(57)【要約】  本アプリケーションにおける技術は、パケットベースの無線通信システムにおいて、同じ未要求使用権サービス（ＵＧＳ）の無線リソース上に複数のユーザに関連付けられる送信信号を多重化する。通常、特定のユーザ装置群と関連付けられた無線リソース要求への応答として、パケットベース通信システムにおける上記無線リソースは、動的にスケジューリングされ、スケジューリングされた上記通信は、同じ無線リソースを同時に使用しないように設計される。一方、複数のユーザ装置と上記パケットベース通信システムとの間の通信のために無線リソースの未要求使用権も確立される。当該複数のユーザ装置と上記パケットベース通信システムとの間の上記通信は、上記未要求使用権と関連付けられた同じ無線リソースのうちの少なくともいくつかを同時に使用する。この少なくとも部分的な無線リソースの重複／衝突のため、上記複数のユーザの上記ＵＧＳを介して送信されるべきデータの各々は、ユーザ固有の無線リソースパターンと関連付ける。ユーザの無線リソースパターンは、複数のユーザの送信信号を含む受信された上記ＵＧＳ信号から無線受信機によって当該ユーザのデータを抽出することを可能とする。【選択図】図４
2011502392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケットベース通信システムにおける無線通信のための方法であって：
特定のユーザ装置群（２０）と関連付けられた無線リソース要求への応答として、前記特定のユーザ装置群のうちの１つ以上と前記パケットベース通信システム（１２）との間の通信が可能となるように無線リソースを動的にスケジューリングすることと、前記パケットベース通信システムにおける前記ユーザ装置の各々と関連付けられたスケジューリングされた前記通信は、同じ無線リソースを同時に使用しないように設計されることと；
複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のために無線リソースの未要求使用権を確立することと、
を含み、
前記方法は：
複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の前記通信が、前記未要求使用権と関連付けられた同じ無線リソースのうちの少なくともいくつかを同時に使用することと；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して受信される前記複数のユーザのデータ送信信号から無線受信機（５６）によって１ユーザの無線リソースパターンを使用して当該１ユーザのデータを抽出することが可能となるように、ユーザ固有の無線リソースパターンと前記複数のユーザのデータの各々とを関連付けるよう前記複数のユーザの送信されるべきデータの各々を処理することと；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して、前記複数のユーザ装置の各々から送信される処理された前記データを受信することと；
を特徴とする、方法。
【請求項２】
割り当てられる前記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び／又は時間リソースを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パケットベース通信システムは、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を採用し、割り当てられる前記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び時間リソースを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パケットベース通信システムは、特定のユーザ装置群と関連付けられる送信信号が通常は衝突又は重複しないように設計される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記パケットベース通信システムは、ＬＴＥベースシステム、ＷｉＭＡＸベースシステム、又はＯＦＤＭＡベースシステムである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる拡散符号に対応し、各ユーザと関連付けられる前記異なる拡散符号は、実質的に互いに直交している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、直交チャネライザーション符号のセットに対応し、対応する前記直交チャネライザーション符号のセットの各ユーザのデータ送信信号への適用は、他のユーザへのガウス分布状の干渉をもたらす、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる周波数−時間パターンに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる周波数−時間ホッピングパターンに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
非決定論的なアクティビティ要因、遅延の影響の受けやすさ、より低いデータレート要件、又はビット若しくはブロックエラーへの耐性という特性のうちの１つ以上を含むデータ通信のために使用される未要求使用権サービス（ＵＧＳ）のために、複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のための前記無線リソースの未要求使用権は確立され、
前記ＵＧＳは、前記複数のユーザ装置に、当該複数のユーザ装置の各々からの前記ＵＧＳの無線リソースを使用する各送信についての明示的な要求がなくとも、無線リソースへのアクセスを与える、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記データ通信は、音声パケットを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＵＧＳの無線リソース使用権は、ＵＧＳタイムスロットを含み、複数のユーザ装置が関与する通信は、同じＵＧＳタイムスロット中に送信される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のユーザ装置のうち干渉に応じた数を同じＵＧＳタイムスロット内に割り当てること、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＵＧＳスロットが、前記複数のユーザ装置のデータ送信信号に関連付けられる合計データレートを提供する場合において、前記ＵＧＳスロットが割り当てられた後に、前記方法は、前記複数のユーザ装置のデータ送信信号が確率的手法で前記ＵＧＳスロットへのアクセスを共有するように、同時に前記ＵＧＳスロット上に前記複数のユーザ装置からの処理された前記データを多重化すること、を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＵＧＳスロットは、前記複数のユーザ装置の各々と関連付けられる音声アクティビティ要因に基づいて、前記複数のユーザ装置の各々によって使用される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は：
前記ＵＧＳスロットに割り当てられる前記無線リソースを重複しないやり方で使用するユーザ装置の第１のセットを指定することと；
ユーザ装置の前記第１のセットによるスケジューリングされた前記使用と少なくとも部分的に重複するやり方で前記ＵＧＳスロットに割り当てられる前記無線リソースを使用する１つ以上のユーザ装置の第２のセットのユーザを指定することと；
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、
１つ以上のユーザ装置の前記第２のセットの部分的な重複により生じる干渉であって、ユーザ装置の前記第１のセットの各々により経験される干渉の量を制御すること；
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ユーザ固有の無線リソースパターンは、受信処理の後にユーザ装置の前記第１及び第２のセットの間の相互干渉が近似的にガウス分布となるように選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
パケットベース通信システム（１２）における無線通信を行うための無線ネットワークノード（１８）であって：
特定のユーザ装置群（２０）と関連付けられた無線リソース要求への応答として、前記特定のユーザ装置群のうちの１つ以上と前記パケットベース通信システムとの間の通信が可能となるように無線リソースを動的にスケジューリングするよう構成されるスケジューラ（４８）を含み、前記パケットベース通信システムにおける前記ユーザ装置の各々と関連付けられたスケジューリングされた前記通信は、同じ無線リソースを同時に使用しないように設計されており；
当該スケジューラは、複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のために無線リソースの未要求使用権を確立するようさらに構成され、
前記無線ネットワークノードは：
複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の前記通信が、前記未要求使用権と関連付けられた同じ無線リソースのうちの少なくともいくつかを同時に使用することと；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して受信される前記複数のユーザのデータ送信信号から前記複数のユーザのデータ送信信号のうちの個別の１つを抽出するために無線受信機（２０）によって使用可能なユーザ固有の無線リソースパターンに前記複数のユーザのデータの各々を関連付けるよう前記複数のユーザの送信されるべきデータの各々を処理するよう構成される信号プロセッサ（５４）と；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して、前記複数のユーザ装置の各々について送信される処理された前記データを受信するための受信機（５６）と；
