(57)【要約】  マルチホップ無線中継ネットワークで中継局を動作させる方法において、中継局は、上位局及び下位局と通信する。上位局からの下りリンク送信は、第１のキャリア周波数で受信され、下位局からの上りリンク送信は、第２のキャリア周波数で受信され、下位局への下りリンク送信は、第１のキャリア周波数で送信され、上位局への上りリンク送信は、第２のキャリア周波数で送信される。中継局と上位局との間の通信は、フレームを使用してスケジューリングされてもよく、それぞれのフレームは、第１のキャリア周波数の下りリンク部分を有する。下りリンク部分は、上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の下りリンクサブフレームと、上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の下りリンクサブフレームとを有する。それぞれのフレームは、第２のキャリア周波数の上りリンク部分を有する。上りリンク部分は、上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の上りリンクサブフレームと、上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の上りリンクサブフレームとを有する。第１の下りリンクサブフレームは、第１の時間間隔に対応してもよく、第１の上りリンクサブフレームは、第２の時間間隔に対応してもよい。第１の時間間隔及び第２の時間間隔は重ならない。
2013504223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチホップ無線中継ネットワークで中継局を動作させる方法であり、前記中継局は、上位局及び下位局と通信する方法であって、
第１のキャリア周波数で前記上位局から下りリンク送信を受信するステップと、
第２のキャリア周波数で前記下位局から上りリンク送信を受信するステップと、
前記第１のキャリア周波数で前記下位局に下りリンク送信を送信するステップと、
前記第２のキャリア周波数で前記上位局に上りリンク送信を送信するステップと
有する方法。
【請求項２】
前記中継局と前記上位局との間の前記通信は、フレームを使用してスケジューリングされ、
それぞれの前記フレームは、前記第１のキャリア周波数の下りリンク部分を有し、前記下りリンク部分は、前記上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の下りリンクサブフレームと、前記上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の下りリンクサブフレームとを有し、
それぞれの前記フレームは、前記第２のキャリア周波数の上りリンク部分を有し、前記上りリンク部分は、前記上位局と前記第１の複数の局との間の通信のための第１の上りリンクサブフレームと、前記上位局と前記第２の複数の局との間の通信のための第２の上りリンクサブフレームとを有し、
前記第１の下りリンクサブフレームは、第１の時間間隔に対応し、前記第１の上りリンクサブフレームは、第２の時間間隔に対応し、前記第１の時間間隔及び前記第２の時間間隔は重ならず、
前記中継局は、前記第１の複数の局のうち１つであり、これにより、前記下りリンク送信の受信は、前記第１の下りリンクサブフレームで行われ、前記上りリンク送信の送信は、前記第１の上りリンクサブフレームで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の下りリンクサブフレームは、下りリンクアクセスゾーンと下りリンクトランスペアレントゾーンとに分割され、前記第１の上りリンクサブフレームは、上りリンクアクセスゾーンと上りリンク中継ゾーンとに分割され、
前記下りリンク送信の受信は、前記下りリンクアクセスゾーンで行われ、前記上りリンク送信の送信は、前記上りリンク中継ゾーンで行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の上りリンクサブフレームは、前記第１の時間間隔に対応し、前記第２の下りリンクサブフレームは、前記第２の時間間隔に対応する、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記下りリンク部分は、前記上位局と第３の複数の局との間の通信のための第３の下りリンクサブフレームを有し、前記上りリンク部分は、前記上位局と前記第３の複数の局との間の通信のための第３の上りリンクサブフレームを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第２の上りリンクサブフレームは、前記第１の時間間隔に対応し、前記第２の下りリンクサブフレーム及び前記第３の上りリンクサブフレームは、第３の時間間隔に対応し、前記第３の下りリンクサブフレームは、前記第２の時間間隔に対応する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の複数の局は、前記第３の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第２の複数の局は、前記第２の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第３の複数の局は、前記第１の時間間隔の間にアイドル状態であり、
前記フレーム毎に、前記第１の時間間隔は、前記第３の時間間隔の前に生じ、前記第３の時間間隔は、前記第２の時間間隔の前に生じ、これにより、前記第１及び第３の複数の局の各受信−送信遷移ギャップは、前記それぞれのアイドル状態により吸収される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２の下りリンクサブフレームは、前記第２の時間間隔に対応し、前記第２の上りリンクサブフレーム及び前記第３の下りリンクサブフレームは、第３の時間間隔に対応し、前記第３の上りリンクサブフレームは、前記第１の時間間隔に対応する、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の複数の局は、前記第３の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第２の複数の局は、前記第３の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第３の複数の局は、前記第２の時間間隔の間にアイドル状態であり、
前記フレーム毎に、前記第１の時間間隔は、前記第２の時間間隔の前に生じ、前記第２の時間間隔は、前記第３の時間間隔の前に生じ、これにより、前記第１及び第３の複数の局の各受信−送信遷移ギャップは、前記それぞれのアイドル状態により吸収される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上位局及び下位局と通信する中継局を有するマルチホップ中継システムであって、
前記中継局は、
第１のキャリア周波数で前記上位局から下りリンク送信を受信し、第２のキャリア周波数で前記下位局から上りリンク送信を受信する受信回路と、
前記第１のキャリア周波数で前記下位局に下りリンク送信を送信し、前記第２のキャリア周波数で前記上位局に上りリンク送信を送信する送信回路と
を有するシステム。
【請求項１１】
前記中継局と前記上位局との間の前記通信は、フレームを使用してスケジューリングされ、
それぞれの前記フレームは、前記第１のキャリア周波数の下りリンク部分を有し、前記下りリンク部分は、前記上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の下りリンクサブフレームと、前記上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の下りリンクサブフレームとを有し、
それぞれの前記フレームは、前記第２のキャリア周波数の上りリンク部分を有し、前記上りリンク部分は、前記上位局と前記第１の複数の局との間の通信のための第１の上りリンクサブフレームと、前記上位局と前記第２の複数の局との間の通信のための第２の上りリンクサブフレームとを有し、
前記第１の下りリンクサブフレームは、第１の時間間隔に対応し、前記第１の上りリンクサブフレームは、第２の時間間隔に対応し、前記第１の時間間隔及び前記第２の時間間隔は重ならず、
