JP4988834B2 - 周波数分割多重方式の無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムのリソース割り当てに関するものであり、特に周波数分割多重方式の無線通信システムの周波数リソースを割り当てる方法及び装置に関する。

一般に、無線通信システムは、その通信方法によって、所定の周波数帯域を複数のチャンネルに分割し、ユーザーごとに割り当てられた周波数チャンネルを使用可能にする周波数分割多重接続(Frequency Division Multiple Access：ＦＤＭＡ)システムと、一つの周波数チャンネルが複数の加入者によって時分割される時分割多重接続(Time Division Multiple Access：ＴＤＭＡ)システムと、複数の加入者が同一の周波数帯域を同一の時間帯に使用し、加入者ごとに割り当てられた相互に異なる符号を用いて通信をする符号分割多重接続(Code Division Multiple Access：ＣＤＭＡ)システムとに分けられる。このような無線通信システムは、通信技術の急激な発展によって、通常の音声通話サービスはもちろん複数の加入者に大容量パケット(packet)データサービスを提供する段階に達している。

上記した無線通信システムにおいて、基地局は、サービス領域内に位置した複数の端末にリソースを割り当てるためにスケジューリングを遂行して特定の端末に割り当てるリソースを決定し、制御チャンネルを介して各端末のリソース割り当て情報を伝送する。リソースは、無線通信システムの種類によって異なることができる。例えば、ＣＤＭＡシステムにおけるリソースはウォルシュ(Walsh)コードのようなコードリソースとなり、ＦＤＭＡシステムにおけるリソースは周波数帯域リソースとなり、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ)システムにおけるリソースは副搬送波(sub-carrier)リソースとなり、そしてＴＤＭＡシステムにおけるリソースはタイムスロット(time slot)、すなわちタイムリソースとなることができる。副搬送波リソースは、周波数帯域リソースに含まれる。したがって、ここで使用される‘リソース’は、システムの種類に従ってコード、周波数、及びタイムリソースの組み合わせ又はその一部を意味する。

上記の無線通信システムにおいて、高速、高品質のデータサービスを阻害する主な要因の一つとして、チャンネル環境が挙げられる。一般に、無線通信システムでは、チャンネル環境は、白色ガウス雑音(Additive White Gaussian Noise：ＡＷＧＮ)だけでなく、フェージング(fading)による受信信号の電力変化、シャドウイング(Shadowing)、端末の移動及び頻繁な速度変化によるドップラー(doppler)効果、他のユーザー及び多重経路(multipath)信号による干渉などにより変化される。したがって、無線通信システムの高速、高品質のデータサービスをサポートするためには、上記したチャンネル環境の阻害要因を効果的に克服することが必要である。

下記に、周波数分割多重(Frequency Division Multiplexing：ＦＤＭ)方式に基づいた無線通信システムでチャンネル環境の阻害要因を克服するために使用される周波数ダイバシティ(diversity)技術及びハイブリッド自動再伝送要求(Hybrid Automatic Repeat reQuest：Ｈ−ＡＲＱ)技術について説明する。
代表的なＦＤＭベースの無線通信システムは、ＦＤＭＡシステムに加えて、多重搬送波(Multi-Carrier)を用いて大容量パケットデータを伝送するＯＦＤＭシステムと、国際的な標準化団体である３ＧＰＰ(3^rd Generation Project Partnership)のＬＴＥ(Long Term Evolution)システムでアップリンク多重方式として提案されている単一搬送波(Single Carrier：ＳＣ)−ＦＤＭＡシステムとを含む。

ＯＦＤＭシステム及びＳＣ−ＦＤＭＡシステムのようなＦＤＭ方式の無線通信システムにおいて、周波数ダイバシティ技術は、チャンネルのフェージングを克服するための技術のうちの一つである。この周波数ダイバシティ技術は、周波数領域で良いチャンネルが悪いチャンネルと交互に反復される場合に、一つのデータパケット内のシンボルを広帯域を通じて伝送し、それによって端末が良いチャンネル及び悪いチャンネル環境を均一に経験(experience)するようにするダイバシティ技術を言う。受信器の観点からすれば、一つのパケットに含まれた変調シンボルは、悪い環境を通じて受信されたシンボル及び良い環境を通じて受信されたシンボルを含む可能性がある。したがって、受信器は、良いチャンネルを通じて受信されたシンボルを用いてデータパケットを復調することができる。このように、周波数ダイバシティ技術は、ＦＤＭ方式の無線通信システムでチャンネル環境の変化を補償することができる。
周波数ダイバシティ技術は、放送チャンネル又は共通制御チャンネルのように、特定ユーザーのチャンネル環境に適用してはならないトラフィック(traffic)、及びリアルタイムトラフィックのように遅延に敏感なトラフィックには適合しない。すなわち、この周波数ダイバシティ技術は、放送チャンネルのように複数のユーザーによって共通に使用されるチャンネルのトラフィック、及び遅延に敏感でないトラフィックの伝送に適合する。

無線通信システムで高速、高品質のデータサービスを支援するための代表的な他の技術としては、Ｈ−ＡＲＱ技術が挙げられる。アップリンク(ＵＬ)でのＨ−ＡＲＱ技術の動作において、端末又は送信器はパケットを伝送し、基地局又は受信器はフィードバックとしてパケットのＡＣＫ(Acknowledgement)又はＮＡＣＫ(Non-Acknowledgement)を送信する。また、端末は、パケット伝送が失敗した場合に、該当パケットを再伝送し、それによってパケットの受信成功率及びシステムのスループット(throughput)を高める。基地局は、以前に伝送されたパケットと再伝送されたパケットのすべてを用いて復調を遂行することによって、受信された信号対雑音比、誤り訂正符号化効果、及び時間軸でのダイバシティ利得を向上させる。
Ｈ−ＡＲＱ技術は、再伝送時間が固定されるか、あるいはスケジューラ(scheduler)によって変化されるかによって同期式(Synchronous)Ｈ−ＡＲＱと非同期式(Asynchronous)Ｈ−ＡＲＱとに分類される。従来のＨ−ＡＲＱ再伝送中の周波数帯域におけるホッピング(hopping)動作について、次に、同期式Ｈ−ＡＲＱを仮定して説明する。

図１は、従来のＨ−ＡＲＱを用いる無線通信システムでの周波数帯域のホッピング動作を示す。
図１において、横軸はタイム領域であり、縦軸は周波数領域、又は物理的な周波数リソースである。周波数領域で、一つの端末に割り当てられたリソースの基本単位は、連続的な周波数リソース、又は連続的な副搬送波のセット(set)である。タイム領域で、単一パケット伝送の基本単位はサブフレーム１１０と定義され、初期伝送後に一つのパケットを再伝送するまでかかる時間はＨ−ＡＲＱラウンドトリップタイム(Round Trip Time：ＲＴＴ)１１１と定義される。

Ｈ−ＡＲＱ ＲＴＴ１１１は、データ伝送後にＡＣＫ又はＮＡＣＫのフィードバックを受信し、再伝送パケットを生成するまでかかる時間を考慮してサブフレーム単位を決定し、図１の例で一つのＨ−ＡＲＱ ＲＴＴ１１１は、４個のサブフレーム１１０が伝送されるタイムであると仮定する。本明細書では、送受信器の間で伝送−フィードバック−再伝送の一連の動作を遂行する論理的なＨ−ＡＲＱチャンネルを一つのＨ−ＡＲＱプロセス１７０として定義する。一つのＨ−ＡＲＱプロセス１７０で、パケット伝送間隔がＨ−ＡＲＱ ＲＴＴ１１１と同一であるため、複数のＨ−ＡＲＱプロセスは効率的な伝送のために同時に遂行される。

複数のＨ−ＡＲＱプロセスは、再伝送中にデータ伝送のための周波数帯域をホッピングするホッピングプロセス１７１と、初期伝送時に割り当てられた周波数帯域を再伝送中にもそのまま使用する非ホッピング(non-hopping)プロセス１７２とに分けられる。一般に、非ホッピングプロセスは、各送信器別周波数帯域でのチャンネル状態に基づいて周波数選択的スケジューリング(frequency-selective scheduling)を遂行する場合に該当する。この場合に、良いチャンネル状態を有する周波数帯域が既に割り当てられたと考えられるため、再伝送中にデータ伝送のための周波数帯域をホッピングする必要はない。

非ホッピングプロセス１７２で、各々周波数帯域１４０，１５０，１６０が割り当てられた端末は、該当するＨ−ＡＲＱの次のタイムでも同一の周波数帯域１４１，１５１，１６１(又は１４２，１５２，１６２)に各々データを伝送する。本発明に直接関連したホッピングプロセス１７１は、端末が高速に移動してスケジューリング時に使用されるチャンネル状態の正確性が減少する場合、又はＶｏＩＰ(Voice over Internet Protocol)のように、固定リソースが一つの端末に長い時間で割り当てられて安定したサービスをサポートする場合に、周波数ダイバシティ利得を得るために適用されることができる。また、各セルごとに異なるホッピング方法が適用される場合、他のセルからの干渉をランダム化(randomization)する効果と共に、これはセルの境界に位置したユーザーの性能を大きく向上させることが期待できる。

図１を参照すると、動作において、初期伝送で周波数帯域１２０が割り当てられた端末は、次の伝送タイムで周波数帯域１２１にホッピングしてからデータを伝送し、次の再伝送中に周波数帯域１２２に再び移動(ホッピング)する。その結果、一つのパケットは、参照番号１２０，１２１，１２２の３回の伝送を通じて全体周波数帯域を均等に経ることで、周波数ダイバシティを獲得することができる。同様に、初期伝送で周波数帯域１３０が割り当てられた端末は、再伝送タイムで周波数帯域１３１，１３２にホッピングしてからデータ伝送を遂行し、それによって参照番号１３０，１３１，１３２の３回の伝送を通じて周波数ダイバシティを獲得することができる。
Ｈ−ＡＲＱの再伝送の際にデータを伝送するための周波数帯域をホッピングする方法において、任意の伝送タイムで割り当てられた相互に異なる周波数リソース１２０，１３０は、次の伝送タイムでホッピングされる周波数リソース１２１，１３１(又は１２２，１３２)と衝突しないことが保証されなければならない。

