JP4741663B2 - 時分割複信伝送に関する装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、タイム・スロットに分割されたフレーム中のリンクを介して情報を送信する時分割複信方式を実装するシステムにおいて、第１および第２のリンクの、特に（エンド）端末間のリンクを介する二対地間伝送用装置に関する。

本発明はまた、時分割複信方式を使用する通信システムにおいて、第１リンクエンド端末と第２リンクエンド端末間のフレームで情報を送信する場合、二対地間伝送リンクを設定する方法に関する。

更に本発明は、時分割複信方式（ＴＤＤ）を実装する二対地間システムにおける通信用フレーム構成に関する。

二対地間伝送、特に無線伝送では、長距離伝送だけでなく高スペクトル効率も要求される。しかしながら普通は、一つのホップと関連する伝送距離を制限する送信電力は制限される。従って、長距離伝送をサポートするため、多数の（シリアル）ホップをサポートするよう二対地間システムを設計する。

アップリンクおよびダウンリンク帯域の割付けられたペアを見付け出すのは困難であるという事実のため、特に周波数分割複信方式（ＦＤＤ）では、無線リソースは制限を受けるようになってきた。従って、時分割複信方式は二対地間無線伝送にますます広く使用される技術となってきた。従来のＴＤＤ二対地間システムは、中程度のスペクトル効率と制限のあるリンク当たりホップ数をサポートできる固定フレーム長の使用をベースとしている。

ＴＤＤシステムでは、アップリンクおよびダウンリンクのトラフィックに同じ周波数を用い、そして、ホップ往復遅延によって決まる、送信／受信遷移ギャップ（ＴＴＧ）とも呼ぶギャップを導入しなければならない。しかしながら、このＴＴＧの導入は重大なスペクトル・リソース損失の原因となる。これに加えて、スペクトル・リソース損失は、フレーム長が短くなれば大きくなる。これに対して、非常に厳しいリンク伝送遅延要求がある。これはホップ伝送遅延とリンク当たりのホップ数を制限する。リンクがより多くのホップをサポートすれば、より短いフレーム長が要求される。従って、ＴＤＤ二対地間システムは、高いスペクトル効率と十分なホップ数をサポートできる能力との間の妥協に基づくフレーム長を選択しなければならない、即ち、スペクトル効率とサポートするホップ数との間で適切なバランスを見付け出さなければならない。

既知のＴＤＤ二対地間システムは固定フレーム長の使用をベースにし、無線応用に対しては高いスペクトル効率をサポートできない。これに加えて、リンク当たりのホップ数は制限される。その結果、既知のシステムは、効率に関していえば大きな損失を含み、特に遅延と伝送は、いわゆる３Ｇシステム（３ＧＰＰ、第３世代パートナーシッププロジェクト）において問題を引起し、その理由は、そのようなシステムでは、例えば基地局間の遅延に対して厳しい要求条件が生じ、その遅延は例えば無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）における問題の原因となるからである。現在、基地局間の遅延についての要求条件は約５秒である。

その問題は数個のホップが連続する場合さらに顕著である。

従って、必要なことは、最初に参照する、高スペクトル効率が達成できる装置である。また更に、十分なホップ数、または比較的大きなホップ数をサポートできる装置が必要である。特に、十分なホップ数と同じく高スペクトル効率をも同時に、即ち一つの特徴の“品質”が他を排除すること無しに、サポートできる装置が必要である。また更に、多くの異なる適用条件で、そして異なる環境条件において、または様々な地理的条件のもとで高スペクトル効率をサポートする装置が必要である。また更に、遅延を適切な、または必要な程度に、特に３Ｇシステムにおける要求条件を満足する程度までに減少できる装置が必要である。さらにより詳細には、ホップ遅延をできる限り可能なまでに減少できる装置が必要である。

特に、柔軟で、様々な異なる条件および／または要求条件に適応できる装置が必要である。また更に、直接的なＬＯＳ（Line of Sight、見通し内）リンクを見つけ出すことが困難か、または、長い伝送距離および／または制限された伝送電力がある場合でも、効率的で、そして、リソース利用、品質等の面からは良好な伝送条件が可能となる装置が必要である。

また、一つ以上の上記の目的が達成できる方法が必要である。また更に、一つ以上の上記の目的が達成できるフレーム構成が必要である。

従って、一つ以上のリンク・パラメータを使用するリンク当たりベースのフレーム長、これ以降は可変のフレーム長であるが、そのフレーム長を決定するために適応する装置を最初に参照する装置として提供する。特に、一つ以上の伝送要求条件を与え、前記要求条件のうちのつ一つ以上のリンクを満足する場合、もう一つのリンク・パラメータ値を最適化する、例えば最大化または最小化することができるようにフレーム長を決定する。

ある実施形態では、二つのリンク伝送要求条件はエンドツーエンド（end-to-end）往復遅延とホップ数に関係し、データ・ビットレートを最大化するように一つのリンクのフレーム長を決定するためにその装置を適応する。あるいは、エンドツーエンド往復遅延とデータ・ビットレートにサービスするため要求条件を与え、ホップ数を最大化するための装置を適応する。あるいは、ホップ数とデータ・ビットレートのために要求条件を与えてもよく、エンドツーエンド往復遅延、即ち一つのリンクエンド端末からもう一つのリンクエンド端末への伝送のために要求される遅延を最小化するために装置を適応する。

