JP5149439B2 - 加入者局におけるアップリンクフレーム同期のための方法および装置 - Google Patents

加入者局におけるアップリンクフレーム同期のための方法および装置 Download PDF

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Description

本開示は、一般に無線通信システムに関する。より具体的には、本開示は、加入者局におけるアップリンクフレーム同期のための方法および装置に関する。
無線通信デバイスは、消費者ニーズを満足し、かつポータビリティと利便性を向上するために、より小さくパワフルになった。消費者は、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ラップトップコンピュータ、などのような無線通信デバイスに依存するようになった。消費者は信頼できるサービス、カバレッジエリアの拡大、機能性の向上を期待するようになった。無線通信デバイスは、加入者局、移動局、アクセス端末、遠隔局、ユーザ端末、端末、加入者ユニット、ユーザ機器などと呼ばれる。用語「加入者局」はここに使用される。
無線通信システムは、基地局によりサービスされる多くのセルに対し通信を提供する。基地局は加入者局と通信する固定局でもよい。基地局は、その代わりに、アクセスポイント、ノードBあるいは別の用語で呼ばれることがある。
加入者局はアップリンクとダウンリンク上の送信によって1つ以上の基地局と通信する。アップリンク(すなわち逆方向リンク)は加入者局から基地局への通信リンクのことをいい、ダウンリンク(すなわち順方向リンク)は基地局から加入者局への通信リンクのことをいう。無線通信システムは、同時に複数の加入者局に対し通信をサポートできる。
無線通信システムは、利用可能なシステムリソース(例えば帯域幅および送信電力)を共有することにより、複数のユーザとの通信をサポートできる多重アクセスシステムである。そのような多重アクセスシステムの例は、符号分割多元接続(CDMA)システム、時分割多元接続(TDMA)システム、周波数分割多元接続(FDMA)システム、および直交周波数分割多元接続(OFDMA)システムを含む。
本開示に従ったアップリンクフレーム同期を実行する加入者局を示す。 複数の加入者局が、1つの基地局との同期を保つために、どのようにして異なる時刻にアップリンクフレーム送信を開始するのかを示す例を説明する。 加入者局が基地局から遠ざかる時に、加入者局に対する伝搬遅延変動がどのように決定されるのかを示す例を説明する。 加入者局が基地局に近づく時に、加入者局に対する伝搬遅延変動がどのように決定されるのかを示す例を説明する。 アップリンクフレーム同期のための方法を示す。 図5の方法に対応する、ミーンズプラスファンクション(means-plus-function)ブロックを示す。 無線デバイスで使用される様々なコンポーネントを示す。
基地局は、複数の加入者局に対し無線通信をサポートする。複数の加入者局は、基地局からそれぞれ異なる距離に位置している。言いかえれば、いくつかの加入者局は、基地局から比較的近くに位置しているが、他の加入者局は、基地局から比較的遠くの場所に位置している。
ここで使用されるように、「伝搬遅延」は、加入者局からのアップリンク送信が、基地局に到着するのにかかる時間である。伝搬遅延は、加入者局と基地局との間の距離に関係がある。言いかえれば、基地局から遠く離れている加入者局に対する伝搬遅延は、基地局に比較的近い加入者局に対する伝搬遅延より大きい。
ここで使用されるように、「フレーム」は一定の長さの時間間隔である。フレームは、固定長の周期的に繰り返される複数のタイムスロットの固定セットを含む。1フレーム内の異なるタイムスロットは、異なるチャネルに対応する。
特定の無線通信システムにおいて、加入者局と基地局との間の通信は、少なくとも理想的には、同じアップリンクフレームに対応する異なる加入者局からのアップリンク送信が、基地局で同じ時間に受信されるように同期している。これは、基地局から比較的遠く離れている加入者局は、基地局に比較的近い加入者局より早く、アップリンクフレームの送信を開始することを示唆する。
加入者局はモバイルでもよく、すなわち、加入者局の位置が変わることがある。その結果、加入者局と基地局との間の距離は変わることがある。基地局に対する加入者局の位置が変わる場合、これは、アップリンク送信が加入者局から基地局へ伝わるのにかかる時間を変える。加入者局が基地局に近づく場合、アップリンク送信が基地局に到着するのにかかる時間は減少する。加入者局が基地局から遠ざかる場合、アップリンク送信が基地局に到着するのにかかる時間は増加する。
加入者局が、適切な同期を維持するためにアップリンクフレームを送信する正確な時間を知ることができるように、レンジング方法が利用される。これらレンジング方法に従って、基地局は、特定の加入者局からアップリンクで受信したデータのタイミングを測定し、(もしあれば)適切なタイミング調整を決定し、レンジング・レスポンス・メッセージにより、加入者局へタイミング調整を送る。レンジングは、基地局と加入者局との間の初期コンタクト(contact)の間に行なわれる。それ以降、レンジングは周期的に行われて、加入者局に起こる位置の変化を修正する。しかし、周期的なレンジングの使用は、加入者局と基地局との間に、かなりの量のメッセージオーバヘッドを引き起こす。さらに、周期的レンジングは、基地局でかなりの量の処理を生じさせる。
本開示は、加入者局がアップリンクフレーム同期を行なうことを可能にする技術に関する。ここに記述された技術は、周期的レンジングに依存しない、すなわち、ここに記述された技術に周期的レンジングを行なう必要はない。実際、ここに記述された技術は、ある状況の下で周期的レンジングの代わりとなる。ここに記述された技術は、いくつかのまたは全ての加入者局の位置が基地局に対し相対的に変わる場合でも、加入者局から基地局へアップリンク送信の同期を容易にする。
ここに開示されたアップリンクフレーム同期のための方法に従って、加入者局は、第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプと、第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプとを記録する。加入者局は、第1のタイムスタンプおよび第2のタイムスタンプを使用して、伝搬遅延変動を決定する。加入者局は、伝搬遅延変動に基づきアップリンク送信タイミングを調節する。
アップリンクフレーム同期を行なう加入者局は、第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプと第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録するダウンリンク・タイミング・モニタを含むことがある。加入者局はさらに、第1のタイムスタンプおよび第2のタイムスタンプを使用して伝搬遅延変動を決定するタイミング変動計算器を含む。加入者局はさらに、伝搬遅延変動に基づいたアップリンク送信タイミングを調節するアップリンク・フレーム・シンクロナイザを含む。
