JP2002518872A - バンド幅−オンデマンドシステムにおける周波数ホッピング - Google Patents

バンド幅−オンデマンドシステムにおける周波数ホッピング

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JP2002518872A JP2000554063A JP2000554063A JP2002518872A JP 2002518872 A JP2002518872 A JP 2002518872A JP 2000554063 A JP2000554063 A JP 2000554063A JP 2000554063 A JP2000554063 A JP 2000554063A JP 2002518872 A JP2002518872 A JP 2002518872A
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 無線通信システムにより用いられる複数のチャネルに分割される利用可能な周波数スペクトラムを利用する無線通信システムが周波数ホッピングの方策に従って運用される。その方策によりユーザは各ホッピング期間において１つ以上のチャネルを同時に用いることが可能になる。ここで、必須ではないが、第１のホッピング期間にユーザによって利用されるチャネルの内、少なくとも１つが、すぐその次に続く第２のホッピング期間にそのユーザによって用いられることは、第２のホッピング期間にユーザによって用いられるチャネルの少なくとも１つが第１のホッピング期間にユーザによって用いられたチャネルの全てと異なっている限り差し支えない。ある実施形態では、任意のユーザによって同時的に用いられるチャネルの数が他のユーザによって同時的に用いられるチャネルの数と同じである必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 背 景 本発明は空中インタフェースの設計に関し、特に、バンド幅−オンデマンド通
信システムにおける周波数ホッピングの使用に関する。
【０００２】 直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭ）システムにおいて、無線バンドは数多く
の狭い直交サブバンド或いはチャネルに分割される。そのようなシステムにおい
て、バンド幅についての要求は、各ユーザに要求するだけのチャネルを割当てる
ことによって、個々のユーザに合わせるように調整される（バンド幅オンデマン
ド）。
【０００３】 認可されていないバンドやチャネル割当が調整されていない場合には、１つ以
上のチャネルが他のシステム或いは調整されていないユーザによって塞がれてし
まうかもしれない。そのような妨害の衝撃を緩和する１つの方法は、搬送波を頻
繁に変更して連続的にジャムが発生することを防止するようにした周波数ホッピ
ング技術（ＦＨ）の使用である。それから、公知の符号化、インタリーブ、及び
／或いは、再送技術をうまく適用してその妨害についての問題を緩和することも
可能である。
【０００４】 ＯＦＤＭと周波数ホッピングとを組み合わせて用いるには、必ず、バンド幅オ
ンデマンドとジャミングへの耐性を備えることを必要である。しかしながら、利
用可能な周波数の多くが１つ或いはわずか２，３のユーザに割当てられるとき、
ホッピングする未使用の周波数はない。その結果、このような環境下では周波数
ホッピングは効果的ではない。例えば、もし、周波数の半分が１ブロックのチャ
ネルにおいて１つのユーザに割当てられるなら、ホッピングのためにたった１つ
の他のブロックだけがのこる。同様に、１つのブロックで４分の１のチャネルが
割当てられるなら、次のホッピングからはわずか３つの未使用の周波数ブロック
が選択のために残される。
【０００５】 それゆえに、ＯＦＤＭや他の変調方式により、効果的な周波数ホッピング技術
と連携してバンド幅オンデマンドを提供可能な技術の必要性がある。
【０００６】 要 約 本発明の１つの側面からすれば、前述の、また、他の目的は、無線通信システ
ムにより用いられる複数のチャネルに分割される利用可能な周波数スペクトラム
を利用する無線通信システムを運用する方法と装置によって達成される。１つの
実施形態において、その無線通信システムのユーザと通信を行う第１のホッピン
グ期間に同時に用いられるｎ個のチャネルが割当てられ、その第１のホッピング
期間に割当られたチャネルは利用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バ
ンドを占有し、ｎは２以上である。それから、その無線通信システムのユーザと
通信を行う第２のホッピング期間に同時に用いられるｎ個のチャネルが割当てら
れる。その第２のホッピング期間に用いるために割当られたｎ個のチャネルは利
用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有する。また、その第
２のホッピング期間に用いるために割当られたｎ個のチャネルの少なくとも１つ
は、その第１のホッピング期間に用いるために割当られたｎ個のチャネルの少な
くとも１つと同じであり、その第２のホッピング期間に用いるために割当られた
ｎ個のチャネルの少なくとも１つは、その第１のホッピング期間に用いるために
割当られた全てのチャネルと異なる。このようにして、非直交性ホッピングを発
生することが可能になる。
【０００７】 本発明の別の側面からすれば、第１及び第２のホッピング期間は連続的に発生
するホッピング期間であっても良い。
【０００８】 本発明のさらに別の側面からすれば、その無線通信システムの第１のユーザと
通信を行う第３のホッピング期間に同時に用いられるｎ個のチャネルが割当てら
れる。ここで、第３のホッピング期間に用いるために割当られたｎ個のチャネル
は利用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、第３のホッ
ピング期間に用いられるために割当られたｎ個のチャネルのどれ１つとして、第
１及び第２のホッピング期間に用いられるために割当られたｎ個のチャネルのど
れとも同じではない。即ち、直交ホッピングもそのシステムでは発生することが
許されており、１つのユーザがときには、非直交性ホッピングを実行し、また、
