以下の技術は、CDMA(Code Division Multiple Access)、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、SC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)などのような多様な無線通信システムに使われることができる。CDMAは、UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)で具現されることができる。TDMAは、GSM(登録商標)(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM(登録商標) Evolution)のような無線技術で具現されることができる。OFDMAは、IEEE802.11(Wi−Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802−20、E−UTRA(EvolvedUTRA)などのような無線技術で具現されることができる。IEEE802.16mは、IEEE802.16eの進化であり、IEEE802.16eに基づいたシステムとの後方互換性(backward compatibility)を提供する。UTRAは、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)の一部である。3GPP(3rd Generation Partnership Project)LTE(Long Term Evolution)は、E−UTRA(Evolved−UMTS Terrestrial Radio Access)を使用するE−UMTS(Evolved UMTS)の一部であり、ダウンリンクでOFDMAを採用し、アップリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(Advanced)は、3GPP LTEの進化である。
説明を明確にするために、IEEE802.16m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、中継局を含む無線通信システムを示す。
図1を参照すると、中継局を含む無線通信システム10は、少なくとも一つの基地局(Base Station;BS)11を含む。各基地局11は、一般的にセル(cell)と呼ばれる特定の地理的領域15に対して通信サービスを提供する。また、セルは、複数の領域に分けられ、各々の領域は、セクター(sector)と呼ぶ。一つの基地局には、一つ以上のセルが存在することができる。基地局11は、一般的に端末13と通信する固定局(fixed station)を意味し、eNB(evolved NodeB)、BTS(Base Transceiver System)、アクセスポイント(Access Point)、AN(Access Network)、ABS(advanced BS)等、他の用語で呼ばれることもある。基地局11は、中継局12と端末14との間の連結性(connectivity)、管理(management)、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。
中継局(Relay Station;RS)12は、基地局11と端末14との間で信号を中継する機器を意味し、RN(Relay Node)、リピータ(repeater)、中継器、ARS(advanced RS)など、他の用語で呼ばれることもある。中継局で使用する中継方式に、AF(Amplify and Forward)及びDF(Decode and Forward)等、いずれの方式を使用してもよく、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではない。
端末(Mobile station;MS)13、14は、固定になったり移動性を有することができ、AMS(advanced Mobile Station)、UT(User Terminal)、SS(Subscriber Station)、無線機器(Wireless Device)、PDA(Personal Digital Assistant)、無線モデム(Wireless Modem)、携帯機器(Handheld Device)、AT(Access Terminal)、UE(user equipment)等、他の用語で呼ばれることもある。以下、マクロ端末は、基地局と直接通信する端末を意味し、中継局端末は、中継局と通信する端末を意味する。基地局11のセル内にあるマクロ端末13であるとしても、ダイバーシティ効果による送信速度の向上のために中継局12を介して基地局11と通信することができる。
