(57)【要約】  基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システム、より具体的にはＯＦＤＭＡ  ＴＤＤ無線通信システムで用いられるフレームフォーマットであって、前記基地局は、前記フレームフォーマットを有するフレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持する。各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有する。場合によっては、第１と最後のサブフレーム間にさらにべつの下りリンクサブフレーム／上りリンクサブフレームのペアを入れてもよく、構成は動的に変更できる。本フレーム構成は、大部分がレガシー端末のサポートから、増大する改良型端末のサポートに進化しつつあるシステムに適応可能である。提案のフレーム構成内にレガシー端末と改良型端末が共存しても、レガシー加入者局の性能には最小限の影響しかない。サポートする必要があるレガシー端末または改良型端末の必要数に応じて、基地局は、フレーム構成を決定できる。このフレーム構成は、常に、改良機能をサポートしないレガシー局をサポートする十分な機能を維持するように、フレームごとのサブフレーム数を、動作している加入者局の機能（feature  set）と機能改良した移動局の移動度要件とに基づき設定する。
2011503949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、
各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各フレームにおいて、同期目的のプリアンブルを前記第１の下りリンクサブフレームの先頭のみに設ける、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記加入者局は第１のタイプの加入者局と第２のタイプの加入者局とを含み、前記基地局は前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記第１のタイプの加入者局に下りリンクリソースをアロケートする、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記基地局は前記最後の上りリンクサブフレームにおいてのみ前記第１のタイプの加入者局に上りリンクリソースをアロケートするようにさらに構成される、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記基地局は少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームにおいて前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートするようにさらに構成される、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記最後の下りリンクサブフレームと最後の上りリンクサブフレームとの前に、前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートするために予約された少なくとももう１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを設ける、
請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
第２のタイプの各加入者局は、リソースをアロケートされた少なくとも１つの上りリンクサブフレームにおいて前記基地局にチャネル品質情報を返すように構成され、前記基地局は、その後の下りリンクサブフレームまたは上りリンクサブフレームにおいて第２のタイプのその加入者局にリソースをアロケートするとき、前記接続品質情報に応答する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
複数の通信標準により動作するＴＤＤ  ＯＦＤＭＡ無線通信システムの形体において、前記第１のタイプの加入者局は第１の通信標準に従い、前記第２のタイプの加入者局は前記第１の通信標準の発展形である第１の通信標準に従う、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記第１の通信標準は、単一の下りリンクサブフレームと単一の上りリンクサブフレームとを有する所定長のフレームを想定したものであり、前記基地局は、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとのタイミングにより前記フレームを前記第１の通信標準と互換性をもたせつつ、前記第２のタイプの加入者局の使用のために確保された少なくとも１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを含む、
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
各下りリンクサブフレームは後続の上りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、各上りリンクサブフレームは後続の下りリンクサブフレームがもしあればその下りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、前記基地局は、前記第２のタイプの加入者局のために確保されたサブフレームの後の少なくとも１つの時間ギャップの長さを設定し、前記フレームを前記第１の通信標準と互換性を有させるように構成された、
請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
データは前記システムにおいて所定長のシンボルを用いて送信され、各サブフレームは整数個のシンボルを含み、前記少なくとも１つのギャップの長さは前記第１の通信標準と前記第２の通信標準との両方に従うタイミングに一組のシンボルが現れるように設定される、
請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記一組のシンボルは、前記第１の上りリンクサブフレームに現れ、前記第１のタイプの加入者局へのリソースのアロケーションに利用できる、
請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
各フレームは、前記第１の通信標準に従う複数のフレームを含むスーパーフレームであり、前記スーパーフレームのサブフレームにおいて前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートできる、
請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記第１の通信標準はＩＥＥＥ８０２．１６ｅである、
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
前記第２の通信標準はＩＥＥＥ８０２．１６ｍである、
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１６】
前記基地局は前記無線通信システムの動作中に動的に下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数を変更できる、
請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記基地局は、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数を変更するとき、第１のタイプの加入者局と第２のタイプの加入者局の相対的な数に応答する、
請求項１６に記載の無線通信装置。
【請求項１８】
第２のタイプの各加入者局は下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数及び／または長さの変化を認識するように構成される、
請求項１６に記載の無線通信装置。
【請求項１９】
前記基地局に、前記下りリンクサブフレーム及び／または上りリンクサブフレームの数及び／または長さの変更を指示できる中央制御部をさらに有する、
請求項１６に記載の無線通信装置。
【請求項２０】
レガシー加入者局と改善型加入者局とを含む複数の固定または移動加入者局を有する無線通信システムで使用する基地局であって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、
前記基地局は、
各フレームを、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、第２の下りリンクサブフレームと、第２の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームで構成し、
前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記レガシー加入者局に下りリンクリソースをアロケートし、
少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記第２の下りリンクサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成される、
基地局。
【請求項２１】
後の下りリンクサブフレームまたは上りリンクサブフレームにおいて各改良型加入者局にリソースをアロケートするとき、前記基地局がリソースをアロケートした上りリンクサブフレームでその改良型加入者局によりフィードバックされた接続品質情報に応答する、
請求項２０に記載の基地局。
【請求項２２】
前記レガシー加入者局は、単一の下りリンクサブフレームと単一の上りリンクサブフレームとを有する所定長のフレームで動作し、前記基地局は、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとのタイミングにより前記フレームに前記レガシー加入者局のための上りリソースを含ませつつ、前記改良型加入者局の使用のために確保された少なくとも１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを含める、
請求項２０に記載の基地局。
【請求項２３】
各下りリンクサブフレームは後続の上りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、各上りリンクサブフレームは後続の下りリンクサブフレームがもしあればその下りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、前記基地局は、前記所定のフレーム長に従って、前記改良型加入者局のために確保されたサブフレームの後の時間ギャップの少なくとも１つの長さを設定し、前記フレームを前記レガシー加入者局により復号させるように構成された、
請求項２２に記載の基地局。
【請求項２４】
各フレームをレガシー加入者局が動作する所定長の複数のフレームを含むスーパーフレームとして構成し、前記スーパーフレームの任意のサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成された、
請求項２３に記載の基地局。
【請求項２５】
前記基地局は、現在サービスしている改良型加入者局のレガシー加入者局に対する相対的比率に応じて各フレームまたはスーパーフレームの下りリンクサブフレーム及び上りリンクサブフレームの数を動的に変更できる、
請求項２０に記載の基地局。
【請求項２６】
請求項１８に記載のシステムにおける第２タイプの加入者局である加入者局。
【請求項２７】
ＷｉＭＡＸ無線通信システムで使用する、請求項１９に記載の中央制御部を設けたアクセスサービスネットワークゲートウェイ。
【請求項２８】
無線通信システムにおける無線サービス局のプロセッサにより実行されると、請求項２０に記載の基地局を提供するソフトウェア。
【請求項２９】
無線情報処理端末により実行されると、請求項２６に記載の加入者局を提供するソフトウェア。
【請求項３０】
基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムで用いられるフレームフォーマットであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、前記フレームフォーマットを有するフレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームフォーマットは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、
各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有することを特徴とするフレームフォーマット。
【請求項３１】
前記加入者局の前記基地局との同期のために設けたプリアンブルをさらに含み、前記複数の下りリンクサブフレームのうち、第１の下りリンクサブフレームのみが前記プリアンブルを含む、
請求項３０に記載のフレームフォーマット。
【請求項３２】
前記第１の下りリンクサブフレームと前記最後のアップリンクサブフレームは、フレームごとに単一の上りリンクサブフレームと下りリンクサブフレームとのみを有するレガシーフレームフォーマットのリソースを利用するように構成されたレガシー加入者局に対するリソースのアロケーションのために設けられ、
少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームは、前記フレーム中の複数のサブフレームのリソースを利用するように構成された改良型加入者局に対するリソースのアロケーションのためだけに設けられた、
請求項３０に記載のフレームフォーマット。
【請求項３３】
前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームのタイミングにより、前記フレームに、前記レガシー加入者局のための上りリンクリソースを含ませ、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを前記改良型加入者局による使用のために含む、
請求項３２に記載のフレームフォーマット。
【請求項３４】
前記下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームのタイミングは、連続するサブフレーム間の少なくとも１つの時間ギャップであって改良型加入者局へのリソースのアロケーションのためだけに設けられたサブフレームに続く時間ギャップの長さを変更することにより調整される、
請求項３３に記載のフレームフォーマット。
【請求項３５】
前記時間ギャップは、ＩＥＥＥ８０２．１６無線通信システムで規定された送受信切り替え保護時間ＴＴＧ、または受送信切り替え保護時間ＲＴＧである、
請求項３４に記載のフレームフォーマット。
【請求項３６】
各サブフレームは整数個のシンボルを含み、前記少なくとも１つのギャップの長さは前記レガシー加入者局が期待するタイミングで前記最後の上りリンクサブフレームにおいて複数のシンボルが利用可能であるように決定される、
請求項３４に記載のフレームフォーマット。
【請求項３７】
前記フレームフォーマットは、前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームの間に下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとが無い、１つ含む、またはそれ以上含むように再構成可能である、
請求項３０に記載のフレームフォーマット。
【請求項３８】
各フレームの長さはレガシーフレームフォーマットの倍数であり、前記レガシー加入者局が期待する各タイミングで同期目的のプリアンブルが設けられる、
請求項３２に記載のフレームフォーマット。
【請求項３９】
前記レガシーフレームフォーマットの倍数である全フレーム長ごとに、レガシーフレームごとに、及びサブフレームごとに部分的にアロケートされたシグナリングを含む、
