JP2013085152A - 無線通信システム、無線基地局装置、マシン通信端末及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信システム、無線基地局装置、マシン通信端末及び無線通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マシン通信システムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用する場合に、マシン通信端末に要求されるコストを低減可能にすること。
【解決手段】本発明の無線通信方法は、無線基地局装置において、マシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当て、割り当てられた下りリンク信号をマシン通信端末に送信し、マシン通信端末において、所定の周期で無線基地局装置からの下りリンク信号を受信し、所定の周期で受信した下りリンク信号を復調することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、マシン通信システムに適用可能な無線通信システム、無線基地局装置、マシン通信端末及び無線通信方法に関する。
近年、機器間の自律的なコミュニケーションによりサービスを提供するマシン通信（Ｍａｃｈｉｎｅ−ｔｏ−Ｍａｃｈｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）に関する技術開発が進められている。欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）は、マシン通信システムの参照モデルとして、アプリケーションドメイン（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｄｏｍａｉｎ）、ネットワークドメイン（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｄｏｍａｉｎ）、デバイスドメイン（Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｏｍａｉｎ）の３つのドメインを定義している。このうち、デバイスドメインにおいて、既に、電気、ガス、水道といったライフライン制御、高速道路交通システム（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ （ＩＴＳ））などのアプリケーションの実用化が検討されている。
ネットワークドメインにおいては、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）の規定に基づくセルラーシステムの採用が有力視されている。このため、３ＧＰＰにおいても、ＭＴＣ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｔｙｐｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）として定義されるマシン通信の標準化活動が開始されている（非特許文献１）。
３ＧＰＰ，ＴＳ２２．３６８（Ｖ１０．５．０），"ＭＴＣ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｓｐｅｃｔｓ"，Ｊｕｎ．２０１１
ところで、３ＧＰＰにおいて合意されたＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）においては、１．４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの可変帯域を用いて、下りで最大３００Ｍｂｐｓ及び上りで７５Ｍｂｐｓ程度の伝送レートが実現される。しかし、ＭＴＣは、比較的低速な通信環境を前提として検討されており、ＬＴＥシステム（Ｒｅｌ．８／９／１０及びそれ以降のバージョンを含む）をそのままＭＴＣに適用すると不都合が生じてしまう。例えば、ＭＴＣシステムに対する条件は、下りが１１８．４ｋｂｐｓ、上りが５９．２ｋｂｐｓというように、ＬＴＥシステムほどには高くない。このため、ＭＴＣシステムに適合させた無線通信端末（以下、マシン通信端末）にＬＴＥシステムの要求条件を満足させようとするとオーバースペックとなり、製造コストが増大してしまう。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マシン通信システムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用する場合に、マシン通信端末に要求されるコストを低減可能な無線通信システム、無線基地局装置、マシン通信端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明の無線通信システムは、無線基地局装置と、前記無線基地局装置とマシン通信するマシン通信端末と、を含み、前記無線基地局装置は、前記マシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる割当部と、割り当てられた下りリンク信号を前記マシン通信端末に送信する送信部と、を有し、前記マシン通信端末は、前記所定の周期で前記無線基地局装置からの下りリンク信号を受信する受信部と、前記所定の周期で受信した下りリンク信号を復調する復調部と、を有することを特徴とする。
本発明の無線基地局装置は、マシン通信するマシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる割当部と、割り当てられた下りリンク信号を前記マシン通信端末に送信する送信部と、を具備することを特徴とする。
