(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク通信のための装置であって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するように構成される拡張回路であり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つから選択される拡張回路と、
前記選択されたモードにスイッチするように構成される処理回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。
【請求項２】
ハンドオフメッセージを受信するように構成されるトランシーバをさらに備え、前記拡張回路は、前記ハンドオフメッセージに基づいて、前記選択されたモードを識別するように構成される、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記拡張ネットワークは、無認可のスペクトルを利用する、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記無認可のスペクトルは、テレビのホワイトスペースを含む、請求項3に記載の装置。
【請求項５】
前記拡張ネットワークは、フリースペクトルを利用する、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
ネットワーク通信のための方法であって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するステップであり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つから選択されるステップと、
前記選択されたモードにスイッチするステップと
を含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、方法。
【請求項７】
ハンドオフメッセージを受信するステップをさらに含み、前記識別するステップは、前記ハンドオフメッセージに基づいて、前記選択されたモードを識別するステップを含む、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記拡張ネットワークは、無認可のスペクトルを利用する、請求項6に記載の方法。
【請求項９】
前記無認可のスペクトルは、テレビのホワイトスペースを含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記拡張ネットワークは、フリースペクトルを利用する、請求項6に記載の方法。
【請求項１１】
ネットワーク通信のための装置であって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するための手段であり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つから選択される手段と、
前記選択されたモードにスイッチするための手段と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。
【請求項１２】
ハンドオフメッセージを受信するための手段をさらに備え、前記識別するための手段は、前記ハンドオフメッセージに基づいて、前記選択されたモードを識別することを含む、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記拡張ネットワークは、無認可のスペクトルを利用する、請求項11に記載の装置。
【請求項１４】
前記無認可のスペクトルは、テレビのホワイトスペースを含む、請求項13に記載の装置。
【請求項１５】
前記拡張ネットワークは、フリースペクトルを利用する、請求項11に記載の装置。
【請求項１６】
ネットワーク通信のためのコンピュータプログラムであって、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別することをコンピュータに実行させるコードであり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つから選択されるコードと、
前記選択されたモードにスイッチすることをコンピュータに実行させるコードと
を含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、コンピュータプログラム。
【請求項１７】
主要ネットワークおよび拡張ネットワークを介して通信するためのモバイルデバイスであって、
アンテナと、
選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するように構成される拡張回路であり、前記選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択DLチャネルは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの内の1つにより提供され、前記選択ULチャネルおよび前記選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つから選択される拡張回路と、
前記アンテナに結合され、前記選択されたモードにスイッチするように構成される処理回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、モバイルデバイス。
【請求項１８】
ネットワーク通信のための装置であって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するように構成される処理回路と、
前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークの両方に関して送信チャネルが割り当てられるクライアントを識別するように構成される拡張制御回路であり、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルが、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つから選択される拡張制御回路と、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するように構成されるトランシーバ回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。
【請求項１９】
前記拡張制御回路は、4つの送信モードのそれぞれによりサービスを提供されるべき前記クライアントの部分を識別するために、アルゴリズムを実行するように構成され、前記4つの送信モードのそれぞれは、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのアップリンク(UL)チャネル、ならびに、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのダウンリンク(DL)チャネルを備える、請求項18に記載の装置。
【請求項２０】
前記アルゴリズムは、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて、前記クライアントの前記部分を識別するための長期スケジューリングを含む、請求項19に記載の装置。
【請求項２１】
前記アルゴリズムは、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するための短期スケジューリングを含む、請求項19に記載の装置。
【請求項２２】
前記トランシーバ回路は、割り当てられた前記それぞれのUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを指示するために、ハンドオフメッセージを各クライアントに送信するように構成される、請求項19に記載の装置。
【請求項２３】
前記リンクパラメータは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークに関する信号強度測定結果を含む、請求項18に記載の装置。
【請求項２４】
ネットワーク通信のための方法であって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するステップと、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つに割り当てられるクライアントを識別するステップと、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するステップと
を含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、方法。
【請求項２５】
前記識別するステップは、4つの送信モードのそれぞれによりサービスを提供されるべき前記クライアントの部分を識別するために、アルゴリズムを実行するステップを含み、前記4つの送信モードのそれぞれは、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのアップリンク(UL)チャネル、ならびに、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのダウンリンク(DL)チャネルを備える、請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
