JP7423877B2 - 高性能ｎｌｏｓワイヤレスバックホールフレーム構造 - Google Patents

Description

本願は、概してワイヤレス通信システムに関し、更に特定して言えば、時分割複信ロングタームエボリューション（ＴＤ－ＬＴＥ）無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）との互換性がある、ＮＬＯＳ（Ｎｏｎ－Ｌｉｎｅ－Ｏｆ－Ｓｉｇｈｔ）バックホールフレーム構造の伝送に関連する。

セルラーネットワークにおける膨大なデータ需要増加に対する主な対応策が、典型的にマクロセルによってサーブされるユーザーの数より少ない数のユーザーにロングタームエボリューション（ＬＴＥ）接続を提供するスモールセルの配備である、というのが一般的な認識である。これにより、より大きな送信／受信リソース機会をユーザーに提供すること、及び、マクロネットワークの負荷を低減することの両方が可能となる。しかし、スモールセルの無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の技術的課題は、３ＧＰＰリリース１０～１２を通じてかなりの標準化の取組みの焦点であったが、バックホールの技術的課題にはほとんど注意が払われてこなかった。これは、特に、有線バックホールが通常は利用可能でない屋外のスモールセル配備にとって困難な技術的課題である。これはしばしば、灯柱、道路標識、バス待合所等など、スモールセルサイトの非従来的なロケーションに起因しており、この場合、ワイヤレスバックホールが最も実用的な解決策である。

Ｅ－ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）としても知られるＬＴＥワイヤレスアクセス技術は、３ＧＰＰワーキンググループによって標準化された。ＯＦＤＭＡ及びＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリアＦＤＭＡ）アクセス方式が、それぞれ、Ｅ－ＵＴＲＡＮのＤＬ及びＵＬに対して選択された。ユーザー機器（ＵＥ）は、物理的アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）及び物理的アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）上で時間及び周波数多重化され、ＵＥ間の時間及び周波数同期が、最適なセル間直交性を保証する。ＬＴＥエアインタフェースは、最良のスペクトル効率と、最近のセルラーネットワーク規格のコストトレードオフとを提供するので、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のための固有の４Ｇ技術としてオペレータによって広く採用されており、それを、ロバスト且つ実証済みの技術にしてきた。上述のように及び図２に示されるように、ＲＡＮトポロジーにおける傾向は、旧来のマクロセルの近辺にスモールセルを付加することによりセル密度を増加させることである。セルラーマクロサイト２００はマクロ基地局をホストする。マクロサイト２００は、同じ場所に配置されるスモールセル基地局及びワイヤレスバックホールハブユニット（ＨＵ）もホストする。マクロサイト２００は、その傘下にスモールセルサイト２０４、２０５、２０７、及び２０８を有し、各スモールセルサイトは、同じ場所に配置されるスモールセル基地局及びワイヤレスバックホール遠隔ユニット（ＲＵ）もホストする。マクロサイト２００は、無線リンク２１０、２１１、２１２、２１３を用いてポイント・ツー・マルチポイント（Ｐ２ＭＰ）ワイヤレスバックホールシステムを通じて、スモールセルサイト２０４、２０５、２０７、及び２０８と通信する。マクロサイト２００の基地局は、ＲＡＮリンク２３０を介してＵＥ２０６と直接的に通信する。しかし、ＵＥ２０２は、ＲＡＮアクセスリンク２２０を介してスモールセルサイト２０４のスモールセル基地局と直接的に通信する。スモールセルサイト２０４のＲＵは、ＲＡＮバックホールリンク２１０を介してマクロセルサイト２００のＨＵと直接的に通信する。これは、バックホール周波数再利用１シナリオでのＲＡＮの場合のように、両方が同じ周波数リソースを共有する場合に、アクセスリンク２２０とバックホールリンク２１０との間だけでなく、バックホールリンク２１０とアクセスリンク２３０との間の有意なセル間干渉を起こし得る。

複数のＲＵと共にセル密度が増加するにつれて、ＲＡＮとバックホールワイヤレスチャネルとの違いが減少する。これは、図２に示すようなポイント・ツー・マルチポイントバックホールトポロジーを必要とする。その結果、レシーバでの時間ドメイン等化（ＴＤＥ）技法によりシングルキャリア波形を典型的に用いる従来のワイヤレスバックホールシステムは、これらの環境において実用的ではなくなってきている。これは、例えば６～４２ＧＨｚマイクロ波周波数帯域における、ポイント・ツー・ポイントのＬＯＳ（ｌｉｎｅ－ｏｆ－ｓｉｇｈｔ）チャネルにおいて動作するそれらの制限に主に起因している。また、このスペクトルは既存のバックホールトラフィックで既に飽和しており、Ｅ帯域及びＶ帯域などの一層高い周波数が、このようなタイプのリンクにとって非常に魅力的となってきている。しかし、これらの帯域は、環境条件に対する高感度など、それらの特定の技術的課題も伴い、オペレーションにおける非常にタイトなビームポインティング及びトラッキングを要する。それらは、現在のところ、ロバスト性のレベル、柔軟性、及びスモールセルバックホール配備の低コスト要件を提供するほど充分には発達していない。むしろ、スモールセルバックホール及びスモールセルアクセストポロジー（Ｐ２ＭＰ）と、ワイヤレス無線チャネル（ＬＯＳ）との類似性が、自然と、非常に類似したエアインタフェースの使用につながる。

