JP4988834B2 - 周波数分割多重方式の無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て方法及び装置 - Google Patents
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Description
代表的なFDMベースの無線通信システムは、FDMAシステムに加えて、多重搬送波(Multi-Carrier)を用いて大容量パケットデータを伝送するOFDMシステムと、国際的な標準化団体である3GPP(3rd Generation Project Partnership)のLTE(Long Term Evolution)システムでアップリンク多重方式として提案されている単一搬送波(Single Carrier:SC)−FDMAシステムとを含む。
周波数ダイバシティ技術は、放送チャンネル又は共通制御チャンネルのように、特定ユーザーのチャンネル環境に適用してはならないトラフィック(traffic)、及びリアルタイムトラフィックのように遅延に敏感なトラフィックには適合しない。すなわち、この周波数ダイバシティ技術は、放送チャンネルのように複数のユーザーによって共通に使用されるチャンネルのトラフィック、及び遅延に敏感でないトラフィックの伝送に適合する。
H−ARQ技術は、再伝送時間が固定されるか、あるいはスケジューラ(scheduler)によって変化されるかによって同期式(Synchronous)H−ARQと非同期式(Asynchronous)H−ARQとに分類される。従来のH−ARQ再伝送中の周波数帯域におけるホッピング(hopping)動作について、次に、同期式H−ARQを仮定して説明する。
図1において、横軸はタイム領域であり、縦軸は周波数領域、又は物理的な周波数リソースである。周波数領域で、一つの端末に割り当てられたリソースの基本単位は、連続的な周波数リソース、又は連続的な副搬送波のセット(set)である。タイム領域で、単一パケット伝送の基本単位はサブフレーム110と定義され、初期伝送後に一つのパケットを再伝送するまでかかる時間はH−ARQラウンドトリップタイム(Round Trip Time:RTT)111と定義される。
H−ARQの再伝送の際にデータを伝送するための周波数帯域をホッピングする方法において、任意の伝送タイムで割り当てられた相互に異なる周波数リソース120,130は、次の伝送タイムでホッピングされる周波数リソース121,131(又は122,132)と衝突しないことが保証されなければならない。
図2において、ホッピングプロセス250の伝送のためのサブフレームは、各々インデックスn、n+1、n+2で表される。図2の例では、タイムn220のRU221は、タイムn+1 230及びタイムn+2 240でRU231,243に各々ホッピングし、タイムn220のRU222は、タイムn+1 230及びタイムn+2 240で各々RU233,241にホッピングする。また、タイムn220のRU223は、タイムn+1 230及びタイムn+2 240で各々RU232,242にホッピングする。一つの端末は、n番目のタイムインデックスで初期伝送を遂行する場合に、連続したRU、すなわちRU221,222,223が割り当てられると、H−ARQプロセスでn+1番目のタイムインデックスで割り当てられたRUの位置は、参照番号231,233,232のようであり、n+2番目のタイムインデックスで割り当てられたRUの位置は参照番号243,241,242のようである。その結果、一つのパケットがH−ARQプロセスのn、n+1、n+2タイムインデックスで3回伝送されると、該当パケットが実際に伝送された周波数帯域は全帯域に散在しているので、端末は周波数ダイバシティを得ることができる。
したがって、再伝送時にも連続的な周波数帯域の伝送特性が保証され、端末別に割り当てられた周波数帯域のサイズが異なる場合にもホッピング中に衝突を防止する新たなホッピングパターンが必要である。
また、本発明の目的は、FDMベースの無線通信システムにおいて、安定した周波数ダイバシティを提供する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、FDMベースの無線通信システムにおいて、伝送タイムによって効率的なホッピング方式を提供する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、FDMベースの無線通信システムにおいて、周波数リソースが伝送タイムごとにホッピングされる場合に、割り当てられる周波数帯域のサイズが異なる端末間の衝突を防止しつつ、端末別に割り当てられた周波数リソースの連続性を維持する周波数リソースの割り当て方法とそれを用いる送受信方法及び装置を提供することにある。
好ましくは、第1のグループのレベルのうち、少なくとも一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第1のグループのレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第2の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行される。
好ましくは、第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(H−ARQ)ラウンドトリップタイム(RTT)単位である。
好ましくは、第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位である。
好ましくは、複数のレベルのうち、少なくとも一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、複数のレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第2の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行される。
好ましくは、第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(H−ARQ) RTT単位である。
好ましくは、第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位である。
