JP2013521741A - 選択されたマッピングでアシストされたパイロットトーンのためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
通信チャネルの同じ通信サブキャリアにおけるデータ値およびパイロットトーンを通信するための方法が提供される。第1のデータ値に対応する第1の基準位相が選択される(810)。第1の基準位相を有するパイロットトーンが生成される(1414)。生成されたパイロットトーン(812)が送信される(1418)。送信されたパイロットトーンが受信される(1426)。受信されたパイロットトーンの位相が決定される(814)。受信されたパイロットトーンの位相から、第2のデータ値が決定される(816)。第2のデータ値(802)は、電子記憶媒体に記憶される。
Description
発明の分野
本発明は、概して、ワイヤレス通信に関する。
本発明は、概して、ワイヤレス通信に関する。
背景
直交周波数分割多重化(orthogonal frequency division multiplexing:OFDM)のようなマルチキャリア変調技術が、超高速ワイヤレス通信において幅広く用いられている。広域フェーディングチャネルを狭域チャネルに分割することによって、OFDMは、マルチパスフェーディングのような有害な送信影響を緩和することができる。しかしながら、時間領域OFDMにおいては、信号は、しばしばピーク対平均比率(peak-to-average ratio:PAR)によって特徴付けられる大きな包絡線変動に悩まされる。
直交周波数分割多重化(orthogonal frequency division multiplexing:OFDM)のようなマルチキャリア変調技術が、超高速ワイヤレス通信において幅広く用いられている。広域フェーディングチャネルを狭域チャネルに分割することによって、OFDMは、マルチパスフェーディングのような有害な送信影響を緩和することができる。しかしながら、時間領域OFDMにおいては、信号は、しばしばピーク対平均比率(peak-to-average ratio:PAR)によって特徴付けられる大きな包絡線変動に悩まされる。
これらの変動は、異なる周波数チャネルにおいて送信された波形シンボルの相殺および累積の結果である。すべての波形シンボルの位相が揃う場合、組み合わされた波形において大きなピークが生成される。大きなピークは、波形の送信および受信を困難にする。なぜなら、トランジスタの動作電圧の範囲が限定されているからである。受信波形の振幅が、トランジスタの動作電圧より大きい場合には、波形の頂点が切り取られてしまう。高PAR信号がクリッピングされることを防止するために、送信増幅器は、非常に低い電力効率で動作しなくてはならない。各チャネル周波数における個々のシンボルは、より小さい振幅で送信される。しかしながら、これは、より低いS/N比をもたらす。各周波数における、より小さい個々のピークは、ノイズとの区別がより困難になり、反射がチャネル上に発生し、受信アンテナによって受信されたシンボルを損なうかもしれない。
本発明は、上記の1つまたはより多くの問題に対処し得る。
本発明は、上記の1つまたはより多くの問題に対処し得る。
概要
通信チャネルの同じ通信サブキャリア内のデータ値およびパイロットトーンを通信するための方法が提供される。第1のデータ値に対応する第1の基準位相が選択される。第1の基準位相を有するパイロットトーンが生成される。生成されたパイロットトーンが送信される。送信されたパイロットトーンが受信される。受信されたパイロットトーンの位相が決定される。受信されたパイロットトーンの位相から第2のデータ値が決定される。第2のデータ値が電子記憶媒体に記憶される。
通信チャネルの同じ通信サブキャリア内のデータ値およびパイロットトーンを通信するための方法が提供される。第1のデータ値に対応する第1の基準位相が選択される。第1の基準位相を有するパイロットトーンが生成される。生成されたパイロットトーンが送信される。送信されたパイロットトーンが受信される。受信されたパイロットトーンの位相が決定される。受信されたパイロットトーンの位相から第2のデータ値が決定される。第2のデータ値が電子記憶媒体に記憶される。
他の実施形態においては、第1のデータ値に対応する第1の基準位相が、第1のデータ値に対応する位相をテーブルから抽出することによって選択される。テーブルは、基準位相の組に対するデータ値の組をマッピングする。
他の実施形態においては、基準位相の組から第2の基準位相を選択することによって、受信されたパイロットトーンの位相から第2のデータ値が選択される。受信されたパイロットトーンの位相に最も近い基準位相が選択される。第2のデータ値が、第2の基準位相に対応するテーブルから抽出される。
他の実施形態においては、チャネル状態情報が、受信されたパイロットトーンから決定される。チャネル状態情報は、電子記憶媒体に記憶される。
他の実施形態においては、受信されたパイロットトーンからチャネル状態情報を決定するステップは、第2の基準位相と受信されたパイロットトーンの位相との間の差を決定するステップを含む。
他の実施形態においては、受信されたパイロットトーンからチャネル状態情報を決定するステップは、生成されたパイロットトーンの振幅と、受信されたパイロットトーンの振幅との間の差を決定するステップを含む。
他の実施形態においては、パイロットトーンの基準位相は、第1の位相および第2の位相で構成される位相値の組に制限される。第1の位相および第2の位相は、180°離れている。
他の実施形態においては、受信されたパイロットトーンの位相を決定するステップは、受信されたパイロットトーンの実数成分の符号を決定するステップを含む。符号が正であることに応答して、第1の位相が選択される。符号が負であることに応答して、第2の位相が選択される。
