JP4957802B2 - 通信システム - Google Patents

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Description

本発明は通信システムに関する。
カバレッジ範囲の拡大とシステム容量（スループット）の増大の両方が可能であるとして、パケットベースの無線（radio）システム等においてマルチホップ方式の利用が現在注目を集めている。
マルチホップ通信システムでは、送信元装置から１つまたはそれ以上の中間装置を介して送信先装置に至る通信経路（Ｃ）に沿って一通信方向に通信信号を送信する。図１９は、単一セル、ツー（２）ホップ・ワイヤレス通信システムを示す。このシステムは、基地局ＢＳ（第３世代通信システムでは「ノードＢ（ＮＢ）」として知られている）と、中継ノードＲＮ（中継局ＲＳとしても知られている）と、ユーザ装置ＵＥ（移動局ＭＳとしても知られている）とを含む。信号をダウンリンク（ＤＬ）で基地局から中継ノード（ＲＮ）を介して送信先のユーザ装置（ＵＥ）に送信する場合、基地局が送信元局（Ｓ）であり、ユーザ装置が送信先局（Ｄ）である。信号をアップリンク（ＵＬ）でユーザ装置（ＵＥ）から中継ノード（ＲＮ）を介して基地局に送信する場合、ユーザ装置が送信元局であり、基地局が送信先局である。中継ノードは中間装置（Ｉ）の一例であり、送信元装置からデータを受信するレシーバと、そのデータまたはそれから派生したデータを送信先装置に送信するトランスミッタとを有する。
従来、デッドスポット（dead spots）のカバレッジのために、単純なアナログリピータやデジタルリピータを中継局として利用していた。これらのリピータは、送信元局とは異なる送信周波数で動作して送信元からの送信とリピータからの送信とが干渉しないようにするか、送信元局が送信していない時に動作する。
図２０は、中継局のアプリケーションを示す図である。固定インフラストラクチャの場合、中継局が提供するカバレッジは、移動局が物の影に入ってしまったり、基地局のカバレッジ範囲内にいるが基地局から十分な信号強度を得られないときに、通信ネットワークにアクセスさせる「インフィル（in-fill）」であってもよい。移動局が基地局の通常のデータ送信範囲外にいるときにアクセスさせる「範囲拡大」も示されている。図２０の右上に示したインフィルの例は、地上レベルまたはその上下におけるビル内のカバレッジを可能とするノーマディック中継局の配置である。
その他のアプリケーションは、イベントや緊急時・災害時にアクセスを提供する一時的カバー（temporary cover）を発揮するノーマディック中継局である。図２０の右下に示したアプリケーションは、車両に載せた中継局を用いてネットワークへのアクセスを提供する。
下に説明するように、中継を、通信システムのゲインを向上する高度な送信技術とともに利用してもよい。
無線通信の散乱や吸収により伝搬損失、すなわち「経路損失」が生じるので、信号強度は小さくなる。トランスミッタとレシーバとの間の経路損失に影響する要因には次のものがある：トランスミッタのアンテナ高さ、レシーバのアンテナの高さ、キャリア周波数、混雑具合（clutter type）（都会、半都会、郊外）、高度等の詳細な形態、密度、セパレーション（separation）、地形（起伏がある、平地）。トランスミッタとレシーバの間の経路損失Ｌ（ｄＢ）を次式でモデル化できる：
Figure 0004957802
 ここで、ｄ（メートル）はトランスミッタとレシーバのセパレーション（separation）であり、ｂ（ｄｂ）とｎは経路損失パラメータであり、経路損失の絶対値はｌ＝１０（Ｌ／１０）で与えられる。
間接リンクＳＩ＋ＩＤで生じる絶対経路損失は、直接リンクＳＤで生じる経路損失より小さいこともあり得る。換言すると、次式が成り立つこともある：
Figure 0004957802
１つの送信リンクを２つの短い送信セグメントに分割すれば、経路損失と距離との間の非線形関係を利用できる。式（Ａ）を用いた経路損失の簡単な理論的分析から、送信元装置から中間装置を介して送信先装置に信号を送信すると、送信元装置から送信先装置に直接送信するよりも全体的な経路損失は少なくでき、信号強度およびそれによるデータスループットの改善ができることが分かる。適切に実施すれば、マルチホップ通信システムにより、ワイヤレス送信を行うトランスミッタの送信パワーを低減することができ、干渉レベルが低くなり、電磁放射にさらされる量が減る。あるいは、全体的な経路損失が減ることにより、信号伝達に必要な放射送信パワーを増やさなくても、レシーバにおける受信信号品質が良くなる。
マルチホップシステムはマルチキャリア送信での利用に適している。ＦＤＭ（周波数分割多重）、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）、またはＤＭＴ（離散マルチトーン）などのマルチキャリア送信システムでは、１つのデータストリームをＮ個の並列のサブキャリアに変調する。各サブキャリア信号はそれ自体の周波数範囲を有する。こうすることにより、帯域幅全体を複数のサブキャリアに分割し、各データシンボルの長さを長くすることができる。各サブキャリアの情報レートは低いので、マルチキャリアシステムはシングルキャリアシステムと比較して、チャネルに生じる歪み（channel induced distortion）に対する抵抗力が強いという点で利益がある。これは、各サブキャリアの送信レートと帯域幅とがそのチャネルのコヒーレンス帯域幅（coherence bandwidth）より小さくすることにより可能となる。結果として、信号サブキャリアに生じるチャネル歪みは周波数に依存するので、簡単な位相及び振幅の補正ファクタにより補正することができる。このように、システム帯域幅がチャネルのコヒーレンス帯域幅より大きいとき、マルチキャリアレシーバ内のチャネル歪み補正部（channel distortion correction entity）は、シングルキャリアレシーバ内の対応するチャネル歪み補正部より、非常に簡単なものとすることができる。