端末は、一つのセルに属し、端末が属するセルをサービングセル(serving cell)という。サービングセルに対して通信サービスを提供する基地局をサービング基地局(serving BS)という。無線通信システムは、セルラーシステム(cellular system)であるため、サービングセルに隣接する他のセルが存在する。サービングセルに隣接する他のセルを隣接セル(neighbor cell)という。隣接セルに対して通信サービスを提供する基地局を隣接基地局(neighbor BS)という。サービングセル及び隣接セルは、端末を基準に相対的に決定される。
この技術は、ダウンリンク(DL;downlink)又はアップリンク(UL;uplink)に使われることができる。一般的に、基地局と端末との間で、ダウンリンクは基地局からマクロ端末への通信を意味し、アップリンクはマクロ端末から基地局への通信を意味する。基地局と中継局との間で、ダウンリンクは基地局から中継局への通信を意味し、アップリンクは中継局から基地局への通信を意味する。中継局と中継局端末との間で、ダウンリンクは中継局から中継局端末への通信を意味し、アップリンクは中継局端末から中継局への通信を意味する。ダウンリンクで、送信機は基地局又は中継局の一部分であり、受信機は端末又は中継局の一部分である。アップリンクで、送信機は端末又は中継局の一部分であり、受信機は基地局又は中継局の一部分である。
図2は、フレーム構造の一例を示す。
図2を参照すると、スーパーフレーム(SF;Superframe)は、スーパーフレームヘッダ(SFH;Superframe Header)と4個のフレーム(frame)F0、F1、F2、F3を含む。スーパーフレーム内の各フレームの長さは全部同じである。各スーパーフレームの大きさは20msであり、各フレームの大きさは5msであると例示しているが、これに限定されるものではない。スーパーフレームの長さ、スーパーフレームに含まれるフレームの数、フレームに含まれるサブフレームの数等は、多様に変更されることができる。フレームに含まれるサブフレームの数は、チャネル帯域幅(channel bandwidth)、CP(Cyclic Prefix)の長さによって多様に変更されることができる。
一つのフレームは、複数のサブフレーム(subframe)SF0、SF1、SF2、SF3、SF4、SF5、SF6、SF7を含む。各サブフレームは、アップリンク又はダウンリンク送信のために使われることができる。一つのサブフレームは、時間領域(time domain)で複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボル又はOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を含み、周波数領域(frequency domain)で複数の副搬送波(subcarrier)を含む。OFDMシンボルは、一つのシンボル区間(symbol period)を表現するためのものであり、多重接続方式によってOFDMAシンボル、SC−FDMAシンボルなど、他の名称で呼ばれることもある。サブフレームは、5、6、7又は9個のOFDMAシンボルで構成されることができるが、これは例示に過ぎず、サブフレームに含まれるOFDMAシンボルの数は制限されない。サブフレームに含まれるOFDMAシンボルの数は、チャネル帯域幅、CPの長さによって多様に変更されることができる。サブフレームが含むOFDMAシンボルの数によってサブフレームのタイプ(type)が定義されることができる。例えば、タイプ−1サブフレームは6OFDMAシンボル、タイプ−2サブフレームは7OFDMAシンボル、タイプ−3サブフレームは5OFDMAシンボル、タイプ−4サブフレームは9OFDMAシンボルを含むと定義されることができる。一つのフレームは、全部同じタイプのサブフレームを含まってもよく、互いに異なるタイプのサブフレームを含まってもよい。即ち、一つのフレーム内の各サブフレーム毎に含むOFDMAシンボルの個数は全部同じ、或いは各々異なる。又は、一つのフレーム内の少なくとも一つのサブフレームのOFDMAシンボルの個数は、前記フレーム内の残りのサブフレームのOFDMAシンボルの個数と異なる。
フレームには、TDD(Time Division Duplex)方式又はFDD(Frequency Division Duplex)方式が適用されることができる。TDD方式で、各サブフレームが同じ周波数で互いに異なる時間にアップリンク送信又はダウンリンク送信のために使われる。即ち、TDD方式のフレーム内のサブフレームは、時間領域で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に区分される。FDD方式で、各サブフレームが同じ時間の互いに異なる周波数でアップリンク送信又はダウンリンク送信のために使われる。即ち、FDD方式のフレーム内のサブフレームは、周波数領域で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に区分される。アップリンク送信とダウンリンク送信は、互いに異なる周波数帯域を占め、同時に行われることができる。
