JP4076861B2 - ある方向にofdmをそして別の方向にdsssを使用する通信システム - Google Patents
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Description
OFDM及びCDMA技術を一体化するための方法及び装置について説明する。一実施形態では、加入者と通信するための方法は、直交周波数ドメイン多重化(OFDM)信号を加入者へ送信し、そして直接シーケンス拡散スペクトル(DSSS)信号を加入者から受信することを含む。
ワイヤレス通信を参照して少なくとも1つの実施形態を説明するが、本発明の教示は、有線型の通信、例えば、ケーブルモデムにも等しく適用できる(これに限定されない)。
図1Bは、サブキャリア101のような多数のサブキャリア及びクラスター102を示す。クラスター102のようなクラスターは、図1Bに示す少なくとも1つの物理的サブキャリアを含む論理的ユニットとして定義される。クラスターは、連続的又は個別のサブキャリアを含むことができる。クラスターとそのサブキャリアとの間のマッピングは、固定することもできるし、又は再構成することもできる。後者の場合には、ベースステーションは、クラスターが再定義されたときに加入者に通知する。一実施形態では、周波数スペクトルは、512個のサブキャリアを含み、各クラスターは、4つの連続するサブキャリアを含み、従って、128個のクラスターとなる。
一実施形態では、受信信号は、時間的に順次にサンプリングされ、サンプルはメモリに記憶される。所定数のサンプル(例えば、512個のサンプル)が受け取られると、シリアル/パラレルコネクタ506は、到来するOFDM信号(サンプルの形態の)を、この技術でよく知られたように、パラレル形態に変換する。シリアル/パラレルコンバータ506の出力は、この技術で良く知られたように高速フーリエ変換を適用する高速フーリエ変換器(FFT)505の入力により受け取られる。FFT505の出力は、多数の異なる経路の1つに送信される。即ち、FFT505のこれら出力は、1−nで示された多数の処理経路に接続される。
図5の処理ブロックがソフトウェアで実施される受信器のソフトウェア実施では、アンテナを使用して受信された信号がサンプリングされ、そしてサンプルがメモリに記憶されて、処理ブロックにより処理される。
図7の処理ブロックがソフトウェアで実施される受信器のソフトウェア実施では、アンテナを使用して受信された信号がサンプリングされ、そしてサンプルがメモリに記憶されて、処理ブロックにより処理されることに注意されたい。
アロケーター707は、多数の加入者に対してFFT704から周波数応答を受信し、そしてその受信した応答に基づいてサブキャリアを割り当てる。
図8は、1つの時間フレームにおけるCDMA信号のデータフォーマットの一実施形態を示す図である。図8を参照すれば、データ記号801及び803は、ここでミッドアンブル(midamble)802と称される任意のトレーニング記号の両側にある。好ましくはフレームの中央に挿入される任意のトレーニング記号(ミッドアンブル)は、CDMA信号をコヒレントに検出するためのチャンネル推定に使用できる。ミッドアンブルの拡散コードは、データ記号の拡散コードとは異なる。ミッドアンブルに対する長い拡散コード(例えば、2倍の長さ)は、受信器におけるチャンネル推定を改善し、ひいては、全性能を改善することができる。
一実施形態では、パイロットサブキャリアが、図10に示すように、OFDM記号に挿入され、従って、加入者ユニットは、キャリア周波数エラーを更に測定して修正することができる(周波数トラッキング)
図11は、ポイント対ポイント接続を示すが、システムは、CDMA送信器及び受信器と、OFDM送信器又は受信器或いはその両方とを有する他のユニット(例えば、加入者)を含んでもよい。同様に、他のユニットが通信システム内にあって、OFDM通信能力をもたずにCDMA送信器及びCDMA受信器を備えてもよい。一方、付加的なユニット(1つ又は複数)は、OFDM通信能力(OFDM送信器及び/又は受信器)を有するが、CDMA通信能力をもたなくてもよい。
