JP2012514930A - 時分割二重通信に基づく無線通信システムにおけるデータ中継方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時分割二重通信に基づく無線通信システムにおけるデータ中継方法を提供すること。
【解決手段】本方法は、ダウンリンクサブフレームをマルチキャストブロードキャスト単一周波数網サブフレームとして設定する段階と、前記マルチキャストブロードキャスト単一周波数網サブフレームにおいてダウンリンクデータを受信する段階と、アップリンクサブフレームにおいて基地局にアップリンクデータを中継する段階とを含み、前記ダウンリンクサブフレームは、前記ダウンリンクサブフレームにおけるダウンリンクデータ送信用の肯定応答及び否定応答信号を送信するために予約されたアップリンクサブフレームと連携する。本発明によると、無線リソース割当の効率性を高めることができ、且つアップリンクにおける肯定応答衝突を防止することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、無線通信に関し、より詳しくは、時分割二重通信（ＴＤＤ）に基づく無線通信システムにおいて、中継局がデータを中継する方法に関する。

無線通信システムに用いられる送信方式は、手短に言えば周波数分割二重通信（ＦＤＤ）方式とＴＤＤ方式に分けられる。ＦＤＤ方式は、アップリンク送信とダウンリンク送信とが同一期間に別個の周波数帯域を使用して行われる方式であり、ＴＤＤ方式は、アップリンク送信とダウンリンク送信とが同一周波数帯域、且つ別個の期間で行われる方式である。

ＴＤＤ方式は、可用周波数帯域を全部使用することができるが、アップリンク送信時間とダウンリンク送信時間とが互いに分離されるため、基地局（ＢＳ）によるダウンリンク送信と端末（ＭＳ）によるアップリンク送信とを同時に実行することができない。アップリンク送信とダウンリンク送信とがサブフレーム単位に区分されるＴＤＤシステムにおいて、アップリンク送信とダウンリンク送信とは別個のサブフレームで実行される。

最近、中継局（ＲＳ）を含む無線通信システムが開発されている。中継局は、基地局と端末との間でデータを中継する装置であり、無線通信システムのセルカバレッジを拡張させて送信性能を向上させる役割をする。

このような中継局は、基地局からデータを受信すると同時に端末にデータを送信することが難しく、また、端末からデータを受信すると同時に基地局にデータを送信することが難しい。一般に中継局の送信する送信信号は、中継局が受信する受信信号に比べて電力がはるかに大きいため、中継局の送信信号が受信信号に干渉として作用して信号をひずませる場合があるためである。これを自己干渉という。中継局が自己干渉問題を解決するためには複雑な干渉除去処理及び送受信信号処理部の空間的な分離が必要である。現実には中継局が自己干渉を除去することは非常に難しく、具現するとしても多くの費用が必要になる。したがって、通常、中継局が同一周波数帯域を使用してデータを同時に送受信することは難しいと推定される。

前述の推定下に、中継局は、基地局からのデータ受信と端末へのデータ送信と（又は、基地局へのデータ送信と端末からのデータ受信と）を同時に実行することができないため、ＴＤＤシステムにおけるリソース割当の効率が下がるという問題がある。

また、アップリンク肯定応答（ＡＣＫ）衝突の問題がある。あるアップリンクサブフレームで中継局が基地局にデータを送信する場合、同一アップリンクサブフレームで中継局は端末からデータを受信することはできない。したがって、上記アップリンクサブフレームで端末が中継局にＡＣＫ信号を送信する場合、中継局はこのようなＡＣＫ信号を受信することができない。これをアップリンクＡＣＫ衝突という。アップリンクＡＣＫ衝突が発生すると、中継局は上記アップリンクサブフレームより前のダウンリンクサブフレームで送信したデータを端末が成功裏に受信したかどうかを知ることができないため、先行して送信したデータを不必要に再送信する場合がある。

前述した問題点は、例えば、第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）進化はん用地上無線接続網（Ｅ‐ＵＴＲＡＮ）で検討しているマルチキャストブロードキャスト単一周波数網（ＭＢＳＦＮ）サブフレーム基盤方式の無線通信システムにおいても同じである。ここで、ＭＢＳＦＮサブフレーム基盤方式とは、基地局が中継局にデータを送信する場合、中継局が該当ダウンリンクサブフレームをＭＢＳＦＮサブフレームとして設定する方式を意味する。

したがって、ＴＤＤに基づく無線通信システムにおいて中継局が効率的にデータを中継することができるようにする方法が必要である。

本発明が解決しようとする技術的課題は、ＴＤＤに基づく無線通信システムにおけるデータ中継方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、複数のダウンリンクサブフレームと複数のアップリンクサブフレームとで構成される無線フレームを用いたＴＤＤに基づく無線通信システムにおけるデータ中継方法が提供される。上記方法は、アップリンクサブフレームと連携するダウンリンクサブフレームをＭＢＳＦＮサブフレームとして設定する段階と、上記ＭＢＳＦＮサブフレームでダウンリンクデータを受信する段階と、上記アップリンクサブフレームで基地局にアップリンクデータを中継する段階とを含み、上記連携するダウンリンクサブフレームは、ダウンリンクデータ送信用の肯定応答及び否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）信号を上記アップリンクサブフレームで送信するサブフレームであることを特徴とする。

