JP4855385B2 - 広帯域の通信システム内で狭帯域の信号を送信および受信するための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、概して、通信システムに関し、より詳細には、広帯域の通信システム内で狭帯域の信号を送信および受信するための方法および装置に関する。

将来の通信システムは一般に、本質的に広帯域なものである。このような通信システムは、送受信を、大きなバンド幅（たとえば２０〜１００ＭＨｚ）を用いて行なう。大きなバンド幅のシステムを用いる主な優位性の１つは、高いデータ・レートで送信を行うことができる可能性があることにある。しかし、ブロードバンドの遠隔または移動ユニットを構築する際には、種々の問題たとえば、消費電力、信号処理の複雑さ、サイズ制限などに起因して、多くの課題が存在する。これらの問題の多くは、基地局において、より簡単に対処される。また領域または市場によって、次世代システムを実施するために利用可能なスペクトル量が異なることが考えられる。たとえば、オペレータは、ある市場では１００ＭＨｚを有し（１００ＭＨｚシステムを実施するために用いられる）、他の市場では２０ＭＨｚのみを有する場合があり、また希望として、１００ＭＨｚの遠隔ユニットおよび２０ＭＨｚの遠隔ユニットの両方を、１００ＭＨｚシステムにおいて同時にサポートすることを望む場合がある。さらにオペレータは希望として、狭帯域の遠隔ユニットおよび広帯域の遠隔ユニットの両方が広帯域のシステム内で動作可能であって、低コスト（狭帯域）の遠隔ユニットおよび高い性能（広帯域）の遠隔ユニットの両方が、同じインフラストラクチャを用いて顧客に提供可能であることを望む場合がある。

このような問題があるために、狭帯域ユニットおよび広帯域ユニットの両方とも同じ広帯域のスペクトルを共有できるような、広帯域の通信システム内で狭帯域の信号を送信および受信するための方法および装置が必要とされている。

前述の必要性に対処するために、広帯域の通信システム内で狭帯域の信号を送信および受信するための方法および装置が、本明細書において提供される。狭帯域の遠隔ユニットが、広帯域チャネル・スペクトル内の周波数上で走査して、周波数選択チャネル特性を評価する。通信に対する最良のサブ・チャネルが決定されて、チャネル品質報告メッセージを介して基地局に報告される。次いで、基地局は、狭帯域ユニットにデータを送信するのに、広帯域チャネルの狭帯域の一部（たとえば、複数のＯＦＤＭ副搬送波からなる１つのサブ・チャネル）のみを用いる。

本発明には、広帯域の通信システムにおいて狭帯域の移動ユニットがデータを受け取る方法が含まれる。本方法には、広帯域チャネルに対する周波数選択チャネル特性を評価するステップと、基地局にチャネル品質報告を送るステップであって、チャネル品質報告は広帯域チャネルに対する周波数選択チャネル特性に基づく、チャネル品質報告を送るステップと、が含まれる。基地局からチャネルの割当てを受け、周波数選択チャネル特性に基づいて広帯域チャネルの一部上でデータを受け取る。そのデータに対するデータ・レートは主に、広帯域チャネルに対する周波数選択チャネル特性に基づく。

本発明にはさらに、狭帯域の遠隔ユニットからチャネル品質報告を受けるステップと、チャネル品質報告に基づいて、狭帯域の送信用に用いるべき広帯域チャネルの一部を決定するステップと、チャネル品質報告に基づいて狭帯域の送信に対する変調符号化を決定するステップと、広帯域チャネルのその一部を狭帯域の遠隔ユニットに割り当てるチャネル割当てを、狭帯域の遠隔ユニットに送信するステップと、を含む方法が含まれる。広帯域チャネルのその一部を含む狭帯域チャネル上で、狭帯域の遠隔ユニットにデータが送信される。

本発明にはさらに、広帯域チャネルを走査するためのチャネル走査回路と、広帯域チャネルに対する周波数選択チャネル特性を評価するための論理回路と、基地局にチャネル品質報告を送るための送信機と、基地局からチャネルの割当てを受け、チャネル品質報告に基づいて広帯域チャネルの一部上でデータを受け取る受信機であって、そのデータに対するデータ・レートは主に、広帯域チャネルに対する周波数選択チャネル特性に基づく、受信機と、を備える装置が含まれる。

本発明にはさらに、狭帯域の遠隔ユニットからチャネル品質報告を受ける受信回路と、チャネル品質報告に基づいて、狭帯域の送信用に用いるべき広帯域チャネルの一部を決定するための論理回路であって、チャネル品質報告に基づいて狭帯域の送信に対する変調符号化をさらに決定する論理回路と、狭帯域の遠隔ユニットに送信するデータを変調符号化するための変調符号化回路と、広帯域チャネルのその一部上で狭帯域の遠隔ユニットにデータを送信するための送信回路であって、そのデータにはチャネル品質報告に基づく変調符号化が施されている、送信回路と、を備える装置が含まれる。