図２は、従来ＯＦＤＭシステムにおけるＨ−ＡＲＱ再伝送時のホッピング動作の一例を示す。これは、全体周波数帯域のリソースを複数のリソースユニット(Resource Unit：ＲＵ)に分類し、各ＲＵ別にホッピングを遂行する方法を示す。
図２において、ホッピングプロセス２５０の伝送のためのサブフレームは、各々インデックスｎ、ｎ＋１、ｎ＋２で表される。図２の例では、タイムｎ２２０のＲＵ２２１は、タイムｎ＋１ ２３０及びタイムｎ＋２ ２４０でＲＵ２３１，２４３に各々ホッピングし、タイムｎ２２０のＲＵ２２２は、タイムｎ＋１ ２３０及びタイムｎ＋２ ２４０で各々ＲＵ２３３，２４１にホッピングする。また、タイムｎ２２０のＲＵ２２３は、タイムｎ＋１ ２３０及びタイムｎ＋２ ２４０で各々ＲＵ２３２，２４２にホッピングする。一つの端末は、ｎ番目のタイムインデックスで初期伝送を遂行する場合に、連続したＲＵ、すなわちＲＵ２２１，２２２，２２３が割り当てられると、Ｈ−ＡＲＱプロセスでｎ＋１番目のタイムインデックスで割り当てられたＲＵの位置は、参照番号２３１，２３３，２３２のようであり、ｎ＋２番目のタイムインデックスで割り当てられたＲＵの位置は参照番号２４３，２４１，２４２のようである。その結果、一つのパケットがＨ−ＡＲＱプロセスのｎ、ｎ＋１、ｎ＋２タイムインデックスで３回伝送されると、該当パケットが実際に伝送された周波数帯域は全帯域に散在しているので、端末は周波数ダイバシティを得ることができる。

しかしながら、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の多重接続システムまたは連続した周波数リソースの割り当てが要求されるＯＦＤＭシステムの場合には、一つの端末に割り当てられた周波数リソースは、低いＰＡＰＲ(Peak to Average Power Ratio)を維持するために常に連続しなければならないし、この特性は再伝送でホッピングを遂行する場合にも同様に維持されるように保証しなければならない。したがって、図２に説明したように、各ＲＵ別に独立的にホッピングされるパターンは適用することができない。
したがって、再伝送時にも連続的な周波数帯域の伝送特性が保証され、端末別に割り当てられた周波数帯域のサイズが異なる場合にもホッピング中に衝突を防止する新たなホッピングパターンが必要である。

したがって、本発明は上記した従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、その目的は、ＦＤＭベースの無線通信システムにおいて、安定した周波数ダイバシティを提供する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、ＦＤＭベースの無線通信システムにおいて、安定した周波数ダイバシティを提供する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、ＦＤＭベースの無線通信システムにおいて、伝送タイムによって効率的なホッピング方式を提供する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、ＦＤＭベースの無線通信システムにおいて、周波数リソースが伝送タイムごとにホッピングされる場合に、割り当てられる周波数帯域のサイズが異なる端末間の衝突を防止しつつ、端末別に割り当てられた周波数リソースの連続性を維持する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。

上記のような目的を達成するために、本発明の一態様によれば、予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおいて、複数の端末に使用される周波数リソースの割り当て方法であって、第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、各レベルで一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップと、第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップとを有することを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおいて、複数の端末に使用される周波数リソースの割り当て方法であって、第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、複数のレベルのうち、最上位レベルから予め定められたレベルまでの第１のグループの各レベルで、一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を複数の端末のうち予め定められた端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、レベルのうちの第１のグループのレベルを除き、第２のグループのレベル各々で、複数の端末の中で所定の端末に割り当てられたブロックを除く残りのブロックに含まれたリソースユニットを、複数の端末の中で所定の端末を除く残りの端末の共有周波数リソースとして割り当てるステップと、第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップとを有することを特徴とする。

好ましくは、上記の周波数リソース割り当て方法において、第１のグループのレベルの中で、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一である。
好ましくは、第１のグループのレベルのうち、少なくとも一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第１のグループのレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行される。
好ましくは、第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(Ｈ−ＡＲＱ)ラウンドトリップタイム(ＲＴＴ)単位である。
好ましくは、第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位である。

本発明の他の態様によれば、予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおけるデータを伝送する方法であって、データシンボルを生成するステップと、受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするステップと、データシンボルを周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するステップとを含み、周波数リソース割り当て情報は、第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、各レベルで一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを端末それぞれの周波数リソースとして割り当てる情報であることを特徴とする。

本発明の他の態様によれば、予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおけるデータを伝送する方法であって、データシンボルを生成するステップと、受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするステップと、データシンボルを周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するステップとを含み、周波数リソース割り当て情報は、第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、複数のレベルのうち、最上位レベルから予め定められたレベルまでの第１のグループの各レベルで、一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を複数の端末のうち予め定められた端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、レベルのうちの第１のグループのレベルを除き、第２のグループのレベル各々で、複数の端末の中で所定の端末に割り当てられたブロックを除く残りのブロックに含まれたリソースユニットを、複数の端末の中で所定の端末を除く残りの端末の共有周波数リソースとして割り当て、第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを端末それぞれの周波数リソースとして割り当てる情報であることを特徴とする。

好ましくは、上記のデータ伝送方法において、複数のレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一である。
好ましくは、複数のレベルのうち、少なくとも一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、複数のレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行される。
好ましくは、第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(Ｈ−ＡＲＱ) ＲＴＴ単位である。
好ましくは、第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位である。

本発明の他の態様によれば、予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおけるデータを伝送する装置であって、データシンボルを生成する生成器と、受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするデコーダと、データシンボルを周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するマッパとを含み、周波数リソース割り当て情報は、第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、各レベルで一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを端末それぞれの周波数リソースとして割り当てる情報であることを特徴とする。

また、本発明の他の態様によれば、予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおけるデータを伝送する装置であって、データシンボルを生成する生成器と、受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするデコーダと、データシンボルを周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するマッパとを含み、周波数リソース割り当て情報は、第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、複数のレベルのうち、最上位レベルから予め定められたレベルまでの第１のグループの各レベルで、一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を複数の端末のうち予め定められた端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、レベルのうちの第１のグループのレベルを除き、第２のグループのレベル各々で、複数の端末の中で所定の端末に割り当てられたブロックを除く残りのブロックに含まれたリソースユニットを、複数の端末の中で所定の端末を除く残りの端末の共有周波数リソースとして割り当て、第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを端末それぞれの周波数リソースとして割り当てる情報であることを特徴とする。

好ましくは、複数のレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一である。
好ましくは、複数のレベルのうち、少なくとも一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、複数のレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行される。
好ましくは、第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(Ｈ−ＡＲＱ) ＲＴＴ単位である。
好ましくは、第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位である。

本発明によるＦＤＭベースの無線通信システムは、安定した周波数ダイバシティを提供するように周波数リソースを割り当てることができる。
また、ＦＤＭベースの無線通信システムは、伝送する度に周波数リソースをホッピングする場合に割り当てられる周波数帯域のサイズが異なる端末間の衝突を防止し、各端末別に割り当てられた周波数リソースの連続性を維持することもできる。
さらに、上記無線通信システムは、周波数リソースをホッピングする場合に、各セルの特性又は状況によって多様な周波数リソース割り当て方式の中から適切な割り当て方式を選択し、それによって周波数リソースを効率的に管理することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。
下記に、本発明に関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
まず、本発明が適用可能なシステムの基本条件について簡略に説明する。本発明はダウンリンク(Downlink：ＤＬ)とアップリンク(Uplink：ＵＬ)の両側に適用されることができるが、便宜上、ここではＵＬに適用されると仮定する。本発明は、ＦＤＭの周波数ダイバシティを獲得するための周波数リソース割り当て方式と、その周波数リソース方式によってデータを送受信する方式とを提供する。下記に説明される本発明の周波数リソース割り当て方式は、“段階的ホッピング(hierachical hopping)”方式又は“段階的周波数リソース割り当て”方式と定義される。ここで、“段階的(hierarchical)”という用語は、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニット(ＲＵ)を複数のレベルに階層化し、各レベルで端末の周波数リソースを割り当てるために上記ＲＵを少なくとも一つの連続ＲＵを含むブロックに分割するプロセスを意味する。本発明は、例えば、Ｈ−ＡＲＱ技術をサポートするＳＣ−ＦＤＭＡ無線通信システムに適用されることができる。具体的に、本発明は、同期式Ｈ−ＡＲＱ及び非同期式Ｈ−ＡＲＱ共に適用されることができる。

本発明の基本概念と本発明で提案される実施形態を簡略に説明すると、次のようである。
まず、本発明の基本概念について説明する。本発明において、周波数リソース割り当ては、ノードで構成されたツリー構造に基づいて達成される。周波数リソースが割り当てられた端末は、一つのノードが定められる。このノードツリー(node tree)構造で、各ノードの上下位置はレベルで定義される。このノードツリーで、各ノードは、論理的周波数リソースを表し、下位レベルに属するノードの周波数リソースは上位レベルに属するノードの周波数リソースに含まれる。したがって、一つのノードで使用可能な周波数リソースのサイズは、ノードが上位レベルに達するほど大きくなり、最上位レベルに属するノードの使用可能な周波数リソースは全体周波数帯域と同一である。

ノードツリー構造を用いる場合に、周波数ダイバシティを獲得するために、ノードは、任意の伝送タイムで予め定められたパターンに従って割り当てられた周波数リソースをホッピングする。このホッピングは、上記ノードの各レベル別に遂行され、各レベル別にホッピングが発生する周波数帯域の範囲は、該当ノードの真上(right upper)レベルのノードに割り当てられた周波数リソースをカバーする。最終的に割り当てられる周波数リソースは、上位レベルから割り当てられたノードを含むレベルまで段階的なノードツリー構造に基づいてホッピング動作を遂行することによって決定されることができる。
上記したツリー構造で、相互に異なるレベルのノードはサイズが相互に異なる連続的な周波数リソースを意味するため、例えば、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムでの低いＰＡＰＲを保証し、ホッピング動作が真上レベルのノードに属する周波数リソース内に限定されるので、他の端末に割り当てられた周波数リソースとの衝突が、任意の伝送タイムでホッピング動作中に発生しない。さらに、本発明によると、上位レベルでの段階的なホッピング動作によって実際に割り当てられた周波数リソースは全体周波数帯域にかけて均等に分配されているため、周波数ダイバシティ利得が効果的に得られる。

