JP5366962B2 - 異なるｔｄｄシステム間でリソースをスケジューリングするための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム間の時間周波数リソースのスケジューリングに関し、これにより新しいＴＤＤシステムの伝送待ち時間を短縮しながら、既存のシステムに対する下位互換性を提供することができる。

無線通信システムには、周波数分割複信（ＦＤＤ）および時分割複信（ＴＤＤ）という２つの主なデュプレックス・モードが存在する。ＴＤＤシステムには、以下のようにＦＤＤシステムと比較して明確な長所がある。

・ＴＤＤシステムでは、アップリンクとダウンリンクとの間の時分割比は、アップリンクとダウンリンクとの不均衡なトラフィックを適合させるために柔軟に調節することができる。

・ＦＤＤシステムとは違い、ＴＤＤシステムでは帯域幅を対で割り付ける必要がないため、無線スペクトル配分の要件が単純化される。

・ＴＤＤシステムでは、送受信装置は、基地局または移動局のいずれかで非同期に作動するため、複雑なシステム・ハードウェアの設計が単純化される。

・ＴＤＤシステムでは、閉ループ処理を必要とする一部の操作は、アップリンク周波数とダウンリンク周波数との一致のおかげで、アップリンクとダウンリンクの対称性を使って実行することができる。

上述のＴＤＤシステムの利点を考慮して、ＴＤＤモードは、ＷｉＭＡＸシステムのような一部の無線移動通信システムに使用されている。しかし、ＴＤＤシステムでは、アップリンクとダウンリンクとの間の送信間隔のために待ち時間が長く、エア・インターフェースを通じた制御信号およびフィードバック伝送の待ち時間が発生する。次世代の広帯域無線通信技術が発展するのに合わせて、待ち時間が短く既存の狭帯域無線システムと互換性がある広帯域無線システムが必要である。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムのような従来のＴＤＤ無線システムのフレーム構造を図１に示す。図１に示すように、各フレームは、プリアンブル部、ダウンリンク・サブフレーム、およびアップリンク・サブフレームに分割される５ミリ秒の時間区分を表す。よく知られているように、待ち時間は、送信機で利用できるパケットと、受信機でのこのパケットの利用可能度との間の一方向の経過時間として定義される。図１から分かるように、従来のＴＤＤ無線システムの待ち時間は長すぎるため、広帯域システムの要件を満たすことができない。

したがって、待ち時間を短縮しながら下位互換性を提供できる無線通信技術が必要である。

上述した従来技術の問題を鑑みて本発明は達成される。本発明の目的は、異なるＴＤＤシステム間でリソースをスケジューリングするための方法および装置を提供することであり、これにより伝送待ち時間を短縮し、かつ下位互換性を提供することができる。

本発明の一態様では、第１のＴＤＤシステムと第２のＴＤＤシステムとの間でリソースをスケジューリングするための方法が提供され、第１のＴＤＤシステムによる伝送に必要なフレームはそれぞれ、プリアンブル・シーケンス、アップリンク・サブフレーム、およびダウンリンク・サブフレームを含み、この方法は、第１のＴＤＤシステムのサービス・パラメータおよび第２のＴＤＤシステムのサービス・パラメータに基づいて、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムのサービス・データに対する時間および周波数のリソースを割り当てるステップと、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムのコード化された変調データ・ストリームを、対応する割り当てられた時間および周波数のリソースにマッピングするステップと、を含む。

この方法は、第１のＴＤＤシステムのプリアンブル・シーケンスに基づいて、第２のＴＤＤシステムのプリアンブル・シーケンスを構成するステップをさらに含むことが好ましい。

割り当てステップは、第２のＴＤＤシステムのフレームを、プリアンブル・シーケンスならびにアップリンク・サブミニフレームおよびダウンリンク・サブミニフレームを含む複数のミニフレームに分割するステップと、第１のＴＤＤシステムのサブキャリアを第２のＴＤＤシステムの割り当てられたスペクトルの中央、一方、または他の場所に配置するステップと、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムのコード化された変調データ・ストリームを、対応する時間および周波数のリソースに割り当てるステップと、を含むことが好ましい。

第１のＴＤＤシステムに割り当てることができ、かつ第２のＴＤＤシステムにも割り当てることができる時間リソースは、サービス負荷が大きいほうに割り当てられることが好ましい。