を特徴とする、無線ネットワークノード。
【請求項２０】
割り当てられる前記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び／又は時間リソースを含む、請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２１】
前記パケットベース通信システムは、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を採用し、割り当てられる前記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び時間リソースを含む、請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２２】
前記パケットベース通信システムは、特定のユーザ装置群と関連付けられる送信信号が通常は衝突又は重複しないように設計される、請求項２１に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２３】
前記パケットベース通信システムは、ＬＴＥベースシステム、ＷｉＭＡＸベースシステム、又はＯＦＤＭＡベースシステムである、請求項２１に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２４】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる拡散符号に対応し、前記異なる拡散符号は、実質的に互いに直交している、請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２５】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、直交チャネライザーション符号のセットに対応し、対応する前記直交チャネライザーション符号のセットの各ユーザのデータ送信信号への適用は、他のユーザへのガウス分布状の干渉をもたらす、請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２６】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる周波数−時間パターンに対応する、請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２７】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる周波数−時間ホッピングパターンに対応する、請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２８】
前記スケジューラは、非決定論的なアクティビティ要因、遅延の影響の受けやすさ、より低いデータレート要件、又はビット若しくはブロックエラーへの耐性という特性のうちの１つ以上を含むデータ通信のために使用される未要求使用権サービス（ＵＧＳ）のために、複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のための無線リソースの未要求使用権を確立するようさらに構成され、
前記ＵＧＳは、前記複数のユーザ装置に、当該複数のユーザ装置の各々からの前記ＵＧＳの無線リソースを使用する各送信についての明示的な要求がなくとも、無線リソースへのアクセスを与える、
請求項１９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項２９】
前記データ通信は、音声パケットを含む、請求項２８に記載の無線ネットワークノード。
【請求項３０】
前記ＵＧＳの無線リソース使用権は、ＵＧＳタイムスロットを含み、複数のユーザ装置が関与する通信は、同じＵＧＳタイムスロット中に送信される、請求項２９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項３１】
前記スケジューラは、前記複数のユーザ装置のうち干渉に応じた数を同じＵＧＳタイムスロット内に割り当てるようさらに構成される、請求項３０に記載の無線ネットワークノード。
【請求項３２】
前記ＵＧＳスロットが割り当てられた後に、前記ＵＧＳスロットは、前記複数のユーザ装置のデータ送信信号に関連付けられる合計データレートより大きい帯域幅を提供し、前記スケジューラは、前記複数のユーザ装置のデータ送信信号が確率的手法で前記ＵＧＳスロットへのアクセスを共有するように、同時に前記ＵＧＳスロット上に前記複数のユーザ装置からの処理された前記データを多重化するようさらに構成される、請求項３０に記載の無線ネットワークノード。
【請求項３３】
前記ＵＧＳスロットは、前記複数のユーザ装置の各々と関連付けられる音声アクティビティ要因に基づいて、前記複数のユーザ装置の各々によって使用可能な、請求項３２に記載の無線ネットワークノード。
【請求項３４】
前記スケジューラは：
前記ＵＧＳスロットに割り当てられる前記無線リソースを重複しないやり方で使用するユーザ装置の第１のセットを指定し、
ユーザ装置の前記第１のセットによるスケジューリングされた前記使用と少なくとも部分的に重複するやり方で前記ＵＧＳスロットに割り当てられる前記無線リソースを使用する１つ以上のユーザ装置の第２のセットのユーザを指定するようさらに構成される、
請求項２９に記載の無線ネットワークノード。
【請求項３５】
前記信号プロセッサは、１つ以上のユーザ装置の前記第２のセットの部分的な重複により生じる干渉であって、ユーザ装置の前記第１のセットの各々により経験される干渉の量を制御するようさらに構成される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ユーザ固有のシグネチャは、受信処理の後にユーザ装置の前記第１及び第２のセットの間の相互干渉が近似的にガウス分布となるように構成される、請求項３４に記載の無線ネットワークノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野は、無線通信に関し、特に、共通のパケットベースの無線リソースへのアクセスについて非衝突ベース（non-collision-based）のユーザのスケジューリングを使用して通信する基地局及び複数の無線加入者局を含む、無線通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な無線通信システムにおいて、ユーザ機器ユニット（ＵＥ）と呼ばれるユーザ通信端末は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を介してインターネットのような他のネットワークと通信する。無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）は、セルエリアに分割される地理的エリアをカバーし、各セルエリアは、例えばあるネットワークにおいては“ノードＢ”又はエンハンストノードＢとも呼ばれることがある無線基地局（ＲＢＳ）といった基地局によりサービス提供される。セルは、基地局のサイトにおける無線基地局機器により無線カバレッジが提供される地理的エリアである。
【０００３】
ＷＣＤＭＡ（Wideband  Code  Division  Multiple  Access）において動作しているＵＭＴＳ（Universal  Mobile  Telecommunications  System）のような第三世代（３Ｇ）セルラー無線システムは、スケジューリングされない無線チャネル及びスケジューリングされた無線チャネルを含む異なるタイプの無線チャネルを使用する。音声／データ混合の回線／パケット交換式の３Ｇシステムは、音声中心の回線交換式の第２世代（２Ｇ）システムから発展した。専用チャネルと呼ばれることもあるスケジューリングされないチャネルは、１ユーザに関連付けられる情報のみを伝搬する接続を維持するために、当該１ユーザのみに対して通常割り当てられる。スケジューリングされたチャネルは、パケット交換式のチャネルであり、その上を複数のユーザ接続についてのパケットが伝搬される。ＵＭＴＳのＬＴＥ（Long  Term  Evolution）及びＷｉＭＡＸ（Worldwide  Interoperability  for  Microwave  Access）のような第四世代（４Ｇ）システムは、パケットデータに基づく無線インタフェースを設計する。システムを簡略化するために、スケジューリングされた無線チャネルが支持され、専用トラフィックチャネルは排除されている。そのため媒体アクセス制御（Medium  access  control）は、リソース使用権要求のリソースパラダイム（a  request  resource-grant  resource  paradigm）に移行しつつある。アップリンク及び／又はダウンリンクにおいてユーザ機器（ＵＥ）から及び／又はユーザ機器へデータを送信するための実際の要求への応答として、基地局におけるスケジューラは、送信されるべきデータトラフィックのタイプに関連付けられるサービス品質の要件を満足させるために無線リソースを動的に割り当て、同時にシステムキャパシティを最適化しようとする。
【０００４】