SFHは、必須システムパラメータ(essential system parameter)及びシステム設定情報(system configuration information)を運ぶことができる。SFHは、スーパーフレーム内の1番目のサブフレーム内に位置することができる。SFHは、前記1番目のサブフレームの最後の5個のOFDMAシンボルを占めることができる。スーパーフレームヘッダは、1次SFH(P−SFH;primary−SFH)及び2次SFH(S−SFH;secondary−SFH)に分類されることができる。P−SFHは、スーパーフレーム毎に送信されることができる。S−SFHに送信される情報は、S−SFH SP1、S−SFH SP2、S−SFH SP3の3個のサブパケット(sub−packet)に分けることができる。各サブパケットは、互いに異なる周期に周期的に送信されることができる。S−SFH SP1、S−SFH SP2、及びS−SFH SP3を介して送信される情報の重要度は、互いに異なり、S−SFH SP1が最も短い周期に、S−SFH SP3が最も長い周期に送信されることができる。S−SFH SP1は、ネットワーク再進入(network re−entry)に関する情報を含み、S−SFH SP1の送信周期は40msである。S−SFH SP2は、初期ネットワーク進入(initial network entry)及びネットワーク探索(network discovery)に関する情報を含み、S−SFH SP2の送信周期は80msである。S−SFH SP3は、残りの重要なシステム情報を含み、S−SFH SP3の送信周期は160ms又は320msのうちいずれか一つである。
一つのOFDMAシンボルは、複数の副搬送波を含み、FFT大きさによって副搬送波の個数が決定される。多様な類型の副搬送波がある。副搬送波の類型は、データ送信のためのデータ副搬送波、多様な測定(estimation)のためパイロット副搬送波、ガードバンド(guard band)、及びDCキャリアのためのナルキャリアに分けられることができる。OFDMシンボルを特徴づけるパラメータは、BW、Nused、n、Gなどである。BWは、名目上のチャネル帯域幅(nominal channel bandwidth)である。Nusedは、(DC副搬送波を含む)使われる副搬送波の個数である。nは、サンプリング因子である。このパラメータは、BW及びNusedと結合して副搬送波スペイシング(spacing)及び有効シンボル時間(useful symbol time)を決定する。Gは、CP時間と有効時間(useful time)の比率である。
以下の表1は、OFDMAパラメータを示す。
表1で、NFFTは、Nusedより大きい数のうち最も小さい2nのうち最も小さいパワー(Smallest power of two greater than Nused)であり、サンプリング因子Fs=floor(n?BW/8000)×8000であり、副搬送波スペイシングΔf=Fs/NFFTであり、有効シンボル時間Tb=1/Δfであり、CP時間Tg=G?Tbであり、OFDMAシンボル時間Ts=Tb+Tgであり、サンプリング時間はTb/NFFTである。
以下、中継局を導入した無線通信システムに対して説明する。IEEE802.16mシステムに中継局が導入されることができる。端末は、基地局又は中継局と連結されることができ、連結された基地局又は中継局からサービスを受信することができる。
IEEE802.16mシステムにおいて、中継局は、デコーディング/送信(DF;Decode and Forward)パラダイムにより実行することができる。ダウンリンク及びアップリンクでFDD及びTDD方式が全部サポートされることができる。中継局は、TTR(Time−division−Transmit and Receive)モード又はSTR(simultaneous Transmit and Receive)モードに動作することができる。TTRモードでは、一つのRF(Radio Frequency)搬送波内で中継局と端末との間のアクセスリンク通信(access link communication)と基地局と中継局との間のリレイリンク通信(relay link communication)がTDM(Time Division Multiplexing)方式に多重化される。STRモードでは、アクセスリンクとリレイリンクが十分に独立的な場合、アクセスリンク通信とリレイリンク通信が同時に実行されることができる。
IEEE802.16mシステムにおいて、中継局は、不透明(non−transparent)モードに動作することができる。不透明モードは、中継局が下位局(subordinate station)のためのSFH及びA−MAPを構成し、A−プリアンブル(preamble)、SFH及びA−MAPを下位局に送信することを意味する。
中継局を導入したIEEE802.16mシステムにおいて、各基地局又は中継局が無線リソースを下位リンク(subordinate link)にスケジューリングする分散されたスケジューリングモデル(distributed scheduling model)が使われることができる。中継局の場合、リソースのスケジューリングは、基地局から割り当てられたリソース内で実行される。基地局は、中継局及び端末にフレーム構造(frame structure)の構成を知らせることができる。無線フレームは、アクセスゾーンとリレイゾーンに分けられることができる。