請求項３８に記載のフレームフォーマット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局（ＢＳ）が複数の固定または移動の加入者局（ＭＳ）と通信するタイプの無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブロードバンドワイヤレスリンクを介したデータ通信のために様々な規格が開発されている。かかる規格の１つはＩＥＥＥ８０２．１６仕様書で策定されたものであり、一般にＷｉＭＡＸと呼ばれている。既存の仕様には、固定加入者局を有するシステムを主に想定したＩＥＥＥ８０２．１６−２００４と、移動加入者局のためのＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５とが含まれる。現在検討されている（アドバンストＷｉＭＡＸまたはギガＷｉＭＡＸとも呼ばれる）ＩＥＥＥ８０２．１６ｍプロジェクトは、複数アンテナを含む先進技術を利用して移動加入者局に高データレートを提供することを提案している。以下の説明では、移動局（ＭＳ）という用語を、移動及び固定の加入者局の両方に対する略称として用いる。「ユーザ」という用語を、移動局と同じ意味で用いる。さらに、「レガシーＭＳ」や「レガシーユーザ」は、現在のワイヤレスＭＡＮ−ＯＦＤＭＡ仕様書（ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５）により、ＷｉＭＡＸフォーラムシステムプロファイル（リリース１．０）で規定された機能を用いて動作する移動局を指す。
【０００３】
ＩＥＥＥ標準８０２．１６−２００４「Air  Interface  for  Fixed  Broadband  Wireless  Access  Systems」とＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５「Amendment  2  and  Corrigendum  1  to  IEEE  Std  802.16-2004」の全内容は、ここに参照援用する。
【０００４】
上記のタイプのシステムでは、データは移動局と基地局との間のパケットの交換で行われるが、（接続ＩＤを有する）接続（管理接続またはトランスポート接続）はその移動局と基地局との間で維持される。加入者局から基地局へのパケットの伝送方向は上りリンク（ＵＬ）であり、基地局から加入者局へのパケットの伝送方向は下りリンク（ＤＬ）である。データパケットの伝送は「フレーム」で行われる。このフレームはシステムにおける所定の時間単位であり、従来、各フレームは下りリンクのサブフレームと、それに続く上りリンクのサブフレームとを有している。これらのサブフレームは時間領域と周波数領域とで複数のスロットに分割される。また、複数の送信アンテナを用いる場合には、空間的にも複数のストリームに分割される。物理レイヤレベルでは、データ伝送にはサブキャリア群（システムにおいて利用可能な周波数）を結合して、周知のＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多重）方式を利用して「シンボル」を形成する。基地局は、サブフレームの別のゾーンでは別のＭＣＳを用いて、例えば、近隣のユーザには高いデータスループットを提供し、一方、遠隔のユーザや高移動度で移動しているユーザにはロバスト（robust）な信号を提供することもできる。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワークでは、利用可能な周波数範囲やアプリケーションに応じて、物理レイヤーは様々に実施できる。これには時分割多重（ＴＤＤ）モードも含む。時分割多重では、同じ周波数帯域で２つのリンクを張るが、媒体へのアクセスは時間的に分割し、どの時点でもＤＬまたはＵＬの一方のみがその媒体を利用する。本明細書では、以下、例としてＴＤＤモードのＷｉＭＡＸシステムについて説明する。
【０００６】
このように、従来、ＴＤＤモードでは、図１に示したように、各フレームはＤＬサブフレームとそれに続くＵＬサブフレームとに分割される。ＤＬサブフレームは、ＤＬ−ＭＡＰとＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストコントロールフィールドを含み、ＢＳはこのＤＬ−ＭＡＰとＵＬ−ＭＡＰにより、ＤＬとＵＬにおけるアロケーションをＭＳに通知する。ＭＡＰは、フレーム内の帯域幅アロケーションのマップであり、その他のＰＨＹシグナリングに関するメッセージも含んでいる。それぞれコネクションＩＤを含むインフォメーションエレメント（ＩＥ）により構成されている。マップＩＥは、移動局に対して、情報を送受信するどのバーストに割り当てられているか通知する。
【０００７】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５標準は２ｍｓから２０ｍｓにわたってあり得る多くのフレーム長を規定している。しかし、現在のＷｉＭＡＸフォーラムプロファイル（リリース１．０）の規定によると、５ｍｓフレームのみを利用することと規定している。そうすることにより、ＷｉＭＡＸフォーラムが認定したすべての機器が相互運用可能（interoperable）となるからである。５ｍｓフレームが広く受け入れられているが、このフレーム長を用いるとレイテンシ（latency）問題が生じ、移動度が中程度または高いユーザには問題が生じる可能性があると考えられる。高移動度で移動しているユーザは、チャネル状態が急激に変化することを経験し、十分な性能及びスループットを維持するためには高速なリンク適応を必要とする。しかし、５ｍｓフレームではこうした高速なリンク適応は困難である。どのＭＳも自機のＭＣＳ（Modulation  and  Coding  Scheme）を広い伝搬リンク（prevailing  propagation  link）に適応するのに最低５ｍｓかかるからである。この場合、ＭＳは、干渉とノイズのレベルを含み受信器の実際の動作状態に関する情報を提供する物理的または有効ＣＩＮＲと、信号強度とに基づき、チャネル品質測定値を計算する。この情報は、上りリンクでＣＱＩフィードバックチャネル（ＣＱＩＣＨ）を介してＢＳにフィードバックされ、結果として、ＢＳはＭＳのリンク適応を行う。上記の通り、高速で移動するユーザは、５ｍｓの時間フレーム内で特にチャネル状態の急激な変動を経験し、ＭＳがフィードバックするチャネル品質情報が、スケジューリング時には、送信時のチャネルを正しく表していないことが大いにあり得る。チャネル品質情報が正しく表されない結果、ＭＳが経験する性能とスループットは低下する。
【０００８】
高速で移動するユーザをサポートするため、フレームの長さを短くして高速かつ効果的なリンク適応を行わねばならないことは明らかである。しかし、技術が進歩すると後方互換性が大きな問題となり、これは現在のＩＥＥＥ８０２．１６ｍプロジェクトの場合にもあてはまる。このＩＥＥＥプロジェクトの目的は、レガシーなＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５に、将来の高度なサービス及びアプリケーションをサポートするのに必要な性能の改善を行うことを目的とする改正をすることである。このプロジェクトでは、厳しいレガシーサポート要件に抵触せずに、できるだけレイテンシを短くする必要がある。上記の通り、フレームの長さを短くして、最終的にレイテンシを短くするが、これはレガシーなＭＳの性能に影響を与えないように行わねばならない。言い換えると、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＢＳは、レガシーＭＳをサポートできなければならないが、レガシーＢＳがレガシーＭＳをサポートするのと同じ性能レベルで、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳもサポートしなければならない。
【０００９】
再び図１を参照して、レガシーなＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＴＤＤフレーム構成では、第１シンボルはプリアンブル（preamble）で占められており、主に同期目的に用いられる。プリアンブルに続く第２と第３のシンボルはフレーム制御ヘッダＦＣＨである。ＦＣＨは、周知のフォーマットを用いて送信され、それに続くＭＡＰメッセージを復号するために十分な情報、すなわちＭＡＰメッセージ長、符号化方式、及びアクティブサブチャネルを提供する。ＦＣＨに続きＤＬ−ＭＡＰがあり、それに続きＵＬ−ＭＡＰがある。これらのＭＡＰメッセージは、フレーム内のトラフィックチャネルに割り当てられたリソース（スロット）に関する情報を提供する。これらのＭＡＰは、フレーム内のバーストを規定するＤＬ−ＭＡＰ＿ＩＥとＵＬ−ＭＡＰ＿ＩＥを含む（すなわち、１つのＭＡＰ＿ＩＥはフレーム内の１つのバーストに関連する）。これらのＭＡＰ＿ＩＥ内の情報、例えばサブチャネルオフセットやシンボルオフセットは、ＭＳがサブフレーム内でリソースを見つけるために用いられるので不可欠なものである。ＣＩＤ（コネクションＩＤ）、ＭＣＳ、サブチャネル数等の情報も、バースト中のデータの復調及び復号をするものであり、不可欠なものである。ＤＬ  ＭＡＰとＵＬ  ＭＡＰに続き、下りリンクチャネルディスクリプタ（ＤＣＤ）及び／または上りリンクチャネルディスクリプタ（ＵＣＤ）がある。ＤＣＤとＵＣＤは基地局（ＢＳ）により定期的に送信され、下りリンクと上りリンクの物理チャネルを規定する。この情報は、ＴＬＶ符号化され、（後で詳細に説明する）ＴＴＧ時間とＲＴＧ時間、中心周波数、ＢＳ  ＩＤ、フレーム長、及びハンドオーバタイプなどのパラメータを含む。また、ＤＣＤとＵＣＤには、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレーム内のバーストに用いられるバーストプロファイルの記述も含まれる。この情報もＴＬＶ（type/length/value）符号化され、ＦＥＣタイプ、符号化レート及び変調等の情報を含む。これらのプロファイルは、一旦決定されると、ＤＩＵＣ（Downlink  Interval  Usage  Code）とＵＩＵＣ（Uplink  Interval  Usage  Code）と呼ばれる数値指標により、後続フレームのＤＬ  ＭＡＰ＿ＩＥとＵＬ  ＭＡＰ＿ＩＥで参照される。ＩＥＥＥ８０２．１６標準では、ＤＩＵＣとＵＩＵＣの数値を用いて、使用するバーストプロファイルを規定するが、ＤＩＵＣ／ＵＩＵＣ中の値を用いて、ＰＡＰＲ（Peak  to  Average  Power  Ratio）低下ゾーン等のゾーンプロファイルを示すことができる。この場合、ＤＩＵＣ／ＵＩＵＣ＝１３とすることにより、基地局は、送信する波形のピーク対平均比を低減するために、情報を担わない信号を送信するＰＡＰＲ低減ゾーンを作るとともに、カバレッジを強化したセーフティゾーン（coverage-enhancing  safety  zones）を設け、他の基地局との干渉を回避する。
【００１０】
移動局（ＭＳ）は、（それぞれＤＩＵＣとＵＩＵＣを含む）ＤＬ−ＭＡＰ＿ＩＥとＵＬ−ＭＡＰ＿ＩＥから、下りリンクと上りシンクのサブフレームにおいて移動局のコネクションが関連するバーストと、それに付随するバーストプロファイル（すなわち、ＭＣＳ）を決定できる。物理チャネルまたはバーストプロファイルのＴＬＶ符号化された情報においていずれかの構成が変化すると、ＤＣＤ及び／またはＵＣＤを更新して、（ＤＬ  ＭＡＰ及びＵＬ  ＭＡＰの後に）以前と同様に送信しなければならない。
【００１１】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＢＳがレガシーＭＳをサポートしなければならない場合を考えると、レガシーＭＳがＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームにおける自機のリソースアロケーションを判断するためには、上記のシグナリングは、プリアンブルに続くＤＬサブフレームの最初のゾーンになければならない。しかし、最初のＩＥＥＥ８０２．１６ｍネットワークでは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＢＳを実装し、これらのＢＳを用いる大部分の端末はレガシーＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５標準のみをサポートすることとなっている。しかし、時間がたつにつれ、ほとんどのユーザはレガシー機器の使用からＩＥＥＥ８０２．１６ｍ端末の使用に最終的には切り替えるので、この割合は徐々に減少するだろう。そのため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍフレーム構成が、レガシーライクなシステムからＩＥＥＥ８０２．１６ｍシステムにほぼシームレスに移行できれば有利である。この移行の状態は、ネットワークにアクセスしようとするレガシー端末の割合のみによって決まる。レガシーユーザの数が減少するにつれ、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳの性能はよくなること、及びその逆も期待できるだろう。
【００１２】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｍフレーム構成の設計における大きな制約の１つは、レガシーな同期とネットワーク加入において用いられるプリアンブルの位置である。このプリアンブルは不可欠であり、（ＷｉＭＡＸフォーラムのリリース１．０プロファイルによると）現在のＴＤＤレガシーフレーム構成では、５ｍｓごとに生成される。そのため、このプリアンブルは、フレーム設計における柔軟性を制約するフレーム構成案になくてはならない。上記の通り、レイテンシを低下するためフレーム長を短くしなければならないが、結果としてＴＤＤシステムでは、ＲＴＧとＴＴＧの数が増え、無駄なシンボルの数が増えてしまう。重要な留意点として、レガシーアロケーションをしたサブフレームすなわちゾーンは、ＵＬまたはＤＬのレガシーサブフレームの最初から整数個のシンボルで始まらねばならない。ＤＬにおけるサブフレーム長を短くする場合を考えると、最初のＤＬサブフレームは、面倒なレガシーシグナリング（すなわち、ＦＣＨ、ＤＬ  ＭＡＰ、ＵＬ  ＭＡＰ等）を収容するために適当な数のシンボルを含んでいなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、改良型加入者局の高移動度ユーザに対してレイテンシを改善しつつ、レガシー加入者局と完全に互換性を維持する無線通信システムを提供することが望ましい。
【００１４】
本発明の第１の態様は、基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有することを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、同期目的のプリアンブルを前記第１の下りリンクサブフレームの先頭のみに設ける。
【００１６】
本発明の第２の態様は、レガシー加入者局と改善型加入者局とを含む複数の固定または移動加入者局を有する無線通信システムで使用する基地局であって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、前記基地局は、各フレームを、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、第２の下りリンクサブフレームと、第２の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームで構成し、前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記レガシー加入者局に下りリンクリソースをアロケートし、少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記第２の下りリンクサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成される。
【００１７】
