JP2010529769A - データの符号化変調およびチャネル推定のためのシーケンスを設計するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
データを符号化変調するためのシーケンスを設計する数的方法を用いる方法を説明する。多入力多出力信号の入力を決定する。1つ以上の所定の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得する。1つ以上の構造化ベクトルは、最も近いタイトフレームから取得される。1つ以上の構造化ベクトルは、巡回行列の空間に投影される。シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群が出力される。データは、設計されたシーケンスを用いて符号化変調される。
Description
本発明は概して無線通信および通信関連技術に関する。より具体的には、本発明はデータの符号化変調およびチャネル推定のためのシーケンスを設計するシステムおよび方法に関する。
無線通信システムは典型的に、複数のユーザ機器(移動局、加入者ユニット、アクセスターミナルなどとも称されることがある)と無線通信を行う基地局を有する。基地局は、無線周波数(RF)通信チャネルによりユーザ機器にデータを送信する。「ダウンリンク」という用語は、基地局からユーザ機器へ送信することを指し、一方、「アップリンク」という用語は、ユーザ機器から基地局へ送信することを指す。
直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal frequency division multiplexing)は、通信チャネルの送信帯域をいくつかの等間隔のサブ帯域に分割する変調・多元接続方法である。ユーザ情報の一部分を搬送するサブキャリアは、各サブ帯域において送信され、個々のサブキャリアは、他のサブキャリアと直交する。サブキャリアは、「トーン」と呼ばれることもある。OFDMによると、音声およびデータを含んだ幅広いサービスに効果的に使用することのできる、非常に柔軟なシステム構築の創造が可能となる。OFDMは、離散型マルチトーン送信と呼ばれることもある。
3rd Generation Partnership Project(3GPP)は、世界規模の標準化団体である。3GPPの目標は、世界的に受け入れられている第3世代(3G)の携帯電話システムの仕様が、International Telecommunication Unionの定めるIMT−2000(International Mobile Telecommunications−2000)の範囲に入るようにすることである。3GPPのLong Term Evolution(“LTE”)委員会は、OFDM/OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)(直交周波数分割多重/オフセット直交振幅変調)と同様に、OFDMを、アップリンクのOFDM送信と並んで、ダウンリンク送信の方法と考えている。
無線通信システム(例えば、時分割多元接続(TDMA:Time Division Multiple Access)、直交周波数分割多重(OFDM))はたいてい、干渉性の受信を行うため、ユーザ機器のアンテナと基地局のアンテナとの間のチャネルインパルス応答の推定を計算する。チャネル推定は、データで多重化された既知の基準信号を送信することを含んでもよい。基準信号は、1つの周波数を含んでいてもよく、管理、制御、均等化、継続、同期化などのための通信システムを通して送信される。無線通信システムは、それぞれ基準信号を送信する1つ以上の移動局と1つ以上の基地局とを有してもよい。さらに、無線通信システムは、チャネル品質情報(CQI:channel quality information)、肯定応答報告(ACK:acknowledgment reports)、および否定応答報告(NAK:negative acknowledgment reports)を送信してもよい。CQIおよびACK/NAKは、理想的にはCQIおよびACK/NAKを直交させるシーケンスによって復調(または変換)されてもよい。しかしながら、他のシステムからの変換済みCQIおよびACK/NAKは、干渉を含んでもよい。従って、チャネル推定と同様に、データの符号化変調のためのシーケンスを設計するシステムおよび方法から利益を実現し得る。
さらに、以下の非特許文献には本発明に関連するいくつかの従来技術が開示されている。
Sharp,"Optimized UL RS Design,and some issues with current UL RS proposals", 3GPP TSG−RAN WG1 #48bis R-071494,2007.03.30.
Sharp,"Optimized OZCL Sequences", 3GPP TSG−RAN WG1 #48bis R-072053,2007.05.11.
Texas Instruments, "ACK/NAK and CQI Multiplexing and Performance in E−UTRA UL", 3GPP TSG RAN WG1 #49 R1−072206, 2007.05.11.
DILIP V SARWATE, "Bounds on Crosscorrelation and Autocorrelation of Sequences", Nov.1979, IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL.IT−25, NO.6, pp.720−724.