一部のサブキャリアは、第１のＴＤＤシステムと第２のＴＤＤシステムとの間の保護帯域として予約されることが好ましい。

１つのミニフレーム内のアップリンク・サブミニフレームとダウンリンク・サブミニフレームとの間の比は調整可能であることが好ましい。

１つのフレームに含まれるミニフレームの数は調整可能であることが好ましい。

各ダウンリンク・サブミニフレームは、ミニフレーム構成情報を伝送するための部分を含むことが好ましい。

本発明の別の態様では、第１のＴＤＤシステムと第２のＴＤＤシステムとの間でリソースをスケジューリングするための装置が提供され、第１のＴＤＤシステムによる伝送に必要なフレームはそれぞれ、プリアンブル・シーケンス、アップリンク・サブフレーム、およびダウンリンク・サブフレームを含み、装置は、第１のＴＤＤシステムのサービス・パラメータおよび第２のＴＤＤシステムのサービス・パラメータに基づいて、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムに対する時間および周波数のリソースを割り当てるためのリソース割り当ておよびスケジュール手段と、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムのコード化された変調データ・ストリームを、対応する割り当てられた時間および周波数のリソースにマッピングするためのリソース・マップ手段と、を含む。

装置はまた、第１のＴＤＤシステムのプリアンブル・シーケンスに基づいて、第２のＴＤＤシステムのプリアンブル・シーケンスを構成するためのプリアンブル・シーケンス・ジェネレータも含むことが好ましい。

リソース割り当ておよびスケジュール手段は、第２のＴＤＤシステムのフレームをプリアンブル・シーケンスならびにアップリンク・サブミニフレームおよびダウンリンク・サブミニフレームを含む複数のミニフレームに分割するための手段と、第１のＴＤＤシステムのサブキャリアを第２のＴＤＤシステムの割り当てられたスペクトルの中央、一方、または他の場所に配置するための手段と、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムのコード化された変調データ・ストリームを、対応する時間および周波数のリソースに割り当てるための手段と、を含むように構成される。

リソース割り当ておよびスケジュール手段は、第１のＴＤＤシステムに割り当てることができ、かつ第２のＴＤＤシステムにも割り当てることができる時間リソースを、サービス負荷が大きいほうに割り当てるように構成されることが好ましい。

リソース割り当ておよびスケジュール手段は、他のサブキャリアの少なくとも一部を、第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムのうちサービス負荷が大きいほうに割り当てるように構成されることが好ましい。

ＴＤＤシステムに対する上記のアップリンク／ダウンリンク時間周波数リソース割り当てによれば、既存の狭帯域ＴＤＤシステムおよび新しい広帯域ＴＤＤシステムは、同じ無線周波数キャリアで並行して作動することができる。特に、既存のシステムのアップリンク／ダウンリンク時間周波数リソース割り当ては既存のフレーム構造の定義に従うことが可能でありながら、フレーム長の短縮により、新しいＴＤＤシステムのシステム待ち時間パフォーマンスを改善することができる。時間周波数リソース割当量は、新しいシステムおよび既存のシステムのサービス負荷に基づいて調節することができるため、より狭い帯域幅を用いる既存のシステムは、より大きな帯域幅を用いる新しいシステムに円滑に展開することができる。

さらに、上記のプリアンブル・シーケンス設計によれば、新しいＴＤＤ広帯域システムのプリアンブル・シーケンスは、既存の狭帯域システムのプリアンブル・シーケンスに基づいて、スペクトル拡張によって生成することができる。新しいプリアンブル・シーケンスは、既存のＴＤＤ狭帯域システムに対する下位互換性、複数の基地局を有するシステム間の同期、および新しいＴＤＤ広帯域システムと既存のＴＤＤ狭帯域システムとの間の同期を提供することができる。

本発明の方法および装置によれば、エア・インターフェースを通じたトラフィック・サービス、制御信号、およびフィードバック伝送の待ち時間を短縮できるだけでなく、既存のシステムに対する互換性要件も満たすことができる。

さらに、本発明の方法および装置によれば、リソース割り当てを、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムや８０２．１６ｍシステムなど、それぞれのサービス負荷に基づいて、異なるシステム間で実行することができる。これは、より狭い帯域幅を用いる既存のシステムを、より大きな帯域幅を用いる新しいシステムに円滑に展開させる際に特に役に立つ。

