JP2011250091A - 無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信装置および無線通信方法を提供する。
【解決手段】時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の境界に設定された無送信領域では送信を行わず、前記リソースブロックにおける他の領域で送信を行う無線通信部、を備える、無線通信装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関する。

現在、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）において４Ｇの無線通信システムの規格化が進められている。４Ｇによれば、リレーやキャリアアグリゲーションなどの技術を用いることにより、最大通信速度の向上やセルエッジでの品質向上を実現することができる。また、ＨｅＮｏｄｅＢ（Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ、フェムトセル基地局、携帯電話用小型基地局）やＲＨＨ（リモートラジオヘッド）など、ｅＮｏｄｅＢ（マクロセル基地局）以外の基地局の導入によりカバレッジを向上させることも検討されている。

このような無線通信システムにおいては、ユーザ端末は、基地局から送信される同期シグナルに基づいて基地局とフレームを同期し、その後、ユーザ端末内部の発振機を基地局の発振機と高い精度で同期させる。そして、ユーザ端末は、基地局から送信される信号を周期的に受信してユーザ端末内部の発振機の基地局の発振機に追従させる。

このユーザ端末内部の発振機と基地局の発振機とでずれが生じると、正確な周波数および時間で受信および送信できなくなるので、ユーザ端末内部の発振機の精度は重要である。なお、基地局とユーザ端末が共有するフレーム構成については例えば特許文献１に記載されている。

また、複数のユーザ端末から送信された無線信号が基地局で同時に受信されるようにするために、各ユーザ端末は、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅと呼ばれる、基地局およびユーザ端末間の距離に応じた時間調整を行う。具体的には、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅは、ユーザ端末がランダムアクセスウィンドウに向けてプリアンブルを送信するランダムアクセスの手続き中に行われる。上記のプリアンブルの基地局への到達時刻と上記ランダムアクセスウィンドウとの関係からＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ値を取得することが可能である。

一方、３ＧＰＰでは、ＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）に関する議論も進められている。ＭＴＣのアプリケーションとしては、水道系や電力系の情報を収集するＭｅｔｅｒｉｎｇ、ヘルスケア用途の機器情報を収集するＨｅａｌｔｈなど、多様なアプリケーションが検討されている。ＭＴＣ端末は、これらのアプリケーションに特化した端末である。

なお、ＭＴＣ端末は、例えば、Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ、Ｏｎｌｉｎｅ Ｓｍａｌｌ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓなどの特性を有する。すなわち、ＭＴＣ端末は、多くの時間をアイドルモードで過ごし、バースト的に基地局から信号を受信する、または基地局に対して少量の情報を送信することが予想される。また、ＭＴＣ端末には低消費電力が求められるので、上記のバースト的な送受信の時間を極力短くすることが望まれる。さらに、このバースト的な送受信は、現状のＬＴＥ端末がページングチャネルを受信する数ｍｓや数１０ｍｓというオーダーでなく、数時間に１回または数日に一回という非常に長い周期で行われると考えられる。

特開２０００−１３８７０号公報

しかし、上記のようにＭＴＣ端末が長期間にわたって基地局から信号を受信しないことを考慮すると、ＭＴＣ端末内部の発振機やフレーム同期などの誤差が増大してしまうという問題がある。その結果、アップリンクおよびダウンリンクの通信の精度が低下してしまうことが懸念される。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、消費電力を削減しつつ、通信精度の低下を抑制することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置および無線通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の境界に設定された無送信領域では送信を行わず、前記リソースブロックにおける他の領域で送信を行う無線通信部、を備える無線通信装置が提供される。

前記無線通信装置は、前記リソースブロックにおいて前記無送信領域を設定する制御部をさらに備えてもよい。

前記制御部は、時間軸上の前側または後側の隣接リソースブロックの少なくとも一方との境界、および、周波数軸上の上側または下側の隣接リソースブロックの少なくとも一方との境界に前記無送信領域を設定してもよい。

前記制御部は、通信相手との同期処理からの経過時間が長いほど、前記リソースブロックに前記無送信領域を広く設定してもよい。

前記無線通信部は、前記リソースブロックを構成する各Ｏｆｄｍシンボルにおけるデータ部分に対するガードインターバル部分の長さを、ＬＴＥで定義される長さよりも長くしてもよい。

前記無線通信部は、前記各Ｏｆｄｍシンボルにおける前記ガードインターバル部分を、前記データ部分よりも長くしてもよい。

前記無線通信部は、複数のＯｆｄｍシンボルの送信用領域を１のガードインターバル部分および１のデータ部分として利用してもよい。

前記無線通信部は、前記ガードインターバル部分を前記データ部分より長くしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の境界に設定された無送信領域では送信を行わず、前記リソースブロックにおける他の領域で送信を行う、無線通信方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて無線信号を送信する無線通信部を備え、前記無線通信部は、前記リソースブロックにおいてリファレンス信号の送信に利用される周波数では、前記リソースブロックの先頭でリファレンス信号を送信し、リファレンス信号の送信後に他の無線信号を送信する、無線通信装置が提供される。

