(57)【要約】フレキシブルチャネル機構は全二重、ＰＷＴあるいはＤＥＣＴ基地局のような基地局と遠隔端末局グループ間の無線周波数通信をサポートする。基地局から端末局への通信は第１周波数を有する無線周波数キャリヤにより、端末局から基地局への通信は第２周波数を有する第２無線周波数キャリヤによる。各キャリヤはＮ時間スロット時分割多重アクセスデータストリーム（Ｎは整数）を提供するために構成され、そうすることによって２つのキャリヤは２Ｎ時間スロットシステムを提供する。各データフレーム内において、基地局から端末局へのデータが第１半フレーム中の第１キャリヤ上で送信され、端末局から基地局へのデータが残りの半フレーム中の第２キャリヤ上で送信される。更に、第１基地局が受信中に送信されるように構成される、あるいはその逆で構成される補基地局は、基地局によってサービスされる受信可能エリア内で全時間かつスペクトル効果を与える第１基地局と一緒に配置することができる。
2004500724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の移動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、
第１キャリヤ周波数を介して前記移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ第２キャリヤ周波数を介して前記移動局へアップリンク通信信号を受信するように構成された送受信機と、各々のフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して前記ダウンリンク通信信号は送信され、かつ前記アップリンク通信信号は受信され、
前記基地局と特定移動局間のアクティブ通信リンクの各々に対し、各フレーム内の第１時間スロットは前記特定移動局へのダウンリンク通信に対し割り当てられ、かつ各フレーム内の第２時間スロットは前記特定移動局からのアップリンク通信に対し割り当てられ、前記割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセット分の時間が空けられており、
各フレーム内の前記時間スロットの第１部分は、前記基地局から前記移動局へのダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の前記時間スロットの第２部分は、前記移動局から前記基地局へのアップリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする基地局。
【請求項２】
各フレーム内の前記時間スロットの第１半時間スロットはダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の前記時間スロットの第２半時間スロットはアップリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項３】
各フレーム内において、ダウンリンク通信に対して予約された前記時間スロットの各々は、アップリンク通信に対して予約された前記時間スロットの各々よりも時間的に前に位置している
ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項４】
各フレーム内において、ダウンリンク通信に対して予約された前記時間スロットの各々は、アップリンク通信に対して予約された前記時間スロットの各々よりも時間的に後に位置している
ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項５】
各フレーム内において、連続時間スロットは、ダウンリンク及びアップリンク通信に対し交互に予約されている
ことを特徴とする請求項２に記載の基地局。
【請求項６】
正整数Ｎと２Ｎより小さいあるいは等しい正整数Ｍに対し、２ＮはＭで割り切れる値に等しく、各フレームは、２Ｎ時間スロット、ダウンリンク通信に対し予約されている時間スロットの第１の２Ｎ／Ｍ時間スロット及びアップリンク通信に対し予約されている時間スロットの第２の２Ｎ／Ｍ時間スロットを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項７】
前記固定時間オフセットの期間は、各アクティブ通信リンクに対し同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項８】
各フレームは期間Ｔのフレームであり、２Ｎ個の時間スロットを含み、各時間スロットは期間Ｔ／２Ｎの時間スロットであり、各アクティブ通信リンクに対する前記固定時間オフセットの期間はＴ／２である
ことを特徴とする請求項７に記載の基地局。
【請求項９】
前記送受信機のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路は、共通信号処理構成要素を共有する
ことを特徴とする請求項１に記載の基地局。
【請求項１０】
前記共有された信号処理構成要素は、フィルタ、局所発振器及びモデムの内の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の基地局。
【請求項１１】
無線通信システムであって、
複数の移動局と、
第１キャリヤ周波数を介して前記移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ第２キャリヤ周波数を介して前記移動局へアップリンク通信信号を受信するように構成された第１基地局と、各々のフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して前記ダウンリンク通信信号は送信され、かつ前記アップリンク通信信号は受信され、
