JP2012530434A - 移動通信における改良されたランダムアクセス手順 - Google Patents
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Abstract
Description
WCDMA無線アクセス技術をベースとする第3世代の移動通信システム(3G)は、世界中で広範な規模で配備されつつある。この技術を機能強化あるいは発展・進化させるうえでの最初のステップとして、高速下りリンクパケットアクセス(HSDPA)と、エンハンスト上りリンク(高速上りリンクパケットアクセス(HSUPA)とも称する)とが導入され、これにより、極めて競争力の高い無線アクセス技術が提供されている。
図1は、LTEの全体的なアーキテクチャを示しており、図2は、E−UTRANのアーキテクチャをさらに詳しく示している。E−UTRANは、基地局装置から構成されており、基地局装置は、ユーザ機器(UE)に向かうE−UTRAのユーザプレーン(PDCP/RLC/MAC/PHY)および制御プレーン(RRC)のプロトコルを終端させる。基地局装置(eNode B/eNB)は、物理層(PHY)、メディアアクセス制御(MAC)層、無線リンク制御(RLC)層、およびパケットデータ制御プロトコル(PDCP)層(ユーザプレーンのヘッダ圧縮および暗号化の機能を含んでいる)をホストする。基地局装置は、制御プレーンに対応する無線リソース制御(RRC)機能も提供する。基地局装置は、無線リソース管理、アドミッション制御、スケジューリング、交渉された上りリンクQoSの実施、セル情報のブロードキャスト、ユーザプレーンデータおよび制御プレーンデータの暗号化/復号化、下りリンク/上りリンクのユーザプレーンパケットヘッダの圧縮/復元など、多くの機能を実行する。基地局装置は、X2インタフェースによって互いに接続されている。
上りリンク送信においては、カバレッジを最大にするため、ユーザ端末による電力効率の高い送信が必要である。E−UTRAの上りリンク送信方式としては、シングルキャリア伝送と、FDMA(周波数分割多元接続)および動的な帯域幅割当てとを組み合わせた方式が選択されている。シングルキャリア伝送が選択された主たる理由は、マルチキャリア信号(OFDMA:直交周波数分割多元接続)と比較して、ピーク対平均電力比(PARR)が低く、これに対応して電力増幅器の効率が改善され、カバレッジの向上が見込まれるためである(与えられる端末ピーク電力に対してデータレートが高い)。基地局装置は、各時間間隔において、ユーザデータを送信するための固有の時間/周波数リソースをユーザに割り当て、これによってセル内の直交性が確保される。上りリンクにおける直交多元接続によって、セル内干渉が排除されることでスペクトル効率が高まる。マルチパス伝搬に起因する干渉については、送信信号にサイクリックプレフィックスを挿入することにより基地局(基地局装置eNode B)において対処する。
上りリンクでは、スケジューリング制御式の(すなわち基地局装置によって制御される)アクセスと、コンテンション(競合)ベースのアクセスの両方を使用することができる。
− 物理チャネルリソース(周波数)
− 移動端末が送信に使用するべきトランスポートフォーマット(トランスポートブロックサイズ(TBS)および変調・符号化方式(MCS))
− スケジューリング方式によって、個々の無線ベアラ/サービスのQoSが明確に区別されるようにするべきである。
− どの無線ベアラ/サービスのデータが送信されるのかを基地局装置のスケジューラが識別できるように、上りリンク報告において、きめ細かいバッファ報告(例えば、無線ベアラごとの報告、または無線ベアラグループごとの報告)を可能にするべきである。
− 異なるユーザのサービスの間でQoSを明確に区別できるようにするべきである。
− 無線ベアラごとに最小限のビットレートを提供できるようにするべきである。
LTEにおいて移動端末の上りリンク送信は、上りリンク送信が時間同期している場合にのみスケジューリングすることができる。したがって、ランダムアクセス(RACH)手順は、同期していない移動端末(UE)が上りリンク無線アクセスの直交送信を使用するための重要な役割を果たす。
− RRC_CONNECTED状態にあるが上りリンクにおいて同期していないユーザ機器が、下りリンクデータを受信する必要があり、したがって対応するHARQフィードバック(すなわちACK/NACK)を上りリンクで送信する必要がある。このシナリオは下りリンクデータ到着(Downlink data arrival)とも称される。