アクセスゾーンで、基地局と中継局は、端末に信号を送信したり、端末から信号を受信する。リレイゾーンで、基地局は、中継局(及び端末)で信号を送信したり、中継局(及び端末)から信号を受信する。基地局と中継局のフレーム構造は、時間的に整列(aligned in time)されることができる。基地局と中継局は、端末にA−プリアンブル、SFH及びA−MAPを同時に送信することができる。
図3は、中継局をサポートするシステムの基本フレーム構造の一例を示す。
中継局が導入されたシステムは、基地局と同様に表1のOFDMAパラメータをそのまま使用することができる。基地局と端末のスーパーフレームは、時間的に整列され、同じ数のフレームとサブフレームを含むことができる。中継局の各スーパーフレームは、SFHを含み、中継局が送信するSFHは、基地局が送信するSFHと同じ位置とフォーマット(format)を有する。中継局プリアンブル(SA−プリアンブル及びPA−プリアンブル)は、上位の(superordinate)基地局プリアンブルと同時に(synchronously)送信される。
中継局をサポートするシステムにおいて、基地局フレームは、アクセスゾーンとリレイゾーンに分けられることができる。フレーム内でアクセスゾーンは、リレイゾーンより前方に位置することができる。アクセスゾーン及びリレイゾーンの持続期間(duration)はDLとULで異なる。アクセスゾーン及びリレイゾーンの設定は、基地局により送信される中継局設定命令メッセージ(AAI−ARS_config−CMD message)を介して行われることができる。
基地局フレームのアクセスゾーンは、DLアクセスゾーンとULアクセスゾーンで構成され、リレイゾーンは、DLリレイゾーンとULリレイゾーンで構成される。基地局フレームのアクセスゾーンは、端末とのみ通信するために使われる。基地局フレームのリレイゾーンは、中継局との通信に使われ、端末との通信に使われることもできる。DLリレイゾーンで基地局は、下位の中継局に信号を送信し、ULリレイゾーンで基地局は、下位の中継局から信号を受信する。
中継局フレームのアクセスゾーンは、DLアクセスゾーンとULアクセスゾーンで構成され、リレイゾーンはDLリレイゾーンとULリレイゾーンで構成される。中継局フレームのアクセスゾーンは、端末とのみ通信するために使われる。DLリレイゾーンで中継局は、上位の基地局から信号を受信し、ULリレイゾーンで中継局は、上位の基地局に信号を送信する。
各中継局フレームで、R−TTI(Relay Transmit to receive Transition Interval)が挿入されることができる。R−TTIは、中継局と上位局との間のARSTTG(ARS Transmit/receive Transition Gap)とRTD(Round−Trip Delay)のために挿入されることができる。また、各中継局フレームで、R−RTI(Relay Receive to transmit Transition Interval)が挿入されることができる。R−RTIは、中継局と上位局との間のARSRTG(ARS Receive/transmit Transition Gap)とRTD(Round−Trip Delay)のために挿入されることができる。
図4は、中継局をサポートするシステムのFDDフレーム構造の一例を示す。
図4は、名目チャネル帯域幅(nominal channel bandwidth)が5MHz、10MHz又は20MHzのうちいずれか一つであり、G=1/8の時、適用されることができるFDDフレーム構造の一例である。FDDシステムの中継局は、DLリレイゾーンで基地局から信号を受信するためにDL搬送波周波数(carrier frequency)を使用し、ULリレイゾーンから基地局に信号を送信するためにUL搬送波周波数を使用する。
図4を参照すると、中継局無線フレーム間にアイドル状態時間間隔(idle state time interval;R_IdleTime)が挿入されることができる。R_IdleTimeの長さは、システム設定記述子メッセージ(AAI_System Configuration Descriptor message)を介して中継局から端末に送信されることができる。中継局DLフレームで、R_IdleTImeの長さは、基地局のアイドル時間(Idle Time)と同じである。中継局ULフレームで、R_IdleTImeの長さは、基地局のアイドル時間と同じ、或いは小さい。中継局ULフレームは、基地局ULフレームに対してTadvほど時間的に先行することができる。Tadv=IdleTime−R_IdleTimeに計算されることができる。
