(57)【要約】【課題】データペイロードを増やしてＴＤＤフレームを伝送する方法を提供する。【解決手段】本発明は、双方向通信チャネルを通して、ガードインターバルＧによって互いから分離されるタイムスロットＳＬｊ（ただしｊ＝１〜Ｌ）に分割される少なくとも１つのフレームＣＶＦＲを伝送する方法に関し、各タイムスロットＳＬｊは、双方向通信チャネルによって提供される第１あるいは第２の通信方向ＵＬあるいはＤＬのいずれかに割り当てられる。本発明による方法は、同じ通信方向ＤＬに割り当てられる少なくとも２つの連続したタイムスロットＳＬｊ、ＳＬｊ＋１、ＳＬｊ＋２を検出するための検出ステップと、そのような連続したタイムスロットＳＬｊ、ＳＬｊ＋１、ＳＬｊ＋２を分離するガードインターバルＧにデータＤを挿入するためのデータ挿入ステップＤＩＳとを含む。【選択図】図３
2006005932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向通信チャネルによって互いにリンクされた少なくとも２つの送受信機間で情報を伝送する方法であって、
前記情報は、それぞれ所定の持続時間を有するガードインターバルによって互いから分離されるタイムスロットに分割される、少なくとも１つのフレーム内に収容され、
各タイムスロットは前記双方向通信チャネルによって提供される第１の通信方向あるいは第２の通信方向のいずれかに割り当てられ、
前記方法は、
同じ通信方向に割り当てられる少なくとも２つの連続したタイムスロットを検出するための検出ステップと、
同じ通信方向に割り当てられる前記連続したタイムスロットを分離する前記ガードインターバルにデータを挿入するためのデータ挿入ステップと
を含むことを特徴とする、情報を伝送する方法。
【請求項２】
前記ガードインターバルの持続時間を、前記ガードインターバルに挿入されることになる所定の数のデータシンボルを送信するために必要とされる全持続時間に調整するための幅調整ステップをさらに含む、請求項１に記載の情報を伝送する方法。
【請求項３】
各タイムスロットが１つあるいは複数のパイロットシンボルを含む場合には、前記パイロットシンボルのうちの少なくとも１つが、前記データ挿入ステップの過程において１つのデータシンボルによって置き換えられることになる、請求項１または２に記載の情報を伝送する方法。
【請求項４】
資源割当てステップであって、支配的なトラフィック制約が割当て変更を要求しない限り、直前のタイムスロットが割り当てられたのと同じ通信方向に所与のタイムスロットを計画的に割り当てることにより、前記少なくとも１つのフレームに含まれる前記タイムスロットの方向割当てを最適化する、資源割当てステップをさらに含み、
前記割当て変更が要求される場合には、前記所与のタイムスロットは、前記直前のタイムスロットが割り当てられた方向とは逆の通信方向に割り当てられることになる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の情報を伝送する方法。
【請求項５】
少なくとも２つの送受信機間で伝送されることになる情報を収容し、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法を実施することによって生成される少なくとも１つのフレームを搬送する信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は双方向通信チャネルによって互いにリンクされる少なくとも２つの送受信機間で情報を伝送する方法に関し、上記情報は、それぞれ所定の持続時間を有するガードインターバルによって互いから分離されるタイムスロットに分割される少なくとも１つのフレーム内に収容され、各タイムスロットは、双方向通信チャネルによって提供される第１あるいは第２のいずれかの通信方向に割り当てられる。
【背景技術】
【０００２】
時間分割されたフレームを送信するための双方向通信チャネルの利点が、現在、次世代の無線通信システム、特にＴＤＤ型（時分割複信を表す）のシステムを規格化する目的で評価されている。そのようなシステムでは、双方向通信チャネルによって、たとえば移動端末がいわゆるアップリンク方向において基地局にデータを送信できるようになり、逆に上記基地局は、逆の、いわゆるダウンリンク方向において上記移動端末にデータを送信する。
【０００３】