ＴＤＤに基づく無線通信システムにおける無線リソース割当の効率を高めることができ、且つアップリンクＡＣＫ衝突を防止することができる。

無線通信システムを示す図である。 中継局を用いた無線通信システムを示す図である。 ３ＧＰＰ ＬＴＥシステムにおけるＴＤＤ無線フレーム構造を示す図である。 一つのスロットに対するリソースグリッドを示す例示図である。 ダウンリンクサブフレームの構造を示す図である。 ＭＢＳＦＮサブフレームの構成を示す図である。 表４の構成０におけるアップリンクＡＣＫ衝突の発生を示す図である。 アップリンクデータの送信を示す例示図である。 ダウンリンクデータの受信を示す例示図である。 表６の構成１における空のＰＤＣＣＨ問題の発生を示す図である。 ＭＢＳＦＮサブフレームにおいて、連携しない（ｕｎｌｉｎｋｅｄ）アップリンクサブフレーム用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信する場合を示す図である。 特殊サブフレームを用いるデータ中継方法の例を示す図である。 構成２で複数個のサブフレームがアップリンクサブフレームと連携している（ｌｉｎｋｅｄ）場合、基地局と中継局とのデータ中継方法の例を示す図である。

広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）は、３ＧＰＰ標準化機構によるはん用地上無線接続網（ＵＴＲＡＮ）のような無線技法で具現することができる。ＣＤＭＡ２０００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）に基づく無線技法である。３ＧＰＰ２標準化機構による高速パケットデータ（ＨＲＰＤ）方式は、ＣＤＭＡ２０００に基づくシステムにおいて高速パケットデータサービスを提供する。進化ＨＲＰＤ（ｅＨＲＰＤ）はＨＲＰＤの進化形である。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）は、世界移動体通信システム（ＧＳＭ）／一般パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）／ＧＳＭ進化のための強化データ速度（ＥＤＧＥ）のような無線技法で具現することができる。直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）は、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ‐Ｆｉ）、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ８０２．２０、進化ＵＴＲＡＮ（Ｅ‐ＵＴＲＡＮ）などのような無線技法で具現することができる。

長期進化システム（ＬＴＥ）は、Ｅ‐ＵＴＲＡＮを使用する強化はん用移動体通信システム（Ｅ‐ＵＭＴＳ）の一部であり、ダウンリンクにＯＦＤＭＡを採用し、アップリンクに単一搬送波周波数分割多元接続（ＳＣ‐ＦＤＭＡ）を採用する。高度ＬＴＥシステム（ＬＴＥ‐Ａ）はＬＴＥの進化形である。次に、説明を明確にするために、３ＧＰＰ ＬＴＥ／ＬＴＥ‐Ａを中心に記述するが、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではない。

図１は、無線通信システムを示す。

図１を参照すると、無線通信システム１０は少なくとも一つの基地局（ＢＳ）１１を含む。各基地局１１は特定の地理的領域（一般にセルという）１５ａ，１５ｂ，１５ｃに対して通信サービスを提供する。また、セルは複数の領域（セクタという）に分けられる。一つの基地局には一つ以上のセルが存在してもよい。

端末（ＭＳ）１２は、固定されていてもよいし、移動できるものであってもよく、ユーザ装置（ＵＥ）、ユーザ端末（ＵＴ）、加入者局（ＳＳ）、無線機器、ＰＤＡ、無線モデム、携帯機器、アクセス端末（ＡＴ）等、他の用語で呼ばれることもある。基地局１１は、一般に端末１２と通信する固定局を意味し、進化ノードＢ（ｅＮＢ）、基地局システム（ＢＴＳ）、アクセスポイント、接続網（ＡＮ）等、他の用語で呼ばれることがある。

以下、ダウンリンク（ＤＬ）は基地局から端末への通信を意味し、アップリンク（ＵＬ）は端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクにおいては、送信器は基地局の一部分であり、受信器は端末の一部分である。アップリンクにおいては、送信器は端末の一部分であり、受信器は基地局の一部分である。

図２は、中継局を用いた無線通信システムを示す。

アップリンク送信においては、ソース局は端末であり、宛先局は基地局である。ダウンリンク送信においては、ソース局は基地局であり、宛先局は端末である。中継局が端末であってもよいし、別途の中継器が配置されてもよい。基地局は、中継局と端末との間の接続（ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）、管理、制御、及びリソース割当のような機能を遂行することができる。

図２を参照すると、宛先局２０は中継局２５を介してソース局３０と通信する。アップリンク送信で、ソース局３０はアップリンクデータを宛先局２０及び中継局２５に送信し、 中継局２５は受信したデータを再送信する。また、宛先局２０は中継局２６，２７を介してソース局３１と通信する。アップリンク送信で、ソース局３１はアップリンクデータを宛先局２０及び中継局２６，２７に送信し、中継局２６，２７は受信したデータを同時に又は順次に再送信する。

図２において、一つの宛先局２０、３個の中継局２５，２６，２７及び２個のソース局３０，３１を示しているが、これに制限されるものではない。無線通信システムに含まれる宛先局、中継局、及びソース局の数には制限がない。

