(57)【要約】      （修正有）【課題】レガシーパケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルに基づき、パケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルを決定する方法を提供する。【解決手段】パケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルが、レガシーパケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルに基づき定義される。前記プリアンブルは、前記レガシープリアンブルから、該レガシープリアンブルの周波数におけるパイロットシンボルシーケンスを抽出し、該パイロットシンボルシーケンスと複製されたパイロットシンボルシーケンスとを接続することにより、構成される。【選択図】図７
2009268076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レガシーパケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルに基づき、パケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルを決定する方法であって、
前記レガシープリアンブルから、前記レガシープリアンブルの周波数内のパイロットシンボルシーケンスを抽出すること、
前記パイロットシンボルシーケンスを複製すること、及び、
前記パイロットシンボルシーケンスと前記複製されたパイロットシンボルシーケンスとを接続すること、を含む方法。
【請求項２】
前記接続することの前に、前記複製されたパイロットシンボルシーケンスを分割した結果得られる部分と前記パイロットシンボルシーケンスとの接続が、第１の分割結果の部分と、前記パイロットシンボルシーケンスと、第２の分割結果の部分とを、この順で接続することを含むように、前記複製されたパイロットシンボルシーケンスを分割することをさらに含む請求項１に従った方法。
【請求項３】
前記接続することは、
接続時にピーク対平均電力比制御ウインドウを定義すること、及び
前記ピーク対平均電力比制御ウインドウに挿入されると、前記接続されたパイロットシンボルのシーケンスにおけるピーク対平均電力比が低減するランダムシーケンスを、前記接続されたパイロットシンボルのシーケンス内に決定すること、
をさらに含む請求項１に従った方法。
【請求項４】
前記接続されたパイロットシンボルシーケンスについて、ガードインターバルを定義することを含む請求項１に従った方法。
【請求項５】
前記接続することの前に、前記複製されたパイロットシンボルシーケンスを処理することを含む請求項１に従った方法。
【請求項６】
前記処理することは、周波数空間において前記複製されたパイロットシンボルシーケンスを反転することを含む請求項５に従った方法。
【請求項７】
周波数領域に定義された複数のサブキャリアでパケットベースの通信を行う無線通信装置において、前記通信は、請求項１に従った方法により定義されるプリアンブルからなる装置。
【請求項８】
第１の部分に挿入されるデータを処理して、第２の部分に挿入されるデータを得るプリアンブルデータ処理手段を含む請求項７に従った装置。
【請求項９】
前記プリアンブルデータ処理手段は、さらなる処理のために、前記第１の部分に挿入される前記データからパイロットシンボルを抽出する請求項８に従った装置。
【請求項１０】
前記プリアンブルデータ処理手段は、抽出されたパイロットシンボルを２つまたはそれより多い数の部分に分割する請求項９に従った装置。
【請求項１１】
前記プリアンブルデータ処理手段は、前記２またはそれより多い数の部分の内容のシーケンスを反転する請求項１０に従った装置。
【請求項１２】
前記第２の部分に、前記反転されたデータを挿入する請求項１１に従った装置。
【請求項１３】
前記プリアンブルは、該プリアンブルを用いることによるＰＡＰＲ効果を制御するために、前記プリアンブルの前記第１及び第２の部分の間に置かれた制御ウインドウを含む請求項８に従った装置。
【請求項１４】