リンク・パラメータには各々第１および第２のリンクエンド端末間の距離を含めてもよい。特に、第１および／または第２のリンクエンド端末内での、またはそれとの通信における情報保持手段に距離情報を提供する。望ましくは、リンク当たりベースで、距離または伝送遅延を測定または検出するために手段を提供する。

第２のパラメータには特別なリンクのための要求ホップ数を含めてもよい。特に、距離に要求されるシリアル・ホップ数のホップ長を決定するためにその装置を適応し、各フレームの最小フレームＴＴＧ（Transmission/receiving Transition Gap、送信／受信遷移ギャップ）を決定する。

ある実施形態では、第３のパラメータには最大ホップ距離を含み、第３と第２のパラメータ、即ち最大ホップ距離と要求ホップ数を与える伝送効率を含む要求条件を最小化するため、最大フレーム長を選択するためにその装置を適応する。

ある実施形態では、各フレームには多くのタイム・スロットを含み、フレーム内のタイム・スロット数の変更によりフレーム長を変更するためにその装置を適応する。あるいは、各フレームには多くのタイム・スロットを含み、各タイム・スロットには多くのシンボルを含み、各タイム・スロット内の、または各フレーム内のシンボル数の変更によりフレーム長を変更するためにその装置を適応する。特に、フレーム長は基本的に連続可変である。アップリンクおよび／またはダウンリンクのフレーム長を変更または適応するためその装置を適応することができる。リンクにはマイクロ波リンクまたはミリメータ波リンクを含めてもよい。特に、リンクには光リンクを含めてもよい。特に、各リンクエンド端末には受信／送信アンテナ、トラフィック・インタフェースおよび管理インタフェースを含めてもよく、前記管理インタフェースは距離の確立とパラメータ依存のアダプティブなフレーム長の設定を処理する。トラフィック・インタフェースにはＳＤＨインタフェースまたはＳＴＭインタフェースか同様のインタフェースを含めてもよい。

有利な実施形態では、リンク当たりベースでフレーム長を自動的に、または少なくとも部分的に自動的に適応するため、その装置を適応する。

ある実施形態では、エンドツーエンド・リンクを形成するホップ長は少なくとも幾つかのホップに対して異なり、ホップ長は基本的に固定である。加えて、一つ以上のパラメータが要求条件を満たす必要がある場合、一つ以上のパラメータを最適化するためＴＴＧおよび／またはＲＴＧを適応してもよい。第１および／または第２のリンクエンド端末は基地局であってもよいが、勿論実際には必ずしもそうとは限らない。例えば３Ｇシステム（ＵＭＴＳ、ＧＰＲＳなど）のような無線伝送のために本発明による装置を使用してもよい。

また、最初に参照する方法として、以下のステップを含む方法を提供する；即ち、第１及び第２のリンクエンド端末または多くの各リンクエンド端末間に距離を確立すること、使用するホップ数を決定すること、および／または要求される最大エンドツーエンド遅延要求条件および／またはビットレート要求条件を決定すること、一つ以上の伝送リンク要求条件の面から伝送効率を最適化できるようにリンクのフレーム長を適応すること。

伝送効率を最適化するため、特にリンクのエンドツーエンド遅延が最小になるようにフレーム長を選択する。更に詳しく言うと、一つ以上のパラメータ、最大ホップ距離、ホップ当たりの往復遅延、ホップ数、伝送電力、スループットまたは他のパラメータに関するサービス固有の要求条件に基づき、フレーム長を選択する。

ある実施形態では、その方法には以下のステップを含む；即ち、伝送ビットレートを最大にするようなフレーム長を選択すること。あるいは、以下の方法を含む；即ち、ホップ数を最大にし、および／または伝送距離を最大にでき、および／またはエンドツーエンド往復遅延を最小にできるようにフレーム長を選択すること。３ＧＰＰシステムまたは、同じ様な問題が起こってもよい他の全てのシステム、特には無線システムで方法を使用してもよい。また更に、第１および第２のリンクエンド端末を含む二対地間システムにおける無線通信のためのフレーム構成を提供する。前記フレーム構成は変更可能かアダプティブであり、一つ以上の他のリンク・パラメータを最適化、例えば最小化または最大化できるように一つ以上のリンク当たりベースのリンク伝送パラメータに基づき変更または適応するよう、フレーム長を適応する。

以下に本発明について、限定しない方法で、また次の添付図面を参照して、更に説明する。

本発明の概念に基づき、アダプティブなフレーム構成、即ちＴＤＤ二対地間システム用可変フレーム長を提案する。基本的な発想は、一つ以上の要求条件を満たすため、ここではリンク・パラメータとも呼ぶが、一つ以上のパラメータに基づきフレーム長を決定または確立することである。一つのリンク・パラメータは二つのリンクエンド地点間の距離であり、本発明によれば、幾つかの適当な方法でその距離を測定または決定する。情報を、例えば自動的に提供し、または測定してもよく、例えば信号を送信し、検出等をしてもよい。距離をいかにして決定するかについては幾つかの可能性がある。もう一つのパラメータは、要求または希望されるホップ数である。これはまたケース・バイ・ケースで決定される。二対地間システムでは、各種の適用要求条件、地理的条件等により、伝送距離および要求ホップ数は両方とも大幅に変更可能である。