本発明の実施形態について、単に例示を目的として、添付の図面を参照しながら説明する。

従来技術のフレーム構造の概略図である。 本発明の一実施形態による異なるシステム間でリソースをスケジューリングするための装置のブロック図である。 本発明の一実施形態によるフレーム構造の概略図である。 本発明の一実施形態によるフレーム構造が、図１に示すフレーム構造に対する下位互換性を提供する方法、およびそれぞれのサービス負荷に基づいてリソースをスケジューリングする方法について説明する概略図である。 本発明の一実施形態によるフレーム構造が、図１に示すフレーム構造に対する下位互換性を提供する方法、およびそれぞれのサービス負荷に基づいてリソースをスケジューリングする方法について説明する概略図である。 本発明の一実施形態による異なるＴＤＤシステムの間でリソースをスケジューリングするための方法のフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して記述する。

図２に示すように、異なるＴＤＤシステムの間でリソースをスケジューリングするための装置は、プリアンブル・シーケンスを生成するためのプリアンブル・シーケンス生成ユニット１０、アップリンク・ダウンリンク・サービス・パラメータに基づいて、第１のシステムおよび第２のシステムからのサービス・データに対してリソース割り当ておよびスケジュールを実行するためのリソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０、および第１のシステムおよび第２のシステムからのサービス・データを対応するリソースにマッピングするためのリソース・マッピング・ユニット３０を含む。上記のユニットの操作および機能については、以下に記述する。

本発明の一実施形態によれば、完全に新しいＴＤＤ広帯域システム、つまり伝送待ち時間の短いＴＤＤシステムでは、リソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０は、プリアンブル・シーケンス＋アップリンク・サブフレーム＋ダウンリンク・サブフレームのフレーム構造（図１に示す）を、プリアンブル・シーケンス＋Ｎ個のミニフレーム（Ｎは２以上）のフレーム構造に分割し、図３に示すように、ミニフレームのそれぞれは、１つのダウンリンク・サブミニフレームおよび１つのサブミニフレームを含む。当然ながら、１つのフレームに含まれるミニフレームの数はパラメータ化することが可能であり、動的に調節することができる。さらに、ミニフレーム内のアップリンク・サブミニフレームとダウンリンク・サブミニフレームとの比は、構成および調節することができる。

図３に示すように、各ミニフレームのダウンリンク・サブミニフレームは、ミニフレームがどのように構成されているかを示すミニフレーム構成情報を含むため、データの検出および受信を実行するためのミニフレーム構成情報を受信機に通知することができる。

プリアンブル符号は、フレーム同期、時間および周波数の同期および補正、ならびにセル識別を目的とするトレーニング・シーケンスとして機能する。１つのフレームを複数のミニフレームに分割することで、１つのアップリンクおよびダウンリンクの伝送時間が大幅に短縮され、それによって伝送待ち時間が効率的に減少する。

図４および図５は、本発明の一実施形態によるフレーム構造が図１に示すフレーム構造に対して下位互換性を提供する方法、およびそれぞれのサービス負荷に基づいてリソースをスケジューリングする方法を示す。これらの図では、各フレームに２つのミニサブフレームがあると想定している（つまりＮ＝２）。また、図４および図５では、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムおよび８０２．１６ｍシステムは、本発明で提案する考えを例証するために、より狭い帯域幅を用いる既存のシステムおよび新しいシステムの例としてのみ示されている。

図４に示すように、プリアンブル・シーケンス生成ユニット１０は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムのような既存のシステムのプリアンブル・シーケンスに基づいて新しいフレーム・シーケンスを構成する。詳細には、第１のシステムのプリアンブル・シーケンスは、第２のシステムに対して割り当てられるスペクトルの適切な場所（中央、一方、または他の場所など）に配置され、１つまたは２つのプリアンブル拡張が他の場所に付加される。新しいＴＤＤ広帯域システムのプリアンブル拡張は、受信パフォーマンスを改善するために、時間領域プリアンブル信号の低いＰＡＰＲ、周波数領域における様々なプリアンブル・シーケンスの優れた相互相関特性など、一部の要件を満たすものとする。受信機は、プリアンブル・シーケンスの相関を効率的に使用して、時間または周波数の同期を達成する。下位互換性を無効にする場合は、プリアンブル・シーケンスは、新しいプリアンブル・シーケンスまたは修正済みで既存のプリアンブル・ベースのシーケンスに置き換えられることに注意されたい。

周波数においては、一部のサブキャリアは、新しいシステムと既存のシステムとの間の保護帯域として第１のシステムと第２のシステムとのスペクトルの間で予約されるため、受信機は周波数フィルタリングを容易に実行することができる。

