JP2015133618A - ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】データトラフィックが下りに偏重した環境においてＴＤＤを用いる場合に、スループットを向上すると共に様々な無線通信システムの利用形態へ対応すること。
【解決手段】ＴＤＤセルと無線通信を行うユーザ端末であって、下り時間区間、ガード期間及び上り時間区間で構成される特別サブフレームを含み、且つ全てのサブフレームでＤＬ伝送が行われるＵＬ／ＤＬ構成を利用して信号の送受信を行う送受信部と、特別サブフレームを構成する上り時間区間を少なくとも３シンボル以上に設定して、上りリンク信号の割当てを制御する制御部とを設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、次世代の通信システムに適用可能なユーザ端末、無線基地局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）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式を用いている。また、ＬＴＥからのさら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アドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ−Ａ」という））も検討され、仕様化されている（Ｒｅｌ．１０／１１）。

ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａシステムの無線通信における複信形式（Ｄｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅ）として、上りリンク（ＵＬ）と下りリンク（ＤＬ）を周波数で分割する周波数分割複信（ＦＤＤ）と、上りリンクと下りリンクを時間で分割する時間分割複信（ＴＤＤ）とがある（図１Ａ参照）。ＴＤＤの場合、上りリンクと下りリンクの通信に同じ周波数領域が適用され、一つの送受信ポイントから上りリンクと下りリンクが時間で分けられて信号の送受信が行われる。

ＬＴＥシステムのＴＤＤにおいては、上りサブフレーム（ＵＬサブフレーム）と下りサブフレーム（ＤＬサブフレーム）間の送信比率が異なる複数のフレーム構成（UL/DL configuration（ＵＬ／ＤＬ構成））が規定されている。具体的には、図２に示すように、ＵＬ／ＤＬ構成０〜６の７つのフレーム構成が規定されており、サブフレーム＃０と＃５は下りリンクに割当てられ、サブフレーム＃２は上りリンクに割当てられる。各ＵＬ／ＤＬ構成において、ＤＬからＵＬへの切り替えを行う場合には特別サブフレームが設定される。

また、ＬＴＥ−Ａシステム（Ｒｅｌ．１０／１１）のシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域を一単位とする少なくとも１つのコンポーネントキャリア（ＣＣ：Component Carrier）を含んでいる。複数のコンポーネントキャリア（セル）を集めて広帯域化することをキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）という。

3GPP TS 36.300"Evolved UTRA and Evolved UTRAN Overall description"

Ｒｅｌ．１０で導入されたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を適用する場合、ＴＤＤでは、複数のＣＣ（セル、送受信ポイントともいう）間の干渉を回避するため、地理的に隣接する送信ポイント間では、ある１つの周波数キャリアにおいて同じＵＬ／ＤＬ構成に限られていた。しかし、一般にＤＬのトラヒックとＵＬのトラヒックは非対称である。また、ＤＬのトラヒックとＵＬのトラヒックの比率は一定ではなく、時間的に、あるいは、場所的に変動する。そこで、Ｒｅｌ．１１では、トラヒックに応じてＵＬ／ＤＬ構成の切り替えを柔軟に行うことができるように、異なるセル間で異なるＵＬ／ＤＬ構成を適用するＣＡ（ＴＤＤ ｉｎｔｅｒ−ｂａｎｄ ＣＡ）がサポートされた。

また、Ｒｅｌ．１０／１１におけるキャリアアグリゲーション（ＣＡ）では、複数のＣＣ間で適用されるＤｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅは、同一のＤｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅに限られている（図１Ｂ参照）。一方で、将来の無線通信システム（例えば、Ｒｅｌ．１２以降）では、複数ＣＣ間で異なるＤｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅ（ＴＤＤ＋ＦＤＤ）を適用したＣＡも想定される（図１Ｃ参照）。

このような無線通信システムの利用形態の拡張に伴い、トラヒック等を考慮してＵＬ伝送とＤＬ伝送を柔軟に制御することがより一層望まれる。例えば、データトラフィックが下りに偏重した環境にＴＤＤを用いる場合にスループットを最適化することが望まれる。しかし、新たな無線通信システムの利用形態において、既存のメカニズム（例えば、ＴＤＤにおける既存のＵＬ／ＤＬ構成）を利用する場合、スループットの向上や、新たな利用形態への対応が困難になるおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、データトラフィックが下りに偏重した環境においてＴＤＤを用いる場合に、スループットを向上すると共に様々な無線通信システムの利用形態へ対応することが可能となるユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法を提供することを目的の一とする。