本発明で提案される実施形態について説明する。本発明の第１の実施形態は、ＦＤＭベースの無線通信システムが周波数リソースを割り当てる場合に安定した周波数ダイバシティを提供できるノードツリー構造を提供し、アップリンク伝送でＨ−ＡＲＱプロセスの伝送タイムによって割り当てられた周波数リソースを段階的にホッピングする方法も提供する。第２の実施形態は、第１の実施形態のような整列化した(faired)ノードツリー構造で、周波数リソースを割り当てるための一般式を提供する。上記のノードツリー構造で、各レベルに属しているノードの下位ノードの数と同一レベルのノードでノード当たり周波数リソースの数とは、同一である。
第３の実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態の特殊な場合であって、同一の上位レベルのノードに属しているノード数によって共通のホッピングパターンを提供する。第４の実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、同一のレベルのノードに属する周波数リソースの数が異なるノードツリーを用いてリソースを割り当てるための段階的ホッピング方法を提供する。第５の実施形態は、各レベルに属するノードの下位ノードの数が異なり、同じレベルのノードでノード当たり周波数リソースの数が異なる非整列化(unfaired)したノードツリーにも適用可能な段階的ホッピング方法を提供する。最後に、第６の実施形態は、特定レベル以下で同じレベルのノードが実際に周波数リソースを共有するようにするリソース割り当てツリーである変更されたノードツリーを用いて段階的ホッピング方法を提供する。

本発明の第１の実施形態乃至第５の実施形態によると、基地局が予め定められたサービス周波数帯域で複数の端末と通信するＯＦＤＭ方式の無線通信システムで、端末に使用される周波数リソースを割り当てる動作は、次のような手順で遂行される。
第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニット(ＲＵ)を複数のレベルで階層化し、各レベルで少なくとも一つの連続したＲＵを含むブロックに段階的に分割し、この段階的に分割されたブロックの一部を各々の端末に対する周波数リソースとして割り当てる第１のプロセスが遂行される。
第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックを段階的にホッピングし、それによって各々のブロックは第１の伝送タイムで使用された周波数帯域と異なる周波数帯域を有し、ホッピングされたブロックを各端末の周波数リソースとして割り当てる第２のプロセスが遂行される。

本発明の第６の実施形態によると、所定のサービス周波数帯域で基地局と複数の端末が通信する周波数分割多重(ＯＦＤＭ)方式の無線通信システムで、端末に使用される周波数リソースを割り当てる動作は、次のような手順で遂行される。
第１の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、上記のレベルの中で最上位レベルから予め定められたレベルまでの第１のグループの各々のレベルで、一連のリソースユニットを連続した少なくとも一つのリソースユニットを含むブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を複数の端末の中で所定端末のそれぞれの周波数リソースとして割り当て、複数のレベルの中で第１のグループのレベルを除き、第２のグループのレベル各々で、複数の端末の中で所定の端末に割り当てられたブロックを除く残りのブロックに含まれたリソースユニットを、複数の端末の中で所定の端末を除く残りの端末に共有される周波数リソースユニットとして割り当てる第１のプロセスが遂行される。
第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、複数の端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第１の伝送タイムで使用された周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを各々の上記端末の周波数リソースとして割り当てる第２のプロセスが遂行される。

上記実施形態によって周波数リソースを割り当てる方法において、複数のレベルの中で同一のレベルで分割されるブロックに含まれるＲＵの数は同一である(第１、第２、及び第３の実施形態を参照)。
複数のレベルのうちの少なくともいずれか一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数は相互に相異なることができる(第４の実施形態を参照)。
複数のレベルのうち同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数は相互に相異なることができる(第５の実施形態を参照)。
第２の伝送タイムで、上記端末の周波数リソースを割り当てる動作は、これら端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいた段階的ホッピングによって遂行されることができる。
第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔は、Ｈ−ＡＲＱ ＲＴＴ(Round Trip Time)単位であり得る。
第１の伝送タイムと第２の伝送タイムとの間の間隔は、サブフレーム単位であり得る。
周波数リソースが上記した実施形態によって割り当てられた場合に、データ送受信動作は、後述する図１１及び図１２に示す移動端末送信器及び基地局受信器で遂行されることができる。
以下、本発明の第１の実施形態乃至第６の実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図３Ａは、本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
周波数リソース割り当ての基本単位は、周波数帯域で連続した副搬送波のセットからなるＲＵであると仮定し、図３Ａのノードツリー構造でノードの上下位置をレベル０〜４のレベル３１０として定義する。図３Ａにおいて、ノードツリーで最下位レベル４に属するノードが５個のレベルノードツリーで基本周波数リソースＲＵと同一である場合に、レベル３に属する８個のノードｉ_{０，０，０，０}，ｉ_{０，０，０，１}，ｉ_{０，０，１，０}，ｉ_{０，０，１，１}，ｉ_{０，１，０，０}，ｉ_{０，１，０，１}，ｉ_{０，１，１，０}，ｉ_{０，１，１，１}は各々３個の連続的なＲＵに該当し、レベル２に属する４個のノードｉ_{０，０，０，}，ｉ_{０，０，１}，ｉ_{０，１，０}，ｉ_{，０，１，１}は各々６個の連続的なＲＵに該当し、レベル１に属する２個のノードｉ_０，０，ｉ_０，１は各々１２個の連続的なＲＵに該当し、最後に最上位レベル０でノードｉ_０は全体周波数帯域のリソースである２４個の連続的なＲＵに該当する。

各ノードのインデックス長さは‘該当ノードが属するレベルのインデックス(１)’＋１であり、上位レベルのインデックスをすべて含む。ノードツリーで、下位ノードのリソースは上位ノードのサブセット(subset)であるため、上位ノードのリソースが既に割り当てられた場合、下位ノードのリソースを別に割り当てることができない。図３Ａのリソース割り当ての例では、レベル１のノードｉ_０，１３３１は端末またはＵＥ１ ３０１に割り当てられ、他のノードｉ_０，０３３０はレベル２の下位ノードに分類され、ノードｉ_{０，０，１}３４１はＵＥ２ ３０２に割り当てられる。また、他のノードｉ_０，０３３０に属するレベル２の他のノードｉ_{０，０，０}３４０は、レベル３で２個の下位ノードに分類される。
この２個の下位ノードのうち、ｉ_{０，０，０，１}３５１はＵＥ３ ３０３に割り当てられ、ｉ_{０，０，０，０}３５０はレベル４で３個の下位ノードに分類され、ｉ_{０，０，０，０，０}３６０がＵＥ４ ３０４に割り当てられる。このようなツリー構造でノードのリソースが割り当てられた場合に、実際に割り当てられる周波数帯域は図３Ｂに示すようにマッピングされる。

図３Ｂは、本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て例を示す。
２４個のＲＵ全体が最上位レベルのｉ_０と同一であり、全体周波数帯域を大きく２部分に分けた各々は、ノードツリーのレベル１でのｉ_０，０３３２とｉ_０，１３３３の周波数帯域を意味する。すなわち、レベルがノードツリーの上位レベルから下位レベルに移動するにつれて、広い周波数帯域が狭い周波数帯域に分けられる。その結果、図３Ａで、ＵＥ１ ３０１〜ＵＥ４ ３０４は、ノードツリーで各々ｉ_０，１３３１，ｉ_{０，０，１}３４１，ｉ_{０，０，０，１}３５１，ｉ_{０，０，０，０，０}３６０が割り当てられ、これらは、各々図３Ｂの実際の周波数帯域３３３，３４３，３５３，３６１に該当する。

上記した周波数割り当ての仮定の下で、本発明の第１の実施形態によってＨ−ＡＲＱプロセスの伝送タイムで割り当てられる周波数リソースを段階的にホッピングする方法について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す。
図１と同様に、縦軸は周波数領域を示し、横軸はタイム領域を示す。タイム領域で、パケット伝送の基本単位はサブフレーム４１０であり、一つのＨ−ＡＲＱ ＲＴＴ４１１は、例えば４個のサブフレームの時間であると仮定する。図４に示す１ホッピングプロセス４３０で、タイムインデックスｎ４３１、ｎ＋１ ４３２、ｎ＋２ ４３３、ｎ＋３ ４３４は、このＨ−ＡＲＱプロセスが伝送されるサブフレームに対して順次に提供される。図４において、ユーザー別にリソースを割り当てるために、ノードは、図３Ａ及び図３Ｂに示した方式により、ＵＥ１ ３０１〜ＵＥ４ ３０４に割り当てられ、タイムベースのホッピングパターンは、＜数式１＞に示すように各レベルのノード別に定義される。ノードと該当ホッピングパターンのインデックスは同一である。
S_0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,0,1},S_0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,0,1,0}
S_0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,0,1,1},S_0,0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,1,0,0}
S_0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,0,0,0},S_0,0,0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,1,1,1}
S_0,0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,2,0}
……（１）

＜数式１＞のホッピングパターンは、予め与えられ、あるいは端末と基地局との間のシグナリングによって与えられる。このホッピングパターンは反復される。＜数式１＞のホッピングパターン内の各ホッピングインデックスの範囲は、０(‘該当レベルでのノード数’−１)から始まる。割り当てられた周波数リソース間の衝突を防止するために、特定タイムで一つのレベルに属する数個のノードのホッピングインデックスは相互に重複されてはならない。
本発明で提案される段階的ホッピングは、レベル１から割り当てられたノードが含まれたレベルまで各ノードでホッピングを段階的に遂行し、各レベルのノードは同一の上位ノードに属するリソース内でホッピングを遂行する。図３Ａを参照して、レベル１でのホッピング動作を説明する。レベル１に属するノードの数は２個であるため、ホッピングインデックス０，１が可能であって、ホッピングされる連続的ＲＵの単位は１２又は各ノード別ＲＵの数である。レベル２でのホッピングは、上位ノードのリソース内で６個のＲＵ単位で遂行され、レベル３でのホッピングも上位ノードのリソース内で３個のＲＵ単位で遂行され、レベル４でのホッピングは１個のＲＵ単位で遂行される。

