(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1Aは、1または複数の開示される実施形態が実施され得る例示的な通信システム100の図である。通信システム100は、音声、データ、ビデオ、メッセージング、放送などのコンテンツを複数の無線ユーザに提供する、多元接続システムとし得る。通信システム100は、複数の無線ユーザが、無線帯域幅を含むシステムリソースの共用を通して、そのようなコンテンツにアクセスすることを可能にし得る。例えば、通信システム100は、符号分割多元接続(CDMA)、時分割多元接続(TDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、直交FDMA(OFDMA)、およびシングルキャリアFDMA(SC−FDMA)など、1または複数のチャネルアクセス方法を利用し得る。
【0012】
図1Aに示されるように、通信システム100は、無線送受信ユニット(WTRU)102a、102b、102c、102d、無線アクセスネットワーク(RAN)104、コアネットワーク106、公衆交換電話網(PSTN)108、インターネット110、および他のネットワーク112を含み得るが、開示される実施形態は、任意の数のWTRU、基地局、ネットワーク、および/またはネットワーク要素を企図していることが理解されよう。WTRU102a、102b、102c、102dの各々は、無線環境において動作および/または通信するように構成された任意のタイプのデバイスとし得る。例を挙げると、WTRU102a、102b、102c、102dは、無線信号を送信および/または受信するように構成され得、ユーザ機器(UE)、移動局、固定もしくは移動加入者ユニット、ページャ、セルラ電話、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、ラップトップ、ネットブック、パーソナルコンピュータ、無線センサ、および家電製品などを含み得る。
【0013】
通信システム100は、基地局114aおよび基地局114bも含み得る。基地局114a、114bの各々は、コアネットワーク106、インターネット110、および/または他のネットワーク112などの1または複数の通信ネットワークへのアクセスを容易にするために、WTRU102a、102b、102c、102dの少なくとも1つと無線でインターフェースを取るように構成された、任意のタイプのデバイスとし得る。例を挙げると、基地局114a、114bは、基地送受信機局(BTS)、ノードB、eノードB、ホームノードB、ホームeノードB、サイトコントローラ、アクセスポイント(AP)、および無線ルータなどとし得る。基地局114a、114bは各々、単一の要素として示されているが、基地局114a、114bは、任意の数の相互接続された基地局および/またはネットワーク要素を含み得ることが理解されよう。
【0014】
基地局114aは、RAN104の一部とし得、RAN104は、他の基地局、および/または基地局コントローラ(BSC)、無線ネットワークコントローラ(RNC)、中継ノードなどのネットワーク要素(図示されず)も含み得る。基地局114aおよび/または基地局114bは、セル(図示されず)と呼ばれることがある特定の地理的領域内で、無線信号を送信および/または受信するように構成され得る。セルは、さらにセルセクタに分割され得る。例えば、基地局114aに関連付けられたセルは、3つのセクタに分割され得る。したがって、一実施形態では、基地局114aは、送受信機を3つ、すなわち、セルのセクタ毎に1つずつ含み得る。別の実施形態では、基地局114aは、多入力多出力(MIMO)技術を利用し得、したがって、セルのセクタ毎に複数の送受信機を利用し得る。
【0015】
基地局114a、114bは、エアインターフェース116上で、WTRU102a、102b、102c、102dの1または複数と通信し得、エアインターフェース116は、任意の適切な無線通信リンク(例えば、無線周波(RF)、マイクロ波、赤外線(IR)、紫外線(UV)、可視光など)とし得る。エアインターフェース116は、任意の適切な無線アクセス技術(RAT)を使用して確立され得る。
【0016】
より具体的には、上で言及されたように、通信システム100は、多元接続システムとし得、CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、およびSC−FDMAなどの、1または複数のチャネルアクセス方式を利用し得る。例えば、RAN104内の基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、広帯域CDMA(WCDMA(登録商標))を使用してエアインターフェース116を確立し得る、ユニバーサル移動体通信システム(UMTS)地上無線アクセス(UTRA)などの無線技術を実施し得る。WCDMAは、高速パケットアクセス(HSPA)および/または進化型HSPA(HSPA+)などの通信プロトコルを含み得る。HSPAは、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)および/または高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)を含み得る。
【0017】
別の実施形態では、基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、ロングタームエボリューション(LTE)および/またはLTEアドバンスト(LTE−A)を使用してエアインターフェース116を確立し得る、進化型UMTS地上無線アクセス(E−UTRA)などの無線技術を実施し得る。
【0018】
他の実施形態では、基地局114a、およびWTRU102a、102b、102cは、IEEE802.16(すなわち、マイクロ波アクセス用の世界的相互運用性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV−DO、暫定標準2000(IS−2000)、暫定標準95(IS−95)、暫定標準856(IS−856)、移動体通信用グローバルシステム(GSM(登録商標))、GSMエボリューション用の高速データレート(EDGE)、およびGSM EDGE(GERAN)などの無線技術を実施し得る。
【0019】
図1Aの基地局114bは、例えば、無線ルータ、ホームノードB、ホームeノードB、またはアクセスポイントとし得、職場、家庭、乗物、およびキャンパスなどの局所的エリアにおける無線接続性を容易にするために、任意の適切なRATを利用し得る。一実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、IEEE802.11などの無線技術を実施して、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を確立し得る。別の実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、IEEE802.15などの無線技術を実施して、無線パーソナルエリアネットワーク(WPAN)を確立し得る。また別の実施形態では、基地局114b、およびWTRU102c、102dは、セルラベースのRAT(例えば、WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE−Aなど)を利用して、ピコセルまたはフェムトセルを確立し得る。
図1Aに示されるように、基地局114bは、インターネット110への直接的な接続を有することがある。したがって、基地局114bは、コアネットワーク106を介して、インターネット110にアクセスする必要がないことがある。
【0020】
RAN104は、コアネットワーク106と通信し得、コアネットワーク106は、音声、データ、アプリケーション、および/またはボイスオーバインターネットプロトコル(VoIP)サービスをWTRU102a、102b、102c、102dの1または複数に提供するように構成された、任意のタイプのネットワークとし得る。例えば、コアネットワーク106は、呼制御、請求サービス、モバイルロケーションベースのサービス、プリペイド通話、インターネット接続性、ビデオ配信などを提供し得、および/またはユーザ認証など、高レベルのセキュリティ機能を実行し得る。
図1Aには示されていないが、RAN104および/またはコアネットワーク106は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを利用する他のRANと直接的または間接的に通信し得ることが理解されよう。例えば、E−UTRA無線技術を利用し得るRAN104に接続するのに加えて、コアネットワーク106は、GSM無線技術を利用する別のRAN(図示されず)とも通信し得る。
【0021】
コアネットワーク106は、PSTN108、インターネット110、および/または他のネットワーク112にアクセスするための、WTRU102a、102b、102c、102dのためのゲートウェイとしての役割も果たし得る。PSTN108は、基本電話サービス(POTS)を提供する回線交換電話網を含み得る。インターネット110は、TCP/IPインターネットプロトコルスイート内の伝送制御プロトコル(TCP)、ユーザデータグラムプロトコル(UDP)、およびインターネットプロトコル(IP)など、共通の通信プロトコルを使用する、相互接続されたコンピュータネットワークおよびデバイスからなるグローバルシステムを含み得る。ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される有線または無線通信ネットワークを含み得る。例えば、ネットワーク112は、RAN104と同じRATまたは異なるRATを利用し得る1または複数のRANに接続された、別のコアネットワークを含み得る。
【0022】
通信システム100内のWTRU102a、102b、102c、102dのいくつかまたはすべては、マルチモード機能を含み得、すなわち、WTRU102a、102b、102c、102dは、異なる無線リンク上で異なる無線ネットワークと通信するための複数の送受信機を含み得る。例えば、
図1Aに示されたWTRU102cは、セルラベースの無線技術を利用し得る基地局114aと通信するように、またIEEE802無線技術を利用し得る基地局114bと通信するように構成され得る。
【0023】
図1Bは、例示的なWTRU102のシステム図である。
図1Bに示されるように、WTRU102は、プロセッサ118と、送受信機120と、送信/受信要素122と、スピーカ/マイクロフォン124と、キーパッド126と、ディスプレイ/タッチパッド128と、着脱不能メモリ130と、着脱可能メモリ132と、電源134と、全地球測位システム(GPS)チップセット136と、他の周辺機器138とを含み得る。WTRU102は、実施形態との整合性を保ちながら、上記の要素の任意のサブコンビネーションを含み得ることが理解されよう。
【0024】
プロセッサ118は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、従来型プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1または複数のマイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、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(FPGA)回路、他の任意のタイプの集積回路(IC)、および状態機械などとし得る。プロセッサ118は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、および/またはWTRU102が無線環境で動作することを可能にする他の任意の機能を実行し得る。プロセッサ118は、送受信機120に結合され得、送受信機120は、送信/受信要素122に結合され得る。
図1Bは、プロセッサ118と送受信機120を別々の構成要素として示しているが、プロセッサ118と送受信機120は、電子パッケージまたはチップ内に一緒に統合され得ることが理解されよう。
【0025】
送信/受信要素122は、エアインターフェース116上で、基地局(例えば、基地局114a)に信号を送信し、または基地局から信号を受信するように構成され得る。例えば、一実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号を送信および/または受信するように構成されたアンテナとし得る。別の実施形態では、送信/受信要素122は、例えば、IR、UV、または可視光信号を送信および/または受信するように構成された放射器/検出器とし得る。また別の実施形態では、送信/受信要素122は、RF信号と光信号の両方を送信および受信するように構成され得る。送信/受信要素122は、無線信号の任意の組み合わせを送信および/または受信するように構成され得ることが理解されよう。
【0026】
加えて、