前記第１基地局と移動局間のアクティブ通信リンクの各々に対し、各フレーム内の第１時間スロットはダウンリンク通信に対し割り当てられ、かつ各フレーム内の第２時間スロットはアップリンク通信に対し割り当てられ、前記割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセット分の時間が空けられており、
各フレーム内の前記時間スロットの第１部分は、前記第１基地局から前記移動局へのダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の前記時間スロットの第２部分は、前記移動局から前記第１基地局へのアップリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
各フレーム内の前記時間スロットの第１半時間スロットはダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の前記時間スロットの第２半時間スロットはアップリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
正整数Ｎと２Ｎより小さいあるいは等しい正整数Ｍに対し、２ＮはＭで割り切れる値に等しく、各フレームは、２Ｎ時間スロット、ダウンリンク通信に対し予約されている時間スロットの第１の２Ｎ／Ｍ時間スロット及びアップリンク通信に対し予約されている時間スロットの第２の２Ｎ／Ｍ時間スロットを含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記固定時間オフセットの期間は、各アクティブ通信リンクに対し同一である
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１５】
各フレームは期間Ｔのフレームであり、２Ｎ個の時間スロットを含み、各時間スロットは期間Ｔ／２Ｎの時間スロットであり、各アクティブ通信リンクに対する前記固定時間オフセットの期間はＴ／２である
ことを特徴とする請求項１４に記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記第１基地局のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路は、共通信号処理構成要素を共有する
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記共有された信号処理構成要素は、フィルタ、局所発振器及びモデムの内の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項１６に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記第１キャリヤ周波数を介して前記移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ前記第２キャリヤ周波数を介して前記移動局からアップリンク通信信号を受信するように構成され、かつ前記第１基地局と一緒に配置される少なくとも１つの追加基地局を更に備え、各々のフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して前記ダウンリンク通信信号は送信され、かつ前記アップリンク通信信号は受信され、
追加基地局と移動局間の各アクティブ通信リンクの各々に対し、前記追加基地局の各フレーム内の第１時間スロットは前記追加基地局からのダウンリンク通信に対し割り当てられ、かつ前記追加基地局の各フレーム内の第２時間スロットは前記追加基地局へのアップリンク通信に対し割り当てられ、前記割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセット分の時間が空けられており、
前記追加基地局の各々の各フレーム内の前記時間スロットの第１部分は、アップリンク通信に対し予約されており、前記追加基地局の各々の各フレーム内の前記時間スロットの第２部分は、ダウンリンク通信に対し予約され、
前記基地局の各々のフレームの第１及び第２部分は、各フレーム内の各時間スロットに対し、前記基地局の１つだけが前記第１キャリヤ周波数上で送信でき、かつ前記基地局の１つだけが前記第２キャリヤ周波数上で受信できるように構成される
ことを特徴する請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記第１基地局は、単一追加基地局と一緒に配置され、
前記第１基地局の各フレームの前記時間スロットの第１及び第２半時間スロットはそれぞれ、前記単一追加基地局の各フレームの第１及び第２半フレームと一致し、
前記第１基地局の各フレームの前記時間スロットの第１及び第２半時間スロットはそれぞれ、前記第１基地局からのダウンリンク通信および前記基地局へのアップリンク通信に対し予約され、
前記単一追加基地局の各フレームの前記時間スロットの第１及び第２半時間スロットはそれぞれ、前記単一追加基地局へのアップリンク通信及び前記単一追加基地局からのダウンリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする請求項１８に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
無線通信システムの基地局及び移動局間の通信を行う方法であって、
少なくとも２つの基地局を一緒に配置する工程と、
各々のフレームが複数の時間スロットを含む時分割多重アクセスフレームを使用して前記一緒に配置された基地局と前記移動局間の通信信号を送信する工程と、前記一緒に配置された基地局からのダウンリンク通信信号は、第１キャリヤ周波数を介して送信され、前記一緒に配置された基地局からのアップリンク通信信号は第２キャリヤ周波数を介して送信され、