データの符号化変調のためのシーケンスを設計する数的方法を用いるための方法を説明する。多入力多出力信号の入力を決定する。1つ以上の所定の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得する。1つ以上の構造化ベクトルを、上記最も近いタイトフレームから取得する。上記1つ以上の構造化ベクトルは、巡回行列の空間に投影される。シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群が出力される。データは、設計されたシーケンスを用いて符号化変調される。
1つの実施形態において、データはチャネル品質情報を有する。データは、肯定応答報告および否定応答報告を含んでもよい。符号化変調データはセルにおいて直交してもよい。1つの実施形態では、設計されたシーケンスはチャネル推定に用いられるシーケンスと同じである。
データは符号分割多元接続(CDMA:Code Division Multiple Access)の実施を通じて符号化変調されてもよい。シーケンスの1セットは、1に近い値のピーク対平均電力比を有してもよい。シーケンスのセットは、基本シーケンスから再帰的に生成されてもよい。符号化変調されたデータは、離散的フーリエ変換拡散直交周波数分割多重化方式にて送信されてもよい。設計されたシーケンスは、1つ以上の追加シーケンスとの相互相関の効果を低減することを見込み得る。設計されたシーケンスは、巡回シフト直交シーケンスを含んでもよい。
データの符号化変調のためのシーケンスを設計する数的方法を用いるように構成された装置を説明する。上記装置は、プロセッサと、該プロセッサと電気的通信を行うメモリとを有する。命令は該メモリに記憶される。多入力多出力信号の入力を決定する。1つ以上の所定の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得する。1つ以上の構造化ベクトルは、最も近いタイトフレームから取得される。上記1つ以上の構造化ベクトルは、巡回行列の空間に投影される。シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群が出力される。データは、設計されたシーケンスを用いて符号化変調される。
データの符号化変調のためのシーケンスを設計する数的方法を用いるための実行可能な命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体について説明する。多入力多出力信号の入力を決定する。1つ以上の所定の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得する。1つ以上の構造化ベクトルは、最も近いタイトフレームから取得される。上記1つ以上の構造化ベクトルは、巡回行列の空間に投影される。シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群が出力される。データは、設計されたシーケンスを用いて符号化変調される。
本発明のさまざまな実施形態を、図を参照しつつ説明する。ここで、それぞれの参照番号は同一、あるいは機能的に同様の部材を示す。概して説明するように、また、図面にて示すように、本発明の実施形態はそれぞれ、幅広く異なった構成を有して設計され得る。従って、本発明のいくつかの例示的実施形態についての、図に示すような、より詳細な説明は、請求項として示される本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の実施形態の単なる代表にすぎないものである。
「例示的な」という語は、ここでは「例としての、実例としての、説明としての」という意味でのみ使用される。「例示的」としてここで説明されるいかなる実施形態も、必ずしも他の実施形態より好ましいもの、あるいは優位なものと解されるべきではない。
ここで説明される実施形態における多くの特徴は、コンピュータソフトウエア、電子ハードウエア、またはそれら両方の組み合わせとして実現されてもよい。ハードウエアとソフトウエアの互換性を明確に示すため、さまざまな部材をそれらの機能から概括的に説明する。このような機能性がハードウエアで実行されるのかソフトウエアで実行されるのかは、システム全体における特定の応用と設計上の制約による。当業者であれば、それぞれの特定の応用についてさまざまな方法で、説明される機能性を実行し得るが、そのような実行を、本発明の範囲からの逸脱であると解釈するべきではない。
説明した機能性がコンピュータソフトウエアとして実行される場合、そのようなソフトウエアは任意のタイプのコンピュータ命令あるいはメモリ機器の中に位置する、そして/または、システムバスまたはネットワークを経て電子信号として送信されるコンピュータ実行可能コードを含んでもよい。ここで説明する部材と関連する機能性を実行するソフトウエアは、単一の命令またはいくつかの命令を含んでもよいし、いくつかの異なるコードセグメントを経て、異なるプログラムの間で、いくつかのメモリ機器にわたって分配されてもよい。
ここで用いるように、「1つの実施形態」、「実施形態」、「各実施形態」、「上記実施形態」、「上記各実施形態」、「1つ以上の実施形態」、「いくつかの実施形態」、「特定の各実施形態」、「一つの実施形態」「他の実施形態」などの語は、特段の指定のない限り、「開示された発明の1つ以上の(必ずしも全てではない)実施形態」を意味する。
「決定する」(およびこの語の文法的変化形も含めて)という語は、非常に広い意味で使用されている。「決定する」という語は、様々な行為を包括し、それゆえ「決定する」は計算、演算、処理、導出、調査、参照(表、データベース、または他のデータ構造を参照することなど)、確認などの意味を含み得る。また、「決定する」は、受け取る(情報を受け取るなど)、アクセスする(メモリのデータにアクセスするなど)などの意味を含み得る。また、「決定する」は、解決する、選択する、選ぶ、確立する、などの意味を含み得る。
「基づく」という表現は、特段に説明しない限り「のみに基づく」という意味ではない。言い換えれば、「基づく」という表現は「のみに基づく」と「少なくとも〜に基づく」の両方の意味を表す。
