JP2014526160A - 帯域幅制限のある通信デバイスに対するセルラー通信システムサポート - Google Patents

Abstract

通信システムノードは、無線周波数リソースの第１の帯域幅にわたる制御チャネルで第１の制御チャネル情報を送信する。第１の制御チャネル情報は、第１の帯域幅を有する信号を受信できる第１の種類の通信デバイスがホストセルとの接続を確立できるようにするために必要である。第１の帯域幅の第２の帯域幅サイズの部分を占有するＭＩＢが送信される。第２の帯域幅は、第１の帯域幅より狭く、狭い受信可能帯域幅を有する第２の種類の通信デバイスにより受信可能である。ＭＩＢは、第１の種類の通信デバイスがホストセルとの接続を確立できるようにするのに必要な第１の部分の情報を含む第１の部分と、直接または間接的に第２の種類の通信デバイスがホストセルとの接続確立を可能にするパラメータを取得できるようにする第２の部分の情報を含む第２の部分とを含む。

Description

本発明は、セルラー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フル（全）帯域幅デバイスおよびリミテッド（限定）帯域幅デバイスの双方に対するサポートに関する。

一般にセルラー通信システムは、移動端末にワイヤレスカバレッジ（無線有効範囲領域）を提供する陸上ネットワークを含み、これによりネットワークのワイヤレスカバレッジ内を移動しつつサービスを受信し続けることが可能になる。「セルラー」という用語は、カバレッジの全域がいわゆる「セル」に分割されるということに由来する。一般に各セルは、陸上ネットワークと関連付けられた特定の無線トランシーバ基地局（またはその等価物）により提供される。多くの場合、そのようなトランシーバ基地局を「基地局」と呼ぶ。移動デバイスが１つのセルから別のセルに移動する時、ネットワークは、移動デバイスにサービスを提供している現在のサービングセルから「新しい」セルにハンドオーバを実行する。このように、移動デバイスのユーザは、ネットワークへの接続を再確立する必要なくサービスの継続性を享受する。図１は、複数のセル１０３を利用してシステムカバレッジ１０１を提供するセルラー通信システムを示す。

移動通信サービスを提供するために利用される無線周波数スペクトルは、システムにおいて全てのユーザの間で何らかの方法で共有されなければならない限られたリソースである。従って、電波スペクトルの１つの移動デバイスによる使用（送信および受信の双方）が別の移動デバイスの使用を妨害すること、並びに１つのセルの通信が別のセルの通信を妨害することを防止するために、多くの技術が開発されている。周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）等のいくつかの技術は、ある特定の周波数を１人のユーザに割り当てて他のユーザを除外することを含む。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）等の他の技術は、多数のユーザが周波数の独占的な使用を許可される各ユーザに固有のある特定の時間にだけそのユーザと１つ以上の周波数を共有できるようにすることを含む。ＦＤＭＡおよびＴＤＭＡの技術は互いに相反するものではなく、多くのシステムは双方の技術を共に採用する。その一例は、汎ヨーロッパデジタル移動通信システム（ＧＳＭ）である。

設計者がより一層高度な機能（例えば、より高速な通信速度、干渉に対する耐性、より高いシステム容量等）を有するシステムを開発しようと努力する時、無線周波数リソースを共有する種々の手段を含む種々の技術的特徴が取り入れられる。多数の可能な例のうちの１つを挙げると、３ＧＰＰ ＴＲ ３６．２０１、「Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）； Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ； Ｇｅｎｅｒａｌ ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ」により規定されるような発展型ユニバーサル地上無線アクセスネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）技術は、非常に広範な運用帯域幅およびさらには搬送波周波数にわたり動作できる。さらにＥ−ＵＴＲＡＮシステムは、マイクロセル（すなわち、一般の人々が容易に行けるショッピングセンターまたは他の建物等の限られた領域を範囲に含む低電力基地局が受け持つセル）から最大１００ｋｍに及ぶ範囲を有するマクロセルまでの広範な距離内で動作できる。種々の適応例において発生する可能性のある種々の無線状況に対処するために、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）技術は、種々の伝搬状況に非常に適切に適応できる無線アクセス技術であるためにダウンリンク（すなわち、基地局からユーザ機器「ＵＥ」への通信リンク）で使用される。ＯＦＤＭＡにおいて、使用可能なデータストリームは、並列に送信される多数の狭帯域副搬送波（サブキャリア）に分配される。各サブキャリアは、狭帯域であるためにフラットフェージングしか経験しない。これにより、受信機において各サブキャリアを復調することが非常に容易になる。

広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）およびＬＴＥ等のセルラシステムは、セル内の全ての通信デバイス向けの情報を定期的に送信し、この情報を「ブロードキャスト情報」と呼ぶ。移動端末がセルにキャンプオンする許可および接続設定パラメータを判定できるようにするためには、そのようなブロードキャスト情報が必要である。ＬＴＥおよびＷＣＤＭＡの双方において、ブロードキャスト情報は、マスター情報ブロック（ＭＩＢ）およびシステム情報ブロック（ＳＩＢ）に分割される。ＭＩＢは、フレームタイミング等の最も重要なシステム情報を含む。さらにＭＩＢは、ＷＣＤＭＡと同様に、種々のＳＩＢがプライマリ共通制御物理チャネル（Ｐ−ＣＣＰＣＨ）上で送信される時刻に対するポインタを与えることができる。しかし、ＬＴＥにおいて、ＳＩＢ冗長バージョンは、サブフレーム５におけるＰＤＳＣＨ上で常にある特定の順序で送信される。ＷＣＤＭＡおよびＬＴＥの双方において、ＳＩＢ送信に割り当てられた周波数は、ある意味では標準化により規定されるため、何らかのそのような情報を含むためのＭＩＢに対する備えはない。ＳＩＢ送信のために使用されるタイミングおよび周波数を識別する情報は、既知の時間においてブロードキャスト通信される制御チャネル情報において通信されうる。ＳＩＢは、移動端末がランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を介してランダムアクセスを実行できるようにするために必要とされる情報など、より多くのセル特有の情報を含む。そのようなＲＡＣＨに関連した情報は、例えば、ＲＡＣＨ送信のためにどのアップリンクタイムスロットを使用するか、並びに使用されるＲＡＣＨ電力パラメータおよびＲＡＣＨ署名を含むことができる。

ＷＣＤＭＡおよびＬＴＥ等のシステムにおいて、ＭＩＢは、常に、ある特定の時点で送信され、標準化により規定された周波数割り当てを占有する。その結果、各移動端末は、ＭＩＢを発見する方法を認識できるように設計される。例えば、ＬＴＥにおいて、ＭＩＢは、サブフレーム０において中央の６個のリソースブロック（ＲＢ）において送信され、各々が個々に回復されうる４つの部分から構成される（受信される信号が十分に適切な信号対雑音比（ＳＮＲ）を有するという条件で）。ＳＩＢ冗長バージョンは、特定の順序で上述したように常にサブフレーム５において送信される。しかし、使用される周波数は、種々のフレーム間でシステム帯域幅全体にわたり可変されてもよい。ＳＩＢ冗長バージョンに対して使用される位置は、ＳＩＢ送信のために物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）のどのＲＢが使用されるかを指摘する物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）を復号化することで判定される。ＳＩＢに対して使用される変調および符号化方式（ＭＣＳ）は、ＰＤＣＣＨ上でもシグナリングされる。

セルとの接続を確立するために、規格に準拠した通信デバイスはＰＤＣＣＨを受信および復号化できる必要があることが上記から理解されるだろう。ＰＤＣＣＨ自体は、システム帯域幅全体を占有する。その結果、何らかのそのような情報がサブフレーム（１ｍｓ周期）においてＵＥに送信されるか、あるいは多数のＵＥにブロードキャスト通信される場合、現在のＬＴＥ（および同等の）端末がＳＩＢを受信できるようにシステム帯域幅の受信機帯域幅に一致するように受信機帯域幅を適応させることを余儀なくさせる。次に説明するように、これにより問題および課題が発生する。

オペレータがＧＳＭ等の旧式の通信システムをＬＴＥネットワークで置換する計画をしているため、ＬＴＥを介したマシンタイプコミュニケーション（ＭＴＣ）が益々注目を集めてきている。例えば接続されたセンサ、アラームおよび遠隔制御装置等のＭＴＣデバイスは、ＧＳＭネットワークにおいて一般的であり、より古いＵＥ（例えば、移動電話機）と共存している。一般にＭＴＣデバイスは、低速のビットレートおよび低頻度の通信動作を特徴とする。ＭＴＣデバイスの数は、今後数年の間に激増することが予想される。

