JP4664408B2 - タイミング同期をサポートする基地局方法及び装置 - Google Patents

タイミング同期をサポートする基地局方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、地上および／または衛星基地局にアップリンク信号を通信するためにＯＦＤＭトーンを使用するＯＦＤＭシステムを実施する際に使用されることが可能な方法および装置に関する。
広域で人物の位置に関係なく、ハンドヘルド通信装置（例えば、携帯電話）を使用して通信する能力は、大きな有用性がある。かかる装置の有用性は、軍事用途ならびに従来の消費者ベースの用途の場合に重要である。
地上基地局は、音声および／またはデータサービスをサポートするために様々な地球ベースの位置で設置されている。かかる基地局は、通常、多くても数マイルの有効範囲を有する。したがって、使用の間の従来のセル電話と基地局の間の距離は、通常、数マイルだけである。通常の使用の間のセル電話と地上基地局の間の比較的短い距離を考慮すると、ハンドヘルドセル電話は、通常、比較的広く、多くの場合、比較的高いデータ転送速度をサポートできる帯域幅を使用して、例えば、アップリンク上で、基地局に送信するための十分な電力を有する。
地上基地局の使用に基づく１つの知られているシステムの場合、ユーザデータを基地局に送信するために、複数のＯＦＤＭトーン（例えば、場合によっては、７つ以上のトーン）が無線端末によって並列で使用される。知られているシステムでは、アップリンクを経由して通信されることになるユーザデータと、アップリンクを経由して通信されることになる制御信号とは、通常、個別に符号化される。知られているシステムでは、無線端末は、地上基地局に送信される１つまたは複数のアップリンク要求に応答して割り当てられているトーンに対応するアップリンクトラヒックセグメントによるアップリンク制御シグナリングのための専用トーンが割り当てられる場合がある。知られているシステムでは、アップリンクトラヒックチャネルセグメントの割当て情報は、送信要求に応答してアップリンクトラヒックチャネルセグメントの割当てを示すことができる割当て信号を監視する無線端末にブロードキャストされる。繰返し（ｒｅｃｕｒｒｉｎｇ）ベースで、知られているシステムの基地局は、ビーコンスロットと呼ばれることがある期間にわたって繰り返す、ビーコン信号と呼ばれるタイミング同期信号によるタイミング同期に使用され得る信号もブロードキャストする。
地上基地局は、人口が地上基地局の費用を正当化するのに十分な領域で有用であるものの、地球上の多くの場所では、基地局を配備するために十分な商業的に正当な理由が存在しない、かつ／または地理的課題により、固定地上基地局を配備することは非現実的である。例えば、開かれた海、デザート地域および／または氷床によって覆われた地域など、物理的に人の住みにくい領域では、地上基地局を配備および維持することは困難または非現実的である場合がある。
一部の地理的領域における基地局の不足は、セル電話を使用して通信することが不可能な「不感地帯」をもたらす。セル電話の有効範囲が不足している領域の数をなくそうと試みるために、企業は新しい基地局を配備し続ける可能性が高いが、上で議論された理由により、見通しえる将来では、地上基地局からのセル電話の有効範囲が取得され得ない大きな地球領域が残存する可能性が高い。
地上基地局の代替は、衛星を基地局として使用することである。衛星の打ち上げ費用を考慮すると、衛星基地局は配備費用が非常にかさむ。加えて、地球上では、静止衛星が配置され得る空間が制限されている。地球静止軌道内の衛星は地球と相対的な固定位置にあるという利点を有するものの、より低い地球軌道衛星も配備されることも可能であるが、かかる衛星は依然として配備費用がかかり、その当初軌道は静止衛星よりも低いため、より短い期間、軌道上にとどまることになる。移動体電話が配置されることが可能である地球上の表面から静止軌道までの距離はかなりあるが（例えば、およそ２２、２２６マイル（３５、７６９ｋｍ））、一部の推定は２２、３００マイル（３５、８８８ｋｍ）がよりよい推定であることを示唆している。これを見通しに加えると、地球の直径はおよそ７、９２６マイル（１２、７５２ｋｍ）である。残念ながら、衛星基地局の場合、信号が移動しなければならない距離は、通常、多くても数マイルである、従来の地上基地局に達するために信号が移動する距離よりもかなり長い。
理解され得るように、静止軌道への距離を考慮すると、多くの場合、地上基地局に信号を送信するために要求されるよりもより高い電力レベルで信号を衛星に送信することが必要である。結果として、電池、電力増幅器およびセル電話を実施するために使用されているその他の回路のサイズにより、ほとんどの衛星電話は、従来のセル電話と比較して、通常、比較的大きく、かさばる。比較的大きく、したがって、多くの場合、かさばる電力増幅器の必要性は、一つには、多くの従来型の通信システムは、理想的なピーク対平均電力比に満たないピーク対平均電力比を有するという事実に起因する。比較的大きなピーク対平均電力比は、同じ平均電力出力であるが、ピーク対平均電力比がより低い場合に使用され得ることが可能なピーク電力出力をサポートするためにより大きな増幅器が含まれることを要求する。
地上基地局と比較して、衛星基地局までの大きな距離および／または比較的大きなセルサイズを考慮すると、アップリンク内でＯＦＤＭ信号を使用する地上基地局に使用されるアップリンクタイミング同期は、衛星基地局と通信する場合、十分なアップリンクシンボルタイミング同期を実現するために十分でない可能性がある。したがって、長いラウンドトリップ（ｒｏｕｎｄ ｔｒｉｐ）遅延と共に使用され得る改善されたタイミング同期の方法および／または装置を含めて、ＯＦＤＭアップリンクシグナリングをサポートする改善された方法の必要性が存在する。
本発明は、遠隔基地局および／またはより大きな有効範囲領域を有する基地局を含めて、通信システムに使用するのに適した通信方法および通信装置に関する。
本発明の方法および装置は、通信装置（例えば、無線端末）のアップリンク伝送タイミングを基地局タイミングと同期するために使用されることが可能である。基地局からダウンリンク内で送信されるビーコン信号は、タイミング同期プロセスを円滑にするために使用され得る。本発明の方法および装置をサポートするために、様々なビーコン信号が使用されてよい。いくつかのＯＦＤＭ実施形態では、ビーコン信号は、１つまたは少数の連続期間の間、１つまたは少数のトーンを使用して、ダウンリンク内で送信される。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、特定の実施形態に応じて、１つ、２つ、または３つの連続ＯＦＤＭシンボル伝送期間に対して送信されるシングルトーン信号として実施される。
下で議論されるように、ＯＦＤＭシステムにおいて、通信装置による基地局への信号の伝送は、それに対して同期された方法で（例えば、巡回プレフィックスにより送信されるＯＦＤＭシンボルの場合、巡回プレフィックス（ｃｙｃｌｉｃ ｐｒｅｆｉｘ）期間内の同期レベルにより）それらの信号が送信される基地局に到着すべきである。
本発明の方法および装置は、非常に遠隔な基地局の場合でさえも、所望される同期レベルを実現するために単独でまたは組合せで使用され得る様々な方法および技術により、かかる同期レベルが達成されることをサポートし、かつ可能にする。本出願内の議論の多くは、ダウンリンクタイミング構造と、ダウンリンク内で生じるビーコンスロットとに重点を置くが、基地局で、アップリンクタイミングはダウンリンクタイミングと知られている固定関係を有する点を理解されたい。受信信号と、信号が基地局で受信される時間とは、信号がアップリンク内で受信される間に、ダウンリンク伝送スロットおよびダウンリンクシンボル伝送タイミングの点で測定されることが可能である。
本発明のアップリンクタイミング構造は、その間、アップリンク伝送タイミングの点で、基地局と同期されていない通信装置がアクセス要求を行うことができる周期的な間隔でアクセス間隔が生じることを可能にする。かかる要求は競争（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ）ベースであってよい。本発明の基地局は、アクセス間隔の間にアクセス要求に関して監視し、タイミング訂正および／またはその他の情報を用いて応答する。アクセス間隔は、アップリンクタイミング構造の要素の間に、ダウンリンクタイミングとの知られている固定関係内で生じる。各アクセス間隔は、通常、期間の形で、ダウンリンクスーパースロット期間未満の期間を有する。
スーパースロットは、様々な実施形態で、各々、複数のＯＦＤＭシンボル伝送期間（例えば、個定数のＯＦＤＭシンボル伝送期間）を含む。必ずしもすべての実施形態とは限らないが、いくつかの実施形態では、各アップリンクスーパースロットは、アクセス間隔を含む。アップリンク内のアクセス間隔は、ダウンリンクスーパースロットの開始およびダウンリンク内で生じるビーコン信号に関連して知られている固定関係位置で生じる。したがって、ダウンリンクタイミング構造は、下でさらに議論されるようにアップリンク伝送タイミングを制御するための基準として使用されることが可能である。
本発明の多数の機能は、タイミング同期に関する。本発明のその他の機能は、遠隔基地局（例えば、無線端末の位置から１００マイル（１６０ｋｍ）を超える基地局）とのタイミング同期を登録および実施するために使用されることが可能な特定のアクセス方法およびアクセス装置に関する。
様々な実施形態で、遠隔基地局は、使用の間、何十マイル、何百マイル、またはさらに何千マイルという形で測定される、無線端末からの最低距離を有する基地局である。静止衛星基地局は、遠隔基地局の１つの例である。静止衛星基地局は、地表の上方、何千マイルの位置に配置され、その場合、地球の表面上の通信装置までの最低距離、または民間飛行機内の通信装置までの最低距離ですらも、何千マイルの単位で測定される。これは、通常の使用の間、例えば、無線端末の最大５０マイル（８０ｋｍ）、しかし、より一般的には最大５マイル（８ｋｍ）の範囲内に位置する地上基地局である可能性がある近傍の基地局と対照的である。
本発明のセル電話を含めて、本発明の方法および装置は、地上基地局および衛星基地局の両方を有する通信システムでの使用に大変適していると同時に、本発明の方法および装置は、固定帯域幅量に関して出力の量に大きな差が要求される広範囲の通信用途に大変適している。衛星例では、衛星基地局に対する奏功するアップリンクシグナリングには、地上基地局に対して同じ量の伝送帯域幅を使用した奏功するアップリンクシグナリングに要求されるよりも、通常、固定帯域幅量に関してよりはるかに大きな出力量が要求される点を理解されたい。
本発明の様々な機能は、遠隔基地局および比較的近傍の基地局（例えば、衛星基地局および地上基地局）の両方との通信が可能な携帯通信装置を実施するために使用されることが可能な方法および装置に関する。本発明に従って実施されるシステムは、複数の近傍基地局と遠隔基地局とを含んでよい。１つのかかるシステムでは、地上基地局は、地上基地局の配備を正当化するに足る通信トラヒックを有する通信有効範囲を提供するために使用され得る。衛星基地局は、例えば、物理的環境の性質、基地局用の現場の不足、またはその他の理由により、地上基地局が配備されない領域で穴埋め（ｆｉｌｌ ｉｎ）有効範囲を提供するために使用される。例示的システムにおける携帯通信装置は、例えば、異なる動作モード間を切り替えることによって、地上基地局および衛星基地局の両方と通信することが可能である。
下に議論されるように、様々な実施形態で、システムはＯＦＤＭシステムとして実施される。いくつかの実施形態では、ＯＦＤＭシグナリングは、アップリンクシグナリングならびにダウンリンクシグナリングのために使用される。ＯＦＤＭアップリンク動作の第１および第２のモードがサポートされる。
地上基地局との通常の動作の間、無線端末は、複数のトーン上でユーザデータを基地局に同時に送信するために、アップリンク内で複数のトーンを並列で使用する。これは、比較的高いデータ転送速度がサポートされることを可能にする。マルチトーンモードで動作する場合、ユーザデータが複数のトーン上で送信される時間の部分の間、平均ピーク対平均電力比は第１の比率（ｆｉｒｓｔ ｒａｔｉｏ）である。下で議論されるように、例えば、衛星基地局との通信のために使用されるシングルトーン動作モードで動作する場合、第２の、より低いピーク対平均電力比が実現される。したがって、シングルトーンモードで動作する場合、電力増幅器はより効率的な方法で使用されることが可能である。様々な実施形態で、ピーク対平均電力比において、マルチトーン動作モードと、いくつかのシンボル時間の期間に対して実現されるシングルトーン動作モードの間の差は４ｄｂ以上であり、通常、６ｄｂである。
シングルトーンモードは、地上基地局と通信する場合に遭遇する典型的な電力制約の下で、そのアップリンクパワーバジェット（ｐｏｗｅｒ ｂｕｄｇｅｔ）有効範囲を最大化するためにＯＦＤＭ無線端末を操作する方法である。このモードは、マルチトーンチャネル、すなわちＡＣＫがサポートされない音声リンクの低いレートデータに適している。
シングルトーンモードでは、端末はＯＦＤＭシングルトーン上で一度に送信することになる。このトーンは、シンボル固定論理トーン（ｃｏｎｓｔａｎｔ ｌｏｇｉｃａｌ ｔｏｎｅ）として表される。しかし、このトーンは、いくつかのシステム内で使用されるその他のＯＦＤＭチャネルと一致するため、滞留境界（ｄｗｅｌｌ ｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ）上で物理トーンから物理トーンへホップすることが可能であり、また様々な実施形態においてこれを実行する。一実施形態では、この論理トーンは、地上基地局と通信するために使用されるＵＬ−ＤＣＣＨチャネルに取って代わり、それにより、標準のマルチトーンモードで動作するその他のＯＦＤＭユーザとの互換性を維持する。
無線端末によって使用されるシングルトーンアップリンクチャネルのコンテンツは、いくつかの実施形態では、制御データとユーザデータの多重を含む。この多重は、符号語（ｃｏｒｄ ｗｏｒｄ）内のフィールドレベルであってよい、すなわち、通信路符号化ブロックからのいくつかのビットは制御データを表すために使用され、残りはユーザデータを表す。しかし、その他の実施形態では、シングルトーンアップリンクチャネル内での多重化は符号語レベルである。例えば、制御データは通信路符号化ブロック内で符号化され、ユーザデータは通信路符号化ブロック内で符号化され、これらのブロックはシングルトーンアップリンクチャネル内での伝送のために一緒に多重化される。一実施形態では、シングルトーンチャネルがユーザデータによって完全に占有されていない場合（例えば、音声呼出の無音抑止（ｓｉｌｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）の間）、不要な送信シンボルの間に送信機をブランクにすることが可能であり、この期間中、信号は送信される必要がないため、それにより、送信機電力を保存する。ユーザデータは、多重化パケットデータもしくは定期的に予定された音声データ、またはこれら２つの混合であってよい。
シングルトーンモードで動作する端末の場合、ダウンリンク肯定応答信号は、マルチトーンモードで行われるように個別のチャネル内で送信されることができず、したがって、ダウンリンク肯定応答は、論理シングルトーンアップリンクチャネルトーンに多重化されるか、またはＡＣＫは使用されない。このような場合、基地局は、必要に応じて、無線端末が明示的に再伝送を要求することにより、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメントは首尾よく受信されていると想定することが可能である。
本発明によれば、シングルトーンモードで動作する無線端末は、送信機を実施するために標準ＯＦＤＭ成分を使用すると同時に、送信電力の利点を得ることが可能である。標準モードでは、送信される平均電力は、通常、ピーク対平均比（ＰＡＲ）（一般的に９ｄＢ）を可能にして、過剰な帯域外放射（ｏｕｔ−ｏｆ−ｂａｎｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を引き起こす可能性のあるピーククリッピング（ｐｅａｋ ｃｌｉｐｐｉｎｇ）を避けるために、送信機の電力増幅器のピーク電力容量未満に制限される。シングルトーンモードでは、様々な実施形態で、ＰＡＲはおよそ３ｄＢに制限され、それにより、平均送信電力は、クリッピングの確率を高めずに大体６ｄＢまで増加され得る。
（シンボル論理トーンに対応する物理トーン内の変化が滞留境界で生じる）頻繁なホップで、周波数の全域で連続位相（ｐｈａｓｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ）となるように送信波形の位相が制御されることが可能である。これは、シンボルの終りの信号位相が、後続のシンボルの開始位相に等しい所望される値となるように、ＯＦＤＭシンボルの巡回拡張の間にトーンの搬送周波数をアップリンク内で送信される１つのシンボルから次のシンボルに変更することによって可能であり、またいくつかの実施形態で実現されるが、必ずしもすべての実施形態で実施されるとは限らない。この連続位相動作は、信号のＲＡＰが３ｄＢで制限されることを可能にすることになる。
静止衛星上のＯＦＤＭは、基本的な既存の基本ＯＦＤＭ通信プロトコルの少数の変更により可能である。極めて長いラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）により、トラヒックチャネル用のスレーブされた（ｓｌａｖｅｄ）肯定応答の値はわずかしか存在しないか、または全く存在しない。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、シングルトーンアップリンクモードで動作する場合、ダウンリンク肯定応答は送信されない。いくつかのかかる実施形態では、ダウンリンク肯定応答は、首尾よく受信されなかったデータの再伝送のために要求がＵＬ内で送信される再送要求機構に置き換えられる。
本発明の多数の機能、利点および実施形態が、続く詳細な説明で議論される。
図１は、本発明の方法に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な無線通信システム１００の図である。例示的システム１００は、例示的な直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）多元接続のスペクトル拡散無線通信システムである。例示的なシステム１００は、複数の基地局（１０２、１０４）と、複数の無線端末（１０６、１０８）（例えば、移動体ノード）とを含む。様々な基地局（１０２、１０４）は、バックホールネットワークを経由して共に結合されてよい。移動体ノード（ＭＮ１ １０６、ＭＮ Ｎ１０８）は、システムの全体にわたって移動して、そのネットワーク接続機構（ｎｅｔｗｏｒｋ ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）地点として、その有効範囲領域でその移動体ノードが現在配置される基地局を利用することが可能である。基地局のいくつかは、地上ベースの基地局（例えば、ＢＳ１０２）であり、基地局のいくつかは衛星ベースの基地局（例えば、ＢＳ１０４）である。ＭＮ（１０６、１０８）の観点から、地上基地局は近隣の基地局（１０２）と見なされ、一方、衛星ベースの基地局は遠隔基地局（１０４）と見なされる。ＭＮ（１０６、１０８）は、２つの異なる動作モード（例えば、近隣の（例えば、地上）基地局１０２との通信の電力およびタイミングの考慮事項に合わせて調整されたアップリンクマルチトーン動作モード、および遠隔の（例えば、衛星）基地局１０４との通信の電力およびタイミングの考慮事項に合わせて調整されたアップリンクシングルトーン動作モード）で動作するための能力を含む。場合によっては、ＭＮ１ １０６は、無線リンク１１４を経由して衛星ＢＳ１０４に結合されてよく、アップリンクシングルトーン動作モードで動作してよい。その他の場合、ＭＮ１ １０６は、無線リンク１１０を経由して地上基地局１０２に結合されてよく、より従来型のマルチトーンアップリンク動作モードで動作してもよい。同様に、場合によっては、ＭＮ Ｎ１０８は、無線リンク１１６を経由して衛星ＢＳ１０４に結合されてよく、アップリンクシングルトーン動作モードで動作してもよい。その他の場合、ＭＮ Ｎ１０８は、無線リンク１１２を経由して地上基地局１０２に結合されてよく、より従来型のマルチトーンアップリンク動作モードで動作してもよい。
その他のＭＮが１つの種類の基地局（例えば、地上基地局１０２）との通信をサポートするが、他の種類の基地局（例えば、衛星基地局１０４）との通信をサポートしないシステム内に存在してよい。
図２は、本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な基地局２００（例えば、地上ベースの基地局）の図である。例示的な基地局２００は、図１の例示的システム１００の近隣の（例えば、地上）基地局１０２であってよい。基地局２００はＷＴにネットワーク接続を提供するため、基地局２００はアクセスノードと呼ばれることがある。基地局２００は、その上で様々な要素がデータと情報とを交換できるバス２１２を経由して共に結合される受信機２０２と、送信機２０４と、プロセッサ２０６と、Ｉ／Ｏインターフェース２０８と、メモリ２１０とを含む。受信機２０２は、ＷＴから受信されたアップリンク信号を復号化するための復号器２１４を含む。送信機２０４は、ＷＴに送信されることになるダウンリンク信号を符号化するための符号器２１６を含む。受信機２０２および送信機２０４は、各々、それを経て、それぞれ、アップリンク信号がＷＴから受信され、ダウンリンク信号がＷＴに送信されるアンテナ（２１８、２２０）に結合される。いくつかの実施形態では、受信機２０２と送信機２０４とに同じアンテナが使用される。Ｉ／Ｏインターフェース２０８は、基地局２００をインターネット／その他のネットワークノードに結合する。メモリ２１０は、ルーチン２２２とデータ／情報２２４とを含む。プロセッサ２０６（例えば、ＣＰＵ）は、基地局２００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチン２２２を実行して、メモリ２１０内のデータ／情報２２４を使用する。ルーチン２２２は、通信ルーチン２２６と、基地局制御ルーチン２２８とを含む。通信ルーチン２２６は、基地局２００によって使用される様々な通信プロトコルを実施する。基地局制御ルーチン２２８は、アップリンクトラヒックチャネルセグメントを含めて、アップリンクセグメントとダウンリンクセグメントとをＷＴに割り当てるスケジューラモジュール２３０と、ダウンリンク制御モジュール２３２と、アップリンクマルチトーンユーザ制御モジュール２３４とを含む。ダウンリンク制御モジュール２３２は、ビーコンシグナリング、パイロットシグナリング、割当てシグナリング、およびダウンリンクトラヒックチャネルセグメントシグナリングを含む、ＷＴに対するダウンリンクシグナリングと、受信されたａｃｋ／ｎａｋに従ってダウンリンクトラヒックチャネルセグメントに関して自動再伝送機構とを制御する。アップリンクマルチトーンユーザ制御モジュール２３４は、マルチトーンアップリンクモードで動作するＷＴに関する動作（例えば、アクセス動作）と、経時的に異なるＷＴ間の割当て変更により、割り当てられたアップリンクトラヒックチャネルセグメント内で複数の（例えば７つの）トーンにわたって同時に通信されるＷＴからのアップリンクトラヒックチャネルユーザデータの受信動作および処理動作と、タイミング同期動作と、専用の論理トーンを使用して専用の制御チャネル上で通信されるＷＴからの制御情報を処理することとを制御する。
データ／情報２２４は、そのネットワーク接続機構地点として基地局２００を使用する無線端末に対応する複数の情報のセット（ユーザ１／ＭＮセッションＡセッションＢデータ／情報２３８、ユーザＮ／ＭＮセッションＸデータ／情報２４０）を含むユーザデータ／情報２３６を含む。かかるＷＴユーザデータ／情報は、例えば、ＷＴ識別子と、ルーティング情報と、セグメント割当て情報と、ユーザデータ／情報（例えば、音声情報、テキストのデータパケット、ビデオ、音楽など）と、情報の符号化ブロックとを含んでよい。データ／情報２２４は、マルチトーンＵＬユーザ周波数／タイミング／電源／トーンホッピング／符号化構造情報２４４を含むシステム情報２４２も含む。