本発明の第３の態様は、基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムで用いられるフレームフォーマットであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、前記フレームフォーマットを有するフレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームフォーマットは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有することを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、第１の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームの少なくとも一部を用いて、レガシー加入者局にリソースをアロケートしつつ、他のサブフレームは改良型加入者局による使用のために確保する。
【００１９】
本発明のさらに別の態様は、無線通信システムの無線サービス局のプロセッサにより実行されたとき、上記の基地局を提供するソフトウェアであり、また、無線情報処理端末のプロセッサにより実行されたとき、上記の「改良型」加入者局を提供するソフトウェアでもある。
【００２０】
本発明の実施形態により、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームをそれぞれ１つのみ有する既存のフレームフォーマットを、複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを有するフレキシブルかつ再構成可能であるが、既存のフレームフォーマットでデータを送受信することを期待する「レガシー」ユーザに対して変化がトランスパレントな方法で構成されたフレームフォーマットで置き換えることができる。所定長のフレームにより多くの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを追加することにより、「改良型（enhanced）」ユーザ（すなわち、新しいフレームフォーマットを処理できる端末）のレイテンシを短縮できる。
【００２１】
本発明の一実施形態では、「レガシー」加入者局はＩＥＥＥ８０２．１６ｅ準拠の加入者局であり、「改良型」加入者局は現在検討されているＩＥＥＥ８０２．１６ｍなどのＩＥＥＥ８０２．１６標準の今後のバージョンに準拠したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
例示として、添付した図面を参照する。  
【図１】既知のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ無線通信システムにおけるＴＤＤフレーム構成を示す図である。
【図２】ガードインターバルＴＴＧとＲＴＧを含む図１のフレーム構成におけるタイミング関係を示す図である。
【図３】本発明を化体するフレーム構成の第１実施例のフレームタイミングを図２と同様に示す図である。
【図４】図３より多くのサブフレームを有する、本発明を化体するフレーム構成の第２実施例を示す図である。
【図５】フレーム構成に関する情報を伝送するために本発明で用いるＤＬ−ＭＡＰのハイレベルな実施例を示す図である。
【図６】フレーム構成に関する情報を伝送するために本発明で用いるＵＬ−ＭＡＰのハイレベルな実施例を示す図である。
【図７】２つ以上のフレームを合成して「スーパーフレーム」とする、本発明の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、レガシーＭＳの性能を低下させることなく、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＭＳとＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳのミックスをサポートできる新しいフレーム構成を提案するものである。本フレーム構成は、既存のレガシーデザインをほとんど複製するフレーム構成から、レイテンシを大幅に低下させられる構成へのほとんどシームレスな移行をサポートすることもできる。レイテンシの低下により、現在のレガシーシステムにおける既存の５ｍｓと比較して、ずっと短い時間フレームでリンク適応を実行できるので、高速で移動するユーザをサポートすることができる。
【００２４】
前述の通り、提案のフレーム構成は、レガシーＭＳにフレーム構成の変化による性能の低下がないように、レガシーＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＭＳとＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳのミックスをサポートするように設計されている。提案では、フレーム構成を、レガシーフレームの現在の制限（limitations）があるものとして設計されている。上記の通り、プリアンブルは５ｍｓごとに生成され、主にネットワーク加入とハンドオーバーとのための同期と送信器特定とに用いられる。そのため、提案のフレーム構成内にこのプリアンブルがあることは必須である。結果として、このプリアンブルを、各プリアンブルの間のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームを再設計する設計境界として用いる。こうすることにより、レガシーＭＳは同期してネットワーク加入を行うことができる。
【００２５】
図２は、ＲＴＧとＴＴＧとを含む現在のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＴＴＤフレーム構成を示す。下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの相対的な長さは、利用可能な総シンボル数（例えば、帯域幅１０ＭＨｚの場合４７）以内で可変である。図２の例では、（プリアンブルを含め）ＤＬは３０シンボルを占め、ＵＬは１７シンボルを占める。これを（３０，１７）で示す。しかし、ＷｉＭＡＸシステムプロファイル（リリース１．０）によると、（３５，１２）から（２６，２１）まで、ＤＬとＵＬのシンボルのその他の多くの組み合わせが許容されている。
【００２６】
図２から明らかなように、レガシー５ｍｓフレームには２つの時間ギャップがある。ＴＴＧは送受信切り替え保護時間（relay  transmit-to-receive  transition  time  gap）を表し、ＲＴＧは受送信切り替え保護時間（relay  receive-to-transmit  transition  time  gap）を示す。ＴＴＧにより、ＢＳが送信（ＴＸ）モードから受信（Ｒｘ）モードに切り替わる時間が与えられ、またＭＳが同様に切り替わる時間が与えられる。このギャップでは、ＢＳは変調データを送信せずに、単にＢＳ送信器のキャリアを減少させ、送受信アンテナを切り替え、ＢＳ受信器セクションを起動する。前述の通り、サブフレーム長を短くし、１フレームにより多くのサブフレームを含めることにより、必要な移行ギャップの数が必然的に増加するので、１フレームごとにＯＦＤＭＡシンボルを似成るデータ数は減少する。これは、ＴＤＤシステムにおいてサブフレーム長を短くすることにより発生する既知の欠点である。
【００２７】
１０ＭＨｚ帯域幅に対してＷｉＭＡＸフォーラムで規定されているＴＴＧ時間とＲＴＧ時間は次の通りである：
ＴＴＧ＝２９６  ＰＳ
ＴＴＧ＝１６８  ＰＳ
ここで、ＰＳ（物理スロット）は次のように表せる：
【数１】
2011503949.tif 000003
Ｆｓは次式で与えられる：
【数２】
2011503949.tif 000004
ここで、ＢＷは名目チャネル帯域幅であり、この場合１０ＭＨｚである。また、ｎはオーバーサンプリング比であり、１０ＭＨｚ帯域幅の場合、２８／２５である。
そのため、１０ＭＨｚチャネルの場合：
【数３】
2011503949.tif 000005
【００２８】
留意すべきことは、ＴＴＧ時間はＯＦＤＭＡシンボル長Ｔｓとほぼ同じである。１０ＭＨｚ帯域幅の場合に１／８サイクリックプレフィックスを含むＯＦＤＭＡシンボル長は１０２．８６μｓである。提案のフレーム構成について重要なことは、選択するＤＬ／ＵＬスプリット（ＷｉＭＡＸフォーラム）によっては、レガシーＵＬサブフレームは、ＤＬサブフレームが終わりＴＴＧが経過してから整数個のシンボル（すなわち、Nsymbols_in_DL）経過してから開始しなければならないことである。さらに、後続のフレームのプリアンブルの前のＲＴＧは６０μｓとしておかねばならない。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態のフレーム構成例を示す図であり、５ｍｓフレームを２つのＤＬサブフレームと２つのＵＬサブフレームとに分割したものである。
【００３０】
図３に示したフレーム構成の設計では、最初のＤＬサブフレームの最初のゾーンに、図１に示した、必要なレガシーシグナリングを含める。このゾーンはＰＵＳＣゾーンであり、ＦＣＨ、ＤＬ＿ＭＡＰ、ＵＬ  ＭＡＰ等を含む。レガシーＭＳは、これらのＭＡＰを用いて、それに割り当てられたリソース（があればそれ）を決定する。ＷｉＭＡＸリリース１．０プロファイルで規定されたＤＬ及びＵＬサブフレームのシンボル数を考慮すると、レガシーＤＬ及びＵＬのアロケーションはこの要求を満たさねばならない。すなわちＤＬについて規定されたシンボル数内でのみ、ＤＬアロケーションをしなければならず、同様に、ＵＬについて規定されたシンボル数内でのみ、ＵＬアロケーションをしなければならない。
【００３１】
例えば、レガシーＭＳが（３５，１２）のＤＬ／ＵＬスプリットであれば、すなわち、１フレームがＤＬで３５シンボル、ＵＬで１２シンボルを使う構成であれば、５ｍｓフレームにおいて、ＤＬアロケーションは最初の３５シンボル内でのみ行うことができ、同様に、ＵＬアロケーションは最後の１２シンボル内で行わねばならない。そのため、図３では、ＤＬアロケーションは最初のＤＬサブフレーム内で行われる。これは既存のレガシーＤＬ−ＭＡＰを用いて実現できる。Nsymbols_in_DL、すなわちＤＬのＯＦＤＭＡシンボル数はＤＬ−ＭＡＰで規定できるからである（この場合、３５である）。しかし、１５番目と３５番目との間（両端も含む）のＯＦＤＭＡシンボルには、レガシーＭＳに対するリソースアロケーションはしてはいけない。これらのシンボルはＩＥＥＥ８０２．１６ｍ端末が使用するからである。これはＤＬ−ＭＡＰでＤＬゾーンスイッチＩＥ（DL  Zone  Switch  IE）を用いて実現できる。スイッチＩＥの後にＤＬ−ＭＡＰ＿ＩＥがなければ、このゾーンではＭＳにリソースが割り当てられてないことを示す。しかし、ＤＩＵＣ＝１３としてＤＬ  ＭＡＰ−ＩＥまたはＤＬゾーンスイッチＩＥを用いる方が適している。こうすることにより、レガシーＭＳが、アロケーションがないゾーンのパイロットを復号することを防止できる。（留意すべき点として、ＤＬゾーンスイッチＩＥは、ゾーンの始めを示すのに用いられるＯＦＤＭＡシンボルオフセットを含む。ゾーンの終わりは、ＤＬサブフレームの最後のシンボル、または（もしあれば）次のＤＬゾーンスイッチＩＥのシンボルオフセットによって決まる。ゾーンＤＬサブフレームの終わりは、ＤＬサブフレームの最後のシンボル、または（もしあれば）次のＤＬゾーンスイッチＩＥのシンボルオフセットにより決まる。ＤＩＵＣ＝１３としてＭＡＰ−ＩＥまたはゾーンスイッチＩＥを用いると、フレーム中に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ送信だけに使えるギャップを作ることができる。上記の例では、このギャップはシンボル１５で始まり、レガシーＤＬサブフレームの終わり（すなわち、３５番目のシンボル）まで続く。
【００３２】
ここで、ＵＬアロケーションを検討すると、ＵＬ−ＭＡＰにおけるＵＬアロケーションの始めは、ＰＳに表された、ＵＬ−ＭＡＰメッセージがあるＤＬフレームの始めからのアロケーションスタート時間フィールドにより規定される。図３を参照して、レガシーユーザのＵＬサブフレームは、Nsymbols_in_DL×TS+TTGで与えられるタイミングで始まらねばならない。ここで、Ｔｓはシンボル長である。こうすることにより、レガシーＵＬサブフレームの始めと、次のフレームのプリアンブルの前にあるＲＴＧ＿ｅとの間が１２シンボルとなるからである。しかし、図３から明らかなことは、提案のフレーム構成の第２のＵＬサブフレームまで、レガシーアロケーションはしないことである。レガシーＵＬサブフレームの始めと、レガシーアロケーションとの間のリソースはＩＥＥＥ８０２．１６ｍ端末で使用するからである。これは、ＵＬ−ＭＡＰのＯＦＤＭＡシンボル数（この例では１２である）を規定し、ＵＩＵＣ＝１３としてＵＬ−ＭＡＰ−ＩＥまたはUL_Zone_Switch-IEを用いることにより実現できる。これは、ギャップが、レガシーULの始めから、レガシーアロケーションをするサブフレーム（すなわち、図３のフレーム構成の第２のULサブフレーム）まで、整数個のシンボルよりなることを示すからである。
【００３３】
後方互換性をサポートするために、ULレガシーアロケーションをするゾーンの始めは、そのレガシーULサブフレームの概念的な始めから整数個のシンボルから開始しなければならない（すなわち、Nsymbols_in_DL×Ts+TTGである。ここで、Nsymbols_in_DLはレガシーＤＬサブフレームのシンボル数を示し、この例では３５である）。これは、ＴＴＧ＿２の長さを変えることにより実現できる（図３参照）。このＴＴＧはＩＥＥＥ８０２．１６ｍでのみ用いられ、レガシーのＩＥＥＥ８０２．１６ｅ端末の後方互換性には影響しないからである。例えば、レガシーアロケーションが始まる第２のＵＬサブフレームは、レガシーＵＬの始めから４番目のシンボルで始まるように構成できる。こうすると、図３に示したように、９シンボルをレガシーアロケーションに用いることができる。このように、最後のＵＬサブフレーム（図３の例では第２のサブフレーム）の少なくとも一部をレガシーＵＬアロケーションに確保する。留意すべき点として、ＴＴＧ＿１とＲＴＧ＿２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅのＤＬアロケーションがすべてこれらの移行ギャップの前になされるので、所望の任意の値に設定できる。
図３の例を参照して、ＴＴＧ＿２を計算するために、次の仮定をおく：
【数４】
2011503949.tif 000006
また、
【数５】
2011503949.tif 000007
そうすると、レガシーＵＬの始めは次式で決められる：
【数６】
2011503949.tif 000008
レガシーアロケーションがある第２のＵＬサブフレームの始めは次式で表せる：
【数７】
2011503949.tif 000009
これは、事実上３シンボルのオフセットであり、レガシーＭＳは、これからＵＬサブフレームが始まると期待できる。
レガシーフレーム長は次式で書ける：
【数８】
2011503949.tif 000010
よって、ＴＴＧ＿２は次式で書ける：
【数９】
2011503949.tif 000011
注意：ＴＴＧ＿１とＲＴＧ＿１に２つのシンボルが使われるので、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍフレームで使用可能なシンボル数は、４７ではなく、４５である。
【００３４】
ＵＬアロケーションが始まるべきところから始まるかチェックするには、
【数１０】
2011503949.tif 000012
（これは上記と同じである）
【００３５】