次に、図面（同様の符号番号は同様の構成部品を指定する）を参照すると、図１は通信システム１００のブロック図である。通信システム１００は、複数のセル１０５（１つのみを示す）を備えており、各セルは、無線基地局装置（ＢＴＳ、または基地局）１０４を有している。無線基地局装置１０４は、複数の遠隔または移動ユニット１０１〜１０３と通信する。本発明の好ましい実施形態では、通信システム１００は、次世代の直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）または多搬送波ベースのアーキテクチャたとえば適応変調符号化（ＡＭＣ）を用いる。またアーキテクチャには、拡散技術たとえばマルチ・キャリアＣＤＭＡ（ＭＣ−ＣＤＭＡ）、マルチ・キャリア直接拡散ＣＤＭＡ（ＭＣ−ＤＳ−ＣＤＭＡ）、直交周波数・符号分割多重（ＯＦＣＤＭ）（１次元または２次元の拡散を用いる）を用いることが含まれていても良いし、より簡単な時間および／または周波数分割多重／多元接続技術、またはこれらの種々の技術の組み合わせに基づいていても良い。しかし、代替的な実施形態では、通信システム１００は、他の広帯域のセルラ通信システム・プロトコル、たとえばＴＤＭＡまたは直接拡散ＣＤＭＡを用いても良い（但し、これらには限定されない）。

当業者であれば分かるように、ＯＦＤＭシステムの動作中、複数の副搬送波（たとえば、７６８個の副搬送波）が、広帯域のデータを送信するために用いられる。図２に、このことを例示する。図２に示すように、広帯域チャネルは多くの狭い周波数バンド（副搬送波）２０１に分割されて、データは副搬送波２０１上で並行して送信される。ＯＦＤＭに加えて、通信システム１００は、適応変調符号化（ＡＭＣ）も用いる。ＡＭＣを用いた場合、特定の受信機に対する送信データ・ストリームの変調符号化方式を、送信中の特定のフレームに対する現在の受信信号品質（受信機における）に主にマッチングするように変化させる。変調符号化方式は、移動通信システム内で起こるチャネル品質変化に追従するように、フレームごとのベースで変化することができる。このようにして、高品質のストリームには通常、より高次の変調速度および／またはより高いチャネル符号化速度が割り当てられ、変調次数および／または符号化速度は、品質の低下とともに減少する。高品質を受ける受信機の場合、変調方式としてたとえば１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、または２５６ＱＡＭが用いられ、一方で、低品質を受ける受信機の場合には、変調方式としてたとえばＢＰＳＫまたはＱＰＳＫが用いられる。選択された変調符号化が、主に現在の受信信号品質のみにマッチングすることができる理由は、チャネル品質測定遅延または誤差、チャネル品質報告遅延または誤差、現在および将来の干渉を測定または予測する取り組み、および将来のチャネルを測定または予測する取り組みなどによる。

ＡＭＣ細分性をより細かくして、品質と送信信号特性との間のマッチングをより近くできるように（たとえば、ＱＰＳＫに対してＲ＝１／４、１／２、および３／４、ならびに１６ＱＡＭに対してＲ＝１／２およびＲ＝２／３など）、各変調方式に対して複数の符号化速度を利用可能とすることができる。なおＡＭＣは、時間次元で行なうこともできるし（たとえば、すべてのＮ_ｔＯＦＤＭシンボル時間の変調／符号化を更新する）、周波数次元で行なうこともできるし（たとえば、すべてのＮ_ｓｃ副搬送波の変調／符号化を更新する）、または両方を組み合わせて行なうこともできる。

図３に例示するような非対称の周波数分割複信（ＦＤＤ）を用いるシステムを考える。非対称ＦＤＤでは、ダウンリンクおよびアップリンクのバンド幅は、予想されるダウンリンクおよびアップリンク・トラフィック特性にマッチングするように異なっており、通常は、周波数ギャップがそれらの間に存在する。ＯＦＤＭシステムの場合、ダウンリンク・フレームには、広帯域チャネルを形成する利用可能な副搬送波２０１がすべて含まれている。前述したように、ある特定の遠隔ユニットについて、広帯域チャネルの利用可能なスペクトルをすべて用いることはできないという状況がある。たとえば、遠隔ユニット１０１は、利用可能な副搬送波２０１をすべて同時に受けることができるが、遠隔ユニット１０２は、広帯域チャネル・スペクトルの一部（たとえば、１６個の隣接するＯＦＤＭ副搬送波２０１を含むサブ・チャネルなど）しか受けることができないということが、常にあり得る。図４に、このような異なる遠隔ユニットのバンド幅性能を例示する。

図４から明らかなように、遠隔ユニット１０１に対するダウンリンク性能は、遠隔ユニット１０２のそれよりもはるかに高い。前述したように、オペレータの希望として、狭帯域の遠隔ユニットおよび広帯域の遠隔ユニットの両方が広帯域のシステム内で動作可能であって、低コスト（狭帯域）の遠隔ユニットおよび高い性能（広帯域）の遠隔ユニットの両方が、同じインフラストラクチャを用いて顧客に提供可能であることを望む場合がある。この問題に対処するために、狭帯域の遠隔ユニットが、広帯域チャネル・スペクトル内の周波数上で走査して、周波数選択チャネル特性を評価する。通信に対する最良のサブ・チャネルが決定されて、チャネル品質報告メッセージを介して基地局１０４に報告される。次いで、基地局１０４は、狭帯域ユニットにデータを送信するのに、広帯域チャネルの狭帯域の一部（たとえば、複数のＯＦＤＭ副搬送波からなる１つのサブ・チャネル）のみを用いる。