前記一緒に配置された基地局の各々に対し、任意の間隔で、前記一緒に配置された基地局の多くとも１つは前記第１キャリヤ周波数を介して送信し、かつ前記一緒に配置された基地局の多くとも１つは前記第２キャリヤ周波数を介して受信するように、ダウンリンク及びアップリンク通信に対する各フレーム内の時間スロットの第１及び第２部分を予約する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は無線通信システムに関するものであり、特に、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システムにおける二重スキームに関するものである。
【０００２】
発明の背景
ほとんどの時分割多重アクセス無線通信システムは、アップリンク及びダウンリンク通信を分けるために、時分割二重（ＴＤＤ）スキームあるいは周波数分割二重（ＦＤＤ）スキームのどちらか一方を採用する。両二重スキームは、ある長所と短所を与え、両スキームは、無線通信用途において日常的に利用されている。
【０００３】
例えば、パーソナル無線通信（ＰＷＴ）基準において時分割二重を有する時分割多重アクセスは、周波数配列化ばかりでなく、信号パケット及び時間スロット割当に対しても使用される。時分割多重アクセス／時分割二重スキームは、多くのビジネス無線通信用途（例えば、マイクロあるいはピコセルを有する小キャンパスシステム）に対しよく適している。
【０００４】
一方、時分割二重あるいは周波数分割二重のどちらか一方を有する時分割多重アクセスは、消費者需要及び市場要求に依存して、認可されたパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）周波数帯域に対して好適にすることができる。換言すれば、パーソナル通信システムサービスシステムの構造は、本質的に取得された周波数スペクトルの一部を有するサービスプロバイダによって決定されるので、そのようなシステムで実現される技術及び周波数の使用は、消費者要求また合法的で実用的な制約条件によって最終的に行われる。第１の消費者は、特定ビジネス無線用途に対し時分割多重アクセス／時分割二重システムを要求している一方で、第２の消費者は、無線ローカルループ用途に対し時分割多重アクセス／周波数分割二重システムを必要としている。
【０００５】
つまり、商品及びサービスプロバイダは、頻繁に二重スキーム間の変換が要求されている。しかしながら、スキーム間の変換は、典型的には二重化の労力を必要とし、それゆえ、多大の時間とリソースを浪費する。例えば、従来の時分割二重スキームと周波数分割二重スキームは基本的に異なるので、一般的には、両方のタイプのシステムに対し共通ハードウェアプラットフォームを使用することは実現することはできない。その結果、典型的には２つの開発部隊が割り当てられ、時分割二重及び周波数分割二重手段を提供するために２つの異なる製造ラインが通常確立されている。
【０００６】
つまり、通信システムに、基本システムハードウェア機構の変更を必要とすることなく、変化する消費者要求を満足するために適合されることを可能にするフレキシブル二重スキームに対する要求がある。
発明の要約
本発明は、時分割多重アクセス通信システムにおけるフレキシブル二重メカニズムを提供することによって上述した要求及び他の要求を満足する。より具体的には、開示されたシステムは合成あるいはハイブリッドの分割二重メカニズムを利用し、そうすることによって、アップリンク及びダウンリンク送信は周波数が異なっており、一方で、送信及び受信に関連する時間スロットも時間が異なっている。ハイブリッド二重スキームは、本明細書では周波数時分割二重（ＦＴＤＤ）と称し、基本システムハードウェア機構の変形を必要とせずに、通信システム内で選択的に実現することを別の分割二重メカニズムに可能にする。
【０００７】
有利な点としては、開示されたシステムは、時分割二重あるいは周波数分割二重のどちらか一方が好ましい用途に対する単一プラットフォームを利用できる。本実施形態に従えば、開示されたシステムは、アップリンク及びダウンリンク送信の両方に対し同じ周波数帯域が使用される純粋な時分割二重システムではなく、また、アップリンク及びダウンリンク送信の両方が同時に発生する純粋な周波数分割二重システムでもない。むしろ、開示されたシステムは、アップリンク及びダウンリンク通信に対し異なる周波数帯域を利用し、また、異なる時間スロットを利用する。つまり、時分割多重アクセス／時分割二重システム用に設計された初期のハードウェアプラットフォームは、著しいハードウェア変更なしに、時分割多重アクセス／周波数分割二重システム用に容易に適合でき、逆も同様である。本発明のこの特徴は、より少ない非再帰的技術及びより短いシステム開発時間をもたらす。
【０００８】
また、アップリンク及びダウンリンク通信は周波数及び時間の両方で異なるので、開示されたシステムは従来のシステムと比べてクロスチャネル干渉が少ない。また、単一ハードウェア経路は、基地局及び端末局の両方でのアップリンク及びダウンリンク送信の両方に対し使用できるので、本発明の実施形態は、
従来の時分割二重システムに通常関連する低コスト及び電力消費の利点を維持する。また、本発明は、周波数時分割システムにスペクトル効果の損失なしに動作することを可能にする方法及び装置を提供する。
【０００９】
実施形態に従えば、無線通信システムは複数の移動局と基地局を含んでいる。基地局は、第１キャリヤ周波数を介して移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ第２キャリヤ周波数を介して移動局からアップリンク通信信号を受信するように構成され、ダウンリンク及びアップリンク通信信号は、それぞれのフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して送信及び受信される。基地局及び移動局間で確立される各アクティブ通信リンクに対し（例えば、各発呼に対し）、各フレーム内の第１時間スロットはダウンリンク通信に対し割り当てられ、各フレーム内の第２時間スロットはアップリンク通信に対し割り当てられ、割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセットの時間間隔が空けられている。実施形態に従えば、各フレーム内の時間スロットの第１部分は基地局から移動局へのダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の時間スロットの第２部分は移動局から基地局へのアップリンク通信に対し予約されている。