前記中継局は、前記第１の複数の局のうち１つであり、これにより、前記下りリンク送信の受信は、前記第１の下りリンクサブフレームで行われ、前記上りリンク送信の送信は、前記第１の上りリンクサブフレームで行われる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の下りリンクサブフレームは、下りリンクアクセスゾーンと下りリンクトランスペアレントゾーンとに分割され、前記第１の上りリンクサブフレームは、上りリンクアクセスゾーンと上りリンク中継ゾーンとに分割され、
前記下りリンク送信の受信は、前記下りリンクアクセスゾーンで行われ、前記上りリンク送信の送信は、前記上りリンク中継ゾーンで行われる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の上りリンクサブフレームは、前記第１の時間間隔に対応し、前記第２の下りリンクサブフレームは、前記第２の時間間隔に対応する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記下りリンク部分は、前記上位局と第３の複数の局との間の通信のための第３の下りリンクサブフレームを有し、前記上りリンク部分は、前記上位局と前記第３の複数の局との間の通信のための第３の上りリンクサブフレームを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記第２の上りリンクサブフレームは、前記第１の時間間隔に対応し、前記第２の下りリンクサブフレーム及び前記第３の上りリンクサブフレームは、第３の時間間隔に対応し、前記第３の下りリンクサブフレームは、前記第２の時間間隔に対応する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の複数の局は、前記第３の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第２の複数の局は、前記第２の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第３の複数の局は、前記第１の時間間隔の間にアイドル状態であり、
前記フレーム毎に、前記第１の時間間隔は、前記第３の時間間隔の前に生じ、前記第３の時間間隔は、前記第２の時間間隔の前に生じ、これにより、前記第１及び第３の複数の局の各受信−送信遷移ギャップは、前記それぞれのアイドル状態により吸収される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２の下りリンクサブフレームは、前記第２の時間間隔に対応し、前記第２の上りリンクサブフレーム及び前記第３の下りリンクサブフレームは、第３の時間間隔に対応し、前記第３の上りリンクサブフレームは、前記第１の時間間隔に対応する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１の複数の局は、前記第３の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第２の複数の局は、前記第３の時間間隔の間にアイドル状態であり、前記第３の複数の局は、前記第２の時間間隔の間にアイドル状態であり、
前記フレーム毎に、前記第１の時間間隔は、前記第２の時間間隔の前に生じ、前記第２の時間間隔は、前記第３の時間間隔の前に生じ、これにより、前記第１及び第３の複数の局の各受信−送信遷移ギャップは、前記それぞれのアイドル状態により吸収される、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、2009年9月3日に米国特許庁に出願された米国仮特許出願第61/239,514号の優先権を主張し、この全内容を援用する。
【０００２】
本発明は、無線通信に関し、特にマルチホップ中継ネットワークにおいて周波数分割二重化（FDD：frequency  division  duplexing）及び半二重周波数分割二重化（H-FDD：half-duplex  frequency  division  duplexing）を提供する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
セルラネットワークのような無線通信ネットワークは、通信ネットワークで動作する移動端末の間でリソースを共有することにより動作する。共有処理の一部として、リソースは、システム内の１つ以上の制御装置により割り当てられる。特定の種類の無線通信ネットワークは、IEEE802.16標準のファミリーのもののような、セルに基づく高速サービスをサポートするために使用される。IEEE802.16標準は、しばしばWiMAXと呼ばれ、あまり一般的ではないがWirelessMAN又はAir  Interface標準と呼ばれる。まだ承認されていない他の出現しつつある標準は、LTE（Long  Term  Evolution）と呼ばれる。他の無線ネットワーク技術は、3G（Third  Generation）、3GPP（Third  Generation  Partnership  Project）、及び一般的にWiFiとして知られる802.11を含む。
【０００４】
より具体的には、IEEE802.16eは、ユーザのモビリティをサポートしてマルチメディアサービスを可能にするためのサービス品質（QoS：Quality  of  Service）保証を提供するために、固定ブロードバンド無線アクセスのIEEE802.16の2004バージョンを拡張している。システムレベルの観点から、IEEE802.16eセルは、基地局（BS：Base  Station）によりサービス提供される複数の移動局（MS：Mobile  Station）を含む。BSは、集中方式で無線媒体へのアクセスを制御する。BSに送信する前に（又はBSから受信する前に）、MSは、新たな接続の許可を要求しなければならない。受け付けられた場合、BSは、要求されたQoS保証を満たす役目をする。
【０００５】
共有無線媒体は、その媒体での複数のトラヒックフローの協調した送信（調整された送信）を要求する。二重化（duplexing）は、双方向通信が伝送媒体で伝達される様子を示す。２つの一般的に使用される二重化技術が存在する。時分割二重化（TDD：Time  Division  Duplex）及び周波数分割二重化（FDD：Frequency  Division  Duplex）である。TDDでは、DL及びULトラヒックは、典型的には異なる時間に同じキャリア周波数で送信される。DL及びUL部分の時間割り当ては適応的であり、非対称の接続に適している。FDDでは、UL及びDLトラヒックは、異なるキャリア周波数で送信され、従って同時に送信／受信されてもよい。半二重周波数分割二重化（H-FDD：Half-duplex  Frequency  Division  Duplex）として知られるFDDハイブリッドは、端末が同時に送信及び受信できないという制約を加える。H-FDDは、全二重FDDより実装が安価であり、複雑ではない。しかし、システムスループットは低い。
【０００６】
共有無線媒体へのアクセスは、２次元（OFDMAシンボル単位の時間及び論理サブチャネルの単位の周波数）に伸びる直交周波数分割多重アクセス（OFDMA：Orthogonal  Frequency-Division  Multiple  Access）フレームを使用してスケジューリングされる。データバーストは、２次元（すなわち、時間及び周波数）のデータ領域に伝達される。２次元のデータ領域は、フレーム内の領域を識別し、BSにより特別の制御メッセージを介して通知（advertise）される。各フレームは、下りリンク（DL：downlink）及び上りリンク（UL：uplink）サブフレームに分割される。前者は、BSによりデータをMSに送信するために使用されるが、後者でMSはBSに送信する。
【０００７】