本発明のユーザ端末は、ＴＤＤセルと無線通信を行うユーザ端末であって、下り時間区間、ガード期間及び上り時間区間で構成される特別サブフレームを含み、且つ全てのサブフレームでＤＬ伝送が行われるＵＬ／ＤＬ構成を利用して信号の送受信を行う送受信部と、特別サブフレームを構成する上り時間区間を少なくとも３シンボル以上に設定して、上りリンク信号の割当てを制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、データトラフィックが下りに偏重した環境においてＴＤＤを用いる場合に、スループットを向上すると共に様々な無線通信システムの利用形態へ対応することが可能となる。

ＬＴＥ、ＬＴＥ−ＡにおけるＤｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅと、基地局内ＣＡ（Ｉｎｔｒａ−ｅＮＢ ＣＡ）の概要を説明するための図である。 既存システムのＴＤＤセルで利用するＵＬ／ＤＬ構成を示す図である。 ＴＤＤセルで利用するＤＬ伝送用のＵＬ／ＤＬ構成７の一例を示す図である。 ライセンス領域で運用されるセルと非ライセンス領域で運用されるセルにＣＡを適用する場合のシステム構成の一例を示す図である。 既存の特別サブフレーム構成を示す図である。 実施の形態におけるＴＤＤセルで利用する特別サブフレーム構成の一例を示す図である。 実施の形態におけるＴＤＤセルで利用する特別サブフレーム構成の他の一例を示す図である。 実施の形態におけるＴＤＤセルで利用する特別サブフレーム構成のＤｗＰＴＳ、ＧＰ、拡張ＵｐＰＴＳの一例を示す図である。 拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレームの設定方法の一例を示す図である。 拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレームの設定方法の他の一例を示す図である。 無線基地局からの指示に基づいて、特別サブフレーム構成のＧＰ長とＵｐＰＴＳ長を変更する場合を示す図である。 ＴＡ値又はＭＣＳに基づいて、特別サブフレーム構成のＵｐＰＴＳ長を変更する場合を示す図である。 無線基地局からの指示に基づいて、特別サブフレーム構成のＤｗＰＴＳ長とＵｐＰＴＳ長を変更する場合を示す図である。 既存のＵＬ／ＤＬ構成５のＵＬサブフレームで送信する上りリンク信号に関連する動作のタイミング制御の一例を示す図である。 新規のＵＬ／ＤＬ構成７の特別サブフレームで送信する上りリンク信号に関連する動作のタイミング制御の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。

上述したように、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａシステムでは、Ｄｕｐｌｅｘ ｍｏｄｅとしてＦＤＤとＴＤＤの２つが規定されている（図１Ａ参照）。また、ＴＤＤでは上記図２に示したＵＬ／ＤＬ構成０〜６から選択される所定のＵＬ／ＤＬ構成を利用して無線基地局−ユーザ端末間で通信を行う。このように、ＴＤＤでは、ＵＬ／ＤＬ構成毎にＵＬサブフレームとＤＬサブフレームの送信比率が異なっており、各構成に対してそれぞれ送達確認信号（Ａ／Ｎ）のフィードバックメカニズム（ＨＡＲＱメカニズム）等が規定されている。

将来（例えば、Ｒｅｌ．１２以降）のシステムでは、複数ＣＣ間で異なるＤｕｐｌｅｘ−ｍｏｄｅ（ＴＤＤ＋ＦＤＤ）を適用したＣＡも想定されている（図１Ｃ参照）。この場合、ＴＤＤを適用するセル（以下、「ＴＤＤセル」とも記す）では、既存のシステム（例えば、Ｒｅｌ．１０／１１）と同様にＵＬ／ＤＬ構成０〜６を適用することが考えられる。しかし、ＴＤＤセルを含む複数のセル間でＣＡを適用する場合、既存のＵＬ／ＤＬ構成ではスループットの最適化が困難となるおそれがある。

例えば、ＤＬトラヒックがＵＬトラヒックより大きい通信環境において、ＣＡを適用する複数のセルの中から所定のセルをＤＬ伝送用として利用する形態を想定する。この場合、ＤＬ伝送用として選択されたセルがＦＤＤを適用するセル（以下、「ＦＤＤセル」とも記す）であれば、各サブフレームでＤＬ伝送が可能となる。一方で、ＤＬ伝送用として選択されたセルがＴＤＤセルである場合には、ＤＬサブフレームの構成比率が最も高いＵＬ／ＤＬ構成（図２のＵＬ／ＤＬ構成５）を適用することが考えられる。