【００１０】
また、通信システムは、第１基地局と一緒に配置された追加基地局を含むことができ、かつ第１キャリヤ周波数を介して移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ第２キャリヤ周波数を介して移動局からアップリンク通信信号を受信するように同様に構成され、追加基地局のそれぞれのダウンリンク及びアップリンク通信信号は、それぞれのフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して送信及び受信される。追加基地局と移動局間で確立された各アクティブ通信リンクに対し、追加基地局の各フレーム内の第１時間スロットは追加基地局からのダウンリンク通信に対し割り当てられ、追加基地局の各フレーム内の第２時間スロットは基地局へのアップリンク通信に対し割り当てられ、割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセットの時間間隔が空けられている。追加基地局の各フレーム内の時間スロットの第１部分はアップリンク通信に対し予約されており、追加基地局の各フレーム内の時間スロットの第２部分はダウンリンク通信に対し予約されている。一緒に配置された２つの基地局によってサービスを受ける受信可能エリアに対する全時間及びスペクトル効果を提供するために、各基地局のフレームの第１及び第２部分が、各フレーム内の各時間スロットに対し、１つの基地局だけが第１キャリヤ周波数上で送信することが可能になり、かつ１つの基地局だけが第２キャリヤ周波数上で受信することが可能になるように構成される。
【００１１】
本発明の上述及び他の特徴は、図面と一緒に示される説明を参照する本明細書の詳細で説明される。説明及び理解を明確にするために実施形態が説明され、多数の同等実施形態が本明細書で意図されていることが当業者には理解されるであろう。
実施形態の詳細な説明
図１は本発明で実行できる技術における無線通信システム１００を示している。図示されるように、典型的な無線システムは、１０個のセルあるいは受信可能エリアＣ１−Ｃ１０、１０個の基地局Ｂ１−Ｂ１０、タイミングマスタＴＭ及び１０個の移動局Ｍ１−Ｍ１０を含んでいる。このような無線システムは、例えば、パーソナル無線通信（ＰＷＴ）基準に従って構成でき、それゆえ、例えば、ビル内、あるいは多くのビル及び開放エリアを含むキャンパスを通して移動体通信を提供するために使用することができる。一般に、無線システムは、１０個のセル、１０個の基地局、１０個の移動局よりもはるかに多いが、説明のためには、これらはそれぞれ１０個で十分である。
【００１２】
図示されるように、１つ以上の基地局は、各セル内に位置できる。図１はセルの中央に位置する基地局を示しているが、各基地局はセル内のどこにでも位置することができる。セルの中央に位置する基地局は、典型的には全方向性アンテナを採用し、一方で、セル境界に向かって位置する基地局は、典型的には指向性アンテナを採用している。タイミングマスタＴＭあるいは無線交換機は、周知の技術で基地局間のタイミング同期を維持する。タイミングマスタは、ケーブル、無線リンクあるいはその両方によって基地局に接続することができる。
【００１３】
各基地局及び各移動局は、空間インタフェースを介する通信信号の送受信を行う送受信機を含んでいる。典型的には、基地局及び移動局は、時間、周波数あるいは周知の技術である符号分割多重アクセス（即ち、ＴＤＭＡ、ＦＤＭＡあるいはＣＤＭＡ）の形式を使用して通信する。セル内及びセルからセルへ移動局が移動する場合、少なくとも１つの基地局との通信は常に可能である。その結果、移動局ユーザは、システムの全受信可能エリア内のどこにでも位置し、受信し、かつ発呼を行うことができる。
【００１４】
ハイブリッドの特徴及び利点を明らかにするために、本発明の周波数時分割二重（ＦＴＤＤ）スキーム、従来の時分割二重（ＴＤＤ）スキーム及び周波数分割二重（ＦＤＤ）スキームは、本明細書では、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂで説明する。普遍性の損失がない状態では、パーソナル無線通信基準のチャネル定義は、従来の時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）／ＴＤＤシステムを示すために使用される。チャネル定義は基準間で異ならせることができるが、根源的な多重化及び二重化概念は同じである。
【００１５】
図２Ａは従来のＴＤＤスキームに従うアップリンク及びダウンリンク通信を示している。図示されるように、ＴＤＤ基地局Ｂ２０からＴＤＤハンドセットＭ２０へ送信される信号と、ＴＤＤハンドセットＭ２０からＴＤＤ基地局へ送信される信号は、時間間隔が空けられている。図２Ｂに示されるように、所定時間間隔Ｔが単一のＴＤＭＡ／ＴＤＤフレームＴ２０の期間を表している場合、アップリンク及びダウンリンク送信間の間隔は、典型的には、所定時間間隔ＴあるいはＴ／２の半分となる。パーソナル無線通信システムでは、各フレームは１０ミリ秒の間隔であり、２４個のデータスロットを含んでいる。データフレーム内では、１２個の時間スロットは送信用（ＴＤＤ基地局Ｂ２０からＴＤＤハンドセットＭ２０）に使用され、残りの１２個のタイムスロットは受信用（即ち、ＴＤＤハンドセットＭ２０からＴＤＤ基地局Ｂ２０への送信）に使用される。送信及び受信はある固定（あるいは可変）時間空けられており、これらは共通周波数帯域を共有する。それゆえ、このようなシステムのチャネルは、所定周波数及び時間参照ペアによって定義される。
