JP2007505583A

JP2007505583A - 通信システムにおけるｔｄｄ処理のための方法、基地局及びモバイルステーション

Info

Publication number: JP2007505583A
Application number: JP2006530543A
Authority: JP
Inventors: ジョーンズ，アラン，エドワード
Original assignee: アイピーワイヤレス，インコーポレイテッド
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2007-03-08
Also published as: US20080025236A1; EP1642404A1; EP2429099A3; EP2429099A2; WO2004107606A1

Abstract

ＴＤＤモードで動作するメインキャリア（３１０，４１０）と少なくとも１つのサブキャリア（３２０，４２０）を有する通信システム（１００）におけるＴＤＤ処理のための一般化された複信方法、基地局（１２２）及びモバイルステーション（１１８）。本方法は、半複信及び全複信動作モードをサポートする。メイン及びサブキャリアは、異なるチップレートにより動作可能である。これは、一般化された複信が複数のＲＦキャリアにより動作するという効果を提供し、従来のＵＴＲＡＦＤＤモードと異なり、一般化された複信はＲＦキャリア間の固定された周波数複信スペーシングを必要としない。

Description

発明の詳細な説明

［発明の技術分野］
本発明は、通信システムに関し、特にセルラー通信システムにおける時分割複信（ＴＤＤ）処理に関する。

［発明の背景］
ＷＣＤＭＡ（ＷｉｄｅｂａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）として知られている本発明の技術分野には、周波数分割複信（ＦＤＤ）と時分割複信（ＴＤＤ）の２つのタイプの複信がある。ＦＤＤでは、下位周波数リソースと上位周波数リソースとの間の分離は、典型的には固定化されている。下位帯域のすべての物理的リソースはアップリンクトラフィックに割当てられ、上位帯域のすべての物理的リソースはダウンリンクトラフィックに割当てられ、アップリンクとダウンリンクとの間には対称的な分割が生じている。

しかしながらＴＤＤでは、割当てられた周波数リソースには１つの帯域しかなく、これは、アップリンクとダウンリンクの両方の物理的リソースの組み合わせに対し構成可能である。複数の周波数チャネルが利用可能であるとき、従来のアプローチは、周波数チャネルごとに独立したＴＤＤキャリアを有することであった。

本出願と同一の出願人によるＧＢ特許出願第０３０３０７９．８（参照することによりその内容がここに含まれる）、対にされたＦＤＤスペクトルへのＴＤＤの適用では、ＦＤＤ下位帯域は従来のＴＤＤキャリアとして使用され、ＦＤＤ上位帯域はＴＤＤ補助ダウンリンクチャネルとして使用され、これにより、ダウンリンクセルスループットが向上するということが提案されている。

しかしながら、当該特許出願は、ＴＤＤの対にされたＦＤＤスペクトルへの適用に限定されている。本発明は、帯域幅と周波数の両方の分離において異なる複数の周波数チャネルを含むように、当該特許出願の方法を一般化及び拡張するものである。

従って、上記問題点が軽減されうる通信システムにおけるＴＤＤ処理のための方法、基地局及びモバイルステーションが必要とされる。

［発明の概要］
本発明の第１の特徴によると、請求項１記載の通信システムにおけるＴＤＤ処理のための方法が提供される。

本発明の第２の特徴によると、請求項１０記載の通信システムにおけるＴＤＤ処理のための基地局が提供される。

本発明の第３の特徴によると、請求項１９記載の通信システムにおけるＴＤＤ処理のための方法、基地局及びモバイルステーションが提供される。

［好適な実施例の説明］
本発明の以下の好適な実施例は、ＴＤＤモードで動作するＵＭＴＳ無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）システムに関して説明される。まず図１を参照するに、典型的な標準的ＵＭＴＳ無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）システム１００は、端末／ユーザ装置領域１１０、ＵＭＴＳ陸上無線アクセスネットワーク領域１２０及びコアネットワーク領域１３０から構成されると便宜的に考えられる。