図1Bでは、送信/受信要素122は単一の要素として示されているが、WTRU102は、任意の数の送信/受信要素122を含み得る。より具体的には、WTRU102は、MIMO技術を利用し得る。したがって、一実施形態では、WTRU102は、エアインターフェース116上で無線信号を送信および受信するための2以上の送信/受信要素122(例えば、複数のアンテナ)を含み得る。
【0027】
送受信機120は、送信/受信要素122によって送信される信号を変調し、送信/受信要素122によって受信された信号を復調するように構成され得る。上で言及されたように、WTRU102は、マルチモード機能を有し得る。したがって、送受信機120は、WTRU102が、例えば、UTRAおよびIEEE802.11などの複数のRATを介して通信することを可能にするための、複数の送受信機を含み得る。
【0028】
WTRU102のプロセッサ118は、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128(例えば、液晶表示(LCD)ディスプレイユニットもしくは有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイユニット)に結合され得、それらからユーザ入力データを受信し得る。プロセッサ118は、また、スピーカ/マイクロフォン124、キーパッド126、および/またはディスプレイ/タッチパッド128にユーザデータを出力し得る。加えて、プロセッサ118は、着脱不能メモリ130および/または着脱可能メモリ132など、任意のタイプの適切なメモリからの情報にアクセスし得、それらにデータを記憶し得る。着脱不能メモリ130は、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、ハードディスク、または他の任意のタイプのメモリ記憶デバイスを含み得る。着脱可能メモリ132は、加入者識別モジュール(SIM)カード、メモリスティック、およびセキュアデジタル(SD)メモリカードなどを含み得る。他の実施形態では、プロセッサ118は、WTRU102上に物理的に配置されたメモリではなく、サーバまたはホームコンピュータ(図示されず)上などに配置されたメモリからの情報にアクセスし得、それらにデータを記憶し得る。
【0029】
プロセッサ118は、電源134から電力を受信し得、WTRU102内の他の構成要素への電力の分配および/または制御を行うように構成され得る。電源134は、WTRU102に給電するための任意の適切なデバイスとし得る。例えば、電源134は、1または複数の乾電池(例えば、ニッケル−カドミウム(NiCd)、ニッケル−亜鉛(NiZn)、ニッケル水素(NiMH)、リチウムイオン(Li−ion)など)、太陽電池、および燃料電池などを含み得る。
【0030】
プロセッサ118は、GPSチップセット136にも結合され得、GPSチップセット136は、WTRU102の現在位置に関する位置情報(例えば、経度および緯度)を提供するように構成され得る。GPSチップセット136からの情報に加えて、またはその代わりに、WTRU102は、基地局(例えば、基地局114a、114b)からエアインターフェース116上で位置情報を受信し得、および/または2以上の近くの基地局から受信した信号のタイミングに基づいて、自らの位置を決定し得る。WTRU102は、実施形態との整合性を保ちながら、任意の適切な位置決定方法を用いて、位置情報を獲得し得ることが理解されよう。
【0031】
プロセッサ118は、他の周辺機器138にさらに結合され得、他の周辺機器138は、追加的な特徴、機能、および/または有線もしくは無線接続性を提供する、1または複数のソフトウェアモジュールおよび/またはハードウェアモジュールを含み得る。例えば、周辺機器138は、加速度計、eコンパス、衛星送受信機、(写真またはビデオ用の)デジタルカメラ、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポート、バイブレーションデバイス、テレビ送受信機、ハンズフリーヘッドセット、Bluetooth(登録商標)モジュール、周波数変調(FM)ラジオユニット、デジタル音楽プレーヤ、メディアプレーヤ、ビデオゲームプレーヤモジュール、およびインターネットブラウザなどを含み得る。
【0032】
図1Cは、実施形態による、RAN104およびコアネットワーク106のシステム図である。上で言及されたように、RAN104は、エアインターフェース116上でWTRU102a、102b、102cと通信するために、E−UTRA無線技術を利用し得る。RAN104は、コアネットワーク106とも通信し得る。
【0033】
RAN104は、eノードB140a、140b、140cを含み得るが、RAN104は、実施形態との整合性を保ちながら、任意の数のeノードBを含み得ることが理解されよう。eノードB140a、140b、140cは、各々が、エアインターフェース116上でWTRU102a、102b、102cと通信するための1または複数の送受信機を含み得る。一実施形態では、eノードB140a、140b、140cは、MIMO技術を実施し得る。したがって、eノードB140aは、例えば、複数のアンテナを使用して、WTRU102aに無線信号を送信し、WTRU102aから無線信号を受信し得る。
【0034】
eノードB140a、140b、140cの各々は、特定のセル(図示されず)に関連付けられ得、無線リソース管理決定、ハンドオーバ決定、ならびにアップリンクおよび/またはダウンリンクにおけるユーザのスケジューリングなどを処理するように構成され得る。
図1Cに示されるように、eノードB140a、140b、140cは、X2インターフェース上で互いに通信し得る。
【0035】
図1Cに示されるコアネットワーク106は、モビリティ管理エンティティゲートウェイ(MME)142、サービングゲートウェイ144、およびパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ146を含み得る。上記の要素の各々は、コアネットワーク106の一部として示されているが、これらの要素は、どの1つをとっても、コアネットワークオペレータとは異なるエンティティによって所有および/または運営され得ることが理解されよう。
【0036】
MME142は、S1インターフェースを介して、RAN104内のeノードB140a、140b、140cの各々に接続され得、制御ノードとしての役割を果たし得る。例えば、MME142は、WTRU102a、102b、102cのユーザの認証、ベアラアクティブ化/非アクティブ化、WTRU102a、102b、102cの初期接続中における特定のサービングゲートウェイの選択などを担い得る。MME142は、RAN104とGSMまたはWCDMAなどの他の無線技術を利用する他のRAN(図示されず)との間の交換のためのコントロールプレーン機能も提供し得る。
【0037】
サービングゲートウェイ144は、S1インターフェースを介して、RAN104内のeノードB140a、140b、140cの各々に接続され得る。サービングゲートウェイ144は、一般に、ユーザデータパケットのWTRU102a、102b、102cへの/からの経路選択および転送を行い得る。サービングゲートウェイ144は、eノードB間ハンドオーバ中におけるユーザプレーンのアンカリング、ダウンリンクデータがWTRU102a、102b、102cに利用可能な場合に行う一斉呼出のトリガ、ならびにWTRU102a、102b、102cのコンテキストの管理および記憶など、他の機能も実行し得る。
【0038】
サービングゲートウェイ144は、PDNゲートウェイ146にも接続され得、PDNゲートウェイ146は、インターネット110などのパケット交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cとIP対応デバイスの間の通信を容易にし得る。
【0039】
コアネットワーク106は、他のネットワークとの通信を容易にし得る。例えば、コアネットワーク106は、PSTN108などの回線交換ネットワークへのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供して、WTRU102a、102b、102cと従来の固定電話通信デバイスの間の通信を容易にし得る。例えば、コアネットワーク106は、コアネットワーク106とPSTN108の間のインターフェースとしての役割を果たすIPゲートウェイ(例えば、IPマルチメディアサブシステム(IMS)サーバ)を含み得、またはIPゲートウェイと通信し得る。加えて、コアネットワーク106は、ネットワーク112へのアクセスをWTRU102a、102b、102cに提供し得、ネットワーク112は、他のサービスプロバイダによって所有および/または運営される他の有線または無線ネットワークを含み得る。
【0040】
OFDMのスペクトル抑制を改善するための1つの方法は、OFDM変調器の出力において時間領域信号をフィルタリングすることによるものとすることができる。利用可能なサブバンドが連続ではないフラグメント化されたスペクトルでは、各フラグメントのために別個のフィルタが設計および使用される必要があることがあるので、フィルタリングは困難になる。
【0041】
OFDMのスペクトル抑制を改善するために使用される別の方法は、窓適用としても知られる、パルス整形である。パルス整形および窓適用という用語は、本明細書を通じて交換可能に使用され得、同じ含意を有することが意図されていることに留意されたい。パルス整形は、送信機においてスペクトル漏れを低減するために使用される方法である。パルス整形は、受信機において隣接チャネル干渉を排除するためにも使用され得る。この技法では、連続するOFDMシンボル間での急峻な推移を防止するために、OFDMシンボルの長方形パルス形状が平滑化され、より低いサイドローブをもたらす。隣接チャネル干渉漏れを排除するためのメカニズムが、受信機において配備される。そのわけは、隣接帯域内の干渉信号が低い帯域外放射を有するとしても、受信されたフィルタが全アクセス可能帯域をカバーするならば、干渉信号からのスペクトル漏れは、サイクリックプレフィックス(CP)除去後に増加するためである。したがって、CPが除去される前に、受信信号は、個々のサブバンドについてフィルタリングされるべきである。
【0042】
送信機フィルタリングと同様に、受信フィルタリングも、フラグメント化されたスペクトルにおいて難題を課す。受信窓適用は、キャリア周波数オフセットまたはドップラに起因するICIの影響を低減するために、また離散マルチトーン(DMT)システムにおける無線周波数干渉(RFI)を抑制するために使用されてきた。
【0043】
例えば、LTEなど、現在のOFDMベースの通信システムでは、マルチパスチャネルまたはタイミングオフセット歪みに起因するISIを軽減するために、OFDMにおいてCPが使用されることがある。CPは、送信機側の逆高速フーリエ変換(IFFT)の出力において先頭に追加され、高速フーリエ変換(FFT)の前に、受信機側において廃棄され得る。CPに起因するオーバヘッドは、著しいことがある。したがって、システム性能を悪化させずに、このオーバヘッドを低減することは、有益である。そのわけは、いくつかのWTRUは、セル内の異なる場所に存在し、異なる遅延スプレッドを経験することがあり、いくつかのWTRUは、他のものよりも短いCPを必要とすることがあるためである。これは、ダウンリンク送信とアップリンク送信の両方に当てはまる。
【0044】
加えて、OFDMにおけるCPは、OFDMシンボルの末尾では時間領域サンプルのレプリカであるので、有益な情報を搬送する。CPは、シングルキャリアシステムにおいても使用されることがあり、やはりシンボルの末尾では時間領域サンプルから成る。先に述べられたように、CPは、ISIによって品質を落とされているので、受信機において廃棄される。しかしながら、ほとんどの場合、チャネル遅延スプレッドは、CPの長さよりも短く、ISIを免れているCPサンプルのいくつかをもたらす。これらのサンプルは、性能を改善するために受信機において使用され得る。
【0045】
マルチキャリア変調システムにおいてスペクトル漏れを低減し、隣接チャネル干渉を排除するための、送信パルス整形および受信パルス整形に基づいた送受信機アーキテクチャ、OFDMベースのシステムについての各シンボルの時間領域サンプルに対するパルス整形の送信機側実施のための方法および装置、OFDMベースのシステムについての各シンボルの時間領域サンプルに対する窓適用の受信機側実施のための方法および装置、ならびに複数の受信されたOFDMデータブロック上で窓を適用するための方法が、本明細書で説明される。
【0046】
一般的なMCM方式が、今から説明される。一般的なMCM方式の場合、第kのサブキャリアおよび第lのシンボル上で送信される入力データシーケンスは、S
k[l]と表され得、ここで、kは、サブキャリアインデックスを表し、lは、シンボルインデックスを表す。その場合、第kのサブキャリアのための入力データシンボルは、
【0048】