【００１６】
このようなＴＤＭＡ／ＴＤＤシステムは、様々な無線通信用途に対し広く適合されている。これらのシステムの利点は、アップリンク及びダウンリンク送信の両方で共通周波数キャリヤを使用するような周波数効果の利点がある。加えて、送信及び受信は時間間隔が空けられているので、単一ハードウェア経路（フィルタ、局所発振器等を含む）で両機能に対し使用することができる。その結果、ＴＤＤシステムは相対的に低コストである。また、受信ハードウェアは、送信中に切断できる（かつ送信ハードウェアが受信中に切断できる）ので、ＴＤＤシステムは相対的に電力消費は小さい。
【００１７】
これに対し、周波数分割二重（ＦＤＤ）システムは、アップリンク及びダウンリンク通信に対し別々の周波数帯域を必要とする。これは、異なる周波数で受信及び送信動作が同時に実行されるという事実からくるものである。つまり、ＦＤＤシステムにおけるチャネルは、動作周波数によって定義される。図３Ａは従来のＦＤＤ基地局Ｂ３０及び従来のＦＤＤハンドセットＭ３０間のアップリンク及びダウンリンク通信を示し、図３Ｂは典型的なＴＤＭＡ／ＦＤＤフレームＴ３０を示している。送信及び受信の両方は同時に達成されるので、基地局及び端末局の両方で、それぞれのハードウェア経路が必要とされる。その結果、ＦＤＤシステムは、典型的には、コストが高くなり、従来のＴＤＤシステムに比べてより多くの電力を消費する。しかしながら、ＦＤＤシステムは、相対的に小さいクロスチャネル干渉を持ち、時には、内部システムのから好ましい。換言すれば、ＦＤＤスキームは、周波数スペクトルの隣接部分を使用する近似システムと互換性があるシステムを構成することが必要とされても良い。その結果、ＦＤＤシステムもまた無線通信用途の広範囲に適合する。
【００１８】
ＴＤＤ及びＦＤＤシステムの両方はある利点を与えるが、理想的にすべての無線通信用途に対し適応するわけではない。また、上述したように、ＴＤＤとＦＤＤ間の基本的な違いは、特定用途仕様に順応するためにそれらの内の１つあるいはもう一方に対して具体的に構成されるシステムに適合させることを難しくしている。有利な点としては、本発明は、ハイブリッドで、周波数時分割二重（ＦＴＤＤ）スキームを提供し、これは、従来の両タイプのシステムのある利点を提供し、また、単一ハードウェア構成で、仮想的に任意の無線通信用途に合うように容易に適合させることを可能にする。
【００１９】
図４Ａは本発明のＴＤＭＡ／ＦＴＤＤスキームに従って通信するＦＴＤＤ基地局Ｂ４０及びＦＴＤＤハンドセットＭ４０を示している。図示されるように、ＦＴＤＤ基地局Ｂ４０からＦＴＤＤハンドセットＭ４０へ送信される信号と、ＦＴＤＤハンドセットＭ４０からＦＴＤＤ基地局Ｍ４０へ送信される信号は、時間及び周波数の両方で異なっている。
【００２０】
ＴＤＭＡ／ＦＴＤＤスキームに対する一般的なチャネル定義は、「無線通信システムにおけるフレキシブル周波数時分割二重」という名称で、本願と同日に出願された、ともに審査中である米国特許出願第＿＿＿＿＿＿＿号に記述されており、これは、参照することによってその全部が本明細書に組み込まれる。一般的なチャネル定義は適応度が大きく、一方で、本発明は、複雑さが削減されたハードウェア及びオーバヘッドが削減されたソフトウェアに関するある利点を、いくつかの適合性を放棄することによって達成できることを教示している。具体的には、本発明は、ある利点がＴＤＭＡ／ＦＴＤＤフレームを分割し、アップリンクあるいはダウンリンク送信のいずれか一方に対しある時間スロットを予約することによって導出されることを教示している。
【００２１】
本発明のスキームに従う２つの典型的なチャネル定義Ｔ４０ａ及びＴ４０ｂはそれぞれ、図４Ｂ及び図４Ｃに示されている。普遍性の損失なしで、図４Ｂ及び図４Ｃのチャネル定義に対するデータフレームは、２Ｎ時間スロット（Ｎは整数）を含むように定義されている。スロットの半分（即ち、第１Ｎスロット）は基地局から端末局への送信用に予約され、スロットの残りの半分（即ち、第２Ｎスロット）は端末局から基地局への送信用に予約されている。ダウンリンク及びアップリンクの時間間隔がそれぞれｄ及びｕによって与えられると仮定すると、周波数時分割二重スキーム内の単一フレームの期間ＴはＴ＝Ｎ（ｄ＋ｕ）で与えられる。
【００２２】
図４Ｂのチャネル定義Ｔ４０ａに従えば、上位周波数帯域はハンドセット送信に対する基地局に対し予約され、下位周波数帯域は基地局送信に対するハンドセットに対し予約されている。つまり、フレーム内の第１Ｎ時間スロットはダウンリンク通信用に用いられ、第２Ｎ時間スロットはアップリンク通信用に用いられている。逆に、図４Ｃの別に提供されているチャネル定義に従えば、第２Ｎ時間スロットはダウンリンク通信用に予約され、第１Ｎ時間スロットはアップリンク通信用に予約されている。送信及び受信時間スロットが同じ期間の時間スロットである場合、フレームＴあるいはＴ／２の半分はダウンリンク信号に対し予約され、残りの半分はアップリンク信号に対し予約されている。図４Ｂのチャネル定義に従って動作する第１基地局と図４Ｃのチャネル定義に従って動作する第２基地局とを一緒に配置することによって、全時間及びスペクトル効果は特定受信可能エリアに対し提供できる。換言すれば、各ＴＤＭＡ時間スロット内の両周波数は、アップリンクあるいはダウンリンク送信用に使用できる。
【００２３】