図２Ａは、本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な基地局３００（例えば、衛星ベースの基地局）の図である。例示的な基地局３００は、図１の例示的システム１００のＢＳ１０４であってよい。基地局はＷＴにネットワーク接続を提供するため、基地局３００はアクセスノードと呼ばれることがある。基地局３００は、その上で様々な要素がデータと情報とを交換できるバス３１０を経由して共に結合される受信機３０２と、送信機３０４と、プロセッサ３０６と、メモリ３０８とを含む。受信機３０２は、ＷＴから受信されたアップリンク信号を復号化するための復号器３１２を含む。送信機３０４は、ＷＴに送信されることになるダウンリンク信号を符号化するための符号器３１４を含む。受信機３０２および送信機３０４は、各々、それを経て、それぞれ、アップリンク信号がＷＴから受信され、ダウンリンク信号がＷＴに送信されるアンテナ（３１６、３１８）に結合される。いくつかの実施形態では、受信機３０２と送信機３０４とに同じアンテナが使用される。ＷＴと通信することに加えて、基地局３００はその他のネットワークノード（例えば、方向性アンテナと大容量リンクとを有する地上局）と通信することが可能であり、地上局はその他のネットワークノード（例えば、その他の基地局、ルータ、ＡＡＡサーバ、ホームエージェントノードおよびインターネット）に結合される。いくつかの実施形態では、ＢＳ−ＷＴ通信リンクを用いて予め説明されたものと同じ受信機３０２、送信機３０４、および／またはアンテナがＢＳ−ネットワークノードの基地局リンクに使用され、一方、その他の実施形態では、異なる機能に関して個別の要素が使用される。メモリ３０８は、ルーチン３２０とデータ／情報３２２とを含む。プロセッサ３０６（例えば、ＣＰＵ）は、基地局３００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチン３２０を実行して、メモリ３０８内のデータ／情報３２２を使用する。メモリ３０８は、通信ルーチン３２４と基地局制御ルーチン３２６とを含む。通信ルーチン３２４は、基地局３００によって使用される様々な通信プロトコルを実施する。基地局制御ルーチン３２６は、ダウンリンクセグメントをＷＴに割り当て、受信された再伝送要求に応答して、ＷＴに対してダウンリンクセグメントの予定を変更するスケジューラモジュール３２８と、ダウンリンク制御モジュール３３０と、シンボルアップリンクトーンユーザ制御モジュール３３２と、ネットワークモジュール３３４とを含む。ダウンリンク制御モジュール３３０は、ビーコンシグナリングと、パイロットシグナリングと、ダウンリンクセグメント割当てシグナリングと、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメントシグナリングとを含めて、ＷＴへのダウンリンクシグナリングを制御する。シンボルＵＬトーンユーザ制御モジュール３３２は、ユーザデータおよび制御情報の両方を含めて、アップリンクシグナリングに使用されるようにシングル専用論理トーンをＷＴユーザに割り当てることと、そのネットワーク接続機構地点としてＢＳを使用することを求めるＷＴとのタイミング同期動作とを含む動作を実行する。ネットワークモジュール３３４は、ネットワークノードの地上局リンクによりＩ／Ｏインターフェースに関する動作を制御する。
データ／情報３２２は、そのネットワーク接続機構地点として基地局３００を使用する無線端末に対応する複数の情報のセット（ユーザ１／ＭＮセッションＡセッションＢデータ／情報３３８、ユーザＮ／ＭＮセッションＸデータ／情報３４０）を含むユーザデータ／情報３３６を含む。かかるＷＴ情報は、例えば、ＷＴ識別子と、ルーティング情報と、割当てアップリンクシンボル論理トーンと、ダウンリンクセグメント割当て情報と、ユーザデータ／情報（例えば、音声情報、テキストのデータパケット、ビデオ、音楽など）と、情報の符号化ブロックとを含んでよい。データ／情報３２２はまた、シングルトーンＵＬユーザ周波数／タイミング／電源／トーンホッピング／符号化構造情報３４４を含むシステム情報３４２も含む。
図３は、本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な無線端末４００（例えば、移動体ノード）の図である。例示的なＷＴ４００は、図１の例示的なシステム１００のＭＮ１０６、１０８のいずれかであってよい。例示的な無線端末４００は、その上で様々な要素がデータ／情報を交換できるバス４１０を経由して共に結合される受信機４０２と、送信機４０４と、プロセッサ４０６と、メモリ４０８とを含む。受信アンテナ４１２に結合された受信機４０２は、ＢＳから受信されたダウンリンク信号を復号化するための復号器４１４を含む。送信アンテナ４１６に結合された送信機４０４は、ＢＳに送信されているアップリンク信号を符号化するための符号器を含む。いくつかの実施形態では、受信機４０２と送信機４０４とに同じアンテナが使用される。いくつかの実施形態では、全方向性アンテナが使用される。
送信機４０４は、電力増幅器４０５も含む。同じ電力増幅器４０５は、マルチトーンアップリンク動作モードとシングルトーンアップリンク動作モードの両方のためにＷＴ４００によって使用される。例えば、アップリンクトラヒックチャネルセグメントが、一般に７個、１４個、または２８個のトーンを同時に使用できるマルチモードアップリンク動作モードでは、電力増幅器は、２８個のトーンに対応する２８個の信号が同時に建設的に同期する（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅｌｙ ａｌｉｇｎ）ピーク条件に対応する必要がある。これは平均出力レベルを制限する傾向がある。しかし、ＷＴ４００が同じ電力増幅器を使用してシンボルアップリンクトーン動作モードで動作する場合、異なるトーンからの信号間の建設的な同期に対する懸念は問題ではなく、増幅器のための平均電力出力レベルはマルチトーン動作モードにわたって相当に増加され得る。この手法は、本発明によれば、従来型の地上移動体ノードが、些少な修正により適合され、実質的に増大された距離でアップリンク信号を衛星基地局に通信するために使用されることを可能にする。
メモリ４０８は、ルーチン４２０とデータ／情報４２２とを含む。プロセッサ４０６（例えば、ＣＰＵ）は、無線端末４００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチン４２０を実行して、メモリ４０８内のデータ／情報４２２を使用する。ルーチン４２０は、通信ルーチン４２４と、無線端末制御ルーチン４２６とを含む。通信ルーチン４２４は、無線端末４００によって使用される様々な通信プロトコルを実施する。無線端末制御ルーチン４２６は、初期化モジュール４２７と、ハンドオフモジュール４２８と、アップリンクモード交換制御モジュール４３０と、アップリンクシングルトーンモードモジュール４３２と、アップリンクマルチトーンモードモジュール４３４と、アップリンクトーンホッピングモジュール４３６と、符号化モジュール４３８と、変調モジュール４４０とを含む。
初期化モジュール４２７は、無線端末の始動（例えば、動作のパワーオフ状態からパワーオン状態への始動）に関する動作と、基地局と無線通信リンクを確立することを求める無線端末４００に関する動作とを制御する。ハンドオフモジュール４２８は、１つの基地局から別の基地局へのハンドオフに関する動作を制御する。例えば、ＷＴ４００は、現在、地上基地局と接続しているが、衛星基地局へのハンドオフに関与することが可能である。アップリンク交換制御モジュール４３０は、異なる動作モード間の交換（例えば、無線端末が地上基地局から衛星基地局に通信を交換する場合、マルチトーンアップリンク動作モードからシングルトーンアップリンク動作モードへの交換）を制御する。アップリンクシングルトーンモードモジュール４３２は、衛星基地局に対してシングルトーン動作モードで使用されるモジュールを含み、一方、ＵＬマルチトーンモードモジュール４３４は、地上基地局に対してマルチトーン動作モードで使用されるモジュールを含む。
アップリンクシングルトーンモードモジュール４３２は、ユーザデータ伝送制御モジュール４２２と、伝送電力制御モジュール４４４と、制御シグナリングモジュール４４６と、ＵＬシングルトーン決定モジュール４４８と、制御データ／ユーザデータ多重モジュール４５０と、ＤＬトラヒックチャネル再伝送要求モジュール４５２と、滞留境界および／または符号間境界キャリア調整モジュール４５４と、アクセスモジュール４５６とを含む。ユーザデータ伝送モジュール４４２は、シングルトーン動作モードの間、アップリンクユーザデータに関する動作を制御する。伝送電力制御モジュール４４４は、シングルトーンアップリンクモードの間、前記マルチトーンアップリンク動作モードの間に維持されるピーク対平均電力比よりも少なくとも４ｄＢ低い平均ピーク対平均電力比を維持するために電力の伝送を制御する。制御シグナリングモジュール４４６は、シングルトーン動作モードの間にシグナリングを制御し、かかる制御動作は、動作が、マルチトーン動作モードからシングルトーン動作モードに交換する場合、ＷＴ４００から送信されるアップリンク制御信号の周波数および／または数を削減することを含む。アップリンクシングルトーン決定モジュール４４８は、例えば、基地局割り当てされたＷＴ識別子との関連によって、アップリンクシグナリングに使用されるようにＴＷに割り当てられているアップリンクタイミング構造内のシンボル論理トーンを決定する。制御データ／ユーザデータ多重モジュール４５０は、制御データビットを用いてユーザデータ情報ビットを多重化して、ブロックとして符号化され得る組み合わされたインプットを提供する。ダウンリンクトラヒックチャネル再伝送要求モジュール４５２は、例えば、長いラウンドトリップシグナリング時間により大きな遅延が伴うことを考慮して、ＷＴがデータは依然として有効であると見なす場合、首尾よく復号化されなかったダウンリンクトラヒックチャネルセグメントの再伝送の要求を発行する。滞留境界キャリア調整モジュール４５４は、シンボルの終りで信号位相が後続のシンボルの開始位相に等しい所望となる値であるように、滞留を終了するＯＦＤＭシンボルの巡回拡張の間にトーンの搬送周波数をわずかに変更する。このようにして、本発明のいくつかの実施形態の機能によれば、周波数ホップで、送信波形の位相は、周波数の全域で連続位相となるように制御されることが可能である。いくつかの実施形態では、周波数調整は、シンボルＵＬトーン動作モードの間にアップリンク上でＷＴによって送信される連続アップリンクＯＦＤＭシンボル間に連続性を提供するために、例えば、連続ＯＦＤＭシンボルの各々内に含まれるマルチパート（ｍｕｌｔｉ−ｐａｒｔ）巡回プレフィックスの一部として実行される。信号のシンボル間のこの連続性は、シングルトーン動作モードの間に電力増幅器４０５が駆動され得るレベルに影響を及ぼすピーク電力レベル制御を維持する際に有利である。
アクセスモジュール４５６は、衛星基地局との新しい無線リンクの確立に関する動作を制御する。かかる動作は、例えば、本発明のいくつかの実施形態の様々な機能によるアクセスプローブシグナリングを含むタイミング同期動作を含む。大きな地理的領域を網羅するビームを有する静止衛星の場合、ビームの中央と縁の間のラウンドトリップ時間には著しい差が存在する可能性がある。このＲＴＴあいまい性を解決するために、数ミリ秒のデルタＲＴＴを解決することが可能なレンジング方式（ｒａｎｇｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）が使用される。例えば、タイミング構造は、異なる時間セグメント、例えば、スーパースロットなどに分割されてよく、スーパースロットは１１４個の連続ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔を表し、アクセスプローブ信号の異なる符号化が異なるスーパースロットのために使用されてよい。これは、スーパースロット内でＷＴと衛星ＢＳの間のタイミングあいまい性が解決されることを可能にするために使用され得る。加えて、様々な時間オフセットで繰り返されるアクセスの試みは、スーパースロットあいまい性をカバーするために繰返し（例えば、＜１１．４ミリ秒）試みられてよい。いくつかの実施形態では、検出された最後の地上ＢＳに関する位置は、初期のラウンドトリップ時間推定（ＷＴ−ＳＡＴ ＢＳ―ＷＴ）を形成するために使用されてよく、この推定は、一般に地上基地局に対して使用されるアクセスシグナリングによってサポートされる範囲内で使用される範囲を圧縮することが可能である。
アップリンクマルチトーンモジュール４３４は、ユーザデータ伝送制御モジュール４５８と、伝送電力制御モジュール４６０と、制御シグナリングモジュール４６２と、アップリンクトラヒックチャネル要求モジュール４６４と、アップリンクトラヒックチャネルトーンセット決定モジュール４６６と、アップリンクトラヒックチャネル変調／符号化選択モジュール４６８と、ダウンリンクトラヒックチャネルａｃｋ／ｎａｋモジュール４７０と、アクセスモジュール４７２とを含む。ユーザデータ伝送制御モジュール４５８は、ＷＴに割り当てられたアップリンクトラヒックチャネルセグメントの伝送を制御することを含む動作を含む。
ユーザデータ伝送制御モジュール４５８は、マルチトーン動作モードでユーザデータのアップリンク伝送関連動作を制御し、ユーザデータは、一時的にＷＴに割り当てられたアップリンクトラヒックチャネルセグメント内で通信され、複数のトーンを使用して同時に送信されることになる信号を含む。伝送電力制御モジュール４６０は、アップリンク動作のマルチトーンモードでアップリンク伝送電力レベルを制御する。例えば、受信された基地局のアップリンク電力制御信号に従って、電力増幅器の能力範囲内で（例えば、電力増幅器のピーク電力出力能力を超えない形で）出力電力レベルを調整する。制御シグナリングモジュール４６２は、マルチトーンアップリンク動作モードの間、電力とタイミング制御シグナリング動作を制御し、制御シグナリングのレートはシングルトーンアップリンク動作モードのレートよりも高い。いくつかの実施形態では、制御シグナリングモジュール４６２は、アップリンク制御シグナリング内の使用のために、（例えば、ＢＳ割り当てされたＷＴ識別子に対応する）ＢＳによってＷＴのために設けられた専用の制御チャネル論理トーンの使用を含む。制御シグナリングモジュール４６２は、ユーザデータを含まない、アップリンク制御チャネルセグメント内の伝送用の制御情報を符号化することが可能である。ＵＬトラヒックチャネル要求モジュール４６４は、例えば、ＷＴ４００がアップリンク上で通信するためのユーザデータを有する場合、割り当てられることになるトラヒックチャネルセグメントに対して要求を生成する。ＵＬトラヒックチャネルトーンセット決定モジュール４６６は、割り当てられたアップリンクトラヒックチャネルセグメントに対応して使用するためのトーンのセットを決定する。トーンのセットは、同時に使用されることになる複数のトーンを含む。マルチトーン動作モードでは、ＷＴが同じＢＳによって同じＷＴ識別子を割り当てられている可能性があるとしても、ある時にアップリンクトラヒックチャネルユーザデータを通信するためにＷＴに割り当てられた論理トーンセットは、異なる時にアップリンクトラヒックチャネルユーザーデータを通信するためにＷＴに割り当てられた論理トーンと異なる場合がある。モジュール４６６は、論理トーンに対応する物理トーンを決定するためにトーンホッピング情報を使用することもできる。ＵＬトラヒックチャネル変調／符号化選択モジュール４６８は、アップリンクトラヒックチャネルセグメントに使用されることになるアップリンク符号化レートと、変調方法とを選択および実施する。例えば、ＵＬマルチトーンモードで、ＷＴは、異なる符号化レートおよび／または異なる変調方法（例えば、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ１６）を使用して実施される複数のユーザデータ転送速度をサポートすることが可能である。ＤＬトラヒックチャネルＡｃｋ／Ｎａｋモジュール４７０は、アップリンクマルチトーン動作モードの間、Ａｃｋ／Ｎａｋ決定と、受信されたダウンリンクトラヒックチャネルセグメントの応答シグナリングとを制御する。例えば、ダウンリンクタイミング構造内の各ダウンリンクトラヒックチャネルセグメントの場合、ＵＬマルチトーン動作モードのためにアップリンクタイミング構造内に対応するＡｃｋ／Ｎａｋアップリンクセグメントが存在する可能性があり、ＷＴは、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメントを割り当てられている場合、例えば、自動再伝送機構で使用されるように、伝送の結果を伝えるＡｃｋ／ＮａｋをＢＳに返送する。アクセスモジュール４７２は、マルチトーン動作モードの間にアクセス動作、例えば、近傍の（例えば、地上）基地局と無線リンクを確立して、タイミング同期を実現するためにアクセス動作を制御する。いくつかの実施形態では、マルチトーンモードのアクセスモジュール４７２は、シングルトーンモジュールのアクセスモジュール４５６よりもより低い複雑性レベルを有する。
データ／情報４２２は、アップリンク動作モード４７４と、基地局識別子４７６と、基地局システム情報４７５と、基地局割り当てされた無線端末識別子４７７と、ユーザ／装置／セッション／リソース情報４７８と、アップリンクユーザ音声データ情報ビット４７９と、アップリンクユーザ多重化パケットデータ情報ビット４８０と、アップリンク制御データ情報ビット４８１と、アップリンクユーザデータと制御データとを含む符号化ブロック４８２と、符号化ユーザデータブロックと、符号化制御データブロック４８４と、周波数およびタイミング構造情報４８５と、シングルトーンモード符号化ブロック情報４８８と、マルチトーンモード符号化ブロック情報４８９と、シングルトーンモード送信機ブランキング（ｂｌａｎｋｉｎｇ）基準／情報４９０と、シングルトーンモード送信機電力調整情報４９１と、マルチトーンモード送信機電力調整情報４９２と、シングルトーンモード搬送周波数／巡回拡張調整情報４９３とを含む。アップリンク動作モード４７４は、ＷＴ４００が、現在、例えば、地上基地局との通信のためにマルチトーンアップリンクモードであるか、または例えば、衛星基地局との通信のためにシングルトーンアップリンクモードであるかどうかを識別する情報を含む。ＢＳシステム情報４７５は、システム内の基地局の各々に関連する情報（例えば、基地局の種類（衛星もしくは地上）、搬送周波数または基地局によって使用される周波数、基地局識別子情報、基地局内のセクタ、基地局によって使用されるタイミングおよび周波数のアップリンク構造とダウンリンク構造などを含む。
ＢＳ識別子４７６は、（例えば、システム全体内でＢＳをその他のＢＳと区別する）ＷＴ４００がその現在のネットワーク接続機構地点として使用しているＢＳの識別子を含む。ＢＳ割り当てされたＷＴ識別子４７７は、ＷＴのネットワーク接続機構地点として使用されているＢＳによって割り当てられた識別子（例えば、範囲０．．．３１内の値）であってよい。シングルトーントーンアップリンク動作モードでは、識別子４７７は、ユーザデータおよび制御データの両方を含めて、アップリンクシグナリングのためにＷＴによって使用されることになるアップリンクタイミング構造内のシングル専用論理トーンに関連付けられてよい。マルチトーンアップリンク動作モードでは、識別子４７７は、アップリンク制御データ用の専用の制御チャネルのためにＷＴによって使用されることになるアップリンクタイミング構造内の論理トーンに関連付けられてよい。ＢＳ割り当てされたＷＴ識別子４７７はまた、例えば、マルチトーンアップリンク動作モードでアップリンクトラヒックチャネルセグメントのセグメント割当てを行う場合、ＢＳによって使用されることが可能である。
ユーザ／装置セッション／リソース情報４７８は、ユーザおよび装置識別情報と、ルーティング情報と、セキュリティ情報と、進行中のセッション情報と、エアリンクリソース情報とを含む。アップリンクユーザ音声データ情報ビット４７９は、音声呼出に対応するインプットユーザデータを含む。アップリンクユーザ多重化パケットデータ情報ビット４８０は、例えば、テキスト、音声、音楽、データファイルなどに対応するインプットユーザデータを含む。アップリンク制御データ情報ビット４８１は、ＷＴ４００がＢＳに通信することを所望する電力およびタイミング制御情報を含む。アップリンクユーザデータと制御ビットとを含む符号化ブロック４８２は、いくつかの実施形態では、ＵＬシングルトーン動作モードの間に形成される、制御情報ビット４８１と組み合わせてユーザ情報ビット４７８および／または４７９の混合に対応する符号化されたアウトプットブロックである。符号化されたユーザデータブロック４８３は、ユーザ情報ビット４７８および／または４７９の符号化ブロックであり、一方、符号化制御データブロック４８４は、制御情報ビット４８１の符号化ブロックである。データおよび制御情報は、ＵＬマルチトーン動作モードで、またいくつかの実施形態では、ＵＬシングルトーン動作モードの個別に符号化される。アップリンクユーザデータとアップリンク制御データの間の符号化が個別であるシングルトーン動作モードのいくつかの実施形態では、通信するためのユーザデータが存在しない場合、送信機をブランクにする能力が円滑にされる。シングルトーンモード送信機ブランキング基準／情報４９０は、ブランキング決定（例えば、（例えば、進行中の会話での一時休止により）通信するためのデータが存在しない場合、ユーザデータのために設けられるいくつかの間隔の間、シンボルアップリンクトーンにわたって出力送信機電力を加えないこと）で使用される。送信機ブランキングのこの手法は、結果として、無線端末に電力節約をもたらす。これは、静止軌道内の衛星との通信を円滑にするための平均電力出力が比較的高い場合に重要な考慮事項である。加えて、干渉レベルが削減され得る。
シングルトーンモード符号化ブロック情報４８８は、シングルトーン動作モード（例えば、（例えば、少なくとも４．８Ｋビット／秒でサポートする）ＱＰＳＫ変調を使用する低符号化レート）でアップリンクのために使用される符号化レートと変調方法とを識別する情報を含む。マルチトーンモード符号化ブロック情報４８９は、シングルトーンモードでのように少なくとも同じ符号化レートと、さらにいくつかの追加的なより高いデータ転送速度とをサポートするためなど、マルチトーン動作モード（例えば、様々な符号化レートとＱＡＭ４（例えば、ＱＰＳＫ）とＱＡＭ１６とを含む変調方式）の間にアップリンク内のアップリンクトラヒックチャネルセグメントのためにサポートされる複数の異なるデータ転送速度の選択肢を含む。
周波数およびタイミング構造情報４８５は、滞留境界情報４８６と、ネットワーク接続機構地点として使用されているＢＳに対応するトーンホッピング情報４８７とを含む。周波数およびタイミング構造機構４８５はまた、タイミングおよび周波数構造内の論理トーンを識別する情報も含む。
シングルトーンモード送信機電力調整情報４９１と、マルチトーンモード電力調整情報４９２とは、それぞれ、シングルトーン動作モードおよびマルチトーン動作モードの場合、電力増幅器４０５の動作および制御のためのピーク電力、平均電力、ピーク対平均電力比、最大電力レベルなどの情報を含む。シングルトーンモード搬送周波数巡回拡張調整情報４９３は、シングルトーン動作モードの間に（例えば、特に、滞留境界での１つの物理トーンから別の物理トーンへのホップの間に）アップリンク内でシンボル境界で信号間の連続性を実施するために、滞留境界および／またはシンボル間境界キャリア調整モジュール４５４によって使用される情報を含む。
図４は、本発明の様々な実施形態に従って、シングルトーンアップリンク動作モードで動作する例示的なＷＴ（例えば、ＭＮ）のための例示的なアップリンク情報ビット符号化を例示する図５００である。アップリンク周波数構造内で、論理トーンは、例えば、基地局によって直接的または間接的にＷＴに割り当てられる。例えば、ＢＳは、シングルトーンモードＷＴに特定の専用の論理トーンに関連する可能性のあるユーザ識別子を割り当てる。例えば、論理トーンは、ＷＴがマルチトーン動作モードである場合（例えば、ＷＴが、通常、７個以上のトーンを同時に使用してアップリンクトラヒックチャネル情報を通信する場合）、専用の制御チャネル（ＤＣＣＨ）トーンとして使用されるものと同じ論理トーンであってよい。論理トーンは、基地局およびＷＴの両方に知られているトーンホッピング情報に従って物理トーンにマップされてよい。異なる物理トーン間のトーンホッピングは、滞留がアップリンク内で使用されるタイミング構造内の連続ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔の固定数（例えば、７個）であり得る場合、滞留境界上で生じる場合がある。アップリンク周波数構造内の同じ論理トーンは、制御情報ビット５０２およびユーザデータ情報ビット５０４の両方を伝えるために、シングルトーン動作モードで使用される。制御情報ビット５０２は、例えば、電力およびタイミング制御情報を含んでよい。ユーザデータビット５０４は、音声ユーザデータ情報ビット５０６および／または多重化パケットユーザデータビット５０８を含んでよい。多重化装置５１０は、制御データ情報ビット５０２と、ユーザデータ情報ビット５０４とを受信するために使用される。多重化装置５１０のアウトプット５１２は、制御情報ビットおよびユーザ情報ビットの組合せを符号化し、符号化ビットの符号化ブロック５１６を出力するアップリンクブロック符号化モジュール５１４へのインプットである。符号化ビットは、使用されるアップリンク変調方式（例えば、ＱＳＰＫ変調方式）に従って変調シンボル上にマップされ、変調シンボルは、割り当てられた論理トーンに対応する物理トーンを使用して送信される。アップリンクレートは、少なくとも１つのシンボル音声呼出をサポートするためのようなものである。いくつかの実施形態では、アップリンクユーザ情報レートは、少なくとも４．８Ｋビット／秒である。