別のときには直交性ホッピングを実行する。
【０００９】 本発明のさらに別の側面からすれば、その無線通信システムの第２のユーザと
通信を行う第１のホッピング期間に同時に用いられるｍ個のチャネルが割当てら
れ、第２のユーザによる使用のため割当られたチャネルは利用可能な周波数スペ
クトラムに隣接する周波数バンドを占有する。それから、その無線通信システム
の第２のユーザと通信を行う第２のホッピング期間に同時に用いられるｍ個のチ
ャネルが割当てられる。ここで、第２のホッピング期間に第２のユーザによる使
用のために割当られたｍ個のチャネルは、利用可能な周波数スペクトラムに隣接
する周波数バンドを占有し、ｍはｎとは等しくない。なぜなら、異なるユーザに
割当てられたチャネルの数は同じである必要はないので、周波数オンデマンドシ
ステムが備えられる。
【００１０】 本発明を別の側面からみるならば、第２のホッピング期間に第２のユーザによ
り使用されるために割当られたｍ個のチャネルの少なくとも１つは、第１のホッ
ピング期間に第２のユーザにより使用されるために割当られたｍ個のチャネルの
少なくとも１つと同じであり、第２のホッピング期間に第２のユーザにより使用
されるために割当られたｍ個のチャネルの少なくとも１つは、第１のホッピング
期間に第２のユーザにより使用されるために割当られた全てのチャネルと異なる
。従って、第２のユーザにも非直交性周波数ホッピングを実行することが許され
る。
【００１１】 別の実施形態では、第２のホッピング期間に第２のユーザにより使用されるた
めに割当られたｍ個のチャネルのどれ１つとして、第１のホッピング期間に第２
のユーザにより使用されるために割当られたｍ個のチャネルのどれとも同じでは
ない。即ち、あるユーザは直交性のホッピングを実行しても良いし、一方で他の
ユーザが非直交性のホッピングを実行する。
【００１２】 本発明のさらに別の側面に従えば、接続の品質を表すメトリックが取得される
。そのメトリックは、ｎ（即ち、第１のユーザによって同時使用されるために割
当てられた隣接チャネルの数）の値を調整するために用いられる。１つの実施形
態では、そのメトリックはビット誤り率である。別の実施形態では、そのメトリ
ックはフレーム誤り率である。さらに別の実施形態では、そのメトリックは搬送
波対干渉の比（Ｃ／Ｉ）である。
【００１３】 詳 細 な 説 明 本発明の種々の特徴を図面に関して説明するが、その図面において、同じ部分
は同じ参照記号によって識別される。
【００１４】 図１は代表的なセルラ移動無線システムにおける１０個のセルＣ１〜Ｃ１０を
図示している。各セルＣ１〜Ｃ１０に関して、Ｂ１〜Ｂ１０で示されている対応
した基地局がある。また、１０個の移動局Ｍ１〜Ｍ１０も示されている。移動局
は小さなハンドヘルド局でも良いし、車載局でも良い。移動局は１個のセル内で
、また、１つのセルから別のセルへと移動可能である。ＭＳＣと略称される移動
交換センタが、無線或いは光学リンクのような、ケーブル或いは何か別の固定手
段によって全ての基地局に接続される。これらのケーブルのいくつかは説明を簡
単にするために図１では省略されている。ＭＳＣはまた、ケーブルやリンクによ
って固定公衆電話回線網や類似の固定通信ネットワーク（不図示）に接続されて
いる。
【００１５】 動作中、移動局は、無線信号を異なる基地局に対して送信したり異なる移動局
から無線信号を受信することにより、システムの固定部分と接触をもつ。電話の
呼、データ通信リンク、或いは、他の通信経路がシステムの１つの移動局と別の
移動局との間でセットアップされる。呼はまた、他のシステムの移動局に対して
、或いは、固定ネットワークの加入者局に対してもセットアップされる。ここで
の検討のために、これらの条件の全てが、その接続が移動局を起点とするか、或
いは、移動局を終点とするかに係りなく、接続と呼ばれる。
【００１６】 図１の代表的なシステムはもちろん、通常はもっと多くのセルと基地局とを有
するシステムを簡略化したものである。例えば、一群のマイクロセルによっても
カバーされる１つの領域を各々がカバーしているアンブレラセルもあり得る。ま
た、移動局の数も通常はもっと多い。セル境界近くに基地局が配置されることや
、基地局がセクタアンテナを備えることも一般的である。あるセルは１つ以上の
基地局によってサービスを受けても良い。接続した基地局を有した幾つかの別の
ＭＳＣも通常は存在するものであり、移動局もまた通常自由にこれら別のＭＳＣ
を介して通信を行う。
【００１７】 図１に図示されたもののようなセルラ無線システムで使用される移動局と基地
局とは、従来の周波数ホッピング技術の採用のように知られているものである。
パーソンら（Persson et al.）に発行された米国特許第5,537,434号、デント（D
ent）に発行された米国特許第5,425,049号は、無線通信システムにおける周波数
ホッピングを用いた公知のハードウェアと技術とを図示しており、これらはここ
で参照によって組み込まれる。
【００１８】 米国特許第5,537,434号及び米国特許第5,425,049号によって例証されるシステ
ムにおいて、各ユーザには１ホッピング当たり１つの周波数バンド（チャネル）
を割当てる。その結果、各ユーザには同じ量のスペクトルバンド幅を割当てるこ
とができ、これによって通信を行う。本発明の１つの側面に従えば、複数の周波
数を個々のユーザに割当てることによって、個々のユーザには付加的な能力が備
えられ、ここでは、割当てられた周波数各々に関して同時的マルチプル周波数ホ
ッピングシーケンスが採用されている。任意のユーザにも割り付けられた同時的
周波数の数は、他のユーザに割り付けられた数と異なっても良いし、一般的に、
個々のバンド幅要求の関数で良い。従って、必要に基づき個々に対して異なる貸
すの周波数を備えることにより、バンド幅オンデマンドシステムが備えられる。
【００１９】 どんなユーザにも１ホッピング当たり１つ以上の周波数バンド（チャネル）が
割り付けられるとき、割り付けられた周波数各々に対するホッピングシーケンス
を決定する仕方についての問題が生じる。ホッピングシーケンスを調整して対応
する同時発生するホッピングのシーケンスが対応する数の隣接周波数バンド或い
はチャネルを占有することによって、この複雑さは軽減される。
