JP2009302880A

JP2009302880A - 上りリンク制御チャネル多重方法及びこれを適用する移動体通信システム

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Publication number: JP2009302880A
Application number: JP2008154769A
Authority: JP
Inventors: Taichi Murase; 太一村瀬
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2009-12-24

Abstract

【課題】制御情報を上りリンク制御回線で送信する場合に、回線品質表示のビット数を保ちつつ移動端末の多重数を増大させ回線容量および周波数利用効率を向上させる。
【解決手段】時間軸方向に２つのスロットを有してサブフレームが構成される移動体通信システムにおいて、送信側装置で、下りリンク回線品質表示（DL CQI）のビット数を確保するために、DL CQIにはブロック拡散を適用せず、前記サブフレーム中の、２つのスロット間で同一であるシンボル、例えば確認／否確認（ACK/NACK）に対してのみブロック拡散を適用する。受信側装置では、受信信号に対して、前記拡散符号により逆拡散を行い、前記異なる送信側装置間のシンボルを分離する。
【選択図】図７

Description

本発明は、上りリンク制御チャネル多重方法及びこれを適用するディジタル無線通信システムに関する。

3GPP（3^rd Generation Partnership Project）において第３世代と第４世代の中間に位置するLTE（Long Term Evolution）と呼称される移動通信システムにおいて、移動端末側から基地局側に上りリンク制御回線（PUCCH：Physical Uplink Control Channel)で制御情報を送信する制御が提案されている。

上記制御情報として、基地局の適用変調符号化（AMC：Adaptive Modulation and Coding scheme )制御のための情報となる下りリンク回線品質表示（DL CQI：Downlink Channel Quality Indicator)や確認／否確認（ACK/NACK）信号などがある。そして、これら制御情報は、多重化された上りリンク制御回線（PUCCH：Physical Uplink Control Channel)で移動端末（UE：User Equipment)から基地局に送信される。

ここで、上りリンク制御回線（PUCCH：Physical Uplink Control Channel）を複数の移動端末に対して多重化する方法として、固定振幅ゼロ自己相関系列（CAZAC Sequence：Constant amplitude zero auto-correlation）用いた巡回シフト（Cyclic Shift）多重とブロック拡散（Block Spreading）多重を組み合わせる方式(非特許文献１)が提案されている。

図１は、非特許文献１に示される技術を適用した場合の１リソースブロック（Resource Block）における多重数を表している。すなわち、非特許文献１に示される技術では、図1に示すように、巡回シフトCS（Cyclic Shift）多重とブロック拡散BS（Block Spreading）を同時に実施することができる。

したがって、多重数＝巡回シフトCS（Cyclic Shift）×ブロック拡散BS（Block Spreading）で表すことができ、多重数を増大させることができる。

ここで、ブロック拡散BS（Block Spreading）に着目し、図２を用いてブロック拡散BS（Block Spreading）多重について説明する。

図２は、移動体通信におけるＰＵＣＣＨ信号のサブフレーム（Sub Frame Format）を構成する２つのスロット（Slot）１，２間でブロック拡散BS（Block Spreading）を適用した例を示す。さらに、図２には、例として、サブフレームフォーマット（Sub Frame Format）に回線品質表示（CQI）と参照信号（RS：Reference Signal)が含まれる場合を示している。

図２において、前後のスロット間でブロック拡散を適用するため前後のスロット１、２を同じ信号とし、前後のスロットに多重される２つの移動端末のそれぞれに対する固有の拡散コードＣ00,Ｃ01を乗算する。

図２に示す例は、拡散コードに、直交可変拡散因数符号（Orthogonal Variable Spreading Factor (OVSF) codes）であるWalsh codesを用いた例であり、 (Ｃ00,Ｃ01)=(1,1)である。

拡散因数(SF：Spreading Factor)は２であり、２つの移動端末に対して多重が可能となる。すなわち、多重の対象となる他方の移動端末側の信号については図に記載していないが、他方の移動端末にはWalsh Code(Ｃ10,Ｃ11)=(1,-1)を適用する。これにより、図２では、２つの移動端末間で参照信号RSと回線品質表示CQIが多重されている。

基地局では、それぞれの移動端末に対応する該当の拡散コード(C00,C01)、及び(C10,C11)を乗算して逆拡散を行うことにより、それぞれの移動端末の信号分離を行うことができる。