図１２は、例示的なTDDフレーム構造を示している。図示のように、DLサブフレームは、プリアンブルで始まり、フレーム制御ヘッダ（FCH：Frame  Control  Header）、下りリンクMAP（DL-MAP）、及び上りリンクMAP（UL-MAP）が続く。プリアンブルは、MSが同期及びチャネル推定を実行するのに役立つ。FCHは、バーストプロファイル（burst  profile）と、現在のFCHの直後にある１つ以上の下りリンクバーストの長さとを指定する。DL-MAP及びUL-MAPは、現在のフレーム内で、それぞれ下りリンク及び上りリンク方向に割り当てられた対応するリソースをMSに通知する。一般的に、BSは、いずれかのデータ領域の形状及び位置を自由に規定できる。BSから受信したスケジュールに基づいて、各MSは、いつ（すなわち、OFDMAシンボル）及びどこで（すなわち、サブチャネル）BSから受信すべきか及びBSに送信すべきかを判定できる。送信モードから受信モードに又はその逆に切り替えるのに十分な時間を無線装置に与えるために、適切な時間ギャップ（すなわち、受信−送信遷移ギャップ（RTG：receive-to-transmit  transition  gap）及び送信−受信遷移ギャップ（TTG：transmit-to-receive  transition  gap）（ここではTRGとも呼ばれる）が、連続するサブフレーム間に挿入されなければならない。
【０００８】
図１３は、例示的なFDDフレーム構造を示している。IEEE802.16は、FDDシステムのBSが全二重モードで動作し、MSが全二重（FDD）又は半二重（H-FDD）になることを指定する。図１３に示すFDDフレーム構造は、H-FDD及びFDDのMSの同時の動作をサポートする。フレーム構造は、フレームの別個の区画でフレームを共有する２つのグループのH-FDDのMS（グループ1及びグループ2）の協調した送信構成をサポートする。図示のように、DLフレームは、２つのサブフレームを含む。DLサブフレーム1は、プリアンブル領域と、MAP領域（MAP1）と、データ領域（DL1）とを有する。DLサブフレーム2は、MAP領域（MAP2）と、データ領域（DL2）とを有する。同様に、ULフレームは２つのサブフレームUL2及びUL1を含む。図１３は、DLサブフレームに対するULサブフレームのタイミング関係を示している。４つのパラメータTTG1、TTG2、RTG1及びRTG2は、H-FDDのMSの送受信切り替え時間にラウンドトリップ伝搬遅延を加えたものに適応するほど十分に大きい。グループ1のH-FDDのMSは、DLサブフレーム1を受信し、上りリンクサブフレームUL1で送信する。グループ2のH-FDDのMSは、DLサブフレーム2を受信し、上りリンクサブフレームUL2で送信する。MAP領域MAP1及びMAP2は無関係であり、FCH、DL-MAP及びUL-MAPを含む。
【０００９】
IEEE802.16jは、IEEE802.16システムにマルチホップ中継（multihop  relay）機能を追加する。典型的には、中継に基づくシステムは、低コストの中継局（relay）を有する。中継局は、特定の基地局（BS）に関連付けられる。中継局は、BSのカバレッジ領域を拡張するため及び／又は無線アクセスシステムの容量（キャパシティ）を増加させるために使用され得る。中継局は、中継局の通信範囲内のMSが中継局を通じてBSと通信できるように、BSからの送信／BSへの送信を繰り返すことができる。中継局は、BSとMSとの双方と無線通信するため、バックホールリンクは必要ない。この種類のネットワークは、マルチホップネットワークと呼ばれることがある。この理由は、MSと配線（有線）接続との間に１つより多くの無線接続が存在する可能性があるからである。特定のネットワーク構成に応じて、特定のMSは、１つ以上の周辺の中継局及び／又は１つ以上の周辺のBSを介してネットワークアクセスを取得してもよい。更に、中継局自体は、特定のBSに接続するために１つ以上の利用可能なパスの選択肢を有してもよい。IEEE802.16jは、MSの観点から、中継局（RS：Relay  Station）を通じて中継されるマルチホップ中継基地局（MR-BS：Multihop  Relay  Base  Station）とのいずれかの通信が、直接的にBSから来ているのと同じであるかのように見えることを要求する。MR-BS又はRSとMSとの間の無線リンクは、アクセスリンクと呼ばれ、MR-BSとRSとの間のリンク又はRSの対の間のリンクは、中継リンクと呼ばれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
IEEE802.16jは、２つの異なるRS動作モード（トランスペアレント及び非トランスペアレント）を規定する。トランスペアレントRS（T-RS：Transparent  RS）は、プリアンブル、FCH及びMAPのような制御情報を送信しない。T-RSに接続されたMSは、MR-BSから直接的に制御情報を受信し、T-RSはデータトラヒックのみを中継する。非トランスペアレントRS（NT-RS：Non-Transparent  RS）は、プリアンブル及び他のブロードキャストメッセージを送信し、同様にデータトラヒックも中継する。
【００１１】
IEEE802.16jは、図１２に示すようなIEEE802.16  TDDフレーム構造のように、DL及びULサブフレームに分割されるTDDフレームを指定する。しかし、IEEE802.16jサブフレームは、BS-MS通信に加えて、BS-RS通信及びRS-MS通信をサポートするためのゾーンに更に分割される。トランスペアレント及び非トランスペアレントモードの双方において、MS/T-RSとのBS/NT-RS通信をサポートする、いわゆる“アクセスゾーン（access  zone）”が規定される。トランスペアレントモードでは、いわゆる“トランスペアレントゾーン（transparent  zone）”がMSとのT-RS通信のために規定される。非トランスペアレントモードでは、“中継ゾーン（relay  zone）”がNT-RSとのBS/NT-RS通信のために規定される。図１４は、T-RSフレーム構造の例示的な構成を示している。図１５は、MR-BS及びRSが周波数領域でULサブフレームを分けたT-RSフレーム構造の例示的な構成を示している。図１６は、NT-RSフレーム構造の最小構成の例を示している。図１７は、MR-BS及びRSが周波数領域でULサブフレームを分けたNT-RSフレーム構造の構成例を示している。
【００１２】
現在では、IEEE802.16j標準のような中継動作のための利用可能な標準は、TDDフレーム構造のみ（従って、TDD動作モードのみ）をサポートしている。しかし、WiMax、IEEE802.16e及びLTEのようなシステムは、FDD、H-FDD及びTDD可能な移動端末をサポートする。
【００１３】
中継システムのカバレッジ及び他の性能拡張がFDDに基づくシステムに拡張可能なように、マルチホップ中継ネットワークでFDD及びH-FDDをサポートする必要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の態様によれば、マルチホップ無線中継ネットワークで中継局を動作させる方法が提供され、中継局は、上位局（superordinate  station）及び下位局（subordinate  station）と通信する。この方法は、第１のキャリア周波数で上位局から下りリンク送信を受信し、第２のキャリア周波数で下位局から上りリンク送信を受信し、第１のキャリア周波数で下位局に下りリンク送信を送信し、第２のキャリア周波数で上位局に上りリンク送信を送信することを有する。中継局と上位局との間の通信は、フレームを使用してスケジューリングされてもよく、それぞれのフレームは、第１のキャリア周波数の下りリンク部分を有する。下りリンク部分は、上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の下りリンクサブフレームと、上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の下りリンクサブフレームとを有する。それぞれのフレームは、第２のキャリア周波数の上りリンク部分を有する。上りリンク部分は、上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の上りリンクサブフレームと、上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の上りリンクサブフレームとを有する。第１の下りリンクサブフレームは、第１の時間間隔に対応してもよく、第１の上りリンクサブフレームは、第２の時間間隔に対応してもよい。第１の時間間隔及び第２の時間間隔は重ならない。中継局は、第１の複数の局のうち１つでもよく、これにより、下りリンク送信の受信は、第１の下りリンクサブフレームで行われ、上りリンク送信の送信は、第１の上りリンクサブフレームで行われる。