と書き表され得、ここで、T’は、シンボル間隔である。各サブキャリア上のデータは、そのサブキャリアの周波数に変調されるフィルタp(t)による畳み込みが施され得る。送信される集約信号は、
【0050】
と書き表され得、ここで、Mは、サブキャリアの総数であり、F
Sは、サブキャリア間の間隔である。
【0053】
式(2)における畳み込みを展開した後、以下が獲得され得る。
【0055】
δ(τ−lT’)=0、τ≠lT’であるので、以下が獲得され得る。
【0057】
式(4)は、一般的なマルチキャリア変調方式と見なされ得る。
【0058】
OFDM構造の例が、今から説明される。OFDMに関して、式(4)における信号は、T
S=T/Nのサンプリングレートでサンプリングされ、T’=λT
Sであることが仮定され得る。ここで、式(4)の離散時間は、
【0060】
と書き表され得、ここで、nは、時間サンプルインデックスを表す。
【0061】
クリティカルなサンプリングを有するCPを用いないOFDMの場合、式(5)におけるパラメータは、以下の通りである。
【0064】
これらのパラメータを用いると、式(5)は、
【0067】
連続するシンボルはオーバラップしないので、単一の第lのOFDMシンボルのみが考察されればよい。
【0069】
式(7)から、第lのOFDMシンボルは、入力データシンボルに逆高速フーリエ変換(IFFT)を施すことによって計算され得る。
【0070】
CPが追加される場合、パルス形状は、
【0072】
と定義され得、ここで、N
Gは、ガードインターバル内の、例えば、サイクリックプレフィックス内のサンプルの数である。やはり、連続するOFDMシンボルは、オーバラップし得ず、そのため、単一のOFDMシンボルを考察すれば十分であり得る。式(5)におけるパラメータは、以下の通りとすることができる。
【0074】
n=l(N+N
G)+mと定義し、ここで、m=−N
G,...,0,1,...,N−1とすると、
【0082】
は等しい。したがって、式(8)は、入力データシンボルのIFFTを施し、IFFT出力の前部にIFFT出力の最後のN
G個のサンプルをパディングすることによって実施され得る。
【0083】
上で説明されたように、窓適用としても知られるパルス整形は、OFDMのスペクトル抑制を改善するために、送信機側および受信機側において使用され得る。
【0084】
送信機側窓適用のための方法および装置が、今から説明される。例として、式(5)における窓適用のためのパルス整形関数は、
【0086】
と定義され得、ここで、N
T=N+N
G、λ=(1+β)N
Tである。他のパルス整形関数も可能である。パルス整形関数は、一般に、2つの連続するシンボルの境界において滑らかな推移を引き起こすべきである。この場合、新しいガードインターバルは、一般に、サイクリックプレフィックスよりも大きい。
【0088】
が定義され得、ここで、N
EGIは、拡張されたガードインターバルである。しかしながら、信号処理の観点からは、
【0090】
は、より長いサイクリックプレフィックスにすぎない。式(10)におけるものとは異なる窓適用関数も可能であるが、以下の手法は同様であることに留意されたい。
【0091】
n=i(1+β)N
T+mと定義し、ここで、m=0,...,(1+β)N
T−1とすると、式(4)は、
【0093】
と書き表され得、これは、x’[m]=x[i(l+β)N
T+m]と定義すると、
【0096】
第iのブロックの場合、パルス形状がNよりも著しく長くなるべきではないパルス形状設計のために、2つのシンボルしかオーバラップしないので、lについての総和におけるl=iおよびl=i−1に対応する項は保たれる。その場合、
【0101】
式(14)において、非ゼロ値を有するm=0,1,...,βN
Tの場合、第1の項は非ゼロであることが分かる。パルス形状が定義される限界は、式(10)において見られ得る。したがって、
図2に示されるような実施が使用され得る。
【0102】
図2は、CPを使用する例示的な送信窓適用実施手順200のフローチャートである。例示的な送信実施手順200は、式(14)からの直接的な実施である。
図2を参照すると、ステップ205において、OFDMシンボルインデックスが、m=0に設定される。次に、ステップ210において、送信機は、周波数領域QAMシンボルからなるブロックのIFFTを施す。例えば、IFFTサイズがN=8である場合、第mのOFDMシンボルについてのIFFTの出力におけるサンプルは、
【0104】
である。ステップ215において、サイクリックプレフィックス(CP)およびポストフィックスが出力サンプルに付加されて、合成信号を生成する。CP長が4であり、ポストフィックス長が2であると仮定すると、CPおよびポストフィックスが付加された後、合成信号は、
【0106】
となる。ステップ220において、窓関数が合成信号に適用されて、窓適用された合成信号を生成する。窓関数は、異なる方法で適用され得ることに留意されたい。例えば、「βN
T」=2である場合、すなわち、ランプアップおよびランプダウンを行うために、窓適用が各側において2つのサンプルを取得する場合、
【0108】
であり、ここで、0=p
1<p
2<1、0=p
14<p
13<1である。ステップ225において、直前の第(m−1)の窓適用された合成信号のポストフィックス部分が、現在の第mの窓適用された合成信号のCP部分の最左部に加算される。ステップ230において、ステップ225から生成された信号が、次の反復において使用されるポストフィックス部分を除外して送信される。第mのシンボルのついての送信されるサンプルは、
【0110】
である。プロセスを次の連続するシンボルに適用するために、ステップ235において、OFDMシンボルインデックスが1だけ増やされ、m+1≧mになる。m+1が最後のシンボルではない場合、ステップ210〜ステップ240が、次の連続するシンボルに対して繰り返される。m+1が最後のOFDMシンボルである場合、ステップ245において、プロセスは完了する。
【0111】
図3は、サイクリックプレフィックスを用いて送信窓適用を実施するように構成された例示的な送信機モジュールのブロック図である。
図3に示される実施は、式(14)の実際的な実施である。
【0112】
図3を参照すると、周波数帯域の複数のマルチプル並列サブキャリア310にわたって分散させられた入力データストリームからの第lのシンボル305は、IFFTユニット315に入力される。IFFTユニットは、N点IFFTユニットとすることができる。IFFTユニット315は、複数のサブキャリア310内の信号を周波数領域から対応する時間領域信号320a〜320nに変換する。CPおよびポストフィックスが追加されて、合成信号を生成し、その後、合成信号は、それぞれの窓適用モジュール325a〜325nにおいて、窓関数p[m]、m=0,1,...,(2β+1)N
T−1によって乗算される。窓適用モジュール325n−1、325nの出力のポストフィックスに対応する最後のβN
T個のサンプルは、バッファ330内に保持され得る。バッファ330内のポストフィックスに対応する最後のβN
T個のサンプルは、窓適用モジュール325a、325bによる次のシンボルの出力のプレフィックス部分に対応する最初のβN
T個のサンプルに加算される。バッファの内容が更新される前に、サンプルがバッファに加算されてもよいことに留意されたい。送信機は、その後、最初の(1+β)N
T個のサンプルを送信することができる。並直列変換器(P/S)335は、サンプルを受信し、それらを送信用のOFDM信号340に変換する。
【0113】
図4は、
図2で説明された方法による送信窓の例示的な適用を示す図である。説明の目的で、また読者に便利なように、2つのデータブロックのみが示されていることに留意されたい。
図4に示されたデータブロックの前後に任意の数のデータブロックが存在できることに留意されたい。
図2で説明されたように、方法は、信号内の最後のデータブロックが処理されるまで続くことができる。
図4を参照すると、第1のデータブロック410と第2のデータブロック420が示されている。第1のデータブロック410は、データブロック410の先頭の前に追加されたCP412と、データブロック410の末尾に追加されたポストフィックス414とを有する。CP412の最左部411および第1のデータブロック410のポストフィックス414は、窓適用されている。同様に、第2のデータブロック420は、データブロック420の先頭の前に追加されたCP422と、データブロック420の末尾に追加されたポストフィックス424とを有する。CP422の最左部426および第2のデータブロック420のポストフィックス424は、窓適用されている。
図2で説明された方法におけるように、窓は、データブロック410、420の各々に独立に適用されることに留意することが重要である。第1のデータブロック410のポストフィックス414は、第2のデータブロック420のCP422の窓適用部分426と時間的にオーバラップする。ポストフィックス414とCP422の窓適用部分426は、効果的に加算430される。
【0114】
CPの代わりにゼロパディング(ZP)OFDMを使用する送信機側窓適用方法および装置が、今から説明される。
図5は、ゼロパディングを用いる例示的な送信機窓適用手順のフローチャートである。
図5を参照すると、ステップ505において、OFDMシンボルインデックスが、m=0に設定される。次に、送信機は、周波数領域QAMシンボルからなるブロックにIFFTを施す。例えば、IFFTサイズがN=8である場合、第mのOFDMシンボルについてのIFFTの出力におけるサンプルは、
【0116】
である。ステップ515において、ゼロプレフィックス(ZP)およびポストフィックスが付加されて、合成信号を生成する。例えば、ゼロパディング長が4であり、ポストフィックス長が2である場合、ZPおよびポストフィックスが付加された後、合成信号は、
【0118】
となる。ステップ520において、窓関数が合成信号に適用されて、窓適用された合成信号を生成する。上の例では、最初の4つのサンプルはゼロであるので、窓関数の最初の4つのサンプルもゼロである。例えば、「βN
T」=2である場合、すなわち、ランプアップおよびランプダウンを行うために、窓適用が各側において2つのサンプルを取得する場合、
【0120】
であり、ここで、0=p
1<p
2<1、0=p
14<p
13<1である。ステップ525において、直前の第(m−1)の窓適用された合成信号のポストフィックス部分が、現在の第mの窓適用された合成信号のZP部分の最左部に加算される。ステップ530において、ステップ525から生成された信号が、次の反復において使用されるポストフィックス部分を除外して送信される。第mのシンボルのついての送信されるサンプルは、
【0122】
である。プロセスを次の連続するシンボルに適用するために、ステップ535において、OFDMシンボルインデックスが1だけ増やされ、m+1≧mになる。m+1が最後のシンボルではない場合、ステップ510〜ステップ540が、次の連続するシンボルに対して繰り返される。m+1が最後のOFDMシンボルである場合、ステップ545において、方法は完了する。
【0123】
図6は、
図5で説明された方法によるゼロパディングを用いる送信窓の例示的な適用を示す図である。説明の目的で、また読者に便利なように、2つのデータブロックのみが示されていることに留意されたい。
図6に示されたデータブロックの前後に任意の数のデータブロックが存在できることに留意されたい。
図5で説明されたように、方法は、信号内の最後のデータブロックが処理されるまで続くことができる。
図6を参照すると、第1のデータブロック610と第2のデータブロック620が示されている。第1のデータブロック610は、データブロック610の先頭の前に追加されたゼロから成るZP612と、データブロック610の末尾に追加されたポストフィックス614とを有する。データブロック610の最左部およびポストフィックス614は、窓適用されている。同様に、第2のデータブロック620は、データブロック620の先頭の前に追加されたゼロから成るZP622と、データブロック620の末尾に追加されたポストフィックス624とを有する。データブロック620の最左部およびポストフィックス624は、窓適用されている。窓は、データブロック610、620の各々に独立に適用されることに留意することが重要である。第1のデータブロック610の窓適用されたポストフィックス614と第2のデータブロック620のZP622の前方部分626のオーバラップするセグメントは、効果的に加算630される。
【0124】
図7は、ゼロパディングを用いる窓適用のための受信機側手順を示す例示的な図である。受信機において、受信されたデータブロック710の最初のm個のサンプルにポストフィックス715をオーバラップし、加算することによって、信号が回復される。
図7を参照すると、前方に追加されたZP705および追加されたポストフィックス715を有するデータブロック710が、受信機において受信される。データブロック710およびポストフィックス715を残して、ZP705は廃棄される。ポストフィックス715は、データブロック710の尾部から除去され、データブロック710の先頭部に加算される。その後、出力がFFTブロック730に送られ、FFTブロック730は、サブキャリア内のデータブロックを時間領域から周波数領域に変換し戻す。