本発明の第１の実施形態では、狭帯域の遠隔ユニットは、基地局１０４に、走査したサブ・チャネルのチャネル特性に基づいて好ましいサブ・チャネルのリストを送る。特定のシステム実施および諸経費の制約に応じて、リストの長さは変化しても良い。たとえばリストには、最良のサブ・チャネル・インデックスが１つだけ含まれていても良いし、最良のＮ個のサブ・チャネルの品質順のリストが含まれていても良い。あるいは、狭帯域ユニットは、品質が不十分であるため避けるべきサブ・チャネルのリストを送っても良い。次いで、基地局１０４は、狭帯域の遠隔ユニットにデータを送信するのに適切なサブ・チャネルを選択する。この場合、データ・レートは、品質が不十分なチャネルがサポートできるデータ・レートの関数（たとえば２倍）であっても良い。好ましいチャネルおよび避けるべきチャネルが送られて、好ましいチャネル以外のチャネルがデータ送信に用いられる場合、データ・レートは関数とすることができる（たとえば、好ましいチャネルがサポートするデータ・レートの７５％）。しかし、本発明の代替的な実施形態では、基地局１０４には単に、狭帯域の遠隔ユニットが評価するチャネル特性が与えられる。次いで、基地局１０４は、狭帯域の送信用に用いるのに最良のサブ・チャネルを決定する。狭帯域の送信に対するサブ・チャネルを決定するためにいかなる技術を用いるかにかかわらず、基地局１０４から狭帯域の遠隔ユニットに、用いるべきサブ・チャネルを表示するメッセージが与えられ、そのサブ・チャネルを用いて狭帯域のデータ送信が行なわれる。メッセージは通常、明示的な制御／信号送信／割当て（Ｃ／Ｓ／Ａ）メッセージ・フィールドに含まれているが、メッセージの全部または一部が、狭帯域の送信とともに暗黙的に伝達されても良い。たとえばメッセージには、データ送信を保護する遠隔ユニット固有の巡回冗長検査（ＣＲＣ）コードが含まれ得る。

前述したように、狭帯域の通信に対するサブ・チャネルを決定するときには、広帯域チャネル内のスペクトルを走査して、広帯域チャネル内の特定のサブ・チャネルに対する品質情報を決定する。図５に、走査手順の一実施形態を例示する。図５に示したように、各サブ・チャネル・バンド幅上で、パイロット信号が、チャネル測定動作を行なうために種々の時間に与えられる。パイロット信号は時間がずれているため、狭帯域の遠隔ユニットは、すべてのサブ・チャネル・パイロットを連続して走査することができる。したがって、走査手順には、種々のサブ・チャネル上の複数のパイロット・チャネルを受信すること、パイロット・チャネルの品質を分析することが含まれる。したがって、第１の時間帯において、遠隔ユニットは、第１の副搬送波上の第１のパイロット・チャネルを走査して受信し、一方で第２の時間帯において、遠隔ユニットは、第２の副搬送波上の第２のパイロット・チャネルを走査して受信する。この手順は、すべての副搬送波上のすべてのパイロット・チャネルが受信されて、品質情報に対して走査されるまで続く。なお、走査は、前述したように広帯域チャネルの全体上で行なうこともできるし、遠隔ユニットに対する走査の負担を減らすために広帯域チャネルの一部上で行なうこともできる。

本発明の一実施形態では、走査用のパイロット信号は、遠隔ユニットに送信されるデータ内に組み込まれている。図６および図７にデータ送信方式を例示する。図示しないが、走査用のパイロットは、遠隔ユニット１０２に対するデータもしくは遠隔ユニット１０１に対するデータに含まれていても良いし、遠隔ユニット１０１および１０２の両方に対する多重化データに含まれていても良い。また走査用のパイロットは、普段はデータ受信用に用いられるパイロットであって、ユニットが能動的にデータを受け取ってはいないときに走査用に用いられるパイロットであっても良い。パイロットは、周波数範囲の全体を占めることもできるし、与えられたサブ・チャネルに特定であっても良い。パイロットは、サブ・チャネルを選択する目的のみで用いられる信号とすることもできるし、他の目的をサービスすることもできる。たとえば、広帯域チャネル推定プロセスを支援するなどである。パイロット信号に基づいて、狭帯域の遠隔ユニットは、サブ・チャネルにおけるチャネル品質情報を決定する。本発明の第１の実施形態では、チャネル品質情報には、サブ・チャネル上でのチャネルの周波数応答の測定値が含まれる。より詳細には、品質情報は、サブ・チャネル上で平均化された受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、サブ・チャネル上で平均化されたパイロットの受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、サブ・チャネル上で平均化された受信搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）、サブ・チャネル上で平均化された受信搬送波対干渉比（Ｃ／Ｉ）、またはサブ・チャネル上で平均化された受信搬送波対（雑音＋干渉）比（Ｃ／（Ｉ＋Ｎ））とすることができる。この場合、品質測定基準は、サブ・チャネルに対する少なくとも１つの値からなる。測定／推定は、一部のおよび好ましくはすべてのサブ・チャネルに対して行なっても良い。この場合、チャネル測定基準は複数の値の組からなる。走査は、遠隔ユニットが能動的にデータを受け取り続けるサブ・チャネル以外の、フレーム当たり１つの付加的なサブ・チャネルであっても良い。