広帯域無線アクセス標準（Broadband  Wireless  Access  Standards）におけるＩＥＥＥ８０２．１６ワーキンググループは、広帯域無線ＭＡＮ（Metropolitan  Area  Networks）の世界的展開のための公式な仕様を策定している。８０２．１６の標準群は、正式には無線ＭＡＮと呼ばれるが、しばしばＷｉＭＡＸと呼ばれる。概して８０２．１６は、無線インタフェースの２つの側面を標準化している：物理レイヤ（ＰＨＹ）及び媒体アクセス制御レイヤ（ＭＡＣ）である。物理レイヤについて、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅの１モードは、スケーラブルな直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を使用して、２０４８サブキャリアまでを伴う１．２５ＭＨｚと２０ＭＨｚの間のチャネル帯域幅をサポートしている。ＩＥＥＥ８０２．１６ｅは、良好な無線信号状態においては非常に効率的な６４ＱＡＭ符号化スキームを使用でき、一方、貧弱な無線信号状態においてはよりロバストなＢＰＳＫ符号化メカニズムを使用できるよう、適応変調符号化をサポートしている。中間の状態においては、１６ＱＡＭ及びＱＰＳＫが採用され得る。他の物理レイヤの特徴は、良好なＮＬＯＳ（Non-line-of-sight）特性（又はより高い帯域幅）を提供するためのＭＩＭＯ（multiple-in-multiple-out）アンテナについてのサポート、及び良好なエラー訂正性能のためのハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）を含む。
【０００５】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）に関して、イーサネット、ＡＴＭ、及びＩＰのような有線技術をいかに無線インタフェース上にカプセル化し、データをいかに分類するか等を記述する複数の集合サブレイヤを、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅは含む。ＩＥＥＥ８０２．１６ｅはまた、認証時のセキュアキー（secure  key）の交換、及びデータ伝送時の暗号化を使用することにより、いかに安全な通信が配信されるかも記述している。ＭＡＣレイヤのさらなる特徴は、（スリープモード及びアイドルモードを使用する）節電メカニズム及びハンドオーバメカニズムを含む。
【０００６】
８０２．１６ＷｉＭＡＸプロトコルは、５タイプのサービス品質（ＱｏＳ）をサポートしている：ＵＧＳ（Unsolicited  Grant  Service；未要求使用権サービス）、ｒｔＰＳ（リアルタイムポーリングサービス）、ｅｒｔＰＳ（拡張リアルタイムポーリングサービス）、ｎｒｔＰＳ（非リアルタイムポーリングサービス）、及びＢＥ（ベストエフォートサービス）である。未要求使用権サービス（ＵＧＳ）は、無音圧縮（silence  suppression）を伴わないＴ１／Ｅ１及びＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ−ｏｖｅｒ−ＩＰ）のような、固定サイズのデータパケットを周期ベースで生成するリアルタイムのサービスフローをサポートするよう設計されている。ＵＧＳは、固定サイズの、（ＵＥが各送信の前に無線リソース使用権を要求する必要がないことを意味する）未要求の無線リソース使用権をリアルタイムの周期ベースで提供し、それによりＵＥの使用権要求に関連付けられるオーバヘッド及び待ち時間を排除し、データフローのリアルタイムの必要性を満たすために使用権が利用可能であることを保証する。ＵＧＳに関連するもう１つの用語は、無線リソースの半永続的スケジューリング（semi-persistent  scheduling）である。
【０００７】
未要求使用権は、基地局におけるスケジューラにより割り当てられる。ＵＥは、ネットワークへの初期エントリーを一旦奪い合い、その後各々割り当てられた（assigned）ＵＥが、基地局のスケジューラによりＵＧＳのアクセススロットに割り当てられる（allocated）。使用権が与えられたＵＧＳのタイムスロットは、拡大及び縮小することが可能であるが、ＵＧＳが持続している間は当該ＵＥに割り当てられたままであり、通常他のＵＥがそれを使用することはできないことを意味する。
【０００８】
ただ、ＵＧＳには短所がある。ユーザがＵＧＳのリソース上でデータを送信するか又は受信するかに関わらず、ＵＧＳは、ＧＳＭのようなＴＤＭＡシステムにおける固定の事前に割り当てられたスロットと同じやり方で無線リソースを消費する。例えば、ＵＧＳは、音声の確率的挙動、低データレート、及びエラー耐性（error  tolerance）を利用していない。音声は、ある特性を有する確率的プロセスとしてモデル化され得る。ボコーダは、送信信号（transmission）から省くことができる無音期間の間ヌルレート（null-rate）のフレームを生成しているものもあり、その結果無線上でアイドルＵＧＳスロットを作る。ボコーダは、フル、１／２、１／４、及び１／８レートのフレームを生成するものもある。より低いボコーダのレートは、より低い電力要件及びより高いエラーレート耐性を有しており、そのためＵＧＳスロットにおいて割り当てられる帯域幅及び電力は、使用され得る及び実際に使用されるものよりも大きくなる。他のタイプのトラフィックは、例えば静止画像のシーンを時折伴う動画といった、類似の特性を有し得る。
【０００９】
ＵＧＳを使用するサービスを促進する際の無線リソースの効率を改善するための１つのやり方は、複数のユーザの低レートのパケット（小さいペイロード）を１つの大きいパケットに圧縮することである。このマルチユーザパケットのアプローチは、利用可能なリソースをフルに利用するために小さいペイロードを大きいパケットに集約することにより、必要以上の帯域幅又は電力を単一の低レートのユーザに割り当てることを回避する。ただ、マルチユーザパケットには短所がある。第一に、マルチユーザパケットは、アップリンクにおいて使用されない。第二に、マルチユーザパケットがダウンリンク上で送信される際スケジューリングに余分の制約が課せられる。スケジューラは、電力及び帯域幅の利用を最大化し、同時に各トラフィックフローの遅延の制約を満たす必要があり、これによりマルチユーザパケットのフォーマットが不確実になる。フォーマットの不確実性の結果として、マルチユーザパケットは、ペイロードの組合せ、変調、及び符号化スキームを示すためにより多くのシグナリングオーバヘッドを必要とする。第三に、オーバヘッドを減らすためにペイロードの組合せが圧縮される場合、受信機側においてブラインド検出が必要となり得る。圧縮されたオーバヘッドは、余分の前提を追加し、故に検出性能を悪化させる。第四に、マルチユーザパケットは、ＨＡＲＱ動作を複雑にする。異なるユーザの受信機において、マルチユーザパケットの復号が成功するかが異なり得ることから、再送信ポリシーにおいてジレンマが生じる。ペイロードは成功裡に受信されており、より少ないフォーマットのシグナリングオーバヘッドにより同じパケットが再送信されると、無線リソースは無駄に費やされるであろう。冗長性を回避するために異なるパケットが再送信される場合には、スケジューラにおける動作はより複雑となり、パケットフォーマットをシグナリングするためのより多くのオーバヘッドが必要となる。
【００１０】
ＵＧＳ通信を促進する際の無線リソースの効率を改善し得る別のアプローチは、通常アップリンクの送信要求のために確保されているアップリンクの無線リソースを、データペイロードの送信のためにスケジューリングすることができるように、無音圧縮の期間が存在する拡張リアルタイムポーリングを使用することである。ただ、トラフィックフローがほぼ一定である非アイドル状態の間、拡張リアルタイムポーリングは、やはりアップリンクの要求及びダウンリンクのスケジューリング使用権を必要とする。音声トラフィックについてよくあることだが、トラフィックフローがほぼ一定である場合に要求及び許可のメッセージを送信することは、無線リソースの無駄である。無音期間中、受信機の復号器においてマシンの状態を維持するために、ボコーダは、引き続きヌルフレームを送信するものもある。ヌルフレーム（null  frames）は、１００ミリ秒毎のオーダで送信される可能性があり、ポーリングの再開について曖昧さが生じる。これら低レートのヌルフレームは、拡張リアルタイムポーリングの大部分を“コストのかかる”要求−許可の動作の状態に維持し得る。しかし、全てのボコーダが、無音圧縮をサポートしているわけではない。ＳＫＹＰＥのような音声アプリケーションは、連続的なトラフィックを生成するものもある。これらのアプリケーションにおいて、拡張リアルタイムポーリングは、定期的なＭＡＣオーバヘッドを伴う要求及び許可のメッセージが必要でない場合にも連続的に送信されるリアルタイムポーリングと同様になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
その結果、リソース使用権を要求するリソースベースのパケット無線通信システムのために想定されたＵＧＳは、アクティビティが非決定論的であり、低レートであり、低遅延であり、及びエラー耐性のある、確率的なタイプのトラフィックについて、無線リソースを効率的に使用していない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
特定のユーザ装置群と関連付けられた無線リソース要求への応答として、当該ユーザ装置とパケットベース通信システムとの間の通信が可能となるように上記パケットベース通信システムにおける無線リソースは、通常動的にスケジューリングされる。上記パケットベース通信システムにおける上記ユーザ装置の各々と関連付けられたスケジューリングされた上記通信は、同じ無線リソースを同時に使用しないように設計される。換言すると、上記パケットベース通信システムは、特定のユーザ装置群と関連付けられる送信信号が通常は衝突又は重複しないように設計される。対照的に、本申請における技術は、未要求使用権サービス（ＵＧＳ）を提供するパケットベースの無線通信システムについて同じ無線リソース上に複数のユーザを多重化する。