他の実施形態においては、第1のデータ値に対応する第1の基準位相を選択するステップは、基準位相の組から第1の基準を選択するとともに、その組における位相値の数を通信するステップを含む。第2の位相値の組は、通信された位相値の数から計算される。
他の実施形態においては、パイロットトーンの基準位相は、異なる位相の組に制限される。その組における異なる位相の数を有する第3のデータ値が送受信される。基準位相の組は、第3のデータ値から生成される。
他の実施形態においては、通信チャネルは、同期位相を確立するように学習される。受信されたパイロットトーンの位相と第2の基準位相との間の差が決定される。その差が選択されたしきい値よりも大きいことに応答して、学習するステップおよび送信するステップが繰り返される。
他の実施形態においては、パイロットトーンがアシストされた、データ信号の変調のための通信用送信器が提供される。通信用送信器は、マッピングブロックと、マッピングブロックに結合されたパイロットトーンエンコーディングブロックと、マッピングブロックおよびパイロットトーンエンコーディングブロックに結合された送信ブロックとを含む。マッピングブロックは、マッピングインデックステーブルに示された2つまたはより多くのサブキャリアマッピングスキームを用いて、データ信号を複数の表現に変調するように構成される。マッピングブロックは、期間にわたってしきい値よりも低いピーク対平均電力比率を有する複数の表現のうちの1つを選択する。パイロットトーンエンコーデシングブロックは、マッピングインデックステーブルからの1つの表現のマッピングスキームの二値表現に対応する、1つまたはより多くの基準位相を選択する。パイロットトーンエンコーディングブロックは、1つまたはより多くの基準位相の各々についてのパイロットトーンシンボルを生成する。パイロットトーンシンボルは、基準位相と等しい位相を有する。送信ブロックは、2つまたはより多くのサブキャリアについての、1つの表現およびパイロットトーンを送信する。
他の実施形態においては、マッピングブロックは、さらに、データ信号を複数のOFDM表現に変調するように構成される。
他の実施形態においては、基準位相は、N個の位相で構成される組に制限される。
他の実施形態においては、パイロットトーンエンコーディングブロックは、マッピングスキームの二値表現を、log2Nのサイズのビットグループに分割するとともに、各ビットグループに対応する基準位相を選択する。
他の実施形態においては、パイロットトーンエンコーディングブロックは、マッピングスキームの二値表現を、log2Nのサイズのビットグループに分割するとともに、各ビットグループに対応する基準位相を選択する。
他の実施形態においては、送信ブロックは、2つまたはより多くのサブキャリアにわたって、数Nを通信する。
他の実施形態においては、パイロットトーンがアシストされた、データ信号の変調のための通信用受信器が提供される。通信用受信器は、信号受信器と、信号受信器に結合されたパイロットトーンデコーディングブロックと、信号受信器およびパイロットトーンデコーディングブロックに結合されたデマッピングブロックとを含む。信号受信器は、複数のサブキャリア上の、1つまたはより多くの信号表現および1つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルを受信するように構成される。パイロットトーンデコーディングブロックは、1つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々の位相を決定する。パイロットトーンデコーディングブロックは、変調されたパイロットトーンシンボルの位相からデータ値を決定する。信号表現の各々について、パイロットトーンエンコーディングブロックは、1つまたはより多くのデータ値のうちの1つまたはより多くのものから、1つまたはより多くの信号表現のマッピングに対応するマッピングスキームを決定する。デマッピングブロックは、対応するマッピングスキームを用いて各信号表現を復調して、データ信号を生成する。
他の実施形態においては、1つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々の位相は、第1の位相および第2の位相で構成される値の組に制限される。
パイロットトーンデコーディングブロックは、変調されたパイロットトーンシンボルの各々の実数成分を判定することによって、1つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々についての位相を決定することができる。正の符号を有する実数成分の符号に応答して、パイロットトーンデコーディングブロックは、第1の位相を選択する。負の符号を有する実数成分の符号に応答して、パイロットトーンデコーディングブロックは、第2の位相を選択する。
他の実施形態においては、パイロットトーンデコーディングブロックは、1つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々の位相を基準位相の組と比較することによって、各変調されたパイロットトーンシンボルの位相からデータ値を決定する。修正位相は、1つまたはより多くの変調されたパイロットトーンシンボルの各々についての基準位相の組から選択される。修正位相は、変調されたパイロットトーンの位相に最も近い値を有する基準位相に等しい。パイロットトーンデコーディングブロックは、基準テーブルから各修正位相についてのデータ値を抽出する。
他の実施形態においては、基準位相の組は、4つの基準位相を包含する。
さまざまな他の実施形態が、以下の詳細な説明および特許請求の範囲に記載されていることが理解されるであろう。
