信機に関する更に別の課題は、送信のために割り振られる帯域幅を共同で使用することに起因しており、受信機は、いくつかの数のデータシンボルから構成される異なる種類の信号を受信する場合がある。異なるタイプの送信が共存することに起因して、受信信号は、異なる送信電力、信号構造及び協調方式からの混合信号である。例えば、１つの送信がＣＤＤ方式を適用するが、他の送信はＣＤＤ方式を適用しない。したがって、信号のうちのいくつかが、異なる協調送信方式を用いて、及び／又は互いに独立して、異なる送信機から送信される可能性がある。そのため、分散ＣＤＤによる送信を他のタイプの送信から区別する必要がある。
【００１６】
例えば、送信を他のタイプの送信から区別することは、特定の送信に関してＣＤＤ動作が固有であるときに、或る程度有用である可能性がある。異なるタイプの送信によって受信される信号は、所望の受信信号に対する干渉になるであろう。したがって、ＣＤＤ動作を適用する送信を、ＣＤＤ動作を適用しない他の送信から区別する必要がある。このために、最初に、固有のプリアンブル又は信号構造を使用することができる。固有のプリアンブルに関する相互相関を適用することによって、受信機は、所望の送信を適用する所望の一組の送信機を見つけることができる。
【００１７】
ＣＤＤ送信機の数は決まった数に制限される可能性があるので、ＣＤＤ送信機を非ＣＤＤ送信機から区別する必要もある。本開示のいくつかの実施形態はサイクリックプレフィックスとして固有の識別シンボルを使用するので、全てのＣＤＤ送信機に関して、その場所があらかじめ特定されるとき、受信機は、その受信プロセスの間に、一組の所望のＣＤＤ送信機を探索する。少なくとも１つの利点は、その受信プロセスにおいて、ＩＳＩ及び他の干渉を除去することによって、スループットを向上させる方法を提供するために、異なるタイプの送信を使用する共存する送信機の中で、ＣＤＤ送信機を見つける方法を提供することを含むことができる。
【００１８】
本開示の実施形態は、制御ユニット（ＣＵ）のためのタイミングを与えるために使用することができるユニバーサルクロックを含むグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を使用することができる。制御ユニットは、伝搬遅延を補正し、協調通信システムのためのユニバーサルクロックを取得するために、ＣＤＤ方式内の一組の送信機を同期させることができ、結果として、システム内の厳密な同期の必要性が緩和される。このユニバーサルクロックは、協調通信システムにおいて一組の送信機にわたって時間に関する共通の概念を与えるために、独立した一組の送信機内のローカルクロック間の協調を達成し、保持する同期を与えることができる。この構成に基づいて、数ある中でも、ＧＰＳ受信機によって生成される平均時間誤差を１００ナノ秒内に抑えることができる。したがって、協調通信システムの構成要素、すなわち、ＣＤＤ方式、送信機、受信機及びＧＰＳタイミング等を知ることによって、本開示に特有の協調通信システムに関する同期遅延又は同期誤差を求めることができる。
【００１９】
いくつかの実施形態は、分散ＣＤＤにおける異なる通信チャネルに関する同期誤差及びタップ遅延の差に伴う問題は、サイクリックプレフィックスの適切な長さを選択することを通して対処できるという理解に基づく。本開示のいくつかの実施形態は、サイクリックプレフィックスとして固有の識別シンボルが使用される信号構造を使用する。識別シンボルの長さは、所望の一組の送信機から受信機へのチャネルにわたる最大タップ遅延より大きくする必要がある。この信号構造に関して、ユニークワードを除くデータパケットの残りの部分に関して循環シフトを適用するとき、受信機動作においてＩＳＩが現れる。したがって、所望のスループットを達成することができない。
【００２０】
この新規の信号構造に関してスループットを失うというこの問題を克服するために、いくつかの実施形態は、識別シンボルを含むデータシンボル全体に対して循環シフトを適用するＣＤＤ方式を提供する。例えば、この同期誤差を考慮に入れるとき、本開示のシステム及び方法は、最小長ＣＰを取得するために、同期誤差を一組の協調する送信機の最大タップ遅延と合成するという、別の理解にも基づく。さらに、協調通信システムに関する一組のタップ遅延を生成するために、受信機と一組の送信機内の各送信機との間の通信チャネルごとにタップ遅延を求めることができる。一組のタップ遅延から最大タップ遅延を取得することができる。一組の送信機を介して、メッセージを送信するために使用することができる最小長ＣＰを取得するために、同期誤差を最大タップ遅延と合成することによって、それを実現することができる。
【００２１】
さらにまた、同期誤差及びマルチパス遅延を合わせて考慮に入れることによって、全ての送信機のための最大ＣＰが求められ、結果として、分散ＣＤＤによって可能な最大ダイバーシティ利得を達成するとともに、ＩＳＩを実質的に除去する。本開示の分散ＣＤＤの数ある利点の中でも、少なくとも１つの利点は、送信機においてチャネル状態情報（ＣＳＩ：channel state information）を必要とすることなく、共通シンボルブロックを送信することによって、ダイバーシティ利得を達成できることである。さらに、本開示の分散ＣＤＤは、いくつかの要件下でＣＤＤを伴うサイクリックプレフィックスシングルキャリア（ＣＰ−ＳＣ）送信を利用することによって、前方誤り訂正（ＦＥＣ：forward error correction）符号化を利用することなく、フルダイバーシティ利得を達成できることを実証した。さらに、本開示の分散ＣＤＤ又は協調ＣＤＤの使用は、数ある中でも、より信頼性の高い通信ネットワークを提供する。
【００２２】
いくつかの実施形態は、分散ＣＤＤ送信の識別の問題が送信信号内に識別シンボルを挿入することによって対処できるという理解に基づく。実験を通して、本開示は、識別シンボルが、送信機及び受信機に知られている固有値を有する任意のシンボルとすることができるという理解を得た。例えば、分散ＣＤＤ送信の識別の問題を解決するのを助けるために、一群の送信シンボルの先頭に、最後に、又は送信シンボルの任意の場所に挿入される識別シンボルを使用することによって、結果として信号の識別を提供する。例えば、信号を識別する１つの方法は、送信信号内の所定の場所に識別シンボルを挿入することである。識別シンボルは、送信機及び受信機に知られている固有値を有する任意のシンボルとすることができる。
【００２３】
この識別シンボルはＣＤＤ送信機に固有であるので、受信機は、この識別シンボルを含む信号、すなわち、ＣＤＤ動作を適用する対象送信を送信する送信機を検出することができる。識別シンボルに関して受信信号に相互相関を適用することによって、受信機は、送信シンボルの特定の場所においてＣＤＤ送信機を見つけることができる。このようにして、固有のＣＤＤ送信機を識別することができる。
【００２４】
本開示の別の実施形態によれば、通信システムが一組の送信機を備え、一組の送信機の動作は、同期誤差によって規定される精度で同期する。コントローラは、データシンボル及び少なくとも１つの識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信するように、一組の送信機からの複数の送信機を制御する。少なくとも１つの識別シンボルは、少なくとも２つの識別シンボルであり、少なくとも２つの識別シンボルは互いに直交し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）動作をサポートする送信機の数を増やすために、あらかじめ決定される。各送信側送信機は、送信前に、固有シフトを用いてメッセージの順序付きシンボルを循環的にローテーションさせ、その後、メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、送信機識別可能メッセージが形成される。固有シフトは、送信機識別可能メッセージを形成するように少なくとも１つの識別シンボルの場所を含むようになっている。コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいている。コントローラは、各送信側送信機を介して、送信機識別可能メッセージを送信する。
【００２５】
本開示の別の実施形態によれば、一組の送信機内の複数の送信機から受信機への非データ援用信号（non-data-aided signal）であるメッセージを送信する方法を開示し、一組の送信機の動作は或る同期誤差で同期する。その方法は、プロセッサを介して、データシンボル及び少なくとも１つの識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成することを含む。この方法は、プロセッサを介して、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信するように、一組の送信機内の送信機を制御することを含む。少なくとも１つの識別シンボルは、少なくとも２つの識別シンボルであり、少なくとも２つの識別シンボルは互いに直交し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）動作をサポートする送信機の数を増やすために、あらかじめ決定される。各送信側送信機は、送信前に、固有シフトを用いてメッセージの順序付きシンボルを循環的にローテーションさせ、その後、メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、送信機識別可能メッセージが形成される。固有シフトは、送信機識別可能メッセージを形成するように少なくとも１つの識別シンボルの場所を含むようになっている。コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいている。プロセッサは、各送信側送信機を介して、送信機識別可能メッセージを送信する。プロセッサは、一組の送信機及び受信機に通信可能に接続される。