また、上りリンク制御回線PUCCH間の多重だけでなく、下りリンク品質表示DL CQIとACK/NACKの多重についても検討がなされており、図３に示すように非特許文献２では、下りリンク品質表示DL CQIとACK/NACKのエネルギーを柔軟に配分するための時分割多重を提案している。

非特許文献２においても、同じ信号を前後のスロット１，２で送信することにより、スロット間のブロック拡散を用いた非特許文献１の多重方法を適用することが可能であり、多重数を増大させることができる。図４に、非特許文献１の多重方法に対し、非特許文献２を適用した場合を示す。
3GPP TSG RAN WG1 Meeting#49、R1-072307 (Nokia Siemens Networks、Nokia) 3GPP TSG RAN WG1 Meeting#49、R1-072185 (Motorola)

ここで、非特許文献１におけるブロック拡散BS（Block Spreading）を適用するには、最低拡散率２を適用した場合でも、スロット１，２間で同じシンボル（symbol）数(又は種類)を送信しなければならない。

すなわち、多重数は２倍になるが、その分、１サブフレーム（Sub Frame=2 Slots)あたりのシンボル（symbol）数(又は種類)はブロック拡散BS（Block Spreading）を適用する前の半分になってしまう。

また、非特許文献２のような下りリンク回線品質表示（DL CQI）と確認/否確認（ACK/NACK)の時分割多重送信を適用する場合には、下りリンク回線品質表示のビット数が更に減少することとなる。

下りリンク回線品質表示（DL CQI）は高精度な適用変調符号化（AMC：Adaptive Modulation and Coding scheme )制御を行うために、正確な受信品質を表す必要があり、十分な分解能を有することが重要である。しかし、非特許文献２の技術では、下りリンク回線品質表示（DL CQI）の分解能と移動端末UEの多重数の増大を両立させることはできず、回線容量（Capacity）および周波数効率の低下を招く大きな課題となる。

したがって、本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであり、下りリンク回線品質表示（DL CQI：Downlink Channel Quality Indicator)や確認／否確認（ACK/NACK）などの制御情報を上りリンク制御回線（PUCCH：Physical Uplink Control Channel)で送信する場合に、回線品質表示（CQI）のビット（Bit）数(分解能)を保ちつつ移動端末（UE：User Equipment)の多重数を増大させ回線容量（Capcity）および周波数利用効率を向上させる上りリンク制御チャネル多重方法及びこれを適用する移動体通信システムを提供することにある。

時間軸方向に２つのスロットを有してサブフレームが構成される移動体通信システムにおいて、送信側装置で、下りリンク回線品質表示（DL CQI）のビット数を確保するために、DL CQIにはブロック拡散を適用せず、前記サブフレーム中の、２つのスロット間で同一であるシンボル、例えば確認／否確認（ACK/NACK）に対してのみブロック拡散を適用する。

受信側装置では、受信信号に対して、前記拡散符号により逆拡散を行い、前記異なる送信側装置間のシンボルを分離する。

以下に図面に従い実施例を説明する。

図５は、移動体通信システムにおける送信側装置構成例であり、移動端末側に適用される。

図６は、移動体通信システムにおける図５に示す送信側装置及び、受信側装置構成を含み、基地局に適用される。

図５に示す移動端末側装置において、送信部（SND）１００の前段側にあるブロック（Block）拡散機能部４０は、送信データに対しで移動端末UEに対応する拡散符号でスロット間のブロック拡散を行う。

図７は、図５におけるブロック拡散機能部４０を中心とする詳細構成例を示すブロック図である。

図７において基地局から送信される信号をFFT変換部２０(図５)でFFT（First Fourier Transform）へ変換し、FFT変換された受信信号に対して下り制御チャネル復調部３０で復調して下り制御チャネルを得る。

ここで、下り制御チャネルは、図８のシーケンスフローに示すように移動端末UEからの呼接続要求（ステップＳ１）に対する基地局BSからの呼接続応答チャネルや共通チャネル（ステップＳ２）であり、インデック（Index）値が含まれる。

そして、下り制御チャネル復調部３０においては、かかるインデック（index）値が含まれる下り制御チャネルを復調し、index値を取得する。Index値はコード番号およびPUCCHフォーマットと対応する関係を有し、この関係は予め移動端末側に送られ、ＰＵＣＣＨテーブル１１１に記憶されている。