図４で、ＵＥ１ ３０１の場合に、図３Ｂに示したようにＵＥ１ ３０１はｉ_０，１３３３が割り当てられるため、レベル１でのホッピングのみを考慮すればよい。該当ノードのホッピングパターンは、＜数式１＞でＳ_０，１(ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３)＝｛１，０，１，０｝と定義され、本実施形態において、２４個のＲＵが大きく２つの部分に分けられる場合に、ホッピングインデックス０，１は、図４に示すように、それぞれ連続した１２個の上位ＲＵと１２個の下位ＲＵを意味する。逆に、ホッピングインデックスは２４個のＲＵを大きく２部分に分けた場合に、ホッピングインデックス０，１は、各々連続した１２個の下位ＲＵと１２個の上位ＲＵを意味する。
この実施形態において、ＵＥ１ ３０１が各タイムで割り当てられた周波数リソースの第１のＲＵインデックスａ_１(ｔ)は、＜数式２＞のように示す。＜数式２＞において、ｔ＝ｎまたはｎ＋２である場合、ホッピングインデックスＳ_０，１(ｔ)の値が１であるので、ＲＵインデックス４２０は１２〜２３を有する１２個の下位ＲＵが使用され、ｔ＝ｎ＋１、ｎ＋３である場合に、ホッピングインデックスＳ_０，１(ｔ)が０であるので、ＲＵインデックスは０〜１１を有する１２個の上位ＲＵが使用される。その結果、図４で、ＵＥ１ ３０１のホッピングは、参照番号４４３→４４１→４４２の順序で遂行される。
a₁(t)=12*S_0,1(t) ……（２）

図４において、ＵＥ２ ３０２は、図３Ｂに示すようにレベル２のノードｉ_{０，０，１}が割り当てられるため、レベル１及びレベル２のホッピングは順に考慮すべきである。レベル１でｉ_{０，０，１}の上位ノードｉ_０，０のホッピングパターンにおいて、ＵＥ１ ３０１とは反対に、ｔ＝ｎ、ｎ＋２である場合、ホッピングインデックスの値が０であるので、ＲＵインデックスの０〜１１である１２個のＲＵが使用され、ｔ＝ｎ＋１、ｎ＋３である場合に、ホッピングインデックスの値が１であるため、ＲＵインデックスの１２〜２３である１２個のＲＵが使用される。また、図４において、レベル１でＵＥ２ ３０２のホッピングは、参照番号４４０→４４４→４４５の順序で遂行される。レベル２でＵＥ２ ３０２のホッピングは、該当タイムでレベル１によって決定される１２個のＲＵ内で動作する。＜数式１＞を参照すると、該当ノードｉ_{０，０，１}のホッピングパターンが｛１，１，０，０｝であるため、これは１２個のＲＵの中で６個の下位ＲＵがタイムｎ、ｎ＋１で使用され、６個の上位ＲＵがタイムｎ＋２，ｎ＋３で使用されることを意味する。図４で、タイムｎ＋１で、ノードｉ_{０，０，１}でホッピングされる周波数帯域に対して、レベル１のホッピング４４０とレベル２のホッピング４５１が段階的に遂行される。同一の方式で、タイムｎ＋２，ｎ＋３でのレベル１及びレベル２のホッピングは、各々参照番号４４４→４５２及び４４５→４５４の順序で遂行される。レベル１及びレベル２のホッピングをすべて考慮してホッピングプロセスに属する任意のタイムｔでＵＥ２ ３０２に割り当てられた最初のＲＵインデックスａ_２(ｔ)は、＜数式３＞のように定義されることができる。ＵＥ２ ３０２に割り当てられたＲＵの全体数は６であるため、下記の＜数式３＞で求められた最初のＲＵインデックスから連続した６個のリソースは、タイムｔでＵＥ２ ３０２に割り当てられた全体周波数リソースである。
a₂(t)=12*S_0,0(t)+6*S_0,0,1(t) ……（３）

図４において、図３Ｂに示したようにレベル３のノードｉ_{０，０，０，１}が割り当てられたＵＥ３ ３０３の場合には、レベル１乃至レベル３でのホッピングが順に考慮すべきである。ｉ_{０，０，０，１}の上位ノードはレベル１でｉ_０，０であり、レベル２でｉ_{０，０，０}である。レベル１でのホッピングについては既に説明したようであり、レベル２でのホッピングの場合には、ノードｉ_{０，０，０}のホッピングパターンが｛０，０，１，１｝であるので、これは、１２個のＲＵの中で６個の上位ＲＵはタイムｎ，ｎ＋１で使用され、６個の下位ＲＵはタイムｎ＋２，ｎ＋３で使用されることを意味する。レベル２まで割り当てられた６個のＲＵ内でレベル３のホッピングも、＜数式１＞によって与えられたホッピングパターンＳ_{０，０，０，１}(ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３)＝｛１，１，１，１｝により遂行される。その結果、図４で、タイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でのＵＥ３ ３０３の段階的ホッピングは、各々、参照番号４４０→４５０→４６０、参照番号４４４→４５３→４６１、参照番号４４５→４５６→４６２の順序で遂行される。レベル１〜レベル３の段階的ホッピングをすべて考慮して任意のタイムｔでＵＥ３ ３０３に割り当てられた最初のＲＵのインデックスａ_３(ｔ)は、下記の＜数式４＞のように定義される。ＵＥ３ ３０３に割り当てられた全体周波数リソースは、＜数式４＞に得られた最初のＲＵインデックスから３個の連続したＲＵである。
a₃(t)=12*S_0,0(t)+6*S_0,0,0(t)+3*S_0,0,0,1(t) ……（４）

図４において、ＵＥ４ ３０４は、図３Ｂに示したように、レベル４のノードｉ_{０，０，０，０，０}が割り当てられるため、レベル１〜レベル３の上位レベルで各々ｉ_０，０，ｉ_{０，０，０}，ｉ_{０，０，０，０}によってホッピングされ、レベル４ ３０４ではＳ_{０，０，０，０，０}(ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ＋３)＝｛０，１，２，０｝によってホッピングされる。図３Ａに示したように、レベル４では一つの上位ノードに３個のノードが属しているため、ホッピングインデックス０〜２が可能である。
上記と同様に、図４で、タイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でのＵＥ４ ３０４の段階的ホッピングは、各々参照番号４４０→４５０→４５０→４７０、参照番号４４４→４５３→４６３→４７１、参照番号４４５→４５６→４６４→４６４の順序で遂行される。レベル１〜レベル４の段階的ホッピングをすべて考慮して任意のタイムｔでＵＥ４ ３０４に割り当てられたＲＵのインデックスは、＜数式５＞として定義できる。ＵＥ３ ３０３に割り当てられた周波数リソースは、下記の＜数式５＞で求められたＲＵである。
a₄(t)=12*S_0,0(t)+6*S_0,0,0(t)+3*S_0,0,0,0(t)+S_0,0,0,0,0(t) ……（５）

上記の実施形態では上位ノードから順に下位ノードに移動するホッピングを遂行する段階的ホッピング動作について説明したが、実際のホッピング動作は下位ノードから上位ノードに移動するように遂行されることもある。すなわち、＜数式２＞〜＜数式５＞はいろいろな段階のホッピング動作を一度に示すことで、２つのアクセス方法に対して共通に定義される。＜数式２＞〜＜数式５＞において、加算によって接続される２項は、各々レベル１に割り当てられたノードが属するレベルまでのホッピングによるインデックス値である。したがって、各レベルによる段階的ホッピングの遂行動作は、同一の方式で該当レベルのホッピングによって初期インデックスをアップデートする動作として考えられる。また、ｉ_０，１，ｉ_{０，０，１}，ｉ_{０，０，０，１}がＵＥ１ ３０１、ＵＥ２ ３０２、ＵＥ３ ３０３に割り当てられるため、下位ノードを考慮しなかったが、下位ノードは、同一の方式で数個のＵＥに割り当てられ、上記した段階的ホッピング動作に適用することができる。
第１の実施形態では、各レベルに属するノードで下位ノードの数及びノード当たり周波数リソースの数が同一であるノードツリーを用いてリソースを割り当てる場合、本発明で提案する段階的ホッピング方法を説明した。このようなノードツリーを整列化したノードツリーと定義する場合に、第２の実施形態は、整列化したノードツリーで周波数リソースの割り当てのための一般式を提案する。

＜第２の実施形態＞
図５は、本発明の第２の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
図５を参照すると、上記システムが整列化したノードツリーの方法でリソースを割り当て、与えられたホッピングパターンによって割り当てられた周波数帯域をホッピングしてデータを伝送する場合、任意の時間で周波数割り当てに対する一般的な数式を定義する。図５に示すように、ノードツリーのレベル５１０は、レベル０〜Ｌと定義し、ｌ番目のレベル(ここで、ｌは０とＬとの間の整数)での同一の上位レベルのノードに属しているノード数をＮ_ｌと定義し、ｌ番目のレベルでの一つのノードに属しているＲＵの数をＲ_ｌと定義する。整列化したノードツリーの定義により、Ｎ_ｌ，Ｒ_ｌは、特定のレベルに属するノードで同一であり、第１の実施形態の場合に、各レベルでこれらＮ_ｌ，Ｒ_ｌの値は＜数式６＞のように定義することができる。
N₀=1, N₁=2, N₂=2, N₃=2, N₄=3,
R₀=24, R₁=12, R₂=6, R₃=3, R₄=1 ……（６）

図５の参照番号５２０，５３０〜５３３，５４０〜５４３によって示すように、ｌ番目のレベルでのノードは上位及び該当レベルでのノードインデックスをすべて含む(ｌ＋１)個のインデックスで表される。一般に、ノードツリーで上位レベルとの関係を表示するために、ｌと(ｌ＋１)番目のレベルは、＜数式７＞のように定義され、最上位ノードに属するＲＵの数Ｒ_０は全体ＲＵの数と同一である。

ｌ番目のレベルでｎ番目のノードのホッピングパターンが

として与えられると仮定する。ここで、ｎ_ｌ−１は該当ノードが属する上位(ｌ−１)番目のレベルでノードインデックスを表し、ｎ_ｌは同一の上位ノードに属するｌ番目のレベルのノード間のインデックスを表す。ホッピングは、同一の上位ノードに属するノードの間で遂行されるので、