前記無線通信部は、前記リソースブロックにおいて送信に利用される全周波数でリファレンス信号を送信してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックからリソースブロックが割り当てられるステップと、前記リソースブロックにおいてリファレンス信号の送信に利用される周波数では、前記リソースブロックの先頭でリファレンス信号を送信し、リファレンス信号の送信後に他の無線信号を送信するステップと、を含む無線通信方法が提供される。
装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、消費電力を削減しつつ、通信精度の低下を抑制することが可能である。

無線通信システムの構成例を示した説明図である。 ４Ｇのフレームフォーマットを示した説明図である。 リソースブロックを示した説明図である。 ＭＴＣ端末内部の発振機やフレーム同期などの誤差に基づく問題を示した説明図である。 本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢの構成を示した説明図である。 無送信領域の設定例を示した説明図である。 無送信領域の他の設定例を示した説明図である。 リファレンス信号の通常の配置位置を示した説明図である。 本発明の実施形態によるリファレンス信号の配置例を示した説明図である。 ガードインターバルの一例を示した説明図である。 ガードインターバルの一例を示した説明図である。 ガードインターバルの一例を示した説明図である。 本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢの動作を示したフローチャートである。 本発明の実施形態によるＭＴＣ端末の構成を示した説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。例えば、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成を、必要に応じてＭＴＣ端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃのように区別する。ただし、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。例えば、ＭＴＣ端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを特に区別する必要が無い場合には、単にＭＴＣ端末２０と称する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための形態」を説明する。
１．無線通信システムの概略
１−１．無線通信システムの構成
１−２．フレーム同期
１−３．Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ
１−４．ＭＴＣ端末
２．ｅＮｏｄｅＢの構成
（無送信領域の設定）
（ＭＴＣ用リファレンス信号）
（ＭＴＣ用ガードインターバル）
３．ｅＮｏｄｅＢの動作
４．ＭＴＣ端末の構成
５．まとめ

＜１．無線通信システムの概略＞
現在、３ＧＰＰにおいて４Ｇの無線通信システムの規格化が進められている。本発明の実施形態は、一例としてこの４Ｇの無線通信システムに適用することができるので、まず、４Ｇの無線通信システムの概略を説明する。

［１−１．無線通信システムの構成］
図１は、無線通信システム１の構成例を示した説明図である。図１に示したように、無線通信システム１は、ｅＮｏｄｅＢ１０と、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｎｔｉｔｙ）１２、Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅｗａｙ）１４、およびＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）−ＧＷ１６を含むコアネットワークと、ＭＴＣ端末２０と、ＭＴＣサーバ３０と、を備える。

本発明の実施形態は、図１に示したｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０などの無線通信装置に適用することができる。ただし、ｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０は無線通信装置の一例に過ぎず、本発明の実施形態は、他の多様な無線通信装置に適用することができる。他の無線通信装置としては、例えば、ユーザ端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、ユーザ端末（ＭＴＣ端末２０）およびｅＮｏｄｅＢ１０間の通信を中継するリレーノード、家庭用小型基地局であるＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢなどが挙げられる。

ｅＮｏｄｅＢ１０は、ＭＴＣ端末２０と通信する無線基地局である。図１においては１台のｅＮｏｄｅＢ１０のみを示しているが、実際には多数のｅＮｏｄｅＢがコアネットワークに接続される。また、図１においては記載を省略しているが、ｅＮｏｄｅＢ１０は例えばユーザ端末とも通信する。

ＭＭＥ１２は、データ通信用のセッションの設定、開放やハンドオーバーの制御を行う装置である。このＭＭＥ１２は、ｅＮｏｄｅＢ１０とＸ２と呼ばれるインタフェースを介して接続される。

Ｓ−ＧＷ１４は、ユーザデータのルーティング、転送などを行う装置である。ＰＤＮ−ＧＷ１６は、ＩＰサービスネットワークとの接続点として機能し、ＩＰサービスネットワークとの間でユーザデータを転送する。

ＭＴＣ端末２０は、３ＧＰＰにおいて検討されているＭＴＣ用のアプリケーションに特化した端末であり、ｅＮｏｄｅＢ１０とアプリケーションに応じた無線通信を行う。また、ＭＴＣ端末２０は、コアネットワークを介してＭＴＣサーバ３０と双方向通信を行う。ユーザは、ＭＴＣサーバ３０にアクセスすることにより所定のアプリケーションを実行する。ユーザは、基本的にはＭＴＣ端末２０に直接アクセスすることはない。このようなＭＴＣ端末２０については「１−４．ＭＴＣ端末」において詳細に説明する。

［１−２．フレーム同期］
上記のｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０は、詳細については決定されていないが、ｅＮｏｄｅＢ１０およびユーザ端末間の通信に準ずる形で無線通信を行うことが予想される。そこで、以下では、ｅＮｏｄｅＢ１０およびユーザ端末間で共有される無線フレーム、およびフレーム同期について説明する。以下で説明する内容は、ｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０間の通信に援用可能である。