【００２０】 従来のシステムにおいては、直交周波数ホッピングが実行され、これによって
ある周波数バンド（或いは、周波数バンドのセット）から異なる周波数バンド（
或いは、オーバラップしない周波数バンドのセット）へとホッピングが行われる
。その結果、背景の項において述べた様に、利用可能なバンド幅の多くが１つ或
いはわずか２，３のユーザに割当てられるとき、たとえあったとしても、ホッピ
ングするのにわずかな周波数しかないかもしれない。従来技術におけるこの問題
は図２に図示されている。この単純な例では、ｆ1からｆ12までで示される１２
個の周波数が備えられる。夫々がユーザ１とユーザ２とで示された第１と第２の
ユーザ夫々には、１ホッピング当たり４つの周波数バンドが割り付けられる。夫
々がユーザ３とユーザ４とで示された第３と第４のユーザ夫々には、１ホッピン
グ当たり２つの周波数バンドが割り付けられる。一般に、周波数バンドの数とユ
ーザの数とは、ここで用いられている数よりはるかに大きいものであることが認
識されるであろうが、この例はただ説明の目的だけのためにある。
【００２１】 最初のホッピング（ＨＯＰ＝１）において、ユーザ１には周波数バンドｆ1か
らｆ4が割当てられ、ユーザ２には周波数バンドｆ5からｆ8が割当てられ、ユー
ザ３には周波数バンドｆ9からｆ10が割当てられ、ユーザ４には周波数バンドｆ1 1 からｆ12が割当てられる。
【００２２】 従来の技術では、直交性の要求によりホッピングシーケンスを決定するのに利
用可能な選択の数が制限される。この例では、２番目のホッピング（ＨＯＰ＝２
）において、ユーザ１には周波数バンドｆ1からｆ4のいずれかを含むどんな周波
数バンドのセットも割当てることができない。周波数バンドｆ5からｆ8は受け入
れ可能な選択であり、それゆえに、ユーザ１に割当てられる。この割当により、
ユーザ２に対してなされる選択が拘束され、周波数バンドｆ1からｆ4が割当てら
れるか、或いは、その代わりに周波数バンドｆ9からｆ12が割当てられる。この
例では、ユーザ２に周波数バンドｆ1からｆ4が割当てられる。これは、さらに、
ユーザ３とユーザ４に対してなされる選択を拘束するものとなり、その結果、ユ
ーザ３には周波数バンドｆ11からｆ12だけが割当てられ、ユーザ４には周波数バ
ンドｆ9からｆ10だけが割当てられる。
【００２３】 ３番目のホッピング（ＨＯＰ＝３）において、ユーザ１には周波数バンドｆ1
からｆ4か、或いは、その代わりに周波数バンドｆ9からｆ12だけが割当てられる
。もし、前者が選択されたなら、ユーザ１はわずか２つ前のホッピングで用いら
れたのと全く同じ周波数セットを用いることになるだろう。従って、ユーザ１に
は周波数バンドｆ9からｆ12を割当てるように決定される。ユーザ２は引き続い
て周波数バンドｆ1からｆ4を用いることができないので、周波数バンドｆ5から
ｆ8が割当てられる。ユーザ２は今や、わずか２つ前のホッピングで用いられた
のと同じセットの周波数を用いることが観察され、ユーザ１に関して避けた問題
が今や、ユーザ２に課されることになる。そのとき、ユーザ３とユーザ４とはユ
ーザ２が引き払って空きとなった周波数バンドに割当てられる。この例では、こ
のことはユーザ３には周波数バンドｆ1からｆ2を割当て、ユーザ４には周波数バ
ンドｆ3からｆ4を割当てることを意味する。
【００２４】 本発明の別の側面からすれば、従来の周波数ホッピング技術に関連した問題は
、セルにいるユーザによって利用されることになるホッピングシーケンスを決定
するのに直交性の要求を除去することによって回避される。即ち、ホッピング当
たり複数の周波数バンドを割り付けられたユーザは、１回のホッピングとそれに
続く何回ものホッピングと比較して、割当てられた周波数のいくつか、或いは、
全部までもが同じであるホッピングシーケンスを利用することができる。もちろ
ん、任意のホッピングにおいて割当てられた周波数バンドの全てが、これより早
い機会のホッピングにおいて割当てられたものと異なることは差し支えないが、
しかしながら、それは要求ではない。全体として、チャネルが“ビン”（即ち、
連続した周波数バンドのグループ）にグループ分けされたとしても、ホッピング
が“ビン”対“ビン”を基本として実行されることが要求されるものではない。
むしろ、ホッピングは依然として周波数バンド対周波数バンドを基本として実行
され、如何なるホッピングにおいても、完全な、部分的な、或いはオーバラップ
のないビンが、以前のホッピングにおいて発生しているビンのいずれのものとも
共に存在できる。
【００２５】 本発明に従う代表的なホッピングシーケンスが図３に図示されている。この単
純な例では、ｆ1からｆ11までで示される１１個の周波数が備えられる。ユーザ
１と示された第１のユーザには、１ホッピング当たり４つの周波数バンドが割り
付けられる。ユーザ２と示された第２のユーザには、１ホッピング当たり２つの
周波数バンドが割り付けられる。ユーザ３と示された第３のユーザには、１ホッ
ピング当たり３つの周波数バンドが割り付けられ、そして、ユーザ４と示された
第４のユーザには、１ホッピング当たり２つの周波数バンドが割り付けられる。
一般に、周波数バンドの数とユーザの数とは、ここで用いられている数よりはる
かに大きいものであることが認識されるであろうが、この例はただ説明の目的だ
けのためにある。
【００２６】 最初のホッピング（ＨＯＰ＝１）において、ユーザ１には周波数バンドｆ1か
らｆ4が割当てられ、ユーザ２には周波数バンドｆ5からｆ6が割当てられ、ユー
ザ３には周波数バンドｆ7からｆ9が割当てられ、ユーザ４には周波数バンドｆ10 からｆ11が割当てられる。
【００２７】 ２番目のホッピング（これは最初のホッピングにすぐに続くこともあるし、そ
うでないこともある）（ＨＯＰ＝２）において、本発明の技術によって、ユーザ
１には周波数バンドのどんなセットも割当てることができる。周波数バンドの内
少なくとも１つが第１のホッピングにおいて用いられたのではないものとなるよ
うに周波数バンドを割当てることが好ましいが、これは要求ではない。この例で
は、周波数バンドｆ3からｆ6がユーザ１に割当てられる。周波数バンドｆ3から
ｆ4が最初のホッピングにおいても割当てられたことが観察されるが、これは受
容可能なものである。なぜなら、本発明の割当て技術が、あるホッピングから次