本発明に従って構築される全システムが適切に動作することを保証するために、基地局間のタイミング調整が維持される。具体的には、個々の基地局は基本参照に関連して時間シフトされる。例えば、基地局の第１グループはゼロオフセットを採用して図４Ｂのチャネル定義に従って動作し、基地局の別のグループは半フレームオフセット（即ち、Ｔ／２）を採用して図４Ｃのチャネル定義に従って動作する。つまり、基地局の第２グループに対しアップリンク及びダウンリンク送信は、第１グループ内の基地局のアップリンク及びダウンリンク送信に対しＴ／２のオフセットがある。共通位置（例えば、無線受信可能エリア内の）での各グループから１つ以上の基地局を組み合わせることによって、本発明に従うシステムは、個々の基地局に対し全能力を維持しながら周波数及び時間効果を達成できる。
【００２４】
上述した基地局間のタイミング関係は図５に示される。図示されるように、２つの開始時参照クロックはＴ／２のオフセットがある。基地局Ｂ４０ａの第１グループは基地参照クロック（ゼロオフセット）に接続され、一方、基地局Ｂ４０ｂの第２グループはオフセット参照（Ｔ／２オフセット）に接続されている。追加オフセットは、調節された個々の発呼を継続するためにネットワークレベルで維持されている。つまり、ＦＴＤＤ動作中（即ち、異なるアップリンク周波数及びダウンリンク周波数が使用されている場合）、基地局Ｂ４０ａの第１グループは図４Ｂのチャネル定義に従って動作し、一方、基地局Ｂ４０ｂの第２グループは図４Ｃのチャネル定義に従って動作する。
【００２５】
半フレーム参照オフセットの使用が基地局間のスロット同期を維持し、ハンドセットとの同期通信を基地局の両グループに対し可能にすることに注意されたい。つまり、その結果として得られるシステムは、時分割二重モードで動作する場合には個々の基地局の能力を維持し、一方で、周波数時分割二重モードで動作する場合には一緒に配置された基地局に全スペクトル及び時間効果を復元することを可能にする。
【００２６】
つまり、最適な基地局同期に伴って、ハンドセットに対し全システムにおける任意の基地局との通信を実行することを可能にする。具体的には、ハンドセットは、両方のタイプの基地局との同時通信を別々に維持しながら、時間スロットがアップリンク及びダウンリンク送信間のそれぞれの半フレームで対にされる規則に準拠することだけが必要である。つまり、全システムの全基地局間でシームレスなハンドオーバが達成される。上述したタイミングが既存のシステムのソフトウェアを直接変形することで達成できることが当業者には理解されるであろう。
【００２７】
また、グループ間の半フレームオフセットを有する基地局からなる２つのグループを採用するシステムが本発明の単なる実施例の１つであることが当業者に理解されるであろう。一般的には、任意数の基地局グループは、グループ間の最適な固定時間スロットオフセットを使用することができる。例えば、基地局の４つのグループは、グループ間の１／４フレームオフセットを使用して実現できる。この場合、各グループは、アップリンク送信に対し各ＴＤＭＡフレーム内の時間スロットの１／４を予約し、ダウンリンク送信に対し各ＴＤＭＡフレーム内の時間スロットの別の１／４を予約する。フレームは各グループに対し予約されているので、どんな時にでも、基地局のグループの多くとも１つはダウンリンク周波数で送信でき、基地局のグループの多くとも１つはアップリンク周波数で受信できる。つまり、一緒に配置された４つの基地局、即ち、４つのグループの各グループの基地局は、特定受信可能エリアに対し全時間及びスペクトル効果を提供できる。
【００２８】
特定のタイプの基地局に対するアップリンク及びダウンリンク送信に対し予約された時間スロットは、ＴＤＭＡフレーム内の連続した時間スロットは必要とされない。例えば、図４Ｂ、図４Ｃ及び図５で示されるような２つのグループのシステムでは、基地局の第１グループはダウンリンク通信に対し偶数番号の時間スロットかつアップリンク通信に対し奇数番号の時間スロットを予約でき、一方、基地局の第２グループはダウンリンク通信に対し奇数番号の時間スロットかつアップリンク通信に対し偶数番号の時間スロットを予約する。時間スロットの構成にはあらゆる組み合わせが可能であることが当業者は直ちに理解するであろう。時間スロットの特定部分が基地局の１つのグループによるアップリンクあるいはダウンリンク送信に対し一旦予約されると、その特定部分内の時間スロットも基地局の別のグループによる同種の送信に対し使用できないことだけが重要である。実際には、各基地局グループに対するアップリンク送信及びダウンリンクに対し予約された時間スロットは、ＴＤＭＡフレーム全体に不規則に配置される。
【００２９】
上述したように、アップリンク及びダウンリンク送信は異なる時間で発生するので、本発明のＦＴＤＤスキームを利用するシステムは、基地局及び端末局の両方の送信経路及び受信経路が従来の時分割二重システム内で共有されるように構築できる。その結果、本発明に従って構築されるシステムは相対的に低コスト及び少ない低電力消費の利点を提供する。本発明の構成は、図６に示される。
【００３０】
図６では、典型的な基地局送受信機６００は、送信信号処理経路及び受信信号処理経路を含んでいる。図示されるように、送信信号処理経路は第１送信ブロック６１０、第２送信ブロック６２０、第１送信／受信ブロック６３０、第２送信／受信ブロック６４０、局所発振器６５０、アンテナ共用器６６０及びアンテナ６７０を含んでいる。加えて、受信信号処理経路は、局所発振器６５０、アンテナ共用器６６０及びアンテナ６７０、更に、第１受信ブロック６８０及び第２受信ブロック６９０を含んでいる。
【００３１】
第１送信ブロック６１０は、例えば、従来の上方変換器を含むことができ、第２送信ブロック６０２は、例えば、電力増幅器及びミキサを含むことができる。加えて、第１受信ブロック６８０は、例えば、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）及びミキサを含むことができ、第２受信ブロック６９０は、例えば、従来のダウンコンバータ及びリミッタを含むことができる。第１送信／受信ブロック６３０は、例えば、モデムを含むことができ、第２送信／受信ブロック６４０は、例えば、帯域通過フィルタを含むことができる。アンテナ共用器６６０は、例えば、２経路フィルタあるいはスイッチであり得る。
