特許 6573874 時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）フレーム構造の修正

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6573874

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）フレーム構造の修正

(51)【国際特許分類】

   H04W 72/04 20090101AFI20190902BHJP

   H04W 28/04 20090101ALI20190902BHJP

   H04W 28/06 20090101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H04W72/04 131

   H04W28/04 110

   H04W28/06 110

【請求項の数】15

【全頁数】40

(21)【出願番号】特願2016-516913(P2016-516913)

(86)(22)【出願日】2014年9月19日

(65)【公表番号】特表2016-536832(P2016-536832A)

(43)【公表日】2016年11月24日

(86)【国際出願番号】US2014056674

(87)【国際公開番号】WO2015047917

(87)【国際公開日】20150402

【審査請求日】2017年8月22日

(31)【優先権主張番号】61/883,169

(32)【優先日】2013年9月26日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】14/105,106

(32)【優先日】2013年12月12日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】595020643

【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】リウ、ルオヘン

(72)【発明者】

【氏名】ナムゴーング、ジューン

(72)【発明者】

【氏名】ラジャゴパラン、ベンカトラマン

(72)【発明者】

【氏名】ジャヤラマン、スリカント

【審査官】 桑江 晃

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５０２４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１１６６６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｗ ４／００ − ９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１−４

ＳＡ ＷＧ１−４

ＣＴ ＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用するワイヤレス通信の方法であって、
拡張された特殊サブフレームを有する前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用して基地局と通信することと、
第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用するアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にすることと、前記第１の拡張された特殊サブフレームおよび前記第２の拡張された特殊サブフレームは、アップリンクパイロットタイムスロットと、１つまたは複数の隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって形成される、
を備え、前記基地局と通信することは、ユーザ機器（ＵＥ）の位置が、前記基地局の第１の拡張セル半径内にあるか、または前記基地局の第２の拡張セル半径内にあるかに基づいて、前記第１の拡張された特殊サブフレームまたは前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用することを備え、
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さは、前記第２の拡張された特殊サブフレームの前記長さよりも短い、方法。

【請求項2】

ユーザ機器（ＵＥ）の前記位置が所定のしきい値半径よりも大きい第１の所定のセル半径内であるとき、前記第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備える請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ＵＥの前記位置が前記第１の所定のセル半径よりも大きい第２の所定のセル半径内であるとき、前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備える請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記アップリンクパイロットタイムスロットと、前記隣接するアップリンクサブフレームとをミュートすることによって、そこにおいてアップリンク通信を始めるサブフレームを動的に調整することをさらに備える請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記拡張された特殊サブフレームに、拡張されたタイミングアドバンスが適用される、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記方法は、航空機内で実行される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用するアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にすることは、前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造の偶数サブフレーム中で第１のＴＤ−ＬＴＥアップリンクダウンリンク構成を使用することと、前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造の奇数サブフレーム中で第２のＴＤ−ＬＴＥアップリンクダウンリンク構成を使用することとを備える、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のＴＤ−ＬＴＥアップリンクダウンリンク構成は、ＬＴＥ規格の構成０であり、前記第２のＴＤ−ＬＴＥアップリンクダウンリンク構成は、ＬＴＥ規格の構成３である、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用するワイヤレス通信の方法であって、
ユーザ機器（ＵＥ）の位置が、基地局の第１の拡張セル半径内にあるか、または前記基地局の第２の拡張セル半径内であるかを検出することと、
アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを有する前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用して、前記ＵＥと通信することと、
少なくとも第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用するアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にすることと、
を備え、前記ＵＥと通信することは、前記ＵＥの前記位置が前記第１の拡張セル半径内にあるか、または前記第２の拡張セル半径内にあるか、に基づいて、前記第１の拡張された特殊サブフレームまたは前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用することを備え、
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの前記長さよりも短い、方法。

【請求項10】

前記ＵＥの前記位置が所定のしきい値半径よりも大きい前記第１の拡張セル半径内であるとき、前記第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備える請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記ＵＥの前記位置が前記第１の拡張セル半径よりも大きい前記第２の拡張セル半径内であるとき、前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備える請求項９に記載の方法。

【請求項12】

少なくとも第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用してアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にすることは、前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造の偶数サブフレーム中で前記第１の拡張された特殊サブフレームを使用することと、前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造の奇数サブフレーム中で前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用することとを備える、請求項９に記載の方法。

【請求項13】

ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用するワイヤレス通信のための装置であって、
ユーザ機器（ＵＥ）ロケーションを識別するための手段と、
拡張された特殊サブフレームを有する前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用するように構成された基地局と通信するための手段と、
第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用するアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にするための手段と、前記第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとは、アップリンクパイロットタイムスロットと、１つまたは複数の隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって形成される、
を備え、前記基地局と前記通信するための手段は、前記ＵＥロケーションが前記基地局の第１の拡張セル半径内にあるか、または前記基地局の第２の拡張セル半径内にあるかに基づいて、前記第１の拡張された特殊サブフレームまたは前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用するように構成され、
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの前記長さよりも短い、装置。

【請求項14】

ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用するワイヤレス通信のための装置であって、
ユーザ機器（ＵＥ）の位置が、基地局の第１の拡張セル半径内であるか、または前記基地局の第２の拡張セル半径内であるかを検出するための手段と、
アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを有する前記ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造を使用して、前記ＵＥと通信するための手段と、
少なくとも第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用するアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にするための手段と、
を備え、前記ＵＥと前記通信するための手段は、前記ＵＥの位置が前記第１の拡張セル半径内にあるか、または前記第２の拡張セル半径内にあるかに基づいて、前記第１の拡張された特殊サブフレームまたは前記第２の拡張された特殊サブフレームを使用するように構成され、
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの前記長さよりも短い、装置。

【請求項15】

ワイヤレス通信のために構成されたコンピュータプログラムであって、請求項１〜１２のうちのいずれか一項のステップを実施するための命令を備える、コンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
[0001]本出願は、開示の全体が参照により明白に本明細書に組み込まれる、２０１３年９月２６日に出願された「ＴＩＭＥ ＤＩＶＩＳＩＯＮ ＬＯＮＧ ＴＥＲＭ ＥＶＯＬＵＴＩＯＮ （ＴＤ−ＬＴＥ） ＦＲＡＭＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国仮特許出願第６１／８８３，１６９号、および２０１３年１２月１２日に出願された「ＴＩＭＥ ＤＩＶＩＳＩＯＮ ＬＯＮＧ ＴＥＲＭ ＥＶＯＬＵＴＩＯＮ （ＴＤ−ＬＴＥ） ＦＲＡＭＥ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥ ＭＯＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ」と題する米国特許出願第１４／１０５，１０６号の利益を主張する。

【0002】

[0002]本開示の態様は、一般に、ワイヤレス通信システムに関し、より詳細には、時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）フレーム構造の修正に関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]ワイヤレス通信システムは、電話、ビデオ、データ、メッセージング、およびブロードキャストなどの様々な電気通信サービスを提供するために広く展開されている。典型的なワイヤレス通信システムは、利用可能なシステムリソース（たとえば、帯域幅、送信電力）を共有することによって、複数のユーザとの通信をサポートすることが可能な多元接続技術を採用し得る。そのような多元接続技術の例は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）システム、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）システム、シングルキャリア周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）システム、および時分割同期符号分割多元接続（ＴＤ−ＳＣＤＭＡ）システムを含む。

【0004】

[0004]これらの多元接続技術は、異なるワイヤレスデバイスが都市、国家、地域、さらには地球規模で通信することを可能にする共通プロトコルを与えるために、様々な電気通信規格において採用されている。新生の電気通信規格の一例は、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ（登録商標））である。ＬＴＥは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ（登録商標））によって公表されたユニバーサルモバイルテレコミュニケーションズシステム（ＵＭＴＳ）モバイル規格の拡張のセットである。ＬＴＥは、スペクトル効率を改善することによってモバイルブロードバンドインターネットアクセスをより良くサポートし、コストを下げ、サービスを改善し、新しいスペクトルを利用し、また、ダウンリンク（ＤＬ）上でＯＦＤＭＡを使用し、アップリンク（ＵＬ）上でＳＣ−ＦＤＭＡを使用し、多入力多出力（ＭＩＭＯ）アンテナ技術を使用して、他のオープン規格とより良く統合するように設計されている。しかしながら、モバイルブロードバンドアクセスに対する需要が増加し続けるにつれて、ＬＴＥ技術のさらなる改善が必要である。好ましくは、これらの改善は、他の多元接続技術と、これらの技術を採用する電気通信規格とに適用可能であるべきである。

【0005】

[0005]ここでは、以下の発明を実施するための形態がより良く理解され得るように、本開示の特徴および技術的利点をかなり広く概説した。本開示の追加の特徴および利点が、以下に説明される。本開示が本開示の同じ目的を遂行するための他の構造を修正または設計するための基礎として容易に利用され得ることを、当業者は諒解されたい。また、そのような均等な構成が、添付の特許請求の範囲に記載したような本開示の教示から逸脱しないことを、当業者は諒解されたい。さらなる目的および利点とともに、本開示の編成と動作の方法の両方に関して、本開示を特徴づけると考えられる新規の特徴は、添付の図に関して以下の説明を検討するとより良く理解されよう。ただし、図の各々は例示および説明のために提供され、本開示の限界を定めるものでないことを明確に理解されたい。

【発明の概要】

【0006】

[0006]本開示の一態様では、ワイヤレス通信の方法が開示される。方法は、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信することを含む。拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信することは、アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって実行され得る。

【0007】

[0007]本開示の別の態様では、ワイヤレス通信の方法が開示される。方法は、ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出することを含む。方法はまた、アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、ＵＥと通信することを含む。

【0008】

[0008]本開示のさらなる態様では、メモリと、メモリに結合されワイヤレス通信を提供するように動作可能な少なくとも１つのプロセッサを有する装置が開示される。プロセッサは、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信するように動作可能である。拡張された特殊サブフレームを使用するｅノードＢとの通信は、アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって実行され得る。

【0009】

[0009]本開示の別の態様では、その上に記録されワイヤレス通信を提供するように動作可能なプログラムコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体を有するコンピュータプログラム製品が開示される。プログラムコードは、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信するためのプログラムコードを含む。拡張された特殊サブフレームを使用する基地局との通信は、アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって実行され得る。

【0010】

[0010]本開示のさらなる態様では、ワイヤレス通信を提供するための装置が開示される。装置は、拡張セル半径内のユーザ機器（ＵＥ）ロケーションを識別するための手段を含む。装置は、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信するための手段を含む。拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信することは、アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって実行され得る。

【0011】

[0011]本開示の別の態様では、メモリと、メモリに結合されワイヤレス通信を提供するように動作可能な少なくとも１つのプロセッサとを有する装置が開示される。プロセッサは、ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出するように動作可能である。プロセッサはまた、アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、ＵＥと通信するように動作可能である。

【0012】

[0012]本開示のさらなる態様では、その上に記録されワイヤレス通信を提供するように動作可能なプログラムコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体を有するコンピュータプログラム製品が開示される。プログラムコードは、ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出するためのプログラムコードを含む。プログラムコードは、アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、ＵＥと通信するためのプログラムコードを含む。

【0013】

[0013]本開示の別の態様では、ワイヤレス通信を提供するための装置が開示される。装置は、ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出するための手段を含む。装置は、アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、ＵＥと通信するための手段を含む。

【0014】

[0014]本開示の追加の特徴および利点が、以下に説明される。本開示が本開示の同じ目的を遂行するための他の構造を修正または設計するための基礎として容易に利用され得ることを、当業者は諒解されたい。また、そのような均等な構成が、添付の特許請求の範囲に記載したような本開示の教示から逸脱しないことを、当業者は諒解されたい。さらなる目的および利点とともに、本開示の編成と動作の方法の両方に関して、本開示を特徴づけると考えられる新規の特徴は、添付の図に関して以下の説明を検討するとより良く理解されよう。ただし、図の各々は例示および説明のために提供され、本開示の限界を定めるものでないことを明確に理解されたい。

【0015】

[0015]本開示の特徴、特性、および利点は、全体を通じて同様の参照符号が同様のものを指す図面とともに、以下に記載する発明を実施するための形態を読めばより明らかになろう。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】[0016]ネットワークアーキテクチャの一例を示す図。