さまざまな他の実施形態が、以下の詳細な説明および特許請求の範囲に記載されていることが理解されるであろう。
本発明のさまざまな局面および利点が、以下の詳細な説明の検討および図面の参照によって明らかになるであろう。
詳細な説明
送信信号の高いピーク対平均電力比率(PAPR)は、直交周波数分割多重化(OFDM)または離散マルチトーン(discrete multi-tone:DMT)のようなマルチキャリア通信アプローチの主要な欠点である。マルチキャリア信号のPAPRを低減するための複数の方法が調査された。そのような方法の1つである選択マッピング(selected mapping:SLM)は、拡散逆離散フーリェ変換(IDFT)の形式の、単純な演算のみを必要とする。しかしながら、データの選択マッピングは、送信器が、送信波形を構築するために採用される拡散符号についての情報を、シンボル−シンボル基準で、受信器に搬送しなくてはならないので、低減されたチャネル容量をもたらす。いくつかの記載された実施形態は、データ速度損失を招かない、受信器への拡散符号情報を搬送するための方法および回路を提供する。
送信信号の高いピーク対平均電力比率(PAPR)は、直交周波数分割多重化(OFDM)または離散マルチトーン(discrete multi-tone:DMT)のようなマルチキャリア通信アプローチの主要な欠点である。マルチキャリア信号のPAPRを低減するための複数の方法が調査された。そのような方法の1つである選択マッピング(selected mapping:SLM)は、拡散逆離散フーリェ変換(IDFT)の形式の、単純な演算のみを必要とする。しかしながら、データの選択マッピングは、送信器が、送信波形を構築するために採用される拡散符号についての情報を、シンボル−シンボル基準で、受信器に搬送しなくてはならないので、低減されたチャネル容量をもたらす。いくつかの記載された実施形態は、データ速度損失を招かない、受信器への拡散符号情報を搬送するための方法および回路を提供する。
図1は、選択マッピング回路のブロック図を示す。選択マッピングにおいては、送信器の選択マッピング回路120は、送信すべきデータブロック110の候補シンボル表現の組を生成する。候補シンボル表現の組は、選択マッピング1〜Nのブロック122として示される。各データブロックは、U個の異なる位相シーケンスで乗算され、U個の修正データブロックをもたらす。最低のピーク対平均電力比率を有するシンボル表現130が、PAPR解析および選択ブロック126によって、通信のために選択される。SLMに関するPAPR低減量は、位相シーケンスの数および位相シーケンスの設計に依存する。修正データブロックの復調を可能とするために、選択位相シーケンスについての情報が、拡散符号132として受信器に送信される。本明細書で用いられているように、選択位相シーケンスは、マッピングスキームとも称され、拡散符号または非拡散(de-spreading)符号、およびこれらの用語は、本明細書では相互変換可能に用いられる。受信器において、逆演算が実行されて、もとのデータブロックが復元される。
複数の送信候補の生成および良好な候補を決定するために採用される選択処理は、(高い演算複雑性を有するものの)相対的に単純であるが、このアプローチの主な欠点は、信号の復調が必要とされる逆拡散情報を、受信器へ通信するという要件である。送信された逆拡散情報は、拡散符号のテーブルにおけるインデックスであり得る。たとえば、U位相シーケンスを有するSLMを実行するために、各データブロックに対して、log2(U)個のサイド情報ビットが必要とされる。現在の方法では、この情報を搬送するために、OFDMシンボル内にサブキャリアの組を割り当てて、それによって低減されたチャネルデータ容量が得られる。
パイロットシンボルは、通信システムにおいて通信媒体の特性または状態を決定するために、典型的に用いられる。本明細書において用いられるように、パイロットシンボルは、パイロット信号またはパイロットトーンとも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。波形の送信の間、送信媒体上に存在する反射および干渉は、波形の位相シフトまたは振幅の低減をもたらし得る。受信されたデータ波形を効果的に同期させかつ処理するために、受信器によって、チャネル状態が周期的に決定される。チャネル状態は、位相シフト、周波数シフト、振幅シフト、電力対ノイズ比率などを含み得る。チャネル状態は、チャネル状態情報とも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。
図2は、送信パイロットシンボルの送信前202および送信後204を示す図である。送信パイロットシンボル202は、振幅r1と設定位相を有する。受信されたパイロットシンボルは、非理想的なチャネル状態のために、修正された振幅r2を有するとともに、位相φだけシフトされる。パイロットシンボルは、あらかじめ送信器および受信器に知らされている。チャネルを追跡するための処理または受信された波形におけるキャリアおよび位相オフセットを見積もるための処理の一部として、受信器は、受信波形からパイロットシンボルを抽出し、そして受信されたパイロットシンボルを既知のパイロットシンボルと比較して、チャネル状態によってどのように波形が修正されたかを決定する。
チャネル状態は、所与の周波数スペクトルの範囲内で変化する。いくつかのパイロットトーンは、一般的に、隣接周波数帯域のチャネル状態を決定するために、異なる周波数で送信される。図3は、周波数帯域幅において、異なるチャネルに向けられるいくつかのパイロットトーン302を示す。
