3GPP(3rd Generation Partnership Project)標準化機構によるLTE(Long Term Evolution)は、E-UTRAN(Evolved-Universal Terrestrial Radio Access Network)を使用するE-UMTS(Evolved-UMTS)の一部であり、ダウンリンクでOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を採用し、アップリンクでSC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access)を採用する。LTE-A(Advanced)はLTEの進化である。以下、説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE-Aを中心に記述するが、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではない。
図1は、中継局を含む無線通信システムを示す。
図1を参照すると、中継局を含む無線通信システム10は少なくとも一つの基地局(Base Station;BS)11を含む。各基地局11は一般的にセル(cell)と呼ばれる特定の地理的領域15に対して通信サービスを提供する。また、セルは複数の領域に分けられ、各々の領域はセクター(sector)という。一つの基地局には一つ以上のセルが存在することができる。基地局11は、一般的に端末13と通信する固定局(fixed station)を意味し、eNB(evolved NodeB)、BTS(Base Transceiver System)、アクセスポイント(Access Point)、AN(Access Network)等、他の用語で呼ばれることができる。基地局11は、中継局12と端末14との間の連結性(connectivity)、管理(management)、制御、及びリソース割当のような機能を遂行することができる。
中継局(Relay Station;RS)12は、基地局11と端末14との間で信号を中継する機器を意味し、RN(Relay Node)、リピーター(repeater)、中継器など、他の用語で呼ばれることができる。中継局で使用する中継方式に、AF(amplify and forward)及びDF(decode and forward)等、いずれの方式を使用することができ、本発明の技術的思想はこれに制限されるものではない。
端末(User Equipment;UE)13、14は、固定されたり、或いは移動性を有することができ、MS(Mobile Station)、UT(User Terminal)、SS(Subscriber Station)、無線機器(Wireless Device)、PDA(Personal Digital Assistant)、無線モデム(Wireless Modem)、携帯機器(Handheld Device)、AT(Access Terminal)等、他の用語で呼ばれることができる。以下、マクロ端末(macro UE;MaUE)13は基地局11と直接通信する端末であり、中継局端末(relay UE;ReUE)14は中継局と通信する端末である。基地局11のセル内にあるマクロ端末13であるとしても、ダイバーシティ効果による送信速度の向上のために中継局12を経て基地局11と通信することができる。
以下、基地局11とマクロ端末13との間のリンクをマクロリンク(macro link)という。マクロリンクは、マクロダウンリンクとマクロアップリンクに区分されることができる。マクロダウンリンク(macrodown link;M-DL)は基地局11からマクロ端末13への通信を意味し、マクロアップリンク(macro uplink;M-UL)はマクロ端末13から基地局11への通信を意味する。
基地局11と中継局12との間のリンクはバックホール(backhaul)リンクという。バックホールリンクは、バックホールダウンリンク(backhaul downlink;B-DL)とバックホールアップリンク(backhaul uplink;B-UL)に区分されることができる。バックホールダウンリンクは基地局11から中継局12への通信を意味し、バックホールアップリンクは中継局12から基地局11への通信を意味する。
中継局12と中継局端末14との間のリンクはアクセスリンク(access link)という。アクセスリンクは、アクセスダウンリンク(access downlink;A-DL)とアクセスアップリンク(access uplink;A-UL)に区分されることができる。アクセスダウンリンクは中継局12から中継局端末14への通信を意味し、アクセスアップリンクは中継局端末14から中継局12への通信を意味する。
中継局を含む無線通信システム10は双方向通信をサポートするシステムである。双方向通信は、TDD(Time Division Duplex)モード、FDD(Frequency Division Duplex)モードなどを用いて実行されることができる。TDDモードは、アップリンク送信とダウンリンク送信で互いに異なる時間リソースを使用する。FDDモードは、アップリンク送信とダウンリンク送信で互いに異なる周波数リソースを使用する。
図2は、3GPP LTEの無線フレーム(radio frame)構造を示す。
図2を参照すると、無線フレーム(radio frame)は10個のサブフレーム(subframe)で構成され、一つのサブフレームは2個のスロット(slot)で構成される。一つのサブフレームの送信にかかる時間をTTI(transmission time interval)という。例えば、一つのサブフレームの長さは1msであり、一つのスロットの長さは0.5msである。
図2を参照して説明した無線フレームの構造は、3GPP TS 36.211 V8.3.0(2008-05)「Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical Channelsand Modulation(Release8)」の4.1節及び4.2節を参照することができる。
図3は、一つのダウンリンクスロットに対するリソースグリッド(resource grid)を示す例示図である。
FDD及びTDD無線フレームにおける一つのスロットは、時間領域(time domain)で複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボルを含み、周波数領域で複数のリソースブロック(resource block;RB)を含む。OFDMシンボルは、3GPP LTEがダウンリンクでOFDMAを使用するため、一つのシンボル区間(symbol period or symbol time)を表現するためのものであり、多重接続方式によってSC-FDMAシンボルということができる。以下、シンボル区間は一つのOFDMシンボルまたは一つのSC-FDMAシンボルを意味する。リソースブロックは、リソース割当単位に一つのスロットで複数の連続する副搬送波(subcarrier)を含む。