好ましくは、複数のレベルのうち、少なくとも一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、複数のレベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に異なる。
好ましくは、第2の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行される。
好ましくは、第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(H−ARQ) RTT単位である。
好ましくは、第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位である。
また、FDMベースの無線通信システムは、伝送する度に周波数リソースをホッピングする場合に割り当てられる周波数帯域のサイズが異なる端末間の衝突を防止し、各端末別に割り当てられた周波数リソースの連続性を維持することもできる。
さらに、上記無線通信システムは、周波数リソースをホッピングする場合に、各セルの特性又は状況によって多様な周波数リソース割り当て方式の中から適切な割り当て方式を選択し、それによって周波数リソースを効率的に管理することができる。
下記に、本発明に関連した公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断された場合に、その詳細な説明を省略する。
まず、本発明が適用可能なシステムの基本条件について簡略に説明する。本発明はダウンリンク(Downlink:DL)とアップリンク(Uplink:UL)の両側に適用されることができるが、便宜上、ここではULに適用されると仮定する。本発明は、FDMの周波数ダイバシティを獲得するための周波数リソース割り当て方式と、その周波数リソース方式によってデータを送受信する方式とを提供する。下記に説明される本発明の周波数リソース割り当て方式は、“段階的ホッピング(hierachical hopping)”方式又は“段階的周波数リソース割り当て”方式と定義される。ここで、“段階的(hierarchical)”という用語は、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニット(RU)を複数のレベルに階層化し、各レベルで端末の周波数リソースを割り当てるために上記RUを少なくとも一つの連続RUを含むブロックに分割するプロセスを意味する。本発明は、例えば、H−ARQ技術をサポートするSC−FDMA無線通信システムに適用されることができる。具体的に、本発明は、同期式H−ARQ及び非同期式H−ARQ共に適用されることができる。
まず、本発明の基本概念について説明する。本発明において、周波数リソース割り当ては、ノードで構成されたツリー構造に基づいて達成される。周波数リソースが割り当てられた端末は、一つのノードが定められる。このノードツリー(node tree)構造で、各ノードの上下位置はレベルで定義される。このノードツリーで、各ノードは、論理的周波数リソースを表し、下位レベルに属するノードの周波数リソースは上位レベルに属するノードの周波数リソースに含まれる。したがって、一つのノードで使用可能な周波数リソースのサイズは、ノードが上位レベルに達するほど大きくなり、最上位レベルに属するノードの使用可能な周波数リソースは全体周波数帯域と同一である。
上記したツリー構造で、相互に異なるレベルのノードはサイズが相互に異なる連続的な周波数リソースを意味するため、例えば、SC−FDMAシステムでの低いPAPRを保証し、ホッピング動作が真上レベルのノードに属する周波数リソース内に限定されるので、他の端末に割り当てられた周波数リソースとの衝突が、任意の伝送タイムでホッピング動作中に発生しない。さらに、本発明によると、上位レベルでの段階的なホッピング動作によって実際に割り当てられた周波数リソースは全体周波数帯域にかけて均等に分配されているため、周波数ダイバシティ利得が効果的に得られる。
第3の実施形態は、第1の実施形態又は第2の実施形態の特殊な場合であって、同一の上位レベルのノードに属しているノード数によって共通のホッピングパターンを提供する。第4の実施形態は、第1の実施形態の変形例であって、同一のレベルのノードに属する周波数リソースの数が異なるノードツリーを用いてリソースを割り当てるための段階的ホッピング方法を提供する。第5の実施形態は、各レベルに属するノードの下位ノードの数が異なり、同じレベルのノードでノード当たり周波数リソースの数が異なる非整列化(unfaired)したノードツリーにも適用可能な段階的ホッピング方法を提供する。最後に、第6の実施形態は、特定レベル以下で同じレベルのノードが実際に周波数リソースを共有するようにするリソース割り当てツリーである変更されたノードツリーを用いて段階的ホッピング方法を提供する。
第1の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニット(RU)を複数のレベルで階層化し、各レベルで少なくとも一つの連続したRUを含むブロックに段階的に分割し、この段階的に分割されたブロックの一部を各々の端末に対する周波数リソースとして割り当てる第1のプロセスが遂行される。
第1の伝送タイム以後の第2の伝送タイムで、端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックを段階的にホッピングし、それによって各々のブロックは第1の伝送タイムで使用された周波数帯域と異なる周波数帯域を有し、ホッピングされたブロックを各端末の周波数リソースとして割り当てる第2のプロセスが遂行される。
第1の伝送タイムで、サービス周波数帯域を構成する一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、上記のレベルの中で最上位レベルから予め定められたレベルまでの第1のグループの各々のレベルで、一連のリソースユニットを連続した少なくとも一つのリソースユニットを含むブロックに段階的に分割し、段階的に分割されたブロックの一部を複数の端末の中で所定端末のそれぞれの周波数リソースとして割り当て、複数のレベルの中で第1のグループのレベルを除き、第2のグループのレベル各々で、複数の端末の中で所定の端末に割り当てられたブロックを除く残りのブロックに含まれたリソースユニットを、複数の端末の中で所定の端末を除く残りの端末に共有される周波数リソースユニットとして割り当てる第1のプロセスが遂行される。