ＬＴＥなどのワイヤレスシステムにおいて、基地局及びワイヤレス端末又はユーザー機器（ＵＥ）は、それぞれ、マスター・スレーブ対として動作し、ダウンリンク（ＤＬ）及びアップリンク（ＵＬ）伝送は、基地局により構成又はスケジュールされる。ＬＴＥシステムでは、ＴＴＩが、１ｍｓ長さであり、サブフレームの期間を有する。図１は、ＵＬ及びＤＬトラフィック比の多様な混合をサポートするため、又は、異なるＴＤＤワイヤレスシステム間の共存を可能にするため、異なるＵＬ及びＤＬ割当てを備えるＬＴＥ ＴＤＤ ＵＬ／ＤＬサブフレーム構成を示す。例えば、構成０は、特殊サブフレーム（Ｓ）を含む８個のＵＬサブフレーム（Ｕ）を提供し得る。構成５は、特殊サブフレーム（Ｓ）を含む９個のＤＬサブフレーム（Ｄ）を提供し得る。

いくつかの問題が、高度に統合されるコスト効率のよい解決策を可能にすることなど、スモールセルサイトでの同じ場所に配置される時分割複信ＬＴＥ（ＴＤ－ＬＴＥ）ＲＡＮ及びバックホールリンクに関連付けられる。これらは、同じボックスにおける又はそれどころか同じシステムオンチップ（ＳｏＣ）における、ＲＡＮ及びバックホールモデムを含み、自己構成可能なＲＡＮ及びバックホールリンクを提供する。また、スパースでコストのかかるスペクトルは、アクセス及びバックホール伝送のための同じ帯域の共有につながる。これらに基づき、帯域内ＬＴＥ中継は、３ＧＰＰリリース１０の一部として標準化されたが、１ｍｓサブフレームＴＴＩ、高ブロック誤り率（ＢＬＥＲ）、及び高オーバーヘッドを備える高レイテンシのため、概して適していない。

先行するアプローチは、ワイヤレスＮＬＯＳ環境におけるバックホール伝送の改善を提供しているが、更なる改善が可能である。

第１の実施形態において、ワイヤレス通信システムを動作させる方法が、第１の送信時間インタバルを有する第１のデータフレームにより第１のワイヤレストランシーバと通信すること、及び第１の送信時間インタバルとは異なる第２の送信時間インタバルを有する第２のデータフレームにより第２のワイヤレストランシーバと通信することを含む。第１のデータフレームと第２のデータフレームとの間でデータが送信される。

第２の実施形態において、ワイヤレス通信システムを動作させる方法が、第１の周波数リソースを用いて第１の時間において第１の送信時間インタバルを有する第１のデータフレームにより、アップリンク及びダウンリンクの一方により第１のワイヤレストランシーバと通信すること、及び第１の周波数リソースを用いて第１の時間において第２の送信時間インタバルを有する第２のデータフレームにより、アップリンク及びダウンリンクの上記一方により第２のワイヤレストランシーバと通信することを含む。

第３の実施形態において、ワイヤレス通信システムを動作させる方法が、第１の送信時間インタバルを有する第１のデータフレームで第１のワイヤレストランシーバにより、アップリンク及びダウンリンクの一方により第２のワイヤレストランシーバと通信することを含む。第１のデータフレームは、第２のワイヤレストランシーバにおいて第１の送信時間インタバルとは異なる第２の送信時間インタバルを有する第２のデータフレームとアップリンク及びダウンリンクの一方によりデータを通信し、第１及び第２のデータフレームは、同じキャリア周波数を用いる。

従来のダウンリンク及びアップリンクサブフレーム構成の図である。

スモールセルと複数のユーザー機器（ＵＥ）との間の通信を中継する遠隔ユニット（ＲＵ）をサーブするバックホールポイント・ツー・マルチポイント（Ｐ２ＭＰ）ハブユニット（ＨＵ）をホストするセルラーマクロサイトを備える従来のワイヤレス通信システムの図である。

例示の実施形態に従ったダウンリンク及びアップリンクサブフレーム構成の図である。

ダウンリンク及びアップリンクサブフレーム構成の従来のサブセットの図である。

例示の実施形態に従ったダウンリンク及びアップリンクスロット構成のサブセットの図である。

例示の実施形態に従った通信システムの図である。

従来の特殊サブフレーム構成の図である。

例示の実施形態に従ったダウンリンク（ＤＬ）スロット及び特殊スロットの図である。

ダウンリンク及びアップリンクスロット及び特殊スロットを示す構成３（図４）にあるようなデータフレームの詳細な図である。

図７のダウンリンクスロットの詳細な図である。

例示の実施形態に従った複数のダウンリンクスロットフォーマットを示す図である。

例示の実施形態に従った複数の特殊スロットフォーマットを示す図である。

例示の実施形態に従った複数のアップリンクスロットフォーマットを示す図である。

例示の実施形態に従った単一の送信アンテナを備える物理的ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）生成を示す図である。

例示の実施形態に従った単一の送信アンテナを備える物理的ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）生成を示す図である。