図13は、加入者にクラスターを割り当てるプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。このプロセスは、ハードウェア(例えば、専用ロジック、回路等)、ソフトウェア(例えば、汎用コンピュータシステム又は専用マシンにおいて実行されるもののような)、或いはその両方の組合せで構成される処理ロジックによって実行される。
基本的な通信リンクが確立されると、各加入者は、専用トラフィックチャンネル(例えば、1つ以上の所定のアップリンクアクセスチャンネル)を使用して、ベースステーションへフィードバックを送信し続けることができる。
一実施形態では、異なる変調及びコードレートを使用して、異なるSINRのチャンネルを経て信頼性のある送信がサポートされる。又、多数のサブキャリアを経ての信号拡散を使用して、非常に低いSINRで信頼性を改善することもできる。
コード/変調テーブルの例を、以下のテーブル1に示す。
コード/変調レートは、初期のクラスター割り当て及びレート選択後に受信器において観察されるチャンネル状態に基づいて適応変化させることができる。
一実施形態では、各ベースステーションは、パイロット記号を同時に送信し、各パイロット記号は、図14A−Cに示すように全OFDM周波数帯域巾を占有する。図14A−Cを参照すれば、パイロット記号1401は、セルA、B及びCに対して全OFDM周波数帯域巾を横切るように各々示されている。一実施形態では、各パイロット記号は、128マイクロ秒の長さ又は巾を有すると共に、ガード時間を伴い、それらを合成すると、約152マイクロ秒となる。各パイロット周期の後に、所定数のデータ周期があり、それに続いて、別の組のパイロット記号がある。一実施形態では、各パイロットの後にデータを送信するのに使用されるデータ周期が4つあり、各データ周期は、152マイクロ秒である。
一実施形態では、加入者は、パイロット記号周期及びデータトラフィック周期の両方から得られる情報を使用して、セル内トラフィック負荷及びセル間干渉の両方の存在を分析する。加入者の目標は、加入者が使用を希望するクラスターに関する指示をベースステーションへ供給することである。理想的には、加入者による選択の結果は、チャンネル利得が高く、他のセルからの干渉が低く、そして利用性が高いクラスターである。加入者は、希望のクラスターをある順序でリストするか又はここに述べない仕方でリストした結果を含むフィードバック情報を供給する。
クラスター順序付け処理ブロック1503の出力は、クラスター要求処理ブロック1504に入力され、これは、クラスター及び変調/コードレートを要求する。これら選択の指示は、ベースステーションに送信される。一実施形態において、各クラスターのSINRがアクセスチャンネルを経てベースステーションへ報告される。この情報は、セル内トラフィック負荷が大きく及び/又は他のセルからの干渉が強力なクラスターを回避するようにクラスター選択に使用される。即ち、特定のクラスターに対して大きなセル内トラフィック負荷が既に存在する場合には、新たな加入者にそのクラスターの使用が割り当てられない。又、干渉が強力で、SINRが低レート送信しか許さないか又は信頼性のある送信を全く許さない場合にも、クラスターは割り当てられない。
HiSi+Ii+ni=yi
但し、Siは、サブキャリア(周波数帯域)iの信号を表わし、Iiは、サブキャリアiの干渉であり、niは、サブキャリアiに関連したノイズであり、そしてyiは、サブキャリアiの観察である。512個のサブキャリアの場合には、iは、0から511までである。Ii及びniは、分離されず、1つの量と考えられる。干渉/ノイズ及びチャンネル利得Hiは、未知である。パイロット周期中に、パイロット記号を表わす信号Si及び観察yiが分かり、従って、干渉もノイズもない場合のチャンネル利得Hiを決定することができる。Hi、Si及びyiは全て既知であるから、これが分かると、式に代入して、データ周期中の干渉/ノイズを決定することができる。
PP=PS+PI+PN、
但し、PPは、パイロット周期中の各クラスターに対応する測定電力であり、PDは、トラフィック周期中の測定電力であり、PSは、信号電力であり、PIは、干渉電力であり、そしてPNは、ノイズ電力である。
或いは又、上記差は、次のように、クラスターにおける各サブキャリアに対してパイロット周期中及びデータトラフィック周期中に観察されたサンプル間のエネルギー差に基づくものでもよい。
従って、加入者は、全サブキャリアに対する差を総計する。
β=f(SINR、PP/(PP−PD))