【００２６】
本開示の別の実施形態によれば、方法を実行するプロセッサによって実行可能であるプログラムを具現する非一時的コンピュータ可読記憶媒体を開示する。その方法は、一組の送信機の動作の同期の精度を規定する同期誤差を取得することを含む。この方法は、プロセッサを介して、データシンボル及び少なくとも１つの所定の識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成することを含む。少なくとも１つの識別シンボルは、少なくとも２つの識別シンボルであり、少なくとも２つの識別シンボルは互いに直交し、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）動作をサポートする送信機の数を増やすために、あらかじめ決定される。この方法は、プロセッサを介して、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信するように、一組の送信機からの送信機を制御することを含む。各送信側送信機は、送信前に、固有シフトを用いてメッセージの順序付きシンボルを循環的にローテーションさせ、その後、メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、送信機識別可能メッセージが形成される。固有シフトは、送信機識別可能メッセージを形成するように少なくとも１つの識別シンボルの場所を含むようになっている。コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいている。プロセッサは、各送信側送信機を介して、送信機識別可能メッセージを送信する。プロセッサは、一組の送信機及び受信機に通信可能に接続される。
【００２７】
更なる特徴及び利点は、以下の詳細な説明を添付図面とともに取り入れると、この詳細な説明からより容易に明らかになる。
【００２８】
ここに開示されている実施形態は、添付図面を参照して更に説明される。示されている図面は、必ずしも一律の縮尺というわけではなく、その代わり、一般的に、ここに開示されている実施形態の原理を示すことに強調が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本開示の一実施形態による、固有識別シンボルを有する分散ＣＤＤ方式を用いる通信システムのブロック図である。
【図１Ｂ】本開示の一実施形態による、通信システムを制御するコントローラを備える、図１Ａの制御ユニットのブロック図である。
【図１Ｃ】本開示の一実施形態による、通信システム内のサイクリックプレフィックスの長さ及び送信機の数を決定することを含む、通信ネットワークのための方法の概略図である。
【図１Ｄ】本開示の実施形態による、図１Ａの方法のフロー図である。
【図１Ｅ】本開示の実施形態による、マルチホップ通信又は２ホップ通信を示す概略図である。
【図２Ａ】本開示のいくつかの実施形態による、別の方法のフロー図である。
【図２Ｂ】本開示の実施形態による、図２Ａのステップ２２０を示す概略図である。
【図２Ｃ】本開示の実施形態による、図２Ａのステップ２３０を示す概略図である。
【図３Ａ】本開示の実施形態による、メッセージの中に最小サイクリックプレフィックスを実装するフローチャートを示すブロック図である。
【図３Ｂ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３２２を示す概略図である。
【図３Ｃ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３３２を示す概略図である。
【図３Ｄ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３５２を示す概略図である。
【図３Ｅ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３５２を示す概略図である。
【図４Ａ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３６２を示す概略図である。
【図４Ｂ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３６２を示す概略図である。
【図５Ａ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３７２を示す概略図である。
【図５Ｂ】本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３７２を示す概略図である。
【図５Ｃ】本開示の実施形態による、ＣＤＤ送信機のためのユニークワード（ＵＷ）の場所を示す概略図である。
【図６Ａ】本開示の実施形態による、ＣＤＤ送信及びＣＰ送信の両方を組み込む総合送信方式の概略図である。
【図６Ｂ】本開示の実施形態による、受信機動作を示す図である。
【図７】本開示のいくつかの実施形態による、ビークルツーエックス（Ｖ２Ｘ：vehicle-to-X）通信ネットワークの概略図である。
【図８】本開示の実施形態による、空中ワイヤレス通信ネットワークの概略図である。
【図９】本開示のいくつかの実施形態による、通信システムを制御する協調プロセッサ（coordination processor）を備える、別の制御ユニットのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
上記で明らかにされた図面は、ここに開示されている実施形態を記載しているが、この論述において言及されるように、他の実施形態も意図されている。この開示は、限定ではなく代表例として例示の実施形態を提示している。ここに開示されている実施形態の原理の範囲及び趣旨に含まれる非常に多くの他の変更及び実施形態を当業者は考案することができる。
【００３１】
以下の説明は、例示的な実施形態のみを提供し、本開示の範囲も、適用範囲も、構成も限定することを意図していない。そうではなく、例示的な実施形態の以下の説明は１つ以上の例示的な実施形態を実施することを可能にする説明を当業者に提供する。添付の特許請求の範囲に明記されているような開示された主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく要素の機能及び配置に行うことができる様々な変更が意図されている。以下の説明では、実施形態の十分な理解を提供するために、具体的な詳細が与えられる。しかしながら、当業者は、これらの具体的な詳細がなくても実施形態を実施することができることを理解することができる。例えば、開示された主題におけるシステム、プロセス、及び他の要素は、実施形態を不必要な詳細で不明瞭にしないように、ブロック図形式の構成要素として示される場合がある。それ以外の場合において、よく知られたプロセス、構造、及び技法は、実施形態を不明瞭にしないように不必要な詳細なしで示される場合がある。さらに、様々な図面における同様の参照符号及び名称は、同様の要素を示す。
【００３２】
また、個々の実施形態は、フローチャート、フロー図、データフロー図、構造図、又はブロック図として描かれるプロセスとして説明される場合がある。フローチャートは、動作を逐次的なプロセスとして説明することができるが、これらの動作の多くは、並列又は同時に実行することができる。加えて、これらの動作の順序は、再配列することができる。プロセスは、その動作が完了したときに終了することができるが、論述されない又は図に含まれない追加のステップを有する場合がある。さらに、特に説明される任意のプロセスにおける全ての動作が全ての実施形態において行われ得るとは限らない。プロセスは、方法、関数、手順、サブルーチン、サブプログラム等に対応することができる。プロセスが関数に対応するとき、その関数の終了は、呼び出し側関数又はメイン関数へのその機能の復帰に対応することができる。
【００３３】
さらに、開示された主題の実施形態は、少なくとも一部は手動又は自動のいずれかで実施することができる。手動実施又は自動実施は、マシン、ハードウェア、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、又はそれらの任意の組み合わせを用いて実行することもできるし、少なくとも援助することができる。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア又はマイクロコードで実施されるとき、必要なタスクを実行するプログラムコード又はプログラムコードセグメントは、マシン可読媒体に記憶することができる。プロセッサ（複数の場合もある）が、それらの必要なタスクを実行することができる。