この例ではレガシーＭＳの動作のみを検討したが、もちろんこれによる改良型ＭＳ（enhanced  MS）に対する効果を検討することが重要である。第１のＤＬサブフレームの第１のゾーンはレガシー移動局に対するシグナリングを含むので、このフレームにＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングを含めることも可能だが、レガシーシグナリングに従ってもよい。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングはＤＬ−ＭＡＰとＵＬ−ＭＡＰにも含まれるので、この場合、レガシーＭＳはスキップＩＥ（Skip  IE）に来るまで、すべてのアロケーションＩＥを処理する。スキップＩＥは、モード＝１に設定されている場合、すべてのレガシーＭＳに、後続のＩＥを処理しないように通知するものである。これにより、レガシーＭＳがＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングを処理することを防止する。しかし、モード＝０に設定されたスキップＩＥに来ると、レガシーＭＳは、後続のＩＥを処理しなければならないことを知り、適宜、処理を行う。当業者には明らかであるが、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングを含めねばならず、ＤＬサブフレームのどこにそのシグナリングを配置するかについては様々なオプションがある。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳに、ＤＬサブフレームまたはＵＬサブフレームのどこのリソースをアロケーションしてもよいことに留意することは重要である。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングはすべてのレガシーＭＳに対してトランスパレント（transparent）でなければならず、レガシーＭＳをＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングがあるリソースにアロケーションしてはならないことに留意することも重要である。
【００３６】
一般的に、上記のコンセプトは、レガシーな５ｍｓフレームをさらに小さなＤＬサブフレームとＵＬサブフレームに分割する、どのフレーム構成にも適用できる。これは、第１のＤＬサブフレームが、レガシーな１６ｅ及び／または１６ｍのシグナリングまたはデータをサポートするのに適した大きさとすることにより、及びＤＬ及びＵＬゾーンスイッチＩＥ（または、ＤＩＵＣまたはＵＩＵＣ＝１３のＭＡＰ−ＩＥ）を用いて、指定のゾーン内にはアロケーションはされていないことをレガシーＭＳに対して示すことにより、実現できる。
【００３７】
本発明を化体するフレーム構成の第２の例を図４に示す。図４では、第１のＤＬサブフレームは残りのＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームよりも大きい。
【００３８】
図４を参照するに、この例では、レガシーＤＬ／ＵＬスプリットは（２６，２１）であると仮定する（ＷｉＭＡＸフォーラムプロファイルリリース１．０）。結果として、レガシーＭＳには、最初の２６シンボル内でＤＬリソースを割り当て、同様に最後の２１シンボル内でＵＬアロケーションをしなければならない。また、図３に示した例と同様に、レガシーＤＬアロケーションを最初のＤＬサブフレーム内で行い、最後のＵＬサブフレームはＵＬアロケーションに用いる。図３と図４のレガシーＵＬアロケーションの場合のシンボルカウントは、共に３シンボルの倍数であることに留意せよ。これは、必要なサブキャリアアロケーション方式（ＡＭＣ及びＰＵＳＣ）を下りリンク及び上りリンクで使わせるには好ましい。図４の例を参照するに、実際のレガシーアロケーションはレガシーＵＬの最後の６シンボル内で行われる。これより前のシンボルは１６ｍ端末により使われているからである。さらに、レガシーアロケーションがなされる最後のＵＬサブフレームは、レガシーＵＬサブフレームの始めから整数個のシンボルで始まるように構成される（すなわち、Nsymbols_in_DL×Ts＋TTG、ここで、Nsymbols_in_DLはレガシーＤＬサブフレームのシンボル数を示す：この例では２６である）。これは、ＴＴＧ＿２，ＲＴＧ＿２，ＴＴＧ＿３の長さを、次の通り適切に設定することにより実現できる。これらの値を計算するため、このケースでは、ＴＴＧ＿１＝ＲＴＧ＿１＝１ＯＦＤＭＡシンボルであり、ＲＴＧ＿ｅ＝６０μｓであると仮定する。そうすると、レガシーＵＬの始めは次式で決められる：
【数１１】
2011503949.tif 000013
レガシーアロケーションがある第２のＵＬサブフレームの始めは次式で表せる：
【数１２】
2011503949.tif 000014
それゆえ、ＴＴＧ＿２，ＲＴＧ＿２，ＴＴＧ＿３の合計時間は次のようにかける：
【数１３】
2011503949.tif 000015
ＴＴＧ＿２，ＲＴＧ＿２，及びＴＴＧ＿３の個々の長さは次のようにかける：
【数１４】
2011503949.tif 000016
ＵＬアロケーションが始まるべきところから始まるかチェックするには、
【数１５】
2011503949.tif 000017
（これは上記と同じである）
【００３９】
図３または図４のような構成が改良型ユーザのレイテンシの向上に有利である理由は、フィードバックシグナリングとデータ送信との間の時間を短縮できるからである。すなわち、最初の上りリンクサブフレームを、基地局にチャネル品質情報（ＣＱＩ）をフィードバックするのに用いることができる。次に、基地局はそのＣＱＩを用いてリンクアダプテーション（link  adaptation）を実行し、同じ改良型ＭＳを第２の下りリンクサブフレームに再びスケジューリングし、それゆえ最小レイテンシを短縮できる。図３の例では、レイテンシは５ｍｓ（下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームが１つずつあるレガシーフレームの長さ）から約２．５ｍｓに短縮する。図４の場合、レイテンシは、最初のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームの長さ（ＴＴＧ＿１とＲＴＧ＿１を含む２１シンボル）を考慮すると、さらに約２．２ｍｓまで短縮される。あるいは、第２のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームの長さ（ＴＴＧ＿２とＲＴＧ＿２を含む約１４シンボル）を考慮すると、１．４ｍｓまで短縮される。
【００４０】
図４から明らかなように、ギャップはＤＬとＵＬの両方に作らなければならない。これらのギャップ内のシンボルのみを１６ｍ送信に用いるからである。これらのギャップは、ＵＬ及びＤＬゾーンスイッチＩＥ、またはＤＬの場合ＤＩＵＣ＝１３とし、ＵＬの場合ＵＩＵＣ＝１３としたＭＡＰ−ＩＥを用いて作れる。そこで、図４の例を参照して、下りリンクの場合、ギャップをシンボル１４と２６との間（両端を含む）に作らなければならない。図５は、ＤＬ−ＭＡＰのハイレベルの例を示す。このＤＬ−ＭＡＰを用いて、ユーザを第１のＤＬサブフレーム内に割り当て、１６ｍ送信用のギャップを作ることができる。
【００４１】
前述の通り、ギャップは上りリンクにも作らねばならない。しかし、このギャップは、実際のレガシーアロケーションをする前に、レガシーＵＬサブフレームの先頭に作らねばならない。図６は、ＵＬ−ＭＡＰのハイレベル例を示す。このＵＬ−ＭＡＰを用いて、レガシー端末へのリソースを、図４に示した提案のフレーム構成の最後のＵＬサブフレームにアロケートすることができる。図６から明らかなように、このギャップを作るためには、ＵＩＵＣ＝１５としたＵＬゾーンスイッチＩＥか、またはＵＩＵＣ＝１３としたＵＬ＿ＭＡＰ−ＩＥがＵＬ−ＭＡＰの先頭になければならない。
【００４２】
図３と図４に示した提案の２つのフレーム構成例から明らかなように、サポートする必要がある１６ｅＭＳまたは１６ｍＭＳの所望の数に応じて、フレーム構成を変更することが可能である。例えば、端末の過半数が１６ｅ（レガシー）であれば、図３のようなフレーム構成が望ましいだろう。一方、端末が主に１６ｍである場合、図４のようなフレーム構成が好ましいだろう。これにより前述のレイテンシ問題がほぼ確実に改善するからである。よりレガシーなフレーム構成から、多数の１６ｍ端末をサポートに用いるフレーム構成へのほぼシームレスな移行は、フレーム構成を徐々に変えて、より多くの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを加えることにより行える。
【００４３】
このプロセスは、ＤＣＤタイプのメッセージでフレーム構成をブロードキャスト（fragmentable  broadcast）することにより、動的に、すなわち、無線通信システムの動作中に行うこともできる。このメッセージにより、各サブフレームのシンボル数、ＴＴＧ及びＲＴＧ時間、及びフレーム内のサブフレームの総数などの情報を送信できる。これにより、すべての１６ｍＭＳが新しいフレーム構成を知り、適応できる。１６ｍＢＳは前述のアプローチによりレガシー端末に対するアロケーションをアレンジするので、１６ｅ端末はこのメッセージを分かる必要はない。
【００４４】
前述のすべての例は１６ｅの後方互換性に注目したものであるが、提案のフレーム構成における１６ｍ端末の動作を考慮することも重要である。上記の方法から明らかなように、すべての１６ｅユーザをサポートするため、プリアンブルが５ｍｓごとになければならず、そのプリアンブルのすぐ後にレガシーシグナリング（ＦＣＨ  ＤＬ、ＵＬ−ＭＡＰ等）が続かねばならない。１６ｍのために、図３または図４いずれかの提案のフレーム構成を２つ以上つなげることもできる。提案のスーパーフレーム構成を図７に示す。これは、２つのフレーム（図４のフレーム構成）を連結したものである。
【００４５】
この例では、１６ｍ端末の場合、スーパーフレーム内のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームとに論理的に番号をつけることが好ましい。スーパーフレームに番号を付けることにより、ＢＳは、アロケーションをする所望のサブフレーム番号を用いた適当なシグナリングメカニズムにより、１６ｍユーザにリソースを割り当てることができる。１６ｍシグナリングを実際に位置づけるのは、どのサブフレームであってもよい。しかし、このシグナリングは、レガシーシグナリングに続くスーパーフレームの最初のＤＬサブフレームにあることが好ましい。シグナリングメカニズムを用いて１６ｍ端末に対するリソースをスーパーフレーム内のどのサブフレームにもアロケートできる。１６ｍ端末は、スーパーフレーム内のミッドアンブル（中間のプリアンブル）を利用することもできる。このミッドアンブルは高移動度ユーザの同期に役立つからである。よって、提案のスーパーフレーム構成では、シグナリングは分散または分離される（すなわち、制御シグナリングの要素の一部は、スーパーフレームごとにあり、他の一部はフレームごとにあり、さらに他の一部はサブフレームごとにある）。
【００４６】
本発明は、フレキシブルかつ、大部分がレガシー端末のサポートから、増大する１６ｍ端末のサポートに進化しつつあるシステムに適応可能な、新規なフレーム構成を提案するものである。提案のフレーム構成内にレガシー端末と１６ｍ端末が共存しても、レガシーＭＳの性能には最小限の影響しかない。サポートする必要があるレガシー端末または１６ｍ端末の必要数に応じて、ＢＳは、フレーム構成を決定できる。このフレーム構成は、常に、１６ｍの改良機能をサポートしないレガシー局をサポートする十分な機能を維持するように、フレームごとのサブフレーム数を、動作している加入者局の機能（feature  set）と機能改良した移動局（１６ｍ）の移動度要件とに基づき設定する。
【００４７】
それゆえ、提案のフレーム構成の一般的な形体は次の通りである：
(a)フレームフォーマット構成を（動的に）制御し、レガシー加入者局、改良型加入者局、または両方のタイプの加入者局をサポートしているか決定する装置（ＢＳとＭＳ）。
(b)特に、レガシーＭＳと改良機能型ＭＳの数と、局の状況（例えば移動度）とを考慮して、各タイプに用いるリソースを適切にパーティションする、ＢＳ（または、ネットワークのアクセスサービスネットワークゲートウェイ（ＡＳＮ−ＧＷ））における制御部。
(c)改良機能型ＭＳの状況を検出して、サブフレームを増やしたときのオーバーヘッドの増加に対する高移動度における性能改善を考慮して、最適なフレーム構成（すなわち、スーパーフレームごとのフレーム数と、フレーム毎のサブフレーム数）を決定できる制御装置。
【００４８】
要約すると、本発明は、フレキシブルかつ、大部分がレガシー端末のサポートから、増大する改良型端末のサポートに進化しつつあるシステムに適応可能な、新規なフレーム構成を提供するものである。提案のフレーム構成内にレガシー端末と改良型端末が共存しても、レガシーＭＳの性能には最小限の影響しかない。サポートする必要があるレガシー端末または改良型端末の必要数に応じて、ＢＳは、フレーム構成を決定できる。このフレーム構成は、常に、新しい通信標準（ここで参照したＩＥＥＥ８０２．１６ｍやアドバンスト／ギガビットＷｉＭＡＸなど）の改良機能をサポートしないレガシー局をサポートする十分な機能を維持するように、フレームごとのサブフレーム数を、動作している加入者局の機能（feature  set）と機能改良した移動局の移動度要件とに基づき設定する。
【００４９】
本発明は、新規なＢＳまたはＭＳ、またはこれらのためのハードウェアモジュールの形体をとり、ＢＳ及び／または各ＭＳのプロセッサにより実行されるソフトウェアを置き換え、または修正することにより実施できる。基地局の機能の一部を有する中継局を設けたシステムにおいては、本発明は各中継局に適用することも可能である。
【００５０】
このように、本発明の実施形態は、ハードウェアで実施してもよいし、１つ以上のプロセッサ上で動作するソフトウェアモジュールとして実施してもよいし、これらの組み合わせとして実施してもよい。すなわち、実際にはマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて上記の基地局の機能の一部または全部を実施してもよいことは、当業者には明らかであろう。本発明は、ここに提案した新規なフレームフォーマットを処理するように１６ｍＭＳを適応させることを含め、ここに開示した方法の一部または全部を実行するデバイスまたは装置のプログラム（例えば、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品）として化体してもよい。本発明を化体するかかるプログラムは、コンピュータ読み取り可能媒体に格納したものでもよく、例えば信号の形態であってもよい。かかる信号はインターネットのウェブサイトからダウンロード可能なデータ信号であっても、キャリア信号上の信号であっても、その他の形態であってもよい。
【００５１】
以上の説明は例としてＩＥＥＥ８０２．１６ｍ無線通信システムを参照したが、リソースアロケーションをフレームごとに行い、同一基地局からレガシー端末と改良型端末の両方をサービスする必要がある他のフレームベースの通信システムに本発明を適用してもよい。
【００５２】
産業上の利用性
本発明の実施形態は次の利点を提供する：
−改良機能型ＭＳのレイテンシを大幅に短縮し、高移動度で移動するユーザに対するサポートを増大できる。
−レガシー端末を大部分サポートするシステムから、数が増大する改良機能セット端末をサポートするシステムへのシームレスな移行を可能とする。
−システムが、レガシーＴＤＤ端末に潜在的にトランスパレントな動作を提供できる。
−新しい改良機能型ＢＳがレガシーＭＳにフルサポートを提供できる。
【図１】
2011503949.tif 000018
【図２】
2011503949.tif 000019
【図３】
2011503949.tif 000020
【図４】
2011503949.tif 000021
【図５】
2011503949.tif 000022
【図６】
2011503949.tif 000023
【図７】
2011503949.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月1日(2010.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】無線通信システムのためのフレーム構成
【技術分野】
本発明は、基地局（ＢＳ）が複数の固定または移動の加入者局（ＭＳ）と通信するタイプの無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００１】