3GPP Long Term Evolutionにおいて,チャネル品質情報(CQI)、肯定応答報告(ACK)、および否定応答報告(NAK)は、移動局(携帯電話機、ユーザ装置(UE)など)から基地局(ノードB)に送信されてもよい。Zadoff−Chu(ZC)シーケンス、または同様のConstant Amplitude Zero Auto Correlation(CAZAC)シーケンスは、CQIおよびACK/NAKを符号分割変調するのに用いられてもよい。ZCシーケンスの長さは、12または12の倍数でもよい。
参照信号はまた、通信システムにおいて用いられてもよい。参照信号は、1つの周波数を含んでもよく、管理、制御、均等化、同期化などの通信システムに送信される。通信システムは、それぞれ参照信号を送信する1つ以上の移動局と1つ以上の基地局とを有する。参照信号は、チャネルを推定するのに用いられてもよい。したがって、ZCシーケンスは、カバーシーケンスと称されてもよく、参照信号はチャネル推定シーケンスと称されてもよい。
同期システムにおいて、全ての移動局は相対的に効率的な方法でCQIおよびACK/NAKを送信してもよい。例えば、ZCシーケンスによって行われる変調の目的は、CQIおよびACK/NAK情報を相関させない(そして理想的には、任意のセルにおいて直交させる)ことである。しかしながら、同期システムにおいて、多くの移動局は同時に送信を行ってもよい。1つの実施形態では、12の移動局が1つの任意のセルにて同時に送信を行ってもよい。隣接するセルからの移動局は干渉を導入してもよい。
上記のように、ZCシーケンスは、CQIおよびACK/NAK情報をカバーするのに用いられると、基本シーケンスのシフトの外側において、相互関係が最小であるシーケンスのみが、比較的主要なシーケンスとなる。たとえば、もし、cM1 n={ej2pin(n+1)M1/N}が成り立つと、M1およびM2が互いに比較的主要であれば、cM2 n={ej2pin(n+1)M2/N}および<cM2 n,cM1 n>が、相関関係を示す1/(N−1/2)で最小限に相関されてもよい。1つの実施形態では、この特性を有するのはわずかに48あるであろうシーケンスのみである。さらに、Walsh信号シーケンスは、この情報を符号化変調するのと同様に制限されている。
本システムおよび方法では、CQIおよびACK/NACKデータの直交カバーを与えるために用いられてもよいOZCLシーケンスを説明する。3GPP Long Term Evolutionにおけるいくつかのバージョンでは、シーケンスホッピングが発生し、シーケンス相互相関の効果をランダム化する。同様に、本システムおよび方法で設計されるカバーシーケンスはまた、シーケンス相互相関の効果をランダム化するためホッピングされる。1つの実施形態では、参照信号シーケンスのように、チャネル推定に用いられるシーケンスはまた、CQIおよびACK/NAKカバーリングに用いられる同じシーケンスであり得る。
参照信号(またはOZCLシーケンス)のセットを設計するとき、特定の設計配慮を払ってもよい。例えば、上記セットは、セクターにつき少なくとも2つの参照信号を有し、1つのセルにつき少なくとも3つのセクターを覆うのに充分な大きさであってもよい。1つの実施形態では、1つのセクターにつき4つの参照信号が存在する。さらなる設計配慮としては、参照信号のセットは、任意のセルにおける各セクターに直交していてもよい。参照信号のセットはまた、任意のセクターに隣接する全てのセクターに直交してもよい。参照信号が直交し、参照信号が隣接するセクターに知られていると、最良最小平均平方受信機が設計され実行される。
隣接するセクターにないそれらの参照信号のため、または直交しない参照信号のため、他の設計配慮は、これらの参照信号が最小限に相対し、ほとんど同じ相関を有し、Welch Boundへ(接触しないまでも)接近する。Welch Boundへ接近または接触するシーケンスのセットは、タイトフレームを示し、各ベクトルはユニットノルマ、すなわち、‖xη‖2≡1を有する。さらなる設計配慮としては、参照信号のセットは、1に接近する(同等ではない)ピーク対平均電力比(PAPR)を有してもよい。PAPRは、シーケンスベクトルcに対して、以下のように定義され得る。
P=‖c‖2 ∞/cHc・・・(式1)
ここで、‖c‖2 ∞は、cの正方最大係数成分を表し、また()Hは共役転置を表す。
ここで、‖c‖2 ∞は、cの正方最大係数成分を表し、また()Hは共役転置を表す。
設計配慮の他の例としては、直交要素を有するシーケンスのサブセットの中で、各要素は他の要素の巡回シフトであってもよい。この特性は、多重通路削除のための巡回プレフィックスを送信する送信システムが、巡回プレフィックス長よりも大きい遅延広がりに遭遇すると、強い性能を示すので有用なものであり得る。追加的設計配慮としては、多重帯域幅を同時に用いるシステムにおいて、参照信号シーケンスのセットは、基本シーケンスから再帰的に生成されてもよい。
1つの実施形態では、参照信号空間の量(時間および周波数資源)は正確に、充分大きいものであってもよい。例えば、帯域幅の割り振りの基本ユニットは、1つのセクターに対する2つの参照信号について用いることが可能である19以上の参照信号素数を有することを可能とする。さらなる例では、帯域幅の割り振りの基本ユニットは、1つのセクターに対する4つの参照信号のための37以上の参照信号素数を有することを可能とする。この場合のように、参照信号空間の量が正確かつ充分に大きければ、Zadoff−Chuシーケンスは、それらが前述の設計配慮に該当するとき、参照シーケンスとして挙げられてもよい。しかしながら、資源の有用性またはシーケンス数秘学は不十分なものである。本システムおよび方法は、そのような資源またはシーケンス数秘学が有効でない場合に交互投影に基づき参照信号を設計するアルゴリズムを提供する。これらの同じ参照信号はまた、CQIおよびACK/NACK情報などのデータを符号化変調(またはカバー)することに用いられてもよい。