【００１５】
本発明の更なる態様によれば、上位局及び下位局と通信する中継局を有するマルチホップ中継システムが提供される。中継局は、第１のキャリア周波数で上位局から下りリンク送信を受信し、第２のキャリア周波数で下位局から上りリンク送信を受信する受信回路と、第１のキャリア周波数で下位局に下りリンク送信を送信し、第２のキャリア周波数で上位局に上りリンク送信を送信する送信回路とを有する。中継局と上位局との間の通信は、フレームを使用してスケジューリングされてもよく、それぞれのフレームは、第１のキャリア周波数の下りリンク部分を有する。下りリンク部分は、上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の下りリンクサブフレームと、上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の下りリンクサブフレームとを有する。それぞれのフレームは、第２のキャリア周波数の上りリンク部分を有する。上りリンク部分は、上位局と第１の複数の局との間の通信のための第１の上りリンクサブフレームと、上位局と第２の複数の局との間の通信のための第２の上りリンクサブフレームとを有する。第１の下りリンクサブフレームは、第１の時間間隔に対応してもよく、第１の上りリンクサブフレームは、第２の時間間隔に対応してもよい。第１の時間間隔及び第２の時間間隔は重ならない。中継局は、第１の複数の局のうち１つでもよく、これにより、下りリンク送信の受信は、第１の下りリンクサブフレームで行われ、上りリンク送信の送信は、第１の上りリンクサブフレームで行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】セルラ通信システムのブロック図
【図２】本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な基地局のブロック図
【図３】本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な移動端末のブロック図
【図４】本発明の或る実施例を実装するために使用され得る例示的な中継局のブロック図
【図５】本発明の或る実施例を実施するために使用され得る例示的なOFDM送信アーキテクチャの論理分解のブロック図
【図６】本発明の或る実施例を実施するために使用され得る例示的なOFDM受信アーキテクチャの論理分解のブロック図
【図７】本発明の或る実施例を実施するために使用され得る例示的な全体ネットワークアーキテクチャのブロック図
【図８】図７の全体ネットワークアーキテクチャの一部のブロック図
【図９】半二重において２つのキャリア周波数を使用した中継局の動作を示すブロック図
【図１０】全二重において２つのキャリア周波数を使用した中継局の動作を示すブロック図
【図１１】４つのキャリア周波数を使用した中継局の動作を示すブロック図
【図１２】例示的なTDDフレーム構造のブロック図
【図１３】例示的なFDDフレーム構造のブロック図
【図１４】T-RSフレーム構造の例示的な構成のブロック図
【図１５】MR-BS及びRSが周波数領域でULサブフレームを分けたT-RSフレーム構造の例示的な構成のブロック図
【図１６】NT-BSフレーム構造の例示的な最小構成のブロック図
【図１７】MR-BS及びRSが周波数領域でULサブフレームを分けたNT-RSフレーム構造の例示的な構成のブロック図
【図１８Ａ】マルチホップ中継をサポートするように適合された例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【図１８Ｂ】マルチホップ中継をサポートするように適合された例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【図１８Ｃ】マルチホップ中継をサポートするように適合された例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【図１９Ａ】マルチホップ中継をサポートするように適合された更なる例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【図１９Ｂ】マルチホップ中継をサポートするように適合された更なる例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【図２０】３つの異なる領域で３つのユーザのグループを規定する例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【図２１】３ホップの場合の例示的なH-FDDフレーム構造のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の他の態様及び特徴は、添付図面と共に本発明の特定の実施例の以下の説明を読むことにより、当業者に明らかになる。
【００１８】
図面に、本発明の実施例を単なる例として示す。
【００１９】
次に図面を参照する。同様の参照符号は、同様の要素を示す。図１は、複数のセル12内での無線通信を制御する基地局コントローラ（BSC：base  station  controller）10を示しており、複数のセルは、対応する基地局（BS：base  station）14によりサービス提供される。或る構成では、各セルは、複数のセクタ13（図示せず）に更に分割される。一般的に、各基地局14は、移動端末16とのOFDMを使用した通信を容易にする。移動端末16は、対応する基地局14に関連するセル12内にある。基地局14に対する移動端末16の移動は、チャネル状態におけるかなりの変動を生じる。図示のように、基地局14及び移動端末16は、通信のための空間ダイバーシチを提供するために、複数のアンテナを含んでもよい。以下に詳細に説明するように、中継局（relay  station）15は、基地局14と移動端末16との間の通信を支援してもよい。移動端末16は、いずれかのセル12、セクタ13（図示せず）、基地局14又は中継局15から他のセル12、セクタ13（図示せず）、基地局14又は中継局15にハンドオフされてもよい18。或る構成では、基地局14は、バックホールネットワーク11で各ネットワーク及び他のネットワーク（コアネットワーク又はインターネット（双方とも図示せず）等）と通信する。或る構成では、基地局コントローラ10は必要ない。
【００２０】
図２は、基地局14の例を示している。基地局14は、一般的に、制御システム20と、ベースバンドプロセッサ22と、送信回路24と、受信回路26と、アンテナ28と、ネットワークインタフェース30とを含む。受信回路26は、移動端末16（図３に図示する）及び中継局15（図４に図示する）により提供された１つ以上の遠隔送信機から、情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。
【００２１】
ベースバンドプロセッサ22は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。従って、ベースバンドプロセッサ22は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital  signal  processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific  integrated  circuit）に実装される。受信情報は、ネットワークインタフェース30を介して無線ネットワークを通じて送信される、或いは、直接的に又は中継局15の支援により、基地局14によりサービス提供される他の移動端末16に送信される。
【００２２】
送信側では、ベースバンドプロセッサ22は、制御システム20の制御で、ネットワークインタフェース30からデジタル化されたデータ（音声、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路24に出力され、そこで、所望の送信周波数を有する１つ以上のキャリア信号により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（matching  network）（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ28に配信する。変調及び処理の詳細は、以下に詳細に説明する。