のホッピングで、或いは、連続しないホッピング間で、どの周波数バンドがユー
ザに割当てられるのかについての制限を課すものではないためである。
【００２８】 また、２番目のホッピングにおいて、ユーザ３には周波数バンドｆ9からｆ11
を割当てられることが決定される。再び、第１と第２のホッピングとの間で、周
波数バンドのオーバラップした使用があるが（即ち、ｆ9が第１と第２のホッピ
ングの両方でユーザ３に割当られている）、これは受容可能なものである。
【００２９】 ２番目のホッピングについての割当を完了させるために、ユーザ２には周波数
バンドｆ1からｆ2が割当てられ、ユーザ４には周波数バンドｆ7からｆ8が割当て
られる。これらユーザ各々に対して、第１と第２のホッピングの間で、周波数バ
ンド割当ての完全な直交性がある。
【００３０】 ３番目のホッピング（ＨＯＰ＝３）（これは２番目のホッピングにすぐに続く
こともあるし、そうでないこともある）において、ユーザ１には周波数バンドｆ 4 からｆ7が割当てられる。周波数バンドｆ4からｆ6が２番目のホッピングでの使
用のためにユーザ１に割当てられるが、その割当は許されるものである。なぜな
ら、本発明の技術はホッピングシーケンスにおける如何なるホッピング間での直
交性を要求するという制限を課すものではないからである。
【００３１】 また、３番目のホッピングにおいて、ユーザ３には周波数バンドｆ1からｆ3が
割当てられ、ユーザ４には周波数バンドｆ8からｆ9が割当てられ、ユーザ２には
周波数バンドｆ10からｆ11が割当てられる。ユーザ４に関し、２番目と３番目の
ホッピングでなされた割当の間では、あるオーバラップ、即ち、周波数バンドｆ 8 がある。しかしながら、ユーザ３とユーザ２とに関し、完全な直交性がある。
【００３２】 ４番目のホッピング（ＨＯＰ＝４）（これは３番目のホッピングにすぐに続く
こともあるし、そうでないこともある）において、ユーザ１には周波数バンドｆ 8 からｆ11を割当て、ユーザ２には周波数バンドｆ1からｆ2を割当て、ユーザ３
には周波数バンドｆ3からｆ5を割当て、ユーザ４には周波数バンドｆ6からｆ7を
割当てることが決定される。ユーザ１、ユーザ２、及びユーザ４に関し、３番目
のホッピングで割当てられた周波数バンドと４番目のホッピングでなされた割当
てられた周波数バンドとの間には完全な直交性がある。しかしながら、ユーザ３
に関し、あるオーバラップがあり、即ち、ｆ3が両方のケースで割当てられる。
しかしながら、４番目のホッピングでユーザ３に周波数バンドｆ4とｆ5を割当て
ることにより、ユーザ３が連続したホッピングの間に全く同じ周波数スペクトラ
ムを用いることが防止される。
【００３３】 非直交性のホッピングが発生することを許すことにより、より広い多様性をも
ったホッピングシーケンスが利用可能となることが観察される。従って、図３の
例では、各ユーザは、スペクトルバンド幅の全く同じ部分を一度以上用いること
なく、４つの図示したホッピングを行うことが可能になる。しかしながら、他の
可能なホッピングシーケンスでは、ユーザは、スペクトルバンド幅の全く同じ部
分を一度以上用いることも全く可能である。
【００３４】 チャネルのブロック（即ち、“ビン”）ではなくむしろ周波数ホッピング解像
度としてチャネルをもつことにより、固定的なセットの周波数ホッピングシーケ
ンスが割当てられたチャネル数に係らず用いられる。その結果、多くのチャネル
が１つ或いは２，３のブロックに割当てられたときでさえ、周波数ホッピングの
全ての利点が保持される。
【００３５】 いくつかのユーザが同時的にアクティブであるとき、複雑な周波数ホッピング
シーケンスは必要ではない。全てのユーザはチャネル単位を基本としてホッピン
グを行う。ほとんどのスペクトル容量が割当てられるなら、ユーザは容量の低下
に気づくであろう。この場合、システムは過負荷状態であるかもしれず、ユーザ
に割当てられたブロックが部分的に或いは完全にオーバラップしているのかもし
れないが、これらのブロックには依然としてある程度の干渉耐性をもっている。
このような場面は未調整型の周波数ホッピングシステムではありふれたことであ
る。
【００３６】 周波数ホッピングシーケンスの完全な調整により、好ましい環境ではより高レ
ベルな性能が得られることになる。しかしながら、厳しい環境下では、あるユー
ザには恒常的にジャムが発生するかもしれない。この場合、チャネル単位を基本
とする周波数ホッピングはそのジャムを拡散するであろう。あるホッピングが（
好ましい）ユーザのブロックをオーバラップさせ、従って、互いにジャムを発生
させることになるという事実は避けられないことあるが、相対的には良好なもの
である。
【００３７】 本発明の別の側面からすれば、ジャムの量は、接続の品質を表すメトリックを
取得し、そのメトリックを用いてその接続に割当てられるべきであるバンド幅の
量を制御することによって受容可能なレベルに維持される。（接続に割当てられ
るバンド幅の量はジャムの可能性に直接的に比例する。）この特徴が図４のフロ
ーチャートに示される代表的な接続管理技術に関して図示される。この例は２つ
のユニット間の接続の確立で始まる（ステップ４０１）。このユニットは移動端
末と基地局、移動端末と別の移動端末、或いはここで説明した周波数ホッピング
技術を採用することが可能な何らかの２つの無線通信機器で良い。接続の確立は
従来技術に従って実行され、ここではさらに詳細に説明することはない。
【００３８】 この場合、移動端末が基地局と通信を行っていることを仮定すると、その接続
が確立した後、創始ユニットはその接続のためにある一定のバンド幅（ＢＷ）を
割当てることを試行する。もし、それがその接続を創始する端末であるなら、そ
の端末は存在するトラフィックレベルについては何も知らないかもしれず、それ
が必要と考えるバンド幅をできるだけ取得しようと試みるかもしれない。基地局
は存在するトラフィックレベルについて良い考えをもっているかもしれず、その
開始の時点では、それがもっともであると考えるレベルにバンド幅を減少させる
かもしれない（ステップ４０３）。しかしながら別の実施形態では、そのユニッ
トはプリセットされたバンド幅で開始し、その後これを調整するかもしれない。
【００３９】 初期のバンド幅が調整交渉された後、通信が開始される（ステップ４０５）。