中継局において使用される中継方式は、増幅転送（ＡＦ：ａｍｐｌｉｆｙ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ）又は復号転送（ＤＦ：ｄｅｃｏｄｅ ａｎｄ ｆｏｒｗａｒｄ）いずれの方式を使用してもよく、本発明の技術的思想はこれに制限されるものではない。

図３は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムにおけるＴＤＤ無線フレーム構造を示す。これについては、３ＧＰＰ ＴＳ ３６.２１１ Ｖ８.３.０（２００８年５月）“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（Ｅ‐ＵＴＲＡ）；Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（Ｒｅｌｅａｓｅ８）”の４.２節を参照されたい。

図３を参照すると、一つの無線フレームは１０ｍｓの長さを有し、５ｍｓの長さを有する二つの半フレームで構成される。また、一つの半フレームは１ｍｓの長さを有する５個のサブフレームで構成される。一つのサブフレームは、アップリンク（ＵＬ）サブフレーム、ダウンリンク（ＤＬ）サブフレーム、特殊サブフレームのうちいずれか一つとして指定される。一つのＴＤＤ無線フレームは、少なくとも一つのアップリンクサブフレーム、少なくとも一つのダウンリンクサブフレーム、及び少なくとも一つの特殊サブフレームを含む。

一つのサブフレームは２個のスロットで構成される。例えば、一つのサブフレームの長さは１ｍｓであり、一つのスロットの長さは０．５ｍｓである。一つのサブフレームの送信にかかる時間を送信時間間隔（ＴＴＩ）と呼ぶ。一つのスロットは、時間領域において複数の直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）シンボルを含み、周波数領域において複数の副搬送波を含む。ＯＦＤＭシンボルは、３ＧＰＰ ＬＴＥがダウンリンクでＯＦＤＭＡを使用するため、一つのシンボル期間を表現するためのものであり、多元接続方式によっては、ＳＣ‐ＦＤＭＡシンボル又はシンボル期間と呼ばれることもある。リソースブロック（ＲＢ）は、リソース割当単位であり、一つのスロット内に複数のＯＦＤＭシンボル及び複数の副搬送波を含む。

無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数又はサブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は多様に変更してもよい。

特殊サブフレームは、アップリンクサブフレームとダウンリンクサブフレームとの間でアップリンク及びダウンリンクを分離させる特定期間である。一つの無線フレームには少なくとも一つの特殊サブフレームが存在し、特殊サブフレームは、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）、保護期間（ＧＰ）、アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）を含む。ＤｗＰＴＳは、初期セル探索、同期又はチャネル推定に使われる。ＵｐＰＴＳは、基地局におけるチャネル推定及び端末のアップリンク送信同期に使われる。ＧＰは、アップリンクタイムスロットとダウンリンクタイムスロットとの間に配置され、ダウンリンク信号の多重経路遅延によってアップリンク送信で発生する干渉を除去するために用いられる。

図４は、一つのスロットに対するリソースグリッドを示す例示図である。

図４を参照すると、スロット（例えば、ダウンリンクサブフレームに含まれたダウンリンクスロット）は、時間領域に複数のＯＦＤＭシンボルを含む。ここで、一つのダウンリンクスロットは７ＯＦＤＭＡシンボルを含み、一つのリソースブロックは周波数領域に１２副搬送波を含むことを例示的に記述するが、これに制限されるものではない。

リソースグリッド上の各要素をリソース要素（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）と呼び、一つのリソースブロックは１２×７個のリソース要素を含む。ダウンリンクスロットに含まれるリソースブロックの数Ｎ^ＤＬは、セルで設定されるダウンリンク送信帯域幅に依存する。

図５は、ダウンリンクサブフレームの構造を示す。

図５を参照すると、サブフレームは２個のスロットを含む。サブフレーム内の１番目のスロットの先頭最大３ＯＦＤＭシンボルは制御チャネルが割り当てられる制御領域であり、残りのＯＦＤＭシンボルは物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）が割り当てられるデータ領域である。

３ＧＰＰ ＬＴＥで使われるダウンリンク制御チャネルには、物理制御形式指示子チャネル（ＰＣＦＩＣＨ）、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）、物理ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）指示子チャネル（ＰＨＩＣＨ）などがある。サブフレームの１番目のＯＦＤＭシンボルで送信されるＰＣＦＩＣＨは、サブフレーム内で制御チャネルの送信に使われるＯＦＤＭシンボルの数（すなわち、制御領域の大きさ）に関する情報を搬送する。ＰＤＣＣＨを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）と呼ぶ。ＤＣＩは、アップリンクリソース割当情報、ダウンリンクリソース割当情報、及び任意のＵＥグループに対するアップリンク送信パワー制御命令などを示す。ＰＨＩＣＨは、アップリンクＨＡＲＱ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を搬送する。すなわち、端末の送信したアップリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号はＰＨＩＣＨ上で送信される。