近年、ブロードバンドワイヤレスリンクを介したデータ通信のために様々な規格が開発されている。かかる規格の１つはＩＥＥＥ８０２．１６仕様書で策定されたものであり、一般にＷｉＭＡＸと呼ばれている。既存の仕様には、固定加入者局を有するシステムを主に想定したＩＥＥＥ８０２．１６−２００４と、移動加入者局のためのＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５とが含まれる。現在検討されている（アドバンストＷｉＭＡＸまたはギガＷｉＭＡＸとも呼ばれる）ＩＥＥＥ８０２．１６ｍプロジェクトは、複数アンテナを含む先進技術を利用して移動加入者局に高データレートを提供することを提案している。以下の説明では、移動局（ＭＳ）という用語を、移動及び固定の加入者局の両方に対する略称として用いる。「ユーザ」という用語を、移動局と同じ意味で用いる。さらに、「レガシーＭＳ」や「レガシーユーザ」は、現在のワイヤレスＭＡＮ−ＯＦＤＭＡ仕様書（ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５）により、ＷｉＭＡＸフォーラムシステムプロファイル（リリース１．０）で規定された機能を用いて動作する移動局を指す。
【０００２】
ＩＥＥＥ標準８０２．１６−２００４「Air  Interface  for  Fixed  Broadband  Wireless  Access  Systems」とＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５「Amendment  2  and  Corrigendum  1  to  IEEE  Std  802.16-2004」の全内容は、ここに参照援用する。
【０００３】
上記のタイプのシステムでは、データは移動局と基地局との間のパケットの交換で行われるが、（接続ＩＤを有する）接続（管理接続またはトランスポート接続）はその移動局と基地局との間で維持される。加入者局から基地局へのパケットの伝送方向は上りリンク（ＵＬ）であり、基地局から加入者局へのパケットの伝送方向は下りリンク（ＤＬ）である。データパケットの伝送は「フレーム」で行われる。このフレームはシステムにおける所定の時間単位であり、従来、各フレームは下りリンクのサブフレームと、それに続く上りリンクのサブフレームとを有している。これらのサブフレームは時間領域と周波数領域とで複数のスロットに分割される。また、複数の送信アンテナを用いる場合には、空間的にも複数のストリームに分割される。物理レイヤレベルでは、データ伝送にはサブキャリア群（システムにおいて利用可能な周波数）を結合して、周知のＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多重）方式を利用して「シンボル」を形成する。基地局は、サブフレームの別のゾーンでは別のＭＣＳを用いて、例えば、近隣のユーザには高いデータスループットを提供し、一方、遠隔のユーザや高移動度で移動しているユーザにはロバスト（robust）な信号を提供することもできる。
【０００４】
ＩＥＥＥ８０２．１６ネットワークでは、利用可能な周波数範囲やアプリケーションに応じて、物理レイヤーは様々に実施できる。これには時分割多重（ＴＤＤ）モードも含む。時分割多重では、同じ周波数帯域で２つのリンクを張るが、媒体へのアクセスは時間的に分割し、どの時点でもＤＬまたはＵＬの一方のみがその媒体を利用する。本明細書では、以下、例としてＴＤＤモードのＷｉＭＡＸシステムについて説明する。
【０００５】
このように、従来、ＴＤＤモードでは、図１に示したように、各フレームはＤＬサブフレームとそれに続くＵＬサブフレームとに分割される。ＤＬサブフレームは、ＤＬ−ＭＡＰとＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストコントロールフィールドを含み、ＢＳはこのＤＬ−ＭＡＰとＵＬ−ＭＡＰにより、ＤＬとＵＬにおけるアロケーションをＭＳに通知する。ＭＡＰは、フレーム内の帯域幅アロケーションのマップであり、その他のＰＨＹシグナリングに関するメッセージも含んでいる。それぞれコネクションＩＤを含むインフォメーションエレメント（ＩＥ）により構成されている。マップＩＥは、移動局に対して、情報を送受信するどのバーストに割り当てられているか通知する。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５標準は２ｍｓから２０ｍｓにわたってあり得る多くのフレーム長を規定している。しかし、現在のＷｉＭＡＸフォーラムプロファイル（リリース１．０）の規定によると、５ｍｓフレームのみを利用することと規定している。そうすることにより、ＷｉＭＡＸフォーラムが認定したすべての機器が相互運用可能（interoperable）となるからである。５ｍｓフレームが広く受け入れられているが、このフレーム長を用いるとレイテンシ（latency）問題が生じ、移動度が中程度または高いユーザには問題が生じる可能性があると考えられる。高移動度で移動しているユーザは、チャネル状態が急激に変化することを経験し、十分な性能及びスループットを維持するためには高速なリンク適応を必要とする。しかし、５ｍｓフレームではこうした高速なリンク適応は困難である。どのＭＳも自機のＭＣＳ（Modulation  and  Coding  Scheme）を広い伝搬リンク（prevailing  propagation  link）に適応するのに最低５ｍｓかかるからである。この場合、ＭＳは、干渉とノイズのレベルを含み受信器の実際の動作状態に関する情報を提供する物理的または有効ＣＩＮＲと、信号強度とに基づき、チャネル品質測定値を計算する。この情報は、上りリンクでＣＱＩフィードバックチャネル（ＣＱＩＣＨ）を介してＢＳにフィードバックされ、結果として、ＢＳはＭＳのリンク適応を行う。上記の通り、高速で移動するユーザは、５ｍｓの時間フレーム内で特にチャネル状態の急激な変動を経験し、ＭＳがフィードバックするチャネル品質情報が、スケジューリング時には、送信時のチャネルを正しく表していないことが大いにあり得る。チャネル品質情報が正しく表されない結果、ＭＳが経験する性能とスループットは低下する。
【０００７】
高速で移動するユーザをサポートするため、フレームの長さを短くして高速かつ効果的なリンク適応を行わねばならないことは明らかである。しかし、技術が進歩すると後方互換性が大きな問題となり、これは現在のＩＥＥＥ８０２．１６ｍプロジェクトの場合にもあてはまる。このＩＥＥＥプロジェクトの目的は、レガシーなＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５に、将来の高度なサービス及びアプリケーションをサポートするのに必要な性能の改善を行うことを目的とする改正をすることである。このプロジェクトでは、厳しいレガシーサポート要件に抵触せずに、できるだけレイテンシを短くする必要がある。上記の通り、フレームの長さを短くして、最終的にレイテンシを短くするが、これはレガシーなＭＳの性能に影響を与えないように行わねばならない。言い換えると、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＢＳは、レガシーＭＳをサポートできなければならないが、レガシーＢＳがレガシーＭＳをサポートするのと同じ性能レベルで、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳもサポートしなければならない。
【０００８】
再び図１を参照して、レガシーなＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＴＤＤフレーム構成では、第１シンボルはプリアンブル（preamble）で占められており、主に同期目的に用いられる。プリアンブルに続く第２と第３のシンボルはフレーム制御ヘッダＦＣＨである。ＦＣＨは、周知のフォーマットを用いて送信され、それに続くＭＡＰメッセージを復号するために十分な情報、すなわちＭＡＰメッセージ長、符号化方式、及びアクティブサブチャネルを提供する。ＦＣＨに続きＤＬ−ＭＡＰがあり、それに続きＵＬ−ＭＡＰがある。これらのＭＡＰメッセージは、フレーム内のトラフィックチャネルに割り当てられたリソース（スロット）に関する情報を提供する。これらのＭＡＰは、フレーム内のバーストを規定するＤＬ−ＭＡＰ＿ＩＥとＵＬ−ＭＡＰ＿ＩＥを含む（すなわち、１つのＭＡＰ＿ＩＥはフレーム内の１つのバーストに関連する）。これらのＭＡＰ＿ＩＥ内の情報、例えばサブチャネルオフセットやシンボルオフセットは、ＭＳがサブフレーム内でリソースを見つけるために用いられるので不可欠なものである。ＣＩＤ（コネクションＩＤ）、ＭＣＳ、サブチャネル数等の情報も、バースト中のデータの復調及び復号をするものであり、不可欠なものである。ＤＬ  ＭＡＰとＵＬ  ＭＡＰに続き、下りリンクチャネルディスクリプタ（ＤＣＤ）及び／または上りリンクチャネルディスクリプタ（ＵＣＤ）がある。ＤＣＤとＵＣＤは基地局（ＢＳ）により定期的に送信され、下りリンクと上りリンクの物理チャネルを規定する。この情報は、ＴＬＶ符号化され、（後で詳細に説明する）ＴＴＧ時間とＲＴＧ時間、中心周波数、ＢＳ  ＩＤ、フレーム長、及びハンドオーバタイプなどのパラメータを含む。また、ＤＣＤとＵＣＤには、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレーム内のバーストに用いられるバーストプロファイルの記述も含まれる。この情報もＴＬＶ（type/length/value）符号化され、ＦＥＣタイプ、符号化レート及び変調等の情報を含む。これらのプロファイルは、一旦決定されると、ＤＩＵＣ（Downlink  Interval  Usage  Code）とＵＩＵＣ（Uplink  Interval  Usage  Code）と呼ばれる数値指標により、後続フレームのＤＬ  ＭＡＰ＿ＩＥとＵＬ  ＭＡＰ＿ＩＥで参照される。ＩＥＥＥ８０２．１６標準では、ＤＩＵＣとＵＩＵＣの数値を用いて、使用するバーストプロファイルを規定するが、ＤＩＵＣ／ＵＩＵＣ中の値を用いて、ＰＡＰＲ（Peak  to  Average  Power  Ratio）低下ゾーン等のゾーンプロファイルを示すことができる。この場合、ＤＩＵＣ／ＵＩＵＣ＝１３とすることにより、基地局は、送信する波形のピーク対平均比を低減するために、情報を担わない信号を送信するＰＡＰＲ低減ゾーンを作るとともに、カバレッジを強化したセーフティゾーン（coverage-enhancing  safety  zones）を設け、他の基地局との干渉を回避する。
【０００９】
移動局（ＭＳ）は、（それぞれＤＩＵＣとＵＩＵＣを含む）ＤＬ−ＭＡＰ＿ＩＥとＵＬ−ＭＡＰ＿ＩＥから、下りリンクと上りシンクのサブフレームにおいて移動局のコネクションが関連するバーストと、それに付随するバーストプロファイル（すなわち、ＭＣＳ）を決定できる。物理チャネルまたはバーストプロファイルのＴＬＶ符号化された情報においていずれかの構成が変化すると、ＤＣＤ及び／またはＵＣＤを更新して、（ＤＬ  ＭＡＰ及びＵＬ  ＭＡＰの後に）以前と同様に送信しなければならない。
【００１０】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＢＳがレガシーＭＳをサポートしなければならない場合を考えると、レガシーＭＳがＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームにおける自機のリソースアロケーションを判断するためには、上記のシグナリングは、プリアンブルに続くＤＬサブフレームの最初のゾーンになければならない。しかし、最初のＩＥＥＥ８０２．１６ｍネットワークでは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＢＳを実装し、これらのＢＳを用いる大部分の端末はレガシーＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５標準のみをサポートすることとなっている。しかし、時間がたつにつれ、ほとんどのユーザはレガシー機器の使用からＩＥＥＥ８０２．１６ｍ端末の使用に最終的には切り替えるので、この割合は徐々に減少するだろう。そのため、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍフレーム構成が、レガシーライクなシステムからＩＥＥＥ８０２．１６ｍシステムにほぼシームレスに移行できれば有利である。この移行の状態は、ネットワークにアクセスしようとするレガシー端末の割合のみによって決まる。レガシーユーザの数が減少するにつれ、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳの性能はよくなること、及びその逆も期待できるだろう。
【００１１】
ＩＥＥＥ８０２．１６ｍフレーム構成の設計における大きな制約の１つは、レガシーな同期とネットワーク加入において用いられるプリアンブルの位置である。このプリアンブルは不可欠であり、（ＷｉＭＡＸフォーラムのリリース１．０プロファイルによると）現在のＴＤＤレガシーフレーム構成では、５ｍｓごとに生成される。そのため、このプリアンブルは、フレーム設計における柔軟性を制約するフレーム構成案になくてはならない。上記の通り、レイテンシを低下するためフレーム長を短くしなければならないが、結果としてＴＤＤシステムでは、ＲＴＧとＴＴＧの数が増え、無駄なシンボルの数が増えてしまう。重要な留意点として、レガシーアロケーションをしたサブフレームすなわちゾーンは、ＵＬまたはＤＬのレガシーサブフレームの最初から整数個のシンボルで始まらねばならない。ＤＬにおけるサブフレーム長を短くする場合を考えると、最初のＤＬサブフレームは、面倒なレガシーシグナリング（すなわち、ＦＣＨ、ＤＬ  ＭＡＰ、ＵＬ  ＭＡＰ等）を収容するために適当な数のシンボルを含んでいなければならない。
【発明の開示】
したがって、改良型加入者局の高移動度ユーザに対してレイテンシを改善しつつ、レガシー加入者局と完全に互換性を維持する無線通信システムを提供することが望ましい。
【００１２】
本発明の第１の態様は、基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有することを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、同期目的のプリアンブルを前記第１の下りリンクサブフレームの始めのみに設ける。
【００１４】
好ましくは、前記加入者局は第１のタイプの加入者局と第２のタイプの加入者局とを含み、前記基地局は前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記第１のタイプの加入者局に下りリンクリソースをアロケートする。
【００１５】
前記基地局は、好ましくは、前記最後の上りリンクサブフレームにおいてのみ前記第１のタイプの加入者局に上りリンクリソースをアロケートするようにさらに構成される。前記基地局は少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームにおいて前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートしてもよい。
【００１６】
前記最後の下りリンクサブフレームと最後の上りリンクサブフレームとの前に、前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートするために予約された少なくとももう１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを設けてもよい。好ましくは、第２のタイプの各加入者局は、リソースをアロケートされた少なくとも１つの上りリンクサブフレームにおいて前記基地局にチャネル品質情報を返すように構成され、前記基地局は、その後の下りリンクサブフレームまたは上りリンクサブフレームにおいて第２のタイプのその加入者局にリソースをアロケートするとき、前記接続品質情報に応答する。
【００１７】
無線通信システムは、複数の通信標準により動作するＴＤＤ  ＯＦＤＭＡ無線通信システムの形体であり、前記第１のタイプの加入者局は第１の通信標準に従い、前記第２のタイプの加入者局は前記第１の通信標準の発展形である第１の通信標準に従ってもよい。
【００１８】
この場合、好ましくは、前記第１の通信標準は、単一の下りリンクサブフレームと単一の上りリンクサブフレームとを有する所定長のフレームを想定したものであり、前記基地局は、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとのタイミングにより前記フレームを前記第１の通信標準と互換性をもたせつつ、前記第２のタイプの加入者局の使用のために確保された少なくとも１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを含む。