【図2】[0017]アクセスネットワークの一例を示す図。

【図3】[0018]ＬＴＥにおけるダウンリンクフレーム構造の一例を示す図。

【図4】[0019]ＬＴＥにおけるアップリンクフレーム構造の一例を示す図。

【図5】[0020]ユーザプレーンおよび制御プレーンのための無線プロトコルアーキテクチャの一例を示す図。

【図6】[0021]アクセスネットワークの中の発展型ノードＢおよびユーザ機器の一例を示す図。

【図7】[0022]本開示の一態様による空対地通信システムの一例を概念的に示すブロック図。

【図8】[0023]本開示の一態様による航空機アンテナシステムの一例を概念的に示す図。

【図9】[0024]タイミングアドバンスが、基地局から異なる距離において配置されるＵＥの通信を調整するブロック図。

【図10】[0025]ガード期間（Ｔ_GP）がＵＥにおけるダウンリンク通信とアップリンク通信との間のオーバーラップを防止するタイミング図。

【図11】[0026]ガード期間の継続時間（Ｔ_GP）が不十分であり、基地局におけるダウンリンク通信とアップリンク通信との間のオーバーラップをもたらすタイミング図。

【図12】[0027]従来のＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構成を示すブロック図。

【図13】[0028]ノーマルサイクリックプレフィックス（ＣＰ）に基づく様々な特殊サブフレーム構成による特殊サブフレームのコンポーネント長を示す表。

【図14】[0029]ＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造のサブフレーム内の同期チャネルおよびブロードキャストチャネルの時間領域リソース割振りを示す図。

【図15】[0030]本開示の一態様を与える修正された無線フレーム構造を示すブロック図。

【図16A】[0031]本開示の一態様を与える第１の拡張セル半径をサポートするための第１の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の構成を示すブロック図。

【図16B】本開示の一態様を与える第１の拡張セル半径をサポートするための第１の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の構成を示すブロック図。

【図17A】[0032]本開示の一態様を与える第１の拡張セル半径をサポートするための第１の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の他の構成を示すブロック図。

【図17B】本開示の一態様を与える第１の拡張セル半径をサポートするための第１の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の他の構成を示すブロック図。

【図18A】[0033]本開示の一態様を与える第２の拡張セル半径をサポートするための第２の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の構成を示すブロック図。

【図18B】本開示の一態様を与える第２の拡張セル半径をサポートするための第２の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の構成を示すブロック図。

【図19A】[0034]本開示の一態様を与える第２の拡張セル半径をサポートするための第２の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の他の構成を示すブロック図。

【図19B】本開示の一態様を与える第２の拡張セル半径をサポートするための第２の拡張された特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の他の構成を示すブロック図。

【図20】[0035]第１の拡張セル半径をサポートするための次世代空対地（ＡＧ）システム構成と関連したガード時間オーバーヘッドの表であり、第２のものは、従来の（非拡張）セル半径と比較してセル半径を延ばす。

【図21】[0036]本開示の一態様による、拡張セル半径をサポートするための複数のゾーンの中でのエアセルのカテゴリー化を示す図。

【図22A】[0037]本開示の一態様によるネストされたフレーム構造を示すブロック図。

【図22B】本開示の一態様によるネストされたフレーム構造を示すブロック図。

【図23】[0038]本開示の別の態様による、拡張セル半径をサポートするための複数のゾーンの中でのエアセルのカテゴリー化をさらに示す図。

【図24】[0039]本開示の一態様による時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）フレーム構造の修正のための方法を示すフロー図。

【図25】[0040]例示的な装置における異なるモジュール／手段／構成要素を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

[0041]添付の図面とともに以下に記載する詳細な説明は、様々な構成を説明するものであり、本明細書で説明される概念が実施され得る構成のみを表すものではない。詳細な説明は、様々な概念の完全な理解を提供する目的のための具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの概念はこれらの具体的な詳細なしに実施され得ることが、当業者には明らかであろう。いくつかの例では、そのような概念を不明瞭にしないように、よく知られている構造および構成要素がブロック図の形態で示される。本明細書に記載されるように、「および／または」という用語の使用は、「包含的ＯＲ」を表すことを意図しており、「または」という用語の使用は、「排他的ＯＲ」を表すことを意図している。

【0018】

[0042]様々な装置および方法に関して電気通信システムの態様が提示される。これらの装置および方法が、以下の発明を実施するための形態において説明され、（「要素」と総称される）様々なブロック、モジュール、構成要素、回路、ステップ、プロセス、アルゴリズムなどによって添付の図面において示される。これらの要素は、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらの任意の組合せを使用して実装されてよい。そのような要素がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。

【0019】

[0043]例として、要素、または要素の任意の部分、または要素の任意の組合せは、１つまたは複数のプロセッサを含む「処理システム」を用いて実装され得る。プロセッサの例は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、状態機械、ゲート論理、個別ハードウェア回路、および本開示全体にわたって説明する様々な機能を実施するように構成された他の好適なハードウェアを含む。処理システムの中の１つまたは複数のプロセッサがソフトウェアを実行し得る。ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはその他と呼ばれるかどうかにかかわらず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、プロシージャ、関数等を意味すると広く解釈されるべきである。

【0020】

[0044]それに応じて、１つまたは複数の例示的な実施形態では、述べられる機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装されてよい。ソフトウェアで実装される場合、機能は、非一時的コンピュータ可読媒体上に１つまたは複数の命令またはコードとして記憶されるか、または符号化されてよい。コンピュータ可読媒体はコンピュータ記憶媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定でなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または所望のプログラムコードを命令またはデータ構造の形式で搬送または記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、他の任意の媒体を備え得る。上の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

【0021】

[0045]図１は、ＬＴＥネットワークアーキテクチャ１００を示す図である。ＬＴＥネットワークアーキテクチャ１００は、発展型パケットシステム（ＥＰＳ：Evolved Packet System）１００と呼ばれることがある。ＥＰＳ１００は、１つまたは複数のユーザ機器（ＵＥ）１０２と、発展型ＵＭＴＳ地上波無線アクセスネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）１０４と、発展型パケットコア（ＥＰＣ）１１０と、ホーム加入者サーバ（ＨＳＳ）１２０と、事業者のＩＰサービス１２２とを含み得る。ＥＰＳは、他のアクセスネットワークと相互接続し得るが、簡単のために、それらのエンティティ／インターフェースは図示されない。図示のように、ＥＰＳは、パケット交換サービスを提供するが、当業者が容易に諒解するように、本開示全体にわたって提示される様々な概念は、回線交換サービスを提供するネットワークに拡張され得る。

【0022】

[0046]Ｅ−ＵＴＲＡＮは、発展型ノードＢ（ｅノードＢ）１０６と、他のｅノードＢ１０８とを含む。ｅノードＢ１０６は、ＵＥ１０２に対してユーザプレーンプロトコル終端と、制御プレーンプロトコル終端とを提供する。ｅノードＢ１０６は、バックホール（たとえば、Ｘ２インターフェース）を介して他のｅノードＢ１０８に接続され得る。ｅノードＢ１０６は、基地局、トランシーバ基地局、無線基地局、無線トランシーバ、トランシーバ機能、基本サービスセット（ＢＳＳ：basic service set）、拡張サービスセット（ＥＳＳ：extended service set）、または何らかの他の好適な用語で呼ばれることもある。ｅノードＢ１０６は、ＵＥ１０２にＥＰＣ１１０へのアクセスポイントを提供する。ＵＥ１０２の例は、セルラーフォン、スマートフォン、セッション開始プロトコル（ＳＩＰ）電話、ラップトップ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、衛星ラジオ、全地球測位システム、マルチメディアデバイス、ビデオデバイス、デジタルオーディオプレーヤ（たとえば、ＭＰ３プレーヤ）、カメラ、ゲーム機、または任意の他の同様の機能デバイスを含む。ＵＥ１０２は、当業者によって、移動局、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、または何らかの他の好適な用語で呼ばれることもある。

【0023】

[0047]ｅノードＢ１０６は、たとえば、Ｓ１インターフェースを介して、ＥＰＣ１１０に接続される。ＥＰＣ１１０は、モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ：Mobility Management Entity）１１２と、他のＭＭＥ１１４と、サービングゲートウェイ１１６と、パケットデータネットワーク（ＰＤＮ：Packet Data Network）ゲートウェイ１１８とを含む。ＭＭＥ１１２は、ＵＥ１０２とＥＰＣ１１０との間のシグナリングを処理する制御ノードである。概して、ＭＭＥ１１２は、ベアラおよび接続管理を行う。すべてのユーザＩＰパケットは、サービングゲートウェイ１１６を通して転送され、サービングゲートウェイ１１６自体は、ＰＤＮゲートウェイ１１８に接続される。ＰＤＮゲートウェイ１１８は、ＵＥのＩＰアドレス割振りならびに他の機能を提供する。ＰＤＮゲートウェイ１１８は、通信事業者のＩＰサービス１２２に接続される。事業者のＩＰサービス１２２は、インターネットと、イントラネットと、ＩＰマルチメディアサブシステム（ＩＭＳ：IP Multimedia Subsystem）と、ＰＳストリーミングサービス（ＰＳＳ：PS Streaming Service）とを含み得る。

【0024】

[0048]図２は、ＬＴＥネットワークアーキテクチャにおけるアクセスネットワーク２００の一例を示す図である。この例では、アクセスネットワーク２００は、いくつかのセルラー領域（セル）２０２に分割される。１つまたは複数のより低い電力クラスのｅノードＢ２０８は、セル２０２のうちの１つまたは複数とオーバーラップするセルラー領域２１０を有し得る。より低い電力クラスのｅノードＢ２０８は、リモートラジオヘッド（ＲＲＨ：remote radio head）、フェムトセル（たとえば、ホームｅノードＢ（ＨｅＮＢ：home eNodeB））、ピコセル、またはマイクロセルであり得る。マクロｅノードＢ２０４は各々、それぞれのセル２０２に割り当てられ、セル２０２の中のすべてのＵＥ２０６にＥＰＣ１１０へのアクセスポイントを提供するように構成される。アクセスネットワーク２００のこの例では集中コントローラはないが、代替構成では集中コントローラが使用され得る。ｅノードＢ２０４は、無線ベアラ制御、承認制御、モビリティ制御、スケジューリング、セキュリティ、およびサービングゲートウェイ１１６への接続性を含む、すべての無線関係機能を担当する。

【0025】

[0049]アクセスネットワーク２００によって利用される変調および多元接続方式は、展開されている具体的な電気通信規格に応じて異なり得る。ＬＴＥ適用例では、周波数分割複信（ＦＤＤ：frequency division duplexing）と時分割複信（ＴＤＤ：time division duplexing）の両方をサポートするために、ＯＦＤＭがダウンリンク上で使用され、ＳＣ−ＦＤＭＡがアップリンク上で使用される。当業者が以下の詳細な説明から容易に諒解するように、本明細書で提示する様々な概念はＬＴＥ適用例に好適である。ただし、これらの概念は、他の変調および多元接続技法を採用する他の電気通信規格に容易に拡張され得る。例として、これらの概念は、エボリューションデータオプティマイズド（ＥＶ−ＤＯ）またはウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）に拡張され得る。ＥＶ−ＤＯおよびＵＭＢは、ＣＤＭＡ２０００規格ファミリーの一部として、第３世代パートナーシッププロジェクト２（３ＧＰＰ２）によって公表されたエアインターフェース規格であり、移動局にブロードバンドインターネットアクセスを提供するためにＣＤＭＡを採用する。これらの概念はまた、広帯域ＣＤＭＡ（Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標））とＴＤ−ＳＣＤＭＡなどのＣＤＭＡの他の変形態とを採用するユニバーサル地上波無線アクセス（ＵＴＲＡ：Universal Terrestrial Radio Access）、ＴＤＭＡを採用するモバイル通信用グローバルシステム（ＧＳＭ（登録商標）：Global System for Mobile Communications）、ならびに、ＯＦＤＭＡを採用する、発展型ＵＴＲＡ（Ｅ−ＵＴＲＡ：Evolved UTRA）、ウルトラモバイルブロードバンド（ＵＭＢ）、ＩＥＥＥ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ（登録商標））、ＩＥＥＥ８０２．２０、およびＦｌａｓｈ−ＯＦＤＭに拡張され得る。ＵＴＲＡ、Ｅ−ＵＴＲＡ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥおよびＧＳＭは、３ＧＰＰ団体からの文書に記載されている。ＣＤＭＡ２０００およびＵＭＢは、３ＧＰＰ２団体からの文書に記載されている。採用される実際のワイヤレス通信規格および多元接続技術は、特定の適用例およびシステムに課された全体的な設計制約に依存することになる。