アップリンク・フレーム同期を行なう加入者局は、第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプを記録する手段、および第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録する手段を含む。加入者局はさらに、伝搬遅延変動に基づきアップリンク送信タイミングを調節する手段を含む。
アップリンクフレーム同期のためのコンピュータプログラム製品は、命令をもつコンピュータ読取り可能な媒体を含む。該命令は、第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプを記録するコードと、および第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録するコードと含む。該命令はさらに、伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用するコードを含む。該命令はさらに、前記伝搬遅延変動に基づきアップリンク送信タイミングを調節するコードを含む。
本開示の方法および装置は、広帯域無線通信システムで利用できる。用語「広帯域無線」は、与えられたエリア内で、無線、音声、インターネット、および/またはデータ網アクセスを提供する技術を指す。
広帯域無線アクセス・スタンダードにおける電気電子技術者協会(IEEE:Institute of Electronic and Electrical Engineers)802.16ワーキンググループは、広帯域無線メトロポリタン・エリア・ネットワークのグローバルな展開のために、標準規格を作成することを目的とする。802.16ファミリの標準は、公式にWirelessMANと呼ばれるが、それは、WiMAXフォーラムと呼ばれる業界団体によって「WiMAX」("Worldwide Interoperability for Microwave Access"の略)と呼ばれる。したがって、用語「WiMAX」は、長距離で高スループット広帯域接続を定める標準ベース広帯域無線技術を指す。
今日WiMAXに、2つの主要アップリケ−ションがあり、それは、固定WiMAXおよびモバイルWiMAXである。固定WiMAXアプリケーションは、ポイント・ツー・マルチポイントであり、家とビジネスへ広帯域アクセスを可能にする。モバイルWiMAXは、広帯域の速度で、セルラーネットワークのフルモビリティを提供する。
ここに記述された例のいくつかは、WiMAX基準に従って構成される無線通信システムに適切である。しかし、これらの例は、本開示の範囲を制限するものと解釈されない。
本開示の方法および装置は、OFDM(直交周波数分割多重)およびOFDMA(直交周波数分割多重接続)技術に基づく無線通信システムで利用される。例えば、モバイルWiMAXは、OFDMおよびOFDMA技術に基づく。OFDMは、最近様々な高速データ転送通信システムに広く採用されている、デジタル・マルチキャリア変調技術である。OFDMを用いると、送信ビットストリームは、複数の低速サブストリームに分割される。各サブストリームは、複数の直交サブキャリアのうちの1つで変調され、複数の並列サブチャネルのうちの1つで送られる。OFDMAは、OFDMに基づいた多重接アクセス技術である。OFDMAを用いると、ユーザは、異なるタイムスロット中のサブキャリアが割り当てられる。OFDMAは、広範囲にわたるアプリケーション、データ速度、およびサービス要求の質をもつ多くのユーザに適応できる柔軟な多重アクセス技術である。
本開示の方法および装置は、時分割デュプレックス(TDD:time division duplexing)を使用する無線通信システムで利用される。TDDは、往路と復路の信号を分離する、時分割多重のアプリケーションである。TDDは、半二重通信リンク上で全二重通信をエミュレートする。モバイルWiMAXは、TDDをサポートする。
図1は、本開示に従ってアップリンクフレーム同期を実行する加入者局102を示す。加入者局102は、基地局104と無線電子通信する。
加入者局102から基地局104への通信は、アップリンク106によって起こる。基地局104から加入者局102への通信は、ダウンリンク108によって起こる。
加入者局102の様々なアップリンクコンポーネント110は、アップリンク106上の通信を容易にする。同様に、加入者局102の様々なダウンリンクコンポーネント112は、ダウンリンク108上の通信を容易にする。
加入者局102および基地局104は、モバイルWiMAXのような直交周波数分割多重接続(OFMDA)時分割デュプレックス(TDD)を利用する無線通信システム100の一部である。OFDMA TDDシステムでは、「フレーム」は、固定長の時間間隔を言う。アップリンク106で通信が発生するフレームは、ここではアップリンクフレームと呼ぶ。ダウンリンク108で通信が発生するフレームは、ここではダウンリンクフレームと呼ぶ。
加入者局102は、全地球測位システム(GPS:global positioning system)レシーバ114を含む。GPSレシーバ114は、その位置、速度および方向を決定することができる。さらに、GPSレシーバ114は、非常に正確なタイムスタンプ116を提供することもできる。GPSレシーバ114によって提供されるタイムスタンプ116は、アップリンクフレーム同期のために使用される。
加入者局102はさらに、ダウンリンク・タイミング・モニタ118を含む。ダウンリンク・タイミング・モニタ118は、ダウンリンクフレームの開始点を決定するために、ダウンリンク108上の通信をモニタする。データがダウンリンク108で受信される度に、ダウンリンク・タイミング・モニタ118は、ダウンリンクフレームの始まりに対応するタイムスタンプ116を記録する。タイムスタンプ116は、GPSレシーバ114によって提供される。
上に示されるように、「伝搬遅延」は、加入者局102からのアップリンク送信が、基地局104に到着するのにかかる時間を指す。伝搬遅延がどのように変わったかを決定することにより、基地局104で適切な同期を維持するために、アップリンク106での送信のタイミングをどのように変更しなければならないかが決定される。
例えば、加入者局102が基地局104に近づく場合、伝搬遅延は減少する。したがって、適切な同期を維持するために、次のアップリンクフレームは、伝搬遅延の変動に対応する量だけ遅らせる。反対に、加入者局102が基地局104から遠ざかる場合、伝搬遅延は増加する。したがって、適切な同期を維持するために、次のアップリンクフレームは、伝搬遅延の変動に対応する量だけ早く始める。
