JP2015065604A - 無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物理下りリンク共有チャネルの帯域幅がシステム帯域幅より狭い通信システムにおいて、制御信号に係る通信オーバヘッドを低減すること。
【解決手段】本発明の無線基地局は、ユーザ端末に対して、下りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に物理下りリンク共有チャネルを割当てるリソース割当て部と、前記ユーザ端末に通知する下り制御情報を生成する下り制御情報生成部と、を有し、前記下り制御情報生成部は、前記物理下りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズを、前記物理下りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。また、ＬＴＥからの更なる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システム（例えば、ＬＴＥアドバンスト（以下、「ＬＴＥ−Ａ」と表す）、ＦＲＡ（Future Radio Access）などともいう）も検討されている。

ところで、近年、通信装置の低コスト化に伴い、ネットワークに繋がれた装置が、人間の手を介さずに相互に通信して自動的に制御を行う機器間通信（Ｍ２Ｍ：Machine-to-Machine）の技術開発が盛んに行われている。特に、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）は、Ｍ２Ｍの中でも機器間通信用のセルラシステムとして、ＭＴＣ（Machine Type Communication）の最適化に関する標準化を進めている（非特許文献１）。ＭＴＣ端末は、例えば電気（ガス）メータ、自動販売機、車両、その他産業機器などの幅広い分野への利用が考えられている。

3GPP TS 36.888"Study on provision of low-cost Machine-Type Communications (MTC) User Equipments (UEs) based on LTE (Release 12)"

ＭＴＣ端末の中でも、簡易なハードウェア構成で実現可能な低コストＭＴＣ端末（low-cost MTC UE）が、コスト面及びセルラシステムのカバレッジエリアの改善の面で需要が高まっている。ＭＴＣ端末の低コスト化については、物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）の利用帯域幅をシステム帯域幅より狭くした構成、つまり通常の端末より狭く限定した構成による実現が検討されている。しかしながら、従来の通信システムにおいて、システム帯域幅及び共有チャネルの帯域幅が異なる構成は想定されていない。したがって、システム帯域幅及び共有チャネルの帯域幅が同じであることを前提とした従来の制御信号を利用すると、低コストＭＴＣ端末においては不要な通信オーバヘッドが生じてしまい、望ましいセルラシステムの構築が困難となるという課題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）の帯域幅がシステム帯域幅より狭い通信システムにおいて、制御信号に係る通信オーバヘッドを低減することができる無線基地局、ユーザ端末及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局は、ユーザ端末に対して、下りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に物理下りリンク共有チャネルを割当てるリソース割当て部と、前記ユーザ端末に通知する下り制御情報を生成する下り制御情報生成部と、を有し、前記下り制御情報生成部は、前記物理下りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズを、前記物理下りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定することを特徴とする。

本発明によれば、物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）の帯域幅がシステム帯域幅より狭い通信システムにおいて、通信オーバヘッドを低減することができる。

無線基地局の送信モードとユーザ端末が検出すべきＤＣＩフォーマットとの対応を示す図である。 ユーザ端末が検出すべきＤＣＩフォーマットのサイズの説明図である。 ＤＣＩフォーマット ０／１Ａの詳細な構成の説明図である。 低コストＭＴＣ端末に割当てられるＰＤＳＣＨ及びＰＤＣＣＨの帯域幅の一例を示す図である。 リソース割当て情報に関する領域がシステム帯域幅に依存する場合のＤＣＩフォーマットのサイズ及び通信オーバヘッドの一例を示す図である。 本実施の形態の態様１／１’に係るＤＣＩフォーマット ０／１Ａの詳細な構成の説明図である。 本実施の形態の態様１／１’に係るゼロパディングの説明図である。 ＤＣＩ ０／１Ａの典型的な構成の説明図である。 本実施の形態の態様２において、ユーザ端末に割当てられるＰＵＳＣＨ及びＰＵＣＣＨの帯域幅の一例を示す図である。 本実施の形態の態様２−１／２−１’における無線基地局及びユーザ端末のランダムアクセス手順に係る動作シーケンスの説明図である。 本実施の形態の態様２−２／２−２’における無線基地局及びユーザ端末のランダムアクセス手順に係る動作シーケンスの説明図である。 本実施の形態の態様３の概念説明図である。 本実施の形態の態様３に係るＤＣＩの構成の説明図である。 本実施の形態の各態様に係るＤＣＩフォーマットのサイズを示す説明図である。 本実施の形態の各態様に係るスケジューリングゲインを示す説明図である。 本実施の形態の各態様に係るユーザ端末のＤＣＩ復号処理を示す説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局の構成例を説明するためのブロック図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の構成例を説明するためのブロック図である。

本実施の形態の説明の前に、本願の解決すべき既存の通信システムにおける課題を説明する。以下、ＬＴＥシステムを例に説明するが、ＬＴＥ−Ａシステム、ＦＲＡシステムなどであっても同様の課題が存在することは明らかである。

ＬＴＥシステムにおいては、ユーザ端末における制御チャネルの簡易かつ効率的な処理を可能とするため、無線リソースエレメントに対するＰＤＣＣＨのマッピングは所定の構成となる。当該構成は制御チャネル要素（ＣＣＥ）と呼ばれる３６リソースエレメントのセットに基づき、１つ又は複数のＣＣＥで下り制御情報（ＤＣＩ）を構成する。ＤＣＩは、基地局からユーザ端末に通知する内容に応じて複数のフォーマットが規定されている。ユーザ端末は、ＤＣＩフォーマットを検出するために、サーチスペースと呼ばれるＣＣＥの組み合わせを監視する必要がある。