第1の伝送タイム以後の第2の伝送タイムで、複数の端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々第1の伝送タイムで使用された周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、ホッピングされたブロックを各々の上記端末の周波数リソースとして割り当てる第2のプロセスが遂行される。
複数のレベルのうちの少なくともいずれか一つのレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数は相互に相異なることができる(第4の実施形態を参照)。
複数のレベルのうち同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数は相互に相異なることができる(第5の実施形態を参照)。
第2の伝送タイムで、上記端末の周波数リソースを割り当てる動作は、これら端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいた段階的ホッピングによって遂行されることができる。
第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔は、H−ARQ RTT(Round Trip Time)単位であり得る。
第1の伝送タイムと第2の伝送タイムとの間の間隔は、サブフレーム単位であり得る。
周波数リソースが上記した実施形態によって割り当てられた場合に、データ送受信動作は、後述する図11及び図12に示す移動端末送信器及び基地局受信器で遂行されることができる。
以下、本発明の第1の実施形態乃至第6の実施形態について詳細に説明する。
図3Aは、本発明の第1の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
周波数リソース割り当ての基本単位は、周波数帯域で連続した副搬送波のセットからなるRUであると仮定し、図3Aのノードツリー構造でノードの上下位置をレベル0〜4のレベル310として定義する。図3Aにおいて、ノードツリーで最下位レベル4に属するノードが5個のレベルノードツリーで基本周波数リソースRUと同一である場合に、レベル3に属する8個のノードi0,0,0,0,i0,0,0,1,i0,0,1,0,i0,0,1,1,i0,1,0,0,i0,1,0,1,i0,1,1,0,i0,1,1,1は各々3個の連続的なRUに該当し、レベル2に属する4個のノードi0,0,0,,i0,0,1,i0,1,0,i,0,1,1は各々6個の連続的なRUに該当し、レベル1に属する2個のノードi0,0,i0,1は各々12個の連続的なRUに該当し、最後に最上位レベル0でノードi0は全体周波数帯域のリソースである24個の連続的なRUに該当する。
この2個の下位ノードのうち、i0,0,0,1351はUE3 303に割り当てられ、i0,0,0,0350はレベル4で3個の下位ノードに分類され、i0,0,0,0,0360がUE4 304に割り当てられる。このようなツリー構造でノードのリソースが割り当てられた場合に、実際に割り当てられる周波数帯域は図3Bに示すようにマッピングされる。
24個のRU全体が最上位レベルのi0と同一であり、全体周波数帯域を大きく2部分に分けた各々は、ノードツリーのレベル1でのi0,0332とi0,1333の周波数帯域を意味する。すなわち、レベルがノードツリーの上位レベルから下位レベルに移動するにつれて、広い周波数帯域が狭い周波数帯域に分けられる。その結果、図3Aで、UE1 301〜UE4 304は、ノードツリーで各々i0,1331,i0,0,1341,i0,0,0,1351,i0,0,0,0,0360が割り当てられ、これらは、各々図3Bの実際の周波数帯域333,343,353,361に該当する。
図4は、本発明の第1の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す。
図1と同様に、縦軸は周波数領域を示し、横軸はタイム領域を示す。タイム領域で、パケット伝送の基本単位はサブフレーム410であり、一つのH−ARQ RTT411は、例えば4個のサブフレームの時間であると仮定する。図4に示す1ホッピングプロセス430で、タイムインデックスn431、n+1 432、n+2 433、n+3 434は、このH−ARQプロセスが伝送されるサブフレームに対して順次に提供される。図4において、ユーザー別にリソースを割り当てるために、ノードは、図3A及び図3Bに示した方式により、UE1 301〜UE4 304に割り当てられ、タイムベースのホッピングパターンは、<数式1>に示すように各レベルのノード別に定義される。ノードと該当ホッピングパターンのインデックスは同一である。
S0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,0,1},S0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,0,1,0}
S0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,0,1,1},S0,0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,1,0,0}
S0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,0,0,0},S0,0,0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,1,1,1}
S0,0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,2,0}
……(1)
本発明で提案される段階的ホッピングは、レベル1から割り当てられたノードが含まれたレベルまで各ノードでホッピングを段階的に遂行し、各レベルのノードは同一の上位ノードに属するリソース内でホッピングを遂行する。図3Aを参照して、レベル1でのホッピング動作を説明する。レベル1に属するノードの数は2個であるため、ホッピングインデックス0,1が可能であって、ホッピングされる連続的RUの単位は12又は各ノード別RUの数である。レベル2でのホッピングは、上位ノードのリソース内で6個のRU単位で遂行され、レベル3でのホッピングも上位ノードのリソース内で3個のRU単位で遂行され、レベル4でのホッピングは1個のRU単位で遂行される。