中継局が送受信機の状態を送信から受信へ切り替える時又は受信から送信へ切り替える時、切替ギャップ(transition gap)が挿入されることができる。図4を参照すると、中継局DLフレームで、アクセスゾーンとリレイゾーンとの間にR−TTIが挿入され、リレイゾーンと次の中継局DLフレームのアクセスゾーンとの間にR−RTIが挿入される。R−TTIの位置は、アクセスゾーンの最後のサブフレームの最後のOFDMAシンボルであり、R−RTIの位置は、リレイゾーンの最後のサブフレームの最後のOFDMAシンボルである。R−TTIの長さは、RTD/2≧ARSTTGである場合0に決定され、RTD/2<ARSTTGである場合にはTsに決定されることができる。この時、RTDは、中継局と上位局との間の往復遅延(round trip delay)である。R−RTIの長さは、IdleTime−RTD/2≧ARSRTGである場合0に決定され、IdleTime−RTD/2<ARSRTGである場合Tsに決定される。
R−TTIが挿入されたSF3は、5個のOFDMAシンボルを含む。これによって、端末の動作に影響を及ぼすことができる。R−TTIが挿入されない場合、中継局のDLアクセスゾーン内のサブフレームは、基地局のDLアクセスゾーン内のサブフレームと同じである。
また、中継局ULフレームでアクセスゾーンとリレイゾーンとの間にR−RTIが挿入され、リレイゾーンと次の中継局DLフレームのアクセスゾーンとの間にR−TTIが挿入される。R−RTIの位置は、リレイゾーンの1番目のサブフレームの1番目のOFDMAシンボルであり、R−RTIの位置は、リレイゾーンの最後のサブフレームの最後のOFDMAシンボルである。
図5は、中継局をサポートするシステムのTDDフレーム構造の一例を示す。
図5は、名目チャネル帯域幅が5MHz、10MHz又は20MHzのうちいずれか一つであり、G=1/8の時、適用されることができるFDDフレーム構造の一例である。DLフレームとULフレームの比率は5:3である。
図5を参照すると、DL領域からUL領域に切り替えられるスイッチングポイント(switching point)以前にR_IdleTimeが挿入される。R_IdleTimeの長さは、システム設定記述子メッセージを介して中継局から端末に送信されることができる。中継局ULフレームは、基地局ULフレームに対してTadvほど時間的に先行することができる。R_IdleTImeの長さは、TTGと同じ、或いは小さい。また、各中継局無線フレームでRTGがUL領域からDL領域に切り替えられるスイッチングポイント以前に挿入される。
また、図5を参照すると、TDDシステムの中継局フレームは、DL領域でアクセスゾーンとリレイゾーンとの間にR−TTIを有する。R−TTIが挿入されたDLアクセスゾーンのサブフレームSF2は、5個のOFDMAシンボルを含む。これによって、端末の動作に影響を及ぼすことができる。R−TTIが挿入されない場合、中継局のDLアクセスゾーン内のサブフレームは、基地局のDLアクセスゾーン内のサブフレームと同じである。また、TDDシステムの中継局フレームは、UL領域でアクセスゾーンとリレイゾーンとの間にR−RTIを有する。
図6は、FDDシステムにおけるUL HARQ(Hybrid Automatic Repeat request)タイミング(timing)の一例を示す。
図6のUL HARQタイミングは、チャネル帯域幅が5MHz、10MHz、及び20MHzのうちいずれか一つである時に適用されることができる。図6を参照すると、i番目のフレームの2番目のサブフレーム(インデックス1)で、UL基本割当(basic assignment)A−MAP IE(Information Element)又はULサブバンド割当(subband assignment)A−MAP IEが基地局から端末に送信される。i番目のフレームの6番目のサブフレーム(インデックス5)で、前記UL基本割当A−MAP IE又はULサブバンド割当A−MAP IEに対応されるULデータバースト(data burst)、即ち、UL HARQサブパケットが端末から基地局に送信される。(i+1)番目のフレームの2番目のサブフレームで、前記UL HARQサブパケットのためのDL HARQフィードバックが基地局から端末に送信される。DL HARQフィードバックがNACK(Non−acknowledgement)を指示する場合、(i+1)番目のサブフレームの6番目のサブフレームで、前記UL HARQサブパケットの再送信が実行される。図6において、基地局がデータバーストの処理に必要な時間又は端末がデータバーストの処理に必要な時間は、3サブフレームであると仮定するが、これに制限されるものではなく、データバーストの処理に必要な時間は、多様に設定されることができ、基地局と端末によって異なる。
図7は、中継局が導入されたFDDシステムにおける中継局と端末との間のUL HARQタイミングの一例を示す。
図7のUL HARQタイミングは、チャネル帯域幅が5MHz、10MHz、及び20MHzのうちいずれか一つである時に適用されることができる。図7のフレーム構造で、中継局のDLフレームは、5個のDLサブフレームを含むアクセスゾーンと3個のDLサブフレームを含むリレイゾーンで構成される。また、中継局のULフレームは、4個のULサブフレームを含むアクセスゾーンと4個のULサブフレームを含むリレイゾーンで構成される。