既知の最新技術によれば、タイムスロットは一般的に、１０ミリ秒という標準的なフレーム持続時間と比べてかなり短い持続時間、たとえばＵＭＴＳシステムでは０．６６６ミリ秒に選択される。そのように選択される理由の１つは、そのようなタイムスロットの持続時間中に、すなわち上記タイムスロットに含まれるデータを送信するために必要とされる時間中にチャネル特性を概ね不変にすることである。現在の理論では、各タイムスロットは体系的に、そのデータペイロードに加えて、パイロットシンボルを含むことが規定されており、パイロットシンボルは、上記タイムスロットの受信機によって解析され、上記受信機が、予想されるパイロットシンボルに対して観測される変化に基づいて現在のチャネル特性を推定するようになる。それにより、この受信機は、同じ通信チャネルを通して逆方向において直後に返送されることになるデータ信号に対してプリエンファシス（pre-equalization）、すなわち送信前に実行される等化を適用することができるであろう。理論的には、タイムスロットが十分に短い場合には、チャネルは変化していないことになるので、その際、プリエンファシスは、そのチャネルがこのデータ信号に対して引き起こすことになる変化を概ね完全に補償するはずであり、上記データはその元のままの劣化していない状態で確実に到着し、それゆえローカルなデエンファシス（post-equalization）、すなわち送信後に実行されるローカルな等化を実行することなく、直ちに処理できるようになるはずである。
【０００４】
計算処理の資源がその内部プロセッサの能力によって制限され、かつ通常は電池によって構成される、その限られた電源によって制限される移動端末によって等化が実行されることになるときには、デエンファシスを不要にすることは特に重要である。
【０００５】
さらに、移動端末が基地局に送信されることになる信号に加える送信電力を高めることを必要とすることなく、チャネルへの悪影響に対処するのを助けるので、プリエンファシスが移動端末によって実行される際にも注目される。
【０００６】
既知の技術では、２つの連続したタイムスロットが干渉し合うのを防ぐために、通常、そのタイムスロット間にガードインターバルが設けられる。それゆえ、そのようなガードインターバル中では、情報は何も送信されないであろう。セルラー通信システムでは、そのようなガードインターバルの持続時間はセルのサイズに基づいて決定される。セルのサイズは移動端末とその関連する基地局との間で起こり得る最も長い伝送遅延を示しており、それは最も長いラウンドトリップ遅延を決定する。次世代通信システムの現段階での仕様によれば、１キロメートルよりも短いセル半径が考慮される可能性があるので、６．７マイクロ秒に等しいガードインターバルの持続時間が選択される可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第９６／１９０８６号パンフレット（要約、４ページ２１〜２４行、７ページ３〜６行、７ページ２０〜３５行）
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／１０５４０５号明細書（段落番号０００７、０００９〜００１０、００１４、００３４、００３８〜００４３）
【特許文献３】欧州特許第０９２６８４５号明細書
【特許文献４】米国特許第６７２４８１５号明細書（第３欄５２〜６７行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、ガードインターバルの数、すなわちチャネルを通して情報がやりとりされないフレーム中の時間インターバルの数が、タイムスロットの数とともに増加するので、限られた持続時間のフレーム内に多数のタイムスロットが含まれると、上記フレームのデータペイロードに悪影響を及ぼすことは明らかである。
【０００９】
本発明は、双方向通信チャネルを通して情報を伝送する方法を提供することにより上記の問題を解決することを目的としており、その方法によれば、フレームそのものの全持続時間を増加させることを必要とすることなく、１フレームのデータペイロードを増加させることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による方法は、
同じ通信方向に割り当てられる少なくとも２つの連続したタイムスロットを検出するための検出ステップと、
同じ通信方向に割り当てられるそのような連続したタイムスロットを分離するガードインターバルにデータを挿入するためのデータ挿入ステップと
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明人は、任意の所与の信号はその信号自身とは干渉しないので、同じ通信方向に割り当てられる２つの連続したタイムスロット間に配置されるガードインターバルが、基本的には無駄であることに気が付いている。
【００１２】