【0026】

[0050]ｅノードＢ２０４は、ＭＩＭＯ技術をサポートする複数のアンテナを有し得る。ＭＩＭＯ技術の使用により、ｅノードＢ２０４は、空間多重化、ビームフォーミング、および送信ダイバーシティをサポートするために空間領域を活用することが可能になる。データの異なるストリームを同じ周波数上で同時に送信するために、空間多重化が使用され得る。データストリームは、データレートを増大させるために単一のＵＥ２０６に送信されるか、または全体的なシステム容量を増大させるために複数のＵＥ２０６に送信され得る。これは、各データストリームを空間的にプリコーディングし（すなわち、振幅および位相のスケーリングを適用し）、次いで、ダウンリンク上で複数の送信アンテナを通して空間的にプリコーディングされた各ストリームを送信することによって達成される。空間的にプリコーディングされたデータストリームは、異なる空間シグネチャとともにＵＥ２０６に到達し、これにより、ＵＥ２０６の各々がそのＵＥ２０６に宛てられた１つまたは複数のデータストリームを復元することが可能になる。アップリンク上で、各ＵＥ２０６は、空間的にプリコーディングされたデータストリームを送信し、これにより、ｅノードＢ２０４は、空間的にプリコーディングされた各データストリームのソースを識別することが可能になる。

【0027】

[0051]空間多重化は、概して、チャネル状態が良いときに使用される。チャネル状態があまり好ましくないとき、送信エネルギーを１つまたは複数の方向に集中させるために、ビームフォーミングが使用され得る。これは、複数のアンテナを通した送信のために、データを空間的にプリコーディングすることによって達成され得る。セルの縁部において良好なカバレージを実現するために、送信ダイバーシティと組み合わせてシングルストリームビームフォーミング送信が使用され得る。

【0028】

[0052]以下の詳細な説明では、アクセスネットワークの様々な態様が、ダウンリンク上でＯＦＤＭをサポートするＭＩＭＯシステムを参照しながら説明される。ＯＦＤＭは、ＯＦＤＭシンボル内のいくつかのサブキャリアにわたってデータを変調するスペクトル拡散技法である。サブキャリアは、正確な周波数で離間される。離間は、受信機がサブキャリアからデータを復元することを可能にする「直交性」を実現する。時間領域では、ＯＦＤＭシンボル間干渉をなくすために、ガードインターバル（たとえば、サイクリックプレフィックス）が各ＯＦＤＭシンボルに追加され得る。アップリンクは、高いピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ）を補償するために、ＳＣ−ＦＤＭＡをＤＦＴ拡散ＯＦＤＭ信号の形態で使用し得る。

【0029】

[0053]図３は、ＬＴＥにおけるダウンリンクフレーム構造の一例を示す図３００である。フレーム（１０ｍｓ）は、等しいサイズの１０個のサブフレームに分割され得る。各サブフレームは、２つの連続するタイムスロットを含み得る。２つのタイムスロットを表すためにリソースグリッドが使用され得、各タイムスロットはリソースブロックを含む。リソースグリッドは、複数のリソース要素に分割される。ＬＴＥでは、リソースブロックは、周波数領域の中に１２個の連続するサブキャリアを含み、各ＯＦＤＭシンボルの中のノーマルサイクリックプレフィックスについては、時間領域の中に７つの連続するＯＦＤＭシンボル、すなわち８４個のリソース要素を含む。拡張サイクリックプレフィックスについては、リソースブロックは、時間領域の中に６つの連続するＯＦＤＭシンボルを含み、７２個のリソース要素をもたらす。Ｒ３０２、３０４として示されるリソース要素のいくつかは、ダウンリンク基準信号（ＤＬ−ＲＳ：downlink reference signal）を含む。ＤＬ−ＲＳは、（共通ＲＳと呼ばれることもある）セル固有ＲＳ（ＣＲＳ：Cell-specific RS）３０２と、ＵＥ固有ＲＳ（ＵＥ−ＲＳ：UE-specific RS）３０４とを含む。ＵＥ−ＲＳ３０４は、対応する物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：physical downlink shared channel）がマッピングされるリソースブロック上でのみ送信される。各リソース要素によって搬送されるビット数は、変調方式に依存する。したがって、ＵＥが受信するリソースブロックが多いほど、また変調方式が高いほど、ＵＥのデータレートは高くなる。

【0030】

[0054]図４は、ＬＴＥにおけるアップリンクフレーム構造の一例を示す図４００である。アップリンクのために利用可能なリソースブロックは、データセクションと制御セクションとに区分され得る。制御セクションは、システム帯域幅の２つの縁部において形成され得、構成可能なサイズを有し得る。制御セクションの中のリソースブロックは、制御情報の送信のためにＵＥに割り当てられ得る。データセクションは、制御セクションの中に含まれないすべてのリソースブロックを含み得る。アップリンクフレーム構造は、連続するサブキャリアを含むデータセクションをもたらし、それによって、データセクションの中の連続するサブキャリアのすべてが単一のＵＥに割り当てられることを可能にし得る。

【0031】

[0055]ＵＥには、ｅノードＢへ制御情報を送信するために、制御セクションの中のリソースブロック４１０ａ、４１０ｂが割り当てられ得る。ＵＥにはまた、ｅノードＢへデータを送信するために、データセクションの中のリソースブロック４２０ａ、４２０ｂが割り当てられ得る。ＵＥは、制御セクションの中で割り当てられたリソースブロック上の物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）の中で、制御情報を送信し得る。ＵＥは、データセクションの中で割り当てられたリソースブロック上の物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）の中で、データのみまたはデータと制御情報の両方を送信し得る。アップリンク送信は、サブフレームの両方のスロットにわたり得、周波数の端から端まででホッピングし得る。

【0032】

[0056]初期システムアクセスを実行し、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）４３０の中でアップリンク同期を達成するために、リソースブロックのセットが使用され得る。ＰＲＡＣＨ４３０は、ランダムシーケンスを搬送する。各ランダムアクセスプリアンブルは、６つの連続するリソースブロックに対応する帯域幅を占有する。開始周波数は、ネットワークによって指定される。すなわち、ランダムアクセスプリアンブルの送信は、ある時間リソースおよび周波数リソースに制限される。ＰＲＡＣＨに関して、周波数ホッピングはない。ＰＲＡＣＨ試みは、単一のサブフレーム（１ｍｓ）の中で、または少数の隣接するサブフレームのシーケンスの中で搬送され、ＵＥはフレーム（１０ｍｓ）ごとに単一のＰＲＡＣＨ試みのみを行うことができる。

【0033】

[0057]図５は、ＬＴＥにおけるユーザプレーンおよび制御プレーンのための無線プロトコルアーキテクチャの一例を示す図５００である。ＵＥおよびｅノードＢのための無線プロトコルアーキテクチャは、３つのレイヤ、すなわち、レイヤ１、レイヤ２、およびレイヤ３とともに示される。レイヤ１（Ｌ１レイヤ）は最下位層であり、様々な物理レイヤ信号処理機能を実装する。Ｌ１レイヤは、本明細書では物理レイヤ５０６と呼ばれる。レイヤ２（Ｌ２レイヤ）５０８は、物理レイヤ５０６の上にあり、物理レイヤ５０６を介したＵＥとｅノードＢとの間のリンクを担当する。

【0034】

[0058]ユーザプレーンでは、Ｌ２レイヤ５０８は、ネットワーク側のｅノードＢにおいて終端される、媒体アクセス制御（ＭＡＣ：media access control）サブレイヤ５１０と、無線リンク制御（ＲＬＣ：radio link control）サブレイヤ５１２と、パケットデータコンバージェンスプロトコル（ＰＤＣＰ：packet data convergence protocol）５１４サブレイヤとを含む。図示されていないが、ＵＥは、Ｌ２レイヤ５０８の上に、ネットワーク側のＰＤＮゲートウェイ１１８において終端されるネットワークレイヤ（たとえば、ＩＰレイヤ）と、接続の他端（たとえば、遠端ＵＥ、サーバなど）において終端されるアプリケーションレイヤとを含む、いくつかの上位レイヤを有し得る。

【0035】

[0059]ＰＤＣＰサブレイヤ５１４は、様々な無線ベアラと論理チャネルとの間で多重化を提供する。ＰＤＣＰサブレイヤ５１４はまた、無線送信オーバーヘッドを低減するための上位レイヤデータパケットに対するヘッダ圧縮と、データパケットを暗号化することによるセキュリティと、ＵＥに対するｅノードＢ間のハンドオーバサポートとを提供する。無線リンク制御（ＲＬＣ）サブレイヤ５１２は、上位レイヤデータパケットのセグメンテーションおよびリアセンブリと、紛失データパケットの再送信と、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ：hybrid automatic repeat request）による、順が狂った受信を補正するためのデータパケットの並べ替えとを提供する。ＭＡＣサブレイヤ５１０は、論理チャネルとトランスポートチャネルとの間の多重化を提供する。ＭＡＣサブレイヤ５１０はまた、１つのセルの中の様々な無線リソース（たとえば、リソースブロック）をＵＥの間で割り振ることを担当する。ＭＡＣサブレイヤ５１０はまた、ＨＡＲＱ演算を担当する。

【0036】

[0060]制御プレーンでは、ＵＥおよびｅノードＢのための無線プロトコルアーキテクチャは、制御プレーンのためのヘッダ圧縮機能がないことを除いて、物理レイヤ５０６およびＬ２レイヤ５０８に対して実質的に同じである。制御プレーンはまた、レイヤ３（Ｌ３レイヤ）の中に無線リソース制御（ＲＲＣ：radio resource control）サブレイヤ５１６を含む。無線リソース制御（ＲＲＣ）サブレイヤ５１６は、無線リソース（すなわち、無線ベアラ）を取得することと、ｅノードＢとＵＥとの間の無線リソース制御シグナリングを使用して下位レイヤを構成することとを担当する。

【0037】

[0061]図６は、アクセスネットワークの中でＵＥ６５０と通信するｅノードＢ６１０のブロック図である。ダウンリンクでは、コアネットワークからの上位レイヤパケットが、コントローラ／プロセッサ６７５に提供される。コントローラ／プロセッサ６７５は、Ｌ２レイヤの機能を実装する。ダウンリンクでは、コントローラ／プロセッサ６７５は、様々な優先度メトリックに基づいて、ヘッダ圧縮と、暗号化と、パケットセグメンテーションおよび並べ替えと、論理チャネルとトランスポートチャネルとの間の多重化と、ＵＥ６５０への無線リソース割振りとを提供する。コントローラ／プロセッサ６７５はまた、ＨＡＲＱ演算と、紛失パケットの再送信と、ＵＥ６５０へのシグナリングとを担当する。

【0038】

[0062]送信プロセッサ６１６は、Ｌ１レイヤ（すなわち、物理レイヤ）のための様々な信号処理機能を実装する。信号処理機能は、ＵＥ６５０における前方誤り訂正（ＦＥＣ）と、様々な変調方式（たとえば、２位相シフトキーイング（ＢＰＳＫ）、４位相シフトキーイング（ＱＰＳＫ）、Ｍ位相シフトキーイング（Ｍ−ＰＳＫ）、多値直交振幅変調（Ｍ−ＱＡＭ））に基づく信号コンスタレーションへのマッピングとを容易にするための、コーディングとインターリービングとを含む。コーディングおよび変調されたシンボルは、次いで、並列ストリームに分割される。各ストリームは、次いで、ＯＦＤＭサブキャリアにマッピングされ、時間領域および／または周波数領域の中で基準信号（たとえば、パイロット）と多重化され、次いで、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）を使用して互いに合成されて、時間領域ＯＦＤＭシンボルストリームを搬送する物理チャネルを生成する。ＯＦＤＭストリームは、複数の空間ストリームを生成するために空間的にプリコーディングされる。チャネル推定器６７４からのチャネル推定値は、コーディングおよび変調方式を決定するために、ならびに空間処理のために使用され得る。チャネル推定値は、ＵＥ６５０によって送信される基準信号および／またはチャネル状態フィードバックから導出され得る。各空間ストリームは、次いで、別個の送信機６１８ＴＸを介して、相異なるアンテナ６２０に供給される。各送信機６１８ＴＸは、送信のためにそれぞれの空間ストリームを用いてＲＦキャリアを変調する。

【0039】

[0063]ＵＥ６５０において、各受信機６５４ＲＸは、そのそれぞれのアンテナ６５２を通して信号を受信する。各受信機６５４ＲＸは、ＲＦキャリア上に変調されている情報を復元し、受信機プロセッサ６５６に情報を供給する。受信機プロセッサ６５６は、Ｌ１レイヤの様々な信号処理機能を実装する。受信機プロセッサ６５６は、ＵＥ６５０に宛てられた任意の空間ストリームを復元するために、情報に対して空間処理を実行する。複数の空間ストリームがＵＥ６５０に宛てられる場合、それらは受信機プロセッサ６５６によって単一のＯＦＤＭシンボルストリームに合成され得る。受信機プロセッサ６５６は、次いで、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を使用して、ＯＦＤＭシンボルストリームを時間領域から周波数領域へ変換する。周波数領域信号は、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリアに対して、別個のＯＦＤＭシンボルストリームを備える。各サブキャリア上のシンボル、および基準信号は、ｅノードＢ６１０によって送信される、可能性が最も高い信号コンスタレーション点を決定することによって、復元および復調される。これらの軟判定は、チャネル推定器６５８によって計算されるチャネル推定値に基づき得る。軟判定は、次いで、物理チャネル上でｅノードＢ６１０によって当初送信されたデータと制御信号とを復元するために、復号およびデインターリーブされる。データおよび制御信号は、次いで、コントローラ／プロセッサ６５９に供給される。