図２は、４Ｇのフレームフォーマットを示した説明図である。図２に示したように、１０ｍｓの無線フレームは、１０個の１ｍｓのサブフレーム＃０〜＃９から構成されている。また、１ｍｓの各サブフレームは、２つの０．５ｍｓスロットで構成されている。さらに、各０．５ｍｓスロットは、７Ｏｆｄｍシンボルで構成されている。

また、図２において斜線を付したＯｆｄｍシンボルで、ユーザ端末がフレーム同期のために用いる同期シグナルが送信される。より詳細には、サブフレーム＃０の第５Ｏｆｄｍシンボルではセカンダリー同期シグナル、サブフレーム＃０の第６Ｏｆｄｍシンボルではプライマリー同期シグナル、サブフレーム＃５の第５Ｏｆｄｍシンボルではセカンダリー同期シグナル、サブフレーム＃５の第６Ｏｆｄｍシンボルではプライマリー同期シグナルが送信される。

ユーザ端末は、プライマリー同期シグナルを用いて５ｍｓ周期を取得すると同時に、３つに分かれているセル番号グループから現在地に対応するセル番号グループを検出する。その後、ユーザ端末は、セカンダリー同期シグナルを用いて無線フレーム周期（１０ｍｓ周期）を取得する。

なお、同期シグナルの符号系列にはＺａｄｏｆｆＣｈｕ系列が用いられる。セル番号グループ内のセル番号に１６８種類の符号化系列が用いられ、無線フレーム周期を得るために２種類の符号化系列が用いられるので、符号化系列は３３６種類用意される。ユーザ端末は、サブフレーム＃０で送信されるセカンダリー同期シグナルとサブフレーム＃５で送信されるセカンダリー同期シグナルの組み合わせに基づき、受信サブフレームがサブフレーム＃０またはサブフレーム＃５のいずれであるかを判断することができる。

ユーザ端末は、上記のようにしてフレーム同期を行った後、ユーザ端末内部の発振機をｅＮｏｄｅＢ１０の発振機と高い精度で同期させる。そして、ユーザ端末は、基地局から送信される信号を周期的に受信してユーザ端末内部の発振機の基地局の発振機に追従させる。このユーザ端末内部の発振機と基地局の発振機とでずれが生じると、正確な周波数および時間で受信および送信できなくなるので、ユーザ端末内部の発振機の精度は重要である。

［１−３．Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ］
４Ｇのユーザ端末は、複数のユーザ端末から送信された無線信号がｅＮｏｄｅＢ１０で同時に受信されるようにするために、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅと呼ばれる、ｅＮｏｄｅＢ１０およびユーザ端末間の距離に応じた時間調整を行う。具体的には、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅは、ユーザ端末がランダムアクセスウィンドウに向けてプリアンブルを送信するランダムアクセスの手続き中に行われる。上記のプリアンブルのｅＮｏｄｅＢ１０への到達時刻と上記ランダムアクセスウィンドウとの関係からＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ値を取得することが可能である。

詳細については決定されていないが、ＭＴＣ端末２０もユーザ端末と同様のＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅを行い、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ値を取得する場合も考えられる。

［１−４．ＭＴＣ端末］
ＭＴＣ端末２０は、上述したように、３ＧＰＰにおいて検討されているＭＴＣ用のアプリケーションに特化した端末である。以下に、ＭＴＣ用のアプリケーションの一例を示す。

１．Ｓｅｃｕｒｉｔｙ
２．Ｔｒｃｋｉｎｇ＆Ｔｒａｃｉｎｇ
３．Ｐａｙｍｅｎｔ
４．Ｈｅａｌｔｈ
５．Ｒｅｍｏｔｅ Ｍａｉｎｔｅｎａｃｅ／Ｃｏｎｔｒｏｌ
６．Ｍｅｔｅｒｉｎｇ
７．Ｃｏｎｓｕｍｅｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ

一例として、ＭＴＣ端末２０は上記「４．Ｈｅａｌｔｈ」に該当する心電図測定器であってもよい。この場合、ユーザがＭＴＣサーバ３０に心電図の測定結果の報告を要求するコマンドを入力すると、ＭＴＣサーバ３０がＭＴＣ端末２０に心電図の測定結果の報告を要求し、ＭＴＣ端末２０から心電図の測定結果がＭＴＣサーバ３０に報告される。

他の例として、ＭＴＣ端末２０は上記「３．Ｐａｙｍｅｎｔ」に該当する自動販売機であってもよい。この場合、ユーザがＭＴＣサーバ３０に販売状況の報告を要求するコマンドを入力すると、ＭＴＣサーバ３０がＭＴＣ端末２０に販売状況の報告を要求し、ＭＴＣ端末２０から販売状況がＭＴＣサーバ３０に報告される。