それゆえ、検出ステップの過程において、そのようなガードインターバルが一旦検出されたなら、データ挿入ステップによって、そのガードインターバルをデータで置き換えることができる。それは、本発明による方法を実施することによって生成されるフレームの全データペイロードを増加させる効果がある。フレーム内に残されるカードインターバルは、逆の方向、たとえばアップリンクおよびダウンリンクにおいて送信される２つの連続したタイムスロットが干渉し合うのを防ぐように構成されるガードインターバルだけになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の１つの有利な実施形態によれば、先に説明されたような方法はさらに、上記ガードインターバルの持続時間を、上記ガードインターバルに挿入されることになる所定の数のデータシンボルを送信するために必要とされる全持続時間に調整するための幅調整ステップをさらに含むことができる。
【００１４】
そのような幅調整ステップによって、確実にガードインターバルの全体が１つあるいは複数のデータシンボルによって置き換えられることになり、すなわち双方向通信チャネルを通して情報がやりとりされない時間インターバルが残らなくなるので、本発明によって得られるデータペイロードの増加が最大になる。
【００１５】
先行する実施形態とは別に、あるいはそれと合わせて実施することができる、本発明の別の有利な実施形態によれば、各タイムスロットが１つあるいは複数のパイロットシンボルを含む場合には、上記パイロットシンボルのうちの少なくとも１つが、データ挿入ステップの過程において１つのデータシンボルによって置き換えられることになる。
【００１６】
先に説明されたように、チャネル推定のために、多くの場合にパイロットシンボルが用いられるが、そのようなシンボルはフレーム同期のような他の目的のためにも用いることができる。本発明人は、双方向チャネルによって互いにリンクされる送受信機のうちの少なくとも１つが高速で移動するような状況、たとえばそれが乗り物の中に位置する場合には、チャネル特性が急速に変化するので、どれほどタイムスロットを短くしても、先行するタイムスロットのパイロットシンボルの解析に基づいて実行されるプリエンファシスが、次のタイムスロットが受けることになる現実の通信条件にほとんど、あるいは全く関連しなくなることに気が付いている。その際、任意のパイロットシンボル解析の結果が、タイムスロットが変わるとほとんど間違いなく役に立たなくなるであろう。そのような場合には、現実的には、正確なプリエンファシスは実行することができないので、パイロットシンボルを使用することは無用であり、その状況では、上記パイロットシンボルをなくして、フレームの全持続時間を短縮する効果を、したがって持続時間に対するそのペイロードの比、それゆえチャネルのスループットを高める効果をもたらすことができるか、あるいはパイロットシンボルをデータシンボルで置き換えて、フレームの全持続時間を増加させることなく、同じ正味の効果でフレームのペイロードを増加させることができる。
【００１７】
逆に、本発明による方法は、全ての送受信機が低速である、低速の移動環境においても用いることもできる。低速の移動環境は、任意のパイロットシンボル解析の結果が依然として、タイムスロットが変わっても概ね間違いなく有効であることを意味する。そのような場合には、パイロットシンボルのうちのいくつかは余分であり、それゆえなくすことができる。
【００１８】
先行する実施形態とは別に、あるいはそれと合わせて実施することができる、本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、先に説明されたような方法はさらに、資源割当てステップを含むことができる。この資源割当てステップは、支配的なトラフィック制約が割当て変更を要求しない限り、直前のタイムスロットが割り当てられたのと同じ通信方向に所与のタイムスロットを計画的に割り当てることにより、少なくとも１つのフレームに含まれるタイムスロットの方向割当てを最適化するものである。割当て変更が要求される場合には、上記所与のタイムスロットが、直前のタイムスロットが割り当てられた方向と逆の通信方向に割り当てられるであろう。
【００１９】
本発明のこの実施形態は、所与のフレーム内の方向切替えの回数をできる限り制限することを目的とし、取り得る最も多くの数の連続した同一方向のタイムスロットを与え、それにより取り得る最も多くの数のガードインターバルにデータを挿入できるようにして、そのようなフレームのペイロードを最大にするのを助けるようにする。
【００２０】