図7を参照すると、i番目のフレームの2番目のサブフレーム(インデックス1)で、UL基本割当A−MAP IEが中継局から端末に送信される。(i+1)番目のフレームの2番目のサブフレーム(インデックス1)で、前記UL基本割当A−MAP IEに対応されるULデータバースト、即ち、UL HARQサブパケットが端末から中継局に送信される。図6と違って、i番目のサブフレームの5番目乃至8番目のULサブフレームがリレイゾーンに割り当てられ、端末からULデータバーストを受信することができない。従って、(i+1)番目のサブフレームのアクセスゾーンで、ULデータバーストを受信する。(i+2)番目のフレームの2番目のサブフレームで、前記UL HARQサブパケットのためのDL HARQフィードバックが中継局から端末に送信される。DL HARQフィードバックがNACKを指示する場合、(i+3)番目のサブフレームの2番目のサブフレームで、前記UL HARQサブパケットの再送信が実行される。図6において、基地局がデータバーストの処理に必要な時間又は端末がデータバーストの処理に必要な時間は、3サブフレームであると仮定するが、これに制限されるものではなく、データバーストの処理に必要な時間は、多様に設定されることができ、基地局と端末によって異なる。
図6及び図7に示すように、中継局が導入されないFDDシステムと中継局が導入されたFDDシステムにおけるUL HARQタイミングが互いに異なる。特に、中継局が導入されたFDDシステムでは、アクセスゾーンとリレイゾーンの割当によって中継局と端末がデータを送受信することができるサブフレームの制限がある。中継局が導入されないFDDシステムと中継局が導入されたFDDシステムにおけるUL HARQタイミングが異なるため、端末のHARQ動作もシステムによって異なる必要がある。即ち、セル種類がマクロセル(macro cell)か、或いはリレイセル(relay cell)かによって端末のHARQ動作が変わる。然しながら、端末は、ハンドオーバ(handover)時に隣接広告メッセージ(neighbor advertisement message;AAI_NBR_ADV)によってのみセルの種類を知ることができ、ネットワーク進入(network entry)時にはセルの種類を知ることができない。従って、端末は、セル種類がマクロセルか、或いはリレイセルかに対する情報なしにHARQを実行することができない。
一方、端末がネットワーク進入時にセルの種類を知らない場合、HARQ実行以外にも多様な問題点が発生する。
1)長いTTI(long TTI):マクロセルとリレイセルで長いTTI(long TTI)の長さは、互いに異なる。マクロセルでの長いTTIの長さは、FDDシステムでは4で、TDDシステムでは全体DL/ULサブフレームの個数と同じである。リレイセルでの長いTTIの長さは、アクセスゾーン及びリレイゾーンのDL/ULサブフレームの個数と同じである。これによって、端末は、セルの種類に対する情報なしに長いTTIにDLデータバーストを受信したり、ULデータバーストを送信することができない。
2)リレイミッドアンブル(relay midamble;R−amble):中継フレームは、リレイゾーンでR−ambleを送信することができる。この時、サブフレームの種類が変わることができる。R−ambleが位置する基地局及び中継局フレームのDLリレイゾーン内のサブフレームは、OFDMAシンボルの個数が1個減る。これによって、6個のOFDMAシンボルを含むタイプ−1サブフレームは、5個のOFDMAシンボルを含むタイプ−2サブフレームに変更され、7個のOFDMAシンボルを含むタイプ−3サブフレームは、6個のOFDMAシンボルを含むタイプ−1サブフレームに変更される。従って、端末は、セルの種類に対する情報なしにサブフレームを受信することができない。
3)切替ギャップ:前述したように、アクセスゾーンとリレイゾーンとの間に切替ギャップが挿入されることができる。切替ギャップがアクセスゾーンに挿入される場合、2)と同様に、サブフレームの種類が変わることができる。従って、端末は、セルの種類に対する情報なしにサブフレームを送信又は受信することができない。
このように、端末がネットワーク進入時にセルの種類を知らない場合、多様な問題点が発生する。端末がネットワーク進入を試みる時、セルの種類を知らない場合、中継局は、透明に(transparently)動作する必要がある。従って、これを解決するための多様な方法が要求される。
まず、中継局が導入されたFDDシステムにおいて、UL HARQタイミング問題を解決するための方法を説明する。以下、端末に及ぼす影響とシグナリングオーバーヘッドを最小化しながら、端末がセルの種類を知らないネットワーク進入時にも端末のHARQ動作を保障するFDDフレーム構造を説明する。
図8は、提案された発明の一実施例によるFDDフレーム構造の一実施例を示す。