本発明の例示的実施形態は、添付の図面を参照し、以下の説明と添付の請求項から充分に理解されるであろう。これらの図面は例示的実施形態のみを示し、それゆえ本発明の範囲を限定するものではないと理解した上で、以下の図面を通して、本発明の例示的実施形態の追加的特徴と詳細を説明する。
実施形態を実施し得る例示的無線通信システムを示す。
OFDMに基づくシステムによるRF通信チャネルの送信帯域のいくつかの特徴を示す。
実施形態に係るOFDM送信機およびOFDM受信機の間に存在し得る通信チャネルを示す。
本システムおよび方法に係るチャネル品質情報(CQI)と、肯定応答報告および否定応答報告(ACK/NAK)とをカバーする実施形態を示す図である。
送信機の実施形態における特定の部材のブロック図を示す。
(OZCL)のような最適化されたZadoff−Chuの設計に用いられる部材の実施形態を示すブロック図である。
OZLCシーケンスを設計するための方法の実施形態を示す流れ図である。
OZCLシーケンスの設計に用いられ得るアルゴリズムのさらなる実施形態を示す流れ図である。
OZCLシーケンスの設計に用いられ得るアルゴリズムの方法を示す流れ図である。
通信装置において用いられ得る様々な部材を示す。
図1は、実施形態が実施され得る例示的無線通信システム100を示す。基地局102は、複数のユーザ機器104(移動局、電話機、アクセスターミナルなど)と無線通信を行っている。第1ユーザ機器104a、第2ユーザ機器104b、およびN番目のユーザ機器104nを図1に示す。基地局102は、無線周波数(RF)通信チャネルを通してユーザ機器104にデータを送信する。
ここで用いるように、“OFDM送信機”という語は、OFDM信号を送信するあらゆる部材または機器を指す。OFDM送信機は、OFDM信号を1つ以上のユーザ機器104に送信する基地局102において実行される。または、OFDM信号を1つ以上の基地局102に送信するユーザ機器104において実行されてもよい。
“OFDM受信機”という語は、OFDM信号を受信するあらゆる部材または機器を指す。OFDM受信機は、1つ以上の基地局102からOFDM信号を受信するユーザ機器104において実行されてもよい。または、OFDM受信機は、1つ以上のユーザ機器104からOFDM信号を受信する基地局102において実行されてもよい。
図2は、OFDMに基づくシステムによるRF通信チャネル206の送信帯域208のいくつかの特徴を示す。ここに示すように、送信帯域208はいくつかの等間隔のサブ帯域210に分割されてもよい。上記したように、ユーザ情報の一部を搬送するサブキャリアは、各サブ帯域210において送信され、各サブキャリアは他の各サブキャリアに直交する。
図3は、実施形態に係るOFDM送信機312とOFDM受信機314との間に存在し得る通信チャネル306を示す。ここに示すように、OFDM送信機312からOFDM受信機314への通信は、第1通信チャネル306aを通して行われ得る。OFDM受信機314からOFDM送信機312への通信は、第2通信チャネル396bを通して行われてもよい。
第1通信チャネル306aおよび第2通信チャネル396bは、それぞれ別の通信チャネル306であってよい。例えば、第1通信チャネル306aの通信帯域と、第2通信チャネル306bの送信帯域との間には重なりがなくてもよい。
さらに、本システムおよび方法は、多重アンテナ/MIMO送信を用いるいかなる変調でも実行し得る。例えば、本システムおよび方法は、MIMO符号分割多元接続(CDMA)システム、時分割多元接続(TDMA)システム、離散型フーリエ変換(DFT)拡散OFDMシステムなどのために実行され得る。
図4は、チャネル品質情報(CQI)408と肯定応答報告および否定応答報告406(ACK/NAK)とをカバーする1つの実施形態を示す図400である。CQI408は、送信されているチャネルの質に関する情報と、送信がうまく受信されたか否かを示すACK/NAKレポート406とを与える。ここに示すように、CQI408およびACK/NAK406はともに多重送信される。1つの実施形態では、多重送信スキームは、時間多重送信、符号化多重送信、重層多重送信、またはある付加的な多重送信スキームを含んでいる。マルチプレクサ(MUX)416は、多重送信スキームを実行し得る。CQI408およびACK/NAK406は、最適化Zadoff−Chu Like(OZCL)シーケンス410によってカバー(符号化変調)される。1つの実施形態では、OZCLシーケンス410は、CDMA規格のもとで、CQI408およびACK/NAK406をカバーする。言い換えると、OZCLシーケンス410は、CQI408およびACK/NAK406を符号化分割変調する。
高速逆フーリエ変換(IFFT)404は、カバーされた信号412に適用されてもよい。変換され、カバーされた信号414は送信されてもよい。1つの実施形態では、変換され、カバーされた信号414は基地局に送信される。さらに、参照信号402も送信されてもよい。参照信号402は、チャネルの推定に使用されるシーケンスであってもよい。1つの実施形態では、OZCLシーケンス410および参照信号402は同一である。言い換えると、アップリンク復調参照信号としてチャネルの推定に使用される参照信号402はまた、CQI408およびACK/NAK406など、データの符号化変調に使用されてもよい。従って、OZCL410シーケンスおよび参照信号402などの語は交換可能に使用することができる。OZCLシーケンス410/参照信号402を設計するためのシステムおよび方法を以下に説明する。以下に説明するシステムおよび方法は、DFT-拡散OFDMシステムにおいて実行され得る直交(または直交に近い)シーケンスを設計する。さらに、以下に説明する設計されたシーケンスは、巡回シフト直交シーケンスであってもよい。
図5は、送信機504における一定の部材のブロック図500を示す。送信機504に典型的に含まれる他の部材は、ここの実施形態の新規な特徴に焦点を当てる目的で、図示しない。