タイミング変動計算器120は、伝搬遅延がどのように変わったかを決定するためにタイムスタンプ116を使用する。理想的には、加入者局102が2つのタイムスタンプ116の期間に移動しない場合、2つのタイムスタンプ116間の差は、フレーム継続時間の倍数である。加入者局102が基地局104に近づく場合、2つのタイムスタンプ116間の差はフレーム継続時間の倍数より小さい。加入者局102が基地局104から遠ざかる場合、2つのタイムスタンプ116間の差はフレーム継続時間の倍数より大きい。
伝搬遅延変動Δは、式(1)に従って計算される。
Δ=T−n*D (1)
ここで、Δは伝搬遅延変動であり、Tは、2つの異なるダウンリンクフレームの開始点に対応する2つのタイムスタンプ116間の差であり、nは、2つのタイムスタンプ116間に生じたフレームの数を示し、またDは1つのフレームの時間である。
アップリンクフレーム・シンクロナイザ122は、決定された伝搬遅延変動に基き、アップリンク送信タイミングを調節する。例えば、伝搬遅延がΔ減少したと決定された場合(すなわち、加入者局102が基地局104にΔだけ近づく)、その後、次のアップリンクフレームの送信はΔだけ遅らす。反対に、伝搬遅延がΔ増加したと決定された場合(すなわち、加入者局102が基地局104からΔ遠ざかる)、その後、次のアップリンクフレームの送信は、Δだけ早く開始する。
GPSレシーバ114は、非常に正確なタイムスタンプを提供することができるが、決定されたタイムスタンプ116に関連するいくらかの誤りがあることがある。そのような誤りを平滑化するために、タイミング調整がアップリンク送信に適用される前に、伝搬遅延変動は連続する数フレームについて平均化される。
図1に示される加入者局102は、GPSレシーバ114を含むが、GPSレシーバ114は、ここに記述された技術を実行するために使用される必要はない。正確なタイムスタンプを提供できる任意のタイムスタンプジェネレータが使用できる。GPSレシーバ114は、タイムスタンプジェネレータの一例である。しかし、他のタイムスタンプジェネレータを使用してもよい。いくつかの加入者局は、GPSレシーバ114を使わずに、非常に正確なタイムスタンプを提供することができる。
図2は、複数の加入者局202a−cが、基地局204との同期を維持するために、異なる時刻にどのようにアップリンクフレーム送信を開始するのかを示す例を説明する。第1の加入者局202a、第2の加入者局202bおよび第3の加入者局202cが、図2に示される。
この例において、第1の加入者局202aは、基地局204に最も近くに位置し、第3の加入者局202cは、基地局204から最も遠くに位置する。第2の加入者局202bは、第1の加入者局202aよりも基地局204から遠くに位置するが、第3の加入者局202cよりは基地局204の近くに位置する。
フレーム期間224も図2に示される。このフレーム期間224は、基地局204の観点からのものである。
3つの全ての加入者局202a−cからのアップリンク送信が、ほぼ同時に基地局204に到着することが望ましい。この目標を達成するため、第3の加入者局202cは、基地局204から最も遠いので、アップリンクフレーム226cを最初に送信し始める。そして、その次に、第2の加入者局202bが、アップリンクフレーム226bの送信を開始する。その後、第1の加入者局202aは、アップリンクフレーム226aの送信を開始する。アップリンクタイミングが適切に同期する場合、3つの全ての加入者局202a−cからのアップリンク送信は、基地局204に同時に到着する。
図3は、加入者局302が基地局304から遠ざかる場合に、加入者局302についての伝搬遅延変動328がどのように決定されるのかを示す例を説明する。図3は、また、伝搬遅延変動328を補償するために、アップリンク送信タイミングがどのように調節されるのかを説明する。
この例において、加入者局302は、最初に位置X330で始まる。加入者局302は、ダウンリンクフレームN332aの始まりを受信するこが示されている。加入者局302は、ダウンリンクフレームN332aの始まりを受信した時点に対応するタイムスタンプ316aを記録する。ダウンリンクフレームN332aを受信した後、加入者局302はアップリンクフレームN334aを送信する。アップリンクフレームN334aの始まりは、図3に示される。
その後、加入者局302は、位置X330から位置Y336へ移動し、位置Y336は位置X330より基地局304から遠くにある。加入者局302はダウンリンクフレームN+n332bの始まりを受信することが示されている。ここでnは任意の正の整数である。加入者局302は、ダウンリンクフレームN+n332bの始まりを受信した時点に対応するタイムスタンプ316bを記録する。
その後、加入者局302は伝搬遅延変動328を決定する。タイムスタンプ316a−bは、伝搬遅延変動328を決定するために使われる。タイムスタンプ316a−b間の差は、n×D+Δ により与えられる、ここでΔは伝搬遅延変動328であり、Dはフレーム期間224である。上記の式(1)が伝搬遅延変動328を決定するために使用される。
加入者局302は、決定された伝搬遅延変動328に基づきアップリンク送信タイミングを調節する。この例において、加入者局302が基地局304から遠ざかったので、伝搬遅延変動328は増加した(すなわちΔは正である)。したがって、次のアップリンクフレームの送信は、示されているように、Δだけ早く開始される。それ故に、アップリンクフレームN+n334bの始まりと、アップリンクフレームN334aの始まりとの差は、示されているように、n×D−Δ により与えられる。
図4は、加入者局402が基地局404に近づく場合に、加入者局402の伝搬遅延変動428がどのように決定されるのかを示す例を説明する。図4は、さらに、伝搬遅延変動428を補償するために、アップリンク送信タイミングがどのように調節されるのかを示す。
この例において、加入者局402は、最初に位置Y436で始まる。加入者局402は、ダウンリンクフレームN432aの始まりを受信していることが示されている。加入者局402は、ダウンリンクフレームN432aの始まりを受信した時点に対応するタイムスタンプ416aを記録する。ダウンリンクフレームN432aが受信された後、加入者局402は、アップリンクフレームN434aを送信する。アップリンクフレームN434aの始まりは、図4に示される。
その後、加入者局402は、位置Y436からX430へ移動する。位置X430は、位置Y436より基地局404に近い。加入者局402は、ダウンリンクフレームN+n432bの始まりを受信していることが示されている。ここでnは、任意の正の整数である。加入者局402は、ダウンリンクフレームN+n432bの始まりを受信した時点に対応するタイムスタンプ416bを記録する。