本発明のマシン通信端末は、所定の周期で無線基地局装置からの下りリンク信号を受信する受信部と、前記所定の周期で受信した下りリンク信号を復調する復調部と、を具備することを特徴とする。
本発明の無線通信方法は、無線基地局装置と、前記無線基地局装置とマシン通信するマシン通信端末と、を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局装置において、前記マシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる工程と、割り当てられた下りリンク信号を前記マシン通信端末に送信する工程と、前記マシン通信端末において、前記所定の周期で前記無線基地局装置からの下りリンク信号を受信する工程と、前記所定の周期で受信した下りリンク信号を復調する工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、マシン通信システムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用する場合に、マシン通信端末に要求されるコストを低減することができる。
本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成の説明図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムにおける通信方法について説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る無線通信システムにおけるマシン通信端末に対する通信周期を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る無線基地局装置の全体構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る無線基地局装置のベースバンド処理部を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係るマシン通信端末の全体構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施の形態に係るマシン通信端末のベースバンド処理部を示す機能ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る無線通信システムについて説明する。図１に示す無線通信システムは、マシン通信システムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用した一例である。この無線通信システムは、無線基地局装置と、この無線基地局装置とマシン通信するマシン通信端末と、を少なくとも含み、この無線基地局装置と信号通信のために無線接続するユーザ端末を含む。
ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ（Ｒｅｌ．１０）をサポートする無線通信システムでは、最大２０ＭＨｚを１単位とする基本周波数ブロックを複数使用して、下りリンク及び上りリンク共にシステム帯域を最大で１００ＭＨｚまで拡張するキャリアアグリゲーションが採用されている。以降の説明では、ＬＴＥシステムは、下りリンク及び上りリンク共に最大２０ＭＨｚのシステム帯域に設定されるものとする。
図１に示すように、無線通信システム１は、無線基地局装置２０と、この無線基地局装置２０と通信する複数の無線通信端末１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃとを含んで構成されている。例えば、無線通信端末１０Ｃは、マシン通信システムにおける通信デバイスとなるマシン通信端末（ＭＴＣ−ＵＥ）であり、他の無線通信端末１０Ａ、１０Ｂは、ＬＴＥシステム（Ｒｅｌ．１０以降も含む）をサポートする移動端末装置（以下、ＬＴＥ端末（ＬＴＥ−ＵＥ））である。無線基地局装置２０は、上位局装置３０と接続され、この上位局装置３０は、コアネットワーク４０と接続される。複数の無線通信端末１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、セル５０において無線基地局装置２０と通信を行うことができる。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されない。
無線通信システム１は、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用されるが、無線アクセス方式はこれに限定されない。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域を１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。ＬＴＥ端末は、下りリンク及び上りリンク共に最大で２０ＭＨｚに対応可能な通信性能を有する。