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）はＦＤＭに基づく変調方式である。ＯＦＤＭシステムは、サブキャリアのスペクトルが相互に独立であるために干渉を起こさずにオーバーラップできるように、数学的に直交する複数のサブキャリア周波数を利用する。ＯＦＤＭシステムの直交性により、ガードバンド周波数が必要なくなり、そのためにシステムのスペクトル的効率性が高くなる。ＯＦＤＭは多くのワイヤレスシステムに提案され、受け入れられている。ＯＦＤＭは、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）、一部のＬＡＮアプリケーション（ＩＥＥＥ８０２．１６標準に準拠したＷｉＦｉ等）、または（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ標準に準拠した）ＷｉＭＡＸ等のワイヤレスＭＡＮアプリケーションで利用されている。ＯＦＤＭは、エラー訂正方法であるチャネルコーディングとともにしばしば用いられ、コード化直交ＦＤＭすなわちＣＯＦＤＭとなる。ＣＯＦＤＭは今日デジタル電気通信システムで広く用いられ、周波数領域のサブキャリアと時間領域のシンボルの両方にわたりチャネル歪みの変化があるマルチパス環境において、ＯＦＤＭベースシステムの性能を向上させている。本システムはビデオやオーディオのブロードキャスト（例えばＤＶＢやＤＡＢ）やある種のコンピュータネットワーク技術で使用できる。ＯＦＤＭシステムでは、トランスミッタにおいて、Ｎ個の変調パラレルデータソース信号のブロックを逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）アルゴリズムまたは逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を用いることにより、Ｎ個の直交パラレルサブキャリアにマッピングし、時間領域の「ＯＦＤＭシンボル」として知られる信号を形成する。このように、「ＯＦＤＭシンボル」はＮ個のサブキャリア信号すべてを合成した信号である。ＯＦＤＭシンボルは数学的には次式で表せる：
Figure 0004957802
 ここで、ΔｆはＨｚ単位のサブキャリアのセパレーションであり、Ｔｓ＝１／Δｆは秒単位のシンボル時間であり、ｃｎは変調ソース信号である。各ソース信号で変調される式（１）のサブキャリアベクトルはｃ∈Ｃｎであり、ｃ＝（ｃ０，ｃ１．．ｃＮ−１）は有限のコンステレーションのうちのＮ個のコンステレーションシンボルのベクトルである。レシーバにおいて、受信した時間領域信号を、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）アルゴリズムまたは高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アルゴリズムを適用して周波数領域に変換して戻す。
ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）はＯＦＤＭの多重アクセスのための変化形である。ＯＦＤＭＡは、個々のユーザにサブキャリアの一部を割り当てることにより動作する。これにより、複数のユーザから同時に送信ができ、スペクトル効率がよくなる。しかし、依然として、干渉を起こさずに双方向すなわちアップリンクとダウンリンクの両方向での通信を可能にする課題がある。
２つのノード間の双方向通信を可能にするため、２つの通信リンク（フォワードすなわちダウンロードと、リバースすなわちアップリンク）を二重化して、装置が同一リソース媒体上で同時に送受信できないという物理的な制約を克服する２つの周知のアプローチがある。第１のアプローチは、周波数分割多重（ＦＤＤ）であり、伝送媒体をフォワードリンク通信用とリバースリンク通信用の２つの帯域にさらに分割して、２つのリンクを同時に、しかし相異なる周波数帯域で動作させるものである。第２のアプローチは、時分割多重（ＴＤＤ）であり、どの時点でもフォワードリンクまたはリバースリンクのみが媒体を利用できるように、する２つのリンクを同一周波数帯域上で動作させるが、時間的により媒体へのアクセスをさらに分割するものである。どちらのアプローチ（ＴＤＤ及びＦＤＤ）も他方と比較してそれ自体のメリットがあり、両方ともシングルホップの有線及び無線の通信システムでよく利用される方式である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準にはＦＤＤモードとＴＤＤモードが両方とも組み入れられている。
一例として、図２１はＩＥＥＥ８０２．１６標準（ＷｉＭＡＸ）のＯＦＤＭＡ物理レイヤモードで利用されるシングルホップＴＤＤフレーム構成を示す図である。
各フレームはＤＬサブフレームとＵＬサブフレームに分割され、各サブフレームは別々の送信インターバルである。フレームは送受信トランジションガードインターバル（ＴＴＧ）と受送信トランジションガードインターバル（ＲＴＧ）により分離されている。各ＤＬサブフレームは、プリアンブルで始まり、フレーム制御ヘッダ（ＦＣＨ）、ＤＬマップ、ＵＬマップが続く。
フレーム制御ヘッダは、バーストプロファイルとＤＬマップの長さとを指定するＤＬフレームプレフィックス（ＤＬＦＰ）を含む。ＤＬＦＰは各フレームの始めに送信されるデータ構成であり、カレントフレーム（current frame）に関する情報を含む。ＤＬＦＰはＦＣＨにマッピングされる。