その後、加入者局402は伝搬遅延変動428を決定する。タイムスタンプ416a−bは、伝搬遅延変動428を決定するために使われる。例えば、上記の式(1)は、伝搬遅延変動428を決定するために使用される。式(1)を使用すると、加入者局402は基地局404に近づいたので、Δは負である。Δは負であるため、タイムスタンプ416a−bの差は n×D+Δ で与えられる。あるいは、図4で示されるように、タイムスタンプ416a−bの差は、 n×D−|Δ| で与えられる。n×D−|Δ| という表現は、タイムスタンプ416a−bの差が、フレーム期間の倍数より小さいことを示している。
加入者局402は、決定された伝搬遅延変動428に基づきアップリンク送信タイミングを調節する。この例では、加入者局402が基地局404に近づいたので、伝搬遅延変動428は減少する。したがって、示されたように、次のアップリンクフレームの送信は|Δ|だけ遅らせる。それ故、示されたように、アップリンクフレームN434aの始まりとアップリンクフレームN+n434bの始まりとの差は、n×D+|Δ|で与えられる。
図5は、アップリンクフレーム同期のための方法500を説明する。方法500は、加入者局102によって実行され得る。
データがダウンリンク108で受信される度に、加入者局102は、ダウンリンクフレームの始まりに対応するタイムスタンプ116を記録する。したがって、加入者局102は、ダウンリンクフレームN332aの始まりに対応するタイムスタンプ316aを記録する(502)。さらに、加入者局102は、ダウンリンクフレームN+n332bの始まりに対応するタイムスタンプ316bを記録する(504)。ここでnは任意の正の整数である。
その後、加入者局102は伝搬遅延変動328を決定する。タイムスタンプ316a−bは、伝搬遅延変動328を決定するために使用される(506)。伝搬遅延変動328は、上記の式(1)に従って決定される(506)。
加入者局102は、決定された伝搬遅延変動328に基づき、アップリンク送信タイミングを調節する。加入者局102が、基地局104に近づくか、遠ざかるかを決定する(508)。加入者局102が基地局104に近づく場合、加入者局102は次のアップリンクフレームの送信を|Δ|だけ遅らせる(510)。加入者局102が基地局104から遠ざかる場合、加入者局102は次のアップリンクフレームの送信を|Δ|だけ早く開始する(512)。
既に述べたように、加入者局102は、2つのタイムスタンプ316a−bの差から計算される伝搬遅延変動328に基づき、アップリンク送信タイミングを調節する。あるいは、タイムスタンプ誤りを平滑化するため、伝搬遅延変動328は、タイミング調整がアップリンク送信に適用される前に、連続するいくつかのフレームで平均化される。
例えば、フレームNおよびフレームN+nの間の伝搬遅延変動328が決定される。その後、フレームNおよびフレームN+(n+1)の間の伝搬遅延変動328が決定される。これは、フレームNおよびフレームN+(n+k)の間の伝搬遅延変動328が決定されるまで、いくつかの連続するフレームについて継続される。その後、フレームN+nからフレームN+(n+k)で決定された平均伝搬遅延変動が計算され、この平均伝搬遅延変動に基づいて、アップリンク送信タイミングが調節される。
上述された図5の方法500は、図6に示されたミーンズプラスファンクションブロック600に対応する様々なハードウェアおよび/またはソフトウェア・コンポーネントおよび/またはモジュールによって実行され得る。言いかえれば、図5で示された502〜512は、図6で示されたミーンズプラスファンクションブロック602〜612に対応する。
図7は、無線デバイス702に利用される様々なコンポーネントを示す。無線デバイス702は、ここに記述された様々な方法を実現するよう構成されたデバイスの例である。無線デバイス702は、加入者局102あるいは基地局104である。
無線デバイス702は、無線デバイス702の機能を制御するプロセッサ704を含む。プロセッサ704は、中央処理装置(CPU)とも呼ばれる。メモリ706(それは読み出し専用メモリ(ROM)、およびランダムアクセスメモリ(RAM)の両方を含む)は、プロセッサ704に命令とデータを与える。メモリ706の一部はさらに、不揮発性のランダムアクセスメモリ(NVRAM)を含む。プロセッサ704は通常、メモリ706内に記憶されたプログラム命令に基づき、論理的および算術演算を行なう。メモリ706内の命令は、ここに記述された方法を実行可能である。
無線デバイス702はさらに、無線デバイス702と遠隔地との間でデータ送受信を可能にするトランスミッタ710およびレシーバ712を含む、ハウジング708を含む。トランスミッタ710およびレシーバ712は、トランシーバ714に組み合わされる。アンテナ716は、ハウジング708に取り付けられ、電気的にトランシーバ714につながれる。無線デバイス702はさらに、(示されていないが)複数のトランスミッタ、複数のレシーバ、複数のトランシーバ、および/または複数のアンテナを含む。
無線デバイス702はさらに、トランシーバ714によって受信された信号のレベルを検知および数値化するために使用される信号検出器718を含む。信号検出器718は、総エネルギー、電力スペクトル密度、および他の信号のような信号を検知する。無線デバイス702はさらに、信号処理で使用するデジタルシグナルプロセッサ(DSP)720を含む。
無線デバイス702の様々なコンポーネントは、データバスに加えてパワーバス、制御信号バス、およびステータス信号バスを含むバスシステム722により、ともに連結される。しかしながら、明瞭にするため、様々なバスは、図7にはバスシステム722として示される。
ここに使用された用語「決定すること」は、種々様々のアクションを包含し、「決定すること」は、計算すること(calculating, computing)、処理すること、導出すること、調べること(investigating, looking up)(例えば、テーブル、データベースあるいは別のデータ構造を調べること)、確かめること、などを含むことができる。さらに、「決定すること」は、受信すること(例えば、情報を受信すること)、アクセスすること(例えば、メモリ内のデータをアクセスすること)などを含む。また、「決定すること」は決定すること(resolving)、選択すること(selecting, choosing)、確立すること(establishing)、などを含む。
語「に基づき」は、明示的にそうでないと明らかに指定した場合を除き、「のみに基づき」を意味するものではない。言いかえれば、語「に基づき」は、「のみに基づき」および「少なくとも基づき」の両方を表す。