上記の議論のように、固定フレーム長を選択する既知のＴＤＤシステムでは、高い効率かつ各種の適用要求条件を満たすことは不可能である。二対地間システムの利点は異なるリンク間で同期要求条件が無いということであり、これにより、本発明によれば、リーズナブルに距離依存の、即ち変更可能なフレーム長を持つことができる。

本発明によれば、特に三つ以上の要求条件または制約条件を考慮する。一般的には、要求条件を満たすべき三つの主な制約条件、即ちパラメータがある。一つは最大ホップ距離であり、フレーム中の最小ＴＴＧを決定する。もう一つの要求条件、即ち一つの要求条件を満たさなければならないかも知れないもう一つの特性、つまり一種の制約条件は要求ホップ数である。これに加えて、例えばあるサービスのため、エンドツーエンド遅延の要求条件があってもよい。特にエンドツーエンド遅延要求条件と要求ホップ数は、最大ホップ遅延を制限してもよく、またフレーム長を制限してもよい。利点のある実施形態では、伝送効率を最大にするように最大フレーム長を選択する。しかしながら他の可能性もある。

本発明によれば、ＴＤＤ二対地間システムのフレーム長および／またはＲＴＧ／ＴＴＧはリンク毎に可変である。特に、各リンクの最大ホップ距離および／または、例えば測定してもよいが、各ホップの往復遅延にそれを適応できる。また、それは、一つのリンクが構成されるホップ数に対してアダプティブであってもよい。特に、伝送ビットレート、即ちスループット、要求条件または制約条件の下でのリンク距離で、リンク内で要求されるホップの最小要求スループット数を最大にするようにフレーム長を選択する。

非常に長い距離または限られた送信電力を持つリンクのためには、および要求されたホップ数を通して要求のスループットをサポートできないリンクのためには、要求されたスループット要求条件を満足できる最大ホップ数を有利に選択する。

単一ホップによってさえ要求されたスループットをサポートできないような非常に長い距離または限られた送信電力を持つリンクのためには、単一ホップを使用するであろうし、伝送ビットレートを最大にするようフレーム長を選択する。

図１Ａに、幾つかのリンク端末およびホップを持つシステムにおいて、リンクがいかに実装できるかを図式的に示す。典型的なネットワークでは、マイクロ波リンクが基地局を基地局制御装置（ＢＮＣ）またはＲＮＣ（無線ネットワーク制御装置）に接続する。ネットワークはカスケード・スターまたはリング状態が可能である。図１Ａに、実際には単にトラフィック分割と呼んでもよい単純なスター状のカスケードになっている二つのホップを例示する。ＰＤＨ（Physical Digital Hierarchy）のＥＴＳＩ（European Telecommunication Standard Institute）ネットワークでは、Ｅ０、Ｅ１、（Ｅ２）およびＥ３でトラフィックを構成する。幾つかのトラフィックはドロップし、幾つかのトラフィックはもう一つのリンク端末に伝送できる。実際のネットワークでは数百のノードがあり、カスケードの深さは最大で５ホップ、または幾つかのケースではさらにもっと多い（または少ない）。明らかであることだが、勿論、本発明の概念はそのようなネットワークに限定されず、全てのノード数、ホップ数等をもつ全てのネットワークに使用でき、勿論、それは基地局制御装置、基地局等またはＲＮＣである必要はなく、一般的には端末間に伝送を望むノードまたは端末である。さらに、それはトラフィック・インタフェースを持ったＰＣであってもよく、特に、ＰＤＨインタフェース、またはイーサネット（登録商標）・インタフェースまたはＥ１、Ｅ２、Ｅ３インタフェース、または米国のＴ１、Ｔ２、Ｔ３インタフェースまたは日本のＪインタフェース等、使用するトラフィック・インタフェースに依存する。

ここで重要なパラメータは、ＢＳＣからＢＳまでの全遅延、Ｍｂｐｓ単位での容量、使用可能なホップ数である。

ＴＤＤフレームを使用する場合は、フレーム構成は可能な性能に大きな影響を及ぼす。

本発明によれば、特別なネットワークに最良の性能組合せを実現するため、柔軟性のあるフレーム長を使用する。

それ故、ＢＳＣ１０にある、またはそこに接続されたリンク端末（ここではリンクエンド端末）ＬＴ１を図１Ａに示す。ＬＴ１はインドア・ユニット１Ａとアウトドア・ユニット１Ｂから成る。アウトドア・ユニット１Ｂにはエアを介してフレームを受信／送信するアンテナを含む。