記載されたいくつかの実施形態は、システムによって送信されたパイロットシンボルに逆拡散情報をエンコーディングすることによって逆拡散情報を通信し、それによってパイロット信号がチャネルトラッキングにおける従来通りの役割を果たすだけでなく、SLM逆拡散符号のエンコーディングも搬送するようにする。パイロットシンボルは常に送信されているので、追加のチャネル容量は必要とされない。
一実施形態においては、パイロットシンボルは、送信器および受信器に対して既知であるパイロットシンボルの組に制限される。本明細書において用いられるように、異なるパイロットシンボルの組は、コンサルテーションとも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。送信される特定のパイロットシンボルは、サイドチャネル情報をエンコードするように選択される。たとえば、2つのパイロットシンボルを含む組にパイロットシンボルが制限される場合、一方のパイロット信号がバイナリ値「0」を示すために用いられ、他方がバイナリ値「1」を示すために用いられ得る。
コンステレーションにおける異なるパイロットシンボルの位相は、全サイクルの位相領域(たとえば、0から2π)において、等しい間隔があけられる。選択されたパイロットシンボルの位相シフトがチャネル状態によって生じ得るが、送信されたパイロットシンボルは、コンステレーション内のすべてのパイロットシンボルを用いた最近傍解析を実行することによって、受信器によって決定される。本明細書において用いられるように、コンステレーション内の既知のパイロットシンボルは、基準位相または基準パイロットシンボルとも称され、このような用語は明細書中で相互変換可能に用いられる。受信器は、受信信号の位相を既知のパイロット信号の位相と比較して、各可能性のあるパイロットシンボルについての位相差を決定する。受信シンボルの位相に最も近く一致する位相を有する基準パイロットシンボルが、予測パイロットシンボルとして選択される。
予測パイロットシンボルに対応する逆拡散情報は、ルックアップテーブルまたは代替的な計算から決定することができる。予測パイロットシンボルと受信シンボルとの間の差は、従来のパイロットシンボルと同じ態様でチャネル状態情報を決定するために用いられる。
図4は、マッピングコードをデコーディングするとともに変調されたパイロットシンボルからチャネル状態情報を抽出するための処理のフローチャートを示す。受信パイロットシンボル402の位相が、ステップ404にて決定される。ステップ406にて、決定された位相が基準パイロットシンボル408の位相と比較されて、受信パイロットシンボル402の位相に最も近い位相を有する基準パイロットシンボルが決定される。最も近い位相を有する基準パイロットシンボルが、予測パイロットシンボル410である。
ステップ412にて、選択されたマッピング逆拡散符号414が、予測パイロットシンボル410およびマップ408から決定される。マップ408は、パイロットシンボルの位相および関連するマッピング逆拡散符号を包含する。ステップ416にて、上述したように、受信シンボル402と予測パイロットシンボル410との差から、チャネル状態418が決定される。
パイロットシンボルのコンステレーションは、任意の数のパイロットシンボルを含み得る。コンステレーション内の各シンボルは、全サイクル(0から2π)の位相領域内の位相範囲(φ)に対応する。図5は、さまざまな実施形態に従って用いられ得る二位相偏移変調(BPSK)コンステレーションマップのグラフを示す。このコンステレーションシステムにおいては、位相範囲は、2つのコンステレーション値(i=0,1)に対応する2つの領域に分割される。受信パイロットシンボル502は、位相φ(504)だけシフトされる。この例においては、各パイロットシンボルに対応する位相範囲は、領域境界506によって分離される。受信パイロットシンボルの所与の位相について、位相φに対応するデータ値iは以下の式によって与えられる。
図6は、さまざまな実施形態に従って用いられ得る直交位相偏移変調(QPSK)コンステレーションマップのグラフを示す。このコンステレーションシステムにおいては、位相領域は、4つのデータ値i=00(620),01(622),10(624),11(626)に対応する4つの範囲に分割される。受信パイロットシンボルの所与の位相について、データ値iは以下の式によって与えられる。
図5および図6に示された位相範囲の方向は任意的であることが理解される。位相範囲は、送信器および受信器に対して既知である、コンステレーション内の任意の方向に回転されてもよい。このアプローチは、任意の数のサブキャリアを利用する多くの変調技術に適用可能である。
上述のように、任意の数の基準位相が使用されてもよい。コンステレーション内に含まれる基準位相の数は、データ容量とチャネル状態に対する回復力(resilience)とのトレードオフである。多くの数の基準位相が用いられる場合、より多くのパイロットシンボルが、より多くの逆拡散符号を表わすために実行され得る。しかしながら、位相領域がより多くの位相範囲に分割されるので、チャネル状態がパイロット信号の位相を1つの位相範囲から他の位相範囲へシフトさせてしまう危険が増加する。受信パイロットシンボルが位相範囲の終端に近い位相を有する場合、受信器は、適切な予測値を保証できないかもしれない。いくつかの実施形態においては、iが有効なデータ値に対応しない保護帯域が、コンステレーション内の各位相範囲間に配置される。
図7は、2つの基準位相についての位相範囲間に配置された保護帯域を有するBPSKコンステレーションマップを示す。この例においては、コンステレーション値i=1は、第1の位相範囲710に対応し、コンステレーション値i=0は、第2の位相範囲712に対応する。保護帯域730は、有効なコンステレーション値に対応しない位相範囲である。実行例に応じて、受信パイロットシンボルが、保護帯域のうちの1つの範囲内の位相を有する場合、受信器は、データブロックおよび対応するパイロットシンボルを再送信するように要求し得る。