低コストＭＴＣ端末は簡易な構成であるため、上りリンクＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）伝送を利用しない。この場合、ユーザ端末が検出すべきＤＣＩフォーマットは、ＤＣＩフォーマット０（ＤＣＩ ０）、ＤＣＩフォーマット１Ａ（ＤＣＩ １Ａ）及び異なる１つのＤＣＩフォーマット（以下、ＤＣＩ Ｘと呼ぶ）である。図１に、無線基地局の送信モードとユーザ端末が検出すべきＤＣＩフォーマットの対応を示す。図１に示すように、ＤＣＩ Ｘは無線基地局の送信モードに依存している。

また、ＬＴＥシステムにおいては、ユーザ端末におけるサブフレーム当たりのブラインド検出の最大試行回数を抑えるため、ＤＣＩ ０及びＤＣＩ １Ａは同一のメッセージサイズとし、１ビットのフラグで判別する構成となっている。図２に、ユーザ端末が検出すべきＤＣＩフォーマットのサイズの説明図を示す。図２に示すように、ＤＣＩ １ＡはＤＣＩ ０とメッセージサイズを合わせるため、“０”でビットパディングが行われる。

図３に、ＤＣＩ ０／１Ａの詳細な構成の説明図を示す。図３の「ＲＡ ｆｉｅｌｄ」（リソース割当て領域）は、ＤＣＩ ０においては物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）のリソース割当て情報に関する領域、ＤＣＩ １ＡにおいてはＰＤＳＣＨのリソース割当て情報に関する領域である。具体的には、ＲＡ ｆｉｅｌｄは、ＲＢ（リソースブロック）の割当てに関する情報を含む。ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズは、上り／下りリンクのシステム帯域幅に依存して変化し、システム帯域幅の関数として数式１及び２のいずれかで表される。つまり、ＤＣＩ ０／１Ａはシステム帯域幅に依存してサイズが変化する。

ところで、低コストＭＴＣ端末において、ＰＤＳＣＨの帯域幅を１．４ＭＨｚ（６ＲＢ）に低減し、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）及び上りチャネルの帯域幅を通常のＬＴＥ端末と同様とする構成が検討されている。図４に、低コストＭＴＣ端末に割当てられるＰＤＳＣＨ及びＰＤＣＣＨの帯域幅の例を示す。ＰＤＳＣＨの帯域幅をシステム帯域幅に比べて狭くする当該構成において、２つの対応が検討されている。

１つ目の対応は、動的構成（Dynamic configuration）である。動的構成においては、ＲＦ（Radio Frequency）における低減された帯域幅が配置される周波数、及び当該低減された帯域幅のうちどの帯域にＰＤＳＣＨが割当てられるかを通知する必要がある。

２つ目の対応は、固定的／準静的／所定の構成（Fixed／semi-static／predefined configuration）である。固定的／準静的／所定の構成において、通知する必要があるのは、低減された帯域幅のうちどの帯域にＰＤＳＣＨが割当てられるかのみであるため、低コストＭＴＣ端末において、より好ましい。しかしながら、固定的／準静的／所定の構成を採用する場合は、上述のようにＤＣＩ ０／１Ａのサイズがシステム帯域幅に依存するという課題がある。

図５は、リソース割当て情報に関する領域がシステム帯域幅に依存する場合のＤＣＩフォーマットのサイズ及び通信オーバヘッドの例を示す。図５において、「Size (6 RBs)」の行は、システム帯域幅が１．４ＭＨｚ（６ＲＢ）の場合の各ＤＣＩフォーマットのサイズを示し、「Size (100 RBs)」の行は、システム帯域幅が２０ＭＨｚ（１００ＲＢ）の場合の各ＤＣＩフォーマットのサイズを示す。ここで、システム帯域幅が２０ＭＨｚであって、実際のＰＤＳＣＨの帯域幅が１．４ＭＨｚであると仮定する。この場合、ＤＣＩフォーマットのサイズは、図５の「Size (6 RBs)」の行のサイズで十分であるにも関わらず、「Size (100 RBs)」の行のサイズにする必要があるため、ＤＣＩのサイズに不要な通信オーバヘッドが生じる（図５の「Unnecessary overhead」の行）。例えばＤＣＩ １Ａの場合、８ｂｉｔの通信オーバヘッドが生じることになる。この通信オーバヘッドは、端末数の増加に従って、システムに対して大きな負荷となるため、将来的に膨大な数の低コストＭＴＣ端末が設置されることを鑑みると、無視できない問題となる。

そこで、本発明者等は、物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）の帯域幅がシステム帯域幅より狭い通信システムにおいて、ＤＣＩフォーマットのＲＡ ｆｉｅｌｄを変更することにより、制御信号に係る通信オーバヘッドを低減することができることを着想した（態様１／１’）。

以下に、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明では、ユーザ端末としては低コストＭＴＣ端末を想定するが、これに限られない。

図６に、態様１及び１’に係るＤＣＩフォーマット ０／１Ａの詳細な構成を示す。図６Ａは態様１に係るＤＣＩ ０／１Ａの構成である。態様１においては、ＲＡ ｆｉｅｌｄを、システム帯域幅ではなく、ＰＤＳＣＨ又はＰＵＳＣＨに割当てられた帯域幅に基づいて決定する。この場合、図６Ａに示されるように、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズは数式３又は４で表され、数式１又は２で表された元のサイズから低減される。