前記実行するステップは、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて、前記クライアントの前記部分を識別するための長期スケジューリングを含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２７】
前記実行するステップは、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するための短期スケジューリングを含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２８】
前記送信するステップは、割り当てられた前記それぞれのUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを指示するために、ハンドオフメッセージを各クライアントに送信するステップを含む、請求項25に記載の方法。
【請求項２９】
前記リンクパラメータは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークに関する信号強度測定結果を含む、請求項24に記載の方法。
【請求項３０】
ネットワーク通信のための装置であって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するための手段と、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つに割り当てられるクライアントを識別するための手段と、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するための手段と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、装置。
【請求項３１】
前記識別するための手段は、4つの送信モードのそれぞれによりサービスを提供されるべき前記クライアントの部分を識別するために、アルゴリズムを実行するための手段を備え、前記4つの送信モードのそれぞれは、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのアップリンク(UL)チャネル、ならびに、前記リンクパラメータに基づいて、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークから選択される、それぞれのダウンリンク(DL)チャネルを備える、請求項30に記載の装置。
【請求項３２】
前記実行するための手段は、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて、前記クライアントの前記部分を識別するための長期スケジューリングのための手段を備える、請求項31に記載の装置。
【請求項３３】
前記実行するための手段は、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するための短期スケジューリングのための手段を備える、請求項31に記載の装置。
【請求項３４】
前記送信するための手段は、割り当てられた前記それぞれのUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを指示するために、ハンドオフメッセージを各クライアントに送信するための手段を備える、請求項31に記載の装置。
【請求項３５】
前記リンクパラメータは、前記主要ネットワークおよび前記拡張ネットワークに関する信号強度測定結果を含む、請求項30に記載の装置。
【請求項３６】
ネットワーク通信のためのコンピュータプログラムであって、
主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得し、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つに割り当てられるクライアントを識別し、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信することをコンピュータに実行させるコードを含み、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、コンピュータプログラム。
【請求項３７】
主要ネットワークおよび拡張ネットワークを介して通信するための基地局であって、
少なくとも1つのアンテナと、
前記少なくとも1つのアンテナに結合され、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するように構成される処理回路と、
前記リンクパラメータに基づいて、主要アップリンクおよび主要ダウンリンク、主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク、拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク、拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンクの４つのモードの内の１つに割り当てられるクライアントを識別するように構成される拡張制御回路と、
前記割り当てられる送信モードを指示するために、メッセージを前記クライアントに送信するように構成されるトランシーバ回路と
を備え、
前記主要ネットワークが、待ち時間に関する要件を有しているサービスを提供し、前記拡張ネットワークが、前記待ち時間に関する要件を有していないサービスを提供する、基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般には、無線通信システムの動作に関し、より詳細には、主要ネットワーク(primary network)の容量および性能を増大させるために無線拡張ネットワークを提供するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線セルラーネットワークは、典型的には、認可されたスペクトルにおいて動作する。しかしながら、認可されたスペクトルの利用可能性(availability)および/またはその規制が、しばしば、ネットワークがサポート可能なユーザおよびサービスの数を制限する。例えば、典型的なセルラーネットワークは、複数の基地局を使用することにより地理的領域をカバーし、各基地局は、その領域の一部をカバーする。そのようなネットワークでは、各基地局は、そのカバレッジ(coverage：サービスエリア)の領域内で、いくつかのクライアント局にサービスを提供する。現代のセルラーネットワークは、音声サービスおよびデータサービスの両方を提供する。より高いレベルのサービスに対する要求が継続的に増大することに伴って、これらのネットワークの容量は、認可されたスペクトルの制限された利用可能性のため、限界まで伸長される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、必要とされるものは、典型的には認可されたスペクトルを利用する無線ネットワークの容量および/または性能を増大させるための機構である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
容量および/または性能を増大させるために、拡張ネットワークを用いて主要ネットワークを効率的に拡張するように動作する、(方法および装置を備える)ネットワーク拡張システムが提供される。
【０００５】
ある態様では、ネットワーク通信のための装置が提供される。この装置は、選択アップリンク(UL)チャネルおよび選択ダウンリンク(DL)チャネルの内の少なくとも1つを識別するように構成される拡張回路を備え、選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、選択DLチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供される。この装置は、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルの内の少なくとも1つにスイッチするように構成される処理回路をさらに備える。
【０００６】
ある態様では、ネットワーク通信のための方法が提供される。この方法は、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルの内の少なくとも1つを識別するステップを含み、選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、選択DLチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供される。この方法は、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルの内の少なくとも1つにスイッチするステップをさらに含む。