【００２３】
図３は、移動端末16の例を示している。基地局14と同様に、移動端末16は、制御システム32と、ベースバンドプロセッサ34と、送信回路36と、受信回路38と、アンテナ40と、ユーザインタフェース回路42とを含む。受信回路38は、１つ以上の基地局14及び中継局15から情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。
【００２４】
ベースバンドプロセッサ34は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。ベースバンドプロセッサ34は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital  signal  processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific  integrated  circuit）に実装される。
【００２５】
送信について、ベースバンドプロセッサ34は、制御システム32からデジタル化されたデータ（音声、ビデオ、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路36に出力され、そこで、所望の送信周波数にある１つ以上のキャリア信号を変調するために変調器により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ40に配信する。当業者に利用可能な様々な変調及び処理技術が、直接的に又は中継局を介して移動端末と基地局との間で信号を送信するために使用される。
【００２６】
OFDM変調では、送信帯域は複数の直交搬送波に分割される。各搬送波は、送信されるデジタルデータに従って変調される。OFDMは送信帯域を複数のキャリアに分割するため、キャリア毎の帯域幅は減少し、キャリア毎の変調時間は増加する。複数のキャリアが並列して送信されるため、いずれかの所与のキャリアのデジタルデータ若しくはシンボルの送信レートは、単一のキャリアが使用される場合より低い。
【００２７】
OFDM変調は、送信される情報について逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse  Fast  Fourier  Transform）の性能を利用する。復調について、受信信号での高速フーリエ変換（FFT：Fast  Fourier  Transform）の性能は、送信された情報を回復する。実際に、IFFT及びFFTは、それぞれ逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse  Discrete  Fourier  Transform）及び離散フーリエ変換（DFT：Discrete  Fourier  Transform）を実行するデジタル信号処理により提供される。従って、OFDM変調の特徴は、送信チャネル内の複数の帯域について直交搬送波が生成される点にある。変調された信号は、比較的低い送信レートを有し、各帯域内に留まることができるデジタル信号である。個々の搬送波は、デジタル信号により直接的に変調されない。その代わりに、全ての搬送波は、IFFT処理により同時に変調される。
【００２８】
一実施例では、OFDMは、基地局14から移動端末16への下りリンク送信に少なくとも使用されることが好ましい。各基地局14は、“n”個の送信アンテナ28（n>=1）を備えており、各移動端末16は、“m”個の受信アンテナ40（m>=1）を備えている。特に、各アンテナは、適切なデュプレクサ又はスイッチを使用して受信及び送信に使用可能であり、簡潔にするためにのみこのようにラベルが付与されている。
【００２９】
中継局15が使用される場合、OFDMは、基地局14から中継局15への下りリンク送信と、中継局15から移動端末16への下りリンク送信とに使用されることが好ましい。
【００３０】
図４は、例示的な中継局15を示している。基地局14及び移動端末16と同様に、中継局15は、制御システム132と、ベースバンドプロセッサ134と、送信回路136と、受信回路138と、アンテナ130と、中継回路142とを含む。中継回路142は、中継局14が基地局16と移動端末16との間の通信を支援することを可能にする。受信回路138は、１つ以上の基地局14及び無線端末16から情報を運ぶ無線周波数信号を受信する。低雑音増幅器及びフィルタ（図示せず）は、処理のために信号からブロードバンド干渉を増幅及び除去するように協調してもよい。ダウンコンバージョン及びデジタル化回路（図示せず）は、フィルタリングされた受信信号を中間又はベースバンド周波数信号にダウンコンバートする。中間又はベースバンド周波数信号は、１つ以上のデジタルストリームにデジタル化される。
【００３１】
ベースバンドプロセッサ134は、デジタル化された受信信号を処理し、受信信号で伝達された情報又はデータビットを抽出する。典型的には、この処理は、復調、復号化及び誤り訂正動作を有する。ベースバンドプロセッサ134は、一般的には、１つ以上のデジタルシグナルプロセッサ（DSP：digital  signal  processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：application-specific  integrated  circuit）に実装される。
【００３２】
送信について、ベースバンドプロセッサ134は、制御システム132からデジタル化されたデータ（音声、ビデオ、データ又は制御情報を表してもよい）を受信し、送信のためにデータを符号化する。符号化されたデータは、送信回路136に出力され、そこで、所望の送信周波数にある１つ以上のキャリア信号を変調するために変調器により変調される。電力増幅器（図示せず）は、変調されたキャリア信号を送信に適したレベルに増幅し、マッチングネットワーク（図示せず）を通じて変調されたキャリア信号をアンテナ130に配信する。前述のように、当業者に利用可能な様々な変調及び処理技術が、直接的に又は中継局を介して間接的に移動端末と基地局との間で信号を送信するために使用される。
【００３３】
図５を参照して、論理OFDM送信アーキテクチャについて説明する。まず、基地局コントローラ10は、直接的に又は中継局15の支援により、様々な移動端末16に送信されるデータを基地局14に送信する。基地局14は、送信用のデータをスケジューリングするため及びスケジューリングされたデータを送信するための適切な符号化及び変調技術を選択するために、移動端末に関連するチャネル品質インジケータ（CQI：channel  quality  indicator）を使用してもよい。CQIは、移動端末16からの直接のものでもよく、移動端末16により提供された情報に基づいて基地局14で決定されてもよい。いずれの場合でも、各移動端末16のCQIは、チャネル振幅（又は応答）がOFDM周波数帯域を通じて変化する程度の関数である。
【００３４】
ビットのストリームであるスケジューリングされたデータ44は、データスクランブル化ロジック46を使用してデータに関連するピーク対平均電力比を低減するようにスクランブル化される。スクランブル化されたデータの巡回冗長検査（CRC：cyclic  redundancy  check）は、CRC付加ロジック48を使用して決定され、スクランブル化されたデータに付与されてもよい。次に、チャネル符号化ロジック50を使用して、チャネル符号化が実行され、移動端末16での回復及び誤り訂正を容易にするためにデータに冗長性を効果的に付加する。この場合も同様に、特定の移動端末16のチャネル符号化は、CQIに基づく。或る実装では、チャネル符号化ロジック50は、既知のTurbo符号化技術を使用する。符号化されたデータは、符号化に関連するデータ展開を補うために、レートマッチング（rate  matching）ロジック52により処理される。
【００３５】