で定義されたホッピングインデックスの可能な値は、０〜Ｎ_ｌ〜１である。
同一のタイムで同一の上位ノードに属する、すなわち相互にホッピングが遂行されるノード

のホッピングインデックスが同一ではいけない。ホッピングインデックスが同じである場合には、衝突が発生する。本発明では、上記の特性を満たす任意の長さを有するすべてのホッピングパターンが適用可能なように、便宜上、ホッピングインデックスの長さはすべてＭと同一である。ｌ番目のレベルに属する任意のノード

が割り当てられると、任意のタイムｔで割り当てられた最初のＲＵのインデックスは、＜数式８＞のように定義される。該当ノードに属するＲＵの数はＲ_ｌであるため、データ伝送のために割り当てられた全体周波数リソース、又はＲＵのインデックスのセットは、＜数式９＞のように定義されることができる。

上記の説明において、タイムインデックスは該当Ｈ−ＡＲＱプロセスの伝送タイムのタイムシーケンスである。同期式Ｈ−ＡＲＱでは、Ｈ−ＡＲＱプロセスの伝送タイムがＨ−ＡＲＱ ＲＴＴに予め決定されているため、タイムインデックスの１ずつの増加は、実際時間でＨ−ＡＲＱ ＲＴＴの数だけのサブフレーム時間に該当する。非同期式Ｈ−ＡＲＱでは、一つのＨ−ＡＲＱプロセスの次の伝送時間がスケジューリングによって可変的に決定されるため、タイムインデックスは、それに実際該当プロセスが割り当てられた場合に増加する。このようにＨ−ＡＲＱプロセス別に伝送タイムに基づいてホッピングパターンを定義することもできるが、サブフレームのタイムインデックス(番号)によってホッピングパターンを定義し、各Ｈ−ＡＲＱプロセスは該当するサブフレームでのホッピングパターンを使用して割り当て周波数を計算することができる。第１の実施形態で重要なＨ−ＡＲＱプロセスの伝送タイムｎ，ｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でサブフレームの番号が４＊ｎ，４＊(ｎ＋１)，４＊(ｎ＋２)，４＊(ｎ＋３)として与えられ、各サブフレームの時間インデックス(番号)によって長さ１６のホッピングパターンが決定される場合に、＜数式１＞で使用されたパターンを＜数式１０＞のように各々４回ずつ反復すると仮定する。この場合、実際に第１の実施形態と第２の実施形態の動作は同一である。
S_0,0={0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1} ……（１０）

上記した第２の実施形態によって、ホッピングの単位(unit)がサブフレームである場合に本発明が適用される例を説明し、ホッピングの単位は任意のホッピング間隔(interval)に拡張可能である。すべてのユーザーの基本ホッピング間隔が同一であると仮定し、該当間隔でホッピングパターンを定義する場合に、ホッピング間隔はＳＣ−ＦＤＭＡシステムでの送信ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transformer)出力単位であるロングブロック(long block)となり、上記のようにサブフレーム単位又は再伝送単位となることができる。一方、任意に一つのサブフレーム内のロングブロックを複数のグループに分け、グループ別にホッピング間隔を定義する。この場合、ホッピングごとの定義された間隔が常に一定でなくなる。ユーザー間の衝突を防止するために、基本ホッピング間隔はすべてのユーザーに同一に定められても、上記パターンは、各ユーザー別に上記の＜数式１０＞に示すように同一のインデックスで構成することによって、実際リソース上のホッピング間隔を可変的に調節することができる。

＜第３の実施形態＞
第１の実施形態又は第２の実施形態は、整列したノードツリーを仮定しつつ、各レベル別に、又は同一レベルに属する上位ノードによって

を別に定義する。第３の実施形態は、第１の実施形態又は第２の実施形態の特殊な場合であって、同一の上位レベルのノードに属するノード数によって共通のホッピングパターンを定義する。第１の実施形態で、レベル１〜３でＮ_ｌ＝２そしてレベル４でＮ_ｌ＝３であるため、＜数式１＞のように与えられた定義を＜数式１１＞のように定義される共通パターンを使用すると仮定する。すなわち、レベル１，２，３で、下位ノードの中で第１のノードはホッピングパターンが｛０，１，０，１｝に固定されたホッピングパターンを有し、第２のノードはホッピングパターンが｛１，０，１，０｝に固定されたホッピングパターンを有する。
S_0,0(n,n+1,n+2,n+3)=S_0,0,0=S_0,0,0,0={0,1,0,1},
S_0,1(n,n+1,n+2,n+3)=S_0,0,1=S_0,0,0,1={1,0,1,0}, ……（１１）
S_0,0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,2,0}
＜数式１＞のようなホッピングパターンを使用した場合に時間に基づいたホッピング動作に対して、＜数式１１＞の共通のホッピングパターンを使用した場合に図６のホッピング動作について説明することができる。
すなわち、図６は、本発明の第３の実施形態による無線通信システムで周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す。

図６において、ＵＥ１ ３０１は、レベル１でｉ_０，１が割り当てられたため、Ｓ_０，１のパターンによって、それぞれタイムｎ＋１で参照番号６４３のように、タイムｎ＋２及びｎ＋３では参照番号６４１，６４２のようにホッピングする。ＵＥ１ ３０１に割り当てられたリソースは、第１の実施形態の＜数式２＞として定義されたインデックスのＲＵから連続する１２個のＲＵである。
ＵＥ２ ３０２は、レベル１でＳ_０，０、レベル２ではＳ_{０，０，１}を使用するので、上記パターンによって、タイムｎ＋１で参照番号６４０→６５０、タイムｎ＋２及びｎ＋３で参照番号６４４→６５３及び参照番号６４５→６５４の順に各々ホッピングを遂行する。ＵＥ２ ３０２に割り当てられたリソースは、第１の実施形態の＜数式２＞として定義されたインデックスのＲＵから連続した６個のＲＵである。

ＵＥ３ ３０３は、レベル１ではＳ_０，０、レベル２でＳ_{０，０，０}、レベル３ではＳ_{０，０，０，１}を使用するので、＜数式１１＞のホッピングパターンによって、それぞれタイムｎ＋１で参照番号６４０→６５１→６６０、タイムｎ＋２及びｎ＋３で参照番号６４４→６５２→６６２、及び参照番号６４５→６５５→６６３の順にホッピングを遂行する。ＵＥ３ ３０３に割り当てられたリソースは、下記の＜数式１２＞のように定義されるインデックスのＲＵから連続した３個のＲＵである。
a₃(t)=(12+6)*S_0,0(t)+3*S_0,0,0,1(t) ……（１２）
ＵＥ４ ３０４は、レベル１ではホッピングパターンＳ_０，０、レベル２ではホッピングパターンＳ_{０，０，０}、レベル３ではホッピングパターンＳ_{０，０，０，０}、レベル４ではホッピングパターンＳ_{０，０，０，０，０}を使用するので、＜数式１１＞のホッピングパターンによって、各々参照番号６４０→６５１→６６１→６７０、タイムｎ＋２及びｎ＋３では参照番号６４４→６５２→６５２→６７１、参照番号６４５→６５５→６６４→６７２の順にホッピングを遂行する。ＵＥ４ ３０４に割り当てられたリソースは、下記の＜数式１３＞のように定義されるインデックスのＲＵである。
a₄(t)=(12+6+3)*S_0,0(t)+S_0,0,0,0,0(t) ……（１３）
上記のように一部のノードに対して共通のパターンが使用される場合に、この共通パターンは、予め定義され、又は端末と基地局との間でシグナリングを通じて定められなければならない。したがって、ホッピングパターンの数が減少することによってシステムの複雑度が低下することができる。

＜第４の実施形態＞
第１の実施形態の変形である第４の実施形態は、同一のレベルのノードに属している周波数リソースの数が異なるノードツリーを用いてリソースを割り当てる段階的ホッピング動作を提供する。
図７は、本発明の第４の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
図７のノードツリーは、レベル０〜３において、図３Ａに説明した第１の実施形態のノードツリーと同一である。その差異点は、レベル４で同じ上位ノードに属するノードの数Ｎ_４が３から２に減少し、レベル４のノードに属するＲＵの数がノード別に異なるということにある。同一の上位ノードに属する２個のノードｉ_{０，０，０，０，０}７６０及びｉ_{０，０，０，０，１}７６１でのＲＵの数は、各々Ｒ_４，０＝１及びＲ_４，１＝２である。第４の実施形態が第１の実施形態と異なる動作は、ノードｉ_{０，０，０，０，０}７６０とｉ_{０，０，０，０，１}７６１が割り当てられたＵＥ４ ３０４及びＵＥ５ ３０５のみに適用されるため、＜数式１４＞で定義されるＳ_{０，０，０，０，０}とＳ_{０，０，０，０，１}のパターンに従ってホッピングを遂行する例は、図８を参照してそれぞれの場合について説明する。

図８は、本発明の第４の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す。
まず、ノードｉ_{０，０，０，０，０}７６０が割り当てられたＵＥ４ ３０４の動作について説明する。段階的ホッピング動作のために、ＵＥ４ ３０４は、レベル１〜レベル３で、第１の実施形態で説明したホッピングパターンｉ_０，０，ｉ_{０，０，０}，ｉ_{０，０，０，０}を使用する。レベル３までのホッピング動作は、第１の実施形態で説明したホッピング動作と同一の方式で遂行される。＜数式１４＞に定義されるレベル４のホッピング動作も考慮すると、タイムｎ＋１，ｎ＋２、ｎ＋３でのＵＥ４ ３０４の最終のホッピング動作は、それぞれ参照番号８４０→８４１→８４１→８４２、参照番号８５０→８５１→８５２→８５２、参照番号８６０→８６１→８６２→８６３の順に遂行される。同様に、ノードｉ_{０，０，０，０，１}７６１が割り当てられたＵＥ５ ３０５がタイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３で遂行する最終のホッピング動作は、各々参照番号８４０→８４１→８４１→８４１、参照番号８５０→８５１→８５２→８５３、参照番号８６０→８６１→８６２→８６２の順に遂行される。また、任意のタイムｔでＵＥ４及びＵＥ５に割り当てられたＲＵの最初インデックスは、下記の＜数式１５＞のように定義される。このとき、ＵＥ４及びＵＥ５は同一のレベルのノードが割り当てられるが、各ノードのＲＵ数が異なるため、これらＵＥ４，ＵＥ５は、ホッピング動作の遂行時に他のレベルのノードに含まれるＲＵを考慮すべきであることに注意しなければならない。
S_0,0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,0,1},S_0,0,0,0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,0,1,0}
……（１４）

a₄(t)=12*S_0,0(t)+6*S_0,0,0(t)+3*S_0,0,0,0(t)+2*S_0,0,0,0,0(t)
a₅(t)=12*S_0,0(t)+6*S_0,0,0(t)+3*S_0,0,0,0(t)+1*S_0,0,0,0,1(t)
……（１５）
本実施形態に示してはいないが、ノードｉ_{０，０，０，０，１}の場合には２個のＲＵが属しているため、このノードを各々ＲＵの数が１であるレベル５の下位ノードを有するノード７７１，７７２に分類して割り当てることができる。