図3を参照すると、スロット(例えば、ダウンリンクサブフレームに含まれたダウンリンクスロット)は、時間領域(time domain)で複数のOFDMシンボルを含む。ここで、一つのダウンリンクスロットは7OFDMシンボルを含み、一つのリソースブロックは周波数領域で12副搬送波を含むことを例示的に記述するが、これに制限されるものではない。
リソースグリッド上の各要素(element)をリソース要素(resource element)といい、一つのリソースブロック(resource block)は12×7個のリソース要素を含む。ダウンリンクスロットに含まれるリソースブロックの数NDLはセルで設定されるダウンリンク送信帯域幅(bandwidth)に従属する。
図4は、ダウンリンクサブフレームの構造を示す。
図4を参照すると、サブフレームは2個の連続的な(consecutive)スロットを含む。サブフレーム内で第1のスロットの前方部の3OFDMシンボルは、PDCCHが割り当てられる制御領域(control region)であり、残りのOFDMシンボルは、PDSCHが割り当てられるデータ領域(data region)である。制御領域にはPDCCH外にもPCFICH、PHICHなどの制御チャネルが割り当てられることができる。端末は、PDCCHを介して送信される制御情報をデコーディングし、PDSCHを介して送信されるデータ情報を読み込むことができる。ここで、制御領域が3OFDMシンボルを含むことは例示に過ぎず、制御領域には2OFDMシンボルまたは1OFDMシンボルが含まれることができる。サブフレーム内の制御領域が含むOFDMシンボルの数は、PCFICHを介して知ることができる。
制御領域は、複数のCCE(control channel elements)である論理的なCCE列で構成される。CCE列は、一つのサブフレーム内で制御領域を構成する全体CCEの集合である。CCEは、複数のリソース要素グループ(resource element group)に対応される。例えば、CCEは、9リソース要素グループに対応されることができる。リソース要素グループは、リソース要素で制御チャネルをマッピングすることを定義するために使われる。例えば、一つのリソース要素グループは4個のリソース要素で構成されることができる。
複数のPDCCHが制御領域内で送信されることができる。PDCCHはスケジューリング割当のような制御情報(control information)を運ぶ。PDCCHは、一つまたは複数の連続的なCCE(control channel elements)の集団(aggregation)上に送信される。CCE集団を構成するCCEの数(Number of CCEs)によってPDCCHのフォーマット及び可能なPDCCHのビット数が決定される。PDCCH送信のために使われるCCEの数をCCE集団レベル(aggregation level)という。また、CCE集団レベルはPDCCHを検索するためのCCE単位である。CCE集団レベルの大きさは隣接するCCEの数で定義される。例えば、CCE集団レベルは{1,2,4,8}の元素である。
PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(downlink control information;以下、DCI)という。DCIは、アップリンクスケジューリング情報、ダウンリンクスケジューリング情報、システム情報(system information)、アップリンク電力制御命令(power control command)、ページングのための制御情報、ランダムアクセス応答(RACH response)を指示するための制御情報などを含む。
DCIフォーマットには、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)スケジューリングのためのフォーマット0、一つのPDSCH(Physical Downlink Shared channel)コードワードのスケジューリングのためのフォーマット1、一つのPDSCHコードワードの簡単な(compact)スケジューリングのためのフォーマット1A、空間多重化モードで単一コードワードのランク-1送信に対する簡単なスケジューリングのためのフォーマット1B、DL-SCH(Downlink Shared Channel)の非常に簡単なスケジューリングのためのフォーマット1C、多重ユーザ空間多重化モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット1D、閉ループ(Closed-loop)空間多重化モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット2、開ループ(Open-loop)空間多重化モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット2A、PUCCH及びPUSCHのための2ビット電力調節のTPC(Transmission Power Control)命令の送信のためのフォーマット3、及びPUCCH及びPUSCHのための1ビット電力調節のTPC命令の送信のためのフォーマット3Aなどがある。
図5は、アップリンクサブフレームの構造を示す。
図5を参照すると、アップリンクサブフレームは、周波数領域でアップリンク制御情報を運ぶPUCCH(Physical Uplink Control Channel)が割り当てられる制御領域(region)と、ユーザデータを運ぶPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)が割り当てられるデータ領域とに、分けられる。
一つの端末に対するPUCCHは、サブフレームでリソースブロック(RB)対(pair)51、52に割り当てられ、RB対に属するRB51、52は、2個のスロットの各々で互いに異なる副搬送波を占める。これをPUCCHに割り当てられるRB対がスロット境界(slot boundary)で周波数跳躍(frequency hopping)されるという。
PUCCHは多重フォーマットをサポートすることができる。即ち、変調方式(modualtion scheme)によってサブフレーム当たり互いに異なるビット数を有するアップリンク制御情報を送信することができる。例えば、BPSK(Binary Phase Shift Keying)を使用する場合(PUCCHフォーマット1a)、1ビットのアップリンク制御情報をPUCCH上に送信することができ、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)を使用する場合(PUCCHフォーマット1b)、2ビットのアップリンク制御情報をPUCCH上に送信することができる。PUCCHフォーマットは、その他にもフォーマット1、フォーマット2、フォーマット2a、フォーマット2bなどがある(これは3GPP TS 36.211 V8.2.0(2008-03)「Technical Specification Group Radio Access Network;Evolved Universal Terrestrial Radio Access(E-UTRA);Physical Channels and Modulation(Release8)」の5.4節を参照することができる)。