また本発明は、少なくとも２つの送受信機間で伝送されることになる情報を収容し、上記の実施形態のうちの任意のものによる方法を実施することによって生成される、少なくとも１つのフレームを搬送する信号にも関連する。
【００２１】
本発明の上記の特徴および他の特徴は、添付の図面に関連して与えられる以下の説明を読むことから、さらに明らかになるであろう。
【００２２】
図１は、それぞれが無線通信チャネルＣＨ１〜ＣＨＮを通して少なくとも１つの移動端末ＭＴｋ１〜ＭＴｐＮと通信するように構成される無線基地局ＢＳ１〜ＢＳＮによってサービスを提供される複数のＮ個のセルを含む無線セルラー通信システムＳＹＳＴを図式的に示す。基地局ＢＳ１〜ＢＳＮはネットワークコントローラＮＷＣによって制御され、ネットワークコントローラに対して上記基地局ＢＳ１〜ＢＳＮはその動作状態を表す情報信号Ｉｎｆ１〜ＩｎｆＮを送信することになり、ネットワークコントローラＮＷＣは、各基地局が如何に動作すべきかを判定するために全てのそのような情報を集中管理することができ、その関連する基地局を通して移動端末によって表明される全ての要件が最適に満たされる。それに応じて、ネットワークコントローラＮＷＣは個々の基地局ＢＳ１〜ＢＳＮに制御信号Ｃｎｔ１〜ＣｎｔＮを返送し、その制御信号はたとえば、２つの隣接するセル間でのハンドオーバを命令することができる。あるいは、その制御信号はたとえば、ある移動端末とある基地局との間に確立されるチャネルとの干渉を抑えるために、隣接する基地局と他の移動端末とをリンクするチャネルのスループットの制限を命令することができる。
【００２３】
したがって、移動端末ＭＴｋ１〜ＭＴｐＮとその関連する基地局ＢＳ１〜ＢＳＮとの間にそれぞれ確立される各通信チャネルＣＨ１〜ＣＨＮは双方向性であり、いわゆるアップリンク方向において移動端末から基地局に、あるいは逆の、いわゆるダウンリンク方向において基地局から上記移動端末に情報を搬送する双方向信号Ｅｘｓ１〜ＥｘｓＮに対応するように構成され、上記情報は通常、アップリンクあるいはダウンリンクのいずれかの方向において割り当てられるタイムスロットに分割されるフレームに収容される。
【００２４】
図２は、双方向信号Ｅｘｓ１によって搬送されるそのようなフレームを如何に構成することができるかを図式的に示す。この特定の例に示されるフレームは、ＴＤＤ／ＯＦＤＭ型（時分割複信／直交周波数分割多重接続を表す）からなる。これは、そのフレームが、双方向通信チャネルによって提供される第１あるいは第２の通信方向、すなわちアップリンクあるいはダウンリンク方向のいずれかに割り当てられることになる、整数のＬ個のタイムスロットＳＬ１〜ＳＬＬに細分されるという事実を意味する。また、これは、各タイムスロットＳＬｊ（ただしｊ＝１〜Ｌ）が、複数のｑ個の直交変調周波数ｆ１、ｆ２、…、ｆｑによって搬送されるｑ個のサブスロットを有し、それにより、それ自体が当業者には既に知られているＯＦＤＭ技法によって提供されるような多重接続制御を可能にすることも意味する。それは、信号Ｅｘｓ１によって搬送されるフレームが、連続したサブスロットにそれぞれ分割されるｑ個のサブフレームを含むということと同じことである。
【００２５】
ここで例示されるように、各タイムスロットは、チャネル推定の目的で受信機によって用いられることになるパイロットシンボルＰを含むヘッダＨＤと、複数のデータシンボルＤを含むデータペイロードＤＰＬとを含む。データシンボルＤはそれぞれ、データそのものと、サイクルプレフィックス(cycle prefix)とを含む。サイクルプレフィックスは、シンボル間干渉キャンセレーションをシンボルレベルで実行する。これは、タイムスロットＳＬｊ（ただしｊ＝１〜Ｌ）の直後に配置されるガードインターバルＧが、タイムスロット間干渉キャンセレーションをタイムスロットレベルで実行するのと同様である。
【００２６】
本発明の他の実施形態では、各タイムスロットＳＬｊ（ただしｊ＝１〜Ｌ）はさらに、ここには図示されないが、たとえば上記タイムスロットの中央および／または後部の任意の他の部分に配置される、他のパイロットシンボルを含むことができる。これは、ヘッダ内に含まれるパイロットシンボルによって受信機に以前に提供されたチャネル情報をリフレッシュするためであってもよい。
【００２７】