この実施形態において、UE1 301が各タイムで割り当てられた周波数リソースの第1のRUインデックスa1(t)は、<数式2>のように示す。<数式2>において、t=nまたはn+2である場合、ホッピングインデックスS0,1(t)の値が1であるので、RUインデックス420は12〜23を有する12個の下位RUが使用され、t=n+1、n+3である場合に、ホッピングインデックスS0,1(t)が0であるので、RUインデックスは0〜11を有する12個の上位RUが使用される。その結果、図4で、UE1 301のホッピングは、参照番号443→441→442の順序で遂行される。
a1(t)=12*S0,1(t) ……(2)
a2(t)=12*S0,0(t)+6*S0,0,1(t) ……(3)
a3(t)=12*S0,0(t)+6*S0,0,0(t)+3*S0,0,0,1(t) ……(4)
上記と同様に、図4で、タイムn+1,n+2,n+3でのUE4 304の段階的ホッピングは、各々参照番号440→450→450→470、参照番号444→453→463→471、参照番号445→456→464→464の順序で遂行される。レベル1〜レベル4の段階的ホッピングをすべて考慮して任意のタイムtでUE4 304に割り当てられたRUのインデックスは、<数式5>として定義できる。UE3 303に割り当てられた周波数リソースは、下記の<数式5>で求められたRUである。
a4(t)=12*S0,0(t)+6*S0,0,0(t)+3*S0,0,0,0(t)+S0,0,0,0,0(t) ……(5)
第1の実施形態では、各レベルに属するノードで下位ノードの数及びノード当たり周波数リソースの数が同一であるノードツリーを用いてリソースを割り当てる場合、本発明で提案する段階的ホッピング方法を説明した。このようなノードツリーを整列化したノードツリーと定義する場合に、第2の実施形態は、整列化したノードツリーで周波数リソースの割り当てのための一般式を提案する。
図5は、本発明の第2の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
図5を参照すると、上記システムが整列化したノードツリーの方法でリソースを割り当て、与えられたホッピングパターンによって割り当てられた周波数帯域をホッピングしてデータを伝送する場合、任意の時間で周波数割り当てに対する一般的な数式を定義する。図5に示すように、ノードツリーのレベル510は、レベル0〜Lと定義し、l番目のレベル(ここで、lは0とLとの間の整数)での同一の上位レベルのノードに属しているノード数をNlと定義し、l番目のレベルでの一つのノードに属しているRUの数をRlと定義する。整列化したノードツリーの定義により、Nl,Rlは、特定のレベルに属するノードで同一であり、第1の実施形態の場合に、各レベルでこれらNl,Rlの値は<数式6>のように定義することができる。
N0=1, N1=2, N2=2, N3=2, N4=3,
R0=24, R1=12, R2=6, R3=3, R4=1 ……(6)
同一のタイムで同一の上位ノードに属する、すなわち相互にホッピングが遂行されるノード
S0,0={0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,1} ……(10)
第1の実施形態又は第2の実施形態は、整列したノードツリーを仮定しつつ、各レベル別に、又は同一レベルに属する上位ノードによって
S0,0(n,n+1,n+2,n+3)=S0,0,0=S0,0,0,0={0,1,0,1},
S0,1(n,n+1,n+2,n+3)=S0,0,1=S0,0,0,1={1,0,1,0}, ……(11)
S0,0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,2,0}
<数式1>のようなホッピングパターンを使用した場合に時間に基づいたホッピング動作に対して、<数式11>の共通のホッピングパターンを使用した場合に図6のホッピング動作について説明することができる。
すなわち、図6は、本発明の第3の実施形態による無線通信システムで周波数リソースの段階的割り当てのためのホッピングプロセスを示す。
UE2 302は、レベル1でS0,0、レベル2ではS0,0,1を使用するので、上記パターンによって、タイムn+1で参照番号640→650、タイムn+2及びn+3で参照番号644→653及び参照番号645→654の順に各々ホッピングを遂行する。UE2 302に割り当てられたリソースは、第1の実施形態の<数式2>として定義されたインデックスのRUから連続した6個のRUである。
a3(t)=(12+6)*S0,0(t)+3*S0,0,0,1(t) ……(12)
UE4 304は、レベル1ではホッピングパターンS0,0、レベル2ではホッピングパターンS0,0,0、レベル3ではホッピングパターンS0,0,0,0、レベル4ではホッピングパターンS0,0,0,0,0を使用するので、<数式11>のホッピングパターンによって、各々参照番号640→651→661→670、タイムn+2及びn+3では参照番号644→652→652→671、参照番号645→655→664→672の順にホッピングを遂行する。UE4 304に割り当てられたリソースは、下記の<数式13>のように定義されるインデックスのRUである。
a4(t)=(12+6+3)*S0,0(t)+S0,0,0,0,0(t) ……(13)
上記のように一部のノードに対して共通のパターンが使用される場合に、この共通パターンは、予め定義され、又は端末と基地局との間でシグナリングを通じて定められなければならない。したがって、ホッピングパターンの数が減少することによってシステムの複雑度が低下することができる。
第1の実施形態の変形である第4の実施形態は、同一のレベルのノードに属している周波数リソースの数が異なるノードツリーを用いてリソースを割り当てる段階的ホッピング動作を提供する。
図7は、本発明の第4の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。
図7のノードツリーは、レベル0〜3において、図3Aに説明した第1の実施形態のノードツリーと同一である。その差異点は、レベル4で同じ上位ノードに属するノードの数N4が3から2に減少し、レベル4のノードに属するRUの数がノード別に異なるということにある。同一の上位ノードに属する2個のノードi0,0,0,0,0760及びi0,0,0,0,1761でのRUの数は、各々R4,0=1及びR4,1=2である。第4の実施形態が第1の実施形態と異なる動作は、ノードi0,0,0,0,0760とi0,0,0,0,1761が割り当てられたUE4 304及びUE5 305のみに適用されるため、<数式14>で定義されるS0,0,0,0,0とS0,0,0,0,1のパターンに従ってホッピングを遂行する例は、図8を参照してそれぞれの場合について説明する。