【００１３】
複数のユーザ装置と上記パケットベース通信システムとの間の通信のための無線リソースの未要求使用権が確立される。上記ＵＧＳは、上記複数のユーザに、当該複数のユーザ装置の各々からの上記ＵＧＳの無線リソースを使用する各送信についての明示的な要求がなくとも、無線リソースへのアクセスを与える。複数のユーザ装置と上記パケットベース通信システムとの間の前記通信は、上記未要求使用権と関連付けられた同じ無線リソースのうちの少なくともいくつかを同時に使用する。ユーザ固有の無線リソースパターンと上記複数のユーザのデータの各々とを関連付けるよう上記複数のユーザの上記ＵＧＳを介して送信されるべきデータの各々は処理される。１ユーザ装置と関連付けられた上記無線リソースパターンは、同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して受信される上記複数のユーザのデータ送信信号から無線受信機によって当該ユーザのデータ送信信号を抽出することを可能とする。上記処理されたデータは、同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して、上記複数のユーザ装置の各々から送信される。
【００１４】
１つの限定しない例において、割り当てられる上記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び／又は時間リソースを含む。例えば上記パケットベース通信システムは、割り当てられる上記無線リソースの未要求使用権が周波数（サブキャリア）及び時間リソースを含むように直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を採用してもよい。そのようなパケットベース通信システムの例は、ＬＴＥベースシステム、ＷｉＭＡＸベースシステム、又はＯＦＤＭＡベースシステムである。
【００１５】
ユーザ固有の無線リソースパターンの例は、実質的に互いに直交しているＵＧＳの周波数及び時間リソース上の多重化符号、異なる周波数−時間パターン、並びに異なる周波数−時間ホッピングパターンを含む。上記多重化符号は、符号化されている上記データを拡散しても拡散しなくてもよい。一例において、各ユーザ固有の無線リソースパターンは、直交チャネライザーション符号のセットに対応する。対応する上記直交チャネライザーション符号のセットの各ユーザのデータ送信信号への適用は、他のユーザへのガウス分布状の干渉をもたらす。
【００１６】
非決定論的なアクティビティ要因（activity  factor）、遅延の影響の受けやすさ、より低いデータレート要件、又はビット若しくはブロックエラーへの耐性という特性のうちの１つ以上を含むデータ通信に、本ＵＧＳの技術は特によく適している。音声は単なる一例に過ぎない。
【００１７】
限定しない例となる実施形態において、上記ＵＧＳの無線リソース使用権は、ＵＧＳタイムスロットを含み、複数のユーザ装置が関与する通信は、同じＵＧＳタイムスロット中に送信される。同じＵＧＳタイムスロットに割り当てられる上記複数のユーザ装置の数は、干渉閾値に基づいて好適に決定される、すなわち、ユーザ装置の数は、それらの相互干渉を上記閾値より低く維持するために制限される。アクティビティ要因の少なさにより、一般的に上記ＵＧＳスロットは、各スケジューリングインスタンスにおいて上記複数のユーザ装置のデータ送信信号のいずれについて必要とされるよりも大きな帯域幅を提供する。従って、上記複数のユーザ装置のデータ送信信号が確率的手法で上記ＵＧＳスロットへのアクセスを共有するように、同時に上記ＵＧＳスロット上に上記複数のユーザ装置からの処理された上記データを多重化することができ、これは音声アクティビティに類似した特性を有するトラフィックによく適している。
【００１８】
ＶｏＩＰアプリケーションのようないくつかのアプリケーションにおいて、ＵＧＳスロットに割り当てられる上記無線リソースを重複しないやり方で使用するユーザ装置の第１のセットが指定されることがあってもよい。その後、効率を改善しキャパシティを増加させるため、ユーザ装置の上記第１のセットによるスケジューリングされた上記使用と少なくとも部分的に重複するやり方で上記ＵＧＳスロットについての上記無線リソースを使用するユーザ装置の第２のセットのユーザも指定される。１つ以上のユーザ装置の上記第２のセットの上記部分的な重複により生じる干渉であって、ユーザ装置の上記第１のセットの各々により経験される干渉の量は、エラーレートを事前に決定された閾値より低く維持するよう好適に制御される。１つの限定しない例となる実装において、上記ユーザ固有の無線リソースパターンは、受信処理の後にユーザ装置の上記第１及び第２のセットの間の相互干渉が近似的にガウス分布となるように選択される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一例となるＬＴＥ移動無線通信システムの機能ブロック図である。
【図２】ダウンリンクのスケジューリング及び関連する動作の概念図である。
【図３】アップリンクのスケジューリング及び関連する動作の概念図である。
【図４】未要求使用権サービスについて同じ無線リソース上に複数のユーザを多重化するための、限定しない例となる手続を示すフローチャート図である。
【図５】図４において概説される手続を実装するために使用され得る基地局及びＵＥの、限定しない例となる機能ブロック図である。
【図６】周波数及び時間の衝突を伴うＵＧＳスロット上におけるアップリンクのスケジューリングについての、限定しない例となるシグナリング図である。
【図７】ＵＧＳスロットの一部重複している周波数及び時間リソースを割り当てられている複数のユーザの、限定しない例となる図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次の記述において、説明及び非限定を目的として、特別なノード、機能的構成要素、技術、プロトコル、標準等のような特定の詳細は、記述される技術の理解を提供するために説明される。他の事例において、不必要な詳細で記述が不明瞭とならないよう、よく知られている方法、装置、技術等の詳細な記述は、省略される。個別の機能ブロックは、図において示される。これらブロックの機能は、個別のハードウェア回路を使用すること、適切にプログラムされたマイクロプロセッサ又は汎用コンピュータと併せてソフトウェアプログラム及びデータを使用すること、プログラム可能な論理アレイであるＡＳＩＣ（applications  specific  integrated  circuitry）を使用すること、及び／又は１つ以上のＤＳＰ（digital  signal  processors）を使用することにより、実装され得ることを、当業者は理解するであろう。
【００２１】
以下に開示される特定の詳細とは別に他の実施形態が実施され得ることは、当業者には明らかであろう。説明のための一例及び限定しない文脈を提供するために、当該技術は、ＬＴＥと呼ばれる発展した３ＧＰＰ  ＵＭＴＳシステムの文脈において記述される。一方、本技術は、ＬＴＥ又はＷｉＭＡＸのようなパケットベース及びスケジュール駆動（schedule-driven）の任意の近代セルラー通信システムにおいて使用してもよい。
【００２２】
図１は、ＬＴＥタイプの移動通信システム１０の一例を示している。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１２は、無線インタフェース上でユーザ機器（ＵＥ）端末２０に対してＥ−ＵＴＲＡのユーザプレーン（user  plane）及び制御プレーン（control  plane）のプロトコルの終端を提供するＥ−ＵＴＲＡＮノードＢ（ｅＮＢ）１８を含む。ｅＮＢはより一般的に基地局と呼ばれることがあり、ＵＥは移動無線端末又は移動局と呼ばれることがある。図１に示されるように、基地局はＸ２インタフェースにより相互に接続されている。基地局はまた、ＭＭＥ（Mobility  Management  Entity）及びＳＡＥ（System  Architecture  Evolution）ゲートウェイを含むＥＰＣ（Evolved  Packet  Core）１４に、Ｓ１インタフェースにより接続されている。ＭＭＥ／ＳＡＥゲートウェイは、この例において単一のノード２２として示されており、ＵＭＴＳ及びＧＳＭ／ＥＤＧＥにおけるＳＧＳＮ／ＧＧＳＮゲートウェイに多くの点で類似している。Ｓ１インタフェースは、ＭＭＥ／ＳＡＥゲートウェイとｅＮＢとの間の多対多の関係をサポートしている。Ｅ−ＵＴＲＡＮ１２及びＥＰＣ１４は共にＰＬＭＮ（Public  Land  Mobile  Network）を形成する。ＭＭＥ／ＳＡＥゲートウェイ２２は、直接又は間接的にインターネット１６及び他のネットワークに接続される。
【００２３】
背景技術において記述されているように、効率的なリソースの使用を提供するために、共有された無線リソースを使用するＬＴＥ及び他のシステムは高速な“動的”スケジューリングをサポートし、瞬時のトラフィック要求、サービス品質（ＱｏＳ）要件、及び評価されたチャネル品質に応じて、共有されたチャネル上のリソースがユーザ機器（ＵＥ）端末及び無線ベアラにサブフレームベースで動的に割り当てられる。この動的スケジューリングのタスクは、ｅＮＢに置かれている１つ以上のスケジューラにより典型的に実行される。
【００２４】