− RRC_CONNECTED状態にあるユーザ機器が、現在のサービングセルから新しいターゲットセルにハンドオーバーする。ターゲットセルにおいて上りリンクの時間同期を達成する目的でランダムアクセス手順が実行される。
− 例えば最初のアクセス、またはトラッキングエリアの更新のため、RRC_IDLE状態からRRC_CONNECTEDに遷移する。
− 無線リンク障害から回復する(すなわちRRC接続を再確立する)。
信頼できないチャネルを通じる場合、パケット送信システムにおける誤り検出・訂正のための一般的な技術は、ハイブリッド自動再送要求(HARQ:Hybrid Automatic Repeat reQuest)と称される。ハイブリッドARQは、順方向誤り訂正(FEC)とARQの組合せである。
スケジューリング対象のユーザに、ユーザの割当てステータス、トランスポートフォーマット、およびその他のデータ関連情報(例:HARQ)を知らせる目的で、下りリンクにおいて第1層/第2層制御シグナリングをデータと一緒に送信する必要がある。この制御シグナリングは、一般にはサブフレームの中に下りリンクデータと一緒に多重化する必要がある(ユーザ割当てがサブフレーム単位で変化しうるものと想定する)。なお、ユーザ割当てはTTI(送信時間間隔)ベースで実行されることもあり、その場合、TTI長はサブフレームの倍数であることに留意されたい。TTI長は、サービスエリアにおいてすべてのユーザに対して一定とする、ユーザごとに異なる、あるいはユーザごとに動的とすることもできる。第1層/第2層制御シグナリングは、一般的にはTTIあたり1回送信するのみでよい。第1層/第2層制御シグナリングは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)で送信される。なお、上りリンクデータ送信のための割当て(上りリンクグラント)も、PDCCHで送信されることに留意されたい。
共有制御情報(SCI)は、いわゆるカテゴリ1の情報を伝える。第1層/第2層制御シグナリングの共有制御情報部分は、リソース割当て(指示)に関連する情報を含んでいる。共有制御情報は、一般には以下の情報を含んでいる。
− リソースブロック割当て情報。ユーザに割り当てられるリソース(リソースブロック:RB)を示す。なお、ユーザに割り当てられるリソースブロックの数は動的とすることができる。
− 割当ての持続時間(オプション)。複数のサブフレーム(またはTTI)にわたる割当てが可能である場合。
個別制御情報(DCI)は、いわゆるカテゴリ2およびカテゴリ3の情報を伝える。第1層/第2層制御シグナリングの個別制御情報部分は、カテゴリ1によって示されるスケジューリング対象のユーザに送信されるデータの送信フォーマットに関連する(カテゴリ2)情報を含んでいる。さらに、(ハイブリッド)ARQを適用する場合、個別制御情報部分はHARQ(カテゴリ3)情報を伝える。個別制御情報は、カテゴリ1によるスケジューリング対象のユーザによって復号化されるのみでよい。個別制御情報は、一般には以下に関する情報を含んでいる。
− カテゴリ3:HARQ関連情報(例えば、ハイブリッドARQプロセス番号、冗長バージョン、再送信シーケンス番号)
第1層/第2層制御シグナリングは、下りリンクパケットデータ送信とともに個別の物理チャネル(PDCCH)で送信される。この第1層/第2層制御シグナリングは、一般には以下に関する情報を含んでいる。
− 送信に使用されるトランスポートフォーマット。例えば、データのトランスポートブロックサイズ(ペイロードサイズ、情報ビットサイズ)、MCS(変調・符号化方式)レベル、スペクトル効率、符号化率などが挙げられる。ユーザ機器(受信側)は、復調、デ・レートマッチング(de-rate-matching)、および復号化のプロセスを開始する目的で、情報ビットサイズ、変調方式、および符号化率を、この情報によって(通常はリソース割当て情報と組み合わせて)識別することができる。場合によっては、変調方式を明示的にシグナリングすることができる。
− HARQ情報:
− プロセス番号:ユーザ機器は、データがマッピングされているHARQプロセスを識別することができる。
− シーケンス番号または新規データインジケータ:ユーザ機器は、送信が新しいパケットであるか再送信されたパケットであるかを識別することができる。
− 冗長バージョンもしくはコンステレーションバージョンまたはその両方:それぞれ、使用されているハイブリッドARQ冗長バージョン(デ・レートマッチングに必要である)、および使用されている変調コンステレーションバージョン(復調に必要である)を、ユーザ機器に知らせる。
− ユーザ機器識別情報(ユーザ機器ID):第1層/第2層制御シグナリングの対象であるユーザ機器を知らせる。一般的な実施形態においては、この情報は、制御情報が別のユーザ機器に読まれることを防止する目的で、第1層/第2層制御シグナリングのCRCをマスクするために使用される。