【0040】

[0064]コントローラ／プロセッサ６５９は、Ｌ２レイヤを実装する。コントローラ／プロセッサは、プログラムコードとデータとを記憶するメモリ６６０に関連し得る。メモリ６６０は、コンピュータ可読媒体と呼ばれることがある。アップリンクでは、コントローラ／プロセッサ６５９は、コアネットワークからの上位レイヤパケットを復元するために、トランスポートチャネルと論理チャネルとの間の多重分離と、パケットリアセンブリと、復号（deciphering）と、ヘッダ復元（decompression）と、制御信号処理とを提供する。上位レイヤパケットは、次いで、Ｌ２レイヤの上のすべてのプロトコルレイヤを表すデータシンク６６２に供給される。様々な制御信号はまた、Ｌ３処理のためにデータシンク６６２に供給され得る。コントローラ／プロセッサ６５９はまた、ＨＡＲＱ演算をサポートするために、肯定応答（ＡＣＫ）および／または否定応答（ＮＡＣＫ）プロトコルを使用する誤り検出を担当する。

【0041】

[0065]アップリンクでは、データソース６６７は、コントローラ／プロセッサ６５９に上位レイヤパケットを供給するために使用される。データソース６６７は、Ｌ２レイヤの上のすべてのプロトコルレイヤを表す。ｅノードＢ６１０によるダウンリンク送信に関して説明した機能と同様に、コントローラ／プロセッサ６５９は、ヘッダ圧縮と、暗号化と、パケットセグメンテーションおよび並べ替えと、ｅノードＢ６１０による無線リソース割振りに基づく論理チャネルとトランスポートチャネルとの間の多重化とを提供することによって、ユーザプレーンおよび制御プレーンのためのＬ２レイヤを実装する。コントローラ／プロセッサ６５９はまた、ＨＡＲＱ演算と、紛失パケットの再送信と、ｅノードＢ６１０へのシグナリングとを担当する。

【0042】

[0066]ｅノードＢ６１０によって送信される基準信号またはフィードバックからの、チャネル推定器６５８によって導出されるチャネル推定値は、適切なコーディングおよび変調方式を選択することと、空間処理を容易にすることとを行うために、ＴＸプロセッサ６６８によって使用され得る。ＴＸプロセッサ６６８によって生成される空間ストリームは、別個の送信機６５４ＴＸを介して相異なるアンテナ６５２に供給される。各送信機６５４ＴＸは、送信のためにそれぞれの空間ストリームを用いてＲＦキャリアを変調する。

【0043】

[0067]アップリンク送信は、ＵＥ６５０における受信機機能に関して説明した方法と同様の方法で、ｅノードＢ６１０において処理される。各受信機６１８ＲＸは、そのそれぞれのアンテナ６２０を通して信号を受信する。各受信機６１８ＲＸは、ＲＦキャリア上に変調されている情報を復元し、ＲＸプロセッサ６７０に情報を供給する。ＲＸプロセッサ６７０は、Ｌ１レイヤを実装し得る。

【0044】

[0068]コントローラ／プロセッサ６７５は、Ｌ２レイヤを実装する。コントローラ／プロセッサ６７５は、プログラムコードとデータとを記憶するメモリ６７６に関連し得る。メモリ６７６は、コンピュータ可読媒体と呼ばれることがある。アップリンクでは、コントローラ／プロセッサ６７５は、ＵＥ６５０からの上位レイヤパケットを復元するために、トランスポートチャネルと論理チャネルとの間の多重分離と、パケットリアセンブリと、復号と、ヘッダ復元と、制御信号処理とを提供する。コントローラ／プロセッサ６７５からの上位レイヤパケットは、コアネットワークに提供され得る。コントローラ／プロセッサ６７５はまた、ＨＡＲＱ演算をサポートするために、ＡＣＫおよび／またはＮＡＣＫプロトコルを使用する誤り検出を担当する。
時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）フレーム構造の修正
[0069]地上波空対地（ＡＴＧ）システムによる航空機へのインターネット通信のために利用可能なスペクトルは、実際的および経済的理由のために限定される。（米国本土などの）広いエリアにわたって高い高度で飛行する航空機とのシームレス通信を提供することは、広いエリアにわたって利用可能であるスペクトルを必要とする。すなわち、ＡＴＧシステムに割り当てられるスペクトルは、全国的に利用可能であるべきである。しかしながら、全国的に利用可能であるスペクトルの部分を識別すること、まして、他の用途のために割り振られるスペクトルのそのような部分を解放するように構成することには問題があった。

【0045】

[0070]大量のスペクトルが、ブロードキャストＴＶおよび双方向固定衛星サービス（ＦＳＳ）で使用するために静止衛星に割り当てられている。本開示の一態様では、高データレートの航空機対地上通信アンテナシステムが、航空機にインターネットサービスを提供する。

【0046】

[0071]特に、本開示の態様は、次世代空対地（次世代ＡＧ）システムのための方法と装置とを提供する。次世代ＡＧシステムは、衛星システムに対して割り当てられたスペクトルのアップリンク部分を使用し得る、飛行機の中の航空機トランシーバ（ＡＴ）と通信する地上基地局（ＧＢＳ）を含み得る。本開示の例示的な態様による次世代ＡＧ通信のためのシステム７００が、図７に示される。

【0047】

[0072]この構成では、次世代ＡＧシステム７００は、順方向リンク（ＦＬ）７０８−１と逆方向リンク（ＲＬ）７０６−１とを使用して、衛星アップリンクバンド上で信号を送信および受信する地上基地局７１０を含む。第１の航空機７５０−１は、航空機アンテナ８００と、地上基地局７１０と通信する航空機トランシーバ（ＡＴ）６５０（図６）とを含む。航空機トランシーバ（ＡＴ）６５０はまた、順方向リンク７０８−１と返信リンク７０６−１とを使用して、衛星アップリンクバンド上で信号を受信および送信し得る。この構成では、航空機アンテナ８００は、たとえば、図８に示すような、指向性アンテナを含み得る。

【0048】

[0073]図８は、たとえば、１４ギガヘルツ（ＧＨｚ）において動作する航空機アンテナアレイ８０２（８０２−１、．．．、８０２−Ｎ）を有する航空機アンテナ８００の一例を示す。典型的に、航空機アンテナアレイ８０２−１は、それぞれが方位角において３０°セクタをカバーし、約２．０インチ×０．４５のインチの開口サイズを有し、＞１０ｄＢｉ（ｄＢ等方性）の利得を有する、１２個のホーンアンテナ８０４（８０４−１、．．．、８０４−１２）を有する。一構成では、アンテナアレイの全径は、ほぼ８インチである。航空機アンテナアレイに関して説明されるが、任意の指向性アンテナが、本開示の態様に従って備えられてよい。本開示の説明される態様は航空機に関して提供されるが、本開示はそれに限定されない。本開示の態様は、地上局と通信する現在または将来の飛行中の物体に適用され得る。

【0049】

[0074]この構成では、航空機アンテナ８００は、任意の方位角において地上基地局７１０と通信できるマルチビーム切替え可能アレイを含む。図７に示すように、航空機アンテナ８００は、空気抵抗を低減するかまたは最小限に抑えるために、小さい突出部および空気力学的プロファイルを用いて胴体の下に取り付けられる。一構成では、アンテナの高度カバレージは、たとえば、アンテナ利得を得るためのポインティング方向を与えるために、水平線より下へ約３°〜２０°である。航空機アンテナ８００は、たとえば、図８に示すように、各素子が異なる方位角において別個のビームを導き、それぞれが３６０／Ｎ度をカバーするように配置されたアレイＮの素子を含み得る。

【0050】

[0075]図８は１２ビームアレイ構成での航空機アンテナアレイ８０２を示すが、本開示の範囲内のままでありながら他の構成が可能であることを認識されたい。特に、１つの例示的な構成は、４ビームアレイ構成での４アンテナアレイを含む。別の構成では、指向性アンテナは、本開示の範囲内のままでありながら次世代ＡＧシステム７００の一部として備えられてよい。

【0051】

[0076]再び図７を参照すると、第２の航空機７５０−２は、図６に示すような航空機トランシーバ（ＡＴ）６５０と通信する航空機アンテナ８００を有するシステムを含む。航空機アンテナ８００は、地上基地局７１０と通信し、また、順方向リンク７０８−２と返信リンク７０６−２とを使用して、衛星アップリンクバンド上で信号を受信および送信する。

【0052】

[0077]たとえば、図７に示すような次世代ＡＧシステムは、図６に示すような航空機トランシーバ（ＡＴ）６５０を使用して、飛行している航空機との広帯域接続性を提供し得る。この構成では、航空機トランシーバは、時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）エアインターフェースに従って動作し得る。しかしながら、時分割複信（ＴＤＤ）端末（たとえば、ＡＴ６５０）では、タイミングアドバンスされるアップリンク送信は、先行するいかなるダウンリンクの受信ともオーバーラップするべきでない。

【0053】

[0078]たとえば、ＴＤ−ＬＴＥエアインターフェースは、直交アップリンクセル内多元接続方式に従って動作し得る。この例では、セルの中の異なるＵＥ（たとえば、ＡＴ６５０）からの送信は、アップリンク多元接続の直交性を維持するために、ｅノードＢ（たとえば、地上基地局７１０）の受信機において時間整合される。動作中、タイミングアドバンスが、受信されるダウンリンクタイミングに対してアップリンク送信の時間整合を与えるために、ＵＥ送信機において適用され得る。基地局においてタイミングアドバンスを使用することは、異なるＵＥの間の様々な伝搬遅延を相殺し得る。

【0054】

[0079]図９は、ＵＥ Ａ、ＵＥ ＢおよびＵＥ Ｃが基地局９１０から異なる距離において配置されるブロック図９００である。しかしながら、基地局９１０からの異なる距離は、異なるＵＥから基地局９１０への伝搬遅延を変化させることをもたらす。この例では、基地局においてタイミングアドバンス（ＴＡ）のシグナリングを実行することによって、ＵＥ送信は基地局に到達するときに直交し時間領域において同期される。一般に、基地局におけるタイミングアドバンスの適用は、ＵＥ送信をＣＰ（サイクリックプレフィックス）の長さの分数内で同期させる。タイミングアドバンスコマンドは、ベースラインのＴＤ−ＬＴＥ構成において、０．５２マイクロ秒のタイミング分解能で０から最大０．６７ミリ秒までを有する媒体アクセス制御（ＭＡＣ）要素として送られ得る。この例では、基地局９１０の受信機における時間整合を可能にするために、ＵＥ Ａはタイミングアドバンス（α）を受信し、ＵＥ Ｂはタイミングアドバンス（β）を受信し、ＵＥ Ｃはタイミングアドバンス（γ）を受信する。

【0055】

[0080]ＴＤ−ＬＴＥでは、送信機能／受信機能の間の切替えは、ダウンリンクからアップリンクへ（受信から送信へのＵＥ切替え）およびアップリンクからダウンリンクへ（受信から送信へのｅノードＢ（基地局）切替え）で発生する。ＬＴＥアップリンクの直交性を保持するために、ｅノードＢとＵＥとの間の伝搬遅延はタイミングアドバンスによって補償される。時分割複信（ＴＤＤ）システムに関して、タイミングアドバンスされるアップリンク送信は、先行するいかなるダウンリンクの受信ともオーバーラップするべきでない。

【0056】

[0081]ＴＤ−ＬＴＥエアインターフェースは、ダウンリンク通信とアップリンク通信との間の送信ギャップ（たとえば、ガード期間（ＧＰ））を規定することによって、ダウンリンク通信とアップリンク通信との間のオーバーラップを防止し得る。受信（ダウンリンク）と送信（アップリンク）との間のガード期間は、起こり得る最大のタイミングアドバンスと、任意のスイッチング遅延とを収容するように規定され得る。ＴＤ−ＬＴＥエアインターフェースのタイミングアドバンスは、ラウンドトリップ伝搬遅延の関数である。加えて、ＴＤ−ＬＴＥエアインターフェースのアップリンク−ダウンリンクサイクルのための総ガード時間は、セルによってサポートされる最悪のラウンドトリップ伝搬遅延よりも長くあり得る。