【００３４】
概略
本開示は、サイクリックプレフィックスの長さを決定する、分散サイクリック遅延ダイバーシティを用いる無線送信を含む、通信ネットワークに関する。
【００３５】
最初に、本開示の１つの実施形態は、一組の送信機に接続されるコントローラを有する通信システムを備える。コントローラは、データシンボル及び識別シンボルを含むシンボルを用いてメッセージを形成することができる。コントローラは、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信するように一組の送信機を制御することができ、各送信機は、固有シフトを用いてメッセージのシンボルを循環的にローテーションさせ、ローテーションしたメッセージ内の最後のシンボルをメッセージ内の最初の位置にコピーするようになっている。例えば、ユニークワードの異なる循環ローテーションを適用することによって、受信機は、特定のデバイスがＣＤＤ動作を使用するか否かを検出することができる。このようにして、受信機は、ＣＤＤ動作を適用する決まった数のデバイスを容易に検出することができる。ＣＤＤ送信機の検出後に、受信機は、ＣＤＤ送信機からの信号のみを合成することができる。上記の実施形態の少なくとも１つの態様は、コントローラが複数の異なるメッセージを形成でき、データシンボルが異なるメッセージのうちの少なくともいくつかにわたって変化することができるが、識別シンボルは全ての異なるメッセージにわたって固定できるようになっていることである。
【００３６】
具体的には、本開示の実施形態は数多くの認識に基づいており、いくつかの認識は実験を通して得られ、一方、他の認識は時間をかけて徐々に発見された。例えば、少なくとも１つの認識は、異なる特性を有する複数の通信チャネルにわたって送信することによって、ダイバーシティ方式がメッセージの信頼性を改善することである。サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）は、複数のアンテナを備える１つのみの送信機からダイバーシティ利得を達成するために、ＯＦＤＭベース及びシングルキャリアベースの電気通信システムにおいて使用されるダイバーシティ方式である。サイクリックプレフィックスの長さは、チャネルタップ遅延より長くすることができる。ＯＦＤＭの場合のＣＤＤは、フィードバック及び同期を必要としない。
【００３７】
本開示のいくつかの実施形態は、協調通信システムが、従来のＣＤＤ方式が構成されるような１つの送信機だけでなく、一組の空間的に分散した協調する送信機を含む、分散ＣＤＤ方式を有することができるという理解に基づく。本開示の少なくとも１つの態様は、いくつかの実施形態が、数ある中でも、単一のアンテナを備える空間的に分散した送信機にわたるＣＤＤ方式を提供することである。同じ周波数帯域内に数多くの異なるタイプの送信が共存する可能性があるので、ＣＤＤ動作を適用する妥当な一組の送信機を見つける必要がある。この問題に関して、本開示は、複数の異なるタイプの送信の存在時に適切なＣＤＤ動作を行うための少なくとも１つの方法を提供する。実際には、本開示の実施形態のうちのいくつかは、ユーザへのワイヤレスアクセスをサポートするために空間内に分散することができる、送信機を備える単一のアンテナとすることができる。
【００３８】
実験中に、本開示は、ＩＳＩがないＣＤＤ方式を開発する必要があることがわかった。そのため、空間的に分散した送信機を同期させる必要がある。本開示は、伝搬遅延を補正し、協調通信システムのためのユニバーサルクロックを取得するために、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）が、制御ユニット（ＣＵ）がＣＤＤ方式内の一組の送信機を同期させるタイミングを与えるために使用することができるユニバーサルクロックを含むという理解に基づく実施形態を含む。
【００３９】
さらに、送信機が潜在的に互いに空間的に著しく離れていることに起因して、異なる送信機が、受信機との自らの対応する通信チャネルに関して異なるタップ遅延を有する可能性がある。例えば、信号電力は空間内を等方的に伝搬し、進行した距離の二乗に反比例して劣化する。したがって、空間的に著しく離れている結果として、特定の送信機から受信機までのランダムな距離に応じて、異なるタップ遅延が生じる。一組の空間的に分散した協調する送信機に関する少なくとも１つの課題は、送信のために割り振られる帯域幅を共同で使用することに起因しており、受信機は、いくつかの数のデータシンボルから構成される異なる種類の信号を受信する場合がある。異なるタイプの送信が共存することに起因して、受信信号は、異なる送信電力、信号構造及び協調方式からの混合信号である。例えば、１つの送信がＣＤＤ方式を適用するが、他の送信はＣＤＤ方式を適用しない。したがって、信号のうちのいくつかが、異なる協調送信方式を用いて、及び／又は互いに独立して、異なる送信機から送信される可能性がある。そのため、分散ＣＤＤによる送信を他のタイプの送信から区別する必要がある。
【００４０】
本開示は、送信を他のタイプの送信から区別することは、特定の送信に関してＣＤＤ動作が固有であるときに、或る程度有用である可能性があることを見出した。異なるタイプの送信によって受信される信号は、所望の受信信号に対する干渉になるであろう。したがって、ＣＤＤ動作を適用する送信を、ＣＤＤ動作を適用しない他の送信から区別する必要がある。このために、最初に、固有のプリアンブル又は信号構造を使用することができる。固有のプリアンブルに関する相互相関を適用することによって、受信機は、所望の送信を適用する所望の一組の送信機を見つけることができる。さらに、ＣＤＤ送信機の数は決まった数に制限される可能性があるので、ＣＤＤ送信機を非ＣＤＤ送信機から区別する必要もある。本開示のいくつかの実施形態はサイクリックプレフィックスとして固有の識別シンボルを使用するので、全てのＣＤＤ送信機に関して、その場所があらかじめ特定されるとき、受信機は、その受信プロセスの間に、一組の所望のＣＤＤ送信機を探索する。
【００４１】
本開示の実施形態は、制御ユニット（ＣＵ）のためのタイミングを与えるために使用することができるユニバーサルクロックを含むグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を使用することができる。制御ユニットは、伝搬遅延を補正し、協調通信システムのためのユニバーサルクロックを取得するために、ＣＤＤ方式内の一組の送信機を同期させることができ、結果として、システム内の厳密な同期の必要性が緩和される。このユニバーサルクロックは、協調通信システムにおいて一組の送信機にわたって時間に関する共通の概念を与えるために、独立した一組の送信機内のローカルクロック間の協調を達成し、保持する同期を与えることができる。この構成に基づいて、数ある中でも、ＧＰＳ受信機によって生成される平均時間誤差を１００ナノ秒内に抑えることができる。したがって、協調通信システムの構成要素、すなわち、ＣＤＤ方式、送信機、受信機及びＧＰＳタイミング等を知ることによって、本開示に特有の協調通信システムに関する同期遅延又は同期誤差を求めることができる。
【００４２】
いくつかの実施形態は、分散ＣＤＤにおける異なる通信チャネルに関する同期誤差及びタップ遅延の差に伴う問題は、サイクリックプレフィックスの適切な長さを選択することを通して対処できるという理解に基づく。本開示のいくつかの実施形態は、サイクリックプレフィックスとして固有の識別シンボルが使用される信号構造を使用する。識別シンボルの長さは、所望の一組の送信機から受信機へのチャネルにわたる最大タップ遅延より大きくする必要がある。この信号構造に関して、ユニークワードを除くデータパケットの残りの部分に関して循環シフトを適用するとき、受信機動作においてＩＳＩが現れる。したがって、所望のスループットを達成することができない。
【００４３】
この新規の信号構造に関してスループットを失うというこの問題を克服するために、いくつかの実施形態は、識別シンボル又はユニークワード（ＵＷ）を含むデータシンボル全体に対して循環シフトを適用するＣＤＤ方式を提供する。例えば、この同期誤差を考慮に入れるとき、本開示のシステム及び方法は、最小長ＣＰを取得するために、同期誤差を一組の協調する送信機の最大タップ遅延と合成するという、別の理解にも基づく。さらに、協調通信システムに関する一組のタップ遅延を生成するために、受信機と一組の送信機内の各送信機との間の通信チャネルごとにタップ遅延を求めることができる。一組のタップ遅延から最大タップ遅延を取得することができる。一組の送信機を介して、メッセージを送信するために使用することができる最小長ＣＰを取得するために、同期誤差を最大タップ遅延と合成することによって、それを実現することができる。
【００４４】
さらにまた、同期誤差及びマルチパス遅延を合わせて考慮に入れることによって、全ての送信機のための最大ＣＰが求められ、結果として、分散ＣＤＤによって可能な最大ダイバーシティ利得を達成するとともに、シンボル間干渉（ＩＳＩ）を実質的に除去する。