上りリンクパケットデータ送信を可能にする目的で、送信の詳細をユーザ機器に知らせるため、第1層/第2層制御シグナリングが下りリンク(PDCCH)上で送信される。この第1層/第2層制御シグナリングは、一般には以下の情報を含んでいる。
− ユーザ機器が送信に使用するべきトランスポートフォーマット。例えば、データのトランスポートブロックサイズ(ペイロードサイズ、情報ビットサイズ)、MCS(変調・符号化方式)レベル、スペクトル効率、符号化率などが挙げられる。ユーザ機器(送信側)は、変調、レートマッチング、および符号化のプロセスを開始する目的で、情報ビットサイズ、変調方式、および符号化率を、この情報によって(通常はリソース割当て情報と組み合わせて)選択することができる。場合によっては、変調方式を明示的にシグナリングすることができる。
− ハイブリッドARQ情報:
− プロセス番号:データの取得先のハイブリッドARQプロセスをユーザ機器に知らせる。
− シーケンス番号または新規データインジケータ:新しいパケットを送信するのか、あるいはパケットを再送信するのかをユーザ機器に知らせる。
− 冗長バージョンもしくはコンステレーションバージョンまたはその両方:それぞれ、使用するハイブリッドARQ冗長バージョン(レートマッチングに必要である)、および、使用する変調コンステレーションバージョン(変調に必要である)を、ユーザ機器に知らせる。
− ユーザ機器識別情報(ユーザ機器ID):データを送信するべきユーザ機器を知らせる。一般的な実施形態においては、この情報は、制御情報が別のユーザ機器に読まれることを防止する目的で、第1層/第2層制御シグナリングのCRCをマスクするために使用される。
− チェイス合成(Chase Combining)を使用する(冗長バージョンあるいはコンステレーションバージョンがつねに同じである)場合、または冗長バージョンあるいはコンステレーションバージョンのシーケンスが定義済みの場合には、冗長バージョンもしくはコンステレーションバージョンまたはその両方が必要ないことがある。
− 電力制御情報を制御シグナリングにさらに含めることができる。
− MIMOに関連する制御情報(例えばプリコーディング情報)を制御シグナリングにさらに含めることができる。
− 複数の符号語によるMIMO送信の場合には、複数の符号語のためのトランスポートフォーマットもしくはHARQ情報またはその両方を含めることができる。
昨年11月の世界無線通信会議2007(WRC−07)において、IMT−Advancedの周波数スペクトルが決定された([4])。IMT−Advancedのための全体的な周波数スペクトルは決定されたが、実際に利用可能な周波数帯域幅は、地域または国によって異なる。しかしながら、利用可能な周波数スペクトルのアウトラインの決定に続いて、3GPP(第3世代パートナーシッププロジェクト)において無線インタフェースの標準化が開始された。3GPP TSG RAN #39会合では、「Further Advancements for E-UTRA (LTE-Advanced)」に関する検討項目の記述が承認された。この検討項目は、E−UTRAを進化・発展させるうえで(例えば、IMT−Advancedの要求条件を満たすために)考慮すべき技術要素をカバーしている。以下では、LTE−Aに関連して現在検討されている2つの主要な技術要素について説明する。
より広い送信帯域幅(例えば、最大100MHz)およびスペクトルアグリゲーションをサポートする目的で、LTE−Aでは、キャリアアグリゲーション(2つ以上のコンポーネントキャリアがアグリゲートされる)が考慮されている。
− キャリアアグリゲーションのための受信能力もしくは送信能力またはその両方を備えたLTE−Advanced端末は、複数のコンポーネントキャリアを同時に受信する、もしくは送信する、またはその両方を行うことができる。コンポーネントキャリアあたり1個のトランスポートブロック(空間多重化が行われないとき)および1つのHARQエンティティが存在する。
LTE−Advancedにおいては、中継は、例えば、高いデータレートのカバレッジ、グループモビリティ(group mobility)、一時的なネットワーク配備、およびセルエッジスループットを改善する、あるいは新しいエリアにカバレッジを提供するためのツールとして考慮される。
− アウトバンド(帯域外)。この場合、ネットワークと中継ノードの間のリンクは、ドナーセル内のネットワークとユーザ機器の間の直接的なリンクとは異なる帯域で動作する。
− 非透過的な中継。この場合、ユーザ機器は自身が中継を介してネットワークと通信しているか否かを認識している。