明らかなことであるが、インドアおよびアウトドア・ユニットは各々、大体はそうであっても、室内または室外に置かなければならないことはなく、代わりに両方のユニットは“室内”または“室外”またはその逆においてもよい。単純にするため、“内”および“外”の考え方を使用している。ここでは、第１のホップはリンク端末ＬＴ１と第２のリンク端末ＬＴ２ ２間で定義し、また、ＬＴ２にはインドアおよびアウトドア・ユニット２Ａ、２Ｂがあり、ここでは２Ａは基地局ＢＳ２０に接続する。ＬＴ２はリンク端末ＬＴ３ ３とリンク端末ＬＴ４ ４に接続し、それぞれにはインドアおよびアウトドア・ユニット３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂがあり、幾つかのトラフィックはＬＴ３に、また他の幾つかのトラフィックはＬＴ４に接続可能である。ＬＴ３ ３からＬＴ５ ５へはもう一つの（第２の）ホップを介して送信し、一方、ＬＴ４ ４とＬＴ６ ６間にはもう一つ他のホップがある。ＬＴ６ ６はＢＳ３０に接続し、ＬＴ５ ５はＢＳ４０に接続する。

図１Ｂには、カスケード接続の二つのホップを持つマイクロ波リンクの例を示す。上記で説明したように、ＬＴ１’とＬＴ２１’との間には二つのエンド端末間に第１のホップ（hop）がある。ＬＴ２では、幾つかのトラフィックはＬＴ２_２’のトラフィック・インタフェースに接続してもよく、一方、他の幾つかのトラフィックは矢印を通して示すようにドロップする。ＬＴ２_２’とＬＴ３’間には第２のホップ（ｈｏｐ_２）があり、その二つのホップのために、リンクＬＴ１’とＬＴ３’はそれぞれリンクエンド端末を形成する。

図２に一般的なＴＤＤフレーム構成を図式的に示し、そこには、受信／送信遷移ギャップＲＴＧと、ここではスロット１〜ｈを含むダウンリンク（ＤＬ）オーバヘッドと、スロット１〜ｋを持つダウンリンク（ＤＬ）サブフレームと、送信／受信遷移ギャップＴＴＧ、スロット１〜ｈを持つアップリンク（ＵＬ）オーバヘッドおよびスロット１〜ｋを持つアップリンク（ＵＬ）サブフレームがある。本発明の概念によれば、フレーム構成Ｔ_{ｆｒａｍｅ}のフレーム長は可変である。ある実施形態では、アップリンク／ダウンリンクのスロット数は、上記で議論したようにパラメータおよび要求条件に依存して変更または適応可能であるが、ＲＴＧ／ＴＴＧもまた変更可能である。シンボルレベルのフレーム長、即ちＵＬおよび／またはＤＬのシンボル数も変更可能であり、これは、特にフレーム長を殆んど連続的に変更可能であることを意味する多くのシンボルを各スロットに含むからである。

フレーム長を計算または決定する方法について、ある実施形態のために適応可能な要求条件（制約条件）とパラメータを参照しながら以下で議論する。ここでは以下の入力を仮定する。
− 要求ホップ数：Ｎ_ｈｏｐ
− 最大ホップ距離：Ｌ_{ｈｏｐｍａｘ}
− 特別なサービスの要求最小情報ビットレート：Ｒ
− 許容される最大全エンドツーエンド遅延：Ｄ_ｔｏｔ
− 各ホップの前および後処理遅延：Ｔ_{ｐｒｏｃ ｈｏｐ}
− 特にハードウエア設計で制限される受信／送信遷移ギャップ：ＲＴＧ
− １スロットの継続時間：Ｔ_ｓｌｏｔ
− スロット当たりの情報ビット数：Ｎ_ｉｂ（ｓｌｏｔ）
− 許容される最大フレーム長：Ｔ_{ｍａｘｆｒａｍｅ}
− オーバヘッド・パイロットとフレーム制御ヘッダに割付けるアップリンクおよびダウンリンク両方のサブフレームのスロット数：Ｎ_ｏｈ

上記で参照した入力に基づき、必要な中間変数は以下のように計算できる。
− 各ホップの制限された最大遅延：Ｄ_{ｔｏｔ ｈｏｐ}＝Ｄ_ｔｏｔ／Ｎ_ｈｏｐ
− 各ホップの最大往復伝送遅延は次のように計算できる：Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ）＝２＊Ｌ／３Ｅ８
− ダウンリンク・スロット数は次で計算する：Ｎ_{ＤＬｓｌｏｔ}＝ｆｌｏｏｒ（（Ｔ_{ｆｒａｍｅ}−２＊ＲＴＧ−Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ））／２／Ｔ_ｓｌｏｔ

遅延とスループットの制約条件は次のように表現できる。
− ＴＴＧ≧Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ）＋ＲＴＤ
− Ｔ_{ｔｏｔｈｏｐ}≧Ｔ_{ｆｒａｍｅ}／２＋Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ）＋Ｔ_{ｐｒｏｃｈｏｐ}、即ち、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}≦２＊（Ｔ_{ｔｏｔｈｏｐ}−Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ）−Ｔ_{ｐｒｏｃｈｏｐ}）
ここで対応する最大ビットレートは、
−ビットレート＝（Ｎ_{ＤＬｓｌｏｔ}−Ｎ_ｏｈ）＊Ｎ_ｉｂ（ｓｌｏｔ）／Ｔ_{ｆｒａｍｅ}≧Ｒ
である。