このようなＭＴＣ端末２０の特徴を以下に示す。なお、ＭＴＣ端末２０は以下の全ての特徴を有する必要はない。

１．Ｌｏｗ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ
２．Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ
３．Ｔｉｍｅ Ｔｏｌｅｒａｎｔ
４．Ｐａｃｋｅｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｏｎｌｙ
５．Ｏｎｌｉｎｅ Ｓｍａｌｌ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ
６．Ｏｆｆｌｉｎｅ Ｓｍａｌｌ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
７．Ｍｏｂｉｌｅ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｏｎｌｙ
８．Ｉｎｆｒｅｑｕｅｎｔ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ
９．ＭＴＣ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
１０．Ｏｆｆｌｉｎｅ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ
１１．Ｊａｍｍｉｎｇ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ
１２．Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ａｌａｒｍ Ｍｅｓｓａｇｅ
１３．Ｅｘｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ
１４．Ｓｅｃｕｒｅ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
１５．Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｔｒｉｇｅｒ
１６．Ｇｒｏｕｐ ｂａｓｅｄ ＭＴＣ Ｆｅａｔｕｒｅｓ

以上をまとめると、ＭＴＣ端末２０は、移動が少なく、低頻度でｅＮｏｄｅＢ１０に接続して少量のデータ通信を行い、再びアイドルモードに戻る。また、データ通信にはある程度の遅延が許容される。また、ＭＴＣ端末２０は、超低消費電力（１３．Ｅｘｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ）が求められる。

ここで、将来的に存在するＭＴＣ端末２０の数を予想する。現在、６０億人を超える世界人口のうち、約２７億人がセルラーを使用している。一方、世界に５００兆程度の機械が存在する状況で、０．５億程度の機械がＭＴＣ端末２０としてセルラーを使用している。

すなわち、現時点ではＭＴＣ端末２０は普及していないが、将来的には１００兆オーダーのＭＴＣ端末２０を世界のセルラーで収容する可能性がある。その結果、各ｅＮｏｄｅＢ１０に膨大な数のＭＴＣ端末２０が収容されることになると予想される。

（本発明の実施形態に至る経緯）
上述したＭＴＣ端末２０の特徴のうちで、Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ、Ｏｎｌｉｎｅ Ｓｍａｌｌ Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓなどの特性を有するＭＴＣ端末２０に着目する。このようなＭＴＣ端末２０は、多くの時間をアイドルモードで過ごし、バースト的にｅＮｏｄｅＢ１０から信号を受信する、またはｅＮｏｄｅＢ１０に対して少量の情報を送信することが予想される。また、ＭＴＣ端末２０には低消費電力が求められるので、上記のバースト的な送受信の時間を極力短くすることが望まれる。さらに、このバースト的な送受信は、現状のＬＴＥ端末がページングチャネルを受信する数ｍｓや数１０ｍｓというオーダーでなく、数時間に１回または数日に一回という非常に長い周期で行われると考えられる。

しかし、上記のようにＭＴＣ端末２０が長期間にわたって基地局から信号を受信しないことを考慮すると、ＭＴＣ２０端末内部の発振機、フレーム同期およびＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅ値などの誤差が増大してしまうという問題がある。その結果、アップリンクおよびダウンリンクの通信の精度が低下してしまうことが懸念される。以下、図３および図４を参照して上記問題を具体的に説明する。

図３は、リソースブロックを示した説明図である。図３に示したように、リソースブロックは、周波数方向および時間方向上に格子状に配置される。また、各リソースブロックは１２サブキャリア×７Ｏｆｄｍシンボルからなる。また、１サブキャリア×１Ｏｆｄｍシンボルからなる各リソースエレメントの先頭にはガードインターバルが付加される。ｅＮｏｄｅＢ１０は、このリソースブロック単位でリソース割り当てを行うことができる。

図４は、ＭＴＣ端末２０内部の発振機やフレーム同期などの誤差に基づく問題を示した説明図である。例えば、リソースブロックＲＢ１〜ＲＢ３がＭＴＣ端末２０Ａのアップリンク用に割り当てられ、リソースブロックＲＢ４がＭＴＣ端末２０Ｂのアップリンク用に割り当てられた場合を考える。さらに、ＭＴＣ端末２０Ｂ内部の発振機が誤差を有するとする。

この場合、ＭＴＣ端末２０ＢがリソースブロックＲＢ４においてｅＮｏｄｅＢ１０に送信した無線信号は、図４に示したように、ｅＮｏｄｅＢ１０には本来のリソースブロックＲＢ４と一致しない時間および周波数で到達してしまう。その結果、ＭＴＣ端末２０Ｂから送信された無線信号は、ＭＴＣ端末２０ＡからリソースブロックＲＢ１〜ＲＢ３において送信された無線信号とｅＮｏｄｅＢ１０において干渉する。このようなリソースブロック間の干渉は受信失敗の原因となる。なお、ダウンリンクでも同様の問題が発生する。

そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の実施形態を創作するに至った。本発明の実施形態によれば、消費電力を削減しつつ、リソースブロック間の干渉およびそれに伴う通信精度の低下を抑制することが可能である。以下、このような本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜２．ｅＮｏｄｅＢの構成＞
図５は、本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢ１０の構成を示した説明図である。図５に示したように、ｅＮｏｄｅＢ１０は、無線通信部１１０と、制御部１２０と、上位レイヤ１３０と、を備える。