【０００７】
ある態様では、ネットワーク通信のための装置が提供される。この装置は、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルの内の少なくとも1つを識別するための手段を備え、選択ULチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供され、選択DLチャネルは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つにより提供される。この装置は、選択ULチャネルおよび選択DLチャネルの内の少なくとも1つにスイッチするための手段をさらに備える。
【０００８】
ある態様では、ネットワーク通信のための装置が提供される。この装置は、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するように構成される処理回路と、リンクパラメータに基づいて、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの両方に関して送信チャネルが割り当てられるクライアントを識別するように構成される拡張制御回路とを備える。この装置は、割り当てられる送信チャネルを指示するために、メッセージをクライアントに送信するように構成されるトランシーバ回路をさらに備える。
【０００９】
ある態様では、ネットワーク通信のための方法が提供される。この方法は、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するステップと、リンクパラメータに基づいて、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの両方に関して送信チャネルが割り当てられるクライアントを識別するステップとを含む。この方法は、割り当てられる送信チャネルを指示するために、メッセージをクライアントに送信するステップをさらに含む。
【００１０】
ある態様では、ネットワーク通信のための装置が提供される。この装置は、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するリンクパラメータを取得するための手段と、リンクパラメータに基づいて、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの両方に関して送信チャネルが割り当てられるクライアントを識別するための手段とを備える。この装置は、割り当てられる送信チャネルを指示するために、メッセージをクライアントに送信するための手段をさらに備える。
【００１１】
他の態様が、以下で説明される図面の簡単な説明、発明を実施するための形態、および特許請求の範囲の検討の後で明らかになるであろう。
【００１２】
本明細書において説明される前述の態様は、添付図面とともに取り上げられるときに、以下の、発明を実施するための形態に対する参照によって、より容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】典型的なセルラーネットワークの例示的な配置を例示する図を示す。
【図２】ネットワーク拡張システムによる、主要ネットワークにオーバーレイする拡張ネットワークを伴う主要ネットワークを含む例示的なネットワーク配置を例示する図を示す。
【図３】ネットワーク拡張システムにおける容量オフロード(capacity offload)に対して、無認可のスペクトルがどのように使用されるかを例示する、例示的なネットワーク配置を例示する図を示す。
【図４】ネットワーク拡張システムにおいて用いる例示的な周波数チャネルを例示する周波数マップを示す。
【図５】ネットワーク拡張システムによる、主要ネットワークおよび拡張ネットワークを実現するように動作する例示的なネットワークセルを例示する図を示す。
【図６】ネットワーク拡張システムにおいて用いる例示的な基地局を示す。
【図７】図6の基地局において用いる例示的なトランシーバ回路を示す。
【図８】ネットワーク拡張システムにおいて用いるスケジューリングアルゴリズムを例示するブロック図を示す。
【図９】ネットワーク拡張システムにおいて用いる割り当ておよびスケジューリングを実現するための例示的な方法を示す。
【図１０】ネットワーク拡張システムにおいて用いる例示的なデバイスを示す。
【図１１】図10のデバイスにおいて用いる例示的なトランシーバ回路を示す。
【図１２】ネットワーク拡張システムによる、デバイスを動作させるための例示的な方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下の説明は、拡張ネットワークを用いて主要通信ネットワークを効率的に拡張するように動作する、ネットワーク拡張システムの態様を説明する。例えば、主要通信ネットワークは、認可されたスペクトルを利用するCDMAネットワークなどの、レガシー（legacy）無線セルラーネットワークを含む。しかしながら、主要通信ネットワークは、CDMAネットワークには限定されず、他のタイプの通信ネットワークを含み得ることに留意されたい。
【００１５】
システムは、主要ネットワークが、拡張ネットワークの使用により拡張されることを可能にするように動作する。例えば、拡張ネットワークは、主要ネットワークの地理的領域内で利用可能である無認可の送信スペクトルを利用することができる。より具体的な例では、無認可の送信スペクトルは、利用可能なテレビのホワイトスペースのスペクトル、または他の任意の利用可能な送信スペクトルを含むことができる。主要ネットワークを拡張するために、利用可能な送信スペクトルを利用することにより、拡張システムは、ネットワークの容量および/または性能を増大させるように動作する。
【００１６】
図1は、典型的なセルラーネットワーク100の例示的な配置を例示する図を示す。ネットワーク100は、1つまたは複数のトランシーバ基地局104が中に存在する複数のセル102を備える。実際の配置は、このような規則的なセル構造を有していないので、ネットワーク100は例示的であるということに留意されたい。各セル102内では、ユーザのデバイスが、相互に、または、ネットワークの他のセル内のデバイスと通信するために、トランシーバ基地局を利用するように動作する。ネットワーク100は、認可されたスペクトルを利用し、したがって、それは、各セル内で動作することができる選択された数のデバイスの間の通信を実現するように、特定の規制および電力要件の下で動作する。このように、ネットワーク100は、その容量および/または性能が、認可、規制または他の送信の制限によって制限される場合がある、例示的な主要ネットワークを例示する。
【００１７】
ネットワーク拡張システムによれば、追加的な容量および/または性能が、ネットワーク100とともに動作する拡張ネットワークを利用することにより、ネットワーク100に与えられる。拡張ネットワークは、ネットワーク100と同じ地理的領域内で、(無認可である場合がある)利用可能な送信スペクトルにおいて動作する。拡張ネットワークは、送信電力制限、伝播特性、または他の制約条件により制限される場合があるので、拡張ネットワークの容量は、主要ネットワークより小さい場合がある。したがって、拡張ネットワークの範囲すなわちカバレッジは、主要ネットワーク100のそれより小さい場合がある。しかしながら、それでも、拡張ネットワークを主要ネットワークとともに動作させることにより、容量および/または性能の増大が得られる場合がある。
【００１８】
図2は、ネットワーク拡張システムによる、主要ネットワークにオーバーレイする拡張ネットワークを伴う主要ネットワークを含む例示的なネットワーク配置200を例示する図を示す。
【００１９】
主要ネットワークの各セル202は、主要ネットワークを利用するデバイスの間の通信を実現するように動作する、主要基地局トランシーバ204によりカバーされる。主要ネットワークの各セル202はさらに、拡張基地局トランシーバ208を含む拡張ネットワークの内の1つまたは複数のセル206を含む。ある実施では、拡張ネットワークの拡張基地局は、主要ネットワークに対する主要基地局と同じ位置に配置される。拡張ネットワークの拡張基地局が、主要基地局から離れて、および各主要セルの領域の至る所に配置されることもまた可能である。
【００２０】
ある構成では、拡張ネットワーク内の拡張基地局のそれぞれは、中央ネットワークコントローラとの通信を可能にするために、有線ネットワークへのアクセスを有する。しかしながら、別の構成では、主要基地局は、有線ネットワークへのアクセスを有するが、拡張ネットワーク内の拡張基地局は、有線ネットワークへの直接のアクセスを有していない。この構成では、拡張基地局は、中央コントローラに間接的にアクセスするために、主要基地局との無線通信リンクを有する。別の構成では、遠隔の拡張基地局は、主要ネットワークへの(有線または無線のいずれかによる)アクセスを有する、選択された拡張基地局に無線を使用して接続する。このように、この構成では、選択された拡張基地局は、ネットワークへのアクセスを有し、遠隔の拡張基地局(中継局)は、選択された拡張基地局を介してネットワークに間接的に接続する。この構成は、マルチホップの拡張ネットワークを実現する。