端末／ユーザ装置領域１１０では、端末装置（ＴＥ）１１２が有線または無線Ｒインタフェースを介しモバイル装置（ＭＥ）１１４に接続されている。また、ＭＥ１１４は、ユーザサービス識別モジュール（ＵＳＩＭ）１１６に接続され、ＭＥ１１４とＵＳＩＭ１１６は共にユーザ装置（ＵＥ）１１８と考えられる。ＵＥ１１８は、無線Ｕｕインタフェースを介し無線アクセスネットワーク領域１２０におけるノードＢ（基地局）１２２とデータを通信する。無線アクセスネットワーク領域１２０の範囲内では、ノードＢ１２２は、Ｉｕｂインタフェースを介し無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１２４と通信する。ＲＮＣ１２４は、Ｉｕｒインタフェースを介し他のＲＮＣ（図示せず）と通信する。ノードＢ１２２とＲＮＣ１２４は共に、ＵＴＲＡＮ１２６を構成する。ＲＮＣ１２４は、Ｉｕインタフェースを介しコアネットワーク領域１３０におけるサービングＧＰＲＳサービスノード（ＳＧＳＮ）１３２と通信する。

コアネットワーク領域１３０の範囲内では、ＳＧＳＮ１３２は、Ｇｎインタフェースを介しゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）１３４と通信し、ＳＧＳＮ１３２とＧＧＳＮ１３４は、それぞれＧｒインタフェースとＧｃインタフェースを介しホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）サーバ１３６と通信する。ＧＧＳＮ１３４は、Ｇｉインタフェースを介し公衆データネットワーク１３８と通信する。

従って、要素ＲＮＣ１２４、ＳＧＳＮ１３２及びＧＧＳＮ１３４は、図２に示されるように、無線アクセスネットワーク領域１２０とコアネットワークドメイン１３０において分割される個別独立なユニット（各自のソフトウェア／ハードウェアプラットフォーム上の）として従来提供されている。

ＲＮＳ１２４は、多数のノードＢ１２２に対するリソースの制御及び割当てを行うＵＴＲＡＮ要素であり、典型的には、５０〜１００個のノードＢが１つのＲＮＣにより制御可能である。ＲＮＣはまた、無線インタフェースを介しユーザトラフィックの信頼性の高い伝送を提供する。ＲＮＣは、ハンドオーバやマクロダイバーシチをサポートするため互いに通信する（Ｉｕｒインタフェースを介し）。

ＳＧＳＮ１３２は、ＨＬＲとのインタフェース及びセッションコントロールを行うＵＭＴＳコアネットワーク要素である。ＳＧＳＮは、個々のＵＥの位置を追跡し、セキュリティ機能とアクセス制御を実行する。ＳＧＳＮは、多数のＲＮＣの大規模な集中化されたコントローラである。

ＧＧＳＮ１３４は、コアパケットネットワーク内のユーザデータを最終的な宛先（インターネットサービスプロバイダーＩＳＰなど）に集中及びトンネリングするためのＵＭＴＳコアネットワーク要素である。

このようなＵＴＲＡＮシステム及びそれの動作は、ｗｗｗ．３ｇｐｐ．ｏｒｇから入手可能な３ＧＰＰ技術仕様書３ＧＰＰＴＳ２５．４０１、３ＧＰＰＴＳ２３．０６０及び関連文献により詳細に説明されており、ここではさらに詳細には説明される必要はない。

本発明は、上述のＧＢ特許出願第０３０３０７９．８号に記載される発明の発展形とみなされるかもしれない。そこでは、ＴＤＤの対にされたＦＤＤスペクトルへの適用において、ＦＤＤ上位帯域は従来のＴＤＤキャリアとして使用され、ＦＤＤ上位帯域はＴＤＤ補助ダウンリンクチャネルとして使用され、一般化された複信（当該用語により、ここでは以降において参照されるであろう）としてみなされるかもしれない。