本開示に関して記述された、実例となる様々な論理的ブロック、コンポーネント、モジュール、および回路は、プロセッサによって実行されるメモリに記憶された命令として、全部または部分的に実行され得る。プロセッサは、汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)などであり得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサでよいが、代わりに、任意の市販のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラあるいは状態機械でもよい。プロセッサも、コンピュータデバイスの組合せ(例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと協働する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは他のそのような機器構成)として実行され得る。
あるいは、またはさらに、本開示に関して記述された、実例となる様々な論理ブロック、コンポーネント、モジュールおよび回路は、ハードウェアにより全部または部分的に実行される。ここに使用された用語「ハードウェア」は、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ信号(FPGA)、あるいは他のプログラマブルロジックデバイス、デスクリート・ゲートロジック、トランジスタロジック、デスクリート・ハードウェアコンポーネントあるいはここに記述された機能を行なうために設計されたこれらの任意の組合せを含むように広く解釈される。
ソフトウェアモジュールは、技術的に既知の記憶媒体の任意の形式で存在する。記憶媒体のいくつかの例は、RAMメモリ、フラッシュメモリ、ROMメモリ、EPROMメモリ、EEPROMメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、CD−ROMなどを含み得る。ソフトウェアモジュールは単一の命令、あるいは多くの命令を含み、いくつかの異なるコードセグメント、様々なプログラム、および複数の記憶媒体に渡り分散され得る。記憶媒体は、プロセッサに接続され、プロセッサが当該記憶媒体に対し情報を読み書きできるようになっている。あるいは、記憶媒体はプロセッサに不可欠である。
ここに開示された方法は、上記方法を達成するための1つまたは複数のステップあるいはアクションを含む。方法ステップおよび/またはアクションは、クレームの範囲から逸脱しない限り、互いに交換可能である。言いかえれば、ステップまたはアクションの特定の順序が指定されていないならば、特定のステップおよび/またはアクションの順序および/または使用は、クレームの範囲から逸脱しない限り修正することができる。
記述された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアあるいはそれらの任意の組合せで実行され得る。ソフトウェアで実行される場合、機能は、コンピュータ読取可能媒体上に1つまたは複数の命令群として記憶され得る。コンピュータ読取可能媒体は、コンピュータによってアクセス可能なあらゆる利用可能な媒体である。例として、これらに限定するものではないが、コンピュータ読取可能媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD−ROM、または他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置あるいは他の磁気記憶装置、あるいはコンピュータによりアクセス可能な命令あるいはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを持ち運び、記憶できる他の媒体を含む。ここで使用されるディスク(Disk and disc)は、コンパクトディスク(CD)、レーザディスク、光ディスク、DVD(digital versatile disc)、フロッピー(登録商標)ディスクおよびブルーレイ(登録商標)ディスクを含み、ディスク(disk)は通常磁気的にデータを再生する一方、ディスク(disc)はデータをレーザで光学的に再生する。
ソフトウェアまたは命令も、送信媒体を通して送信される。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線(DSL)、あるいは赤外線、ラジオおよびマイクロ波のような無線技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、あるいは他の遠隔リソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、DSLあるいは赤外線、ラジオおよびマイクロ波のような無線技術は、送信媒体の定義に含まれる。
さらに、図5および6で説明されるように、ここに示された方法と技術を行なうモジュールおよび/または他の適切な手段は、規定どおりに、モバイルデバイスおよび/または基地局より、ダウンロードおよび/または別の方法で得ることができる。例えば、そのようなデバイスはサーバにつなぐことができ、ここに記述された方法を実行する手段の転送を容易にする。あるいは、ここに記述された様々な方法は、記憶手段(例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、コンパクトディスク(CD)あるいはフロッピーディスクのような物理的な記憶媒体など)によって提供され、モバイルデバイスおよび/または基地局は、当該記憶手段を当該デバイスに接続または提供すると、様々な方法を得ることができる。さらに、ここに記述された方法および技術をデバイスに提供する他の適切な技術も利用することができる。
クレームは、上述の構成およびコンポーネントとぴったり一致するものに限定するものではないことは言うまでもない。クレームの範囲から逸脱しない限り、ここに記述されたシステム、方法、および装置の配置、動作および詳細に、様々な修正、変更および変形をなすことができる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[付記]
[1]アップリンクフレーム同期のための方法であって、該方法は加入者局で実行され、該方法は、
第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプを記録すること、
第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録すること、
伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用すること、
前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節すること、
を含む方法。
[2]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づき、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を遅らせることを含む、[1]の方法。