前記制御ウインドウ内に含まれる数を、実質的にランダムに生成するために適した数生成手段を含む請求項１３に従った装置。
【請求項１５】
パケットベースネットワークにおける通信を行う方法であって、
周波数領域に定義された複数のサブキャリアでパケットを運ぶ信号を放射すること、を含み、前記パケットは、請求項１に従った方法により定義されるプリアンブルを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信に関し、特に、これに限定するものではないが、一つまたは複数のモバイル局を含むセルラーネットワークにおける無線通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル通信ネットワークの技術を定義する技術、標準及び仕様は、時間とともに改善され、また、変化する。セルラーネットワークの実際の運用性のため、新たな要求及び必要に合わせるだけでなく、既存の（‘レガシー’）システムをサポートすることが重要である。このサポートは、ネットワークアクセスの容易さ、物理レベルのセル／セクター指標、セル間／セクター間の高速ハンドオーバのようなレガシーのパフォーマンスの基準を考慮する必要がある。
【０００３】
パケットベースの通信ネットワークにおいて、多くの通信標準に従い、パケットの構造のほとんどは、予測可能で実際的な方法で通信デバイスによりパケットの受信を可能にするために予め決定されている。プリアンブルは、概念的に、パケットの‘最前部’に置かれ、これは通常、時間領域で考慮すると、パケットの開始点に配置されることと一致する。プリアンブルは、受信側デバイスに既知の構造をもち、パケットに関する情報が容易に受信側デバイスへ運ばれることを可能にする。プリアンブルのデザインと、プリアンブルで運ばれる情報の性質は、システムの容易な配置をサポートするために重要となる。プリアンブルデザインは、さらに、ハンドオーバ、正確な初期同期、及びチャネル推定を含む高速ネットワークエントリーを達成するために重要である。ダウンリンクプリアンブルは、より高いシステムスループット、信頼性のあるセル（あるいはセクター）サーチパフォーマンス、などのような他の要求も満足する必要がある。このような配慮は当業者には自明であろう。
【０００４】
プリアンブルを新たな特定の通信システム向けに、新たなシステム要求に基づきデザインすることは容易である。しかし、レガシーシステムをサポートすることは、特に、モバイル通信の分野での開発の多くの経緯に照らして、重要である。
【０００５】
本発明は、レガシーシステムを完全にサポートする、高度なインタフェース（IEEE 802.16m IMT-advanced）のための無線ＭＡＮ−ＯＦＤＭＡシステムとの関連で、ここに説明される。８０２．１６ｍ規格は、将来のモバイル通信システムのためのＩＭＴアドバンス（IMT-advanced）要求を満たすことを目的とする。しかし、それは、それに従って設計されるシステムはそのレガシーシステムの全てをもサポートする必要があるという要求のある規格である。これは、８０２．１６−ＷｉＭＡＸにおいてシステム設計及び開発のために新たなに課題を提示する。
【０００６】
そのような規格を用いているレガシーシステムは、２０ＭＨｚ帯域幅（ＢＷ）までサポートすることを目的としているが、実際、現在のＷｉＭＡＸプロファイルに従うと、レガシーシステムは１０ＭＨｚＢＷまでしかサポートできない可能性がある。しかし、２０ＭＨｚＢＷまでをサポートするシステムは、アドバンスパフォーマンス要求を満足する必要がある。プリアンブルは、レガシー１０ＭＨｚＢＷをサポートするとともに、２０ＭＨｚＢＷのために設計されていなければならない。この必要性に関連する技術的な課題のほとんどは、ダウンリンク送信に表れる。
【０００７】
ＷｉＭＡＸに従って特定されるシステムは、３つのセクターアンテナ構成をサポートすることが要求される。従って、当該システムにより用いられるために定義されるプリアンブルは、セクター送信のために３つのセグメントを提供することが要求されている。各セグメントは、効率のよいネットワーク加入、同期及びチャネル推定のために、全帯域幅をカバーしなければならない。その結果として、ダウンリンクは３つのセグメント構成に分割され、送信を開始するプリアンブルを含む。プリアンブルに用いられるサブキャリアは３つのキャリアセットに分割できる。利用可能なグループが３つあり、そのそれぞれは、当該定義された３つのキャリアセットのうちの１つからなり、当該３つのセグメントのいずれかにより使用される。