実施形態は、スペクトル再利用を最大化するためのＮＬＯＳ時分割複信（ＴＤＤ）ワイヤレスバックホール設計に向けられる。この設計は、レイテンシを最小化するための０．５ｍｓのスロットベースの送信時間インタバル（ＴＴＩ）と、ＴＤ－ＬＴＥとの互換性のための５ｍｓのＵＬ及びＤＬフレームとを利用する。このように、様々なＵＬ／ＤＬ比が、ＴＤ－ＬＴＥ構成（図１）と互換性がある。これにより、複数の遠隔ユニット（ＲＵ）のためのフレキシブルなスロットアサインが可能となる。或る特殊スロット構造が開示され、この特殊スロット構造は、後に詳細に説明するように、同期信号（ＳＳ）、物理的ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）、パイロット信号（ＰＳ）、ガード期間（ＧＰ）、及び、物理的ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）を含む。これらのスロットベースの特徴は、ＬＴＥフレーム構造を大幅に簡素化し、コストを削減し、ＴＤ－ＬＴＥとの互換性を維持する。例示的な実施形態は、有利にも、内側コードとしてのターボコードを、非常に低いブロック誤り率（ＢＬＥＲ）を提供するリードソロモン外側ブロックコードと連結することによって、ロバストなフォワード誤り補正（ＦＥＣ）方法を用いる。また、実施形態は、コンポーネントキャリア（ＣＣ）毎に１つの動的割当てを備える複数のＲＵの動的スケジューリングにより、ＨＵ毎に最大４個のＣＣを備えるキャリアアグリゲーションをサポートする。また、これらの実施形態は、高優先度のトラフィックを運ぶように定められたＲＵのためのスロット内で、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）における小さな割当ての半永続的スケジューリング（ＳＰＳ）をサポートし、それにより、動的スケジューリングの時分割多元接続（ＴＤＭＡ）に関連付けられるレイテンシを回避する。ＴＤＭＡ動的スケジューリングとＦＤＭＡ ＳＰＳのこの組合せは、最小限の複雑さで最適なパフォーマンスを提供する。

本明細書を通して下記の略語の幾つかが用いられる。
ＢＬＥＲ： ブロック誤り率
ＣＱＩ： チャネル品質インジケータ
ＣＲＳ： セル特定基準信号
ＣＳＩ： チャネル状態情報
ＣＳＩ－ＲＳ： チャネル状態情報基準信号
ＤＣＩ： ダウンリンク制御情報
ＤＬ： ダウンリンク
ＤｗＰＴＳ： ダウンリンクパイロット時間スロット
ｅＮＢ： Ｅ－ＵＴＲＡＮノードＢ又は基地局又はエボブドノードＢ
ＥＰＤＣＣＨ： エンハンスト物理的ダウンリンク制御チャネル
Ｅ－ＵＴＲＡＮ： エボルブドユニバーサルテレストリアル無線アクセスネットワーク
ＦＤＤ： 周波数分割複信
ＨＡＲＱ： ハイブリッド自動再送要求
ＨＵ： （バックホール）ハブユニット
ＩＣＩＣ： セル間干渉協調
ＬＴＥ： ロングタームエボリューション
ＭＡＣ： 媒体アクセス制御
ＭＩＭＯ： 多入力多出力
ＭＣＳ： 変調制御方式
ＯＦＤＭＡ： 直交周波数分割多元接続
ＰＣＦＩＣＨ： 物理的制御フォーマットインジケータチャネル
ＰＤＣＣＨ： 物理的ダウンリンク制御チャネル
ＰＤＳＣＨ： 物理的ダウンリンク共有チャネル
ＰＲＢ： 物理的リソースブロック
ＰＲＡＣＨ： 物理的ランダムアクセスチャネル
ＰＳ： パイロット信号
ＰＵＣＣＨ： 物理的アップリンク制御チャネル
ＰＵＳＣＨ： 物理的アップリンク共有チャネル
ＱＡＭ： 直交振幅変調
ＲＡＲ： ランダムアクセス応答
ＲＥ： リソース要素
ＲＩ： ランクインジケータ
ＲＲＣ： 無線リソース制御
ＲＵ： （バックホール）遠隔ユニット
ＳＣ－ＦＤＭＡ： シングルキャリア周波数分割多元接続
ＳＰＳ： 半永続的スケジューリング
ＳＲＳ： サウンディング基準信号
ＴＢ： トランスポートブロック
ＴＤＤ： 時分割複信
ＴＴＩ： 送信時間インタバル
ＵＣＩ： アップリンク制御情報
ＵＥ： ユーザー機器
ＵＬ： アップリンク
ＵｐＰＴＳ： アップリンクパイロット時間スロット

図３は、７個のＵＬ／ＤＬフレーム構成を備え、それゆえ、ＵＬ及びＤＬトラフィック比の多様な混合をサポートする、ＴＤＤフレーム構造を示す。一実施形態において、このフレーム構造は、図２のＮＬＯＳバックホールリンク２１０を生成するために用いられる。しかし、ＴＤ－ＬＴＥとの類似の共存と、ＮＬＯＳバックホールリンクのような性能要件とを共有する任意の種類の通信リンクを生成するために例示的の実施形態が用いられ得る。その結果、一般性を失うことなく、フレーム構造及び関連付けられる構成要素（スロット、チャネル等）が、「ＮＬＯＳバックホール」又は単に「ＮＬＯＳ」フレーム、スロット、チャネル等と呼ばれる。

図４を参照すると、従来の１０ｍｓのＴＤ－ＬＴＥフレームのフレーム構造が、５ｍｓのＴＤＤフレーム（図５Ａ）と比較される。図４は、図１で示すようなＵＬ／ＤＬフレーム構成０～２のより詳細な図である。図５Ａは、図３で示すようなＵＬ／ＤＬフレーム構成１、３、及び５のより詳細な図である。図４のフレームは、１０個のサブフレームに分割され、各サブフレームが１ｍｓのＴＴＩを有する。各サブフレームはさらに、２スロットに分割され、各スロットが０．５ｍｓの期間を有する。それゆえ、各ＴＤ－ＬＴＥ構成内に２０個のスロット（０～１９）がある。或るスロットにおけるＤは、それがダウンリンクスロットであることを示す。同様に、或るスロットにおけるＵは、それがアップリンクスロットであることを示す。時間スロット２及び３は、ＤＬサブフレームからＵＬサブフレームへの遷移を可能にする特殊サブフレームを構成する。ＤｗＰＴＳ及びＵｐＰＴＳは、それぞれ、特殊サブフレームのダウンリンク及びアップリンク部分を示す。