図５は、本発明の様々な実施形態に従って、地上ベースおよび宇宙ベースの両方である基地局の混成を含む例示的なＯＦＤＭ無線多元接続通信システム６００を示す図である。各衛星（衛星１ ６０２、衛星２ ６０４、衛星Ｎ ６０６）は、本発明に従って、かつ本発明の情報を使用して実施される基地局（衛星基地局１ ６０８、衛星基地局２ ６１０、衛星基地局Ｎ ６１２）を含む。衛星（６０２、６０４、６０８）は、地球６０３の赤道周囲のおよそ２２、３００マイル（３５、８８０ｋｍ）の高い地球軌道の宇宙空間６０１内に配置される、例えば、静止衛星であってよい。衛星（６０２、６０４、６０６）は、それぞれ、地球の表面上に対応するセルラ有効範囲領域（セル１ ６１４、セル２ ６１６、セルＮ ６１８）を有してよい。例示的な混成通信システム６００は、各々、対応するセルラ有効範囲領域（セル１’６２６、セル２’６２８、セルＮ’６３０）をそれぞれ有する複数の地上基地局（地上ＢＳ１’６２０、地上ＢＳ２’６２２、地上ＢＳＮ’６２４）も含む。異なるセルまたは異なるセルの部分は、互いに、部分的にまたは完全に重複してよく、または重複しなくてもよい。一般に、地上基地局セルのサイズは、衛星のセルのサイズより小さい。一般に、地上基地局の数は、衛星基地局の数を超える。いくつかの実施形態では、多くの比較的小さな地上ＢＳセルが衛星の比較的大きなセル内に配置される。例えば、いくつかの実施形態では、地上セルは１〜５マイル（１．６〜８ｋｍ）の典型的半径を有するが、衛星セルは一般に１００〜５００マイル（１６０〜８０４ｋｍ）の半径を有する。本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される複数の無線端末（例えば、セル電話、ＰＤＡ、データ端末などのユーザ通信装置）がシステム内に存在する。無線端末のセットは、静止ノードと移動体ノードとを含んでよく、移動体ノードはシステムの全体にわたって移動することが可能である。移動体ノードは、そのネットワーク接続機構地点として、そのセル内にその移動体ノードが現在存在する基地局を使用することが可能である。いくつかの実施形態では、衛星基地局が地上基地局によって網羅されないそれらの領域でアクセスを提供するために主に使用されている場合、地上ＢＳは、まず、地上基地局または衛星基地局によってアクセスが提供され得る位置で使用を試みるために、基地局の省略タイプとしてＷＴによって使用される。例えば、ある領域では、経済的、環境的、および／または地形的な理由（例えば、低人口密度のため、険しく人の住みにくい地形のためなど）で地上基地局を設置することは現実的でない場合がある。いくつかの地上基地局セルでは、例えば、山、高層ビルなどの障害によりデッドスポットが存在する場合がある。かかるデッドスポット位置では、より継ぎ目のない全体的な有効範囲をＷＴユーザに提供する目的で、有効範囲内でギャップを埋めるために衛星基地局が使用される場合がある。加えて、いくつかの実施形態では、衛星基地局へのアクセスを決定するために、優先考慮事項と、ユーザ加入されたティアレベル（ｔｉｅｒ ｌｅｖｅｌｓ）とが使用される。基地局は、例えば、バックホールネットワークを経由して共に結合され、異なるセル内に配置されたＭＮに相互接続性を提供する。
衛星基地局と通信するＭＮは、シングルトーンが、例えば、音声チャネルをサポートするアップリンクのために使用される場合、シングルトーン動作モードで動作してよい。ダウンリンクでは、より大きなトーンのセット、例えば、ＷＴによって受信および処理される１１３個のダウンリンクトーンが使用され得る。例えば、ダウンリンクで、ＷＴは、必要に応じて、複数のトーンを同時に使用するダウンリンクトラヒックチャネルセグメントを一時的に割り当てられてよい。加えて、ＷＴは、異なるトーンにわたって同時に制御シグナリングを受信することが可能である。セル１ ６１４は、それぞれ、無線リンク（６４４、６４６）を経由して衛星ＢＳ１ ６０８と通信する（ＭＮ１ ６３２、ＭＮ Ｎ６３４）を含む。セル２ ６１６は、それぞれ、無線リンク（６４８、６５０）を経由して衛星ＢＳ２ ６１０と通信する（ＭＮ１’６３６、ＭＮ Ｎ’６３８）を含む。セルＮ６１８は、それぞれ、無線リンク（６５２、６５４）を経由して衛星ＢＳ Ｎ６１２と通信する（ＭＮ１''６４０、ＭＮ Ｎ’６４２）を含む。いくつかの実施形態では、衛星ＢＳとＭＮの間のダウンリンクは、対応するアップリンクよりも、より高いユーザ情報レートをサポートする（例えば、ダウンリンク内で音声、データ、および／またはデジタルビデオブロードキャストをサポートする）。いくつかの実施形態では、そのネットワーク接続機構地点として衛星ＢＳを使用して、ダウンリンクユーザデータ転送速度はＷＴを提供したは、およそアップリンクユーザデータ転送速度（例えば、４．８Ｋビット／秒）と同じであり、したがって、シンボル音声呼出をサポートするが、衛星基地局の電力源を保存しやすい。
地上基地局と通信するＭＮは、例えば、アップリンクトラヒックチャネルセグメントのために複数のトーン（例えば、７個以上）が同時に使用される場合、従来型の動作モードで動作してよい。セル１’６２６は、それぞれ、無線リンク（６６６、６６８）を経由して地上ＢＳ１’６２０と通信する（ＭＮ’''６５４、ＭＮ Ｎ'''６５６）を含む。セル２’６２８は、それぞれ、無線リンク（６７０、６７２）を経由して地上ＢＳ２ ６２２と通信する（ＭＮ１''''６５８、ＭＮ Ｎ''''６６０）を含む。セル Ｎ’６３０は、それぞれ、無線リンク（６７４、６７６）を経由して地上ＢＳ Ｎ’ ６２４と通信する（ＭＮ１'''''６６２、ＭＮ Ｎ'''''６６４）を含む。
図６は、図５の様々な衛星ベースおよび地上ベースの基地局間の例示的なバックホール相互接続性を示す図である。様々なネットワークノード（７０２、７０４、７０６，７０８、７１０、７１２）は、例えば、ルータと、ホームエージェントノードと、外部エージェントノードと、ＡＡＡサーバノードと、バックホールネットワークにわたって衛星をサポートして、衛星と通信するための衛星追跡／高通信データ転送速度容量地上局とを含んでよい。地上局として機能するネットワークノード（７０２、７１６、７１８）と衛星基地局（６０８、６１０、６１２）の間のリンク（７１４、７１６、７１８）は、方向性アンテナを使用する無線リンクであってよく、一方、地上ノード間のリンク（７２０、７２２、７２４、７２６、７２８、７３０、７３２、７３４、７３６、７３８）は、有線および／または無線リンク（例えば、光ファイバケーブル、広帯域ケーブル、マイクロ波リンクなど）であってよい。
図７Ａは、その例示的な衛星基地局６０８と、地球の表面上の対応するセルラ有効範囲領域（セル２）６１６とを含む、例示的な衛星２ ６０４を示す図８００である。ＭＮ１’６３６は、セル６１６の中央近くに配置され、セル６１６の外周近くに置かれるＭＮ Ｎ’６３８よりも衛星６０４に近い。この例では、衛星からのビームは大きな地理的領域を網羅し、ＭＮ１’６３６がより短いラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）を有することにより、２つの異なるＭＮに関してＲＴＴ（ＷＴ―ＢＳ−ＷＴ）に著しい差が存在する。ＴＲＲあいまい性を解決するために、本発明によれば、数ミリ秒のデルタＲＴＴを解決することが可能なレンジング方式が実施される。
一般に、従来型の動作モードでは、正確にタインミング同期または電力制御されない可能性があるＷＴが、基地局と接続および同期して、そのネットワーク接続機構地点としてそのＢＳを使用するためにアップリンクトーン（例えば、競争ベースのアップリンクトーン）上で要求信号を送信することが可能な場合、システムのタイミング構造に組み込まれたアクセス間隔が存在する。本発明の様々な実施形態によれば、逆方向リンク伝送がどの順方向リンクスーパースロットと関連付けられているかを示すために、アクセストーンセット上に追加時間変化符号化（ｖａｒｙｉｎｇ ｃｏｄｉｎｇ）を用いて、アクセス間隔（例えば、従来型の動作モードで使用される同じアクセス間隔）を使用して、衛星ベースの１個のトーンに関してＲＴＴ考慮事項を解決する１つの例示的な方式。この符号化は、スーパースロットレベルに対するあいまい性を解決するために使用され得る。例えば、スーパースロットは、１１４個の連続ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔に対応する期間の形でおよそ１１．４ミリ秒であってよい。無線端末は、スーパースロット（＜１１．４ミリ秒）あいまい性をカバーするために様々な時間オフセットでアクセスの試みを繰り返す努力を行う必要がある可能性がある。
図８は、地上基地局および衛星基地局の両方を含む、例示的な混成システム、および衛星基地局に関してラウンドトリップタイミングあいまい性を削減するために地上基地局の位置情報を利用する無線端末の図８００を示す。例示的なＷＴ（ＭＮＡ）９０２は、セル２’６２８内の地上ＢＳ２’６２２に予め接続されているが、衛星ＢＳ２によって網羅されるセル２ ６１６に移動した。ＭＮ Ａ９０２は、ＢＳ２ ６０８と無線リンクを確立することを求めるが、タイミングあいまい性を解決する必要がある。本発明の機能によれば、ＷＴは地上基地局の位置を衛星基地局のセルと関連付ける情報を含む。いくつかの実施形態では、複数の地上基地局は、同じ衛星セル有効範囲領域に関連付けられてよい（図８Ａを参照）。ＭＮ Ａ９０２は、当初ＲＴＴ推定を形成するために、検出された最後の地上基地局６２２の位置に関する情報を使用する。このように、本発明によれば、ＲＴＴに関連するあいまい性は圧縮されることが可能である。いくつかのかかる実施形態では、あいまい性は、地上基地局と共に使用されるアクセスプロトコルによってサポートされる範囲内に圧縮されることが可能である。
図８Ａは、本発明による、複数の地上基地局が同じ衛星基地局有効範囲領域に関連付けられる例示的実施形態を示す。例示のために、３つの例示的な基地局が示されるが、地上ＢＳは、一般に、地球の表面上におよそ１〜５マイル（１．６〜８ｋｍ）の半径を有するセルラ有効範囲を有するものの、衛星は、一般に、地球の表面上におよそ１００〜５００マイル（１６０〜８０４ｋｍ）の半径を有するセルラ有効範囲を有するため、一般に、衛星基地局のセルラ有効範囲領域内にまたは当該有効範囲領域に関連して、さらに多くの地上基地局が存在する可能性がある点を理解されたい。対応するセル（９６２、９６４、９６６）を有する地上基地局（ＢＳ Ａ９５６、ＢＳ Ｂ９５８、ＢＳ Ｃ９６０）は、衛星ＢＳ Ｄ９５２を含む衛星Ｄ９５０に対応する有効範囲領域（セルＤ９５４）に関連する。その正確な位置を知らず、衛星Ｄ ＢＳ９５２と接続を確立することを求めている無線端末は、地上基地局の位置の知られている位置情報と、静止軌道内の衛星基地局の知られている位置と、例えば、起点としてＷＴが接続された最後の地上基地局の知られている位置を使用して、地上基地局に関するシグナリング情報とに基づいてそのラウンドトリップ信号時間を推定することができる。例えば、セル９５４の外側境界（ｏｕｔｅｒ ｌｉｍｉｔ）近くに位置する地上ＢＳ Ａ９５６は、最長のＲＴＴを表す推定値に対応する可能性があり、セルの外側境界とセルの中央の間の中間地点に位置する地上ＢＳ Ｂ９５８は、中間ＲＴＴを表す可能性があり、一方、セル９５４の中央近くに位置する地上ＢＳ Ｃ９６０は最短ＲＴＴを表す可能性がある。
図７は、本発明による、無線端末（例えば、移動体ノード）の例示的な動作方法の流れ図１２００である。無線端末は、複数の基地局を含む例示的無線ＯＤＦＭ多元接続拡張スペクトル通信システム内の複数の第１の種類の無線端末のうちの１つであってよく、いくつかの基地局は地上ベースであり、いくつかの基地局は衛星ベースであり、前記第１の種類の無線端末は、地上基地局および衛星基地局の両方と通信することが可能である。例示的な通信システムは、地上基地局と通信できるが、衛星基地局とは通信できない例示的な第２の種類の無線端末を含んでもよい。
流れ図１２００の方法の動作は、ステップ１２０２で、電力が供給されている無線端末に応答して、またはハンドオフ動作に応答して開始する。動作は、開始ステップ１２０２からステップ１２０４に進む。ステップ１２０４で、無線端末は、その無線端末がその新しいネットワーク接続機構地点として使用すること意図するネットワーク接続機構地点が、地上基地局であるか、または衛星基地局であるかを決定する。ステップ１２０４で、新しいネットワーク接続機構地点が地上基地局であることが決定された場合、動作はステップ１２０６に進み、ここで、無線端末はその動作モードを第１の動作モード（例えば、マルチトーンアップリンク動作モード）に設定する。しかし、ステップ１２０４で、新しいネットワーク接続機構地点が衛星基地局であることが決定された場合、動作はステップ１２０８に進み、ここで、無線端末はその動作モードを第２の動作モード（例えば、シングルトーンアップリンク動作モード）に設定する。
ステップ１２０６に戻って、動作はステップ１２０６からステップ１２１０に進み、ここで、新しい地上基地局に受入れられているＷＴは、基地局割り当てされた無線端末ユーザ識別子を受信する。動作はステップ１２１０からステップ１２１２、１２１４、および１２１６に進む。ステップ１２１２で、ＷＴは地上基地局から、ダウンリンクユーザデータを伝える、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメントに対応する信号を受信するように動作される。動作はステップ１２１２からステップ１２１８へ進み、ここで、ＷＴは肯定応答／否定応答（Ａｃｋ／Ｎａｋ）応答信号を基地局に送信する。
ステップ１２１４に戻って、ステップ１２１４で、ＷＴはステップ１２１２で受信されたＷＴユーザＩＤから専用の制御チャネル論理トーンを決定する。動作はステップ１２１４からステップ１２２０に進む。ステップ１２２０で、ＷＴは、トーンホッピング情報に基づいて使用するために、論理トーンに対応する物理トーンを決定する。例えば、ＷＴ割り当てされたＩＤ変数は、各ＩＤがアップリンクタイミング構造（例えば、１１３個のトーンを含むアップリンクタイミング構造）内の異なるシンボル論理トーンに対応する３２個の値（０．．．３１）の範囲を有してよい。１１３個の論理トーンは、アップリンクタイミング構造内のアップリンクトーンホッピングパターンに従ってホップされてよい。例えば、アクセス間隔を除いて、アップリンクタイミング構造は、各滞留間隔が固定数（例えば、７個）の期間を有する滞留間隔と、連続ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔とに細分されてよく、トーンホッピングは滞留境界で生じるが、中間には発生しない。動作はステップ１２２０からステップ１２２２に進む。ステップ１２２２で、ＷＴは、専用の制御チャネルトーンを使用してアップリンク制御チャネル信号を送信するように動作される。
ステップ１２１６に戻って、ステップ１２１６で、ＷＴはアップリンク上で送信するためのユーザデータが存在するかどうかについて検査する。送信されることを待つデータが存在しない場合、動作はステップ１２１６に戻り、ここで、ＷＴは送信するためのデータについて検査する。しかし、ステップ１２１６で、アップリンク上で送信するためのユーザデータが存在することが決定される場合、動作はステップ１２１６からステップ１２２４に進む。ステップ１２２４で、ＷＴは地上基地局からアップリンクトラヒックチャネル割当てを要求する。動作はステップ１２２４からステップ１２２６に進む。ステップ１２２６で、ＷＴはアップリンクトラヒックチャネルセグメント割当てを受信する。動作はステップ１２２８に進み、ここで、ＷＴは使用するための変調方法（例えば、ＱＰＳＫまたはＱＡＭ１６）を選択する。ステップ１２３０で、ＷＴは使用されることになる符号化レートを選択する。動作はステップ１２３０からステップ１２３２に進み、ここでＷＴは、ステップ１２３０の選択された符号化レートに従って割り当てられたアップリンクトラヒックチャネルセグメントに関してユーザデータを符号化して、ステップ１２２８の選択された変調方法に従って符号化ビットを変調シンボル値にマップする。動作はステップ１２３２からステップ１２３４に進み、ここでＷＴは、アップリンクトラヒックチャネルセグメント割当てに基づいて使用するための論理トーンを決定する。ステップ１２３６で、ＷＴは、トーンホッピング情報に基づいて使用するために論理トーンに対応する物理トーンを決定する。動作はステップ１２３６からステップ１２３８に進む。ステップ１２３８で、ＷＴは、決定された物理トーンを使用してユーザデータを地上基地局に送信する。
ステップ１２０８に戻って、動作はステップ１２０８からステップ１２４０に進む。ステップ１２４０で、地上基地局に受け入れられているＷＴは、衛星基地局からＢＳ割り当てされたＷＴユーザＩＤを受信する。動作はステップ１２４０からステップ１２４２およびステップ１２４４に進む。
ステッ１２４２で、ＷＴは、ダウンリンクユーザデータを伝える、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメントに対応する信号を衛星基地局から受信するように動作される。動作はステップ１２４２からステップ１２４６に進み、ここでＷＴは、誤りに反応してダウンリンクトラヒックチャネルユーザデータの伝送を要求する。ダウンリンク伝送が首尾よく受信されて復号化された場合、無線端末から基地局には何の応答も通信されない。いくつかの実施形態では、情報回復プロセスで誤りが検出される場合、例えば、失われたダウンリンクデータに関する有効性の時間窓は再伝送が完了され得る前に終了することになるため、またはデータの低い優先レベルのため、再伝送の要求は送信されない。
ステップ１２４４に戻って、ステップ１２４４で、ＷＴは割り当てられたＷＴユーザＩＤに関して、制御データおよびユーザデータの両方に使用するためのシンボルアップリンク論理トーンを決定する。特定の実施形態に応じて、動作はステップ１２４８またはステップ１２５０に進む。
ステップ１２４８で、ＷＴは、アップリンク上で通信されることになるユーザデータと制御データを多重化する。ステップ１２４８の多重データはステップ１２５２に転送され、ここでＷＴはユーザ情報ビットおよび制御情報ビットの混合をシンボルの符号化ブロックに符号化する。動作はステップ１２５２からステップ１２５４に進み、ここでＷＴは、決定された論理トーンとトーンホッピング情報とに基づいて、各滞留に使用するための物理トーンを決定する。動作はステップ１２５４からステップ１２５６に進む。ステップ１２５６で、ＷＴは、各滞留に関して決定された物理トーンを使用して、組み合わされたユーザデータと制御データの符号化ブロックを衛星基地局に送信するように動作される。
ステップ１２５０で、ＷＴは、ユーザデータと制御データとを独立ブロック内で符号化するように動作される。動作はステップ１２５０からステップ１２５８に進み、ここでＷＴは、決定された論理トーンとトーンホッピング情報とに基づいて、各滞留に関して使用されることになる物理トーンを決定するように動作される。動作はステップ１２５８からステップ１２６０に進む。ステップ１２６０で、ＷＴは、滞留ごとベースで決定された、決定物理トーンを使用して、ユーザデータと制御データの符号化ブロックを衛星基地局に送信するように動作される。ステップ１２６０に関して、本発明のいくつかの実施形態の機能によれば、ユーザデータのために設けられた時間間隔の間に、送信されるべきユーザデータが存在しない場合、シングルトーンは使用されずに終わることが許可される。
流れ図１２００の方法に従って無線端末を操作することは、結果として、その間に、第１のピーク対平均電力比を有する第１のアップリンク信号内で少なくともいくつかのユーザデータを送信するために複数のＯＦＤＭトーンが同時に使用される第１の動作モードの第１の複数の連続ＯＦＤＭシンボル伝送期間を含めて、第１の期間の間に無線端末を操作することになる。例えば、ＷＴは、そのネットワーク接続機構地点として地上基地局を使用していることが可能であり、アップリンクトラヒックチャネルデータのために複数のトーン（例えば、７個、１４個、または２８個のトーン）を同時に使用して、アップリンクトラヒックチャネルセグメントに対応するエアリンクリソース上でアップリンクユーザデータを通信することが可能である。制御シグナリングのために追加的な１つまたは複数のトーン（例えば、専用の制御チャネルトーン）が並列で使用されてもよい。流れ図１２００の方法に従って無線端末を操作することは、結果として、その間に、前記第１のピーク対平均比とは異なる第２のピーク対平均電力比を有する第２のアップリンク信号内で少なくともいくつかのユーザデータを送信するために多くても１つのＯＦＤＭトーンが使用される第２の動作モードの第２の複数の連続ＯＦＤＭシンボル伝送期間を含めて、第２の期間の間に無線端末を操作することになる可能性もある。例えば、第２の期間の間、ＷＴはそのネットワーク接続機構地点として衛星基地局を使用している可能性があり、基地局割り当てされたＷＴ識別子に関連するシングル専用論理トーンに対応するエアリンクリソース上でアップリンクユーザデータと制御データとを通信することが可能であり、前記シングル専用論理トーンは滞留境界上で異なる物理トーンにホップされてよい。
いくつかの実施形態では、第２のピーク対平均電力比は、第１のピーク対平均電力比よりも、例えば、少なくとも４ｄＢだけ低い。いくつかの実施形態では、ＷＴは全方向性アンテナを使用する。第１の期間の間、第１の動作モードの間にアップリンク上で通信されるユーザデータは、少なくとも４．８Ｋビット／秒のレートでユーザデータを含んでよい。第２の期間の間、第２の動作モードの間にアップリンク上で通信されるユーザデータは、少なくとも４．８Ｋビット／秒のレートでユーザデータを含んでよい。例えば、音声チャネルは、第１および第２の動作モードの両方で、ＷＴ動作のためにサポートされてよい。いくつかの実施形態では、ＷＴは、複数の異なる符号化レートと複数の異なる変調方式（例えば、ＱＰＳＫ、ＱＡＭ１６）とを含めて、第１の動作モードで複数の異なるアップリンク符号化レートの選択肢をサポートする。いくつかの実施形態では、ＷＴは、単一符号化レートを使用して、第２のモード（例えば、ＱＰＳＫ）での動作のためにシンボルアップリンクレートの選択肢をサポートする。いくつかの実施形態では、ＷＴは、単一符号化レートを使用して、第２のモード（例えば、ＱＰＳＫ）の動作のために、単威圧のアップリンクレートの選択肢をサポートする。いくつかの実施形態では、第２の動作モードのアップリンクユーザデータ信号に関する情報ビットレートは、第１の動作モードのアップリンクユーザデータ信号に関する最低情報ビットレート以下である。
いくつかの実施形態では、衛星基地局がそのネットワーク接続機構の地点としてＷＴによって使用されている場合、前記衛星基地局と無線端末の距離は、地上基地局がそのネットワーク接続機構の地点としてＷＴによって使用されている場合、前記地上基地局と無線端末の距離の少なくとも３倍である。いくつかの実施形態では、通信システム内の衛星基地局の少なくともいくつかは、静止衛星すなわち同期軌道衛星である。いくつかのかかる実施形態では、静止衛星すなわち同期軌道衛星の基地局と、当該衛星基地局をそのネットワーク接続機構の地点として使用するＷＴの間の距離は、少なくとも３５，０００ｋｍであり、一方、地上基地局と、当該地上基地局をそのネットワーク接続機構の地点として使用するＷＴの間の距離は、多くても１００ｋｍである。いくつかの実施形態では、そのネットワーク接続機構の地点としてＷＴによって使用されている衛星基地局は、少なくとも、信号ラウントドリップ期間が、各ＯＦＤＭシンボル伝送期間が１個のＯＦＤＭシンボルと対応する巡回プレフィックスとを送信するために使用される時間量を含む、１００個のＯＦＤＭシンボル伝送期間を超えるようにＷＴから離れる。
いくつかの実施形態では、第１の動作モードから第２の動作モードへの交換とは、地上基地局と衛星基地局の間にハンドオフが生じる場合に発生する。第１の動作モードから第２の動作モードへの交換が発生するいくつかのかかる実施形態では、ＷＴは、受信されたダウンリンクユーザデータに応答して、肯定応答信号を送信することを中止する。第１の動作モードから第２の動作モードへの交換が発生するいくつかのかかる実施形態では、ＷＴは周波数および／または送信されたアップリンク制御信号の数を削減する。