図６Ｂは態様１’に係るＤＣＩ ０／１Ａの構成である。態様１’においては、低減された帯域幅全てにＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨを割当てる構成として、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズを０とする。すなわち、ＲＡ ｆｉｅｌｄをＤＣＩフォーマットに含まない（削除する）。この場合においては、図６Ｂに示されるように、ＲＡ ｆｉｅｌｄは０ビットとなるため、ＤＣＩに係る通信オーバヘッドが大きく低減できる。

上述した態様１及び１’の構成では、共有チャネルの送信帯域幅の低減に応じてＤＣＩフォーマットのサイズを大きく低減することができる。一方で、ブラインド復号の検出回数を低減するという観点からは、複数のＤＣＩフォーマットのサイズを同一とすることが望ましい。具体的には、ＤＣＩ １ＡをＤＣＩ ０と同じメッセージサイズとする場合には、ＰＤＳＣＨの帯域幅に応じてＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズが低減されたＤＣＩ １Ａに対して、ＤＣＩ ０のサイズに合わせるために多数のゼロパディングを行う（図７）。このため、態様１及び１’においては、必ずしもＤＣＩフォーマットのサイズを大きく低減できない場合がある。

態様１／１’においてＤＣＩフォーマットのサイズを大きく低減できない場合の例を図８で具体的に説明する。図８Ａ及びＢはそれぞれ、ＬＴＥシステムで通常用いられるＤＣＩ １Ａ（下りリンクスケジューリンググラント、ＤＬ ｇｒａｎｔ）及びＤＣＩ ０（上りリンクスケジューリンググラント、ＵＬ ｇｒａｎｔ）の典型的な構成を示す。図８Ａ及びＢのＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズ（ビット単位）は、それぞれ数式５及び６で表される。既存のＬＴＥシステムであれば、上りリンク及び下りリンクのシステム帯域幅は等しいため、数式５及び６は等しくなる。

一方、態様１及び１’を適用すると、ＤＣＩ １ＡのＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズは、それぞれ数式５−１及び５−２で表される。

上述したように、低コストＭＴＣ端末では、ＰＤＳＣＨの帯域幅のみ１．４ＭＨｚ（６ＲＢ）とすることが検討されている。ここで、例えばＰＵＳＣＨの帯域幅がシステム帯域幅と同じ２０ＭＨｚ（１００ＲＢ）である場合、本実施の形態の態様１及び１’を適用した各ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズは、数式５−１、５−２、６に基づいて、数式７及び８で表される。

ＤＣＩ １Ａをブラインド復号のためにＤＣＩ ０と同じメッセージサイズにする場合、態様１においては追加で８ビット、態様１’においては追加で１３ビットのゼロパディングをＤＣＩ １Ａに行う必要があり、効果的にＤＣＩフォーマットのサイズが削減できない。つまり、態様１／１’を適用する場合には、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨの帯域幅が大きく異なると、ＤＣＩフォーマットのサイズが効果的に低減できない。

そこで、本発明者等はさらに、ＰＤＳＣＨの帯域幅に加え、ＰＵＳＣＨの帯域幅も狭くする構成を採用し、ＤＣＩ ０のＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズを低減することで、ＤＣＩ ０／１Ａのサイズを等しくする場合においても通信オーバヘッドが好適に低減できることを着想した（態様２／２’）。

また、本発明者等はさらに、ブラインド復号のために同一サイズとするＤＣＩフォーマットを、ＤＣＩ ０／１Ａの組み合わせに限らず、最もパディングが少なくなるＤＣＩの組み合わせで構成することで通信オーバヘッドが好適に低減できることを着想した（態様３／３’）。

なお、態様２及び３は態様１をベースとしており、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズはＰＵＳＣＨ／ＰＤＳＣＨの帯域幅に基づいて決定される。また、態様２’及び３’は態様１’をベースにしており、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズは０である。以下に、態様２及び３について図面を参照して詳細に説明するが、態様２’及び３’についても同様である。

（態様２）
態様２は、ＰＤＳＣＨだけでなく、ＰＵＳＣＨの帯域幅もシステム帯域幅より狭く限定する。図９は、ユーザ端末に割当てられるＰＵＳＣＨ及びＰＵＣＣＨの帯域幅を示している。態様２においては、ＰＵＣＣＨリソースが離れて配置されるため、システム帯域幅自体を狭くする方式に比べると、周波数ダイバーシティゲインが大きい。また、態様２は、低減されたＰＵＳＣＨの帯域幅に関する情報をユーザ端末が取得する方法によって、さらに２つに分けられる。１つ目は、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング）により無線基地局から通知する方法（態様２−１）である。２つ目は、ユーザ端末が、無線基地局と共通に認識している所定の規則に従って、低減されたＰＵＳＣＨの帯域幅のリソースを決定する方法（態様２−２）である。なお、以下の説明において、態様２と記載する場合は、態様２−１及び２−２をまとめて示している。

（態様２−１）
図１０は、態様２−１における無線基地局及びユーザ端末のランダムアクセス手順に係る動作シーケンスの説明図である。初期状態として、ユーザ端末は、無線基地局との間でＲＲＣ接続を確立していないため、まず物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）を介して、ランダムアクセスプリアンブル（ＲＡプリアンブル）と呼ばれる信号（Ｍｓｇ．１）を無線基地局に送信する（ステップＳＴ１１）。