図８に、信号の品質が、周波数に基づいてどのように変化し得るかを例示する。より詳細には、図８には、信号の品質８０１が、周波数またはチャネル・バンド幅に対してどのように変化し得るかを示す。明らかなように、品質８０１は、最初の４つの副搬送波に対して比較的高く、７番目〜９番目の副搬送波に対して比較的低い。広帯域チャネル内での走査に基づいて狭帯域の遠隔ユニットに対して利用可能であるこのタイプの情報を用いて、遠隔ユニットは、狭帯域の送信に対して最良のサブ・チャネルを決定することもできるし、あるいは１つまたは複数のサブ・チャネルに対するサブ・チャネル品質情報を基地局１０４に与えるのみでも良く、その結果、基地局１０４が、狭帯域の送信に対して最良のサブ・チャネルを決定することができる。

品質情報を測定して報告することがフレームごとのベースで可能であるならば、ＡＭＣもフレームごとのベースで行なうことができ、用いる特定の変調／符号化は、特定のサブ・チャネルのチャネル品質に基づく。より詳細には、基地局１０４が、特定のサブ・チャネルに対して用いる変調／符号化方式を、その特定のチャネル品質に基づいて決定する。一般的に、チャネル品質情報は、チャネル・コヒーレンス時間のオーダーの間だけ有効であるため、変調／符号化方式の決定は、微細な時間細分性により行なう必要がある。チャネルのコヒーレンス時間は、遠隔ユニットの速度に関係づけられる。すなわち、チャネル品質情報は、遠隔ユニットの移動が速いほど、あるいは遠隔ユニットの周囲の環境の変化が速いほど、より古くなる。この時間細分性は、妥当な速度範囲の最大速度に基づいてすべての遠隔ユニットに対して単一の時間細分性を選択する場合には、通常はフレームごとまたは数（２または３）フレームごとである。時間細分性は、他の遠隔ユニットより遅く移動する遠隔ユニットに対しては、より長くても良い。品質情報が、サブ・チャネル内の複数の副搬送波に対して入手可能である場合には、ＡＭＣは任意的に、周波数次元で（たとえばサブ・チャネル内の副搬送波上で）適用することも可能である。

図９は、狭帯域の遠隔ユニット９００のブロック図である。図示したように、ユニット９００は、チャネル送受信装置９０１、論理回路９０２、およびチャネル走査回路９０３を備えている。送受信装置９０１は、基地局にチャネル品質報告を送るための送信機（チャネル品質報告は、広帯域チャネルに対する周波数選択チャネル特性に基づく）と、基地局からチャネルの割当てを受け、チャネル品質報告に基づいて広帯域チャネルの一部上でデータを受け取る受信機との両方として機能する。チャネル走査回路９０３は、狭帯域の送信／受信に対して最良のサブ・チャネルを決定するために広帯域チャネル・バンド幅内で走査するための手段として機能する。より詳細には、動作中、論理回路９０２がチャネル走査回路９０３に、広帯域チャネル周波数範囲内の種々の周波数バンドまたはサブ・チャネルに対するチャネル品質測定基準を決定するために広帯域チャネル・スペクトル内を周期的に走査するように命令する。チャネル品質は、論理回路９０２に報告される。回路９０２は、チャネル品質報告を用意するための手段として機能する。前述したように、この報告には、周波数選択チャネル特性に基づく好ましいサブ・チャネルのリストが含まれているだけでも良いし、あるいは代替案において、サブ・チャネルのリストとともにそれらの知覚品質、もしくは品質情報、もしくは副搬送波のリストとともにそれらの知覚品質が、含まれていても良い。このリストは、送受信装置９０１に送られて、そこから基地局１０４に送信される。この送信に応答して、送受信装置９０１は、基地局１０４から、遠隔ユニット９００との狭帯域の通信用に用いるサブ・チャネルを表示するメッセージを受け取る。次いで、データが遠隔ユニット９００に、広帯域チャネル内のスペクトルの副搬送波の群からなる部分集合（たとえばサブ・チャネル）を用いて、送信される。データは、送受信装置９０１によって受け取られて出力される。なお、この走査プロセスは、微細な時間細分性（たとえば、フレームごともしくは１つおきのフレームごと、または遠隔ユニットのコヒーレンス時間に関係づけられる）によって、行なわれなければならない。

図１０は、狭帯域の遠隔ユニット９００の動作を示すフロー・チャートである。論理フローは、ステップ１００１から始まる。ステップ１００１では、チャネル走査回路９０３が、広帯域チャネル周波数範囲内を走査して、広帯域の周波数範囲内の種々の周波数範囲（たとえばサブ・チャネル）に対するチャネル品質を決定する。前述したように、この走査手順は好ましくは、フレームごとのベースで行なわれる。言い換えれば、広帯域チャネルは好ましくは、各フレーム中に走査される。ステップ１００３において、この情報は、論理回路９０２に与えられ、チャネル品質報告メッセージを用意するために用いられる（ステップ１００５）。チャネル品質報告メッセージは、基地局１０４に送信される（ステップ１００７）。ステップ１００９において、データ送信用に用いるべきサブ・チャネルを表示するチャネル割当てメッセージを基地局１０４から受け取り、ステップ１０１１において、データをサブ・チャネル上で受け取る。前述したように、サブ・チャネルには、広帯域チャネルの一部を占める狭帯域チャネルが含まれる。図６および図７に示したように、チャネル割当てメッセージは、狭帯域の送信用に用いる広帯域チャネルの同じ一部上で受け取ることができる。あるいは、チャネル割当てメッセージは、広帯域チャネルの異なる一部上で受け取ることができる。最後に、変調符号化速度（したがって、データ・レート）は、チャネル品質報告に基づいており、本発明の好ましい実施形態ではフレームごとのベースで変化することに注意されたい。