比較すると、図３及び図５Ａのフレームは、５ｍｓ期間を有し、サブフレームベースではなく、スロットベースである。各フレームは１０個（０～９）のスロットを有する。各スロットは０．５ｍｓ期間を有する。図４のフレームと同様、Ｄはダウンリンクスロットを示し、Ｕはアップリンクスロットを示す。しかし、図５Ａの３個のＵＬ／ＤＬ構成の各々において、両フレームのスロット３は、図４のスロット２～３及び１２～１３における特殊サブフレームではなく、Ｓで示される特殊スロットを含む。特殊スロットのこの固定位置は、ＴＤ－ＬＴＥフレームとの互換性を保証する。それは有利にも、任意の５ｍｓ期間のＴＤ－ＬＴＥ ＵＬ／ＤＬサブフレーム構成と１００％互換性があるＮＬＯＳ ＵＬ／ＤＬ構成を常に見つけることを可能にする。例えば、これは、両方が同じ周波数で動作するとき、ＮＬＯＳバックホールＤＬ伝送が、アクセスリンク上のＴＤ－ＬＴＥ ＲＡＮ ＵＬ伝送と干渉するのを防ぐ。言い換えると、それは有利にも、１つのシステムのマクロセルサイト２００のトランスミッタが、同じ場所に配置されるシステムのレシーバと干渉するのを防ぐ。

図５Ａのフレーム構成は、同じ周波数で動作するときに互換性を保証するために、図４のフレーム構成と共通のいくつかの特徴を有する。両フレームは、各スロットにおいて７個のＳＣ－ＦＤＭＡ記号と通常のサイクリックプレフィックス（ＣＰ）とを備える、０．５ｍｓスロット期間を有する。ＳＣ－ＦＤＭＡ記号期間は、各フレームにおいて同じである。両フレームは、それぞれの、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚ、及び２０ＭＨｚ帯域幅のための同数のサブキャリアを有し、両方が１５ｋＨｚサブキャリア間隔を有する。両フレームは、同じリソースエレメント（ＲＥ）定義を用い、４、１６、及び６４ＱＡＭ符号化をサポートする。

図５Ａのフレーム構成は、いくつかの固有の特徴を有する。各スロットの記号は主に、ＵＬとＤＬの両方のためのＳＣ－ＦＤＭＡである。各スロットの第１のＳＣ－ＦＤＭＡ記号は、システムレイテンシを改善するためにパイロット信号（ＰＳ）を含む。ＰＳとは異なるセル固有の同期信号（ＳＳ）が、セル検索及びフレーム境界検出のために各フレームに含まれる。

図５Ｂは、例示の実施形態に従った通信システムを示す。通信システムは、スモールセルサイト５０４及びマクロセルサイト５０８を含む。スモールセルサイト５０４はスモールセルＢＴＳ５１４を含み、スモールセルＢＴＳ５１４は、図４のフレーム構造に従って旧来のＵＥ５００とＬＴＥリンク５０２を介して通信する。通信システムは更に、バックホールハブユニット（ＨＵ）５１８を含み、バックホールＨＵ５１８は、マクロセルサイト５０８においてマクロＢＴＳ又は基地局５２０と同じ場所に配置され得る。代替として、バックホールハブＨＵは、別個のワイヤレスリンクによりマクロＢＴＳと通信し得る。遠隔ユニット（ＲＵ）５１６は、スモールセルサイト５０４においてスモールセルＢＴＳ５１４と同じ場所に配置され、図５Ａのフレーム構造に従ってバックホールリンク５０６を介してＨＵ５１８と通信する。ＲＵ５１６からＨＵ５１８へのアップリンク（ＵＬ）伝送が、ＵＥ５１０からマクロＢＴＳ５２０へのＵＬ伝送と同期して送信される。この同期送信は、フレーム境界においてアラインされ、動作帯域幅の同じ単一キャリア中心周波数を用いる。ＵＥ５１０からマクロＢＴＳ５２０へのＵＬ伝送は、図４のフレーム構造でＬＴＥリンク５１２を介して送信される。ＲＵ５１６からＨＵ５１８へのＵＬ伝送は、図５Ａのフレーム構造でバックホールリンク５０６を介して送信される。同様に、ＨＵ５１８からＲＵ５１６へのダウンリンク（ＤＬ）伝送が、マクロＢＴＳ５２０からＵＥ５１０へのＤＬ送信と同期して送信される。この同期送信は、フレーム境界においてアラインされ、動作帯域幅の同じ単一キャリア中心周波数を用いる。マクロＢＴＳ５２０からＵＥ５１０へのＤＬ伝送は、図４のフレーム構造でＬＴＥリンク５１２を介して送信される。ＨＵ５１８からＲＵ５１６へのＤＬ伝送は、図５Ａのフレーム構造でバックホールリンク５０６を介して送信される。