【0125】
データ信号の別個のグループに異なる窓関数を適用するための方法および装置が、今から説明される。異なる窓関数が、送信帯域の異なるサブバンドに適用され得る。例として、エッジの隣のサブバンドは、それらのサブバンドのより良いスペクトル抑制を得るために、より長い窓を用いて整形され得る。他方、エッジから離れたサブバンドまたは帯域の中央にあるサブバンドは、より短い窓を用いて整形され得る。窓適用は歪みを導入することがあるので、より長い窓によって導入されるおそらくはより大きい歪みは、エッジ上のサブバンドに限定される。
【0126】
図8は、送信帯域の異なるサブバンドに異なる窓関数を適用する例示的な方法を示す図である。
図8では、各サブバンド内のサブキャリアは、連続しているように示されている。これは、説明のために過ぎず、一般には、サブバンドは、サブキャリアが連続であるグループまたは非連続であるグループから成ることができる。サブバンドは、オーバラップせず、すなわち、サブバンド内のサブキャリアは、他のサブバンド内のサブキャリアとは異なる。
【0127】
図8を参照すると、着信(incoming)変調シンボルs[n]805は、直並列変換器(S/P)810に入力され、S/P810は、複数のサブキャリアの間で分配される変調出力信号815a〜815mのm個のグループを出力する。説明の目的で、m個の異なる窓関数がm個の異なるサブバンドに適用されることが仮定される。各サブバンドについて、変調出力信号815a〜815mは、IFFTブロック820a〜820mにおいて、それらのサブバンド内のサブキャリアに対応する複数のサブキャリアにマッピングされる。
図8が複数のIFFTブロックを示していることに留意されたい。これは、概念的に、m回のIFFTが施されることを示すためである。しかしながら、ハードウェア実施では、m回使用され得る1つのIFFTブロックが存在してもよい。これは、図に示される他のユニットについても同様である。N
iが第iのサブバンド内のサブキャリアのインデックスからなる集合を表すとし、N
iの各要素∈{0,1,...,N−1}である。IFFTへの入力をゼロからなるN×1ベクトルであるとする。サブキャリアN
i上で送信される変調シンボルのグループは、要素のインデックスがN
iであるベクトルの要素に挿入される。各サブバンドについて、IFFT出力825a〜825mは、パディング付加器モジュール830a〜830mにおいて、プレフィックスおよびポストフィックスを用いてパディングされる。各パディング付加器モジュール830a〜830mの出力835a〜835mは、それぞれの窓フィルタ840a〜840mにおいて、適切な窓関数を用いて点毎に乗算される。
図8に示されるように、各ブランチにおいて、異なる窓関数(すなわち、窓タイプ1、窓タイプk、窓タイプなど)が使用され得る。しかしながら、各ブランチにおける信号の長さは、等しくあるべきである。したがって、各ブランチにおけるプレフィックスおよびポストフィックスのサイズは、同じである。窓関数が適用された後、窓適用された各信号の出力845a〜845mが、並直列変換器(P/S)850a〜850mに入力される。各ブランチの出力855a〜855mは、その後、一緒に加算されて、送信される合成信号を生成する。
【0128】
受信機側窓適用のための方法および装置が、今から説明される。隣接チャネル干渉漏れを排除するためのメカニズムが、受信機において使用され得る。隣接帯域内の干渉信号が低い帯域外放射を有するとしても、干渉信号からのスペクトル漏れは、CP除去後に増加するために、そのようなメカニズムが使用される。したがって、CPが除去される前に、受信信号は、フィルタリングされ得る。OFDMは、素早い(high tail)sinc型フィルタに対応し、したがって、干渉排除機能にとって満足できるものではない、長方形窓適用を使用することによって、これを達成する。
【0129】
送信機側フィルタリングと同様に、受信フィルタリングも、フラグメント化されたスペクトルにおいて難題を課す。代替方法は、受信機において窓適用を使用することである。一般に、送信機が、
図3に示されるようなプレフィックスおよびポストフィックスを付加する場合、受信窓適用が、プレフィックスサンプル、データサンプル、およびポストフィックスサンプルに適用され得る。
【0130】
受信窓が定義され得る1つの方法は、以下の通りである。
【0132】
一般に、受信窓は、N
Tを超えて定義され得る。しかしながら、これは、次のシンボルが使用されることを必要とし得、小さい遅延を引き起こす。以下の手法は、それでも有効である。
【0133】
図9は、受信窓の境界を示す例示的な図である。
図9を参照すると、N
pre910は、プレフィックスの長さである。N
post920は、ポストフィックスの長さである。
図9の窓について示された境界は、一例にすぎないこと、窓非ゼロ窓係数境界(window non−zero window coefficients boundaries)は、−N
preからN
postまで延び得ることに留意されたい。
【0134】
送信窓適用を行わない場合、すなわち、すべてが1であり、連続するシンボル間にオーバラップが存在しない場合、送信シンボルは、
【0136】
と書き表され得、ここで、λ=N+N
pre+N
postである。n=lλ−N
pre,...,lλ+(N+N
post−1)である場合、
【0138】
であり、ここで、N
preは、CPのためのガードインターバルも含むことができる。n=lλ+m、l=−∞,...,0,...,∞、m=−N
pre,...,N+N
postであるとする。その場合
【0141】
受信機窓適用係数は、{w[m],m=−N
pre,...,N+N
post}と定義され得る。受信信号に窓を適用し、FFTによって、すなわち、周波数k/Nにおける周波数復調によって受信信号を周波数領域に変換し戻す。
【0143】
m’が、m=N
pre,...,−1に対して、m’=N+mと定義される場合、式18の項は、
【0146】
m=−N,...,−N
pre−1に対して、w[m]=0であるように、w[m]を拡張する。その場合、第1項は、
【0149】
m=N,...,N+N
postに対して、m”=m−Nと定義する。
【0152】
m=N+N
post,...,2Nに対して、w[m]=0であるように、w[m]を拡張する。その場合、
【0158】
送信シンボルを回復するために、m=N−N
pre,...,N−1に対して、x
l[m]=x
l[m−N]とし、m=0,...,N
post−1に対して、x
l[m]=x
l[m+N]とする。
【0161】
と見なされ得、ここで、λ=N+N
post+N
preである。n=−N
pre,...,N+N
postに対して、p[n]≠0であると仮定して、m=n−lλと定義する。次に、x[n]からλ個のサンプルを取得する。
【0163】
m=−N
pre,...,N+N
postである。m=N−N
pre,...,N−1に対して、y[m]=y[m−N]であり、m=0,...,N
post−1に対して、y[m]=y[m+N]であることに留意されたい。受信機側において、送信機窓p[m]は、x
l[m]=p[m]y[m]もこの条件を満たすように選択されるべきである。
【0164】
受信機側において送信信号を適用する。
【0168】
または定数である場合、上の式は、S
k’[l]である。
【0169】
図10は、受信窓の例示的なタイプを実施するように構成された受信機モジュール1000のブロック図である。
図10を参照すると、受信機は、OFDMシンボルy[n]1005を受信することができる。直並列変換器(S/P)1010は、周波数帯域の複数のサブキャリアにわたって拡散されたデータブロックを含むことができる受信信号y[n]1005をサンプリングし、それを複数のサブキャリアに分配する。窓フィルタ1015a〜1015nにおいて、受信窓が適用され得る。プレフィックスサンプル1020a〜1020nおよびポストフィックスサンプル1025a〜1025nが、データブロック1030a〜1030nに加算され、その後、除去され得る。プレフィックスおよびポストフィックスが除去される前に、受信窓がプレフィックスサンプル、データブロックサンプル、およびポストフィックスサンプルに適用されてもよいことに留意されたい。データブロック1030a〜1030nは、FFTユニット1040に入力され、FFTユニット1040は、サブキャリア内のデータブロックを時間領域から周波数領域に変換し戻すN点FFTユニットとすることができる。
【0172】
上の受信信号は、窓適用し、FFTを施した後では、
【0174】
と書き表され、ここで、受信窓は、w[n]で表される。
【0175】
n=iN+mと定義し、すべてが1であるのでp[n]を無視すると、窓の範囲のためにi=−1、0、1のみを使用して、式29が獲得される。
【0177】
式29から、直交性を保証するためには、
【0179】
であることが分かる。この条件の下で、直交性が保たれ、
【0182】
式8においてCPを加算したのと同様に、OFDM信号を持続時間Nにわたって拡張することは、IFFTを施し、ポストフィックスとして第1のサンプルを加算することに等しいことに留意されたい。
【0186】
上述の窓は、最も一般的な場合である。実用的なシステムでは、例として、1つのシンボルのポストフィックスが、次のシンボルのプレフィックスとして機能する。したがって、ポストフィックスに窓を適用することは、直後のシンボルからの追加のISIを導入し、待ち時間を増加させる。
図11および
図12は、実用的なシステムにおける例示的な窓間隔を示す図である。
図11を参照すると、窓間隔1105は、データ部1112と、サイクリックプレフィックス部1110とを含む、現在のシンボル1115のサンプルをカバーする。加えて、窓間隔1105は、存在する場合は、拡張されたガードインターバル部1120のサンプルをカバーすることができる。同様に、これは、
図12においても見られ得る。システムの観点からは、拡張されたガードインターバルは、サイクリックプレフィックスの一部と見なされ得ることに留意されたい。
【0193】
送信窓適用を用いる場合、直交性を維持するためには、
【0196】
受信窓適用は、入力された受信ブロックを受信機窓適用係数によって点毎に乗算することによっても実施され得る。
図13は、点毎の乗算によって例示的なタイプの受信窓適用を実施するように構成された受信機モジュール1300を示す図である。
図13を参照すると、受信機は、OFDM信号y[n]1305を受信することができる。直並列変換器(S/P)1310は、周波数帯域の複数のサブキャリアにわたって拡散されたデータブロックを含むことができる受信信号y[n]1305をサンプリングし、それを複数のサブキャリアに分配する。窓フィルタ1315a〜1315nにおいて、データブロックを受信機窓適用係数によって点毎に乗算することによって、受信窓が適用され得る。第1のサンプル1320a〜1320nが、対応する最後のサンプル1325a〜1325nに加算される。その後、第1のサンプル1320a〜1320nが、除去される。第1のサンプル1320a〜1320nは、ガードインターバルと呼ばれることもある。その後、データブロック1330a〜1330nは、FFTユニット1340に入力され、FFTユニット1340は、サブキャリア内のデータブロックを時間領域から周波数領域に変換し戻すN点FFTユニットとすることができる。
【0197】
式(27)および式(33)は、送信窓および受信窓の両方が適用される場合に、受信機において直交性を維持するための条件を指定する。送信窓関数を与えると、受信機窓関数は、これらの式から計算され得る。
【0198】
受信窓適用に起因するシンボル間干渉が、今から説明される。以下の分析は、システム設計の観点からそのほうがより適切であるので、
図11および式(28)〜式(33)において説明されたような第2のタイプの受信窓適用が使用されることを仮定する。
【0199】
送信信号がh[n]で表されるチャネルを通過することを仮定する。窓適用後の受信信号は、
【0206】
データブロックのプレフィックス部は、直前のデータブロックからの干渉を含み得ることに留意されたい。この干渉は、窓関数によって乗算され、式(23)に示されるような所望信号に加算される。干渉のレベルは、チャネル遅延スプレッドおよび窓関数の長さに依存し得る。窓関数のゼロ部が、ISIを吸収するのに十分な長さである場合、プレフィックスは廃棄されるので、干渉が発生しないことがある。しかしながら、遅延スプレッドが十分に長い場合、干渉が発生し得る。チャネル遅延スプレッドL<Nであると仮定すると、ISIは、直前のデータブロックのみに起因する。この場合、干渉は、i=−2において送信されたデータが原因となって、i=−1から寄与する。第kのサブキャリア上での干渉は、
【0208】
と書き表され得、ここで、iN+m−u<−Nに対しては、v(iN+m−u)=1であり、それ以外では、0である。