本発明の様々な機能によれば、その他の実施形態は、宇宙ベースの基地局を含むが地上ベースの基地局を含まないシステムと、地上基地局を含むが宇宙ベースの基地局を含まないシステムと、空中プラットフォームベースの基地局を含む様々な組合せとを含んでよい。
本発明の様々な実施形態では、そのいくつかがアップリンク内で複数のトーンを使用する遠隔基地局と通信する場合、ＵＬ割り当てスレーブ構造が、トラヒックセグメントの割り当て＞最大ＲＴＴ（ラウンドトリップ時間）の２倍であることを明らかにするために調整されていることにより、アップリンクセグメント割当てが使用される。必ずしもすべての事例ではないが、高利得アンテナを有さない端末（例えば、全方向性アンテナまたはほぼ全方向性アンテナを有するハンドセット）のいくつかの事例では、衛星基地局によって送信された信号の奏功する受信の最大のアップリンクバジェット要件は、シングルモードの使用により通信を制限する可能性がある。したがって、いくつかの実施形態では、ハンドオフが地上基地局から衛星基地局に発生する場合、無線端末は変更を検出して、マルチトーンアップリンクモードから、シンボルＯＦＤＭトーンアップリンク動作モードに交換する。
大きな地理的領域を網羅するビームを有する静止衛星の場合、ビームの中央と縁の間のラウンドトリップ時間にかなりの差が存在する可能性がある。このＲＴＴあいまい性を解決するために、数ミリ秒のデルタＲＴＴを解決することが可能なレンジング方式が使用される。
かかる方式は、逆方向リンク伝送がどの順方向リンクスーパースロットと関連付けられているかを示すために、アクセストーンセット上に追加時間変化符号化を用いて、ＯＦＤＭ内の既存のアクセス間隔を使用することができる。この符号化は、スーパースロットレベルに対するあいまい性を解決できる。端末は、スーパースロット（＜１１．４ミリ秒）のあいまい性をカバーするために様々な時間オフセットでアクセスの試みを繰り返す努力を行う必要がある可能性がある。混成地上−衛星ネットワークの場合、端末は、当初ＲＴＴ推定を形成するために、検出された最後の地上基地局の位置に関する情報を使用して、あいまい性を通常のアクセスプロトコルによってサポートされる範囲内に圧縮することが可能である。
図９は、衛星基地局と地上配置されたＷＴの間のラウンドトリップ信号遅延がスーパースロットよりも大きくなることを例示する図１０００である。図１０００は、時間を表す横軸１００２と、地上配置された無線端末から衛星基地局に送られているアクセスプローブ信号１００４と、地上配置された無線端末によって受信されている衛星基地局からの応答信号１００６とを含む。ラウンドトリップ遅延時間１００８は、スーパースロット間隔よりも大きい。例えば、いくつかの地上無線通信システムでは、アクセス間隔は、スーパースロットごとに１度構成され、無線端末が新しい地上ＢＳとの接続とタイミング同期とを確立することを要求する機会を提供する。地上基地局とのアクセスを求める地上配置された無線端末の場合では、ラウンドトリップ距離が比較的短い（例えば、一般に、２〜１０マイル（３〜１６ｋｍ））場合、ラウンドトリップ信号の移動時間はおよそ１１マイクロセカンドから５４マイクロセカンドであり、地上基地局による信号処理を含むラウンドトリップ遅延はスーパースロット内（例えば、およそ１１．４ミリ秒を表す１１４個のスーパースロットの時間間隔）であってよい。したがって、アクセスプローブと応答信号がどのスーパースロットと関連付けられているかに関してあいまい性は存在しない。他方で、ラウンドトリップ信号移動時間がおよそ２４０ミリ秒であることにより、およそ２２、３００マイル（３５，８８０ｋｍ）の同期軌道内の衛星基地局とのアクセスを求める地上無線端末の場合、ラウンドトリップ遅延は、１１．４ミリ秒のスーパースロット間隔時間よりも大きくなる。加えて、衛星基地局の大きな有効範囲領域により、ラウンドトリップ遅延に偏差が存在する可能性があり、結果として、セル内のＷＴの位置に応じて異なるＲＴＴをもたらす。本発明によれば、衛星ＢＳとの無線リンクとタイミング同期とを確立することを求めるＷＴのアクセス方法は、ＷＴが衛星ＢＳに接続することを求める場合に存在し、ＷＴが地上ＢＳに接続することを求める場合には存在しない、タイミングあいまい性の問題に対処するように修正される。
図１０は、衛星基地局とＷＴの間のタイミング同期を決定するためにアクセスプロセスで使用される、本発明の１つの機能を例示する図１１００である。図１０は、例示的なタイミング構造がスーパースロット（例えば、１１４個のＯＦＤＭシンボル時間間隔）に細分化されることを例示し、各スーパースロットの開始はアクセス間隔（例えば、９個のＯＦＤＭシンボル時間間隔）である。図１１００は、時間を表す横軸１１０２と、スーパースロット１ １１０４と、スーパースロット２ １１０６と、スーパースロットＮ１１０８とを含む。スーパースロット１ １１０４は例示的な地上アクセス間隔１１１０を含み、スーパースロット２ １１０６は例示的な地上アクセス間隔１１１２を含み、スーパースロットＮは例示的な地上アクセス間隔１１１４を含む。基地局は、ビーコンスロットを定義する参照信号（例えば、ビーコン信号）を送信することが可能であり、スーパースロットはビーコンスロット内で指標付けられてよい。地上ＢＳの場合、ＢＳとのリンクを確立することを求めるＷＴは、アクセス間隔の間にアクセスプローブ信号を送信して、信号を受信するＢＳは、同期を提供するためにＷＴ識別子とタイミング訂正とを送り返すことができる。しかし、衛星ＢＳの場合、タイミングあいまい性はスーパースロットより大きい。したがって、ＷＴは、それがどのスーパースロットから送信されたかに応じて、アクセス信号プローブを異なって符号化してよい。アクセス間隔１１１０内で発生する符号化アクセスプローブ信号１１１６は、スーパースロット１ １１０４を識別するために符号化される。アクセス間隔１１１２内で発生する符号化アクセスプローブ信号１１１８は、スーパースロット２ １１０６を識別するために符号化される。アクセス間隔１１１４内で発生する符号化アクセスプローブ信号は、スーパースロットＮ１１０８を識別するために符号化される。したがって、基地局が符号化アクセスプローブ信号を受信する場合、ＢＳはそのコードから、その信号が送信されたスーパースロットを決定することができる。
図１１は、衛星基地局とＷＴの間のタイミング同期を決定するために、アクセスプロセスで使用される本発明のもう１つの機能を例示する図１２００である。図１１は、ＷＴの観点から、衛星がスーパースロット内のタイミング同期をさらに解決できるように、ＷＴが、例えば、異なるオフセット（例えば、４００マイクロセカンドオフセット）によって、アクセスプローブ信号をオフセットできることを例示する。図１２００は、時間を表す横軸１１５０と、スーパースロット１ １１５２と、スーパースロット２ １１５４と、スーパースロットＮ１１５６とを含む。スーパースロット（１１５２、１１５４、１１５６）は、各スーパースロットの開始時に、一般に、ＷＴが接続とタイミング同期とを確立するためにアクセスプローブ信号を地上基地局に送信する機会を提供するために使用される、時間間隔（１１５８、１１６０、１１６２）（例えば、９個のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔）を含む。衛星基地局とのアクセスを試みるためのモードで動作する場合、ＷＴは、ＷＴの基準に関して、例えば、間隔（１１５８、１１６０、１１６２）外の時間を含めて、アクセスプローブをスーパースロット内の異なる時間に送信することが可能である。アクセスプローブがスーパースロット内で様々な時間に発生することが可能であることを例示する、アクセスプローブ信号間の例示的な間隔オフセットが４００マイクロセカンドである複数のアクセスプローブ信号（１１６４、１１６６、１１６８、１１７０、１１７２、１１７４、１１７６）が示されている。スーパースロット１ １１５２の間に送信されたアクセスプローブ信号（例えば、アクセスプローブ信号（１１６４、１１６６、１１６８、１１７０、または１１７２））は、スーパースロット１を識別するために符号化される。アクセスプローブ１１７４など、スーパースロット２ １１５４の間に送信されたアクセスプローブ信号は、スーパースロット２を識別するために符号化される。アクセスプローブ信号１１７６など、スーパースロットＮ１１５６の間に送信されたアクセスプローブ信号は、スーパースロットＮを識別するために符号化される。
衛星基地局に対して正確に同期されておらず、衛星とＷＴの間の大きな可能な距離偏差により大きな不確実度が存在する、地上配置されたＷＴは、スーパースロット内で短い間隔（例えば、地上基地局によって使用されるものに対応する同じ間隔）に関してＷＴからのアクセスプローブ信号を監視できる。送信されたＷＴプローブ信号が衛星基地局内の受信のためのアクセス間隔機会の窓にヒットしない場合、衛星基地局は要求を復号化しない。ＷＴは、異なるオフセットを有する複数の要求を送信することによって、タイミング内で潜在的な偏差を補う（ｓｐａｎ）ことが可能であり、最終的に、ＷＴプローブ信号は衛星ＢＳによって捕捉および復号化されるべきである。次いで、衛星ＢＳは、信号を復号化することによって、そこから信号が方向付けられたスーパースロットを識別して、スーパースロット内のタイミングを解決することが可能であり、衛星ＢＳはＢＳ割り当てされたＷＴ識別子とタイミング訂正信号とをＷＴに送信することができる。ＷＴは、衛星基地局と同期するために受信タイミング訂正情報を応用することが可能である。
図１２は、異なるタイミングオフセットにより複数のアクセスプローブを衛星基地局に送信するＷＴの概念をさらに例示する。図１２は、その間にＷＴがアクセスプローブを衛星基地局に送信する範囲を示す時間を表す横軸１１７１を含む図１１６９である。図１２は、第１のタイミングオフセット値ｔ０１１７９に従って、その間にＷＴが符号化アクセスプローブ信号１１７７を送信する、アクセスプローブ信号１１７５を送信するためにＷＴによって使用される第１のスーパースロットと、第２のタイミングオフセットｔ０＋デルタ１１８４に従って、その間にＷＴが符号化アクセスプローブ信号１１８２を送信する、アクセスプローブ信号１１８０を送信するためにＷＴによって使用される第２のスーパースロットと、第Ｎのタイミングオフセット値ｔ０＋Ｎデルタ１１９０に従って、その間にＷＴが符号化アクセスプローブ信号１１８８を送信する、アクセスプローブ信号１１８６を送信するためにＷＴによって使用される第Ｎのスーパースロットとを含む。衛星ＢＳは、ＷＴからのアクセスプローブ信号の受入れおよび処理のためにＢＳによって監視されるアクセス間隔にたまたま該当するアクセスプローブのうちの１つ（例えば、第ｋ番目のプローブ）を受け入れることになると考えられたい。
例えば、衛星ＢＳと地上ＷＴの間のタイミングにおけるあいまい性はスーパースロットよりも大きいと考えられたい。ＷＴは衛星ＢＳへの接続を求める。衛星ＢＳはビーコン信号を出力し、各ビーコン信号はビーコンスロットとスーパースロットのセットとに関連する。各スーパースロットは、その間、ＢＳが衛星ＢＳとの接続を確立することを求めるＷＴから符号化アクセスプローブを受け入れるアクセス間隔（例えば、９個のＯＦＤＭシンボル）を有する。信号を受信するＢＳの観点から、アクセスプローブがこのアクセス間隔窓外である場合、ＢＳはその信号を受け入れないことになる。そのネットワーク接続機構地点として衛星ＢＳを使用することを求めるＷＴは、スーパースロット指数を示すために符号化された、符号化アクセスプローブ信号を送信する。ＷＴがＢＳに達する場合、ＷＴのアクセスプローブは受入れ窓外である可能性があるため、ＷＴは、例えば、スーパースロットの開始に関して、異なるタイミングオフセットを用いて、複数のプローブを送信することができる。例えば、４００マイクロセカンドのタイミングオフセットが使用されてよい。例えば、ＷＴは、およそ１／２秒離れた間隔で、アクセスプローブのシーケンス（例えば、１０個のアクセスプローブ）を送信してよく、各連続アクセスプローブは、スーパースロットの開始に関して、異なるタイミングオフセットを有する。しかし、ＢＳは、そのアクセス間隔窓内で受信されるアクセスプローブ信号だけを認識することになる。窓外のアクセスプローブ信号は、干渉雑音としてシステムによって容認される。ＢＳがＷＴから、アクセス間隔窓範囲内で受信された、複数のアクセスプローブのうちの１つを受信する場合、ＢＳはその信号を復号化することによってスーパースロット情報を決定して、ＢＳとＷＴの間のタイミング同期を実現するためのタイミング訂正を決定する。ＢＳは基地局割り当てされたＷＴ識別子と、スーパースロット識別情報の繰返しと、タイミング訂正値とをＷＴに送信する。ＷＴは、基地局割り当てされたＷＴ識別子を受信して、タイミング訂正を応用することが可能であり、したがって、ＷＴはそのネットワーク接続機構地点として衛星ＢＳを使用することが可能になる。シングル専用論理アップリンクトーンは、ＷＴが衛星ＢＳに対するアップリングシグナリングに使用するために、割り当てられたＷＴ識別子と関連付けされてよい。
図１３は、本発明の方法による例示的なアクセスシグナリングを示す図１３００である。図１３は、本発明に従って実施される、例示的な基地局１３０２と、例示的な無線端末１３０４とを含む。例示的なＢＳ１３０２は、ダウンリンクタイミングと周波数構造とを使用してダウンリンクシグナリングを送信する。ダウンリンクタイミング構造は、ビーコンスロットを含み、各ビーコンスロットは、ビーコンスロットごとに固定数の指標付きスーパースロット（例えば、８個の指標付きスーパースロット）を含み、各スーパースロットはスーパースロットごとに固定数のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔（例えば、１１４個のＯＦＤＭシンボル伝送期間間隔）を含む。各ビーコンスロットはビーコン信号も含む。ＢＳ１３０２からのダウンリンク信号は、ＷＴ１３０４によって受信され、ＢＳ１３０２が送信する場合とＷＴ１３０４が受信する場合の間のダウンリンクシグナリング遅延は、ＢＳとＷＴの間の距離に応じて異なる。受信ビーコン信号１３０６は、指標付きスーパースロット（スーパースロット１ １３１０、スーパースロット２ １３１２、スーパースロット３ １３１４、．．．、スーパースロットＮ１３１６）を含めて、対応するビーコンスロット１３０８と共に示される。ＷＴ１３０４は、受信ビーコンスロットタイミングに関してアップリンクシグナリングを参照することが可能である。
ＢＳ１３０２は、ダウンリンクタイミング構造に関して基地局で同期されたアップリンクタイミングおよび周波数構造も維持する。ＢＳ１３０２でのアップリンクタイミングおよび周波数構造範囲内で、アクセス信号を受信するための受信窓（例えば、各スーパースロットに対応する１つの窓（１３１８、１３２０、１３２２、．．．、１３２４））が存在する。
ＷＴ１３０４は、ＢＳ１３０２とのアクセスを得て、ＢＳ１３０２に登録することを求めて、アップリンクアクセスプローブ信号１３２６をアクセスＢＳ１３０２に送信する。矢印（１３２８、１３３０、１３３２）は、ＢＳ１３０２とＷＴ１３０４の間で、それぞれ、（短、中間、および長）距離に対応する（より短い、中間の、およびより長い）伝搬遅延の事例（Ａ、Ｂ、Ｃ）を示す。
例示的な事例Ａでは、ＷＴ１３０４は、アクセスプローブ信号１３２６を送信して、首尾よくアクセス機会の窓１３１８にヒットした。ＢＳ１３０２は、アクセスプローブ信号を処理して、タイミングオフセットを決定し、タイミングオフセット訂正をＷＴ１３０４に送信することが可能であり、ＷＴ１３０４が、ＷＴ１３０４からのアップリンク信号がＢＳ１３０２アップリンク受信タイミングにより同期されて到着するように、より正確にそのアップリンクシグナリングをタイミング同期する目的でアップリンク伝送タイミングを調整するために受信タイミングオフセット訂正を使用することを可能にする（例えば、データ通信を可能にする）。
例示的な事例Ｂでは、ＷＴ１３０４は、アクセスプローブ信号１３２６を送信して、アクセス機会の窓（１３１８、１３２０）にヒットし損ねた。ＢＳ１３０２は、アクセスプローブ信号を首尾よく処理せず、アクセスプローブ信号はＢＳ１３０２によって干渉として扱われ、ＢＳ１３０２はＷＴ１３０４に応答しない。
例示的な事例Ｃでは、ＷＴ１３０４は、アクセスプローブ信号１３２６を送信して、首尾よくアクセス機会の窓１３２０にヒットした。ＢＳ１３０２は、アクセスプローブ信号を処理して、タイミングオフセット訂正を決定し、タイミングオフセット訂正をＷＴ１３０４に送信することが可能であり、ＷＴ１３０４が、ＷＴ１３０４からのアップリンク信号がＢＳ１３０２アップリンク受信タイミングにより同期されて到着するように、より正確にそのアップリンクシグナリングをタイミング同期する目的でアップリンク伝送タイミングを調整するために受信タイミングオフセットを使用することを可能にする（例えば、データ通信を可能にする）。
例えば、５マイル（８ｋｍ）のセル半径を有する地上ＢＳなど、近傍の地上基地局を用いるいくつかの実施形態では、ラウンドトリップ時間の不確実さの量は比較的小さく、ＷＴ１３０４は、アクセスプローブ信号を送信する場合、基地局で次のアクセス窓にヒットすることが予測され得る。いくつかの実施形態では、基地局はＷＴから遠く離れているものの、相対的な距離の不確実さが非常に小さい場合、アクセスプローブ信号は基地局でアクセス窓にヒットすることが予想され得る。
しかし、実施形態では、ラウンドトリップ時間における不確実さがアクセス間隔サイズによってサポートされるものより大きい場合、アクセスプローブ信号はアクセス機会の窓にヒットする可能性もあり、またはヒットしない可能性もある。かかる場合、上の事例Ｂでのように、アクセスプローブが損なった場合、ＷＴタイミングは調整されて、もう１つのアクセスプローブが送られる必要がある。アクセス間隔窓時間は、シグナリングオーバヘッドを表し、アクセス間隔は短く維持することが所望される。例えば、例示的なアクセス窓時間間隔は、１１４個のＯＦＤＭ信号伝送時間間隔の例示的なスーパースロットに対応する９個のＯＦＤＭ信号伝送時間間隔である。
図１３の例では、伝搬遅延における偏差は、例えば、ＷＴ１３０４とＢＳ１３０２の間の相対距離に応じて、アクセスプローブ信号１３２６が異なるアクセス窓１３１８、１３２０にヒットできるようであってよいとを考えられたい。例えば、事例Ａ（矢印１３２８）と事例Ｃ（矢印１３３２）とは、ＷＴに対するその相対距離が、アクセスプローブ信号が首尾よく受信された場合、アクセスプローブ信号が所与の時間で相対的なＢＳ―ＷＴ距離に応じて、アクセス窓のうちの異なる１つの中で受信され得る程度まで異なってよい同じＢＳに対応すると考えられたい。また、ＷＴは、異なる指標値を有するスーパースロットの間にアクセスプローブ信号を送信することが可能になると考えられたい。ＢＳが正確なタイミング訂正を計算するために、ＢＳがアクセスプローブ信号を受信する場合、基地局は、タイミング基準点を得るためにＷＴ１３０４からより多くの情報を知る必要がある。本発明のいくつかの実施形態の１つの機能によれば、ＷＴは、そこからアクセスプローブ信号１３２６が送信されたスーパースロット指標を識別するためにアクセスプローブ信号１３２６を符号化する。ＢＳ１３０２は、ダウンリンク信号を経由してＷＴに送信されるタイミングオフセット訂正を計算するためにスロット指標情報を使用する。ＷＴ１３０４は、タイミング訂正信号を受信して、それに応じて、そのアップリンクタイミングを調整する。
本発明のいくつかの実施形態では、代替方法が用いられ、その場合、アクセスプローブ信号はスーパースロット指標を符号化しないが、基地局はダウンリンクを経由してタイミング訂正信号と、（例えば、アクセス窓１３１８とアクセス窓１３２０とを区別する）スロット指標オフセット標識とを通信する。その場合、送信されたアクセスプローブ信号のスーパースロット標識を知っているＷＴ１３０４は、復号タイミング調整を計算するためにその情報を受信タイミング訂正信号および受信スロット指標標識と組み合わせて、タイミング調整を応用することができる。
図１４は、本発明の方法による例示的なアクセスシグナリングを示す図１４００である。図１４は、本発明に従って実施される、例示的な基地局１４０２と例示的な無線端末１４０４とを含む。例示的なＢＳ１４０２は、ダウンリンクタイミングと周波数構造とを使用して、ダウンリンクシグナリングを送信する。ダウンリンクタイミング構造は、ビーコンスロットを含み、各ビーコンスロットは、ビーコンスロットごとに固定数の指標付きスーパースロット（例えば、８個の指標付きスーパースロット）を含み、各スーパースロットは、スーパースロットごとに、固定数のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔（例えば、１１４個のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔）を含む。各ビーコンスロットはビーコン信号も含む。ＢＳ１４０２からのダウンリンク信号はＷＴ１４０４によって受信され、ＢＳ１４０２が送信する場合とＷＴ１４０２が受信する場合の間のダウンリンクシグナリング遅延は、ＢＳとＷＴの間の距離に応じて異なる。受信ビーコン信号１４０６は、指標付きスーパースロット（スーパースロット１ １４１０、スーパースロット２ １４１２、スーパースロット３ １４１４、．．．、スーパースロットＮ１４１６）を含めて、対応するビーコンスロット１４０８と共に示される。ＷＴ１４０４は、受信ビーコンスロットタイミングに関してアップリンクシグナリングを参照することが可能である。ＲＴＴ不確実さは、アクセスプローブ信号を送信する場合、ＷＴ１４０４が、基地局１４０２で首尾よくアクセススロットにヒットする可能もあり、またはヒットしない可能性もあるようなものである。
ＢＳ１４０２は、そのダウンリンクタイミング構造に関して基地局で同期されたアップリンクタイミングおよび周波数構造も維持する。ＢＳ１４０２でのアップリンクタイミングおよび周波数構造の範囲内で、アクセス信号、アクセススロットを受信するための受信窓（例えば、各スーパースロットに対応する１つの窓（１４１８、１４２０、１４２２、．．．、１４２４））が存在する。加えて、アップリンクタイミングは、アクセススロット間にデータスロット（１４２６、１４２８、１４２８）が存在するように構成される。
図１４は、本発明による、アクセスプローブアップリンク信号が最終的にアクセススロット範囲内で受信されることになるように、スーパースロットの開始に関してアクセスタイミングオフセットを調整する方法を例示する。この方法は、例えば、ＢＳ−ＷＴ距離内の潜在的な偏差による信号ＲＴＴにおける偏差が第１の試みでアクセス窓にヒットすることが確実にされないような場合に有用である。
ＷＴ１４０４は、アクセスプローブ信号１４３２を送信し、伝送タイミングは、その間に信号が送信されるスーパースロットの開始に関して第１のタイミングオフセット（タイミングオフセットｔ１１４３４）が存在するように制御されている。送信アクセスプローブ信号１４３２は、傾斜矢印１４３３によって表されるようにシグナリング伝搬によって遅延され、ＢＳ１４０２の受信機にアクセスプローブ信号１４３２’として到着するアップリンク信号である。しかし、アクセスプローブ信号１４３２’は、データスロット１４２６の間にたまたま到着し、したがって、ＢＳ１４０２によって干渉であるとみなされる。ＢＳ１４０２はＷＴ１４０４に応答を送信しない。
ＷＴ１４０４は、タイミングオフセットを第２のタイミングオフセット値ｔ２１４３８に調整し、アクセスプローブ信号１４３６を送信する。送信アクセスプローブ信号１４３６は、傾斜矢印１４３７によって表されるようにシグナリング伝搬によって遅延され、ＢＳ１４０２の受信機にアクセスプローブ信号１４３６’として到着するアップリンク信号である。しかし、今回は、受信アクセスプローブ信号１４３６’はアスセススロット１４２０の範囲内にあり、ＢＳ１４０２はアクセス信号を処理し、登録されるようにＷＴ１４０４を受け入れ、タイミング訂正信号を計算して、ダウンリンクを経由してＷＴ１４０４にタイミング訂正信号を送信する。ＷＴは、受信タイミング訂正信号に従ってそのアップリンクタイミングを調整する。
アクセスプローブシグナリングタイミングオフセット間の差は、異なるオフセットを用いて連続アクセスプローブが最終的にアクセススロットにヒットすることになるように、アクセススロットのサイズとの相関関係で選択されてよい。例えば、９個のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔を有する例示的なシステムでは、異なる時間オフセットは、例えば、ＯＦＤＭ伝送時間間隔がおよそ１００マイクロセカンドの場合、４個のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔だけ異なってよい。
図１５は、本発明の方法による例示的なアクセスシグナリングを示す図１５００である。図１５は、本発明に従って実施される、例示的な基地局１５０２と例示的な無線端末１５０４とを含む。例示的なＢＳ１５０２は、地球の表面上に大きなセルラ有効範囲領域（例えば、１００マイル（１６０ｋｍ）、２００マイル（３２１ｋｍ）、５００マイル（８０４ｋｍ）、またはそれ以上の半径）を有する静止軌道内の衛星ＢＳであると考えられたい。かかる実施形態では、ＲＴＴはダウンリンク内のスーパースロットよりも大きく、例えば、潜在的なＷＴ１５０４位置偏差により、ＲＴＴ不確実さは、例示的なアクセスプローブ信号が基地局１５００で首尾よくアクセスタイムスロットにヒットする可能もあり、またはヒットしない可能性もあるようなものであると考えられたい。この例示的な実施形態では、上で説明される２つの機能、すなわち、スーパースロット指標識別情報をアクセスプローブに符号化することと、その中でアクセス信号が送信されるスーパースロットの開始とは異なるタイミングオフセットを用いて連続アクセスプローブを送信することは、ＷＴ１５０４に関してタイミング訂正を取得するために組み合わせて使用される。
ＢＳ１５０２は、スーパースロットを含むダウンリンクタイミング構造の一部であるビーコンスロットごとに、ダウンリンクビーコン信号を含むダウンリンク信号を送信し、ダウンリンクタイミング構造はＢＳとＷＴとに知られている。ＷＴ１５０４は、受信ダウンリンク信号に関して同期することが可能であり、各ビーコンスロット内のスーパースロットの指標値を識別することができる。
ＷＴ１５０４は、ＷＴ１５０４がＢＳ１５０２、すなわち、衛星ＢＳをそのネットワーク接続機構地点として使用したいことを決定する。しかし、ＷＴ１５０４はその位置を知らず、したがって、ＲＴＴを知らない。ＷＴ１５０４は、その間に信号が送信されるスーパースロット１５１２の開始に関して、第１のタイミングオフセットｔ１１５１０を用いてアクセスプローブ信号１５０８を送信する。そのビーコンスロット内のスーパースロット１５１２の指数はＷＴ１５０４に知られており、アクセスプローブ信号１５０８内で符号化される。ＷＴ−ＢＳ伝搬遅延時間の後、アクセス信号はアクセスプローブ１５０８’としてＢＳ１５０２に到着する。しかし、アクセスプローブ信号１５０８’は、アクセススロットではなく、データスロット１５１４にヒットする。ＢＳ１５０２は、信号１５０８’を干渉として扱い、ＷＴ１５０４に応答しない。
無線端末１５０４は、もう１つのアクセスプローブ信号を送信する前に、時間間隔１５１６を待つ。時間間隔１５１６は、ＲＴＴに、信号処理に認められたいくつかの追加時間を加えたものより大きくなるように選択され、アクセスプローブ信号がＢＳ１５０２で首尾よくアクセススロットにヒットして、ＢＳ１５０２が登録のためにＷＴ１５０４を受け入れた場合、ＢＳ１５０２アクセスプローブ応答信号が生成され、送信され、伝搬され、ＷＴ１５０４によって検出されるために十分な時間を提供する。
予測された時間間隔内に応答を受信しないと、ＷＴ１５０４はそのタイミングオフセットをスーパースロットの開始から、第１のタイミングオフセット１５１０とは異なる第２のタイミングオフセット１５１８に調整して、スーパースロット１５２２の間にもう１つのアクセスプローブ信号１５２０を送信する。そのビーコンスロット内のスーパースロット１５２２の指数は信号１５２０内で符号化され、指標値は信号１５０８内で符号化された指標値と同じであってよく、または異なってもよい。ＷＴ−ＢＳ伝搬遅延時間の後、アクセス信号はアクセスプローブ１５２０’としてＢＳ１５０２に到着する。この場合、アクセスプローブ信号１５２０’はアクセススロット１５２１にヒットする。ＢＳ１５０２は、通信されたスーパースロット指標を復号化して、アクセススロット１５１２内の受信信号１５２０’のタイミングオフセットを測定して、ＷＴ１５０４に関してタイミング訂正値を計算するために測定タイミングオフセットとスーパースロット情報とを使用する。ＢＳ１５０２は、ダウンリンク信号としてタイミングオフセット訂正値をＷＴ１５０４に送信する。ＷＴ１５０４は、タイミングオフセット値を受信および復号化して、受信された訂正に従って、そのアップリンクタイミングを調整する。ＷＴ１５０４は、ＷＴ１５０４が、例えば、別のオフセットを用いて、もう１つのアクセスプローブ信号を送信しようと試みることになる時間の前に、ＢＳ１５０２によって登録のために受け入れられていることを識別するシグナリングを受信した。
図１６は、本発明に従って、基地局に接続して、タイミング同期動作を実行するための無線端末の例示的な動作方法の流れ図１６００である。動作はステップ１６０２で開始し、ここでＷＴは、電力供給され、初期化され、１つまたは複数の基地局からダウンリンク信号を受信し始める。動作はステップ１６０２からステップ１６０４に進む。
ステップ１６０４で、ＷＴは衛星基地局とのアクセスを開始することを求めるか、または地上基地局とのアクセスを開始することを求めるかを決定する。本発明に従って実施される例示的なＷＴは、異なるアクセス方法の実施を含んでよい。第１のアクセス方法は、衛星基地局、例えば、およそ１００〜５００マイル（１６０〜８０４ｋｍ）の半径を有する、地球の表面上のセル有効範囲領域を有する静止軌道内の衛星基地局に合わせて調整され、この場合、信号ＲＴＴはスーパースロットより大きく、ＲＴＴ内のあいまい性はアクセス時間間隔より大きい。第２のアクセス方法は、例えば、比較的小さなセル半径（例えば、１マイル（１ｋｍ）、２マイル（３ｋｍ）、また５マイル（８ｋｍ））を有する地上基地局に合わせて調整され、この場合、信号ＲＴＴはスーパースロット未満であり、ＲＴＴ内のあいまい性は、ＷＴから送信されたアクセス要求信号が単一の試みで、地上ＢＳでアクセススロットにヒットすることが予測されるべきであるように十分小さい。ＷＴが衛星ＢＳとのアクセスを求める場合、動作はステップ１６０４からステップ１６０６に進み、一方、ＷＴが地上基地局とのアクセスを求める場合、動作はステップ１６０４からステップ１６０８に進む。
ステップ１６０６で、ＷＴはダウンリンクビーコン信号または衛星ＢＳからの信号を受信するように動作される。例示的なシステムで衛星基地局によって使用されるダウンリンクタイミングおよび周波数構造は、繰返しベースで発生するビーコンスロットを含んでよく、各ビーコンスロットはビーコン信号を含み、各ビーコンスロットは固定数のスーパースロット（例えば、８個）を含み、ビーコンスロット内のスーパースロットの各々は指標値と関連付けられ、スーパースロットの各々は固定数のＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔（例えば、１１４個）を含む。
動作はステップ１６０６からステップ１６０８に進む。ステップ１６０８で、ＷＴは（１つまたは複数の）受信ビーコン信号からタイミング基準を決定する（例えば、受信ダウンリンクシグナリングに関してビーコンスロットの開始を決定する）。ステップ１６１０で、ＷＴはプローブカウンタを１と等しく設定し、ステップ１６１２で、ＷＴはタイミングオフセット変数を初期タイミングオフセットと等しく設定する。例えば、初期タイミングオフセットは、ＷＴ内に記憶された所定の値である。動作はステップ１６１２からステップ１６１４に進む。
ステップ１６１４で、ＷＴは、第１のアクセスプローブ信号を送信するためにビーコンスロット内でスーパースロットを選択して、選択されたスーパースロットの指標を識別する。次いで、ステップ１６１４で、ＷＴは選択されたスーパースロットを第１のアクセスプローブ信号内に符号化する。次に、ステップ１６１８で、ＷＴは、伝送がステップ１６１２のタイミングオフセット値によって選択されたスーパースロットの開始からのタイミングオフであるように、選択されたスーパースロット内で生じる時間点で第１のアクセスプローブ信号を送信する。動作は、接続ノードＡ１６２０を経由してステップ１６１８からステップ１６２２に進む。
ステップ１６２２で、ＷＴは、衛星基地局からダウンリンクシグナリングを受信するように動作され、受信ダウンリンクシグナリングは、アクセスプローブ信号に対する応答を含んでよい。動作はステップ１６２２からステップ１６２４に進む。ステップ１６２４で、ＷＴは応答がＷＴに向けて受信されたかどうかについて検査する。応答が受信されなかった場合、動作はステップ１６２４からステップ１６２６に進む。しかし、応答がＷＴに向けて受信された場合、ＷＴ動作はステップ１６２８に進む。
ステップ１６２６で、ＷＴは、最後のアクセスプローブ伝送以来の時間の変化が予測された最悪のＲＴＴ＋処理時間（例えば、ＷＴ内に記憶された所定の限界値）を超えるかどうかについて検査する。期限を超えていない場合、動作はステップ１６２２に戻り、ここでＷＴは、ダウンリンク信号の受信と、応答に対する検査とを継続する。しかし、ステップ１６２６で、ＷＴが期限を超えていることを決定する場合、ＷＴ動作はステップ１６３０に進み、ここでＷＴはプローブカウンタを増分する。
次に、ステップ１６３２で、ＷＴはプローブカウンタが最大プローブカウンタ数を超えるかどうかについて検査する。最大プローブカウンタ数は、異なるタイミングオフセットにより最大プローブカウンタ数アクセスプローブのセットが、アクセスプローブのうちの少なくとも１つが衛星基地局でアクセススロットにヒットするために時間調整されることが期待されるべきであるように、タイミングあいまい性をカバーするに足るべきであるように選択された、ＷＴメモリ内に記憶された所定の値であってよい。
プローブカウンタがステップ１６３２で最大プローブ数を超えた場合、アクセス試みセットは結果として失敗に終ったことが推定され得、動作は接続ノードＢ１６３４を経由してステップ１６０４に進む。例えば、失敗の考えられる原因は、基地局でアクセススロットにヒットすべきであったアクセスプローブ信号が首尾よく検出および処理されることが不可能であったような干渉条件、例えば、荷重条件により、衛星ＢＳがＷＴアクセスを拒絶することを決定したような干渉条件、または衛星基地局からの応答信号が首尾よく回復されることが不可能であったような干渉条件を含む可能性がある。ステップ１６０４で、ＷＴは同じ衛星基地局を用いてプロセスを繰り返すか、または異なる基地局にアクセスすることを試みるかを決定することができる。
ステップ１６３２で、プローブカウンタが最大プローブカウンタ数を超えなかった場合、動作はステップ１６３６に進み、ここでＷＴは、タイミングオフセットを現在のタイミングオフセット値にデルタオフセットを加えたものに等しく設定する。例えば、デルタオフセットは、アクセススロット間隔の端数（例えば、半分未満）であってよい。次いで、ステップ１６４０で、ＷＴは、もう１つのアクセスプローブ信号を送信するためにビーコンスロット内のスーパースロットを選択して、選択されたスーパースロットの指標を識別する。次にステップ１６４２で、ＷＴは選択されたスーパースロットの指標をもう１つのアクセスプローブ信号内に符号化する。次いで、ステップ１６４４で、ＷＴは、伝送がステップ１６３８のタイミングオフセット値によって選択されたスーパースロットの開始からのタイミングオフであるように、選択されたスーパースロット内で生じる時間点で、もう１つのアクセスプローブ信号を送信する。動作は、接続ノードＡ１６２０を経由してステップ１６４４からステップ１６２２に戻り、ここでＷＴは、ダウンリンク信号を受信して、アクセスプローブ信号に対する応答を検査する。
ステップ１６２４に戻って、ステップ１６２４で、ＷＴが無線端末に向けられた応答を受信したことが決定された場合、動作はステップ１６２８に進み、ここでＷＴは、タイミング訂正情報を含めて、ＷＴに向けられた受信応答を処理する。動作はステップ１６２８からステップ１６４６に進む。ステップ１６４６で、ＷＴは、受信タイミング訂正情報に従ってＷＴタイミングを調整する。
ステップ１６０４に戻って、ステップ１６０４で、無線端末が地上ＢＳ局を経由してアクセスを開始することを求める場合、動作はステップ１６０８に進み、ここでＷＴは、地上基地局から１つまたは複数のダウンリンクビーコン信号を受信するように操作され、ＷＴはそのネットワーク接続機構地点としてそれを使用することを望む。次いで、ステップ１６４６で、ＷＴは１つまたは複数の受信ビーコン信号からタイミング基準を決定し、ステップ１６４８で、ＷＴは、アクセス要求信号がアクセス期間の間に地上基地局で受信されることが予測されるべきであるように、アクセス要求信号をいつ送信すべきかを決定するために決定された時間基準を使用する。動作はステップ１６４８からステップ１６５０に進む。
ステップ１６５０で、ＷＴは、アクセス要求信号が所定の時間でのようにアクセス要求信号を送信するように動作され、前記アクセス要求信号は符号化スーパースロット識別情報を含まない。次に、ステップ１６５２で、ＷＴは、地上ＢＳから、アクセス付与情報を含んでよいダウンリンクシグナリングを受信するように動作される。動作はステップ１６５２からステップ１６５４に進む。
ステップ１６５４で、ＷＴは、そのアクセス要求伝送に応答して、ＷＴがアクセス付与信号を受信したかどうかを決定するように動作される。アクセス付与が受信されなかった場合、動作は接続ノードＢ１６３４を経由してステップ１６５４に進み、ここでＷＴは、同じ地上基地局とのアクセスを再度試みるか、または異なるＢＳとのアクセスを試みるかを決定する。ステップ１６５４で、ＷＴがそのネットワーク接続機構地点として地上ＢＳを使用するためのアクセスを付与されたことが決定される場合、動作はステップ１６５６に進み、ここでＷＴは、タイミング訂正情報を含めて、ＷＴに向けられたアクセス付与シグナリングを処理するように動作される。次いで、ステップ１６５８で、ＷＴは、ステップ１６５６の受信タイミング訂正情報に従ってＷＴタイミングを調整するように動作される。
図１７Ａおよび図１７Ｂの組合せを含む図１７は、通信システムで使用するための通信装置の例示的な動作方法の流れ図１７００である。例えば、例示的な通信装置は、本発明に従って実施される、移動体ノードなどの無線端末であってよく、例示的な通信システムは、多元接続拡張スペクトルＯＦＤＭ無線通信システムであってよい。通信システムは、１つまたは複数の基地局を含み、各基地局はダウンリンクビーコン信号を送信することが可能である。システム内の様々な基地局は、互いにタイミング同期されてもよく、またはされなくてもよい。例示的な通信システムでは、基地局によるビーコンシグナリングブロードキャストは、基地局に関してタイミング基準情報を提供する際に使用されることが可能である。例示的な通信システムでは、基地局用のタイミング構造は、ビーコンタイムスロットが周期ベースで発生するようなものであり、ビーコン信号は周期的ダウンリンクタイミング構造に従って各ビーコンタイムスロット中に基地局によって送信されており、前記ダウンリンクタイミング構造は各ビーコンスロット内に複数のスーパースロットを含み、各ビーコンスロット内の個々のスーパースロットは、スーパースロット指標の使用による識別に適しており、各スーパースロットは複数の信号伝送期間を含む。
動作は、通信装置が電源供給および初期化されるステップ１７０２で開始する。動作はステップ１７０２からステップ１７０４に進む。ステップ１７０４で、通信装置は、その通信装置がネットワーク接続機構地点を使用することを望む基地局（例えば、衛星ＢＳ）から少なくとも１つのビーコン信号を受信する。いくつかの実施形態では、通信装置は、先に進む前に、複数のビーコン信号および／またはその他のダウンリンクブロードキャスト情報（例えば、パイロット信号）を基地局から受信する。動作はステップ１７０４からステップ１７０６に進む。ステップ１７０６で、通信装置はダウンリンクタイミング基準点を決定するために受信ビーコン信号を処理し、スーパースロットは決定されたタイミング基準点に対して所定の基準を有するビーコンスロット内で発生する。動作はステップ１７０６からステップ１７０８に進む。
ステップ１７０８で、通信装置は、決定されたタイミング基準点に応じて第１のアクセスプローブを送信する時間を決定する。例えば、第１のアクセスプローブは、決定されたタイミング基準点からの初期時間オフセットを有する。いくつかの実施形態（例えば、衛星基地局および地上基地局の両方を含むいくつかの混成システム）では、通信装置はサブステップ１７０９を実行し、サブステップ１７０９で、通信装置は、地上基地局からの信号から決定された位置情報に応じて第１のアクセスプローブを送信する時間を決定する。いくつかのかかる実施形態では、第１のアクセスプローブを送信する時間を決定することは、前記地上基地局の位置と前記衛星基地局の位置を示す、知られている情報に応じてさらに実行される。例えば、それに対して通信装置が現在アクセスプローブ信号を送信することを望む基地局は衛星基地局である可能性があり、地球の表面上の大きな有効範囲領域に起因する信号ＲＴＴ内の比較的大きな偏差により、アクセスプローブの送信に使用するためのタイミング内に比較的大量の不確実さが存在し、通信装置の現在の位置が知られてない可能性がある。しかし、衛星のセル有効範囲領域は、いくつかのより小さなセルとの重複および／またはこれらのセルの近くにあることを含む可能性があり、これらのより小さいセルは地上基地局に対応する。地上基地局信号から決定された通信装置の現在の位置の近似値を求めることによって、通信装置は、アクセスプローブをいつ送信するかについてタイミングの不確実さを削減することができ、それにより、アクセスプローブが衛星基地局によって受け入れられることになる可能性を高め、衛星ＢＳに送信される必要がある異なるタイミングオフセットアクセスプローブの時間と数を削減する。例えば、通信装置は、アクセス点としてその通信装置が使用された最後の地上ＢＳと、通信装置内に記憶された、知られている地上ＢＳの位置とを識別する、記憶された情報を有してよく、また地上ＢＳセルを衛星位置および／または衛星セル位置に相関させる情報も記憶および使用されてよい。いくつかの実施形態では、通信装置は、複数の地上基地局から受信されたビーコン信号に基づいてその位置を三角形に分ける（ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅ）ことができる。いくつかの実施形態では、衛星基地局に対する第１のアクセスプローブ信号がその衛星基地局のアクセススロットにヒットすることが予測されるべきであるように、地上基地局から得られた位置情報を使用することによって、タイミングの不確実さレベルを削減することが可能であってよい。
動作はステップ１７０８からステップ１７１０に進む。ステップ１７１０で、通信装置は、第１のスーパースロット指標を識別する第１のアクセスプローブ信号内の情報を符号化する。次いで、ステップ１７１２で、通信装置は、第１のスーパースロット指標を識別する第１のアクセスプローブ信号を送信し、第１のアクセスプローブ信号は、第１のスーパースロット指標の開始に関連して第１のタイミングオフセットで送信される。動作はステップ１７１２からステップ１７１４に進み、ここで通信装置は、第１のアクセスプローブ信号に対する応答が基地局から受信されたかどうかを決定するために監視する。次いで、ステップ１７１６で、動作は、応答が受信されなかった場合、ステップ１７１８に進み、応答が受信された場合、ステップ１７２０に進む。
応答が受信された場合、ステップ１７２０で、通信装置は、その応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。
しかし、応答が受信されなかった場合、ステップ１７１８で、通信装置は、第２のスーパースロット指標を識別する第２のアクセスプローブ信号内の情報を符号化し、ステップ１７２２で、通信装置は、第２のスーパースロット指標を識別する第２のアクセスプローブ信号を前記第２のスーパースロット指標を有する第２のスーパースロットの開始に関連する第２のタイミングオフセットで送信し、第２のタイミングオフセットは、第１のタイミングオフセットと異なっている。動作は、接続ノードＡ１７２４を経由してステップ１７２２からステップ１７２６に進む。
ステップ１７２６で、通信装置は、第２のアクセスプローブ信号に対する応答が基地局から受信されたかどうかを判定するために監視する。次いで、ステップ１７２８で、動作は、応答が受信されなかった場合、ステップ１７３２に進み、応答が受信された場合、ステップ１７３０に進む。
応答が受信された場合、ステップ１７３２で、通信装置は、その応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。
しかし、応答が受信されなかった場合、ステップ１７３０で、通信装置は、第３のスーパースロット指標を識別する第３のアクセスプローブ信号内の情報を符号化し、ステップ１７３４で、通信装置は、第３のアクセスプローブ信号を前記第３のスーパースロット指標を有する第３のスーパースロットの開始に関連して第３のタイミングオフセットで送信する。第３のタイミングオフセットは、第１および第２のタイミングオフセットと異なる。
動作はステップ１７３４からステップ１７３６に進む。ステップ１７３６で、通信装置は、第３のアクセスプローブ信号に対する応答が基地局から受信されたかどうかを決定するために監視する。次いで、ステップ１７４０で、動作は、応答が受信されなかった場合、ステップ１７４２に進み、応答が受信された場合、ステップ１７４０に進む。
応答が受信された場合、ステップ１７４２で、通信装置は、その応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。ステップ１７４０で応答が受信されなかった場合、通信装置は、実施形態に従って、アクセス信号生成／伝送／応答決定／さらなる動作のプロセスを続ける。例えば、いくつかの実施形態では、通信装置は、プローブが応答されるまで、または固定数のアクセスプローブが送信されるまで、連続アクセスプローブの各々に関して異なるタイミングオフセットを用いてアクセスプローブを通信することが可能である。例えば、アクセスプローブの総数は、少なくとも予測されるタイミングあいまい性をカバーするのに十分なものであってよい。
いくつかの実施形態では、第１および第２のアクセスプローブは異なるビーコンスロット内で送信され、第２のスーパースロット指標は第１のスーパースロット指標と同じであってもよく、または異なってもよい。いくつかの実施形態では、第１および第２のアクセスプローブは異なるビーコンスロット内で送信され、第２のスーパースロット指標は第１のスーパースロット指標と異なる。
いくつかの実施形態では、第１および第２のアクセスプローブは、同じビーコンスロット内で送信され、第２のスーパースロットは第１のスーパースロットと異なる。いくつかのかかる実施形態では、応答は、応答されているプローブ信号のうちの１つを識別する情報を含む。
いくつかの実施形態では、少なくとも３つのアクセスプローブを含むシーケンスが送信される場合、第２のタイミングオフセットは初期タイミングオフセット値に固定ステップサイズオフセットの第１の整数倍を加えた値だけ第１のタイミングオフセットと異なり、第３のタイミングオフセットは初期タイミングオフセット値に、固定ステップサイズオフセットの第１の整数倍とは異なる、固定ステップサイズタイミングオフセットの第２の整数倍を加えた値だけ第１のタイミングオフセットと異なる。いくつかの実施形態では、固定ステップサイズタイミングオフセットの第１および第２の整数倍は、正の数であってもよく、または負の数であってもよい。
いくつかの実施形態では、固定ステップサイズは、基地局アクセス間隔の期間未満であり、基地局アクセス間隔は、その間に基地局がアクセスプローブ信号に対応する期間である。
様々な実施形態では、それに対して通信装置がアクセスプローブを送信する基地局は、衛星基地局であり、衛星基地局と通信装置の間における、光速度で移動する信号のラウンドトリップ時間（ＲＴＴ）は、スーパースロットの期間を超える。いくつかのかかる実施形態では、ＲＴＴはビーコンスロットの期間も超える。いくつかの実施形態では、ＲＴＴは０．２秒を超える。
図１８は、本発明による例示的な通信装置の例示的な動作方法の流れ図１８００である。流れ図１８００の例示的な方法は、ビーコンタイムスロットが周期ベースで発生し、ビーコン信号が周期的ダウンリンクタイミング構造に従って各ビーコンタイムスロット中に基地局によって送信されており、前記ダウンリンクタイミング構造が各ビーコンスロット内に複数のスーパースロットを含み、ビーコンスロット内の個々のスーパースロットがスーパースロット指標の使用による識別に適しており、各スーパースロットが複数のシンボル伝送期間を含む通信システムでの使用のための通信装置の動作方法である。
動作は、通信装置が電源供給および初期化されるステップ１８０２で開始する。動作はステップ１８０２からステップ１８０４に進み、ここで通信装置は、少なくとも１つのビーコン信号を受信するように動作され、次いで、ステップ１８０６で、通信装置は、ダウンリンクタイミング基準点を決定するために受信ビーコン信号を処理し、スーパースロットは、所定のタイミング基準点と所定の関係を有するビーコンスロット内で発生する。動作はステップ１８０６からステップ１８０８に進む。