図6は、中継局が実行することができる動作と制限要件を示す。
中継局は、基地局との関係でバックホールアップリンク送信(B-UL Tx)、バックホールダウンリンク受信(B-DL Rx)を実行することができる。基地局は、中継局との関係でバックホールダウンリンク送信(B-DL Tx)、バックホールアップリンク受信(B-UL Rx)を実行することができる。
中継局は、中継局端末との関係でアクセスダウンリンク送信(A-DL Tx)、アクセスアップリンク受信(A-UL Rx)を実行することができる。中継局端末は、中継局との関係でアクセスアップリンク送信(A-UL Tx)、アクセスダウンリンク受信(A-DL Rx)を実行することができる。
図6には示していないが、基地局は、マクロ端末との関係でマクロダウンリンク送信(M-DL Tx)、マクロアップリンク受信(M-UL Rx)を実行することができる。
一般的に中継局は自己干渉(self interference)により同一周波数帯域で同時に信号を送信したり、或いは受信することができない。即ち、中継局は、バックホールダウンリンク受信(B-DL Rx)とアクセスダウンリンク送信(A-DL Tx)を同時に実行することができない。また、中継局は、バックホールアップリンク送信(B-UL Tx)とアクセスアップリンク受信(A-UL Rx)を同時に実行することができない。従って、同一な周波数帯域で信号の送信、受信は互いに異なるサブフレームで実行される。
また、一般的に中継局はバックホールダウンリンク受信(B-DL Rx)とアクセスダウンリンク送信(A-DL Tx)とのスイッチングの際、保護区間(guard time、またはguard period)が必要である。同様に、バックホールアップリンク送信(B-UL Tx)とアクセスアップリンク受信(A-UL Rx)との間のスイッチングの際、保護区間が必要である。中継局で使われるアナログ増幅器(analog amplifier)の遷移時間(transient time)特性を考慮する時、保護区間は略20マイクロ秒(μs)程度である。
図7及び図8は、サブフレーム内で保護区間が配置される例を示す。
保護区間は1シンボル(例えば、1OFDMシンボルまたは1SC-FDMAシンボル)より小さい時間区間である。即ち、保護区間は、時間側面で1シンボルの一部分である。保護区間の位置及び時間区間の大きさは、バックホールサブフレームの構造とアクセスサブフレーム間の時間関係によって多様に変更されることができる。例えば、保護区間のうちいずれか一つが図7のようにサブフレームの中央のシンボルに位置することもでき、図8のように各保護区間がサブフレームの最初及び最後のシンボルに位置することもできる。3GPP LTEではスケジューリングの最小単位がサブフレームである。従って、中継局は、バックホールリンクとアクセスリンクで送信/受信スイッチングを実行する場合、サブフレーム単位にこのようなスイッチングを実行するようになる。この時、保護区間は図8のようにサブフレームの最初のシンボル及び最後のシンボルに位置するようになる。一つのシンボル内に保護区間が位置するようになると、保護区間が1シンボルより小さい時間区間を占めるとしても該当シンボルを使用することができなくなる(図7及び図8で使用することができないシンボルの一部分を「N」で表している)。即ち、保護区間を含むシンボルは浪費される。
また、3GPP LTEではサブフレームの最後のシンボルでアップリンクスケジューリングのためのSRS(sounding reference signal)を送信する。前述した通り、保護区間によりサブフレームの最後のシンボルを使用することができない場合、中継局はSRSを送信するのは難しい。
このような問題点を解決するための一つ方法は新しいシンボルを定義する方法である。即ち、従来のシンボル、例えば、OFDMシンボルまたはSC-FDMAシンボルより小さい時間区間を有するシンボルを定義することである。このような新しいシンボルを保護区間により浪費される時間区間に適用して無線リソースの浪費を防止することができる。
前記問題点を解決するための他の方法は、基地局、中継局、及び端末間の信号送信/受信サブフレームをオフセット時間または/及び追加的整列情報を介してシフトさせることによって解決することである。
まず、発明を明確にするために用語を定義する。
図9は、伝達遅延時間及びオフセット時間を示す。
図9(a)を参照すると、基地局はバックホールダウンリンク送信(B-DL Tx)を実行する。このような場合、中継局がバックホールダウンリンク受信(B-DL Rx)を実行することは伝達遅延時間(propagation delay time;Tp)後である。即ち、伝達遅延時間は、ソース局で信号を送信する時間と宛先局が信号を受信する時間において、物理的信号送信により発生する遅延時間である。オフセット時間(offset time;To)は、中継局のバックホールリンクサブフレームとアクセスリンクサブフレームとの間の意図的オフセットを意味する。図9(a)で中継局のバックホールダウンリンク受信(B-DL Rx)とアクセスダウンリンク送信(A-DL Tx)はオフセット時間(To)を有して実行することができる。前述した伝達遅延時間及び/またはオフセット時間は基地局により中継局及び端末に送信されることができる。基地局は、P-BCHの同期化信号を介してオフセット時間を送信することもでき、物理的チャネル、例えば、PDCCHを介してオフセット時間を送信することもできる。中継局または端末は基地局からオフセット時間を受信すると、それによるタイミングにより信号を送信または受信する。
図9(b)は、図9(a)の伝達遅延時間を除いて示すものである。伝達遅延時間を除くと、図9(a)は、図9(b)のように簡単に表示することができる。以下の説明及び図面で必要によって、伝達遅延時間を除く、基地局、中継局及び端末間の信号送信/受信に対する時間関係を表示する。
図10ないし図14は、中継局が基地局からバックホールダウンリンク信号を受信するサブフレームと、中継局が中継局端末にアクセスダウンリンク信号を送信するサブフレームとの時間関係をマクロサブフレームを基準にして示す例である。この時、伝達遅延時間を考慮して表している。
図10は、基地局のマクロサブフレーム及びB-DL Txサブフレームと、中継局のB-DL Rxサブフレーム及びA-DL Txサブフレームとの時間関係を示す。
図10を参照すると、マクロサブフレームとB-DL Txサブフレームが整列されている。B-DL Rxサブフレームは、伝達遅延時間(Tp)を考慮してB-DL Txサブフレームと比較してTpほど時間的に後に位置する。A-DL Txサブフレームは、B-DL Rxサブフレームで固定されたオフセット時間(offset time;To)ほどシフトされて位置する。中継局におけるスイッチング時間がサイクリックプレフィックス(cyclic prefix)より長い場合である。