まず、ノードi0,0,0,0,0760が割り当てられたUE4 304の動作について説明する。段階的ホッピング動作のために、UE4 304は、レベル1〜レベル3で、第1の実施形態で説明したホッピングパターンi0,0,i0,0,0,i0,0,0,0を使用する。レベル3までのホッピング動作は、第1の実施形態で説明したホッピング動作と同一の方式で遂行される。<数式14>に定義されるレベル4のホッピング動作も考慮すると、タイムn+1,n+2、n+3でのUE4 304の最終のホッピング動作は、それぞれ参照番号840→841→841→842、参照番号850→851→852→852、参照番号860→861→862→863の順に遂行される。同様に、ノードi0,0,0,0,1761が割り当てられたUE5 305がタイムn+1,n+2,n+3で遂行する最終のホッピング動作は、各々参照番号840→841→841→841、参照番号850→851→852→853、参照番号860→861→862→862の順に遂行される。また、任意のタイムtでUE4及びUE5に割り当てられたRUの最初インデックスは、下記の<数式15>のように定義される。このとき、UE4及びUE5は同一のレベルのノードが割り当てられるが、各ノードのRU数が異なるため、これらUE4,UE5は、ホッピング動作の遂行時に他のレベルのノードに含まれるRUを考慮すべきであることに注意しなければならない。
S0,0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,0,1},S0,0,0,0,1(n,n+1,n+2,n+3)={1,0,1,0}
……(14)
a4(t)=12*S0,0(t)+6*S0,0,0(t)+3*S0,0,0,0(t)+2*S0,0,0,0,0(t)
a5(t)=12*S0,0(t)+6*S0,0,0(t)+3*S0,0,0,0(t)+1*S0,0,0,0,1(t)
……(15)
本実施形態に示してはいないが、ノードi0,0,0,0,1の場合には2個のRUが属しているため、このノードを各々RUの数が1であるレベル5の下位ノードを有するノード771,772に分類して割り当てることができる。
図9Aは、本発明の第5の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソース割り当てのためのノードツリー構造を示す。そして、図9Bは、本発明の第5の実施形態による無線通信システムにおける周波数リソースの割り当て例を示す。
本実施形態は、図9Aに示すように、各レベルに属するノードの下位ノードの数が異なり、同じレベルのノードでノード当たり周波数リソース数も異なる非整列化したノードツリーにも適用が可能である。
S0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,1,2,0},S0,1={1,2,0,1},S0,2={2,0,1,2}
S0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)=S0,2,0={0,1,0,1},S0,0,1={1,0,1,0}
S0,0,0,0(n,n+1,n+2,n+3)={0,0,1,1},S0,0,0,1={1,1,0,0}
……(16)
レベル1のノードi0,1が割り当てられるUE1 301の場合に、レベル1でのホッピングのみを遂行すればよいので、任意のタイムn+1,n+2,n+3でのホッピング動作は、ホッピングパターンS0,1={1,2,0,1}に従って、各々図10の参照番号1042,1045,1046の順に遂行される。任意のタイムでUE1 301に割り当てられる最初のRUのインデックスは、<数式17>のように定義される。<数式17>に定義される“a=arg{}”、すなわち引数(argument)“a”は、該当タイムで以前周波数リソースにマッピングされるノードのインデックスを表す。例えば、任意のタイムtでUE1 301のホッピングインデックスS0,1(t)が0である場合に、全体周波数リソースの中で最初に割り当てられるので、al(t)=0である。UE1 301のホッピングインデックスS0,1(t)が1であり、ノードi0,0のホッピングインデックスS0,0(t)が0であると、12(R0,0)個のRUがノードに最初に割り当てられた後に、次のRUがUE1に割り当てられるため、<数式17>によってal(t)=12である。UE1のホッピングインデックスS0,1(t)が2であると、 RUは最初にノードi0,0及びi0,1に割り当てられた後にUE1に割り当てられるので、<数式17>によってal(t)=12+8=20となる。レベル1の各ノードに割り当てられたRUの数が同一である場合には、共通のRU数とホッピングインデックスだけで計算が可能である。しかしながら、本実施形態のように、3個のノードに割り当てられたRU数が異なる場合、先に割り当てられる周波数リソースの数を知らないため、次のような<数式17>が必要である。
第1の実施形態〜第5の実施形態のノードツリー構造は、基本的に同一のレベルで周波数リソースを共有しないことを基にする。これを基本ノードツリーとする場合に、同一レベルで各ノードが含む周波数リソースは、図3A、図5、図7、及び図9Aで説明した基本ノードツリーで重複せずに独立的である。このような基本ノードツリーでノード間の排他的周波数リソース構造によって、ノード間のホッピングはリソースの衝突なしに簡単に定義されることができる。リソース割り当ては一つのノードインデックス情報をシグナリングする方式で遂行されるため、複数のノードにかけてリソースを割り当てることには限界がある。例えば、図9Aでレベル2のノード940を参照すると、ノード940が割り当てられた場合に、そのノード940に属するノード950,951の7個のRU(すなわち、ノード950の3個のRU及びノード951の4個のRU)がすべて割り当てられる。さらに、ノード950,951の割り当てによって連続した3個又は4個のRUを割り当てることができるが、その他の割り当てはその可能性が制限される。
既存のノードツリーのスケジューリングの制限を解決するために、図18Aに示すように一定のレベル以下で同じレベルのノードが実際周波数リソースを共有するようにするリソース割り当てツリーを“変更ノードツリー(modified node tree)”と称する場合に、この変更ノードツリーを用いて階層的ホッピングを適用する本発明の第6の実施形態について説明する。