同時ダウンリンクアロケーション（simultaneous DL allocations）をブロードキャスト、マルチキャスト、またはユニキャストしてもよいし、担当している（serving）ＢＳ以外のＢＳのアロケーションを含んでいてもよい。同時アップリンクはデータアロケーションであっても、レンジング（ranging）要求または帯域幅要求であってもよい。
本願は、通信方法に関して本発明者が提案した互いに関係のある発明を記載した、同一出願人が同日に出願した１０件の英国特許出願（代理人参照番号：Ｐ１０６７５２ＧＢ００、Ｐ１０６７５３ＧＢ００、Ｐ１０６７５４ＧＢ００、Ｐ１０６７７２ＧＢ００、Ｐ１０６７７３ＧＢ００、Ｐ１０６７９５ＧＢ００、Ｐ１０６７９６ＧＢ００、Ｐ１０６７９７ＧＢ００、Ｐ１０６７９８ＧＢ００、Ｐ１０６７９９ＧＢ００）のうちの１つである。他の９つの出願の内容は、ここに参照援用し、他の９つの出願のコピーをここに提出する。
本発明は独立項に記載されており、ここで参照する。有利な実施形態は従属項に記載した。
添付した図面を参照して、単なる例示により、本発明の好ましい特徴をここに説明する。
ＷｉＭＡＸにおけるスリープモードの一例を示す図である。 ＭＳにアップリンク情報のみを中継するＲＳを示す図である３００２ ＲＳは、スリープモードのＭＳのタイミングを知らなければ、正しいタイミングで中継用リソースをアロケーションできないことを示す図である。 ＲＳにおいてアップリンクとダウンリンクの間の非対称リンクにより生じる問題を解決するアルゴリズムを示す図である。 ＲＳがアップリンクの制御情報を十分に取得できないとき、ＢＳがこのＲＳに専用メッセージを送信してアップリンクにおける予定イベントを通知することを示す図である。 ＭＳ要求がスリープモードの開始を要求するところを示す図である。 ＢＳがスリープモードを開始したいときのメッセージフローチャートを示す図である。ＢＳがスリープモードの開始を要求する。 ＢＳがスリープモードを開始したいときのメッセージフローチャートを示す図である。ＲＳがＢＳにＭＳをスリープモードにするよう依頼する。 ＭＳがスリープモードにある時のメッセージフローチャートを示す図である。ＲＳがＭＳにおける予定送信に間に合うようにＭＳに帯域幅をアロケーションする。 ＢＳがＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰをＲＳとＭＳに送信し、スリープモードを終了するところを示す図である。 ＲＳがＭＳのスリープモードの終了を要求するところを示す図である。 ＭＳがスリープモードの終了を要求するところを示す図である。 ＲＳがアップリンクとダウンリンクの両方を中継するところを示す図である。 ＲＳで１フレームの遅延が発生したためＭＳがＢＳとの同期を失うところを示す図である。 ＲＳで１フレームの遅延が発生したためＭＳがＢＳとの同期を失うところを示す図である。ＲＳは、タイミングに関係する制御メッセージを遅延させる時、その遅延を補償するようにそのメッセージを修正する。 ＭＳがリスニングウィンドウ中に情報を受信できるよう、ＲＳがタイミング情報を修正するところを示す図である。 ＭＳ２＃における第１のリスニングウィンドウの開始時間がＭＳ１＃と合わない例を示す図である。 ＭＳ２＃における第１のリスニングウィンドウの開始時間に合わせてＲＳにおけるリスニングウィンドウを短くするところを示す図である。 シングルセル、ツーホップワイヤレス通信システムを示す図である。 中継局のアプリケーションを示す図である。 中継局のアプリケーションを示す図である。 ＩＥＥＥ８０２．１６標準のＯＦＤＭＡ物理レイヤモードで使用するシングルホップＴＤＤフレーム構成を示す図である。
マルチホップ環境におけるシグナリング（signalling）には遅延の問題があり、フレーム待ち時間（frame latency）が生じ得る。
例えば、スリープモード移動局（ＭＳ）は、スリープウィンドウまたはリスニングウィンドウに入る時、自分の状態をそれぞれスリープ状態またはアウェイク（awake）状態に切り替える。換言すると、スリープウィンドウでは、基地局（ＢＳ）と中継局（ＲＳ）はＭＳにメッセージを送信できないが、リスニングウィンドウではできる。通常、ＢＳはスリープモードのタイプと各ウィンドウのタイミング情報を管理する。
図１に示したように、ＢＳはＭＳのリスニングウィンドウとスリープウィンドウをスケジューリングする。ＢＳは、リスニングウィンドウにおいてＭＳと情報を交換する。特に、ＢＳはリスニングウィンドウにおいて、バッファしたＭＳ宛パケットがあるか示すトラフィック表示（indication）をＭＳに送信する。それゆえ、リスニングウィンドウにおいて重要な情報を確実に交換できるように、ＭＳはＢＳと同期していなければならない。
ＷｉＭＡＸ中継システムでは、中継局（ＲＳ）が移動局（ＭＳ）と基地局（ＢＳ）のアップリンクやダウンリンクの情報を中継する。
ＲＳは、アップリンクだけを中継する場合、ＢＳがＭＳに（ダウンリンク）送信した制御メッセージについて知らなくてもよい。例えば、ＷｉＭＡＸのスリープモードでは、ＲＳは、ダウンリンクメッセージで命令され、スケジューリングされたイベントに間に合うようにＭＳに帯域幅をアロケーションすることになる。このダウンリンクメッセージをＲＳは復号しないかも知れない。それゆえ、ダウンリンクメッセージで送信された関連制御情報をＲＳが取得するのをサポートする新しいメカニズムを設計すべきである。
さらに、ＲＳは、アップリンクとダウンリンクの両方を中継する場合、ＭＳ（特にスリープモードＭＳ）が確実にＢＳと同期するようにすべきである。例えば、ＲＳは、カレントフレームにおいてタイミング制御情報を中継できないとき、ＢＳからＭＳに送信されたタイミング情報を調整する。
好ましいパワーセービング方法の詳細
２つのＷｉＭＡＸ中継シナリオを検討し、スリープモードの問題を解決する新しいアルゴリズムを提案する。
シナリオＡ：中継局がダウンリンクとアップリンクの両方を中継する場合