【0057】

[0082]図１０は、ＵＥ１０５０のダウンリンク通信１００８−２とアップリンク通信１００６−２との間のオーバーラップを防止するように、ｅノードＢのダウンリンク通信１００８−１とアップリンク通信１００６−１との間のガード期間（Ｔ_GP）１０１２が選択されるタイミング図１０００である。オーバーラップを防止するために、ガード期間（Ｔ_GP）は、ラウンドトリップ伝搬遅延（２Ｔ_P）と、ＵＥ１０５０における受信対送信切替え遅延（Ｔ_UE-Rx-Tx）１０１６の両方を上回るべきであり、ここで、Ｔ_Pは一方向の伝搬遅延を示す。たとえば、ガード期間（Ｔ_GP）は、次式を与えて計算され得る。

【0058】

【数1】

【0059】

[0083]しかしながら、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格は、約０．７２ミリ秒としてのガード期間の継続時間に限定される。このガード期間の継続時間は、最大１００キロメートルのセル半径を前提とする。しかしながら、次世代ＡＧシステムでは、より大きいセルサイズ（たとえば、２５０〜３５０キロメートルのセル半径）が規定され得る。

【0060】

[0084]図１１は、ｅノードＢ１０１０のダウンリンク通信１００８−１とアップリンク通信１００６−１との間のガード期間の継続時間（Ｔ_GP）１１１２が不十分であり、ＵＥ１０５０のダウンリンク通信１００８−２とアップリンク通信１００６−２との間のオーバーラップ１１２０をもたらすタイミング図１１００である。その結果、３ＧＰＰ定義のＴＤＤフレーム構造を使用することは、次世代ＡＧシステム内でのアップリンク−ダウンリンクのオーバーラップならびに著しい信号劣化およびデータ損失につながる。

【0061】

[0085]本開示の一態様では、次世代ＡＧシステム構造のエアインターフェースによって使用されるフレームが修正される。一構成では、２００〜２５０キロメートル程度のセル半径をサポートするために、２ミリ秒の特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥフレーム構造が規定される。別の構成では、３００〜３５０キロメートル程度のセル半径をサポートするために、３ミリ秒の特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥフレーム構造が規定される。さらなる構成では、ネストされた（nested）フレーム構造が、異なるアップリンク−ダウンリンクサブフレーム構成の間の共存をもたらす。本開示の一態様では、エアセルは、基地局（たとえば、ｅノードＢ６１０）までの距離に基づいて、複数のゾーンへカテゴリー化される。本開示のこの態様では、異なるラウンドトリップ伝搬遅延に対応する異なるアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成が、複数のゾーンの各々との通信を収容するために使用される。

【0062】

[0086]ネストされたフレーム構造は、飛行中の物体があるゾーンから別のゾーンへ移動するとき、動的な変更を可能にする。たとえば、ネストされたフレーム構造は、各ゾーンの中で様々な特殊サブフレーム長の間の動的な切替えを可能にする。この動的な切替えは、呼における中断を伴って、または伴わずに実現され得る。呼を中断することなく実現されるとき、ネストされたフレーム構造は、動的なフレーム構造になる。一構成では、ＵＥがエアセルの差分ゾーン（たとえば、図２３のゾーン０、ゾーン１およびゾーン２）の間で移動するとき、ネストされたフレーム構造は、非拡張特殊サブフレーム、第１の拡張特殊サブフレームおよび第２の拡張特殊サブフレームの間で動的に変化する。

【0063】

[0087]図１２は、従来のＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造１２００を示すブロック図である。典型的に、従来のＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造１２００は、サブフレーム番号１２３０と、アップリンク−ダウンリンク構成列１２３２と、ダウンリンク対アップリンク切替え点周期性列１２３４とを含む。この例では、ＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造は、１０ミリ秒にわたり、１０個の１ミリ秒サブフレーム（ＳＦ０、．．．、ＳＦ９）からなる。様々なサブフレームが、ダウンリンク（Ｄ）サブフレーム、アップリンク（Ｕ）サブフレームまたは特殊（Ｓ）サブフレームとして構成され得る。この例では、ＳＦ１は７個（０、．．．、６）のアップリンク−ダウンリンク構成の各々の中で特殊サブフレームとして構成され、ＳＦ６はアップリンク−ダウンリンク構成０、１、２および６の中で特殊サブフレームとして構成される。

【0064】

[0088]特殊サブフレーム１２４０は、ダウンリンク通信とアップリンク通信との間の切替え点として働く。特殊サブフレーム１２４０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１２４２と、ガード期間（ＧＰ）部分１２４４と、アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）部分１２４６とを含む。動作中、特殊サブフレーム１２４０のＤｗＰＴＳ部分１２４２は、通常の、ただし短縮されたダウンリンクサブフレームとして扱われ得る。ＤｗＰＴＳ部分１２４２は、通常、基準信号（ＲＳ）と、制御情報と、１次同期信号（ＰＳＳ）とを含む。ＤｗＰＴＳ部分はまた、データ送信を搬送し得る。特殊サブフレーム１２４０のＵｐＰＴＳ部分１２４６は、サウンディング（sounding）基準信号（たとえば、１シンボル長）、または小さいセルサイズ用の特殊な（ランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）（たとえば、２シンボル長）のいずれかのために使用され得る。

【0065】

[0089]図１２に示すように、特殊サブフレーム１２４０のＧＰ部分１２４４は、ダウンリンク通信とアップリンク通信との間の切替え点を提供する。特殊サブフレーム１２４０のＧＰ部分１２４４の長さは、サポート可能な最大セルサイズを決定する際の要因のうちの１つである。この例では、ＧＰ部分１２４４の最大長は、

【0066】

【数2】

【0067】

である。

【0068】

[0090]図１３は、ノーマルサイクリックプレフィックス（ＣＰ）に基づく様々な特殊サブフレーム構成による特殊サブフレームのコンポーネント長を示す表１３００である。表１３００は、特殊サブフレーム構成列１３３２、コンポーネント長列１３３６内のＤｗＰＴＳ列１３４２、ＧＰ列１３４４およびＵｐＰＴＳ列１３４６を含む。この例では、コンポーネント長は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルを単位として示される。

【0069】

[0091]図１４は、構成インデックス１４３２およびサブフレーム番号１４３０に基づくＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造１４００のサブフレーム内の同期チャネルおよびブロードキャストチャネルの時間領域リソース割振りを示す。この例では、１次同期信号（ＰＳＳ）は、サブフレーム１およびサブフレーム６の第３のＯＦＤＭシンボル（たとえば、５ミリ秒ごとのダウンリンクサブフレーム、または特殊サブフレームのＤｗＰＴＳ部分のいずれか）内に割り振られる。２次同期信号（ＳＳＳ）は、サブフレーム０およびサブフレーム５の最後のＯＦＤＭシンボル（たとえば、５ミリ秒ごとのダウンリンクサブフレーム）内に割り振られる。物理ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）は、サブフレーム０のＯＦＤＭシンボル７〜１０内に（たとえば、１０ミリ秒ごとに）割り振られる。タイプ１のシステム情報ブロック（ＳＩＢ１）は、サブフレーム５（たとえば、偶数無線フレーム）内に割り振られる。

【0070】

[0092]本開示の一態様では、次世代ＡＧシステム構造のエアインターフェースによって使用される無線フレーム構造は、より大きいセル半径を収容するように修正される。言及したように、ＴＤ−ＬＴＥエアインターフェースは、ダウンリンク通信とアップリンク通信との間の送信ギャップ（たとえば、ガード期間（ＧＰ））を規定することによって、アップリンク通信とダウンリンク通信との間のオーバーラップを防止し得る。しかしながら、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格は、０．７１４ミリ秒程度のガード期間の継続時間に限定される（式（２）を参照）。このガード期間の継続時間は、最大１００キロメートルのセル半径を前提とする。しかしながら、次世代ＡＧシステムでは、より大きいセルサイズ（たとえば、２５０〜３５０キロメートルのセル半径）が規定される。

【0071】

[0093]本開示の一態様では、特殊サブフレームは、大きいラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）を有するダウンリンクからアップリンクへの切替えを可能にするように再設計される。図１０に上述するように、オーバーラップは、ラウンドトリップ伝搬遅延（２Ｔ_P）と、ＵＥ１０５０における受信対送信切替え遅延（Ｔ_UE-Rx-Tx）１０１６とを上回るガード期間（Ｔ_GP）を規定することによって防止され、ここで、Ｔ_Pは一方向の伝搬遅延を示す。ガード期間（Ｔ_GP）は、式（１）に従って計算され得る。たとえば、２５０キロメートル（ｋｍ）の伸張されたセル半径を仮定すると、航空機がセル縁部にあるときのラウンドトリップ伝搬遅延は、

【0072】

【数3】

【0073】

によって与えられる。
３５０キロメートル（ｋｍ）の伸張されたセル半径を仮定すると、航空機がセル縁部にあるときのラウンドトリップ伝搬遅延は、

【0074】

【数4】

【0075】

によって与えられる。

【0076】

[0094]しかしながら、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格は、最大１００キロメートルのセル半径をサポートするために、より短いガード期間の継続時間（たとえば、０．７１４ミリ秒）に限定される。式（１）に基づいて、２５０キロメートルのセル半径に対して、ガード期間は次のように計算される。

【0077】

【数5】

【0078】

３５０キロメートルのセル半径に対して、ガード期間は次のように計算される。

【0079】

【数6】

【0080】

[0095]図１５は、本開示の一態様による修正された無線フレーム構造１５００を示すブロック図である。修正された無線フレーム構造１５００のこの構成は、図１４に示す３ＧＰＰ同期／ブロードキャストチャネル構造を維持する。この構成では、サブフレーム０、１、５および６は、１次同期信号（ＰＳＳ）、２次同期信号（ＳＳＳ）、ブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＣＨ）、動的ブロードキャストチャネル（Ｄ−ＢＣＨ）、およびタイプ１のシステム情報ブロック（ＳＩＢ１）の送信を許容するための、ダウンリンクまたは特殊サブフレームのいずれかである。図１４に示す３ＧＰＰ同期／ブロードキャストチャネル構造を維持することは、複雑なハードウェア変更を回避する。

【0081】

[0096]図１６Ａは、２５０キロメートル程度の第１の拡張セル半径をサポートするための、第１の拡張された特殊サブフレーム（たとえば、２ミリ秒）を有するＴＤ−ＬＴＥ無線フレーム構造の一構成を示すブロック図である。フレーム構造１６００は、サブフレーム１およびサブフレーム２にわたって延びる拡張された特殊サブフレーム１６５０を含む、１０ミリ秒の周期性を有する。このフレーム構造１６００は、構成インデックス１６３２によって言及されるように、次世代ＡＧシステム構成ＡおよびＢをサポートする。この構成では、次世代ＡＧシステム構成Ａは、図１２に示すように、アップリンク−ダウンリンク構成０に基づく。加えて、次世代ＡＧシステム構成Ｂは、図１２に示すような、アップリンク−ダウンリンク構成３に基づく。

【0082】

[0097]図１６Ｂは、図１６Ａに示す拡張された特殊サブフレーム１６５０の形成を可能にするように修正された特殊サブフレーム１６４０をさらに示す。修正された特殊サブフレーム１６４０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１６４２と、ガード期間（ＧＰ）部分１６４４とを含む。アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）部分１６４６および隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２および／またはＳＦ７）は、ガード期間（ＧＰ）部分１６４４を延ばして拡張された特殊サブフレーム１６５０を形成するために省略（ミュート）される（図１６Ａ）。たとえば、ガード期間（ＧＰ）部分１６４４は、ノーマルサイクリックプレフィックスが使用されるのか、または拡張サイクリックプレフィックスが使用されるのかに応じて、２５ＯＦＤＭシンボル長（たとえば、１．７８５ｍｓ）を形成するように、ミュートされた隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２、ＳＦ７およびＳＦ１２）のＧＰ部分と組み合わされ得る。この構成では、修正された特殊サブフレーム１６４０のＤｗＰＴＳ部分１６４２は、通常の、ただし短縮されたダウンリンクサブフレームとして扱われる。たとえば、ＤｗＰＴＳ部分１６４２は、基準信号（ＲＳ）、制御情報、１次同期信号（ＰＳＳ）などを送信するために使用される、３ＯＦＤＭシンボル長を有し得る。