【００２１】
ネットワーク拡張システムの動作中、サービスは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つまたは両方を介して、クライアントデバイスに提供される。クライアントデバイスに提供されるサービスは、音声、データ、マルチメディアのサービスまたは任意の数の他のタイプのサービスを含む。システムは、主要ネットワーク、または拡張ネットワーク、または2つのネットワークの組み合わせのいずれかを使用して、どのサービスが選択されるクライアントデバイスに提供されるべきか、を決定するように動作する。ネットワークの選択およびサービスの送出を決定するためのシステムの動作は、以下で説明される。
【００２２】
サービスを供給するためにどのネットワークを使用すべきかを選択する1つの方法は、全体のネットワーク容量を増大させるために、主要ネットワークが、拡張ネットワークにより拡大される、容量オフロード（capacity off load）の方法である。代替の方法は、主要ネットワークに対する強化として拡張ネットワークを使用することであり、そこでは、厳密なレイテンシ（latency：待ち時間）または他の要件を伴うサービス(例えば音声およびマルチメディアのサービス)は、主要ネットワークにより提供され、そのような要件を伴わないサービス(例えばデータ転送)は、拡張ネットワークにより提供される。
【００２３】
様々な実施において、拡張ネットワークのために使用されるスペクトルは、以下のスペクトルのタイプのいずれか1つまたはそれらの組み合わせであり得る。
1. 認可されたスペクトル
2. 無認可のスペクトル(すなわち、2.4GHz帯域および5GHz帯域などの周波数帯域)
3. 認可された帯域における無認可の動作(例えばテレビのホワイトスペース)
【００２４】
例えば、現在米国内において動作するように、無認可のスペクトルは、2.4ギガヘルツ帯域および5ギガヘルツ帯域などの周波数帯域を含むことができる。認可された帯域における無認可の動作は、テレビのホワイトスペース帯域を含むことができる。
【００２５】
拡張ネットワークのエアインターフェースは、典型的には、主要ネットワークに対するエアインターフェースから導出される。拡張ネットワークは、主要ネットワークのすべての制御メッセージを、それらがすでに主要ネットワークにより搬送されているので、搬送する必要がない。任意のクライアントデバイスが、常に主要ネットワークにアクセスすることができるが、主要ネットワークは、サービスを提供されるデバイスのすべてのサービス要求に対処するための容量を有していない可能性があるということが想定される。拡張ネットワークにおけるエアインターフェースはさらに、スペクトル検知機能などのコグニティブ無線（cognitive radio）の拡張を含むことができる。このスペクトル検知機能は、無認可のデバイスが、認可されたサービスにより使用されないチャネルで動作することが許される周波数帯域において使用される。この典型的な例は、テレビのホワイトスペースチャネルとも呼ばれる、不使用のテレビのチャネルにおける無認可の動作である。主要ネットワークは、すべてのスペクトル検知測定結果（検知測定値）を交換するために使用されることができ、その結果、領域内のデバイスにおいて確定される、各ネットワークに関する信号品質測定結果が分析され得る。これは、拡張ネットワークに対するエアインターフェースの設計を簡単にする。
【００２６】
拡張ネットワークが拡張基地局と中継局とを備える、ある実施では、拡張基地局と中継局との間のリンク、および、中継局とクライアントデバイスとの間のリンクは、同じ周波数チャネルまたは異なる周波数チャネルのいずれかで動作する。複数の不使用のチャネルが利用可能であるならば、基地局と中継局との間のリンク、および、中継局とクライアントとの間のリンクに対しては、異なるチャネルを使用することが好ましい。
【００２７】
容量オフロード
ある実施では、ネットワーク拡張システムは、主要ネットワークの負荷の一部を拡張ネットワークにオフロードする（offload：押し付ける）ための、容量オフロードネットワークとして動作する。例えば、拡張ネットワークは、無認可の送信スペクトルにおいて動作している場合があり、選択されたネットワークサービスは、その無認可のスペクトルを使用して、クライアントに提供される。
【００２８】
図3は、ネットワーク拡張システムにおける容量オフロードに対して、無認可のスペクトルがどのように使用されるかを例示する、例示的なネットワーク配置300の図を示す。図3の配置は、セル302のグループを備え、そこでは、各セルが、主要基地局および拡張基地局を有する少なくとも1つの送信塔304を備える。動作のあるモードでは、各送信塔の周辺の領域306内の固定の、または移動可能なユーザは、拡張ネットワークの一部として、無認可の送信スペクトルを利用する拡張基地局によりサービスを提供されるが、セルの残りの領域308内のユーザは、主要ネットワークの一部として、認可された送信スペクトルを利用する主要基地局によりサービスを提供される。
【００２９】
このように、図3で示されるネットワークの配置300では、拡張ネットワークは、良好な幾何学的配置の(すなわち、高いSINRの)ユーザに、無認可の帯域においてサービスを提供するために設けられ、主要ネットワークは、残りのユーザに、認可された帯域においてサービスを提供するために設けられる。主要ネットワークに付加されるべき追加の基地局の場所は必要とされないので、拡張ネットワークのこの構成は、非常に簡素な設置に役立つ。
【００３０】
図4は、ネットワーク拡張システムにおいて用いる例示的な周波数チャネルを例示する周波数マップ400を示す。例えば、周波数マップ400は、402で例示されるような、主要(レガシー)無線ネットワークにおいて使用される周波数チャネルを示す。周波数マップ400はさらに、404で例示されるような、拡張ネットワークの一部としての使用のために利用可能な周波数チャネルを示す。この例では、拡張チャネル404は、以前にはテレビの送信のために割り当てられていた、テレビのホワイトスペースとも呼ばれる、無認可のスペクトルに配置されている。
【００３１】
図4で例示されるように、主要ネットワークチャネルは、アップリンクチャネル406とダウンリンクチャネル408とを備える。この例では、アップリンクおよびダウンリンクは、参照番号410により識別されるような、約30から50MHzのチャネルの分離を伴う、約1900MHzのキャリア周波数を有する。しかしながら、拡張チャネル404は、約600MHzに配置され、参照番号412により識別されるように、主要チャネル402から、約1ギガヘルツだけ離れている。したがって、ネットワーク拡張システムは、アップリンクチャネル406またはダウンリンクチャネル408の内の1つが、拡張スペクトルに割り当てられることを可能にすることにより、強化されたチャネルの分離を実現する。拡張スペクトルに対する、アップリンクチャネルおよびダウンリンクチャネルの割り当てのより詳細な説明は、後で説明されることになる。
【００３２】
図4で例示される主要送信スペクトルおよび拡張送信スペクトルに基づいて、ネットワーク内で動作する基地局およびデバイスは、以下のような4つのモードの動作をサポートするように構成され得る。
1. モード1:主要アップリンクおよび主要ダウンリンク
2. モード2:主要アップリンクおよび拡張ダウンリンク
3. モード3:拡張アップリンクおよび主要ダウンリンク
4. モード4:拡張アップリンクおよび拡張ダウンリンク
【００３３】
図5は、ネットワーク拡張システムにおいて用いる主要ネットワークおよび拡張ネットワークを実現するように動作可能である、例示的なネットワークセル500を示す。例えば、ネットワークセル500は、図3で示されるネットワークセル302であり得る。ネットワークセル500は、送信塔502、主要基地局504、拡張基地局506、複数のデバイス508、および拡張制御回路510を備える。
【００３４】
ネットワークセル500は、上述の4つのモードの動作をサポートするように動作する。例えば、主要基地局504は、主要(pri)UL通信チャネルおよび主要DL通信チャネルを提供する。拡張基地局506は、拡張(exp)UL通信チャネルおよび拡張DL通信チャネルを提供する。この実施では、拡張制御回路510は、デバイス508のどれが、主要ネットワークおよび拡張ネットワークによりサービスを提供されるべきか、ならびに/または、どのサービスが、主要ネットワークおよび拡張ネットワークにより提供されるべきか、を決定するように動作する。
【００３５】
図5に例示されるように、主要基地局504は、1900MHzトランシーバ回路512を備え、拡張基地局506は、600MHzトランシーバ回路514を備える。拡張制御回路510は、スタンドアローンのデバイスとして実施され得るか、または、主要基地局504もしくは拡張基地局506に統合され得ることに留意されたい。別の実施では、拡張制御回路510の機能は、主要基地局と拡張基地局との間で分配され得る。さらに別の実施では、主要基地局および拡張基地局は、拡張制御回路510の機能を含む単一のデバイスに結合され得る。
【００３６】
