JP2007517460A - バンド幅シグナリング - Google Patents

Abstract

本発明はマルチキャリア無線通信システムにおけるバンド幅シグナリングに関するものである。情報は自身のバンド内（太キャリア）で転送され、バンド（Ｉ）のサイズ（ｆ２−ｆ１）および位置（ｆ１，ｆ２）の情報を含んでいる。情報はバンド内の多数のキャリア（太）により繰り返される。

Description

本発明は特にマルチキャリア無線通信システムにおける運用バンド幅のシグナリングに関する。

新しい無線通信システムの傾向として、その新しいシステムにより導入されるであろう新規でより多くの要求をするサービスによりしばしば既存のシステムに比較しより多くのバンド幅を必要とする。しかしながら、利用可能なスペクトルは制限されており、特に新規のスペクトルが世界の全ての異なる地域において同一の場合、新規の通信システムの新規のスペクトルを識別することは困難である。これは、異なるサイズの電波スペクトルおよび異なる周波数帯の部分を、基本的に同じ無線エアインタフェースによって使用されるというようなスペクトル使用に関する柔軟性の必要とする。

実施例において、最も要求の多いアプリケーションはシステムバンド幅１００ＭＨｚを必要とするよう要求すると仮定する。従って、国際標準化および規制団体は、多くの１００ＭＨｚバンドが顧客に提供可能となるように、利用可能な十分なスペクトルがあることを確認しなければならない。しかしながら、いくつかの地域においては、あちこちで利用可能なスペクトルが、例えばある地域では３０ＭＨｚバンドであり他の地域では６６ＭＨｚバンドなど、１００ＭＨｚより小さいことが有り得る。

１つの可能性は、バンド幅の数（例えば３０，６６および１００ＭＨｚ）の多くの異なるエアインタフェースを設計することであり、例えば、３０ＭＨｚバンドには２５ＭＨｚエアインタフェース、６６ＭＨｚバンドには５０ＭＨｚインタフェース、および、１００ＭＨｚバンドには１００ＭＨｚインタフェースというように、基地局および移動局が状況に従ってその中から１以上のエアインタフェースを選択することである。しかしながら、この場合、スペクトルの一部が使用されないままになることになる：１００ＭＨｚバンドでは全体が使用されるのに対し、３０ＭＨｚバンドでは５ＭＨｚ、６６ＭＨｚバンドでは１６ＭＨｚが使用されない。異なるエアインタフェース間には高い共通性があるにもかかわらず、１つのエアインタフェースが使用される場合に比較し、いくつかのエアインタフェースを有する装置の複雑度は非常に大きい。

利用可能な周波数スペクトルをより適切に使用する他の提案としては、いくつかのオペレータにスペクトルを共有させるか、あるいは、お互いのリソースを借りるか買うようにさせることである。

上述の提案およびアイデアには多くの欠点がある。すでに述べたように、スペクトルのいくつかの部分に異なるエアインタフェースを使用することにより、複雑度が大きくなる。他のものは、スペクトルの利用可能な部分が特定のアプリケーションには大きすぎ、リソースの浪費を招きうる。さらに別の問題は、特定の位置エリアにおける特定の瞬間の特定のアプリケーションの移動局に対し、どのようにして空きスペクトルの存在および範囲を通知するかということである。換言すれば、移動局が要請するときはいつでも、より柔軟で速いリソース割り当てを行う必要性がある。

ソリューションは、バンド幅および位置によりスペクトルの利用可能をシグナリングする方法および手段に関連する添付の請求の範囲において示される。

本発明は、例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）、インターリーブ周波数分割多重（ＩＦＤＭ）または類似物のように、総最大バンド幅が多数の狭帯域サブキャリアから構成される無線マルチキャリアシステムにおいて都合よく実施される。ＯＦＤＭおよびＩＦＤＭにおいて、サブキャリアは理想的には相互に直交している。一般に、サブキャリアがわずかに非直交であるが、他の良好な特性（例えばより良好なスペクトル的性質）を有するパルス形状により設計される非常に類似したシステムがある。この違いは本発明において関係がないので、以下の実施例においてＯＦＤＭについて述べる際、他のより一般的な種類のシステムにも適用される。唯一の重要なものは、システムが多数のサブキャリアから構成されるということである。

マルチキャリアシステムでは、サブキャリアのいくつかのブロックを単にスイッチオフすることにより、容易に既存のシステムバンド幅に適合させることが出来る。しかしながら、このソリューションに関する問題は、どのようにして現在通信システムにより使用されているスペクトルのサイズおよび位置を移動局に通知するかということである。ここに記載されている本発明は、サブキャリアブロック自身の中にこのサイズおよび位置情報を含むことによって、この問題を解決する。