ステップ１８０８で、通信装置は、第１および第２のアクセスプローブのうちの少なくとも１つの中でアクセスプローブ識別子を符号化する。ステップ１８１０で、通信装置は、ビーコンスロット内のスーパースロットの開始に関連して第１のタイミングオフセットに対応する時間に第１のアクセスプローブを送信する。次いで、ステップ１８１２で、通信装置は、スーパースロットの開始に関連して第２のタイミングオフセットに対応する時間に第２のアクセスプローブを送信し、第２のアクセスプローブは、より大きなスーパースロット期間未満であり、第１のアクセスプローブが送信された時間点から、送信信号が通信装置から基地局に移動するために要求される時間の２倍である時間点で送信されている。動作はステップ１８１２からステップ１８１４に進む。
ステップ１８１４で、通信装置は、応答が基地局から受信されたかどうかを決定するために監視するように動作され、ステップ１８１６で、動作は決定に応じて進む。基地局から応答が受信された場合、動作はステップ１８１６からステップ１８１８に進む。ステップ１８１８で、通信装置は、その応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。応答が基地局から受信されなかった場合、動作は接続ノードＡ１８２０を経由してステップ１８１６からステップ１８０４に進み、ここで通信装置は、アクセスシグナリングを開始するプロセスを再開できる。
いくつかの実施形態で、最大タイミングあいまい性はスーパースロットの期間未満であり、第１および第２のアクセスプローブの伝送間の時間は、スーパースロットの期間未満である。いくつかの実施形態では、第１および第２のアクセスプローブは、その間に基地局が受信されたアクセスプローブに応答することになるアクセス間隔以下の間隔で互いから送信される。
受信応答は応答が対応するアクセスプローブを識別する情報を含む様々な実施形態では、その応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行するステップは、基地局から受信されたタイミング訂正情報と、決定されたダウンリンクタイミング基準点に関連して識別されたプローブの伝送時間に関する情報とから実行されることになるタイミング調整の量を決定することを含む。
図１９は、本発明による例示的通信装置の例示的な動作方法の流れ図１９００である。流れ図１９００の例示的な方法は、ビーコンタイムスロットが周期ベースで発生し、ビーコン信号が周期的ダウンリンクタイミング構造に従って各ビーコンタイムスロット中に基地局（例えば、衛星基地局）によって送信されており、前記ダウンリンクタイミング構造が各ビーコンスロット内に複数のスーパースロットを含み、ビーコンスロット内の個々のスーパースロットがスーパースロット指標の使用による識別に適しており、各スーパースロットが複数のシンボル伝送期間を含む通信システム（例えば、ＯＦＤＭシステム）内で使用するための通信装置の動作方法である。
動作は、通信装置が電源供給および初期化されるステップ１９０２で開始する。動作はステップ１９０２からステップ１９０４に進み、ここで通信装置は、基地局から少なくとも１つのビーコン信号を受信するように動作され、次いで、ステップ１９０６で、通信装置は、ダウンロードタイミング基準点を決定するために受信ビーコン信号を処理し、スーパースロットは決定されたタイミング基準点と所定の関係を有するビーコンスロット内で発生する。動作はステップ１９０６からステップ１９０８に進む。
ステップ１９０８で、通信装置は、基地局にアクセスプローブ信号を送信するように動作される。次いで、ステップ１９１０で、通信装置は、基地局からアクセスプローブ信号に対する応答を受信し、応答は、ｉ）スーパースロット期間の整数倍である、示されたメインスーパースロットタイミングオフセット訂正の量と、ｉｉ）その間に基地局が、受信応答が対応するアクセスプローブ信号を受信した、ビーコンスロット内のスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子とのうちの少なくとも１つを示す情報を含む。動作はステップ１９１０からステップ１９１２に進み、ここで通信装置は、受信応答内で受信された情報に応じてタイミング調整を実行する。ステップ１９１２は、サブステップ１９１４を含む。サブステップ１９１４で、通信装置は、基地局から受信された情報と、アクセスプローブ信号が送信された時間を示す情報とからタイミング調整量を決定する。
いくつかの実施形態では、基地局からの受信応答は、その間に基地局がアクセスプローブ信号を受信したビーコンスロット内のスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子を含み、その応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行することは、アクセスプローブが送信されたビーコンスロット内で、ダウンリンクタイミング基準点に関連して、受信応答内に含まれたスーパースロット識別子と、スーパースロット位置を示す情報とからメインスーパースロットタイミングオフセットを決定することを含み、メインスーパースロットタイミングオフセットは、スーパースロットの期間の整数倍である。いくつかのかかる実施形態では、受信応答は、サブスーパースロットタイムオフセットを含むサブスーパースロットタイミング訂正情報をさらに含み、伝送タイミング調整を実行することは、決定されたメインスーパースロットタイミングオフセットとサブスーパースロットタイムオフセットの合計に対応する量によって伝送タイミングを調整することを含む。
様々な実施形態では、基地局からの受信応答は、スーパースロットの期間の整数倍であるメインスーパースロットタイミングオフセットと、スーパースロットの期間未満のタイムオフセットであるサブスーパースロットタイムオフセットとを含むサブスーパースロットタイミング訂正情報を含む。いくつかのかかる実施形態では、伝送タイミング調整を実行するステップは、メインスーパースロットタイミングオフセットとサブスーパースロットタイムオフセットの合計に対応する量によって伝送タイミングを調整することを含む。いくつかのかかる実施形態では、メインスーパースロットタイミングオフセットおよびサブスーパースロットタイムオフセットは、単一符号化値の一部として通信される。その他の実施形態では、メインスーパースロットタイミングオフセットおよびサブスーパースロットタイムオフセットは、２つの個別の符号化値として通信される。
図２０は、基地局が、周期的な方法で繰り返される複数のスーパースロットを含むダウンリンクタイミング構造を有し、各スーパースロットが複数のＯＦＤＭシンボル伝送期間を含むシステム内で無線通信端末を動作する例示的な方法の流れ図２０００である。動作は、無線端末が電力供給および初期化されるステップ２００２で開始する。動作は、開始ステップ２００２からステップ２００４に進み、ここで無線端末は、それに対してその無線端末がアップリンク信号を送信することを求めている基地局が衛星基地局であるか、または地上基地局であるかを決定するように動作される。ステップ２００４の決定に基づいて、動作はステップ２００６から、衛星ＢＳの場合はステップ２００８に、または基地局が地上基地局である場合はステップ２０１０に進む。
ステップ２００８で、無線端末は第１のアップリンクタイミング同期プロセスを実行するように動作され、第１のタイミングアップリンク同期プロセスは、通信端末に対するアップリンクタイミング訂正信号の通信をサポートする。ステップ２００８は、サブステップ２０１２と、２０１４と、２０１６とを含む。サブステップ２０１２で、無線端末は、衛星基地局２０１２にアクセスプローブ信号を送信するように動作される。サブステップ２０１４で、無線端末は、基地局からアクセスプローブ信号に対する応答を受信するように動作され、応答は、ｉ）スーパースロット期間の整数倍である、示されたメインスーパースロットタイミングオフセット訂正の量と、ｉｉ）その間に基地局が受信応答が対応するアクセスプローブ信号を受信したビーコンスロット内のスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子とのうちの少なくとも１つを含む。次いで、ステップ２０１６で、無線端末は、受信応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。
ステップ２０１０で、無線端末は、第２のアップリンクタイミング同期プロセスを実行し、前記第２のアップリンクタイミング同期プロセスは、前記第１のアップリンクタイミング同期プロセスと異なる。ステップ２０１０は、サブステップ２０１８と、２０２０と、２０２２とを含む。サブステップ２０１８で、無線端末は、地上基地局にアクセスプローブ信号を送信する。ステップ２０１８で、無線端末は、地上基地局からアクセスプローブ信号に対する応答を受信し、応答は、スーパースロットの期間未満であるタイム訂正を示す情報を含む。いくつかの実施形態では、タイミング訂正は、アクセス間隔期間未満である。いくつかの実施形態では、タイミング訂正は、半分のアクセス間隔期間未満である。次いで、ステップ２０２２で、無線端末は、地上基地局から受信された応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行し、タイミング調整は、送信機のタイミングをスーパースロットの期間未満の量だけ変えることを伴う。
図２１は、本発明に従って実施される、例示的な無線端末２１００（例えば、移動体ノード）の図である。例示的なＷＴ２１００は、本発明の無線通信システムの様々な実施形態で使用されることが可能である。例示的なＷＴ２１００は、その上で様々な要素がデータと情報とを交換できるバス２１１０を経由して共に結合される受信機２１０２と、送信機２１０４と、プロセッサ２１０６と、メモリ２１０８とを含む。メモリ２１０８は、ルーチン２１２０とデータ／情報２１２２とを含む。プロセッサ２１０６（例えば、ＣＰＵ）は、ＷＴ２１００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチンを実行して、メモリ２１０８内のデータ情報２１２２を使用する。
受信機２１０２（例えば、ＯＦＤＭ受信機）は、ビーコン信号と、タイミング調整情報を含む応答信号とを含めて、それを経由して、ＷＴ２１００が基地局からダウンリンク信号を受信できる受信アンテナ２１１２に結合される。送信機２１０４（例えば、ＯＦＤＭ送信機）は、アクセスプローブ信号を含めて、それを経由して、ＷＴ２１００がアップリンク信号を基地局に送信できる送信アンテナ２１１６に結合される。アクセスプローブ信号のタイミングは、スーパースロットからのオフセットを含み、その中でどのスーパースロットとどのビーコンスロットとが所与のアクセスプローブ信号を送るかは送信機２１０４で制御されることが可能である。受信機２１０２は、ダウンリンク信号を復号化するために使用される復号器モジュール２１１４を含み、一方、送信機２１０４は、アップリンク信号を符号化するための符号器モジュール２１１８を含む。
ルーチン２１２０は、ＷＴ２１００によって使用される通信プロトコルを実施するための通信ルーチン２１２４と、ＷＴ２１００の動作を制御するためのＷＴ制御ルーチン２１２５とを含む。ＷＴ制御ルーチン２１２５は、受信信号処理モジュール２１２６と、符号化モジュール２１２８と、送信機制御モジュール２１３０と、監視モジュール２１３２と、タイミング訂正モジュール２１３４と、復号器モジュール２１３６と、位置ベースのタイミング調整モジュール２１３８とを含む。受信信号処理モジュール２１２６は、ビーコン信号を含む信号を処理して、少なくとも１つのビーコン信号からダウンリンクタイミング基準点を決定する。いくつかの実施形態では、単独でまたは符号器２１１８と共に動作する符号化モジュール２１２８は、アクセスプローブ信号に対応するスーパースロット指標を識別する、アクセスプローブ信号内の情報を符号化する。いくつかの実施形態では、ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ識別子は、符号化され、アクセスプローブ信号内に包括される。送信機制御モジュール２１３０は、送信機２１０４の動作を制御するために動作し、タイミングオフセット（例えば、異なるアクセスプローブに関して異なるタイミングオフセット）を用いて送信されることになる符号化アクセスプローブ信号を制御することを含む。いくつかの実施形態では、送信機制御モジュール２１３０は、連続アクセスプローブの伝送がＷＴから基地局へのシグナリング時間の２倍に信号処理時間を加えた時間を超えるように制御して、例えば、ＷＴ２１００が、もう１つのアクセスプローブを発行する前にアクセスプローブが応答されているかどうかを判断することを可能にする。監視モジュール２１３２は、アクセスプローブ信号に対する応答が基地局から受信されているかどうかを決定するために使用される。タイミング訂正モジュール２１３４は、監視モジュール２１３２に対応し、受信アクセスプローブ応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。単独でまたは復号器２１１４と共に動作する復号器モジュール２１３６は、アクセスプローブ信号のうちの１つを識別する、応答内の情報を復号化する。位置ベースのタイミング調整モジュール２１３８は、地上基地局から受信された信号から決定された位置情報に応じて第１のアクセスプローブを送信する時間を決定する。位置ベースのタイミング調整モジュール２１３８は、大きな有効範囲領域に起因する衛星基地局に関連するタイミングあいまい性を削減するために使用されることが可能であり、それにより、衛星基地局に伴う必要なアクセスプローブ数および／またはアクセスプロセスの平均時間を削減する。
データ／情報２１２２は、タイミング／周波数構造情報２１４０と、ユーザ／装置／セッション／リソース情報２１４２と、複数のアクセスプローブ信号情報セット（第１のアクセスプローブ信号情報２１４４、．．．、第Ｎのアクセスプローブ情報２１４６）と、受信ビーコン信号情報２１４８と、タイミング基準点情報２１５０と、初期タイミングオフセット情報２１５２と、ステップサイズ情報２１５４と、受信応答信号情報２１５６と、タイミング調整情報２１５８と、地上ＢＳ／衛星ＢＳ位置情報２１６０とを含む。タイミング／周波数構造情報２１４０は、ダウンリンクとアップリンクのタイミングおよび周波数構造情報と、周期性情報と、指標付け情報と、ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔情報と、スロット、スーパースロット、ビーコンスロットなどのＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔のグループ化に関する情報と、基地局識別情報と、ビーコン信号情報と、繰返し間隔情報と、アクセス間隔情報と、アップリンク搬送周波数と、ダウンリンク搬送周波数と、アップリンクトーンブロック情報と、ダウンリンクトーンブロック情報と、アップリンクとダウンリンクのトーンホッピング情報と、基地局識別情報などを含む。タイミング／周波数構造情報２１４０は、無線通信システム内に存在する可能性がある複数の基地局に対応する情報を含む。ユーザ／装置／セッション／リソース情報２１４２は、ＷＴ２１００のユーザに対応する情報と、例えば、識別子、アドレス、ルーチン情報、割り当てられたエアリンクリソース（例えば、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメント、地上基地局に伴うマルチトーンモードのためのアップリンクトラヒックチャネルセグメント、衛星ＢＳに伴うアップリンクシグナリングのためのシングル専用論理トーン、基地局割り当てされたＷＴユーザ情報など）を含めて、ＷＴ２１００との通信セッション内のピア（ｐｅｅｒｓ）に対応する情報とを含む。第１のアクセスプローブ情報２１４４は、例えば、スーパースロットの開始に関連して、アクセスプローブに対応するタイミングオフセット情報、スーパースロット指標を識別する情報、符号化情報、ビーコンスロットを識別する情報などを含む。第Ｎのアクセスプローブ情報２１４６は、例えば、スーパースロットの開始に関連して、アクセスプローブに対応するタイミングオフセット情報、スーパースロット指標を識別する情報、符号化情報、ビーコンスロットを識別する情報などを含む。アクセスプローブ情報の異なるセット（２１４４、２１４６）は、部分的にまたは完全に、異なる情報（例えば、異なるタイミングオフセット、異なるスーパースロット指標値または異なるタイミングオフセット、同じスーパースロット値）を含んでよい。アクセスプローブ信号情報（２１４４、２１４６）は、ユーザ識別情報（例えば、ＷＴユーザ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子）と、アクセスプローブ信号に関連するトーン情報とを含んでもよい。受信ビーコン信号情報２１４８は、受信ビーコン信号からの情報（例えば、特定の基地局に伴うビーコンに関連する情報）、搬送周波数、および／またはセクタ、ビーコン信号強度情報、ＷＴがタイミング基準点を確立することを可能にする情報などを含む。タイミング基準点情報２１５０は、基準点を確立する、例えば、ダウンリンクビーコンシグナリングを使用して決定された情報（例えば、スーパースロット指標付けがそれに基づくビーコンスロット開始）を含む。アクセスプローブシグナリング伝送タイミングは、確立されたタイミング基準点情報２１５０に関して参照されることが可能である。初期タイミングオフセット情報２１５２は、アクセスプローブに関して、例えば、スーパースロット開始に関して、タイミングオフセットの計算で使用される初期タイミングオフセット値を識別する情報を含む。ステップサイズ情報２１５４は、例えば、ステップサイズタイミングオフセットの異なる整数倍を使用する異なるアクセスプローブを用いて、特定のアクセスプローブに関してスーパースロットの開始からのオフセットを決定するために、整数倍で初期タイミングオフセットに加えられる固定ステップサイズタイミングオフセットを識別する情報を含む。固定ステップサイズは、いくつかの実施形態では、基地局のアクセス間隔期間未満であり、基地局のアクセス間隔は、その間に基地局がアクセスプローブ信号に対応する期間である。受信応答信号情報２１５６は、タイミング訂正情報を含めて、アクセスプローブシグナリングに応答して受信される情報を含む。タイミング訂正情報は符号化されてよい。いくつかの実施形態では、応答信号情報２１５６は、アクセスプローブ信号のうちどの１つが、例えば、ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子を経由して、応答されているかを識別する情報も含む。タイミング調整情報２１５８は、受信応答信号から抽出されたタイミング訂正情報と、訂正情報を応用した結果としての伝送タイミングへの変化を示す情報とを含む。地上基地局／衛星基地局位置情報２１６０は、システム内の地上基地局の位置と衛星基地局の位置とを示す情報を含む。情報２１６０は、セル有効範囲領域または衛星基地局を地上基地局と相関させる情報を含んでもよい。
図２３は、本発明に従って実施される、例示的な無線端末２３００（例えば、移動体ノード）の図である。例示的なＷＴ２１００は、本発明の無線通信システムの様々な実施形態で使用されることが可能である。例示的なＷＴ２３００は、その上で様々な要素がデータと情報とを交換できるバス２３１０を経由して共に結合される受信機２３０２と、送信機２３０４と、プロセッサ２３０６と、メモリ２３０８とを含む。メモリ２３０８は、ルーチン２３２０とデータ／情報２３２２とを含む。プロセッサ２３０６（例えば、ＣＰＵ）は、ＷＴ２３００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチンを実行して、メモリ２３０８内のデータ情報２３２２を使用する。
受信機２３０２（例えば、ＯＦＤＭ受信機）は、ビーコン信号と、タイミング調整情報を含む応答信号とを含めて、それを経由してＷＴ２３００が基地局からダウンリンク信号を受信できる受信アンテナ２３１２に結合される。送信機２３０４（例えば、ＯＦＤＭ送信機）は、アクセスプローブ信号を含めて、それを経由してＷＴ２３００がアップリンク信号を基地局に送信できる送信アンテナ２３１６に結合される。アクセスプローブ信号のタイミングは、スーパースロットからのオフセットを含み、その中で、どのスーパースロットとどのビーコンスロットとが所与のアクセスプローブ信号を送るかは送信機２３０４によって制御されることが可能である。受信機２３０２は、ダウンリンク信号を復号するために使用される復号器モジュール２３１４を含み、一方、送信機２３０４はアップリンク信号を符号化するための符号器モジュール２３１８を含む。
ルーチン２３２０は、ＷＴ２３００によって使用される通信プロトコルを実施するための通信ルーチン２３２４と、ＷＴ２３００の動作を制御するためのＷＴ制御ルーチン２３２５とを含む。ＷＴ制御ルーチン２３２５は、受信信号処理モジュール２３２６と、符号化モジュール２３２８と、送信機制御モジュール２３３０と、監視モジュール２３３２と、タイミング調整モジュール２３３４と、復号器モジュール２１３６とを含む。受信信号処理モジュール２３２６は、ビーコン信号を含む信号を処理して、少なくとも１つのビーコン信号からダウンリンクタイミング基準点を決定する。いくつかの実施形態で、単独でまたは符号器２３１８と共に動作する符号化モジュール２３２８は、例えば、アクセスプローブ信号のシーケンス内で、対応するアクセスプローブ信号を識別する、アクセスプローブ信号内の情報を符号化する。無線端末識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子は、アクセスプローブを送信できるシステム内で複数のＷＴ間の区別を可能にするために符号化され得る。送信制御モジュール２３３０は、送信機２３０４の動作を制御するために動作し、タイミングオフセット（例えば、異なるアクセスプローブに関して異なるタイミングオフセット）を用いて送信されることになる符号化アクセスプローブ信号を制御することを含む。いくつかの実施形態では、連続アクセスプローブ間の時間は、より大きなスーパースロット期間未満、かつ信号がＷＴから基地局に移動するために要求される時間の２倍であってよい。例えば、スーパースロットは１つのアクセス間隔を含むと考えられたい。しかし、タイミングあいまい性はアクセス間隔を超えるが、スーパースロット期間未満である可能性があり、ＷＴは、スーパースロット内の可能なタイミング範囲あいまい性をカバーするために、例えば、アクセスプローブを識別するために符号化されたアクセスプローブのシーケンスをアクセス間隔未満の時間間隔をあけて送信することができる。監視モジュール２３３２は、アクセスプローブ信号に対する応答が基地局から受信されたかどうかを判定するために使用される。タイミング調整モジュール２３３４は、監視モジュール２３３２に対応して、受信アクセスプローブ応答内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。単独でまたは復号器２３１４と共に動作する復号器モジュール２３３６は、アクセスプローブ信号のうちの１つを識別する、応答内の情報を復号化する。