データシンボルは、変調部514によって変調されてもよい。変調されたデータシンボルは、他のサブシステム518によって分析されてもよい。分析されたデータシンボル516は、参照処理部510に供給されてもよい。参照処理部510は、データシンボルとともに送信され得る参照信号508を生成してもよい。変調されたデータシンボル512および参照信号508は、末端処理部506に通信されてもよい。末端処理部506は、参照信号508と変調されたデータシンボル512とを組み合わせて1つの信号にしてもよい。送信機504は、上記信号を受信して、該信号をアンテナ502を介して受信機に送信してもよい。
図6は、データの符号化変調に用いられるOZCLシーケンス410の設計に用いられる部材の実施形態を示すブロック図600である。1つの実施形態では、初期シーケンス回収器602は初期シーケンスを得てもよい。初期シーケンスは、シーケンスの第1セットに設定され得る。第1シーケンス投影部604は、得られたシーケンスセット(第1セット)を最も近いタイトフレーム(または他のタイトフレーム)へ投影してもよい。シーケンスの複数サブセットを含むシーケンスの第2セットは投影によって得られる。サブセット投影部606は、最も近いタイトフレームのサブセット(第2セットのサブセット)を、1つ以上の直交行列に投影するように実行されてもよい。シーケンスの第3セットは投影によって得られる。1つの実施形態では、行列投影部608は、1つ以上の直交行列(第3セット)を最も近くの巡回行列(または他の巡回行列)に投影してもよい。シーケンスの第4セットは投影によって得られる。1つの実施形態では、第2シーケンス投影部610は、最小ピーク対平均電力比(PAPR)ベクトル(または所望のピーク対平均電力比を有する行列の1つ)に、得られたシーケンスセット(第4セット)を投影してもよい。シーケンスの第5セットは投影によって得られる。イテレーター612は、第5セットを第1セットに設定し、第1シーケンス投影部604、サブセット投影部606、行列投影部608、および第2シーケンス投影部610によって行われる工程を繰り返すために用いられてもよい。イテレーター612は、これらの工程をT回(Tは自然数)繰り返してもよい。シーケンス出力部(参照信号シーケンス出力部)614は、T回の繰り返しが行われた後で、基本シーケンスとして、上記シーケンス(第5セット)を出力してもよい。シーケンス出力部614は、先に行われる工程によって生成された基本シーケンス(第5セット)を、OZCLシーケンス(参照信号シーケンス)として出力してもよい。
図7は、OZCLシーケンス410を設計するための方法700の一実施形態を示す流れ図である。方法700は、図6について先に説明した部材によって実現され得る。1つの実施形態では、MIMO信号の固定点の存在が確認される(702)。例えば、長さ19または37のZadoff−Chuシーケンスのセットについて、Zadoff−Chuシーケンスは戻され、OZCLシーケンス410を設計するための入力として用いられてもよい。1つ以上の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得してもよい(704)。1つ以上の構造化ベクトルはその後、先に演算された最も近いタイトフレームから得てもよい(706)。1つ以上の構造化ベクトルは、巡回行列の空間に投影されてもよいし(708)、行列の1つ以上の群は出力されてもよい(710)。出力された行列は、データの符号化変調(712)に用いられるOZCLシーケンス410の設計を示してもよい。シーケンスの設計は、シーケンス相互相関の効果をランダム化するために、OZCLシーケンス410がホッピングされることを示してもよい。1つの実施形態では、データはCQI408およびACK/NAKレポート406を含む。または、データは、CQI408およびACK/NAKレポート(ACKレポートおよび/またはNAKレポート)406のうち1つを含んでもよい。データは、CDMA規格に続いて、OZCLシーケンスを用いて符号化変調されてもよい(712)。符号化変調はプロセッサによって行われてもよい。符号化変調されたデータは、DFT-拡散OFDMシステムにおいて送信されてもよい。該送信は、送信機によって行われてもよい。シーケンス出力部614、プロセッサ、および送信機は、データを送信する通信装置を構成してもよい。通信装置は、基本シーケンスを有する通信システムに含まれるユーザ装置を構成してもよい。
図8は、OZCLシーケンス410または参照信号402などのシーケンスの設計に用いられ得るアルゴリズムのさらなる実施形態を示す流れ図である。先に述べたように、参照信号402およびOZCLシーケンス410は同一であってもよい。1つの実施形態では、第1行列が設けられる(802)。第1行列は、ユニットハイパー領域に設けられてもよい。シーケンスは、始めに十分な一定のエンベロープ特性を確保するために、ユニットハイパー領域に設けられてもよい。第1行列は、開始シーケンスがユニットハイパー領域にあれば、成分を含んでいなくてもよい。第2行列は、演算されてもよい(804)。第2行列は、第1行列に対して最も近いタイトフレームであってもよい。最も近いタイトフレームは、第1行列の推定を含んでもよい。
1つの実施形態では、第3行列が演算されてもよい(806)。第3行列は第2行列に対して、ピーク対平均電力比を有する、最も近い行列であってもよい。第3行列はまた拡張されてもよいし、第4行列は、上記拡張から演算されてもよい(808)。1つの実施形態では、第4行列に対して最も近い巡回行列である第5行列が演算される(810)。第1行列は、第5行列に設定されてもよい(812)。言い換えれば、第1行列は、第5行列に含まれるように割り当てられてもよい。第4行列および第5行列は出力されてもよい(814)。さらに、第4および第5行列の最大内積もまた出力されてもよい(814)。第4行列および第5行列は、OZCLシーケンス410などのシーケンスの設計を示してもよい。データは、第4行列および第5行列によって示されるシーケンスを用いて符号化変調されてもよい(816)。1つの実施形態では、データはCQI408およびACK/NAKレポート406を含む。