図２に示したように、中継局（ＲＳ）はＭＳのアップリンクのみを中継し、ＭＳはＢＳからのダウンリンク情報をすべて直接受信できる。すなわち、アップリンクとダウンリンクは非対称である。
ＢＳがＭＳに（ダウンリンクで）送信した制御メッセージは、ＭＳとＢＳの間のアップリンク通信に影響する。ＲＳは、この制御メッセージを受信できないので、かかる制御メッセージの要求に応える適切な動作（例えばリソースアロケーション）を行えない。
例えば、スリープモードでは、ＭＳはレンジング要求等のスケジューリングされた動作を行う。通常、これらの動作はダウンリンクの制御メッセージにより指示される。ＲＳは、これらのメッセージを復号しない場合、ＭＳにリソースを適時にアロケーションできず、スケジューリングされた動作は行われない。
図３に示すように、ＲＳは、スリープモードＭＳのスリープモードタイミング情報を知らなければ、中継リソースをアロケーションしてＭＳが適時にアップリンクを使用できるようにできないので、アップリンク通信の品質を悪くしてしまう。
図４と図５に示したように、アップリンクとダウンリンクとの間の非対称リンクにより生じるこの問題を解決する、ＲＳのためのアルゴリズムが２つある。
図４に示した方法では、ＲＳは、最初に、ＢＳからＰＤＵ（Protocol Data Units）を受信する。次に、受信したＰＤＵからＭＡＣメッセージを取り出し、アップリンク送信に影響する制御情報を解析（parse）する。最終的に、解析した制御情報により、ＲＳは、ＭＳがＢＳにメッセージを送信するためのリソース（タイムウィンドウ等）やサブチャネル（すなわち周波数帯域）を適切にスケジューリングする。
図５に示した方法では、ＲＳがアップリンク送信に影響するすべての制御情報を完全に集めることができない場合、ＢＳがアップリンクでスケジューリングされたイベントを通知する専用メッセージをＲＳに送信する。
ＷｉＭＡＸ中継システムのスリープモードにおける本提案のアルゴリズムの実施形態を分かりやすく説明するため、以下にメッセージフローチャートを説明する。
スリープモードを開始するメッセージチャート
スリープモードはＭＳ、ＲＳ、またはＢＳが要求できる。図６は、ＭＳがスリープモードを開始したいときのメッセージフローチャートを示す。
ＭＳは、スリープモードを開始したいとき、スリープモードに入ることを要求するＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＥＱメッセージをＢＳに中継するようＲＳに依頼する。
ＢＳはメッセージＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰを送信して、その要求を承認または拒絶する。ＢＳは、ＲＳに専用メッセージを送信して、またはＲＳにスリープモード制御メッセージを受信させて、ＲＳが同じサブフレームでこのＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰメッセージ中の対応する情報を受信するようにする必要もある。
メッセージＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰは、最初のスリープウィンドウの開始フレーム番号、リスニングウィンドウとスリープウィンドウのサイズ情報等である、スリープウィンドウとリスニングウィンドウのタイミング情報を示す。これらのパラメータはＲＳによっても記録される。
ＢＳからＭＳに一定時間内に応答メッセージがなければ、要求が失敗したことを意味する。その場合、ＭＳは、必要に応じてＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＥＱをＲＳに再送する。
ＲＳは、受信したメッセージを考慮して、アップリンク中継するリソースをスケジューリングをし、または対応するＭＳへの帯域幅のアロケーションを停止する。
スリープモードはＢＳからも要求できる。図７は、ＢＳがスリープモードを開始したいときのメッセージフローチャートを示す図である。
スリープモードはＲＳからも要求できる。例えば、ＲＳが自分のＭＳ用の十分な帯域幅リソースがないとき、ＱｏＳの要求レベルが低い一部のＭＳをスリープモードにすることができる。図８は、ＢＳがスリープモードを開始したいときのメッセージフローチャートを示す図である。
スリープモードの維持
リスニングウィンドウにおいて、ＢＳはＭＳにトラフィック表示（traffic indication）を送信し、ＭＳはダウンリンクサブフレーム内の必要な情報を受信するために目を覚ます。ＢＳは、同じサブフレームにおいて対応するＲＳに、このトラフィック表示と、このＭＳに関するその他の制御情報を送信する必要もある。そのため、ＲＳはＭＳがいつ眠り（sleep）に入るか予測して、ＭＳが眠っているときはそのＭＳと通信しないようにすることができる。
ＭＳは、ＢＳがトラフィックをバッファしたことを示すトラフィック表示を受信すると、ＢＳから再びＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＥＱメッセージを受信するまで、ＢＳからの情報を受信するため起きている。受信したＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＥＱ内の情報に応じて、ＭＳは再びスリープモードに入り、またはスリープモードを終了する。
リスニングウィンドウにおいて、ＲＳは、ＭＳがアクティブなパワーセービングクラス（Power-Saving-Class）との接続を維持するための帯域幅をアロケーションする。
図９は、ＭＳがスリープモードにある時のメッセージフローチャートを示す。
対応するメッセージフローチャートを図５に示した。
スリープモードの終了
スリープモードはＢＳ、ＲＳ、またはＭＳが終了できる。