両方のユニットが同期がとられ、同じ擬似乱数（ＰＮ）シーケンスを用いて連続
的なＯＦＤＭ搬送波のセットを選択して任意の時刻で用いる。ＰＮシーケンス値
のマッピングは、バンド幅がＯＦＤＭチャネル内に留まるか（可変バンド幅フィ
ルタ／検波受信器が用いられるとき−以下を見よ）、或いは、開始時の周波数が
ＯＦＤＭチャネル内に留まり、その後の副搬送波がＯＦＤＭチャネルを包み込む
（ＦＦＴ受信器が用いられるとき−以下を見よ）ことを確認しなければならない
であろう。これによって、ＯＦＤＭチャネル内の全ての副搬送波がランダム的に
用いられることは保証される。
【００４０】 ある間隔で、通信ユニットは接続の品質を表すメトリックスを取得する。その
リンク品質は例えば、ビット誤り率（ＢＥＲ）、或いは、フレーム誤り率（ＦＥ
Ｒ）を見ることによって評価される。搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）のような他の品
質に関係したメトリックスも同様に用いられる。もし、誤り率或いは干渉レベル
があまりにも高すぎるなら（判断ブロック４０７において“ｙｅｓ”にででいく
経路）、要求されたバンド幅は狭くされ（しかし、１つの副搬送波よりも小さく
はない）（ステップ４０９）、通信を継続する前にこの新しいバンド幅の値で調
整交渉がなされる（ステップ４１１）。
【００４１】 もし、その誤り率が低く、しかし、用いられるバンド幅が必要とされるものよ
りも小さいものであれば（判断ブロック４１３において“ｎｏ”にででいく経路
）、より大きなバンド幅が要求され（ステップ４１５）、再調整交渉がなされる
（ステップ４１１）。
【００４２】 上述のような動的なバンド幅調整を行うと、端末と基地局間、或いは、１対１
接続における端末間の局部的な方策がバンド幅使用を最適化するために用いられ
る。このやり方の利点は、トラフィックが高い間には、どの通信リンクでもより
少ない副搬送波を用い、より多くのリンクがアクティブになる点である。トラフ
ィックが低いときには、集中制御に関与することなく、高速のリンクがより多く
の副搬送波を用いる。
【００４３】 この動的割当方式は、バンドが限定されているためにチャネル相互の干渉が問
題となるかもしれない（即ち、異なる基地局に対して用いることができるＯＦＤ
Ｍチャネルがわずか２，３しかない）システムに対してもうまく作用する。周波
数ホッピングは干渉を拡散し、可変バンド幅は効果的にチャネル相互の干渉を低
減するより多くのサブチャネルを創生する。
【００４４】 本発明で用いる代表的なＯＦＤＭ送信機を図５を参照して説明する。送信（Ｔ
Ｘ）データが高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）変調ブロック５０１に供給され、
ｍ／Ｎビットがｍ項（m-ary）の変調方法を用いてＮ個の副搬送波で変調される
。その変調によりＩ信号とＱ信号とが得られ、これらは結合されて標準的な方法
でアップコンバートされる。
【００４５】 ＩＦＦＴ変調ブロック５０１の可能性のある実施形について図６を参照して説
明する。ＴＸデータがデータフォーマッタ６０１に供給され、そこからＮ個のｍ
ビットデータストリームをパラレルに生成する。そのバンド幅はセレクタ６０３
によって決定され、セレクタではデータフォーマッタ６０１からＮ個のｍビット
データストリームをパラレルに受信し、１回で、選択された数のこれらｍビット
のストリームを出力する。そのような選択されたｍビットのストリーム各々はバ
レルシフタ６０５でシフトされて周波数ホッピングを成し遂げ、対応するＮ個の
ＯＦＤＭ副搬送波は標準的なｍ項（m-ary）の変調方法によって変調される。こ
の時点までにデータは周波数領域にいる。逆ＦＦＴブロック６０７は、標準的な
方法で用いられる時間領域のＩ信号とＱ信号へのこの最後の変換を実行する。副
搬送波の数Ｎを変化させることによって、信号のバンド幅が変調される。例えば
、２４ビットが分割されて８つの３ビットストリームになっても良い。各３ビッ
トのストリームは周波数領域において８−ＰＳＫによって副搬送波を変調し、８
つの副搬送波のセットはそれから結合されて逆ＦＦＴブロック６０７によって時
間領域のＩ信号とＱ信号とに変換される。副搬送波の変調に関して、ＧＭＳＫ（
Ｎ＝１）或いは他の方式を選択することは可能である。
【００４６】 本発明のＯＦＤＭの実施形態の代表的な受信機は、図７に示されているように
、送信機と対を成して完全なものとなる。アンテナ７０１から受信された信号は
アンテナフィルタ７０３と低雑音増幅器（ＬＮＡ）を通過する。ＬＮＡ７０５の
出力は第１の局部発振器７０９からの信号と（第１のミキサ７０７で）混合され
る。混合信号はバンドパスフィルタ７１１を通過する。それから、その結果得ら
れる濾過信号が第２の局部発振器７１５からの信号と（第２のミキサ７１３で）
ミックスされる。第２のミキサ７１３の出力はＦＦＴブロック７１７に供給され
、そこで時間空間の信号を周波数空間の副搬送波の情報へと変換する。その副搬
送波を復調し、それらをディマルチプレキシングすることにより、元々送信され
たデータストリームが回復される。再び、バンド幅と周波数ホッピングの選択が
副搬送波をデータストリームにマッピングすることにより成し遂げられる。
【００４７】 ＯＦＤＭはバンドをさらに小さく分割する（sub-banding）ことの特別な場合
である。正規なＦＤＭＡを変調方式（例えば、ＧＭＳＫ、ＱＰＳＫ等）の任意の
組み合わせととともに用いることは可能である。また、ＣＤＭＡを基本としたシ
ステムで、そのＣＤＭＡの中心周波数がホッピングし、その一方でユーザのバン
ド幅がデータ速度に従って変化するようなシステムをもつこともできる。（後者
の方式は、電力制御が採用されないと実際的ではないかもしれない。）
【００４８】 従って、別の実施形態では、本発明の周波数ホッピング技術は、ＯＦＤＭでは
ないシステムでの使用にも適用される。そのような場合には、送信機と受信機の
基本設計を変更する必要があるかもしれない。本発明で用いる代表的な非ＯＦＤ
Ｍ受信機のブロック図が図８に描かれている。ここで、周波数ホッピングは第２
の局部発振器８１５の動作を制御し（別の実施形態では、第１の局部発振器８０
９も同様に使用されるのであるが）、可変バンド幅チャネルフィルタ８１７はバ