一般化された複信（ＧＤ）のコンセプトは、ＵＴＲＡＴＤＤモードから導出され、複数のＲＦキャリア上で動作する。従来のＵＴＲＡＦＤＤモードと異なり、ＧＤは、ＲＦキャリア間の固定された周波数複信スペーシングを必要としない。ＧＤ法は、１つのメインキャリと１以上のサブキャリアの使用を伴う。最も一般的に考えられると、サブキャリアの個数がゼロであるとき、ＧＤは標準的なＵＴＲＡＴＤＤモードとなる。

ＵＥ１１８がＵＴＲＡＮ１２６に付属するとき、ＵＥ機能は、ＧＤがＵＥ側でサポートされているか否か規定する。ＵＥとＵＴＲＡＮの双方がＧＤに対応可能である場合、ＵＴＲＡＮはＵＥにサブキャリアを割当てるべきである。ＵＴＲＡＮは、Ｎ個のサブキャリアをサポート可能である。サブキャリアを割当てるプロセスは、ＵＴＲＡＮネットワーク１２６の無線リソースマネージャ（ＲＲＭ）（図示せず）により制御されるべきである。サブキャリアに対する測定がネットワークに与えられ、ＵＥはこれに応じてキャリア上にロードされるべきである。

図２は、ＧＤ法の一例となる周波数領域表現を示す。本例では、メインキャリア２００は、４つのサブキャリア２１０、２２０、２３０及び２４０によりサポートされている。ここで、メインキャリア２００に対するサブキャリア２１０〜２４０の周波数分離は、任意的なものであり、固定された周波数複信スペーシングを必要としないということに留意するようにしてもよい。また、メイン及びサブキャリアのチップレートもまた、例えば、メインキャリアのチップレートは３．８４Ｍｃｐｓ、サブキャリア２４０のチップレートは７．６８Ｍｃｐｓなど異なるものとすることが可能であるということは理解されるであろう。

ＧＤ動作モード
最も一般的には、ＧＤは３つの動作モードをサポートする。これらのモードを説明するのに、以下の表記が与えられる。

メインキャリア：メインキャリアは、３ＧＰＰＵＭＴＳＴＤＤモードに関するすべての属性を有する。これは、各種チップレートを含む。

サブキャリア：サブキャリアは、以下を除いてメインキャリアに関するすべての属性を有する。すなわち、
・すべてのダウンリンクタイムスロットのサポートは、ＵＥとＵＴＲＡＮの両サイドにおいて必須である。
・無線ベアラの信号処理を含むアップリンク（ＵＬ）無線ベアラは、サポートされない。

メインキャリア上での物理的チャネルの割当ては、常にサブキャリアに対し優先すべきである。これは特に、制御情報を搬送するタイムスロットを考えるときに適用可能である。

ＦＡＣＨ（ＦｏｒｗａｒｄＡｃｃｅｓｓＣｈａｎｎｅｌ）、ＲＡＣＨ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＣｈａｎｎｅｌ）及びビーコンに関するタイムスロットは、リソース割当てにおけるフレキシビリティ及びサブキャリアスループットの最大化を可能にするためメインキャリア上で二重にされる。

モード０
上述のように、最も一般的と考えられる「モード０」ＧＤ処理は、３ＧＰＰＵＴＲＡＴＤＤモードに対応し、
・１つのメインキャリア
・サブキャリアなし
から構成される。

