(57)【要約】      （修正有）【課題】送信のバックオフを低減し、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）が悪いことによる電力不足の改善を行った、マルチポイントツーポイントＯＦＤＭＡ無線送信（ＷｉＭａｘアップリンク）装置および方法を提供する。【解決手段】全ＲＦチャネルを、適応変調・符号化（ＡＭＣ）順列に、アップリンク（ＵＬ）回転スキームを行うために、３シンボル毎にホップする周波数が近接した比較的狭いホッピングサブチャネルに分割し、各分割部分を１つのトランスミッタとし、ＯＦＤＭ送信を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が近接した複数のホッピングサブチャネルによりＯＦＤＭ送信を行うトランシーバを備える、装置。
【請求項２】
前記複数のサブチャネルは、各ユーザが全ＢＷの１／５までの送信を行う、比較的狭いサブチャネルである、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記送信は、０ｄＢまでの電力増幅器バックオフを有する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
ホップ境界における、ＯＦＤＭＡのシンボルのウィンドウイングおよびオーバーラップは回避される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記トランシーバは、電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１６標準で利用可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記周波数ホッピングは、搬送周波数を変更することなく、ユーザにローカルに割り当てられるので、前記ユーザは他のユーザと直交した状態であり続け、さらなる時間上または周波数上の保護周波数帯が必要でない、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
周波数が近接した複数のホッピングサブチャネルによるＯＦＤＭ送信を利用して情報の無線送信を行う段階を備える、方法。
【請求項８】
前記複数のサブチャネルは、各ユーザが全ＢＷの１／５までの送信を行う、比較的狭いサブチャネルである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
０ｄＢまでの電力増幅器バックオフを有する送信を利用する段階をさらに備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ホップ境界における、ＯＦＤＭＡのシンボルのウィンドウイングおよびオーバーラップを回避する段階をさらに備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記トランシーバは、電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１６標準で利用可能である、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
命令が記憶された記憶媒体を備え、
前記命令は、コンピュータプラットフォームにより実行されると、周波数が近接した複数のホッピングサブチャネルによるＯＦＤＭ送信を利用した情報の無線送信を行わせる、物品。
【請求項１３】
前記複数のサブチャネルは、各ユーザが全ＢＷの１／５までの送信を行う、比較的狭いサブチャネルである、請求項１２に記載の物品。
【請求項１４】
実行されると、さらに、０ｄＢまでの電力増幅器バックオフを有する送信を利用させる命令をさらに備える、請求項１２に記載の物品。
【請求項１５】
実行されると、さらに、ホップ境界における、ＯＦＤＭＡのシンボルの「ウィンドウイングおよびオーバーラップ」を回避させる命令をさらに備える、請求項１４に記載の物品。
【請求項１６】
前記トランシーバは、電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１６標準で利用可能である、請求項１２に記載の物品。
【請求項１７】
ＩＥＥＥ８０２．１６標準に準拠した無線ネットワークでトランスミッタを利用する段階を備え、
前記トランスミッタは、適応変調・符号化（ＡＭＣ）順列に、アップリンク（ＵＬ）回転スキームを行うことで、３シンボル毎のホップをローカルに割り当てる、方法。
【請求項１８】
周波数が近接した複数のホッピングサブチャネルによるＯＦＤＭ送信を利用する段階をさらに備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数のサブチャネルは、各ユーザが全ＢＷの１／５までの送信を行う、比較的狭いサブチャネルである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
０ｄＢまでの電力増幅器バックオフを有する送信を利用する段階をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