図１１は、基地局１０４のブロック図である。図示したように、基地局１０４は、送受信装置１１０１、論理回路１１０２、およびＡＭＣ回路１１０３を備えている。動作中、送受信装置１１０１（受信機としての機能を果たす）は、狭帯域の遠隔ユニットからチャネル品質報告を受け取り、その報告を論理回路１１０２へ送る。論理回路１１０２は、広帯域のシステムに対して利用可能なサブ・チャネルから、用いるべきサブ・チャネルを決定する手段として機能する。前述したように、これは、チャネル品質報告においてすでに与えられているサブ・チャネルを単に選択することによって行なっても良いし、あるいは、チャネル品質報告を分析して、最良の品質を有するサブ・チャネルを決定することによって行なっても良い。最後に、ＡＭＣ回路１１０３は、狭帯域の遠隔ユニットに送信されるデータを変調する手段として機能する。本発明の好ましい実施形態では、このサブ・チャネル割当てプロセスは、微細な時間細分性（たとえば、フレームごとまたは１つおきのフレームごと）によって行なわれるが、本発明の代替的な実施形態では、サブ・チャネル割当てプロセスは、変化する時間帯上で行なっても良い。送受信装置１１０１は、送信機としての機能を果たし、広帯域チャネルの一部上で狭帯域の遠隔ユニットにデータを送信する。データには、チャネル品質報告に基づく変調符号化が施されている。

図１２は、基地局１０４の動作を示すフロー・チャートである。論理フローは、ステップ１２０１から始まる。ステップ１２０１では、チャネル品質報告が、送受信装置１１０１によって受け取られて、論理回路１１０２に送られる。ステップ１２０３では、論理回路１１０２によって、狭帯域の送信用に用いるべきサブ・チャネルが、サブ・チャネルに対する変調／符号化方式とともに決定される。基地局１０４は、遠隔ユニットに送信しないことを決定しても良いし、将来のフレームにおいて遠隔ユニットに送信することを決定しても良い。ステップ１２０５では、論理回路１１０２が、遠隔ユニット９００に送信すべきチャネル割当てメッセージを用意し、ステップ１２０７では、このメッセージが遠隔ユニット９００に送信される。ステップ１２０９では、論理回路１１０２がＡＭＣ回路に、狭帯域の送信用に用いるサブ・チャネルに対して特定のデータ・レート（すなわち、変調／符号化方式）を用いるように命令し、ステップ１２１１では、データが適切に符号化されて、狭帯域のサブ・チャネル上で送信される。前述したように、周波数バンドの部分集合が使用され、またチャネル品質報告の一部として基地局１０４に報告されるチャネルの知覚品質に基づいて、変調／符号化される。変調／符号化は、データ送信レートに直接関係づけられるため、前述の特定のデータ・レートは主に、遠隔ユニットがそのチャネル品質報告内で報告する周波数選択チャネル特性に基づく。

また広帯域ユニットおよび狭帯域ユニットの両方に送信するための前述の手順によって、狭帯域の遠隔ユニットおよび広帯域の遠隔ユニットの両方に、同じ時間間隔内で、同じダウンリンク・フレーム内で送信する能力をもたらすことも可能となる。これは、図６に例示されている。図６では、同じフレーム内の広帯域の遠隔ユニット１０１および狭帯域の遠隔ユニット１０２に送信することが示されている。この例では、遠隔ユニット１０２へのデータ送信は、広帯域チャネル内の特定のサブ・チャネル（周波数範囲）上で行なわれ、遠隔ユニット１０１へのデータ送信は、広帯域チャネルの残りの部分において行なわれる。また、遠隔ユニット１０２へのデータ送信は、フレームが終了する前に終了するため、遠隔ユニット１０２が走査を行なう時間が得られる。さらに、遠隔ユニット１０２に対する割当てメッセージは、遠隔ユニット１０２に対する制御／信号送信／割当てメッセージ（Ｃ／Ｓ／Ａ）フィールド内に含まれる。これは、この例では、遠隔ユニット１０２に対するデータとして同じサブ・チャネル上で送信される。

図７にも、同じフレーム内の広帯域の遠隔ユニット１０１および狭帯域の遠隔ユニット１０２に送信することを示す。この例では、遠隔ユニット１０２へのデータ送信は、広帯域チャネル内の特定のサブ・チャネル上で行なわれ、遠隔ユニット１０１へのデータ送信は、広帯域チャネル全体（遠隔ユニット１０２へのデータ送信用に用いるサブ・チャネルを含む）上で行なわれる。この場合、遠隔ユニット１０２に対するサブ・チャネルは、所定の多重化方式によって遠隔ユニット１０１への送信と共有される。２つ以上の狭帯域の遠隔ユニット（図示せず）へのデータ送信を、所定の多重化方式に従ってサブ・チャネルを共有することによって、同じサブ・チャネル上で行なっても良い。図７には示さないが、遠隔ユニット１０２に対するＣ／Ｓ／Ａフィールドも、所定の多重化方式によって遠隔ユニット１０１（またはシステム内の他の遠隔ユニット）に対するＣ／Ｓ／Ａフィールドと共有することができる。