フレーム長とＴＴＧを計算するために実行すべきステップは、この実施形態では以下のようになる。

ステップ１：Ｎ_ｈｏｐをサポートできると仮定すると、遅延制約条件または遅延要求条件に基づき最大フレーム長Ｔ_ｆｍａｘを計算できる。
− Ｔ_ｆｍａｘ＝ｍｉｎ（２＊（Ｔ_{ｔｏｔｈｏｐ}−Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ）−Ｔ_{ｐｒｏｃｈｏｐ}）、Ｔ_{ｍａｘｆｒａｍｅ}）

ステップ２：上記Ｔ_ｆｍａｘでビットレートＲをサポートできるかどうかをチェックする。
− （ｆｌｏｏｒ（（Ｔ_ｆｍａｘ−２＊ＲＴＧ−Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ））／２／Ｔ_ｓｌｏｔ）−Ｎ_ｏｈ）＊Ｎ_ｉｂ（ｓｌｏｔ）／Ｔ_ｆｍａｘ≧Ｒ？、
− ”はい”の場合、フレーム長をＴ_ｆｍａｘに設定する。：Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＝Ｔ_ｆｍａｘ
− ”いいえ”の場合、かつＮ_ｈｏｐ＞１なら、ビットレートＲをＮ_ｈｏｐのホップでサポートできない。従って、代わりにＮ_ｈｏｐ−１を試す、即ち、Ｎ_ｈｏｐ＝ｍａｘ（Ｎ_ｈｏｐ−１、１）とし、ステップ１，２を繰り返す。
− ”いいえ”の場合、かつＮ_ｈｏｐ＝１なら、単一のホップでもビットレートＲをサポートできず、従って単一のホップを使用することになる。

ステップ３：Ｔ_{ｆｒａｍｅ}とＮ_ｈｏｐがサポートする最大ビットレートを以下のように再計算する。
− Ｒ＝（ｆｌｏｏｒ（（Ｔ_ｆｍａｘ−２＊ＲＴＧ−Ｔ２Ｄ（ｈｏｐ））／２／Ｔ_ｓｌｏｔ）−Ｎ_ｏｈ）＊Ｎ_ｉｂ（ｓｌｏｔ）／Ｔ_ｆｍａｘ
最終的には次に示すようになる。

ステップ４：ＴＴＧは次のように計算する。：ＴＴＧ＝Ｔ_{ｆｒａｍｅ}−ＲＴＧ−２＊Ｎ_ＤＬ（ｓｌｏｔ）＊Ｔ_ｓｌｏｔ

図３に本発明が実装できるフレーム構成の一例、即ちダウンリンク／アップリンク対称ＴＤＤフレーム構成を示す。この例では、フレーム形式が４ｘＥ１＋２ｘ６４ ｋｂｐｓ ＤＣＮ＋イーサネットのフレームであり、ＦＣＨはフレーム制御ヘッダ、ＤＣＮはエンド端末間のデータ通信チャネルの制御信号（６４ｋｂｐｓ）であり、イーサネット・データ・サービスはベストエフォートの通信を実装し、Ｅ１は２．０４８Ｍｂｐｓデータ・サービスである。

図４に、全遅延が５ｍｓ超えてはならないという要求条件がある例を図式的に示す。もう一つの要求条件はフレーム長が２ｍｓを超えるべきではないということであり、距離は約６０ｋｍと仮定する。例として、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}は２ｍｓ、距離は２０ｋｍ、そしてＴｘ遅延は０．０６７ｍｓであると仮定する。

Ｄ_ｔｏｔは、例えば０．５２＊２＋２＊０．０６７＋０．４８２５＝５ｍｓとなるであろう。

ホップ遅延は、０．５Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＋２＊Ｄ_ｈｏｐ＋前処理＋後処理となるであろう。

ＴＴＧ≧２＊Ｄ_ｈｏｐ＋ＲＴＧである。

スペクトル効率を最大にするため、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}とＴＴＧを設定する。この場合では、ＴＴＧは≧０．４ｍｓであり、スループットは８．９２８Ｍｂｐｓ＝４＊Ｅ１＋１１＊６４ｋｂｐｓイーサネットであろう。

図５にＴＴＧのアダプティブ設定を含む実施形態を示す。図では、Ｔ１はあるリンク（エンド）局を意味し、Ｔ２はその間にリンクが設定される他の（エンド）局を意味する。例えば、Ｔ１はＢＳＣ（Base Station Controller 基地局制御装置）であり、Ｔ２はＢＳであってもよく、またはＴ１およびＴ２は双方ともＢＳであってもよく、またはＴ１がＢＳであってＴ２がＳＳ（Subscriber Station 加入者局）であってもよい、等である。ＢＳＣの代わりにＲＮＣ等があってもよい。