モード１
・「モード１」動作では、ＧＤは、１つのメインキャリアと１以上のサブキャリを有するべきである。
・サブキャリア上のすべてのタイムスロットは、ダウンリンクである。
・ＵＥは、半複信処理をサポートする。
・ケース２同期処理が、３ＧＰＰ技術仕様３ＧＰＰＴＳ２５．２２１に規定されるようなメインキャリアに適用される。
・ネットワークは、メインキャリア上に最小でも２つのＰＲＡＣＨ（ＰｈｙｓｉｃａｌＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＣＨａｎｎｅｌ）タイムスロットを提供すべきである。
・ネットワークは、メインキャリア上に最小でも２つのＳＣＣＰＣＨ（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＣｏｍｍｏｎＣｏｎｔｒｏｌＰｈｙｓｉｃａｌＣＨａｎｎｅｌ）タイムスロットを提供すべきである。

図３の３１０において、メインキャリア割当ての一例が示される。ここで、Ｂはビーコンチャネルであり、ＳはＳＣＣＰＣＨであり、ＰはＰＲＡＣＨであり、ＵはアップリンクＤＰＣＨ（ＤｅｄｉｃａｔｅｄＰｈｙｓｉｃａｌＣｈａｎｎｅｌ）またはＰＵＳＣＨ（ＰｈｙｓｉｃａｌＤｏｗｎｌｉｎｋＳｈａｒｅｄＣｈａｎｎｅｌ）である。

ＵＥがネットワークに属するとき、それは自らが「モード１対応可能」なＧＤＵＥであるかアップリンクを介し通知する。ＵＥがモード１動作可能である場合、サービスを提供するＲＮＣ１２４は、当該ＵＥのサブキャリアテンプレートを生成するであろう。このテンプレートは、３２０において示されるように、サブキャリア上の利用可能な物理的リソースを規定するのにネットワークにより利用される。第１ユーザ「ユーザ１」と第２ユーザ「ユーザ２」のテンプレートが、図３の３３０と３４０にそれぞれ示される。ここで、それはメインキャリアとサブキャリアとの間の再調整を行うため、ＵＥに１つのタイムスロットを与えると仮定する。アップリンク物理的リソースが割当てられていない場合、メインキャリアを介した共通のダウンリンク及びアップリンク通知を考慮して、何れのユーザもサブキャリアを介し１０個のダウンリンクタイムスロットにアクセスする。

アップリンク物理的リソースがメインキャリアに割当てられているとき、サブキャリアテンプレートは、ネットワーク側で無線リソースマネージャ（ＲＲＭ）（図示せず）機能により動的に更新される。Ｘ_Ｓ＝（ｘ_Ｓ，０，ｘ_Ｓ，０，．．．，ｘ_Ｓ，１４）をサブキャリアテンプレートとする。ただし、ｘ_Ｓ，ｔ＝１はブロックされたタイムスロットに対応し、ｘ_Ｓ，ｔ＝０
はブロックされていないタイムスロットに対応する。メインキャリア上の割当てられた各スロットに対し、サブキャリアには対応する３つのブロックされたスロット、割当てられたタイムスロット、及びメインキャリアとサブキャリアとの間での再調整に関する２つのタイムスロットが存在する。ｐをメインキャリア上の割当てられたタイムスロットとすると、サブキャリ上の３つのブロックされたタイムスロットは、
［ｍｏｄ（ｐ−１，１５），ｐ，ｍｏｄ（ｐ＋１，１５）］
により与えられる。

ＵＥがモード１動作にある場合、すべてのダウンリンクＤＰＣＨ及びＰＤＳＣＨは、通知がない場合には、サブキャリアを介し搬送されるべきである。この状態の下、アップリンク上で信号処理されたトランスミット・パワー・コントロール（ＴＰＣ）ビットは、サブキャリアと関連付けされるべきである。すなわち、モード１動作では、ＵＥごとのサブキャリアを介した最大ダウンリンクスループットは、当該ＵＥに割当てられたアップリンク割当てリソースとメインキャリア上のコントロールタイムスロットに基づくものとなる。