以下、ダウンリンク物理チャネルであるＰＤＣＣＨに関して説明する。

ＰＤＣＣＨは、ダウンリンク共有チャネル（ＤＬ‐ＳＣＨ）のリソース割当及び送信フォーマット、アップリンク共有チャネル（ＵＬ‐ＳＣＨ）のリソース割当情報、ＰＣＨ上のページング情報、ＤＬ‐ＳＣＨ上のシステム情報、ＰＤＳＣＨ上で送信されるランダムアクセス応答のような上位階層制御メッセージのリソース割当、任意のＵＥグループ内の個別ＵＥに対する送信パワー制御命令の集合、及びＩＰ電話（ＶｏＩＰ）の活性化などを搬送することができる。複数のＰＤＣＣＨを制御領域内で送信することができ、端末は複数のＰＤＣＣＨをモニタリングすることができる。ＰＤＣＣＨは、一つ又は複数の連続する制御チャネル要素（ＣＣＥ）の集合（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）上で送信される。ＣＣＥは、無線チャネルの状態に応じた符号化率をＰＤＣＣＨに提供するために使われる論理的割当単位である。ＣＣＥは、複数のリソース要素グループに対応する。ＣＣＥの数と、ＣＣＥにより提供される符号化率との連携関係に応じて、ＰＤＣＣＨのフォーマット及び可能なＰＤＣＣＨのビット数が決定される。

ＰＤＣＣＨを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）と呼ぶ。次の表１は、ＤＣＩフォーマット別のＤＣＩを示す。

ＤＣＩフォーマット０はアップリンクリソース割当情報を示し、ＤＣＩフォーマット１〜２はダウンリンクリソース割当情報を示し、ＤＣＩフォーマット３及び３Ａは任意のＵＥグループに対するアップリンク送信電力制御（ＴＰＣ）命令を示す。

次の表２は、アップリンクリソース割当情報（すなわちアップリンクグラント）であるＤＣＩフォーマット０に含まれる情報要素を示す。これについては、３ＧＰＰ ＴＳ ３６.２１２ Ｖ８.３.０（２００８年５月）“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（Ｅ‐ＵＴＲＡ）；Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌ ｃｏｄｉｎｇ（Ｒｅｌｅａｓｅ ８）”の５.３.３.１節を参照されたい。

表３は、３ＧＰＰ ＬＴＥ ＴＤＤシステムにおけるアップリンクサブフレーム及びダウンリンクサブフレームの配置別に設定可能な無線フレームの構造を示す。表３において、‘Ｄ’はダウンリンクサブフレーム、‘Ｕ’はアップリンクサブフレーム、‘Ｓ’は特殊サブフレームを示す。

中継局を用いた無線通信システムの場合、中継局が基地局からデータを受信するサブフレームと中継局が基地局にデータを送信するサブフレームとを定める必要がある。このとき、考慮しなければならない点がある。

中継局は、ダウンリンクサブフレームを用いて基地局から送信されたデータを受信することができる。しかしながら、中継局は、ダウンリンクサブフレームで基地局からデータを受信するのと同時に端末にデータを送信することができないという制限がある（以下、このような制限を制限１という）。したがって、中継局は、基地局からデータを受信するダウンリンクサブフレームをＭＢＳＦＮサブフレームとして設定した後、基地局からデータを受信する。すなわち、中継局は、表３でダウンリンクサブフレーム（Ｄ）又は特殊サブフレーム（Ｓ）で表示されたサブフレームをＭＢＳＦＮサブフレームとして設定し、基地局からデータを受信することができる。

ＭＢＳＦＮサブフレームは二つの用途で用いることができる。第１の用途は、マルチメディアブロードキャストマルチキャストサービス（ＭＢＭＳ）用である。ＭＢＭＳは、無線通信システムの複数のセルで同時に同一信号を送信するサービスであり、ＭＢＭＳ用の信号は複数のセルで同時に送信されるため、セル毎に別個のデータが送信されるユニキャストとは異なる方法で基準信号（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎａｌ）を挿入しなければならない。このために、基地局は、ＭＢＭＳ信号の送信されるサブフレームの位置を端末に知らせ、該当サブフレームではユニキャストとは異なる基準信号挿入方式が使われる。

第２の用途は、中継局が基地局からダウンリンクデータを受信するサブフレームを端末に知らせるために、ダウンリンクサブフレームをＭＢＳＦＮサブフレームとして設定することである。前述した制限１によって、中継局は基地局から信号を受信するサブフレームで端末に信号を送信することができない。しかしながら、端末はこのようなサブフレームにおいて、中継局から何らの信号も送信されないことを知ることができないため、不必要な信号受信動作を取る場合がある。これを防止するために、中継局は、基地局から信号を受信するサブフレームをＭＢＳＦＮサブフレームとして設定する。本発明におけるＭＢＳＦＮサブフレームは第２の用途に用いることができる。

図６は、ＭＢＳＦＮサブフレームの構成を示す。

図６を参照すると、ＭＢＳＦＮサブフレーム４００は、制御信号領域４１０、保護期間１ ４２０、保護期間２ ４３０、データ領域４４０を含むことができる。

制御信号領域４１０は、制御信号、例えば、制御チャネルはＰＣＦＩＣＨ、ＰＤＣＣＨ、ＰＨＩＣＨ信号などが含まれる部分である。このような制御信号は端末にダウンリンクデータが送信されないことを知らせ、端末が不必要なデータ受信動作を取らないようにすることができる。すなわち、中継局は、ＭＢＳＦＮサブフレームとして設定されるサブフレームにおいて制御信号領域４１０の制御信号を端末に送信した後、保護期間１ ４２０以降のデータ受信領域４４０において基地局からデータを受信することができる。

