JP4702283B2 - 通信システムにおけるｔｄｄ動作用の方法、基地局及び移動局 - Google Patents

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Description

本発明は、通信システムに関するものであり、特にセルラ通信システムにおける時分割復信(TDD:Time Division Duplex)動作に関するものである。
本発明の分野において、第１世代及び第２世代のセルラ標準は、異なるダウンリンク(基地局から移動体)及びアップリンク(移動体から基地局)の周波数割り当てが存在する“周波数分割復信(FDD:Frequency Division Duplex)”を全て使用することが知られている。その割り当ては、基地局と移動体との双方で生じる同時送受信間での干渉を回避するため、“復信間隔(duplex spacing)”で分離している。FDD割り当ては、一般的に“対のスペクトル(paired spectrum)”と呼ばれる。
“時分割復信(TDD:Time Division Duplex)”は、“3rd Generation Partnership Project(3GPP)”の“Time Division - Code Division Multiple Access”や3GPPの“Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access(TD-SCDMA)”のような最近の標準で使用されている。TDDシステムでは、送受信は、同じ周波数で交互の時間に生じる。TDDは、アップリンク及びダウンリンク容量が加入者のトラヒックプロフィールを容易に満たすように適応可能なパケットデータ通信に非常によく適している。
干渉問題のため、TDDはFDD帯域で使用されない。TDDは、不利な干渉なしに、FDD帯域の移動体送信(アップリンク)部分で動作可能である。“International Mobile Telecommunications 2000”(IMT-2000、指定の‘3G’帯域の国際電気通信連合)でFDDアップリンクチャネルに直接隣接してTDDチャネルを割り当てることは、この実現可能性の証拠を提供する。IMT-2000の周波数割り当てを図１に示す。
しかし、FDD帯域のダウンリンク部分でのTDDの動作は、既存のFDD基地局から同一場所又は近くのTDD基地局の受信局への隣接したチャネルの干渉のため、問題がある。一般的に、その双方は対応のユーザ端末より高い出力で送信する。
従って、無線オペレータがFDDスペクトル割り当てを有する場合、通常は、TDD技術は、スペクトルのFDDアップリンク部分のみで動作可能であり、FDDダウンリンクのスペクトルを未利用にし、事実上“浪費”している。
従って、前述の欠点が軽減され得る通信システムにおけるTDD動作用の構成、方法及びユニットの必要性が存在する。
本発明の第１の態様によれば、請求項１に記載の通信システムにおけるTDD動作用の方法が提供される。
本発明の第２の態様によれば、請求項８に記載の通信システムにおけるTDD動作用の基地局が提供される。
本発明の第３の態様によれば、請求項１５に記載の通信システムにおけるTDD動作用の移動局が提供される。
本発明を組み込んだ通信システムにおけるTDD動作用の一方法、基地局及び移動局について、添付図面を参照して、一例として説明する。
本発明は、以下のことが可能であるという発明者による認識に基づく。
・FDDの対のスペクトルとして割り当てられた帯域でのTDD技術の動作を可能にすること。
・効率的に容量を提供するためにFDDダウンリンクのスペクトルを使用する機能を提供し、それにより、浪費を回避すること。これは、補助TDDダウンリンクチャネルと呼ばれる。
・FDDダウンリンクスペクトルでのTDDの動作の不利な干渉を回避すること。
・固定の復信周波数の分離の要件を除去すること。
補助ダウンリンクでのTDD動作の例を図２に示す。図示のように、標準的なTDDは、アップリンクFDDスペクトル(210)で動作するが、補助ダウンリンクは、ダウンリンクFDDスペクトル(220)で動作する。図には、15タイムスロットのフレーム構成の例が図示されている。無線フレームの上方向の矢印はアップリンクタイムスロットを示しており、下方向の矢印はダウンリンクタイムスロットを示している。図示のように、システム容量は補助ダウンリンクの使用で拡張されている。
図３は、本発明を組み込んだ3GPPセルラ通信システム300の基本アーキテクチャを示している。図示のように、ノードB(又は基地局)310は、無線ネットワークコントローラ(RNC:Radio Network Controller)320により(‘Iub’インタフェース)で制御され、ユーザ装置(UE又は移動体端末)330とUu無線インタフェースで通信する。