【００４５】
いくつかの実施形態は、分散ＣＤＤ送信の識別の問題が送信信号内に識別シンボル又はＵＷを挿入することによって対処できるという理解に基づく。実験を通して、本開示は、識別シンボルが、送信機及び受信機に知られている固有値を有する任意のシンボルとすることができるという理解を得た。例えば、分散ＣＤＤ送信の識別の問題を解決するのを助けるために、一群の送信シンボルの先頭に、最後に、又は送信シンボルの任意の場所に挿入される識別シンボルを使用することによって、結果として信号の識別を提供する。例えば、信号を識別する１つの方法は、送信信号内の所定の場所に識別シンボルを挿入することである。識別シンボルは、送信機及び受信機に知られている固有値を有する任意のシンボルとすることができる。
【００４６】
この識別シンボルはＣＤＤ送信機に固有であるので、受信機は、この識別シンボルを含む信号、すなわち、ＣＤＤ動作を適用する対象送信を送信する送信機を検出することができる。識別シンボルに関して受信信号に相互相関を適用することによって、受信機は、送信シンボルの特定の場所においてＣＤＤ送信機を見つけることができる。このようにして、固有のＣＤＤ送信機を識別することができる。
【００４７】
図１Ａは、本開示の一実施形態による、固有識別シンボルを有する分散ＣＤＤ方式を用いる通信システムのブロック図である。詳細には、分散ＣＤＤ方式を用いる通信システムは、ステップ１０、一組の送信機に通信可能に接続されるコントローラを備える。ステップ２０、コントローラは、データシンボル及び少なくとも１つの識別シンボルを含む、順序付きシンボルを用いてメッセージを形成する。ステップ４０、コントローラは、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信するように、一組の送信機を制御する。各送信機は、送信前に、固有シフトを用いてメッセージの順序付きシンボルを循環的にローテーションさせ、その後、メッセージの最後に位置するいくつかのシンボルを、ローテーションしたメッセージ内の最初の位置にコピーすることで、送信機識別可能メッセージが形成される。コピーされるシンボルの数は、所定のサイクリックプレフィックス長に基づいている。コントローラは、各送信側送信機を介して、送信機識別可能メッセージを送信する。ワイヤレス送信を用いて送信ダイバーシティ利得を達成する際に上記の実施形態に対するいくつかの取り得る利点が、例えば、８０２．１１ａｄシステム又は他のシステムにおいて、サイクリックプレフィックスとしてユニークワードを使用するＯＦＤＭ及びシングルキャリア送信に役に立つ可能性がある。
【００４８】
例えば、識別シンボル又はＵＷの異なる循環ローテーションを適用することによって、受信機は、特定のデバイスがＣＤＤ動作を使用するか否かを検出することができる。このようにして、受信機は、ＣＤＤ動作を適用する決まった数のデバイスを容易に検出することができる。ＣＤＤ送信機の検出後に、受信機は、ＣＤＤ送信機からの信号のみを合成することができる。上記の実施形態の少なくとも１つの態様は、データシンボルが異なるメッセージのうちの少なくともいくつかにわたって変化することができるが、識別シンボルは全ての異なるメッセージにわたって固定できるように、コントローラが複数の異なるメッセージを形成できることである。
【００４９】
引き続き図１Ａを参照すると、上記の実施形態の少なくとも１つの他の態様は、コントローラが、受信機と一組の送信機内の各送信機との間の通信チャネルに関するタップ遅延についての知識を有し、一組のタップ遅延を生成できることである。さらに、コントローラは、送信機の動作の同期誤差及び一組のタップ遅延内の最大タップ遅延の和の関数として、サイクリックプレフィックスの最小長を求めることができる。少なくとも最小長を有するサイクリックプレフィックスを伴うＣＤＤを用いて受信機にメッセージを送信するように、一組の送信機内の少なくともいくつかの送信機を制御する。
【００５０】
任意選択で、いくつかの実施形態において、コントローラは、受信機と一組の送信機内の各送信機との間の通信チャネルに関するタップ遅延についての知識を有し、一組のタップ遅延を生成するように更に構成することができる。同期誤差及び一組のタップ遅延内の最大タップ遅延の和の関数としてサイクリックプレフィックスの最小長を求める。少なくとも最小長を有するサイクリックプレフィックスを伴うＣＤＤを用いて受信機にメッセージを送信するように、一組の送信機内の少なくともいくつかの送信機を制御する。
【００５１】
引き続き図１Ａを参照すると、他の実施形態は、サイクリックプレフィックスのサイズＮＰが大きい事例を含む場合があり、それは、ＣＤＤ送信機の数を制限し、スループットを低下させる場合がある。そのようなシナリオにおいて考えられるのは、すなわち、スループットを向上させる必要がある場合には、互いに直交する異なる識別シンボルが使用される場合がある。識別シンボルが直交するので、ＣＤＤ送信機のより多くの使用を受信機において識別することができる。さらに、本開示によれば、ＣＤＤ動作に関与するＣＤＤ送信機が多いほど、はるかに高いスループットを得ることができる。
【００５２】
しかしながら、更なる実験を通して、本開示は、信号内の所定の場所への識別子シンボルの挿入が、ＣＤＤ送信によって使用される原理に違反する場合があり、キャリア間干渉（ＩＣＩ）につながる可能性があるという別の理解を得た。例えば、識別シンボルが所定の場所にある一方で、データシンボルがローテーションする場合には、置換行列（permutation matrix）が循環行列（circulant matrix）に違反する。Δｋを第ｋのＣＤＤ送信機に割り当てられるＣＤＤ遅延であるとする。第ｋのＣＤＤ送信機は、Δｋを使用することによって循環シフト演算を適用し、それは、置換シフト行列
【数１】
0006815558.tif 000002
を適用することによって表すことができる。循環行列は行ベクトルによって定義することができ、各行ベクトルが、先行する行ベクトルに対して右に１要素だけローテーションする。この置換行列は、恒等行列ＩＮを下方に循環シフトすることによって取得される。ただし、ＮはＣＤＤ送信機からの１つの送信信号における送信シンボルの数である。例えば、
【数２】
0006815558.tif 000003
は、
【数３】
0006815558.tif 000004
によって与えられる。
【００５３】
引き続き図１Ａを参照すると、
【数４】
0006815558.tif 000005
は循環及びユニタリ行列であることに留意されたい。この置換行列を用いて、第ｋのＣＤＤ送信機からのＣＰ信号を除去した後の受信信号は、
【数５】
0006815558.tif 000006
によって与えられる。ただし、Ｈｋは等価チャネル行列であり、それは循環行列でもあり、Ｓは元のシンボルである。２つの循環行列の積は新たな循環行列になるので、
【数６】
0006815558.tif 000007
の積は別の循環行列になる。ここで、複数のＣＤＤ送信からの同時送信を有するので、それらの送信からの受信信号は、
【数７】
0006815558.tif 000008
によって与えられる。ただし、ＨＣＤＤは、Ｋ個のＣＤＤ送信機によってサポートされる等価チャネル行列である。循環チャネル行列はその第１の列ベクトル、ｈＣＤＤによって規定されるので、それは以下のように設計することができる。
【数８】
0006815558.tif 000009
ただし、ｈｋは第ｋのＣＤＤ送信機から受信機へのチャネルベクトルを表す。サイクリックプレフィックスのサイズは最大タップ遅延に等しいので、ＮＰによって表される、サイクリックプレフィックスと同じ長さを有するように、チャネルベクトル後に更なる０が付加される必要がある。等価チャネルベクトルｈＣＤＤに関する表現から、チャネルベクトル間に重なりはないので、ＩＳＩのない送信を達成することができる。すなわち、ＣＤＤ遅延が、Δｋ＝（ｉ−１）ＮＰ（ただし、Δ０＝０）を満たす場合には、受信機の受信プロセスにおいて、ＩＳＩ及びＩＣＩを除去することができる。この知識から、置換行列は循環行列になる必要があり、さもなければ、受信機の受信プロセスにおいて、ＩＳＩが現れる。
【００５４】
具体的には、本開示は、実験を通して、元のシンボルに対するＣＤＤ動作のための循環ローテーションを置換行列によって表すことができることを理解した。この置換行列は、チャネル間干渉がない動作を行うために循環行列とすることができる。以下において、ＩＳＩ及びＩＣＩのない動作を行う際のいくつかの利点及び有用性とともに、循環行列を定義する。例えば、ＩＣＩはＩＳＩとしてスループットを劣化させる可能性もあり、それは、受信機の受信プロセスからＩＣＩが除去される必要があることを意味する。等価チャネルベクトルｈＣＤＤから、ＩＣＩは完全に除去することができ、これは、優れた設計のサイクリック遅延Δｋに起因する。サイクリックプレフィックスのサイズがＣＤＤ送信機から受信機までのチャネルにわたる最大タップ遅延より大きいとき、ＩＣＩは完全に除去することができる。しかしながら、識別シンボルが所定の場所にある一方で、残りのシンボルがローテーションする場合には、置換行列は循環行列に違反する。ｂｌｋｄｉａｇ（Ａ，Ｂ）が、２つの行列Ａ及びＢによって行われるブロック対角演算を表すものとする。例えば、Ｎ＝１６及びＮＰ＝４であると仮定する。