拡張制御回路510は、利用可能なスペクトル、電力要件、信号品質特性、データタイプなどのような種々の要因を利用する、1つまたは複数のアルゴリズムに基づいて、拡張チャネルの割り当てに関する決定を行う。以下は、拡張ネットワークの割り当てを決定するために、拡張制御回路510により使用される要因のリストである。ネットワーク拡張システムにおいて、主要チャネルおよび拡張チャネルがどのように割り当てられるかの、より詳細な説明は、後で説明されることになる。下記のリストは、単に例示的であること、ならびに、他の要因が、主要チャネルおよび拡張チャネルを割り当てるために、拡張制御回路510により考慮され得ることに留意されたい。
1. 利用可能なスペクトル
2. 送信電力基準
3. ネットワーク容量基準
4. 提供されるべきサービスのタイプ
【００３７】
上述の4つのモードの動作が、図5に例示されている。例えば、デバイス516は、モード1で動作し、それにより、それは、主要アップリンクチャネルおよび主要ダウンリンクチャネルを利用する。デバイス518は、モード3で動作し、それにより、それは、主要ダウンリンクチャネルおよび拡張アップリンクチャネルを利用する。デバイス520は、モード2で動作し、それにより、それは、拡張ダウンリンクチャネルおよび主要アップリンクチャネルを利用する。デバイス522は、モード4で動作し、それにより、それは、拡張ダウンリンクチャネルおよび拡張アップリンクチャネルを利用する。
【００３８】
デバイス520により例示されるように、各デバイスは、デバイス拡張回路524を備える。デバイス拡張回路524は、デバイスが主要ネットワークまたは拡張ネットワークのいずれかと通信するために使用するのはどのチャネルであるか、を決定することを可能にするように動作する。動作中、デバイス520は、指定されたULチャネルおよび/またはDLチャネルにスイッチするようにデバイス拡張回路524がデバイス520を制御することを可能にする、主要基地局504または拡張基地局506のいずれかからのハンドオフメッセージを受信する。デバイス拡張回路524のより詳細な説明は、後で提供されることになる。
【００３９】
図6は、ネットワーク拡張システムにおいて用いる例示的な基地局600を示す。説明を明快かつ容易にするために、図5に示される主要基地局504、拡張基地局506、および拡張制御回路510の機能は、基地局600に統合されている。他の実施では、ネットワーク拡張システムの機能は、1つまたは複数のデバイスの間で分配され得ることに留意されたい。基地局600は、すべてがデータバス610に結合されている、処理回路602、拡張制御回路604、1900MHzトランシーバ回路606、および600MHzトランシーバ回路608を備える。基地局600は、単に1つの実施を表すということ、および、他の実施が可能であるということに留意されたい。
【００４０】
処理回路602は、CPU、プロセッサ、ゲートアレイ、ハードウェア論理回路、記憶素子、および/またはソフトウェアを実行するハードウェアの内の少なくとも1つを備える。したがって、処理回路602は、機械可読な命令を実行し、基地局600の他の1つまたは複数の機能素子を制御するための論理回路を備える。処理回路602はさらに、通信チャネル614を介して、(中央ネットワークコントローラなどの)他のネットワークエンティティとの通信を実現するように動作する。
【００４１】
1900MHzトランシーバ回路606は、データまたは他の情報を、主要ネットワークを介して、遠隔のデバイスまたはシステムと通信するように動作する、ハードウェア、および/またはソフトウェアを実行するハードウェアを備える。例えば、トランシーバ回路606は、主要ULチャネルおよび主要DLチャネルを介して、ネットワークデバイスと通信するように動作可能である。例えば、DLを使用して、トランシーバ回路606は、コンフィギュレーション情報を、分配波形の一部である1つまたは複数の送信フレームを使用して、ネットワーク接続されるデバイスに送信するように動作可能である。DLに関する通信はさらに、デバイスが、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関するチャネル割り当てを判定することを可能にするために提供される、ハンドオフメッセージを含む。ULによって、基地局600と通信するデバイスは、チャネルパラメータまたは他のネットワーク状態情報などの、デバイスおよび/またはネットワークの情報を送信することができる。
【００４２】
600MHzトランシーバ回路608は、データまたは他の情報を、拡張ネットワークを介して、遠隔のデバイスまたはシステムと通信するように動作する、ハードウェア、および/またはソフトウェアを実行するハードウェアを備える。例えば、トランシーバ回路608は、拡張ULチャネルおよび拡張DLチャネルを介して、ネットワークデバイスと通信するように動作可能である。例えば、DLを使用して、トランシーバ回路608は、コンフィギュレーション情報を、分配波形の一部である1つまたは複数の送信フレームを使用して、ネットワーク接続されるデバイスに送信するように動作可能である。DLによる通信は、さらに、デバイスが、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関するチャネル割り当てを判定することを可能にするために提供される、ハンドオフメッセージを含む。ULによって、基地局600と通信するデバイスは、チャネルパラメータまたは他のネットワーク状態情報などの、デバイスおよび/またはネットワークの情報を送信することができる。
【００４３】
拡張制御回路604は、どのデバイスが、拡張ネットワークを使用してサービスを提供されるべきか、を決定するように動作する。拡張制御回路604はさらに、どのサービスが、拡張ネットワークを介して提供されるべきかを決定するように動作する。拡張制御回路604は、デバイスおよびサービスが、どのようにして主要ネットワークおよび拡張ネットワークに割り当てられるべきかを規定する、割り当てアルゴリズムおよびスケジューリングアルゴリズムを実行するように動作する。割り当てアルゴリズムおよびスケジューリングアルゴリズムのより詳細な説明は、以下で提供される。割り当てアルゴリズムおよびスケジューリングアルゴリズムの結果を確定する後で、拡張制御回路604は、情報を処理回路602に渡す。処理回路602は、デバイスに、トランシーバ回路606および/またはトランシーバ回路608を介して送出されるハンドオフメッセージを使用して、割り当てを通知するように動作する。
【００４４】
ある実施では、ネットワーク拡張システムは、機械可読媒体に記憶され、またはそこで実施される、1つまたは複数のプログラム命令(「命令」)すなわち「コード」の組を有するコンピュータプログラム製品を備える。コードが、少なくとも1つのプロセッサ、例えば、処理回路602のプロセッサにより実行されるとき、それらの実行により、プロセッサは、本明細書において説明されるネットワーク拡張システムの機能を実現するようになる。例えば、機械可読媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、CDROM、メモリカード、FLASHメモリデバイス、RAM、ROM、または任意の他のタイプのメモリデバイス、または主要基地局600とインターフェースする機械可読媒体を含む。さらには、コードの組は、外部デバイスまたは通信ネットワークリソースから、主要基地局600にダウンロードされ得る。コードの組は、実行されるときに、主要基地局600に、本明細書において説明されるようなネットワーク拡張システムの態様を実現させる。
【００４５】
図7は、図6で示される基地局において用いる例示的なトランシーバ回路を示す。例えば、トランシーバ回路702は、図6で示される基地局600のトランシーバ回路606としての使用に適している。トランシーバ回路704は、図6で示される基地局600のトランシーバ回路608としての使用に適している。
【００４６】
トランシーバ回路702は、主要ネットワークを介したUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを提供するように動作する、1900MHzデュプレクサを備える。トランシーバ回路704は、600MHzチューナブル送信フィルタ706、600MHzチューナブル受信フィルタ708およびサーキュレータ710を備える。トランシーバ回路704は、拡張ネットワークを介したUL送信チャネルおよびDL送信チャネルを提供するように動作する。
【００４７】
容量強化のためのリソース割り当て
容量強化を例示するために、図5で示されるように、2つの基地局が、セル内のクライアント局にサービスを提供する。したがって、各セル内で、各クライアント局は、主要ネットワーク、拡張ネットワーク、または両方の組み合わせによりサービスを提供され得る。これら2つのネットワークのそれぞれは、それ自体の周波数帯域において動作する。この例では、主要ネットワークは、認可された周波数帯域において動作し、拡張ネットワークは、無認可の周波数帯域において動作する。これらの帯域のそれぞれには、それ自体の送信電力規制がある。例として、認可されたスペクトルが1900MHz帯域にあり、無認可のスペクトルが600MHzのUHF(TV)帯域にあると考えてみる。無認可の基地局の送信電力は、認可された帯域において許されるものよりも低い値に制限される。しかしながら、この場合は、無認可の周波数帯域のより低い周波数が、結果として、より高い周波数の認可された帯域における経路損失よりも、より小さい経路損失をもたらし得る。