図8のFDDフレーム構造は、図4で説明されたFDDフレーム構造と類似するが、ULフレームでリレイゾーンの位置がアクセスゾーンの位置より前方にある。DLフレームでアクセスゾーンとリレイゾーンの位置は同じである。また、DLフレームのアクセスゾーンに含まれるDLサブフレームの個数とULフレームのアクセスゾーンに含まれるULサブフレームの個数は同じ個数に固定されることができる。例えば、FDDフレームが偶数個のサブフレームを含む場合、DLフレームのアクセスゾーンに含まれるDLサブフレームの個数とULフレームのアクセスゾーンに含まれるULサブフレームの個数はFDDフレームを構成するサブフレームの個数の半分である。即ち、FDDフレームが8個のサブフレームを含む場合、DLフレームのアクセスゾーンに含まれるDLサブフレームの個数とULフレームのアクセスゾーンに含まれるULサブフレームの個数は各々4個である。ULフレームでリレイゾーンとアクセスゾーンの位置を交換することによって、図7で説明されたように、リレイゾーンの割当によりULデータバーストを送信することができない場合が発生せず、図6の中継局が導入されないFDDシステムにおけるUL HARQタイミングをそのまま適用することができる。
提案されたFDDフレーム構造にR−RTI又はR−TTIが挿入されることができる。R−RTIは、リレイゾーンと以前ULフレームのアクセスゾーンとの間に挿入されることができ、R−TTIは、リレイゾーンとアクセスゾーンとの間に挿入されることができる。R−RTIの位置は、リレイゾーンの1番目のサブフレームの1番目のOFDMAシンボルであり、R−TTIの位置は、リレイゾーンの最後のサブフレームの最後のOFDMAシンボルである。R−RTI及びR−TTIの長さは、図4のFDDフレーム構造と同様に決定されることができる。即ち、IdleTime−RTD/2>ARSRTGである場合、R−RTIは0であり、そうでない場合にはTsに決定され、RTD/2>ARSTTGである場合、R−TTIは0であり、そうでない場合にはTsに決定されることができる。
図9は、提案されたフレーム構成方法の一実施例を示す。
ステップS100で、基地局は、リレイゾーンとアクセスゾーンを含むFDD ULフレームを構成する。この時、前記FDDフレーム内でリレイゾーンの位置は、アクセスゾーンの位置より前方にある。ステップS110で、基地局は、前記FDDフレームを介して中継局又は端末と通信する。
図10及び図11は、提案されたフレーム構成による中継局と端末との間のHARQ実行方法の一実施例を示す。
図10を参照すると、ステップS200で、中継局は、DL割当A−MAP IE及びDLデータバーストを端末に送信する。ステップS210で、端末は、前記DLデータバーストに対するHARQフィードバック、即ち、ACK/NACK信号を中継局に送信する。ステップS220で、中継局は、前記HARQフィードバックがNACKを指示する時、前記DLデータバーストの再送信を実行する。図11を参照すると、ステップS300で、中継局は、UL割当A−MAP IEを端末に送信する。ステップS310で、端末は、前記UL割当A−MAP IEによるULデータバーストを中継局に送信する。ステップS320で、中継局は、前記ULデータバーストに対するHARQフィードバック、即ち、ACK/NACK信号を端末に送信する。ステップS330で、端末は、前記HARQフィードバックがNACKを指示する時、前記ULデータバーストの再送信を実行する。
図12及び図13は、提案されたフレーム構成による中継局と端末との間のHARQタイミングの一例を示す。
図12のDL HARQタイミングは、図10のHARQ実行方法、図13のUL HARQタイミングは、図11のHARQ実行方法に各々対応される。図12を参照すると、i番目のフレームの2番目のサブフレーム(インデックス1)で、DL基本割当A−MAP IE及びDLデータバーストが中継局から端末に送信される。i番目のフレームの6番目のサブフレーム(インデックス5)で、前記DLデータバーストに対応されるUL HARQフィードバックが端末から中継局に送信される。UL HARQフィードバックがNACKを指示する場合、(i+1)番目のサブフレームの2番目のサブフレームで、前記DLデータバーストの再送信が実行される。また、図13を参照すると、i番目のフレームの2番目のサブフレーム(インデックス1)で、UL基本割当A−MAP IEが中継局から端末に送信される。i番目のフレームの6番目のサブフレーム(インデックス5)で、前記UL基本割当A−MAP IEに対応されるULデータバーストが端末から中継局に送信される。(i+1)番目のフレームの2番目のサブフレームで、前記ULデータバーストのためのDL HARQフィードバックが中継局から端末に送信される。DL HARQフィードバックがNACKを指示する場合、(i+1)番目のサブフレームの6番目のサブフレームで、前記ULデータバーストの再送信が実行される。このように、中継局のULフレームで、リレイゾーンがアクセスゾーンより前方に位置することによって端末のHARQ実行が中継局が導入されないシステムと同様に実行することができる。