無線通信においては、アップリンクの電力不足は、新興してきている携帯データサービスにとって重要な問題である。この問題は、音声サービスよりも高い高周波、より高いビットレート、屋内の奥で利用されること、および、既存の音声ＢＳインフラストラクチャと共存すること、といった携帯オペレータターゲットの組み合わせから生じる。
【０００２】
マルチトーン変調（ＯＦＤＭ）は、チャネル分散の影響を受けずスペクトル効率が良いという点で魅力的ではあるが、ＯＦＤＭにおいて電力不足は非常に顕著である。この理由は、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）が悪いことである、つまり信号振幅は、ＱＰＳＫ変調トーンの場合においてもレーリー分布する。後者の場合、ＰＡバックオフは、帯域外放射により制限され、制限スペクトルマスクを満たすには、１０ｄＢまでである必要がある。
【０００３】
故に、無線通信システムにおける方法および装置の向上の必要性が叫ばれている。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
本発明とみなす主題を、明細書の結びで特に指摘および明確に請求する。しかし、発明は、動作の区分分けおよび方法両方に関して、その目的、特徴、および利点とともに、以下の詳細な記載を添付図面とともに読むことで完全に理解されよう。
【０００５】
【図１】本発明の１実施形態において帯域外放射が比例的に収縮する様子を描く図である。
【０００６】
【図２】本発明の１実施形態における（端部および中央における）各ホップのスペクトルを別個に描いた結果のシミュレーションを示す。
【０００７】
【図３】本発明の１実施形態の多数のホップ間隔の平均スペクトルをグラフィカルに示す。
【０００８】
【図４】本発明の１実施形態のリンクバジェットにおける利得をグラフィカルに示す。
【０００９】
例示の簡略化および明瞭化という観点から、図面に示す部材は、必ずしも原寸に比例していない。例えば、幾らかの部材の大きさは、他の部材よりも拡大して明瞭化に努めている。さらに、適宜図面間で参照番号を繰り返して、それらが互いに対応する、または類似した部材であることを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明において、幾らもの特定の詳細を記載して、本発明の完全な理解を促す。しかし当業者には理解されるように、本発明はこれら特定の詳細無しに実行することもできる。他の場合においては、公知の方法、手順、コンポーネント、および回路は詳細には記載しないようにして本発明を曖昧にしないようにしている。
【００１１】
以下の詳細な説明において、幾らもの特定の詳細を記載して、本発明の完全な理解を促す。しかし当業者には理解されるように、本発明はこれら特定の詳細無しに実行することもできる。他の場合においては、公知の方法、手順、コンポーネント、および回路は詳細には記載しないことで、本発明を曖昧にしないようにしている。
【００１２】
例えば、「処理」「計算」「算出」「決定」「構築」「分析」「チェック」等といった用語を利用した説明は、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリ内の物理的量（例えば、電子的量）として表されるデータを、コンピュータのレジスタおよび／またはメモリまたはオペレーションおよび／または処理を行う命令を記憶しうる他の情報記憶媒体内の物理的量として同様に表される他のデータへと操作および／または変換を行う、コンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、その他の電子コンピューティングデバイスのオペレーション（１または複数）および／または処理（１または複数）のことを表すが、本発明の実施形態のなかには、この点に限定されないものもある。
【００１３】
「複数」（plurality）(a plurality)といった用語は、例えば、「多数」（multiple）または「２以上の」（two or more）等の概念をも含んでよいが、本発明の実施形態のなかには、この点に限定されないものもある。複数」（plurality）(a plurality)といった用語は、明細書のあらゆる箇所で利用されて、２以上のコンポーネント、デバイス、部材、ユニット、パラメータ等を表すことがある。例えば、「複数の局」は、２以上の局のことを含みうる。
【００１４】
本発明の１実施形態は、送信のバックオフが低減された、マルチポイントツーポイントＯＦＤＭＡ無線送信（ＷｉＭａｘアップリンク）装置および方法を提供する。本発明の１実施形態においては、方法では、全ＲＦチャネルを、周波数が近接した比較的狭いホッピングサブチャネルに分割し、各分割部分は１つのトランスミッタで利用される。送信は高度に非線形であるが、全チャネル内に相互変調成分（inter-modulation product）が残留し、それらは帯域外放射マスクに違反せず、且つ、許容できないエラーベクトル振幅（ＥＶＭ）／クロストークも生成しない。
【００１５】