このような時間関係で中継局がK個のシンボルを使用して中継局端末に制御信号を送信すると仮定する。例えば、中継局が中継局端末に制御信号を送信するR-PDCCHに使われるシンボルの個数がK個であると仮定する(以下、同一)。すると、中継局はシンボルインデックスM=K+1からサブフレームの最後のシンボルインデックスまでのシンボルでバックホールダウンリンク信号を受信することができる。例えば、中継局が送信するR-PDCCHに使用するシンボルの個数が2個であると仮定すると、中継局はシンボルインデックス3であるシンボルからサブフレームの最後のシンボルであるシンボルインデックス13までのシンボルを用いてバックホールダウンリンク信号を受信することができる。中継局は、シンボルインデックスが3であるシンボルとシンボルインデックスが13であるシンボルを使用することができるため、バックホールリンクの可用無線リソースが増加する効果がある。
図11は、基地局のマクロサブフレーム及びB-DL Txサブフレームと、中継局のB-DL Rxサブフレーム及びA-DL Txサブフレームとの時間関係を示す他の例である。
このような時間関係は、中継局のスイッチング時間が非常に短い場合(例えば、サイクリックプレフィックスより短い場合)であり、B-DL RxサブフレームとA-DL Txサブフレームが整列されている場合である。中継局で使用するアナログ増幅器の性能によってスイッチング時間が非常に短い。この時、保護区間は、B-DL Rxサブフレームのシンボルインデックス2であるシンボルの前、シンボルインデックス13であるシンボルの後に位置するようになる。保護区間の時間区間がサイクリックプレフィックスより短いため、シンボル間の同期化(synchronization)に影響を及ぼさないと判断される。
このような時間関係で中継局はシンボルインデックスM=Kからサブフレームの最後のシンボルインデックスまでのシンボルでバックホールダウンリンク信号を受信することができる。即ち、図10と比較すると、バックホールダウンリンク信号を受信することができるシンボルインデックスがKから始まるという相違点がある。
図12ないし図14は、基地局のマクロサブフレーム及びB-DL Txサブフレームと、中継局のB-DL Rxサブフレーム及びA-DL Txサブフレームとの時間関係を示す他の例である。
図12を参照すると、基地局のB-DL Txサブフレームと中継局のA-DL Txサブフレームが同一な時間に始まる(即ち、同期化されている)。B-DL Rxサブフレームは。B-DL Txサブフレームに比べて伝達遅延時間ほど後にシフトされることができる。このような時間関係は、伝達遅延時間Tpが一つのシンボル区間Lより短く、伝達遅延時間Tpが保護区間G1より短く、(Tp+保護区間G2)がシンボル区間Lより短い場合である。これは[(Tp<L)&(Tp<G1)&(Tp+G2<L)、シンボル区間=L]のように表現することができる。
中継局は、シンボルインデックスMがK以上であるシンボルからシンボルインデックスがnであるシンボルまでバックホールダウンリンク信号を受信することができる。前記シンボルインデックスnは、伝達遅延時間Tp及びスイッチング時間による保護区間の大きさによって変わることができる。例えば、K=2である場合、図12では中継局がシンボルインデックスM=3から12までのシンボルを用いてバックホールダウンリンク信号を受信することができる。
図13は、保護区間G1が伝達遅延時間Tpより小さく、Tpはシンボル区間Lより小さく、Tpと保護区間G2の和がシンボル区間Lより小さい場合である。即ち、[(G1<Tp<L)&(Tp+G2<L)、シンボル区間=L]である。このような場合、中継局は、シンボルインデックスM=2から12までのシンボルを用いてバックホールダウンリンク信号を受信することができる。即ち、中継局は、11個のシンボルをバックホールダウンリンク受信に使用することができる。
図14は、保護区間G1が伝達遅延時間Tpより小さく、Tpはシンボル区間Lより小さく、Tpと保護区間G2の和がシンボル区間Lより大きい場合である。即ち、[(G1<Tp<L)&(Tp+G2>L)、シンボル区間=L]である。このような場合、中継局は、シンボルインデックスM=2から11までのシンボルを用いてバックホールダウンリンク信号を受信することができる。即ち、中継局は、10個のシンボルをバックホールダウンリンク受信に使用することができる。
図15ないし図21は、中継局が基地局にバックホールアップリンク信号を送信するB-UL Txサブフレームと、中継局が中継局端末からアクセスアップリンク信号を受信するA-UL Rxサブフレームとの時間関係を基地局のマクロサブフレームを基準にして示す例である。この時、伝達遅延時間を考慮して表している。
図15は、B-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームが固定されたオフセット値であり、時差をおいている。図15ではオフセット時間(To)が負の値である場合を例示している。中継局は、SC-FDMAシンボルインデックスが0であるシンボルは穿孔し、SC-FDMAシンボルインデックスが1であるシンボルから13であるシンボルまで13個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。即ち、中継局がバックホールアップリンク信号を送信するB-UL Txサブフレームと、中継局端末からアクセスアップリンク信号を受信するA-UL Rxサブフレームとの間にオフセット時間を設定し、中継局が13個のシンボルをバックホールアップリンク信号送信に使用することができるようにする。
図16は、中継局のB-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームとの間に時差をおいていない。即ち、オフセット値がない。このような時間関係は、中継局のB-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームが整列されており、中継局のスイッチング時間が非常に短い場合(例えば、サイクリックプレフィックスより短い場合)である。中継局のスイッチング時間が非常に短い場合には保護区間が非常に短くても関係ない。従って、中継局のバックホールアップリンク送信とアクセスアップリンク受信とのスイッチングに必要な保護区間がサブフレーム構造にほぼ影響を及ぼさない。中継局は、SC-FDMAシンボルインデックスが0であるシンボルから13であるシンボルまで14個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる。