【００５５】
引き続き図１Ａを参照すると、
【数９】
0006815558.tif 000010
を、そのサイズがＮ−Ｎｐである元のシンボルｓを有する第１のＣＤＤ送信機による送信シンボルであるとする。さらに、ＵＷが、そのサイズがＮＰである識別シンボルを表す。識別シンボルを同じ場所に固定する場合には、第２のＣＤＤ送信機は、元のシンボルにサイクリック遅延を適用することになる。すなわち、送信シンボルは、
【数１０】
0006815558.tif 000011
によって与えられる。
【００５６】
この表現から、
【数１１】
0006815558.tif 000012
は循環行列に違反する。したがって、第１の行ベクトルｈＣＤＤの等価表現において、チャネルベクトル間に重なりが生じ、それにより、最終的に、受信機においてＩＣＩ及びＩＳＩが観測される。しかしながら、シンボル全体
【数１２】
0006815558.tif 000013
に関して
【数１３】
0006815558.tif 000014
として循環ローテーションを適用する場合には、ＵＷは送信シンボル内の異なる場所に配置され、一方、
【数１４】
0006815558.tif 000015
は循環行列を保持する。したがって、ＩＳＩ及びＩＣＩは受信機の受信プロセスから除去されることになる。
【００５７】
引き続き図１Ａを参照すると、そのため、いくつかの実施形態は、分散ＣＤＤ送信内の他のシンボル、例えば、データシンボルの送信と一致するようにして識別シンボルを使用する。具体的には、送信されることになるメッセージを形成する一組のシンボル内に識別シンボルを挿入した後に、識別シンボルを含むメッセージ内の全てのシンボルが、異なる送信機ごとに異なるシフトで循環シフトされ、メッセージ内の最後のいくつかのシンボルがメッセージ内の最初のシンボルとしてコピーされる。
【００５８】
そのようなＣＤＤ送信において、受信機は、メッセージ内の異なる位置において識別シンボルを受信する。そのようにして、受信機は、受信メッセージ内のシンボルの数、及び受信メッセージ内の識別シンボルの位置に基づいて、同じＣＤＤ送信に属する異なるメッセージを識別できるだけでなく、受信メッセージごとのシフトを特定することもできる。
【００５９】
引き続き図１Ａを参照すると、上記で説明されたように、元のシンボル
【数１５】
0006815558.tif 000016
に関して、ｓ１に置換行列を適用する場合には、
【数１６】
0006815558.tif 000017
の演算後に識別シンボルＵＷの場所が変更されることになる。この例に関して、識別シンボルは最初のＮＰ個のデータシンボル内に配置されることになる。第３のＣＤＤ送信機において実行される別の演算
【数１７】
0006815558.tif 000018
に関して、ＵＷの場所は第２のＮＰ個のデータシンボル内に配置される。この例示的な設定から、Δ２＝４、Δ３＝８、Δ４＝１２、Δ１＝０に応じて、ＵＷの場所が第１のＮＰ個、第２のＮＰ個、第３のＮＰ個及び第４のＮＰ個のデータシンボルになるように、４つのＣＤＤ送信機が選択される。これらのＣＤＤ遅延は、ＩＣＩ及びＩＳＩを除去する際に設計されるので、本発明は最大ダイバーシティ、すなわち、最大スループットを提供する。
【００６０】
図１Ｂは、本開示の一実施形態による、通信システムを制御するコントローラを含む、図１Ａの制御ユニットのブロック図である。コントローラ１４１は、受信機１７１及び送信機１７２と通信するプロセッサ１４０を備えることができる。さらに、コントローラ１４１は、外部受信機１１５及び外部送信機１０２、１０４、１０６、１０８と通信することもできる。
【００６１】
図１Ｃは、本開示の実施形態による、通信システム内のサイクリックプレフィックスの長さを求めることを含む、通信ネットワークのための方法の概略図である。通信システム１００は、１０２Ａ、１０４Ａ、１０６Ａ及び１８０Ａをワイヤレスに介して、送信機１０２、１０４、１０６及び１０８と通信する受信機１１５を備える。また、制御ユニット（ＣＵ）１４１は、チャネル１４２Ａ、１４４Ａ、１４６Ａ及び１４８Ａをそれぞれ介してＭ個の送信機と通信する。さらに、ＣＵ１４１は、制御ユニット（ＣＵ）１４１のためのタイミングを与えるために使用することができるユニバーサルクロックを含むグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）１３０Ａと通信する。ＣＵ１４１は、他のＧＰＳ１３０Ｂ、１３０Ｃと通信できることも考えられる。ＧＰＳ１３０Ａと通信する制御ユニット１４１は、伝搬遅延を補正するために、ＣＤＤ方式内で一組の送信機１０２、１０４、１０６及び１０８と同期することができ、結果として、通信システム内の厳密な同期の必要性が低減される。ＧＰＳ１３０Ａのユニバーサルクロックは、協調通信システム内の一組の送信機にわたって時間の共通概念を与えるために、一組の送信機１０２、１０４、１０６及び１０８の独立した送信機内のローカルクロックの間の協調を達成し、保持する同期を与える。
【００６２】
例えば、コントローラ又は制御ユニット１４１は、受信機１１５から最大時間同期誤差及び被測定最大チャネルタップ長を収集する。コントローラ１４１は、最大チャネルタップ長、最大時間同期誤差、及び送信シンボルブロックサイズを考慮して、最大許容送信機数を計算することができる。コントローラ１４１は、ＣＤＤを適用するいくつかの送信機１０２、１０４、１０６及び１０８を選択する。その後、選択された送信機に異なる遅延を割り当てる。それに応じて、受信機１１５は、最大チャネルタップ長を計算する。コントローラ１４１は、最大時間同期誤差を考慮に入れて、ＣＰ長及びＣＤＤ遅延を計算する方法を提供する。制御ユニット１４１は、ＣＤＤを適用する送信機を決定する。その後、制御ユニットは、送信機ごとに１つずつ、選択されたＣＤＤ遅延Δｉを与える。ＣＰの長さと、ＣＤＤにおいて使用されるΔの値との間には、一態様において、送信機ＣＤＤ遅延の全てがこの限度内に収まるというような関係があることに留意されたい。
【００６３】
図１Ｄは、本開示の実施形態による、図１Ａの方法のフロー図である。ステップ１０は、コントローラが一組の送信機に通信可能に接続され、受信機を用いて、一組の送信機から送信メッセージを収集することを含む。一組の送信機の動作は、同期誤差によって規定される精度で同期することができる。
【００６４】
ステップ２１〜３１は、図１Ａのステップ２０に含まれる。例えば、図１Ｄのステップ２１は、一組の送信機（Ｔ１、Ｔ２、．．．、ＴＭ）内の送信機ごとにＧＰＳ送信機同期誤差（ΔＳ１、．．．、ΔＳＭ）を収集することを含む。現在のＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳ送信機同期誤差に関する限度は、シンボル時間ＴＳに合わせてオフラインで見つけることができる。例えば、２０１５年のYijun Chenらによる論文「Design study for a quasi-synchronous CDMA sensor data collection system: An LEO satellite uplink access technique based on GPS」が、２００２年において、１５０ｎｓの同期誤差限界ΔＳｂｏｕｎｄを規定している。したがって、特定の時点において、少なくとも４つの衛星が視野内にあるとき、ΔＳの全てがΔＳｂｏｕｎｄ未満であると仮定される。
【００６５】
図１Ｄのステップ２３は、一組のＧＰＳ送信機同期誤差から、ＧＰＳ最大同期誤差を求めることを含む。現在のＧＰＳ信号に基づいて、ＧＰＳ送信機同期誤差に関する限度ΔＳｂｏｕｎｄをオフラインで見つけることができる。最悪の適用例においても機能するように、そのシステムは、シンボル間干渉として現れる可能性を除去するために、最悪同期誤差（最大同期誤差）ΔＳｂｏｕｎｄを考慮する必要がある。それゆえ、同期誤差限界ΔＳｂｏｕｎｄは、誤差に関する上限と見なされる。
【００６６】
図１Ｄのステップ２５は、図１Ｃの受信機１１５が、一組の送信機（Ｔ１、Ｔ２、．．．、ＴＭ）内の送信機ごとに送信機タップ遅延を測定することを含む。各受信機は、チャネルサウンディング技法を介して最大タップ遅延を測定することができ、送信機（図１Ｃの１０２、１０４、１０６及び１０８）が既知のパイロット信号を図１Ｃの受信機１１５に送信し、その後、受信機がチャネル分散の程度を測定する。最大タップ遅延の厳密な知識を用いない場合、受信機は、シンボル間干渉を受けることになる。したがって、受信信号のより良好な信頼性を達成するために、協調プロセッサ１４１Ａは、チャネル状態情報全てではなく、最大タップ遅延しか知る必要がない。
【００６７】
図１Ｄのステップ２７は、一組の送信機タップ遅延から最大送信機タップ遅延を求めることを含む。図１Ｃの受信機１１５が、自らと送信機との間の各チャネルの遅延スプレッドを計算する。受信機が一組のチャネル遅延（Ｎｆ１、．．．、ＮｆＭ）を有すると、受信機はそれを並べ替え、測定値から最も大きい遅延Ｎｆ＝ｍａｘ（Ｎｆ１、．．．、ＮｆＭ）を選択する。