【００１９】
また、好ましくは、各下りリンクサブフレームは後続の上りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、各上りリンクサブフレームは後続の下りリンクサブフレームがもしあればその下りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、前記基地局は、前記第２のタイプの加入者局のために確保されたサブフレームの後の時間ギャップの少なくとも１つの長さを設定し、前記フレームを前記第１の通信標準と互換性を有させる。
【００２０】
データは前記システムにおいて所定長のシンボルを用いて送信されてもよく、各サブフレームは整数個のシンボルを含み、前記少なくとも１つのギャップの長さは前記第１の通信標準と前記第２の通信標準との両方に従うタイミングにシンボルが現れるように設定されてもよい。
【００２１】
この一組のシンボルは、好ましくは、前記第１の上りリンクサブフレームに現れ、前記第１のタイプの加入者局へのリソースのアロケーションに利用できる。
【００２２】
システムの一実施形態では、各フレームは、前記第１の通信標準に従う複数のフレームを含むスーパーフレームであり、前記スーパーフレームのサブフレームにおいて前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートできる。
【００２３】
上記の無線通信システムにおいて、第１の標準はＩＥＥＥ８０２．１６ｅであり得る。第２の標準はＩＥＥＥ８０２．１６ｍであり得る。
【００２４】
前記基地局は前記無線通信システムの動作中に動的に下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数を変更できるものであってもよい。前記基地局は、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数を変更するとき、第１のタイプの加入者局と第２のタイプの加入者局の相対的な数に応答するものであってもよい。
【００２５】
好ましくは、第２のタイプの各加入者局は下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数及び／または長さの変化を認識するように構成される。
【００２６】
前記システムに、前記下りリンクサブフレーム及び／または上りリンクサブフレームの数及び／または長さの変更を指示できる中央制御部を設けてもよい。
【００２７】
本発明の第２の態様は、レガシー加入者局と改善型加入者局とを含む複数の固定または移動加入者局を有する無線通信システムで使用する基地局であって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、前記基地局は、各フレームを、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、第２の下りリンクサブフレームと、第２の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームで構成し、前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記レガシー加入者局に下りリンクリソースをアロケートし、少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記第２の下りリンクサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成される。
【００２８】
好ましくは、前記基地局は、後の下りリンクサブフレームまたは上りリンクサブフレームにおいて各改良型加入者局にリソースをアロケートするとき、前記基地局がリソースをアロケートした上りリンクサブフレームでその改良型加入者局によりフィードバックされた接続品質情報に応答する。
【００２９】
前記レガシー加入者局は、単一の下りリンクサブフレームと単一の上りリンクサブフレームとを有する所定長のフレームで動作し、その場合、前記基地局は、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとのタイミングにより前記フレームに前記レガシー加入者局のための上りリソースを含ませつつ、前記改良型加入者局の使用のために確保された少なくとも１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを含めるように構成される。
【００３０】
好ましくは、各下りリンクサブフレームは後続の上りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、各上りリンクサブフレームは後続の下りリンクサブフレームがもしあればその下りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、前記基地局は、前記所定のフレーム長に従って、前記改良型加入者局のために確保されたサブフレームの後の時間ギャップの少なくとも１つの長さを設定し、前記フレームを前記レガシー加入者局により復号させるように構成される。
【００３１】
この場合、基地局は、各フレームをレガシー加入者局が動作する所定長の複数のフレームを含むスーパーフレームとして構成し、前記スーパーフレームの任意のサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成され得る。
【００３２】
前記基地局は、現在サービスしている改良型加入者局のレガシー加入者局に対する相対的比率に応じて各フレームまたはスーパーフレームの下りリンクサブフレーム及び上りリンクサブフレームの数を動的に変更できてもよい。
【００３３】
本発明の第３の態様は、基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムで用いられるフレームフォーマットであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、前記フレームフォーマットを有するフレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームフォーマットは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有することを特徴とする。
【００３４】
好ましくは、第１の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームの少なくとも一部を用いて、レガシー加入者局にリソースをアロケートしつつ、他のサブフレームは改良型加入者局による使用のために確保する。
【００３５】
前記加入者局の前記基地局との同期のために設けたプリアンブルを設けてもよく、この場合、前記複数の下りリンクサブフレームのうち、第１の下りリンクサブフレームのみが前記プリアンブルを含む。
【００３６】
好ましくは、前記第１の下りリンクサブフレームと前記最後のアップリンクサブフレームは、フレームごとに単一の上りリンクサブフレームと下りリンクサブフレームとのみを有するレガシーフレームフォーマットのリソースを利用するように構成されたレガシー加入者局に対するリソースのアロケーションのために設けられ、少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームは、前記フレーム中の複数のサブフレームのリソースを利用するように構成された改良型加入者局に対するリソースのアロケーションのためだけに設けられる。
【００３７】
前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームのタイミングを、前記フレームに、前記レガシー加入者局のための上りリンクリソースを含むように構成し、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを前記改良型加入者局により使用する。
【００３８】
前記下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームのタイミングは、連続するサブフレーム間の少なくとも１つの時間ギャップであって改良型加入者局へのリソースのアロケーションのためだけに設けられたサブフレームに続く時間ギャップの長さを変更することにより調整されてもよい。
【００３９】
ここで、前記時間ギャップは、好ましくは、ＩＥＥＥ８０２．１６無線通信システムで規定された送受信切り替え保護時間ＴＴＧ、または受送信切り替え保護時間ＲＴＧであり得る。
【００４０】
また、好ましくは、各サブフレームは整数個のシンボルを含み、前記少なくとも１つのギャップの長さは前記レガシー加入者局が期待するタイミングで前記最後の上りリンクサブフレームにおいて複数のシンボルが利用可能であるように決定される。
【００４１】
前記フレームフォーマットは、前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームの間に下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとが無い、１つ含む、またはそれ以上含むように再構成可能であり得る。
【００４２】
このフレームフォーマットにおいて、好ましくは、各フレームの長さはレガシーフレームフォーマットの倍数であり、前記レガシー加入者局が期待する各タイミングで同期目的のプリアンブルが設けられる。
【００４３】
このフレームフォーマットは、前記レガシーフレームフォーマットの倍数である全フレーム長ごとに、レガシーフレームごとに、及びサブフレームごとに部分的にアロケートされたシグナリングを含んでいてもよい。
【００４４】
また、本発明は、上記の通り、システムに第２のタイプの加入者局、及びＷｉＭＡＸ無線通信システムで用い上記の中央制御部を提供する加入者局も含む。
【００４５】
本発明のさらに別の態様は、無線通信システムの無線サービス局のプロセッサにより実行されたとき、上記の基地局を提供するソフトウェアであり、また、無線情報処理端末のプロセッサにより実行されたとき、上記の「改良型」加入者局を提供するソフトウェアでもある。
【００４６】
本発明の実施形態により、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームをそれぞれ１つのみ有する既存のフレームフォーマットを、複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを有するフレキシブルかつ再構成可能であるが、既存のフレームフォーマットでデータを送受信することを期待する「レガシー」ユーザに対して変化がトランスパレントな方法で構成されたフレームフォーマットで置き換えることができる。所定長のフレームにより多くの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを追加することにより、「改良型（enhanced）」ユーザ（すなわち、新しいフレームフォーマットを処理できる端末）のレイテンシを短縮できる。
【００４７】
本発明の一実施形態では、「レガシー」加入者局はＩＥＥＥ８０２．１６ｅ準拠の加入者局であり、「改良型」加入者局は現在検討されているＩＥＥＥ８０２．１６ｍなどのＩＥＥＥ８０２．１６標準の今後のバージョンに準拠したものである。
【図面の簡単な説明】  
【００４８】
例示として、添付した図面を参照する。  
【図１】既知のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ無線通信システムにおけるＴＤＤフレーム構成を示す図である。
【図２】ガードインターバルＴＴＧとＲＴＧを含む図１のフレーム構成におけるタイミング関係を示す図である。
【図３】本発明を化体するフレーム構成の第１実施例のフレームタイミングを図２と同様に示す図である。
【図４】図３より多くのサブフレームを有する、本発明を化体するフレーム構成の第２実施例を示す図である。
【図５】フレーム構成に関する情報を伝送するために本発明で用いるＤＬ−ＭＡＰのハイレベルな実施例を示す図である。
【図６】フレーム構成に関する情報を伝送するために本発明で用いるＵＬ−ＭＡＰのハイレベルな実施例を示す図である。
【図７】２つ以上のフレームを合成して「スーパーフレーム」とする、本発明の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明は、レガシーＭＳの性能を低下させることなく、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＭＳとＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳのミックスをサポートできる新しいフレーム構成を提案するものである。本フレーム構成は、既存のレガシーデザインをほとんど複製するフレーム構成から、レイテンシを大幅に低下させられる構成へのほとんどシームレスな移行をサポートすることもできる。レイテンシの低下により、現在のレガシーシステムにおける既存の５ｍｓと比較して、ずっと短い時間フレームでリンク適応を実行できるので、高速で移動するユーザをサポートすることができる。
【００５０】
前述の通り、提案のフレーム構成は、レガシーＭＳにフレーム構成の変化による性能の低下がないように、レガシーＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＭＳとＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳのミックスをサポートするように設計されている。提案では、フレーム構成を、レガシーフレームの現在の制限（limitations）があるものとして設計されている。上記の通り、プリアンブルは５ｍｓごとに生成され、主にネットワーク加入とハンドオーバーとのための同期と送信器特定とに用いられる。そのため、提案のフレーム構成内にこのプリアンブルがあることは必須である。結果として、このプリアンブルを、各プリアンブルの間のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームを再設計する設計境界として用いる。こうすることにより、レガシーＭＳは同期してネットワーク加入を行うことができる。
【００５１】
図２は、ＲＴＧとＴＴＧとを含む現在のＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５ＴＴＤフレーム構成を示す。下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの相対的な長さは、利用可能な総シンボル数（例えば、帯域幅１０ＭＨｚの場合４７）以内で可変である。図２の例では、（プリアンブルを含め）ＤＬは３０シンボルを占め、ＵＬは１７シンボルを占める。これを（３０，１７）で示す。しかし、ＷｉＭＡＸシステムプロファイル（リリース１．０）によると、（３５，１２）から（２６，２１）まで、ＤＬとＵＬのシンボルのその他の多くの組み合わせが許容されている。
【００５２】
図２から明らかなように、レガシー５ｍｓフレームには２つの時間ギャップがある。ＴＴＧは送受信切り替え保護時間（relay  transmit-to-receive  transition  time  gap）を表し、ＲＴＧは受送信切り替え保護時間（relay  receive-to-transmit  transition  time  gap）を示す。ＴＴＧにより、ＢＳが送信（ＴＸ）モードから受信（Ｒｘ）モードに切り替わる時間が与えられ、またＭＳが同様に切り替わる時間が与えられる。このギャップでは、ＢＳは変調データを送信せずに、単にＢＳ送信器のキャリアを減少させ、送受信アンテナを切り替え、ＢＳ受信器セクションを起動する。前述の通り、サブフレーム長を短くし、１フレームにより多くのサブフレームを含めることにより、必要な移行ギャップの数が必然的に増加するので、１フレームごとにＯＦＤＭＡシンボルを似成るデータ数は減少する。これは、ＴＤＤシステムにおいてサブフレーム長を短くすることにより発生する既知の欠点である。
【００５３】