＜第５の実施形態＞
図９Ａは、本発明の第５の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。そして、図９Ｂは、本発明の第５の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て例を示す。
本実施形態は、図９Ａに示すように、各レベルに属するノードの下位ノードの数が異なり、同じレベルのノードでノード当たり周波数リソース数も異なる非整列化したノードツリーにも適用が可能である。

図９Ｂに示すように、レベル１で全体２４個のＲＵで構成された周波数リソースは、各々１２，４，８個のＲＵを含む３個のノードｉ_０，０９３０、ｉ_０，１９３１，ｉ_０，２９３２に分けられる。ノードｉ_０，１９３１は、それ以下の下位レベルでノードがないため、その下位ノードを定義しない。ノードｉ_０，０９３０は、レベル２で、それぞれ７，５個のＲＵを含む２つのノードｉ_{０，０，０}９４０とｉ_{０，０，１}９４１に分けられる。ノードｉ_０，２９３２は、レベル２で、各々４個ずつのＲＵを含む２つのノードｉ_{０，２，０}９４３とｉ_{０，２，１}９４４に分けられる。レベル３で、レベル２のノードの中で、ノードｉ_{０，０，０}９４０とｉ_{０，０，１}９４１のみで定義されている。この場合、ｉ_{０，０，０}９４０の７個のＲＵは、各々３，４個のＲＵを含む周波数リソースであるｉ_{０，０，０，０}９５０とｉ_{０，０，０，１}９５１に分けられ、ｉ_{０，０，１}９４１の５個のＲＵは各々１、４個のＲＵを含む周波数リソースであるｉ_{０，０，１，０}９５２とｉ_{０，０，１，１}９５３に分けられる。また、図９Ａに示すように、上記したノードのうち、ｉ_０，１９３１はＵＥ１ ３０１に、ｉ_{０，０，１}９４１はＵＥ２ ３０２に、ｉ_{０，２，０}９４３はＵＥ３ ３０３に、ｉ_{０，０，０，１}９５１はＵＥ４ ３０４に各々割り当てられる。ここで、実際の周波数領域で各ノードが占める周波数帯域は、図９Ｂに示すようである。図９Ａのノードインデックスは、一対一で図９Ｂの周波数リソースにマッピングされる。ＵＥ１〜ＵＥ４に割り当てられたノードのホッピングパターンは、＜数式１６＞のように定義され、任意のタイムで割り当てられる周波数リソースについて、図１０を参照して説明する。
S_0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,2,0},S_0,1={1,2,0,1},S_0,2={2,0,1,2}
S_0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)=S_0,2,0={0,1,0,1},S_0,0,1={1,0,1,0}
S_0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,0,1,1},S_0,0,0,1={1,1,0,0}
……（１６）

図１０は、本発明の第５の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す。
レベル１のノードｉ_０，１が割り当てられるＵＥ１ ３０１の場合に、レベル１でのホッピングのみを遂行すればよいので、任意のタイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でのホッピング動作は、ホッピングパターンＳ_０，１＝｛１，２，０，１｝に従って、各々図１０の参照番号１０４２，１０４５，１０４６の順に遂行される。任意のタイムでＵＥ１ ３０１に割り当てられる最初のＲＵのインデックスは、＜数式１７＞のように定義される。＜数式１７＞に定義される“ａ＝ａｒｇ｛｝”、すなわち引数(argument)“ａ”は、該当タイムで以前周波数リソースにマッピングされるノードのインデックスを表す。例えば、任意のタイムｔでＵＥ１ ３０１のホッピングインデックスＳ_０，１(ｔ)が０である場合に、全体周波数リソースの中で最初に割り当てられるので、ａ_ｌ(ｔ)＝０である。ＵＥ１ ３０１のホッピングインデックスＳ_０，１(ｔ)が１であり、ノードｉ_０，０のホッピングインデックスＳ_０，０(ｔ)が０であると、１２(Ｒ_０，０)個のＲＵがノードに最初に割り当てられた後に、次のＲＵがＵＥ１に割り当てられるため、＜数式１７＞によってａ_ｌ(ｔ)＝１２である。ＵＥ１のホッピングインデックスＳ_０，１(ｔ)が２であると、 ＲＵは最初にノードｉ_０，０及びｉ_０，１に割り当てられた後にＵＥ１に割り当てられるので、＜数式１７＞によってａ_ｌ(ｔ)＝１２＋８＝２０となる。レベル１の各ノードに割り当てられたＲＵの数が同一である場合には、共通のＲＵ数とホッピングインデックスだけで計算が可能である。しかしながら、本実施形態のように、３個のノードに割り当てられたＲＵ数が異なる場合、先に割り当てられる周波数リソースの数を知らないため、次のような＜数式１７＞が必要である。

ＵＥ２ ３０２は、レベル１のノードｉ_０，０のホッピングとレベル２のノードｉ_{０，０，１}のホッピングを段階的に遂行する。＜数式１６＞で定義されたホッピングパターンＳ_０，０＝｛０，１，２，０｝とＳ_{０，０，１}＝｛１，０，１，０｝を参照すると、任意のタイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でのホッピング動作は、各々図１０の参照番号１０４０→１０５０、参照番号１０４４→１０５３、参照番号１０４７→１０５４の順に遂行される。ここで、任意のタイムでＵＥ２ ３０２に割り当てられる最初のＲＵのインデックスは、＜数式１８＞のように定義される。＜数式１８＞で定義される引数“ａ”は、ＵＥ１ ３０１の場合と同様にレベル１のホッピングによって以前周波数リソースにマッピングされるノードのインデックスを表す。全体数式は、レベル２でホッピングを遂行する隣接ノードｉ_{０，０，０}の７個のＲＵを考慮して完成される。

ＵＥ３ ３０３は、レベル１のノードｉ_０，２のホッピングとレベル２のノードｉ_{０，２，０}のホッピングを段階的に遂行する。＜数式１６＞で定義されたホッピングパターンＳ_０，２＝｛２，０，１，２｝とＳ_{０，２，０}＝｛０，１，０，１｝を参照すると、任意のタイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でのホッピング動作は、各々図１０の参照番号１０４１→１０７０、参照番号１０４３→１０７１、参照番号１０４８→１０７２の順に遂行される。任意のタイムでＵＥ３ ３０３に割り当てられる最初のＲＵのインデックスは、＜数式１９＞のように定義される。＜数式１９＞で定義される引数“ａ”は、レベル１のホッピングによって以前周波数リソースにマッピングされたノードのインデックスを表す。この全体数式は、レベル２でホッピングを遂行する隣接ノードｉ_{０，２，１}の４個のＲＵ数を考慮して完成される。

ＵＥ４ ３０４は、レベル１のノードｉ_０，０のホッピング、レベル２のノードｉ_{０，０，０}のホッピング、及びレベル３のノードｉ_{０，０，０，１}のホッピングを段階的に遂行する。＜数式１６＞で定義されたホッピングパターンＳ_０，０＝｛０，１，２，０｝、Ｓ_{０，０，０}＝｛０，１，０，２｝、及びＳ_{０，０，０，１}＝｛１，１，０，０｝を参照すると、任意のタイムｎ＋１，ｎ＋２，ｎ＋３でのホッピング動作は、各々図１０の参照番号１０４０→１０５１→１０６０、参照番号１０４４→１０５２→１０５２、参照番号１０４７→１０５５→１０６１の順に遂行される。任意のタイムでＵＥ４ ３０４に割り当てられる最初のＲＵのインデックスは、＜数式２０＞のように定義される。＜数式２０＞で定義される引数“ａ”は、レベル１のホッピングによって以前周波数リソースにマッピングされたノードのインデックスを表す。また、レベル２でのホッピング及びレベル３でのホッピングは＜数式２０＞に考慮されている。

＜第６の実施形態＞
第１の実施形態〜第５の実施形態のノードツリー構造は、基本的に同一のレベルで周波数リソースを共有しないことを基にする。これを基本ノードツリーとする場合に、同一レベルで各ノードが含む周波数リソースは、図３Ａ、図５、図７、及び図９Ａで説明した基本ノードツリーで重複せずに独立的である。このような基本ノードツリーでノード間の排他的周波数リソース構造によって、ノード間のホッピングはリソースの衝突なしに簡単に定義されることができる。リソース割り当ては一つのノードインデックス情報をシグナリングする方式で遂行されるため、複数のノードにかけてリソースを割り当てることには限界がある。例えば、図９Ａでレベル２のノード９４０を参照すると、ノード９４０が割り当てられた場合に、そのノード９４０に属するノード９５０，９５１の７個のＲＵ(すなわち、ノード９５０の３個のＲＵ及びノード９５１の４個のＲＵ)がすべて割り当てられる。さらに、ノード９５０，９５１の割り当てによって連続した３個又は４個のＲＵを割り当てることができるが、その他の割り当てはその可能性が制限される。
既存のノードツリーのスケジューリングの制限を解決するために、図１８Ａに示すように一定のレベル以下で同じレベルのノードが実際周波数リソースを共有するようにするリソース割り当てツリーを“変更ノードツリー(modified node tree)”と称する場合に、この変更ノードツリーを用いて階層的ホッピングを適用する本発明の第６の実施形態について説明する。