ＢＳは、スリープモードを終了したい場合、リスニングウィンドウにおいてＭＳとＲＳにＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰを送信してスリープモードをいつやめるか通知しなければならない。メッセージフローチャートを図１０に示した。
ＲＳは、ＭＳのスリープモードを停止したいとき、ＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＥＱメッセージをＢＳに送信して、このＭＳのスリープモードの停止を要求する。次に、ＢＳはＲＳとＭＳの両方にＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰメッセージを送信して、ＭＳのスリープモードを停止するか、スリープモードの終了を拒絶する。対応するメッセージフローチャートを図１１に示した。
ＭＳは、スリープモードを停止したいとき、最初にＲＳを介してＢＳにＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＥＱメッセージを送信する必要がある。次に、ＢＳは、ＲＳとＭＳの両方にＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰを送信して、スリープモードを停止するか、またはその停止を拒絶する。メッセージフローチャートを図１２に示した。
シナリオＢ：中継局はＭＳのアップリンクのみ中継する。
このシナリオ（図１３）では、ＲＳがアップリンクとダウンリンクの両方を中継する。
ＲＳが同じフレーム内でＭＳにタイミング情報を含む制御メッセージを中継できない（例えば、ＲＳがカレントフレーム内でＭＳに制御メッセージを中継する十分なリソースを有していない）場合、これらの制御情報は少なくとも１フレーム遅れる。この場合、ＭＳに対するこれらのタイミングに関係するメッセージ内の絶対タイミング情報は、中継により生じる対応する待ち時間だけずらされる。通信が双方向の場合、ＲＳはＢＳにも修正したタイミング情報を通知して、アップリンク通信も保証する必要がある。
例えば、図１４に示したように、ＢＳはＭＳに、２フレーム後（フレームｎ＋３＃）にスリープモードに入りリスニングウィンドウを開始するように通知する。ＲＳにより１フレームの遅延が生じるので、ＭＳは実際にはフレームｎ＋４＃にリスニングウィンドウを開始するので、ＢＳとの同期を失ってしまう。
図１５は、ＷｉＭＡＸにおいてＲＳがＭＯＢ＿ＳＬＰ−ＲＳＰやＲＮＧ＿ＲＳＰなどのタイミングに関わる制御メッセージを中継するときにこの問題を解決する本提案のアルゴリズムを示す。最初に、ＲＳはＢＳからＰＤＵ（Protocol Data Units）を受信する。次に、受信したＰＤＵからＭＡＣメッセージを取り出し、ＭＳにおけるタイミング制御に影響する制御情報を解析（parse）する。ＲＳは、カレントフレーム（current frame）内でタイミングに関わるメッセージを中継できず、タイミング情報が絶対的（absolute）である場合、このメッセージ中のタイミング情報を修正して、メッセージをＭＳに中継して、その遅延を補償する。通信が双方向の場合、ＲＳはＢＳにもタイミング情報の変更を通知する必要がある。
システムによりＲＳがスリープモードに入ると、本提案のアルゴリズムを用いてＲＳのスリープ時間を最大化することもできる。例えば、ＢＳがＭＳにスリープモードに入るよう通知したとき、ＲＳはＭＳの最初のリスニングウィンドウの開始時間を修正して、既存のスリープモードＭＳのリスニングウィンドウの開始時間を合わせるので、ＲＳにおけるリスニングウィンドウを小さくできる。図１７は、ＭＳ２＃における第１のリスニングウィンドウの開始時間がＭＳ１＃と合わない例を示す。図１８は、ＭＳ２＃における第１のリスニングウィンドウの開始時間に合わせてＲＳにおけるリスニングウィンドウを短くするところを示す。
主要な利益
本発明の実施形態による利益は以下の通りである：
本提案の方法により、ＷｉＭＡＸ中継システムにおいて移動局のスリープモードをサポートする効果的なアプローチが得られる。
本提案の方法はＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準と完全な互換性を有する。
ＲＳがアップリンクトラフィックを中継するだけのとき、本提案の方法により、ＲＳはスケジューリングされたアップリンクイベントを知ることができ、安定したアップリンク通信が保証される。
アップリンクとダウンリンクの両方を中継するＲＳが、ＢＳからＭＳへのタイミングに関わる制御メッセージを遅延させたとき、本提案の方法により、ＭＳは正しいタイミング情報を得ることができ、ＭＳとＢＳとの間の同期が保たれる。
本方法によりＲＳはＭＳのスリープモードを要求することができる。
本発明の実施形態は、ハードウェアで実施してもよいし、１つ以上のプロセッサ上で動作するソフトウェアモジュールとして実施してもよいし、これらの組み合わせとして実施してもよい。すなわち、実際にはマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて本発明を化体するトランスミッタの機能の一部または全部を実施してもよいことは、当業者には明らかであろう。本発明はここに開示した方法の一部または全部を実行するデバイスまたは装置のプログラム（例えば、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品）として化体してもよい。本発明を化体するかかるプログラムは、コンピュータ読み取り可能媒体に格納したものでもよく、例えば信号の形態であってもよい。かかる信号はインターネットのウェブサイトからダウンロード可能なデータ信号であっても、キャリア信号上の信号であっても、その他の形態であってもよい。
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