【０００８】
ダウンリンク送信の最初のシンボルはプリアンブルであり、プリアンブルキャリアセットには３つのタイプがあり、これは異なるサブキャリアを、当該３つのプリアンブルキャリアセットのそれぞれに割り当てることで定義される。サブキャリアは、特定の疑似雑音（ＰＮ：Pseudo-Noise）コードを用いたブーストＢＰＳＫ変調を用いて変調されている。各セグメントは、３つの利用可能なキャリアセットのうちの１つのキャリアセットからなるプリアンブルを用いている。各プリアンブルキャリアセットは、
PreambleCarrierSetn=n+3k                                  (1)
と定義できる。
【０００９】
ここで、ｎは、プリアンブルキャリアセットのインデックスの数であり、ｋは通しインデックスである。
【００１０】
各セグメントは、以下に基づき、３つの利用可能なキャリアセットから選択されたキャリアセットからなるプリアンブルを用いる。
【００１１】
・セグメント０はプリアンブルキャリアセット０を用いる。
【００１２】
・セグメント１はプリアンブルキャリアセット１を用いる。
【００１３】
・セグメント２はプリアンブルキャリアセット２を用いる。
【００１４】
従って、各セグメントは、結局、３サブキャリア毎に変調する。これは図１に図示されている。図からわかるように、各セグメントは、３分の１のサブキャリアを占有するが全帯域幅を占める。
【００１５】
これに従ったプリアンブルのアークテクチャは、１０ＭＨｚ帯域幅をもつＯＦＤＭＡシステムの場合について、図２に例として示されている。例示した図２には、利用可能な１０ＭＨｚ帯域幅の実質的な全範囲にわたって定義されたプリアンブルと、それに続くマッピング部分とさらにデータバーストをもつパケットを示している。上述したように、１０ＭＨｚ帯域幅はレガシーシステムのためのものである。この帯域幅の高周波数帯及び低周波数帯のサブキャリアは、ガードサブキャリアとして定義されている。すなわち、それらはゼロを保持し、スペクトラム上の帯域幅割当間の衝突の影響を低減する。上述した３つのセグメントは図示されたプリアンブル中に定義されている。
【００１６】
図３は、このレガシーシステムに従ったプリアンブルをより詳細に図示している。実線、破線、及び鎖線により示されたものは、図２に示した3つのセグメントに対応し、3つのセグメントは当該帯域幅の広範囲に渡って初期化される。
【００１７】
２０ＭＨｚ帯域幅をサポートするとともに、１０ＭＨｚレガシーシステムもサポートするシステムの場合、以下のことが望ましい。
【００１８】
・プリアンブルは、新たなシステム及びレガシーシステムの両方によく同期する。
【００１９】
・プリアンブルは、両システムに対し完全なチャネル推定を提供する。
【００２０】
・疑似乱数（ＰＮ）生成リソースのさらなるリソースを必要とすべきでない。
【００２１】
これに対する１つの可能な解は、新たに拡大された帯域幅にわたって、２つのレガシープリアンブルを接続することである。そのような配置を図４に示す。しかし、結果として単一のプリアンブルではないため、問題がある。レガシープリアンブルのバンドで定義されているガードインターバルは、結果として得られたプリアンブルの中心点で実質的にゼロの領域を生じる。これは、一貫性を欠くとともに、チャネル情報がギャップ内で利用できないことからチャネル推定のために好ましくない。
【００２２】
同様に、図５に示したように、レガシープリアンブルは、拡大された帯域幅の中央に埋め込むことができ、帯域幅の追加的な部分に適切に拡張されたプリアンブルを構成して配置する。しかし、同じ問題が生ずる。結果として拡張されたプリアンブル内のギャップは、一貫性を欠き、チャネル推定を制限する。
【発明の概要】
【００２３】