ビットインターリーバロジック54は、符号化されたデータのビットを体系的に並び替え、連続的なデータビットのロスを最小化する。結果のデータビットは、マッピングロジック56により選択されたベースバンド変調に応じて対応するシンボルに体系的にマッピングされる。直交振幅変調（QAM：Quadrature  Amplitude  Modulation）、四相位相シフトキーイング（QPSK：Quadrature  Phase  Shift  Key）が使用されることが好ましい。変調の程度は、特定の移動端末のCQIに基づいて選択されることが好ましい。シンボルは、シンボルインターリーバロジック58を使用して、周波数選択性フェージングにより生じる周期的なデータロスに対する送信信号の耐性を更に増強するために体系的に並び替えられてもよい。
【００３６】
この時点で、ビットのグループは、振幅及び位相コンステレーションの位置を表すシンボルにマッピングされる。空間ダイバーシチが望まれる場合、シンボルのブロックは、時空ブロック符号（STC：space-time  block  code）符号化ロジック60により処理される。STC符号化ロジック60は、送信信号を干渉に対してより耐性のあるようにし、移動端末16で容易に復号されるように、シンボルを変更する。STC符号化ロジック60は、入来するシンボルを処理し、基地局14の送信アンテナ28の数に対応する“n”個の出力を提供する。図５に関して前述した制御システム20及び／又はベースバンドプロセッサ22は、STC符号化を制御するためにマッピング制御信号を提供する。この時点で、“n”個の出力のシンボルが、送信されて移動端末16により回復可能なデータを表すことを仮定する。
【００３７】
この例では、基地局14が２つのアンテナ28（n=2）を有しており、STC符号化ロジック60がシンボルの２つの出力ストリームを提供することを仮定する。従って、STC符号化ロジック60により出力される各シンボルストリームは、理解を容易にするために別々に図示されている対応するIFFTプロセッサ62に送信される。当業者は、このようなデジタル信号処理を提供するために、１つ以上のプロセッサが単独で又はここに記載の他の処理と組み合わせて使用されてもよいことを認識する。IFFTプロセッサ62は、逆フーリエ変換を提供するために各シンボルで動作することが好ましい。IFFTプロセッサ62の出力は、時間領域でのシンボルを提供する。時間領域のシンボルはフレームにグループ化され、フレームは、プレフィックス挿入ロジック64によりプレフィックスに関連付けられる。結果の信号のそれぞれは、デジタル領域で中間周波数にアップコンバートされ、対応するデジタルアップコンバート（DUC：digital  up-conversion）及びデジタル・アナログ（D/A）変換回路66を介してアナログ信号に変換される。結果の（アナログ）信号は、所望のRF周波数で同時に変調され、増幅され、RF回路68及びアンテナ28を介して送信される。特に、目的の移動端末16により知られているパイロット信号は、サブキャリア間に分散される。以下に詳細に説明する移動端末16は、チャネル推定のためにパイロット信号を使用してもよい。
【００３８】
基地局14から直接的な又は中継局15の支援による移動端末16による送信信号の受信を示す図６に参照が行われる。移動端末16の各アンテナ40に送信信号が到達すると、各信号は、対応するRF回路70により復調及び増幅される。簡潔且つ明瞭にするために、２つの受信パスのうち１つのみを詳細に説明及び図示する。アナログ・デジタル（A/D）変換器及びダウンコンバート回路72は、デジタル処理のために、アナログ信号をデジタル化してダウンコンバートする。結果のデジタル化された信号は、受信信号レベルに基づいてRF回路70の増幅器の利得を制御するために、自動利得制御回路（AGC：automatic  gain  control）74により使用されてもよい。
【００３９】
まず、デジタル化された信号は、同期ロジック76に提供される。同期ロジック76は、複数のOFDMシンボルをバッファに入れて、２つの連続するOFDMシンボルの間の自己相関を計算する粗い同期ロジック78を含む。相関結果の最大値に対応する結果の時間インデックスは、ヘッダに基づいて正確なフレーム開始位置を決定するために細かい同期ロジック80により使用される細かい同期検索ウィンドウを決定する。細かい同期ロジック80の出力は、フレーム整列ロジック84によるフレーム取得を容易にする。適切なフレーム整列は、次のFFT処理が時間領域から周波数領域への正確な変換を提供するために重要である。細かい同期アルゴリズムは、ヘッダにより伝達される受信パイロット信号と既知のパイロットデータのローカルコピーとの間の相関に基づく。フレーム整列の取得が生じると、OFDMシンボルのプレフィックスは、プレフィックス除去ロジック86で除去され、結果のサンプルは、周波数オフセット訂正ロジック88に送信される。周波数オフセット訂正ロジック88は、送信機及び受信機の一致しないローカル発振器により生じたシステム周波数オフセットを補う。同期ロジック76は、周波数オフセット及びクロック推定ロジック82を含むことが好ましい。周波数オフセット及びクロック推定ロジック82は、ヘッダに基づき、送信信号でのこのような効果を推定し、適切にOFDMシンボルを処理するためにこれらの推定を訂正ロジック88に提供することに役立てる。
【００４０】
この時点で、時間領域のOFDMシンボルは、FFT処理ロジック90を使用して周波数領域に変換する準備ができている。結果は周波数領域のシンボルであり、周波数領域のシンボルは、処理ロジック92に送信される。処理ロジック92は、分散パイロット抽出ロジック94を使用して分散したパイロット信号を抽出し、チャネル推定ロジック96を使用して抽出されたパイロット信号に基づいてチャネル推定を決定し、チャネル再構成ロジック98を使用して全てのサブキャリアについてチャネル応答を提供する。サブキャリア毎のチャネル応答を決定するために、基本的には、パイロット信号は、時間及び周波数の双方において既知のパターンでOFDMサブキャリアを通じてデータシンボル間に分散した複数のパイロットシンボルである。図６を参照し続けると、処理ロジックは、特定の時間の特定のサブキャリアで想定されるパイロットシンボルと受信したパイロットシンボルとを比較し、パイロットシンボルが送信されたサブキャリアのチャネル応答を決定する。結果は、パイロットシンボルが提供されない残りのサブキャリアの全てではなくてもほとんどのチャネル応答を推定するように補間される。実際に補間されたチャネル応答は、OFDMチャネルのサブキャリアの全てではなくてもほとんどのチャネル応答を含む全体のチャネル応答を推定するために使用される。
【００４１】
各受信パスのチャネル応答から導かれる周波数領域のシンボル及びチャネル再構成情報は、STC復号化器100に提供される。STC復号化器100は、双方の受信パスでSTC復号化を提供し、送信シンボルを回復する。チャネル再構成情報は、各周波数領域のシンボルを処理するときに送信チャネルの効果を除去するのに十分な等化情報をSTC復号化器100に提供する。中継局は、本発明に関して他の基地局又は端末として動作してもよい。
【００４２】
回復されたシンボルは、シンボルデインターリーバロジック102を使用して逆の順序に配置される。シンボルデインターリーバロジック102は、送信機のシンボルインターリーバロジック58に対応する。デインターリーブされたシンボルは、デマッピングロジック104を使用して、対応するビットストリームに復調又はデマッピングされる。ビットは、ビットデインターリーバロジック106を使用してデインターリーブされる。ビットデインターリーバロジック106は、送信アーキテクチャのビットインターリーバロジック54に対応する。デインターリーブされたビットは、レートデマッチングロジック108により処理され、最初にスクランブル化されたデータ及びCRCチェックサムを回復するためにチャネル復号化ロジック110に提示される。従って、CRCロジック112は、CRCチェックサムを除去し、通常の方法でスクランブル化されたデータを検査し、既知の基地局のデスクランブル化符号を使用してデスクランブル化するためにこれをデスクランブル化ロジック114に提供し、元々送信されたデータ116を回復する。
【００４３】