図２にダウンリンクについての全体のスケジューリングの概念が示されている。高速なチャネル依存のリンク適応並びに高速なチャネル依存の時間及び周波数領域のスケジューリングをサポートするため、ＵＥ２０は、動的スケジューリングの決定においてｅＮＢ１８を補助するためのチャネル品質指標（ＣＱＩ）を報告するよう構成されてもよい。典型的に、ＵＥ２０は、ダウンリンク（ＤＬ）のリファレンス信号の測定結果をＣＱＩレポートの基礎とする。異なる論理チャネルのＣＱＩレポート及びＱｏＳ要件に基づいて、ｅＮＢ１８におけるＤＬスケジューラは、時間及び周波数の無線リソース、すなわちスケジューリングブロックを、動的に割り当てる。動的にスケジューリングされた無線リソースの割り当ては、ＬＴＥの例における物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）上をシグナリングされる。各ＵＥ２０は、当該ＵＥが共有されたチャネル（ＬＴＥにおけるＰＤＳＣＨ）上でスケジューリングされているか否か、もしそうであれば、ダウンリンク送信についてスケジューリングされているデータを見つけられるのはどの物理レイヤの無線リソースであるかを判定するために、制御チャネルをモニタリングする。
【００２５】
図３にアップリンクのスケジューリングの概念が示されている。送信バッファにスケジューリング要求（ＳＲ）を伴ってデータが到達すると、ＵＥ２０は、ｅＮＢ１８におけるＵＬスケジューラに知らせる。ＵＬスケジューラは、ＵＥが使用することになる時間／周波数の無線リソースを選択し、また、アップリンクについてのリンク適応はｅＮＢにおいて実行されるため、伝送ブロックサイズ、変調方式及び符号化方式も選択する。選択された伝送フォーマットは、ユーザＩＤについての情報と共にＵＥへシグナリングされる。これは、ＵＥは一定の伝送フォーマットを使用しなければならないこと、及びｅＮＢは当該ＵＥからのＵＬデータ送信信号を検出する際、送信パラメータを既に知っていることを意味する。割り当てられた無線リソース及び送信パラメータは、ＬＴＥにおけるＰＤＣＣＨを介してＵＥへ送信される。その後、バッファ状態レポート（ＢＳＲ）又は電力ヘッドルームレポートのような追加的なスケジューリング情報（ＳＩ）が、データと共に送信されてもよい。
【００２６】
動的スケジューリングは、ＬＴＥ及び他のシステムにとって基本である一方、あるタイプのサービスにとって最適ではないことがあり得る。背景技術において説明されているように、小さなパケットが定期的に生成される通話（ＶｏＩＰ）のようなサービスについては、許可（a  grant）が各スケジューリングのインスタンスにおいてシグナリングされる必要があり、ＶｏＩＰの場合には全てのＶｏＩＰのパケットについて許可がシグナリングされなければならないため、動的スケジューリングは、相当な制御シグナリングを要求することになる。こういったタイプのサービスについて、このように高いシグナリングのオーバヘッドを回避するため、リソースは半静的に（semi-statically）割り当てられてもよく、これは“半永続的な”スケジューリングと呼ばれる。半永続的な使用権は、一度だけシグナリングされ、再度使用権のシグナリングがなくても、定期的な間隔でＵＥは利用可能である。このプロセスは、未要求使用権サービス（ＵＧＳ）に関連付けられる。
【００２７】
音声及び他のタイプの媒体は、確率的であることを特徴とし得る。確率的プロセスは、現在の状態が次の状態を完全には決定しないという点において、その動作が“非決定論的”なプロセスである。確率的プロセスには、推測及びランダム性の要素が存在する。多重化は、２つ以上の独立した情報を担う（information-bearing）信号又はデータフローが単一の共通の媒体又はチャネルにより伝搬される技術である。時分割多元接続（ＴＤＭＡ）において使用されるような定期的にスケジューリングされたスロット及び“決定論的”多重化は、音声のような確率的データについて全てのキャパシティまで使用されることはあまりなく、故にこの種のデータにとっては非効率的である。遅延の影響を受けやすい（delay-sensitive）、エラー耐性のある、及び／又はより低いレートである、音声のようなあるタイプのデータについて、未要求使用権サービスベースのリソース上にユーザを確率的に多重化することにより多大な利益が得られることを、発明者は発見した。記述を平易にするため、以下では音声タイプのデータという用語を使用し、それは、遅延の影響を受けやすい、エラー耐性のある、及び／又はより低いデータレートである、任意のタイプのデータを包含することとする。確率的多重化は、複数のユーザに関連付けられるデータを、そのアクティビティ要因及びＱｏＳ要件を考慮した後のその統計的なリソース要件に基づいて、同じ信号スペースに多重化することを意味する。１つ以上のユーザが一時的にアクティブでない（データ送信信号がない）場合、それらは干渉を生成することを止め、無線リソースは同じ信号スペースに多重化されているアクティブなユーザに開放される。非決定論的な干渉レベルの変更により、提案される多重化スキームに確率的な特性が導入される。
【００２８】
この場合における技術は、今日一般的となっている直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）タイプのシステムのようなデータ指向（data-oriented）のシステムにおいて、半永続的なチャネルを作る。データトラフィックをサポートするための無線リソースを取得するために明示的な使用権要求を必要としない未要求使用権サービス（ＵＧＳ）を使用し、その後同じ（又は少なくとも一部が同じ）ＵＧＳのリソースを使用して送信するために複数の音声ユーザを多重化して、半永続的なチャネルは作られる。
【００２９】
ＵＧＳスロットが複数のユーザ装置に割り当てられた後、それらは自発的及び確率的手法で好適にこれらＵＧＳスロットへのアクセスを共有するよう、ユーザ固有の無線リソースパターンと共に又はユーザ固有の無線リソースパターンを使用して、当該スロットにおいて多重化される。また好適には、ユーザのサービスフローのいずれについて必要とされるよりも大きな帯域幅を提供する共通のＵＧＳスロットにおいて、複数のＵＧＳユーザは割り当てられる。異なる直接シーケンス拡散符号、チャネライゼーション符号、周波数パターン、擬似ランダムなトーンホッピングパターン、又は上記のうちの２つ以上の組合せは、ユーザの無線リソースパターンの例である。
【００３０】
ＯＦＤＭＡシステムの例における拡散スペクトラムについて、各ＵＧＳの領域は、複数のＯＦＤＭシンボルの期間にわたった複数のトーンを含む。各ユーザの変調されたＯＦＤＭシンボルは、当該ユーザの対応するユーザ固有の拡散符号により拡散される。ユーザ固有の拡散符号は好適に相互に直交しているが、いくらかの相互相関は許容され得る。トーンホッピングについて、各ＵＧＳの領域において、各ユーザは、利用可能なＯＦＤＭ周波数−時間グリッド又はタイルのごく一部のみを占有する。占有されたＯＦＤＭグリッドのパターンは、各ユーザに好適には一意であり、経時的に変化してもよい。ホッピングパターンは、好適には、ＵＧＳスロットにおける異なるユーザ間においての衝突の可能性がわずかであるか、又は重複を有しないべきである。別のアプローチは、直接シーケンス拡散及びトーンホッピングのハイブリッドを含み得る。ユーザの信号は、割り当てられたＵＧＳ領域の一部のみを固有のグリッドパターンを伴って占有してもよい。各ユーザの信号は、ＯＦＤＭグリッド／タイルの同じセットを占有する他のユーザの信号から、それが関連付けられる一意なユーザ固有の無線リソースパターンにより識別される。
【００３１】
直交する直接シーケンス拡散が使用される場合、フェージング環境において直交性が維持されるような周波数−時間グリッド／タイルのコヒーレントなブロック内においてデータシンボルを変調することが望ましいであろう。トーンホッピングの場合、別のユーザのホッピングパターンとの衝突がない限り、直交性は保たれる。必要とされてはいないものの、多重アクセスのＵＥからのアップリンク送信信号が、電力制御され及び／又はレート制御されていることは好適である。電力制御のレートは、固定であり得るか、又は柔軟であり得る。区分されたサブキャリアの割り当てが使用される場合、電力及びレート制御のレートは、周波数ダイバーシティのためより遅くなり得る。連続するサブキャリアの割り当てが使用される場合、電力及びレート制御のレートは、時間選択性のフェージングを相殺するためより早くなり得る。ユーザ固有の無線リソースパターンの多重アクセスの選択のスキームは、同様にサブキャリアの割り当てに依存し得る。
【００３２】
ＵＧＳスロットは、ユーザ装置によりその個々のアクティビティ要因に基づいて効率的にアクセスされ／使用される。音声トラフィックについて、非決定論的なアクティビティ要因は、電力及びレート制御と任意に組み合わされて、従来のＣＤＭＡシステムの経験から明らかなキャパシティの増加をもたらす。
【００３３】
通常、ＵＧＳスロットは、周期的にＵＥへの使用権が認められる。オーバヘッドがペイロードに釣り合わないため、各データパケットについて変調符号化フォーマットの情報を送信しないことは、低レートのＵＧＳユーザにとって好適であろう。故に、変調符号化はＵＧＳの割り当てのセットアップにおいて優先的に特定され、それによりそれらが毎回シグナリングされる必要性を排除する。さらにオーバヘッドを減らすため、変調符号化フォーマットを更新する必要がないよう、所与の時間内における全てのＵＧＳのバーストに適用可能な簡略化されたＵＧＳのマップが特定されてもよい。加えて、固有のペイロードフォーマットがＵＧＳのフローについて定義され得るため、ペイロードを一般的なＭＡＣヘッダのフォーマットに一致させる必要はない。
【００３４】