無線通信部１１０は、ＭＴＣ端末２０から制御信号およびデータなどを受信する受信部、ＭＴＣ端末２０へ制御信号およびデータなどを送信する送信部としての機能を有する。具体的には、無線通信部２１０は、変復調や信号のマッピング、デマッピング、インタリーブなどの無線信号処理とアンテナ信号処理を行う。無線通信部１１０とユーザ端末との間で送受信される通常データ、無線通信部１１０とＭＴＣ端末２０との間で送受信されるＭＴＣデータは、無線通信部１１０および上位レイヤ１３０間で入出力される。

また、無線通信部１１０は、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２、ＭＴＣ用ガード処理部１１４、およびチャネル推定部１１６を有する。チャネル推定部１１６は、ＭＴＣ端末２０から受信されるリファレンス信号に基づいてｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０間のチャネル状況を推定する。ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２およびＭＴＣ用ガード処理部１１４は、通信相手がＭＴＣ端末２０である場合にＭＴＣ用リファレンス信号およびＭＴＣ用ガードインターバルを付加する。これらＭＴＣ用リファレンス信号およびＭＴＣ用ガードインターバルについては詳細に後述する。

制御部１２０は、ｅＮｏｄｅＢ１０の通信全般を制御するため構成である。この制御部１２０は、スケジューラ１２２および無送信領域設定部１２４を有する。スケジューラ１２２は、ｅＮｏｄｅＢ１０に属するＭＴＣ端末２０にリソースブロックを割り当てる。ＭＴＣ端末２０は、このスケジューラ１２２によって割り当てられたリソースブロックを利用してアップリンク通信、またはダウンリンク通信を行う。

無送信領域設定部１２４は、スケジューラ１２２によりダウンリンク用に割り当てられたリソースブロックにおいて無送信領域を設定する。無線通信部１１０は、無送信領域設定部１２４により設定された無送信領域では無線信号を送信せず、他の領域でのみ無線信号を送信する。以下、この無送信領域について具体的に説明する。

（無送信領域の設定）
上記で図４を参照して説明したように、ダウンリンク通信およびアップリンク通信のいずれにおいても、ＭＴＣ端末２０内部の発振機やフレーム同期などの誤差に起因してリソースブロック間の干渉が発生する。そこで、無送信領域設定部１２４は、スケジューラ１２２によりダウンリンク用に割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の少なくともいずれかの境界に無送信領域を設定する。

図６は、無送信領域の設定例を示した説明図である。図６に示した例では、各リソースブロックの時間軸上の前側の隣接リソースブロックとの境界、および、周波数軸上の下側の隣接リソースブロックとの境界に無送信領域が設定されている。より具体的には、リソースブロック３には、時間軸上の前側の隣接リソースブロックＲＢ１との境界、および、周波数軸上の下側の隣接リソースブロックＲＢ４との境界に、１リソースエレメント分の無送信領域が設定されている。

かかる構成により、ＭＴＣ端末２０による受信リソースブロックが周波数方向および時間方向の各々に１リソースエレメントの誤差を有したとしても、リソースブロック間の干渉を防止することができる。

例えば、リソースブロックＲＢ２を割り当てられたＭＴＣ端末２０による受信対象の時間周波数領域が、リソースブロックＲＢ２からリソースブロックＲＢ１側に１リソースエレメントずれ、リソースブロックＲＢ４側に１リソースエレメントずれた場合を考える。この場合、受信対象である時間周波数領域に含まれるリソースブロックＲＢ１およびＲＢ４のリソースエレメントは無送信領域であるので、ＭＴＣ端末２０は、ｅＮｏｄｅＢ１０からリソースブロックＲＢ２において送信された無線信号のみを受信することができる。

なお、無送信領域設定部１２４が無送信領域に設定するリソースエレメントは図６に示した例に限定されない。例えば、無送信領域設定部１２４は、リソースブロックにおける全ての隣接リソースブロックとの境界に無送信領域を設定してもよい。また、無送信領域設定部１２４は、各境界の複数のリソースエレメントを無送信領域として設定してもよい。また、無送信領域設定部１２４は、図７に示すように、リソースブロックごと、または送信先のＭＴＣ端末２０ごとに異なる無送信領域を設定してもよい。

図７は、無送信領域の他の設定例を示した説明図である。図７に示したリソースブロックＲＢ１には、時間方向の前側の隣接リソースブロックとの境界に２リソースエレメント分、後ろ側の隣接リソースブロックＲＢ３との境界に１リソースエレメント分、周波数方向の下側の隣接リソースブロックＲＢ２との境界に１リソースエレメント分の無送信領域が設定されている。

一方、リソースブロックＲＢ２には、時間方向の前側の隣接リソースブロックとの境界に１リソースエレメント分、周波数方向の下側の隣接リソースブロックＲＢとの境界に４リソースエレメント分、周波数方向の上側の隣接リソースブロックＲＢ１との境界に３リソースエレメント分の無送信領域が設定されている。