ここで、ＬＴＥシステムにおけるチャネル構成について説明する。下りリンクのチャネル構成は、複数のＬＴＥ端末が共通に使用する下りデータチャネルとしてのＰＤＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）と、下り制御チャネルとしてのＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）とを含む。ＰＤＳＣＨにより、送信データ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨのスケジューリング情報等を含む下りリンク制御情報（ＤＬ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）、ＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等を含む上りリンク制御情報（ＵＬ ｇｒａｎｔ）が伝送される。下りリンクのチャネル構成は、その他にも、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ Ｃｈａｎｎｅｌ）などを有している。ＰＣＦＩＣＨは、サブフレームの先頭シンボルから何シンボルまでにＰＤＣＣＨが割当てられているかを示すＣＦＩ値を通知する。ＰＤＣＣＨが割当てられている最終シンボルから当該サブフレームの最終シンボルまでの時間領域にＰＤＳＣＨが割り当てられる。
上りリンクのチャネル構成は、複数のＬＴＥ端末において共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）と、上りリンク制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、上り送信データ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫが伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなどが伝送される。上りリンクのチャネル構成は、その他にも、ＰＲＡＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）が規定されている。ＰＲＡＣＨはランダムアクセスプリアンブル等を送信に用いられる。
このようなチャネル構成を有するＬＴＥシステムをＭＴＣに適用する場合、マシン通信端末のコスト低減の観点から、特に、下りリンクはＬＴＥ端末と同等の通信帯域に対応可能な受信性能を維持し、上りリンクはＬＴＥ端末に比べて狭い帯域のみに対応可能な送信性能にすることが、有効である。
図２は、マシン通信端末の下り受信性能と上り送信性能を説明するための図である。図２Ａにマシン通信端末の下り受信性能を示す。ＭＴＣ−ＵＥ１０Ｃは、ＬＴＥ−ＵＥ１０Ａ、１０Ｂと同様に、２０ＭＨｚのシステム帯域に対応可能な受信性能を備えていることが示されている。つまり、ＭＴＣ−ＵＥ１０Ｃは、ＬＴＥ−ＵＥ１０Ａ、１０Ｂと同様に２０ＭＨｚの全帯域に亘りＰＤＣＣＨを受信して復号し、復号したＰＤＣＣＨに含まれた下りリンク制御情報に基づいてＰＤＳＣＨを受信する。
図２Ｂにマシン通信端末の上り受信性能を示す。ＭＴＣ−ＵＥ１０Ｃは、上りリンクで対応可能な帯域が、ＬＴＥ−ＵＥ１０Ａ、１０Ｂの上りリンクの通信可能な帯域（２０ＭＨｚ）と同じか，それに比べて、より狭い帯域に制限されている。ＬＴＥ−ＵＥ１０Ａ、１０Ｂは、ＭＴＣ−ＵＥ１０Ｃは上りリンクの帯域が制限されている場合、システム帯域（２０ＭＨｚ）の両端に配置したＰＵＣＣＨで上り制御信号を送信するが、ＭＴＣ−ＵＥ１０ＣはＰＵＳＣＨ＿ＭＴＣの両端にＰＵＣＣＨは配置されない。ＰＵＣＣＨによって、ハイブリッドＡＲＱの応答確認、下りリンクのチャネル依存スケジューリングを補助するＣＱＩ、の上りリンクデータ送信のためのリソース要求が送信されるが、ＭＴＣ−ＵＥ１０ＣはＰＵＳＣＨでこれらの信号を送信する。
ＬＴＥシステムに対する影響を抑えるために、ＭＴＣ−ＵＥ１０Ｃ用のＰＵＳＣＨのサイズは、ＬＴＥシステムでサポートする１．４ＭＨｚ、３ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、１５ＭＨｚのいずれかが望ましい。または、ＰＲＡＣＨの帯域に相当する１．０８ＭＨｚの帯域幅が適用されても良い。ただし、適用される帯域幅はこれに限られない。
上述したように、ＭＴＣシステムでの要求条件は、下りリンクで１１８．４ｋｂｐｓ、上りリンクで５９．２ｋｂｐｓのように低いピークデータレートとなっている。また、ＭＴＣシステムにおけるＭＴＣ−ＵＥは、通信環境が逐次変化するものではない。このため、無線基地局装置は、ＭＴＣ−ＵＥに対しては、下りリンク信号を送信するフレーム期間を制限することで、ＭＴＣ−ＵＥでの受信処理時間や信号処理時間を少なくことができる。これにより、ＭＴＣ−ＵＥにおけるバッテリー消費を抑えることができ、ＭＴＣ−ＵＥに要求されるコストを低減することができる。
本発明においては、ＭＴＣ−ＵＥは、無線基地局装置で制限されたフレーム期間について下りリンク信号（所定の周期で送信された下りリンク信号）を受信する。このとき、ＭＴＣ−ＵＥは、所定の周期のフレーム期間のみ下りリンク信号を監視する。すなわち、ＭＴＣ−ＵＥは、無線基地局装置から所定の周期のフレーム期間で送信された下りリンク信号について、その所定の周期のフレーム期間を監視し、そのフレーム期間で信号処理（復調、復号等の信号処理）を行う。言い換えると、所定の周期のフレーム期間以外では、下りリンク信号の復調、復号等の信号処理（ＰＤＣＣＨのブラインド復号を含む）は行わない。このように、信号処理期間を少なくすることにより、すべてのフレーム期間で信号処理をする場合に比べてＭＴＣ−ＵＥにおけるバッテリー消費を抑えることができ、ＭＴＣ−ＵＥに要求されるコストを低減することができる。
ここで、無線基地局装置から下りリンク信号を送信するフレーム期間とは、例えば、サブフレーム、無線フレーム等を意味する。また、下りリンク信号としては、ＰＤＣＣＨ信号、ＰＤＳＣＨ信号等の信号が挙げられる。
所定の周期としては、例えば、システムフレーム番号（ＳＦＮ）（０−１０２３）を用いて決定することができる。具体的には、以下の式（１）を用いて所定の周期を決定することができる。