ンド幅を設定する。検波器８１９は今や、例えば、正規の単一搬送波信号を見て
、それを検波する。サンプリング率と他のタイミング信号が、実際の方法や採用
される実施形によって要求されるように設定されても良い。送信機はシンボル率
と中央周波数とを変化させて可変バンド幅と周波数ホッピングとを達成する。
【００４９】 本発明は特定の実施形態に関して説明された。しかしながら、当業者であれば
上述した好適な実施形態以外の具体的な形に本発明を実施することが可能である
ことがすぐに明らかであろう。このことは本発明の主旨を逸脱することなくなさ
れる。
【００５０】 例えば、本発明はＯＦＤＭシステムに関連して説明された。しかしながら、チ
ャネルバンド幅やチャネルブロックよりも精細な周波数ホッピング解像度をもた
せることにより、本発明の周波数ホッピング技術は、割当てられた周波数バンド
幅が使用中の周波数バンドと比較して大きいときでさえも用いることができる。
【００５１】 好適な実施形態は単に説明のためのものであり、如何ようにも限定的に考えら
れるべきではない。本発明の範囲は前述の説明ではなくむしろ添付された請求の
範囲によって与えられるものであり、その請求項の範囲にある全ての変形物や同
等物はその中に含められるものであることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
本発明の目的及び利点は、添付図面と関連した詳細な説明を読むことにより理
解できるが、その添付図面は次の通りである。
【図１】 本発明の技術が採用された代表的なセルラシステムのレイアウトを図示してい
る。
【図２】 従来技術に従う４つのユーザについてのホッピングシーケンスを図示している
。
【図３】 本発明に従う４つのユーザについての代表的なホッピングシーケンスを図示し
ている。
【図４】 本発明の一側面に従う代表的な接続管理技術を図示したフローチャートである
。
【図５】 本発明で用いる代表的なＯＦＤＭ送信機のブロック図である。
【図６】 代表的なＯＦＤＭ送信機で用いられる高速フーリエ逆変換のモジュレータのブ
ロックの代表的な実施形態のブロック図である。
【図７】 本発明で用いる代表的なＯＦＤＭ受信機のブロック図である。
【図８】 本発明で用いる代表的な非ＯＦＤＭ送信機のブロック図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月２４日（２０００．５．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 ＯＦＤＭと周波数ホッピングとを組み合わせて用いるには、必ず、バンド幅オ
ンデマンドとジャミングへの耐性を備えることを必要である。しかしながら、利
用可能な周波数の多くが１つ或いはわずか２，３のユーザに割当てられるとき、
ホッピングする未使用の周波数はない。その結果、このような環境下では周波数
ホッピングは効果的ではない。例えば、もし、周波数の半分が１ブロックのチャ
ネルにおいて１つのユーザに割当てられるなら、ホッピングのためにたった１つ
の他のブロックだけがのこる。同様に、１つのブロックで４分の１のチャネルが
割当てられるなら、次のホッピングからはわずか３つの未使用の周波数ブロック
が選択のために残される。 欧州特許公開公報第０７８６８９０号（EP-A-0786890）は、バンド分割多元接
続（ＢＤＭＡ：Band Division Multiple Access）として言及される、マルチユ
ーザ、マルチキャリア移動無線システムにおける資源の割当を開示している。こ
の文書に開示されたＢＤＭＡシステムは、周波数ホッピングを採用しておらず、
それで、周波数ホッピングシステムにおいてバンド幅オンデマンドを提供する問
題に関しては沈黙している。 欧州特許公開公報第０８２５７４１号（EP-A-0825741）もまたＢＤＭＡシステ
ムを開示しており、そのシステムでは、各ユーザは１つ以上の割当てられたタイ
ムスロットの間に、数多くの所定のバンドスロットの１つで通信を行う。その開
示されたバンドスロットは全て等バンド幅であり、それで、その開示システムは
異なるユーザに全無線スペクトラムから異なる量を用いるという可能性を提供し
ていない。さらにその上、開示されたＢＤＭＡシステムは周波数ホッピングを採
用してはいるが、そのホッピングは全てのバンドスロットが互いに関して直交し
ているので全く従来のものであり、その結果、可能性のあるホッピングシーケン
スは再び制限される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】 図１に図示されたもののようなセルラ無線システムで使用される移動局と基地
局とは、従来の周波数ホッピング技術の採用のように知られているものである。
パーソンら（Persson et al.）に発行された米国特許第5,537,434号、デント（D
ent）に発行された米国特許第5,425,049号は、無線通信システムにおける周波数
ホッピングを用いた公知のハードウェアと技術とを図示している。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】 本発明で用いる代表的なＯＦＤＭ送信機を図５を参照して説明する。代表的な
ＯＦＤＭ送信機は本発明での使用のためだけのものであるが、その代表的なＯＦ
ＤＭ送信機についての情報は、本発明がどのように用いられるのかを理解する上
で有用である。送信（ＴＸ）データが高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ）変調ブロ
ック５０１に供給され、ｍ／Ｎビットがｍ項（m-ary）の変調方法を用いてＮ個
の副搬送波で変調される。その変調によりＩ信号とＱ信号とが得られ、これらは
結合されて標準的な方法でアップコンバートされる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】 本発明のＯＦＤＭの実施形態の代表的な受信機は、図７に示されているように
、送信機と対を成して完全なものとなる。代表的なＯＦＤＭ受信機は本発明での
使用のためだけのものであるが、その代表的なＯＦＤＭ受信機についての情報は
、本発明がどのように用いられるのかを理解する上で有用である。アンテナ７０
１から受信された信号はアンテナフィルタ７０３と低雑音増幅器（ＬＮＡ）を通