図３は、双方向通信チャネルのデータスループットを高める目的で、フレームのデータペイロードの、その全持続時間に対する比を高めるために、そのようなデータフレームの構成を本発明によって如何に最適化することができるかを示す。ここに示される本発明の実施形態によれば、支配的なトラフィック制約が割当て変更を要求しない限り、所与のタイムスロットを直前のタイムスロットが割り当てられた通信方向と同じ方向に計画的に割り当てることにより、フレームの方向割当てを最適化するための資源割当てステップが既に実行されている。割当て変更が要求される場合には、上記所与のタイムスロットは、直前のタイムスロットが割り当てられた方向と逆の通信方向に割り当てられるであろう。この例では、方向切替えは、タイムスロットＳＬｊ−１が割り当てられたアップリンク方向ＵＬと、タイムスロットＳＬｊが割り当てられているダウンリンク方向ＤＬとの間では、方向切替えが避けられないものと考えられており、その後は、少なくとも２つのタイムスロットＳＬｊ＋１およびＳＬｊ＋２もダウンリンク方向ＤＬに割り当てられ、それにより、後に説明されように、少なくとも２つのガードインターバルにデータを挿入できるようになるであろう。上記の方向切替えは、たとえばそれぞれの所定のビット誤り率および／または信号対雑音あるいは干渉比で、既知の数の通信を管理しなければならない関連の基地局の作業負荷から生じ得る、制約によって必要とされるようになる。この制約は、ネットワークコントローラから送信され上記基地局によって受信される、隣接するセルの動作条件に関連する追加需要を搬送する制御信号の内容を解析することから生じる場合もある。
【００２８】
ここに示されてきたように、従来のフレームＣＶＦＲに含まれる各タイムスロットは、この例では２つのパイロットシンボルＰを含むヘッダＨＤと、データペイロードＤとを含む。各タイムスロットは、ガードインターバルＧによって次のタイムスロットから分離され、ガードインターバルＧの持続時間はこの例では、３つのデータシンボルＤを送信するために必要とされる全持続時間に調整されている。したがって、本発明による方法を実施することによって生成されるフレームでは、データ挿入ステップＤＩＳを実行することによって、それまではガードインターバルＧのために使われていた時間インターバル内に３つのデータシンボルＤを挿入できるようになり、それゆえ、上記フレームＩＦＲのデータペイロードを増やすことができるようになる。また、同時に、フレームの全持続時間が確実に１つのシンボル（サイクルプレフィックスを含む）の持続時間の整数倍になり、それゆえ、データ挿入ステップが同期の確立に悪影響を及ぼさないことを確実にできる。
【００２９】
さらに、ここに示される例によるデータ挿入ステップＤＩＳの過程において、タイムスロットＳＬｊ、ＳＬｊ＋１およびＳＬｊ＋２に含まれる全てのパイロットシンボルＰもデータシンボルＤによって置き換えられる。これにより、フレームＩＦＲのデータペイロードが最大になる。本発明の他の実施形態では、所与のヘッダＨＤ内に含まれるパイロットシンボルＰのうちの１つのみをデータシンボルＤによって置き換えることがさらに有利であることがわかる。それに加えて、先に既に説明されているように、本発明のさらに別の実施形態では、他のパイロットシンボルを、各タイムスロット内に元々含まれているデータシンボルＤの間に分散させることができる。それゆえ、進行中の通信の性能に悪影響を及ぼすことなく可能であるときにはいつでも、その他のパイロットシンボルも他のデータシンボルＤで置き換えることができる。
【００３０】
図３に示されるフレームは、図２に示されるようなＴＤＤ／ＯＦＤＭフレーム内に含まれるｑ個のサブフレームのうちの１つのみを表す。本発明のそのような実施形態では、データ挿入ステップＤＩＳを、ｑ個の異なる変調周波数によって搬送される全ｑ個のサブフレームに同時に適用することができる。あるいは、個々の通信が受ける制約に応じて、上記ｑ個のサブフレームの中から予め選択された、１つあるいは複数のサブフレームに対してのみ選択的に実行してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】情報を伝送するために本発明による方法が都合よく用いられることになる通信システムを示す概略図である。
【図２】従来のＴＤＤ／ＯＦＤＭフレームの構造を示すクロノグラムである。
【図３】本発明によって得られるフレームの構造を示すクロノグラムである。
【符号の説明】
【００３２】
ＢＳ１〜ＢＳＮ  送受信機（基地局）、ＣＨ１〜ＣＨＮ  双方向通信チャネル（通信チャネル）、ＣＶＦＲおよびＩＦＲ  フレーム、Ｄ  データ（データシンボル）、ＤＩＳ  データ挿入ステップ、ＤＬおよびＵＬ  通信方向、Ｅｘｓ１〜ＥｘｓＮ  信号、Ｇ  ガードインターバル、ＭＴｋ１〜ＭＴｐＮ  送受信機（移動端末）、Ｐ  パイロットシンボル、ＳＬ１〜ＳＬＬ  タイムスロット。
【図１】
2006005932.tif 000003
【図２】
2006005932.tif 000004
【図３】
2006005932.tif 000005