図６は、９個（０～８）の１ｍｓのＴＤ－ＬＴＥ特殊サブフレーム構成を示す。図７は、０．５ｍｓのＮＬＯＳ特殊スロットと連結された０．５ｍｓのＮＬＯＳ ＤＬバックホール（ＢＨ）スロットの図である。ＮＬＯＳ特殊スロットは、ＤｗＰＴＳ、ＵｐＰＴＳ、及び０．５ｍｓ期間を達成するためのガード期間を含む。図示するように、ＮＬＯＳバックホールスロットのＵＬ及びＤＬ伝送は、ＴＤ－ＬＴＥ特殊サブフレーム構成に関係なく、常にＴＤ－ＬＴＥスロットのＵＬ及びＤＬ伝送と一致する。具体的には、ＴＤ－ＬＴＥ特殊サブフレームのＤｗＰＴＳは、ＮＬＯＳフレームの特殊スロットに先行するＤＬスロットと同時に起こり、ＮＬＯＳ特殊スロットのＤｗＰＴＳと重なる。同様に、ＴＤ－ＬＴＥ特殊サブフレームのＵｐＰＴＳは、ＮＬＯＳ特殊スロットのＤｗＰＴＳと同時に起こる。そのため、ＮＬＯＳ ＢＨ特殊スロットは、同じ周波数で動作するとき互換性を確保するためにＴＤ－ＬＴＥ特殊サブフレームの必須の特徴を含む。そのため、ＮＬＯＳフレーム及び特殊スロット構造は、ＵＬ又はＤＬのいずれかにおいて同時にＬＴＥアクセス及びバックホール伝送を可能にする。同時伝送が、図４～５ＡのＵＬ又はＤＬスロットのＴＴＩの間に、及びそれぞれの図６及び図７の特殊サブフレーム及びスロットにおけるＳＣ－ＦＤＭＡ記号レベルに起こる。

図８は、図５のＵＬ／ＤＬ構成３に示すようなＮＬＯＳ ＢＨフレームの詳細な図である。ここで、及び以下の記述において、図の垂直軸はコンポーネントキャリアの周波数を示し、水平軸は時間を示し、各スロットは０.５ｍｓ期間を有する。例えば、２０ＭＨｚ帯域幅を有するスロットが、１５ｋＨｚのキャリア間隔を有する１２００個のサブキャリア（ＳＣ）を含む。フレームは、ＤＬスロット、特殊スロット、及びＵＬスロットを含む。各ＤＬ及びＵＬスロットは、７個のそれぞれのシングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ－ＦＤＭＡ）記号を有する。各記号は、スロットの個別の縦列によって示される。

図９は、図８のダウンリンクスロットの詳細な図である。ＤＬスロットは、ＨＵからＲＵにペイロードトラフィックを伝える物理的ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）を送信するために用いられる。また、特殊スロットを除いて、ＤＬスロットは、ＲＵにＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫフィードバックを伝える物理的ＨＡＲＱインジケータチャネル（ＰＨＩＣＨ）を含む。物理的ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）も、このスロットにおいて送信される。ＰＤＣＣＨは、そうしたスロットにおいて各々動的にスケジュールされるＲＵのためのＭＣＳ及びＭＩＭＯ構成のためのＰＨＹ制御情報をＲＵに提供する。また、ＰＤＣＣＨは、一つ又は複数の将来のＵＬスロットにおいて各々動的にスケジュールされるＲＵのためのＭＣＳ及びＭＩＭＯ構成のためのＰＨＹ制御情報をＲＵに提供する。

高優先度のパケットのためのレイテンシを改善するために、システム帯域幅の両端におけるスペクトル割当ての４ペアが、異なるＲＵにアサインされ得、ここで、或るペアの２個の割当てチャンク間の周波数ギャップは、割当てペア間で同じである。リソース割当ては、ＰＤＳＣＨチャネルにおける、より高いレイヤからの専用メッセージを通じて、半永続的スケジューリング（ＳＰＳ）アプローチで成される。各ＳＰＳ割当てペアのサイズは、予期されるトラフィック負荷パターンに応じて構成可能である。例えば、ＳＰＳ割当てがないとき、ＳＰＳ伝送に対して物理的リソースブロック（ＰＲＢ）は割当てられない。予期されるトラフィックがより大きい場合、２つ（スペクトルの各サイドに一つ）、或いは、４つ（スペクトルの各サイドに２つ）のＰＲＢが割当てられ得る。各ＲＵは、任意のＳＰＳ割当て又は複数の隣接するＳＰＳ割当てを有し得る。一実施形態において、全ての４個のＳＰＳ割当てペアは同じサイズである。好ましくは、スロットにおける大部分の残りの周波数時間リソースは、ＰＳ、ＰＤＣＣＨ、ＰＨＩＣＨ、及びＳＰＳ割当てを除いて、単一のＲＵに動的にアサインされ、そうしたＲＵのスケジューリング情報はＰＢＣＨにおいて伝えられる。

ＬＴＥと同様に、複雑さを最小化するために、全ての割当てサイズは、ＰＲＢの倍数（１２個のサブキャリア）であり、定義されたサイズセットに制限される。唯一の例外は、最も近い数のサブキャリアを、公称の目標とされる割当てサイズ（２個又は４個のＰＲＢ）にし得るＳＰＳ割当てに関する。これは、ＳＰＳと、ＰＤＳＣＨ又はＰＵＳＣＨとの間
の無駄になるガード帯域を最小化する。

図１０は、異なるコンポーネントキャリア（ＣＣ）に対する種々のＤＬスロットフォーマットを図示する。ＬＴＥに対する著しい改善は、ＰＤＳＣＨの動的割当てサイズが、ＳＣ－ＦＤＭＡ記号間で変化し、同じ記号において多重化される制御チャネル周波数内にフィットするように調節されるという点である。或るスロットにおいてユーザーデータを搬送するトランスポートブロックが、スロットの連続するＳＣ－ＦＤＭＡデータ記号にマッピングされる。これは、異なるサイズのＳＣ－ＦＤＭＡ記号間でマッピングが成されるという点でＬＴＥとは異なる。これは有利にも、全ての残りのリソース要素の利用を最大化し、スペクトル効率を改善する。１０、１５、又は２０ＭＨｚの一次ＣＣを備えるシステムにおいて、ＳＰＳ割当てが、スロットにおける第２のＳＣ－ＦＤＭＡ記号から開始する。５ＭＨｚの一次ＣＣを備えるシステムにおいて、ＳＰＳ割当てが、スロットにおける第３のＳＣ－ＦＤＭＡ記号から開始する。ＳＰＳ割当ては一次ＣＣにのみ適用され、二次ＣＣにおいて割当てられるＳＰＳ割当てはない。この違い以外は、ＤＬスロットは、一次及び二次ＣＣに対して同じフォーマットを有する。