ブロックのどのダウンリンクキャリアが利用可能かについての情報は、捕捉チャネル、ブロードキャストチャネルまたはセルをカバーしている他のいくつかのチャネルにより基地局からダウンリンク送信される。少なくとも１つの容易に検出されるダウンリンクチャネルは、移動局が既知の利用可能なバンドの範囲内で送信されなければならず、当該ダウンリンクチャネルの位置と関連する利用可能なバンドのスタート・ストップ位置に関する情報を含まなければならない。移動局が利用可能なバンドが見つかる場所についてのラフな知識がある場合、これで十分である。この種のラフな情報は、過去のセル探索において移動局にブロードキャストされ得る。

運用バンドのサイズおよび位置に関する情報のフォーマットは変化し得る。いくつかの例は以下の通りである：
・スタート位置およびストップ位置の周波数または周波数番号が、絶対値あるいはこの情報を含むチャネルの位置からの相対値により与えられる。

・最大キャリア数あるいはその割合に加えて、スタート位置の周波数または周波数番号が、絶対値あるいは相対値に特定されるよう与えられる。

・事前に決められた利用可能なバンド幅のリストから利用可能なバンド幅を識別する識別番号。

・スペクトルの位置に関する情報が明示的にシグナリングされるか、または、同期信号により暗黙に導出可能である。

・移動局は利用可能リソースを通知されるとすぐに、当業者にとって公知の通常の方法により、その要求を示す適切なチャネルにアクセスすることができる。

マルチキャリアシステムにおいて、より柔軟で速いリソース割り当てを可能とする。

本発明は、一層の態様および効果と共に、多数の実施例および添付図面を参照することにより例証される。

図１では、典型的スペクトルが示され、この例での最大システムバンド幅１００ＭＨｚをＩ，ＩＩおよびＩＩＩの３つのブロックあるいは運用バンドに分割している。スペクトルは、部分的に２者のオペレータＡおよびＢにより共有される。ＩＩ部が両オペレータにより共有される一方で、ＡはＩ部をＢはＩＩＩ部を有している。そして、オペレータ間の交渉によって、ＡおよびＢそれぞれの加入者からの要求に依存してＡとＢとの間の境界ｂは時間とともに変化する。もちろん共有の分布は変化し得る。図１は単なる一例である。

Ｎは、各部のサブキャリア数である。１００ＭＨｚのバンドが、それぞれが約２５ｋＨｚの４０９６個のサブキャリアに分割される仮定する（すなわちＮ＝４０９６）。理論的には、任意の数Ｎについて、ちょうど１つのエアインタフェースを使用することにより、可能な限りの多数のエアインタフェースバンド幅を形成しアクティブにすることができる。これは、この種のシステムの基本的特性である。オペレータは、異なる瞬間に、加入者の要求および反応によって異なるその処理に例えば１０００，２０００または４０００のキャリアを使用することができる。

移動機が全Ｎ個のキャリアの近似位置を知っているかまたは推測できると仮定する。最初に、移動機はセル探索目的のための１つ以上の捕捉チャネルの存在を検出しなければならない。この種のチャネルは、信号の他タイプと間違えられる、または、信号の他タイプが捕捉信号に間違えられる確率が非常に小さくなるように設計される。一般に、移動局は、明白にこの信号を見つけるために、全ての存在可能な位置についてスキャンしなければならない。そして、移動端末は、このチャネルが運用バンド幅内に位置することを知る。その後、実際のキャリアセットのサイズおよび位置についての捕捉チャネルの情報が読み込まれる。 例えば、捕捉チャネルは図１のブロックＩにおいて太くマークされたキャリアにより表される。そして、捕捉チャネルにおける情報は移動局に対し、バンドがｆ１からスタートしｆ２でストップしバンド幅がｆ２−ｆ１であることを通知する。

あるいは、捕捉チャネル情報に基づいて、移動局はシステム制御をブロードキャストする他のチャネルを見つけ、捕捉チャネルまたはその一部、ブロードキャスト制御情報を送信する他のチャネルの一部からバンド幅情報を読み取る。