可能性のあるパイロットシンボルの数より大きい拡散符号値を表わすために、複数のパイロットシンボルが送信され得る。たとえば、BPSKコンステレーションマップが用いられる場合、1つのパイロットシンボルが、拡散シーケンスにおける各2進数を表わすために用いられ得る。
図8は、SLMデータブロックを表わすために、複数のパイロットシンボルを用いてエンコーディングおよびデコーディングするための処理のフローチャートを示す。ステップ806にて、選択されたマッピングデータブロック802が、送信器804によって、各々が単一のパイロットシンボルによって表わされ得るビットグループに細分化される。異なるパイロットシンボルが用いられる場合、各パイロットシンボルは、log2(X)個の異なる逆拡散符号値を表わすことができる。異なるパイロットシンボルの数が2の累乗に等しい場合、2進数の逆拡散符号値は、log2(X)のサイズのビットシーケンスに容易に細分化可能である。
ステップ810にて、パイロットシンボルが、各ビットグループについてのSLMデータ値に対するパイロットシンボルのマップ820から決定され、ビットグループに対応する多くのパイロットシンボル812を生成する。パイロットシンボル812は、受信器822に送信される。受信器は、ステップ814にて、各受信パイロットシンボル812の位相を決定する。ステップ816において、各パイロットシンボルについて、予測パイロットシンボルが決定されるとともに、予測パイロットシンボルに対応するSLMデータビットがマップ820から抽出される。図4において説明したように、受信パイロットシンボルの位相をマップ820内に列挙された基準パイロットシンボルの位相と比較することによって、予測パイロットシンボルが決定される。最も近い位相を有する基準パイロットシンボルが、予測パイロットシンボルとして選択される。決定されたデータビットグループを追加することによって、選択されたマッピングデータブロック802が構築される。
図9は、さまざまな実施形態に従って用いられ得る、3つの異なる位相コンステレーションの例を示す。コンステレーション902は、異なる位相、およびBPSKコンステレーションマップにおいて用いられ得る対応するデータ値を示す。コンステレーション910は、異なる位相、およびQPSKコンステレーションマップにおいて用いられ得る対応するデータ値を示す。コンステレーション920は、異なる位相、および第3次コンステレーションマップにおいて用いられ得る対応するデータ値(たとえば、23=8個の可能値)を示す。
図10,図11,図12は、図9において示される個別のコンステレーション902,910,920の各々を用いた、SLMデータブロック値「101101」の例示的表現を示す。
図10における表現は、各パイロットシンボルを表わすために、2つの可能性のある位相のうちの1つを用いる。データブロックの各ビットは、1つのパイロットシンボルを用いて表現することができる。したがって、データブロック「101101」を表わすために、6つのパイロットトーンが必要とされる。位相および対応するデータ値のマップが表1に示される。
表1は、図9の基準コンステレーション902に対応する。各データブロックについて適切な位相を用いてパイロットシンボルを細分化することによって、図10に示される6つのパイロットシンボルエンコーディングが生成される。
図11は、各パイロットシンボルを表わすために図9の基準QPSKコンステレーションマップ910に示される位相を用いる、データブロック「101101」のパイロットシンボルエンコーディングを示す。位相および対応するデータ値のマップが表2に示される。
各パイロットシンボルを表わすために、4つの可能性のある位相のうちの1つが用いられる。したがって、各パイロットシンボルは、データブロックの2ビット(log2(4)=2)を表わし得る。データブロック「101101」は、ビットグループ「10」,「11」,「01」に細分化されるとともに、各ビットグループに対応する位相を有するパイロットシンボルが選択されて、図11に示される3つのパイロットシンボルエンコーディングが生成される。
図12は、各パイロットシンボルを表わすために図9の第3次コンステレーションマップ920に示される位相を用いる、データブロック「101101」のパイロットシンボルエンコーディングを示す。位相および対応するデータ値のマッピングテーブルが表3に示される。
各パイロットシンボルを表わすために、8つの可能性のある位相のうちの1つが用いられる。したがって、各パイロットシンボルは、データブロックの3ビット(log2(8)=3)を表わし得る。データブロック「101101」は、ビットグループ「101」および「101」に細分化され、各ビットグループに対応する位相を有するパイロットシンボルが選択されて図12に示される2つのパイロットシンボルエンコーディングを生成する。
ビットグループを表わすためにコンステレーションマッピングの任意の順番が用いられてもよく、特定の通信システムによって要求されるようなSLMデータブロックを表わすために任意の数のパイロットシンボルが用いられてもよい。理想的な配列は、チャネル状態、利用可能なチャネル容量、実行ハードウェア、選択マッピングアーキテクチャなどに依存し得る。当業者は、説明された方法および回路が、差動位相偏移変調(differential phase-shift keying:DPSK)およびオフセットQPSK(OQPSK)のような他の位相偏移変調(phase shift keying:PSK)にも適用可能であることを理解するであろう。