本発明の一側面によれば、レガシーパケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルに基づき、パケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルを決定する方法を提供する。該方法は、前記レガシープリアンブルから、前記レガシープリアンブルの周波数内のパイロットシンボルシーケンスを抽出すること、前記パイロットシンボルシーケンスを複製すること、及び、前記パイロットシンボルシーケンスと前記複製されたパイロットシンボルシーケンスとを接続すること、を含む。
【００２４】
本発明の他の側面によれば、レガシーパケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルに基づき定義されるパケットベースの通信システムで用いられるプリアンブルを提供する。該プリアンブルは、前記レガシープリアンブルから、前記レガシープリアンブルの周波数内のパイロットシンボルシーケンスを抽出し、前記パイロットシンボルシーケンスを複製し、前記パイロットシンボルシーケンスと前記複製されたパイロットシンボルシーケンスとを接続することにより構成される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術に従ったプリアンブルの周波数でのグラフ。
【図２】図１のプリアンブルを適用するパケットの概略図。
【図３】従来技術に従ったプリアンブルの周波数でのより詳細なグラフ。
【図４】従来技術に従った拡張されたプリアンブルの周波数でのグラフ。
【図５】従来技術に従った拡張されたプリアンブルの周波数でのより詳細なグラフ。
【図６】本発明の第１の実施形態に従った、レガシープリアンブルからプリアンブルを作り出すための方法のフロー図。
【図７】図６の方法により作り出されたプリアンブルの周波数でのグラフ。
【図８】本発明の第２の実施形態に従った、レガシープリアンブルからプリアンブルを作り出すための方法のフロー図。
【図９】図８の方法により作り出されたプリアンブルの周波数でのグラフ。
【図１０】本発明の第３の実施形態に従ったプリアンブルの周波数でのグラフ。
【図１１】図１０のプリアンブルを適用したパケットの概略図。
【図１２】レガシープリアンブルのシミュレーションにおける相関特性のグラフ。
【図１３】サイズが２０４８のＦＦＴを用いる２０ＭＨｚＢＷの本発明の特定な実施形態に従ったプリアンブルのシミュレーションにおける相関特性のグラフ。
【図１４】サイズが１０２４のＦＦＴを用いる１０ＭＨｚＢＷのレガシープリアンブルのシミュレーションにおける相関特性のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、添付の図面を参照して、以下に示す特定のいくつかの実施形態の説明により、さらに特徴付けられ、例示され、明らかにされるであろう。
【００２７】
図６は、本発明の第１の具体的な実施形態に従った、レガシープリアンブルから、拡張された帯域幅上のプリアンブルを構成する方法の構造を示す。第１の具体的な実施形態にかかるプリアンブル構成は、その構成に、レガシープリアンブルを用いる。このプリアンブルを生成するために、図６の方法が用いられる。これは、次のステップに従う。
【００２８】
・既存の、あるいはレガシープリアンブルに基づき、（ガードサブキャリアが抽出された）プリアンブルの全てのパイロット（アクティブデータ）を取り出す。
【００２９】
・取り出されたプリアンブルを２つの部分に分ける（ＤＣは除く）。
【００３０】
・当該２つの部分を、取り出されたプリアンブルのいずれかの側に割り当てる。
【００３１】
・両端に新たなガードサブキャリアを付加し、プリアンブルを形成する。
【００３２】
このような構成により、当該具体的な実施形態に係るプリアンブルは、良好な相関を維持し、レガシーシステムと本発明の具体的な実施形態に係るシステムとの両方をサポートすることができ、そのようなレガシーシステムの変更する必要がなくなる。結果として得られるプリアンブルの構成は図７に示す通りである。
【００３３】