以下は、最小ピーク対平均電力比を有する最も近い行列の相関するセットを演算するために挙げられた工程を示す。N行ベクトル{xn}N n=1,xn∈Cd,d≦Nは、行列X=[x1 x2 … xN]の行として割り当てられてもよい。行列は、フレームと称されてもよい。各ベクトルは、一般的に何の損失もなしにユニット長を有してもよい。これらのベクトルのKのブロックは、以下のような行列のセットにグルーピングされてもよい。{Xi}K i=1。ここで、(MK=N)X=[X1 X2 … XM]。ベクトル間の相関は、複素ユークリッドdスペースにおける標準内積である<xk,xn>として示されてもよい。
いずれのフレームに対して、k≠nの条件で、Welch Boundは以下のようになる。
Welch Boundに合致するまたは近接するフレームは、タイトフレームと呼ばれてもよい。先に述べた設計配慮は、同一のXi,<xk,xn>≦αではなく、いずれの<xk,xn>について、αは、上記Welch Boundによって定められる定数であるということを意味する。いずれの行列もZ∈Cd×Nである場合、ある距離で最も近づく行列は(素子の観点で、またはフロベニウス基準で測定)以下のようであってもよい。α(ZZH)1/2Z。この状況はまた、最適なXが存在する場合、Xの列の間の正規直交の状況を強化し得る。
先に述べた設計配慮はまた、Xi *Xi=IK;(ここで、K≦d)を意味する。言い換えると、いずれのXiにおける各行は、Xiにおける他のいずれの行と直交してもよいということである。上記は、Xi Hにより想定される上記Xの役割に伴い、繰り返されてもよい。また、各セル(各行列Xi)につきわずか2つのシーケンスが必要である場合、“フェーズパリティチェック”を実行し、Xiのいずれかの行にゼロエントリーがなされた場合、Xiにおける行ベクトルの間に直交性を与える。言い換えれば、ゼロ成分における位相は、各行ベクトルについて一度維持されると直交性が最小ピーク対平均電力比を有するように選択される。
以下は、与えられる行列に対して最も近い巡回行列を得るために挙げられる工程を示す。Z=[z1…zN]の行列が与えられてもよく、ここで、各Ziは行ベクトル∈CNである。C=[c0…cN−1]の巡回行列は、Zに対してフロベニウス(素子の観点)基準において最も近いものを得てもよい。1つの実施形態では、Fは、離散型フーリエ変換(DFT)行列として与えられてもよい。
対角“遅延”行列Dは、D=diag(1 e-j2π/N e-j2π2/N . . . e-j2π(N−1)/N )として定義される。いずれの巡回行列Cに対しても、C=FH∧Fであり、ここで、∧はシーケンス/ベクトルc0のDFTである。さらに、ci+1 mod N=FHDF ci=(FHDF)(i+1) mod N c0が示されてもよい。そこで、以下が成り立つ。
1つの実施形態では、
および、
であり、Cを一意に決定するC0を最小化し、B+がBのム−ア-ペンローズ一般逆行列の場合、c0については、c0=B+aが成り立つ。言い換えれば、B+=(BHB)−1BH。
行ベクトルの数が列ベクトルの数と等しくない行列は、低ランク行列(ZはN行よりも少ない)と称され得る。巡回関係ci+1 mod N=FHDFciおよび適正行列Bの形成に対して変更がなされてもよい。ばらばらに巡回シフトされた3つの要素である2つのベクトルが必要となって初めて、c1=(FHDF)3c0およびBは行列要素INおよび(FHDF)2を含んでもよい。
図9は、OZCLシーケンスの設計に用いられ得るアルゴリズムの方法を示す流れ図900である。行列Z0∈C d × Nを設けてもよい(902)。1つの実施形態では、行列Z0は、非ゼロ成分を有するユニットハイパー領域上にある。以下はt=1からTまでについてのものである。
1つの実施形態では、α(ZZH)1/2Zが演算されてもよく(904)、行列Yに割り当てられてもよい。これにより、Zに対して最も近いタイトフレームが発生する。以下の制約は実行されてもよい。Yの行ベクトルにゼロエントリーがなされると、Yにおける関連する成分に対する位相は、直交性が維持されるように追加されてもよい。m=1からMまでについて、(α(Wm HWm)1/2Wm H)Hが演算されてもよく(906)、ベクトルVmに割り当てられてもよい。行列V=[V1V2...VM]はアセンブルされてもよい。
1つの実施形態では、最大k≠n<vk,vn>が演算されてもよい。また、Vに対して最も近い巡回行列であるQ行列が演算されてもよく(908)、最大k≠n<qk,qn>も演算されてもよい。W行列が演算されてもよい(910)。W行列は、Yに対して最小のPARPを有する最も近い行列であってもよい。W行列はW=[W1W2...WM]と表現されてもよい。Z行列は、Q行列として割り当てられてもよい(921)。巡回行列が所望されない場合、Z行列はV行列として割り当てられてもよい。1つの実施形態では、tはt+1として更新される。V行列およびQ行列は出力されてもよい(914)。さらに、最大k≠n<vk,vn>および最大k≠n<qk,qn>はまた出力されてもよい(914)。VおよびQ行列は、OZCLシーケンス410の設計を示してもよい。データは、V行列およびQ行列によって示されるOZCLシーケンス410を用いて、符号化変調されてもよい。1つの実施形態では、データはCQI408およびACK/NAKレポート406を含む。
図10は、通信装置1002において用い得るさまざまな部材を示す。通信装置1002は、移動局、携帯電話、アクセスターミナル、ユーザ装置、基地局、トランシーバ、基地局コントローラなどのあらゆる種類の通信装置を含む。通信装置1002は、通信装置1002の動作を制御するプロセッサ1006を含む。プロセッサ1006は、CPUと称してもよい。読み出し専用メモリ(ROM)およびランダム・アクセス・メモリ(RAM)の両方を含み得るメモリ1008は、プロセッサ1006に命令とデータを供給する。メモリ1008の一部はまた、不揮発性ランダム・アクセス・メモリ(NVRAM)を含んでもよい。