Figure 2013085152
 ここで、Ｎは下りリンク信号が送信される周期を表し、Ｍはサブフレーム単位のオフセットを表し、ｎｓはスロット番号を表す。
図３Ａは、上記式（１）において、Ｎ＝１０、Ｍ＝０の場合を示す図である。図３Ａにおける横軸は時間方向を示しており、一つの期間単位はサブフレームを示している。また、サブフレームに付与されている番号がＳＦＮである。したがって、図３Ａに示す設定においては、無線基地局装置が、１０サブフレーム毎に、下りリンク信号をＭＴＣ−ＵＥに送信し、ＭＴＣ−ＵＥは、１０サブフレーム毎に下りリンク信号を受信し図３Ａに示す斜線部分のサブフレームを受信し）、この下りリンク信号を復調、復号する。
無線基地局装置からＭＴＣ−ＵＥに対して下りリンク信号が送られる周期（式（１）におけるＭやＮ）は、標準仕様で予め決定しておくか、無線基地局装置で決定することができる。この周期を無線基地局装置で決定する場合においては、無線基地局装置が、例えば上記式（１）を用いて決定する。なお、Ｎの下限値は、ＭＴＣ−ＵＥの性能によって決まるので、ある程度大きく設定しておくことが望ましい。そして、無線基地局装置は、決定した周期でＭＴＣ−ＵＥに対して下りリンク信号を送信するように無線リソースに割り当てる。
また、この周期を無線基地局装置で決定する場合には、ＭＴＣ−ＵＥに対して下りリンク信号が送られる周期（式（１）におけるＭやＮ）を含む周期に関する情報を、無線基地局装置からハイヤレイヤシグナリングでＭＴＣ−ＵＥに通知しても良い。
下りリンク信号が送られる周期については、ＭＴＣ−ＵＥの端末能力に依存すると考えられるので、この周期については、ＭＴＣ−ＵＥが自装置の端末能力情報を無線基地局装置にハイヤレイヤシグナリングで通知し、無線基地局装置が端末能力情報に基づいて周期を決定しても良い。例えば、ＭＴＣ−ＵＥが自装置のカテゴリを無線基地局装置に通知し、そのカテゴリに応じて（例えば、カテゴリ０であれば）本制御における所定の周期で下りリンク信号を無線リソースに割り当てる。
このように、無線基地局装置が所定の周期で下りリンク信号を送信する制御を行う場合においては、通信開始時等で同期信号（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ／Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）をＭＴＣ−ＵＥに通知する必要があるので、このような通信に必要となる情報（同期信号の送信位置等の情報）は、ハイヤレイヤシグナリングで無線基地局装置からＭＴＣ−ＵＥに通知することが望ましい。
本制御において、所定の周期の整数倍とハイブリッドＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ：ＨＡＲＱ）の周期とが同じであることが望ましい。例えば、図３Ｂでは、所定の周期が４サブフレームであり、４サブフレーム毎にＭＴＣ−ＵＥに対して下りリンク信号が割り当てられる。すなわち、所定の周期の２倍がＨＡＲＱの周期と同じになる（Ｎ＝８、Ｍ＝０，４でＭ＝０のときがＨＡＲＱの周期と同じである）。このような割り当てに設定すると、例えば、ＳＦＮ＝１２で再送要求（ＮＡＫ＃１）がされると、８サブフレーム後のＳＦＮ＝２０でＮＡＫ＃１に対応するデータが再送される。また、ＳＦＮ＝１６で再送要求（ＮＡＫ＃２）がされると、８サブフレーム後のＳＦＮ＝２４でＮＡＫ＃２に対応するデータが再送される。ＳＦＮ＝２０及びＳＦＮ＝２４は、ＭＴＣ−ＵＥに対して下りリンク信号が割り当てられる無線リソースであるので、ＭＴＣ−ＵＥは割り当てられないサブフレームを使用することなく（監視することなく）、再送を受信することができる。このため、データを格納しておくソフトバッファ領域（メモリ領域）を少なくする（ＨＡＲＱプロセス数を少なくする）ことができる。図３Ｂの場合においては、ＨＡＲＱプロセス数を２（Ｍの数分）にすることができる。これにより、ＭＴＣ−ＵＥにおけるメモリ領域を低減させることができ、ＭＴＣ−ＵＥに要求されるコストを低減することができる。
この場合において、ソフトバッファ領域はＭＴＣ−ＵＥの端末能力に依存すると考えられるので、所定の周期については、ＭＴＣ−ＵＥが自装置の端末能力情報（ソフトバッファ領域）を無線基地局装置にハイヤレイヤシグナリングで通知し、無線基地局装置が端末能力情報に基づいて周期を決定しても良い。
図４を参照しながら、本実施の形態に係る無線基地局装置２０の全体構成について説明する。無線基地局装置２０は、ＭＴＣ−ＵＥとマシン通信すると共に、ユーザ端末（ＬＴＥ−ＵＥ）と信号通信のために無線接続する。無線基地局装置２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、呼処理部２０５と、伝送路インターフェース２０６とを備えている。
無線基地局装置２０からユーザ端末１０へ下りリンクで送信されるユーザデータは、無線基地局装置２０の上位局装置３０から伝送路インターフェース２０６を介してベースバンド信号処理部２０４に入力される。
ベースバンド信号処理部２０４は、シーケンス番号付与等のＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、プリコーディング処理を行う。
ベースバンド信号処理部２０４は、さらにユーザ端末１０に対してセル５０における無線通信のための制御情報を報知チャネルで通知する。セル５０における通信のための報知情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅や、ＰＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報（Ｒｏｏｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ）等が含まれる。