ここで入力はＴ_{ｆｒａｍｅ}＝２ｍｓ（選択）、Ｔ_{ｏｆｄｍｓｙｍ}（ＯＦＤＭシンボル）＝２２．９μｓであり、フレーム当たりのシンボル数Ｎ_ｓｐｆ＝Ｔ_{ｆｒａｍｅ}／Ｔ_{ｏｆｄｍ ｓｙｍ}＝８７．３３６２であり、ＲＴＧは２０μｓ（最大）であるべきと仮定する。また、往復遅延Ｔ_２Ｄは測定すると仮定する。更に、要求条件は以下の制約条件で与えられると仮定する。即ち、ＴＴＧ≧Ｔ_２Ｄ＋ＲＴＧ、かつダウンリンクシンボル数の積分値はアップリンクシンボル数に等しくあるべきであり、フレーム当たりの双方のシンボル数＝（Ｎ_ｓｐｆ−ＲＴＧ−ＴＴＧ）／２である。

それ故、出力はＮ_{ＤＬｓｙｍ}＝（ダウンリンクシンボル数）＝ｆｌｏｏｒ（（Ｎ_ｓｐｆ−ＲＴＧ−ＴＴＧ）／２）、ＴＴＧ＝Ｎ_ｓｐｆ−ＲＴＧ−Ｎ_{ＤＬｓｙｍ}である。

ある実施形態では、非完全アップリンク／ダウンリンク同期の場合の（ここで）選択された２ｍｓフレーム長に対する補償に提供するため、ＲＴＧは可変である。明らかであるが、これは単に、アダプティブ・フレーム長に加えて、アダプティブＴＴＧ設定をも有するある特別な実施形態に関することである。

図６を参照して、最大ホップ数Ｎ_{ｈｏｐｍａｘ}＝５と仮定したアダプティブ・フレーム長設定の例を示す。

しかしながら、まず、図６に示す表を提供するために、幾つかの入力パラメータ、ここではＤ_ｔｏｔ、Ｔ_ｔｏｔ、ＲＴＧシンボル継続時間、シンボル当たりの情報ビット数に対する特定の所与の値と同じく、入力の定義、中間変数および制約条件を与える。入力の定義として、ホップ数Ｎ_ｈｏｐ、最大ホップ距離Ｌ_{ｈｏｐｍａｘ}、ＲＴＧ、ここでは２０μｓ、一つのＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）シンボルの継続時間Ｔ_{ｏｆｄｍｓｙｍ}＝２２．９μｓ、ＯＦＤＭシンボル当たりの情報ビット数Ｍ_ｉｆｂｓ＝５７６である。

中間変数はＤ_{ｔｏｔｈｏｐ}＝Ｄ_ｔｏｔ／Ｎ_ｈｏｐで、これは各ホップの要求最大遅延であり、各ホップの平均往復伝送遅延は、ここではＴ_{２Ｄｈｏｐ}＝２＊Ｌ／３Ｅ８である。最終的には、Ｎ_{ＤＬｓｙｍ}＝ｆｌｏｏｒ（（Ｔ_{ｆｒａｍｅ}−２＊ＲＴＧ−Ｔ_{２Ｄｈｏｐ}）／２／Ｔ_{ＯＦＤＭｓｙｍ}）であり、これはダウンリンクＯＦＤＭシンボル数である。

この場合では、制約要件を以下のように仮定する。即ち、ＴＴＧ≧Ｔ_{２Ｄｈｏｐ}＋ＲＴＧ、Ｔ_{ｔｏｔｈｏｐ}≧Ｔ_{ｆｒａｍｅ}／２＋Ｔ_{２Ｄｈｏｐ}＋Ｔ_{ｐｒｏｃｈｏｐ}、つまり、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}≦２＊（Ｔ_{ｔｏｔｈｏｐ}−Ｔ_{２Ｄｈｏｐ}−Ｔ_{ｐｒｏｃｈｏｐ}）、対応する最大ビットレート＝（Ｎ_{ＤＬｓｙｍ}−２）Ｎ_{ｉｆｂｓｙｍ}／Ｔ_{ｆｒａｍｅ}≧８．３２Ｍｂｐｓ＝４＊Ｅ１＋２．６４ｋｂｐｓである。

次の計算を実行する。即ち、Ｔ_ｆｍａｘ＝ｍｉｎ（２＊（Ｔ_{ｔｏｔｈｏｐ}−Ｔ_{２Ｄｈｏｐ}−Ｔ_{ｐｒｏｃｈｏｐ}）、２．５ｍｓ）、その後（ｆｌｏｏｒ（（Ｔ_ｆｍａｘ−２＊ＲＴＧ−Ｔ_{２Ｄｈｏｐ}）／２／Ｔ_{ｏｆｄｍｓｙｍ}）−２）＊Ｎ_{ｉｆｂｓｙｍ}／Ｔ_ｆｍａｘ≧８．３２Ｍｂｐｓかどうか比較する。