マルチホップ通信システムにおいて使用するタイミング調整方法であって、
前記システムは、ソース装置、デスティネーション装置、及び１つ以上の中間装置を有し、前記ソース装置は、前記ソース装置から前記中間装置を介して前記デスティネーション装置までの通信経路を形成する一連のリンクに沿って情報を送信でき、前記中間装置は、前記経路の前段にある装置から情報を受信して、前記経路の後段にある装置に受信信号を送信でき、前記システムは連続した複数のラベル付けされたインターバルで情報を送信するように構成され、前記方法は、
前記経路の連続した複数のリンクに沿って第１の装置から中間装置を介して第２の装置に、第１のラベル付けされたインターバルにおいて、前記ラベル付けされたインターバルのうちの特定のラベル付けされたインターバルへの参照情報を含む情報を送信し、前記送信された情報又は該送信された情報から引き出された情報が前記第１のラベル付けされたインターバルよりあるインターバル数後の第２のラベル付けされたインターバルにおいて第２の装置により受信されるように、前記情報の送信が遅延するようにする段階と、
前記参照情報を調整して、前記特定のラベル付けされたインターバルより前記あるインターバル数若しくは他のインターバルの数前または後の別のラベル付けされたインターバルを参照する調整済み参照情報を求める段階とを含む方法。
（付記２）
前記別のラベル付けされたインターバルは、前記第２のラベル付けされたインターバルが前記第１のラベル付けされたインターバルより遅いインターバル数だけ前記特定のラベル付けされたインターバルより前または後である、付記１に記載の方法。
（付記３）
前記連続したラベル付けされたインターバルは連続的に付番されたインターバルであり、前記参照情報または調整された参照情報はそれぞれの番号のインターバルを参照する、付記１または２に記載の方法。
（付記４）
前記第１と第２の装置間の中間装置において前記調整を行う段階を含む、付記１ないし３いずれか一項に記載の方法。
（付記５）
前記第１の装置、または前記第２の装置において前記調整を行う段階を含む、付記１ないし４いずれか一項に記載の方法。
（付記６）
前記第２の装置において前記調整を行う段階を含む、付記１ないし５いずれか一項に記載の方法。
（付記７）
前記別のラベル付けされたインターバルは前記特定のラベル付けされたインターバルの後にあり、
前記特定のラベル付けされたインターバルは、前記第１の装置から前記第２の装置への送信にかかる遅延がなければ、前記第２の装置が前記第１の装置から別の情報を受信したであろうインターバルであり、
前記別のラベル付けされたインターバルは、かかる遅延があるとき、前記第２の装置が前記第１の装置から前記別の情報を受信する予定であるインターバルである、付記１ないし６いずれか一項に記載の方法。
（付記８）
前記第２の装置は、前記第１の装置から受信した情報に応じて、前記第１の装置に中間装置を介して別の情報を送信し、
前記別のラベル付けされたインターバルは前記特定のラベル付けされたインターバルの前にあり、
前記特定のラベル付けされたインターバルは、前記第１の装置が前記第２の装置から前記別の情報を要求するインターバルであり、
前記別のラベル付けされたインターバルは、前記第１の装置が前記特定のラベル付けされたインターバルにおいて前記別の情報またはそれから得られる情報を受信するように、前記第２の装置が前記別の情報を送信するインターバルである、付記１ないし６いずれか一項に記載の方法。
（付記９）
前記遅延は予想される遅延であり、前記方法は前記情報の送信前に前記調整を行う、付記１ないし８いずれか一項に記載の方法。
（付記１０）
前記情報の送信中に前記調整を行う段階を含む付記１ないし８いずれか一項に記載の方法。
（付記１１）
前記情報の送信後に前記調整を行う段階を含む付記１ないし８いずれか一項に記載の方法。
（付記１２）
前記第１の装置は前記ソース装置である、付記１ないし１１いずれか一項に記載の方法。
（付記１３）
前記第１の装置は基地局である、付記１ないし１２いずれか一項に記載の方法。
（付記１４）
前記第２の装置は前記デスティネーション装置である、付記１ないし１３いずれか一項に記載の方法。
（付記１５）
前記第２の装置は移動端末である、付記１ないし１４いずれか一項に記載の方法。
（付記１６）
前記第１の装置は中間装置である、付記１ないし１５いずれか一項に記載の方法。
（付記１７）
前記第２の装置は中間装置である、付記１ないし１６いずれか一項に記載の方法。
（付記１８）
中間装置は中継局である、付記１ないし１７いずれか一項に記載の方法。
（付記１９）
前記システムはワイヤレス通信システムである、付記１ないし１８いずれか一項に記載の方法。
（付記２０）
前記システムはＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡシステムである、付記１ないし１９いずれか一項に記載の方法。
（付記２１）
前記インターバルは時分割多重フレームのアップリンクまたはダウンリンクのサブフレーム期間である、付記１ないし２０いずれか一項に記載の方法。
（付記２２）
マルチホップ通信システムであって、
ソース装置、デスティネーション装置、及び１つ以上の中間装置を有し、前記ソース装置は、前記ソース装置から前記中間装置を介して前記デスティネーション装置までの通信経路を形成する一連のリンクに沿って情報を送信でき、前記中間装置は、前記経路の前段にある装置から情報を受信して、前記経路の後段にある装置に受信信号を送信でき、前記システムは連続した複数のラベル付けされたインターバルで情報を送信するように構成され、前記システムはさらに、