【００４８】
動作中、拡張制御回路604は、2つのネットワークに対して、以下のアルゴリズムに従って、リソースを割り当てると共にスケジューリングするように動作する。このアルゴリズムでは、N個のクライアント局が、セル内に存在するものとする。
1. インデックス(i)が、セル内の各クライアントに、1≦i≦Nに従って割り当てられる。
2. リンク品質インジケータ(SINRi,primary)が、主要(すなわち、レガシー)帯域における、セル内の各クライアント局に対して計算される。
3. リンク品質インジケータ(SINRi,exp)が、拡張(すなわち、無認可の)帯域における、セル内の各クライアント局に対して計算される。
4. 以下の入力が、スケジューリングアルゴリズムに提供される。
a.  SINRi,primary
b.  SINRi,exp
c.  各ユーザに対するスループット要件
d.  各ユーザに対してサービスが提供される平均のスループット
e.  各ユーザに対する電力ヘッドルーム（power headroom：電力無歪限界）
5. 長期スケジューリング:各ユーザに対し、スケジューリングアルゴリズムは、ユーザが動作することになる帯域を決定する。
6. 短期スケジューリング:各ユーザに対し、スケジューリングアルゴリズムは、ユーザそれぞれのTTI(Transmit Time Interval：送信時間間隔)に割り当てられるリソース(電力、帯域幅および時間)を決定する。
【００４９】
スケジューリングアルゴリズム
一般には、主要帯域および拡張帯域は、異なる伝播特性および放射限界(emission limit)を有するので、類似する帯域クラスがシステムで使用されるときは、スケジューリング機能の設計は、従来のスケジューリングアルゴリズムとは異なる。特に、スケジューリングは、図8で示されるように、ネットワーク拡張システムにより、2つの段階で実行される。
【００５０】
図8は、ネットワーク拡張システムにより実行されるスケジューリングアルゴリズム800を例示するブロック図を示す。この説明では、モード1〜3に対するスケジューリングが提供される。この場合には、モード4に割り当てられるクライアントは存在しないが、他のスケジューリングの実施では、モード4が利用される場合がある。スケジューリングアルゴリズム800は、ユーザを3つのモードの内の1つに割り当てる第1の段階802を含む。スケジューリングアルゴリズム800は、各モードに対してリソースを割り当てる第2の段階804を含む。ある実施では、スケジューリングアルゴリズムは、拡張制御回路604により実行される。
【００５１】
第1の段階802では、拡張制御回路604は、すべてのユーザからの長期フェージング（long term fading）の統計値を計算する。長期フェージングの統計値は、経路損失およびシャドーフェージングを反映する。これは、送信パイロット電力が既知であるならば、受信パイロット電力レベルとして取得され得る。第1の段階はさらに、入力として、電力ヘッドルーム、要求サービス品質(QoS)、モビリティ（mobility：移動性）、放射限界、および、拡張送信帯域と主要送信帯域とを区別する任意の一般的な特徴を受け取る。このように、第1の段階(すなわち、長期スケジューラ)の機能は、様々なユーザを3つのモード(m1〜m3)の内の1つに割り当てることである。
【００５２】
第2の段階804では、拡張制御回路604は、時間、周波数および電力のリソースを、様々なユーザに、各モード内で、チャネルの実現値(channel realization)から、さらには平均のサービスが提供されるスループットレートから計算され得る短期フェージング（short term fading）状態に基づいて割り当てる。
【００５３】
スケジューラの動作は、以下で説明される。ユーザの全体数はNであり、3つのモードにおけるユーザの最初の数は、N1=N、N2=N3=0であるものとする。
【００５４】
もし拡張帯域が利用可能でないならば、
すべてのユーザをモード1に割り当てる(N1=N、N2=0、N3=0)。長期スケジューラを停止する。
さもなければ、
拡張帯域により満たされない、要求QoSまたはモビリティの条件を有するユーザを発見する。これらのユーザを、モード1(N1のユーザ)に割り当てる。
残りの(N-N1)のユーザに対しては、
a. すべてのユーザは、最初は、長期フェージングの統計値を計算するために、モード1を使用する。平均の経路損失およびシャドーイングが、各ユーザに対して、アップリンクにおける受信電力(Pi)から計算される。各ユーザはさらに、利用可能な電力ヘッドルーム(PHi)を報告する。パイロットは、最小パケットフォーマットを使用して送信される。
b. ユーザは、(シャドーイングを含む)平均の経路損失利得に従って、降順にソートされる。
c. リストの先頭から開始して、PHi=0のすべてのユーザをモード3に割り当てる。これらは、チャネルのフェージング変動を伴う主要帯域では、高い通信遮断(outage)の確率のあおりを受ける可能性がある、カバレッジホール（coverage hole：サービスエリアの穴）内のセルエッジのユーザである。これらのユーザをモード3に割り当てることは、ULにおけるより良好な伝播状態により、それらのPHを実質的に増大させることになる(これは、カバレッジホールを消滅または縮小させるのに役立つ)。
d. モード3のユーザの数(N3)を更新する。残りのユーザは、最初はモード2にあるものとする(N2=N-N1-N3)。
e. 各ユーザ別に達成可能な平均レートを計算する。各ユーザ別に達成される平均レートは、動作のモード、長期フェージングの統計値、および、このユーザとスペクトルを共有する同じモードのユーザの数に依存する。例えば、モードkにあるユーザ(i)の平均レートは、おおよそ次式により計算され得る。
【００５５】
【数１】
0005462282.tif 000002
【００５６】
ただし、BkおよびNkはそれぞれ、チャネルの帯域幅およびモードkのユーザの数を示す。
f. すべてのユーザのレートのユーティリティ関数を、選択される公平性基準に応じて計算する。例えば、公平性基準が長期比例公平性（long-term proportional fairness）であるならば、以下のようにユーティリティ関数を計算する。
【００５７】
【数２】
0005462282.tif 000003
【００５８】
g. 最も高い経路損失を有するユーザを、モード2からモード3に移す。
h. N2およびN3を更新する。上記の(e)および(f)のようなレートおよびユーティリティ関数を更新する。
i. もしユーティリティ関数が増大したならば、動作(g)に進む。そうでない場合は、長期スケジューリング段階を停止する。
【００５９】
すべてのユーザが、3つのモードに割り当てられた後で、各モード内における短期スケジューリングが始まる。これは、従来のスケジューラ技法を、短期比例公平性（short term proportional fairness）(PF)またはEGoSのスケジューリングとして使用して行われ得る。例えば、比例公平スケジューリングが使用されるならば、モードkのユーザのサブセットに対して、以下のコスト関数を最大化するユーザiをスケジューリングする。
【００６０】
【数３】
0005462282.tif 000004
【００６１】
ただし、ri(t)は、時間tにおけるユーザiの要求スループットであり、チャネルの実現値の関数であり、Hi(t)は、ユーザiにサービスが提供される平均の平滑化されたスループットである。上記のコスト関数は、マルチキャリアシステムに対して一般化され得る。
【００６２】
ある実施では、新しいユーザ/複数のユーザがシステムに加入するならば、上記と同様のステップが使用される。長期スケジューラに関する更新のレートは、ユーザのモビリティのレベルに依存する。長期フェージングの統計値は、チャネルの実現値よりも低速のレートで変化するので、長期スケジューラは、短期スケジューリングと比較して、より大きな時間スケールで行われる。
【００６３】
様々なコスト関数が、要求基準に応じて長期スケジューラを設計するために使用され得る。例えば、合計スループット、最大スループット、および何らかの一般的な公平性基準を最大化するコスト関数が使用され得る。長期スケジューリング関数に対する別の可能な入力は、内部セル干渉である。例えば、ユーザは、隣接するセルに対してもたらされる干渉のレベルに応じて、ある帯域から別の帯域に移動させられる場合がある。これは、負荷平衡基準とみなされ得る。
【００６４】
図9は、ネットワーク拡張システムにおいて用いる割り当ておよびスケジューリングを実現するための例示的な方法900を示す。明快さのために、方法900は、図6に示される基地局600を参照して、以下で説明される。例えば、処理回路602は、以下で説明される機能を実行するように、基地局600を制御するために、1つまたは複数のコードの組を実行する。