このように、無送信領域設定部１２４は、リソースブロックごと、または送信先のＭＴＣ端末２０ごとに異なる無送信領域を設定することができる。ここで、無送信領域は、発振機やフレーム同期などの誤差が大きいＭＴＣ端末２０に広く設定することが有効である。そこで、無送信領域設定部１２４は、ＭＴＣ端末２０が有する誤差の大きさを推定し、誤差の大きさに応じて無送信領域を設定してもよい。かかる構成により、必要以上に広い無送信領域を設定することによりスループットが低下してしまうことを防止できる。なお、無送信領域設定部１２４は、例えば、ＭＴＣ端末２０によるフレーム同期からの経過時間、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅからの経過時間、受信成功率などからＭＴＣ端末２０が有する誤差の大きさを推定してもよい。

（ＭＴＣ用リファレンス信号）
ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２は、ＭＴＣ端末２０へのダウンリンク用に割り当てられたリソースブロックにリファレンス信号を挿入する。このＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２の詳細な説明に先立ち、図８を参照してユーザ端末を送信先とする通常のリファレンス信号の配置位置を説明する。

図８は、リファレンス信号の通常の配置位置を示した説明図である。図８に示したように、通常は、リソースブロック中の複数のリソースエレメントに分散的にリファレンス信号が挿入される。ユーザ端末は、１または２以上のリソースブロックにわたってこのリファレンス信号を受信して周波数方向および時間方向の補完を行うことにより、データを受信するためのチャネル情報を取得する。なお、アップリンクでも同様にリファレンス信号が挿入される。

しかし、このような通常のリファレンス信号の配置を、ＭＴＣ端末２０を送信先とするリファレンス信号にも適用することは適切でない。なぜならば、ダウンリンクに関し、ＭＴＣ端末２０は、電源を起動してすぐにリソースブロックを受信するので、チャネル情報の補完のためにリファレンス信号を長時間受信することは現実的でない。同様に、アップリンクに関し、各ＭＴＣ端末２０が周波数方向および時間方向に誤差を有するリソースブロックを利用するので、ｅＮｏｄｅＢ１０はリファレンス信号に基づいて十分な時間をかけてチャネル情報を取得することは困難である。

上記事項に鑑み、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２は、ＭＴＣ端末２０へのダウンリンク用に割り当てられたリソースブロックの先頭にリファレンス信号を集中的に挿入する。以下、図９を参照して具体的に説明する。

図９は、本発明の実施形態によるリファレンス信号の配置例を示した説明図である。図９に示したように、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２は、各リソースブロックにおいて、送信に利用する全周波数の先頭にリファレンス信号を挿入する。なお、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２は、図９に示したように無送信領域が設定されている場合には無送信領域の直後にリファレンス信号を挿入し、無送信領域が設定されていない場合にはリソースブロックの先頭にリファレンス信号を挿入する。

かかる構成によれば、全周波数のリファレンス信号を早期に受信することができるので、ＭＴＣ端末２０がチャネル情報の取得に要する時間を短縮することが期待される。なお、上記ではＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２が全周波数にリファレンス信号を挿入する例を説明したが、リファレンス信号の挿入先は全周波数でなく、一部の周波数であってもよい。

（ＭＴＣ用ガードインターバル）
ＭＴＣ用ガード処理部１１４は、ＭＴＣ端末２０を送信先とするＯｆｄｍシンボルへのガードインターバルの付加、およびＭＴＣ端末２０から受信されるＯｆｄｍシンボルからのデータの切り出しを行う。このＭＴＣ用ガード処理部１１４の詳細な説明に先立ち、ユーザ端末を送信先とする通常のＯｆｄｍシンボルのガードインターバルについて説明する。

Ｏｆｄｍシンボルは、図３に示したように、ガードインターバルとデータから構成される。通常のガードインターバルは、マルチパスによる影響を抑制するために、到着時間が最も遅い反射波の直接波に対する遅延時間よりも長くなるように設計されている。このガードインターバルとデータからなるＯｆｄｍシンボルから所定長の信号を切り出せれば、データを正しく復号できることが知られている。

しかし、ＭＴＣ端末２０は、時間方向のフレーム同期が不完全であることが予想されるので、通常のガードインターバルでは、ｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０の双方とも、受信したＯｆｄｍシンボルから信号の切り出しを正確に行うことは困難である。

上記事項に鑑み、ＭＴＣ用ガード処理部１１４は、ＬＴＥで定義される通常の長さよりもガードインターバルを長くする。例えば、ＭＴＣ用ガード処理部１１４は、図１０の下段に示したように、ガードインターバルの長さをデータよりも長くする。かかる構成により、ＭＴＣ端末２０における信号の切り出し位置に関する誤差の許容量が大幅に増加するので、受信成功率の向上を図ることができる。

より具体的には、ガードインターバル長とデータ長の比率を８０％：２０％に設定してもよい。かかる構成によれば、ＭＴＣ端末２０は、図１１に示したようにＯｆｄｍシンボルの中央から信号の切り出しを行うことにより、ＭＴＣ端末２０のフレーム同期の誤差がＯｆｄｍシンボル長の‐４０％〜４０％の範囲内であればデータを正しく復号することが可能である。このように、無送信領域の設定に加えて、ガードインターバルを長くすることにより、リソースブロック間の干渉およびＯｆｄｍシンボル間の干渉を防止することができる。