図１３および図１４に、図１５に示すサブ・チャネル構造例に対する多重化方式を示す。図１５において、各行はＯＦＤＭ信号の単一の副搬送波を表わし、各列はＯＦＤＭシンボル時間を表わし、サブ・チャネルには、広帯域チャネル内の隣接する８つの副搬送波からなるブロックが含まれている。例示するように、サブ・チャネルは、チャネル推定およびコヒーレント検出をサポートするためにデータ・シンボルおよびパイロット・シンボルの両方を含んでいても良い。図１３には、単一のサブ・チャネル内での遠隔ユニット１０１、遠隔ユニット１０２、および遠隔ユニット１０３に対する時間多重化、周波数多重化、および時間周波数多重化データを例示する。

図１４には、拡散および符号多重化を伴うＯＦＤＭ（ＯＦＣＤＭ）に基づくシステムに対するサブ・チャネル内での符号多重化を例示する。この例では、周波数（副搬送波）次元での拡散係数はＳＦ＿ｆｒｅｑであり、時間次元（ＯＦＤＭシンボル時間）での拡散係数はＳＦ＿ｔｉｍｅである。ここで、ＳＦ＿ｆｒｅｑは好ましくは、サブ・チャネル内の副搬送波の数以下である。符号１をパイロットとして使用し、残りの符号は、１つまたは複数の遠隔ユニット間で分割しても良い。

システムに複数のアクティブな狭帯域の遠隔ユニットがある場合、２つ以上の狭帯域の遠隔ユニットが、同じサブ・チャネルを要求する可能性がある。これは、サブ・チャネル競合と言われる。サブ・チャネル競合の解決法では、どの遠隔ユニットに特定のサブ・チャネルを割り当てるかを、基地局（ＢＳ）が裁定する。裁定方法は、種々の要因たとえばチャネル品質報告、またはサービス品質の制約、またはフェアネス基準などに基づいても良い。図１６に、ダウンリンク（ＤＬ）に対するサブ・チャネル競合の解決法を例示する種々のフロー・チャートを示す。

それぞれの例において、複数の遠隔ユニットが、直接的に（たとえば遠隔ユニットからの好ましいサブ・チャネルのインデックスに基づいて）、または間接的に（たとえば遠隔ユニットの周波数選択チャネル特性の基地局による解析に基づいて）、同じフレーム番号ｋ１に対して同じ好ましいサブ・チャネル番号ｊ１を識別する。第１の実施形態では、基地局によって、同じフレームにおいて同じサブ・チャネル＃ｊ１内の複数の遠隔ユニットに対するデータ送信が多重化される。第２の実施形態では、ＢＳによって、同じフレームにおいてサブ・チャネル＃ｊ１上での遠隔ユニットへのデータ送信およびサブ・チャネル＃ｊ２上での第２の遠隔ユニットへのデータ送信が、行なわれる。第３の実施形態では、ＢＳによって、フレーム＃ｋ１においてサブ・チャネル＃ｊ１上での遠隔ユニットへのデータ送信、およびフレーム＃ｋ２においてサブ・チャネル＃ｊ１上での第２の遠隔ユニットへのデータ送信が、行なわれる。このように、第３の実施形態では、狭帯域の遠隔ユニットへの送信が、狭帯域チャネルの異なるフレーム上で起こる。

すでに示したように、遠隔ユニットに対するサブ・チャネル割当てメッセージは、Ｃ／Ｓ／Ａフィールドにおいて送信しても良い。第１の実施形態では、遠隔ユニットに対するＣ／Ｓ／Ａフィールドは、固定サブ・チャネルまたは良く知られたサブ・チャネル上で送信される。この結果、狭帯域の遠隔ユニットは、そのＣ／Ｓ／Ａを検出するために広帯域チャネル内のどのサブ・チャネルにその受信機を調整するのかを、認知することができる。次いで、Ｃ／Ｓ／Ａは、遠隔ユニットを、そのデータ割当てに対して異なるサブ・チャネルに向けても良い。この方法に対する拡張として、遠隔ユニットに対するＣ／Ｓ／Ａ情報を、複数の良く知られたサブ・チャネル上で送信しても良く、その結果、遠隔ユニットは、最も高い品質を（たとえば以前のフレームにおける走査に基づいて）有するＣ／Ｓ／Ａサブ・チャネルに調整することができる。代替的な実施形態では、将来のフレームに対するＣ／Ｓ／Ａを、現在のフレームにおける遠隔ユニットへのデータ送信の中に組み込んでも良い。他の代替的な実施形態では、図１７に示したように、Ｃ／Ｓ／Ａを２つのセグメントに分割しても良い。第１のセグメント（基本Ｃ／Ｓ／Ａと言われる）を、良く知られたサブ・チャネル上で送信する（または任意的に、前述したようにまた図１７に示したように、複数の良く知られたサブ・チャネル上で繰り返す）。第１のセグメントには、基本的な一斉送信情報、遠隔ユニットに対する多くの割当てメッセージ、および一部の遠隔ユニットに対する第２のセグメントＣ／Ｓ／Ａの場所に対するポインタが含まれていても良い。遠隔ユニットに対する第２のセグメントＣ／Ｓ／Ａ（補足Ｃ／Ｓ／Ａと言われる）には、遠隔ユニットに対する特定の割当てメッセージが含まれる。他の代替的な実施形態では、特定の遠隔ユニットに対するＣ／Ｓ／Ａを、割当てメッセージに含まれるサブ・チャネル割当てとして、同じサブ・チャネル上で送信する。この結果、遠隔ユニットは、その好ましいサブ・チャネルに調整することができ、次いで、遠隔ユニットは、同じサブ・チャネル上でＣ／Ｓ／Ａおよびデータを受け取ることができる。基地局が、好ましいサブ・チャネルを割り当てないことを選択した場合、遠隔ユニットは、現在のフレームでは割当てを検出しない。