但し、fは、2つの入力の関数である。fの一例は、重み付けされた平均(例えば、等しい重み)である。或いは又、加入者は、そのSINRに基づいてクラスターを選択し、そして電力差PP−PDのみを使用して、同様のSINRをもつクラスターを区別する。その差は、スレッシュホールド(例えば、1dB)より小さくてもよい。
一実施形態では、ダウンリンクに対して、フィードバックは、選択されたクラスターのインデックス及びそれらのSINRの両方を含む。任意のクラスターフィードバックに対するフォーマットの一例を図17に示す。図17を参照すれば、加入者は、クラスターを指示するクラスターインデックス(ID)及びそれに関連したSINR値を与える。例えば、フィードバックにおいて、加入者は、クラスターID1(1701)及びクラスターに対するSINRであるSINR1(1702)と、クラスターID2(1703)及びクラスターに対するSINRであるSINR2(1704)と、クラスターID3(1705)及びクラスターに対するSINRであるSINR3(1706)、等々を与える。クラスターに対するSINRは、サブキャリアのSINRの平均を使用して形成される。従って、多数の任意のクラスターを候補として選択することができる。上述したように、選択されたクラスターは、プライオリティを指示するためにフィードバックにおいて順序付けすることもできる。一実施形態では、加入者は、クラスターのプライオリティリストを形成し、そしてプライオリティの低くなる順にSINR情報を返送することができる。
ベースステーションは、要求を発している加入者に希望のクラスターを指定する。一実施形態では、加入者に割り当てるためのクラスターの入手性は、クラスターにおける全トラフィック負荷に依存する。それ故、ベースステーションは、高いSINRだけでなく、低いトラフィック負荷でも、クラスターを選択する。
Claims (50)
- 少なくとも1つの加入者装置と通信するための方法であって、
直交周波数ドメイン多重化(OFDM)信号を上記少なくとも1つの加入者装置へ送信し、そして
OFDM信号に応答して、直接シーケンス拡散スペクトル(DSSS)信号を上記少なくとも1つの加入者装置から受信する、
という段階を備え、
上記送信する段階が、直交周波数ドメイン多重化(OFDM)送信器によって上記OFDM信号として送信されるべき信号を、複数の処理経路を使用して処理することを含み、上記複数の処理経路の各々が、順方向エラー修正(FEC)エンコーダと、該FECエンコーダの出力に接続されたインターリーバーと、該インターリーバーの出力に接続された変調器とを有し、上記送信する段階が、更に、上記複数の処理経路の各々の変調器から出力される信号に逆高速フーリエ変換(IFFT)を実行することを含み、上記OFDM送信器は、オープンループ電力制御のためにダウンリンク中に全帯域巾パイロットOFDM記号を送信する方法。 - 上記DSSS信号の受信は、多数のコード分割マルチアクセス(CDMA)信号を複数の加入者装置から受信することを含む請求項1に記載の方法。
- ベースステーションと通信するための方法であって、
直交周波数ドメイン多重化(OFDM)信号を上記ベースステーションから受信し、そして
OFDM信号に応答して、直接シーケンス拡散スペクトル(DSSS)信号を上記ベースステーションへ送信するという段階を備え、
上記受信する段階が、上記OFDM信号に対して高速フーリエ変換(FFT)を実行して、FFT出力信号を複数の処理経路に提供し、これら複数の処理経路の各々は、FFT出力に接続された復調器と、上記復調器の出力に接続されたデインターリーバーと、上記デインターリーバーの出力に接続された順方向エラー修正(FEC)デコーダとを有し、該FECデコーダの出力がユーザデータであり、OFDM送信器は、オープンループ電力制御のためにダウンリンク中に全帯域巾パイロットOFDM記号を送信する方法。 - 上記DSSS信号の送信は、多数のコード分割マルチアクセス(CDMA)信号を複数の加入者装置から送信することを含む請求項3に記載の方法。
- DSSS送信器と、