前記経路の連続した複数のリンクに沿って第１の装置から中間装置を介して第２の装置に、第１のラベル付けされたインターバルにおいて、前記ラベル付けされたインターバルのうちの特定のラベル付けされたインターバルへの参照情報を含む情報を送信し、前記送信された情報又は該送信された情報から引き出された情報が前記第１のラベル付けされたインターバルよりあるインターバル数後の第２のラベル付けされたインターバルにおいて第２の装置により受信されるように、前記情報の送信が遅延するようにする送信手段と、
前記参照情報を調整して、前記特定のラベル付けされたインターバルより前記あるインターバル数若しくは他のインターバルの数前または後の別のラベル付けされたインターバルを参照する調整済み参照情報を求める調整手段とを有するシステム。
（付記２３）
マルチホップ通信システムのコンピューティング装置において実行されると、前記システムにタイミング調整方法を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記システムは、ソース装置、デスティネーション装置、及び１つ以上の中間装置を有し、前記ソース装置は、前記ソース装置から前記中間装置を介して前記デスティネーション装置までの通信経路を形成する一連のリンクに沿って情報を送信でき、前記中間装置は、前記経路の前段にある装置から情報を受信して、前記経路の後段にある装置に受信信号を送信でき、前記システムは連続した複数のラベル付けされたインターバルで情報を送信するように構成され、前記方法は、
前記経路の連続した複数のリンクに沿って第１の装置から中間装置を介して第２の装置に、第１のラベル付けされたインターバルにおいて、前記ラベル付けされたインターバルのうちの特定のラベル付けされたインターバルへの参照情報を含む情報を送信し、前記送信された情報又は該送信された情報から引き出された情報が前記第１のラベル付けされたインターバルよりあるインターバル数後の第２のラベル付けされたインターバルにおいて第２の装置により受信されるように、前記情報の送信が遅延するようにする段階と、
前記参照情報を調整して、前記特定のラベル付けされたインターバルより前記あるインターバル数若しくは他のインターバルの数前または後の別のラベル付けされたインターバルを参照する調整済み参照情報を求める段階とを含むコンピュータプログラム。
（付記２４）
マルチホップワイヤレス通信システムにおけるスリープモードシグナリングに使用されるシグナリング方法であって、
前記システムは基地局、移動局、及び少なくとも１つの中継局を有し、前記基地局は前記中継局を介して通信経路に沿って直接的または間接的に移動局に対してダウンリンク方向に移動局のスリープモードに関する制御信号を送信でき、前記中継局は前記ダウンリンク方向で前記経路に沿って前段の局から制御信号を受信し、前記ダウンリンク方向で前記経路に沿って後段の局に受信情報を送信でき、前記方法は、
第１の送信において基地局から移動局に直接的または間接的にスリープモードに関する制御信号を送信する段階と、
前記第１の送信または別の第２の送信において、中継局が前記制御信号に応じて動作できるように、基地局から少なくとも１つの中継局に前記制御信号または対応する制御信号を送信する段階とを含む方法。

Claims (15)

  1. マルチホップ通信システムにおいて使用するタイミング調整方法であって、
    前記システムは、ソース装置、デスティネーション装置、及び１つ以上の中間装置を有し、
    前記ソース装置は、前記ソース装置から前記中間装置を介して前記デスティネーション装置までの通信経路を形成する一連のリンクに沿って情報を送信でき、
    前記中間装置は、前記経路の前段にある装置から情報を受信して、前記経路の後段にある装置に受信信号を送信でき、
    前記システムは連続した複数のラベル付けされたインターバルで情報を送信するように構成され、
    前記方法は、
    前記経路の連続した複数のリンクに沿って第１の装置から中間装置を介して第２の装置に、第１のラベル付けされたインターバルにおいて、前記ラベル付けされたインターバルのうちの特定のラベル付けされたインターバルへの参照情報を含む情報を送信し、前記送信された情報又は該送信された情報から引き出された情報が前記第１のラベル付けされたインターバルよりあるインターバル数後の第２のラベル付けされたインターバルにおいて第２の装置により受信されるように、前記情報の送信が遅延するようにする段階と、
    前記参照情報を調整して、前記特定のラベル付けされたインターバルより前記あるインターバル数若しくは他のインターバルの数前または後の別のラベル付けされたインターバルを参照する調整済み参照情報を求める段階と、
    前記中間装置が前記調整済みの参照情報を前記第１の装置へ送信する段階と、
    を含む方法。
  2. 前記別のラベル付けされたインターバルは、前記第２のラベル付けされたインターバルが前記第１のラベル付けされたインターバルより遅いインターバル数だけ前記特定のラベル付けされたインターバルより前または後である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 前記連続したラベル付けされたインターバルは連続的に付番されたインターバルであり、前記参照情報または調整された参照情報はそれぞれの番号のインターバルを参照する、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記第１と第２の装置間の中間装置、前記第１の装置、または前記第２の装置において前記調整を行う段階を含む、
    ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の方法。
  5. 前記別のラベル付けされたインターバルは前記特定のラベル付けされたインターバルの後にあり、
    前記特定のラベル付けされたインターバルは、前記第１の装置から前記第２の装置への送信にかかる遅延がなければ、前記第２の装置が前記第１の装置から別の情報を受信したであろうインターバルであり、