実施形態は、送信器および受信器に既知な基準パイロットシンボルの予め定められた組の観点で主に説明されたが、本発明はそれに限定されない。パイロットシンボルの組は、通信セッションの初期化において取り決められ、かつ送信される。一実施形態においては、パイロットシンボルコンステレーションは、その組におけるパイロットシンボルの数を含むデータ値から、受信器によって構築され得る。
図13は、送信器または受信器によって実行され得るパイロットシンボルコンステレーションを構築するための処理のフローチャートを示す。これにより、異なるパイロットシンボルの数1302が、送信器によって選択され、または受信器によって受信される。ステップ1304にて、全周期(2π)の位相領域がパイロットシンボル1302の数で分割されて、パイロットシンボル間の位相間隔(2π/N)が決定される。ステップ1306にて、位相0または他の選択位相から開始して、(2π/N)ラジアン毎の位相領域に基準位相が配置される。ステップ1308にて、各基準位相にSLMデータ値が割り当てられて、パイロットシンボルコンステレーション1310が生成される。
図14は、パイロットトーンエンコーディングが実行される例示的なワイヤレス通信システムのブロック図を示す。送信器1410は、SLMマッピングブロック1412およびパイロットシンボル生成器1414を含む。SLMマッピングブロック1412は、データブロック1402を多くの位相シーケンスと乗算し、データブロックのさまざまな候補表現を生成する。SLMマッピングデータ1412は、最低のPAPRを有する表現を選択し、対応する逆拡散情報をパイロットシンボル生成器1414に送信する。パイロットシンボル生成器1414は、上述のように、逆拡散情報を1つまたはより多くのパイロットシンボルにエンコーディングする。エンコーディングされたSLMデータ、およびパイロットシンボルが、増幅器1416およびアンテナ1418を介して受信器へ送信される。
受信器1420は、SLMデコーダ1422と、パイロットシンボルデコーダとを含む。送信信号が、アンテナ1426によって受信される。パイロットシンボルデコーダ1422は、上述のように、受信パイロットシンボルから送信されたパイロットシンボルを決定するとともに、逆拡散情報を構築する。SLMデマッピングブロック1422は、逆拡散情報を用いて、エンコーディングされたSLMデータを受信しかつ復調するとともに、復調されたデータブロック1402を出力する。
図15は、パイロットシンボル変調およびデコーディングを実行するように構成され得る、例示的なプログラマブルロジック集積回路のブロック図である。この特定の例は、多くの数の異なるプログラマブルタイルを含むFPGAロジックアーキテクチャ(300)を示す。プログラマブルタイルは、マルチギガビット送受信器(MGT301)、コンフィギュラブルロジックブロック(CLB320)、ランダムアクセスメモリブロック(BRAM303)、入出力ブロック(IOB304)、設定およびクロッキングロジック(設定/クロック305)、デジタル信号処理ブロック(DSP306)、専用入出力ブロック(I/O307)、たとえばクロックポート、および、デジタルクロックマネージャ、アナログ−デジタル変換器、システム監視ロジックなどのような他のプログラマブルロジック308を含む。いくつかのFPGAは、内蔵プロセッサブロック(PROC310)、および内部および外部の再構築ポート(図示せず)も含む。
いくつかのFPGAにおいては、各プログラマブルタイルは、各隣接タイルにおける対応する相互接続要素におよび相互接続要素への標準化された接続を有する、プログラマブル相互接続要素(INT311)を含む。したがって、プログラマブル相互接続要素は一緒になって、図示されたFPGAについてのプログラマブル相互接続構造を実現する。プログラマブル相互接続構造INT311は、図15の上部に含まれる例によって示されるように、同じタイル内のプログラマブルロジック要素へおよびプログラマブルロジック要素からの接続も含む。
たとえば、CLB320は、ユーザロジックを実現するようにプログラムすることが可能なコンフィギュラブルロジック要素CLE312に加えて、単一のプログラマブル相互接続要素INT311を含み得る。BRAM303は、1つまたはより多くのプログラマブル相互接続要素に加えて、BRAMロジック要素(BRL313)を含み得る。典型的に、1つのタイル内に含まれる相互接続要素の数は、そのタイルの高さに依存する。図示された実施形態においては、BRAMタイルは、4つのCLBと同じ高さを有するが、他の数(たとえば、5)を用いることもできる。DSPタイル306は、適当な数のプログラマブル相互接続要素に加えて、DSPロジック要素(DSPL314)を含み得る。IOB304は、たとえば、1つのインスタンスのプログラマブル相互接続要素INT311に加えて、2つのインスタンスの入出力ロジック要素(IOL315)を含み得る。当業者には明らかなように、たとえば、I/Oロジック要素315に接続される実際のI/Oパッドは、さまざまな図示されたロジックブロックの上方の金属層を用いて製造され、典型的には、入出力ロジック要素315の領域は制限されない。
図示された実施形態においては、(図15においてハッチングで示される)ダイの中央付近のコラム状領域は、設定、クロックおよび他の制御ロジックのために用いられる。このコラムから伸延する水平領域309は、FPGAの幅にわたって、クロックおよび設定信号を分配するために用いられる。
図15に図示されるアーキテクチャを利用するいくつかのFPGAは、FPGAの大部分を占める通常のコラム状構造を分断する追加ロジックブロックを含む。追加ロジックブロックはプログラマブルロジックおよび/または専用ロジックであり得る。たとえば、図15に示されるプロセッサブロックPROC310は、CLBおよびBRAMのいくつかのコラムにわたる。