【００６８】
図１Ｄのステップ２９は、ＧＰＳ最大同期誤差ΔＳｂｏｕｎｄと最大送信機タップ遅延Ｎｆとを加算することによって、最小ＣＤＤ遅延長Δｉを求めることを含む。付加的なＣＰ長ＮＰと元のシンボルブロックサイズＮとの最小オーバーヘッド比を満たすことが重要である。一般に、オーバーヘッドが小さい（すなわち、ＣＰ長が短い）ほど好ましい。例えば、ＣＰ長が短縮される場合には、送信時間を長くすることができる。しかしながら、ＣＰ長を限度なく短縮すると、受信機において干渉が現れることになる。したがって、受信機において干渉を除去しながら、ＣＰ長を短縮するという２つの目標を満たすことが要求される。分散送信機間の時間同期は受信機性能に影響を及ぼすので、時間同期誤差が考慮されるべきである。この点において、最悪時間同期誤差も考慮に入れられる。受信信号から干渉を除去するために、ＮＰ≧Ｎｆ＋ΔＳｂｏｕｎｄを有する必要がある。最小オーバーヘッド比を有するために、ＮＰ＝Ｎｆ＋ΔＳｂｏｕｎｄとしてＣＰ長を使用する。計算されたＮＰに従って、ＣＤＤ遅延がΔｉ＝（ｉ−１）ＮＰとして求められる。ただし、Δ１＝０である。その結果は、ＣＰが、最も長いチャネル遅延スプレッド及びＧＰＳタイミング誤差限界の影響を超える必要があることであることに留意されたい。
【００６９】
図１Ｄのステップ３１は、ＣＤＤを適用する際に、Ｍ個の送信機からのＫ個の送信機を決定する（Ｍ≧Ｋ）。送信ブロックサイズＮに関して、送信機の数はＫ＝１＋ｆｌｏｏｒ（Ｎ／ＮＰ）によって求められる。ただし、ｆｌｏｏｒ（・）は床関数を表す。その後、次の問題は、Ｋ個のＣＤＤ送信機を選択する方法である。Ｍ個の送信機からどの送信機が選択されるかを判断するために、図１Ｃの受信機１１５が、送信機から受信機１１５へのチャネル（図１Ｃの１０２Ａ、１０４Ａ、１０６Ａ及び１０８Ａ）にわたる一組の実効信号対雑音比（ＳＮＲ）を計算する。同じパイロット信号の場合、第ｋの送信機に関する実効ＳＮＲは、γｋ＝ＰＴ｜｜ｈｋ｜｜２／αｎ２によって与えられる。ただし、ＰＴは送信機からの送信電力を表し、αｎ２は雑音電力を表し、｜｜ｈｋ｜｜２はチャネルベクトルｈｋに関するチャネル電力を表す。その後、受信機は、これらの実効ＳＮＲを並べ替え、対応する送信機インデックスを取得する。
【００７０】
図１Ｄのステップ４０は、コントローラが、サイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信するように、一組の送信機を制御することを含む。各送信機が、固有シフトを用いてメッセージのシンボルを循環的にローテーションさせ、ローテーションしたメッセージ内の複数の最後のシンボルをメッセージ内の最初の位置にコピーする。例えば、一組の送信機からの送信機が、ＣＤＤ遅延及びサイクリックプレフィックスを伴うＣＤＤを用いてメッセージを送信する。ＣＤＤは処理を行い、すなわち、異なるＣＤＤ遅延Δｉを異なる送信機に適用する。ＣＤＤ動作を適用した後に、サイクリックプレフィックスが適用され、すなわち、その数がサイクリックプレフィックスの長さと同じである最後のシンボルを、元の送信シンボルブロックの先頭に付加する。
【００７１】
図１Ｅは、本開示の実施形態による、マルチホップ通信又は２ホップ通信を示す概略図である。発信元ノード１５０が、送信機１７０Ａ〜１７０Ｆの存在時に、送信機１６０Ａ〜１６０Ｆ並びに１６１Ａ及び１６１Ｂを介して、宛先ノード１５１と通信を行う。送信機１７０Ａ〜１７０Ｆは、送信機１６０Ａ〜１６０Ｆとは異なるタイプの送信を使用し、よって、送信機１７０Ａ〜１７０ＦはＣＤＤ動作を使用しない。したがって、これらの送信機１７０Ａ〜１７０Ｆは、宛先１５１の受信プロセスにおいて干渉を引き起こす。第１のホップ１８０Ａ〜１８０Ｆにおいて、発信元は、送信機１６０Ａ〜１６０Ｆ並びに１６１Ａ及び１６１Ｂの中から、１６０Ａ〜１６０Ｆの送信機のみを選択し、ＣＤＤ動作を適用する。しかしながら、ＣＤＤ送信機の最大数は一定であるので、発信元ノード１５０は、ＣＤＤ動作のために送信機１６０Ａ〜１６０Ｆのみを選択する。残りの送信機１６１Ａ及び１６１Ｂは、第１のホップ１８０Ａ〜１８０Ｆにおける送信から遠ざけられる。ＣＤＤ送信機１〜６は、割り当てられたＣＤＤ遅延を介して、循環ローテーションを適用し、その後、第２のホップ１９０Ａ〜１９０Ｆにおいて同時に宛先１５１に信号を送信する。しかしながら、干渉をもたらす送信機１７０Ａ〜１７０Ｆは発信元ノード１５０によって制御されていないので、それらの送信機は宛先ノード１５１に干渉信号を送信する可能性がある。したがって、最大スループットを達成するために、干渉をもたらす送信機１７０Ａ〜１７０Ｆの存在時にＣＤＤ送信機１６０Ａ〜１６０Ｆの識別が必要である。本開示は、干渉をもたらす送信機１７０Ａ〜１７０Ｆの存在時に、非限定的な例として、分散ＣＤＤ動作において、送信機１７０Ａ〜１７０Ｆからの干渉を除去する方法を教示する。したがって、背景技術のセクションにおいて言及された参考文献は、数ある特徴の中でも、（１）干渉をもたらす送信機の存在時にＩＣＩ及びＩＳＩを引き起こすことなく、ＣＤＤ送信機を識別するために識別シンボル又はユニークワードを使用すること、（２）ＣＤＤ送信機を非ＣＤＤ送信機から区別するために、数ある態様の中の、少なくとも１つの態様である、ブロック全体の循環ローテーションが欠けていること、（３）メッセージの決定された長さ及びサイクリックプレフィックスの最小長に基づくＣＤＤ送信機に関する選択方式、（４）制御ユニット（ＣＵ）と送信機との間の時間同期のためにＧＰＳを使用しないこと、（５）数ある中でも、ＣＰ長の決定において時間同期誤差が考慮されないことを含む、本開示の特徴を開示できない。
【００７２】
図２Ａは、本開示の実施形態による、別の方法のフロー図である。例えば、図２Ａのステップ２１５は、一組の送信機内の送信機ごとにＧＰＳ送信機同期誤差を求めることを含む。図２Ａのステップ２２０は、一組の送信機（Ｔ１、Ｔ２、．．．、ＴＭ）内の送信機ごとにＧＰＳ送信機同期誤差（ΔＳ１、．．．、ΔＳＭ）を収集することを含む。図２Ａのステップ２２５は、一組のＧＰＳ送信機同期誤差からＧＰＳ最大同期誤差を求めることを含む。
【００７３】
図２Ａのステップ２３０は、受信機が、一組の送信機（Ｔ１、Ｔ２、．．．、ＴＭ）内の送信機ごとに送信機タップ遅延を測定することを含む。図２Ａのステップ２３５は、一組の送信機タップ遅延から最大送信機タップ遅延を求めることを含む。
【００７４】
図２Ａのステップ２４５は、ＧＰＳ最大同期誤差と最大送信機タップ遅延とを加算することによって、最小ＣＤＤ遅延を求めることを含む。
【００７５】
図２Ａのステップ２４９は、最大チャネルタップ長Ｎｆ、同期誤差限界ΔＳｂｏｕｎｄ及び送信ブロックサイズＮに基づいて、送信機の数Ｋを決定することを含む。ＣＤＤがサポートすることができる送信機の数が更に多い場合があるので、サポートされる必要がある送信機の最大数を求める必要がある。これを果たすには、干渉を除去するためにパケットサイズが考慮される必要がある。制御ユニットは、特定の送信機に関して遅延Δｉのうちの１つをランダムに選択し、サイクリックプレフィックスの最小長を伴うサイクリック遅延ダイバーシティ（ＣＤＤ）を用いてメッセージを送信する。受信機においてデータ検出のために最尤検出器を使用する場合には、検出器性能は、等価チャネル行列が循環行列であるときに、異なる遅延から独立している。したがって、制御ユニットは、特定の送信機に関して、他の送信機のために選択されなかった遅延のうちの任意の１つをランダムに選択し、その後、サイクリック遅延ダイバーシティを用いてメッセージを送信するようにこの送信機を制御する。
【００７６】
図２Ｂは、本開示の実施形態による、図２Ａのステップ２２０を示す概略図である。制御ユニット１４１は、時間同期誤差をオフラインで収集することができる。
【００７７】
図２Ｃは、本開示の実施形態による、図２Ａのステップ２３０を示す概略図である。受信機動作は、送信機と自らとの間のリンクに関するタップ遅延（Ｎｆ１、Ｎｆ２、．．．、ＮｆＭ）を測定することができ、その後、最大タップ遅延Ｎｆ＝ｍａｘ（Ｎｆ１、Ｎｆ２、．．．、ＮｆＭ）を計算する。また、チャネル１０２Ａ、１０４Ａ、１０６Ａ及び１０８Ａにわたって受信機において実効受信信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定する。実効受信ＳＮＲをその大きさに関して並べ替え、最も大きいＳＮＲを有する送信機を選択する。これは例えば、送信機１、１０２である。ＣＤＤ動作に関して、受信機１１５は、昇順において実効ＳＮＲを表す送信機インデックスベクトルを返送する。
【００７８】
例えば、図２Ａのステップ２３０において、受信機１１５は最初に、一組の送信機（Ｔ１、Ｔ２、．．．、ＴＭ）内の送信機ごとの送信機タップ遅延を測定し、その後、最大送信機タップ遅延を計算する。第２の態様は、一組のチャネル１０２Ａ、１０４Ａ、１０６Ａ及び１０８Ａ内のチャネルごとの実効信号対雑音比（ＳＮＲ）を含む。その後、受信機１１５は、実効ＳＮＲを並べ替え、最も大きい実効ＳＮＲを有する送信機を選択する。その後、昇順において実効ＳＮＲを表す送信インデックスベクトルと、最大送信機タップ遅延とを、最も大きい実効ＳＮＲを有する送信機に返送する。この例では、送信機１０２が最も大きい実効ＳＮＲを有するので選択される。