送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に周波数変換処する。ＲＦ信号は、アンプ部２０２で増幅されて送受信アンテナ２０１へ出力される。送受信部２０３は、ＭＴＣ−ＵＥに対しては、上述した所定の周期で下りリンク信号を送信する。
無線基地局装置２０は、ユーザ端末１０が送信した送信波を送受信アンテナ２０１で受信する。送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０４に入力される。
ベースバンド信号処理部２０４は、上りリンクで受信したベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理を行う。復号された信号は伝送路インターフェース２０６を介して上位局装置３０に転送される。
呼処理部２０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局装置２０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
図５は、本実施の形態に係る無線基地局装置２０が有するベースバンド信号処理部２０４の機能ブロック図である。無線基地局装置２０と無線接続するユーザ端末１０に対する送信データが上位局装置３０から無線基地局装置２０に対して転送される。
制御情報生成部３０２は、ハイヤレイヤシグナリング（例えばＲＲＣシグナリング）する上位制御信号をユーザ単位で生成する。データ生成部３０１は、上位局装置３０から転送された送信データをユーザ別にユーザデータとして出力する。
ベースバンド信号処理部２０４は、チャネル符号化部３０３、変調部３０４、マッピング部３０５を備えている。チャネル符号化部３０３は、データ生成部３０１から出力されるユーザデータで構成される共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ）を、ユーザ毎にチャネル符号化する。変調部３０４は、チャネル符号化されたユーザデータをユーザ毎に変調する。マッピング部３０５は、変調されたユーザデータを無線リソースにマッピングする。
また、ベースバンド信号処理部２０４は、ユーザ固有の下り制御情報である下り共有データチャネル用制御情報を生成する下り制御情報生成部３０６と、ユーザ共通の下り制御情報である下り共通制御チャネル用制御情報を生成する下り共通チャネル用制御情報生成部３０７とを備えている。下り制御情報生成部３０６は、ユーザ毎に決定したリソース割り当て情報、ＭＣＳ情報、ＨＡＲＱ用の情報、ＰＵＣＣＨの送信電力制御コマンド等から構成された下りリンク制御情報を生成する。
ベースバンド信号処理部２０４は、チャネル符号化部３０８、変調部３０９を備えている。チャネル符号化部３０８は、下り制御情報生成部３０６及び下り共通チャネル用制御情報生成部３０７で生成される制御情報をユーザ毎にチャネル符号化する。変調部３０９は、チャネル符号化された下り制御情報を変調する。
また、ベースバンド信号処理部２０４は、上り共有データチャネル（ＰＵＳＣＨ）を制御する上り共有データチャネル用制御情報をユーザ毎に生成する上り制御情報生成部３１１と、生成した上り共有データチャネル用制御情報をユーザ毎にチャネル符号化するチャネル符号化部３１２と、チャネル符号化した上り共有データチャネル用制御情報をユーザ毎に変調する変調部３１３とを備える。
参照信号生成部３１８は、チャネル推定、シンボル同期、ＣＱＩ測定、モビリティ測定等の様々な目的に使用されるセル固有参照信号（ＣＲＳ：Ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ)をリソースブロック（ＲＢ）内にＦＤＭ／ＴＤＭで多重して送信する。また、参照信号生成部３１８は、下りリンク復調用参照信号(ＵＥ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＲＳ)を送信する。
上記変調部３０９、３１３でユーザ毎に変調された下り／上り制御情報は、制御チャネル多重部３１４で多重され、さらにインタリーブ部３１５でインタリーブされる。インタリーブ部３１５から出力される制御信号及びマッピング部３０５から出力されるユーザデータは下りチャネル信号としてＩＦＦＴ部３１６へ入力される。また、下り参照信号がＩＦＦＴ部３１６へ入力される。ＩＦＦＴ部３１６は、下りチャネル信号及び下り参照信号を逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時系列の信号に変換する。サイクリックプレフィックス（ＣＰ）挿入部３１７は、下りチャネル信号の時系列信号にサイクリックプレフィックスを挿入する。なお、サイクリックプレフィックスは、マルチパス伝搬遅延の差を吸収するためのガードインターバルとして機能する。サイクリックプレフィックスが付加された送信データは、送受信部２０３に送出される。