図１８に、異なるバンド幅性能を有する異なるタイプの狭帯域の遠隔ユニットをサポートするために、複数のサブ・チャネル・バンド幅をシステム内で使用できることを示す。たとえば、全体のバンド幅が２０ＭＨｚのシステムは、広帯域の２０ＭＨｚの遠隔ユニット、第１のタイプの狭帯域ユニット（バンド幅が１０ＭＨｚ）、第２のタイプの狭帯域ユニット（バンド幅が５ＭＨｚ）、および第３のタイプの狭帯域ユニット（バンド幅が１．２５ＭＨｚ）に対して、同時にサービスすることができる。

本発明を、特に特定の実施形態を参照して図示し説明してきたが、当業者であれば理解するように、本発明の技術思想および範囲から逸脱することなく、形態および詳細において種々の変更を施しても良い。たとえば、前述の説明は、多くの副搬送波を有するＯＦＤＭ通信システムに対して行なったが、当業者であれば理解するように、本発明は、副搬送波を有さない広帯域のシステムに対しても適用可能である。この場合、連続する広帯域の周波数範囲は、広帯域の送信用に用いられ、一方で、周波数バンドの一部のみが、狭帯域の送信用に用いる。通信に対して最良の周波数範囲は、狭帯域ユニットによって選択され、チャネル品質報告メッセージを介して基地局に報告される。次いで、狭帯域の通信が、報告された最良の周波数範囲上で行なわれる。さらに、前述の説明はダウンリンク送信について行なったが、当業者であれば理解するように、前述の説明はアップリンク送信に対しても適用可能である。このような変更も添付の特許請求の範囲に入ることが、意図されている。

通信システムのブロック図。 ＯＦＤＭ通信システムにおいて用いられる複数の搬送波を例示する図。 非対称のＦＤＤフレーム構造を例示する図。 図３のＦＤＤフレーム構造に関係する２つの遠隔ユニットの性能を例示する図。 走査をサポートするパイロット送信形式を例示する図。 フレーム内での狭帯域の遠隔ユニットおよび広帯域の遠隔ユニットへの送信を例示する図。 フレーム内での狭帯域の遠隔ユニットおよび広帯域の遠隔ユニットへの送信を例示する図。 周波数の関数としてのチャネル品質を例示する図。 狭帯域の遠隔ユニットを示すブロック図。 図９の狭帯域の遠隔ユニットの動作を示すフロー・チャート。 基地局を示すブロック図。 図１１の基地局の動作を示すフロー・チャート。 サブ・チャネル内での多重を例示する図。 サブ・チャネル内での符号多重化を例示する図。 サブ・チャネル構造を例示する図。 例としてのサブ・チャネル競合解決を示すフロー・チャート。 フレーム内での制御／信号送信／割当て（Ｃ／Ｓ／Ａ）メッセージの送信を例示する図。 フレーム内での複数のサブ・チャネル・バンド幅を例示する図。

Claims (10)