− ドナーセルの一部、または、
− 自身の制御セルの一部、
とすることができる。
Claims (26)
- ランダムアクセス手順において基地局から移動端末に送信されるランダムアクセス応答メッセージであって、
スケジューリング制御式上りリンク送信のためのリソースを移動端末に許可するリソースグラントフィールドと、
前記スケジューリング制御式上りリンク送信の送信モードを示す送信モードインジケータと、
を備えている、ランダムアクセス応答メッセージ。 - 前記送信モードインジケータが、前記スケジューリング制御式上りリンク送信においてTTIバンドリングモードが前記移動端末によって使用されるべきであるか否か、を示している、
請求項1に記載のランダムアクセス応答メッセージ。 - 前記TTIバンドリングモードにおいて、前記移動端末が、同じトランスポートブロックの冗長バージョンを、許可された前記リソースで、複数の連続する送信時間間隔において送る、
請求項2に記載のランダムアクセス応答メッセージ。 - 前記送信モードインジケータが、前記ランダムアクセス応答メッセージの個別のフィールドに含まれている、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のランダムアクセス応答メッセージ。 - 前記リソースグラントフィールドがフラグを備えており、前記フラグが、
− 前記ランダムアクセス手順がコンテンションベースのランダムアクセス手順である場合、前記送信モードインジケータ、
− 前記ランダムアクセス手順が非コンテンションベースのランダムアクセス手順である場合、前記移動端末からのCQI報告を要求するCQI要求ビット、
をシグナリングするために使用される、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のランダムアクセス応答メッセージ。 - 前記移動端末の送信と前記基地局とを同期させるためのタイミングアドバンスコマンド、および、一時的なセル無線ネットワーク一時識別子の割当て、
をさらに備えている、請求項1から請求項5のいずれかに記載のランダムアクセス応答メッセージ。 - 移動通信システムにおいて使用するためのランダムアクセス手順であって、
基地局が、移動端末からのランダムアクセスプリアンブルを受信することに応えて、ランダムアクセス応答を送信し、前記ランダムアクセス応答メッセージが、前記移動端末によるスケジューリング制御式送信のためのグラントと、前記スケジューリング制御式送信の上りリンク送信モードの指示情報と、を備えている、
ランダムアクセス手順。 - 前記移動端末によって前記ランダムアクセスプリアンブルを前記基地局に送信するステップであって、前記ランダムアクセスプリアンブルが、前記スケジューリング制御式上りリンク送信の、前記移動端末によって要求される前記送信モード、を前記基地局に示す、ステップ、
をさらに含んでいる、請求項7に記載のランダムアクセス手順。 - 前記ランダムアクセスプリアンブルを、定義済みの複数のプリアンブルから選択するステップであって、前記定義済みのプリアンブルが、前記スケジューリング制御式上りリンク送信の、要求されるそれぞれの送信モード、に関連付けられている異なるグループ、に割り当てられている、ステップ、
をさらに含んでいる、請求項8に記載のランダムアクセス手順。 - 前記定義済みのプリアンブルが、前記スケジューリング制御式上りリンク送信の、要求されるそれぞれの送信モード、に関連付けられる異なるグループ、に割り当てられており、さらに、移動通信システムの特定のリリースとの前記移動端末の互換性を示す、
請求項9に記載のランダムアクセス手順。 - 前記スケジューリング制御式上りリンク送信を、前記ランダムアクセス応答メッセージに示されている前記送信モードに従って、前記移動端末から前記基地局に送信するステップ、
をさらに含んでいる、請求項7から請求項10のいずれかに記載のランダムアクセス手順。 - 前記ランダムアクセス応答メッセージに示される前記送信モードが、TTIバンドリングモードであり、前記移動端末が、同じトランスポートブロックの冗長バージョンを、前記ランダムアクセス応答メッセージにおいて許可されたリソースで、複数の連続する送信時間間隔において送信する、
請求項11に記載のランダムアクセス手順。 - 前記スケジューリング制御式上りリンク送信が、RRC接続要求と、非アクセス層サービスの要求とを備えており、前記ランダムアクセス手順が、非アクセス層サービスの要求をさらに備えている、
請求項7から請求項12のいずれかに記載のランダムアクセス手順。 - 前記RRC接続要求および非アクセス層サービスの前記要求のそれぞれに応えて、RRC接続の確立と、基地局とコアネットワークとの間のS1接続の確立とを、前記基地局によって平行して実行するステップ、