１０ＭＨｚ帯域幅に対してＷｉＭＡＸフォーラムで規定されているＴＴＧ時間とＲＴＧ時間は次の通りである：
ＴＴＧ＝２９６  ＰＳ
ＴＴＧ＝１６８  ＰＳ
ここで、ＰＳ（物理スロット）は次のように表せる：
【数１】
2011503949.tif 000025
Ｆｓは次式で与えられる：
【数２】
2011503949.tif 000026
ここで、ＢＷは名目チャネル帯域幅であり、この場合１０ＭＨｚである。また、ｎはオーバーサンプリング比であり、１０ＭＨｚ帯域幅の場合、２８／２５である。
そのため、１０ＭＨｚチャネルの場合：
【数３】
2011503949.tif 000027
【００５６】
留意すべきことは、ＴＴＧ時間はＯＦＤＭＡシンボル長Ｔｓとほぼ同じである。１０ＭＨｚ帯域幅の場合に１／８サイクリックプレフィックスを含むＯＦＤＭＡシンボル長は１０２．８６μｓである。提案のフレーム構成について重要なことは、選択するＤＬ／ＵＬスプリット（ＷｉＭＡＸフォーラム）によっては、レガシーＵＬサブフレームは、ＤＬサブフレームが終わりＴＴＧが経過してから整数個のシンボル（すなわち、Nsymbols_in_DL）経過してから開始しなければならないことである。さらに、後続のフレームのプリアンブルの前のＲＴＧは６０μｓとしておかねばならない。
【００５７】
図３は、本発明の一実施形態のフレーム構成例を示す図であり、５ｍｓフレームを２つのＤＬサブフレームと２つのＵＬサブフレームとに分割したものである。
【００５８】
図３に示したフレーム構成の設計では、最初のＤＬサブフレームの最初のゾーンに、図１に示した、必要なレガシーシグナリングを含める。このゾーンはＰＵＳＣゾーンであり、ＦＣＨ、ＤＬ＿ＭＡＰ、ＵＬ  ＭＡＰ等を含む。レガシーＭＳは、これらのＭＡＰを用いて、それに割り当てられたリソース（があればそれ）を決定する。ＷｉＭＡＸリリース１．０プロファイルで規定されたＤＬ及びＵＬサブフレームのシンボル数を考慮すると、レガシーＤＬ及びＵＬのアロケーションはこの要求を満たさねばならない。すなわちＤＬについて規定されたシンボル数内でのみ、ＤＬアロケーションをしなければならず、同様に、ＵＬについて規定されたシンボル数内でのみ、ＵＬアロケーションをしなければならない。
【００５９】
例えば、レガシーＭＳが（３５，１２）のＤＬ／ＵＬスプリットであれば、すなわち、１フレームがＤＬで３５シンボル、ＵＬで１２シンボルを使う構成であれば、５ｍｓフレームにおいて、ＤＬアロケーションは最初の３５シンボル内でのみ行うことができ、同様に、ＵＬアロケーションは最後の１２シンボル内で行わねばならない。そのため、図３では、ＤＬアロケーションは最初のＤＬサブフレーム内で行われる。これは既存のレガシーＤＬ−ＭＡＰを用いて実現できる。Nsymbols_in_DL、すなわちＤＬのＯＦＤＭＡシンボル数はＤＬ−ＭＡＰで規定できるからである（この場合、３５である）。しかし、１５番目と３５番目との間（両端も含む）のＯＦＤＭＡシンボルには、レガシーＭＳに対するリソースアロケーションはしてはいけない。これらのシンボルはＩＥＥＥ８０２．１６ｍ端末が使用するからである。これはＤＬ−ＭＡＰでＤＬゾーンスイッチＩＥ（DL  Zone  Switch  IE）を用いて実現できる。スイッチＩＥの後にＤＬ−ＭＡＰ＿ＩＥがなければ、このゾーンではＭＳにリソースが割り当てられてないことを示す。しかし、ＤＩＵＣ＝１３としてＤＬ  ＭＡＰ−ＩＥまたはＤＬゾーンスイッチＩＥを用いる方が適している。こうすることにより、レガシーＭＳが、アロケーションがないゾーンのパイロットを復号することを防止できる。（留意すべき点として、ＤＬゾーンスイッチＩＥは、ゾーンの始めを示すのに用いられるＯＦＤＭＡシンボルオフセットを含む。ゾーンの終わりは、ＤＬサブフレームの最後のシンボル、または（もしあれば）次のＤＬゾーンスイッチＩＥのシンボルオフセットによって決まる。ゾーンＤＬサブフレームの終わりは、ＤＬサブフレームの最後のシンボル、または（もしあれば）次のＤＬゾーンスイッチＩＥのシンボルオフセットにより決まる。ＤＩＵＣ＝１３としてＭＡＰ−ＩＥまたはゾーンスイッチＩＥを用いると、フレーム中に、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍ送信だけに使えるギャップを作ることができる。上記の例では、このギャップはシンボル１５で始まり、レガシーＤＬサブフレームの終わり（すなわち、３５番目のシンボル）まで続く。
【００６０】
ここで、ＵＬアロケーションを検討すると、ＵＬ−ＭＡＰにおけるＵＬアロケーションの始めは、ＰＳに表された、ＵＬ−ＭＡＰメッセージがあるＤＬフレームの始めからのアロケーションスタート時間フィールドにより規定される。図３を参照して、レガシーユーザのＵＬサブフレームは、Nsymbols_in_DL×TS+TTGで与えられるタイミングで始まらねばならない。ここで、Ｔｓはシンボル長である。こうすることにより、レガシーＵＬサブフレームの始めと、次のフレームのプリアンブルの前にあるＲＴＧ＿ｅとの間が１２シンボルとなるからである。しかし、図３から明らかなことは、提案のフレーム構成の第２のＵＬサブフレームまで、レガシーアロケーションはしないことである。レガシーＵＬサブフレームの始めと、レガシーアロケーションとの間のリソースはＩＥＥＥ８０２．１６ｍ端末で使用するからである。これは、ＵＬ−ＭＡＰのＯＦＤＭＡシンボル数（この例では１２である）を規定し、ＵＩＵＣ＝１３としてＵＬ−ＭＡＰ−ＩＥまたはUL_Zone_Switch-IEを用いることにより実現できる。これは、ギャップが、レガシーULの始めから、レガシーアロケーションをするサブフレーム（すなわち、図３のフレーム構成の第２のULサブフレーム）まで、整数個のシンボルよりなることを示すからである。
【００６１】
後方互換性をサポートするために、ULレガシーアロケーションをするゾーンの始めは、そのレガシーULサブフレームの概念的な始めから整数個のシンボルから開始しなければならない（すなわち、Nsymbols_in_DL×Ts+TTGである。ここで、Nsymbols_in_DLはレガシーＤＬサブフレームのシンボル数を示し、この例では３５である）。これは、ＴＴＧ＿２の長さを変えることにより実現できる（図３参照）。このＴＴＧはＩＥＥＥ８０２．１６ｍでのみ用いられ、レガシーのＩＥＥＥ８０２．１６ｅ端末の後方互換性には影響しないからである。例えば、レガシーアロケーションが始まる第２のＵＬサブフレームは、レガシーＵＬの始めから４番目のシンボルで始まるように構成できる。こうすると、図３に示したように、９シンボルをレガシーアロケーションに用いることができる。このように、最後のＵＬサブフレーム（図３の例では第２のサブフレーム）の少なくとも一部をレガシーＵＬアロケーションに確保する。留意すべき点として、ＴＴＧ＿１とＲＴＧ＿２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅのＤＬアロケーションがすべてこれらの移行ギャップの前になされるので、所望の任意の値に設定できる。
図３の例を参照して、ＴＴＧ＿２を計算するために、次の仮定をおく：
【数４】
2011503949.tif 000028
また、
【数５】
2011503949.tif 000029
そうすると、レガシーＵＬの始めは次式で決められる：
【数６】
2011503949.tif 000030
レガシーアロケーションがある第２のＵＬサブフレームの始めは次式で表せる：
【数７】
2011503949.tif 000031
これは、事実上３シンボルのオフセットであり、レガシーＭＳは、これからＵＬサブフレームが始まると期待できる。
レガシーフレーム長は次式で書ける：
【数８】
2011503949.tif 000032
よって、ＴＴＧ＿２は次式で書ける：
【数９】
2011503949.tif 000033
注意：ＴＴＧ＿１とＲＴＧ＿１に２つのシンボルが使われるので、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍフレームで使用可能なシンボル数は、４７ではなく、４５である。
【００６８】
ＵＬアロケーションが始まるべきところから始まるかチェックするには、
【数１０】
2011503949.tif 000034
（これは上記と同じである）
【００５６】
こ例ではレガシーＭＳの動作のみを検討したが、もちろんこれによる改良型ＭＳ（enhanced  MS）に対する効果を検討することが重要である。第１のＤＬサブフレームの第１のゾーンはレガシー移動局に対するシグナリングを含むので、このフレームにＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングを含めることも可能だが、レガシーシグナリングに従ってもよい。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングはＤＬ−ＭＡＰとＵＬ−ＭＡＰにも含まれるので、この場合、レガシーＭＳはスキップＩＥ（Skip  IE）に来るまで、すべてのアロケーションＩＥを処理する。スキップＩＥは、モード＝１に設定されている場合、すべてのレガシーＭＳに、後続のＩＥを処理しないように通知するものである。これにより、レガシーＭＳがＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングを処理することを防止する。しかし、モード＝０に設定されたスキップＩＥに来ると、レガシーＭＳは、後続のＩＥを処理しなければならないことを知り、適宜、処理を行う。当業者には明らかであるが、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングを含めねばならず、ＤＬサブフレームのどこにそのシグナリングを配置するかについては様々なオプションがある。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍＭＳに、ＤＬサブフレームまたはＵＬサブフレームのどこのリソースをアロケーションしてもよいことに留意することは重要である。ＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングはすべてのレガシーＭＳに対してトランスパレント（transparent）でなければならず、レガシーＭＳをＩＥＥＥ８０２．１６ｍシグナリングがあるリソースにアロケーションしてはならないことに留意することも重要である。
【００７０】
一般的に、上記のコンセプトは、レガシーな５ｍｓフレームをさらに小さなＤＬサブフレームとＵＬサブフレームに分割する、どのフレーム構成にも適用できる。これは、第１のＤＬサブフレームが、レガシーな１６ｅ及び／または１６ｍのシグナリングまたはデータをサポートするのに適した大きさとすることにより、及びＤＬ及びＵＬゾーンスイッチＩＥ（または、ＤＩＵＣまたはＵＩＵＣ＝１３のＭＡＰ−ＩＥ）を用いて、指定のゾーン内にはアロケーションはされていないことをレガシーＭＳに対して示すことにより、実現できる。
【００７１】
本発明を化体するフレーム構成の第２の例を図４に示す。図４では、第１のＤＬサブフレームは残りのＤＬサブフレーム及びＵＬサブフレームよりも大きい。
【００７２】
図４を参照するに、この例では、レガシーＤＬ／ＵＬスプリットは（２６，２１）であると仮定する（ＷｉＭＡＸフォーラムプロファイルリリース１．０）。結果として、レガシーＭＳには、最初の２６シンボル内でＤＬリソースを割り当て、同様に最後の２１シンボル内でＵＬアロケーションをしなければならない。また、図３に示した例と同様に、レガシーＤＬアロケーションを最初のＤＬサブフレーム内で行い、最後のＵＬサブフレームはＵＬアロケーションに用いる。図３と図４のレガシーＵＬアロケーションの場合のシンボルカウントは、共に３シンボルの倍数であることに留意せよ。これは、必要なサブキャリアアロケーション方式（ＡＭＣ及びＰＵＳＣ）を下りリンク及び上りリンクで使わせるには好ましい。図４の例を参照するに、実際のレガシーアロケーションはレガシーＵＬの最後の６シンボル内で行われる。これより前のシンボルは１６ｍ端末により使われているからである。さらに、レガシーアロケーションがなされる最後のＵＬサブフレームは、レガシーＵＬサブフレームの始めから整数個のシンボルで始まるように構成される（すなわち、Nsymbols_in_DL×Ts＋TTG、ここで、Nsymbols_in_DLはレガシーＤＬサブフレームのシンボル数を示す：この例では２６である）。これは、ＴＴＧ＿２，ＲＴＧ＿２，ＴＴＧ＿３の長さを、次の通り適切に設定することにより実現できる。これらの値を計算するため、このケースでは、ＴＴＧ＿１＝ＲＴＧ＿１＝１ＯＦＤＭＡシンボルであり、ＲＴＧ＿ｅ＝６０μｓであると仮定する。そうすると、レガシーＵＬの始めは次式で決められる：
【数１１】
2011503949.tif 000035
レガシーアロケーションがある第２のＵＬサブフレームの始めは次式で表せる：
【数１２】
2011503949.tif 000036
それゆえ、ＴＴＧ＿２，ＲＴＧ＿２，ＴＴＧ＿３の合計時間は次のようにかける：
【数１３】
2011503949.tif 000037
ＴＴＧ＿２，ＲＴＧ＿２，及びＴＴＧ＿３の個々の長さは次のようにかける：
【数１４】
2011503949.tif 000038
ＵＬアロケーションが始まるべきところから始まるかチェックするには、
【数１５】
2011503949.tif 000039
（これは上記と同じである）
【００５６】
図３または図４のような構成が改良型ユーザのレイテンシの向上にゆうりである理由は、フィードバックシグナリングとデータ送信との間の時間を短縮できるからである。すなわち、最初の上りリンクサブフレームを、基地局にチャネル品質情報（ＣＱＩ）をフィードバックするのに用いることができる。次に、基地局はそのＣＱＩを用いてリンクアダプテーション（link  adaptation）を実行し、同じ改良型ＭＳを第２の下りリンクサブフレームに再びスケジューリングし、それゆえ最小レイテンシを短縮できる。図３の例では、レイテンシは５ｍｓ（下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームが１つずつあるレガシーフレームの長さ）から約２．５ｍｓに短縮する。図４の場合、レイテンシは、最初のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームの長さ（ＴＴＧ＿１とＲＴＧ＿１を含む２１シンボル）を考慮すると、さらに約２．２ｍｓまで短縮される。あるいは、第２のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームの長さ（ＴＴＧ＿２とＲＴＧ＿２を含む約１４シンボル）を考慮すると、１．４ｍｓまで短縮される。
【００７８】
図４から明らかなように、ギャップはＤＬとＵＬの両方に作らなければならない。これらのギャップ内のシンボルのみを１６ｍ送信に用いるからである。これらのギャップは、ＵＬ及びＤＬゾーンスイッチＩＥ、またはＤＬの場合ＤＩＵＣ＝１３とし、ＵＬの場合ＵＩＵＣ＝１３としたＭＡＰ−ＩＥを用いて作れる。そこで、図４の例を参照して、下りリンクの場合、ギャップをシンボル１４と２６との間（両端を含む）に作らなければならない。図５は、ＤＬ−ＭＡＰのハイレベルの例を示す。このＤＬ−ＭＡＰを用いて、ユーザを第１のＤＬサブフレーム内に割り当て、１６ｍ送信用のギャップを作ることができる。
【００７９】
前述の通り、ギャップは上りリンクにも作らねばならない。しかし、このギャップは、実際のレガシーアロケーションをする前に、レガシーＵＬサブフレームの始めに作らねばならない。図６は、ＵＬ−ＭＡＰのハイレベル例を示す。このＵＬ−ＭＡＰを用いて、レガシー端末へのリソースを、図４に示した提案のフレーム構成の最後のＵＬサブフレームにアロケートすることができる。図６から明らかなように、このギャップを作るためには、ＵＩＵＣ＝１５としたＵＬゾーンスイッチＩＥか、またはＵＩＵＣ＝１３としたＵＬ＿ＭＡＰ−ＩＥがＵＬ−ＭＡＰの始めになければならない。
【００８０】