データ116の回復と並行して、CQI又は少なくとも基地局14でCQIを生成するのに十分な情報が決定され、基地局14に送信される。前述のように、CQIは、搬送波対干渉比（CIR：carrier-to-interference  ratio）と、チャネル応答がOFDM周波数帯域の様々なサブキャリアを通じて変化する程度との関数でもよい。この実施例では、情報を送信するために使用されるOFDM周波数帯域の各サブキャリアのチャネル利得は、チャネル利得がOFDM周波数帯域を通じて変化する程度を決定するために、相互に比較されてもよい。変動の程度を測定するために複数の技術が利用可能であるが、１つの技術は、データを送信するために使用されているOFDM周波数帯域を通じた各サブキャリアのチャネル利得の標準偏差を計算することである。
【００４４】
図１〜６は、本発明の実施例を実装するために使用され得る通信システムの１つの特定の例を提供している。実施例は、特定の例とは異なるアーキテクチャを有するが、ここに記載の実施例の実装に従った方法で動作する通信システムで実装されてもよいことが分かる。
【００４５】
図７は、本発明の或る実施例を実装するために使用され得る全体ネットワークアーキテクチャ700の論理表現を示すブロック図である。図示のように、全体ネットワークアーキテクチャ700は、移動局（MS）702と、基地局（BS）704及びASNゲートウェイ（ASN-GW：access  service  network  gateway）705を有するアクセスサービスネットワーク（ASN：access  service  network）706と、複数の接続サービスネットワーク（CSN：connectivity  service  network）708とを有する。ネットワークアーキテクチャ700は、WiMAXネットワークアーキテクチャ（全内容を引用するWiMAX  Forum  Network  Architecture  Stage  2-3:  Release  1,  Version  1.2）に規定されたフレームワークに基づいてもよい。
【００４６】
ASN706は、IEEE802m/3準拠のものでもよい。ASN706は、IEEE802.16e/m加入者に無線アクセスを提供するために必要な完全な一式のネットワーク機能を提供してもよい。ASN706は、少なくとも、IEEE802.16e/m  MSとのIEEE802.16e/mレイヤ1（L1）及びレイヤ2（L2）接続と、加入者セッションの認証、許可及びセッション課金のためのIEEE802.16e/m加入者のホームネットワークサービスプロバイダ（H-NSP：Home  Network  Service  Provider）へのAAAメッセージの伝送と、IEEE802.16e/m加入者の好みのNSPのネットワーク発見及び選択と、IEEE802.16e/m  MSとのレイヤ3（L3）接続を確立するための中継機能（すなわち、IPアドレス割り当て）と、無線リソース管理との機能を提供する。
【００４７】
前述の機能に加えて、ポータブル及び移動環境では、ASN706は、ASNに留まるモビリティ（ASN  anchored  mobility）と、CSNに留まるモビリティ（CSN  anchored  mobility）と、ページングと、ASN-CSNトンネリングとの機能を更にサポートしてもよい。
【００４８】
各CSN708は、IEEE802.16e/m加入者にIP接続サービスを提供する一式のネットワーク機能である。所与のASN706は、１つより多くのCSN708により共有されてもよい。CSN708は、ユーザセッションのためのMS  IPアドレス及びエンドポイントパラメータの割り当てと、インターネットアクセスと、AAAプロキシ又はサーバと、ユーザ加入者プロファイルに基づくポリシー及び許可制御と、ASN-CSNトンネリングのサポートと、IEEE802.16e/m加入者の課金及びオペレータ間の決済と、ローミング用のCSN間のトンネリングと、ASN間のモビリティとの機能を提供してもよい。CSN708は、ルータ、AAAプロキシ／サーバ、ユーザデータベース、及び相互接続ゲートウェイMSのようなネットワークエレメント（図示せず）を更に有してもよい。
【００４９】
図８を参照すると、中継局（RS）15は、改善されたカバレッジ及び／又はキャパシティを提供するためにネットワークに配置されてもよい。RS802が存在する場合、BS704とMS702との間の通信は、直接行われてもよく、RS802を介して行われてもよい。
【００５０】
IEEE802.16jは、中継する間にサポート可能なキャリアの数に従って２つの中継局の種類を規定する。
【００５１】
(1)単一無線の中継局：下りリンク及び上りリンク送信にMR-BSのDL/ULキャリアと同じキャリア周波数を使用する中継局である。例えば、MR-BSは間隔T1に周波数f1でRSに送信し、RSは間隔T2にf1で信号をその下位局に転送する。T1及びT2は重複する期間を有さない。
【００５２】
(2)デュアル無線の中継局：下りリンク及び上りリンク送信にMR-BSのDL/ULキャリアと異なる周波数を使用する中継局である。例えば、MR-BSは周波数f1でRSに送信し、RSはf2で信号をその下位局に転送する。
【００５３】
前述の定義はTDD動作を仮定している点に留意すべきである。すなわち、同じ周波数が、いずれかの所与のインタフェースでDL及びUL通信の双方に使用されている。
【００５４】
前述のように、FDDでは、UL及びDLトラヒックは、異なるキャリア周波数で送信される。本発明の実施例によれば、FDD動作では、RSはその下位局がそのDLに使用するものと同じキャリアf1をDL送信に使用してもよく、その下位局がそのULに使用するものと同じキャリアf2をUL送信に使用してもよい。この選択肢は、２つのキャリア周波数を必要とし、以下に詳細に説明するように、フレーム構造は、アクセスゾーンと中継ゾーンとに分割される必要があり得る。図９は、中継局が半二重であり（すなわち、所与のインタフェースで同時に受信及び送信しない）、中継局の動作が時分割方式で行われる場合を示している。図１０は、中継局が全二重である（すなわち、同じインタフェースで同時に受信及び送信する）場合を示している。
【００５５】
或いは、FDD動作では、RSは、その上位局のDL（UL）周波数と異なるDL（UL）周波数を使用してもよい。この選択肢は、４つのキャリア（奇数ホップのために２つ及び偶数ホップのために２つ）を必要とする点に留意すべきである。図１１はこの場合を示している。
【００５６】
図１０及び１１に示す場合は、図１０に従って動作し得る中継局が同じ時間に周波数で同時に受信及び送信するための複雑なアンテナ配置及び干渉除去回路を必要とし得る点を除いて、相互に類似する。構成の観点からは、これらは同じものとして扱われてもよい。
【００５７】
図９に示す中継システムは、ハードウェア実装及び設計に関して実用的であり、更に、この動作は、IEEE802.16e/Rev2標準で既に規定されているH-FDD動作にうまく適合する。例えば、IEEE802.16e/Rev2/D6に規定されたH-FDDフレーム構造によれば、DL及びULフレームの双方は、２つの間隔T1及びT2に分割される。１つはグループ1のMS/SSのものであり、１つはグループ2のMS/SSのものである。T1（T2）の間隔の間に、グループ1（グループ2）のMS/SSは、BSからDL信号を受信し、T2（T1）の間隔の間に、グループ1（グループ2）のMS/SSは、UL信号をBSに送信する。以下に詳細に説明するように、このフレーム構造は、例えば、任意選択の中継アンブル（R-amble：relay  amble）の挿入、FCH/DL-MAPのR-FCH/R-MAPへの置換等により、マルチホップ中継ネットワークで使用されるために変更されてもよい。更に、FDDマルチホップ中継ネットワークをサポートするために１つより多くの中継ゾーンが単一のフレームに現れることが許可された単一フレームの手法を求めることが望ましい。そうでなければ、１つのみの中継ゾーンが単一のフレームに現れることが許可された場合、複数の中継局のために複数のフレームが必要になる。
【００５８】
＜IEEE802.16e/Rev2での既存のFDD及びH-FDDモードの動作＞