一方、端末がネットワーク進入時、セルの種類を知らなくて発生する問題点は、下記のような方法により解決されることができる。
1)長いTTI:端末が中継局の存在をAAI−SCDメッセージなどを介して知る以前に長いTTIの割当を許容しない。AAI−SCDメッセージは、アクセスゾーン又はリレイゾーンのサブフレームの個数、R−ambleの送信可否、及び周期などのリレイ構成を指示することができる。
2)R−amble:AAI−SCDメッセージ内のリレイゾーン端末割当インジケータ(AAI_Relay_zone_AMS_allocation_indicator)の値が0の場合、端末が中継局の存在を知る以前には長いTTIを割り当てらずにR−ambleのみを送信し、リレイゾーン端末割当インジケータの値が1の場合、R−ambleを送信しない。
3)切替ギャップ:端末に影響がないように全ての切替ギャップをリレイゾーンに割り当てることができる。
図14は、本発明の実施例が具現される基地局及び端末のブロック図である。
基地局800は、プロセッサ(processor)810、メモリ(memory)820、及びRF部(Radio Frequency unit)830を含む。プロセッサ810は、提案された機能、過程及び/又は方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ810により具現されることができる。プロセッサ810は、複数のULサブフレームを含むULリレイゾーンと複数のULサブフレームを含むULアクセスゾーンを含むFDD ULフレームを構成する。前記FDD ULフレーム内で前記ULリレイゾーンが前記ULアクセスゾーンの前方に位置する。メモリ820は、プロセッサ810と連結され、プロセッサ810を駆動するための多様な情報を格納する。RF部830は、プロセッサ810と連結され、中継局又は端末と通信する。
端末900は、プロセッサ910、メモリ920、及びRF部930を含む。RF部930は、プロセッサ910と連結され、第1のフレーム内のDLアクセスゾーンを介してUL割当A−MAP IEを中継局から受信し、前記第1のフレーム内のULアクセスゾーンを介して前記UL割当A−MAP IEによるULデータバーストを中継局に送信し、前記第1のフレームと隣接する第2のフレーム内のDLアクセスゾーンを介して前記ULデータバーストに対するACK/NACK信号を中継局から受信する。前記第1のフレーム及び前記第2のフレームは。周波数領域でDLフレームとULフレームに区分されるFDD(Frequency Division Duplex)フレームであり、前記ULフレームは。複数のULサブフレームを含むULリレイゾーン(relay zone)と複数のULサブフレームを含むULアクセスゾーンを含み、前記ULフレーム内で前記ULリレイゾーンが前記ULアクセスゾーンの前方に位置する。プロセッサ910は、提案された機能、過程及び/又は方法を具現する。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ910により具現されることができる。メモリ920は、プロセッサ910と連結され、プロセッサ910を駆動するための多様な情報を格納する。
プロセッサ810、910は、ASIC(application−specific integrated circuit)、他のチップセット、論理回路及び/又はデータ処理装置を含むことができる。メモリ820、920は、ROM(read−only memory)、RAM(random access memory)、フラッシュメモリ、メモリカード、格納媒体及び/又は他の格納装置を含むことができる。RF部830、930は、無線信号を処理するためのベースバンド回路を含むことができる。実施例がソフトウェアで具現される時、前述した技法は、前述した機能を遂行するモジュール(過程、機能など)で具現されることができる。モジュールは、メモリ820、920に格納され、プロセッサ810、910により実行されることができる。メモリ820、920は、プロセッサ810、910の内部又は外部にあり、よく知られた多様な手段でプロセッサ810、910と連結されることができる。
前述した例示的なシステムにおいて、方法は一連のステップ又はブロックで順序図に基づいて説明されているが、本発明は、ステップの順序に限定されるものではなく、あるステップは前述と異なるステップと異なる順序に又は同時に発生することができる。また、当業者であれば、順序図に示すステップが排他的でなく、他のステップが含まれたり順序図の一つ又はその以上のステップが本発明の範囲に影響を及ぼさずに削除可能であることを理解することができる。
前述した実施例は、多様な態様の例示を含む。多様な態様を示すための全ての可能な組合せを記述することはできないが、該当技術分野の通常の知識を有する者は、他の組合せが可能であることを認識することができる。従って、本発明は、特許請求の範囲内に属する全ての交替、修正、及び変更を含む。