しかし、ＤＬサブフレームの構成比率が最も高いＵＬ／ＤＬ構成５を適用する場合であっても、ＵＬサブフレームと特別サブフレームが含まれている（ＳＦ＃１、ＳＦ＃２）。このように、既存のＵＬ／ＤＬ構成では少なくともＵＬサブフレームが含まれているため、ＴＤＤセルをＤＬ伝送用に利用する場合には、ＤＬデータの伝送に利用できないサブフレーム（例えば、ＳＦ＃２）が発生してしまう。その結果、スループットの向上を十分に達成することができない。なお、特別サブフレームは、下り時間区間（ＤｗＰＴＳ）、ガード期間（ＧＰ）及び上り時間区間（ＵｐＰＴＳ）で構成されるため、ＤｗＰＴＳを用いてＤＬ伝送を行うことができる。

そこで、本発明者等は、ＴＤＤセルを含む複数のセルを用いてＣＡを行う場合に、システムの利用形態によっては既存のＵＬ／ＤＬ構成ではスループットの最適化が図れないことに着目し、新規のＵＬ／ＤＬ構成を利用することを検討している。具体的には、ＴＤＤセルにおいて、全てのサブフレームでＤＬ伝送が可能となるＤＬ伝送用のＵＬ／ＤＬ構成（以下、「ＵＬ／ＤＬ構成７」とも記す）を新たに導入する。また、当該ＵＬ／ＤＬ構成７は、ＴＤＤセルがセカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）である場合（プライマリセル（ＰＣｅｌｌ）でない場合）に好適に利用することができる。

ここで、プライマリセル（ＰＣｅｌｌ）とは、ＣＡを行う場合にＲＲＣ接続やハンドオーバを管理するセルであり、端末からのデータやフィードバック信号を受信するためにＵＬ伝送も必要となるセルである。ＣＡを行う場合、プライマリセルは上下リンクともに常に設定される。セカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）とは、ＣＡを適用する際にプライマリセルに加えて設定する他のセルである。セカンダリセルは下りリンクだけ設定することもできるし、上下リンクを同時に設定することもできる。

このように、無線通信システムの利用形態に応じてＤＬ伝送用のＵＬ／ＤＬ構成７を適用することにより、スループットを向上することが可能となる。なお、ＤＬ伝送用のＵＬ／ＤＬ構成７としては、利用形態に応じて、ＤＬサブフレームのみ設ける場合（特別サブフレーム非設定）と（図３Ａ参照）、ＤＬサブフレームと特別サブフレームを設ける場合が考えられる（図３Ｂ参照）。

ところで、将来の無線通信システムでは、ＬＴＥシステムを、事業者にライセンスされた周波数帯域（Licensed band）だけでなく、ライセンス不要の周波数帯域（Unlicensed band）で運用することも検討されている。ライセンス帯域（Licensed band）は、特定の事業者が独占的に使用することを許可された帯域であり、非ライセンス帯域（Unlicensed band）は特定事業者に限定せずに無線局を設置可能な帯域である。非ライセンス帯域（Unlicensed band）として、例えば、ＷｉＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用可能な２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯、ミリ波レーダーを使用可能な６０ＧＨｚ帯等がある。

非ライセンス帯域は、ライセンス帯域と異なり特定の事業者のみが使用するわけでないため、予期しない干渉が発生する可能性がある。例えば、非ライセンス帯域において、ＬＴＥシステムと異なる無線通信システム（気象・航空レーダー、放送、防災無線、公共無線、地域無線、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等）が運用される（周波数を共有する）可能性がある。この場合、異なる無線通信システム間で、互いに予期しない干渉が生じるおそれがある。

異なる無線通信システム間の干渉を抑制するために、いずれかの無線通信システムを優先して動作するように制御することも考えられる。例えば、他の無線通信システムがＬＴＥシステムに対して優先されるように規定される可能性も想定される。かかる場合、非ライセンス帯域において他の優先無線システムの運用を検出した場合、ＬＴＥシステムを利用した通信を停止することとなる。

また、異なるＬＴＥ事業者同士が非ライセンス帯域における同一の周波数を利用してＬＴＥシステムを運用する可能性も考えられる。例えば、異なる事業者同士が近接する場所にＬＴＥ基地局を設置して同一周波数で運用を行う場合、互いに大きな干渉を生じるおそれがある。そのため、非ライセンス帯域を利用してＬＴＥシステムを運用する利用形態では、上述した干渉等を考慮することが必要となる。