スケジューリング部３１０は、リソース割り当てを制御する。スケジューリング部３１０は、上位局装置３０から送信データ及び再送指示が入力されると共に、上りリンクの受信信号を測定した受信部からチャネル推定値やリソースブロックのＣＱＩが入力される。スケジューリング部３１０は、上位局装置３０から入力された再送指示、チャネル推定値及びＣＱＩを参照しながら、下りリンク割当て情報、上りリンク割当て情報、及び上下共有チャネル信号のスケジューリングを行う。移動通信における伝搬路は、周波数選択性フェージングにより周波数ごとに変動が異なる。そこで、ユーザデータ送信時に、ユーザ端末１０に対してサブフレーム毎に通信品質の良好なリソースブロックを割り当てる（適応周波数スケジューリングと呼ばれる）。適応周波数スケジューリングでは、各リソースブロックに対して伝搬路品質の良好なユーザ端末１０を選択して割り当てる。そのため、スケジューリング部３１０は、各ユーザ端末１０からフィードバックされるリソースブロック毎のＣＱＩを用いてスループットの改善が期待されるリソースブロックを割り当てる。また、割り当てたリソースブロックで所定のブロック誤り率を満たすＭＣＳ（符号化率、変調方式）を決定する。スケジューリング部３１０が決定したＭＣＳ（符号化率、変調方式）を満足するパラメータがチャネル符号化部３０３、３０８、３１２、変調部３０４、３０９、３１３に設定される。
スケジューリング部３１０は、ＬＴＥ−ＵＥとＭＴＣ−ＵＥとを区別してスケジューリングを行う。スケジューリング部３１０は、ＭＴＣ−ＵＥに対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる。この所定の周期については、無線基地局装置側で決定した周期でも良く、予め決められた周期でも良く、ＭＴＣ−ＵＥから通知された端末能力情報等に応じて無線基地局装置側で決定した周期でも良い。所定の周期を決定する場合、所定の周期の整数倍とＨＡＲＱの周期とが同じとなるように設定することにより、ＨＡＲＱプロセス数を少なくすることができる。なお、このように決められた所定の周期に関する情報は、ハイヤレイヤシグナリングでＭＴＣ−ＵＥに通知される。
次に、図６を参照しながら、本実施の形態に係るユーザ端末１０の全体構成について説明する。ユーザ端末１０は、複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、アプリケーション部１０５とを備えている。
送受信アンテナ１０１で受信した無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅され、送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部１０５に転送される。アプリケーション部１０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部１０５に転送される。
一方、上りリンクのユーザデータは、アプリケーション部１０５からベースバンド信号処理部１０４に入力される。ベースバンド信号処理部１０４は、再送制御（ＨＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、ＩＦＦＴ処理を行う。送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部１０２で増幅されて送受信アンテナ１０１より送信される。送受信部１０３は、必要に応じて、端末能力情報（メモリ領域情報、カテゴリ情報等）をハイヤレイヤシグナリングで無線基地局装置に通知する。
図７は、ＭＴＣ−ＵＥ１０が有するベースバンド信号処理部１０４の機能ブロック図である。
無線基地局装置２０から受信データとして受信された下りリンク信号は、ＣＰ除去部４０１でＣＰが除去される。ＣＰが除去された下りリンク信号は、ＦＦＴ部４０２へ入力される。ＦＦＴ部４０２は、下りリンク信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、デマッピング部４０３へ入力する。デマッピング部４０３は、下りリンク信号をデマッピングし、下りリンク信号から複数の制御情報が多重された多重制御情報、ユーザデータ、上位制御信号を取り出す。なお、デマッピング部４０３によるデマッピング処理は、アプリケーション部１０５から入力される上位制御信号に基づいて行われる。デマッピング部４０３から出力された多重制御情報は、デインタリーブ部４０４でデインタリーブされる。
また、ベースバンド信号処理部１０４は、下り／上り制御情報を復調する制御情報復調部４０５、下り共有データを復調するデータ復調部４０６及びチャネル推定部４０７を備えている。制御情報復調部４０５は、下り制御チャネルから下り共通制御チャネル用制御情報を復調する共通制御チャネル用制御情報復調部４０５ａと、下り制御チャネルからサーチスペースをブラインドデコーディングして上り共有データチャネル用制御情報を復調する上り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｂと、下り制御チャネルからサーチスペースをブラインドデコーディングして下り共有データチャネル用制御情報を復調する下り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｃとを備えている。データ復調部４０６は、ユーザデータ及び上位制御信号を復調する下り共有データ復調部４０６ａと、下り共有チャネルデータを復調する下り共有チャネルデータ復調部４０６ｂとを備えている。
共通制御チャネル用制御情報復調部４０５ａは、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の共通サーチスペースのブラインドデコーディング処理、復調処理、チャネル復号処理などによりユーザ共通の制御情報である共通制御チャネル用制御情報を取り出す。共通制御チャネル用制御情報は、下りリンクのチャネル品質情報（ＣＱＩ）を含んでおり、後述するマッピング部１１５に入力され、無線基地局装置２０への送信データの一部としてマッピングされる。