ＬＴＥのリリース８／９バージョンにおいて、サポートされたセル帯域幅は、約１．４〜２０ＭＨｚ（ＬＴＥ用語において６個および１００個のリソースブロック（ＲＢ））の範囲内である。上述したように、ＬＴＥのＰＤＣＣＨは全セル帯域幅にわたる。これは、全てのＵＥが、制御情報を受信することでセルとの接続を確立できるように、全セル帯域幅にわたり受信をサポートしなければならないことを意味する。

ＬＴＥリリース８は、レガシー（従来）端末に悪影響を及ぼすことなくその後のリリースにおいてマルチメディアブロードキャスト単一周波数ネットワーク（ＭＢＳＦＮ）を導入できるように、ＭＢＳＦＮに対して使用されたサブフレームのユニキャストシグナリングとマルチキャストシグナリングとの間でサブフレーム毎に時間分割多重化を既にサポートしている。ＬＴＥの以前のバージョンに従って設計されたあらゆる端末（「レガシー端末」）は、ＭＢＳＦＮをサポートしていないが、ＭＢＳＦＮサブフレームであるものとしてシグナリングされたサブフレームは端末が受信するものを含まないため、これらのサブフレームにおいて受信が回避されることを認識している。１つの例外は、特に正常なサブフレームに隣接する場合に端末が使用してもよい（例えば、チャネル推定または測定（例えば、無線リンク監視「ＲＬＭ」または基準信号受信電力「ＲＳＲＰ」）のために）セル固有の基準信号（ＣＲＳ）を搬送するサブフレームにおける第１のＯＦＤＭシンボルである。ここでは、マルチキャスト動作のためだけではなく、ＡＢＳ（Ａｌｍｏｓｔ Ｂｌａｎｋ Ｓｕｂｆｒａｍｅ）と共にヘテロジニアスネットワーク展開シナリオにおける中継および改善された測定のコンテキストで使用するために、ＭＢＳＦＮサブフレームが説明されている。

通信のためにセルラシステムを利用するＭＴＣデバイスが益々普及してきている。しかし、既存のＬＴＥの要件を満たすことにより、ＭＴＣデバイスがより高価になり且つ、ＭＴＣデバイスが自身のサービス要件の品質を満足するために通常必要とする電力より多くの電力を消費するようになるために、ＬＴＥ等の通信システムを利用して通信できるＭＴＣデバイスを開発するという概念は問題を提起する。上述したように、一般にＭＴＣデバイスは、少量のデータをシグナリングするために低いデータ転送速度しか必要としない。ＭＴＣデバイスの分類の一例はセンサ装置である。そのようなデバイスの重要な必要条件は、それらデバイスのコストおよび消費電力が低いことである。一般にコストおよび消費電力を増加させるセルラシステムパラメータの例は、システム帯域幅および応答時間である。現在の標準化リリースに従って規定されたようにＬＴＥを使用するには、デバイスが最大２０ＭＨｚのシステム帯域幅をサポートすることが必要である。そのような広い帯域幅をサポートすることにより、ＬＴＥ ＭＴＣデバイスに対するコストは増加する。ＭＴＣデバイスの相対的に低いデータ転送速度をサポートするのに狭いシステム帯域幅（例えば、最大で数ＭＨｚ）しか必要ないため、そのようなサポートは、実質的にはＭＴＣデバイスの観点から不要である。

また、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）応答を発行する期間が短く且つ制御シグナリング（データ情報が出現することを示す）とデータ情報の実際の送信との間の時間間隔が短いという点から、ＬＴＥは短い応答時間を必要とする。（ＬＴＥシステムにおいて、ＰＤＣＣＨは、ＰＤＣＣＨと同一のサブフレームに含まれるＰＤＳＣＨにおけるデータを指示する）。これらの時間の必要条件を満足するには、処理速度（電力を駆動する）および／または並列処理（ベースバンドチップ領域およびそれによりコストを増加する）の必要性に対して高い要求がされる。低いデータ転送速度をサポートし且つ必要な電力が低いＭＴＣデバイスは、必要とされるクロッキング速度または並列処理の要求を軽減するために、長い応答時間（例えば、制御情報およびデータを復号化するより長い時間）を最適に使用すべきである。

先に挙げた点は、２０ＭＨｚより低いシステム帯域幅で動作するようにＭＴＣデバイスを制限することが有益である理由を示す。しかし、全てのセルラネットワークが電力およびコストの効率のよいＭＴＣデバイスをサポートする場合、それらが狭い帯域幅のみを使用するように制限することを要求するのは制限しすぎとなる。

現在、狭帯域幅のみをサポートし且つ／あるいは不十分な復号化性能を有するＭＴＣデバイス間には不一致（例えば、ＰＤＣＣＨとＰＤＳＣＨ上の可能なデータとの間のより長い遅延の要求）があり、それは、現在第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）規格により規定されているように、そのようなデバイスがＬＴＥシステムに接続できることを妨げている。そのようなＭＴＣデバイスがセルサーチを実行でき且つたった１．４ＭＨｚ帯域幅でマスター情報ブロック（ＭＩＢ）を受信できるようにしても、従来のＬＴＥセルをキャンプオンすることは依然として不可能である。なぜなら、ＭＴＣデバイスが例えばランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を介してランダムアクセスを実行できるようにするために必要とされる更なるブロードキャスト情報（例えば、システム情報ブロック「ＳＩＢ」）を受信できることが、ＭＴＣデバイスが全ＬＴＥ帯域幅をサポートでき、並びにさらにはＭＴＣデバイスが現在の規格と比較して何の追加遅延規制もなくＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨを復号化できるためには必要となる。

従って、ＭＴＣデバイスが相対的に低い性能特性（例えば、サポートされる帯域幅のサイズおよび／または処理電力の点で）を保持できるようにし、さらには通常接続デバイスに対してより高い性能を要求する近年のセルラー通信システムに接続できる方法および装置を有することが望ましい。近年のセルラー通信システムは、ＬＴＥシステム等であるがそれに限定されない。

尚、本明細書において使用される場合の用語「備える」は、記載される特徴、数字、ステップまたは構成要素の存在を特定するものとして解釈され、この用語を使用することは、１つ以上の他の特徴、数字、ステップ、構成要素またはそれらの集合の存在または追加を除外するわけではない。

本発明の一態様によると、上述の目的および他の目的は、例えばセルラー通信システムにおいてホストセルを提供するネットワークノードを動作させる方法および装置において実現される。そのような動作は、１つ以上の第１のタイムインターバル（時間間隔）で、無線周波数リソースの第１の帯域幅にわたる制御チャネルで第１の制御チャネル情報を送信することを含み、第１の制御チャネルは、第１の種類の通信デバイスがホストセルとの接続を確立できるようにするために必要となる情報を通信する。第１の種類の通信デバイスは、無線周波数リソースの第１の帯域幅を有する信号を受信できる。１つ以上の第２の時間間隔で、第１の帯域幅より狭い第２の帯域幅を有し、且つ第１の種類の通信デバイスより狭い受信可能帯域幅を有する第２の種類の通信デバイスにより受信可能な第２の帯域幅を有する無線周波数リソースの第１の帯域幅の部分を占有するマスター情報ブロックが送信される。マスター情報ブロックは、第１のタイプ（種類）の通信デバイスがホストセルとの接続を確立できるようにするために必要となる第１の部分の情報を含む第１のパート（部分）と、第２の部分とを含む。第２の部分は、第２の種類の通信デバイスがホストセルとの接続を確立できるようにするパラメータを直接または間接的に第２の種類の通信デバイスが取得できるようにする第２の部分の情報を含む。

本発明に則したいくつかの実施形態の一態様において、第２の部分の情報は、直接または間接的に第２の種類の通信デバイスがホストセルとの接続を確立できるようにする拡張ブロードキャスト情報が送信されるタイミングおよび／または周波数の位置を識別する。これらの実施形態の必ずしも全てではないがいくつかにおいて、拡張ブロードキャスト情報は、第２の種類の通信デバイスがホストセル向けのランダムアクセス手順を実行できるようにするパラメータを提供する。パラメータは、例えばいくつかの実施形態において、ランダムアクセス手順の間に使用されるランダムアクセスチャネルシーケンスを含むことができる。別の例として、パラメータは、第２の種類の通信デバイスがホストセル向けのランダムアクセス手順を実行できる１つ以上の時間および周波数の位置を識別する情報を含むことができる。