モード２
当該モードでは、「モード１」に対するキーの相違は、ＵＥが全複信処理をサポートするということである。「モード２」動作では、ＧＤ法は、
・１つのメインキャリアと１以上のサブキャリア
・サブキャリア上のすべてのタイムスロットはダウンリンクである。
・ＵＥは全複信動作をサポートする。
・ＵＥは、独立した送信機能及び単一の受信機能を有する。
・ケース２同期処理は、上述の３ＧＰＰ技術仕様３ＧＰＰＴＳ２５．２２１に規定されるようなメインキャリアに適用される。
・ネットワークは、メインキャリアに最小で２つのいＰＲＡＣＨタイムスロットを提供すべきである。
・ネットワークは、メインキャリアに最小で２つのＳＣＣＰＣＨタイムスロットを提供すべきである。

図４において、モード２動作の一例が示され、メインキャリアタイムスロット割当てが４１０に示され、サブキャリアタイムスロット割当てが４２０に示され、第１ユーザ「ユーザ１」と第２ユーザ「ユーザ２」のテンプレートがそれぞれ４３０と４４０に示される。「モード２」は全複信で動作するため、それは同時の送受信をサポートすることが可能である。しかしながら、１つの受信機能しかＵＥ側では実現されないため、関連するダウンリンクがメインキャリアで利用可能になると、メインキャリアとサブキャリアとの間で再調整する必要がある。このことは、サブキャリアのタイムスロットが、メインキャリアの規定されたダウンリンクタイムスロットによりブロックされることを意味する。

「モード２」に対し、ＵＥごとのサブキャリアのブロックされたタイムスロットの最大数は、ＵＥに割当てられたＰＣＣＰＣＨ（ＰｒｉｍａｒｙＣｏｍｍｏｎＣｏｎｔｒｏｌＣｈａｎｎｅｌ）及びＳＣＣＰＣＨタイムスロットとＤＬ送信間の再調整のために必要なタイムスロットとの合計により決定される。本例では、これは４に対応する。

すなわち、「モード２」動作に対し、ＵＥごとのサブキャリアの最大ダウンリンクスループットは、当該ＵＥに割当てられているアップリンク割当てリソースとは独立である。「モード２」ＧＤのみをサポートするセクタに対し、メインキャリアのすべてのトラフィックタイムスロットが、アップリンクの使用に割当て可能である。しかしながら、メインキャリアのダウンリンクトラフィックスロットを含めることは、後方互換性のため必要とされるかもしれない。

すなわち、上述のＧＤはＧＢ特許出願第０３０３０７９．８号に記載されたスキームを一般化したものであり、従来のＵＴＲＡＴＤＤモードを含む３つの動作モードを提供するということが理解されるであろう。ＵＥ側での半複信動作及び全複信動作のサポートとして、複数のＲＦキャリア及び複数のチップレートがサポートされる。上記方法は、ハイ・ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＰＤＡ）に容易に適用可能であるということが理解されるであろう。

上述の通信システムにおけるＴＤＤ処理のための方法、基地局及びモバイルステーションは、以下の効果を提供するということが理解されるであろう。
・一般化された複信は、複数のＲＦキャリアに対し動作する。
・従来のＵＴＲＡＦＤＤモードと異なり、ＧＤは、ＲＦキャリア間の固定された周波数複信スペーシングを要求しない。

図１は、本発明が利用可能な３ＧＰＰ無線通信システムを示す概略的なブロック図を示す。図２は、メインキャリアが４つのサブキャリアによりサポートされている本発明の方法の一例の周波数領域表現を示す概略図を示す。図３は、第１の半複信動作モードにおけるメイン割当てを示す概略図を示す。図４は、第２の全複信動作モードにおけるメイン割当てを示す概略図を示す。