図17は、中継局のB-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームが固定されたオフセット値であり、時差をおいている。オフセット時間が負の値を有する場合を例示している。図16と比較して相違点は、中継局のA-UL RxサブフレームとB-UL Txサブフレームとの間に必要な保護区間がA-UL Rxサブフレームに位置する点である。従って、中継局は、SC-FDMAシンボルインデックスが0であるシンボルから13であるシンボルまで14個のシンボルの全部を使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。反面、A-UL Rxサブフレームの最後のシンボルに保護区間が位置するため、中継局端末は前記最後のシンボルでSRSを送信するのは難しい。中継局がこのようなSRSを受信することが難しいためである。
図18は、中継局のB-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームが固定されたオフセット値であり、時差をおいている。図17との相違点は、オフセット時間が正の値を有する場合を例示するという点である。即ち、A-UL RxサブフレームがB-UL Txサブフレームよりオフセット時間ほど時間的に先にあるようになる。このような時間関係で中継局はSC-FDMAシンボルインデックスが0であるシンボルから12であるシンボルまで13個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。B-UL Txサブフレームの最後のシンボル、即ち、シンボルインデックスが13であるシンボルは保護区間のため使用することができない。
図19は、中継局のA-UL Rxサブフレームと基地局のB-UL Rxサブフレームが整列されており、B-UL Txサブフレームが伝達遅延時間を考慮して配置される。このような時間関係は、伝達遅延時間Tpと保護区間G1の和が一つのシンボル区間Lより小さく、伝達遅延時間Tpが保護区間G1より小さく、伝達遅延時間Tpとシンボル区間Lの和が保護区間G2より大きい場合に適用されることができる。即ち、[(Tp+G1<L)&(Tp<G1)&(Tp+L>G2)、シンボル区間=L]である場合に適用することができる。
中継局は、B-UL TxサブフレームでシンボルインデックスNが1より大きいシンボルでシンボルインデックスNが12であるシンボルまでの区間を用いてバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。即ち、12個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる。
図20は、図19と同様に中継局のA-UL Rxサブフレームと基地局のB-UL Rxサブフレームが整列されており、B-UL Txサブフレームが伝達遅延時間を考慮して配置される。図19との相違点は適用要件の差である。図20のような時間関係は、伝達遅延時間Tpと保護区間G1の和が一つのシンボル区間Lより小さく、保護区間G2が伝達遅延時間Tpより小さく、伝達遅延時間Tpはシンボル区間Lより小さい場合、このような時間関係が適用されることができる。即ち、[(Tp+G1)<L&(G2<Tp<L)、シンボル区間=L]である場合に適用されることができる。中継局は、シンボルインデックスNが1であるシンボルから13であるシンボルまでの区間を用いてバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。即ち、13個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる。
図21は、図20と同様に中継局のA-UL Rxサブフレームと基地局のB-UL Rxサブフレームが整列されており、B-UL Txサブフレームが伝達遅延時間を考慮して配置される。図21の時間関係が適用される適用要件は、伝達遅延時間Tpと保護区間G1の和が一つのシンボル区間Lより小さく、保護区間G2が伝達遅延時間Tpより小さく、伝達遅延時間Tpはシンボル区間Lより小さい場合である。即ち、[(Tp+G1>L)&(G2<Tp<L)、シンボル区間=L]である。中継局は、シンボルインデックスNが2であるシンボルから13であるシンボルまで12個のシンボルを用いてバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。
以下、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける各装置がどのような時間関係で動作するかを説明する。
図22は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す一例である。図22では伝達遅延時間は示していない。
図22を参照すると、基地局(eNB)と中継局(RN)または基地局(eNB)と中継局端末(UE)との間にサブフレームの開始位置が同期化されている。中継局は、サブフレーム#(n+1)で中継局端末が送信するアクセスアップリンク信号を受信(A-UL Rx)し、サブフレーム#(n+2)でバックホールアップリンク信号を送信(B-UL Tx)する。図22に示すように、サブフレーム#(n+2)またはサブフレーム#nにおけるバックホールアップリンク信号送信(B-UL Tx)時にサブフレーム内に保護区間が位置するようになるため、サブフレームの全体にわたってバックホールアップリンク信号を送信することができない。中継局は、縮小フォーマット、即ち、サブフレームに含まれた14個のシンボルのうち最初のシンボル及び最後のシンボルを穿孔し、12個のシンボルのみを使用してバックホールアップリンク信号を送信するようになる。縮小フォーマットを用いてバックホールアップリンク信号を送信する場合、中継局は、バックホールSRS(S’で表示)を送信するためには特殊な形態のSRSを送信すべきである。即ち、1シンボルより小さい区間に対して定義された特殊な形態のSRSを生成し、サブフレームの最後のシンボルでバックホールSRSに送信することである。
図23は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図23では伝達遅延時間は示していない。
図23を参照すると、基地局と中継局との間のサブフレームの時間関係と中継局と中継局端末との間のサブフレームの時間関係において固定された時間ほどオフセットが存在する。サブフレーム#(n+1)で中継局のA-DL Txサブフレーム及びA-UL Rxサブフレーム、中継局端末のA-DL Rxサブフレーム及びA-UL Txサブフレームは、マクロサブフレームであるM-DL Txサブフレーム及びM-UL Rxサブフレームを基準にしてToほど先にシフトされている。前述した通り、Toは基地局により与えられる値であり、バックホールリンクで使われるサブフレームの構造によって決定されることができる。
このような時間関係によって無線通信システムに動作するようになると、中継局は13個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。即ち、図18を参照して説明した方法が適用されることができる。
また、中継局は、10個または11個のシンボルを介してバックホールダウンリンク信号を受信することができる(ノーマルCPの場合)。即ち、図12ないし図14を参照して説明した方法のうちいずれか一つが適用されることができる。