【００７９】
引き続き図２Ｃを参照すると、チャネル１０２Ａを介して、受信機１１５から、昇順において実効ＳＮＲを表す送信機インデックスベクトルと最大送信機タップ遅延とを受信した後に、送信機１１２は、チャネル１４２Ａを介して、制御ユニット１４１にこの情報を返送する。
【００８０】
図３Ｂは、本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３２２を示す概略図である。これは、異なる送信機が異なる時間同期を経験する場合があることを示す。それらは全て、１シンボル間隔ＴＳより小さい。
【００８１】
図３Ｃは、本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３３２を示す概略図である。詳細には、図３Ｃは、送信ブロックシンボルの先頭にＮＰ個のシンボル数を付加するＣＰ動作を示す。
【００８２】
ＴＸ１  １０２が、Ｎ個のシンボルを有するパケットを形成し、最後のＮＰ個のシンボルがユニークワード（ＵＷ）又は識別シンボル３４３によって使用される。同じＵＷ３４３を、サイクリックプレフィックスとして、ブロックシンボルＳ、１０２Ａの先頭に付加することができる。全ての送信機が、ＴＸ１のように決まった場所においてＵＷを使用する必要があるので、ブロック３４４から３４５に関してＣＤＤ動作が適用される。
【００８３】
図３Ｄ及び図３Ｅは、本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３５２を示す概略図である。例えば、送信機１０２は、Δ１＝０に起因してＣＤＤを適用せず（図３Ｄ）、送信機１０２は、サイクリックプレフィックスのみを適用し、すなわち、サイクリックプレフィックスのコピーであるブロック３４３が、ブロック３４５の先頭に付加される。
【００８４】
図４Ａ〜図４Ｂは、本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３６２を示す概略図である。図４Ａは、ＣＤＤ遅延のためにΔ２＝ＮＰを適用する第２の送信機を示し、すなわち、ＵＷを含むブロック４４３（図３Ｃのブロック３４３が、図４Ａ〜図４Ｂにおいてブロック４４３として表される）が最初に、循環的にローテーションする。この部分とともに、元の送信ブロックシンボル内の全ての部分が右にシフトされる（図４Ａの下図）。図４Ｂは、循環ローテーションを適用した後の送信ブロック構造を示す。図４Ｂにおいて、ブロック３４４の長さはＮＰに等しい。図４Ｂの下図において、Ｓ２、１０４Ａにサイクリックプレフィックスを適用する。すなわち、ブロック３４４がブロック４４３の先頭に付加される。したがって、図４Ｂの下図は、送信機１０４からの実際の送信ブロックシンボルを示す。ＵＷの場所がＳ、１０２Ａの最後の部分から変更されるので、ＵＷはサイクリックプレフィックスとして使用されない。
【００８５】
引き続き図４Ａ〜図４Ｂを参照すると、例えば、ＴＸ２、１０４は、Ｎ個のシンボルを有する新たなパケット１０４Ａを形成する。ＣＤＤ動作に起因して、フォーマット順序は、ＴＸ１によって形成されたフォーマット順序３４５−３４４−ＵＷに対して、ＵＷ−３４５−３４４になるであろう。しかしながら、ＣＤＤ動作がパケット内のブロック３４５−３４４を含むデータに対してのみ適用される場合には、そのＣＤＤ動作は、干渉を除去し損なうことになる。すなわち、ＣＤＤ動作から干渉を除去することができない。したがって、本開示は、データシンボル３４５−３４４−ＵＷを有するパケット１０４Ａ全体にＣＤＤ動作を適用することによって、この問題を克服することができる。すなわち、データシンボル３４５−３４４−ＵＷを有するパケット全体がローテーションし、ＵＷ４３３の場所は固定されない（図３Ｃのブロック３４３がブロック４４３として表される）。
【００８６】
図５Ａ〜図５Ｂは、本開示の実施形態による、図３Ａのステップ３７２を示す概略図である。図５Ａは、ＣＤＤ遅延のためにΔ３＝２ＮＰを適用する第３の送信機を示し、すなわち、ＵＷ及び３４４を含むブロック５４３（図３Ｃのブロック３４３が図５Ａ〜図５Ｂにおいてブロック５４３として表される）が循環的に遅延する（図５Ａの下図）。全ての部分が２ＮＰだけ右にシフトすべきである。３４５の一部、すなわち、３４５Ａがプレフィックスとして使用されるべきである。したがって、ブロック３４５Ａが、ブロック３４４の先頭に付加される。図５Ｂは、送信機１０６からの実際の送信ブロックシンボルを示す。したがって、ＵＷの場所は、図３Ｄ及び図４Ｂと比べて再び変更される。
【００８７】
図５Ｃは、元のＵＷ５４３（図３Ｃのブロック３４３が図５Ｃにおいてブロック５４３として表される）が、ＣＤＤ送信機のインデックスに応じて、異なる場所に位置することを示す。したがって、特定のＣＤＤ送信機のための固定された場所を決定できることがここで可能である。受信機側において、ＵＷの場所に基づいて、特定のＣＤＤ送信機に識別プロセスが適用される場合には、ここでそのＣＤＤ送信機を識別することができる。したがって、受信機は、干渉をもたらす送信機の存在時であっても、全てのＣＤＤ送信機を識別することができる。全てのＣＤＤ送信機にＣＤＤ動作が適用されるので、他のＣＤＤ送信機及び非ＣＤＤ送信機から干渉を受けることなく、送信ダイバーシティを達成することができる。
【００８８】
したがって、本開示のこの実施形態は、サイクリックプレフィックスとしてユニークワードを使用するシングルキャリア送信、例えば、８０２．１１ａｄシステムにとって有用であることを含む、ワイヤレス送信に伴う送信ダイバーシティ利得を達成する際に数多くの利点を提供することができる。ユニークワードの異なる循環ローテーションを適用することによって、受信機は、特定のデバイスがＣＤＤ動作を使用するか否かを識別することができる。受信機は、ＣＤＤ動作を適用する決まった数のデバイスを容易に検出することができる。ＣＤＤ送信機を検出した後に、受信機は、ＣＤＤ送信機からの信号のみを合成することができる。
【００８９】
図６Ａは、本開示の実施形態による、概略図を示す。図６Ａは、３つの送信機を備える例を示す。各送信機は自らのＣＤＤ遅延を適用され、その後、図２Ａのステップ２４５において求められた計算された最小ＣＰ長に従ってサイクリックプレフィックスを適用する。送信機インデックスに応じて、最終送信ブロックは異なる構造を有するが、それらの構造は互いにシフトしたバージョンである。各送信ブロックにおいて、ＵＷ、ブロック６４３（図６Ａのブロック６４３は図３Ｃのブロック３４３として表される）は、異なる場所に位置する。受信機動作１１５が、図６Ｂにおいて与えられる。
【００９０】
各送信機はサイクリックプレフィックスを適用するので、受信機１１５は最初に、ブロック６１６において、受信信号からサイクリックプレフィックス区間を除去する。その後、ブロック６１７Ａ〜６１７Ｅにおいて、受信機はＣＤＤ送信機を識別する。ＣＰ信号を除去した受信信号に関して、受信機は、６１７Ｃにおいて、ＵＷ６４３を用いて相互相関を適用する。ＵＷはいくつかのシンボルから構成されるので、メモリ６１７Ｂにおいて、ＮＰ個のシンボルを保持するように要求される。６１７Ｅにおいて、特定のＣＤＤ送信機が識別されたか否かを判断するために、相関器の出力を所与の閾値と比較するように要求される。Ｎ個のシンボル全体に関して、スライドウィンドウ動作のために時間遅延６１７Ａが要求されるように、相互相関を適用するように要求される。ＣＤＤ送信機から送信される受信信号を検出すると、データ検出器６１８を適用する。その後、出力として、検出されたブロックシンボルを取得することができる。
【００９１】
図７は、本開示のいくつかの実施形態による、ビークルツーエックス（Ｖ２Ｘ）通信ネットワークの概略図を示す。図７は、制御ユニット１４１と、複数の路側送信ユニット１０２、１０４、１０８、１１２とを含む。制御ユニットと路側送信ユニットとの間が、１４２Ａ、１４４Ａ、１４８Ａ、１５２Ａを介してワイヤレスで接続される。各路側送信ユニットと、移動中の車両７１７上の受信ユニット１１５との間は、ワイヤレスリンク１０２Ａ、１０４Ａ、１０８Ａ、１１２Ａを介して接続される。路側送信ユニットと移動中の車両との間のチャネル環境に応じて、提案される概念を使用することによって、より高い送信信頼性を達成することができる。
【００９２】
図８は、本開示のいくつかの実施形態による、空中ワイヤレス通信ネットワークの概略図を示す。図８は、制御ユニット１４１ｚと、複数の地上送信ユニット１０２ｚ、１０４ｚ、１０８ｚ、１１２ｚとを備える。制御ユニット１４１ｚと、地上送信ユニットとの間は１４２ＡＺ、１４４ＡＺ、１４８ＡＺ、１５２ＡＺを介してワイヤレスで接続される。各地上送信ユニットと移動中の航空機８１７上の受信ユニット１１５ｚとの間は、ワイヤレスリンク１０２ＡＺ、１０４ＡＺ、１０８ＡＺ、１１２ＡＺを介して接続される。地上送信ユニットと移動中の車両との間のチャネル環境に応じて、提案される概念を使用することによって、より高い送信信頼性を達成することができる。
【００９３】
特徴