保護期間１及び保護期間２は、データ送信とデータ受信との間の干渉を除去するための時間である。

しかしながら、中継局がダウンリンクサブフレーム（又は特殊サブフレーム、以下、同じである）を前述したＭＢＳＦＮサブフレームとして設定する場合に制限がある。それは同期信号（例えば、主同期信号、副同期信号）のような主要制御信号を端末に送信しなければならないため、ＭＢＳＦＮサブフレームとして設定することができないダウンリンクサブフレームが存在するということである。このようなダウンリンクサブフレームは、表３に示す無線フレームのすべての構成において、サブフレーム０，１，５，６である。換言すると、表３に示された無線フレームのすべての構成において、中継局はサブフレーム０，１，５，６をＭＢＳＦＮサブフレームとして設定することができない（以下、このような制限を制限２という）。

中継局は、アップリンクサブフレームを用いて基地局にデータを送信することができる。しかしながら、中継局は表３のすべてのアップリンクサブフレームにおいて基地局にデータを送信することができない（以下、このような制限を制限３という）。その理由は、アップリンクＡＣＫ衝突が発生することがあるためである。アップリンクＡＣＫ衝突とは、基地局又は中継器がアップリンクサブフレームに信号を送信することによって、端末の送信するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を受信することができない場合を意味する。アップリンクＡＣＫ衝突が発生すると、基地局又は中継局は、端末の受信の成功又は失敗を確認することができないため、不必要な再送信が行うことがある。これは無線リソースの浪費を招くことがある。

ダウンリンクサブフレームで基地局がデータを送信すると、端末は、一定時間が経過した後にアップリンクサブフレームで該当ダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を基地局に送信する。３ＧＰＰ ＬＴＥ ＴＤＤシステムではダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を送信するアップリンクサブフレームを規定している。

表４は、上記表３の各構成に対し、端末が該当ダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を送信するアップリンクサブフレームのインデクスを示すものである。これについては、３ＧＰＰ ＴＳ ３６.２１３ Ｖ８.３.０（２００８年５月）“Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（Ｅ‐ＵＴＲＡ）；Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ ８）”の１０.２節を参照されたい。

表４において、‘‐’はアップリンクサブフレームとして設定されたことを示し、数字は該当ダウンリンクサブフレームと連携するアップリンクサブフレームの番号を示す。ここで、連携するアップリンクサブフレームとは、あるダウンリンクサブフレームでデータを送信した場合、該当ＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を送信するアップリンクサブフレームを意味する。例えば、構成０（ＵＬ‐ＤＬ構成０）において、サブフレーム０において送信したダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、アップリンクサブフレームであるサブフレーム４で送信され、サブフレーム６で送信されたダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、次の無線フレームのサブフレーム２で送信される。また、構成１（ＵＬ‐ＤＬ 構成１）のダウンリンクサブフレームであるサブフレーム０及び１において送信されたダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号は、アップリンクサブフレームであるサブフレーム７において送信される。

連携するダウンリンクサブフレームとは、アップリンクサブフレームでＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号が送信されるデータの送信ダウンリンクサブフレームを意味する。例えば、表４の構成１の場合、アップリンクサブフレームであるサブフレーム８に連携するダウンリンクサブフレームはサブフレーム４である。すなわち、サブフレーム４において中継局がデータを送信し、サブフレーム８において端末がＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を送信する。

図７は、上記表４の構成０におけるアップリンクＡＣＫ衝突の発生を示す。図７を参照すると、サブフレーム０で端末はダウンリンクデータを受信し、アップリンクサブフレームであるサブフレーム４で中継局は基地局にデータを送信する。一方、上記表４の構成０によると、端末はサブフレーム０で受信したダウンリンクデータ用のＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号をサブフレーム４において送信する。したがって、端末がサブフレーム４においてＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を中継局に送信する場合、中継局はＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を受信することができないため、アップリンクＡＣＫ衝突が発生する。

中継局が基地局にデータを送信するアップリンクサブフレームと、前述した制限１，２及び３を考慮して、表３の無線フレーム構成によって中継局が基地局からデータを受信するためのＭＢＳＦＮサブフレームとして設定されるダウンリンクサブフレームとは、表５の通りである。

すなわち、中継局は、アップリンクサブフレーム（例えば、表３の構成１のアップリンクサブフレーム３）と連携するダウンリンクサブフレーム（表３の構成１のダウンリンクサブフレーム９）をＭＢＳＦＮサブフレームとして設定し、上記ＭＢＳＦＮサブフレームでダウンリンクデータを受信する。また、上記アップリンクサブフレーム（表３の構成１のアップリンクサブフレーム３）において基地局にアップリンクデータを中継する。前述した通り、表５に示された構成によると、アップリンクＡＣＫ衝突が発生することなく、中継局は基地局と送受信をすることができる。

以下、他の実施例によるデータ中継方法を説明する。

図８は、アップリンクデータの送信を示す例示図である。図８を参照すると、端末は、ダウンリンクサブフレームでＰＤＣＣＨをモニタリングし、アップリンクリソース割当であるＤＣＩ形式０ ６０１をＰＤＣＣＨ上に受信する。上記アップリンクリソース割当に基づいて構成されるＰＵＳＣＨ上にアップリンクデータ６０２を送信する。すなわち、端末は、ダウンリンクサブフレームでアップリンクスケジューリングメッセージ（アップリンクリソース割当に関する情報、例えば、ＤＣＩ形式情報等）を受信した後、このようなアップリンクスケジューリングメッセージによって該当アップリンクサブフレームでアップリンクデータ送信をする。