その他の点で、システム300は、関連の3GPP技術仕様(http://www.3gpp.orgのウェブサイトで入手可能)に従って動作することがわかり、ここで更に説明する必要はない。しかし、以下に更に説明するように、ノードB320について、基地局(ノードB)は、下位帯域論理ユニット322と、上位帯域論理ユニット324とを有し、RNC310の制御下で上位(FDDダウンリンク)帯域と下位(FDDアップリンク)帯域との双方で動作する点に留意すべきである。
下位帯域論理ユニット322は、無線リソースが時間スロットに分割される通常のTDD動作をサポートする。
上位帯域論理ユニット324は、補助ダウンリンク動作をサポートする。この論理ユニットは、ダウンリンク動作のみをサポートする。無線リソースは時間スロットに分割される。
図３のシステムでは、３つの種類のUE330をサポートすることができる。
１．単一周波数の標準的なTDD UE(図示せず)：これは、アップリンクとダウンリンクとの双方が単一周波数で動作する標準的なTDD UEである。この種類のUEは、ノードBの下位帯域論理ユニットと通信することにより動作する。
２．単一瞬間周波数のUE(図示せず)：この種類のUEは、ネットワークの制御で、同じTDDフレームの２つの異なる周波数(下位FDD帯域及び上位FDD帯域)に同調することができる。UEは、下位FDD帯域でアップリンク伝送を動作する。UEは、ネットワークの制御で、標準的なTDDダウンリンク(下位FDD帯域)と補助ダウンリンク(上位FDD帯域)とのうちいずれかで動作可能である。
３．二重同時周波数のUE330：この種類のUEは、下位帯域UL/DL論理ユニット332と、上位‘補助DL’論理ユニット334と、‘補助DL’機能メッセージング論理ユニット336とを有し、下位FDD帯域と上位FDD帯域との双方に同時に同調することができる。UEは、下位FDD帯域でアップリンク伝送を動作する。UEは、ネットワークの制御で、標準的なTDDダウンリンク(下位FDD帯域)と補助ダウンリンク(上位FDD帯域)とを動作する。二重同時周波数機能で、UEは更なるダウンリンク容量で動作可能である。
図３のシステムの動作において、補助ダウンリンク(‘補助DL’)機能により、本質的にTDD技術がFDDダウンリンク帯域を効率的に利用し、スペクトルの浪費を回避することが可能になる。下位帯域及び上位帯域のダウンリンクリソースは、結合した‘単一プール’のリソースとして扱われ、要求に応じてユーザに割り当て可能である。ノードB320は、双方のTDD周波数に共通のシグナリングを提供する。
如何なる時点においても、‘補助DL’の動作モードをサポート可能な個々のUEは、下位帯域若しくは上位帯域又はその双方でダウンリンク容量を割り当てられてもよい。
UE及びノードBは、‘補助DL’機能のある及び‘補助DL’機能のないノードB及びUEがネットワークで共存可能であり、そのそれぞれの機能の限りでそれぞれ動作可能であるように、‘補助DL’機能メッセージを交換する。
補助ダウンリンクをサポートしないUE(例えば他のTDDネットワークからのローミングのUE)は、下位帯域で標準的なTDDモードで動作することにより、補助ダウンリンクアーキテクチャと互換性を有する。この場合、補助ダウンリンク機能はUEにトランスペアレントである。
補助ダウンリンクは全体ダウンリンク容量を増加させるが、下位TDD帯域でアップリンクトラヒックチャネルに更なるタイムスロットが割り当て可能であるため、それはまた、アップリンク容量が増加することを可能にする。
下位帯域と上位帯域との分離は、標準的なFDD復信周波数の分離により制限されない。UEは、補助ダウンリンクの正確な周波数に同調するように、ネットワークにより指示される。(UEが受信フィルタリング要件を最小化するために同時に１つのダウンリンク周波数でのみ動作する必要があったとしても)ネットワークレベルで、上位帯域の補助ダウンリンクは下位帯域に隣接することさえ可能である。このことにより、オペレータが連続的な周波数割り当てで提案のTDD技術を配備することが効率的に可能になる。
前述の通信システムでのTDD動作用の構成、方法及びユニットは、以下の利点を提供することがわかる。
・周波数分割復信スペクトルで時分割復信を配備する柔軟な方法を提供する。
・アップリンク及びダウンリンク容量の分離を隣接することにより、システム容量の柔軟な使用を可能にする。
・以前のFDD復信の制約を除去する。
IMT-2000の周波数割り当てのブロック概略図 補助ダウンリンク利用でのTDDのブロック概略図 補助ダウンリンクでのTDDのシステムアーキテクチャのブロック概略図