をさらに含んでいる、請求項13に記載のランダムアクセス手順。 - 前記接続確立手順が、前記基地局と前記移動端末との間のRRC接続を確立し、前記非アクセス層手順が、前記基地局と、前記移動通信システムのコアネットワークにおけるコアネットワークノードとの間に少なくとも1つの個別無線ベアラを確立する、
請求項14に記載のランダムアクセス手順。 - 前記ネットワークとのRRC接続を確立する移動端末によって実行される、
請求項7から請求項15のいずれかに記載のランダムアクセス手順。 - 前記ランダムアクセス応答メッセージが、請求項1から請求項6のいずれかに記載のメッセージである、
請求項7から請求項16のいずれかに記載のランダムアクセス手順。 - 移動通信システムにおいてランダムアクセス手順を実行する基地局であって、
移動端末からランダムアクセスプリアンブルを受信する受信器と、
ランダムアクセスプリアンブルを受信することに応えてランダムアクセス応答を前記移動端末に送信する送信器であって、前記ランダムアクセス応答メッセージが、前記移動端末によるスケジューリング制御式送信のためのグラントと、前記スケジューリング制御式送信の上りリンク送信モードの指示情報と、を備えている、送信器と、
を備えている、基地局。 - 前記受信器が、前記ランダムアクセス応答に対応して、前記ランダムアクセス応答に示されている前記送信モードに従ってのスケジューリング制御式上りリンク送信、を前記移動端末から受信するようにされている、
請求項18に記載の基地局。 - 前記スケジューリング制御式上りリンク送信が、RRC接続要求と非アクセス層サービス要求とを備えており、
前記基地局が、RRC接続確立手順と、基地局とコアネットワークとの間のS1接続の確立とを、平行して実行するように、さらにされている、
請求項19に記載の基地局。 - 前記ランダムアクセスプリアンブルが、前記スケジューリング制御式上りリンク送信の、前記移動端末によって要求される前記送信モード、を前記基地局に示す、
請求項18から請求項20のいずれかに記載の基地局。 - 移動通信システムにおいてランダムアクセス手順を実行する移動端末であって、
ランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信する送信器と、
ランダムアクセスプリアンブルの受信に応えての前記基地局からのランダムアクセス応答、を受信する受信器であって、前記ランダムアクセス応答メッセージが、前記移動端末によるスケジューリング制御式送信のためのグラントと、前記スケジューリング制御式送信の上りリンク送信モードの指示情報と、を備えている、受信器と、
を備えている、移動端末。 - 前記送信器が、前記ランダムアクセス応答に応えて、前記スケジューリング制御式上りリンク送信を、前記ランダムアクセス応答に示されている前記送信モードに従って前記移動端末から送信するようにされている、
請求項22に記載の移動端末。 - 前記スケジューリング制御式上りリンク送信が、RRC接続要求と非アクセス層サービス要求とを備えている、
請求項23に記載の移動端末。 - 命令を格納しているコンピュータ可読媒体であって、前記命令が基地局のプロセッサによって実行されたとき、それに起因して、前記基地局が、
移動端末からランダムアクセスプリアンブルを受信するステップと、
ランダムアクセスプリアンブルを受信することに応えてランダムアクセス応答を前記移動端末に送信するステップであって、前記ランダムアクセス応答メッセージが、前記移動端末によるスケジューリング制御式送信のためのグラントと、前記スケジューリング制御式送信の上りリンク送信モードの指示情報と、を備えている、ステップと、
によって、移動通信システムにおいてランダムアクセス手順を実行する、コンピュータ可読媒体。 - 命令を格納しているコンピュータ可読媒体であって、前記命令が移動端末のプロセッサによって実行されたとき、それに起因して、前記移動端末が、
ランダムアクセスプリアンブルを基地局に送信するステップと、
ランダムアクセスプリアンブルの受信に応えての前記基地局からのランダムアクセス応答を受信するステップであって、前記ランダムアクセス応答メッセージが、前記移動端末によるスケジューリング制御式送信のためのグラントと、前記スケジューリング制御式送信の上りリンク送信モードの指示情報と、を備えている、ステップと、
によって、移動通信システムにおいてランダムアクセス手順を実行する、コンピュータ可読媒体。
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