図９は、ダウンリンクデータの受信を示す例示図である。端末は、ＰＤＣＣＨ６５１によって指示されるＰＤＳＣＨ６５２上でダウンリンクデータを受信する。端末は、ダウンリンクサブフレームにおいてＰＤＣＣＨ６５１をモニタリングし、ダウンリンクリソース割当情報をＰＤＣＣＨ６５１上で受信する。端末は、上記ダウンリンクリソース割当情報が示すＰＤＳＣＨ６５２上でダウンリンクデータを受信する。

表６は、各アップリンクサブフレームにおいて端末のアップリンクデータ送信用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信するダウンリンクサブフレームのインデクス（すなわち、サブフレーム番号）を示す表である。

表６の構成１の場合、サブフレーム３における端末のアップリンクデータ送信は、（先行する無線フレームの）サブフレーム９におけるアップリンクスケジューリングメッセージに含まれたリソース割当情報を用いて実行される。このような場合、前述した表３及び表４と比較すると、空のＰＤＣＣＨが問題を起こすことがある。

図１０は、表６の構成１における空のＰＤＣＣＨ問題の発生を示す。

図１０を参照すると、中継局（ＲＳ）は、無線フレーム１のサブフレーム９（４００）をＭＢＳＦＮサブフレームとして設定し、基地局（ＢＳ）からデータを受信する。また、無線フレーム２のサブフレーム３（５００）で基地局（ＢＳ）にデータを送信する。しかしながら、表６を参照して前述した通り、端末（ＭＳ）が無線フレーム２のサブフレーム３で中継局にデータを送信するためのアップリンクスケジューリングメッセージがサブフレーム９（４００）の制御信号領域（例えば、ＰＤＣＣＨ４１０）において中継局（ＲＳ）から端末（ＭＳ）に送信される。中継局（ＲＳ）は、無線フレーム２のサブフレーム３（５００）において端末（ＭＳ）からデータを受信することができないため（制限１）、中継局（ＲＳ）は、無線フレーム１のサブフレーム９（４００）内の制御信号領域４１０に何らのアップリンクスケジューリングメッセージも含めず、そのため無線リソースが浪費される結果を招く。

このような問題を解決するために、他の実施例によるデータ中継方法は、ＭＢＳＦＮサブフレームにおいて、ＭＢＳＦＮサブフレームと連携するアップリンクサブフレームを除く別のアップリンクサブフレーム用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信する方法によってアップリンクスケジューリングタイミングを調整する。

図１１は、ＭＢＳＦＮサブフレームで連携しないアップリンクサブフレーム用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信する場合を示す。

図１１を参照すると、ＭＢＳＦＮサブフレームとして設定される無線フレーム１のサブフレーム９（４００）のＰＤＣＣＨ領域４１０において、無線フレーム２のサブフレーム３用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信せず、無線フレーム２のサブフレーム７（６００）用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信する。

アップリンクスケジューリングタイミングを調整する方法は、ＭＢＳＦＮサブフレームのＰＤＣＣＨを用いたり、上位階層信号を用いたりして具現することができる。

ＭＢＳＦＮサブフレームのＰＤＣＣＨに含まれる情報フィールドは、例えば、アップリンクサブフレームインデクス、アップリンクサブフレームオフセット、及びアップリンクサブフレーム位置指示子のうち少なくとも一つを含むことができる。

アップリンクサブフレームインデクスは、ＭＢＳＦＮサブフレームと連携するアップリンクサブフレームとは別のアップリンクサブフレームを直接的に指示することができる。例えば、表６の構成１においてサブフレーム９がＭＢＳＦＮサブフレームとして設定された場合、サブフレーム９のＰＤＣＣＨに含まれたアップリンクサブフレームインデクスは、サブフレーム３でなくサブフレーム７を指示することができる（サブフレーム番号を直接的に指示することによって）。

アップリンクサブフレームオフセットは、表６で規定された値に加えられてＭＢＳＦＮサブフレームと連携するアップリンクサブフレームとは別のアップリンクサブフレームを指示することができる。例えば、表６の構成１においてサブフレーム９がＭＢＳＦＮサブフレームとして設定された場合、サブフレーム９のＰＤＣＣＨに含まれたアップリンクサブフレームオフセット値を４に指定してもよい。そうすると、端末は、サブフレーム９に含まれたアップリンクスケジューリングメッセージが、サブフレーム７用のアップリンクスケジューリングメッセージであると解釈することができる。

アップリンクサブフレーム位置指示子は、表６で規定したサブフレーム以降の特定順序に位置したアップリンクサブフレームに対応するアップリンクスケジューリングメッセージであることを知らせる情報であってもよい。例えば、表６の構成１でサブフレーム９がＭＢＳＦＮサブフレームとして設定された場合、サブフレーム９のＰＤＣＣＨに含まれるアップリンクサブフレーム位置指示子の値を１に指定することができる。そうすると、端末は、ＭＢＳＦＮサブフレーム（すなわち、サブフレーム９）に含まれたアップリンクスケジューリングメッセージが、表６の構成１で規定されたアップリンクサブフレームであるサブフレーム３以降の１番目のアップリンクサブフレーム、すなわち、サブフレーム７用であると解釈することができる。