図24は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図24では伝達遅延時間は示していない。
図24を参照すると、基地局と中継局との間のサブフレームの時間関係と中継局と中継局端末との間のサブフレームの時間関係において固定された時間ほどオフセットが存在する。サブフレーム#(n+1)で中継局のA-DL Txサブフレーム及びA-UL Rxサブフレーム、中継局端末のA-DL Rxサブフレーム及びA-UL Txサブフレームは、マクロサブフレームであるM-DL Txサブフレーム及びM-UL Rxサブフレームを基準にしてToほど後にシフトされている。このような点が図23との相違点である。前述した通り、Toは基地局により与えられる値であり、バックホールリンクで使われるサブフレームの構造によって決定されることができる。
このような時間関係によって無線通信システムに動作するようになると、中継局は、13個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。図15を参照して説明した方法が適用されることができる。図23と比較して相違点は、中継局がバックホールアップリンク信号を送信するB-UL Txサブフレームの最後のシンボルが使用可能であり、マクロサブフレームとシンボル単位の同期が一致するという点である。従って、バックホールSRS(S’で表示)をマクロ端末が送信するSRSと多重化して送信することができるという長所がある。または、中継局は14個のシンボルを全部使用してバックホールアップリンク信号を送信することもできる(ノーマルCPの場合)。即ち、図17を参照して説明した方法が適用されることができる。図17を参照して説明した方法が適用される場合、A-UL Rxサブフレームの最後のシンボルで中継局はアクセスアップリンク信号を受信せずに保護区間(G1)をおく。
また、中継局は、中継局端末に送信するR-PDCCHに使われるシンボルの個数がK個である場合、シンボルインデックスK+1であるシンボルから最後のインデックスのシンボルまで用いてバックホールダウンリンク信号を受信することができる。即ち、図10を参照して説明した方法が適用されることができる。
図25は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図25では伝達遅延時間は示していない。
図25を参照すると、基地局のマクロサブフレーム、即ち、M-DL TxサブフレームとM-UL Rxサブフレームが整列されていない(misalign)。中継局のアクセスサブフレーム、即ち、A-DL Txサブフレーム及びA-UL Rxサブフレームは整列されている。中継局のアクセスサブフレームは中継局のバックホールサブフレームとToほどのオフセット時間を有する。即ち、中継局のアクセスサブフレームがバックホールサブフレームに比べてToほど時間的に先にある。このようなオフセット時間により中継局はB-UL Txサブフレームの13個のシンボルを使用してバックホールアップリンク信号を送信することができる(ノーマルCPの場合)。また、中継局がB-UL TxサブフレームからバックホールSRS(S’で表示)を送信する場合、マクロ端末がSRSを送信するシンボルとシンボル単位の同期化が行われるという長所がある。
図26及び図27は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図26及び図27では伝達遅延時間は示していない。
図26及び図27に示すように、基地局はM-UL RxサブフレームをB-UL Rxサブフレームとシンボル単位の同期化が行われるように先にシフトすることができる。基地局のB-DL Txサブフレームと中継局のB-DL Rxサブフレームは同期化されている。同様に、基地局のB-UL Rxサブフレームと中継局のB-UL Txサブフレームは同期化されている。中継局でアクセスサブフレーム、即ち、A-DL Txサブフレーム及びA-UL Rxサブフレームは同期化されている。
このような時間関係によりM-UL RxサブフレームとB-UL Rxサブフレームはシンボル単位の同期化が行われることができる。すると、中継局はバックホールSRSを1シンボルより小さい時間領域に配置する特殊なSRSを送信しなくてもよいという長所がある。シンボル単位の同期化が行われると、マクロ端末が送信するSRSと中継局が送信するバックホールSRSとの間の干渉が減るようになる。図27は、図26に対して保護区間を異なる区間で表示した解釈の差である。
図28は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図28では伝達遅延時間は示していない。
図28を参照すると、基地局のマクロサブフレーム及びバックホールサブフレーム、中継局のバックホールサブフレーム及びアクセスサブフレーム、中継局端末のアクセスサブフレームが全部整列されており、同期化されている。
このような時間関係で基地局はB-DL Txサブフレームで保護区間のため2個のシンボルが浪費され、同様に、中継局のB-DL Rxサブフレームでも保護区間のため2個のシンボルが浪費される。基地局のB-UL Rxサブフレーム、中継局のB-UL Txサブフレームも同様である。保護区間を含むシンボルで「U」で表示された部分が浪費される領域である。このようなシンボルの一部を一部シンボル(partial symbol)といい、一部シンボルの浪費問題は前述した通り新しいシンボルを定義して使用することによって解決することができる。
図29は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図29では伝達遅延時間を考慮して表示する。
以下、基地局と中継局との間のラウンドトリップ遅延(round trip delay)時間をRTDeNB-RNと表示し、中継局と中継局端末との間のラウンドトリップ遅延時間をRTDRN-UEと表示する。伝達遅延時間は基地局と中継局との間で(RTDeNB-RN/2)であり、中継局と中継局端末との間で(RTDRN-UE/2)である。
図29を参照すると、基地局でB-UL RxサブフレームはM-UL Rxサブフレームと整列されている。中継局は伝達遅延時間を考慮し、B-UL Txサブフレームが基地局のB-UL Rxサブフレームより(RTDeNB-RN/2)ほど先に位置することができる。また、中継局のB-DL Rxサブフレームは、基地局のB-DL Txサブフレームより(RTDeNB-RN/2)ほど後に位置することができる。このような場合、中継局のB-UL TxサブフレームとB-DL RxサブフレームはRTDeNB-RNほどの差があるように位置することができる。即ち、中継局のバックホールリンクサブフレーム、即ち、B-UL Txサブフレーム及びB-DL Rxサブフレームが整列されていない。中継局でB-DL RxサブフレームとA-DL Txサブフレームはスイッチングされて使われ、B-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームがスイッチングされて使われる。このような関係を考慮すると、中継局のA-DL TxサブフレームとA-UL RxサブフレームもRTDeNB-RNほどの差があるように位置すべきである。