なお、ＭＴＣ用ガード処理部１１４は、無送信領域の広さと同様に、ＭＴＣ端末２０が有する誤差の大きさを推定し、誤差の大きさに応じてガードインターバルの長さを設定してもよい。かかる構成により、ガードインターバルを必要以上に長くすることによりスループットが低下してしまうことを防止できる。また、図１２に示す変形例のように、複数のＯｆｄｍシンボルの送信用領域を１のガードインターバル部分および１のデータ部分として利用してもよい。かかる構成によれば、ガードインターバルをさらに長くすることが可能となる。

＜３．ｅＮｏｄｅＢの動作＞
以上、本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢ１０の構成を説明した。続いて、図１３を参照し、本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢ１０の動作を説明する。

図１３は、本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢ１０の動作を示したフローチャートである。図１３に示したように、ｅＮｏｄｅＢ１０のスケジューラ１２２は、各ＭＴＣ端末２０に対してリソースブロックのスケジューリングを行う（Ｓ３１０）。そして、無送信領域設定部１２４は、スケジューラ１２２によりダウンリンク用に割り当てられたリソースブロックにおいて無送信領域を設定する（Ｓ３２０）。ここで、無送信領域設定部１２４は、スケジューラ１２２によりダウンリンク用に割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の少なくともいずれかの境界に無送信領域を設定する。

さらに、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２がリソースブロックの先頭にリファレンス信号を挿入し、ＭＴＣ用ガード処理部１１４がＬＴＥで定義されるより長いガードインターバルを各Ｏｆｄｍシンボルに付加する（Ｓ３３０）。その後、無線通信部１１０が、無送信領域以外の領域で、Ｓ３３０において得られた信号を送信する（Ｓ３４０）。

＜４．ＭＴＣ端末の構成＞
以上、本発明の実施形態によるｅＮｏｄｅＢ１０の構成および動作を説明した。次に、本発明の実施形態によるＭＴＣ端末２０について説明する。本発明の実施形態によるＭＴＣ端末２０は、ｅＮｏｄｅＢ１０と同様に、無送信領域での送信を行わず、リファレンス信号をリソースブロックの先頭で送信し、ガードインターバルを長くすることにより、リソースブロック間の干渉およびＯｆｄｍ間の干渉を防止する。以下、このようなＭＴＣ端末２０の構成を具体的に説明する。

図１４は、本発明の実施形態によるＭＴＣ端末２０の構成を示した説明図である。図１４に示したように、本発明の実施形態によるＭＴＣ端末２０は、無線通信部２１０と、制御部２２０と、上位レイヤ２３０と、を備える。

無線通信部２１０は、ｅＮｏｄｅＢ１０から制御信号およびデータなどを受信する受信部、ｅＮｏｄｅＢ１０へ制御信号およびデータなどを送信する送信部としての機能を有する。具体的には、無線通信部２１０は、変復調や信号のマッピング、デマッピング、インタリーブなどの無線信号処理とアンテナ信号処理を行う。無線通信部２１０とｅＮｏｄｅＢ１０との間で送受信されるＭＴＣデータは、無線通信部２１０および上位レイヤ２３０間で入出力される。

また、無線通信部２１０は、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部２１２、ＭＴＣ用ガード処理部２１４、およびチャネル推定部２１６を有する。チャネル推定部２１６は、ｅＮｏｄｅＢ１０から受信されるリファレンス信号に基づいてｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０間のチャネル状況を推定する。

ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２は、ｅＮｏｄｅＢ１０のＭＴＣ用リファレンス信号挿入部２１２と実質的に同一の構成である。例えば、ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部１１２は、図９に示したようにアップリンク用のリソースブロックの全周波数または一部の周波数の先頭にリファレンス信号を挿入する。かかる構成によれば、アップリンクの受信側であるｅＮｏｄｅＢ１０がチャネル情報の取得に要する時間を短縮することが期待される。

ＭＴＣ用ガード処理部２１４は、ｅＮｏｄｅＢ１０のＭＴＣ用ガード処理部１１４と実質的に同一の構成である。例えば、ＭＴＣ用ガード処理部２１４は、図１０に示したようにガードインターバルの長さをデータよりも長くする。かかる構成により、ＭＴＣ端末２０のフレーム同期の誤差に対する許容量が大幅に増加するので、ｅＮｏｄｅＢ１０による受信成功率の向上を図ることができる。

制御部２２０は、ＭＴＣ端末２０の通信全般を制御するため構成である。この制御部２２０は、例えば、ｅＮｏｄｅＢ１０から受信されるスケジューリング情報に従ってＭＴＣ端末２０によるアップリンク通信およびダウンリンク通信を制御する。

また、制御部２２０は、ｅＮｏｄｅＢ１０により割り当てられたアップリンク用のリソースブロックに、ｅＮｏｄｅＢ１０により無送信領域が設定されている場合、無線通信部２１０が無送信領域以外の領域で無線信号を送信するよう制御する。なお、無線通信部２１０は、ダウンリンクでは割り当てられたリソースブロック全体で受信処理を行う。