図１８Ａ及び図１８Ｂは、本発明の第６の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
図１８Ａの変更ノードツリーにおいて、レベル０，１，２，３での基本ノードツリーのような構造で同一レベルで各ノードに含まれる周波数リソースが重ならないが、レベル３より下位のノードは、複数のノードが同一のＲＵを共有することができる。図１８Ａで、参照番号１８５０はＲＵインデックスを、参照番号１８５１はノードのレベルを各々意味する。
図１８Ａにおいて、レベル３のノードは、参照番号１８４１〜１８４８で表し、レベル３の各ノードに対するリソースの数は６個である。その中で、参照番号１８４１の下位ノードについて詳細に説明する。図１８Ｂに示すように、参照番号１８６１，１８６２は、各々連続した５個のＲＵを割り当てることができるノードを示し、ＲＵ１〜ＲＵ５及びＲＵ２〜ＲＵ６は、上記ノード１８６１，１８６２を通じて割り当てられることができる。参照番号１８６３〜１８６５は、連続した４個のＲＵを割り当てることができ、その割り当て可能なＲＵとしては、各々ＲＵ１〜ＲＵ４、ＲＵ２〜ＲＵ５、ＲＵ３〜ＲＵ６が含まれる。

同一の方式で、参照番号１８６６〜１８６９は各々連続的な３個のＲＵを割り当てることができるノードを示し、参照番号１８７０〜１８７４は各々連続的な２個のＲＵを割り当てることができるノードを示し、最下位レベルで参照番号１８７５〜１８８０はＲＵ１〜ＲＵ６を意味する。第６の実施形態における変更ノードツリーで割り当て可能なノードが周波数を共有してスケジューリング自由度が増加する場合に、同一のリソースは、実際のリソース割り当て中に数個のユーザーに重複して割り当てられることはできない。例えば、ノード１８６３が既に割り当てられた場合には、ノード１８６３に属するリソースＲＵ１〜ＲＵ４を含まないノード１８７４，１８７９，１８８０のみが他のユーザーに割り当てられることができる。
本発明の実施形態によって提供される段階的なホッピング方法は如何なるノードツリー構造にも適用できることがわかる。

＜変更された実施形態＞
実際のセルラーシステムでリソースツリー構造及びノード別ホッピングパターンが予め定められると仮定し、上記した実施形態による具体的なホッピング技術に適用されることができる。このノードツリー構造及びホッピングパターンは、セルＩＤ(Identifier)のようなセル別の固有特性によって予め決定されることができる。各セルの構造又は時間によるセルのローディング状況によるノードツリーを効率的に変更する一例として、複数のノードツリーを予め決定し、基地局と端末との間で周期的に又は必要に応じて制御シグナリングを変化させることによって、使用されるノードツリー構造及びホッピングパターン情報をシグナリングする方法も可能である。

＜送受信装置＞
図１１を参照して、本発明が適用される基地局と端末の構造、例えばアップリンクＳＣ−ＦＤＭＡシステムについて説明する。
図１１は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される移動端末の送信器１１００の構成を示す。
図１１で、制御チャンネルデコーダ１１１１は、以前スロットでダウンリンクを介して受信されたアップリンクの制御情報チャンネルを復調(デコーディング)し、該当端末に割り当てられた周波数リソースの割り当て情報及びデータ生成に必要な制御情報を出力する。この周波数リソース割り当て情報は、上記の実施形態で説明したノードツリー構造の中で所定のノード及びそれに関連したシグナリングを意味する。周波数リソース割り当て情報は、割り当てられた周波数リソースの量と使用されるホッピングパターンの情報を含むことができる。このホッピングパターンの情報は、端末と基地局との間でシグナリングされ、あるいは予め定められることができる。

データシンボル生成器１１１２は、制御情報に基づいて適切な数のアップリンクデータシンボルを生成してＳ／Ｐ変換器(Serial-to-Parallel converter)１１１３に出力する。このＳ／Ｐ変換器１１１３は、直列入力データシンボルを並列信号に変換してＦＦＴ(Fast Fourier Transform)処理器１１１４に出力する。ＦＦＴ処理器１１１４は、入力された並列信号を周波数領域信号に変換する。このＦＦＴ処理器１１１４のサイズは、データシンボル生成器１１１２で生成されたデータシンボルの数と同一である。
ＦＦＴ処理器１１１４の出力信号は、マッパ(mapper)１１１５で実際に該当端末に割り当てられた周波数リソースにマッピングされ、周波数リソースの割り当ては制御チャンネルデコーダ１１１１によって復調されたアップリンク制御情報を用いて達成される。マッパ１１１５は、受信される時間情報１１２０を用いて該当タイムで割り当てられるＲＵインデックスを計算することができる。時間情報１１２０は、第１の実施形態のように各ホッピングプロセス別にカウントされるタイムインデックスとなり、あるいは第２の実施形態で説明したようなサブフレームインデックスとなることができる。ここで、時間情報１１２０は、端末又は基地局のカウンターが各ホッピングプロセス別にタイムインデックス又はサブフレーム数(インデックス)をカウントして提供されることができる。

マッパ１１１５の出力信号は、ＩＦＦＴ処理器１１１６で時間領域の信号に変換され、ＩＦＦＴ処理器１１１６のサイズは保護区間(guard interval)を含む全体副搬送波の数と同一である。時間領域の並列信号は、Ｐ／Ｓ(Parallel-to-Serial)変換器１１１７によって直列信号に変換されてＣＰ(Cyclic Prefix)挿入器１１１８に入力される。このＣＰ挿入器１１１８は、伝送信号に保護区間を挿入し、保護区間の信号、例えば入力信号の一部を反復するＣＰを利用する。ＣＰの挿入された伝送信号は、アンテナ１１１９を介して無線チャンネルに伝送される。
上記のように、データシンボルが、時間領域で生成され、ＦＦＴ処理器を通じて周波数領域の信号に変換され、一定の周波数リソースにマッピングされた後に、ＩＦＦＴ処理器を通じて時間領域の信号に変換されて伝送されることは、ＳＣ−ＦＤＭＡシステムの基本的な送信器構造である。

図１２は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される基地局の受信器１２００の構成を示す。
図１２で、保護区間信号は、アンテナ１１３１を介して受信された信号からＣＰ除去器１１３２によって除去され、Ｓ／Ｐ変換器１１３３で並列信号に変換される。Ｓ／Ｐ変換器１１３３の出力信号は、ＦＦＴ処理器１１３４を通じて周波数領域信号に変換され、ＦＦＴ処理器１１３４の出力信号はデマッパ１１３５によって端末別受信信号に分離される。
デマッパ１１３５の動作を遂行することにおいて、スケジューラ１１３６は、アップリンクで定められた端末別周波数リソース割り当て情報及び時間情報１１３７を提供する。この基地局は、図示していない送信器を通じて、スケジューラ１１３６によって提供された周波数リソース割り当て情報が含まれる制御情報をダウンリンクの制御チャンネルを介して伝送する。リソース割り当て情報及び時間情報は、上記した実施形態で説明したリソース割り当て方法とホッピング方法に基づいて生成されることができる。この時間情報１１３７は、端末又は基地局のカウンターが各ホッピングプロセス別にタイムインデックス又はサブフレームインデックスをカウントして提供されることができる。

デマッパ１１３５は、図１１で説明したマッパ１１１５の逆動作を遂行する。したがって、デマッパ１１３５で分けられる信号は、各々端末別データシンボルデコーディングブロック１１４０，１１５０，…，１１６０に入力される。
図１２で、ＵＥ１に対するデータシンボルデコーディングブロック１１４０は、他のＵＥ２〜ＵＥＮに対するデータシンボルデコーディングブロック１１５０，…，１１６０と同一の構成を有する。データシンボルデコーディングブロック１１４０は、ＩＦＦＴ処理器１１４１、Ｐ／Ｓ変換器１１４２、及びデータシンボルデコーダ１１４３を含む。ＩＦＦＴ処理器１１４１は、ＵＥ１に該当する受信信号を時間領域信号に変換し、Ｐ／Ｓ変換器１１４２は、この時間領域信号を直列信号に変換する。データシンボルデコーダ１１４３は、該当端末の受信信号を復調する。

＜周波数リソース割り当て及びホッピング動作＞
以下、アップリンク伝送で本発明の実施形態による周波数リソース割り当て及びホッピング動作を遂行する移動端末及び基地局の動作について説明する。
図１３は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される移動端末の送信動作を示す。
端末は、ステップ１３０１で、ダウンリンクを通じてアップリンクの制御情報チャンネルを受信及び復調し、該当端末に割り当てられた周波数リソースの割り当て情報及びデータ生成に必要な制御情報を出力する。この周波数リソース割り当て情報は、上記した実施形態で説明したノードツリー構造でノード及びそれに関連したシグナリングを意味する。以後、端末は、ステップ１３０３で、制御情報に基づいて、アップリンク伝送のための周波数リソースが該当時間で該当端末に割り当てられたか否かを判定する。該当端末に割り当てられたリソースがあると、端末は、ステップ１３０５で、アップリンク伝送のためのデータチャンネルのシンボルを生成する。端末は、ステップ１３０７で、データシンボルを割り当てられた周波数リソースにマッピングした後に時間領域信号に変換して伝送する。しかしながら、端末は、ステップ１３０３で、該当端末に割り当てられたリソースがないと、送信動作を完了する。

端末が、ステップ１３０７でシグナリングされた周波数リソース割り当て情報及び該当タイムのタイムインデックス(又はサブフレームインデックス)を用いて、実際データ伝送のために割り当てられた周波数リソースにデータシンボルを割り当てる手順について、次に、図１４及び図１５を参照して詳細に説明する。
図１４は、本発明の実施形態によって移動端末が上位レベルからホッピングを遂行して周波数リソースのインデックスをアップデートするプロセスを示す。
端末は、ステップ１４０１で、レベルインデックス‘ｎ’及びリソースインデックス‘ｉｎｄｅｘ’を初期化する。端末は、ステップ１４０３で、該当時間に割り当てられたノードに対するホッピングパターンを格納する。該当ホッピングパターンは、アップリンク制御情報と共に端末に伝送され、あるいは予めシグナリングされて与えられたパターンである。ステップ１４０５で、端末は、ｎ番目のレベルでホッピングを考慮して周波数リソースのインデックスをアップデートする。ステップ１４０３及び１４０５の動作は、本発明による段階的ホッピング動作を遂行するために各レベルに従って反復して遂行される。
その後、端末は、ステップ１４０９で現在レベルインデックス‘ｎ’が割り当てられたノードが属するレベルと同一であると、ステップ１４１１に進行し、現在レベルインデックス‘ｎ’が割り当てられたノードが属するレベルより小さいと、端末は、ステップ１４０７に進行し、次のレベルでのホッピングを段階的に遂行する。各レベルに対するステップ１４０５のアップデート過程は、例えば＜数式５＞で各項が加算によって連続的に(sequentially)表されるものである。ステップ１４１１で、端末は、本発明による段階的ホッピングを通じて求められて割り当てられたリソースの初期インデックスのＲＵから割り当てられた個数のＲＵだけの周波数リソースに伝送するデータをマッピングする。