図４は、未要求使用権サービス（ＵＧＳ）について指定された同じ無線リソース上に複数のユーザのパケットデータストリームを多重化するための、限定しない例となる手続を示すフローチャート図である。パケット無線通信システムは、重複又は衝突を伴うことなくＵＥに関与する通信について無線リソースを通常動的にスケジューリングするよう設計されている（ステップＳ１）。ただ、上で説明されているように、いくらかの重複／衝突が存在することがより効率的で適切であり得るような状況及びあるタイプのデータが存在する。送信されるべきデータが次の特性のうちの１つ以上を有している複数のＵＥセッションが検出される：遅延の影響を受けやすい、エラー耐性がある、及び／又はより低いデータレート（ステップＳ２）。未要求使用権サービス、例えばＵＧＳスロットが確立される（ステップＳ３）。複数のＵＥセッションのうちのいくつかが同じＵＧＳの無線リソースの少なくともいくつかを同時に使用するように、ステップＳ２における複数のＵＥセッションは、同じＵＧＳの無線リソース、例えば同じＵＧＳスロットに割り当てられる（ステップＳ４）。これらのＵＥセッションの各々は、ユーザ固有の無線リソースパターン、例えば多重化符号を割り当てられる（ステップＳ５）。割り当てられたＵＧＳの無線リソース及びユーザ固有の無線リソースパターンは、複数のＵＥの各々にシグナリングされる（ステップＳ６）。ＵＥセッションについてのＵＥのデータパケットは、割り当てられたＵＧＳのリソース上に割り当てられる（永続的にスケジューリングされる）（ステップＳ７）。ＵＥのデータパケットは、ＵＥの無線リソースパターンに関連付けられ、例えばＵＥの多重化符号で符号化され、送信される（ステップＳ９）。基地局又はＵＥのいずれかにおける受信機は、受信された他の重複しているパケットからＵＥの無線リソースパターンを使用して当該ＵＥのパケットを抽出する（ステップＳ９）。好適には、ステップＳ１〜Ｓ８は、基地局において実行される。
【００３５】
この確率的なＵＧＳスロットの多重化は、短い遅延、固定のブロックエラーレート、及び／又は固定のデータレートのトラフィックについて設計されており、高速の変調符号化スキーム（ＭＣＳ）の適応は必要されない。多重アクセスのＵＧＳスロットにおけるユーザの送信は、従来の３Ｇシステムにおける専用音声トラフィックチャネルを設定するのと類似のやり方で設定されてもよい。ＵＧＳのバーストは、接続のセットアップにおいて事前に定義されたＭＣＳを割り当てられてもよく、サービス品質は、電力及びレート制御により維持される。ＭＣＳは、ＵＧＳスロットにおいてトラフィック中の（in-traffic）制御メッセージにより再構成され得る。多重アクセスのＵＧＳスロットは音声タイプのトラフィックに与えられ、ペイロードのフォーマットは少数の組合せしか存在しないため、フォーマット調整メッセージと共に送信することが効率的でない、一例としてＷｉＭＡＸにおいて６バイトの長さを有する一般的なＭＡＣ  ＰＤＵのオーバヘッドを適用しなくてよい。例えばトラフィック中の制御メッセージのようなより単純なＭＡＣ  ＰＤＵのフォーマットが、確率的なＵＧＳスロットの多重化のために定義され得る。
【００３６】
図５は、図４において概説される手続を実装するために使用され得る基地局及びＵＥの、限定しない例となる機能ブロック図である。基地局は、破線５８において示される無線インタフェースを通じてＵＥと通信する。基地局は、１つ以上の他のノード及び／又はネットワークへの接続のためのコントローラ４０及びインタフェース４２、複数のＵＥバッファ４６を含むバッファマネージャ４４、アップリンクスケジューラ５０及びダウンリンクスケジューラ５２を含むリソースマネージャ４８、ユーザ固有の多重化符号（例えばチャネライゼーション又は拡散符号）又は他のユーザ固有の無線リソースパターンへのアクセスを有する信号プロセッサ５４、並びに送受信機５６を含む。コントローラ４０は、基地局の全体の動作を担っている。
【００３７】
バッファマネージャ４４は、適切なキュー又はバッファ４６の中へ及び中からユーザデータを移動させるためのロジックを含む。バッファ４６の各々は、ＵＥへの個々の無線接続に関連付けられており、個々のＵＥへ無線インタフェース５６を通じてダウンリンク上を送信される予定のユーザデータを格納している。ＵＥバッファからのデータは、送信データユニットへ集められ、適切な無線リソースを使用して適切なＵＥへ送信するために送受信機５６へ提供される。これらの無線リソースは、無線リソースマネージャ４６により管理される。送受信機４６は、適切なエンコーダ、増幅器、アンテナ、フィルタ、変換回路等のような従来の構成要素を含み得る。アップリンクスケジューラ５０は、アップリンクにおいて基地局へデータユニットを送信する必要があるいくつかのＵＥへ動的な無線リソース使用権を提供することを担っている。ダウンリンクスケジューラ５２は、基地局からいくつかのＵＥへの動的な無線リソース使用権をスケジューリングすること、及び必要に応じて、例えば半永続的なリソース割り当てから利益を得るＶｏＩＰのような未要求使用権サービスをサポートするために、半永続的な無線リソース割り当てを確立することを担っている。信号プロセッサ５４は、ＵＧＳのリソース上に多重化される各ユーザのデータにユーザ固有の無線リソースパターンを関連付けることを担っている。限定ではない拡散符号の例において、信号プロセッサ５４は、ＵＧＳグループにおける各ユーザからの拡散データをＵＧＳのリソース上に多重化する前に、各ユーザのデータを当該ユーザの拡散符号で拡散する。
【００３８】
図５の下部におけるＵＥは、監視用コントローラ７０、無線送受信機６２、リソース割り当てメモリ６４、１つ以上のＵＥバッファを伴うバッファマネージャ７０、及び信号プロセッサ７４を含む。信号プロセッサ７４は、ユーザ固有の多重化コードを使用して、当該ＵＥを対象とするデータを抽出するためにＵＧＳ上で基地局から受信されたデータを逆多重化する。ＵＥバッファ７０は、適切に割り当てられた無線リソースを使用して送受信機６２を介して送信されるべきデータユニットを格納する。リソース割り当てメモリは、基地局からのアップリンクスケジューラ５０及びダウンリンクスケジューラ５２から受信したスケジューリング情報６６を含む。
【００３９】
図６は、ＵＧＳスロットの間のアップリンク送信信号の確率的多重化について、限定しない例となるシグナリング図を示している。図の右側における基地局は、ＵＥの第１及び第２グループへシグナリングする。ＵＥの第１グループは、当該ＵＥに割り当てられる未要求使用権の間隔に関連付けられる永続的な使用権を、最初の変調符号化スキーム（ＭＣＳ）及びフレームにおいて占有される周波数−時間ブロックに相当するデータバースト領域と共に通知される。その結果グループ１からのＵＥは、指定された未要求使用権の間隔の間にそれらのデータを送信する。この例において、第１グループにおけるＵＥは、アップリンク方向においてそれらの個々のデータパケットを送信するために異なるサブキャリアの周波数に割り当てられるため、グループ１における他のＵＥからのデータパケットの送信信号と衝突することはない。前述されているように、グループ１におけるＵＥは、音声パケット又は類似の音声タイプの特性を伴うパケットを送信しているため、未要求使用権の間隔に関連付けられる無線リソースは、十分に利用されていない。結果として、やはり音声タイプのデータを送信する必要がある第２グループからのＵＥは、同じ未要求使用権の間隔を通知される。グループ１及び２におけるＵＥの各々は、ＵＥの送信されたデータパケットの各々に関連付けられるユーザ固有の無線リソースパターンを割り当てられる。その結果、グループ１からのＵＥによりそれらのデータパケットを送信するために使用されている同じサブキャリアと少なくとも部分的に重複するデータパケットを、グループ２からのＵＥが送信し得る。グループの数は、硬値により制限されず（not  hard  limited）、代わりに干渉レベルにより所与のインスタンスに適用され得るグループの数に軟値による制限（soft  limit）が設定される。両方のＵＥのグループからのこれら重複するアップリンクのデータ送信信号は、ページ中央における２つ目の矢印により示されている各々定期的にスケジューリングされた未要求使用権の間隔の間継続する。ＷｉＭＡＸに特に関連付けられる使用権管理サブヘッダ（ＧＭＳＨ）は、定期的なパケットと共にアップリンクの帯域幅の要求を示すメッセージフィールドである。３つ目の未要求使用権の間隔において、現行の無線チャネル状態に従ってＵＥの第１グループに変調符号化スキームの変更が送信される。グループ２のＵＥは、グループ１により使用されるものとは異なり得る新しい簡略化されたセットアップ使用権及びレート適応のシグナリングによりシグナリングされることが見込まれる。
【００４０】
図７は、ＵＧＳスロットについて無線チャネル上で一部重複している周波数及び時間リソースを割り当てられている複数のＵＥの、限定しない例となる図である。図７において、ユーザ１から３は、ＵＧＳのスケジューリングメカニズムにより割り当てられる。ＵＧＳユーザの数がある数に達すると、比較的低いアクティビティ要因のために十分活用されていないＵＧＳスロットの数は増加するであろう。一例として、最初の３ユーザと同等に衝突する４番目のユーザｘを追加しても固有の音声出力基準、例えば２％のブロックエラーレートを超えてエラーレートが増加しない場合、図７におけるユーザｘは、ＵＬ送信信号のためのサブチャネルを形成するために最初の３ユーザのサブチャネルの各々から２つの無線リソースタイルを使用し得る。図７にも示されているように、ユーザｘの送信信号からの干渉は、直交多重化符号を使用してガウス分布状になり得る。この例において、直交多重化符号は、（可能性はあるが）拡散符号ではなく、むしろチャネライゼーション符号である。図中の２つの吹き出しボックスにおける無線リソースタイルの信号ロケーションは、同じ周波数及び時間リソースを占有する。無線リソースタイルにより提供される１２個の周波数−時間“グリッド”を使用して、長さ１２の直交チャネライゼーション符号のセットを作り得る。ユーザｘの８つのデータシンボルの各々は、１つの符号チャネルを変調し、その後符号分割多重化信号（code  division-multiplexed  signal）を形成するためにパイロット符号チャネルと組み合わされ得る。最初の３ユーザについて、タイルにおける各シンボルは、直交符号のセットの合計の結果としてガウス分布状の統計的分布を有するユーザｘからの干渉を経験するであろう。同様に、ユーザｘの各符号チャネルへの最初の３ユーザからの干渉は、直交チャネライゼーションの符号化により平均化され、またランダム化された効率的なガウス分布となるであろう。