また、制御部２２０は、ｅＮｏｄｅＢ１０の無送信領域設定部１２４と実質的に同一な機能を有してもよい。すなわち、制御部２２０は、ｅＮｏｄｅＢ１０により割り当てられたアップリンク用のリソースブロックに無送信領域を設定してもよい。

このように、アップリンク用のリソースブロックに無送信領域を設定することにより、ｅＮｏｄｅＢ１０におけるリソースブロック間の干渉を防止することができる。また、制御部２２０は、ＭＴＣ端末２０が有する周波数や時間などの誤差の大きさを推定し、誤差の大きさに応じて無送信領域を設定してもよい。例えば、制御部２２０は、ＭＴＣ端末２０の誤差が大きいほど広い無送信領域を設定し、ＭＴＣ端末２０の誤差が小さいほど狭い無送信領域を設定してもよい。かかる構成により、必要以上に広い無送信領域を設定することによりスループットが低下してしまうことを防止できる。なお、制御部１２０は、例えば、ＭＴＣ端末２０によるフレーム同期からの経過時間、Ｔｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅからの経過時間、受信成功率などからＭＴＣ端末２０が有する誤差の大きさを推定してもよい。

＜５．まとめ＞
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ＭＴＣ端末２０のフレーム同期や周波数などに誤差がある場合でも、無送信領域を設定することによりリソースブロック間の干渉を防止することができる。また、本発明の実施形態によれば、ガードインターバルを長くすることにより、Ｏｆｄｍシンボル間の干渉を防止することも可能である。したがって、フレーム同期や周波数を調整するためにＭＴＣ端末２０が行う通信の頻度を抑えることにより、ＭＴＣ端末２０の消費電力を削減することができる。また、本発明の実施形態によれば、リファレンス信号をリソースブロックの先頭に集中的に挿入することにより、受信側の装置がチャネル情報の取得に要する時間を短縮することが期待される。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、ｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述したｅＮｏｄｅＢ１０およびＭＴＣ端末２０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。

１０ ｅＮｏｄｅＢ
１２ ＭＭＥ
１４ Ｓ−ＧＷ
１６ ＰＤＮ−ＧＷ
２０ ＭＴＣ端末
３０ ＭＴＣサーバ
１１０、２１０ 無線通信部
１１２、２１２ ＭＴＣ用リファレンス信号挿入部
１１４、２１４ ＭＴＣ用ガード処理部
１１６、２１６ チャネル推定部
１２０、２２０ 制御部
１２２ スケジューラ
１２４ 無送信領域設定部
１３０、２３０ 上位レイヤ

Claims (12)

1. 時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の境界に設定された無送信領域では送信を行わず、前記リソースブロックにおける他の領域で送信を行う無線通信部、を備える、無線通信装置。
2. 前記無線通信装置は、前記リソースブロックにおいて前記無送信領域を設定する制御部をさらに備える、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記制御部は、時間軸上の前側または後側の隣接リソースブロックの少なくとも一方との境界、および、周波数軸上の上側または下側の隣接リソースブロックの少なくとも一方との境界に前記無送信領域を設定する、請求項２に記載の無線通信装置。
4. 前記制御部は、通信相手との同期処理からの経過時間が長いほど、前記リソースブロックに前記無送信領域を広く設定する、請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記無線通信部は、前記リソースブロックを構成する各Ｏｆｄｍシンボルにおけるデータ部分に対するガードインターバル部分の長さを、ＬＴＥで定義される長さよりも長くする、請求項４に記載の無線通信装置。
6. 前記無線通信部は、前記各Ｏｆｄｍシンボルにおける前記ガードインターバル部分を、前記データ部分よりも長くする、請求項５に記載の無線通信装置。
7. 前記無線通信部は、複数のＯｆｄｍシンボルの送信用領域を１のガードインターバル部分および１のデータ部分として利用する、請求項４に記載の無線通信装置。
8. 前記無線通信部は、前記ガードインターバル部分を前記データ部分より長くする、請求項７に記載の無線通信装置。
9. 時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて、隣接リソースブロックとの時間方向または周波数方向の境界に設定された無送信領域では送信を行わず、前記リソースブロックにおける他の領域で送信を行う、無線通信方法。
10. 時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックから割り当てられたリソースブロックにおいて無線信号を送信する無線通信部を備え、
    前記無線通信部は、前記リソースブロックにおいてリファレンス信号の送信に利用される周波数では、前記リソースブロックの先頭でリファレンス信号を送信し、リファレンス信号の送信後に他の無線信号を送信する、無線通信装置。
11. 前記無線通信部は、前記リソースブロックにおいて送信に利用される全周波数でリファレンス信号を送信する、請求項１０に記載の無線通信装置。
12. 時間軸および周波数軸上に格子状に配置された複数のリソースブロックからリソースブロックが割り当てられるステップと；
    前記リソースブロックにおいてリファレンス信号の送信に利用される周波数では、前記リソースブロックの先頭でリファレンス信号を送信し、リファレンス信号の送信後に他の無線信号を送信するステップと；
    を含む、無線通信方法。

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