Claims

通信システムにおけるＴＤＤ処理のための方法であって、
ＴＤＤモードにより動作するメインキャリアを介し通信を行うステップと、
少なくとも１つのサブキャリアを介し前記通信を行うステップと、
から構成されることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法であって、
前記通信は、半複信モードにより実行されることを特徴とする方法。
請求項１記載の方法であって、
前記通信は、全複信モードにより実行されることを特徴とする方法。
請求項３記載の方法であって、
前記通信は、独立した送信機能と単一の受信機能を有するユーザ装置間で行われることを特徴とする方法。
請求項１乃至４何れか一項記載の方法であって、
前記メインキャリアは、少なくとも２つのランダムアクセスチャネルを提供することを特徴とする方法。
請求項１乃至５何れか一項記載の方法であって、
前記メインキャリアは、少なくとも２つのサブ共通制御物理的チャネルを提供することを特徴とする方法。
請求項１乃至６何れか一項記載の方法であって、
前記少なくとも１つのサブキャリアは、ダウンリンク通信のみをサポートすることを特徴とする方法。
請求項１乃至７何れか一項記載の方法であって、
前記メモリキャリアと前記少なくとも１つのサブキャリアは、異なるチップレートにより動作することを特徴とする方法。
請求項１乃至８何れか一項記載の方法であって、
前記システムは、３ＧＰＰシステムから構成されることを特徴とする方法。
通信システムにおけるＴＤＤ処理のための基地局であって、
ＴＤＤモードにより動作するメインキャリアを介し通信を行う手段と、
少なくとも１つのサブキャリアを介し前記通信を行う手段と、
から構成されることを特徴とする基地局。
請求項１０記載の基地局であって、
前記通信は、半複信モードにより実行されることを特徴とする基地局。
請求項１０記載の基地局であって、
前記通信は、全複信モードにより実行されることを特徴とする基地局。
請求項１２記載の基地局であって、
前記通信は、独立した送信機能と単一の受信機能を有するユーザ装置間で行われることを特徴とする基地局。
請求項１０乃至１３何れか一項記載の基地局であって、
前記メインキャリアは、少なくとも２つのランダムアクセスチャネルを提供することを特徴とする基地局。
請求項１０乃至１４何れか一項記載の基地局であって、
前記メインキャリアは、少なくとも２つのサブ共通制御物理的チャネルを提供することを特徴とする基地局。
請求項１０乃至１５何れか一項記載の基地局であって、
前記少なくとも１つのサブキャリアは、ダウンリンク通信のみをサポートすることを特徴とする基地局。
請求項１０乃至１６何れか一項記載の基地局であって、
前記メモリキャリアと前記少なくとも１つのサブキャリアは、異なるチップレートにより動作することを特徴とする基地局。
請求項１０記載の基地局であって、
前記システムは、３ＧＰＰシステムから構成されることを特徴とする基地局。
通信システムにおけるＴＤＤ処理のためのモバイルステーションであって、
ＴＤＤモードにより動作するメインキャリアを介し通信を行う手段と、
少なくとも１つのサブキャリアを介し前記通信を行う手段と、
から構成されることを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９記載のモバイルステーションであって、
前記通信は、半複信モードにより実行されることを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９記載のモバイルステーションであって、
前記通信は、全複信モードにより実行されることを特徴とするモバイルステーション。
請求項２１記載のモバイルステーションであって、
前記通信は、独立した送信機能と単一の受信機能を有するユーザ装置間で行われることを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９乃至２２何れか一項記載のモバイルステーションであって、
前記メインキャリアは、少なくとも２つのランダムアクセスチャネルを提供することを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９乃至２３何れか一項記載のモバイルステーションであって、
前記メインキャリアは、少なくとも２つのサブ共通制御物理的チャネルを提供することを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９乃至２４何れか一項記載のモバイルステーションであって、
前記少なくとも１つのサブキャリアは、ダウンリンク通信のみをサポートすることを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９乃至２５何れか一項記載のモバイルステーションであって、
前記メモリキャリアと前記少なくとも１つのサブキャリアは、異なるチップレートにより動作することを特徴とするモバイルステーション。
請求項１９乃至２６何れか一項記載のモバイルステーションであって、
前記システムは、３ＧＰＰシステムから構成されることを特徴とするモバイルステーション。