図18Aの変更ノードツリーにおいて、レベル0,1,2,3での基本ノードツリーのような構造で同一レベルで各ノードに含まれる周波数リソースが重ならないが、レベル3より下位のノードは、複数のノードが同一のRUを共有することができる。図18Aで、参照番号1850はRUインデックスを、参照番号1851はノードのレベルを各々意味する。
図18Aにおいて、レベル3のノードは、参照番号1841〜1848で表し、レベル3の各ノードに対するリソースの数は6個である。その中で、参照番号1841の下位ノードについて詳細に説明する。図18Bに示すように、参照番号1861,1862は、各々連続した5個のRUを割り当てることができるノードを示し、RU1〜RU5及びRU2〜RU6は、上記ノード1861,1862を通じて割り当てられることができる。参照番号1863〜1865は、連続した4個のRUを割り当てることができ、その割り当て可能なRUとしては、各々RU1〜RU4、RU2〜RU5、RU3〜RU6が含まれる。
本発明の実施形態によって提供される段階的なホッピング方法は如何なるノードツリー構造にも適用できることがわかる。
実際のセルラーシステムでリソースツリー構造及びノード別ホッピングパターンが予め定められると仮定し、上記した実施形態による具体的なホッピング技術に適用されることができる。このノードツリー構造及びホッピングパターンは、セルID(Identifier)のようなセル別の固有特性によって予め決定されることができる。各セルの構造又は時間によるセルのローディング状況によるノードツリーを効率的に変更する一例として、複数のノードツリーを予め決定し、基地局と端末との間で周期的に又は必要に応じて制御シグナリングを変化させることによって、使用されるノードツリー構造及びホッピングパターン情報をシグナリングする方法も可能である。
図11を参照して、本発明が適用される基地局と端末の構造、例えばアップリンクSC−FDMAシステムについて説明する。
図11は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される移動端末の送信器1100の構成を示す。
図11で、制御チャンネルデコーダ1111は、以前スロットでダウンリンクを介して受信されたアップリンクの制御情報チャンネルを復調(デコーディング)し、該当端末に割り当てられた周波数リソースの割り当て情報及びデータ生成に必要な制御情報を出力する。この周波数リソース割り当て情報は、上記の実施形態で説明したノードツリー構造の中で所定のノード及びそれに関連したシグナリングを意味する。周波数リソース割り当て情報は、割り当てられた周波数リソースの量と使用されるホッピングパターンの情報を含むことができる。このホッピングパターンの情報は、端末と基地局との間でシグナリングされ、あるいは予め定められることができる。
FFT処理器1114の出力信号は、マッパ(mapper)1115で実際に該当端末に割り当てられた周波数リソースにマッピングされ、周波数リソースの割り当ては制御チャンネルデコーダ1111によって復調されたアップリンク制御情報を用いて達成される。マッパ1115は、受信される時間情報1120を用いて該当タイムで割り当てられるRUインデックスを計算することができる。時間情報1120は、第1の実施形態のように各ホッピングプロセス別にカウントされるタイムインデックスとなり、あるいは第2の実施形態で説明したようなサブフレームインデックスとなることができる。ここで、時間情報1120は、端末又は基地局のカウンターが各ホッピングプロセス別にタイムインデックス又はサブフレーム数(インデックス)をカウントして提供されることができる。
上記のように、データシンボルが、時間領域で生成され、FFT処理器を通じて周波数領域の信号に変換され、一定の周波数リソースにマッピングされた後に、IFFT処理器を通じて時間領域の信号に変換されて伝送されることは、SC−FDMAシステムの基本的な送信器構造である。
図12で、保護区間信号は、アンテナ1131を介して受信された信号からCP除去器1132によって除去され、S/P変換器1133で並列信号に変換される。S/P変換器1133の出力信号は、FFT処理器1134を通じて周波数領域信号に変換され、FFT処理器1134の出力信号はデマッパ1135によって端末別受信信号に分離される。
デマッパ1135の動作を遂行することにおいて、スケジューラ1136は、アップリンクで定められた端末別周波数リソース割り当て情報及び時間情報1137を提供する。この基地局は、図示していない送信器を通じて、スケジューラ1136によって提供された周波数リソース割り当て情報が含まれる制御情報をダウンリンクの制御チャンネルを介して伝送する。リソース割り当て情報及び時間情報は、上記した実施形態で説明したリソース割り当て方法とホッピング方法に基づいて生成されることができる。この時間情報1137は、端末又は基地局のカウンターが各ホッピングプロセス別にタイムインデックス又はサブフレームインデックスをカウントして提供されることができる。
図12で、UE1に対するデータシンボルデコーディングブロック1140は、他のUE2〜UENに対するデータシンボルデコーディングブロック1150,…,1160と同一の構成を有する。データシンボルデコーディングブロック1140は、IFFT処理器1141、P/S変換器1142、及びデータシンボルデコーダ1143を含む。IFFT処理器1141は、UE1に該当する受信信号を時間領域信号に変換し、P/S変換器1142は、この時間領域信号を直列信号に変換する。データシンボルデコーダ1143は、該当端末の受信信号を復調する。
以下、アップリンク伝送で本発明の実施形態による周波数リソース割り当て及びホッピング動作を遂行する移動端末及び基地局の動作について説明する。
図13は、本発明の実施形態による周波数リソース割り当て方法が適用される移動端末の送信動作を示す。
端末は、ステップ1301で、ダウンリンクを通じてアップリンクの制御情報チャンネルを受信及び復調し、該当端末に割り当てられた周波数リソースの割り当て情報及びデータ生成に必要な制御情報を出力する。この周波数リソース割り当て情報は、上記した実施形態で説明したノードツリー構造でノード及びそれに関連したシグナリングを意味する。以後、端末は、ステップ1303で、制御情報に基づいて、アップリンク伝送のための周波数リソースが該当時間で該当端末に割り当てられたか否かを判定する。該当端末に割り当てられたリソースがあると、端末は、ステップ1305で、アップリンク伝送のためのデータチャンネルのシンボルを生成する。端末は、ステップ1307で、データシンボルを割り当てられた周波数リソースにマッピングした後に時間領域信号に変換して伝送する。しかしながら、端末は、ステップ1303で、該当端末に割り当てられたリソースがないと、送信動作を完了する。