【0083】

[0098]この構成では、ＵｐＰＴＳ部分１６４６をミュートしている間、特殊サブフレーム構成０が適用される。たとえば、ＵｐＰＴＳ部分１６４６は、いかなるサウンディング基準信号もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。次世代ＡＧシステム構成Ｂでは、特殊サブフレーム１に隣接するアップリンクサブフレーム２は、２ミリ秒の拡張された特殊サブフレームとして、拡張された特殊サブフレーム１６５０を形成するためにミュートされる。この例では、アップリンクサブフレーム２は、アップリンクサブフレーム２の間にいかなるアップリンクデータ送信もスケジューリングしないことによってミュートされる。アップリンクサブフレーム２をミュートすることはまた、肯定応答（ＡＣＫ）／否定応答（ＮＡＣＫ）フィードバックを次の適当なサブフレームへ移すことを伴ってよい。同様に、いかなるチャネル品質情報（ＣＱＩ）、プリコーディング行列インジケータ、および／またはランクインジケータ情報も、アップリンクサブフレーム２の間に報告されない。加えて、アップリンクサブフレーム２の間に、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）は実行されず、スケジューリング要求（ＳＲ）および／または物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）送信が実行される。次世代ＡＧシステム構成Ａでは、特殊サブフレーム１に隣接するアップリンクサブフレーム２と、特殊サブフレーム６に隣接するアップリンクサブフレーム７の両方は、拡張された特殊サブフレーム１６５０を形成するためにミュートされる。

【0084】

[0099]図１７Ａは、第１の拡張セル半径（たとえば、２００〜２５０キロメートル）をサポートするために、同様に規定される第１の拡張された特殊サブフレーム（たとえば、２ミリ秒）を有するＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１７００の別の構成を示す。ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１７００は、特殊サブフレーム１およびアップリンクサブフレーム２にわたって延びる拡張された特殊サブフレーム１７５０を伴って、２０ミリ秒の周期性を有する。この構成では、拡張された特殊サブフレーム１７５０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１７５２と、拡張されたガード期間（ＧＰ）部分１７５４とを含む。このＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１７００は、構成インデックス１７３２によって言及されるように、次世代ＡＧシステム構成Ｃをサポートする。この構成では、次世代ＡＧシステム構成Ｃは、図１２に示すように、アップリンク−ダウンリンク構成０とアップリンク−ダウンリンク構成３との間で動的に切り替わる。たとえば、偶数サブフレームは、アップリンク−ダウンリンク構成０を使用し得、奇数サブフレームは、アップリンク−ダウンリンク構成３を使用し得る。

【0085】

[00100]図１７Ｂは、図１７Ａに示す拡張された特殊サブフレーム１７５０の形成を可能にするように修正された特殊サブフレーム１７４０をさらに示す。修正された特殊サブフレーム１７４０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１７４２と、ガード期間（ＧＰ）部分１７４４とを含む。アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）部分１７４６および隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２、ＳＦ７および／またはＳＦ１２）は、ガード期間（ＧＰ）部分１７４４を延ばして拡張された特殊サブフレーム１７５０を形成するために省略（たとえば、ミュート）される（図１７Ａ）。この構成では、修正された特殊サブフレーム１７４０のＤｗＰＴＳ部分１７４２は、通常の、ただし短縮されたダウンリンクサブフレームとして扱われる。たとえば、ＤｗＰＴＳ部分１７４２は、基準信号（ＲＳ）、制御情報、１次同期信号（ＰＳＳ）などを送信するための、３ＯＦＤＭシンボル長を有し得る。この例では、ガード期間（ＧＰ）部分１７４４は、２５ＯＦＤＭシンボル長（たとえば、１．７８５ｍｓ）を形成するように、ミュートされた隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２、ＳＦ７およびＳＦ１２）のＧＰ部分と組み合わされ得る。一構成では、約１．６７ミリ秒としての最大タイミングアドバンスが、通信を同期させるために基地局（たとえば、ｅノードＢ６１０）において適用される。

【0086】

[00101]この構成では、ＵｐＰＴＳ部分１７４６をミュートしている間、特殊サブフレーム構成０も適用される。ＵｐＰＴＳ部分１７４６は、いかなるサウンディング基準信号もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。たとえば、特殊サブフレーム１に隣接するアップリンクサブフレーム２は、２ミリ秒の拡張された特殊サブフレームとして、拡張された特殊サブフレーム１７５０を形成するためにミュートされる。アップリンクサブフレーム２は、アップリンクサブフレーム２の間にいかなるアップリンクデータ送信もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。アップリンクサブフレーム２をミュートすることはまた、任意の肯定応答（ＡＣＫ）／否定応答（ＮＡＣＫ）フィードバックを次の適当なサブフレームへ移すことを伴ってよい。同様に、いかなるチャネル品質情報（ＣＱＩ）、プリコーディング行列インジケータ、および／またはランクインジケータ情報も、アップリンクサブフレーム２の間に報告されない。加えて、アップリンクサブフレーム２の間に、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）は実行されず、スケジューリング要求（ＳＲ）および／または物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）送信が実行される。

【0087】

[00102]図１８Ａは、３００〜３５０キロメートル程度の第２の拡張セル半径をサポートするために規定される第２の拡張された特殊サブフレーム（たとえば、３ミリ秒）を有するＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１８００の別の構成を示す。ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１８００は、サブフレーム１、サブフレーム２およびサブフレーム３にわたって延びる拡張された特殊サブフレーム１８５を伴って、１０ミリ秒の周期性を有する。この構成では、拡張された特殊サブフレーム１８５０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１８５２と、拡張されたガード期間（ＧＰ）部分１８５４とを含む。このＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１８００は、構成インデックス１８３２によって言及されるように、次世代ＡＧシステム構成ＤおよびＥをサポートする。この構成では、次世代ＡＧシステム構成Ｄは、図１２に示すように、アップリンク−ダウンリンク構成０に基づく。加えて、次世代ＡＧシステム構成Ｅは、図１２に示すように、アップリンク−ダウンリンク構成３に基づく。

【0088】

[00103]図１８Ｂは、図１８Ａに示す拡張された特殊サブフレーム１８５０の形成を可能にするように修正された特殊サブフレーム１８４０を示す。修正された特殊サブフレーム１８４０はまた、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１８４２と、ガード期間（ＧＰ）部分１８４４とを含む。アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）部分１８４６および２つの連続し隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２およびＳＦ３、ＳＦ７およびＳＦ８）は、ガード期間（ＧＰ）部分１８４４を延ばして拡張された特殊サブフレーム１８５０を形成するために省略（たとえば、ミュート）される（図１８Ａ）。たとえば、ガード期間（ＧＰ）部分１８４４は、３９ＯＦＤＭシンボル長（たとえば、２．７２ミリ秒）を形成するように、ミュートされた隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２およびＳＦ３、ＳＦ７およびＳＦ８）のＧＰ部分と組み合わされ得る。この構成では、修正された特殊サブフレーム１８４０のＤｗＰＴＳ部分１８４２はまた、通常の、ただし短縮されたダウンリンクサブフレームとして扱われる。たとえば、ＤｗＰＴＳ部分１８４２は、基準信号（ＲＳ）、制御情報、１次同期信号（ＰＳＳ）などを送信するための、３ＯＦＤＭシンボル長を有し得る。

【0089】

[00104]この構成では、ＵｐＰＴＳ部分１８４６をミュートしている間、特殊サブフレーム構成０も適用される。この例では、ＵｐＰＴＳ部分１８４６は、いかなるサウンディング基準信号もスケジューリングしないことによってミュートされる。典型的に、特殊サブフレーム１に隣接するアップリンクサブフレーム２およびアップリンクサブフレーム３は、３ミリ秒の拡張された特殊サブフレームとして、拡張された特殊サブフレーム１８５０を形成するためにミュートされる。この例では、アップリンクサブフレーム２およびアップリンクサブフレーム３は、アップリンクサブフレーム２および３の間にいかなるアップリンクデータ送信もスケジューリングしないことによってミュートされる。アップリンクサブフレーム２および３をミュートすることはまた、任意の肯定応答（ＡＣＫ）／否定応答（ＮＡＣＫ）フィードバックを次の適当なサブフレームへ移すことを伴ってよい。同様に、いかなるチャネル品質情報（ＣＱＩ）、プリコーディング行列インジケータ、および／またはランクインジケータ情報も、アップリンクサブフレーム２および３の間に報告されない。加えて、アップリンクサブフレーム２および３の間に、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）は実行されず、スケジューリング要求（ＳＲ）および／または物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）送信が実行される。

【0090】

[00105]図１９Ａは、第２の拡張セル半径（たとえば、３５０〜４００キロメートル）をサポートするために規定される３ミリ秒の特殊サブフレームを有するＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１９００の別の構成を示す。ＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１９００は、サブフレーム１〜３、６〜８および１１〜１３にわたって延びる拡張された特殊サブフレーム１９５０を伴って、２０ミリ秒の周期性を有する。この構成では、拡張された特殊サブフレーム１９５０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１９５２と、拡張されたガード期間（ＧＰ）部分１９５４とを含む。このＴＤ−ＬＴＥフレーム構造１９００は、構成インデックス１９３２によって言及されるように、次世代ＡＧシステム構成Ｆをサポートする。この構成では、次世代ＡＧシステム構成Ｆは、図１２に示すように、アップリンク−ダウンリンク構成０とアップリンク−ダウンリンク構成３との間で動的に切り替わる。たとえば、偶数サブフレームは、アップリンク−ダウンリンク構成０を使用し得、奇数サブフレームは、アップリンク−ダウンリンク構成３を使用し得る。

【0091】

[00106]図１９Ｂは、図１９Ａに示す拡張された特殊サブフレーム１９５０の形成を可能にするように修正された特殊サブフレーム１９４０を示す。修正された特殊サブフレーム１９４０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分１９４２と、ガード期間（ＧＰ）部分１９４４とを含む。アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）部分１９４６および２つの連続し隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２およびＳＦ３、ＳＦ７およびＳＦ８、ＳＦ１２およびＳＦ１３）は、ガード期間（ＧＰ）部分１９４４を延ばして拡張された特殊サブフレーム１９５０を形成するために省略（たとえば、ミュート）される（図１９Ａ）。この構成では、修正された特殊サブフレーム１９４０のＤｗＰＴＳ部分１９４２は、通常の、ただし短縮されたダウンリンクサブフレームとして扱われる。たとえば、ＤｗＰＴＳ部分１９４２は、基準信号（ＲＳ）、制御情報、１次同期信号（ＰＳＳ）などを送信するために使用される、３ＯＦＤＭシンボル長を有し得る。この例では、ガード期間（ＧＰ）部分１９４４は、３９ＯＦＤＭシンボル長（たとえば、２．７２ミリ秒）を形成するように、ミュートされた隣接するアップリンクサブフレーム（たとえば、ＳＦ２およびＳＦ３、ＳＦ７およびＳＦ８、ＳＦ１２およびＳＦ１３）のＧＰ部分と組み合わされ得る。一構成では、約２．６６ミリ秒としての最大タイミングアドバンスが、通信を同期させるために基地局（たとえば、ｅノードＢ６１０）において適用される。

【0092】

[00107]この構成では、ＵｐＰＴＳ部分１９４６をミュートしている間、特殊サブフレーム構成０も適用される。ＵｐＰＴＳ部分１９４６は、いかなるサウンディング基準信号もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。たとえば、特殊サブフレーム１に隣接するアップリンクサブフレーム２および３は、３ミリ秒の拡張された特殊サブフレームとして、拡張された特殊サブフレーム１９５０を形成するためにミュートされる。加えて、アップリンクサブフレーム７および８ならびにアップリンクサブフレーム１２および１３は、ミュートされる。アップリンクサブフレーム２および３、７および８、ならびに１２および１３は、これらのアップリンクサブフレームの間にいかなるアップリンクデータ送信もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。これらのアップリンクサブフレームをミュートすることはまた、任意の肯定応答（ＡＣＫ）／否定応答（ＮＡＣＫ）フィードバックを次の適当なサブフレームへ移すことを伴ってよい。同様に、いかなるチャネル品質情報（ＣＱＩ）、プリコーディング行列インジケータ、および／またはランクインジケータ情報も、これらのアップリンクサブフレームの間に報告されない。加えて、これらのアップリンクサブフレームの間に、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）は実行されず、スケジューリング要求（ＳＲ）および／または物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）送信が実行される。

【0093】

[00108]図２０は、第１の拡張セル半径をサポートするための次世代ＡＧシステム構成と関連したガード時間オーバーヘッドの表２０００であり、第２のものは、従来の（非拡張）セル半径と比較してセル半径を延ばす。上述のように、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格は、約０．７２ミリ秒（たとえば、１０ＯＦＤＭシンボル）ガード時間継続時間に限定される。このガード期間の継続時間は、本明細書で非拡張セル半径と呼ばれる最大１００キロメートルのセル半径を前提とする。しかしながら、次世代ＡＧシステムでは、拡張セル半径（たとえば、２５０〜３５０キロメートルのセル半径）が規定される。第１の拡張セル半径（たとえば、２５０キロメートル）用のガード時間は、約１．７８ミリ秒（たとえば、２５ＯＦＤＭシンボル）である。第２の拡張セル半径（たとえば、３５０キロメートル）用のガード時間は、約２．７２ミリ秒（たとえば、３９ＯＦＤＭシンボル）である。