”はい”の場合、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＝Ｔ_ｆｍａｘとし、”いいえ”の場合、Ｎ_ｈｏｐ＝ｍａｘ（Ｎ_ｈｏｐ−１、１）として、新しい計算ＴＴＧ＝Ｎ_ｓｐｆ−ＲＴＧ−Ｎ_{ＤＬｓｙｍ}を実行する。図６のこの表では、Ｎ_ｈｏｐが５に制限されると仮定している。距離１１０ｋｍ、１２０ｋｍに対する括弧内のビットレート、８．０６Ｍｂｐｓ、７．８３Ｍｂｐｓは４＊Ｅ１＋２＊６４ｋｂｐｓをサポートしない。図から、与えられたパラメータ要求条件内で、異なる距離、ホップ数等に対する得られた計算値を見ることができる。

図７は、Ｎ_ｈｏｐが固定の場合の実施形態を示す表である。Ｎ_ｈｏｐ＝３では、図６、図７の表から次のことが分かる。Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＝２．５ｍｓは６０ｋｍまでの全リンク距離に対して十分であり、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＝２ｍｓでは８０ｋｍまでの全リンク距離に対して十分である。Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＞２．５ｍｓでは６０ｋｍに対しては３ホップをサポートできず、Ｔ_{ｆｒａｍｅ}＜２ｍｓでは２ｍｓより効率が低い。８．３２Ｍｂｐｓより低いビットレート（図７の括弧内）では４＊Ｅ１＋２＊６４ｋｂｐｓをサポートできない。

図８は、特別なサービスのためにエンドツーエンド往復遅延制限と同様にホップ数を与えた場合の、ある実施形態を表現した図式的ブロック図である。これは、設置前または設置後に行うことができる。ここでは、ホップ数の情報で、往復遅延をホップ当たりで測定でき、データ・ビットレート、ホップ数の情報および測定したホップ当たりの往復遅延を最大にするため、最大ビットレートを与えるようにフレーム長とＴＴＧを計算できる。設置または初期化中または設置前に、その計算の幾つかを行うことができる。

あるいは、計画段階で、または設置前に、パラメータ値の入力の確立と同様、全てまたは幾つかの計算を行う。

最初の要求条件が、特定のサービスのエンドツーエンド往復遅延に関する制限とデータ・ビットレートに関する要求条件である場合の、もう一つの実施形態を図９に示す。エンドツーエンド往復遅延に関するその制限は、（測定した）ホップ当たりの平均往復遅延を決定するために使用し、そのサービス用エンドツーエンド往復遅延制限、データ・ビットレートに関する要求条件、および測定した平均往復遅延に関する情報で、ホップ数Ｎ_ｈｏｐが最大になるようにフレーム長とＴＴＧを計算することができる。

図１０は、データ・ビットレートに関する要求条件を設定するのと同様に、ホップ数を与えた場合のもう一つの実施形態を示す。再び、ホップ数を使用し、往復遅延測定をホップ当たりで行う。エンドツーエンド往復遅延を最小にするため、ホップ数、データ・ビットレート要求条件および測定往復遅延についての情報を使用して、フレーム長とＴＴＧを計算する。それ故、パラメータ、ホップ数およびデータ・ビットレートについての所与の要求条件に対して、特別のサービスのための最小エンドツーエンド往復遅延を計算する。全ての実施形態で、設置前（即ち、ネットワーク計画中に）、設置中または初期化時に、全ての測定またはそれらの幾つかのみで、これを行うことができる。

明らかなことであるが、本発明は特別に図式的に示した実施形態に限定されず、添付の特許請求項の範囲内で多くの方法で変更できる。

特に、多くの異なるシステムにそれを適応でき、肝心なことは、ＴＤＤを使用すること、および伝送リンクをトラフィック・インタフェース間に設定する、ということである。

また、明らかなことであるが、要求条件は変更してもよく、肝心なことは、一つ以上のパラメータが何らかの形で制限を受け、または幾つかの要求条件に合致しなければならず、他のパラメータを最適化するためもう一つ他のパラメータを計算する、ということである。

本発明の概念を実装できるシステムを示す図式的ブロック図である。 ２個のホップを持つリンクを示す図式的ブロック図である。 本発明の概念を実装できるフレーム構成の一般的例を示す図である。 本発明の概念を実装できる特別なフレーム構成の一例を示す図である。 幾つかの固有の要求条件が与えられたある実施形態に基づき、いかにフレーム長を計算するかの説明に関連する図である。 ＴＴＧが変更可能な実施形態を示す図である。 サポートするホップ数を最大にして、フレーム長設定を変更する実施形態についての一例を示す図である。 伝送ビットレートを最大にしてホップ数を３に固定した場合、フレーム長設定を変更する例を示す図である。 ホップ数、サービス中のエンドツーエンド往復遅延のパラメータが与えられ、データ・ビットレートを最大にするようにフレーム長を設定できる一つの実施形態を示すブロック図である。 ビットレートと遅延に関する要求条件が与えられ、ホップ数を最大にできるようにフレーム長を設定するブロック図である。 ホップ数とデータ・ビットレートに関する要求条件があり、エンドツーエンド遅延を最小にできる実施形態を示す図である。

Claims (24)