無線基地局は、ＲＡプリアンブルを受信したことを検出すると、応答信号（ＲＡレスポンス、Ｍｓｇ．２）をユーザ端末に送信する（ステップＳＴ１２）。ＲＡレスポンスに含まれる情報としては、検出されたプリアンブルのインデックス番号、ユーザ端末識別子としてのＣ−ＲＮＴＩ（Cell-Radio Network Temporary Identifier）、送信タイミング情報（TA command）、ＵＬ ｇｒａｎｔなどがある。なお、ＲＡレスポンスに含まれるＣ−ＲＮＴＩは、一時的なＣ−ＲＮＴＩ（Temporary Ｃ−ＲＮＴＩ）であっても良い。また、ステップＳＴ１２の後、ユーザ端末がＲＡレスポンスを受信できなかった場合は、ステップＳＴ１１に戻り、送信電力を上げてＲＡプリアンブルを再送しても良い（Power ramping）。

ユーザ端末は、ＲＡレスポンスを受信すると、ＲＡレスポンスで通知された送信タイミングに基づいた無線リソースを使用してＣ−ＲＮＴＩなどを含んだ上位レイヤの制御信号（Ｍｓｇ．３）を送信する（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ１３においては、事前に規定された帯域をＰＵＳＣＨの帯域幅として送信に利用する。規定された帯域は、ＲＲＣ接続確立前の上りリンク信号の送信に用いられる帯域として、無線基地局及びユーザ端末に共通に認識されている帯域であり、例えばシステム帯域幅の中心６ＲＢとしても良い。

無線基地局は、制御情報を受信すると、ユーザ端末に対してＲＲＣ接続又は再接続のための制御情報（Ｍｓｇ．４）を通知する（ステップＳＴ１４）。この際、ユーザ端末が信号衝突を検知可能とするために、無線基地局は、ユーザ端末から送信された制御信号も含めて送信する。その後、ユーザ端末と無線基地局との間でＲＲＣ接続又は再接続が確立される（ステップＳＴ１５）。

ＲＲＣ接続が確立されると、無線基地局はユーザ端末に対して、低減されたＰＵＳＣＨの帯域幅に関する情報をＲＲＣシグナリングにより通知する（ステップＳＴ１６）。ここで、当該通知により示されるＰＵＳＣＨの帯域幅は、連続した６ＲＢで構成されることが好ましい。また、ＲＲＣシグナリングで通知する情報は、ＰＵＳＣＨの帯域幅の先頭ＲＢ（ＰＵＳＣＨの帯域幅の上限又は下限が含まれるＲＢ）のインデックス番号のみであることが好ましい。

ユーザ端末は、ＰＵＳＣＨで信号を送信する場合には、通知された帯域幅に関する情報により示されるリソースブロックの全体又は一部に割当てて送信する（ステップＳＴ１７）。

なお、無線基地局はユーザ端末に対して、低減されたＰＵＳＣＨの帯域幅に関する情報を適宜ＲＲＣシグナリングにより通知して、設定を変更することができる（ステップＳＴ１８）。

態様２−１の構成により、ＰＵＳＣＨの帯域幅を適切に低減することができるため、態様１／１’で示したＤＣＩのサイズ削減において、不要なパディングをなくすことができ、好適に通信オーバヘッドを低減することができる。

（態様２−２）
図１１は、態様２−２における無線基地局及びユーザ端末のランダムアクセス手順に係る動作シーケンスの説明図である。図１１のステップＳＴ２１、２２、２４、２５及び２６は図１０のステップＳＴ１１、１２、１３、１４、１７と同様の処理を行うため、以降では態様２−２についての態様２−１との差異点のみを説明する。態様２−２については、従来のランダムアクセス手順に比べて、ＲＲＣシグナリングは増加しない。

ユーザ端末はＲＡレスポンスを受信すると、所定の規則に従ってＰＵＳＣＨのリソースを決定する（ステップＳＴ２３）。ここで、所定の規則は、無線基地局及びユーザ端末に共通に認識されている。また、所定の規則によって決定されるＰＵＳＣＨの帯域幅は、連続した６ＲＢで構成されることが好ましい。また、所定の規則によって、ＰＵＳＣＨのＲＢが配置され得る先頭ＲＢのインデックス番号のみが決定されることが好ましい。例えば、ステップＳＴ２２のＲＡレスポンスにＣ−ＲＮＴＩが含まれる場合、当該Ｃ−ＲＮＴＩを用いてＰＵＳＣＨの帯域幅の先頭ＲＢのインデックス番号を数式９のように決定することができる。また、数式１０のように、ＲＢのインデックス番号を固定値としても良い。

ユーザ端末は、決定されたＰＵＳＣＨリソースの全体又は一部を使用して上位レイヤの制御信号を送信する（ステップＳＴ２４）。また、ユーザ端末は、ＰＵＳＣＨで信号を送信する場合にも、決定された帯域幅に含まれるリソースブロックの全体又は一部に割当てて送信する（ステップＳＴ２６）。

態様２−２の構成により、ＰＵＳＣＨの帯域幅を適切に低減することができるため、態様１／１’で示したＤＣＩのサイズ削減において、不要なパディングをなくすことができ、好適に通信オーバヘッドを低減することができる。