本発明者等は、ライセンス帯域（Licensed band）に加えて非ライセンス帯域（Unlicensed band）でＬＴＥシステムを運用する場合に、上述したＵＬ／ＤＬ構成７を、非ライセンス帯域で使用することも検討している（図４参照）。例えば、ライセンス帯域でＦＤＤセルを運用し、非ライセンス帯域でＴＤＤセル（ＵＬ／ＤＬ構成７）を運用し、ＦＤＤセルとＴＤＤセル間でＣＡを適用する利用形態（図４Ｂ参照）が考えられる。あるいは、ライセンス帯域及び非ライセンス帯域でＴＤＤセルを運用し、ＴＤＤセル間でＣＡを適用する利用形態（図４Ａ参照）も考えられる。

ライセンス帯域では、事業者が基地局の運用により干渉を制御することができるため、制御信号や高品質が要求されるデータの通信に利用することができる。一方で、非ライセンス帯域では予期しない干渉が発生する可能性があるが、比較的広い帯域が使用可能なため、パケット等のトラフィックが大きいデータ通信（ＤＬ伝送）に好適に利用することができる。そのため、非ライセンス帯域のＴＤＤセルでＵＬ／ＤＬ構成７を利用してＣＡを行うことにより、ライセンス帯域と非ライセンス帯域の双方のメリットを生かした通信を実現することが可能となる。

また、将来の無線通信システムでは、上述のようにセカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）として用いていたＴＤＤセルを、ＣＡを設定しない場合でも（すなわち、別途プライマリセル（ＰＣｅｌｌ）による通信を前提とせずに）接続可能なセルとして運用することも考えられる。具体的には、ユーザ端末が初期接続可能なセル（Ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ）、又は、独自にスケジューリング可能なセル（Ｄｕａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）として適用することも考えられる。なお、Ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅで動作するセルは、独立して（つまりＣＡのセカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）でなくとも）ユーザ端末と初期接続が可能となる。また、Ｄｕａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙとは、それぞれ独立してスケジューリングする（スケジューラを具備する）複数のセルにユーザ端末が接続する形態を指す。

このような利用形態では、ＴＤＤセルにおいてＵＬ伝送を行う必要があるが、かかる場合にＵＬ／ＤＬ構成７をどのように利用して通信を行うかが問題となる。つまり、ＵＬ／ＤＬ構成７をＳｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ又はＤｕａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙで用いるためには、上りチャネルや上り参照信号のサポートが必要となる。例えば、ＵＬ／ＵＤ構成７を利用して、少なくともＰＲＡＣＨ信号、ランダムアクセス処理におけるメッセージ３、上位レイヤ制御信号、下りＨＡＲＱ−ＡＣＫ（送達確認信号）、ＣＱＩ（チャネル品質情報）、ＳＲ（スケジューリング要求信号）、ＳＲＳ（チャネル品質測定用参照信号）等の上りリンク信号の送信を行う必要がある。

そのため、ＵＬ／ＤＬ構成７として、上りのタイミングを有する（特別サブフレームを含む）上記図３Ｂの構成を利用することが考えられる。しかし、既存のＬＴＥシステム（Ｒｅｌ．１０／１１）の特別サブフレームの構成では、上り時間区間（ＵｐＰＴＳ）を用いて上述した上りリンク信号の送信を行うことができない。以下に、既存の特別サブフレーム構成（Ｓｐ−ＳＦ Ｃｏｎｆｉｇ）について図５を参照して説明する。

既存のＬＴＥシステム（Ｒｅｌ．１０／１１）では、特別サブフレーム構成（Ｓｐ−ＳＦ Ｃｏｎｆｉｇ）として、通常ＣＰ（Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ）で１０種類、拡張ＣＰ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ）で８種類が定義されている（図５Ａ参照）。また、特別サブフレーム構成に関する情報は、プライマルセルにおいてはシステム情報（ＳＩＢ１）を用いてユーザ端末に通知され、セカンダリセルにおいてはＲＲＣシグナリングを用いてユーザ端末に通知される。