上り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｂは、下り制御チャネル（ＰＣＣＣＨ）のユーザ個別サーチスペースのブラインドデコーディング処理、復調処理、チャネル復号処理などによりユーザ固有の上り制御情報を取り出す。復調された下り制御情報は、下り共通チャネルデータ復調部４０６ｂへ入力されて上り共有データチャネル（ＰＵＳＣＨ）の制御に使用される。
下り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｃは、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）のユーザ個別サーチスペースのブラインドデコーディング処理、復調処理、チャネル復号処理などによりユーザ固有の下り制御信号である下り共有データチャネル用制御情報を取り出す。復調された下り共有データチャネル用制御情報は、下り共有データ復調部４０６へ入力されて、下り共有データチャネル（ＰＤＳＣＨ）の制御に使用される。
下り共有データ復調部４０６ａは、下り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｃから入力された下り共有データチャネル用制御情報に基づいて、ユーザデータや上位制御情報を取得する。上位制御情報（モード情報を含む）は、チャネル推定部４０７に出力される。下り共通チャネルデータ復調部４０６ｂは、上り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｂから入力された上り共有データチャネル用制御情報に基づいて、上り共通チャネルデータを復調する。
チャネル推定部４０７は、ユーザ端末固有の参照信号，または共通参照信号を用いてチャネル推定する。推定されたチャネル変動を、共通制御チャネル用制御情報復調部４０５ａ、上り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｂ、下り共有データチャネル用制御情報復調部４０５ｃ及び下り共有データ復調部４０６ａに出力する。これらの復調部においては、推定されたチャネル変動及び復調用参照信号を用いて下りリンク割当て情報を復調する。
上記制御情報復調部４０５は、所定の周期で無線基地局装置から送信される下りリンク信号における制御情報を復調する。上記データ復調部４０６は、所定の周期で無線基地局装置から送信される下りリンク信号におけるデータを復調する。したがって、所定の周期で無線基地局装置から送信されるフレーム期間以外のフレーム期間では、制御情報やデータの復調は行わない。なお、この所定の周期に関する情報は、無線基地局装置からハイヤレイヤシグナリングで通知される。
ベースバンド信号処理部１０４は、送信処理系の機能ブロックとして、データ生成部４０８、チャネル符号化部４０９、変調部４１０、ＤＦＴ部４１１、マッピング部４１２、ＩＦＦＴ部４１３、ＣＰ挿入部４１４を備えている。データ生成部４０８は、アプリケーション部１０５から入力されるビットデータから送信データを生成する。チャネル符号化部４０９は、送信データに対して誤り訂正等のチャネル符号化処理を施し、変調部４１０はチャネル符号化された送信データをＱＰＳＫ等で変調する。ＤＦＴ部４１１は、変調された送信データを離散フーリエ変換する。マッピング部４１２は、ＤＦＴ後のデータシンボルの各周波数成分を、無線基地局装置２０に指示されたサブキャリア位置へマッピングする。ＩＦＦＴ部４１３は、システム帯域に相当する入力データを逆高速フーリエ変換して時系列データに変換し、ＣＰ挿入部４１４は時系列データに対してデータ区切りでサイクリックプレフィックスを挿入する。
一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部１０５からベースバンド信号処理部１０４に入力される。ベースバンド信号処理部１０４では、再送制御の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて送受信部１０６に転送される。送受信部１０６では、ベースバンド信号処理部１０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する周波数変換処理が施され、その後、アンプ部１０２で増幅されて送受信アンテナ１０１より送信される。
上記構成のシステムにおいては、無線基地局装置は、スケジューリング部３１０でＭＴＣ−ＵＥに対して所定の周期で下りリンク信号を割り当て、割り当てられた下りリンク信号を送受信部２０３でＭＴＣ−ＵＥに送信する。ＭＴＣ−ＵＥには、この所定の周期に関する情報がハイヤレイヤシグナリングで通知されている。ＭＴＣ−ＵＥは、所定の周期で無線基地局装置からの下りリンク信号を受信し、この下りリンク信号を復調する。なお、この所定の周期については、無線基地局装置側で決定した周期でも良く、予め決められた周期でも良く、ＭＴＣ−ＵＥから通知された端末能力情報等に応じて無線基地局装置側で決定した周期でも良い。これにより、ＭＴＣシステムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用する場合に、ＭＴＣ−ＵＥに要求されるコストを低減することができる。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
１ 無線通信システム
１０Ａ、１０Ｂ ＬＴＥ−ＵＥ
１０Ｃ ＭＴＣ−ＵＥ
２０ 無線基地局装置
３０ 上位局装置
４０ コアネットワーク
１０１ 送受信アンテナ
１０２ アンプ部
１０３ 送受信部
１０４ ベースバンド信号処理部
１０５ アプリケーション部
２０１ 送受信アンテナ
２０２ アンプ部
２０３ 送受信部