過する。ＬＮＡ７０５の出力は第１の局部発振器７０９からの信号と（第１のミ
キサ７０７で）混合される。混合信号はバンドパスフィルタ７１１を通過する。
それから、その結果得られる濾過信号が第２の局部発振器７１５からの信号と（
第２のミキサ７１３で）ミックスされる。第２のミキサ７１３の出力はＦＦＴブ
ロック７１７に供給され、そこで時間空間の信号を周波数空間の副搬送波の情報
へと変換する。その副搬送波を復調し、それらをディマルチプレキシングするこ
とにより、元々送信されたデータストリームが回復される。再び、バンド幅と周
波数ホッピングの選択が副搬送波をデータストリームにマッピングすることによ
り成し遂げられる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】 本発明は特定の実施形態に関して説明された。しかしながら、当業者であれば
上述した好適な実施形態以外の具体的な形に本発明を実施することが可能である
ことがすぐに明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線通信システムにより用いられる複数のチャネルに分割され
    る利用可能な周波数スペクトラムを利用する前記無線通信システムを運用する方
    法であって、 前記方法は、 前記無線通信システムのユーザと通信を行う第１のホッピング期間に同時に用
    いられるｎ個のチャネルを割当て、該割当てられたチャネルは前記利用可能な周
    波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、前記ｎは２以上である工程
    と、 前記無線通信システムの前記ユーザと通信を行う第２のホッピング期間に同時
    に用いられるｎ個のチャネルを割当てる工程とを有し、 前記第２のホッピング期間に用いるために割当られたｎ個のチャネルは前記利
    用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、 前記第２のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個のチャネルの少
    なくとも１つは、前記第１のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個
    のチャネルの少なくとも１つと同じであり、 前記第２のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個のチャネルの少
    なくとも１つは、前記第１のホッピング期間に用いるために割当られた全てのチ
    ャネルと異なることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２のホッピング期間は連続的に発生するホッピ
    ング期間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記無線通信システムの第２のユーザと通信を行う前記第１の
    ホッピング期間に同時に用いられる第２の数、ｍ個のチャネルを割当て、前記第
    ２のユーザによる使用のため割当られたチャネルは前記利用可能な周波数スペク
    トラムに隣接する周波数バンドを占有する工程と、 前記無線通信システムの前記第２のユーザと通信を行う前記第２のホッピング
    期間に同時に用いられるｍ個のチャネルを割当てる工程とをさらに有し、 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザによる使用のために割当られた
    前記ｍ個のチャネルは前記利用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バン
    ドを占有し、 前記ｍは前記ｎとは等しくないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザにより使用され
    るために割当られた前記ｍ個のチャネルの少なくとも１つは、前記第１のホッピ
    ング期間に前記第２のユーザにより使用されるために割当られた前記ｍ個のチャ
    ネルの少なくとも１つと同じであり、 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザにより使用されるために割当ら
    れた前記ｍ個のチャネルの少なくとも１つは、前記第１のホッピング期間に前記
    第２のユーザにより使用されるために割当られた全てのチャネルと異なることを
    特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザにより使用され
    るために割当られた前記ｍ個のチャネルのどれ１つとして、前記第１のホッピン
    グ期間に前記第２のユーザにより使用されるために割当られた前記ｍ個のチャネ
    ルのどれとも同じではないことを特徴とする請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記無線通信システムの前記ユーザと通信を行う第３のホッピ
    ング期間に同時に用いられるｎ個のチャネルを割当てる工程をさらに有し、 前記第３のホッピング期間は前記第２のホッピング期間のすぐ後に続き、 前記第３のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個のチャネルは前
    記利用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、 前記第３のホッピング期間に用いられるために割当られた前記ｎ個のチャネル
    のどれ１つとして、前記第１及び第２のホッピング期間に用いられるために割当
    られた前記ｎ個のチャネルのどれとも同じではないことを特徴とする請求項１に
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 接続の品質を表すメトリックを得る工程と、 前記メトリックを用いて前記ｎの値を調整する工程とをさらに有することを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記メトリックはビット誤り率であることを特徴とする請求項