[3]前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、[2]の方法。
[4]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかり、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を事前の予定より早く開始することを含む、[1]の方法。
[5]前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、[4]の方法。
[6]前記伝搬遅延変動はΔ=T−n*Dと決定され、ここでDは単一フレームの期間であり、nは正の整数であり、Tは前記第2のタイムスタンプと前記第1のタイムスタンプとの間の前記差である、[1]の方法。
[7]前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプは、タイムスタンプジェネレータによって決定される、[1]の方法。
[8]前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、[7]の方法。
[9]前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、[1]の方法。
[10]アップリンクフレーム同期を行う加入者局であって、
第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプと、第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録するダウンリンクタイミングモニタ、
伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用するタイミング変動計算器、
前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節するアップリンクフレームシンクロナイザ、を備える加入者局。
[11]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づき、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を遅らせることを含む、[10]の加入者局。
[12]前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、[11]の加入者局。
[13]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかり、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を事前の予定より早く開始することを含む、[10]の加入者局。
[14]前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、[13]の加入者局。
[15]前記伝搬遅延変動はΔ=T−n*Dと決定され、ここでDは単一フレームの期間であり、nは正の整数であり、Tは前記第2のタイムスタンプと前記第1のタイムスタンプとの間の前記差である、[10]の加入者局。
[16]前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを決定するタイムスタンプジェネレータをさらに備える、[10]の加入者局。
[17]前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、[16]の加入者局。
[18]前記ダウンリンクタイミングモニタ、前記タイミング変動計算器、および前記アップリンクフレームシンクロナイザは、プロセッサにより実行されるメモリに記憶された命令として実装される、[10]の加入者局。
[19]前記ダウンリンクタイミングモニタ、前記タイミング変動計算器、および前記アップリンクフレームシンクロナイザは、ハードウェアで実装される、[10]の加入者局。
[20]前記ダウンリンクタイミングモニタ、前記タイミング変動計算器、および前記アップリンクフレームシンクロナイザは、集積回路で実装される、[10]の加入者局。
[21]前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、[10]の加入者局。
[22]アップリンクフレーム同期を行う加入者局であって、
第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプを記録する手段、
第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録する手段、
伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用する手段、
前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節する手段、
を備える加入者局。
[23]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づき、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を遅らせることを含む、[22]の加入者局。
[24]前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、[23]の加入者局。
[25]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかり、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を事前の予定より早く開始することを含む、[22]の加入者局。
[26]前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、[25]の加入者局。
[27]前記伝搬遅延変動はΔ=T−n*Dと決定され、ここでDは単一フレームの期間であり、nは正の整数であり、Tは前記第2のタイムスタンプと前記第1のタイムスタンプとの間の前記差である、[22]の加入者局。
[28]前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを決定するタイムスタンプジェネレータをさらに備える[22]の加入者局。
[29]前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、[28]の加入者局。
[30]前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、[22]の加入者局。