図５Ａの表に記載された数字はＯＦＤＭ（またはＳＣ−ＦＤＭＡ）シンボル数を表す。既存の特別サブフレーム構成では、上り時間区間（ＵｐＰＴＳ）が最大で２シンボルまでしか設定されない。そのため、ＵＬサブフレームにおいてＰＵＳＣＨを用いて送信するユーザデータ（ＰＵＳＣＨ信号）やＰＵＣＣＨを用いて送信する上り制御信号（ＰＵＣＣＨ信号）等の送信は行えない。一方で、既存の特別サブフレームでは、ＵＬ伝送としてＰＲＡＣＨ信号とＳＲＳの送信のみサポートされている。したがって、上述したＵＬ／ＤＬ構成７を利用する場合（図５Ｂ参照）、既存の特別サブフレーム構成では、セカンダリセル（ＳＣｅｌｌ）以外の運用を想定した場合に必須となるＵＬ信号（ユーザデータや上り制御情報等）を送信することができない。

そこで、本発明者等は、ＵＬ／ＤＬ構成７のうち、特別サブフレームを含む図３Ｂを利用する場合であっても、ＰＲＡＣＨ信号とＳＲＳ以外のＵＬ信号の送信が可能となるように、特別サブフレーム構成の上り時間区間（ＵｐＰＴＳ）を拡張することを着想した。

以下に、本実施の形態にかかる無線通信方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、図３ＢのＵＬ／ＤＬ構成７を利用するＴＤＤセルは、ライセンス領域又は非ライセンス領域で用いることができる。

（第１の態様）
第１の態様では、ＴＤＤセルの特別サブフレーム構成（Ｓｐ−ＳＦ Ｃｏｎｆｉｇ）として、上り時間区間（ＵｐＰＴＳ）を既存より拡張した特別サブフレーム構成を導入する場合について説明する。

図６は、本実施の形態に係る特別サブフレーム構成の一例を示している。図６では、特別サブフレーム構成として、既存の特別サブフレーム構成０〜９に加えて、新たにＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレーム構成１０（Ｓｐ−ＳＦ Ｃｏｎｆｉｇ１０）を定義したテーブルを示している。新たに追加する特別サブフレーム構成１０としては、ＵｐＰＴＳを既存より拡張した内容（少なくともＵｐＰＴＳが３シンボル以上）とする。以下、このようなＵｐＰＴＳを拡張ＵｐＰＴＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＵｐＰＴＳ）と呼ぶ。

図６では、特別サブフレーム構成１０として、ＤｗＰＴＳを「３」、ＧＰを「２」、ＵｐＰＴＳを「９」とする場合を示している。つまり、ＵｐＰＴＳのシンボル数を既存の１又は２から９まで増やして特別サブフレームにおけるＵＬ送信容量を増大する。

これにより、ＵＬサブフレームが設定されないＵＬ／ＤＬ構成７を利用する場合であっても、特別サブフレームを用いて上り制御情報（ＵＣＩ）、上位レイヤ制御信号、ＵＬデータ（ユーザデータ）の送信も可能となる。その結果、通信システムの利用形態がＳｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ及び／又はＤｕａｌ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙであっても、ＵＬ／ＤＬ構成７を好適に利用することができる。

なお、新たに追加する特別サブフレーム構成は１種類に限られない。ＵｐＰＴＳを３シンボル以上に増やした特別サブフレーム構成を複数定義してもよい。また、拡張ＵｐＰＴＳとしては、少なくとも３シンボル以上であればよいが、好ましくは４シンボル以上、さらに好ましくは５シンボル以上とする。また、４シンボル以上とする場合には、特別サブフレームの第１０シンボルにＰＵＳＣＨ用のＤＭＲＳを設定することが好ましい。また、新規に導入する特別サブフレーム構成１０は、ＵＬ／ＤＬ構成７の場合にのみ適用する構成としてもよい。

さらに、ＵｐＰＴＳを拡張して定義する際に、特別サブフレームのＧＰ長をセル半径に応じて設定することができる。既存の特別サブフレーム構成では、ＧＰ長（ＧＰのシンボル数）として、通常ＣＰにおいて１０／９／６／４／３／２／１が存在し、拡張ＣＰにおいて８／７／５／３／２／１が存在している。

そこで、既存の特別サブフレーム構成において、ＧＰ長は変更せずにＵｐＰＴＳのシンボル数を拡張してもよい。例えば、既存の特別サブフレーム構成０〜９に対して、ＧＰ長を変更せずに、ＤｗＰＴＳのシンボル数を所定値（例えば、３シンボル）に固定し、残りのシンボルをＵｐＰＴＳに割当てることができる（図７参照）。図７に示す場合、特別サブフレーム構成０ａ〜９ａから得られるＵｐＰＴＳ長は、通常ＣＰにおいて１０／９／８／７／５／２／１、拡張ＣＰにおいて８／７／６／４／２／１となる。