前述した通り、ＭＢＳＦＮサブフレームのＰＤＣＣＨを用いてアップリンクスケジューリングタイミングを調整することもできるが、上位階層信号を用いることもできる。すなわち、中継局が、ＭＢＳＦＮサブフレームのＰＤＣＣＨで配信されるアップリンクサブフレームインデクス、アップリンクサブフレームオフセット及びアップリンクサブフレーム位置指示子の各々に対応する上位階層信号を端末に提供してもよい。

他の実施例によるデータ中継方法は、ＭＢＳＦＮサブフレーム用のダウンリンクスケジューリングメッセージを送信するように連携するダウンリンクサブフレームにおいて、上記ＭＢＳＦＮサブフレームではないダウンリンクサブフレーム（すなわち、非ＭＢＳＦＮサブフレーム）用のダウンリンクスケジューリングメッセージを送信する方法によって、ダウンリンクスケジューリングタイミングを調整することができる。

例えば、ダウンリンクサブフレーム３のＰＤＣＣＨでダウンリンクサブフレーム８用のダウンリンクスケジューリングメッセージを送信する場合を仮定する。このとき、ダウンリンクサブフレーム８がＭＢＳＦＮサブフレームとして設定されると、中継局は、基地局からデータを受信するため、端末にデータを送信することができない。したがって、ダウンリンクサブフレーム３のＰＤＣＣＨには何らのダウンリンクスケジューリングメッセージも含まない。結局、ダウンリンクサブフレーム３のＰＤＣＣＨ領域が浪費される。このような問題を解決するために、ダウンリンクサブフレーム３のＰＤＣＣＨでＭＢＳＦＮサブフレームとして設定されないダウンリンクサブフレーム用のダウンリンクスケジューリングメッセージを送信するのが好ましい。

このようなダウンリンクスケジューリングタイミングを調整する方法は、前述したアップリンクスケジューリングタイミングを調整する方法と類似してダウンリンクサブフレームのインデクスを送信したり、オフセット値を送信したりする方法、又は連携するダウンリンクサブフレーム以降の特定順序に位置したダウンリンクサブフレーム用のアップリンクスケジューリングメッセージであることを知らせる情報を送信する方法などによって具現してもよい。

以下、特殊サブフレームを用いるデータ中継方法に対して説明する。

基地局と中継局との間のデータ送信に特殊サブフレームを用いることができる。基地局は、特殊サブフレームの保護期間中に、中継局にデータを送信することができる。その理由は、中継局に接続されている端末は、その期間には中継局から基準信号が送信されないことを知っているためである。

図１２は、特殊サブフレームを用いるデータ中継方法を示す例である。

図１２を参照すると、中継局が特殊サブフレーム１２１で基地局からデータを受信したとき、アップリンクサブフレーム１２２で基地局にデータを送信する。この場合、アップリンクサブフレームは特殊サブフレームと連携している。ここで、特殊サブフレームとアップリンクサブフレームが連携するとは、中継局が特殊サブフレームのＰＤＳＣＨにおいて端末にデータを送信した場合（１２３）、それに対応するＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を上記アップリンクサブフレームにおいて端末が送信（１２４）するように規定されていることを意味する。換言すると、中継局は、特殊サブフレーム１２１において基地局からデータを受信し、特殊サブフレーム１２１でＰＤＳＣＨが送られた場合、端末が中継局にＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号を送信するアップリンクサブフレーム１２２で中継局は基地局にデータを送信する。このような動作はアップリンクＡＣＫ／ＮＡＣＫ衝突を防止することができる。

表７は、基地局が中継局にデータを送信する特殊サブフレームと中継局が基地局にデータを送信するアップリンクサブフレーム（特殊サブフレームと連携するアップリンクサブフレーム）との可能な対を示している。

表７によると、例えば、構成２（すなわち、ＵＬ‐ＤＬ構成２）で、基地局が特殊サブフレームであるサブフレーム１で中継局にデータを送信すると、中継局はサブフレーム７で基地局にデータを送信する。

しかしながら、構成２でサブフレーム７は、特殊サブフレームであるサブフレーム１の外にもダウンリンクサブフレームであるサブフレーム０，３，９とも連携している（前述した表４参照）。このような場合、サブフレーム１の外にサブフレーム３，９も基地局が中継局にデータを送信するのに用いることができる。すなわち、中継局は、特殊サブフレームと連携するアップリンクサブフレームがダウンリンクサブフレームとも連携している場合、そのダウンリンクサブフレームにおいてダウンリンクデータを受信することができる。しかし、サブフレーム０，５は、前述した制限１，２によって基地局が中継局にデータを送信（すなわち、中継局が基地局からデータを受信）するために用いることができない。

表８は、複数個のサブフレームがアップリンクサブフレームと連携している場合、基地局が中継局にデータを送信することができる特殊サブフレーム及びダウンリンクサブフレーム、中継局が基地局にデータを送信することができるアップリンクサブフレームの可能な対を示している。

表８で、例えば、構成２（ＵＬ‐ＤＬ構成２）で、基地局がサブフレーム９，１，３のうち少なくともいずれか一つで中継局にデータを送信するとき、中継局はサブフレーム７で基地局にデータを送信する。