図１５は、本発明の他の実施形態によって移動端末が上位レベルからホッピングを遂行して周波数リソースのインデックスをアップデートするプロセスを示す。
ステップ１５０１で、端末は、レベルインデックス‘ｎ’及びリソースインデックス‘ｉｎｄｅｘ’を初期化する。端末は、ステップ１５０３で、現在タイムにリソース割り当てのためのリソースツリー構造が変更されたか否かを判定する。リソースツリー構造は、各セルの特性又は状況に従って数個のリソースツリー構造の中から選択可能であるため、端末は、現在使用されるリソースツリー構造とそれに関連したホッピングパターンに従ってホッピング動作を遂行することができる。ここで、リソースツリー構造情報を含む制御情報は、周期的なシグナリングを通して伝送され、あるいは必要によって基地局から伝送されることができる。ステップ１５０３でリソースツリー構造が変更されたと判定されると、端末は、ステップ１５０５で、新たなリソースツリー構造及びそれに対する各ノード別ホッピングパターンをロードし、ステップ１５０７に進行する。しかしながら、リソースツリー構造が変更されていないと判定されると、端末は、ステップ１５０５を遂行せずに、すぐステップ１５０７に進行する。後者の場合には、端末が、既に使用されたホッピングパターンをそのまま適用すればよい。図１５のステップ１５０７〜１５１３の動作は、図１４のステップ１４０３〜１４１１の動作と同一であるので、その詳細な説明を省略する。

図１６は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される基地局の送信動作を示す。
図１６で、基地局は、アップリンクリソース割り当て情報及びデータ生成に必要な制御情報を含むアップリンクの制御情報チャンネルを生成してダウンリンクを介して伝送する。その後、基地局は、ステップ１６０１で、端末によって伝送されたアップリンク信号を受信し、ステップ１６０３で、この受信された信号をアップリンクリソース割り当て情報に基づいて端末別に受信信号を分離する。基地局は、ステップ１６０３で、図１３のように該当タイムで端末別に割り当てられた実際周波数リソースを検索する手順を利用する。基地局は、ステップ１６０３で分離された端末別受信信号を受信し、ステップ１６０５で端末別にデータの復調を遂行した後に、受信動作を終了する。

図１７は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法によって基地局がノードツリー構造を変更し、変更されたノードツリー構造によって端末が段階的ホッピングを遂行するプロセスを示す。
基地局は、ステップ１７０１で、これまでのアップリンクスケジューリング情報及びフィードバック／要求情報などをすべて収集し、ステップ１７０３でノードツリー構造を変更するか否かを判定する。基地局は、ノードツリー構造を変更する必要があると、ステップ１７０５で、変更されたノードツリー構造に対するシグナリング情報を生成し、この情報は周期的なシグナリングを通じて伝送され、あるいは必要によってダウンリンクを介して伝送される。ステップ１７０３で、ノードツリー構造を変更する必要がないと判断されると、基地局は、ステップ１７０７に進行し、以前ノードツリー構造に対するシグナリング情報を生成し、あるいは関連シグナリング情報の生成を省略する。ステップ１７０５または１７０７でノードツリー構造に対するシグナリング情報は、他のシグナリング情報と共にステップ１７０９でダウンリンクシグナリングによって伝送され、これに基づき、端末は、ステップ１７１１で、ノードツリー構造に対するシグナリングを受信し、そのシグナリングを用いてアップリンクデータ及びフィードバック情報を伝送する。基地局と端末は、上記のような手順を周期的に遂行して適切なノードツリーを選択し、それによって効率的なシステム動作が可能になる。

本発明によって提供される段階的ホッピング方法は、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の多重接続システムだけでなく、連続的な周波数リソースの割り当てが要求されるＯＦＤＭシステムにも適用が可能である。本発明による周波数リソースの割り当て動作は、任意の伝送タイムで周波数リソースを段階的にホッピングすることで達成される。ホッピング動作間の間隔、すなわち伝送タイム間の間隔は、例えばＳＣ−ＦＤＭＡシステムの場合には送信ＩＦＦＴの出力単位であるロングブロック単位となることができる。他の例として、この間隔は、Ｈ−ＡＲＱプロセスのサブフレーム単位又は再伝送単位であるＲＴＴ単位となることもできる。また、任意のサブフレーム内のロングブロックが数個のグループに分割される場合に、この間隔は、上記グループの単位となることができる。

以上、本発明の詳細な説明においては具体的な実施形態に関して説明したが、特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。したがって、本発明の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

従来のＨ−ＡＲＱを用いる無線通信システムにおける周波数帯域のホッピング動作を示す図である。 従来のＯＦＤＭシステムにおけるＨ−ＡＲＱ再伝送中のホッピング動作の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す図である。 本発明の第２の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す図である。 本発明の第３の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す図である。 本発明の第４の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す図である。 本発明の第５の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す図である。 本発明の第５の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て例を示す図である。 本発明による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す図である。 本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される移動端末の送信器を示すブロック構成図である。 本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される基地局の受信器を示すブロック構成図である。 本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される移動端末の送信動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される基地局の送信動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態により、移動端末が上位レベルからホッピングを遂行して周波数リソースのインデックスをアップデートするプロセスを示すフローチャートである。 本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される基地局の送信動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法によって基地局でノードツリー構造を変更し、変更されたノードツリー構造によって端末で段階的ホッピングを遂行するプロセスを示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す図である。 本発明の他の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す図である。

符号の説明

１１００ 移動端末の送信器
１１１１ 制御チャンネルデコーダ
１１１２ データシンボル生成器
１１１３，１１３３ Ｓ／Ｐ変換器
１１１４，１１３４ ＦＦＴ処理器
１１１５ マッパ
１１１６，１１４１ ＩＦＦＴ処理器
１１１７，１１４２ Ｐ／Ｓ変換器
１１１８ ＣＰ挿入器
１１１９，１１３１ アンテナ
１１２０，１１３７ タイマー
１１３２ ＣＰ除去器
１１３５ デマッパ
１１３６ スケジューラ
１１４０ ＵＥ１のデータシンボルデコーディングブロック
１１４３ ＵＥ１のデータシンボルデコーダ
１１５０ ＵＥ２のデータシンボルデコーディングブロック
１１６０ ＵＥ Ｎのデータシンボルデコーディングブロック
１２００ 基地局の受信機

Claims (14)

1. 予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおいて、前記複数の端末に使用される周波数リソースの割り当て方法であって、
   第１の伝送タイムで、
   前記サービス周波数帯域において連続的な副搬送波のセットで構成される一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、
   前記各レベルのそれぞれで前記一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、前記段階的に分割されたブロックの一部を前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップと、
   前記第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、
   前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々前記第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、前記ホッピングされたブロックを前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップと、
   を含み、
   前記複数のレベルのうち、相異なるレベルは大きさが相異なる連続的な周波数リソースに対応し、
   前記段階的なホッピングは、前記端末それぞれに対応するレベル別に予め定められたパターンを用いて遂行され、個々の端末のホッピングは、当該端末に対応するレベルの上位レベルに割り当てられた周波数リソースの範囲内に限定されることを特徴とする方法。
2. 前記レベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一であるか、又は相互に異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の伝送タイムで、前記端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、前記端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の伝送タイムと前記第２の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(Ｈ−ＡＲＱ)ラウンドトリップタイム(ＲＴＴ)単位であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の伝送タイムと前記第２の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記複数のレベルのうち、基準レベル以上に含まれたレベルのそれぞれに対しては、各ブロックに含まれたリソースユニットが相互に異なるようにリソースユニットを割り当て、前記基準レベルより下に含まれたレベルに対しては、複数のブロックに同一のリソースユニットが含まれることを許容してリソースユニットを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. データシンボルを生成するステップと、
   受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするステップと、
   前記データシンボルを前記周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するステップと
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記複数のレベルのうち、基準レベル以上に含まれたレベルのそれぞれに対しては、各ブロックに含まれたリソースユニットが相互に異なるようにリソースユニットを割り当て、前記基準レベルより下に含まれたレベルに対しては、複数のブロックに同一のリソースユニットが含まれることを許容してリソースユニットを割り当てることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(ＦＤＭ)方式の無線通信システムにおけるデータを伝送する装置であって、
   データシンボルを生成する生成器と、
   受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするデコーダと、
   前記データシンボルを前記周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するマッパとを含み、
   前記周波数リソース割り当て情報は、
   第１の伝送タイムで、前記サービス周波数帯域において連続的な副搬送波のセットで構成される一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、前記各レベルで前記一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、前記段階的に分割されたブロックの一部を前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、
   前記第１の伝送タイム以後の第２の伝送タイムで、前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々前記第１の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、前記ホッピングされたブロックを前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、
   前記複数のレベルのうち、相異なるレベルは大きさが相異なる連続的な周波数リソースに対応し、
   前記段階的なホッピングは、前記端末それぞれに対応するレベル別に予め定められたパターンを用いて遂行され、個々の端末のホッピングは、当該端末に対応するレベルの上位レベルに割り当てられた周波数リソースの範囲内に限定されることを特徴とする装置。
10. 前記レベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記第２の伝送タイムで、前記端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、前記端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行されることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. 前記第１の伝送タイムと前記第２の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(Ｈ−ＡＲＱ)ラウンドトリップタイム(ＲＴＴ)単位であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. 前記第１の伝送タイムと前記第２の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
14. 前記複数のレベルのうち、基準レベル以上に含まれたレベルのそれぞれに対しては、各ブロックに含まれたリソースユニットが相互に異なるようにリソースユニットを割り当て、前記基準レベルより下に含まれたレベルに対しては、複数のブロックに同一のリソースユニットが含まれることを許容してリソースユニットを割り当てることを特徴とする請求項９に記載の装置。

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