プリアンブルに最適な効率を保証するために、ＰＡＰＲを考慮すべきである。この目的を達成するために、２つのウインドウが、図７に示すように、取り出されたプリアンブルの両側に挿入される。制御ウインドウを用いて、プリアンブルの最適化を行う目的は、ＰＡＰＲとレガシーシステム上での影響との両方を最小限に抑えることである。そのようなレガシ−システムは、上述したプリアンブル構成の結果として、周波数領域内にガードインターバルを欠くこととなる。
【００３４】
１つまたは複数のＰＡＰＲ制御ウインドウは、プリアンブルのＰＡＰＲの値を最小にするためのランダムシーケンスを特定するサーチエンジンを用いて構成することができる。１または複数の制御ウインドウのサイズは、構成されたプリアンブルのランダム化特性が、既存／レガシープリアンブルの場合と同じになるように、できるだけ小さくすべきである。
【００３５】
上述したプリアンブル構成を考慮すると、図６に説明されたプロセスは、図８に示されたプロセスに改められる。
【００３６】
レガシープリアンブルシーケンス（ＳL）は、
【数１】
2009268076.tif 000003
【００３７】
と表すことができる。ここで、
Ｇｌ、Ｇｒは、ガードサブキャリアの左側及び右側をそれぞれ表す。
【００３８】
Ｄｌ、Ｄｒは、プリアンブルデータサブキャリアの左側及び右側をそれぞれ表す。
【００３９】
ＤＣ：中心ゼロ‘０’
さらに、これらのそれぞれのサイズを
ｓｚｇｌ−Ｇｌのサイズ
ｓｚｇｒ−Ｇｒのサイズ
ｓｚｄｌ−Ｄｌのサイズ
ｓｚｄｒ−Ｇｒのサイズ
とし、また、ｓｚｆｆｆはＦＦＴサイズとする。
【００４０】
すると、
【数２】
2009268076.tif 000004
【００４１】
となる。
【００４２】
従って、当該具体的な実施形態に係るプリアンブルの場合、Ｄｌ及びＤｒの反転シーケンスを、それぞれ
【数３】
2009268076.tif 000005
【００４３】
とみなすととき、構成されたプリアンブルシーケンス（ＳＤ）は、
【数４】
2009268076.tif 000006
【００４４】
と表すことができる。ここで
【数５】
2009268076.tif 000007
【００４５】
は、当該プリアンブルにおける、ガードサブキャリアの左側及び右側をそれぞれ表す。
【数６】
2009268076.tif 000008
【００４６】
は、ＰＡＰＲ制御ウインドウの左側及び右側をそれぞれ表す。
【００４７】
さらに、これらのそれぞれのサイズを
【数７】
2009268076.tif 000009
【００４８】
とし、また、
【数８】
2009268076.tif 000010
【００４９】
は、当該構成されたプリアンブルのＦＦＴサイズとする。
【００５０】
すると、
【数９】
2009268076.tif 000011
【００５１】
となる。
【００５２】
上式から、ｓｚｒｄｒまたはｓｚｒｄｌが、ｓｚｄｌまたはｓｚｄｒに同等である場合、ＰＡＰＲ制御ウインドウは構成可能である。しかし、ｓｚｒｄｒまたはｓｚｒｄｌが、ｓｚｄｌまたはｓｚｄｒより非常に大きいとき、制御ウインドウのサイズは、他のプリアンブルシーケンスを考慮することなくランダム化するには非常に大きくなることがある。この場合、本実施形態は、新たな通信システムに特有のプリアンブルシーケンスを提案するが、その中には、レガシープリアンブルが埋め込まれている。これは、ネットワークオペレーションにとってより便利である。
【００５３】
上記（２）（３）に説明された手続きもまた、図８に示されている。発明の全ての実施形態が、新たなスペクトラムの中央にレガシースペクトラムが配置されている必要はない。図１０及び１１に示すように、２０ＭＨｚバンドは、レガシーシステムのサポートのために２つの１０ＭＨｚを並べて接続するという有用な機会を与える。この場合、２つの接続されたレガシープリアンブルは、２つのレガシーデバイスによるアクセスのために用いることができる。しかし、上述のアプローチに合わせるために、図４に示したように、ＰＡＰＲ制御ウインドウは与えるべきである。これは、スペクトラムの一方の側にある１０ＭＨｚの１つのレガシーシステムをもつ有用な機会を与える。
【００５４】
ＰＡＰＲ制御ウインドウを挿入することにより、その結果得られるプリアンブルは、サブキャリアを各セグメントに再割当するために、逆に使用される必要がある。図９に示すように、ロングプリアンブル内に埋め込まれた小帯域プリアンブルで用いられることが実用的である。