データ／情報２３２２は、タイミング／周波数構造情報２３４０と、ユーザ／装置／セッション／リソース情報２３４２と、複数のアクセスプローブ信号情報セット（第１のアクセスプローブ信号情報２３４４、．．．、第Ｎのアクセスプローブ情報２３４６）と、受信ビーコン信号情報２３４８と、タイミング基準点情報２３５０と、アクセスプローブスペーシング／オフセット情報２３５２と、受信応答信号情報２３５６と、タイミング調整情報２３５８とを含む。タイミング／周波数構造情報２３４０は、ダウンリンクとアップリンクの周波数構造情報と、周期性情報と、指標付け情報と、ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔情報と、スロット、スーパースロット、ビーコンスロットなどのＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔のグループ化に関する情報と、基地局識別情報と、ビーコン信号情報と、繰返し間隔情報と、アクセス間隔情報と、アップリンク搬送周波数と、ダウンリンク搬送周波数と、アップリンクトーンブロック情報と、ダウンリンクトーンブロック情報と、アップリンクとダウンリンクのトーンホッピング情報と、基地局識別情報などを含む。タイミング／周波数構造情報２３４０は、無線通信システム内に存在する可能性がある複数の基地局に対応する情報を含む。ユーザ／装置／セッション／リソース情報２３４２は、ＷＴ２３００のユーザに対応する情報と、例えば、識別子、アドレス、ルーチン情報、割り当てられたエアリンクリソース（例えば、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメント、地上基地局に伴うマルチトーンモードのためのアップリンクトラヒックチャネルセグメント、衛星ＢＳに伴うアップリンクシグナリングのためのシングル専用論理トーン、基地局割り当てされたＷＴユーザ情報など）を含めて、ＷＴ２３００との通信セッション内のピアに対応する情報とを含む。第１のアクセスプローブ情報２３４４は、例えば、スーパースロットの開始に関連して、アクセスプローブに対応するタイミングオフセット情報、スーパースロット指標を識別する情報、符号化情報、ビーコンスロットを識別する情報などを含む。第Ｎのアクセスプローブ情報２３４６は、例えば、スーパースロットの開始に関連して、アクセスプローブに対応するタイミングオフセット情報、スーパースロット指標を識別する情報、符号化情報、ビーコンスロットを識別する情報などを含む。アクセスプローブ情報の異なるセット（２３４４、２３４６）は、部分的にまたは完全に、異なる情報（例えば、異なるタイミングオフセットだが同じスーパースロット）を含んでよい。アクセスプローブ信号情報（２３４４、２３４６）は、ユーザ識別情報（例えば、ＷＴユーザ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子）と、アクセスプローブ信号に関連するトーン情報とを含んでもよい。受信ビーコン信号情報２３４８は、受信ビーコン信号からの情報（例えば、特定の基地局に伴うビーコンに関連する情報）、搬送周波数、および／またはセクタ、ビーコン信号強度情報、ＷＴがタイミング基準点を確立することを可能にする情報などを含む。タイミング基準点情報２３５０は、基準点を確立する、例えば、ダウンリンクビーコンシグナリングを使用して決定された情報（例えば、スーパースロット指標付けがそれに基づくビーコンスロット開始）を含む。アクセスプローブシグナリング伝送タイミングは、確立されたタイミング基準点情報２３５０に関して参照されることが可能である。アクセスプローブスペーシング／オフセット情報２３５２は、アクセスプローブのシーケンス内のアクセスプローブに関するタイミング情報（例えば、連続アクセスプローブ間のデルタ時間間隔）を含む。例えば、各アクセス間隔期間はスーパースロット未満であるが、タイミングあいまい性がアクセス間隔期間を超える場合、いくつかの連続アクセスプローブは、アクセス間隔期間以下のデルタ時間間隔によって間隔があけられてよく、その数はタイミングあいまい性をカバーするようなものである。受信応答信号情報２３５６は、タイミング訂正情報を含めて、アクセスプローブシグナリングに応答して受信された情報を含む。タイミング訂正情報は、符号化されてよい。いくつかの実施形態では、応答信号情報２３５６は、連続アクセスプローブのシーケンス内のアクセスプローブ信号のうちのどの１つが応答されているかを識別する情報も含む。タイミング調整情報２３５８は、受信応答信号から抽出されたタイミング訂正情報と、応用した結果としての伝送タイミングへの変化を示す情報とを含む。受信応答信号情報２３５６は、ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子を含んでもよい。
図２４は、本発明に従って実施される、例示的な無線端末２４００（例えば、移動体ノード）の図である。例示的なＷＴ２４００は、本発明の無線通信システムの様々な実施形態で使用されることが可能である。例示的なＷＴ２４００は、その上で様々な要素がデータと情報とを交換できるバス２４１０を経由して共に結合される受信機２４０２と、送信機２４０４と、プロセッサ２４０６と、メモリ２４０８とを含む。メモリ２４０８は、ルーチン２４２０とデータ／情報２４２２とを含む。プロセッサ２４０６（例えば、ＣＰＵ）は、ＷＴ２４００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチンを実行して、メモリ２４０８内のデータ情報２４２２を使用する。
受信機２４０２（例えば、ＯＦＤＭ受信機）は、ビーコン信号と、タイミング調整情報を含む応答信号とを含めて、それを経由して、ＷＴ２４００が基地局からダウンリンク信号を受信できる受信アンテナ２４１２に結合される。送信機２４０４（例えば、ＯＦＤＭ送信機）は、アクセスプローブ信号を含めて、それを経由して、ＷＴ２４００がアップリンク信号を基地局に送信できる送信アンテナ２４１６に結合される。アクセスプローブ信号のタイミングは、スーパースロットからのオフセットを含み、その中でどのスーパースロットとどのビーコンスロットとがその中で所与のアクセスプローブ信号を送るかは送信機２４０４によって制御されることが可能である。受信機２４０２は、ダウンリンク信号を復号化するために使用される復号器モジュール２４１４を含み、一方、送信機２４０４は、アップリンク信号を符号化するための符号器モジュール２４１８を含む。
ルーチン２４２０は、ＷＴ２４００によって使用される通信プロトコルを実施するための通信ルーチン２４２４と、ＷＴ２４００の動作を制御するためのＷＴ制御ルーチン２４２５とを含む。ＷＴ制御ルーチン２４２５は、受信信号処理モジュール２４２６と、符号化モジュール２４２８と、送信機制御モジュール２４３０と、監視モジュール２４３２と、伝送タイミング訂正モジュール２４３４と、受信機制御および復号化モジュール２４３６とを含む。受信信号処理モジュール２４２６は、ビーコン信号を含む信号を処理して、少なくとも１つのビーコン信号からダウンリンクタイミング基準点を決定する。単独でまたは符号器２１１８と共に動作する符号化モジュール２１２８は、アップリンク信号内の情報を符号化して（例えば、ＷＴ２４００によって送信されることになるアクセスプローブ信号内のＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ識別子を符号化して）、アクセスプローブが、ＢＳによって、その他のＷＴによって送信されている可能性があるその他のアクセスプローブと区別されることを可能にする。送信機制御モジュール２４３０は、送信機２４０４の動作を制御するために動作し、タイミングオフセット（例えば、異なるアクセスプローブに関してスーパースロットの開始とは異なるタイミングオフセット）を用いて送信されることになるアクセスプローブ信号を制御することを含む。いくつかの実施形態では、送信機制御装置モジュール２４３０は、連続アクセスプローブの伝送がＷＴから基地局へのシグナリング時間の２倍に信号処理時間を加えた時間を超えるように制御して、例えば、ＷＴ２４００が、もう１つのアクセスプローブを発行する前にアクセスプローブが応答されているかどうかを判断することを可能にする。監視モジュール２４３２は、アクセスプローブ信号に対する応答が基地局から受信されているかどうかを決定するために使用される。伝送タイミング調整モジュール２４３４は、監視モジュール２４３２に対応し、受信アクセスプローブ応答信号内に含まれた情報に応じて伝送タイミング調整を実行する。例えば、伝送タイミング調整モジュール２４３４は、タイミング調整を計算するために、アクセスプローブがいつ送信されたかについてＷＴ２４００に知られている情報と共に、受信応答信号内の情報（例えば、サブスーパースロットタイミングオフセット訂正情報２４６４）、およびメインスーパースロットタイミングオフセット訂正値のうちの１つ、または基地局の受信を示すスーパースロット位置標識を使用することができる。いくつかの実施形態では、受信応答信号は、例えば、応答信号内の符号化ビットを経由して、サブスーパースロットタイミングオフセット情報を伝え、メインスーパースロットタイミングオフセット情報は、応答信号の伝送時間を経て伝えられる。いくつかの実施形態では、単独でまたは符号器２４１４と共に動作する受信機制御および復号器モジュール２４３６は、基地局からアクセスプローブ応答信号を受信して、ｉ）スーパースロット期間の整数倍である、示されたメインスーパースロットタイミングオフセット訂正の量と、ｉｉ）その間に基地局が受信応答が対応するアクセスプローブ信号を受信した、ビーコンスロット内のスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子とのうちの少なくとも１つを抽出して、応答内の情報を復号化する。いくつかの実施形態では、メインスーパースロットタイミングオフセットは、単一符号化値としてサブスーパースロットタイムオフセットにより符号化されており、モジュール２４３６は復号化動作を実行する。いくつかの実施形態では、メインスーパースロットタイミングオフセットは、２つの個別に符号化された値としてサブスーパースロットタイムオフセットとは個別に符号化されており、モジュール２４３６は復号化動作を実行する。いくつかの実施形態では、サブスロットタイミングオフセットは、応答信号の符号化ビットを経由して伝えられ、メインスーパースロットオフセットは、例えば、異なる量でオフセットされている応答信号内の応答信号内で、応答信号の伝送時間を制御することにより伝えられる。いくつかの実施形態では、応答信号は、ＷＴ２４００が応答信号はシステム内のもう１つのＷＴではなく、ＷＴ２４００に向けられていることを認識できるように、ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子２４６５も含む。
データ／情報２４２２は、タイミング／周波数構造情報２４４０と、ユーザ／装置／セッション／リソース情報２４４２と、複数のアクセスプローブ信号情報セット（第１のアクセスプローブ信号情報２４４４、．．．、第Ｎのアクセスプローブ情報２４４６）と、受信ビーコン信号情報２４４８と、タイミング基準点情報２４５０と、初期タイミングオフセット情報２４５２と、ステップサイズ情報２４５４と、受信応答信号情報２４５６と、タイミング調整情報２４５８とを含む。タイミング／周波数構造情報２４４０は、ダウンリンクとアップリンクのタイミングおよび周波数構造情報と、周期性情報と、指標付け情報と、ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔情報と、スロット、スーパースロット、ビーコンスロットなどのＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔のグループ化に関する情報と、基地局識別情報と、ビーコン信号情報と、繰返し間隔情報と、アクセス間隔情報と、アップリンク搬送周波数と、ダウンリンク搬送周波数と、アップリンクトーンブロック情報と、ダウンリンクトーンブロック情報と、アップリンクとダウンリンクのトーンホッピング情報と、基地局識別情報などを含む。タイミング／周波数構造情報２４４０は、無線通信システム内に存在する可能性がある複数の基地局に対応する情報を含む。ユーザ／装置／セッション／リソース情報２４４２は、ＷＴ２４００のユーザに対応する情報と、例えば、識別子、アドレス、ルーチン情報、割り当てられたエアリンクリソース（例えば、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメント、地上基地局に伴うマルチトーンモードのためのアップリンクトラヒックチャネルセグメント、衛星ＢＳに伴うアップリンクシグナリングのためのシングル専用論理トーン、基地局割り当てされたＷＴユーザ情報など）を含めて、ＷＴ２４００との通信セッション内のピアに対応する情報とを含む。第１のアクセスプローブ情報２４４４は、例えば、スーパースロットの開始に関連して、アクセスプローブに対応するタイミングオフセット情報、スーパースロット指標を識別する情報、およびビーコンスロットを識別する情報などを含む。第Ｎのアクセスプローブ情報２４４６は、例えば、スーパースロットの開始に関連して、アクセスプローブに対応するタイミングオフセット情報、スーパースロット指標を識別する情報、およびビーコンスロットを識別する情報などを含む。アクセスプローブ情報の異なるセット（２４４４、２４４６）は、部分的にまたは完全に、異なる情報（例えば、異なるタイミングオフセット、異なるスーパースロット指標値または異なるタイミングオフセット、同じスーパースロット値）を含んでよい。アクセスプローブ信号情報（２４４４、２４４６）は、ユーザ識別情報（例えば、ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子）と、アクセスプローブ信号に関連するトーン情報とを含んでもよい。ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子は、ＢＳが複数のアクセスプローブの中から（例えば、システム内の異なるＷＴから）区別することができるようにアクセスプローブ信号に符号化されてよく、ＢＳは応答信号内に識別子を含み、ＷＴ２４００が応答信号はＷＴ２４００向けであることを知ることを可能してもよい。受信ビーコン信号情報２４４８は、受信ビーコン信号からの情報（例えば、特定の基地局に伴うビーコンに関する情報）、搬送周波数、および／またはセクタ、ビーコン信号強度情報、ＷＴがタイミング基準点を確立することを可能にする情報などを含む。タイミング基準点情報２４５０は、基準点を確立する、例えば、ダウンリンクビーコンシグナリングを使用して決定された情報（例えば、スーパースロット指標付けがそれに基づくビーコンスロット開始）を含む。アクセスプローブシグナリング伝送タイミングは、確立されたタイミング基準点情報２４５０に関して参照されることが可能である。初期タイミングオフセット情報２４５２は、アクセスプローブに関して、例えば、スーパースロット開始に関連して、タイミングオフセットの計算で使用される初期タイミングオフセット値を識別する情報を含む。ステップサイズ情報２４５４は、例えば、ステップサイズタイミングオフセットの異なる整数倍を使用する異なるアクセスプローブを用いて、特定のアクセスプローブに関してスーパースロットの開始からのオフセットを決定するために、整数倍で初期タイミングオフセットに加えられる固定ステップサイズタイミングオフセットを識別する情報を含む。固定ステップサイズは、いくつかの実施形態では、基地局のアクセス間隔期間未満であり、基地局のアクセス間隔は、その間に基地局がアクセスプローブ信号に対応する期間である。受信応答信号情報２４５６は、タイミング訂正情報を含めて、アクセスプローブシグナリングに応答して受信される情報を含む。受信応答信号情報２４５６は、ＷＴ２４００が、システム内のもう１つのＷＴではなくＷＴ２４００が自らに向けた応答信号を認識することを可能にする、ＷＴ識別子および／または独自のアクセスプローブ信号識別子２４６５を含んでよい。いくつかの実施形態では、応答信号情報２１５６は、例えば、ＷＴ２４００がＷＴからＢＳまでの信号送信時間の２倍未満の時間間隔内で複数のアクセスプローブを送信する場合、ＷＴ２４００によって送信されたアクセスプローブ信号のうちのどの１つが応答されているかを識別する情報も含む。タイミング訂正情報は符号化されてよい。いくつかの実施形態では、応答信号情報２１５６は、アクセスプローブ信号のうちのどの１つが応答されているかを識別する情報も含む。受信応答信号情報２４５６は、サブスーパースロットタイミングオフセット訂正情報２４６０と、いくつかの実施形態では、メインスーパースロットタイミングオフセット訂正情報２４６０（例えば、スーパースロット期間の整数倍）および、例えば、その間に基地局が、受信応答が対応するアクセスプローブ信号を受信したビーコンスロット内のスーパースロットの位置を識別するスーパースロット位置識別子２４６２のうちの少なくとも１つとを含む。タイミング調整情報２４５８は、例えば、アクセスプローブに対応する、知られているタイミング情報と組み合わせて、受信応答信号から抽出されたタイミング訂正情報と、訂正情報を応用した結果としての伝送タイミングの変化を示す情報とを含む。
図２２は、本発明の例示的な実施形態よる、基地局（例えば、衛星基地局）の動作の方法を例示する。方法のすべてまたは一部は、特定の実施形態と、基地局に送信される無線端末シグナリングの種類（例えば、送信アクセスプローブに関して符号化された情報の種類）とに応じて使用されることが可能である。
方法は、例えば、基地局が初期化されて、動作状態に置かれて、ステップ２２０２で開始する。動作は平行経路に沿って、平行して実行されてよいステップ２２０３および２２０４に進む。ステップ２２０３で、基地局は、所定のダウンリンクタイミング構造に従って周期ベースでビーコン信号を送信し、少なくとも１つのビーコン信号は各ビーコンスロットの間に送信されている。様々な実施形態で、ビーコン信号は、ユーザデータ（例えば、テキスト、ビデオ、またはアプリケーションデータ）を送信するために通常使用されるものより高い出力レベルで送信される信号である。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、狭帯域信号である。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、１つの少数の連続信号伝送期間（例えば、３個または４個の連続ＯＦＤＭシンボルの期間未満）に対して送信されるシングルトーン信号として実施される。ビーコン信号は、ダウンリンクタイミング構造によって決定された周期ベースで送信される。
ビーコン伝送ステップ２２０３と平行して発生してよいステップ２２０４で、基地局は、例えば、周期ベースで生じるアクセス間隔の間に、アクセスプローブ信号を検出するために監視する。いくつかの実施形態では、周期的アクセス間隔は、ダウンリンクスーパースロットの期間より短い期間を有する。アクセスプローブ信号は、基地局とのアップリンクタイミング同期をまだ完全に実現していない１つまたは複数の通信装置から受信され得る。スーパースロットおよび／またはサブスーパースロットアップリンクタイミング訂正は、アクセスプローブを送信する無線端末が基地局とのシンボルレベルのアップリンクタイミング同期を実現することになる前に要求されてよい。ステップ２２０４で検出された各アクセスプローブ信号に関して、動作はステップ２２０６に進む。ステップ２２０６で、基地局は、その間にアクセスプローブ信号が受信された、前記基地局でのダウンリンクスーパースロット期間の指標を決定する。これは、その中で送信通信装置が中でアクセスプローブを送信していたと考えたスーパースロットと異なってよい。どのダウンリンクスーパースロットのアクセスプローグ信号が受信されたかの決定は、内部基地局タイミング情報といつアクセクプローブが受信されたかの認識とを使用して行われることが可能である。
動作はステップ２２０６から２２０８に進む。ステップ２２０８で、基地局は、信号に関して符号化されている可能性がある情報（例えば、アクセスプローブ識別子、送信通信装置を識別する通信装置識別子、および／または、例えば、その中で送信装置がアクセスプローブを送信したビーコンスロット内のスーパースロットの指標を示すダウンリンクスーパースロット識別子）を検出するためにアクセスプローブ信号に関して復号化動作を実行する。
アクセスプローブ情報が復号化されて、動作はステップ２２１０および２２１２に進む。ステップ２２１０で、基地局は、基地局に送信された信号（例えば、ＯＦＤＭ信号）に関して、スーパースロット内で適切なシンボルレベルのタイミングを実現するために受信プローブを送信した通信装置によって行われることになるサブスーパースロットアップリンク伝送タイミング訂正オフセットを決定する。このタイミング訂正値は、スーパースロット期間未満である訂正を示す値である。動作はステップ２２１０から２２１４に進む。
ステップ２２１２は、受信アクセスプローブに関してスーパースロット指標が符号化されるいくつかの実施形態で実行される、オプションのステップである。いくつかの実施形態で実行されるが、必ずしもすべての実施形態で実施されないステップ２２１２で、その中でアクセスプローブが受信されたダウンリンクスーパースロットと、復号化されたスーパースロット識別子によって示されたように、その中でアクセスプローブが送信されたスーパースロットの指標の間の差から、メインスーパースロットタイミングオフセット訂正が決定される。動作はステップ２２１２からステップ２２１４に進む。
ステップ２２１４は、受信アクセスプローブに対する応答が生成および送信されるステップである。いくつかの実施形態では、応答は、その中でその応答が対応するアクセスプローブが基地局によって受信されたダウンリンクスーパースロット期間からの所定のダウンリンクスーパースロットオフセットを有するダウンリンクスーパースロット内で送信される。スーパースロットオフセットは、基地局が必要な応答を処理および生成するに足るものである（例えば、その中でアクセスプローブが受信されたスーパースロットからの１つまたは２つのスーパースロット）。その中で応答が受信されたスーパースロットからの所定の知られているスーパースロットオフセットを有するダウンリンクスーパースロット内で応答を送信するかかる実施形態は、無線端末が応答タイミングからスーパースロットタイミングオフセット誤りを推定することを可能にする。
アクセスプローブ信号がその中でアクセスプローブが受信される時点に対する所定のスーパースロットオフセットで応答を送信するいくつかの実施形態では、アクセスプローブ応答を受信する無線端末は、以下の方程式に従って、実施されることになるメインタイミング調整を計算する。
メインタイミング調整＝２×（その中でアクセスプローブに対する応答が受信されたスーパースロットの指標−その中でアクセスプローブが送信された通信装置によって決定されたスーパースロットの指標）−固定スーパースロット遅延）×スーパースロット期間。固定スーパースロット遅延は、所定のオフセットに応じる。２倍数は、伴う遅延がラウンドトリップ遅延であることを考慮に入れており、一方、ダウンリンクスーパースロットの期間を掛ける乗算は、スーパースロットの期間を考慮に入れている。
ステップ２２１４で、ステップ２２１０で決定されたサブスーパースロットアップリンクタイミングオフセット訂正は、応答中に符号化される。加えて、その他の情報も生成されるアクセスプローブ応答信号に符号化されてよい。要素の各々は、例えば、個別の誤り値として個別に符号化されてよく、または、例えば、単一値として符号化されているメインスーパースロット誤り情報およびサブスーパースロット誤り情報と組み合わされてもよい。サブステップ２２２４で、メインスーパースロットアップリンクタイミングオフセット訂正（例えば、ステップ２２１２で生成された訂正値）は、応答信号内に符号化される。サブステップ２２６で、その中でアクセスプローブ信号が受信されたダウンリンクスーパースロットの指標を示すスーパースロット識別子は、応答信号内に符号化される。サブステップ２２２８で、通信装置識別子および／または応答されている受信アクセスプローブに対応するアクセスプローブ識別子は、応答信号内に符号化される。それに対して応答が向けられる通信装置の識別は、特に、例えば、競争ベースのアクセスプロセスの一部として、複数の装置が要求を行うことが可能なマルチユーザシステムにおいて有用である。動作はステップ２２１４から２２３０に進み、ここで、生成されたプローブは、アクセスプローブ応答信号として送信される。受信された検出アクセスプローブに対応する処理はステップ２２３２で終了するが、その他のアクセスプローブの受信および処理は継続することが可能である。
図２５は、本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な基地局２５００（例えば、衛星ベースの基地局）の図である。例示的な基地局２５００は、本発明に従って実施される例示的な無線通信システムのＢＳであってよい。基地局はＷＴにネットワーク接続を提供するため、基地局２５００はアクセスノードと呼ばれることがある。基地局２５００は、その上で様々な要素がデータと情報とを交換できるバス２５１０を経由して共に結合される受信機２５０２と、送信機２５０４と、プロセッサ２５０６と、メモリ２５０８とを含む。受信機２５０２は、例えば、アクセスプローブ信号を含めて、ＷＴから受信されたアップリンク信号を復号化するための復号器２５１２を含む。送信機２５０４は、例えば、ダウンリンクビーコン信号およびアクセスプローブに対するダウンリンク応答信号を含めて、ＷＴに送信されることになるダウンリンク信号を符号化するための符号器２５１４を含む。受信機２５０２および送信機２５０４は、各々、それを経て、それぞれ、アップリンク信号がＷＴから受信され、ダウンリンク信号がＷＴに送信されるアンテナ（２５１６、２５１８）に結合される。いくつかの実施形態では、受信機２５０２と送信機２５０４とに同じアンテナが使用される。ＷＴと通信することに加えて、基地局２５００はその他のネットワークノードと通信することが可能である。ＢＳ２５００が衛星基地局であるいくつかの実施形態では、ＢＳは、方向性アンテナと高容量リンクとを用いて地上局と通信し、地上局はその他のネットワークノード（例えば、その他の基地局、ルータ、ＡＡＡサーバ、ホームエージェントノードおよびインターネット）に結合される。いくつかのかかる実施形態では、ＢＳ−ネットワークノード基地局リンクに関して、ＢＳ−ＷＴ通信リンクを用いて予め説明されたものと同じ受信機２５０２、送信機２５０４、および／またはアンテナが使用され、一方、その他の実施形態では、異なる機能に関して個別の要素が使用される。ＢＳ２５００が地上基地局である実施形態では、ＢＳ２５００は、ＢＳ２５００をその他のネットワークノードおよび／またはインターネットに結合するネットワークインターフェースを含む。メモリ２５０８は、ルーチン２５２０とデータ／情報２５２２とを含む。プロセッサ２５０６（例えば、ＣＰＵ）は、基地局２５００の動作を制御して、本発明の方法を実施するために、ルーチン２５２０を実行して、メモリ２５０８内のデータ／情報２５２２を使用する。