[31]加入者局により行われるアップリンクフレーム同期のためのコンピュータプログラム製品であって、該コンピュータプログラム製品は命令を記憶するコンピュータ読取可能媒体を含み、該命令は、
第1のダウンリンクフレームに対応する第1のタイムスタンプを記録するコード、
第2のダウンリンクフレームに対応する第2のタイムスタンプを記録するコード、
伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用するコード、
前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節するコード、
を含むコンピュータプログラム製品。
[32]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づき、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を遅らせることを含む、
[31]のコンピュータプログラム製品。
[33]前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、
[32]のコンピュータプログラム製品。
[34]前記加入者局は、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかり、
前記アップリンク送信タイミングを調節することは、アップリンクフレームの送信を事前の予定より早く開始することを含む、
[31]のコンピュータプログラム製品。
[35]前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられ、ここでΔは伝搬遅延変動であり、Dは単一フレームの期間であり、nは正の整数である、
[34]のコンピュータプログラム製品。
[36]前記伝搬遅延変動はΔ=T−n*Dと決定され、ここでDは単一フレームの期間であり、nは正の整数であり、Tは前記第2のタイムスタンプと前記第1のタイムスタンプとの間の前記差である、
[31]のコンピュータプログラム製品。
[37]前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプは、タイムスタンプジェネレータによって決定される、[31]のコンピュータプログラム製品。
[38]前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、[37]のコンピュータプログラム製品。
[39]前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、[31]のコンピュータプログラム製品。

Claims (31)

  1. アップリンクフレーム同期のための方法であって、該方法は加入者局で実行され、該方法は、
    第1のダウンリンクフレーム対応する第1のタイムスタンプを記録すること、
    第2のダウンリンクフレーム対応する第2のタイムスタンプを記録すること、
    伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用すること、前記伝搬遅延変動Δは、Δ=T−n*Dと決定され、Tは前記第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの差であり、nは第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの間に生じたフレームの数であり、Dは単一フレームの期間である、
    前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節すること、
    を含み、
    前記アップリンク送信タイミングを調節することは、
    前記加入者局が、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づく場合、アップリンクフレームの送信を前記伝搬遅延変動Δだけ遅らせることを含む、方法。
  2. 前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられる
    請求項の方法。
  3. 前記アップリンク送信タイミングを調節することは、
    前記加入者局、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかる場合、アップリンクフレームの送信を事前の予定より前記伝搬遅延変動Δだけ早く開始することを含む、
    請求項1の方法。
  4. 前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられる、
    請求項の方法。
  5. 前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプは、タイムスタンプジェネレータによって決定される、請求項1の方法。
  6. 前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、請求項の方法。
  7. 前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、請求項1の方法。
  8. アップリンクフレーム同期を行う加入者局であって、
    第1のダウンリンクフレーム対応する第1のタイムスタンプと、第2のダウンリンクフレーム対応する第2のタイムスタンプを記録するダウンリンクタイミングモニタ、
    伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用するタイミング変動計算器、前記伝搬遅延変動Δは、Δ=T−n*Dと決定され、Tは前記第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの差であり、nは第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの間に生じたフレームの数であり、Dは単一フレームの期間である、
    前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節するアップリンクフレームシンクロナイザ、
    を備え、
    前記アップリンクフレームシンクロナイザは、
    前記加入者局が、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づく場合、アップリンクフレームの送信を前記伝搬遅延変動Δだけ遅らせる、
    加入者局。
  9. 前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられる、
    請求項の加入者局。
  10. 前記アップリンクフレームシンクロナイザは、
    前記加入者局、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかる場合、アップリンクフレームの送信を事前の予定より前記伝搬遅延変動Δだけ早く開始することを含む、