太くマークされたシステム情報キャリアは、運用バンドの全ての利用可能なサブバンド内で分散される。オペレータＡのシグナリングは、以下の通りである：ブロックの左側に属する３つの太いサブキャリアにおいて、情報は、バンド幅が１００ＭＨｚであり全サブバンド（すなわち１００ＭＨｚバンド全体）が使用されていると通知する。次の３つは、ブロックＩＩにおいて、約７０ＭＨｚのバンド幅であると通知する。オペレータＢのシグナリングは、以下の通りである：１つの太いサブキャリアは、ブロックＩＩにおいて、約３０ＭＨｚのバンド幅であると通知し、ブロックＩＩＩの次の３つは、１００ＭＨｚいっぱいのバンド幅であると通知する。

図１に含まれるブロックＩＩの未使用のスペクトルは、２つの一般的に非同期で調整されていないオペレータ間のガードバンドとしてふるまういくつかのキャリアを含んでいる。これは、２つの隣接したサブバンドに属する伝送信号間の妨害を低減するのに有用である。

オペレータが、リアルタイムなリソース交換等を行うことにより、第２のブロックＩＩの全バンド幅をオペレータＡへ移動する決定する場合、オペレータＢは単にこのブロックに割り当てられていたトラフィックを終了するか、再割り当てを行う。そして、ブロックＩＩのリソースの信号はランダムアクセス試行のために閉じられ、このバンドでの送信は停止される。その一方で、オペレータＡは信号が開始し、こうして加入者は１００ＭＨｚ全体ブロックを利用可能になる。

端末がダウンリンク制御チャネルから周期的にバンド幅情報を読み込むため、ミリ秒のオーダでこの処理は非常に迅速になされ得る。また、端末は、完全なバンド幅検出器を動作させるか動作させ得る。そして、新しく利用できる下位キャリアに（から）、すばやくデータの（デ）マルチプレクスを始めることができる。

図１では、バンド幅情報は上述したように便宜上４キャリア毎に繰り返される。しかしながら、実際にはその配信はバンド幅を浪費しないためにずっと希薄に拡散される。４０９６キャリアのバンドにおいて、情報は、総バンド幅の１パーセントより少ない占有率である１２８番目毎あるいは２５６番目毎のキャリアに担持され得る。

図２では、本発明に係るシステムの概要が示される。トラフィック制御センタ（ＴＣＣ）は、多数の基地局トランシーバＢＳに適切なインタフェースを介して接続され、図では１つのみが示されている。基地局は、いくつかの移動局（ＭＳ１およびＭＳ２）と接続されている。ＴＣＣは、システムのトラフィックの全部に関する制御を有し、タスクの１つはシステムで使用する無線スペクトルの特定部分のバンド幅の利用可能性についての情報を収集することである。情報は基地局へ転送され、そこから移動局（ＭＳ）までブロードキャストチャネルまたはその同類のものにより送信される。ＴＣＣは、インターネットのような公衆網へ接続されている。ＴＣＣは、また、ネゴシエーション後、お互いのスペクトルの小さいあるいは大きい部分を占有する他のオペレータに属する他のＴＣＣに接続し得る。

例えば図２において、移動局ＭＳ１は、システムの位置エリアに入ると、基地局によって送信される、本発明に係るスペクトルの利用可能バンド幅および位置についての情報のブロードキャストチャネルをスキャンする。ＭＳ１は、受信機Ｒにより情報が受信されるとメモリーＭにそれを格納する。エリアに入った後、状況変化およびメモリを最新にするためスキャンは繰り返し実行される。

本発明は、移動端末が運用バンド幅についての知識を取得する必要性に対する問題を解決する。その知識は、マルチキャリアの運用バンドの特定のサブキャリアに格納されるシステム情報を検出し、利用可能リソースの無線環境を検索することにより収集される。

図３において、本発明を使用した情報のダウンロード方法がいくつかのステップにより示されている。ステップＩにおいて、移動局（ＭＳ）はダウンロードのため、Ｎ個のキャリアから構成されるマルチキャリアバンドを必要とする。ステップＩＩにおいて、ＭＳは、無線インタフェースを探索（サーチ）する。検索は、利用可能なバンドのサイズおよび位置に関する情報はバンド全体における指定された位置（例えば１２８番目毎のキャリア）に格納されているということによって単純化される。適切なバンドの位置およびサイズがＭＳのメモリＭに予め格納される場合、検索の効率をより向上することができる。ステップＩＩＩにおいて、Ｎ＋ε個のキャリアバンドがＭＳに対し割り当てられる。εは小さい数あるいはゼロである。ステップＩＶにおいて、ＭＳは情報をダウンロードする。その後、ステップＶにおいて、バンドは他の移動局のために解放される。