通信装置1002はまた、データの送受信を可能にするため、送信機1012および受信機1014を含むハウジング1022を有する。送信機1012および受信機1014は組み合わされて、トランシーバ1024とされてもよい。アンテナ1026はハウジング1022に取り付けられ、トランシーバ1024に電気的に接続される。追加のアンテナ(図示せず)もまた用いられてもよい。
通信装置1002はまた、トランシーバ1024が受信した信号のレベルを検出および定量化するために用いられる信号検出器1010を含んでもよい。信号検出器1010は、合計エネルギーとして、パイロットエネルギー、電力スペクトル密度、および他の信号を検出する。
状態変更器1016は、現在の状態および、トランシーバ1024によって受信され、信号検出器1010によって検出された追加の信号に基づいて、通信装置1002の状態を制御する。通信装置1002は、たくさんの状態のうちの任意の一つにおいて動作可能であってもよい。
通信装置1002のさまざまな部材は、データバスに加えて、パワーバス、制御信号バス、および状態信号バスを含み得るバスシステム1020によって互いに接続されている。しかしながら、明確のため、さまざまなバスは図10においてバスシステム1020として示されている。通信装置1002はまた、信号処理において用いられるデジタル信号プロセッサ(DSP)1018を含んでもよい。図10に示す通信装置1002は、特定の部材の列挙というよりはむしろ機能ブロック図である。
情報および信号は、さまざまな異なる方法や技術のいずれかを用いて表してもよい。例えば、上記の記述を通して参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界または粒子、光場または粒子、またはそれらの組み合わせによって表されてもよい。
ここで開示される実施形態に関して説明されるさまざまな実例の論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズム工程は、電子ハードウエア、コンピュータソフトウエア、またはそれらの組み合わせとして実行されてもよい。ハードウエアとソフトウエアとの互換性を明示するため、一般的に機能性の観点から、さまざまな実例の部材、ブロック、モジュール、回路、および工程を説明してきた。このような機能性がハードウエアとして実行されるかソフトウエアとして実行されるかは、特定のアプリケーションと、システム全体における設計制約とによる。当業者であれば、各特定のアプリケーションについてさまざまな方法で上記の機能性を実行し得るが、そのような実行の決定は、本発明の範囲から逸脱するものと解釈してはならない。
ここで開示する実施形態に関わるさまざまな実例の論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用性のプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ信号(FPGA)または他のプログラマブルロジックデバイス、離散型ゲートまたはトランジスタロジック、離散型ハードウエアコンポーネンツ、またはここで説明する機能を行うために設計された、それらの任意の組み合わせを用いて実行または遂行してもよい。汎用性のプロセッサはマイクロプロセッサであってもよいが、他に、プロセッサはあらゆる従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってもよい。プロセッサはまた、例えば、DSPとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連動する1つ以上のマイクロプロセッサ、またはそのような構成のものなど、演算機器の組み合わせとして実行されてもよい。
ここで開示する実施形態に関して説明される方法またはアルゴリズムの工程は、直接ハードウエアにおいて、またはプロセッサによって実行されるソフトウエアモジュールにおいて、またはこの2つの組み合わせにおいて具現化されてもよい。ソフトウエアモジュールは、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD-ROM、または当該分野で知られている記憶媒体の他のどのような形態においても存在し得る。例示の記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体に対して情報の読み書きができるように、プロセッサに接続される。また、記憶媒体はプロセッサに不可欠なものである。プロセッサおよび記憶媒体はASICに属し得る。ASICはユーザターミナルに属し得る。その他、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザターミナルにおいて離散型部材として存在し得る。
ここで開示される方法は、説明される方法を達成するための1つ以上の工程または処理を含んでいる。その方法における工程および/または処理は、本発明の範囲から逸脱することなく、互いに置き換え可能である。言い換えれば、実施形態の適切な運用に特定の順番で工程や処理が必要とされない限り、そのような順番および/または、特定の工程および/または処理の実施は、本発明の範囲から逸脱することなく変更し得る。
本発明の特定の実施形態および応用を示し、説明してきたが、本発明はここで開示した構成および部材に厳密に限定されるものではないことを理解すべきである。ここで開示した本発明の構成、動作、方法およびシステムの詳細において、当業者に明らかなさまざまな修正、変更、変形を、本発明の精神および範囲の中で行ってもよい。
Claims (18)
- データを符号化変調するためのシーケンスを設計する数的方法を用いる方法であって、
多入力多出力信号の入力を決定するステップと、
1つ以上の所定の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得するステップと、
上記最も近いタイトフレームから1つ以上の構造化ベクトルを取得するステップと、
巡回行列の空間に上記1つ以上の構造化ベクトルを投影するステップと、