Claims (14)

  1. 第１のFDD周波数帯域がFDDアップリンク通信用に割り当てられ、第２のFDD周波数帯域がFDDダウンリンク通信用に割り当てられた時分割複信（TDD）及び周波数分割複信（FDD）通信をサポートし、ユーザ装置と通信するネットワークを有する通信システムにおけるTDD動作用の方法であって、
    前記ユーザ装置により、前記第２のFDD周波数帯域で補助ダウンリンクモードで動作する前記ユーザ装置の機能を示すメッセージを前記ネットワークに送信し、
    前記ネットワークにより、前記ユーザ装置がダウンリンクTDD通信を受信するために、前記第２のFDD周波数帯域のダウンリンク容量を割り当て、
    前記ユーザ装置により、前記第１の周波数帯域でTDDアップリンク及びダウンリンクモードで動作し、前記第２の周波数帯域でTDDダウンリンクのみのモードで動作することを有する方法。
  2. 請求項１に記載の方法であって、
    前記第１及び第２の周波数帯域で共通のシグナリングを使用することを更に有する方法。
  3. 請求項１に記載の方法であって、
    単一リソースとして複数のTDD周波数を管理することを更に有する方法。
  4. 請求項１に記載の方法であって、
    前記FDD動作用に割り当てられた周波数帯域で、TDDモードで動作するステップは、FDDアップリンクスペクトルでアップリンクのタイムスロットの割り当てを増加させることにより、アップリンク容量を増加させることを有する方法。
  5. 請求項１に記載の方法であって、
    前記システムは3GPPシステムを有する方法。
  6. ユーザ装置との時分割複信（TDD）及び周波数分割複信（FDD）通信をサポートするように構成された基地局であり、第１のFDD周波数帯域がFDDアップリンク通信用に割り当てられ、第２のFDD周波数帯域がFDDダウンリンク通信用に割り当てられた基地局であって、
    前記第２のFDD周波数で補助ダウンリンクモードで動作する前記ユーザ装置の機能を示すメッセージを前記ユーザ装置から受信するように構成された受信機と、
    ダウンリンクTDD通信を受信するために前記第２のFDD周波数帯域を前記ユーザ装置に割り当てる手段と、
    前記第１の周波数帯域でTDDアップリンク及びダウンリンクモードで動作する手段と、
    前記第２の周波数帯域でTDDダウンリンクのみのモードで動作する手段と
    を有する基地局。
  7. 請求項６に記載の基地局であって、
    前記第１の周波数帯域及び前記第２の周波数帯域の双方で共通のシグナリングを使用する手段を更に有する基地局。
  8. 請求項６に記載の基地局であって、
    単一リソースとして複数のTDD周波数を管理する手段を更に有する基地局。
  9. 請求項６に記載の基地局であって、
    FDDアップリンクスペクトルでアップリンクのタイムスロットの割り当てを増加させることにより、アップリンク容量を増加させる手段を更に有する基地局。
  10. 請求項６に記載の基地局であって、
    前記基地局は、3GPP（Third Generation Partnership Project）通信システムで使用されるノードBを有する基地局。
  11. 第１のFDD周波数帯域がFDDアップリンク通信用に割り当てられ、第２のFDD周波数帯域がFDDダウンリンク通信用に割り当てられた時分割複信（TDD）及び周波数分割複信（FDD）通信をサポートする通信システムにおけるTDD動作用の移動局であって、
    前記第２のFDD周波数帯域で補助ダウンリンクモードで動作する前記移動局の機能を示すメッセージを基地局に送信する送信機と、
    ダウンリンクTDD通信を受信するために前記第２のFDD周波数帯域を割り当てるメッセージを受信する受信機と、
    前記第１の周波数帯域でTDDアップリンク及びダウンリンクモードで動作し、前記第２の周波数帯域でTDDダウンリンクのみのモードで動作する手段と
    を有する移動局。
  12. 請求項１１に記載の移動局であって、
    前記第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域で共通のシグナリングを使用する手段を更に有する移動局。
  13. 請求項１２に記載の移動局であって、
    前記第１の周波数帯域で動作する手段と、前記第２の周波数帯域で動作する手段とは、同時に動作するように構成される移動局。
  14. 請求項１１に記載の移動局であって、
    前記移動局はユーザ装置を有する移動局。
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