必ずしも全てではないがいくつかの実施形態の一態様において、拡張ブロードキャスト情報は、第２の種類の通信デバイスが使用するための情報を含むシステム情報ブロックである特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）が送信される時間および周波数の位置を識別する。

必ずしも全てではないがいくつかの実施形態の一態様において、拡張ブロードキャスト情報は、第２の種類の通信デバイスが使用するための情報を含むシステム情報ブロックであるＭ−ＳＩＢが送信される際に使用される変調符号化方式を識別する。

必ずしも全てではないがいくつかの実施形態の一態様において、拡張ブロードキャスト情報は、第２の種類の通信デバイスにより受信可能に構成された制御チャネルである。これらの実施形態の必ずしも全てではないがいくつかにおいて、第２の種類の通信デバイスにより受信可能に構成された制御チャネルは、第２の種類の通信デバイスにより受信可能に構成されるＭ−ＳＩＢを第２の種類の通信デバイスが受信できるようにする情報を含む。

必ずしも全てではないがいくつかの実施形態の一態様において、第２の部分の情報は、第２の種類の通信デバイスがホストセル向けのランダムアクセス手順を実行できるようにするパラメータを提供する。これらの実施形態の必ずしも全てではないがいくつかにおいて、パラメータは、ランダムアクセス手順の間に使用されるランダムアクセスチャネルシーケンスを含む。これらの実施形態の必ずしも全てではないがいくつかにおける別の例として、パラメータは、第２の種類の通信デバイスがホストセル向けのランダムアクセス手順を実行できる１つ以上の時間および周波数の位置を識別する情報を含む。

必ずしも全てではないがいくつかの実施形態の一態様において、第２の部分の情報は、拡張ブロードキャスト情報が送信されているかを検出するブラインド復号化手順において第２の種類の通信デバイスが使用可能な時間および周波数のリソースの集合、並びに変調および符号化方式を含む。これらの実施形態の必ずしも全てではないがいくつかにおいて、セルラー通信システムは、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）規格に従って動作し、拡張ブロードキャスト情報は、第２の種類の通信デバイスが使用するために構成されたシステム情報ブロック（ＳＩＢ）、Ｍ−ＳＩＢおよび特別な物理ダウンリンク制御チャネル（Ｍ−ＰＤＣＣＨ）のうちのいずれか１つである。

必ずしも全てではないがいくつかの実施形態の一態様において、マスター情報ブロックの第２の部分は、第２の種類の通信デバイスが自身に特有の情報を取得できる方法を示すように符号化されたフィールドを含む。これらの実施形態の必ずしも全てではないがいくつかにおいて、第２の種類の通信デバイスが自身に特有の情報を取得できる方法を示すように符号化されたフィールドは、時間および周波数の位置の事前定義済みの集合のうちのどれに第２の種類の通信デバイスに特有の情報が配置されるかを示す。

図１は、複数のセルを利用してシステムカバレッジを提供するセルラー通信システムを示す図である。 図２は、ホストセルおよびＭ−セルの双方であるセル２０３を提供するように本発明のいくつかの態様に従って動作されるネットワークノード２０１を示す図である。 図３は、１つのＯＦＤＭシンボル間隔の間に１つのＯＦＤＭサブキャリアに対応する例示的なＬＴＥダウンリンク物理リソース（「リソースエレメント」）および時間周波数グリッドを示す図である。 図４は、周波数領域におけるダウンリンクサブキャリアがリソースブロックにグループ化される方法を示す時間周波数グリッドを示す図である。 図５ａは、スロット毎に７個のＯＦＤＭシンボルを通信できるいわゆる「通常の」サイクリックプレフィックス長を示す図である。 図５ｂは、サイズがより長いために、スロット毎に６個のＯＦＤＭシンボルしか通信できない拡張サイクリックプレフィックスを示す図である。 図６は、ＬＴＥシステムの無線インタフェースの構造を示す図である。 図７は、レガシーＬＴＥシステムの無線インタフェース（時間周波数グリッド）の構造を示す図である。 図８は、１つの点で、本発明の例示的な実施形態に係る通信システムノードにより実行されるステップ／処理を示すフローチャートである。 図９は、ＭＩＢおよびホストセルスペクトルリソース内の種々の他のＭＴＣ要素に対するその関係を示すタイミング／周波数図である。 図１０は、１つの点で、本発明の必ずしも全てではないがいくつかの例示的な実施形態に係る限定帯域幅デバイス（例えば、ＭＴＣデバイス）により実行されるステップ／処理を示すフローチャートである。 図１１は、１つの点で、本発明の例示的な別の実施形態に係るＭ−セルに接続するために拡張ＭＩＢを利用するように限定帯域幅デバイスにより実行されるステップ／処理を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の種々の態様を実行するシステム要素を示すブロック図である。 図１３は、本発明のいくつかの例示的な実施形態に係る限定帯域幅通信デバイスを示すブロック図である。

次に、図面を参照して本発明の種々の特徴を説明する。図中、同一の部分は同一の図中符号で識別される。

次に、多数の例示的な実施形態と関連して、本発明の種々の態様をさらに詳細に説明する。本発明を理解しやすくするために、プログラムされた命令を実行できるコンピュータシステムまたは他のハードウェアの要素により実行される動作の手順に関して、本発明の多くの態様を説明する。各実施形態において、専用回路（例えば、専用機能を実行するように相互接続されたアナログおよび／または離散論理ゲート）、適切な命令セットを用いてプログラムされた１つ以上のプロセッサ、あるいはそれら双方の組合せにより種々の動作が実行可能であることが理解されるだろう。説明される１つ以上の動作を実行する「ように構成された回路網」という用語は、全てそのような実施形態を示すために本明細書において使用される（すなわち、１つ以上の専用回路および／または１つ以上のプログラムされたプロセッサ）。また、本発明は、プロセッサに本明細書において説明される技術を実行させる適切なコンピュータ命令の集合を含む固体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク等のあらゆる形態のコンピュータ可読媒体内で完全に実施されるものとさらに考えられうる。従って、本発明の種々の態様は、多くの異なる形態で実施されてもよく、全てのそのような形態は、本発明の範囲内のものとして考えられる。本発明の種々の態様の各々に対して、上述の実施形態のあらゆるそのような形態は、本明細書において、説明される動作を実行する「ように構成された論理（ロジック）」または説明される動作を実行する「ロジック」と呼ばれてもよい。

本発明に則した実施形態の一態様において、セルラー通信システムにおいてセルを提供するネットワークノードは、従来の規格に準拠した通信デバイス（例えば、セルラー通信システムの全帯域幅（「第１の帯域幅」を有する信号を受信できる第１の種類の通信デバイス）をサポートする。このセルは、本明細書において「ホストセル」で示される。ネットワークノードは、第２の帯域幅より広くない信号を受信できる第２の種類の通信デバイス（例えば、ＭＴＣデバイス）もサポートする。第２の帯域幅は第１の帯域幅より狭い。単に利便性のために、本明細書にわたり「ＭＴＣデバイス」を用いる。しかし、マシンタイプコミュニケーションは本発明の必須の態様ではない。第２の種類の通信デバイスに人間の対話操作が関与する場合でも、本発明に則した実施形態の種々の態様は、第２の帯域幅より広くない信号を受信できるいかなる第２の種類の通信デバイスにも適用可能である。従って、１つ以上の「ＭＴＣデバイス」に対する全ての参照は、一般に、実際のマシンタイプコミュニケーションデバイスおよび他のデバイスを含むがそれらに限定されない全ての形態の第２の種類の通信デバイスを含むものとして解釈されるべきである。