【0210】
ここから、干渉電力が計算され得る。ISIをより明瞭に理解するために、行列表記が使用され得る。送信信号は、
【0212】
と書き表され得、ここで、F
Hは、IFFT行列であり、
【0214】
は、β個のサンプルからなるプレフィックスを追加する。チャネルの後の受信信号は、
【0216】
であり、ここで、式(27)の第1の部分は、所望信号であり、式(27)の第2の部分は、直前のブロックからのISIであり、式(27)の第3の部分は、雑音である。式(27)のチャネル行列は、
【0221】
であり、ここで、Wは、窓適用演算を実行し、
W=diag[w
-β...w
1 1 1 1 1 1...w
N-β...w
N-1]
w
-m+w
N-m=1
と定義され、
【0223】
は、処理されたデータブロックの最初のβ個の値を取得し、最後のβ個の値に加算する。これら2つの行列は、受信窓適用を一緒に実行する。式29は、
【0226】
ガードバンドの除去後、信号部は直交性を保つ。しかしながら、直前のブロックからのISIが導入される。ISIの量は、Lおよびβに依存する。ISIの影響は、
【0229】
導入されるISIは、Fy
isiであり、ここで、
y
isi=[0 0 0 0...w
-βg(0)...w
-1g(β−1)]
T 式(44)
である。
【0230】
窓の0係数によって乗算されたサンプルは、ISIに寄与しない。w
-β+αが窓の第1の非ゼロサンプルである場合、α≧Lであるならば、ISIの寄与はゼロである。
【0231】
干渉除去など、受信窓適用の性能を改善するための方法が、今から説明される。連続的な干渉除去が、今から説明される。受信信号は、マルチパスチャネルのせいで、直前の送信ブロックからの干渉を含み得る。式(44)は、チャネル、直前のブロック、および受信窓適用係数に関して、干渉を特徴付ける。窓適用後、CP長および窓適用係数に応じて、この干渉のいくらかが、現在のシンボルの時間サンプルに加算される。性能を改善するための1つの方法は、この干渉を再生成し、除去することである。チャネルが知られており、直前のシンボルが復調されたと仮定すると、干渉が再生成され、現在のシンボルから減算され得る。減算は、時間領域または周波数領域において行われ得る。
【0232】
送信信号も窓適用された場合、マルチパスチャネルがない場合でも、受信窓適用がISIを導入する。
【0233】
図14、
図15、および
図16は、送信窓適用の様々なケースを示している。
図14を参照すると、データの第1のブロック1400とデータの第2のブロック1450が示されている。プレフィックス1405、1455およびポストフィックス1415、1465の形態の拡張されたガードインターバルが、データのそれぞれのブロック1400、1450に追加される。プレフィックス1405、1455は、データの各ブロック1400、1450それぞれのCP1410、1460に追加される。ポストフィックス1415、1465は、データの各ブロック1400、1450それぞれの尾部に追加される。拡張されたガードインターバルは、送信窓適用を実行するために追加される。受信機側において、受信窓適用の後、CPおよび拡張されたガードインターバルは廃棄される。受信窓は、CPおよび拡張されたガードインターバルに適用され得る。このケースでは、干渉は、上述の分析において示されたように、チャネル長および受信窓係数に依存する。相違は、直前のブロックからの干渉するサンプルが、今の場合は、送信窓係数によって重み付けされることである。
【0234】
図15を参照すると、データの第1のブロック1500とデータの第2のブロック1550が示されている。プレフィックス1505、1555およびポストフィックス1515、1565の形態の拡張されたガードインターバルが、データのそれぞれのブロック1500、1550に追加される。プレフィックス1505、1555は、データの各ブロック1500、1550それぞれのCP1510、1560に追加される。ポストフィックス1515、1565は、データの各ブロック1500、1550それぞれの尾部に追加される。拡張されたガードインターバル、すなわち、プレフィックスは、送信窓適用を実行するために追加される。このケースでは、拡張されたガードインターバル、すなわち、データの第1のブロック1500のポストフィックス1515と、連続するシンボルのデータの第2のブロック1550のプレフィックス1555とは、スペクトルロスを低減するためにオーバラップする。受信機側において、受信窓適用の後、CPおよび拡張されたガードインターバルは廃棄される。
図14に示されるケースにおけるように、受信窓は、CPおよび拡張されたガードインターバルに適用され得る。このケースでは、受信窓適用に起因する干渉は、受信窓の範囲に依存する。拡張されたガードインターバルに対応する間隔において、受信窓係数がゼロである場合、干渉は、マルチパスのせいでサイクリックプレフィックス間隔において拾われる。拡張されたガードインターバルに対応する間隔において、受信窓係数のいくつかが非ゼロである場合、干渉は、マルチパスがない場合でも、拡張されたガードインターバルおよびサイクリックプレフィックス間隔において拾われる。
【0235】
図16を参照すると、データの第1のブロック1600とデータの第2のブロック1650が示されている。このケースでは、拡張されたガードインターバル、すなわち、サイクリックプレフィックスは、データのそれぞれのブロック1600、1650の前に追加される。ポストフィックス1610、1660は、データのそれぞれのブロック1600、1650の末尾に追加される。このケースでは、データの各ブロック1600、1650それぞれのCP1605、1655は、送信窓適用を実行するために使用される。受信機側において、受信窓適用の後、CPは廃棄される。このケースでは、干渉は、マルチパスがない場合でも、サイクリックプレフィックス間隔から拾い上げられる。
【0236】
図15および
図16に示されたケースを理解するために、ブロックl上の受信信号は、
【0241】
式(45)の第1項は、以下のように説明され得る。データブロックは、IFFTを通過する。送信窓適用を実行するために、最後のβ個のシンボルが、プレフィックスとしてコピーされ、最初のα個のシンボルが、ポストフィックスとしてコピーされる。連続するシンボルのプレフィックスとポストフィックスのオーバラップが実行されるので、αとβは等しいのが好ましいことに留意されたい。その後、信号は、対角要素が窓係数である対角行列Pで表される、窓係数によって乗算される。この送信信号が、チャネルを通過する。
【0242】
式(45)の第2項は、式(45)の第1項と同様であり、直前のデータブロックから得られる係数を含む。
【0244】
は、窓適用された信号の最後のα個のサンプルを選択して、ベクトルを生成する行列である。ベクトルの要素は、最後の係数から最初の係数に並べ替えられる。これは、窓適用された信号の最後のα個のサンプルが、現在のブロックの最初のα個のサンプルに加算されることを意味する。
【0247】
式(45)の第3項は、直前のシンボルからのシンボル間干渉とすることができる。受信信号は、受信窓適用によって処理される。窓係数に応じて、干渉は、推定され、除去され得る。
【0248】
受信信号の別個のグループに異なる窓関数を適用するための方法および装置が、今から説明される。異なる窓関数が、送信帯域の異なるサブバンドに適用され得る。例として、エッジの隣のサブバンドは、隣接チャネル干渉をより良く排除するために、より長い窓を用いて整形され得る。他方、エッジから離れたサブバンドは、より短い窓を用いて整形され得る。窓適用は歪みを導入することがあるので、より長い窓によって導入されるおそらくはより大きい歪みは、エッジ上のサブバンドに限定され得る。この方法の例が、
図17に示されている。
【0249】
図17は、非連続なサブバンドのための受信機窓適用の例示的な実施を示す図である。
図17を参照すると、変調シンボルを含むOFDM信号y[n]1705が、受信され、受信信号y[n]1705をサンプリングし、それを複数のサブキャリアに分配する直並列変換器(S/P)1710に入力される。m個の窓がm個の異なるサブバンドに適用されることが仮定される。信号は、m個のブランチにコピーされる。各グループまたはブランチについて、窓適用フィルタ1715a〜1715nにおいて、適切な受信窓が適用される。各グループまたはブランチに適用される受信窓は、異なり得る。例えば、
図10に示されたような受信窓タイプが、1つのブランチに適用され得、一方、
図13に示されたような受信窓タイプが、別のブランチに適用され得る。
図10および
図13に示されたものとは異なる他の窓タイプも使用され得ることに留意されたい。その後、各ブランチそれぞれについて、プレフィックスおよびポストフィックスが、存在する場合は、各プレフィックス/ポストフィックス除去ユニット1720a〜1720nにおいて除去される。その後、各ブランチは、FFTユニット1725a〜1725nを通過し、FFTユニット1725a〜1725nは、各ブランチにおいてサブキャリア内のデータを時間領域から周波数領域に変換し戻す。各ブランチについて、そのブランチ内のサブバンドのサブキャリアに対応するサンプルが、処理ユニット1730a〜1730nにおけるさらなる処理のために選択される。そのような処理は、等化および復調を含むことができる。
【0250】
スペクトル漏れおよび干渉の要件は、変化し得、したがって、窓関数の適応は、有益であり得る。先に説明されたように、送信機における窓関数は、CPを整形し、したがって、CPの非整形部分がチャネル遅延スプレッドを補償するのに十分な長さがない場合、干渉を導入し得る。同様に、受信機における窓適用も、干渉を導入し得る。しかしながら、干渉とスペクトル漏れの低減および隣接チャネル干渉の排除との間には、トレードオフが存在し得る。例えば、窓のロールオフ(roll−off)部分が長くなるにつれて、例えば、窓がより滑らかになるにつれて、送信機におけるスペクトル漏れの低減と、受信機における隣接チャネル干渉の排除は、改善する。しかしながら、ISIおよび/またはICIに起因する自己生成された干渉は、増加し得る。
【0251】
したがって、スペクトル漏れおよび隣接チャネル干渉排除についての要件に応じて、窓関数を適応的に変更することは有益であり得る。要件が厳しい場合、ISI/ICIがより大きくなるのと引き換えに、より滑らかな窓関数が、送信機および/または受信機において使用され得る。厳しくない場合、あまり滑らかではない窓関数が好まれ得、より小さいISI/ICIをもたらす。選択は、センシングなどの測定に基づいて、受信機もしくは送信機によって行われ得、または受信機は、受信窓関数を選択することができ、一方、送信機は、送信窓関数を選択することができる。
【0252】
送信窓適用では、窓関数はデータブロックに対応するサンプル(例えば、CP付加前にIFFTによって生成されるもの)が1によって乗算される(すなわち、窓関数の重みが1である)ように選択され得る。CPおよびポストフィックスに対応するサンプルは、非1の重みによって乗算され得る。CP、データブロック、およびポストフィックスの長さが、それぞれ、k、n、kである場合、窓の合計の長さは、n+2kであることができ、k+1からk+nによってインデックス付けされる中間のサンプルは、1である。ときどき、スペクトル漏れに対する厳しい要件が、送信機において非常に滑らかな窓関数が使用されることを余儀なくさせることがある。しかし、CPのサイズは固定され得るので、これは不可能なことがある。これを克服する1つの方法は、窓関数のn個の重みのいくつかが非1の値を有することを許可することであり得る。例えば、以下の式(47)が使用され得る。窓関数の滑らかさは、ビット誤り率(BER)を悪化させることなく、著しく改善され得る。
【0254】
受信機窓適用の間に、受信機の全体的な性能が改善され得る。一例では、受信信号干渉対雑音比(SINR)は、CPに対応するサンプルを受信シンボルの末尾に加算することによって改善され得る。窓が適用されない場合、この演算は独立して行われ得ることに留意されたい。
【0257】
と書き表され得、ここで、F
Hは、逆高速フーリエ変換(IFFT)行列であり、
【0259】
は、N
G個のサンプルからなるプレフィックスを追加する。チャネルの後の受信信号は、
【0261】
と書き表され得、ここで、式(49)の第1の部分は、所望信号であり、第2の部分は、直前のブロックからのシンボル間干渉(ISI)であり、第3の部分は、雑音である。式(49)のチャネル行列は、
【0263】
と書き表され得、ここで、[h
0,h
1,...,h
L-1]は、マルチパスチャネルのチャネル応答である。
【0264】
上述の例では、チャネル次数L=N
Gである場合、サイクリックプレフィックスのすべてのサンプルは、品質を落とされ得る。しかしながら、無線通信システムが設計される場合、サイクリックプレフィックスの長さN
Gは、最悪ケースのシナリオに基づいて選択されることがある。したがって、非常に頻繁に、L<N
Gであり、サイクリックプレフィックスのN