    前記別のラベル付けされたインターバルは、かかる遅延があるとき、前記第２の装置が前記第１の装置から前記別の情報を受信する予定であるインターバルである、
    ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第２の装置は、前記第１の装置から受信した情報に応じて、前記第１の装置に中間装置を介して別の情報を送信し、
    前記別のラベル付けされたインターバルは前記特定のラベル付けされたインターバルの前にあり、
    前記特定のラベル付けされたインターバルは、前記第１の装置が前記第２の装置から前記別の情報を要求するインターバルであり、
    前記別のラベル付けされたインターバルは、前記第１の装置が前記特定のラベル付けされたインターバルにおいて前記別の情報またはそれから得られる情報を受信するように、前記第２の装置が前記別の情報を送信するインターバルである、
    ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の方法。
  7. 前記遅延は予想される遅延であり、
    前記方法は前記情報の送信前に前記調整を行う、
    ことを特徴とする請求項１ないし６いずれか一項に記載の方法。
  8. 前記情報の送信中または送信後に前記調整を行う段階、
    を含む請求項１ないし６いずれか一項に記載の方法。
  9. 前記第１の装置は前記ソース装置または基地局であり、
    前記第２の装置は前記デスティネーション装置または移動局である、
    ことを特徴とする請求項１ないし８いずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第１の装置及び／または前記第２の装置は中間装置である、
    ことを特徴とする請求項１ないし９いずれか一項に記載の方法。
  11. 中間装置は中継局である、
    ことを特徴とする請求項１ないし１０いずれか一項に記載の方法。
  12. 前記システムはワイヤレス通信システム、好ましくはＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡシステムである、
    ことを特徴とする請求項１ないし１１いずれか一項に記載の方法。
  13. 前記インターバルは時分割多重フレームのアップリンクまたはダウンリンクのサブフレーム期間である、
    ことを特徴とする請求項１ないし１２いずれか一項に記載の方法。
  14. マルチホップ通信システムであって、
    ソース装置、デスティネーション装置、及び１つ以上の中間装置を有し、
    前記ソース装置は、前記ソース装置から前記中間装置を介して前記デスティネーション装置までの通信経路を形成する一連のリンクに沿って情報を送信でき、
    前記中間装置は、前記経路の前段にある装置から情報を受信して、前記経路の後段にある装置に受信信号を送信でき、
    前記システムは連続した複数のラベル付けされたインターバルで情報を送信するように構成され、
    前記システムはさらに、
    前記経路の連続した複数のリンクに沿って第１の装置から中間装置を介して第２の装置に、第１のラベル付けされたインターバルにおいて、前記ラベル付けされたインターバルのうちの特定のラベル付けされたインターバルへの参照情報を含む情報を送信し、前記送信された情報又は該送信された情報から引き出された情報が前記第１のラベル付けされたインターバルよりあるインターバル数後の第２のラベル付けされたインターバルにおいて第２の装置により受信されるように、前記情報の送信が遅延するようにする送信手段と、
    前記参照情報を調整して、前記特定のラベル付けされたインターバルより前記あるインターバル数若しくは他のインターバルの数前または後の別のラベル付けされたインターバルを参照する調整済み参照情報を求め、前記調整済みの参照情報を前記第１の装置へ送信する手段と、
    を有するシステム。
  15. マルチホップ通信システムのコンピューティング装置において実行されると、前記システムにタイミング調整方法を実行させるコンピュータプログラムであって、
    前記システムは、ソース装置、デスティネーション装置、及び１つ以上の中間装置を有し、
    前記ソース装置は、前記ソース装置から前記中間装置を介して前記デスティネーション装置までの通信経路を形成する一連のリンクに沿って情報を送信でき、
    前記中間装置は、前記経路の前段にある装置から情報を受信して、前記経路の後段にある装置に受信信号を送信でき、
    前記システムは連続した複数のラベル付けされたインターバルで情報を送信するように構成され、
    前記方法は、
    前記経路の連続した複数のリンクに沿って第１の装置から中間装置を介して第２の装置に、第１のラベル付けされたインターバルにおいて、前記ラベル付けされたインターバルのうちの特定のラベル付けされたインターバルへの参照情報を含む情報を送信し、前記送信された情報又は該送信された情報から引き出された情報が前記第１のラベル付けされたインターバルよりあるインターバル数後の第２のラベル付けされたインターバルにおいて第２の装置により受信されるように、前記情報の送信が遅延するようにする段階と、
    前記参照情報を調整して、前記特定のラベル付けされたインターバルより前記あるインターバル数若しくは他のインターバルの数前または後の別のラベル付けされたインターバルを参照する調整済み参照情報を求める段階と、
    前記中間装置が前記調整済みの参照情報を前記第１の装置へ送信する段階と、
    を含む、
    ことを特徴とするコンピュータプログラム。
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