IEEE802.16e/Rev2で指定されているように、フレーム構成に関するパラメータは、DLチャネル記述子（DCD：DL  Channel  Descriptor）と、ULチャネル記述子（UCD：UL  Channel  Descriptor）と、DL-MAPとで伝達される。ネットワーク登録の間に、MSは、まず利用可能なチャネルに同期し、DCD/UCDを受信するためにDL-MAP1（図１３）を読み取る。まず、MSは、グループ1の一部としてレンジング（ranging）動作を実行する。１つ又は２つのDCD/UCDが存在してもよい。１つのDCD/UCDが存在し、同じ種類／長さ／値（TLV：type/length/value）が２回繰り返される場合、最初のものはユーザグループ1に属し、次のものはユーザグループ2に属する。
【００５９】
MSは、DL-MAP1（DL-MAP2）から現在（次）のフレームのT1（T2）の間隔の長さを受信し、UCDからULキャリア周波数を受信する。MS/SSがフレーム内でDL及びUL間隔を正確に見つけることができるように、DCD/UCDは、DLギャップ（DL_gap）サイズ、DL残り（DL_residue）サイズ及びその位置、TTG及びRTG等のようなパラメータを提供する。
【００６０】
MSは、グループ1を仮定して初期のレンジングを実行する。BSは、H-FDDグループ切り替え情報要素（IE：information  element）を送信することにより、いつでもMSユーザグループを切り替えてもよい。グループ切り替えIEがフレームnで受信された場合、フレームn+切り替え遅延+mで有効になる。ただし、切り替え遅延パラメータはUCDで指定され、mはグループ番号である（例えば、グループ1のユーザではm=1）。
【００６１】
FDD及びTDDの双方において、DL  MAPは、現在のフレームの割り当てを示し、UL  MAPは、次のフレームの領域を示す。H-FDDでは、DL  MAP1又はDL  MAP2は、現在のフレームの領域を示し、UL  MAP1は、次のフレームを示し、UL  MAP2は次の次のフレームを示す。
【００６２】
全二重及び半二重MSが同時に動作する場合、BSは、利用可能な全てのH-FDDリソースに対して全二重MSをスケジューリングするためにFDD対割り当て（Paired  Allocation）IEを送信してもよい。FDD対割り当てIEは、他のUL領域の割り当てを示すUL  MAP  IEを含む。このIEはまた、ULゾーン切り替えIEと、UL割り当て開始IEとを含んでもよい。この場合、これらのIEは、他のUL割り当て領域に関する構成を示す。
【００６３】
＜FDD及びH-FDDモードでのRS及びMR-BSの動作＞
本発明の実施例によれば、図１３に示すFDDフレーム構造は、マルチホップ中継をサポートするように変更されてもよい。図１８Ａに示すように、DL1、DL2、UL1及びUL2サブフレームは、BS-MS通信に加えてBS-RS及びRS-MS通信をサポートするために、それぞれ２つのゾーンに分割されてもよい。図１３のFDDフレーム構造と同様に、図１８Ａのフレーム構造は、フレームの別々の部分でフレームを共有するH-FDD局の２つのグループ（グループ1及びグループ2）の協調した送信構成をサポートする。
【００６４】
トランスペアレントRS（T-RS：transparent  RS）動作では、図１８Ｂに示すように、DL1及びDL2サブフレームは、それぞれアクセスゾーンとトランスペアレントゾーンとに分割されてもよく、UL1及びUL2サブフレームは、それぞれアクセスゾーンと中継ゾーンとに分割されてもよい。T-RSは、MSが割り当てられるのと同じ方法でグループ1及びグループ2の一方に割り当てられてもよい。MR-BSは、複数のT-RSを各グループに同時に割り当ててもよい。この理由は、T-RSはMSであるかのように扱われ得るからである。グループ1（グループ2）に割り当てられたT-RSは、DL1/UL1（DL2/UL2）領域でデータを中継してもよい。簡単にするために、全てのRSは、そのグループのFCH/MAPが任意選択のFCH/R-MAPのみを含むように、同じグループに割り当てられてもよい。
【００６５】
非トランスペアレントRS（NT-RS：non-transparent  RS）動作では、図１８Ｃに示すように、DL1、DL2、UL1及びUL2サブフレームは、それぞれアクセスゾーンと中継ゾーンとに分割されてもよい。グループ1（グループ2）の能力のあるNT-RSは、UL1（UL2）を除く全体のULゾーンを使用してもよい。
【００６６】
Rリンクチャネル記述子（RCD：R-link  Channel  Description）  MACメッセージは、アクセス及び中継ゾーンを伝達するために使用されてもよい。アクセスゾーンは、連続的でもよく、H-FDDフレームの１つのサブフレーム内に入ってもよく、中継ゾーンは、連続的でもよく、他のサブフレーム内に入ってもよい。FCH/MAP及びR-FCH/RMAPは、それぞれ最初の送信（tx）アクセスゾーン及び中継ゾーンで送信されてもよい。
【００６７】
RSは、ネットワーク登録の間に、UCDからULキャリアを取得してもよい。単一無線のRSでは、最初のホップで使用されたものと同じキャリア周波数が他のホップでも使用されてもよい。デュアル無線のRSでは、RS構成CMDメッセージで伝達された第２のキャリア周波数が、FDDモードでのDLキャリアを示してもよい。FDDモードでは、RSが下位局と通信する際に使用するULキャリアを構成するために、更なるTLVが伝達されてもよい。
【００６８】
非トランスペアレントRSシステムでは、全ての半二重MS/SSは、FDDモードでグループ1のユーザとして設定されてもよく、全てのRSはグループ2のユーザとして設定されてもよい（逆も同様である）。RSは、依然として全二重モードで動作してもよい。例えば、FDD対割り当てIEを介して全ての利用可能なH-FDDリソースでリソースを割り当てられてもよい。トランスペアレントRSは、DL  MAP1及びDL  MAP2の双方を監視し、有している転送ルールに従って中継を実行してもよい。全てのRSがトランスペアレントであるシステムでは、MS/SSはグループ間で切り替えられてもよい。
【００６９】
図１９Ａ及び１９Ｂは、それぞれT-RS及びNT-RS動作の別のフレーム構成を示している。H-FDDフレーム構造の第２のサブフレームは、場合によってはトランスペアレントゾーン又は中継ゾーンとして使用される。すなわち、DL1、DL2、UL1及びUL2をゾーンに分割するのではなく、中継局は、唯一のグループ（例えば、図１９Ａ及び１９Ｂに示すようにグループ2（すなわち、DL2及びUL2））に割り当てられる。非トランスペアレントRS動作では、中継局は自分のR-MAPを必要とするため、MAP2から利点が取り除かれる。
【００７０】
FDDに対するTDDの１つの利点は、TDDがDL-UL送信の非対称性の特性に良く適合する点にある。図１３に示す通常のH-FDDフレームは、２つのユーザのグループのみを仮定しており、DL-UL比を変化させる限られた柔軟性をもたらし、RTG/TRG及び／又はDLギャップ/ULギャップ（DL_gap/UL_gap）の要件のため、約２つのOFDMシンボルが費やされるという結果になる。
【００７１】
図２０は、３つのユーザグループ領域を有するH-FDDフレーム構成を示している。図示のように、フレーム内の３つの異なる領域で３つのユーザのグループを使用することにより、DLギャップ/ULギャップの要件が除去され、MSグループ1及び3のRTGは、それぞれ無線アイドル状態により吸収され得る。RTGの代わりにTRGが長い時間を要する場合、ULグループ送信を並び替えることにより、３つのMSグループのTRGがその代わりに吸収され得る点に留意すべきである。無線アイドル状態が調査され得るため、DL-UL比を変化させることで、柔軟性も得られる。
【００７２】
図２１は、図２０のH-FDDフレーム構成の３ホップの場合を示している。図示のように、より多くのホップを与えられると、より大きい柔軟性が予想され得る。しかし、大きい数のMSのグループが必要になる。
【００７３】
他の変更も当業者に明らかになり、従って、本発明は特許請求の範囲に規定される。
【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９−１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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