G−L個のサンプルは、ISIを免れることができる。チャネルの初期パスは、大きな電力を有することができ、遅延パスは、はるかに小さい電力しか有することができない。したがって、サイクリックプレフィックスの多くのサンプルは、低電力ISIによって品質を落とされ得るにすぎない。
【0265】
(CPを伴う)受信OFDMシンボルのサンプルnがISIを免れている場合、受信OFDMシンボルは、y[n]=x[n]+w
1[n]と表され得る。サイクリックプレフィックスが形成される方法のため、サンプル(n+N)は、y[n+N]=x[n+N]+w
2[n+N]と書き表され得、ここで、x[n]=x[n+N]である。
【0266】
雑音サンプルw
1およびw
2は、独立とすることができ、同じ統計を有することができる。それらが、ゼロ平均であり、分散δ
2を有すると仮定すると、y[n]とy[n+N]が加算された場合、結果は、y[n]+y[n+N]=x[n]+x[n+N]+w
1[n]+w
2[n+N]=2x[n]+w
1[n]+w
2[n+N]と表され得る。
【0271】
である。したがって、1つのサンプルの電力は、CPが元のサンプルのコピーであるため、(時間領域において)2倍にされる。周波数領域において、受信信号を仮定することは、
【0278】
これから、サブキャリアk上のSINRは、
【0281】
例として、CPが合計シンボル持続時間の25%であり、サンプルの半数がISIを免れていると仮定される場合、周波数領域におけるサンプル当たりのSINRの改善は、0.3dBである。L
1個のパスを有するチャネルが存在し、L
1<N
Gであると仮定すると、サンプルnは、
【0283】
と書き表され得る。これから、時間領域におけるサンプル当たりのSINR改善は、ISIを免れているサンプルについては2xであり得る。IFFTの後、等化前の第kのサブキャリア上のSINRは、SINR
AWGN(k)|H(k)|
2であることができ、H(k)は、第kのサブキャリア上のチャネルのFFTである。
【0284】
変調およびコーディング方式(MCS)は、離散的なチャネル品質インジケータ(CQI)値の上で動作するので、SINRの小さい増加であっても、レートの急上昇を引き起こすことがある。小さい増加が次のMCSをもたらす場合、いくつかのシナリオでは、レートは2倍にされ得る。他方、送信機により近いWTRUは、ISIを免れているCP内にサンプルの大部分を有することができる。さらに、サンプルがISIを免れていない場合であっても、所望信号の寄与がISIの寄与に勝るならば、それは依然として有益であり得る。例えば、受信サンプルが、y[n]=x[n]+w
1[n]+z[n]、およびy[n+N]=x[n+N]+w
2[n+N]であり、ここで、z[n]がISIであると仮定すると、y[n]とy[n+N]が加算された場合、y[n]+y[n+N]=x[n]+x[n+N]+w
1[n]+w
2[n+N]+z[n]=2x[n]+w
1[n]+w
2[n+N]+z[n]である。時間領域における加算されたシンボルのSINRは、
【0288】
である場合、CPからのそのサンプルを使用することは有益であり得る。
【0289】
CPからのサンプルが、OFDMシンボルの尾部におけるサンプルに加算される場合、各サンプルは、直交性が保たれるように、2によって除算され得る。これは、受信窓適用における直交性条件のためであり得る。
【0290】
式(53)の結果は、受信窓が適用されるケースに一般化され得る。受信サンプルの受信窓適用の後、CPが、OFDMシンボルの末尾に加算され得る。加法性白色ガウス雑音(AWGN)チャネルが使用される(例えば、ISIがCPサンプルを品質悪化させていない)ことを仮定すると、受信信号は、
【0292】
であり得、ここで、z[n]は、ゼロ平均および分散σ
2を有するAWGNである。サブキャリア
【0294】
上の送信データシンボルの推定は、v[n]を用いる窓適用の後、
【0297】
式(55)から、サブキャリアk上のSINRは、
【0300】
同様に、(ISIのない)マルチパスチャネルを用いる場合、SINRは、
【0302】
となる。しかしながら、ISIのせいで、窓適用は、干渉を導入し得、正確なSINRは、チャネルモデルに依存し得る。
【0303】
チャネル推定を用いて、WTRUは、チャネル遅延スプレッドおよびパスの分布を決定できることがある。これは、CPがISIを免れたサンプルまたは十分に小さいISIで品質を落とされたサンプルを含むかどうかを、WTRUが決定することを可能にする。送信機により近いWTRUは、これから利益を得る可能性が最も高くなり得る(すなわち、CP長が遅延スプレッドよりも大きい)ので、それらはすでにより良い信号対雑音比(SNR)を有し、チャネル推定は高い信頼性を有し得ることが仮定され得る。
【0304】
図18は、IEEE802.11afが下層の無線アクセス媒体である場合の、CPを使用したことに起因する、AWGNチャネルにおけるBERの改善を示すグラフである。
【0305】
先に説明されたように、CPを使用する現在の無線システムにおけるCPの長さは、1つの値に設定されることがあり、すべてのユーザに対して使用されることがある。しかしながら、与えられた送信エリアにおいて、いくつかのユーザは、他よりも小さい遅延スプレッドを有するチャネルを経験していることがある。そうである場合、より小さい遅延スプレッドを有するチャネルを経験しているそれらのユーザに対して、より短いCPを使用することが有益であり得る。
【0306】
図19は、異なるサブバンドに対して変化するCP長を有するシンボルを送信することが可能な例示的な送信機1900を示す図である。
図19に示される例では、ただ2つのサブバンド1905、1910が示されている。これは説明のためであり、任意の数のサブバンドが存在でき、サブバンドは非連続なサブキャリアまたはリソースブロック(RB)を含むことができることに留意されたい。RBの概念は、サブキャリアのグループとして一般化され得、RBサイズ(すなわち、サブキャリアの数)は、RBが異なれば、変化し得る。加えて、送信機は、OFDMベースである必要がないことがある。例えば、それは、第3世代パートナシッププロジェクト(3GPP)LTEのアップリンクにおいて使用されるような離散フーリエ変換拡散OFDM(DFT拡散OFDM)、または純粋なシングルキャリア(SC)でもよい。DFT拡散OFDMでは、データは、サブキャリアにマッピングされる前に、高速フーリエ変換(FFT)を通過する。SCでは、CPは、時間領域信号に直接的に付加される。
【0307】
図19を参照すると、この例の場合、各サブバンド1905、1910についての送信は、従来のOFDMと同様であることが仮定される。すなわち、入力データストリームからのシンボルは、複数のサブバンド、
図19に示されるようなサブバンド1905、1910の複数のマルチプル並列サブキャリアまたはRBにわたって拡散され、それらは、その後、それぞれのIFFTユニット1915、1920に入力される。
図19が複数のIFFTブロックを示していることに留意されたい。これは、概念的に、m回のIFFTが施されることを示すためである。しかしながら、ハードウェア実施では、異なる入力ストリームに対してm回使用され得る1つのIFFTブロックが存在してもよい。IFFTユニット1915、1920は、複数のサブキャリアまたはRB内の信号を周波数領域から対応する時間領域信号に変換する。図においてCP−1およびCP−2で表されるCPが、それぞれのCP加算器ユニット1930、1935において追加される。
図19に示されるように、サブバンド1905に対応する信号の前に追加されるCP−1は、サブバンド1910に対応する信号の前に追加されるCP−2よりも短い。並直列変換器(P/S)1940、1945は、それぞれのサンプルを受信し、それらをそれぞれのOFDM信号1955、1960に変換し、送信前にそれらを加算器ユニット1965において加算する。
【0308】
可変CPの使用は、一般に、ICIを引き起こし得る。
図19で説明された例におけるように、2つのシンボルが2つのサブキャリア上で送信され、それらは2つの異なる受信機に向けられたものであることが仮定される。一方がより長いCPを有する場合、p(t)関数は異なり、
x(t)=S
kp
k(t)exp(j2πF
kt)+S
mp
m(t)exp(j2πF
mt) 式(57)
と書き表され得る。
【0309】
受信機の一方において、データシンボルが、式(58)におけるように推定され得る。
【0311】
式(58)の第1の部分は、所望信号であり、第2の部分は、干渉である。積分は、Tの区間にわたって実行され、CPは、廃棄される。しかし、干渉信号の場合、このT持続時間は、そのCPおよびデータ部の任意の部分をカバーし得る。このT区間において、干渉信号は1つのブロックから新しいブロックにジャンプせず、例えば、ただ1つのデータシンボルが存在することを仮定する。式(59)に示されるように、いかなる干渉も存在しない。
【0313】
しかしながら、T区間が2つのシンボルをカバーする場合、
【0315】
である。マルチパスチャネルの場合も、各パスが乗算係数を導入するので、同じことが当てはまり得る。区間Tが干渉信号のただ1つのデータシンボルを有する場合、干渉は存在しない。そのため、一般に、たいていは干渉が存在し得る。シンボルは、異なる長さを有するので、ドリフトし得る。いくつかのシンボルについては、直交性は保たれ得る。
【0316】
可変CPを使用することによって引き起こされる干渉電力を見積もるためのシミュレーションが説明される。このシミュレーションでは、上および
図19で説明されたものと類似した送信機は、1024のサブキャリアを使用する。1024のサブキャリアのうちの半分は、第1の受信機のために確保される。1024のサブキャリアのうちの他の半分は、第2の受信機のために確保される。サブキャリアの第1の半分から生成される信号に付加されるCPは、32サンプルの長さを有する。サブキャリアの第2の半分から生成される信号に付加されるCPは、64サンプルの長さを有する。
図20は、第1の受信機におけるdB単位の受信干渉電力を示すグラフである。
図21は、第1のユーザに割り当てられたスペクトルの第1の半分を示す、
図20のクローズアップ図を示すグラフである。
図20および
図21において提供される例では、異なるCPタイミングによって引き起こされるICI/ISIに起因する干渉は、スペクトルのエッジにおいてより高い。可変CP長を使用する場合、干渉の影響は、帯域間でいくつかのサブキャリアを使用しないことによって、またフィルタリングまたはパルス整形を使用して、送信機において帯域外放射を低減し、および/または受信機において干渉排除を改善することによって、低減され得る。
【0317】
これ以前で説明されたようなパルス整形または窓適用は、可変CP長を使用する場合に送信機においてICIを低減するために使用され得る1つの技法である。
図22は、可変CP長を使用する場合にICIを低減するために送信機窓適用を使用する例示的な送信機を示す図である。
図22に示される例では、ただ2つのサブバンド2205、2210が示されている。これは説明のためであり、任意の数のサブバンドが存在でき、サブバンドは非連続なサブキャリアまたはRBを含むことができることに留意されたい。加えて、送信機は、OFDMベースである必要がないことがある。
【0318】
図22を参照すると、入力データストリームからのシンボルは、複数のサブバンド、
図22に示されるようなサブバンド2205、2210の複数のマルチプル並列サブキャリアまたはRBにわたって拡散され、それらは、その後、それぞれのIFFTユニット2215、2220に入力される。
図22が複数のIFFTブロックを示していることに留意されたい。これは、概念的に、m回のIFFTが施されることを示すためである。しかしながら、ハードウェア実施では、異なる入力ストリームに対してm回使用され得る1つのIFFTブロックが存在してもよい。IFFTユニット2215、2220は、複数のサブキャリアまたはRB内の信号を周波数領域から対応する時間領域信号に変換する。図においてCP−1およびCP−2で表されるCPが、それぞれのCP加算器ユニット2230、2235において追加される。
図22に示されるように、サブバンド2205に対応する信号の前に追加されるCP−1は、サブバンド2210に対応する信号の前に追加されるCP−2よりも短い。適切な窓関数が、窓フィルタ2240、2245において適用される。ブランチに対して異なる窓関数が使用されてもよいことに留意されたい。並直列変換器(P/S)2250、2255は、それぞれの窓適用されたサンプルを受信し、それらをそれぞれのOFDM信号2260、2265に変換する。窓関数は並直列変換の後に配置される窓フィルタにおいて適用され得ることに留意することが重要である。窓フィルタの配置は、実施固有とすることができる。その後、信号2260、2265は、送信前に加算器ユニット2275において一緒に加算される。
【0319】
図23は、可変CP長を使用する場合に干渉を排除するために受信機窓適用を使用する例示的な受信機を示す図である。
図23に示される送信機構造は、