【００３２】
ダウンリンク送信中は、アンテナ共用器６６０は第２送信ブロック６２０とアンテナ６７０を接続し、第１受信ブロック６８０とアンテナ６７０は切り離されている。基本帯域送信信号は、アンテナ６７０を介する送信の前に、第１送信／受信ブロック６３０によって処理され、次に、ブロック６１０で上方変換され、ブロック６４０でフィルタ化され、ブロック６２０で増幅される。逆に、アップリンク受信中は、アンテナ共用器６６０は第１受信ブロック６８０とアンテナ６７０を接続し、第２送信ブロックとアンテナ６７０は切り離されている。無線周波数信号は、第１送信／受信ブロック６３０によって処理される前に、アンテナ６７０で受信され、ブロック６８０で増幅され、ブロック６４０でフィルタ化され、ブロック６９０で下方変換される。送信及び受信処理経路はある構成要素（即ち、第１送信／受信ブロック６３０及び第２送信／受信ブロック６４０内のこれらの構成要素は、典型的にはかなり高価である）を共有するので、本発明に従って構築される基地局送受信器は、従来のＴＤＭＡ／ＦＤＤ送受信器に比べてより小さくかつコストを減らして作成できる。
【００３３】
開示された周波数時分割二重スキームは純粋な周波数分割二重システムではなく、送信及び受信は同時に実行されないが、それにもかかわらず、周波数時分割二重スキームはシステム内干渉の観点から周波数分割二重スキームとするシステムに近いものになる。つまり、周波数時分割二重スキームを利用するシステムは、周波数分割二重スキームが好ましいコンテキスト内で実現できる。また、周波数時分割スキームを実行するために構成されるハードウェアは、時分割二重を好ましいものに利用することができる。換言すれば、アップリンク周波数及びダウンリンク周波数の１つあるいは両方をシフトするために単純なソフトウェア切替を行うことができ（即ち、対応キャリヤを生成するために使用される局所発振器の周波数を切り替えることによって）、そうすることによって、アップリンク及びダウンリンク周波数は同じとなり、システムは純粋な時分割二重システムとして動作する。
【００３４】
つまり、本発明に従って構築される時分割多重アクセスシステムは、時分割二重スキームあるいは疑似周波数分割二重スキームのどちらか一方を使用するために容易に構築できる。また、時分割二重を使用するために独創的に構築されたシステムは周波数分割二重を使用するために容易に変換でき、必要とあれば、その逆もできる。有利な点としては、そのような変換は、機構の変更なしにすぐにかつ費用をかけずに達成できる。
【００３５】
総じて、本発明はフレキシブル時分割二重メカニズムを有する時分割多重アクセスシステムを提供する。本発明に従えば、既存の時分割多重アクセス／時分割二重ハードウェアが、周波数分割二重が好ましいあるいは必要とされる用途に対し利用できる。開示されたシステムは、アップリンク及びダウンリンク通信に対し共通の周波数帯域あるいは二重周波数のいずれか一方を使用することを許容する。有利な点としては、低ハードウェアコスト及び低電力消費の恩恵があるように、時分割二重能力が維持される。システムは、著しいハードウェア変更なしに、時分割二重及び周波数分割二重の両方に対し繰り返し変更できる。
【００３６】
図の説明のために本明細書で説明された特定の典型的な実施形態に本発明が限定されないことは当業者は理解するであろう。それゆえ、添付される請求項によって定義される本発明の範囲は、上述の説明よりも、請求項の意味と一致するあらゆる等価表現が本明細書に受け入られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明で実現できる技術における典型的な無線通信システムを示す図である。
【図２Ａ】
従来の時分割多重アクセス／時分割二重スキームに従って通信する基地局及び端末局を示す図である。
【図２Ｂ】
従来の時分割多重アクセス／時分割二重システムにおける典型的な時間スロット構成を示す図である。
【図３Ａ】
従来の時分割多重アクセス／周波数分割二重スキームに従って通信する基地局及び端末局を示す図である。
【図３Ｂ】
従来の時分割多重アクセス／周波数分割二重システムにおける典型的な時間スロット構成を示す図である。
【図４Ａ】
本発明によって教示される時分割多重アクセス／周波数時分割二重スキームに従って通信する基地局及び端末局を示す図である。
【図４Ｂ】
本発明に従う時分割多重アクセス／周波数時分割二重システムにおける典型的な時間スロット構成を示す図である。
【図４Ｃ】
本発明に従う時分割多重アクセス／周波数時分割二重システムにおける別の典型的な時間スロット構成を示す図である。
【図５】
本発明に従う典型的な時分割多重アクセス／周波数時分割二重システムにおける基地局の２つのグループ間の参照タイミングを示す図である。
【図６】
本発明に従って構築される典型的な基地局送受信器を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成11年12月2日(1999.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムであって、
複数の移動局と、
第１キャリヤ周波数を介して前記移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ第２キャリヤ周波数を介して前記移動局へアップリンク通信信号を受信するように構成された第１基地局と、各々のフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して前記ダウンリンク通信信号は送信され、かつ前記アップリンク通信信号は受信され、