図９は、移動端末に置かれるＰＵＣＣＨテーブル１１１の一例を示す図である。index値に対応して、Block拡散コード番号及びPUCCH（Format）フォーマットが対応づけられている。

図７に戻り、復調部３０で下り制御チャネルを復調し、index値を取得すると、これを制御部１１２に送る。制御部１１２は、図９に示したPUCCHテーブル１１１を参照し、送られたindex値に対応するBlock拡散コード番号とPUCCH（Format）フォーマットを求める。

Block拡散コード番号はコード生成部１１３に送られ、PUCCH（Format）フォーマットは、PUCCHデータ生成部１１４に送られる。

下り制御チャネル復調部３０は、更に下り制御チャネルの受信品質を測定してCQIを求める。また、基地局からの要求信号に対して、受信確認の成否（ACK/NACK）を生成する。このように、求めたCQI及びACK/NACK情報は、PUCCHデータ生成部１１４に送られる。

一方、移動端末は、装置内に送信すべきデータのバッファを備え、上位レイヤのデータ管理部１１５によりバッファを監視し、送信すべきデータがある場合は、リソース要求信号であるスケジュール要求（SR: Schedule Request）を生成する。これら生成されたRS信号及びSR信号もPUCCHデータ生成部１１４に送られる。

PUCCHデータ生成部１１４は、制御部１１２から送られるPUCCH Format情報に基き、対応する信号フォーマットを選択して、前記のCQI，ACK/NACK，RS，SR信号を当該信号フォーマットに配置して、PUCCHデータを生成する。

PUCCHデータ生成部１１４は、生成したPUCCHデータのうち、他の移動端末と多重化すべきデータ部分(図７，図１０，I)のみを、信号フォーマットを維持したまま乗算部１１７に送り、他のデータ部分(図７，図１０，II)は、多重化回路１１６に送る。

コード生成部１１３は、制御部１１２から送られるコード番号に対応する、当該移動端末に割り当てられている拡散コードを生成し、PUCCHデータ生成部１１４からの多重化すべき上記信号Ｉを乗算部１１７において乗算する。

さらに、多重部１１６で、乗算部１１７の出力とPUCCHデータ生成部１１４からの他の移動端末と多重化されないデータ(図７，図１０，II)をPUCCHフォーマットに合わせ並べて、送信拡散データ(図７，図１０，III)として出力する。

＊時間軸上でPUCCHフォーマットに合わせ、並べる処理を、「多重部」とされておりますが、多重というと、データを重ねるイメージが強く誤解されそうです。

名前は、あまりいいのが思いつかないのですが、「PUCCH Sub Frameフォーマットデータ生成部」などはいかがでしょうか。

図５に戻り、かかる送信拡散データは、送信部１００において、カザック系列乗算（１０１）され、次いで所定の変調方式で変調され（１０２）、該当のサブキャリアにマッピングされ（１０３）、逆IFFT処理され（１０４）、送信される。

ここで、上記した移動端末にから送信される制御Chデータである拡散データの基地局における受信について説明する。

図１１は、図６に示した基地局構成例における制御Chデータ受信部６０を中心とする詳細構成例を示すブロック図である。

Sub-Carrier De-Mapping部５０により、受信信号は、Sub-Carrier毎に分離され、PUCCHに対する帯域の信号は、PUCCH復調部２０１により順次に、制御部２１１に送られる。それ以外の帯域の信号は受信部２００(図６)により復調再生される。

制御部２１１は、PUCCH復調部２１０から送られたSub-Carrierの帯域の信号における移動端末情報(UE番号)に基き、図１２に示すごときPUCCH管理テーブル２１２を参照して、当該移動端末に付与されているindex値を求める。

次いで、制御部２１１は、求めたindex値からPUCCH管理テーブル２１２で対応付けられているPUCCHフォーマット情報とBlock拡散コード番号を得る。PUCCHフォーマット情報とPUCCHデータがPUCCH分離部２１３に送られる。Block拡散コード番号は、逆拡散処理部２１４に送られる。

PUCCH分離部２１３では、PUCCHフォーマット情報に基き、他の移動端末と多重化していないデータIと、他の移動端末と多重化しているデータIIに分離する。他の移動端末と多重化していないデータIは多重化部２１５に送られ、他の移動端末と多重化しているデータIIは、逆拡散処理部２１４に送られる。