例えば、限定しない例として（本発明の種々の態様は他のシステムにも適用可能である）ＬＴＥシステムを挙げると、ネットワークノードは、特殊なＭＴＣ向けの制御およびデータチャネルを含むリソースのうちのいくつかを割り当てて、第２の帯域幅（例えば、６個のＲＢ）を占有できるにすぎない。このように、ＭＴＣデバイスとの通信を目標とする物理チャネルおよびシステム情報等のエンティティの新たな集合が規定される。本明細書において説明されるような新しいエンティティは、多くの例においてレガシーＬＴＥシステムにおけるエンティティに対応する。本発明がマシンタイプコミュニケーションのみが使用するためのものとして限定されないため、新しいエンティティは、プレフィックス「Ｍ−」をより従来の用語に追加することで本明細書にわたり示される。「Ｍ−」は、ＭＴＣデバイスが使用することを意図すると考えられ（その用語が大まかに構成されるため）、且つホストセルのエンティティに対して補助的または状況によっては従属的な「ＭＴＣ」、「修正された」、「小型の」、あるいは他のあらゆる種類のセルまたは態様を示すものであると広範囲に考えられうる。従って、ＭＴＣデバイスをサポートするホストセルの態様／エンティティを本明細書では「Ｍ−セル」と呼び、「Ｍ−セル」と呼ぶことは全て、説明の文脈に応じてこれらの態様／エンティティのいずれか１つまたはあらゆる組合せ、あるいは全てを示してもよい。ＬＴＥシステムにおける残りのリソース（例えば、無線周波数リソース）は、完全に有能なレガシー通信デバイス（すなわち、「第１の種類の通信デバイス」）をサポートするために使用可能である。従って、「ホストセル」および「Ｍ−セル」のカバレッジは地理的に一致しうる。

再度限定しない例としてＬＴＥシステムを挙げると、いくつかの実施形態において、Ｍ−セルは、通常の（レガシー）サブフレームの周波数において隣接するＲＢペアを予約し、且つホストセルのＰＤＣＣＨにより占有されたシンボル位置とは異なるＯＦＤＭシンボル位置においてＭ−ＰＤＣＣＨを送信することにより作成されてもよい。あるいは、ホストセルのＰＤＣＣＨにより別の方法で占有されるＯＦＤＭシンボル位置においてＭ−ＰＤＣＣＨが送信される特定のサブフレームが予約されてよい。

Ｍ−ＰＤＣＣＨは、リソースブロック割り当て、トランスポートフォーマットおよびダウンリンクデータチャネルを復調するために必要なＨＡＲＱ情報、並びにスケジューリンググラントおよび電力制御コマンド等のアップリンク関連制御情報を含むレガシー（ホストセル）ＰＤＣＣＨと同一の種類の情報を搬送してもよい。しかし、Ｍ−ＰＤＣＣＨは、より少ない情報またはより多くの情報をさらに含んでもよく、ＰＤＣＣＨとは異なる方法で符号化されてもよい。

モビリティは、シグナリングの繰り返しを回避するためにホストセルの中央の６個のＲＢ（または等価の通信システムにおける同等の狭い帯域幅）に依然として基づいてよい。また、ある意味ではＭ−ＳＩチャネルにより搬送されるものとして考えられうるシステム情報は、ここでもシグナリングの繰り返しを回避するために連係して送信されてよい。

図２は、ホストセルおよびＭ−セルの双方であるセル２０３を提供するように本発明のいくつかの態様に従って運用されるネットワークノード２０１を示す。規格に準拠した（レガシー）ＵＥ２０５をサポートするために、ノード２０１は、通信システム規格に従って知られているように例えばＰＤＣＣＨおよびＰＤＳＣＨとして使用するために、無線周波数リソースのうちのいくつかを割り当てる。削減帯域幅通信デバイス（例えば、ＭＴＣデバイス）２０７がさらに通信システムに接続し且つそれを利用できるようにするために、ノード２０１は、例えばＭ−ＰＤＣＣＨおよびＭ−ＰＤＳＣＨとして使用するために無線周波数リソースの他の部分も割り当てる。上述したように、これらのチャネルは、レガシーシステムに相当するもの（しかし、上述したように、それらはいくつかの態様において異なってもよい）に実質的に対応するが、削減帯域幅通信デバイスが通信システムに接続し且つそれを利用できるようにサイズおよび時間を調整される。

次に、これらの態様および他の態様をさらに詳細に説明する。様々に説明される特徴を理解しやすくするために、ＬＴＥシステムと関連付けられた用語および特徴を使用する。しかし、これは、例のためだけに使用され、本発明に則した種々の実施形態がＬＴＥシステムにおいてのみ使用可能であると示唆することを意図しない。逆に、本発明に則した種々の実施形態が実現可能であり、従来のＬＴＥシステムと同一の課題（例えば、実用的なＭＴＣデバイスで満たすことが可能な帯域幅および／または処理電力を超えてしまうような要求）を内包し、且つ従来のＬＴＥシステムと同様の方法でリソースを割り当てる機能を提供するあらゆる同等の通信システムにおいても、本発明は使用可能である。

ＬＴＥ物理層ダウンリンク伝送はＯＦＤＭをベースとしている。従って、基本のＬＴＥダウンリンク物理リソースは、図３に示されるような時間周波数グリッドであるとみなされうる。図３において、いわゆる「リソースエレメント」の各々は、１つのＯＦＤＭシンボルインターバルの間に１つのＯＦＤＭサブキャリアに対応する。

図４に示されるように、周波数領域におけるダウンリンクサブキャリアはリソースブロック（ＲＢ）にグループ化される。図４において、各リソースブロックは、１８０ｋＨｚの公称リソースブロック帯域幅に対応する１つの０．５ｍｓスロットの間中１２個のサブキャリア（通常のサイクリックプレフィックスが使用される場合に（示されるように）７個のＯＦＤＭシンボルまたは拡張サイクリックプレフィックスが使用される場合に６個のＯＦＤＭシンボル）から構成される。

従って、ＤＣサブキャリアを含むダウンリンクサブキャリアの総数は、Ｎ_ｃ＝１２・Ｎ_ＲＢ＋１に等しく、式中、Ｎ_ＲＢは、１２・Ｎ_ＲＢ個の使用可能なサブキャリアから形成されうる最大数のリソースブロックである。ＬＴＥ物理層仕様は、実際には、１．４ＭＨｚから２０ＭＨｚの公称送信帯域幅に対応するＮ_{ＲＢ−ｍｉｎ}＝６個以上のあらゆる数のリソースブロックからダウンリンク搬送波を構成できるようにする。これは、少なくとも物理層仕様の観点から非常に高いＬＴＥ帯域幅／スペクトルの柔軟性を実現する。

図５ａおよび図５ｂは、ＬＴＥダウンリンク伝送のための時間領域構造を示す。１ｍｓサブフレーム５００の各々は、長さＴ_ｓｌｏｔ＝０．５ｍｓ（＝１５３６０・Ｔ_Ｓであり、各スロットは１５，３６０個の時間単位Ｔ_Ｓを含む）の２つのスロットから構成される。各スロットは、多数のＯＦＤＭシンボルから構成される。

サブキャリア間隔Δｆ＝１５ｋＨｚは、有効シンボル時間Ｔ_ｕ＝１／Δｆ≒６６．７μｓ（２０４８・Ｔ_Ｓ）に対応する。全体的なＯＦＤＭシンボル時間は、有効シンボル時間とサイクリックプレフィックス長Ｔ_ＣＰの和である。２つのサイクリックプレフィックス長が規定される。図５ａは、スロット毎の７個のＯＦＤＭシンボルを通信できる通常のサイクリックプレフィックス長を示す。通常のサイクリックプレフィックスの長さＴ_ＣＰは、スロットの第１のＯＦＤＭシンボルに対して１６０・Ｔ_Ｓ≒５．１μｓであり、残りのＯＦＤＭシンボルに対して１４４・Ｔ_Ｓ≒４．７μｓである。

図５ｂは、サイズがより長いために、スロット毎に６個のＯＦＤＭシンボルしか通信できない拡張サイクリックプレフィックスを示す図である。拡張サイクリックプレフィックスの長さＴ_ＣＰ−ｅは、５１２・Ｔ_Ｓ≒１６．７μｓである。

通常のサイクリックプレフィックスの場合、スロットの第１のＯＦＤＭシンボルに対するサイクリックプレフィックス長は、残りのＯＦＤＭシンボルに対するものよりある程度大きいことが明らかとなる。これは、スロット毎の時間単位Ｔ_Ｓの数として０．５ｍｓスロット全体を単純に補充することが７個のＯＦＤＭシンボルにより均等に分割可能でないからである。

リソースブロックのダウンリンク時間領域構造が考慮される場合（すなわち、０．５ｍｓスロットの間に１２個のサブキャリアを使用すること）、各リソースブロックは、通常のサイクリックプレフィックス（図４に示された）の場合に１２・７＝８４個のリソースエレメントから構成され、拡張サイクリックプレフィックス（不図示）の場合に１２・６＝７２個のリソースエレメントから構成されることがわかる。