【００６５】
ブロック902では、クライアントデバイスが識別される。処理回路602は、主要ネットワークにおいてクライアントを識別するように動作する。
【００６６】
ブロック904では、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関連するクライアントのリンクパラメータが取得される。例えば、処理回路602は、主要ネットワークに関連するクライアントのリンクパラメータを、トランシーバ回路606から取得するように動作する。処理回路602はさらに、拡張ネットワークに関連するクライアントのリンクパラメータを取得するように動作する。例えば、拡張ネットワークに関連するクライアントのリンクパラメータは、主要ネットワークを使用するトランシーバ回路606により、クライアントから受信され得る。別の実施では、拡張ネットワークに関連するクライアントのリンクパラメータは、拡張ネットワークを使用するトランシーバ回路608により、クライアントから受信され得る。このように、処理回路602は、主要ネットワークおよび拡張ネットワークの内の1つまたは両方に関連するクライアントのリンクパラメータを決定するように動作する。
【００６７】
ブロック906では、どのクライアントが主要ネットワークおよび拡張ネットワークによりサービスを提供されるべきか、を決定するために、長期スケジューリングが実行される。このように、長期スケジューリングは、上述のように、各クライアントに対して動作モードを決定する。ある実施では、拡張制御回路604は、処理回路602からクライアントのリンクパラメータを受信し、上述のアルゴリズムを使用して、長期スケジューリングを実行する。例えば、ある実施では、長期スケジューリングは、QoS、モビリティ、放射限界、長期フェージング、電力ヘッドルーム、および拡張帯域の利用可能性の内の少なくとも1つに基づいて実行される。
【００６８】
ブロック908では、主要ネットワークおよび拡張ネットワークにより各クライアントに対して割り当てられるべきリソースを決定するために、短期スケジューリングが実行される。例えば、拡張制御回路604は、上述のアルゴリズムを使用して、短期スケジューリングを実行する。例えば、ある実施では、短期スケジューリングは、各クライアントに割り当てられる時間、周波数、および電力のリソースの内の少なくとも1つを決定するために実行される。
【００６９】
ブロック910では、主要ネットワークおよび拡張ネットワークに関して通信チャネルを割り当てるために、デバイスに対してハンドオフメッセージが送信される。例えば、処理回路602は、トランシーバ回路606によるデバイスへの送信のために、ハンドオフメッセージを生成する。デバイスがハンドオフメッセージを受信すると、それらは、主要ネットワークおよび拡張ネットワークのいずれかまたは両方に存在し得る、指定される通信チャネルに合わせる（tune）ように動作する。
【００７０】
したがって、方法900は、ネットワーク拡張システムの態様で用いる割り当ておよびスケジューリングを実現するように動作する。方法900は、単に1つの実施であるということ、ならびに、方法900の動作は、様々な態様の範囲内で、再構成され得る、もしくは他の方法で変更され得るということに留意されたい。このように、本明細書において説明される様々な態様の範囲で、他の実施が可能である。
【００７１】
図10は、ネットワーク拡張システムにおいて用いる例示的なデバイス1000を示す。例えば、デバイス1000は、図5に示されるデバイス520としての使用に適している。デバイス1000は、すべてがデータバス1008に結合されている、処理回路1002、デバイス拡張回路1004、およびトランシーバ回路1006を備える。デバイス1000は、単に1つの実施を表すということ、および、他の実施が可能であるということに留意されたい。
【００７２】
処理回路1002は、CPU、プロセッサ、ゲートアレイ、ハードウェア論理回路、記憶素子、および/またはソフトウェアを実行するハードウェアの内の少なくとも1つを備える。したがって、処理回路1002は、機械可読な命令を実行し、デバイス1000の他の1つまたは複数の機能素子を制御するための論理回路を備える。
【００７３】
トランシーバ回路1006は、デバイス1000が、データまたは他の情報を、主要ネットワークおよび/または拡張ネットワークを介して通信することを可能にするように動作する、ハードウェア、および/またはソフトウェアを実行するハードウェアを備える。トランシーバ回路1006は、1012で示されるような、拡張ULチャネルおよび拡張DLチャネルを介して通信するように動作可能である。トランシーバ回路1006はさらに、1010で示されるような、主要ULチャネルおよび主要DLチャネルを介して通信するように動作可能である。例えば、デバイス拡張回路1004は、ネットワークエンティティと通信するためにデバイスはULチャネルおよびDLチャネルのどちらを使用することになるのか、を決定するために、トランシーバ回路1006を制御するように動作する。
【００７４】
デバイス拡張回路1004は、CPU、プロセッサ、ゲートアレイ、ハードウェア論理回路、記憶素子、および/またはソフトウェアを実行するハードウェアの内の少なくとも1つを備える。デバイス拡張回路1004は、ハンドオフメッセージを受信するように動作し、これらのメッセージに基づいて、デバイスがネットワーク通信のためにULチャネルおよびDLチャネルのどちらを使用すべきか、を決定する。ハンドオフメッセージは、デバイスがネットワーク通信のためにULチャネルおよびDLチャネルのどちらを使用すべきかを決定する、送信モードを指定する。デバイス拡張回路1004の動作のより詳細な説明は、後で提供されることになる。
【００７５】
ある実施では、ネットワーク拡張システムは、機械可読媒体に記憶され、またはそこで実施される、1つまたは複数のプログラム命令(「命令」)すなわち「コード」の組を有するコンピュータプログラム製品を備える。コードが、少なくとも1つのプロセッサ、例えば、処理回路1002のプロセッサにより実行されるとき、それらの実行により、プロセッサは、本明細書において説明されるネットワーク拡張システムの機能を実現するようになる。例えば、機械可読媒体は、フロッピー（登録商標）ディスク、CDROM、メモリカード、FLASHメモリデバイス、RAM、ROM、または任意の他のタイプのメモリデバイス、またはデバイス1000とインターフェースする機械可読媒体を含む。さらには、コードの組は、外部デバイスまたは通信ネットワークリソースから、デバイス1000にダウンロードされ得る。コードの組は、実行されるときに、デバイス1000に、本明細書において説明されるようなネットワーク拡張システムの態様を実現させる。
【００７６】
図11は、図10に示されるデバイス1000で用いる例示的なトランシーバ回路1100を示す。例えば、トランシーバ回路1100は、図10に示されるトランシーバ回路1006としての使用に適している。トランシーバ回路1100は、1900MHzデュプレクサ1102、第1のスイッチ1104、第2のスイッチ1106、および600MHzバンドパスフィルタ1108を備える。
【００７７】
1900MHzデュプレクサ1102は、第1のスイッチ1104および第2のスイッチ1106に結合されている。1900MHzアンテナにより主要ネットワークから受信される信号は、1900MHzデュプレクサ1102から第2のスイッチ1106に渡される。主要ネットワークを介して送信されるべき信号は、第1のスイッチ1104から1900MHzデュプレクサ1102に渡される。同様の方式で、600MHzアンテナにより、拡張ネットワークを介して受信される信号は、600MHzバンドパスフィルタ1108から第2のスイッチ1106に渡される。拡張ネットワークを介して送信されるべき信号は、第1のスイッチ1104から600MHzバンドパスフィルタ1108に渡される。
【００７８】
このように、デバイスからの送信信号1110は、第1のスイッチ1104を通過し、第1のスイッチ1104の位置に基づいて、主要ネットワークまたは拡張ネットワークのいずれかに送信され得る。主要ネットワークまたは拡張ネットワークから受信される信号は、第2のスイッチ1106へ流れ、第2のスイッチ1106は、これらの信号の内の1つを、デバイスにより処理されるべき受信信号1112になるように選択する。例えば、デバイス拡張回路1004は、デバイス1000の動作モードを制御するために、スイッチ1104および1106の動作を制御するように動作する。したがって、トランシーバ回路1100は、主要ネットワークおよび拡張ネットワークにより提供されるULチャネルおよびDLチャネルの任意の組み合わせを介した通信を実現する。
【００７９】
図12は、ネットワーク拡張システムによる、デバイスを動作させるための例示的な方法1200を示す。明快さのために、方法1200は、図10に示されるデバイス1000、および図11に示されるトランシーバ回路1100を参照して、以下で説明される。例えば、処理回路1002は、以下で説明される機能を実行するように、デバイス1000を制御するために、1つまたは複数のコードの組を実行する。
【００８０】