基地局（ＢＳ）は、新しいシステムおよび既存のシステムのそれぞれのサービス負荷によって、新しいシステムと既存のシステムとの間の時間周波数リソースを動的にスケジューリングすることができる。たとえば、図４において、既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムはトラフィック需要が大きいと想定している。これは、新しいＴＤＤ広帯域システムが最初に確立されたため、リソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０は、予約されているサブキャリアの大部分を、既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステム、つまり第１のシステムに割り当てる場合である。図４から分かるように、ＢＳの第２の伝送／受信遷移位置は既存のシステムの伝送／受信遷移位置に配置されるが、第２のミニフレームの伝送／受信遷移位置には配置されない。

図５では、第１のシステムでは、ほんの少しのトラフィック・サービスが要求され、第２のシステムでは大きなトラフィックが必要となると想定しているため、リソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０は、予約されているサブキャリアの大部分を第２のシステム、つまりＩＥＥＥ８０２．１６ｍシステムに割り当てる。図５から分かるように、ＢＳの第２の伝送／受信遷移位置は、新しいシステムの伝送／受信遷移位置、つまり第２のミニフレームの伝送／受信遷移位置に配置される。

第１のシステムおよび第２のシステムのサービス・データに対するリソース割り当ておよびスケジュールの後に、リソース・マッピング・ユニット３０は、割り当てられた時間および周波数のリソースを、対応するサービス・データにマッピングして、異なるＴＤＤシステムの間で動的なリソース・スケジュールを達成する。

図６は、本発明の一実施形態による異なるＴＤＤシステムの間でリソースをスケジューリングするための方法のフローチャートである。

図６に示すように、ステップＳ１０において、プリアンブル・シーケンス生成ユニット１０は、下位互換性が無効にされた場合に低いＰＡＰＲおよび優れた相互相関特性のような一部の要件を満たすために、第１のシステムのプリアンブル・シーケンスに基づく新しい広帯域フレーム・シーケンスまたは完全に新しいプリアンブル・シーケンスを構成する。

ステップＳ２０では、リソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０は、第１のシステムのサービス負荷および第２のシステムのサービス負荷など、アップリンク／ダウンリンクのサービス・パラメータに従って、第１のシステムおよび第２のシステムのサービス・データに対してリソース割り当ておよびスケジュールを実行する。既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムおよび新しい広帯域ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシステムを例として挙げると、既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステムは、新しいＴＤＤ広帯域システムを最初に確立したときにトラフィック需要が大きいため（たとえば、事前設定したしきい値を超えるため）、リソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０は、予約されているサブキャリアの大部分を、既存のＩＥＥＥ８０２．１６ｅシステム、つまり第１のシステムに割り当てる。既存の第１のシステムのトラフィック需要が減少し、新しい広帯域システムのトラフィック需要が増加すると（たとえば、事前設定したしきい値を超えると）、リソース割り当ておよびスケジュール・ユニット２０は、予約されているサブキャリアの大部分を、第２のシステム、つまりＩＥＥＥ８０２．１６ｍシステムに割り当てる。

ステップＳ３０では、リソース・マッピング・ユニット３０は、割り当てられた時間および周波数のリソースを、対応するサービス・データにマッピングして、異なるＴＤＤシステムの間で動的なリソース・スケジュールを達成する。

本発明の方法および装置によれば、エア・インターフェースを通じたトラフィック・サービス、制御信号、およびフィードバック伝送の待ち時間を短縮できるだけでなく、既存のシステムに対する互換性要件を満たすことができる。

さらに、本発明の方法および装置によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅシステムや８０２．１１ｍシステムなど、それぞれのサービス負荷に基づいて、異なるシステム間でリソース割り当てを実行することができる。これは、より狭い帯域幅を用いる既存のシステムを、より大きな帯域幅を用いる新しいシステムに円滑に展開させる際に特に役に立つ。

前述の記述は、本発明の好ましい実施形態のみを提示したものである。本発明の精神および原理内において行われるどんな変更や代替なども、本発明の範囲に含まれることは当業者には自明であろう。本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

Claims (11)