端末の動作の別の重要な態様は、セルサーチ、同期および信号電力測定の手順を含むモビリティである。セルサーチは、端末が潜在的に接続できるセルを自身が発見する手順である。セルサーチ手順の一部として、端末は、セルのアイデンティティを取得し、識別されたセルのフレームタイミングを推定する。セルサーチ手順は、システムにアクセスするために必要とされる残りのパラメータを含むブロードキャストチャネルでシステム情報（ＳＩ）を取得するために必須のパラメータも提供する。

複雑なセル設計を回避するために、物理層セルアイデンティティ（セル識別情報）の数は十分に多くあるべきである。例えば、ＬＴＥ規格に従うシステムは５０４個の種々のセルアイデンティティをサポートする。これらの５０４個の種々のセルアイデンティティは、それぞれ３つのアイデンティティの１６８個のグループに分割される。

セルサーチの複雑さを軽減するために、一般にＬＴＥに対するセルサーチは、知られている広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）システムの３つのステップのセルサーチ手順に類似する処理を構成するいくつかのステップで実行される。この手順で端末を支援するために、ＬＴＥは、ダウンリンク上で１次（プライマリ）同期信号および２次（セカンダリ）同期信号を提供する。これは、ＬＴＥシステムの無線インタフェースの構造を示す図６において示される。ＬＴＥシステムの物理層は、１０ｍｓの持続期間を有する汎用無線フレーム６００を含む。図６は、ＬＴＥ周波数分割二重通信（ＦＤＤ）システムに対する１つのそのようなフレーム６００を示す。各フレームは、各々が一般に７個のＯＦＤＭシンボルから構成される０．５ｍｓの持続期間を有する２０個のスロット（０から１９の番号を付けられた）を有する。サブフレームは、隣接する２つのスロットから構成されるため、一般に１４個のＯＦＤＭシンボルから構成される１ｍｓの持続期間を有する。１次同期信号および２次同期信号は、特定のシーケンスであり、サブフレーム０および５の各々の第１のスロットにおける最後の２つのＯＦＤＭシンボルに挿入される。１次同期信号は、２次同期信号が占有するより狭い帯域幅を占有できる。同期信号に加え、セルサーチ手順の動作の一部は、送信された信号の知られている位置において送信される基準信号も利用する。

図７は、レガシーＬＴＥ ＦＤＤセルの無線インタフェース（時間周波数グリッド）の構造を示す。レガシーＬＴＥ ＦＤＤセルに割り当てられた無線周波数スペクトルは、１．４ＭＨｚ（７２個のサブキャリアまたは６個のＲＢ）の最も狭いダウンリンクシステム帯域幅より広いことがわかるだろう。サブフレーム１〜３および６〜８は、ＭＢＳＦＮに対して使用されてもよく、あるいはシグナリングされて他の目的のために使用されてもよい。その場合、ＵＥは、第１のＯＦＤＭシンボル間隔を超えて基準信号を期待できない。（図面が雑然とするのを回避するために、図７は、各サブフレーム内に各ＯＦＤＭシンボル間隔を示さない。）物理報知チャネル（ＰＢＣＨ）（ＭＩＢを搬送する）および同期信号は、中央の７２個のサブキャリアにわたり既知のＯＦＤＭシンボル位置において送信される。

ホストセルおよびＭ−セルを同時にサポートするようにノード（例えば、ノード２０１）を動作することは、多数の態様を含み、その態様のうちのいくつかは他の態様の代替例であり、いくつかの代替例は共に使用可能である。本発明に則した種々の実施形態が説明される時、これはより明らかとなる。

図８は、１つの点で、本発明の必ずしも全てではないがいくつかの例示的な実施形態に係る通信システムノード（例：ＬＴＥシステムにおけるｅＮｏｄｅＢやｅＮＢ）により実行されるステップ／処理を示すフローチャートである。別の点で、図８は、説明される機能を実行するように構成された種々の示された回路網（例えば、ハードワイヤードプロセッサおよび／または適切にプログラムされたプロセッサ）を含む例示的な手段８００を示すものとして考えられうる。

ノードは、レガシーデバイス（例えば、レガシーＬＴＥ ＵＥの）をサポートし続けるため、レガシーシステムの帯域幅全体にまたがるＰＤＣＣＨ等のレガシーシステム制御チャネルを生成および送信し続ける（ステップ８０１）。

ＭＴＣデバイスをサポートするために、ノードは、ＭＴＣデバイスがノードへの接続を確立できるようにする情報をＭＴＣデバイスに提供する必要がある。本発明に則した実施形態の一態様において、このＭＩＢに関連した情報の少なくともいくつかは、本明細書において説明されるようにシステムが規定するレガシー情報および新しいＭＩＢに関連した情報を全て含むのに十分な大きさである必要のあるレガシーシステムＭＩＢ内に含まれる。追加情報までも含むが、ＭＩＢの周波数毎のサイズはＭＴＣデバイスの受信機能を超えない。

図８に示されるように、ノードは、ＭＩＢ情報（例えば、ＬＴＥ規格のＲｅｌ−１０により規定されるようなモバイルブロードバンドデバイスに対するＭＩＢ情報等のレガシーシステムに規定されているようなＭＩＢ情報）の第１の部分を送信前のＭＩＢを示すデータ構造バッファに挿入する（ステップ８０３）。ノードとの接続を確立するためにＭＴＣデバイスが必要とする情報の少なくともいくつかを供給するＭＩＢに関連した追加情報を示す拡張ＭＩＢ情報ビット（ＭＩＢ情報の第２の部分）もデータ構造バッファに挿入される（ステップ８０５）。例えばＬＴＥ規格は、ＭＩＢが予備のビットを含むようにＭＩＢを規定する。これらの予備のビットは、ＭＴＣデバイスがＭ−セルに接続できるように更なる情報を受信して復号化する必要があるリソースブロックまたはリソースエレメントの時間および／または周波数毎の位置等のＭＴＣに関連した情報を搬送するために使用可能である。

ステップ８０５がステップ８０３の前または後に実行されるかはどちらでもよい。全てのＭＩＢデータがアセンブルされる（組み立てられる）と、レガシーＵＥ２０５がＭＩＢの第１の部分を復号化できるように、且つＭＴＣデバイス２０７がＭＩＢの第１の部分および第２の部分の双方を復号化できるように、ＭＩＢは、いずれかの既知の技術に従って符号化される（ステップ８０７）。その後、符号化されたＭＩＢは、ノードと関連付けられたアンテナから送信される（ステップ８０９）。

上述したように、ＭＩＢは、ＭＴＣデバイスがＭ−セルおよび／またはＭ−ＰＤＣＣＨ、並びに／あるいはＭ−ＳＩを配置し、且つ／あるいはそれがＭ−ＲＡＣＨ手順を実行できる方法を認識できるようにするために有用な情報をＭＴＣデバイスに供給する。次に、ＭＩＢ９０１およびホストセルスペクトルリソース内の種々の他のＭＴＣ要素に対するその関係を示すタイミング／周波数図である図９を参照して、これらの態様をさらに詳細に説明する。

一態様において、ＭＩＢ９０１（ホストセルにおける標準的な位置を占有する）は、リソースブロックの位置および／またはシステム標準化による位置において（例えば、ＬＴＥシステムにおけるサブフレーム５において）送信される第１のシステム情報ブロック（ＳＩＢ１）に割り当てられた変調および符号化方式（ＭＣＳ）をＭＴＣデバイスに通知するための、時間／周波数情報（円で囲まれた数字「１」により示された）を含む。レガシーＳＩＢである第１のＳＩＢは、それがＭＴＣデバイスにより読み出されうるように周波数リソースを割り当てられる。第１のＳＩＢは、ＲＡＣＨ時間／周波数グリッドおよびＲＡＣＨ署名等の情報を含む。

別の態様において、ＭＩＢ９０１は、リソースブロック（またはある特定のリソースブロック内の部分集合のリソースエレメント）の位置および／あるいはある特定のサブフレームにおいて送信される特定のＭ−ＳＩＢに割り当てられたＭＣＳをＭＴＣデバイスに通知する時間／周波数情報（円で囲まれた数字「２」により示された）を含む。

さらに別の態様において、ＭＩＢ９０１は、リソースブロックの位置および／または特定のＭ−セルに割り当てられたＭＣＳをＭＴＣデバイスに通知する時間／周波数情報（円で囲まれた数字「３」により示された）を含む。この情報を備えることで、ＭＴＣデバイスは、Ｍ−セルと関連付けられたＭ−ＭＩＢおよび／またはＭ−ＳＩＢの位置を判定できる（例えば、標準化された規格を通じて）。