中継局と中継局端末との間を考慮する時、アクセスアップリンクの場合、中継局端末は伝達遅延時間を考慮して(RTDRN-UE/2)ほど先にアクセスアップリンク信号を送信すればよい。即ち、中継局端末のA-UL Txサブフレームは、中継局のA-UL Rxサブフレームより(RTDRN-UE/2)ほど先に位置すればよい。アクセスダウンリンクの場合、中継局のA-DL Txサブフレームが中継局端末のA-DL Rxサブフレームより(RTDRN-UE/2)ほど先に位置すればよい。然しながら、既に中継局のA-DL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレームとの間にRTDeNB-RNほどの差があるため、中継局端末のA-UL TxサブフレームとA-DL RxサブフレームはRTDRN-UEほどの差があることではなく、(RTDeNB-RN+RTDRN-UE)ほどの差があるように位置すべきである。
このような時間関係によると、レガシー端末、例えば、3GPP LTE release 8により動作する端末がセル内に進入する等の理由で最初接続(initial access)を試す場合、レガシー端末は、宛先局が基地局か或いは中継局か知ることができないため、従来基地局との関係で使用した方法と同一にPRACHプリアンブルを送信する。中継局のセルの大きさが小さい場合にも大きいカバレッジを有するプリアンブルを送信しなければならないという短所がある。然しながら、中継局でバックホールアップリンク信号送信に使用可能な無線リソースを最大化することができるという長所がある。
図30は、基地局、中継局、及び中継局端末を含む無線通信システムにおける時間関係を示す他の例である。図30では伝達遅延時間を考慮して表示する。
図30を参照すると、中継局でダウンリンクサブフレーム(即ち、B-DL RxサブフレームとA-DL Txサブフレーム)とアップリンクサブフレーム(即ち、B-UL TxサブフレームとA-UL Rxサブフレーム)が整列されている。中継局のB-UL Txサブフレーム及びB-DL Rxサブフレームは、基地局のB-UL Rxサブフレーム及びB-DL Txサブフレームに比べて(RTDeNB-RN/2)ほど後に位置することができる。
このような時間関係は、レガシー端末、例えば、3GPP LTE release 8により動作する端末に影響を及ぼさない。ただし、中継局がバックホールアップリンク送信に使用することができるリソースが時間領域でRTDeNB-RNほど減るようになるが、レガシー端末は、従来A-DL RxサブフレームとA-UL Txサブフレームとの間の時差を同一に適用して動作することができるという長所がある。また、中継局は、もし、RTDeNB-RNが保護区間より大きい場合、バックホールSRSをマクロ端末が送信するSRSと多重化して送信することができる。
以下、サブフレームのシンボル単位に基地局、中継局、及び中継局端末が信号を送信/受信する時間関係を説明する。以下の図面で「G」が表示された部分は保護区間を意味し、「S」は端末が基地局に送信するSRS、「S’」は中継局が基地局に送信するバックホールSRSを意味する。伝達遅延時間は表示しない。
図31は、基地局、中継局、及び中継局端末の時間関係(timing relationship)を示す一例である。
図31を参照すると、M-UL Rxサブフレーム、M-DL Txサブフレーム、B-DL Rxサブフレーム、B-UL Txサブフレーム、A-DL Rxサブフレーム、A-UL Txサブフレームがサブフレーム境界(subframe boundary)を基準にして整列(align)されている。B-DL RxサブフレームとB-UL Txサブフレームはサブフレーム境界は整列されているが、保護区間が含まれてシンボル単位には整列されていない。B-DL Rxサブフレームに含まれる保護区間は図31と異なるシンボルに含まれてもよく、B-UL Txサブフレームで基地局からバックホールダウンリンク信号を受信するシンボルの開始点も図31と異なってもよい。
図32は、基地局、中継局、及び中継局端末の時間関係を示す他の例である。
図32を参照すると、M-UL Rxサブフレーム及びM-DL Txサブフレームに対してB-DL Rxサブフレーム、B-UL Txサブフレーム、A-DL Rxサブフレーム、A-UL Txサブフレームがサブフレーム境界を基準にして異なるタイミングを有する。即ち、中継局のB-DL Rxサブフレーム及びB-UL Txサブフレーム、中継局端末のA-DL Rxサブフレーム、A-UL Txサブフレームは、負(negative)のオフセット時間を有する。基地局は、中継局及び中継局端末がこのような時間関係を有するようにオフセット時間に対する情報を送信することができる。B-UL TxサブフレームでバックホールSRSが送信されるシンボルは、M-UL RxサブフレームでマクロSRSを受信するシンボルとシンボル単位に整列される。
図33は、基地局、中継局、及び中継局端末の時間関係を示す他の例である。
図33は、図32と異なって、M-UL Rxサブフレーム及びM-DL Txサブフレームに対して中継局のB-DL Rxサブフレーム及びB-UL Txサブフレーム、中継局端末のA-DL Rxサブフレーム及びA-UL Txサブフレームは、正(positive)のタイミングオフセットを有する。B-UL Txサブフレームで送信されるバックホールSRSは、マクロ端末が送信するマクロSRS(即ち、M-UL Rxで受信するマクロSRS)と互いに異なるシンボル(B-UL Txサブフレームの13番目のシンボル)で送信されることができる。従って、マクロSRSとバックホールSRSがサブフレームの最後のシンボル(14番目のシンボル)で多重化されなければならないものではない。
図34は、基地局、中継局、及び中継局端末の時間関係を示す他の例である。
図34を参照すると、M-DL Txサブフレーム、B-DL Rxサブフレーム、A-DL Rxサブフレームは、サブフレーム境界を基準にして整列されている。即ち、マクロサブフレームとバックホールサブフレーム及びアクセスサブフレームでダウンリンクサブフレームは、サブフレーム境界を基準にして整列されている。反面、M-UL Rxサブフレームに対してB-UL Txサブフレーム及びA-UL Txサブフレームは、サブフレーム境界を基準にして整列されていない。基地局は、追加的な時間補正命令(additional timing adjustment command;TA’で表示)を中継局や端末に送信することによってこのような時間関係を適用することができる。ここで、追加的な時間補正命令は、伝達遅延時間またはラウンドトリップ時間を補償するために既存の時間補正命令に追加的に送信される信号である。
既存のレガシー端末は、追加的時間補正命令を理解することができないため、このような時間関係を適用するのは難しいが、追加的な時間補正命令(TA’)を理解することができる端末には適用することができる。図34では負の値を有するTA’を実行することを例示している。即ち、B-UL Txサブフレーム及びA-UL Txサブフレームが時間的に後にシフトされることを例示している。このような時間関係でB-UL Txサブフレームで送信されるバックホールSRSとマクロSRSはシンボル単位に整列されることができる。