図14は、本発明の実施形態によって移動端末が上位レベルからホッピングを遂行して周波数リソースのインデックスをアップデートするプロセスを示す。
端末は、ステップ1401で、レベルインデックス‘n’及びリソースインデックス‘index’を初期化する。端末は、ステップ1403で、該当時間に割り当てられたノードに対するホッピングパターンを格納する。該当ホッピングパターンは、アップリンク制御情報と共に端末に伝送され、あるいは予めシグナリングされて与えられたパターンである。ステップ1405で、端末は、n番目のレベルでホッピングを考慮して周波数リソースのインデックスをアップデートする。ステップ1403及び1405の動作は、本発明による段階的ホッピング動作を遂行するために各レベルに従って反復して遂行される。
その後、端末は、ステップ1409で現在レベルインデックス‘n’が割り当てられたノードが属するレベルと同一であると、ステップ1411に進行し、現在レベルインデックス‘n’が割り当てられたノードが属するレベルより小さいと、端末は、ステップ1407に進行し、次のレベルでのホッピングを段階的に遂行する。各レベルに対するステップ1405のアップデート過程は、例えば<数式5>で各項が加算によって連続的に(sequentially)表されるものである。ステップ1411で、端末は、本発明による段階的ホッピングを通じて求められて割り当てられたリソースの初期インデックスのRUから割り当てられた個数のRUだけの周波数リソースに伝送するデータをマッピングする。
ステップ1501で、端末は、レベルインデックス‘n’及びリソースインデックス‘index’を初期化する。端末は、ステップ1503で、現在タイムにリソース割り当てのためのリソースツリー構造が変更されたか否かを判定する。リソースツリー構造は、各セルの特性又は状況に従って数個のリソースツリー構造の中から選択可能であるため、端末は、現在使用されるリソースツリー構造とそれに関連したホッピングパターンに従ってホッピング動作を遂行することができる。ここで、リソースツリー構造情報を含む制御情報は、周期的なシグナリングを通して伝送され、あるいは必要によって基地局から伝送されることができる。ステップ1503でリソースツリー構造が変更されたと判定されると、端末は、ステップ1505で、新たなリソースツリー構造及びそれに対する各ノード別ホッピングパターンをロードし、ステップ1507に進行する。しかしながら、リソースツリー構造が変更されていないと判定されると、端末は、ステップ1505を遂行せずに、すぐステップ1507に進行する。後者の場合には、端末が、既に使用されたホッピングパターンをそのまま適用すればよい。図15のステップ1507〜1513の動作は、図14のステップ1403〜1411の動作と同一であるので、その詳細な説明を省略する。
図16で、基地局は、アップリンクリソース割り当て情報及びデータ生成に必要な制御情報を含むアップリンクの制御情報チャンネルを生成してダウンリンクを介して伝送する。その後、基地局は、ステップ1601で、端末によって伝送されたアップリンク信号を受信し、ステップ1603で、この受信された信号をアップリンクリソース割り当て情報に基づいて端末別に受信信号を分離する。基地局は、ステップ1603で、図13のように該当タイムで端末別に割り当てられた実際周波数リソースを検索する手順を利用する。基地局は、ステップ1603で分離された端末別受信信号を受信し、ステップ1605で端末別にデータの復調を遂行した後に、受信動作を終了する。
基地局は、ステップ1701で、これまでのアップリンクスケジューリング情報及びフィードバック/要求情報などをすべて収集し、ステップ1703でノードツリー構造を変更するか否かを判定する。基地局は、ノードツリー構造を変更する必要があると、ステップ1705で、変更されたノードツリー構造に対するシグナリング情報を生成し、この情報は周期的なシグナリングを通じて伝送され、あるいは必要によってダウンリンクを介して伝送される。ステップ1703で、ノードツリー構造を変更する必要がないと判断されると、基地局は、ステップ1707に進行し、以前ノードツリー構造に対するシグナリング情報を生成し、あるいは関連シグナリング情報の生成を省略する。ステップ1705または1707でノードツリー構造に対するシグナリング情報は、他のシグナリング情報と共にステップ1709でダウンリンクシグナリングによって伝送され、これに基づき、端末は、ステップ1711で、ノードツリー構造に対するシグナリングを受信し、そのシグナリングを用いてアップリンクデータ及びフィードバック情報を伝送する。基地局と端末は、上記のような手順を周期的に遂行して適切なノードツリーを選択し、それによって効率的なシステム動作が可能になる。
1111 制御チャンネルデコーダ
1112 データシンボル生成器
1113,1133 S/P変換器
1114,1134 FFT処理器
1115 マッパ
1116,1141 IFFT処理器
1117,1142 P/S変換器
1118 CP挿入器
1119,1131 アンテナ
1120,1137 タイマー
1132 CP除去器
1135 デマッパ
1136 スケジューラ
1140 UE1のデータシンボルデコーディングブロック
1143 UE1のデータシンボルデコーダ
1150 UE2のデータシンボルデコーディングブロック
1160 UE Nのデータシンボルデコーディングブロック
1200 基地局の受信機
Claims (14)
- 予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(FDM)方式の無線通信システムにおいて、前記複数の端末に使用される周波数リソースの割り当て方法であって、
第1の伝送タイムで、
前記サービス周波数帯域において連続的な副搬送波のセットで構成される一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、