さらに別の態様において、ＭＩＢ９０１は、接続設定のためにＭＴＣデバイスが使用する時間／周波数グリッドにおいてＭＴＣ特有のＲＡＣＨシーケンスおよび／またはＲＡＣＨ領域の集合を含む。第１の変形例（円で囲まれた図中符号「４ａ」により示された）において、ＭＴＣデバイスは、ネットワークノード（例えば、ＬＴＥシステムにおけるｅＮｏｄｅＢ）により特定された時間／周波数位置に配置されるホストシステムの標準的なＲＡＣＨを使用している。従って、ＭＩＢ９０１は、必ずしも位置情報をＭＴＣデバイスに提供しなくてもよいが、少なくともＲＡＣＨを介して接続設定を実行する際に使用されるべきＭＴＣ特有のＲＡＣＨシーケンスを含む。第２の変形例（円で囲まれた図中符号「４ｂ」により示された）において、ＭＴＣデバイスは、ＭＴＣ特有のＲＡＣＨを使用している。従って、ＭＩＢは、少なくとも接続設定のためにＭＴＣデバイスが使用する時間／周波数グリッドにおいてＲＡＣＨ領域を含む。上述したように、ＭＴＣデバイスは、ノードからの更なる支援なしでＲＡＣＨ手順の間に使用するためのＲＡＣＨシーケンスを導出できてもよい。あるいは、ＭＩＢは、このＭ−ＲＡＣＨシーケンスをＭＴＣデバイスにさらに供給してよい。

別の態様（円で囲まれた数字「５」により示された）において、ＭＩＢ９０１は、ホストシステム自身の（レガシー）ＰＤＣＣＨの位置とは異なるホストシステムの無線周波数スペクトルの領域を占有すべき特定のＭ−ＰＤＣＣＨに割り当てられたリソースブロック、基準信号シーケンスまたはサーチ空間を示す。Ｍ−ＰＤＣＣＨは、ＭＴＣ特有のＳＩＢまたはこのＭＴＣデバイス用のＳＩＢを指し示すダウンリンク割り当てを含む制御情報をＭＴＣデバイスに供給する。Ｍ−ＰＤＣＣＨは、ＭＴＣデバイスのより低い帯域幅に対するレガシーＰＤＣＣＨのフォーマットに準拠していてもよく、あるいは新しいフォーマット（例えば、中継物理ダウンリンク制御チャネル「Ｒ−ＰＤＣＣＨ」）を使用して符号化されてもよい。

さらに別の態様（必要以上の混乱を回避するために図示されない）において、ＭＩＢ９０１は、デバイスが上述したシステム情報を発見するためにブラインド復号化を実行できる種々のリソースブロックおよび／またはＭＣＳ割り当ての集合を直接または間接的に参照することを含む。無条件に復号化されうる要素は、ＳＩＢ、Ｍ−ＳＩＢおよび／またはＭ−ＰＤＣＣＨを含む。本実施形態の特別な限定しない例において、情報の単一のビットは、システムが狭帯域デバイスをサポートするか否かを示すために使用可能である。システムが限定帯域機器をサポートする場合、デバイスは、可能なＳＩＢ、Ｍ−ＳＩＢまたはＭ−ＰＤＣＣＨの構成の事前定義済みの集合を検索して、システム情報を読み出す。

説明した実施形態の全てにおいて、ＭＴＣ特有の追加情報を取得する方法を指摘するために、更なるＭＩＢビットが使用される。これらの更なるＭＩＢビットは、あらゆる適切な方法で符号化されうる。例えば特定のビットパターンは、事前定義済みの位置の集合のうちの時間／周波数グリッドにおける１つの特定の位置に対応する。

図１０は、１つの点で、本発明の必ずしも全てではないがいくつかの例示的な実施形態に係るＭ−セルに接続するために拡張ＭＩＢ（例えば、図９において示された実施形態のうちのいずれか）を利用するように限定帯域幅デバイス（例えば、ＭＴＣデバイス）により実行されるステップ／処理を示すフローチャートである。別の点で、図１０は、説明される機能を実行するように構成された種々の示された回路網（例えば、ハードワイヤードプロセッサおよび／または適切にプログラムされたプロセッサ）を含む例示的な手段１０００を示すものとして考えられうる。

ＭＴＣデバイスは、セルシステム帯域幅の部分集合のみをサポートすればよく、レガシーシステム（例えば、ＬＴＥ）モバイルブロードバンドデバイスと比較して応答時間に対して異なる要求をさらに有してもよい。従って、ＭＴＣデバイスは、キャンプオン／接続するのに適したセルを発見するために定期的にセルサーチを実行する（ステップ１００１）。これは、レガシーシステムにより規定された同期信号（例えば、ＬＴＥシステムにおいて、１次同期信号「ＰＳＳ」および２次同期信号「ＳＳＳ」）を使用して実行される。レガシーシステムにおいても、これは、１．４ＭＨｚのシステム帯域幅、約１ＭＨｚを占有する信号自体しか必要としないため、ＭＴＣデバイスはこの手順を完全に実行できる。従って、当該技術分野において知られており且つレガシーシステムにおいてセルサーチを実行するのに適したセルサーチアルゴリズムのうちのいずれかを使用できる。

セルが検出されると、セルＩＤおよびタイミング（同期信号から判定される）は、ＭＴＣデバイスに格納される。次にＭＴＣデバイスは、ＭＴＣデバイスがＭ−セルに接続するために受信および復号化する必要のあるブロードキャスト情報を含むリソースブロックおよび／またはリソースエレメントの時間／周波数位置等であるがそれに限定されないＭＴＣ特有の情報をＭＴＣデバイスに供給するＭＩＢを受信および復号化する（ステップ１００３）。

その後、ＭＴＣデバイスは、ＭＩＢ情報ビットの第２の部分により直接または間接的に導出することが可能な拡張ＭＴＣブロードキャスト情報を読み出す（ステップ１００５）。拡張ＭＴＣブロードキャスト情報は、図９に関連して上述したような多数の異なる形式のうちのいずれかであってよい。拡張ＭＴＣブロードキャスト情報は、ＭＴＣデバイスＲＡＣＨ手順に関する情報（すなわち、Ｍ−セルに接続する方法をＭＴＣデバイスに指示する情報）を搬送する。その後、ＭＴＣデバイスは、ＲＡＣＨ手順に従ってＭ−セルにランダムアクセスする（ステップ１００７）。

図１１は、１つの点で、本発明の例示的な別の実施形態に係るＭ−セルに接続するために拡張ＭＩＢ（例えば、図９において示された実施形態のうちのいずれか）を利用するように限定帯域幅デバイス（例えば、ＭＴＣデバイス）により実行されるステップ／処理を示すフローチャートである。別の点で、図１１は、説明される機能を実行するように構成された種々の示された回路網（例えば、ハードワイヤードプロセッサおよび／または適切にプログラムされたプロセッサ）を含む例示的な手段１０００を示すものとして考えられうる。

ＭＴＣデバイスは、セルシステム帯域幅の部分集合のみをサポートすればよく、レガシーシステム（例えば、ＬＴＥ）モバイルブロードバンドデバイスと比較して応答時間に対して異なる要求をさらに有してもよい。従って、ＭＴＣデバイスは、キャンプオン／接続するのに適したセルを発見するために定期的にセルサーチを実行する（ステップ１１０１）。これは、レガシーシステムにより規定された同期信号（例えば、ＬＴＥシステムにおいて、１次同期信号「ＰＳＳ」および２次同期信号「ＳＳＳ」）を使用して実行される。レガシーシステムにおいても、これは、１．４ＭＨｚのシステム帯域幅、約１ＭＨｚを占有する信号自体しか必要としないため、ＭＴＣデバイスはこの手順を完全に実行できる。従って、当該技術分野において知られており且つレガシーシステムにおいてセルサーチを実行するのに適したセルサーチアルゴリズムのうちのいずれかを使用できる。

セルが検出されると、セルＩＤおよびタイミング（同期信号から判定される）は、ＭＴＣデバイスに格納される。次にＭＴＣデバイスは、ＭＴＣ特有の情報をＭＴＣデバイスに供給するＭＩＢを受信および復号化する（ステップ１１０３）。本実施形態において、ＭＴＣ特有の情報は、ＭＴＣデバイスがランダムアクセスを実行すべきエアインタフェースの時間／周波数グリッド上の位置であるリソースブロックおよび／またはリソースエレメントの時間／周波数位置（すなわち、ＭＴＣデバイスのＲＡＣＨの位置）、並びに／あるいは標準化されたＲＡＣＨ等にアクセスする際にＭＴＣデバイスが使用すべきＲＡＣＨ署名を示す（ステップ１１０５）。使用すべきＲＡＣＨシーケンスは、セルアイデンティティの陰関数であってよく、あるいはＭＩＢは、どのＲＡＣＨシーケンスを使用すべきかを示す情報を含んでよい。次にＭＴＣデバイスは、ＭＩＢから判定された規定の手順に従ってランダムアクセスを実行する（ステップ１１０７）。