逆拡散処理部２１４は、Block拡散コード番号に基づき、該当の移動端末に対するBlock拡散コードを生成し、データIIにBlock拡散コードを乗算して該当の移動端末の制御データを復元する。

したがって、IとIIより、該当移動端末からの制御データを再生することができる。

＊ここも、送信側と同じで、多重という言葉は誤解を招きます。図から、215多重部は削除して、そのまま、２つの矢印を伸ばし、制御CHデータ生成でもいいかと思います。図を残すのであれば、こちらもあまりいい名前は思いうかばないですが、「PUCCHフォーマットデータ再生部」などいかがでしょうか。

ここで、移動端末からの制御信号が、呼接続要求である場合(図８, ステップＳ１)、制御部２１１は、スケジューラ部２１６に呼接続要求を転送する。スケジューラ部２１６は、PUCCH管理テーブル２１２を参照し、移動端末（UE）番号付与に対し空きがあるか否かを判定する。

図１２に示すPUCCH管理テーブル２１２の例では、UE番号に未使用があるので、対応するindex値（図１２では、“１”）を送信部１００から呼接続要求を送信してきた移動端末に当該index値を送信する（図８，ステップＳ２）。

次に、上記した移動端末(図７)と基地局(図１１)の構成による種々のＰＵＣＣＨフォーマットにおける制御情報について、移動端末間の多重化の例を示す。

多重化する２つの移動端末の一方の制御情報が図１３Ａに、他方の移動端末の制御情報が図１３Ｂに示される。

図１３Ａ、図１３Ｂに示す実施例では、下りリンク回線品質表示（DL CQI）のビット数を確保するために、DL CQI(CQI1〜CQI8)にはブロック拡散（Block Spreading）を適用せず、スロット１，２において同一のシンボルである確認／否確認（ACK/NACK）及び参照信号RS(Reference Signal)に対してのみブロック拡散（Block Spreading）を適用している。

すなわち、図１３Ａにおいて、ACK/NACK及びRS(Reference Signal)に対して異なる２つの移動端末の一方に対して直交する拡散コード（C00,C01）を乗算する。

図１３Ｂは、図１３Ａに対応して多重する他方側の移動端末の信号例である。ACK/NACK及びRS(Reference Signal)に対して直交する拡散コード（C10,C11）を乗算する。

ここで、多重する信号については、スロット間で同じ信号であればよく、どのような信号にも適用できる。例えば、ACK/NACKではなく図１４Ａ，図１４Ｂに示すように、帯域設定を要求するスケジューリング要求信号（SR：Scheduling Request）を多重するようにしてもよい。

このようにスロット間で同一のシンボルに対してのみブロック拡散を行うことで、異なる移動端末に対して制御信号を多重化することが可能である。同時に、回線品質表示（DL CQI）のビット数は、CQ1〜CQ8の８ビットの長いビット数を確保することができる。

次に、図１３A（図１３B）、図１４A（図１４B）に示した例では、非特許文献２のACK/NACKとRS(DL CQI)信号を時分割多重する場合を例にして説明したが、送信するACK/NACKがない場合には、下りリンク品質表示（DL CQI）のみを上りリンク制御回線（PUCCH）で送信することも考えられる。

図１５は、かかる下りリンク品質表示（DL CQI）のみを上りリンク制御回線（PUCCH）で送信しようとする場合である。しかし、CQI1，CQI2，及びCQI7，CQI8は、スロット間で同じ信号でないためにブロック拡散は適用できない。

これに対し、図１６A, 図１６Bに示すように、CQIのみであっても、ある箇所にスロット間で同じデータ部分を作ることで、Block拡散を適用することができる。図１６Aは、多重化する２つ移動端末の一方側、図１６Bは、他方側の移動端末のデータである。それぞれ、（C00,C01）、（C10,C11）の拡散符号を適用する。

図１７A, 図１７Bは、更に別のBlock拡散による多重化の例であって、サブフレームフォーマットがACK/NACKを４シンボル、SRを２シンボル、RSを４シンボル、CQIを４シンボルとする実施例を示す図である。このような場合においてもCQIを除くシンボルについては、前記のようにスロット間で同一なデータであるため、スロット間の２倍拡散が適用でき、２つの移動端末間での多重が可能である。