本発明の１実施形態においては、特にＩＥＥＥ８０２．１６について（ＷｉＭａｘとしても知られている）、本発明は、適応変調・符号化（ＡＭＣ）順列に、アップリンク（ＵＬ）回転スキームを行うことを提言して、３シンボル毎にホップを有するローカル割り当てを実現する（現在のところ、ＵＬ回転スキームは、サブチャネルのＵＬ部分利用（ＰＵＳＣ）にしか利用できない）。本発明の１実施形態では、本発明は特にＡＭＣおよびＵＬ回転スキームを有するＷｉＭＡＸに利用される。
【００１６】
マルチトーン変調（ＯＦＤＭ）は、チャネル分散の影響を受けずスペクトル効率が良いという点で魅力的ではあるが、ＯＦＤＭにおいて電力不足は非常に顕著である。この理由は、ピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）が悪いことである、つまり信号振幅は、ＱＰＳＫ変調トーンの場合においてもレーリー分布する。後者の場合、ＰＡバックオフは、帯域外放射により制限され、制限スペクトルマスクを満たすには、１０ｄＢまでである必要がある。
【００１７】
本発明の実施形態は、ローカルな高度に非線形のＯＦＤＭにより電力不足の問題を解決し、周波数ホッピングによりダイバーシティを実現できる。このようにして、本発明は、チャネル分散に対する変調影響がない利点を妥協することなく、６ｄＢまでのリンクバジェット（ローカルでないＯＦＤＭに比して）を実現する。
【００１８】
電力が不足したＷｉＭＡＸユーザについては、本発明の実施形態は、周波数が近接した比較的狭いホッピングサブチャネルによるＯＦＤＭ送信を提供する（例えば、各ユーザが全ＢＷの１／５までで送信を行うようにして、各自に、ＰＡバックオフが０ｄＢまでのスペクトルマスク制限を守らせる）。ＯＦＤＭＡのシンボルの「ウィンドウイングおよびオーバーラップ」機能は、ホップ境界においては行われるべきでない。
【００１９】
本発明の実施形態は、搬送周波数を変更することなく、ユーザにローカルに割り当てた周波数ホッピングを提供する。こうして、ユーザは互いに直交した状態であり続け、（ホップ境界の）さらなる時間上のまたは周波数上の保護周波数帯は必要がない。この送信スキームの利点は、ユーザがフルＢＷ割り当てで送信するよりも多くの電力送信をできる、ということである。
【００２０】
サブチャネルの近接性により、相互変調成分は、スペクトルマスクを越えない。別の言い方で言うと、信号帯域は収縮するので、メモリのない歪を仮定すると、帯域外放射は、図１に概略を示すように、１１０から１２０へと比例的に減少し、概ね１００のようになる。
【００２１】
ＰＡの出力は、（入力に比例した）出力信号と、（入力にゼロ相関する）自動干渉との合計として表されうる。レーリー分布した入力振幅により、自動干渉の電力は、比較的小さいことがわかる（信号の形は著しく歪むであろうが）。ＯＦＤＭレシーバは、受信したシンボルのＦＦＴ変換を行う。この際に、ＯＦＤＭレシーバは、自動干渉をトーン上で（ほぼ）均一に分散する。より正確には、自動干渉＋隣接するサブチャネルからの干渉＝フラットチャネルの一定値となる。
【００２２】
故に、以下の定義を行うことができる。
【数１】
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本発明は、スペクトルマスクに限られないので、任意のパス利得を用いて、ＰＡバックオフを選択して有効ＳＮＲを最大化することができる。
【００２３】
図２に戻ると、２００は、ＲＡＰＰ３  ＰＡモデルを通過した際の、（端部および中央における）各ホップ（２２０および２４０）のスペクトルを別個に描いた結果のシミュレーションである。ＦＣＣスペクトルマスクに則った最大出力は、端部および中央の配置においてそれぞれ２５．３ｄＢｍ２２０および３０．４ｄＢｍ２４０であり、通例のＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡにおいては、信号で最大２３ｄＢｍが伝送可能である。
【００２４】
図３の３００は、多数のホップ間隔の平均スペクトルをグラフィカルに示す。このようにして本発明は、１ｄＢのＰＡバックオフで、５ｄＢまでの有効ＳＮＲ（ロバストな１ビット／Ｈｚ送信）を達成できる。９ｄＢのバックオフで同じ有効ＳＮＲを達成するには、パス利得がさらに６ｄＢ必要となる。
【００２５】
図４の４００は、リンクバジェットにおける利得をグラフィカルに示す。６ｄＢまでのリンクバジェット向上が示されている（ローカル化されていないＯＦＤＭに比して）。これは、単純で公知なＯＦＤＭ復調器で行うことができる。故に、本発明の実施形態は、ＯＦＤＭ変調を、強固な非線状Ｔｘ歪と、近接した比較的狭いホッピングサブチャネルと組み合わせる。
【００２６】
本発明の幾らかのフィーチャを例示および記載してきたが、当業者であれば多くの変形例、代替例、変更例、および均等物を想到するであろう。故に、添付請求項は、本発明の新の精神に含まれる全ての変形例および変更例を網羅することを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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