前記第１基地局と移動局間のアクティブ通信リンクの各々に対し、各フレーム内の第１時間スロットはダウンリンク通信に対し割り当てられ、かつ各フレーム内の第２時間スロットはアップリンク通信に対し割り当てられ、前記割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセット分の時間が空けられており、
各フレーム内の前記時間スロットの第１部分は、前記第１基地局から前記移動局へのダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の前記時間スロットの第２部分は、前記移動局から前記第１基地局へのアップリンク通信に対し予約され、
前記第１キャリヤ周波数を介して前記移動局へダウンリンク通信信号を送信し、かつ前記第２キャリヤ周波数を介して前記移動局からアップリンク通信信号を受信するように構成され、かつ前記第１基地局と一緒に配置される少なくとも１つの追加基地局とを備え、各々のフレームが複数の時間スロットを含む連続時分割多重アクセスフレームを介して前記ダウンリンク通信信号は送信され、かつ前記アップリンク通信信号は受信され、
追加基地局と移動局間の各アクティブ通信リンクの各々に対し、前記追加基地局の各フレーム内の第１時間スロットは前記追加基地局からのダウンリンク通信に対し割り当てられ、かつ前記追加基地局の各フレーム内の第２時間スロットは前記追加基地局へのアップリンク通信に対し割り当てられ、前記割り当てられた第１及び第２時間スロットは固定時間オフセット分の時間が空けられており、
前記追加基地局の各々の各フレーム内の前記時間スロットの第１部分は、アップリンク通信に対し予約されており、前記追加基地局の各々の各フレーム内の前記時間スロットの第２部分は、ダウンリンク通信に対し予約され、
前記基地局の各々のフレームの第１及び第２部分は、各フレーム内の各時間スロットに対し、前記基地局の１つだけが前記第１キャリヤ周波数上で送信でき、かつ前記基地局の１つだけが前記第２キャリヤ周波数上で受信できるように構成される
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
各フレーム内の前記時間スロットの第１半時間スロットはダウンリンク通信に対し予約されており、各フレーム内の前記時間スロットの第２半時間スロットはアップリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
正整数Ｎと２Ｎより小さいあるいは等しい正整数Ｍに対し、２ＮはＭで割り切れる値に等しく、各フレームは、２Ｎ時間スロット、ダウンリンク通信に対し予約されている時間スロットの第１の２Ｎ／Ｍ時間スロット及びアップリンク通信に対し予約されている時間スロットの第２の２Ｎ／Ｍ時間スロットを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記固定時間オフセットの期間は、各アクティブ通信リンクに対し同一である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項５】
各フレームは期間Ｔのフレームであり、２Ｎ個の時間スロットを含み、各時間スロットは期間Ｔ／２Ｎの時間スロットであり、各アクティブ通信リンクに対する前記固定時間オフセットの期間はＴ／２である
ことを特徴とする請求項４に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記第１基地局のダウンリンク信号処理経路及びアップリンク信号処理経路は、共通信号処理構成要素を共有する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記共有された信号処理構成要素は、フィルタ、局所発振器及びモデムの内の少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記第１基地局は、単一追加基地局と一緒に配置され、
前記第１基地局の各フレームの前記時間スロットの第１及び第２半時間スロットはそれぞれ、前記単一追加基地局の各フレームの第１及び第２半フレームと一致し、
前記第１基地局の各フレームの前記時間スロットの第１及び第２半時間スロットはそれぞれ、前記第１基地局からのダウンリンク通信および前記基地局へのアップリンク通信に対し予約され、
前記単一追加基地局の各フレームの前記時間スロットの第１及び第２半時間スロットはそれぞれ、前記単一追加基地局へのアップリンク通信及び前記単一追加基地局からのダウンリンク通信に対し予約されている
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
無線通信システムの基地局及び移動局間の通信を行う方法であって、
少なくとも２つの基地局を一緒に配置する工程と、
各々のフレームが複数の時間スロットを含む時分割多重アクセスフレームを使用して前記一緒に配置された基地局と前記移動局間の通信信号を送信する工程と、前記一緒に配置された基地局からのダウンリンク通信信号は、第１キャリヤ周波数を介して送信され、前記一緒に配置された基地局からのアップリンク通信信号は第２キャリヤ周波数を介して送信され、
前記一緒に配置された基地局の各々に対し、任意の間隔で、前記一緒に配置された基地局の多くとも１つは前記第１キャリヤ周波数を介して送信し、かつ前記一緒に配置された基地局の多くとも１つは前記第２キャリヤ周波数を介して受信するように、ダウンリンク及びアップリンク通信に対する各フレーム内の時間スロットの第１及び第２部分を予約する工程と
を備えることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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