図15は、単に例示的なFPGAアーキテクチャを示すことを意図したものであることに注意すべきである。コラム内のロジックブロックの数、コラムの相対幅、コラムの数および順序、コラムに含まれるロジックブロックのタイプ、ロジックブロックの相対的なサイズ、ならびに、図15の上部に含まれる相互接続/ロジック実行例は、単なる例示である。たとえば、実際のFPGAにおいては、CLBが現れるところには、1つより多くのCLBの隣接コラムが典型的に含まれ、ユーザロジックの効果的な実行を容易にする。
図16は、本明細書において説明された処理が汎用プロセッサを用いて実行され得る、例示的な演算構成のブロック図である。1つまたはより多くのプロセッサおよびプログラムコードで構成されるメモリ配列を含むさまざまな代替的な演算構成が、処理およびデータ構造をホスティングするためおよび本明細書に記載された方法を実行するために適することが、当業者には理解されるであろう。プロセッサ読取可能形式でコーディングされた本発明の処理を含むコンピュータコードは、磁気または光学のディスクまたはテープ、電子記憶装置、あるいはネットワークを介したアプリケーションサービスのような、さまざまなコンピュータ読取可能記憶媒体または伝送チャネルを介して記憶されかつ提供され得る。
プロセッサ演算構成1600は、ホストバス1612に結合された、1つまたはより多くのプロセッサ1602と、クロック信号生成器1604と、メモリユニット1606と、記憶ユニット1608と、入出力制御ユニット1610とを含む。構成1600は、回路基板上の分離した要素で実現されてもよいし、集積回路内において内部的に実現されてもよい。集積回路内で内部的に実現される場合、プロセッサ演算構成は、別の言い方では、マイクロコントローラとして知られている。
演算構成のアーキテクチャは、当業者に認識され得るような実行要件に依存する。プロセッサ1602は、1つまたはより多くの汎用プロセッサ、あるいは、1つまたはより多くの汎用プロセッサと適当なコプロセッサとの組合せ、あるいは、1つまたはより多くの専用プロセッサ(たとえば、RISC,SISC、パイプラインなど)であり得る。
メモリ構成1606は、複数のレベルのキャッシュメモリ、およびメインメモリを典型的に含む。記憶構成1608は、磁気ディスク(図示せず)、フラッシュ、EPROM、または他の不揮発性データ記憶によって提供されるような、局部および/または遠隔の持続性記憶を含み得る。記憶ユニットは、読取可能、または読取/書込可能であり得る。さらに、メモリ1606および記憶装置1608は、単一の構成に結合されてもよい。
プロセッサ構成1602は、記憶構成1608および/またはメモリ構成1606内のソフトウェアを実行し、記憶構成1608および/またはメモリ構成1606からデータを読出すとともにデータを記憶し、入出力制御構成1610を通して外部装置と通信する。これらの機能は、クロック信号生成器1604によって同期される。演算構成のリソースは、オペレーティングシステム(図示せず)、またはハードウェア制御ユニット(図示せず)のいずれかによって管理され得る。
本発明がさまざまなマルチキャリア通信システムに適用可能であることが教示される。本発明の他の局面および実施形態は、明細書および本明細書において開示された発明の実行例の検討から、当業者には明らかであろう。明細書および図示された実施形態は、単なる例としてみなされ、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示されることが意図される。
Claims (15)
- 通信チャネルの同じ通信サブキャリアにおけるデータ値およびパイロットトーンを通信するための方法であって、
第1のデータ値に対応する第1の基準位相を選択するステップと、
前記第1の基準位相を有するパイロットトーンを生成するステップと、
前記生成されたパイロットトーンを送信するステップと、
前記送信されたパイロットトーンを受信するステップと、
前記受信されたパイロットトーンの位相を決定するステップと、
前記受信されたパイロットトーンの前記決定された位相から第2のデータ値を決定するステップと、
前記第2のデータ値を電子記憶媒体に記憶するステップとを備える、方法。 - 前記第1のデータ値に対応する第1の基準位相を選択するステップは、テーブルから前記第1のデータ値に対応する位相を抽出するステップを含み、
前記テーブルは、基準位相の組に対するデータ値の組をマッピングする、請求項1に記載の方法。 - 前記受信したパイロットトーンの位相から第2のデータ値を決定するステップは、
前記基準位相の組から、前記受信されたパイロットトーンの位相に最も近い第2の基準位相を決定するステップと、
前記テーブルから、前記第2の基準位相に対応する前記第2のデータ値を抽出するステップとを含む、請求項2に記載の方法。 - 前記受信されたパイロットトーンからチャネル状態情報を決定するステップと、
前記チャネル状態情報を電子記憶媒体に記憶するステップとをさらに備え、
前記受信されたパイロットトーンからチャネル状態情報を決定するステップは、前記生成されたパイロットトーンの振幅と、前記受信されたパイロットトーンの振幅との間の差を決定するステップを含む、請求項3に記載の方法。 - 前記パイロットトーンの基準位相は、第1の位相および第2の位相で構成される位相値の組に制限され、
前記第1の位相および前記第2の位相は180°離れている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記受信されたパイロットトーンの位相を決定するステップは、
前記受信されたパイロットトーンの実数成分を決定するステップと、