図19において示され、説明されたものと同じである。送信機1900は、加算された信号をチャネル2305、2310上で送信する。信号は、それぞれの受信機2301、2302において受信される。各受信機2301、2302は、異なるWTRUに対応する。受信窓が、窓フィルタ2315、2320においてそれぞれ適用され得る。WTRUによって適用される窓は、一般に、異なり得ることに留意されたい。窓が適用された後、ブロック2330、2335に示されるような追加の処理のために、信号が出力される。これらのプロセスは、各CP、例えば、CP−1およびCP−2それぞれを廃棄すること、FFTを施すこと、および等化を含むことができる。各WTRUは、それらのために使用されるCPの長さを知っている。したがって、受信機において、CPが廃棄される場合、廃棄される信号の長さは、CP長に等しい。
【0320】
可変CP長を使用する場合にICIを低減するために使用され得る別の技法は、送信機、受信機、または両方におけるフィルタリングである。
図24は、可変CP長を使用する場合に送信機側フィルタリングを使用する例示的な送信機を示す図である。
図24を参照すると、入力データストリームからのシンボルは、複数のサブバンド、
図24に示されるようなサブバンド2405、2410の複数のマルチプル並列サブキャリアまたはRBにわたって拡散され、それらは、その後、それぞれのIFFTユニット2415、2420に入力される。
図24が複数のIFFTブロックを示していることに留意されたい。これは、概念的に、m回のIFFTが施されることを示すためである。しかしながら、ハードウェア実施では、異なる入力ストリームに対してm回使用され得る1つのIFFTブロックが存在してもよい。IFFTユニット2415、2420は、複数のサブキャリアまたはRB内の信号を周波数領域から対応する時間領域信号に変換する。図においてCP−1およびCP−2で表されるCPが、それぞれのCP加算器ユニット2430、2435において信号の前に追加される。
図24に示される例では、サブバンド2405に対応する信号の前に追加されるCP−1は、サブバンド2410に対応する信号の前に追加されるCP−2よりも短い。並直列変換器(P/S)2440、2445は、それぞれのサンプルを受信し、それらをそれぞれのOFDM信号2455、2460に変換する。適切なフィルタリング演算が、フィルタ2465、2470において適用される。フィルタは、一般に、異なり得ることに留意されたい。その後、信号は、送信前に加算器ユニット2475において一緒に加算される。
図25は、可変CP長を使用する場合に干渉を排除するために受信機側フィルタリングを使用する例示的な受信機を示す図である。
図25に示される送信機構造は、
図19において示され、説明されたものと同じである。これは、説明のためのみであり、異なる送信機構造も使用され得る。送信機1900は、加算された信号をチャネル2505、2510上で送信する。信号は、それぞれの受信機2501、2502において受信される。各受信機2501、2502は、異なるWTRUに対応する。受信フィルタリングが、フィルタ2515、2520においてそれぞれ適用され得る。異なるWTRUによって適用されるフィルタは、一般に、異なり得ることに留意されたい。フィルタリングが適用された後、ブロック2530、2535に示されるような追加の処理のために、信号が出力される。これらのプロセスは、各CP(例えば、CP−1およびCP−2)それぞれを廃棄すること、FFTを施すこと、および等化を含むことができる。各WTRUは、それらのために使用されるCPの長さを知っている。したがって、受信機において、CPが廃棄される場合、廃棄される信号の長さは、CP長に等しい。加えて、先に述べられたように、送信のために使用されるサブバンドは、非連続なサブキャリアまたはRBから成ることができる。この場合、フィルタリングは、困難になり得るが、各サブバンドが連続なサブキャリアのみを含むようにすることによって、または各サブバンドをサブユニット(例えば、RB)に分割し、各RBを別々にフィルタリングし、各サブユニットからの信号を加算して、最終信号を形成することによって、対処され得る。これは、リソースブロックフィルタードOFDM(RB−F−OFDM)に類似し得る。
【0321】
図26は、例示的なRB−F−OFDMベースの送信機2600を示す図である。
図26を参照すると、RB−F−OFDM送信機2600は、各RBに1つの、複数のフィルタードOFDM送信モジュール(F−OFDM Tx)2650a、2650b、...、2650nを備え、それらは、各RBのシンボルベクトル2620a、2620b、...、2620nそれぞれから、各RBについてのRB別マルチキャリア変調信号2660a、2660b、...、2660nを出力する。RB別マルチキャリア変調信号2660a、2660b、...、2660nは、一緒に合算されたときに、送信信号2660を形成する。RB−F−OFDM送信機2600は、RB−F−OFDM送信機2600内に備えられたRB別フィルタードOFDM送信モジュール2650a、2650b、...、2650nが各々、1つのRB内のサブキャリアのみを変調し、したがって、低レートのOFDM信号が生成され、その後、高レートにアップコンバートされ得る点で、CP−OFDM送信機またはフィルタードOFDM送信機とは異なる。
【0322】
各RB別マルチキャリア変調信号2660a、2660b、...、2660nは、隣接RBとはオーバラップするが、隣接RBを越えたところのRBとはオーバラップしない信号のみを有する。RB別送信フィルタは、RB別マルチキャリア変調信号の非隣接RBへの信号漏れを無視できるものにすることが仮定される。隣接RB間の信号オーバラップは、異なるRB内のサブキャリア間の直交性のために、サブキャリア間干渉を引き起こし得ない。
【0323】
図27は、例示的なタイプIのRB別F−OFDM送信モジュール(F−OFDM Tx
k)2700を示す図である。F−OFDM Tx
k2700は、
図26に示されたようなRB−F−OFDM送信機2600内のRB別フィルタードOFDM送信モジュール2650として使用され得る。
図27を参照すると、F−OFDM Tx
k2700は、IFFTユニット2705と、並直列変換器(P/S)2710と、CP加算器ユニット2715と、アップサンプリングユニット2720と、送信フィルタ2725と、RB変調ユニット2730とを備える。第kのRB2620bに対するシンボルベクトルのIFFTが、IFFTユニット2705において施される。CPが、CP加算器ユニット2715において追加される。長さkのCPが追加されることに留意されたい。異なるRBに付加されるCPは、同じ長さである必要はない。並直列変換が、P/S2710において実行される。その後、信号は、アップサンプリングユニット2720においてアップサンプリングされる。アップサンプリングの後、信号は、送信フィルタ2725においてフィルタリングされ、送信フィルタ2725は、フィルタリングされた信号2740を出力する。フィルタリングされた信号2740は、RB変調ユニット2730において第kのRBの周波数帯域に変調されて、RB別マルチキャリア変調信号2660bを形成する。それは、他のRB別マルチキャリア変調信号2660a、...、2660nと合算されて、
図26に示されるような送信信号2660を形成する。
【0324】
図28は、
図26のRB−F−OFDM送信機2600に対応する例示的なRB−F−OFDM受信機(RB−F−OFDM Rx)を示す図である。
図28を参照すると、RB−F−OFDM受信機2800は、RB別F−OFDM受信モジュール2850a、2850b、...、2850nを備え、それらは、受信されたマルチキャリア変調信号2805から、各RBについてのRB別復調シンボルベクトル2890a、2890b、...、2890nを出力する。RB−F−OFDM受信モジュール2850a、2850b、...、2850nは、各々が、1つのRB内のサブキャリアのみを復調し、したがって、信号は、低レートにダウンコンバートされ、その後、復調され得る。
【0325】
図29は、例示的なタイプIのRB別F−OFDM受信モジュール(F−OFDM Rx
k)2900を示す図である。F−OFDM Rx
kは、
図28に示されたようなRB−F−OFDM受信機2800内のRB別フィルタードOFDM受信モジュール2850として使用され得る。
図29に示されるOFDM Rx
kは、
図27に示されるF−OFDM Tx
kの逆の演算を有する。F−OFDM Rx
k2900は、RB復調ユニット2910と、受信フィルタ2915と、ダウンサンプリングユニット2920と、直並列変換器(S/P)2925と、CP除去ユニット2930と、FFTユニット2935とを備える。
図29を参照すると、第kのRBについて、受信信号2905は、RB復調ユニット2910において第kのRBの周波数帯域からベースバンドに復調されて、RB復調信号2950を形成する。その後、RB復調信号2950は、フィルタ2915においてフィルタリングされる。フィルタリングされた信号は、ダウンサンプリングユニット2920、S/P変換器2925、およびCP除去ユニット2930においてダウンサンプリングされる。ここでは、廃棄されるCPは、各RBについて異なり得ることに留意されたい。FFTが、FFTユニット2935において施される。FFTユニット2935からの出力は、復調シンボルベクトル2990を形成する。復調シンボルベクトルは、
図28と同様、このようにRB毎に獲得される。
【0326】
送信機は、与えられた時間において異なる長さのCPを使用することができるので、フレーム構造が対処を施される必要があることがある。
【0327】
1つの選択肢は、サブフレーム長は変化させずに保つが、CP長に応じてOFDMシンボルの数を変更することである。これは、異なる数のデータブロックが異なる信号内に存在することをもたらす。
図30は、2つの信号3000、3001に対応する例示的なフレーム構造を示す図である。
図30に示される例では、送信機が、2つの異なるCP3005、3010を有するOFDMシンボルを生成することが仮定される。
図30に示されるように、信号3000内のCP3005の長さは、信号3001内のCP3010の長さよりも短い。それぞれの信号3000、3001内のOFDMシンボルのデータ部3015a、3015bの長さは、示された例では、同じである。CP3010はCP3005よりも長いので、送信機は、より長いCP3010を使用する場合、より少数のOFDMデータブロック3015bを収容する。したがって、信号3001は、信号3000内のOFDMデータブロック3015aよりも僅かなOFDMデータブロック3015bしか含むことができない。
【0328】
例では、送信機がLTEベースであり、短いCPと長いCPを同時に使用することを仮定する。サブフレーム長は1msである。ここでは、第1の信号内には、14個のOFDMデータブロックが存在し得、第2の信号内には、12個のOFDMデータブロックが存在し得る。
【0329】
図31は、2つの信号3100、3101に対応する別の例示的なフレーム構造を示す図である。
図31に示される例では、異なるフレームフォーマットは、異なる信号に対応する。
図31を参照すると、送信機が、2つの異なるCP3105、3110を有するOFDMシンボルを生成することが仮定される。
図31に示されるように、信号3100内のCP3105の長さは、信号3101内のCP3110の長さよりも短い。OFDMシンボルのデータ部3115の長さは、示された例では、同じである。信号3100に対応するサブフレームは、信号3101に対応するサブフレームよりも短いことに留意されたい。したがって、各信号内には、同数のOFDMデータブロックが含まれ得る。
【0330】
実施形態
1.送信機においてパルス整形を実行するための方法であって、
データの現在のブロックのN個のシンボルに対して逆高速フーリエ変換(IFFT)を実行するステップ
を含む方法。
【0331】
2.データの現在のブロックのプレフィックスをパディングするステップ
をさらに含む実施形態1に記載の方法。
【0332】
3.プレフィックスは、所定の長さを有する実施形態2に記載の方法。
【0333】
4.IFFTの結果を窓関数によって乗算するステップ
をさらに含む実施形態1〜3のいずれか1つに記載の方法。
【0334】
5.窓関数は、式
p[m],m=0,1,...,(β+1)N
T−1
によって定義される実施形態4に記載の方法。
【0335】
6.データの直前のブロックに対して第2のIFFTを実行するステップ
をさらに含む実施形態1〜5のいずれか1つに記載の方法。
【0336】
7.第2のIFFTの結果にプレフィックスおよびポストフィックスを追加するステップ
をさらに含む実施形態6に記載の方法。
【0337】
8.第2のIFFTの結果にプレフィックスおよびポストフィックスを追加した結果を第2の窓関数によって乗算するステップ
をさらに含む実施形態7に記載の方法。
【0338】
9.第2の窓関数は、式
p[m],m=0,1,...,(2β+1)N
T−1