【００４１】
この技術にはいくつか利点が存在する：
【００４２】
削減されたオーバヘッド：ＵＧＳスロットの確率的多重化が要求するオーバヘッドのシグナリングは、背景技術において記述されているマルチユーザパケットのアプローチよりも少ない。それは、各パケットと共にＭＣＳ情報を配信する必要がなく、スケジューラにおけるパッキングの制約を有しない。拡張リアルタイムポーリングは無音期間の間もやはりポーリング信号を生成するため、及びＵＧＳベースのシステムは完全にポーリングを排除することができるため、本技術、そして他のユーザ又は他のセルへの削減された干渉の結果として開放される無線リソースを使用することにより、拡張リアルタイムポーリングのアプローチと比較して、音声トラフィックの無音期間は自然に抑制される。
【００４３】
スケジューリングにおける低複雑性：ＵＧＳスロットの確率的多重化は、１つ以上のユーザグループを定義すること、及びスケジューラにグループ内の各ユーザへユーザシグネチャを割り当てさせることしか要求しない。マルチユーザパケットを使用することと比較して、それはバッファされたパケットの遅延、圧縮、及び適応ＭＣＳの複雑な処理を必要としない。加えて、再送信が既に永続的に割り当てられているため、ハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）は、確率的に多重化されたＵＧＳスロットにおいて実行しやすい。
【００４４】
過度に提供された無線リソースについての改善措置：中位から低いアクティビティ要因を伴う双方向のトラフィックについて、シングルユーザのＵＧＳには、リソースが過度に提供され得る。この場合、厳しい遅延要件により、最も高く提供されたレートについて十分なデータが存在しないうちは、データをバッファすることができない。低レートのデータ又はアイドル期間は、無線リソースを未使用のままにしておく。多重化されたＵＧＳスロットの集約されたデータレートは所与のトラフィックのタイプにとって平均レートであると見込まれるため、多重化されたＵＧＳは、利用可能なデータのアクティビティ要因に自然に適応する。ＵＧＳレートの平均前後の変動及び時折の過負荷は、いずれの過負荷も所与の閾値量より低く制御されている限り、容認され得る。
【００４５】
自発的：拡張リアルタイムポーリングのアプローチの場合のように帯域幅要求の指標ポール要求使用権（indicator-poll-request-grant）のメカニズムは必要とされない。
【００４６】
効率的な電力及び干渉制御：直接シーケンス拡散、トーンホッピング、又はハイブリッドの多重アクセススキームは、大抵のチャネル状態の下で直交のままである。ユーザ間において保証された直交性を伴うコヒーレントなブロックにおいて電力制御を適用する場合、受信機において最小のＳＮＲ要件を満たすためにユーザが電力を奪い合うことが直交性により阻まれるため、多重化されたＵＧＳスロットは、電力変動において従来のＣＤＭＡより良好な遷移挙動を有する。この多重アクセスの直交性は、電力制御の不安定性及びユーザ間における電力争い、すなわち干渉の上昇を防ぐためにユーザがその電力レベルを競って上げようとすることを回避する。電力制御はまた、隣接するセルへ低干渉の周波数−時間ブロックを提供し、ソフトハンドオーバゾーンにおけるユーザのために都合のよいゲインを作る。
【００４７】
様々な実施形態が示され詳細に記述されているが、特許請求の範囲は、いかなる特別の実施形態又は例にも限定されない。上述のうちのいずれも、いかなる特別な構成要素、ステップ、範囲、又は機能も特許請求の範囲に含まれなければならないような必要不可欠なものであることを意味するものとして読まれるべきでない。特許を受ける対象となる事項の範囲は、特許請求の範囲によりのみ定義される。法的保護の範囲は、認められる請求項及びその均等物において列挙される言葉により定義される。普通の当業者に知られている上述の好ましい実施形態の構成要素の全ての構造的及び機能的均等物は、参照によりここに明示的に包含され、本特許請求の範囲に含まれることが意図される。更に、装置又は方法が、本特許請求の範囲に含まれるために、本発明により解決されようとするありとあらゆる問題に取り組む必要はない。“ための手段”又は“ためのステップ”という言葉が使用されなければ、いかなる請求項も３５ＵＳＣ第１１２条パラグラフ６を行使することを意図されない。更に本明細書におけるいかなる実施形態、特徴、コンポーネント、又はステップも、当該実施形態、特徴、コンポーネント、又はステップが特許請求の範囲に列挙されているか否かに関わらず、公に供されることを意図されない。
【図１】
2011502392.tif 000003
【図２】
2011502392.tif 000004
【図３】
2011502392.tif 000005
【図４】
2011502392.tif 000006
【図５】
2011502392.tif 000007
【図６】
2011502392.tif 000008
【図７】
2011502392.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月27日(2010.4.27)
【手続補正１】
【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】
パケットベース通信システムにおける無線通信のための方法であって：
特定のユーザ装置群（２０）と関連付けられた無線リソース要求への応答として、前記特定のユーザ装置群のうちの１つ以上と前記パケットベース通信システム（１２）との間の通信が可能となるように無線リソースを動的にスケジューリングすることと、前記パケットベース通信システムにおける前記ユーザ装置の各々と関連付けられたスケジューリングされた前記通信は、同じ無線リソースを同時に使用しないように設計されることと；
複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のために無線リソースの未要求使用権を確立することと、
を含み、
前記方法は：
複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の前記通信が、前記未要求使用権と関連付けられた同じ無線リソースのうちの少なくともいくつかを同時に使用することと；
前記複数のユーザ装置のうち干渉に応じた数を同じタイムスロット内に割り当てることと、前記未要求使用権はタイムスロットを含むことと；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して受信される前記複数のユーザのデータ送信信号から無線受信機（５６）によって１ユーザの無線リソースパターンを使用して当該１ユーザのデータを抽出することが可能となるように、ユーザ固有の無線リソースパターンと前記複数のユーザのデータの各々とを関連付けるよう前記複数のユーザの送信されるべきデータの各々を処理することと；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して、前記複数のユーザ装置の各々から送信される処理された前記データを受信することと；
を特徴とする、方法。
【請求項２】
割り当てられる前記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び／又は時間リソースを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パケットベース通信システムは、直交周波数分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ）を採用し、割り当てられる前記無線リソースの未要求使用権は、周波数及び時間リソースを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パケットベース通信システムは、特定のユーザ装置群と関連付けられる送信信号が通常は衝突又は重複しないように設計される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記パケットベース通信システムは、ＬＴＥベースシステム、ＷｉＭＡＸベースシステム、又はＯＦＤＭＡベースシステムである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる拡散符号に対応し、各ユーザと関連付けられる前記異なる拡散符号は、実質的に互いに直交している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、直交チャネライザーション符号のセットに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる周波数−時間パターンに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
各ユーザ固有の無線リソースパターンは、異なる周波数−時間ホッピングパターンに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
非決定論的なアクティビティ要因、遅延の影響の受けやすさ、より低いデータレート要件、又はビット若しくはブロックエラーへの耐性という特性のうちの１つ以上を含むデータ通信のために使用される未要求使用権サービス（ＵＧＳ）のために、複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のための前記無線リソースの未要求使用権は確立され、