図１１は、異なるコンポーネントキャリア（ＣＣ）及びシステム帯域幅に対する種々の特殊スロットフォーマットの図である。ＲＵは、ＨＵにＵＬ同期化される。その結果、ＤＬ・ＵＬ遷移毎にガード時間が要求される。フレーム構造は、特殊スロットに適合される、ＴＤ－ＬＴＥフレームの特殊サブフレーム概念を、その目的で再利用する。特殊スロットは、ＳＣ－ＦＤＭＡ記号０～３におけるＤｗＰＴＳ、ＳＣ－ＦＤＭＡ記号４におけるガード期間（ＧＰ）、及びＳＣ－ＦＤＭＡ記号５～６におけるＵｐＰＴＳを含む。上述のように、ＮＬＯＳ特殊スロットのＤｗＰＴＳ及びＵｐＰＴＳは、ＴＤ－ＬＴＥ特殊サブフレームのＤｗＰＴＳ及びＵｐＰＴＳ伝送と同時に起こり、それにより、一つのシステムのトランスミッタが、別の同じ場所に配置されるシステムのレシーバと干渉しないようにする。ＵｐＰＴＳは、ＲＵからの短い物理的ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）及びサウンディング基準信号（ＳＲＳ）伝送のためである。ＰＲＡＣＨチャネルは、他の特殊スロット毎に起こり得、０．１又は０．０１などのさらに低い密度を有し得、システムフレーム番号に基づき得る。ＰＲＡＣＨ構成についての情報は、ＰＢＣＨを介してブロードキャストされる。ＰＲＡＣＨは、初期リンクセットアッププロシージャの間、初期タイミング調節のための測定のためにＨＵにおいて用いられる。ＳＲＳは、ＣＳＩ推定及びタイミングオフセット推定のために用いられる。ＤｗＰＴＳに対するＰＨＹ情報（ＭＣＳ及びＭＴＭＯ構成）は、前のＤＬスロットのＰＤＣＣＨにおいて伝えられる。その結果、ＰＤＣＣＨは、特殊スロットにおいて必要とされない。また簡潔にするため、特殊スロットは如何なるＳＰＳ割当ても含まない。ＤｗＰＴＳのＳＣ－ＦＤＭＡ記号０は、一次ＣＣにおける同期化信号（ＳＳ）と周波数多重化されるパイロット信号（ＰＳ）である。二次ＣＣにおけるＳＳはない。ＳＣ－ＦＤＭＡ記号１～３は、物理的ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）を、及びまた、システム帯域幅が５ＭＨｚより大きいときはＰＤＳＣＨを搬送する。ＰＢＣＨは、全てのＣＣに対して、次のフレームのためのシステム情報及びＲＵスロット割当て情報をＲＵに提供する。ＰＢＣＨは、中央の３００サブキャリアを占め、ＰＤＳＣＨでＦＤＭＡにおいて多重化される。ＰＢＣＨは一次ＣＣ上のみで送信される。その結果、二次ＣＣ上で、ＳＣ－ＦＤＭＡ記号１～３は全て、ＰＤＳＣＨを搬送するために用いられる。一次ＣＣにおけるＳＣ－ＦＤＭＡ記号０は、一次ＣＣのセルサーチ／検出及び初期同期化のため同期化信号（ＳＳ）を搬送する。ＳＳは、ＰＢＣＨと同じトーンが割当てられ、ＳＣ－ＦＤＭＡ記号０におけるＰＳで周波数多重化される。

図１２は、異なるコンポーネントキャリア（ＣＣ）のための種々のＵＬスロットフォーマットの図である。ＵＬスロットは、ＲＵからＨＵへのペイロードトラフィックを伝える物理的アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）を送信するために用いられる。ＰＵＳＣＨのＳＣ－ＦＤＭＡ記号０は、パイロット記号（ＰＳ）である。物理的アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）も、一次ＣＣのみにおいて、このスロットにおいて送信される。ＰＵＣＣＨは、全てのＣＣに対しＲＵから、ＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫフィードバック、チャネル品質インジケータ（ＣＱＩ）、ランクインジケータ（ＲＩ）、及びスケジューリングリクエスト（ＳＲ）を搬送する。ＰＵＣＣＨは、スロット帯域幅の両端を占め、ＰＵＳＣＨでＦＤＭＡにおいて多重化される。ＰＵＣＣＨは、最大８ＰＲＢを占める。ＤＬスロットと同様に、ＳＰＳ割当てが一次ＣＣのＵＬスロットにおいても用いられる。システム帯域幅の両端における一対のスペクトル割当てが、各ＵＬスロットにおいて各ＲＵにアサインされ得る。リソース割当ては、半永続的スケジューリング（ＳＰＳ）アプローチで成される。スロットにおける周波数時間リソースの残りの大半（ＰＳ、ＰＵＣＣＨ、ＳＰＳ割当てを除く）は、ＴＤＭＡ方式で単一のＲＵに動的にアサインされ、そのスケジューリング情報がＰＢＣＨにおいて伝えられる。