上記シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群を出力するステップと、
設計されたシーケンスを用いてデータを符号化変調するステップとを含む方法。 - 上記データはチャネル品質情報を含む、請求項1に記載の方法。
- 上記データは肯定応答報告および否定応答報告を含む、請求項1に記載の方法。
- 符号化変調されたデータはセルにおいて直交している、請求項1に記載の方法。
- 設計されたシーケンスは、チャネル推定に用いられるシーケンスと同一である、請求項1に記載の方法。
- 符号分割多元接続(CDMA)実行をすることによってデータを符号化変調するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- シーケンスのセットは、1に近い値のピーク対平均電力比を有する、請求項1に記載の方法。
- シーケンスのセットは、基本シーケンスから再帰的に生成される、請求項7に記載の方法。
- 離散型フーリエ変換拡散直交周波数分割多重システムにおいて、符号化変調されたデータを送信するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 1つ以上の追加シーケンスとの相互相関の効果を低減するため、設計されたシーケンスをホッピングするするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 設計されたシーケンスは巡回シフト直交シーケンスを含む、請求項1に記載の方法。
- データを符号化変調するためのシーケンスを設計する数的方法を用いるように構成された装置であって、
プロセッサと、
プロセッサと電気的通信を行うメモリと、
メモリに記録された命令とを有し、該命令は、
多入力多出力信号の入力の決定と、
1つ以上の所定の構造化ベクトルの取得と、
最も近いタイトフレームからの1つ以上の構造化ベクトルの取得と、
巡回行列の空間への1つ以上の構造化ベクトルの投影と、
上記シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群の出力と、
設計されたシーケンスを用いたデータの符号化変調とを実行可能である、装置。 - プログラムであって、
多入力多出力信号の入力を決定し、
1つ以上の所定の構造化ベクトルに対して最も近いタイトフレームを取得し、
上記最も近いタイトフレームから1つ以上の構造化ベクトルを取得し、
巡回行列の空間に上記1つ以上の構造化ベクトルを投影し、
上記シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群を出力し、
設計されたシーケンスを用いてデータを符号化変調することを、コンピュータに実行させるプログラム。 - データを符号化変調するためのシーケンスを設計する数的方法を用いる実行可能な命令を含むコンピュータ読み取り可能な媒体であって、上記命令は、
多入力多出力信号の入力の決定と、
1つ以上の所定の構造化ベクトルの取得と、
最も近いタイトフレームからの1つ以上の構造化ベクトルの取得と、
巡回行列の空間への1つ以上の構造化ベクトルの投影と、
上記シーケンスの設計を示す行列の1つ以上の群の出力と、
設計されたシーケンスを用いたデータの符号化変調とを実行可能である、コンピュータ読み取り可能な媒体。 - データを送信する通信装置であって、
参照信号シーケンスとして基本シーケンスを出力する参照信号シーケンス出力部を有し、
1)初期シーケンスをシーケンスの第1セットとして設定し、第1セットをタイトフレームの一つに投影することによって、シーケンスの複数のサブセットを含むシーケンスの第2セットを取得するステップと、
2)第2セットの各サブセットを1つ以上の直交行列に投影することによってシーケンスの第3セットを取得するステップと、
3)巡回行列の1つに第3セットを投影することによってシーケンスの第4セットを取得するステップと、
4)第4セットを所望のピーク対平均電力比を有する行列の1つに投影することによってシーケンスの第5セットを取得するステップと、
5)第5セットを第1セットに設定することによって、ステップ1)〜4)を少なくとも1回は繰り返すステップと、
6)上記繰り返しが実行された後、第5セットを基本シーケンスとして出力するステップとを含む方法によって上記基本シーケンスは生成され、
上記参照信号シーケンスを用いてデータを変調するプロセッサと、
上記変調されたデータを送信する送信機とをさらに有する、通信装置。 - データを送信する通信装置であって、
基本シーケンスの巡回シフトによって決定される参照信号シーケンスを出力する参照信号シーケンス出力部を有し、
1)初期シーケンスをシーケンスの第1セットとして設定し、第1セットをタイトフレームの一つに投影することによって、シーケンスの複数のサブセットを含むシーケンスの第2セットを取得するステップと、
2)第2セットの各サブセットを1つ以上の直交行列に投影することによってシーケンスの第3セットを取得するステップと、
3)巡回行列の1つに第3セットを投影することによってシーケンスの第4セットを取得するステップと、
4)第4セットを所望のピーク対平均電力比を有する行列の1つに投影することによってシーケンスの第5セットを取得するステップと、
5)第5セットを第1セットに設定することによって、ステップ1)〜4)を少なくとも1回は繰り返すステップと、
6)上記繰り返しが実行された後、第5セットを基本シーケンスとして出力するステップとを含む方法によって上記基本シーケンスは生成され、
上記参照信号シーケンスを用いてデータを変調するプロセッサと、
上記変調されたデータを送信する送信機とをさらに有する通信装置。 - 上記データは、チャネル品質情報、肯定応答報告、および否定応答報告のうち少なくとも1つを有している、請求項15または16に記載の通信装置。
- 基地局を有する通信システムに含まれるユーザ装置であって、請求項15、16、または17に記載の通信装置を有するユーザ装置。
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