1. 時分割複信（ＴＤＤ）を実装したシステムにおける、第１の端末と第２の端末との間の複数のリンクを介したポイントツーポイント伝送のための装置であって、情報は各々が複数のタイム・スロットを含む複数のフレームにより前記複数のリンクを介して伝送され、該装置は、
   エンドツーエンド往復遅延、ホップ数、データ・ビットレートのうちの２つのリンク・パラメータのそれぞれに関連する所与の２つの要求条件に従って、リンク当たりベースでフレーム長とＴＴＧ（送信／受信遷移ギャップ）とを決定する手段を含み、それゆえフレーム長は可変であり、
   決定する前記手段は、
   エンドツーエンド往復遅延とホップ数とのそれぞれに関連する２つの要求条件が与えられたときデータ・ビットレートが最大化されるように、エンドツーエンド往復遅延とデータ・ビットレートとのそれぞれに関連する２つの要求条件が与えられたときホップ数が最大化されるように、ホップ数とデータ・ビットレートとのそれぞれに関連する２つの要求条件が与えられたときエンドツーエンド往復遅延が最小化されるように、前記フレーム長と前記ＴＴＧとを決定するよう構成されること
   を特徴とする装置。
2. リンク・パラメータは、対応する第１の端末と第２の端末との間の距離情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記距離情報は、前記第１の端末と前記第２の端末との少なくとも一方と通信する情報保持手段で提供されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 距離または伝送遅延をリンク当たりベースで測定または検出するための手段が提供されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
5. 第２のパラメータは、特定リンクに必要なホップ数を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
6. 前記装置は、距離に必要なシリアルホップ数のホップ長を決定するよう構成されており、
   各フレームの最小フレームＴＴＧ（送信／受信遷移ギャップ）が決定されることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載の装置。
7. 第３のパラメータは、最大ホップ距離を含み、
   前記装置は、前記第３のパラメータおよび前記第２のパラメータ、すなわち最大ホップ距離および必要なホップ数、により与えられる伝送効率を含む要求条件を最大化する最大フレーム長を選択するよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記装置は、フレーム内のタイム・スロット数を変化させることによりフレーム長を変化させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置。
9. 各タイム・スロットは、複数のシンボルを含み、
   前記装置は、各タイム・スロット内あるいは各フレーム内のシンボル数を変化させることによりフレーム長を変化させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置。
10. 前記フレーム長は、ほぼ連続的に変化させることが出来ることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の装置。
11. 前記装置は、アップリンクとダウンリンクとの少なくとも一方のフレーム長を変化または適応させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記リンクは、マイクロ波リンクおよびミリ波リンクを含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の装置。
13. 前記リンクは、光リンクを含むことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載の装置。
14. 前記第１の端末及び前記第２の端末の各々は、受信／送信アンテナ、トラフィックインタフェース、および、管理インタフェースを含み、
    前記管理インタフェースは、距離の確立、および、パラメータ依存のアダプティブなフレーム長の設定を処理することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一項に記載の装置。
15. 前記トラフィックインタフェースは、ＳＤＨインタフェース、ＳＴＭインタフェースあるいは類似のものを含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 前記装置は、自動的あるいは少なくとも一部は自動的にリンク当たりベースでフレーム長を適合させるよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか一項に記載の装置。
17. エンドツーエンドのリンクを形成している複数のホップの少なくともいくつかのホップのホップ長は異なっており、
    前記ホップ長は、ほぼ固定されていることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の装置。
18. さらに、ＲＴＧ（受信／送信遷移ギャップ）は、適応可能であることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか一項に記載の装置。
19. 前記第１の端末と前記第２の端末との少なくとも一方は基地局であることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項に記載の装置。
20. 前記装置は、ＵＭＴＳのような３Ｇシステム、ＧＰＲＳでの無線伝送に使用されることを特徴とする請求項１乃至１９の何れか一項に記載の装置。
21. 時分割複信を使用するシステムにおいてポイントツーポイント伝送リンクを設定する方法であって、情報は複数のフレームで第１の端末と第２の端末との間を複数のリンクを介して伝送され、該方法は、
    前記第１の端末と前記第２の端末との間の距離を確立するステップと、
    エンドツーエンド往復遅延、ホップ数、データ・ビットレートのうちの２つのリンク・パラメータのそれぞれに関連する２つの要求条件を決定するステップと、
    エンドツーエンド往復遅延とホップ数とのそれぞれに関連する２つの要求条件が決定されたときデータ・ビットレートが最大化されるように、エンドツーエンド往復遅延とデータ・ビットレートとのそれぞれに関連する２つの要求条件が決定されたときホップ数が最大化されるように、ホップ数とデータ・ビットレートとのそれぞれに関連する２つの要求条件が決定されたときエンドツーエンド往復遅延が最小化されるように、リンクのフレーム長とＴＴＧ（送信／受信遷移ギャップ）とを調整するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
22. リンクのフレーム長は、１以上のパラメータ、最大ホップ距離、ホップ当たり往復遅延、ホップ数、送信電力、スループットあるいは他のパラメータに関するサービス特有の要求条件に基づいて選択されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 伝送距離を最大化するフレーム長を選択するステップを含むことを特徴とする請求項２１または２２に記載の方法。
24. 前記方法は、３ＧＰＰシステムで使用されることを特徴とする請求項２１乃至２３の何れか一項に記載の方法。

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