1. 広帯域の通信システムにおいて狭帯域の移動ユニットがデータを受け取る方法であって、
   広帯域チャネル内で走査するステップと、
   前記広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質を評価するステップと、
   基地局にチャネル品質報告を送るステップであって、該チャネル品質報告は前記広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質に基づく、チャネル品質報告を送るステップと、
   前記基地局からチャネルの割当てを受けるステップと、
   前記チャネル品質に基づいて前記広帯域チャネルの一部上でデータを受け取るステップであって、前記データに対するデータ・レートは主に、広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質に基づく、データを受け取るステップと、
   を備え、前記広帯域チャネル内で走査するステップは、
   前記基地局により前記複数のサブ・チャネルの各々の帯域幅上に異なる時間において与えられた信号を受信するステップと、
   受信された前記信号に基づいて各チャネル品質を分析するステップと
   を含み、前記基地局からチャネルの割当てを受ける前記ステップは、前記基地局から広帯域チャネル・スペクトルの一部を占める狭帯域チャネルの割当てを、前記チャネル品質報告に基づいてフレーム毎に受けることを含み、前記狭帯域チャネルは、前記狭帯域の移動ユニットと、同じフレーム内に広帯域チャネル全体の割当てを受けた広帯域の移動ユニットとの間で、所定の多重化方式により共有される、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質を評価する前記ステップは、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）、受信搬送波対雑音比、受信搬送波対干渉比、および受信搬送波対（雑音＋干渉）比からなる群から選択されるチャネル品質を評価するステップを含む、方法。
3. 請求項１に記載の方法において、チャネル品質報告を送る前記ステップは、好ましいサブ・チャネルのリストまたは回避すべきサブ・チャネルのリストを送るステップを含む、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、前記基地局からチャネルの割当てを受ける前記ステップは、前記基地局から広帯域チャネル・スペクトルの一部を占める狭帯域チャネルの割当てを受けること、広帯域チャネルの前記一部上で送信されるチャネルの割当てを受けること、広帯域チャネルの前記一部とは異なる広帯域チャネルの別の一部上で送信されるチャネルの割当てを受けることの少なくとも１つを含む、方法。
5. 方法であって、
   広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルの各々の帯域幅上に異なる時間において信号を与えるステップと、
   狭帯域の遠隔ユニットから前記信号の各チャネル品質に基づくチャネル品質報告を受けるステップと、
   前記チャネル品質報告に基づいて、狭帯域の送信用に用いるべき前記広帯域チャネルの一部を決定するステップと、
   前記チャネル品質報告に基づいて狭帯域の送信に対する変調符号化を決定するステップと、
   広帯域チャネルの前記一部を前記狭帯域の遠隔ユニットに割り当てるチャネル割当てを、前記狭帯域の遠隔ユニットに送信するステップと、
   広帯域チャネルの前記一部を含む狭帯域チャネル上で、前記狭帯域の遠隔ユニットにデータを送信するステップと、
   を備え、狭帯域の送信用に用いるべき前記広帯域チャネルの一部を決定するステップは、広帯域チャネル・スペクトルの一部を占める狭帯域チャネルを、前記チャネル品質報告に基づいてフレーム毎に決定することを含み、前記狭帯域チャネルは、前記狭帯域の遠隔ユニットと、同じフレーム内に広帯域チャネル全体の割当てを受けた広帯域の遠隔ユニットとの間で、所定の多重化方式により共有される、方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、さらに、狭帯域チャネル上で複数の狭帯域の遠隔ユニットに対するデータを多重化するステップを備える方法。
7. 請求項５に記載の方法であって、さらに、狭帯域チャネルの異なるフレームおよび異なる狭帯域チャネルのうちの１つ上で、複数の狭帯域の遠隔ユニットに同時に送信するステップを備える方法。
8. 請求項５に記載の方法であって、さらに、
   同じフレーム内で前記狭帯域の遠隔ユニットおよび広帯域の遠隔ユニットに対するデータを多重化するステップと、
   同じフレーム内で前記狭帯域の遠隔ユニットおよび前記広帯域の遠隔ユニットに送信を行うステップと、
   を備える方法。
9. 狭帯域の移動ユニットのための装置であって、
   広帯域チャネルを走査するためのチャネル走査回路と、
   前記広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質を評価するための論理回路と、
   基地局にチャネル品質報告を送るための送信機であって、該チャネル品質報告は、前記広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質に基づく、送信機と、
   前記基地局からチャネルの割当てを受け、前記チャネル品質報告に基づいて広帯域チャネルの一部上でデータを受け取る受信機であって、前記データに対するデータ・レートは主に、広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルに対するチャネル品質に基づく、受信機と、
   を備え、前記チャネル走査回路は、前記基地局により前記複数のサブ・チャネルの各々の帯域幅上に異なる時間において与えられた信号を受信し、受信した前記信号に基づいて各チャネル品質を分析し、
   前記受信機は、広帯域チャネル・スペクトルの一部を占める狭帯域チャネルの割当てを、前記チャネル品質報告に基づいてフレーム毎に受け、前記狭帯域チャネルは、前記狭帯域の移動ユニットと、同じフレーム内に広帯域チャネル全体の割当てを受けた広帯域の移動ユニットとの間で、所定の多重化方式により共有される、装置。
10. 装置であって、
    狭帯域の遠隔ユニットからチャネル品質報告を受ける受信回路と、
    前記チャネル品質報告に基づいて、狭帯域の送信用に用いるべき広帯域チャネルの一部を決定するための論理回路であって、前記チャネル品質報告に基づいて狭帯域の送信に対する変調符号化をさらに決定する論理回路と、
    前記狭帯域の遠隔ユニットに送信するデータを変調符号化するための変調符号化回路と、
    広帯域チャネルの前記一部上で前記狭帯域の遠隔ユニットにデータを送信するための送信回路であって、前記データには前記チャネル品質報告に基づく変調符号化が施されている、送信回路と、
    を備え、前記送信回路は、前記広帯域チャネル内の複数のサブ・チャネルの各々の帯域幅上に異なる時間において信号を与え、前記チャネル品質報告は、前記信号の各チャネル品質に基づき、
    前記論理回路は、広帯域チャネル・スペクトルの一部を占める狭帯域チャネルを、前記チャネル品質報告に基づいてフレーム毎に決定し、前記狭帯域チャネルは、前記狭帯域の遠隔ユニットと、同じフレーム内に広帯域チャネル全体の割当てを受けた広帯域の遠隔ユニットとの間で、所定の多重化方式により共有される、装置。

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