JP2010505292A - Ieee802.22wran通信システムのための物理層における隣接tvバンドの結合、サブキャリア割当て、データバースト定義及び拡散ofdma - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
・初期化ウインドウ − レンジングのために使用される。
・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。
・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。
OFDMAシンボルの説明
送信器602、702により送られるRF信号が、
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、
が成り立つ。
送信器602、702により送られるRF信号が、
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、
が成り立つ。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
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。
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、
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Sは、
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
により与えられる。ここで、H1=[1]であり、
が成り立つ。
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
により与えられる。ここで、H1=[1]であり、
が成り立つ。
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。
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。
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。
PREFは、以下で規定される。
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、
として与えられる。
として与えられる。
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、
として与えられる。
として与えられる。
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。
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。
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。
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。
Claims (25)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
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