メモリ２５０８は、通信ルーチン２５２４と基地局制御ルーチン２５２６とを含む。通信ルーチン２５２４は、基地局２５００によって使用される様々な通信プロトコルを実施する。基地局制御ルーチン２５２６は、セグメント（例えば、ダウンリンクトラヒックチャネルセグメント）をＷＴに割り当てるスケジューラモジュール２５２８と、送信機制御モジュール２５３０と、受信機制御モジュール２５３６と、符号器モジュール２５４６と、アクセスプローブ復号化および処理モジュール２５４８と、タイミング訂正決定モジュール２５５０とを含む。
送信機制御モジュールは、送信機２５０４の動作を制御する。送信機制御モジュール２５３０は、ビーコンモジュール２５３２と、アクセスプローブ応答モジュール２５３４とを含む。ビーコンモジュールは、ビーコンスロット間にビーコン信号の伝送（例えば、少なくとも１つのビーコン信号の伝送）を制御する。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、シングルトーン信号である。いくつかの実施形態では、ビーコン信号は、３個のＯＦＤＭシンボル伝送期間未満の期間を有する。アクセスプローブ応答モジュール２５４２は、アクセスプローブ信号に応答する応答信号の生成および伝送を制御する。
受信機制御モジュール２５３６は、アクセスプローブ受信および検出モジュール２５４０を含む。受信機制御モジュール２５３６は、受信機２５０２の動作を制御する。アクセスプローブ受信および検出モジュール２５４０は、無線端末からアクセスプローブ信号を受信および検出する際に使用される。アクセスプローブ検出モジュール２５４０は、アクセスプローブ検出モジュール２５４２と、アクセス時間間隔決定モジュール２５４４とを含む。アクセス時間間隔決定モジュール２５４４は、ビーコンスロットの間に各スーパースロットの部分の間に発生する所定の周期的な期間を識別し、前記部分は、スーパースロットの半分以下であり、所定の期間は、アクセスプローブの受信のために確保されているアクセス間隔またはスロットと呼ばれることがある。アクセス間隔外に到着するアクセスプローブは、基地局によって干渉として扱われ、応答されない。いくつかの実施形態では、アクセス間隔はスーパースロット間隔の２５％未満である。例えば、アクセス間隔は、１１４個のＯＦＤＭシンボル伝送間隔のスーパースロットに対応する８個または９個のＯＦＤＭシンボル伝送間隔であってよい。いくつかの実施形態では、ＯＦＤＭシンボル伝送間隔は、およそ１００マイクロセカンドである。アクセスプローブ検出モジュール２５４２は、アクセス間隔決定モジュール２５４４によって受け入れ可能であると見なされる時間間隔の間に到着する受信アクセスプローブを検出および処理する。
いくつかの実施形態では、単独でまたは符号器２５１４と共に動作する符号化モジュール２５４６は、応答信号内に、その間に基地局がアクセスプローブ信号を受信したビーコンスロット内のスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子を含む。いくつかの実施形態では、単独でまたは符号器２５１４と共に動作する符号化モジュールは、応答信号内のサブスーパースロットタイミング訂正情報を符号化し、前記スーパースロットタイミング訂正情報は、スーパースロットの期間より短いタイミング調整を示す。
単独でまたは復号器２５１２と共に動作するアクセスプローブ復号化および処理モジュール２５４８は、符号化情報（例えば、符号化スーパースロット識別子、ＷＴを識別する符号化情報、アクセスプローブ信号を識別する符号化情報）を回復するために受信アクセスプローブ信号を復号化する。
いくつかの実施形態では、タイミング訂正決定モジュール２５５０は、復号化されたスーパースロット識別子と、その中でアクセスプローブが受信されたスーパースロットのビーコンスロット内のスーパースロット指標の間の差からメインスーパースロットタイミングオフセット訂正（例えば、スーパースロットの期間の整数倍）を決定する。いくつかの実施形態では、タイミング訂正決定２５５０は、ビーコン伝送基準点と、受信アクセスプローブ信号の基準点とに基づいて、メインスーパースロットタイミングオフセット訂正を決定する。いくつかのかかる実施形態では、アクセスプローブ信号は、その間にＷＴがアクセスプローブ信号を送信したスーパースロットの指標を識別する情報を運ぶ。いくつかのかかる実施形態では、応答信号は、ＷＴによって、ＷＴに知られているが、ＢＳに知られていないアクセス信号オフセット情報と組み合わされるタイミング調整情報を伝える。いくつかのかかる実施形態では、サブスーパースロットタイミング訂正は、符号化ビットを経由して応答信号内で伝えられ、一方、メインタイミングオフセット情報は応答信号の伝送時間によって伝えられる。
データ／情報２５２２は、そのネットワーク接続機構地点として基地局２５００を使用する無線端末に対応する複数の情報のセット（ユーザ１／ＭＮセッションＡセッションＢデータ／情報２５５４、ユーザＮ／ＭＮセッションＸデータ／情報２５５６）を含むユーザデータ／情報２５５２を含む。かかるＷＴ情報は、例えば、ＷＴ識別子と、ルーティング情報と、割当てアップリンクシンボル論理トーンと、ダウンリンクセグメント割当て情報と、ユーザデータ／情報（例えば、音声情報、テキストのデータパケット、ビデオ、音楽など）と、情報の符号化ブロックとを含んでよい。データ／情報２５２２は、ダウンリンク／アップリンクタイミングおよび周波数構造情報２５７６、ビーコン信号情報２５５８、受信アクセスプローブ信号情報２５６０、ならびに応答信号情報２５６２を含むシステム情報２５７４も含む。応答信号情報は、サブスーパースロットタイミングオフセット訂正情報２５７２と、メインスーパースロットタイミングオフセット訂正情報２５６４、スーパースロット識別子情報２５６６、通信装置識別子情報２５６８、およびアクセスプローブ識別子情報２５７０のうちの少なくとも１つとを含む。
いくつかの実施形態では、メインスーパースロットタイミングオフセット訂正は、スーパースロット期間の整数倍である。スーパースロット識別子は、その間に基地局が、受信応答が対応するアクセスプローブ信号を受信したビーコンスロット内のスーパースロットの位置を示すために使用され得る。通信装置識別子は、受信応答が対応するアクセスプローブ信号を送信した通信装置を識別するために使用され得る。アクセスプローブ識別子は、応答信号が対応するアクセスプローブを識別するために使用され得る。
ダウンリンク／アップリンクタイミングおよび周波数構造情報２５７６は、ＯＦＤＭシンボル伝送タイミング情報と、ＯＦＤＭシンボルのグループ化に対応する情報（例えば、スロット、スーパースロット、ビーコンスロット、アクセス間隔などの情報）と、ビーコンタイミングおよびトーン情報と、（例えば、ビーコンスロット内のスーパースロットの）指標付け情報と、アップリンクとダウンリンクのために使用される搬送周波数と、アップリンクとダウンリンクのために使用されるトーンブロックと、アップリンクとダウンリンクのために使用されるトーンホッピング情報と、基地局でのアップリンクとダウンリンクのタイミング構造間のタイミング関係およびオフセットと、タイミング構造内の周期期間などを含む。
本発明の技術は、ソフトウェア、ハードウェアおよび／またはソフトウェアとハードウェアの組合せを使用して実施されてよい。本発明は、装置、例えば、本発明を実施する移動体端末などの移動体ノード、基地局、通信システムに関する。本発明はまた、方法、例えば、本発明による移動体ノード、基地局および／または通信システム（例えば、ホスト）の制御および／または動作の方法にも関する。本発明はまた、本発明による１つまたは複数のステップを実施する目的で機械を制御するために機械可読命令を含む機械可読媒体（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ、ハードディスクなど）にも関する。
様々な実施形態で、本明細書で説明されるノードは、本発明の１つまたは複数の方法に対応するステップ（例えば、信号処理ステップ、メッセージ生成および／または伝送ステップ）を実行するために１つまたは複数のモジュールを使用して実施される。したがって、いくつかの実施形態では、本発明の様々な機能はモジュールを使用して実施される。かかるモジュールは、ソフトウェア、ハードウェアまたはソフトウェアとハードウェアの組合せを使用して実施されてよい。上述の方法または方法ステップの多くは、例えば、１つまたは複数のノードで、上述の方法のすべてまたは一部を実施する目的で、機械（例えば、追加ハードウェアの有無にかかわらず汎用コンピュータ）を制御するために、メモリ装置（例えば、ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスクなど）などの機械可読媒体内に含まれるソフトウェアなどの機械実施可能命令を使用して実施されてよい。したがって、とりわけ、本発明は、機械（例えば、プロセッサおよび関連ハードウェア）に上述の（１つまたは複数の）方法の１つまたは複数のステップを実行させるための機械実施可能命令を含む機械可読媒体に関する。
本発明のタイミング同期の方法および装置は、様々な装置およびシステムにより使用されることが可能である。本発明の方法および装置は、本出願と同じ日に出願され、本出願と同じ発明者を指定する「ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＳＹＳＴＥＭ，ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」と題された、米国特許出願第１１／１８４，０５１号で説明される方法および装置と組み合わせた使用に大変適しており、当該方法および装置との組合せで使用されてよい。この一般特許出願は、参照により本発明に明示的に組み込まれ、本特許出願の開示の一部と見なされるべきである。
ＯＦＤＭシステムとの関連で説明されているが、本発明の方法および装置の少なくともいくつかは、多くの非ＯＦＤＭおよび／または非セルラシステムを含めて、広範囲の通信システムに適用可能である。
上に説明された本発明の方法および装置に関する多数の追加変更形態は、本発明の上の説明から当業者に明らかになるであろう。かかる変更形態は、本発明の範囲内とみなされるべきである。いくつかの実施形態では、ＯＦＤＭ信号を使用して移動体ノード（ＷＴ）と通信リンクを確立するアクセスノードなどの基地局サーバ。様々な実施形態では、ＷＴは、本発明の方法を実施するために、セル電話、ノートブックコンピュータ、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、または、受信機／送信機回路ならびに論理および／またはルーチンを含めて、その他の携帯装置として実施される。
本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な無線通信システムの図である。 本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な基地局（例えば、地上ベースの基地局）の図である。 本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な基地局（例えば、衛星ベースの基地局）の図である。 本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な無線端末（例えば、移動体ノード）の図である。 本発明の様々な実施形態に従って、シングルトーンアップリンク動作モードで動作する例示的なＷＴ（例えば、ＭＮ）のための例示的なアップリンク情報ビット符号化を例示する図である。 本発明の様々な実施形態に従って、地上ベースおよび宇宙ベースの両方である基地局の混成（ｈｙｂｒｉｄ）を含む例示的なＯＦＤＭ無線多元接続通信システムを示す図である。 図５の様々な衛星ベースおよび地上ベースの基地局間の例示的なバックホール（ｂａｃｋｈａｕｌ）相互接続性を示す図である。 本発明による、無線端末（例えば、移動体ノード）の例示的な動作方法の流れ図である。 結果として、本発明の方法および装置に従って対処されるタイミング同期の考慮事項をもたらす、例示的な衛星基地局と地球の表面上の衛星基地局のセルラ有効範囲領域内の異なる点に配置される異なる移動体ノードの間の比較的長いラウンドトリップシグナリング時間と、極めて異なる信号路の長さとを例示する図である。 地上基地局および衛星基地局の両方を含む例示的な混成システムと、衛星基地局に関してラウントドリップタイミングあいまい性を削減するために地上基地局の位置情報を利用する無線端末とを示す図である。 複数の地上基地局が同じ衛星基地局有効範囲領域に関連付けられ、地上基地局の位置および／または接続情報がＷＴ／衛星基地局のタイミングあいまい性を削減するために使用される実施形態を例示する図である。 例示的な衛星／地上混成無線通信システムにおいて、衛星基地局と地上配置された無線端末の間のラウンドトリップ信号遅延が、いくつかの地上ベースの無線通信システムで使用される典型的なスーパースロット時間間隔を超えることになることを例示する図である。 タイミング構造範囲内で、より大きな相対時間間隔（例えば、ビーコンスロット）内の相対時間間隔値（例えば、スーパースロット指標値）を識別する情報によりアクセスプローブ信号を符号化する機能を例示する図であって、前記符号化情報が、本発明に従って、衛星基地局とＷＴの間のタイミング同期を決定するためにアクセスプロセスで使用されている図である。 本発明に従って、衛星基地局とＷＴの間のタイミング同期がより小さな時間間隔内でさらに解決され得るように、異なるタイミングオフセットにより複数のアクセスプローブ信号を使用する機能を例示する図である。 本発明に従って、異なるタイミングオフセットにより複数のアクセスプローブを衛星基地局に送信する無線端末の概念をさらに例示する図である。 本発明の方法による例示的なアクセスシグナリングを示す図である。 本発明の方法による例示的なアクセスシグナリングを示す図である。 本発明の方法による例示的なアクセスシグナリングを示すである。 図１６および図１６Ｂの組合せを含む。 本発明に従って、基地局に接続して、タイミング同期動作を実行するための無線端末の例示的な動作方法の流れ図である。 本発明に従って、基地局に接続して、タイミング同期動作を実行するための無線端末の例示的な動作方法の流れ図である。 図１７Ａおよび図１７Ｂの組合せを含む。 通信システムで使用するための通信装置の例示的な動作方法の流れ図である。 通信システムで使用するための通信装置の例示的な動作方法の流れ図である。 本発明による例示的な通信装置の例示的な動作方法の流れ図である。 本発明による例示的な通信装置の例示的な動作方法の流れ図である。 本発明による無線通信端末の例示的な動作方法の流れ図である。 本発明に従って実施される例示的な無線端末（例えば、移動体ノード）の図である。 本発明による基地局の例示的な動作方法の流れ図である。 本発明に従って実施される例示的な無線端末（例えば、移動体ノード）の図である。 本発明に従って実施される例示的な無線端末（例えば、移動体ノード）の図である。 本発明に従って、かつ本発明の方法を使用して実施される例示的な基地局の図である。

Claims (26)

  1. ビーコンタイムスロットがダウンリンクにおいて周期的ベースで生じる周期的ダウンリンクタイミング構造を有する基地局を動作させる方法であって、各ビーコンタイムスロットは、連続ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔を表す複数のスーパースロットを含み、前記ビーコンスロット内のスーパースロットは、スーパースロット指標を用いることによって識別可能であり、各スーパースロットは、複数のシンボル伝送期間を含み、前記方法は、
    アクセスプローブ信号の受信を検知するために監視することと、
    前記アクセスプローブ信号に対する返信を送信することであって、前記返信は、ｉ）スーパースロット期間の整数倍である、示されたメインスーパースロットタイミングオフセット補正量、ｉｉ）前記返信に対応するアクセスプローブ信号を前記基地局が受信する期間であるビーコンスロット中のダウンリンクスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子、ｉｉｉ）前記返信に対応するアクセスプローブ信号を送信した通信デバイスを識別する識別子、ｉｖ）前記返信に対応するアクセスプローブを識別する識別子のうちの少なくとも１つを示す情報を含むことと
    を備え、
    前記監視することは、アクセス間隔窓内で受信されるアクセスプローブ信号だけを認識し、前記アクセス間隔窓外のアクセスプローブ信号は、干渉雑音として容認する方法。
  2. 前記アクセスプローブ信号の受信を検知するために監視することは、アップリンクタイミング構造内でのアクセス間隔の発生に従って、予め定めた周期ベースで実行され、各アクセス間隔は、ダウンリンクスーパースロット期間よりも短い請求項１に記載の方法。
  3. 前記アクセスプローブ信号に対する返信を送信するステップは、前記受信された時間から予め定めたスーパースロット時間オフセットを有するダウンリンクスーパースロットで前記返信を送信することを含む請求項１に記載の方法。
  4. 前記返信を送信するステップは、送信されたアクセスプローブ信号と、サブスーパースロットタイミング補正インジケータ値とを送信したデバイスを識別するデバイス識別子を送信することを含む請求項３に記載の方法。
  5. 前記監視することは、アップリンクタイミング構造で生じる各アクセス間隔の一部について実行される請求項２に記載の方法。
  6. 各ビーコンスロット中、少なくとも１つのビーコン信号を送信することを更に備える請求項１に記載の方法。
  7. 前記ビーコン信号は単一のトーン信号である請求項６に記載の方法。
  8. 前記ビーコン信号は、３つのＯＦＤＭ伝送期間よりも短い持続時間を有する請求項７に記載の方法。
  9. 前記アクセスプローブ信号はＯＦＤＭ信号である請求項６に記載の方法。
  10. 受信されたアクセスプローブ信号に対する返信を送信することは、前記基地局がアクセスプローブ信号を受信する期間であるダウンリンクビーコンスロット内の前記スーパースロットの位置を示すダウンリンクスーパースロット識別子を符号化することを含む請求項９に記載の方法。
  11. 受信されたアクセスプローブ信号に対する返信を送信することは更に、
    前記返信におけるサブスーパースロットアップリンクタイミング補正情報を符号化することを含み、
    前記サブスーパースロットアップリンクタイミング補正情報は、スーパースロットの持続時間よりも短いタイミング調整値を示す請求項１０に記載の方法。
  12. 前記受信されたアクセスプローブ信号は、符号化されたダウンリンクスーパースロット識別子を含み、前記方法は更に、
    前記符号化されたダウンリンクスーパースロット識別子を復号することと、
    前記アクセスプローブ信号が受信される期間であるダウンリンクスーパースロットのダウンリンクビーコンスロット内のスーパースロット指標と、前記復号されたダウンリンクスーパースロット識別子との相違から、ダウンリンクスーパースロットの持続時間の整数倍であるメインスーパースロットタイミングオフセット補正量を決定することと
    を備え、
    前記ビーコンスロットごとに、ダウンリンクビーコン信号を含むダウンリンク信号が送信されることにより、前記周期的ダウンリンクタイミング構造が知られる
    請求項１０に記載の方法。
  13. 前記メインスーパースロットタイミングオフセット補正量は、整数値であり、
    前記受信されたアクセスプローブ信号に対する返信を送信することは更に、前記返信内の前記決定されたメインスーパースロットタイミング補正量を符号化することを含む請求項９に記載の方法。
  14. 前記受信されたアクセスプローブ信号に対する返信を送信することは更に、前記返信内のサブスーパースロットアップリンクタイミング補正情報を符号化することを含み、
    前記スーパースロットアップリンクタイミング補正情報は、スーパースロットの持続時間よりも短いタイミング調節値を示す請求項１３に記載の方法。
  15. 前記メインスーパースロットタイミングオフセットと、前記サブスーパースロットタイミングオフセットとは、単一の符号化値の一部として符号化される請求項１４に記載の方法。
  16. 前記メインスーパースロットタイミングオフセットと、前記サブスーパースロットタイミングオフセットとは、２つの個別の値として符号化される請求項１４に記載の方法。
  17. 前記基地局は衛星基地局であり、前記アクセスプローブ信号及び前記送信された返信はＯＦＤＭ信号である請求項１に記載の方法。
  18. ビーコンタイムスロットが周期的ベースで生じる周期的ダウンリンクタイミング構造を用いる基地局であって、各ビーコンタイムスロットは連続ＯＦＤＭシンボル伝送時間間隔を表す複数のスーパースロットを含み、前記ビーコンタイムスロット内のスーパースロットは、スーパースロット指標を用いることによって識別可能であり、各スーパースロットは、複数のシンボル伝送期間を含み、前記基地局は、
    無線端末からアクセスプローブ信号を受信して検知する受信機モジュールと、
    前記アクセスプローブ信号に応答して、情報を含む返信を送信する送信機モジュールとを備え、
    前記情報は、ｉ）スーパースロット期間の整数倍である、示されたメインスーパースロットタイミングオフセット補正量、ｉｉ）前記返信に対応するアクセスプローブ信号を前記基地局が受信する期間であるビーコンスロット中のスーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子、ｉｉｉ）前記返信に対応するアクセスプローブ信号を送信した通信デバイスを識別する識別子、ｉｖ）前記返信に対応するアクセスプローブを識別する識別子のうちの少なくとも１つを示し、
    前記受信機モジュールは、アクセス間隔窓内で受信されるアクセスプローブ信号だけを認識し、前記アクセス間隔窓外のアクセスプローブ信号は、干渉雑音として容認する基地局。
  19. 前記受信機モジュールは、予め定めた周期的期間中に、アクセスプローブの受信を検知する手段を含み、前記予め定めた周期的期間のうちの少なくとも１つは、各ビーコンスロットにおいて、少なくとも１つのスーパースロット期間の一部の間に引き起こり、前記一部は、スーパースロットの持続時間の半分未満である請求項１８に記載の基地局。
  20. 各ビーコンスロット中、少なくとも１つのビーコン信号を送信する手段を更に備える請求項１８に記載の基地局。
  21. 前記ビーコン信号は単一のトーン信号である請求項２０に記載の基地局。
  22. 前記ビーコン信号は、３つのＯＦＤＭ伝送期間よりも短い持続時間を有する請求項２１に記載の基地局。
  23. 前記基地局がアクセスプローブ信号を受信する期間であるビーコンスロット内の前記スーパースロットの位置を示すスーパースロット識別子を、前記送信された返信信号内に含める符号化モジュールを更に備える請求項１８に記載の基地局。
  24. 前記返信におけるサブスーパースロットアップリンクタイミング補正情報を符号化する符号化モジュールを更に備え、
    前記サブスーパースロットアップリンクタイミング補正情報は、スーパースロットの持続時間よりも短いタイミング調整値を示す請求項１８に記載の基地局。
  25. 前記受信されたアクセスプローブ信号は、通信デバイス識別子を含み、
    前記基地局は更に、前記受信されアクセスプローブ信号を復号して、前記符号化された通信デバイス識別子を復元する復号モジュールを備える請求項２４に記載の基地局。
  26. 前記受信されたアクセスプローブ信号は、符号化されたダウンリンクスーパースロット識別子を含み、
    前記基地局は更に、
    前記受信されたアクセスプローブ信号を復号して、前記符号化されたスーパースロット識別子を復元する復号モジュールと、
    前記アクセスプローブ信号が受信される期間であるスーパースロットのビーコンスロット内のスーパースロット指標と、前記復号されたスーパースロット識別子との相違から、スーパースロットの持続時間の整数倍であるメインスーパースロットタイミングオフセット補正量を決定するタイミング補正量決定モジュールと
    を更に備え、
    前記ビーコンスロットごとに、ダウンリンクビーコン信号を含むダウンリンク信号が送信されることにより、前記周期的ダウンリンクタイミング構造が知られる
    請求項１８に記載の基地局。
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