図１３は、複数個のサブフレームがアップリンクサブフレームと連携している場合、基地局と中継局のデータ中継方法を示す一例である。

図１３を参照すると、基地局がサブフレーム１（１３１），３（１３２）のうち少なくともいずれか一つで中継局にデータを送信するとき、中継局は、サブフレーム７（１３３）で基地局にデータを送信する。基地局がサブフレーム９（１３４）で中継局にデータを送信するときは、中継局は、次の無線フレームのサブフレーム７（１３５）で基地局にデータを送信する（表８の構成２参照）。

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せによって具現することができる。ハードウェア具現においては、前述した機能を遂行するように設計された特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、制御器、マイクロプロセッサ、他の電子ユニット又はこれらの組合せで具現することができる。ソフトウェア具現においては、前述した機能を遂行するモジュールによって具現することができる。ソフトウェアは、メモリユニットに記憶することができ、プロセッサによって実行される。メモリユニット又はプロセッサとしては、当業者によく知られた多様な手段を採用することができる。

以上、本発明に対して実施例を参照して説明したが、該当技術分野の通常の知識を有した者は、本発明の技術的思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更して実施することができることを理解することができる。したがって、本発明は、前述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内のすべての実施例を含む。

Claims (14)

1. 複数のダウンリンクサブフレーム及び少なくとも一つのアップリンクサブフレームで構成される無線フレームを用いた時分割二重通信（ＴＤＤ）に基づく無線通信システムにおいてデータを中継する方法であって、
   ダウンリンクサブフレームをマルチキャストブロードキャスト単一周波数網（ＭＢＳＦＮ）サブフレームとして設定する段階と、
   前記マルチキャストブロードキャスト単一周波数網サブフレームにおいてダウンリンクデータを受信する段階と、
   アップリンクサブフレームにおいて基地局にアップリンクデータを中継する段階とを有し、
   前記ダウンリンクサブフレームは、前記ダウンリンクサブフレームにおけるダウンリンクデータ送信用の肯定応答及び否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）信号を送信するために予約されたアップリンクサブフレームと連携する、方法。
2. 前記無線フレームは、１０個のサブフレームで構成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記無線フレームは、次の表のうち少なくとも一つの設定を有する、請求項２に記載のデータ中継方法。
   

   

   ここで、‘Ｄ’はダウンリンクサブフレーム、‘Ｕ’はアップリンクサブフレーム、‘Ｓ’は特殊サブフレームを示す。
4. 前記無線フレームの前記設定において、前記アップリンクサブフレーム及び前記マルチキャストブロードキャスト単一周波数網サブフレームは、次の表に従って形成される、請求項３に記載の方法。
   

   
5. 前記ＭＢＳＦＮサブフレームにおいて、前記アップリンクサブフレームと異なる別のアップリンクサブフレーム用のアップリンクスケジューリングメッセージを送信する、請求項１に記載の方法。
6. 前記アップリンクスケジューリングメッセージは、上位階層信号又は物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）情報に含まれる、請求項５に記載の方法。
7. 前記アップリンクスケジューリングメッセージは、前記別のアップリンクサブフレームのインデクスを有する、請求項５に記載の方法。
8. 前記アップリンクスケジューリングメッセージは、前記アップリンクサブフレームと前記別のアップリンクサブフレームとのオフセット情報を有する、請求項５に記載の方法。
9. 前記アップリンクスケジューリングメッセージは、該アップリンクスケジューリングメッセージが前記アップリンクサブフレーム以降の特定の順序に位置したアップリンクサブフレームに対応することを示す情報を有する請求項５に記載の方法。
10. 前記マルチキャストブロードキャスト単一周波数網サブフレームではないダウンリンクサブフレーム用のダウンリンクスケジューリングメッセージが、前記マルチキャストブロードキャスト単一周波数網サブフレーム用のダウンリンクスケジューリングメッセージを送信するために予約されたダウンリンクサブフレームにおいて送信される、請求項１に記載の方法。
11. 複数のダウンリンクサブフレーム、少なくとも一つの特殊サブフレーム、及び少なくとも一つのアップリンクサブフレームで構成される無線フレームを用いた時分割二重通信（ＴＤＤ）に基づく無線通信システムにおいてデータを中継する方法であって、
    特殊サブフレームにおいてダウンリンクデータを受信する段階と、
    前記特殊サブフレームと連携するアップリンクサブフレームにおいて、基地局にアップリンクデータを中継する段階とを有し、
    前記連携するアップリンクサブフレームは、端末が前記特殊サブフレームにおけるデータ受信用の肯定応答及び否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）信号を送信するように規定されたサブフレームである、方法。
12. 前記特殊サブフレーム及び前記連携するアップリンクサブフレームは、次の表のように形成される請求項１１に記載の方法。
    

    
13. 前記特殊サブフレームと連携するアップリンクサブフレームがダウンリンクサブフレームとも連携している場合、前記ダウンリンクサブフレームにおいてダウンリンクデータを受信する段階を更に有する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記特殊サブフレーム、前記ダウンリンクサブフレーム、及び前記アップリンクサブフレームは、次の表のように形成される請求項１３に記載の方法。
    

    

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