図１３は、単一の送信アンテナを備える例示のワイヤレスシステムのための物理的ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）生成を図示するブロック図である。ＰＤＳＣＨ上で、ＴＴＩ毎のストリーム毎に、及び２データストリームが送信され得る２×２のＭＦＭＯシステムにおいて、一つのトランスポートブロックが送信され、２つのトランスポートブロックが並列に送信される。２４ビットＣＲＣ１３００が、ＬＴＥのＣＲＣ－２４Ａを用いて各トランスポートブロック上に付加される。巡回冗長検査（ＣＲＣ）はＦＥＣブロック（ターボ＋ＲＳ）に付加されない。ターボコードＣＲＣはない。初期の終端は、ターボデコーディングにおける条件ではない。一つのＣＲＣ付加されたトランスポートブロックが、整数個のフォワード誤り補正（ＦＥＣ）ブロックに対応し、ここで、ＦＥＣは、連結されたターボ及びＲＳコードを意味する。また、一つのＦＥＣブロックにおいて、整数個のターボブロック及び整数個のリードソロモン（ＲＳ）ブロック１３０２がある。例えば、ＣＲＣ後の一つのトランスポートブロックが、２個のＦＥＣブロックにマップされ得、各ＦＥＣブロックは、３個のターボブロック及び６個のＲＳブロックを有し得る。ＣＲＣ付加されたトランスポートブロックは、ＲＳ（２５５、２５５－２Ｔ）などのＲＳエンコーダにより符号化され、ここで、Ｔは、ＲＳコードのバイトにおけるエラー補正能力である。典型的に、フォームＲＳ（２５５－Ｓ、２５５－２Ｔ－Ｓ）を有する短縮されたＲＳコードが用いられる。例えば、ＲＳ（１９２、１８４）及びＲＳ（１２８、１２２）が用いられ得る。また、ＳＰＳ割当てなどの短い割当てでは、ターボコードブロックレートマッチングの頂部の付加的なレートマッチング（ＲＭ）方式としてＲＳコード短縮化が用いられる。一つのＦＥＣブロックに対応するＲＳ出力ブロックが、バイトインターリーバ１３０４を通過する。インターリーブされたバイト記号は、ターボエンコーダ１３０６への入力として用いられる。その後、ＬＴＥのターボコード及びＬＴＥのＲＭなどのターボ符号化が適用される。

ビットレベルスクランブリング１３０８が、ＦＥＣ符号化されたビットストリームに適用される。所与のＲＵでは、異なるコードが、連続するＦＥＣブロック、及び同じ割当てにおける異なる層のトランスポートブロックに適用し得るが、同じコードセットがＴＴＩにわたって反復し、セル固有コードホッピングが、スロットにわたるＦＥＣブロック及びコードワード間で適用する。これは、全てのコードが、事前計算され、メモリにストアされ、各ＴＴＩに再利用されるシンプルな実装を可能にする利点を提供する。

コードワードｑにおける各ＦＥＣブロックｋでは、ビット
のブロックは変調前にスクランブルされ、
に従って、スクランブルされたビット
のブロックとなる。ここで、
は、ＰＤＳＣＨ上で送信されたコードワードｑのＦＥＣブロックｋにおけるビットの数である。ここで、スクランブリングシーケンスｃ（ｑ，ｋ）（ｉ）は、当業界で既知であるように、好ましくは、Ｇｏｌｄシーケンスである。

スクランブリングシーケンス生成器は、各ＦＥＣブロックのスタートにおいて、
で初期化され、ここで、
はセルにおけるＲＵインデックスであり、
は物理的層セルアイデンティティである。ｋ’及びｑ’は、
により与えられるホッピングＦＥＣブロック及びコードワードインデックスである。ここで、ｎ（ｍｏｄ ｍ）は、ｎ ｍｏｄｕｌｏ ｍを意味し、
はＦＥＣブロックインデックスであり、
は、スロットｎ_ｓにおけるＲＵ_ｎＲＵの場合のコードワードｑに関連付けられるトランスポートブロックにおけるＦＥＣブロックの数であり、
は、スロットｎ_ｓにおけるＲＵ_ｎＲＵの場合のコードワードの数であり、
・ｎ_ｓは、フレームにおけるスロットインデックスであり、
・一つのスロットにおいて最大２つのコードワードが送信され得、即ち、
である。単一コードワード伝送の場合、ｑ＝０である。

ビットレベルスクランブリング１３０８の後、データストリームは、記号マッピングされ１３１０、シリアル・パラレルコンバータ１３１２に印加される。パラレル記号は、ＤＦＴ１３１４により周波数ドメイン記号に変換され、サブキャリアがマッピングされる１３１６。マッピングされたサブキャリアはその後、ＩＦＦＴ１３１８により時間ドメインに変換され、パラレル・シリアルコンバータ１３２０に印加される。巡回プレフィックス１３２２が、結果のデータストリームに付加され、ハーフキャリア周波数オフセット１３２４が適用される。