図１２は、本発明の種々の態様を実行するシステム要素を示すブロック図である。特に、ネットワークノード１２０１（例えば、上述の機能性を実行できるように構成されたｅＮｏｄｅＢ）は、ホストセル、並びに上述の１つ以上のＭ−セルを提供する信号を送出および受信できる送受信機１２０３に結合される。ネットワークノード１２０２は、ノードにより行われた動作に関連して上述したＭＴＣに関連した態様のうちのいずれか１つまたは何らかの組合せを実行するように構成された回路網を含む。例えばそのような回路網は、完全にハードワイヤード回路網（例えば、１つ以上の特定用途向け集積回路「ＡＳＩＣ」）であってよい。しかし、図１２の例示的な実施形態において示されるのは、１つ以上のメモリ素子１２０７（例えば、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、読み出し専用メモリ等）およびネットワークインタフェース１２０９に結合されたプロセッサ１２０５を備えるプログラマブル回路網である。メモリ素子１２０７は、上述のノードに関連した態様のうちのいずれかを実行するように他のノード要素をプロセッサ１２０５が制御するように構成されたプログラム手段１２１１（例えば、プロセッサ命令の集合）を格納する。メモリ素子１２０７は、プログラム手段１２１１により特定されたような機能を実行する際にプロセッサ１２０５により必要とされてもよいような種々の定数パラメータおよび変数パラメータを示すデータ（不図示）も格納してもよい。ネットワークインタフェース１２０９により、ノード１２０１は、通信システムにおいて他のノード（不図示）と通信できる。

図１３は、上述の例において使用されたＭＴＣデバイス等の限定帯域幅通信デバイス１３００を示すブロック図である。限定帯域幅通信デバイスは、限定帯域幅通信デバイス１３０１が特定用途向け機能（例えば、ある種のセンサとして動作する）を実行し、且つ通信デバイスとしても動作できるようにする（例えば、センサデータをサーバに通信し且つ場合によってはさらに命令を受信できる）他のユーザ機器（ＵＥ）回路網／ハードウェアコンポーネント１３０５に結合されたコントローラ１３０３を備える。他のＵＥ回路網／ハードウェアコンポーネント１３０５は、一般に当該技術分野において知られており、１つ以上のアンテナ１３０９および（選択的に）センサ回路網１３１１（例えば、温度センサ、音響センサ、磁場センサ等）に結合された無線回路網１３０７等の要素を例として且つ無制限に含んでもよい。他のＵＥ回路網／ハードウェアは、ある種のユーザインタフェース（例えば、ディスプレイ、キーボード、スイッチ）１３１３も備えてもよいが、限定帯域幅通信デバイスの使用を必要とする適応例は、ユーザインタフェース１３１３（例えば、リセットスイッチ）に対する非常に単純な必要性を有してもよく、あるいは全く有さなくてもよい。

コントローラ１３０３は、ＭＴＣデバイスの動作に関連して上述したＭＴＣに関連した態様のうちのいずれか１つまたは何らかの組合せを実行するように構成された回路網を含む。例えばそのような回路網は、完全にハードワイヤード回路網（例えば、１つ以上のＡＳＩＣ）であってよい。しかし、図１３の例示的な実施形態において示されるのは、１つ以上のメモリ素子１３１７（例えば、ランダムアクセスメモリ、磁気ディスクドライブ、光ディスクドライブ、読み出し専用メモリ等）に結合されたプロセッサ１３１５を備えるプログラマブル回路網である。メモリ素子は、上述のＭＴＣデバイスに関連した態様のうちのいずれかを実行するように他のＵＥ回路網／ハードウェアコンポーネント１３０５をプロセッサ１３１５が制御するように構成されたプログラム手段１３１９（例えば、プロセッサ命令の集合）を格納する。メモリ１３１７は、プログラム手段１３１９により特定されたような機能を実行する際にプロセッサ１３１５により必要とされてもよいような種々の定数パラメータおよび変数パラメータを示すデータ１３２１も格納してもよい。

上述の本発明に則した実施形態の種々の態様は、狭い帯域幅だけをサポートする通信デバイスがより高い帯域幅を有するネットワークに接続し且つそこで動作できないという問題に対する解決策を提供する。種々の態様は、周波数分割二重通信（ＦＤＤ）および時分割二重通信（ＴＤＤ）の動作の双方に対して適用可能である。

特定の実施形態を参照して本発明を説明した。しかし、上述した実施形態の形式以外の特定の形式で本発明を実施できることは、当業者には容易に明らかとなるだろう。

例えば、示された例示的な実施形態のうちのいくつかは、レガシーシステムの（例えば、ＬＴＥシステムの）割り当てられた無線周波数帯域の帯域幅内に周波数毎に配置される無線周波数スペクトルの帯域幅を占有するＭ−セルを示す。（例えば、ホストセルシステムＢＷ９０１内に周波数毎に配置されるＭ−セルシステムＢＷ９０３を参照されたい。）しかし、示された種々のステップおよび他の図面に示された回路網、並びに対応するテキストは、これを本発明に則した実施形態の必須の特徴としないことがさらに理解される。逆に、レガシーシステム（種々の制御チャネルを含む）は、いくつかの実施形態において、無線周波数スペクトルの第１の帯域幅より広くない帯域幅にわたってよい一方で、Ｍ−セルエンティティ（種々のＭ−セル制御チャネル、ランダムアクセスチャネル等を含む）は、第２の帯域幅の周波数毎の位置が第１の帯域幅の周波数毎の位置内にあるかに関して何の制約もなく、無線周波数スペクトルの第２の帯域幅（第２の帯域幅は第２の帯域幅より狭い）より広くない帯域幅にわたってよい。例えば、種々のＭ−セルエンティティのうちの１つ以上は、いくつかの実施形態において、レガシー通信システムが使用を許可される無線周波数帯域の完全に外側にある。（例えば、Ｍ−セル＃１およびＭ−セル＃ｎ等の他のＭ−セルが、それらがホストシステムの周波数毎の帯域幅の位置内に周波数毎に配置されるか否かに関して全く制約を設けずに中央の７２個のサブキャリアからのある距離に周波数毎に配置される間、ホストシステムの中央の７２個のサブキャリア内にあるＭ−セル＃ｍを示す図１１を参照されたい。）。

従って、説明された実施形態は、例示にすぎず、何らかの方法で制限するものとして考えられるべきではない。本発明の範囲は、先の説明ではなく添付の特許請求の範囲により与えられ、特許請求の範囲の範囲内の全ての変形例および等価物は、特許請求の範囲に含まれることを意図する。

Claims (32)