    請求項の加入者局。
  11. 前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられる、
    請求項10の加入者局。
  12. 前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを決定するタイムスタンプジェネレータをさらに備える、請求項の加入者局。
  13. 前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、請求項12の加入者局。
  14. 前記ダウンリンクタイミングモニタ、前記タイミング変動計算器、および前記アップリンクフレームシンクロナイザは、プロセッサにより実行されるメモリに記憶された命令として実装される、請求項の加入者局。
  15. 前記ダウンリンクタイミングモニタ、前記タイミング変動計算器、および前記アップリンクフレームシンクロナイザは、ハードウェアで実装される、請求項の加入者局。
  16. 前記ダウンリンクタイミングモニタ、前記タイミング変動計算器、および前記アップリンクフレームシンクロナイザは、集積回路で実装される、請求項の加入者局。
  17. 前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、請求項の加入者局。
  18. アップリンクフレーム同期を行う加入者局であって、
    第1のダウンリンクフレーム対応する第1のタイムスタンプを記録する手段、
    第2のダウンリンクフレーム対応する第2のタイムスタンプを記録する手段、
    伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用する手段、前記伝搬遅延変動Δは、Δ=T−n*Dと決定され、Tは前記第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの差であり、nは第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの間に生じたフレームの数であり、Dは単一フレームの期間である、
    前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節する手段、
    を備え、
    前記アップリンク送信タイミングを調節する手段は、
    前記加入者局が、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づく場合、アップリンクフレームの送信を前記伝搬遅延変動Δだけ遅らせる手段を備える、
    加入者局。
  19. 前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられる、
    請求項18の加入者局。
  20. 前記アップリンク送信タイミングを調節する手段は、
    前記加入者局、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかる場合、アップリンクフレームの送信を事前の予定より早く開始する手段をさらに備える
    請求項18の加入者局。
  21. 前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられる、
    請求項20の加入者局。
  22. 前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを決定するタイムスタンプジェネレータをさらに備える請求項18の加入者局。
  23. 前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、請求項22の加入者局。
  24. 前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、請求項18の加入者局。
  25. 加入者局により行われるアップリンクフレーム同期のためのコンピュータプログラム記憶するコンピュータ読取可能媒体を含み、該コンピュータプログラムは、
    コンピュータに、第1のダウンリンクフレーム対応する第1のタイムスタンプを記録させるコード、
    コンピュータに、第2のダウンリンクフレーム対応する第2のタイムスタンプを記録させるコード、
    コンピュータに、伝搬遅延変動を決定するために、前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプを使用させるコード、前記伝搬遅延変動Δは、Δ=T−n*Dと決定され、Tは前記第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの差であり、nは第1のタイムスタンプと第2のタイムスタンプとの間に生じたフレームの数であり、Dは単一フレームの期間である、
    コンピュータに、前記伝搬遅延変動に基づき、アップリンク送信タイミングを調節させるコード、
    を含み、
    前記アップリンク送信タイミングを調節することは、
    前記加入者局が、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局へ近づく場合、アップリンクフレームの送信を前記伝搬遅延変動Δだけ遅らせることを含む、
    コンピュータプログラム
  26. 前記遅らされたアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの間の時間差は、n×D+|Δ|で与えられる、
    請求項25のコンピュータプログラム
  27. 前記アップリンク送信タイミングを調節することは、
    前記加入者局、前記第1のダウンリンクフレームと前記第2のダウンリンクフレームとの間に基地局から遠ざかる場合、アップリンクフレームの送信を事前の予定より前記伝搬遅延変動Δだけ早く開始することを含む、
    請求項25のコンピュータプログラム
  28. 前記早いアップリンクフレームの始まりと前のアップリンクフレームの始まりとの差は、n×D−|Δ|で与えられ
    請求項27のコンピュータプログラム
  29. 前記第1のタイムスタンプおよび前記第2のタイムスタンプは、タイムスタンプジェネレータによって決定される、請求項25のコンピュータプログラム
  30. 前記タイムスタンプジェネレータは全地球測位システム(GPS)レシーバである、請求項29のコンピュータプログラム
  31. 前記加入者局は、電気電子技術者協会(IEEE)802.16標準をサポートする無線通信ネットワークにより通信する、請求項25のコンピュータプログラム
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