によって定義される実施形態8に記載の方法。
【0339】
10.窓適用された信号の最後のβN
T個のサンプルを取得するステップと、
最後のβN
T個のサンプルを窓関数の出力の最初のβN
T個のサンプルに加算するステップと
をさらに含む実施形態9に記載の方法。
【0340】
11.プレフィックスおよびポストフィックスをIFFTの結果に追加するステップ
をさらに含む実施形態1に記載の方法。
【0341】
12.IFFTの結果にプレフィックスおよびポストフィックスを追加した結果を窓関数によって乗算するステップ
をさらに含む実施形態11に記載の方法。
【0342】
13.窓関数は、式
p[m],m=0,1,...,(2β+1)N
T−1
によって定義される実施形態12に記載の方法。
【0343】
14.窓適用された信号の最後のβN
T個のサンプルをバッファ内に保持するステップ
をさらに含む実施形態13に記載の方法。
【0344】
15.バッファ内のサンプルを窓適用された信号の最初のβN
T個のサンプルに加算するステップ
をさらに含む実施形態14に記載の方法。
【0345】
16.最初の(1+β)N
T個のサンプルを送信するステップ
をさらに含む実施形態15に記載の方法。
【0346】
17.信号の送信機窓適用を実行するための方法であって、
変調シンボルを逆高速フーリエ変換(IFFT)ブロックの対応する要素にマッピングするステップ
を含む方法。
【0347】
18.ブロックのIFFTを施すステップ
をさらに含む実施形態17に記載の方法。
【0348】
19.インデックスを用いて最初のM個のサンプルを取得するステップと、
サンプルをポストフィックスとしてブロックの尾部に追加するステップと
をさらに含む実施形態18に記載の方法。
【0349】
20.K個のゼロをプレフィックスとしてブロックの先頭に追加するステップであって、プレフィックスは、ゼロプレフィックスである、ステップ
をさらに含む実施形態19に記載の方法。
【0350】
21.ブロックを窓関数と点毎に乗算するステップ
をさらに含む実施形態20に記載の方法。
【0351】
22.受信機側においてゼロプレフィックスを廃棄するステップ
をさらに含む実施形態21に記載の方法。
【0352】
23.ポストフィックスをデータブロックの第1の先頭に加算するステップと、
ポストフィックスを廃棄するステップと
をさらに含む実施形態22に記載の方法。
【0353】
24.ポストフィックスを加算した結果を高速フーリエ変換によって処理するステップ
をさらに含む実施形態23に記載の方法。
【0354】
25.非連続なサブバンドについて送信機窓適用を実行するための方法であって、
異なるサブバンドに異なる窓関数を適用するステップ
を含む方法。
【0355】
26.より長い窓は、送信帯域のエッジに隣接するサブバンドに適用される実施形態25に記載の方法。
【0356】
27.より短い窓は、送信帯域のエッジから遠いサブバンドに適用される実施形態25に記載の方法。
【0357】
28.サブバンドは、オーバラップしておらず、それによって、サブバンド内のサブキャリアは、他のサブバンド内のサブキャリアと異なる実施形態25〜27のいずれか1つに記載の方法。
【0358】
29.着信した変調シンボルを直並列プロセッサに通すステップ
をさらに含む実施形態25〜28のいずれか1つに記載の方法。
【0359】
30.変調シンボルを、それらのサブバンド内のサブキャリアに対応する逆高速フーリエ変換(IFFT)ブロック内のサブキャリアにマッピングするステップ
をさらに含む実施形態29に記載の方法。
【0360】
31.各サブバンドについてIFFTの出力をプレフィックスおよびポストフィックスを用いてパディングするステップ
をさらに含む実施形態30に記載の方法。
【0361】
32.パディングの出力を窓関数と点毎に乗算するステップ
をさらに含む実施形態31に記載の方法。
【0362】
33.送信される合成信号を生成するためにすべてのブランチの出力を加算するステップ
をさらに含む実施形態32に記載の方法。
【0363】
34.受信窓適用を実行するための方法であって、
隣接チャネル干渉漏れを排除するステップ
を含む方法。
【0364】
35.排除するステップは、受信信号にフィルタを適用するステップを含む実施形態34に記載の方法。
【0365】
36.排除するステップは、受信信号に受信窓を適用するステップを含む実施形態34に記載の方法。
【0366】
37.高速フーリエ変換を介して受信信号を周波数領域に変換し戻すステップ
をさらに含む実施形態36に記載の方法。
【0367】
38.連続的な干渉除去を実行するための方法であって、
干渉を再生成し、受信信号から除去するステップ
を含む方法。
【0368】
39.干渉は、受信信号内の直前のシンボルから再生成され、受信信号内の現在のシンボルから減算される実施形態38に記載の方法。
【0369】
40.減算は、時間領域において実行される実施形態39に記載の方法。
【0370】
41.減算は、周波数領域において実行される実施形態39に記載の方法。
【0371】
42.受信窓適用を実行するステップ
をさらに含む実施形態38〜41のいずれか1つに記載の方法。
【0372】
43.サイクリックプレフィックスを廃棄するステップ
をさらに含む実施形態42に記載の方法。
【0373】
44.拡張されたガードインターバルを廃棄するステップ
をさらに含む実施形態42または43に記載の方法。
【0374】
45.受信窓は、サイクリックプレフィックスおよび拡張されたガードインターバルに適用される実施形態42〜44のいずれか1つに記載の方法。
【0375】
46.異なる窓関数が、異なるサブバンドに適用される実施形態38〜45のいずれか1つに記載の方法。
【0376】
47.より長い窓が、送信帯域のエッジに隣接するサブバンドに適用される実施形態46に記載の方法。
【0377】
48.より短い窓が、送信帯域のエッジから遠いサブバンドに適用される実施形態46に記載の方法。
【0378】
49.受信信号の変調シンボルを直並列プロセッサに通すステップ
をさらに含む実施形態38〜48のいずれか1つに記載の方法。
【0379】
50.受信信号をM個のブランチにコピーするステップ
をさらに含む実施形態49に記載の方法。
【0380】
51.受信窓をM個のブランチの各々に適用するステップ
をさらに含む実施形態50に記載の方法。
【0381】
52.受信信号からプレフィックスおよびポストフィックスを除去するステップ
をさらに含む実施形態51に記載の方法。
【0382】
53.プレフィックスおよびポストフィックスが除去された後、受信信号に対して高速フーリエ変換を実行するステップ
をさらに含む実施形態52に記載の方法。
【0383】
54.M個のブランチの各々においてサブバンドのサブキャリアに対応するサンプルを選択するステップ
をさらに含む実施形態53に記載の方法。
【0384】
55.選択されたサンプルは、さらに処理される実施形態54に記載の方法。
【0385】
56.さらなる処理は、等化または復調のいずれか1つを含む実施形態55に記載の方法。
【0386】
57.サイクリックプレフィックス(CP)オーバヘッドを低減する方法であって、
帯域幅を少なくとも2つのサブバンドに分割するステップと、
少なくとも2つのサブバンドの各々のために信号を生成するステップと、
少なくとも2つのサブバンドの各々のための信号の各々にCPを付加するステップであって、少なくとも2つのCPの長さは、異なる、ステップと
を含む方法。
【0387】
58.送信信号を形成するために、少なくとも2つのサブバンドの各々のための信号を、信号の各々に付加されたCPと加算するステップをさらに含む実施形態57に記載の方法。
【0388】
59.送信信号を送信するステップをさらに含む実施形態58に記載の方法。
【0389】
60.信号の各々に付加される少なくとも2つのCPの少なくとも1つの長さは、標準的な固定されたCPの長さよりも短い実施形態58または59に記載の方法。
【0390】
61.送信信号は、直交周波数分割多重(OFDM)信号、離散フーリエ変換(DFT)拡散OFDM信号、またはCPを伴うシングルキャリア(SC)信号のうちの1つである実施形態58〜60のいずれか1つに記載の方法。
【0391】
62.少なくとも2つのサブバンドは、非連続なサブキャリアまたはリソースブロック(RB)の少なくとも一方である実施形態57〜61のいずれか1つに記載の方法。
【0392】
63.帯域間の少なくとも2つのサブキャリアは、使用されない実施形態57〜62のいずれか1つに記載の方法。
【0393】
64.少なくとも2つのサブバンドの各々は、連続なサブキャリアのみを含む実施形態57〜63のいずれか1つに記載の方法。
【0394】
65.少なくとも2つのサブバンドの各々は、サブユニットに分割される実施形態57〜64のいずれか1つに記載の方法。
【0395】
66.各サブユニットを別々にフィルタリングするステップをさらに含む実施形態65に記載の方法。
【0396】
67.送信信号を形成するために、各サブユニットからの信号を加算するステップをさらに含む実施形態66に記載の方法。
【0397】
68.サブユニットは、RBである実施形態65〜67のいずれか1つに記載の方法。
【0398】
69.サブフレーム長は、固定され、OFDMシンボルの数は、CPの長さに依存する実施形態57〜68のいずれか1つに記載の方法。
【0399】
70.異なる信号には異なるフレームフォーマットが対応する実施形態57〜69のいずれか1つに記載の方法。
【0400】
71.スペクトル漏れおよび隣接チャネル干渉排除の要件に応じて、窓関数を適応的に変更するステップをさらに含む実施形態57〜70のいずれか1つに記載の方法。
【0401】
72.データブロックに対応する少なくとも1つのサンプルは1によって乗算され、データブロックに対応する少なくとも1つのサンプルは非1値によって乗算されるように、窓関数が選択される実施形態57〜72のいずれか1つに記載の方法。
【0402】
73.サイクリックプレフィックス(CP)オーバヘッドを低減する方法であって、一緒に合算される、それぞれのサブバンドに対応する、複数の信号の各々に付加されたCPを含む信号を受信するステップであって、少なくとも2つのCPの長さは、異なる、ステップを含む方法。
【0403】
74.受信信号から複数のシンボルを回復するステップをさらに含む実施形態73に記載の方法。
【0404】
75.複数のサンプルを提供するために、受信信号をサンプリングするステップをさらに含む実施形態73または74に記載の方法。
【0405】
76.CPの少なくとも1つに対応する少なくとも1つのサンプルを、回復された複数のシンボルのうちの少なくとも1つの対応するシンボルの末尾に加算するステップをさらに含む実施形態74または75に記載の方法。
【0406】
77.少なくとも1つのCPに起因する少なくとも1つのサンプルを廃棄するステップをさらに含む実施形態75または76に記載の方法。
【0407】
78.直交性を保つために、複数のサンプルの各々を2によって除算するステップをさらに含む実施形態75〜77のいずれか1つに記載の方法。
【0408】
79.時間領域において合算されたシンボルのSINRが
【0410】
であるという条件で、CPに対応するサンプルが、回復された複数のシンボルのうちの少なくとも1つの対応するシンボルの末尾に加算される実施形態76〜78のいずれか1つに記載の方法。
【0411】
80.実施形態1〜79のいずれか1つに記載の方法を実行するように構成された無線送受信ユニット。
【0412】
81.実施形態1〜79のいずれか1つに記載の方法を実行するように構成されたアクセスポイント。
【0413】
82.実施形態1〜79のいずれか1つに記載の方法を実行するように構成されたノードB。
【0414】
83.実施形態1〜79のいずれか1つに記載の方法を実行するように構成された集積回路。
【0415】
上では特徴および要素が特定の組み合わせで説明されたが、各特徴または要素は、単独で使用され得、または他の特徴および要素との任意の組み合わせで使用され得ることを当業者は理解されよう。加えて、本明細書で説明された方法は、コンピュータまたはプロセッサによって実行される、コンピュータ可読媒体内に包含された、コンピュータプログラム、ソフトウェア、またはファームウェアで実施され得る。コンピュータ可読媒体の例は、(有線または無線接続上で送信される)電子信号、およびコンピュータ可読記憶媒体を含む。コンピュータ可読記憶媒体の例は、リードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、レジスタ、キャッシュメモリ、半導体メモリデバイス、内蔵ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気媒体、光磁気媒体、ならびにCD−ROMディスクおよびデジタル多用途ディスク(DVD)などの光媒体を含むが、それらに限定されない。ソフトウェアと連携するプロセッサは、WTRU、UE、端末、基地局、RNC、または任意のホストコンピュータのための無線周波送受信機を実施するために使用され得る。