前記ＵＧＳは、前記複数のユーザ装置に、当該複数のユーザ装置の各々からの前記ＵＧＳの無線リソースを使用する各送信についての明示的な要求がなくとも、無線リソースへのアクセスを与える、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記データ通信は、音声パケットを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ＵＧＳの無線リソース使用権は、ＵＧＳタイムスロットを含み、複数のユーザ装置が関与する通信は、同じＵＧＳタイムスロット中に送信される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数のユーザ装置のうち干渉に応じた数を同じＵＧＳタイムスロット内に割り当てること、をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ＵＧＳスロットが、前記複数のユーザ装置のデータ送信信号に関連付けられる合計データレートを提供する場合において、前記ＵＧＳスロットが割り当てられた後に、前記方法は、前記複数のユーザ装置のデータ送信信号が前記通信システムにおけるデータのタイプに応じた確率的手法で前記ＵＧＳスロットへのアクセスを共有するように、同時に前記ＵＧＳスロット上に前記複数のユーザ装置からの処理された前記データを多重化すること、を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記ＵＧＳスロットは、前記複数のユーザ装置の各々と関連付けられる音声アクティビティ要因に基づいて、前記複数のユーザ装置の各々によって使用される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法は：
前記ＵＧＳスロットに割り当てられる前記無線リソースを重複しないやり方で使用するユーザ装置の第１のセットを指定することと；
ユーザ装置の前記第１のセットによるスケジューリングされた前記使用と少なくとも部分的に重複するやり方で前記ＵＧＳスロットに割り当てられる前記無線リソースを使用する１つ以上のユーザ装置の第２のセットのユーザを指定することと；
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法は、
１つ以上のユーザ装置の前記第２のセットの部分的な重複により生じる干渉であって、ユーザ装置の前記第１のセットの各々により経験される干渉の量を制御すること；
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ユーザ固有の無線リソースパターンは、受信処理の後にユーザ装置の前記第１及び第２のセットの間の相互干渉が近似的にガウス分布となるように選択される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
パケットベース通信システム（１２）における無線通信を行うための無線ネットワークノード（１８）であって：
特定のユーザ装置群（２０）と関連付けられた無線リソース要求への応答として、前記特定のユーザ装置群のうちの１つ以上と前記パケットベース通信システムとの間の通信が可能となるように無線リソースを動的にスケジューリングするよう構成されるスケジューラ（４８）を含み、前記パケットベース通信システムにおける前記ユーザ装置の各々と関連付けられたスケジューリングされた前記通信は、同じ無線リソースを同時に使用しないように設計されており；
当該スケジューラは、複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の通信のために無線リソースの未要求使用権を確立するようさらに構成され、
前記無線ネットワークノードは：
複数のユーザ装置と前記パケットベース通信システムとの間の前記通信が、前記未要求使用権と関連付けられた同じ無線リソースのうちの少なくともいくつかを同時に使用することと；
前記スケジューラが、前記複数のユーザ装置のうち干渉に応じた数を同じタイムスロット内に割り当てるよう構成されることと、前記未要求使用権はタイムスロットを含むことと；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して受信される前記複数のユーザのデータ送信信号から前記複数のユーザのデータ送信信号のうちの個別の１つを抽出するために無線受信機（５６）によって使用可能なユーザ固有の無線リソースパターンに前記複数のユーザのデータの各々を関連付けるよう前記複数のユーザの送信されるべきデータの各々を処理するよう構成される信号プロセッサ（５４）と；
同時に同じ無線リソースの未要求使用権を使用して、前記複数のユーザ装置の各々について送信される処理された前記データを受信するための受信機（５６）と；
を特徴とする、無線ネットワークノード。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図４は、未要求使用権サービス（ＵＧＳ）について指定された同じ無線リソース上に複数のユーザのパケットデータストリームを多重化するための、限定しない例となる手続を示すフローチャート図である。パケット無線通信システムは、重複又は衝突を伴うことなくＵＥに関与する通信について無線リソースを通常動的にスケジューリングするよう設計されている（ステップＳ１）。ただ、上で説明されているように、いくらかの重複／衝突が存在することがより効率的で適切であり得るような状況及びあるタイプのデータが存在する。送信されるべきデータが次の特性のうちの１つ以上を有している複数のＵＥセッションが検出される：遅延の影響を受けやすい、エラー耐性がある、及び／又はより低いデータレート（ステップＳ２）。未要求使用権サービス、例えばＵＧＳスロットが確立される（ステップＳ３）。複数のＵＥセッションのうちのいくつかが同じＵＧＳの無線リソースの少なくともいくつかを同時に使用するように、ステップＳ２における複数のＵＥセッションは、同じＵＧＳの無線リソース、例えば同じＵＧＳスロットに割り当てられる（ステップＳ４）。これらのＵＥセッションの各々は、ユーザ固有の無線リソースパターン、例えば多重化符号を割り当てられる（ステップＳ５）。割り当てられたＵＧＳの無線リソース及びユーザ固有の無線リソースパターンは、複数のＵＥの各々にシグナリングされる（ステップＳ６）。ＵＥセッションについてのＵＥのデータパケットは、割り当てられたＵＧＳのリソース上に割り当てられる（永続的にスケジューリングされる）（ステップＳ７）。ＵＥのデータパケットは、ＵＥの無線リソースパターンに関連付けられ、例えばＵＥの多重化符号で符号化され、送信される（ステップＳ８）。基地局又はＵＥのいずれかにおける受信機は、受信された他の重複しているパケットからＵＥの無線リソースパターンを使用して当該ＵＥのパケットを抽出する（ステップＳ９）。好適には、ステップＳ１〜Ｓ８は、基地局において実行される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
バッファマネージャ４４は、適切なキュー又はバッファ４６の中へ及び中からユーザデータを移動させるためのロジックを含む。バッファ４６の各々は、ＵＥへの個々の無線接続に関連付けられており、個々のＵＥへ無線インタフェース５８を通じてダウンリンク上を送信される予定のユーザデータを格納している。ＵＥバッファからのデータは、送信データユニットへ集められ、適切な無線リソースを使用して適切なＵＥへ送信するために送受信機５６へ提供される。これらの無線リソースは、無線リソースマネージャ４８により管理される。送受信機５６は、適切なエンコーダ、増幅器、アンテナ、フィルタ、変換回路等のような従来の構成要素を含み得る。アップリンクスケジューラ５０は、アップリンクにおいて基地局へデータユニットを送信する必要があるいくつかのＵＥへ動的な無線リソース使用権を提供することを担っている。ダウンリンクスケジューラ５２は、基地局からいくつかのＵＥへの動的な無線リソース使用権をスケジューリングすること、及び必要に応じて、例えば半永続的なリソース割り当てから利益を得るＶｏＩＰのような未要求使用権サービスをサポートするために、半永続的な無線リソース割り当てを確立することを担っている。信号プロセッサ５４は、ＵＧＳのリソース上に多重化される各ユーザのデータにユーザ固有の無線リソースパターンを関連付けることを担っている。限定ではない拡散符号の例において、信号プロセッサ５４は、ＵＧＳグループにおける各ユーザからの拡散データをＵＧＳのリソース上に多重化する前に、各ユーザのデータを当該ユーザの拡散符号で拡散する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
図５の下部におけるＵＥは、監視用コントローラ６０、無線送受信機６２、リソース割り当てメモリ６４、１つ以上のＵＥバッファを伴うバッファマネージャ７０、及び信号プロセッサ７４を含む。信号プロセッサ７４は、ユーザ固有の多重化コードを使用して、当該ＵＥを対象とするデータを抽出するためにＵＧＳ上で基地局から受信されたデータを逆多重化する。ＵＥバッファ７２は、適切に割り当てられた無線リソースを使用して送受信機６２を介して送信されるべきデータユニットを格納する。リソース割り当てメモリは、基地局からのアップリンクスケジューラ５０及びダウンリンクスケジューラ５２から受信したスケジューリング情報６６を含む。
【国際調査報告】
2011502392.tif 000010
2011502392.tif 000011
2011502392.tif 000012
2011502392.tif 000013