前記実数成分の符号を決定するステップと、
前記符号が正であることに応答して、前記第1の位相を選択するステップと、
前記符号が負であることに応答して、前記第2の位相を選択するステップとを含む、請求項5に記載の方法。 - 前記第1のデータ値に対応する第1の基準位相を選択するステップは、
基準位相の組から前記第1の基準位相を選択するステップと、
前記組における位相値の数を通信するステップと、
前記位相値の数から位相値の第2の組を計算するステップとを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記パイロットトーンの基準位相を異なる位相の組に制限するステップと、
前記組における異なる位相の数を有する第3のデータ値を送信するステップと、
前記第3のデータ値を受信するステップと、
前記第3のデータ値から前記基準位相の組を生成するステップとをさらに備える、請求項7に記載の方法。 - 同期位相を確立するために前記通信チャネルを学習するステップと、
前記受信されたパイロットトーンの位相と第2の基準位相との間の差を決定するステップと、
前記差が選択されたしきい値よりも大きいことに応答して、前記学習するステップおよび前記送信するステップを繰り返すステップをさらに備える、請求項3または4に記載の方法。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載されたような、前記選択するステップ、前記生成するステップ、および前記送信するステップを実行するように構成されかつ配列された通信用送信器。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載されたような、前記受信するステップ、前記位相を決定するステップ、および前記第2のデータ値を決定するステップを実行するように構成されかつ配列された通信用受信器。
- パイロットトーンがアシストされた、データ信号の変調のための通信用送信器であって、
マッピングブロックを備え、
前記マッピングブロックは、
マッピングインデックステーブル内に示された2つまたはより多くのサブキャリアマッピングスキームを用いて、データ信号を複数の表現に変調し、
期間にわたって、しきい値よりも低いピーク対平均電力比率を有する、前記複数の表現のうちの1つを選択するように構成され、
前記通信用送信器は、
前記マッピングブロックに結合されたパイロットエンコーディングブロックをさらに備え、
前記パイロットエンコーディングブロックは、
前記マッピングインデックステーブルからの前記一つの表現のマッピングスキームの二値表現に対応する1つまたはより多くの基準位相を選択し、
前記1つまたはより多くの基準位相の各々についてのパイロットトーンシンボルを生成するように構成され、
前記パイロットトーンシンボルは、前記基準位相と等しい位相を有し、
前記通信用送信器は、
前記マッピングブロックおよび前記パイロットトーンエンコーディングブロックに結合された送信ブロックをさらに備え、
前記送信ブロックは、2つまたはより多くのサブキャリア上の前記1つの表現および前記パイロットトーンシンボルを送信するように構成される、通信用送信器。 - パイロットトーンがアシストされた、データ信号の復調のための通信用受信器であって、
複数のサブキャリア上の、1つまたはより多くの信号表現、および、1つまたはより多くの変調パイロットトーンシンボルを受信するための信号受信器と、
前記信号受信器に結合されたパイロットトーンデコーディングブロックとを備え、
前記パイロットトーンデコーディングブロックは、
前記1つまたはより多くの変調パイロットトーンシンボルの各々の位相を決定し、
前記各変調パイロットトーンシンボルの位相からデータ値を決定し、
前記信号表現の各々について、前記1つまたはより多くのデータ値の1つまたはより多くのものからの前記1つまたはより多くの信号表現のマッピングに対応するマッピングスキームを決定するように構成され、
前記通信用受信器は、
前記信号受信器および前記パイロットトーンデコーディングブロックに結合されたデマッピングブロックをさらに備え、
前記デマッピングブロックは、前記対応するマッピングスキームを用いて各信号表現を復調してデータ信号を生成するように構成される、通信用受信器。 - 前記1つまたはより多くの変調パイロットトーンシンボルの各々の位相は、第1の位相および第2の位相で構成される値の組に制限され、
前記1つまたはより多くの変調パイロットトーンシンボルの各々について、前記パイロットデコーディングブロックは、
前記変調パイロットトーンシンボルの各々の実数成分を決定し、
前記実数成分の符号が正の符号を有することに応答して、前記位相が前記第1の位相であると結論付け、
前記実数成分の符号が負の符号を有することに応答して、前記位相が前記第2の位相であると結論付けることによって、位相を決定するように構成される、請求項13に記載の通信用受信器。 - 前記パイロットトーンデコーディングブロックは、以下のステップを実行することによって前記各変調パイロットトーンシンボルの位相からデータ値を決定するように構成され、
前記ステップは、
前記1つまたはより多くの変調パイロットトーンシンボルの各々の位相を基準位相の組と比較するステップと、
前記1つまたはより多くの変調パイロットトーンシンボルの各々について、前記基準位相の組から修正された位相を選択するステップとを含み、前記修正された位相は、前記変調パイロットトーンの位相に最も近い値を有し、
前記ステップは、
基準テーブルから各修正された位相についてのデータ値を抽出するステップをさらに含む、請求項13または14に記載の通信用受信器。
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