（態様３）
態様３は、同一サイズとするＤＣＩフォーマットを、ＤＣＩ ０／１Ａの組み合わせに限らず、最もパディングするビットが少なくなる組み合わせで構成する。図１２に、態様３の概念説明図を示す。図１２においては、ＤＣＩ １Ａ／Ｘのサイズ差が、他のＤＣＩの組み合わせより小さいため、ＤＣＩ １Ａ／Ｘを同一サイズとなるように構成する。具体的には、ＤＣＩ １Ａ／Ｘにフラグビット（Ｆｌａｇ ｂｉｔ）を追加した上で、２つのうちサイズが小さいＤＣＩ １ＡをパディングしてＤＣＩ Ｘのサイズと合わせる。ここで、パディングするビットは、“０”でなくても良く、所定の処理のために利用する情報としても良い。例えば、パディングするビットは、ＤＣＩのエラー訂正に用いるように構成することができる。

ＤＣＩ １ＡのサイズがＤＣＩ ０及びＤＣＩ Ｘのサイズより小さい場合、態様３で考えられる構成は図１３に示す４通りである。図１３Ａは、ＤＣＩ １Ａ及び０を同一サイズとする場合（ケース１）である。ケース１では、ＤＣＩ １Ａをパディングする。つまり、ケース１は、既存のＤＣＩフォーマットと同様である。ただし、パディングに用いるビットは上述のように“０”に限られない。ケース１となるパディング前（図１３Ａ上部分）のＤＣＩの例としては、ＤＣＩ １Ａが２０ビット（態様１適用済み）、ＤＣＩ ０が２２ビット（上りリンクのシステム帯域幅＝６ＲＢ）、ＤＣＩ Ｘが３０ビット（ＤＣＩ ２Ｃ）の場合が挙げられる。

図１３Ｂは、ＤＣＩ １Ａ及びＸを同一サイズとする場合（ケース２）である。ケース２では、ＤＣＩ １Ａをパディングする。ケース２となるパディング前（図１３Ｂ上部分）のＤＣＩの例としては、ＤＣＩ １Ａが２０ビット（態様１適用済み）、ＤＣＩ ０が３０ビット（上りリンクのシステム帯域幅＝１００ＲＢ）、ＤＣＩ Ｘが２２ビット（ＤＣＩ １Ｂ／１Ｄ（送信アンテナ数２））の場合が挙げられる。

図１３Ｃは、ＤＣＩ ０がＤＣＩ Ｘより小さく、かつＤＣＩ ０及びＸを同一サイズとする場合（ケース３）である。ケース３では、ＤＣＩ ０をパディングする。ケース３となるパディング前（図１３Ｃ上部分）のＤＣＩの例としては、ＤＣＩ １Ａが２０ビット（態様１適用済み）、ＤＣＩ ０が２９ビット（上りリンクのシステム帯域幅＝７５ＲＢ）、ＤＣＩ Ｘが３０ビット（ＤＣＩ ２Ｃ）の場合が挙げられる。

図１３Ｄは、ＤＣＩ ０がＤＣＩ Ｘより大きく、かつＤＣＩ ０及びＸを同一サイズとする場合（ケース４）である。ケース４では、ＤＣＩ Ｘをパディングする。ケース４となるパディング前（図１３Ｄ上部分）のＤＣＩの例としては、ＤＣＩ １Ａが２０ビット（態様１適用済み）、ＤＣＩ ０が３０ビット（上りリンクのシステム帯域幅＝１００ＲＢ）、ＤＣＩ Ｘが２８ビット（ＤＣＩ ２Ａ（送信アンテナ数２））の場合が挙げられる。

態様３の構成により、ブラインド復号可能な２つのＤＣＩを、パディングビットが少なくなるよう決定するため、態様１／１’で示したＤＣＩのサイズ削減において、不要なパディングをなくすことができ、好適に通信オーバヘッドを低減することができる。

なお、本実施の形態の各態様は、ＰＤＣＣＨだけではなく、ＥＰＤＣＣＨ（拡張ＰＤＣＣＨ）についても適用することができる。また、本実施の形態の各態様は、特にＭＴＣ端末において、端末固有のサーチスペースのために利用することができる。

以下では、本実施の形態の各態様が奏する効果を具体的に説明する。

図１４に、各態様に係るＤＣＩフォーマットのサイズを示す。図１４においては、ＤＣＩ ＸとしてＤＣＩ ２Ａを用いた。比較対象として、ＤＣＩフォーマットのサイズがシステム帯域幅に依存し、ＤＣＩ １Ａにゼロパディングが適用される方式（以下、従来方式と呼ぶ）を共に示す。態様１’、２’及び３’は、ＲＡ ｆｉｅｌｄを削除できるため、それぞれ態様１、２及び３に比べてよりサイズを低減できることが分かる。また、態様１／１’のパディングビットは、態様２／２’及び３／３’によって削減できていることが分かる。これにより、所定の符号化率を達成するためのＰＤＣＣＨのリソース（例えばＣＣＥ数）を削減することができる。また、ＭＴＣ端末で導入が検討されているカバレッジ拡張（coverage enhancement）において、Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ方式（繰り返し信号を送信することで信号検出確率を向上させる方式）を用いる場合に、所定の符号化率を達成するための繰り返し数を削減することができる。