    ７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記メトリックはフレーム誤り率であることを特徴とする請求
    項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記メトリックは前記搬送波対干渉の比であることを特徴と
    する請求項７に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 無線通信システムにより用いられる複数のチャネルに分割さ
    れる利用可能な周波数スペクトラムを利用する前記無線通信システムを運用する
    装置であって、 前記装置は、 前記無線通信システムのユーザと通信を行う第１のホッピング期間に同時に用
    いられるｎ個のチャネルを割当て、該割当てられたチャネルは前記利用可能な周
    波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、前記ｎは２以上である手段
    と、 前記無線通信システムの前記ユーザと通信を行う第２のホッピング期間に同時
    に用いられるｎ個のチャネルを割当てる手段とを有し、 前記第２のホッピング期間に用いるために割当られたｎ個のチャネルは前記利
    用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、 前記第２のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個のチャネルの少
    なくとも１つは、前記第１のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個
    のチャネルの少なくとも１つと同じであり、 前記第２のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個のチャネルの少
    なくとも１つは、前記第１のホッピング期間に用いるために割当られた全てのチ
    ャネルと異なることを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１及び第２のホッピング期間は連続的に発生するホッ
    ピング期間であることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記無線通信システムの第２のユーザと通信を行う前記第１
    のホッピング期間に同時に用いられる第２の数、ｍ個のチャネルを割当て、前記
    第２のユーザによる使用のため割当られたチャネルは前記利用可能な周波数スペ
    クトラムに隣接する周波数バンドを占有する手段と、 前記無線通信システムの前記第２のユーザと通信を行う前記第２のホッピング
    期間に同時に用いられるｍ個のチャネルを割当てる手段とをさらに有し、 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザによる使用のために割当られた
    前記ｍ個のチャネルは前記利用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バン
    ドを占有し、 前記ｍは前記ｎとは等しくないことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザにより使用さ
    れるために割当られた前記ｍ個のチャネルの少なくとも１つは、前記第１のホッ
    ピング期間に前記第２のユーザにより使用されるために割当られた前記ｍ個のチ
    ャネルの少なくとも１つと同じであり、 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザにより使用されるために割当ら
    れた前記ｍ個のチャネルの少なくとも１つは、前記第１のホッピング期間に前記
    第２のユーザにより使用されるために割当られた全てのチャネルと異なることを
    特徴とする請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記第２のホッピング期間に前記第２のユーザにより使用さ
    れるために割当られた前記ｍ個のチャネルのどれ１つとして、前記第１のホッピ
    ング期間に前記第２のユーザにより使用されるために割当られた前記ｍ個のチャ
    ネルのどれとも同じではないことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記無線通信システムの前記ユーザと通信を行う第３のホッ
    ピング期間に同時に用いられるｎ個のチャネルを割当てる手段をさらに有し、 前記第３のホッピング期間は前記第２のホッピング期間のすぐ後に続き、 前記第３のホッピング期間に用いるために割当られた前記ｎ個のチャネルは前
    記利用可能な周波数スペクトラムに隣接する周波数バンドを占有し、 前記第３のホッピング期間に用いられるために割当られた前記ｎ個のチャネル
    のどれ１つとして、前記第１及び第２のホッピング期間に用いられるために割当
    られた前記ｎ個のチャネルのどれとも同じではないことを特徴とする請求項１１
    に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 接続の品質を表すメトリックを得る手段と、 前記メトリックを用いて前記ｎの値を調整する手段とをさらに有することを特
    徴とする請求項１１に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記メトリックはビット誤り率であることを特徴とする請求
    項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記メトリックはフレーム誤り率であることを特徴とする請
    求項１７に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記メトリックは前記搬送波対干渉の比であることを特徴と
    する請求項１７に記載の装置。
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