非特許文献１に示される技術を適用した場合の1リソースブロック（Resource Block）における多重数を表す図である。ブロック拡散（Block Spreading）多重について説明する図である。非特許文献２で提案される下りリンク品質表示DL CQIとACK/NACKのエネルギーを柔軟に配分するための時分割多重を示す図である。非特許文献１の多重方法に対し、非特許文献２を適用した場合を示す図である。移動端末側の送信装置構成例を示す図である。図５に示す送信側装置及び、受信側装置構成を含み、基地局に適用される装置構成例である。図５におけるブロック拡散機能部４０を中心とする詳細構成例を示すブロック図である。呼接続要求のシーケンスフローを示す図である。移動端末に置かれるＰＵＣＣＨテーブルの一例を示す図である。多重化する信号を説明する図である。図６に示した基地局構成例における制御Chデータ受信部を中心とする詳細構成例を示すブロック図である。 PUCCH管理テーブルのデータ例を示す図である。多重化する２つの基地局の一方の制御情報を示す図である。図１３Aに対応する２つの基地局の他方の制御情報を示す図である。他の実施例の２つの基地局の一方の制御情報を示す図である。図１３Bに対応する２つの基地局の他方の制御情報を示す図である。リンク品質表示（DL CQI）のみを上りリンク制御回線（PUCCH）で送信しようとする場合を説明する図である。図１５の問題を解決するCQIのみを送信する場合の２つの基地局の他方の制御情報を示す図である。図１６Aに対応する２つの基地局の他方の制御情報を示す図である。他のBlock拡散による多重化の例を示す移動端末側の制御情報を示す図である。図１７Aに対応する２つの基地局の他方の制御情報を示す図である。

符号の説明

１００送信部
２００受信部
２０ FFT
３０下り制御Ch復調部
４０ブロック拡散部
１１１ PUCCHテーブル
１１２制御部
１１３コード生成部
１１４ PUCCHデータ生成部
１１５上りデータ管理部
１１６多重部
１１７乗算部

Claims

時間軸方向に２つのスロットを有してサブフレームが構成される移動体通信システムであって、
送信側装置に前記サブフレーム中の、２つのスロット間で同一であるシンボルのみに対して、それぞれ異なる送信側装置に対応する拡散符号を乗算してブロック拡散を行う手段を備え、
受信側装置に受信信号に対して、前記拡散符号により逆拡散を行い、前記異なる送信側装置間のシンボルを分離する手段を
有することを特徴とする移動体通信システム。
請求項１において、
前記２つのスロット間で同一であるシンボルが、AKC/NACKであること特徴とする移動体通信システム。
請求項１において、
前記２つのスロット間で同一であるシンボルが、帯域設定要求であること特徴とする移動体通信システム。
請求項１において、
回線品質表示信号の一部分を前記２つのスロット間で同一のデータとし、前記同一のデータに対して、前記拡散符号を乗算する手段によりそれぞれ異なる送信側装置に対応する拡散符号を乗算することを特徴とする移動体通信システム。
請求項１において、
前記拡散符号を乗算する手段は、前記２つのスロット間で同一のシンボルの送信数に対応した異なる拡散符号を乗算することを特徴とする移動体通信システム。
移動体通信システムにおける上りリンク制御チャネル多重方法であって、
時間軸方向に２つのスロットでサブフレームを構成し、
前記サブフレームの２つのスロット間で同一であるシンボルのみに対して、それぞれ異なる送信側装置に対応する拡散符号を乗算してブロック拡散を行い上りリンク制御チャネルを多重化する、
ことを特徴とする上りリンク制御チャネル多重方法。
時間軸方向に２つのスロットを有してサブフレームが構成される移動体通信システムにおける送信側装置であって、
前記サブフレーム中の、２つのスロット間で同一であるシンボルのみに対して、それぞれ異なる送信側装置に対応する拡散符号を乗算する手段を備える、
ことを特徴とする移動体通信システムにおける送信側装置。
時間軸方向に２つのスロットを有してサブフレームが構成される移動体通信システムにおける受信側装置であって、
前記サブフレーム中の、２つのスロット間で同一であるシンボルのみに対して、それぞれ異なる送信側装置に対応する拡散符号が乗算されている受信信号に対して、前記拡散符号により逆拡散を行い、前記異なる送信側装置間のシンボルを分離する手段を有する、
ことを特徴とする移動体通信システムにおける受信側装置。