２０４ ベースバンド信号処理部
２０５ 呼処理部
２０６ 伝送路インターフェース
３０１ データ生成部
３０２ 制御情報生成部
３０３、３０８、３１２ チャネル符号化部
３０４、３０９、３１３ 変調部
３０５ マッピング部
３０６ 下り制御情報生成部
３０７ 下り共通チャネル用制御情報生成部
３１０ スケジューリング部
３１１ 上り制御情報生成部
３１４ 制御チャネル多重部
３１５ インタリーブ部
３１６ ＩＦＦＴ部
３１７ ＣＰ挿入部
３１８ 参照信号生成部
４０１ ＣＰ除去部
４０２ ＦＦＴ部
４０３ デマッピング部
４０４ デインタリーブ部
４０５ 制御情報復調部
４０５ａ 共通制御チャネル用制御情報復調部
４０５ｂ 上り共有データチャネル用制御情報復調部
４０５ｃ 下り共有データチャネル用制御情報復調部
４０６ データ復調部
４０６ａ 下り共有データ復調部
４０６ｂ 下り共有チャネルデータ復調部
４０７ チャネル推定部
４０８ データ生成部
４０９ チャネル符号化部
４１０ 変調部
４１１ ＤＦＴ部
４１２ マッピング部
４１３ ＩＦＦＴ部
４１４ ＣＰ挿入部

Claims (14)

  1. 無線基地局装置と、前記無線基地局装置とマシン通信するマシン通信端末と、を含む無線通信システムであって、
    前記無線基地局装置は、前記マシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる割当部と、割り当てられた下りリンク信号を前記マシン通信端末に送信する送信部と、を有し、
    前記マシン通信端末は、前記所定の周期で前記無線基地局装置からの下りリンク信号を受信する受信部と、前記所定の周期で受信した下りリンク信号を復調する復調部と、を有することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記マシン通信端末は、前記所定の周期のフレーム期間のみ前記下りリンク信号を監視することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 前記無線基地局装置は、前記所定の周期に関する情報をハイヤレイヤシグナリングで前記マシン通信端末に通知することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。
  4. 前記マシン通信端末は、自装置の端末能力情報をハイヤレイヤシグナリングで前記無線基地局装置に通知し、前記無線基地局装置は、前記端末能力情報に基づいて前記所定の周期を決定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信システム。
  5. 前記所定の周期とハイブリッドＡＲＱ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）の周期とが同じに設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の無線通信システム。
  6. 前記無線基地局装置は、前記マシン通信端末とマシン通信すると共にユーザ端末と信号通信のために無線接続することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の無線通信システム。
  7. マシン通信するマシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる割当部と、割り当てられた下りリンク信号を前記マシン通信端末に送信する送信部と、を具備することを特徴とする無線基地局装置。
  8. 前記所定の周期に関する情報をハイヤレイヤシグナリングで前記マシン通信端末に通知することを特徴とする請求項７記載の無線基地局装置。
  9. 前記マシン通信端末から通知された端末能力情報に基づいて前記所定の周期を決定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の無線基地局装置。
  10. 前記マシン通信端末とマシン通信すると共にユーザ端末と信号通信のために無線接続することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の無線基地局装置。
  11. 所定の周期で無線基地局装置からの下りリンク信号を受信する受信部と、前記所定の周期で受信した下りリンク信号を復調する復調部と、を具備することを特徴とするマシン通信端末。
  12. 前記所定の周期のフレーム期間のみ前記下りリンク信号を監視することを特徴とする請求項１１記載のマシン通信端末。
  13. 自装置の端末能力情報をハイヤレイヤシグナリングで前記無線基地局装置に通知することを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載のマシン通信端末。
  14. 無線基地局装置と、前記無線基地局装置とマシン通信するマシン通信端末と、を含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記無線基地局装置において、前記マシン通信端末に対して所定の周期で下りリンク信号を割り当てる工程と、割り当てられた下りリンク信号を前記マシン通信端末に送信する工程と、
    前記マシン通信端末において、前記所定の周期で前記無線基地局装置からの下りリンク信号を受信する工程と、前記所定の周期で受信した下りリンク信号を復調する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
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