【００５５】
セルラーアプリケーションでは、異なる複数のセル及び／又は異なる複数のセグメントに対し、多くのプリアンブルがある。ここで、例として、３つのセグメントで１つのセルに１セットのレガシープリアンブルが次のように与えられる。
【表１】
2009268076.tif 000012
【００５６】
これはＦＦＴサイズ１０２４（１０ＭＨｚＢＷ）のＯＦＤＭＡにおけるプリアンブルである。このプリアンブル及び図１に示したサブキャリア割当に基づき、プリアンブルは、チャネル推定、タイミング同期、及び周波数同期のために、各セグメントの全周波数帯にわたって、２８４サブキャリアをもつ。各セグメントは、図１２に示すように、同じ同期特性を表す。
【００５７】
前述したように、本プリアンブルは、レガシーシステムと、図１３及び１４に示したように、２ＭＨｚ帯域幅をもつ本実施形態にかかるシステムとを完全にサポートする。レガシー１０ＭＨｚＢＷは、構成されたプリアンブルにガードサブキャリアを持たないが、それでも、そのレガシープリアンブルと同じ相関特性を達成している。
【００５８】
チャネル推定において、１０ＭＨｚ帯域幅は、利用可能な全てのサブキャリアを用いる。すなわち、８５２サブキャリアがレガシーチャネル推定に用いられる。１０ＭＨｚにはガードサブキャリアが存在しないため、残りのサブキャリアは、本発明に従って、チャネル推定に用いられる。よって、本実施形態の２０ＭＨｚを用いると、サブキャリアは、チャネル推定のために全帯域に連続的に及ぶことがわかる。
【００５９】
ＰＡＰＲに関し、ＦＦＴサイズ１０２４のプリアンブルは、６．８６１０ｄＢ低いＰＡＰＲ構成をもつ。ここに説明するようなプリアンブルを用いると、ＰＡＰＲ制御ウインドウの挿入されていない（図５参照）、２０４８のＦＦＴサイズでは、ＰＡＰＲは比較的高くなる（９．７７１５ｄＢ）。ＰＡＰＲ制御ウインドウを含めることで、ＰＡＰＲは、制御でき、測定値は、次のテーブルに示されている。
【表２】
2009268076.tif 000013
【００６０】
他のケースでは、図１０及び１１に示したように、上記テーブルに示された手法とは異なり、２つの接続されたレガシーシステムをサポートするために、上述したプリアンブル構成を採用して、制御ウインドウをもたない新たなプリアンブルは９．９ｄＢの比較的高いＰＡＰＲレベルをもつ。しかし、ＰＡＰＲ制御ウインドウを用いると、そのような配置は、６．９ｄＢのＰＡＰＲを達成することができ、これは、レガシーシステムで達成されるＰＡＰＲにかなり近いものとなる。ＰＡＰＲ制御ウインドウの適切な内容を決定する種々の方法が存在し、これらのうちの１つを選択することは、この開示の中心部ではない。
【００６１】
ここに提示された実際的な例によれば、提案されたメカニズムは、チャネル推定、タイミング同期、周波数同期、及びＰＡＰＲ制御の点で、レガシー及び新たなシステムの両方の要求を満足するプリアンブルを得ることができる。
【００６２】
本発明は、複数の具体的な実施形態を参照して説明されているが、本発明は、これらに限定されるものではないことは理解できよう。特に、発明は、上述の説明（しかし、これに限定するものではない）及び添付されている図面を参照して、ここに添付されるクレームにより定められるとみなされなければならない。
【図１】
2009268076.tif 000014
【図２】
2009268076.tif 000015
【図３】
2009268076.tif 000016
【図４】
2009268076.tif 000017
【図５】
2009268076.tif 000018
【図６】
2009268076.tif 000019
【図７】
2009268076.tif 000020
【図８】
2009268076.tif 000021
【図９】
2009268076.tif 000022
【図１０】
2009268076.tif 000023
【図１１】
2009268076.tif 000024
【図１２】
2009268076.tif 000025
【図１３】
2009268076.tif 000026
【図１４】
2009268076.tif 000027
【外国語明細書】
2009268076000001.pdf