結論すると本発明には以下の効果がある：
・基地局は、基本的にどの利用可能バンド幅に対しても同じシグナリング方法を使用する。

・移動局は、基本的にどの利用可能バンド幅に対しても同じ検出方法を使用する。

・移動局は、特定の時間の特定のセルにおいて使用されるバンド幅によらずＯＦＤＭのようなシステムにおいて同じ検出器を使用することができる。

・移動局は、スペクトルの割当変更をすばやく検出することができる。

・本発明は、（国内あるいは国際的な）柔軟性を基本的に同じ装置用に異なる大きさのスペクトル部分を割り当てる調節装置に与える。

・本発明は、リアルタイムにスペクトルを取引するための技術的手段をオペレータに与える。

・さらにまた、規制状況が変化する際、変化に追従し得る移動局との利用可能なバンド幅をすばやく変更することが出来る。

典型的状況における運用バンドを例示する周波数スペクトルを示す。 本発明に係るシステムの概要である。 さらなる実施例における本発明のステップを示すフローチャートである。

Claims (13)

1. マルチキャリアの無線通信システムの基地局（ＢＳ）と移動局（ＭＳ）との間において、情報信号を前記無線通信システムにより使用される無線スペクトルの運用バンド（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）に関連するエアインタフェースを介して送信し無線通信を行う方法であって、
   シグナリングは、前記運用バンドにおけるスペクトルのバンド幅および位置の情報を、情報の一部として前記バンドの１以上のサブキャリアの中に含むことを特徴とする方法。
2. 前記位置の情報は、明示的にシグナリングされるかあるいは同期信号から暗黙に導出可能であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記シグナリングは、スペクトルの利用可能なブロックに関する前記情報を検出し該情報をメモリ（Ｍ）に格納する前記移動局（ＭＳ）により受信（Ｒ）されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. サイズの情報は、前記運用バンドの引き続くキャリア（例えば１２８番目毎のサブキャリア）により定期的に繰り返されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記バンド幅および位置の情報は、前記バンドのスタートおよびストップ周波数（それぞれｆ１およびｆ２）、および、前記バンド幅（ｆ２−ｆ１）を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の方法。
6. 前記バンド幅および位置の情報は、利用可能な運用バンドのサイズおよび位置を表す識別番号を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の方法。
7. 前記移動局（ＭＳ）は、前記運用バンドに関連する状況変化について前記メモリ（Ｍ）を更新するため、前記情報のシグナリングを繰り返しスキャンすることを特徴とする請求項３に記載の方法。
8. 前記運用バンドは、異なるオペレータ（Ａ，Ｂ）が所有しており、前記異なるオペレータの加入者は互いの運用バンドに部分的または完全にアクセス可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記方法において、移動局（ＭＳ）が情報をダウンロードするためＮ個のキャリアを有するマルチキャリアバンドへのアクセスを要求し、前記方法は、
   ・前記移動局が、位置およびサイズの情報を探し、Ｎ個のキャリアのバンドの無線インタフェースを探索するステップ（ＩＩ）と、
   ・前記無線通信システムが、前記要求時、Ｎ＋ε個のキャリアを有する空きバンドを前記移動局に割り当てるステップ（ＩＩＩ）と、
   ・前記移動局が、前記情報をダウンロードするステップ（ＩＶ）と、
   を含み、εはゼロまたはＮに比較し小さい数であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の方法。
10. トラフィック制御センタ（ＴＣＣ）により制御される送信機（ＢＳ）を含み、前記送信機はシステムの利用可能なリソースに関連する情報信号を移動機（ＭＳ）に送信する手段を備えたマルチキャリアの無線通信システムであって、
    前記情報は、前記無線通信システムに割り当てられた多数の運用バンドの中の利用可能なバンド幅のサイズと位置に関する情報を含むことを特徴とする無線通信システム。
11. システムに割り当てられたスペクトルにおける利用可能な運用バンド（Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ）の属性に関連する情報を送信する送信手段を含むマルチキャリア通信システムの基地局ノード（ＢＳ）であって、
    前記送信手段は、前記利用可能な運用バンドのサイズと位置に関連するデータを転送する手段を含むことを特徴とする基地局ノード。
12. マルチキャリア通信システムの移動局（ＭＳ）であって、
    無線スペクトル内のサイズと位置により利用可能な運用バンドに関連する情報を受信する手段（Ｒ）を含むことを特徴とする移動局。
13. 前記運用バンドに関連するデータを記憶する手段（Ｍ）をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の移動局。

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