【0094】

[00109]表２０００は、ガード時間（ＧＴ）オーバーヘッド列によって言及されるように、拡張セル半径をサポートすることが、低減されたシステムスループットをもたらすことを示す。ガード時間オーバーヘッドに起因するシステムスループット損失は、カバレージ範囲に比例する（１：２．５：３．５）。拡張セル半径をサポートすることは、システムスループットと、アップリンク／ダウンリンクの公平性（ＤＬ対ＵＬ比列を参照）と、実装複雑さとの間のトレードオフを伴う。表２０００は、次世代ＡＧシステム構成ＢおよびＦは、より小さいガード時間オーバーヘッドを有するが、ダウンリンクフロー／アップリンクフローの比が不均衡であることを示す。加えて、複雑さは、１０ミリ秒の周期性を有する拡張された特殊サブフレームを実施することと、２０ミリ秒の周期性を有する拡張された特殊サブフレームを実施することの間で変化する。表２０００のＤＬ対ＵＬ比列が、特殊サブフレームの中のＤｗＰＴＳを含まないことに留意されたい。

【0095】

[00110]さらなる構成では、ネストされたフレーム構造は、異なるアップリンク−ダウンリンクサブフレーム構成の間の共存をもたらす。本開示の一態様では、エアセルは、基地局（たとえば、ｅノードＢ６１０）までの距離に基づいて、複数のゾーンへカテゴリー化され得る。本開示のこの態様は、異なるラウンドトリップ伝搬遅延に対応する異なるアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成が、複数のゾーンの各々との通信を収容するために使用され得る。

【0096】

[00111]図２１は、本開示の一態様による、拡張セル半径をサポートするための、複数のゾーンへのエアセル２１００のカテゴリー化を示す。この構成では、エアセル２１００は、基地局（たとえば、ｅノードＢ）から８０〜１００キロメートルよりも近い航空機トランシーバ（ＡＴ）のための非拡張ゾーン（ゾーン０）を含む。エアセル２１００はまた、基地局（たとえば、ｅノードＢ）から２００〜２５０キロメートルよりも近い航空機トランシーバ（ＡＴ）のための第１の拡張ゾーン（ゾーン１）を含む。エアセル２１００はさらに、基地局（たとえば、ｅノードＢ）から２００〜２５０キロメートルよりも遠い航空機トランシーバ（ＡＴ）のための第２の拡張ゾーン（ゾーン２）を含む。この例では、第１の航空機トランシーバＡＴ１は第１のゾーン（ゾーン１）の中にあり、第２の航空機トランシーバＡＴ２は第２のゾーン（ゾーン２）の中にある。別のシナリオでは、飛行中の物体はゾーン０内にあり得、したがって、拡張された特殊サブフレームをまったく適用しない。このシナリオでは、ネストされたフレーム構造は、拡張された特殊サブフレームを適用することから拡張されない特殊サブフレームを適用することへ、基地局と協調して動的に変更することができる。

【0097】

[00112]拡張セル半径をサポートする複数のゾーンへエアセル２１００をカテゴリー化することは、システム容量とセルカバレージとの間のトレードオフを伴う。２ミリ秒の拡張された特殊サブフレーム（図１６Ａ〜図１７Ｂ）を使用することは、より小さいガード時間オーバーヘッド（たとえば、妥当なシステムスループット）を伴うが、セルカバレージは２５０キロメートルに限定される。３ミリ秒の拡張された特殊サブフレーム（図１８Ａ〜図１９Ｂ）を使用することは、より小さいシステムスループット（たとえば、より大きいガード時間オーバーヘッド）を伴って、より大きいセルカバレージをもたらす。エアセル２１００を複数のゾーンへ再分割することによって、本開示の一態様は、たとえば、図２２Ａおよび図２２Ｂに示すように、ネストされたフレーム構造を提供することによって、２ミリ秒の拡張された特殊サブフレームと３ミリ秒の拡張された特殊サブフレームとの間の共存を可能にする。特定の距離に関して説明されるが、本開示の様々なゾーンは、これらの特定の距離に限定されない。

【0098】

[00113]再び図２１を参照すると、一構成では、航空機トランシーバ（ＡＴ）が第１の拡張セル半径で検出されるとき、基地局（ｅノードＢ）は、２ミリ秒の拡張された特殊サブフレームを適用する。たとえば、ｅノードＢは、ゾーン１内で検出されるＡＴ１との通信に対して、第１の拡張された特殊サブフレーム（たとえば、次世代ＡＧシステム構成Ｃ）を適用する。同様に、ｅノードＢは、ゾーン２内で検出されるＡＴ２との通信に対して、第２の拡張された特殊サブフレーム（たとえば、次世代ＡＧシステム構成Ｆ）を適用する。この構成に基づくと、大部分の航空機はゾーン１内にあり、第１の拡張された特殊サブフレームを使用することによって、大きいシステム容量を用いて動作する。反対に、少数のセル縁部の航空機のみが、ダウンリンク送信とアップリンク送信との間のオーバーラップを防止するためにより長いガード時間が適用されるゾーン２内にある。

【0099】

[00114]図２２Ａは、本開示の一態様によるネストされたフレーム構造２２００を示すブロック図である。ネストされたフレーム構造２２００のこの構成は、第１の拡張された特殊サブフレーム２２５０と第２の拡張された特殊サブフレーム２２５２の両方のためのサポートを可能にする。ネストされたフレーム構造２２００は、サブフレームＳＦ１およびＳＦ２（ＳＦ６およびＳＦ７、ＳＦ１１およびＳＦ１２）にわたって延びる第１の拡張された特殊サブフレーム２２５０と、サブフレームＳＦ１〜ＳＦ３（ＳＦ６〜ＳＦ８およびＳＦ１１〜ＳＦ１３）にわたって延びる第２の拡張された特殊サブフレーム２４５２との間で、切り替わり得る。このネストされたフレーム構造２２００は、構成インデックス２２３２によって言及されるように、次世代ＡＧシステム構成ＣとＦの間の切替えをサポートする。この構成では、次世代ＡＧシステム構成ＣおよびＦは、図１２に示すように、アップリンク−ダウンリンク構成０とアップリンク−ダウンリンク構成３との間で動的に切り替わる。たとえば、偶数サブフレームは、アップリンク−ダウンリンク構成０を使用し得、奇数サブフレームは、アップリンク−ダウンリンク構成３を使用し得る。

【0100】

[00115]図２２Ｂは、本開示の別の態様による拡張された特殊サブフレーム２２４０をさらに示す。拡張された特殊サブフレーム２２４０は、ダウンリンクパイロットタイムスロット（ＤｗＰＴＳ）部分２２４２と、ガード期間（ＧＰ）部分２２４４とを含む。アップリンクパイロットタイムスロット（ＵｐＰＴＳ）部分２２４６は、拡張された特殊サブフレーム２２４０のガード期間（ＧＰ）部分２２４４を延ばすために省略（たとえば、ミュート）される。この構成では、拡張された特殊サブフレーム２２４０のＤｗＰＴＳ部分２２４２は、通常の、ただし短縮されたダウンリンクサブフレームとして扱われる。

【0101】

[00116]この構成では、ＵｐＰＴＳ部分２２４６をミュートしている間、特殊サブフレーム構成０も適用される。ＵｐＰＴＳ部分２２４６は、いかなるサウンディング基準信号もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。この例では、航空機がゾーン１の中にあるとき、アップリンクサブフレームＳＦ２、ＳＦ７およびＳＦ１２は、拡張された特殊サブフレーム２２４０を形成するためにミュートされる。この例では、拡張された特殊サブフレームは、図２２Ａに示すように、２ミリ秒の継続時間を有する第１の拡張された特殊サブフレーム２２５０として構成される。加えて、図２２Ａに示すように、航空機がゾーン２の中にあるとき、アップリンクサブフレームＳＦ２およびＳＦ３、ＳＦ７およびＳＦ８、ならびにアップリンクサブフレームＳＦ１２およびＳＦ１３は、３ミリ秒の継続時間を有する第２の拡張された特殊サブフレーム２２５２を形成するためにミュートされる。

【0102】

[00117]アップリンクサブフレームは、これらのアップリンクサブフレームの間にいかなるアップリンクデータ送信もスケジューリングしないことによってミュートされ得る。これらのアップリンクサブフレームをミュートすることはまた、任意の肯定応答（ＡＣＫ）／否定応答（ＮＡＣＫ）フィードバックを次の適当なサブフレームへ移すことを伴ってよい。同様に、いかなるチャネル品質情報（ＣＱＩ）、プリコーディング行列インジケータ、および／またはランクインジケータ情報も、これらのアップリンクサブフレームの間に報告されない。加えて、これらのアップリンクサブフレームの間に、サウンディング基準信号（ＳＲＳ）は実行されず、スケジューリング要求（ＳＲ）および／またはランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）送信が実行される。

【0103】

[00118]図２３は、本開示の一態様による、拡張セル半径をサポートするための複数のゾーンへのエアセル２３００（２３００−１、２３００−２および２３００−３）のさらなるカテゴリー化を示す。この構成では、エアセル２３００は、基地局（たとえば、ｅノードＢ）から２５０キロメートルよりも近い航空機トランシーバ（ＡＴ）のための第１のゾーン（ゾーン１）を含む。エアセル２３００はまた、基地局（たとえば、ｅノードＢ）から２５０キロメートルよりも遠い航空機トランシーバ（ＡＴ）のための第２のゾーン（ゾーン２）を含む。この例では、第１の航空機トランシーバＡＴ１は第１のエアセル２３００−１の第１のゾーン（ゾーン１）の中にあり、第２の航空機トランシーバＡＴ２は第３のエアセル２３００−３のセル縁部における第２のゾーン（ゾーン２）の中にある。

【0104】

[00119]基地局によってネストされたフレーム構造２２００を使用することは、エアセル２３００の様々なゾーン内での航空機のカテゴリー化を伴う。基地局は、エアセル２３００の様々なゾーン内で航空機をカテゴリー化するために、すべてのサービング航空機の瞬間のロケーションを使用する。一構成では、各被サービス航空機トランシーバ（ＡＴ）における位置ロケーション論理は、物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）、物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）、物理アップリンクランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）または他の同様のアップリンクチャネルを介して、ゾーンインデックスを基地局へ通信する。別の構成では、基地局の位置ロケーション論理は、各被サービス航空機トランシーバ（ＡＴ）のゾーンインデックスを計算する。位置ロケーション論理は、全地球測位システム（ＧＰＳ）、差分ＧＰＳ、または他の位置検出方式であってよい。

【0105】

[00120]この例では、第１のエアセル２３００−１はｅノードＢ Ａによってサポートされ、第２のエアセル２３００−２はｅノードＢ Ｂによってサポートされ、第３のエアセル２３００−２はｅノードＢ Ｃによってサポートされる。加えて、第１の航空機トランシーバＡＴ１は、ｅノードＢ Ａから２５０キロメートルよりも近く、第２の航空機トランシーバＡＴ２は、第３のエアセル２３００−３のセル縁部において、ｅノードＢ Ｃから２５０キロメートルよりも遠い。拡張された特殊サブフレームをサポートするために基地局において適用される増大されたタイミングアドバンスに起因して、ゾーン１の中の航空機（たとえば、ＡＴ１）からのアップリンク送信は、ゾーン２の中の航空機（たとえば、ＡＴ２）への隣接セルのダウンリンク送信への干渉を引き起こすことがある。

【0106】

[00121]この構成では、アップリンク対ダウンリンク干渉は、ＡＴ１およびＡＴ２における指向性アンテナパターンによって軽減される。すなわち、ボアサイトに対する航空機アンテナの方位角および仰角でのロールオフに起因して、熱雑音を越える干渉（ＩｏＴ）は極めて小さい。別の構成では、ゾーン１のサイズは、アップリンク対ダウンリンクのオーバーラップを回避するために縮小される。さらなる構成では、基地局は、航空機のロケーションに応じて、アップリンクスケジューリングを調整する。この例では、図２２に示すように、ゾーン１の中のＡＴ１のアップリンク送信は、サブフレームＳＦ３、ＳＦ４、ＳＦ８、ＳＦ９、ＳＦ１３およびＳＦ１４の中にスケジューリングされる。ＡＴ２がゾーン２の中にあるとき、サブフレームＳＦ３、ＳＦ８およびＳＦ１３はミュートされる。