OFDM受信器であって、この受信器が、受信した直交周波数ドメイン多重化(OFDM)信号に対して高速フーリエ変換(FFT)を実行して、FFT出力信号を複数の処理経路に提供し、上記OFDM受信器が、複数の処理経路の各々に設けられた復調器を含み、該復調器は上記FFT出力信号に接続されており、上記OFDM受信器が、上記復調器の各々の出力に接続されたデインターリーバーを更に含み、上記OFDM受信器が、上記デインターリーバーの各々の出力に接続された順方向エラー修正(FEC)デコーダを更に含み、上記FECデコーダの出力がユーザデータである、上記OFDM受信器と、
これらのDSSS送信器及びOFDM受信器に接続された第1アンテナとを有する加入者装置と、
上記加入者装置に通信可能に接続されたベースステーションであって、DSSS受信器と、
OFDM送信器であって、この送信器が、送信されるべき信号を複数の処理経路を使用して処理することを含み、上記OFDM送信器が、上記複数の処理経路の各々に対して設けられた順方向エラー修正(FEC)エンコーダを含み、上記OFDM送信器が、上記FECエンコーダの各々の出力に接続されたインターリーバーを更に含み、上記OFDM送信器が、該インターリーバーの各々の出力に接続された変調器を更に含み、逆高速フーリエ変換(IFFT)が、上記複数の処理経路の各々の変調器から出力される信号に実行される、上記OFDM送信器と、
これらのDSSS受信器及びOFDM送信器に接続された第2アンテナとを有するベースステーションと、
を備え、
加入者装置のOFDM受信器はベースステーションのOFDM送信器からOFDM信号を受信し、加入者装置のDSSS送信器は、受信したOFDM信号に応答して、ベースステーションへDSSS信号を送信し、DSSS信号は、ベースステーションのDSSS受信器によって受信され、上記OFDM送信器は、オープンループ電力制御のためにダウンリンク中に全帯域巾パイロットOFDM記号を送信するシステム。 - 上記DSSS送信器及びOFDM受信器を上記第1アンテナに接続するための第1スイッチと、
上記DSSS受信器及びOFDM送信器を上記第2アンテナに接続するための第2スイッチと、
を更に備えた請求項5に記載のシステム。 - 上記DSSS送信器及びOFDM受信器を上記第1アンテナに接続するための第1周波数デュープレクサと、
上記DSSS受信器及びOFDM送信器を上記第2アンテナに接続するための第2周波数デュープレクサと、
を更に備えた請求項5に記載のシステム。 - 上記DSSS送信器及びDSSS受信器は、各々、CDMA送信器及びCDMA受信器を含む請求項5に記載のシステム。
- 上記DSSS送信器は、
ユーザデータを受信するように接続された順方向エラー修正(FEC)エンコーダと、
上記FECエンコーダの出力に接続されたインターリーバーと、
上記インターリーバーの出力に接続された変調器と、
上記変調器の出力に接続されたスプレッダーと、
を備えている請求項5に記載のシステム。 - 上記DSSS受信器は、複数の処理経路を備え、各処理経路は、
相関装置と、
上記相関装置の出力に接続され、第1及び第2の出力を有するチャンネル推定器と、
上記相関装置の出力及び上記チャンネル推定器の第1出力に接続されたRake受信器と、
上記Rake受信器の出力に接続されたデインターリーバーと、
上記デインターリーバーの出力に接続されたFECデコーダと、
上記チャンネル推定器の第2出力に接続されたFFTユニットと、
を有している請求項5に記載のシステム。 - 上記DSSS受信器は、更に、上記複数の処理経路のFFTユニットの出力に接続されたダウンリンクOFDM加入者装置アロケーターを備えている請求項10に記載のシステム。
- 上記ベースステーションは、更に、DSSS送信器を備え、そして上記加入者装置は、DSSS受信器を備えた請求項5に記載のシステム。
- 上記DSSS送信器は、CDMA送信器を含み、そして上記DSSS受信器は、CDMA受信器を含む請求項12に記載のシステム。
- 上記ベースステーションは、更に、
ビーコン信号を発生するためのビーコン発生器と、
上記ビーコン発生器に接続されて、ビーコン信号をOFDM信号と合成し、ベースステーションからの出力として送信信号を生成するためのスイッチと、
を備えた請求項5に記載のシステム。 - 上記ビーコン信号は、少なくとも1つの拡散スペクトル擬似ノイズ(PN)シーケンスを含む請求項14に記載のシステム。
- 上記ビーコン信号は、複数の拡散スペクトル擬似ノイズ(PN)シーケンスを含む請求項14に記載のシステム。