図１５は、各態様に係るＰＵＳＣＨのスケジューリングゲインの説明図である。図１５には、各態様においてＰＵＳＣＨが割当てられる帯域の時間変動が示されている。図１５Ａは、態様１／１’及び３／３’の場合を示す。図１５Ａにおいては、ＰＵＳＣＨに割当てられるリソースはシステム帯域幅の全領域から選択されるため、スケジューリングゲインは大きい。図１５Ｂは、態様２−１／２−１’の場合を示す。図１５Ｂは、ＲＲＣシグナリングで通知された領域の中でＰＵＳＣＨのリソースが選択される。また、図１０のステップＳＴ１８に示したように、低減されたＰＵＳＣＨの帯域幅が再設定された場合には、ＰＵＳＣＨの割当て可能な領域が変わる。したがって、図１５Ｂにおいては、スケジューリングゲインは中程度である。図１５Ｃは、態様２−２／２−２’の場合を示す。図１５Ｃにおいては、所定の規則に従ってＰＵＳＣＨの帯域幅が決定されるため、図１５Ｂとは異なり変動することはない。したがって、図１５Ｃのスケジューリングゲインは小さい。

図１６に、各態様に係るユーザ端末のＤＣＩ復号処理の説明図を示す。図１６Ａは、態様１／１’に係るＤＣＩ復号処理を示す。図１６Ａにおいて、ＤＣＩを受信した場合、ＤＣＩ １Ａ／０についてはブラインド復号のためにフラグビットをチェックする必要がある。フラグビットが０の場合には当該ＤＣＩはＤＣＩ １Ａであるため、ゼロパディングを除去してＤＣＩ １Ａを得る。一方フラグビットが１の場合には当該ＤＣＩはＤＣＩ ０であるため、その後ＰＵＳＣＨ送信を実施する。

図１６Ｂは、態様２／２’に係るＤＣＩ復号処理を示す。態様２／２’においては、ＰＵＳＣＨ送信の際に、通知された又は所定の規則に従って決定したＰＵＳＣＨの帯域幅の範囲内でリソース割当てを行う必要がある。なお、ＤＣＩ １Ａのパディングビットを利用してエラー訂正を行う場合には、当該エラー訂正処理が必要になる。

図１６Ｃは、態様３／３’に係るＤＣＩ復号処理を示す。ここでは、図１３Ｂに示したケース２の場合の例を示すが、他のケースの場合でも同様である。態様３／３’においては、検出対象のＤＣＩのうち、サイズが等しい２つのＤＣＩを特定する必要がある。なお、ＤＣＩ １Ａのパディングビットを利用してエラー訂正を行う場合には、当該エラー訂正処理が必要になる。

以上述べたように、低減したいＤＣＩフォーマットや、ユーザ端末の要求性能に応じて、本実施の形態の各態様を選択することが可能である。

（無線基地局及びユーザ端末の構成）
次に、本実施の形態に係る無線基地局及びユーザ端末の構成例について説明する。図１７は、無線基地局の構成の一例を示すブロック図である。図１８は、ユーザ端末の構成の一例を示すブロック図である。なお、図１７、図１８に示す無線基地局及びユーザ端末の構成は、本実施の形態の特徴部分を説明するために簡略化したものであり、それぞれ通常の無線基地局及びユーザ端末が具備する構成は備えているものとする。

図１７に示すように、無線基地局は、下り制御情報生成部１１０と、リソース割当て部１２０と、下り送信データ生成部１３０と、を有する。

下り制御情報生成部１１０は、ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨで伝送されるユーザ端末固有の下り制御情報（ＤＣＩ）を生成する。下り制御情報生成部１１０が生成した下り制御情報は、符号化及び変調が適用され、リソース割当て部１２０へと出力される。下り制御情報生成部１１０は、サイズ決定部１１１、ベース情報生成部１１２、ＤＣＩ選択部１１３、フラグビット付与部１１４、パディング部１１５を含む。

サイズ決定部１１１は、リソース割当て部１２０から入力されたＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨの帯域幅又はシステム帯域幅の情報に基づいて、ＤＣＩフォーマットに含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズを決定し、ベース情報生成部１１２及びＤＣＩ選択部１１３に出力する。具体的には、態様１／３の場合、ＤＣＩ １Ａ／ＸについてはＰＤＳＣＨの帯域幅に基づいて、ＤＣＩ ０についてはＰＵＳＣＨ又はシステム帯域幅に基づいて、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズを決定する。また、態様２の場合、ＤＣＩ １Ａ／ＸについてはＰＤＳＣＨの帯域幅に基づいて、ＤＣＩ ０については各ユーザ端末に通知するＰＵＳＣＨの帯域幅（態様２−１）又は所定の規則に従って決定したＰＵＳＣＨの帯域幅（態様２−２）に基づいて、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズを決定する。また、態様１’／２’／３’の場合、ＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズを０とすることが可能である。

ベース情報生成部１１２は、下り制御情報に含むベース情報をＤＣＩフォーマットに適合するように生成し、フラグビット付与部１１４に出力する。具体的には、送信モード、スケジューリング情報及びサイズ決定部１１１から入力されたＲＡ ｆｉｅｌｄのサイズに従って、生成すべきＤＣＩを特定して、特定したＤＣＩに含まれるべきベース情報を生成する。なお、ここでのベース情報とは、図８に示されるようなＤＣＩフォーマットのうち、フラグビット、パディングビット、ＣＲＣ用のビットを除いた情報のことを表す。