前記各レベルのそれぞれで前記一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、前記段階的に分割されたブロックの一部を前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップと、
前記第1の伝送タイム以後の第2の伝送タイムで、
前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々前記第1の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、前記ホッピングされたブロックを前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てるステップと、
を含み、
前記複数のレベルのうち、相異なるレベルは大きさが相異なる連続的な周波数リソースに対応し、
前記段階的なホッピングは、前記端末それぞれに対応するレベル別に予め定められたパターンを用いて遂行され、個々の端末のホッピングは、当該端末に対応するレベルの上位レベルに割り当てられた周波数リソースの範囲内に限定されることを特徴とする方法。 - 前記レベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一であるか、又は相互に異なることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第2の伝送タイムで、前記端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、前記端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の伝送タイムと前記第2の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(H−ARQ)ラウンドトリップタイム(RTT)単位であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1の伝送タイムと前記第2の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記複数のレベルのうち、基準レベル以上に含まれたレベルのそれぞれに対しては、各ブロックに含まれたリソースユニットが相互に異なるようにリソースユニットを割り当て、前記基準レベルより下に含まれたレベルに対しては、複数のブロックに同一のリソースユニットが含まれることを許容してリソースユニットを割り当てることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- データシンボルを生成するステップと、
受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするステップと、
前記データシンボルを前記周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記複数のレベルのうち、基準レベル以上に含まれたレベルのそれぞれに対しては、各ブロックに含まれたリソースユニットが相互に異なるようにリソースユニットを割り当て、前記基準レベルより下に含まれたレベルに対しては、複数のブロックに同一のリソースユニットが含まれることを許容してリソースユニットを割り当てることを特徴とする請求項7に記載の方法。
- 予め定められたサービス周波数帯域で基地局が複数の端末と通信する周波数分割多重(FDM)方式の無線通信システムにおけるデータを伝送する装置であって、
データシンボルを生成する生成器と、
受信された制御情報から周波数リソース割り当て情報をデコーディングするデコーダと、
前記データシンボルを前記周波数リソース割り当て情報にマッピングして伝送データを出力するマッパとを含み、
前記周波数リソース割り当て情報は、
第1の伝送タイムで、前記サービス周波数帯域において連続的な副搬送波のセットで構成される一連のリソースユニットを複数のレベルに階層化し、前記各レベルで前記一連のリソースユニットを少なくとも一つのリソースユニットが含まれるブロックに段階的に分割し、前記段階的に分割されたブロックの一部を前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、
前記第1の伝送タイム以後の第2の伝送タイムで、前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当てられたブロックが各々前記第1の伝送タイムで使用される周波数帯域と異なる周波数帯域を有するように段階的にホッピングし、前記ホッピングされたブロックを前記端末それぞれの周波数リソースとして割り当て、
前記複数のレベルのうち、相異なるレベルは大きさが相異なる連続的な周波数リソースに対応し、
前記段階的なホッピングは、前記端末それぞれに対応するレベル別に予め定められたパターンを用いて遂行され、個々の端末のホッピングは、当該端末に対応するレベルの上位レベルに割り当てられた周波数リソースの範囲内に限定されることを特徴とする装置。 - 前記レベルのうち、同一のレベルで分割されるブロックに含まれるリソースユニットの数が相互に同一であることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記第2の伝送タイムで、前記端末それぞれの周波数リソースを割り当てる動作は、前記端末に予め与えられた相互に異なるホッピングパターンに基づいて段階的ホッピングによって遂行されることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記第1の伝送タイムと前記第2の伝送タイムとの間の間隔は、ハイブリッド自動再伝送要求(H−ARQ)ラウンドトリップタイム(RTT)単位であることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記第1の伝送タイムと前記第2の伝送タイムとの間の間隔はサブフレーム単位であることを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記複数のレベルのうち、基準レベル以上に含まれたレベルのそれぞれに対しては、各ブロックに含まれたリソースユニットが相互に異なるようにリソースユニットを割り当て、前記基準レベルより下に含まれたレベルに対しては、複数のブロックに同一のリソースユニットが含まれることを許容してリソースユニットを割り当てることを特徴とする請求項9に記載の装置。
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