1. セルラー通信システムにおいてホストセルにサービスを提供するネットワークノードを動作させる方法であって、
   １つ以上の第１タイムインターバルにおいて、無線周波数リソースの第１帯域幅にわたって延在する第１制御チャネルで第１制御チャネル情報を送信するステップであって、当該第１制御チャネルは第１タイプの通信デバイスに前記ホストセルとの接続を確立させるために必要となる情報を通信するものであり、当該第１タイプの通信デバイスは前記無線周波数リソースにおける前記第１帯域幅を有する信号を受信できるものである、当該ステップと、
   １つ以上の第２タイムインターバルにおいて、前記無線周波数リソースにおける前記第１帯域幅の一部分を占有するマスター情報ブロックを送信するステップであって、前記無線周波数リソースにおける前記第１帯域幅の前記一部分は、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅を有しているとともに、前記第１タイプの通信デバイスと比較して受信可能帯域幅が削減されている第２タイプの通信デバイスによって受信可能なものである、当該ステップと、
   を有し、
   前記マスター情報ブロックは、第１部分と第２部分とを有しており、当該第１部分は、前記第１タイプの通信デバイスが前記ホストセルと接続を確立するために必要となる第１部分情報を有しており、当該第２部分は、第２タイプの通信デバイスが前記ホストセルと接続を確立できるようにするためのパラメータを、直接的にまたは間接的に当該第２タイプの通信デバイスが取得できるようにするための第２部分情報を有していることを特徴とする方法。
2. 前記第２部分情報は、拡張ブロードキャスト情報が送信されるタイミングおよび／または周波数位置を識別する情報であり、当該拡張ブロードキャスト情報は、直接的にまたは間接的に、前記第２タイプの通信デバイスを前記ホストセルと接続を確立できるようにする情報であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記拡張ブロードキャスト情報は、前記ホストセルに対するランダムアクセス手順を前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにするパラメータを提供することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ランダムアクセス手順を実行している間に使用されることになるランダムアクセスチャネルシーケンスを含んでいることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスが実行できる１つ以上のタイミングおよび周波数位置を識別するための情報を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記拡張ブロードキャスト情報は、特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）が送信されるタイミングおよび周波数位置を識別する情報であり、当該Ｍ−ＳＩＢは、前記第２タイプの通信デバイスによって使用される情報を含むシステム情報ブロックであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
7. 前記拡張ブロードキャスト情報は、特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）が送信されるときに使用される変調符号化方式を識別する情報であり、当該Ｍ−ＳＩＢは、前記第２タイプの通信デバイスによって使用される情報を含むシステム情報ブロックであることを特徴とする請求項２または６に記載の方法。
8. 前記拡張ブロードキャスト情報は、前記第２タイプの通信デバイスによって受信可能となるように適合した制御チャネルであることを特徴とする請求項２、６または７に記載の方法。
9. 前記第２タイプの通信デバイスによって受信可能となるように適合した前記制御チャネルは、前記第２タイプの通信デバイスによって受信可能となるように適合した特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）を前記第２タイプの通信デバイスによって受信させるようにするための情報を含んでおり、当該Ｍ−ＳＩＢは、前記第２タイプの通信デバイスによって使用される情報を含むシステム情報ブロックであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記第２部分情報は、前記ホストセルに対するランダムアクセス手順を前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにするパラメータを提供することを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ランダムアクセス手順を実行している間に使用されることになるランダムアクセスチャネルシーケンスを含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスが実行できる１つ以上のタイミングおよび周波数位置を識別するための情報を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記第２部分情報は、拡張ブロードキャスト情報が送信されたかどうかを検出するブラインド復号手順において前記第２タイプの通信デバイスによって使用されるタイミング、周波数リソース、変調方式および符号化方式のセットを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記セルラー通信システムはロングタームエボリューション（ＬＴＥ）規格にしたがって動作し、前記拡張ブロードキャスト情報は、システム情報ブロック（ＳＩＢ）、前記第２タイプの通信デバイスによって使用されるように適合した特別なＳＩＢ（Ｍ−ＳＩＢ）、および、前記第２タイプの通信デバイスによって使用されるように適合した特別な物理ダウンリンク制御チャネル（Ｍ−ＰＤＣＣＨ）のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記マスター情報ブロックの前記第２部分は、前記第２タイプの通信デバイスがどのようにしたら当該第２タイプの通信デバイスに固有の情報を取得できるかを示すように符号化されたフィールドを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
16. 前記第２タイプの通信デバイスがどのようにしたら当該第２タイプの通信デバイスに固有の情報を取得できるかを示すように符号化された前記フィールドは、タイミングと周波数位置とについての予め定められたセットのうちの１つであって、当該第２タイプの通信デバイスに固有の情報が配置されているタイミングと周波数位置とを示していることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. セルラー通信システムにおいてホストセルにサービスを提供するネットワークノードを動作させる装置であって、
    １つ以上の第１タイムインターバルにおいて、無線周波数リソースの第１帯域幅にわたって延在する第１制御チャネルで第１制御チャネル情報を送信する回路であって、当該第１制御チャネルは第１タイプの通信デバイスに前記ホストセルとの接続を確立させるために必要となる情報を通信するものであり、当該第１タイプの通信デバイスは前記無線周波数リソースにおける前記第１帯域幅を有する信号を受信できるものである、当該回路と、
    １つ以上の第２タイムインターバルにおいて、前記無線周波数リソースにおける前記第１帯域幅の一部分を占有するマスター情報ブロックを送信する回路であって、前記無線周波数リソースにおける前記第１帯域幅の前記一部分は、前記第１帯域幅よりも狭い第２帯域幅を有しているとともに、前記第１タイプの通信デバイスと比較して受信可能帯域幅が削減されている第２タイプの通信デバイスによって受信可能なものである、当該回路と、
    を有し、
    前記マスター情報ブロックは、第１部分と第２部分とを有しており、当該第１部分は、前記第１タイプの通信デバイスが前記ホストセルと接続を確立するために必要となる第１部分情報を有しており、当該第２部分は、第２タイプの通信デバイスが前記ホストセルと接続を確立できるようにするためのパラメータを、直接的にまたは間接的に当該第２タイプの通信デバイスが取得できるようにするための第２部分情報を有していることを特徴とする装置。
18. 前記第２部分情報は、拡張ブロードキャスト情報が送信されるタイミングおよび／または周波数位置を識別する情報であり、当該拡張ブロードキャスト情報は、直接的にまたは間接的に、前記第２タイプの通信デバイスを前記ホストセルと接続を確立できるようにする情報であることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記拡張ブロードキャスト情報は、前記ホストセルに対するランダムアクセス手順を前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにするパラメータを提供することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ランダムアクセス手順を実行している間に使用されることになるランダムアクセスチャネルシーケンスを含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスが実行できる１つ以上のタイミングおよび周波数位置を識別するための情報を含んでいることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
22. 前記拡張ブロードキャスト情報は、特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）が送信されるタイミングおよび周波数位置を識別する情報であり、当該Ｍ−ＳＩＢは、前記第２タイプの通信デバイスによって使用される情報を含むシステム情報ブロックであることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
23. 前記拡張ブロードキャスト情報は、特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）が送信されるときに使用される変調符号化方式を識別する情報であり、当該Ｍ−ＳＩＢは、前記第２タイプの通信デバイスによって使用される情報を含むシステム情報ブロックであることを特徴とする請求項１８または２２に記載の装置。
24. 前記拡張ブロードキャスト情報は、前記第２タイプの通信デバイスによって受信可能となるように適合した制御チャネルであることを特徴とする請求項１８、２２または２３に記載の装置。
25. 前記第２タイプの通信デバイスによって受信可能となるように適合した前記制御チャネルは、前記第２タイプの通信デバイスによって受信可能となるように適合した特別なシステム情報ブロック（Ｍ−ＳＩＢ）を前記第２タイプの通信デバイスによって受信させるようにするための情報を含んでおり、当該Ｍ−ＳＩＢは、前記第２タイプの通信デバイスによって使用される情報を含むシステム情報ブロックであることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
26. 前記第２部分情報は、前記ホストセルに対するランダムアクセス手順を前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにするパラメータを提供することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
27. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ランダムアクセス手順を実行している間に使用されることになるランダムアクセスチャネルシーケンスを含んでいることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスに実行させるようにする前記パラメータは、前記ホストセルに対するランダムアクセスを前記第２タイプの通信デバイスが実行できる１つ以上のタイミングおよび周波数位置を識別するための情報を含んでいることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
29. 前記第２部分情報は、拡張ブロードキャスト情報が送信されたかどうかを検出するブラインド復号手順において前記第２タイプの通信デバイスによって使用されるタイミング、周波数リソース、変調方式および符号化方式のセットを含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
30. 前記セルラー通信システムはロングタームエボリューション（ＬＴＥ）規格にしたがって動作し、前記拡張ブロードキャスト情報は、システム情報ブロック（ＳＩＢ）、前記第２タイプの通信デバイスによって使用されるように適合した特別なＳＩＢ（Ｍ−ＳＩＢ）、および、前記第２タイプの通信デバイスによって使用されるように適合した特別な物理ダウンリンク制御チャネル（Ｍ−ＰＤＣＣＨ）のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 前記マスター情報ブロックの前記第２部分は、前記第２タイプの通信デバイスがどのようにしたら当該第２タイプの通信デバイスに固有の情報を取得できるかを示すように符号化されたフィールドを含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
32. 前記第２タイプの通信デバイスがどのようにしたら当該第２タイプの通信デバイスに固有の情報を取得できるかを示すように符号化された前記フィールドは、タイミングと周波数位置とについての予め定められたセットのうちの１つであって、当該第２タイプの通信デバイスに固有の情報が配置されているタイミングと周波数位置とを示していることを特徴とする請求項３１に記載の装置。

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