ブロック1202では、主要ネットワークへの登録が実行される。例えば、図5に示されるデバイス508は、主要基地局504と通信することにより、主要ネットワークに登録するように動作する。登録は、主要ULチャネルおよび主要DLチャネルを使用して実行される。ある実施では、処理回路1002は、主要ネットワークへの登録を実行するために、主要ULチャネルおよび主要DLチャネルを介して情報を送信かつ受信するように、トランシーバ回路1006を制御するように動作する。
【００８１】
ブロック1204では、ハンドオフメッセージが、現在のDLチャネルを介して受信されたかどうかに関して、決定がなされる。処理回路1002が、この決定をする。ハンドオフメッセージが受信されなかったならば、この方法は、ブロック1210に進む。ハンドオフメッセージが受信されたならば、この方法は、ブロック1206に進む。
【００８２】
ブロック1206では、ハンドオフメッセージが復号化される。デバイス拡張回路1004は、受信されたハンドオフメッセージを復号化し、デバイスに割り当てられたULチャネルおよびDLチャネルを識別する。割り当てられるULチャネルおよびDLチャネルのそれぞれは、主要ネットワークまたは拡張ネットワークのいずれかに存在し得る。このように、デバイス拡張回路1004は、デバイスにより使用されるべき動作モードを決定する。
【００８３】
ブロック1208では、割り当てられたアップリンクチャネルおよび/またはダウンリンクチャネルへのスイッチが実行される。処理回路1004は、デバイスに割り当てられたULチャネルおよびDLチャネルの内の1つまたは両方をスイッチするために、トランシーバ回路1006を制御する。例えば、スイッチ1104および1106は、主要ネットワークもしくは拡張ネットワークのいずれかを介したDL通信、ならびに、主要ネットワークもしくは拡張ネットワークのいずれかを介したUL通信を可能にするために、適切な位置に設定される。このように、処理回路1004は、デバイス1000が、上述の4つの送信モードのいずれかを使用して動作することを可能にするように、トランシーバ回路1006を制御する。
【００８４】
ブロック1210では、現在選択されているULチャネルおよびDLチャネルを使用して、ネットワーク通信が行われる。
【００８５】
したがって、方法1200は、デバイスが、適切なULチャネルおよびDLチャネルを使用して、主要ネットワークおよび拡張ネットワークと通信することを可能にするように動作する。方法1200は、単に1つの実施であるということ、ならびに、方法1200の動作は、様々な態様の範囲内で、再構成され得る、もしくは他の方法で変更され得るということに留意されたい。このように、本明細書において説明される様々な態様の範囲で、他の実施が可能である。
【００８６】
上述の実施形態のハードウェアによる実施の説明は、例示的なものである。当技術分野で知られているように、本明細書において開示される態様に関連して説明される、様々な例示的な論理回路、論理ブロック、モジュール、および回路は、本明細書において説明される機能を実行するように設計される、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、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(FPGA)もしくは他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートのゲートもしくはトランジスタ論理回路、ディスクリートのハードウェア構成要素、または、それらの任意の組み合わせを用いて、実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代替方法では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはさらに、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと関連する1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または他の任意のこのような構成として実施され得る。
【００８７】
本明細書において開示される態様に関連して説明される、方法またはアルゴリズムのステップは、直接ハードウェアで、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュールで、またはこの2つの組み合わせで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、RAMメモリ、FLASH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、または、当技術分野において知られている他の任意の形態の記憶媒体内に存在することができる。例示的な記憶媒体はプロセッサに結合され、それにより、プロセッサは、情報を記憶媒体から読み出し、かつ、情報を記憶媒体に書き込むことができる。代替方法では、記憶媒体はプロセッサに内蔵され得る。プロセッサおよび記憶媒体は、ASIC内に存在し得る。ASICは、無線通信デバイス内に存在し得る。代替方法では、プロセッサおよび記憶媒体は、別個の構成要素として、無線通信デバイス内に存在し得る。
【００８８】
開示される態様の説明は、当業者ならば誰でも、本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。これらの態様に対する様々な変更は、当業者に対しては容易に明らかとなり得るものであり、本明細書において定義される一般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱することなく、例えば、インスタントメッセージングサービスまたは任意の一般的な無線データ通信の応用例で、他の態様に適用され得る。このように、本発明は、本明細書において示される態様に限定されることは意図されておらず、本明細書において開示される原理および新規の特徴と矛盾しない最大の範囲が与えられるべきものである。「例示的な」という単語は、本明細書では限定的に、「用例、実例、または説明として役立つこと」を意味するために使用される。「例示的」として本明細書において説明されるいかなる態様も、必ずしも、他の態様よりも好ましい、または有利であるとして構成されるものではない。
【００８９】
したがって、ネットワーク拡張システムの態様が、本明細書において例示かつ説明されたが、様々な変更が、それらの趣旨または本質的な特性から逸脱することなく、それらの態様に対してなされ得るということが理解されよう。したがって、本明細書における開示および説明は、例示的であるということが意図されるものであり、後続の特許請求の範囲において説明される本発明の範囲を制限するものではない。
【符号の説明】
【００９０】
100    セルラーネットワーク、主要ネットワーク、ネットワーク
102    セル
104    トランシーバ基地局
200    ネットワーク配置
202    セル
204    主要基地局トランシーバ
206    セル
208    拡張基地局トランシーバ
300    ネットワーク配置
302    セル、ネットワークセル
304    送信塔
306    領域
308    残りの領域
400    周波数マップ
402    主要チャネル
404    拡張チャネル
406    アップリンクチャネル
408    ダウンリンクチャネル
500    ネットワークセル
502    送信塔
504    主要基地局
506    拡張基地局
508    デバイス
510    拡張制御回路
512    1900MHzトランシーバ回路
514    600MHzトランシーバ回路
516、518、520、522    デバイス
524    デバイス拡張回路
600    基地局、主要基地局
602    処理回路
604    拡張制御回路
606    1900MHzトランシーバ回路、トランシーバ回路
608    600MHzトランシーバ回路、トランシーバ回路
610    データバス
614    通信チャネル
702、704    トランシーバ回路
706    600MHzチューナブル送信フィルタ
708    600MHzチューナブル受信フィルタ
710    サーキュレータ
800    スケジューリングアルゴリズム
802    第1の段階
804    第2の段階
900    方法
1000    デバイス
1002    処理回路
1004    デバイス拡張回路
1006    トランシーバ回路
1008    データバス
1100    トランシーバ回路
1102    1900MHzデュプレクサ
1104    第1のスイッチ、スイッチ
1106    第2のスイッチ、スイッチ
1108    600MHzバンドパスフィルタ
1110    送信信号
1112    受信信号
1200    方法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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