図３と図４に示した提案の２つのフレーム構成例から明らかなように、サポートする必要がある１６ｅＭＳまたは１６ｍＭＳの所望の数に応じて、フレーム構成を変更することが可能である。例えば、端末の過半数が１６ｅ（レガシー）であれば、図３のようなフレーム構成が望ましいだろう。一方、端末が主に１６ｍである場合、図４のようなフレーム構成が好ましいだろう。これにより前述のレイテンシ問題がほぼ確実に改善するからである。よりレガシーなフレーム構成から、多数の１６ｍ端末をサポートに用いるフレーム構成へのほぼシームレスな移行は、フレーム構成を徐々に変えて、より多くの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームを加えることにより行える。
【００８１】
このプロセスは、ＤＣＤタイプのメッセージでフレーム構成をブロードキャスト（fragmentable  broadcast）することにより、動的に、すなわち、無線通信システムの動作中に行うこともできる。このメッセージにより、各サブフレームのシンボル数、ＴＴＧ及びＲＴＧ時間、及びフレーム内のサブフレームの総数などの情報を送信できる。これにより、すべての１６ｍＭＳが新しいフレーム構成を知り、適応できる。１６ｍＢＳは前述のアプローチによりレガシー端末に対するアロケーションをアレンジするので、１６ｅ端末はこのメッセージを分かる必要はない。
【００８２】
前述のすべての例は１６ｅの後方互換性に注目したものであるが、提案のフレーム構成における１６ｍ端末の動作を考慮することも重要である。上記の方法から明らかなように、すべての１６ｅユーザをサポートするため、プリアンブルが５ｍｓごとになければならず、そのプリアンブルのすぐ後にレガシーシグナリング（ＦＣＨ  ＤＬ、ＵＬ−ＭＡＰ等）が続かねばならない。１６ｍのために、図３または図４いずれかの提案のフレーム構成を２つ以上つなげることもできる。提案のスーパーフレーム構成を図７に示す。これは、２つのフレーム（図４のフレーム構成）を連結したものである。
【００８３】
この例では、１６ｍ端末の場合、スーパーフレーム内のＤＬサブフレームとＵＬサブフレームとに論理的に番号をつけることが好ましい。スーパーフレームに番号を付けることにより、ＢＳは、アロケーションをする所望のサブフレーム番号を用いた適当なシグナリングメカニズムにより、１６ｍユーザにリソースを割り当てることができる。１６ｍシグナリングを実際に位置づけるのは、どのサブフレームであってもよい。しかし、このシグナリングは、レガシーシグナリングに続くスーパーフレームの最初のＤＬサブフレームにあることが好ましい。シグナリングメカニズムを用いて１６ｍ端末に対するリソースをスーパーフレーム内のどのサブフレームにもアロケートできる。１６ｍ端末は、スーパーフレーム内のミッドアンブル（中間のプリアンブル）を利用することもできる。このミッドアンブルは高移動度ユーザの同期に役立つからである。よって、提案のスーパーフレーム構成では、シグナリングは分散または分離される（すなわち、制御シグナリングの要素の一部は、スーパーフレームごとにあり、他の一部はフレームごとにあり、さらに他の一部はサブフレームごとにある）。
【００８４】
本発明は、フレキシブルかつ、大部分がレガシー端末のサポートから、増大する１６ｍ端末のサポートに進化しつつあるシステムに適応可能な、新規なフレーム構成を提案するものである。提案のフレーム構成内にレガシー端末と１６ｍ端末が共存しても、レガシーＭＳの性能には最小限の影響しかない。サポートする必要があるレガシー端末または１６ｍ端末の必要数に応じて、ＢＳは、フレーム構成を決定できる。このフレーム構成は、常に、１６ｍの改良機能をサポートしないレガシー局をサポートする十分な機能を維持するように、フレームごとのサブフレーム数を、動作している加入者局の機能（feature  set）と機能改良した移動局（１６ｍ）の移動度要件とに基づき設定する。
【００８５】
それゆえ、提案のフレーム構成の一般的な形体は次の通りである：
(a)フレームフォーマット構成を（動的に）制御し、レガシー加入者局、改良型加入者局、または両方のタイプの加入者局をサポートしているか決定する装置（ＢＳとＭＳ）。
(b)特に、レガシーＭＳと改良機能型ＭＳの数と、局の状況（例えば移動度）とを考慮して、各タイプに用いるリソースを適切にパーティションする、ＢＳ（または、ネットワークのアクセスサービスネットワークゲートウェイ（ＡＳＮ−ＧＷ））における制御部。
(c)改良機能型ＭＳの状況を検出して、サブフレームを増やしたときのオーバーヘッドの増加に対する高移動度における性能改善を考慮して、最適なフレーム構成（すなわち、スーパーフレームごとのフレーム数と、フレーム毎のサブフレーム数）を決定できる制御装置。
【００８６】
要約すると、本発明は、フレキシブルかつ、大部分がレガシー端末のサポートから、増大する改良型端末のサポートに進化しつつあるシステムに適応可能な、新規なフレーム構成を提供するものである。提案のフレーム構成内にレガシー端末と改良型端末が共存しても、レガシーＭＳの性能には最小限の影響しかない。サポートする必要があるレガシー端末または改良型端末の必要数に応じて、ＢＳは、フレーム構成を決定できる。このフレーム構成は、常に、新しい通信標準（ここで参照したＩＥＥＥ８０２．１６ｍやアドバンスト／ギガビットＷｉＭＡＸなど）の改良機能をサポートしないレガシー局をサポートする十分な機能を維持するように、フレームごとのサブフレーム数を、動作している加入者局の機能（feature  set）と機能改良した移動局の移動度要件とに基づき設定する。
【００８７】
本発明は、新規なＢＳまたはＭＳ、またはこれらのためのハードウェアモジュールの形体をとり、ＢＳ及び／または各ＭＳのプロセッサにより実行されるソフトウェアを置き換え、または修正することにより実施できる。基地局の機能の一部を有する中継局を設けたシステムにおいては、本発明は各中継局に適用することも可能である。
【００８８】
このように、本発明の実施形態は、ハードウェアで実施してもよいし、１つ以上のプロセッサ上で動作するソフトウェアモジュールとして実施してもよいし、これらの組み合わせとして実施してもよい。すなわち、実際にはマイクロプロセッサまたはデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いて上記の基地局の機能の一部または全部を実施してもよいことは、当業者には明らかであろう。本発明は、ここに提案した新規なフレームフォーマットを処理するように１６ｍＭＳを適応させることを含め、ここに開示した方法の一部または全部を実行するデバイスまたは装置のプログラム（例えば、コンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品）として化体してもよい。本発明を化体するかかるプログラムは、コンピュータ読み取り可能媒体に格納したものでもよく、例えば信号の形態であってもよい。かかる信号はインターネットのウェブサイトからダウンロード可能なデータ信号であっても、キャリア信号上の信号であっても、その他の形態であってもよい。
【００８９】
以上の説明は例としてＩＥＥＥ８０２．１６ｍ無線通信システムを参照したが、リソースアロケーションをフレームごとに行い、同一基地局からレガシー端末と改良型端末の両方をサービスする必要がある他のフレームベースの通信システムに本発明を適用してもよい。
産業上の利用性
本発明の実施形態は次の利点を提供する：
−改良機能型ＭＳのレイテンシを大幅に短縮し、高移動度で移動するユーザに対するサポートを増大できる。
−レガシー端末を大部分サポートするシステムから、数が増大する改良機能セット端末をサポートするシステムへのシームレスな移行を可能とする。
−システムが、レガシーＴＤＤ端末に潜在的にトランスパレントな動作を提供できる。
−新しい改良機能型ＢＳがレガシーＭＳにフルサポートを提供できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、複数の固定または移動加入者局とを含む無線通信システムであって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、
各フレームは、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、最後の下りリンクサブフレームと、最後の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームを有し、
前記加入者局は第１のタイプの加入者局と第２のタイプの加入者局とを含み、前記基地局は前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記第１のタイプの加入者局に下りリンクリソースをアロケートする
することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記基地局は前記最後の上りリンクサブフレームにおいてのみ前記第１のタイプの加入者局に上りリンクリソースをアロケートするようにさらに構成される、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記基地局は少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記最後の下りリンクサブフレームにおいて前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートするようにさらに構成される、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記最後の下りリンクサブフレームと最後の上りリンクサブフレームとの前に、前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートするために予約された少なくとももう１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを設ける、
請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
第２のタイプの各加入者局は、リソースをアロケートされた少なくとも１つの上りリンクサブフレームにおいて前記基地局にチャネル品質情報を返すように構成され、前記基地局は、その後の下りリンクサブフレームまたは上りリンクサブフレームにおいて第２のタイプのその加入者局にリソースをアロケートするとき、前記接続品質情報に応答する、
請求項４に記載の無線通信装置。
【請求項６】
複数の通信標準により動作するＴＤＤ  ＯＦＤＭＡ無線通信システムの形体において、前記第１のタイプの加入者局は第１の通信標準に従い、前記第２のタイプの加入者局は前記第１の通信標準の発展形である第１の通信標準に従い、
前記第１の通信標準は、単一の下りリンクサブフレームと単一の上りリンクサブフレームとを有する所定長のフレームを想定したものであり、前記基地局は、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとのタイミングにより前記フレームを前記第１の通信標準と互換性をもたせつつ、前記第２のタイプの加入者局の使用のために確保された少なくとも１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを含む、
請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
各下りリンクサブフレームは後続の上りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、各上りリンクサブフレームは後続の下りリンクサブフレームがもしあればその下りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、前記基地局は、前記第２のタイプの加入者局のために確保されたサブフレームの後の少なくとも１つの時間ギャップの長さを設定し、前記フレームを前記第１の通信標準と互換性を有させるように構成され、
データは前記システムにおいて所定長のシンボルを用いて送信され、各サブフレームは整数個のシンボルを含み、前記少なくとも１つのギャップの長さは前記第１の通信標準と前記第２の通信標準との両方に従うタイミングに一組のシンボルが現れるように設定される、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
各フレームは、前記第１の通信標準に従う複数のフレームを含むスーパーフレームであり、前記スーパーフレームのサブフレームにおいて前記第２のタイプの加入者局にリソースをアロケートできる、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記基地局は前記無線通信システムの動作中に動的に下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数を変更でき、
前記基地局は、下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームの数を変更するとき、第１のタイプの加入者局と第２のタイプの加入者局の相対的な数に応答する、
請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
レガシー加入者局と改善型加入者局とを含む複数の固定または移動加入者局を有する無線通信システムで使用する基地局であって、前記基地局は、前記無線通信システムにおいて、フレーム単位で無線通信を行い、各フレームにおいてデータ送信とシグナリングのためのリソースをアロケートすることにより、各加入者局との接続を維持し、前記フレームは前記基地局から前記加入者局への送信のための下りリンクサブフレームと、前記加入者局から前記基地局への送信のための上りリンクサブフレームとに分割され、
前記基地局は、
各フレームを、時間順に、第１の下りリンクサブフレームと、第１の上りリンクサブフレームと、第２の下りリンクサブフレームと、第２の上りリンクサブフレームとを含む複数の下りリンクサブフレーム及び複数の上りリンクサブフレームで構成し、
前記第１の下りリンクサブフレームにおいてのみ前記レガシー加入者局に下りリンクリソースをアロケートし、
少なくとも前記第１の上りリンクサブフレームと前記第２の下りリンクサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成される、
基地局。
【請求項１１】
後の下りリンクサブフレームまたは上りリンクサブフレームにおいて各改良型加入者局にリソースをアロケートするとき、前記基地局がリソースをアロケートした上りリンクサブフレームでその改良型加入者局によりフィードバックされた接続品質情報に応答する、
請求項１０に記載の基地局。
【請求項１２】
前記レガシー加入者局は、単一の下りリンクサブフレームと単一の上りリンクサブフレームとを有する所定長のフレームで動作し、前記基地局は、前記複数の下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとのタイミングにより前記フレームに前記レガシー加入者局のための上りリソースを含ませつつ、前記改良型加入者局の使用のために確保された少なくとも１つの下りリンクサブフレームと上りリンクサブフレームとを含める、
請求項１０に記載の基地局。
【請求項１３】
各下りリンクサブフレームは後続の上りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、各上りリンクサブフレームは後続の下りリンクサブフレームがもしあればその下りリンクサブフレームから所定の時間ギャップだけ分離され、前記基地局は、前記所定のフレーム長に従って、前記改良型加入者局のために確保されたサブフレームの後の時間ギャップの少なくとも１つの長さを設定し、前記フレームを前記レガシー加入者局により復号させるように構成された、
請求項１２に記載の基地局。
【請求項１４】
各フレームをレガシー加入者局が動作する所定長の複数のフレームを含むスーパーフレームとして構成し、前記スーパーフレームの任意のサブフレームにおいて前記改良型加入者局にリソースをアロケートするように構成された、
請求項１３に記載の基地局。
【請求項１５】
前記基地局は、現在サービスしている改良型加入者局のレガシー加入者局に対する相対的比率に応じて各フレームまたはスーパーフレームの下りリンクサブフレーム及び上りリンクサブフレームの数を動的に変更できる、
請求項１０に記載の基地局。
【国際調査報告】
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