【0107】

[00122]図２４は、本開示の一態様による時分割ロングタームエボリューション（ＴＤ−ＬＴＥ）フレーム構造の修正のための方法２４００を示す。ブロック２４１０において、ＵＥの位置は、非拡張セル半径（たとえば、１００キロメートルよりも短い）の外部の、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内にあるものとして検出される。たとえば、第１の拡張セル半径は、１００キロメートルよりも大きく２５０キロメートル以下であってよい。第２の拡張セル半径は、２５０キロメートルよりも大きくてよい。ブロック２４１２では、ｅノードＢは、アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、ＵＥと通信する。たとえば、ｅノードＢは、ＵＥの位置が第１の拡張セル半径内であるとき、第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信し得る。この例では（図１６Ａ〜図１７Ｂを参照）、ｅノードＢはまた、ＵＥの位置が第２の拡張セル半径内であるとき、第２の拡張された特殊サブフレーム（図１８Ａ〜図１９Ｂを参照）を使用して通信し得る。この例では、第２の拡張セル半径は第１の拡張セル半径よりも大きいので、第２の拡張された特殊サブフレームの長さは、第１の拡張された特殊サブフレームの長さよりも長い。

【0108】

[00123]図２５は、本開示の一態様による次世代ＡＧシステム２５１４を採用する装置２５００のためのハードウェア実装形態の一例を示す図である。次世代ＡＧシステム２５１４は、バス２５２４によって概略的に表されるバスアーキテクチャを用いて実装され得る。バス２５２４は、次世代ＡＧシステム２５１４の特定の適用例および全体的な設計制約に応じて、任意の数の相互接続するバスとブリッジとを含み得る。バス２５２４は、プロセッサ２５２６によって表される１つまたは複数のプロセッサおよび／またはハードウェアモジュールと、検出モジュール２５０２と、通信モジュール２５０４と、コンピュータ可読媒体２５２８とを含む、様々な回路を互いにリンクする。バス２５２４はまた、タイミングソース、周辺機器、電圧調整器、および電力管理回路などの様々な他の回路をリンクし得、これらの回路は当技術分野においてよく知られており、したがって、これ以上は説明されない。

【0109】

[00124]本装置は、トランシーバ２５２２に結合された次世代ＡＧシステム２５１４を含む。トランシーバ２５２２は、１つまたは複数のアンテナ２５２０に結合される。トランシーバ２５２２は、伝送媒体を介して様々な他の装置と通信するための手段を備える。次世代ＡＧシステム２５１４は、コンピュータ可読媒体２５２８に結合されたプロセッサ２５２６を含む。プロセッサ２５２６は、コンピュータ可読媒体２５２８上に記憶されたソフトウェアの実行を含む、一般的な処理を担当する。ソフトウェアは、プロセッサ２５２６によって実行されたとき、次世代ＡＧシステム２５１４に、任意の特定の装置のための上記で説明した様々な機能を実行させる。コンピュータ可読媒体２５２８はまた、ソフトウェアを実行するときにプロセッサ２５２６によって操作されるデータを記憶するために使用されてもよい。

【0110】

[00125]次世代ＡＧシステム２５１４は、ＵＥの位置を第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内にあるものとして検出するための、検出モジュール２５０２をさらに含む。次世代ＡＧシステム２５１４は、アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、ＵＥと通信するための通信モジュール２５０４をさらに含む。検出モジュール２５０２および通信モジュール２５０４は、プロセッサ２５２６の中で動作するし、コンピュータ可読媒体２５２８の中に常駐する／記憶されたソフトウェアモジュールであるか、プロセッサ２５２６に結合された１つまたは複数のハードウェアモジュールであるか、またはそれらの何らかの組合せであり得る。次世代ＡＧシステム２５１４は、ｅノードＢ６１０および／またはＵＥ６５０の構成要素であり得る。

【0111】

[00126]一構成では、ワイヤレス通信のための装置２５００は、検出するための手段と、通信するための手段とを含む。本手段は、検出モジュール２５０２、通信モジュール２５０４、および／または説明された機能を検出手段および通信手段によって実行するように構成された装置２５００の次世代ＡＧシステム２５１４であってよい。本開示の一態様では、検出手段は、説明された機能を検出手段によって実行するように構成されたコントローラ／プロセッサ６７５および／またはメモリ６７６であってよい。本開示のこの態様では、通信手段は、説明された機能を通信手段によって実行するように構成されたコントローラ／プロセッサ６７５および／もしくはメモリ６７６、送信プロセッサ６１６、ならびに／または送信機６１８ＴＸであってよい。別の態様では、上述の手段は、説明された機能を上述の手段によって実行するように構成された任意のモジュールまたは任意の装置であってよい。

【0112】

[00127]上記の例は、ＴＤ−ＬＴＥシステムにおいて実施される態様を説明する。ただし、本開示の範囲はそのように限定されない。様々な態様が、限定はしないが、ＣＤＭＡシステム、ＴＤＭＡシステム、ＦＤＭＡシステム、およびＯＦＤＭＡシステムを含む様々な通信プロトコルのいずれかを採用する通信システムなどの、他の通信システムとともに使用するために適応され得る。

【0113】

[00128]本明細書で本開示に関連して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実装され得ることを、当業者ならさらに諒解されよう。ハードウェアとソフトウェアのこの互換性を明確に示すために、様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、概してそれらの機能に関して上記で説明されている。そのような機能がハードウェアとして実装されるか、またはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。当業者は、説明された機能を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、そのような実装の決定は、本開示の範囲からの逸脱を生じるものと解釈されるべきではない。

【0114】

[00129]本明細書の開示に関して説明した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートもしくはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、または本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰとマイクロプロセッサの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携する１つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成として実装され得る。

【0115】

[00130]本明細書の開示に関して説明した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェアで直接的に、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールで、またはその２つの組合せで実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体の中に存在し得る。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、記憶媒体に情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。代替として、記憶媒体は、プロセッサと一体化されてよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣ内に存在してよい。ＡＳＩＣは、ユーザ端末の中に存在してよい。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、ユーザ端末の中で別個の構成要素として存在してよい。

【0116】

[00131]１つまたは複数の例示的な設計では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実施される場合に、機能は、コンピュータ可読媒体上の１つまたは複数の命令またはコードとして記憶または伝送され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、汎用または専用コンピュータによってアクセスされ得る任意の入手可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、もしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気記憶デバイス、または命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコード手段を搬送または格納するために使用され得、汎用もしくは専用コンピュータ、または汎用もしくは専用プロセッサによってアクセスされ得る任意の他の媒体を備え得る。また、任意の接続がコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれる。たとえば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバ、または他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波などのワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク（disk）およびディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（disc）、光ディスク（disc）、デジタル多用途ディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）、およびＢｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク（disc）を含み、ディスク（disk）は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク（disc）は、データをレーザーで光学的に再生する。上の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。

【0117】

[00132]本開示の以上の説明は、いかなる当業者でも本開示を作成または使用することを可能にするために提供される。本開示の様々な変更は、当業者には容易に明らかになり、本明細書で定義された一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書で説明された例および設計に限定されるものではなく、本明細書で開示される原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。
以下に本願発明の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［Ｃ１］
アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信すること
を備えるワイヤレス通信の方法。
［Ｃ２］
ユーザ機器（ＵＥ）のロケーションに少なくとも部分的に基づいて、前記拡張された特殊サブフレームの長さを動的に調整することをさらに備えるＣ１に記載の方法。
［Ｃ３］
第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用してアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にすることをさらに備えるＣ１に記載の方法。
［Ｃ４］
ユーザ機器（ＵＥ）の位置が所定のしきい値半径よりも大きい第１の所定のセル半径内であるとき、第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備えるＣ１に記載の方法。
［Ｃ５］
前記ＵＥの前記位置が前記第１の所定のセル半径よりも大きい第２の所定のセル半径内であるとき、第２の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備えるＣ４に記載の方法。
［Ｃ６］
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの長さよりも短い、Ｃ５に記載の方法。
［Ｃ７］
前記アップリンクパイロットタイムスロットと、前記隣接するアップリンクサブフレームとをミュートすることによって、そこにおいてアップリンク通信であることへのサブフレームを動的に調整することをさらに備えるＣ１に記載の方法。
［Ｃ８］
前記拡張された特殊サブフレームに、拡張されたタイミングアドバンスが適用される、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ９］
航空機内で実行される、Ｃ１に記載の方法。
［Ｃ１０］
ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出することと、
アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、前記ＵＥと通信することと
を備えるワイヤレス通信の方法。
［Ｃ１１］
少なくとも第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用してアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にすることをさらに備えるＣ１０に記載の方法。
［Ｃ１２］
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの長さよりも短い、Ｃ１１に記載の方法。
［Ｃ１３］
前記ＵＥの前記位置が所定のしきい値半径よりも大きい前記第１の拡張セル半径内であるとき、第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備えるＣ１０に記載の方法。
［Ｃ１４］
前記ＵＥの前記位置が前記第１の拡張セル半径よりも大きい前記第２の拡張セル半径内であるとき、第２の拡張された特殊サブフレームを使用して通信することをさらに備えるＣ１０に記載の方法。
［Ｃ１５］
ワイヤレス通信を提供するように動作可能な装置であって、
メモリと、
前記メモリに結合された少なくとも１つのプロセッサとを備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、
アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信するように動作可能である、
装置。
［Ｃ１６］
前記少なくとも１つのプロセッサは、ユーザ機器（ＵＥ）のロケーションに少なくとも部分的に基づいて、前記拡張された特殊サブフレームの長さを動的に調整するようにさらに動作可能である、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ１７］
前記少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用してアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にするようにさらに動作可能な、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ１８］
前記少なくとも１つのプロセッサは、ユーザ機器（ＵＥ）の位置が所定のしきい値半径よりも大きい第１の所定のセル半径内であるとき、第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信するようにさらに動作可能な、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ１９］
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ＵＥの前記位置が前記第１の所定のセル半径よりも大きい第２の所定のセル半径内であるとき、第２の拡張された特殊サブフレームを使用して通信するようにさらに動作可能な、Ｃ１８に記載の装置。
［Ｃ２０］
前記第１の拡張された特殊サブフレームの長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの長さよりも短い、Ｃ１９に記載の装置。
［Ｃ２１］
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記アップリンクパイロットタイムスロットと、前記隣接するアップリンクサブフレームとをミュートすることによって、そこにおいてアップリンク通信であることへのサブフレームを動的に調整するようにさらに動作可能な、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ２２］
前記拡張された特殊サブフレームに、拡張されたタイミングアドバンスが適用される、Ｃ１５に記載の装置。
［Ｃ２３］
ワイヤレス通信を提供するように動作可能なコンピュータプログラム製品であって、
プログラムコードを記録した非一時的コンピュータ可読媒体を備え、前記プログラムコードは、
アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信するためのプログラムコードを備える、
コンピュータプログラム製品。
［Ｃ２４］
拡張セル半径内のユーザ機器（ＵＥ）ロケーションを識別するための手段と、
アップリンクパイロットタイムスロットと、隣接するアップリンクサブフレームとを無効にすることによって、拡張された特殊サブフレームを使用して基地局と通信するための手段と
を備えるワイヤレス通信のための装置。
［Ｃ２５］
ワイヤレス通信を提供するように動作可能な装置であって、
メモリと、
前記メモリに結合された少なくとも１つのプロセッサとを備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、
ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出し、
アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、前記ＵＥと通信するように動作可能である、
装置。
［Ｃ２６］
前記少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも第１の拡張された特殊サブフレームと第２の拡張された特殊サブフレームとを使用してアップリンク／ダウンリンクサブフレーム構成の間で交互にするようにさらに動作可能な、Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２７］
前記第１の拡張された特殊サブフレーム長さが、前記第２の拡張された特殊サブフレームの長さよりも短い、Ｃ２６に記載の装置。
［Ｃ２８］
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ＵＥの前記位置が所定のしきい値半径よりも大きい前記第１の拡張セル半径内であるとき、第１の拡張された特殊サブフレームを使用して通信するようにさらに動作可能な、Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ２９］
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記ＵＥの前記位置が前記第１の拡張セル半径よりも大きい前記第２の拡張セル半径内であるとき、第２の拡張された特殊サブフレームを使用して通信するようにさらに動作可能な、Ｃ２５に記載の装置。
［Ｃ３０］
ワイヤレス通信のために構成されたコンピュータプログラム製品であって、
プログラムコードを記録した非一時的コンピュータ可読媒体を備え、前記プログラムコードは、
ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出するためのプログラムコードと、
アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、前記ＵＥと通信するためのプログラムコードとを備える、
コンピュータプログラム製品。
［Ｃ３１］
ユーザ機器（ＵＥ）の位置を、第１の拡張セル半径内または第２の拡張セル半径内であるものとして検出するための手段と、
アップリンクパイロットタイムスロットおよび１つまたは複数の無効にされた隣接するアップリンクサブフレームにわたって延びる特殊サブフレームを使用して、前記ＵＥと通信するための手段と
を備えるワイヤレス通信のための装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図19A】

【図19B】

【図20】

【図21】

【図22A】

【図22B】

【図23】

【図24】

【図25】