本開示の態様は、各送信機識別可能メッセージが送信側送信機から送信される他の送信機識別可能メッセージとは異なる可能性があり、異なる送信機識別可能メッセージのうちの少なくともいくつかに関して、いくつかのデータシンボルが異なり、少なくとも１つの識別シンボルは、全ての異なる送信機識別可能メッセージに関して同じであるということを含む。他の態様は、複数の異なる送信機識別可能メッセージを形成することができるコントローラを含み、少なくとも１つの識別シンボルは全ての異なる送信機識別可能メッセージにわたって一定であり、異なる送信機識別可能メッセージのうちの少なくともいくつかに関して、いくつかのデータシンボルが異なるようになっている。少なくとも１つの識別シンボルはあらかじめ決定される可能性がある。少なくとも１つの識別シンボルは少なくとも２つの識別シンボルであり、少なくとも２つの識別シンボルは、ＣＤＤ動作をサポートする送信機の数を増やすために、互いに直交し、あらかじめ決定されるようになっていることが可能である。
【００９４】
本開示の他の態様は、受信機と一組の送信機内の各送信機との間の通信チャネルに関するタップ遅延を求め、一組のタップ遅延を生成するように更に構成されるコントローラを含むことができる。コントローラは、各送信機の動作の同期誤差と、一組のタップ遅延内の最大タップ遅延との和の関数として、サイクリックプレフィックスの最小長を求めることができる。コントローラは、少なくとも最小長を有するサイクリックプレフィックスを伴うＣＤＤを用いて受信機に送信機識別可能メッセージを送信するように、一組の送信機内の少なくともいくつかの送信機を制御する。一組の送信機は、グローバルナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ：global navigation satellite system）からの信号を用いて、コントローラにおいてユニバーサルクロックに基づいて動作することによって、動作を同期させる。さらに、コントローラは、サイクリックプレフィックスの最小長に基づいて、一組の送信機内の送信機ごとの送信遅延を求めるように構成することができる。コントローラは、メッセージの長さを求めるように構成できることが可能である。送信するための送信機の最大数を取得するために、メッセージの求められた長さ及びサイクリックプレフィックスの最小長に基づいて、メッセージを送信するための一組の送信機からのいくつかの送信機を決定する。チャネル利得の大きさに基づいて、一組の送信機からの送信機の最大数を選択し、送信側送信機のサブセットを形成する。最後に、サイクリックプレフィックスの最小長に基づいて、送信側送信機のサブセット内の送信機ごとの送信遅延を求める。さらに、受信機は、一組の送信機からのいくつかの送信側送信機から受信される送信機識別可能メッセージ内の異なる場所において識別シンボルを検出するように構成することができる。また、検出された識別シンボルの数に基づいて、通信チャネルの品質を推定する。
【００９５】
さらに、本開示の他の態様は、一組の送信機内の少なくとも２つの送信機からの、パケットベース直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及びシングルキャリア送信を含む送信機識別可能メッセージを含むことができる。態様は、一組の送信機内の少なくとも２つの送信機が、マルチメディア送信デバイスを含み、送信される送信機識別可能メッセージが、マルチメディアコンテンツを含む、パケットベース直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）及びシングルキャリア送信を含むことを含むことができる。また、一組の送信機の態様は、少なくとも１つのビークルツーエックス（Ｖ２Ｘ）通信ネットワーク、ワイヤレス通信ネットワーク又はビークル−インフラストラクチャ協調自動運転システム（vehicle-infrastructure cooperative automated driving system）と通信する。
【００９６】
図９は、本開示のいくつかの実施形態による、通信システムを制御するためのプロセッサ９４０Ａを含む制御ユニット９４１のブロック図である。プロセッサ９４０Ａは、通信及びネットワークシステム動作のために構成される任意のタイプのプロセッサとすることができる。制御ユニット９４１は電源９６１を備えることができ、適用例によっては、電源は、任意選択で、制御ユニット９４１の外部に位置することができる。プロセッサ９４０Ａは、記憶された命令を実行するように構成することができ、プロセッサ９４０Ａによって実行可能である命令を記憶するメモリ９６２と通信することができる。プロセッサ９４０Ａは、シングルコアプロセッサ、マルチコアプロセッサ、コンピューティングクラスター、又は任意の数の他の構成とすることができる。プロセッサ又は協調プロセッサ９４０Ａは、バス９６０を通して、１つ以上の入力及び出力デバイス９８６に接続される。メモリ９６２は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、又は任意の他の適切なメモリシステムを含むことができる。プロセッサ９４０Ａは、パラメーター、すなわち、数ある中でも、システムに関する、送信機の数、ＣＤＤ遅延、ＣＰサイズを求め、通信する責任を果たす協調プロセッサ９４０Ａとすることができると考えられる。
【００９７】
引き続き図９を参照すると、制御ユニット９４１は、プロセッサ９４０Ａによって使用される補足データ及び／又はソフトウェアモジュールを記憶するように構成される記憶デバイス９６３を備えることもできる。例えば、記憶デバイス９６３は、数ある中でも、例えば、ＣＰ構成、送信機構成、受信機構成、同期誤差データ等に関連する、類似の異なるタイプの通信ネットワーク及びシステムに関連する履歴データを記憶することができる。記憶デバイス９６３は、ハードドライブ、光ドライブ、サムドライブ、ドライブのアレイ、その任意の組み合わせを含むことができる。
【００９８】
制御ユニット９４１内のヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ又はユーザインターフェース）９６４が、システムをキーボード９６５及び表示デバイス９６６に接続することができる。制御ユニット９４１は、バス９６０を通して、表示デバイス９８４に接続するように構成されるディスプレイインターフェース９８３にリンクすることができ、表示デバイス９８４は、数ある中でも、コンピュータモニタ、カメラ、テレビ、プロジェクタ、又はモバイルデバイスを含むことができる。
【００９９】
引き続き図９を参照すると、プリンタインターフェース９８０も、バス９６０を通して接続することができ、印刷デバイス９８２に接続するように構成することができる。印刷デバイス９８２は、数ある中でも、液体インクジェットプリンタ、固体インクプリンタ、大規模商用プリンタ、感熱式プリンタ、ＵＶプリンタ、又は昇華型プリンタを含むことができる。ネットワークインターフェースコントローラ９６７が、バス９６０を通してネットワーク９６８に接続するように構成される。数ある中でも、通信データ又は関連する通信データを、表示デバイス、撮像デバイス及び／又は印刷デバイス上に描画することができる。
【０１００】
引き続き図９を参照すると、数ある中でも、通信データ又は関連する通信データは、ネットワーク９６８の通信チャネルを介して送信することができ、及び／又は、記憶及び／又は更なる処理のために記憶システム９６３内に記憶することができる。さらに、通信データ又は関連する通信データは、受信機９７１から無線又は有線で受信することもできるし、送信機９７２を介して無線又は有線で送信することもでき、受信機及び送信機は、ともにバス９６０を通じて制御ユニット９４１に接続されている。
【０１０１】
制御ユニット９４１は、外部センサ９８５に接続することができる。例えば、外部センサ９８５は、速度、方向、気流、気象条件等に関するセンサを含むことができる。制御ユニット９４１は、他の外部コンピュータ９８７及び他のデバイス９８８に接続することができる。さらに、外部受信機９１５及び外部送信機９０２、９０４、９０６、９０８が制御ユニット９４１と通信することができる。
【０１０２】
上述した本開示の実施形態は、数多くの方法のうちの任意のもので実施することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はそれらの組み合わせを用いて実施することができる。請求項の要素を修飾する、特許請求の範囲における「第１」、「第２」等の序数の使用は、それ自体で、１つの請求項の要素の別の請求項の要素に対する優先順位も、優位性も、順序も暗示するものでもなければ、方法の動作が実行される時間的な順序も暗示するものでもなく、請求項の要素を区別するために、単に、或る特定の名称を有する１つの請求項の要素を、同じ（序数の用語の使用を除く）名称を有する別の要素と区別するラベルとして用いられているにすぎない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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