図35は、基地局、中継局、及び中継局端末の時間関係を示す他の例である。
図35は、図34と同様に、M-DL Txサブフレーム、B-DL Rxサブフレーム、A-DL Rxサブフレームは、サブフレーム境界を基準にして整列されている。反面、M-UL Rxサブフレーム、B-UL Txサブフレーム、A-UL Txサブフレームは、サブフレーム境界を基準にして整列されていない。図35と図34との相違点は、追加的な時間補正命令が正の値に設定されることである。即ち、B-UL Txサブフレーム及びA-UL Txサブフレームが時間的に先にシフトされることを例示している。
図36は、基地局、中継局、及び中継局端末の時間関係を示す他の例である。
M-DL Txサブフレーム、B-DL Rxサブフレーム、A-DL Rxサブフレームは、サブフレーム境界を基準にして整列されている。M-UL Rxサブフレーム、B-UL Txサブフレーム、A-UL Txサブフレームに対して正の値を有する時間補正命令が適用される。図35と比較すると、B-UL Txサブフレーム及びA-UL Txサブフレームがシフトされる程度が1シンボル以上であるという差がある。例えば、(1シンボル+保護区間)ほどB-UL Txサブフレーム及びA-UL Txサブフレームが先にシフトされることができる。B-UL TxサブフレームとA-UL Txサブフレームが全部先にシフトされるため、時間的に互いに重ならない。
B-UL Txサブフレームが1シンボル以上先にシフトされる場合、保護区間を除いた最初のシンボルでバックホールSRSを送信することができる。そのようにすると、図36に示すように、M-UL RxのマクロSRSと比較してシンボル単位に整列されることができる。マクロSRSとバックホールSRSが多重化されて送信されることができるため、M-UL Rxで受信されるPUSCH、PUCCHと衝突を避けることができる。
バックホールSRSを送信するB-UL Txサブフレームでバックホールアップリンクデータを送信することができるシンボルの数を増加させるために、基地局は、マクロ端末に常に縮小フォーマット(shortened format)でデータを送信するようにすることができる。例えば、マクロSRSの送信可否と関係なしに常にマクロ端末が縮小フォーマットでデータを送信するようにすることである。または、マクロ端末がマクロSRSを送信しないサブフレームを中継局に知らせ、基地局はそのようなサブフレームを縮小フォーマットを使用するサブフレームに設定することができる。すると、中継局は、バックホールSRSの送信可否、R-PUSCHのフォーマットなどを決定する時、使用可能なバックホールリソースの量を考慮することができる。マクロSRS送信タイミング及びバックホールSRS送信タイミング情報を基地局と中継局との間に共有することによってリソース活用を高めることができる。
図37及び図38は、バックホールSRSを送信するB-UL Txサブフレームのシンボルインデックスを例示する。
図37及び図38で示すように、B-UL Txサブフレームの保護区間を除いた最初のシンボルでバックホールSRSを送信することができる。このような場合、B-UL Txサブフレームのシンボルインデックスは、保護区間を除いた時間区間でシンボル単位(例えば、OFDMシンボルまたはSC-FDMAシンボル単位)にインデックスを付与することができる。図37ではバックホールSRSが送信される最初のシンボルのインデックスを12に設定し、以後のシンボルに対して順に0から11までのインデックスを付与している。このようなシンボルインデックス付与方法により物理的リソース位置にもかかわらず、バックホールSRSは常にシンボル12で送信されると表現することができる。図38ではバックホールSRSが送信される最初のシンボルのインデックスを0に設定し、以後のシンボルに対して順に1から12までのインデックスを付与している。バックホールSRSが送信される場合、B-UL Txサブフレームで13個のシンボルが使われ、バックホールSRSが送信されない場合、B-UL Txサブフレームで12個のシンボルが使われることができる。
図39は、ソース局及び宛先局を示すブロック図である。
ソース局10は基地局であり、ソース局10は、プロセッサ(processor)11、メモリ(memory)12、及びRF部(RF(radio frequency)unit)13を含む。プロセッサ11は提案された機能、過程及び/または方法を具現する。即ち、宛先局に同期信号を送信し、オフセット時間、追加的な時間補正命令(TA’)を送信することができる。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ11により具現されることができる。メモリ12は、プロセッサ11と連結され、プロセッサ11を駆動するための多様な情報を格納する。RF部13は、プロセッサ11と連結され、無線信号を送信及び/または受信する。
宛先局20は、端末、即ち、中継局、マクロ端末または中継局端末である。宛先局20は、プロセッサ21、メモリ22、及びRF部23を含む。プロセッサ21は、同期信号、オフセット時間、追加的な時間補正命令を受信し、信号を送信または受信するサブフレームの時間を決定する。無線インターフェースプロトコルの階層はプロセッサ21により具現されることができる。メモリ22は、プロセッサ21と連結され、プロセッサ21を駆動するための多様な情報を格納する。RF部23は、プロセッサ21と連結され、無線信号を送信及び/または受信する。
プロセッサ11、21は、ASIC(application-specific integrated circuit)、他のチップセット、論理回路、データ処理装置及び/またはベースバンド信号及び無線信号を相互変換する変換器を含むことができる。 メモリ12、22は、ROM(read-only memory)、RAM(random access memory)、フラッシュメモリ、メモリカード、格納媒体及び/または他の格納装置を含むことができる。RF部13、23は、無線信号を送信及び/または受信する一つ以上のアンテナを含む。実施例がソフトウェアで具現される時、前述した技法は前述した機能を遂行するモジュール(過程、機能など)で具現されることができる。モジュールは、メモリ12、22に格納され、プロセッサ11、21により実行されることができる。メモリ12、22は、プロセッサ11、21内部または外部にあり、よく知られた多様な手段でプロセッサ11、21と連結されることができる。
以上、本発明に対して実施例を参照して説明したが、該当技術分野の通常の知識を有する者は、本発明の技術的思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させて実施することができることを理解することができる。従って、本発明は、前述した実施例に限定されず、特許請求の範囲内の全ての実施例を含む。