ＤＣＩ選択部１１３は、送信モードから判断される複数のＤＣＩフォーマットのうち、サイズ差が最小となる２つのＤＣＩを選択し、フラグビット付与部１１４及びパディング部１１５に通知する。なお、態様１／１’／２／２’については、当該２つのＤＣＩとしてＤＣＩ ０及び１Ａを固定的に選択しても良い。

フラグビット付与部１１４は、ベース情報生成部１１２から入力されたベース情報について、ＤＣＩ選択部１１３で選択された２つのＤＣＩに、２つのＤＣＩを区別するためのフラグビットを付与し、パディング部１１５に出力する。ただし、態様１／１’／２／２’については、ＤＣＩ選択部１１３に依らずＤＣＩ ０及び１Ａにフラグビットを付与しても良い。また、フラグビット付与部１１４は、フラグビットを付与する必要のないＤＣＩについては、そのままパディング部１１５に出力する。なお、フラグビットは１ビットとするが、複数ビットから構成しても良い。また、ベース情報のうち所定のビットをフラグビットとして利用し、フラグビット付与部１１４では何も付与しない構成としても良い。

パディング部１１５は、フラグビット付与部１１４から入力されたフラグビットを含むベース情報のうち、ＤＣＩ選択部１１３から通知されたサイズの小さい方のＤＣＩにビットパディングを行い、リソース割当て部１２０に出力する。ただし、態様１／１’／２／２’については、ＤＣＩ選択部１１３に依らずＤＣＩ １Ａにビットパディングを行う。なお、パディングするビットは、単純に“０”又は“１”としても良いし、ユーザ端末側でエラー訂正などに利用するために、所定の規則に従って生成されたビットとしても良い。

リソース割当て部１２０は、下り制御信号生成部１１０が生成した制御信号や、下り送信データ生成部１３０が生成したデータ信号などを符号化及び変調した信号を無線リソースに割当てて、送信部に出力する。送信部に出力された信号はチャネル多重され、各種処理を経てユーザ端末に対して下りリンク信号として送信される。また、リソース割当て部１２０は、ＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨの無線リソース割当てを管理する。リソース割当ては、ＰＤＳＣＨ／ＰＵＳＣＨの帯域幅やシステム帯域幅に基づいて行う。

下り送信データ生成部１３０は、ユーザ端末に対する下り送信データを生成する。下り送信データ生成部１３０で生成された下りユーザデータは、上位制御情報と共に、ＰＤＳＣＨで伝送される下り送信データとして符号化及び変調され、リソース割当て部１２０に出力される。態様２−１／２−１’においては、下り送信データ生成部１３０が、リソース割当て部１２０からＰＵＳＣＨの帯域幅に関する情報を受け取り、ユーザ端末に対してＲＲＣシグナリングによって当該情報を通知するためのデータを生成しても良い。

一方、図１８に示すように、ユーザ端末は、下り制御情報受信部２００と、リソース割当て部２２０と、上り送信データ生成部２３０と、を有する。

ユーザ端末において、無線基地局から送信された下りリンク信号は、各種受信処理を経て下り制御情報、下り送信データ（上位制御情報を含む）などに分離される。下り制御情報は、下り制御情報受信部２００に入力される。下り制御情報受信部２００は、ＤＣＩ取得部２０１、ＤＣＩ選択部２０２、フラグビット判定部２０３、パディング除去部２０４を含む。

まず、ＤＣＩ取得部２０１は、入力された下り制御情報から、ＤＣＩを取得し、フラグビット判定部２０３に出力する。この際、ＣＲＣなどを利用して、ＤＣＩのペイロードについてエラー訂正を適用しても良い。

ＤＣＩ選択部２０２は、送信モードから判断される複数のＤＣＩフォーマットのうち、サイズ差が最小となる２つのＤＣＩを選択する。ここで、選択のために必要となる送信モードやＰＤＳＣＨの帯域幅などの情報は、無線基地局から通知されていても良い。また、取得したＤＣＩのサイズから学習して、適宜判断する構成としても良い。

フラグビット判定部２０３は、ＤＣＩ取得部２０１から入力されたＤＣＩについて、ＤＣＩ選択部２０２で選択されたＤＣＩか否かを判定する。ＤＣＩ選択部２０２で選択されたＤＣＩであれば、フラグビットを除去して、パディング除去が必要なＤＣＩはパディング除去部２０４に出力する。なお、フラグビットにパディング除去の要／不要を暗黙的に関連付ける構成としても良い。例えば、無線基地局において、フラグビットが０であるＤＣＩが常にパディング対象である場合には、パディング除去の要／不要をフラグビット判定部２０３で判断する必要はない。

パディング除去部２０４は、フラグビット判定部２０３から入力されたＤＣＩのベース情報から、パディングビットを除去し、適切な出力先に出力する。ここで、当該ＤＣＩが、例えばＤＣＩ選択部２０２で選択されていないＤＣＩであるなど、パディング除去が不要なＤＣＩであれば、そのまま適切な出力先に出力する。なお、パディングビットを利用して、エラー訂正などを適用しても良い。

下り制御情報受信部２００によって受信されたＤＣＩがＤＣＩ ０である場合、スケジューリング情報に従って、ユーザ端末は適切なタイミングでＰＵＳＣＨを介して無線基地局にデータを送信する。