- 上記加入者装置は、時間同期のために上記複数の拡散スペクトル擬似ノイズ(PN)シーケンスの第1部分を使用する請求項16に記載のシステム。
- 上記PNシーケンスの第1部分は、1つのPNシーケンスより成る請求項17に記載のシステム。
- 上記加入者装置は、周波数トラッキングのために上記PNシーケンスの第1部分に続くPNシーケンスの第2部分を使用する請求項17に記載のシステム。
- 上記PNシーケンスの第2部分におけるPNシーケンスは、上記PNシーケンスの第1部分におけるPNシーケンスより短い請求項19に記載のシステム。
- 上記CDMA送信器は、アップリンク通信のためのものである請求項5に記載のシステム。
- 第1及び第2システムを備えた通信ネットワークであって、上記第1及び第2システムの各々は、
DSSS送信器と、
DSSS受信器と、
上記DSSS送信器及びDSSS受信器に接続されたアンテナと、
を含み、更に、
上記第1システムは、複数の順方向エラー修正(FEC)エンコーダ、複数のインターリーバー、アンテナと接続された複数の変調器からなるOFDM送信器を含み、該OFDM送信器は、送信されるべき信号を複数の処理経路を使用して処理し、上記複数の順方向エラー修正(FEC)エンコーダが、上記複数の処理経路に設置されており、上記複数のインターリーバーの各々が上記FECエンコーダの各出力と接続されており、上記複数の変調器の各々が上記インターリーバーの各出力と接続されており、逆高速フーリエ変換(IFFT)が、上記処理経路の各々の変調器から出力される信号に実行され、上記OFDM送信器は、オープンループ電力制御のためにダウンリンク中に全帯域巾パイロットOFDM記号を送信し、
そして上記第2システムは、複数の復調器、複数のデインターリーバー、アンテナに接続された複数の順方向エラー修正(FEC)デコーダからなるOFDM受信器を含み、該OFDM受信器が、受信した直交周波数ドメイン多重化(OFDM)信号に対して高速フーリエ変換(FFT)を実行して、FFT出力信号を複数の処理経路に提供し、上記複数の復調器が、複数の処理経路の各々に設けられ、かつ上記FET出力信号に接続されており、上記複数のデインターリーバーの各々が、上記デインターリーバーの各出力に接続されており、上記複数のFECデコーダの各々が、上記デインターリーバーの各出力に接続されており、上記FECデコーダの出力が、ユーザデータを含む通信ネットワーク。 - 上記DSSS送信器及びDSSS受信器は、各々、CDMA送信器及びCDMA受信器を含む請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記第1及び第2システム各々における上記DSSS送信器及びDSSS受信器は、CDMAトランシーバーとして一緒に実施され、そして上記OFDM送信器及びOFDM受信器は、各々、個別のOFDMトランシーバーに含まれる請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記OFDM送信器は、ダウンリンク送信に使用するためのものである請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記第2システムにおけるOFDM送信器及びCDMA送信器は、ダウンリンク多重化を使用して個別のダウンリンク送信を送信する請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記ダウンリンク多重化は、時分割デュープレクシングを含む請求項26に記載の通信ネットワーク。
- 上記ダウンリンク多重化は、周波数分割デュープレクシングを含む請求項26に記載の通信ネットワーク。
- 上記第1システムは、上記DSSS送信器、DSSS受信器及びOFDM送信器を上記アンテナに接続するスイッチを備えた請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記第1システムは、上記DSSS送信器、DSSS受信器及びOFDM送信器を上記アンテナに接続するデュープレクサを備えた請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記第2システムは、上記DSSS送信器、DSSS受信器及びOFDM受信器を上記アンテナに接続するスイッチを備えた請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