1. 第１のＴＤＤシステムおよび第２のＴＤＤシステムの間でリソースをスケジューリングする方法であって、該方法が、
   前記第１のＴＤＤシステムのサービス・パラメータおよび前記第２のＴＤＤシステムのサービス・パラメータに基づいて、前記第１のＴＤＤシステムおよび前記第２のＴＤＤシステムのサービス・データに対する時間および周波数のリソースを割り当てるステップ、
   を含み、
   前記第１のＴＤＤシステムによる伝送に必要なフレームはそれぞれ、プリアンブル・シーケンス、アップリンク・サブフレーム、およびダウンリンク・サブフレームを含み、
   前記割り当てるステップは、更に、
   前記第２のＴＤＤシステムのフレームをプリアンブル・シーケンスならびにアップリンク・サブミニフレームおよびダウンリンク・サブミニフレームを含む複数のミニフレームに分割するステップと、
   前記第１のＴＤＤシステムのサブキャリアを前記第２のＴＤＤシステムの前記割り当てられたスペクトルの中央、一方、または他の場所に配置するステップと、
   前記第１のＴＤＤシステムおよび前記第２のＴＤＤシステムのコード化された変調データ・ストリームを、対応する時間および周波数のリソースに割り当てるステップと、
   前記第１のＴＤＤシステムおよび前記第２のＴＤＤシステムの前記コード化された変調データ・ストリームを、対応する割り当てられた時間および周波数のリソースにマッピングするステップと、
   を含む方法。
2. 前記第１のＴＤＤシステムの前記プリアンブル・シーケンスに基づいて、前記第２のＴＤＤシステムのプリアンブル・シーケンスを構成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のＴＤＤシステムに割り当てることができ、かつ前記第２のＴＤＤシステムにも割り当てることができる前記時間周波数リソースは、サービス負荷が大きいほうに割り当てられる、請求項１に記載の方法。
4. 一部のサブキャリアが、前記第１のＴＤＤシステムと前記第２のＴＤＤシステムとの間の保護帯域として予約される、請求項２に記載の方法。
5. １つのミニフレーム内のアップリンク・サブミニフレームとダウンリンク・サブミニフレームとの間の比は調整可能である、請求項１に記載の方法。
6. １つのフレームに含まれる前記ミニフレームの数は調整可能である、請求項１に記載の方法。
7. 各ダウンリンク・サブミニフレームは、ミニフレーム構成情報を伝送するための部分を含む、請求項１に記載の方法。
8. 第１のＴＤＤシステムと第２のＴＤＤシステムとの間でリソースをスケジューリングする装置であって、該装置が、
   前記第１のＴＤＤシステムのサービス・パラメータおよび前記第２のＴＤＤシステムのサービス・パラメータに基づいて、前記第１のＴＤＤシステムおよび前記第２のＴＤＤシステムのサービス・データに対する時間および周波数のリソースを割り当てるリソース割り当ておよびスケジュール手段を有し、
   前記第１のＴＤＤシステムによる伝送に必要なフレームは、プリアンブル・シーケンス、アップリンク・サブフレーム、およびダウンリンク・サブフレームを含み、
   前記リソース割り当ておよびスケジュール手段は、更に、
   前記第２のＴＤＤシステムのフレームをプリアンブル・シーケンスならびにアップリンク・サブミニフレームおよびダウンリンク・サブミニフレームを含む複数のミニフレームに分割する手段と、
   前記第１のＴＤＤシステムの前記サブキャリアを前記第２のＴＤＤシステムの前記割り当てられたスペクトルの中央、一方、または他の場所に配置する手段と、
   前記第１のＴＤＤシステムおよび前記第２のＴＤＤシステムの前記コード化された変調データ・ストリームを、対応する時間および周波数リソースに割り当てる手段と、
   前記第１のＴＤＤシステムおよび前記第２のＴＤＤシステムの前記コード化された変調データ・ストリームを、対応する割り当てられた時間および周波数のリソースにマッピングするリソース・マッピング手段と、を有するように構成される装置。
9. 前記第１のＴＤＤシステムの前記プリアンブル・シーケンスに基づいて、前記第２のＴＤＤシステムのプリアンブル・シーケンスを構成するプリアンブル・シーケンス・ジェネレータをさらに含む、請求項８に記載の装置。
10. 前記リソース割り当ておよびスケジュール手段は、前記第１のＴＤＤシステムに割り当てることができ、かつ前記第２のＴＤＤシステムにも割り当てることができる前記時間リソースを、サービス負荷が大きいほうに割り当てるように構成される、請求項８に記載の装置。
11. 一部のサブキャリアは、前記第１のＴＤＤシステムと前記第２のＴＤＤシステムとの間の保護帯域として予約される、請求項８に記載の装置。