リソース割当て部２２０は、上り送信データ生成部２３０が生成したデータ信号などを符号化及び変調した信号を無線リソースに割当てて、送信部に出力する。送信部に出力された信号はチャネル多重され、各種処理を経て無線基地局に対して上りリンク信号として送信される。また、リソース割当て部２２０は、ＰＵＳＣＨの帯域幅やシステム帯域幅に基づいて、ＰＵＳＣＨの無線リソース割当てを管理する。具体的には、態様１／１’／３／３’については、システム帯域幅の中からＲＢを選択してＰＵＳＣＨ送信に用いる。また、態様２−１／２−１’については、ＲＲＣシグナリングの通知により示されたＰＵＳＣＨの帯域幅の中からＲＢを選択してＰＵＳＣＨ送信に用いる。ここで、態様２−１／２−１’ではＲＲＣ接続が確立されてＲＲＣシグナリングによりＰＵＳＣＨの帯域幅に関する情報が通知されるまでは、無線基地局及びユーザ端末に共通に認識されている帯域を上りリンク信号の送信に用いる。また、態様２−２／２−２’については、所定の規則に従って、低減されたＰＵＳＣＨの帯域幅の中からＲＢを選択してＰＵＳＣＨ送信に用いる。例えば、無線基地局からＲＡレスポンスによって通知されたＣ−ＲＮＴＩを利用してＰＵＳＣＨの帯域幅を算出して用いても良い。この場合、Ｃ−ＲＮＴＩは無線基地局に既知であるため、無線基地局及びユーザ端末で算出方法を共通化しておくことで、無線基地局がＰＵＳＣＨの割当て帯域を直接通知することなく、ユーザ端末はＰＵＳＣＨの帯域幅を算出することができる。

上り送信データ生成部２３０は、無線基地局に対する上り送信データを生成する。上り送信データ生成部２３０で生成された上りデータは、上位制御情報と共に、ＰＵＳＣＨで伝送される上り送信データとして符号化及び変調され、リソース割当て部２２０に出力される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるシグナリング方法、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

１１０ 下り制御情報生成部
１１１ サイズ決定部
１１２ ベース情報生成部
１１３ ＤＣＩ選択部
１１４ フラグビット付与部
１１５ パディング部
１２０ リソース割当て部
１３０ 下り送信データ生成部
２００ 下り制御情報受信部
２０１ ＤＣＩ取得部
２０２ ＤＣＩ選択部
２０３ フラグビット判定部
２０４ パディング除去部
２２０ リソース割当て部
２３０ 上り送信データ生成部

Claims (10)

1. ユーザ端末に対して、下りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に物理下りリンク共有チャネルを割当てるリソース割当て部と、
   前記ユーザ端末に通知する下り制御情報を生成する下り制御情報生成部と、を有し、
   前記下り制御情報生成部は、前記物理下りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズを、前記物理下りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定することを特徴とする無線基地局。
2. 前記リソース割当て部が、前記狭帯域の全体に特定のユーザ端末向けのリソースのみを割当て、
   前記下り制御情報生成部が、前記特定のユーザ端末に通知する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズを０とすることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
3. 前記リソース割当て部が、前記ユーザ端末に対して、上りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に物理上りリンク共有チャネルを割当て、
   前記下り制御情報生成部は、前記物理上りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズを、前記物理上りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局。
4. 前記物理上りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に関する情報を、前記ユーザ端末に上位レイヤシグナリングを介して通知することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
5. 前記物理上りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域は、
   前記ユーザ端末が前記通知を受信していない場合には、前記無線基地局及び前記ユーザ端末に共通に認識される規定の帯域であり、
   前記ユーザ端末が前記通知を受信した場合には、前記通知により示される帯域であることを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
6. 前記物理上りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域を、前記ユーザ端末及び前記無線基地局に共通の所定の規則に従って決定することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
7. 前記物理上りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域を、連続した６リソースブロックで構成すると共に、当該６リソースブロックが配置され得る最初のリソースブロックのインデックス番号を、以下の数式９で決定することを特徴とする請求項６に記載の無線基地局。
   

   
8. 前記ユーザ端末において検出対象となる複数の前記下り制御情報から、サイズ差が最小となる２つの下り制御情報を選択するＤＣＩ選択部と、当該２つの下り制御情報のうちサイズが小さい下り制御情報にビットパディングを適用して、当該２つの下り制御情報のサイズを等しくするパディング部と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線基地局。
9. 物理下りリンク共有チャネル及び物理上りリンク共有チャネルを介して無線基地局と通信するユーザ端末であって、
   前記物理下りリンク共有チャネルが、前記無線基地局によって、下りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に割当てられ、
   前記物理上りリンク共有チャネルが、前記無線基地局によって、上りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に割当てられ、
   前記無線基地局から通知される前記物理下りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズが、前記物理下りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定され、
   前記無線基地局から通知される前記物理上りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズが、前記物理上りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定されていることを特徴とするユーザ端末。
10. 無線基地局が、ユーザ端末に対して、下りリンクのシステム帯域幅のうち所定の狭帯域に物理下りリンク共有チャネルを割当てるステップと、
    前記ユーザ端末に通知する下り制御情報を生成するステップと、を有し、
    前記物理下りリンク共有チャネルに関する下り制御情報に含まれるリソース割当て情報に関する領域のサイズが、前記物理下りリンク共有チャネルが割当てられる狭帯域に基づいて決定されることを特徴とする無線通信方法。

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