記第2システムは、上記DSSS送信器、DSSS受信器及びOFDM受信器を上記アンテナに接続するデュープレクサを備えた請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記OFDM送信器は、上記第1システムと第2システムとの間でダウンリンク送信するためのものであり、そして上記第2システムのDSSS送信器は、上記第2システムから第1システムへのアップリンク送信のためのものであり、更に、上記第1及び第2システムは、周波数分割デュープレクシング(FDD)を使用して、ダウンリンク送信とアップリンク送信を整合させる請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記OFDM送信器は、上記第1システムと第2システムとの間でダウンリンク送信するためのものであり、そして上記第2システムのDSSS送信器は、上記第2システムから第1システムへのアップリンク送信のためのものであり、更に、上記第1及び第2システムは、時分割デュープレクシング(TDD)を使用して、ダウンリンク送信とアップリンク送信を整合させる請求項22に記載の通信ネットワーク。
- DSSS送信器及びOFDM受信器を有する第3システムを更に備えた請求項22に記載の通信ネットワーク。
- DSSSトランシーバーを有する第4システムを更に備えた請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記第1システムは、上記OFDM送信器に接続されたOFDMサブキャリアアロケーターを更に備え、このOFDMサブキャリアアロケーターは、上記第2システムの各々に関連した各サブキャリアの信号対雑音比(SNR)情報に基づいて上記第2システムへサブキャリアを適応式に割り当てる請求項22に記載の通信ネットワーク。
- 上記SNR情報は、上記第1及び第2システムによって測定されて、上記OFDMサブキャリアアロケーターへフィードバックされる請求項37に記載の通信ネットワーク。
- 上記SNR情報は、上記第1システムにおいて上記第2システム各々のアップリングDSSS信号を使用して直接測定される請求項37に記載の通信ネットワーク。
- 上記第1システムの上記DSSS受信器は、Rake受信器と、このRake受信器にチャンネル推定を与えるように接続されたチャンネル推定器とを備え、このチャンネル推定器は、適応チャンネル割り当てのために上記OFDMサブキャリアアロケーターにチャンネル推定を送信する請求項37に記載の通信ネットワーク。
- 上記チャンネル推定器は、トレーニングシーケンスを使用してチャンネル推定を発生する請求項40に記載の通信ネットワーク。
- 上記チャンネル推定器は、トレーニングシーケンスを伴わずにチャンネル推定を発生する請求項40に記載の通信ネットワーク。
- 上記第2システムは、更に、
ビーコン信号を発生するためのビーコン発生器と、
上記ビーコン発生器に接続されて、上記ビーコン信号をOFDM記号と合成し、上記第2システムからの出力として送信信号を生成するためのスイッチと、
を備えた請求項22に記載のシステム。 - 上記ビーコン信号は、少なくとも1つの拡散スペクトル擬似ノイズ(PN)シーケンスを含む請求項43に記載のシステム。
- 上記ビーコン信号は、複数の拡散スペクトル擬似ノイズ(PN)シーケンスを含む請求項43に記載のシステム。
- 上記加入者装置は、時間同期のために上記複数の拡散スペクトル擬似ノイズ(PN)シーケンスの第1部分を使用する請求項45に記載のシステム。
- 上記PNシーケンスの第1部分は、1つのPNシーケンスより成る請求項46に記載のシステム。
- 上記加入者装置は、周波数トラッキングのために上記PNシーケンスの第1部分に続くPNシーケンスの第2部分を使用する請求項46に記載のシステム。
- 上記PNシーケンスの第2部分におけるPNシーケンスは、上記PNシーケンスの第1部分におけるPNシーケンスより短い請求項48に記載のシステム。
- 上記CDMA送信器は、アップリンク通信のためのものである請求項22に記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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