図１４は、２つの送信アンテナを備える例示のワイヤレスシステムのための物理的ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）生成を図示するブロック図である。ＰＤＣＣＨ生成は、上述のＰＤＳＣＨ生成に機能的に類似するため、異なるブロックのみをこれ以降で述べる。ＰＤＣＣＨはダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）を送信するために用いられる。ＰＤＣＣＨはリンクベース毎であり、そのため、各動的スロットリソースがそれ自体のＰＤＣＣＨ ＤＣＩを有し、各ＲＵが、そのダウンリンクＰＨＹチャネルを適切にデコードするため及びアップリンクＰＨＹチャネルを適切に送信するためにＰＢＣＨにより割当てられている、ＰＤＣＣＨ ＤＣＩにおけるＰＨＹ情報を探す必要がある。特に、各ＤＬスロットにおけるＰＤＣＣＨは、そのスロットにおいて動的にスケジュールされたＲＵに対するＰＨＹ制御情報（ＭＣＳ及びＭＴＭＯ構成）を搬送する。ＰＤＣＣＨはまた、一つ又は複数の将来のＵＬスロットにおける動的にスケジュールされたＲＵに対するＰＨＹ制御情報（ＭＣＳ及びＭＴＭＯ構成）も搬送する。最終的に、ＰＤＣＣＨは、動的及びＳＰＳ割当て両方に対してＨＡＲＱ再送信により潜在的な割当てプリエンプション（ｐｒｅｅｍｐｔｉｏｎｓ）を示す。

１６ビットＣＲＣがまずＤＣＩビットに付加され、これはその後、小さな入力ペイロードに適応するためコード短縮化を用いるマザーコードＲＳ（ＫＲＳ＝２５５、ＮＲＳ＝２４７）を備えるＲＳエンコーダを通過する。各このようなＲＳブロックは、レートマッチングを備えるＬＴＥ（Ｒ＝１／３、Κ＝７の場合）のテールバイティング（ｒａｉｌ－ｂｉｔｉｎｇ）畳み込み符号化１４００をフィードするＦＥＣブロックを形成する。このＰＤＣＣＨ ＭＣＳは、最悪のケースのシナリオにおいてＲＵにＰＤＣＣＨ情報がキャリーオーバされるように、ＦＥＲ＝１％でのＰＤＣＣＨ検出のための必要とされる信号対雑音比（ＳＲ）が、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨの一層低いＭＣＳのためのものより３ｄＢ低くなるように選択される。符号化されたビットは、それらが変調記号にマッピングされる前に、チャネルインターリーブされ、スクランブルされる１４０２。ＱＰＳＫは、ノイズの多いチャネルにおけるそのロバスト性のため、好ましい変調フォーマットである。２送信アンテナ又は交差偏波の場合、ＰＤＣＣＨは、Ａｌａｍｏｕｔｉタイプの空間周波数ブロックコード（ＳＦＢＣ）１４０４を備えるランク１伝送において送信される。

各ＲＵは、信号及び境界検出、初期キャリア周波数オフセット（ＣＦＯ）推定、初期記号タイミング及びトラッキング、及びチャネル推定のために、ＤＬ同期信号（ＳＳ）及びパイロット信号（ＰＳ）を用いる。ＰＳシーケンスが、ＬＴＥにおける場合と同じ方式で生成される。シーケンス長さに関係なく総計３０個のベースシーケンスが利用可能であるように、ベースシーケンスグループ毎に一つのみのベースシーケンスが利用可能である。グループホッピングは適用しない。同じベースシーケンスがＵＬ及びＤＬ両方に用いられる。ＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨ Ｃ／ＲＰＳに対するセルにおいて用いられるベースシーケンスインデックス
は、ＰＢＣＨにおいてブロードキャストされる。同じベースシーケンスがＰＵＣＣＨ及びＳＲＳ両方に用いられ、このインデックス
は、ＨＵにより、ＲＡＲにおける一層高次の層専用シグナリングを介して個別に各ＲＵに提供される。

本発明の特許請求の範囲内で、説明した例示の実施形態に変形が成され得、他の実施形態が可能である。実施形態は、ソフトウェア、ハードウェア、又はこれら両方の組み合わせにおいて実装され得る。

Claims (9)

1. 方法であって、
   第１のワイヤレストランシーバによって第１の送信時間インタバルを用いて第１のデータフレームにより通信することであって、前記第１のデータフレームが複数のスロットを含み、前記複数のスロットの各スロットが前記第１の送信時間インタバルを有し、前記複数のスロットの各スロットの時間における第１のシンボルがパイロット信号を含む、前記通信することと、
   第２のワイヤレストランシーバによって前記第１の送信時間インタバルとは異なる第２の送信時間インタバルを用いて第２のデータフレームにより通信することと、
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記第２の送信時間インタバルの期間が前記第１の送信時間インタバルの期間の整数倍である、方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、
   前記第２のデータフレームの期間が前記第１のデータフレームの期間の整数倍である、方法。
4. 請求項１に記載の方法であって、
   前記複数のスロットの各スロットがそれぞれの複数のシンボルを有し、
   単一ユーザーのためのデータを有するトランスポートブロックが、前記複数のスロットの或るスロットの連続するシンボルにマッピングされる、方法。
5. 請求項１に記載の方法であって、
   前記複数のスロットの各スロットがそれぞれの複数のシンボルを有し、
   各シンボルの第１の周波数時間リソース部分が半永続的割当てであり、各シンボルの第２の周波数時間リソース部分が動的割当てである、方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   前記半永続的割当てが、物理的データ共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）において専用メッセージを介して通信される、方法。
7. 請求項１に記載の方法であって、
   前記第１のデータフレームにより、第１の時間において第１のワイヤレス装置と通信することと、
   前記第１のデータフレームと同期して、前記第２の送信時間インタバルを有する第３のデータフレームにより、前記第１の時間において第２のワイヤレス装置と通信することと、
   を更に含む、方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記第１のデータフレームにより通信することが、アップリンクとダウンリンクとの一方であり、
   前記第１のデータフレームと同期して前記第２のワイヤレス装置と通信することが、前記アップリンクとダウンリンクの一方である、方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   同じ周波数リソースが前記第１及び第３のデータフレームために用いられる、方法。

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