なお、図７では、ＤｗＰＴＳのシンボル数を３シンボルに固定する場合を示したが、ＤｗＰＴＳのシンボル数はこれに限られない。３シンボル以外の固定値としてもよいし、各特別サブフレーム構成で異なるシンボル数としてもよい。このように、ＧＰ長を既存の特別サブフレーム構成と同じ値に設定する（既存のＧＰ長を保持する）ことにより、セル半径を変更することなく特別サブフレームを利用してＰＵＳＣＨ信号等の送信をサポートすることができる。ただし、ＴＤＤにおいては、特別サブフレームの先頭から第３シンボル目で同期信号が送信されること、下り物理制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の最大シンボル数が３であることを考慮すれば、ＤｗＰＴＳのシンボル数は３以上とすることが好ましい。このようにしておけば、既存の特別サブフレーム構成しか認識できない旧来のユーザ端末（レガシーＵＥ）が同期信号を受信でき、ＵＬ／ＤＬ構成７のＴＤＤセルに接続できるようになる。また、特別サブフレームの下り物理制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）領域を確保できることから、当該特別サブフレームにおいて、下りの物理レイヤ制御をも実現することができる。

なお、拡張ＵｐＰＴＳ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＵｐＰＴＳ）を含む特別サブフレームでは、ＤｗＰＴＳとＧＰ部分の無線リソースはＵＬ送信に利用できない（図８参照）。このため、拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレームでは、通常のＵＬサブフレームと比較して（ＤｗＰＴＳ＋ＧＰ）／１４だけレートが低下する。したがって、無線基地局やユーザ端末は、レートの低下を考慮して、特別サブフレームを用いた上りリンク信号の送信を制御することが好ましい。レートを低下させる方法としては、いったん通常の上りサブフレーム分のリソースがあるものと想定してデータを生成し、ＤｗＰＴＳとＧＰ部分にマッピングされるデータを間引く方法（パンクチャ）、あらかじめＥｘｔｅｎｄｅｄ ＵｐＰＴＳに対応する（すなわち、ＤｗＰＴＳとＧＰ部分にデータをマッピングできないものと想定して）少ないデータ量で信号を生成し、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＵｐＰＴＳにマッピングする方法（レートマッチング）が考えられる。パンクチャは、情報要素の欠落を招くため誤り訂正符号化や自動再送要求などが設定されていることが必須となるが、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＵｐＰＴＳ長に関わらず１つ（または少数）のレートでデータを生成すればよいため、システム構成の簡易化を実現できる。反対にレートマッチングは、Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＵｐＰＴＳ長に応じてレートを変えなければならず、システム構成が複雑になる可能性があるが、情報要素の欠落を招かないため信頼性のより高い通信を実現可能である。

また、上記図３Ｂに示すＵＬ／ＤＬ構成７では、１無線フレーム（１０ｍｓ）に１つの特別サブフレームを設定する構成を示したが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、複数の無線フレームに一つ又は複数の特別サブフレームを挿入する構成としてもよい（図９参照）。図９Ａは、２フレーム（１０ｍｓ×２）に１回だけＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを設定する場合を示している。また、図９Ｂは、４フレーム（１０ｍｓ×４）に１回だけＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを設定する場合を示している。

あるいは、複数の無線フレームにおいて、既存の特別サブフレームと、ＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームとをそれぞれ挿入してもよい。この際、既存の特別サブフレームと、ＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームをそれぞれ異なるタイミングや周期で挿入することができる（図１０参照）。図１０Ａは、２フレーム（１０ｍｓ×２）において、１フレーム目に既存の特別サブフレーム（ノーマルＵｐＰＴＳ）を設定し、２フレーム目にＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを設定する場合を示している。図１０Ｂは、４フレーム（１０ｍｓ×４）において、１フレーム目〜３フレーム目に既存の特別サブフレームを設定し、４フレーム目にＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを設定する場合を示している。

上記図９Ｂに示すように、複数無線フレームに１つだけ拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレームを挿入する場合、特別サブフレームの時間位置を適宜設定する構成とすることができる。例えば、特別サブフレームをあらかじめ決められた位置に設定する。あるいは、報知情報等のセル固有（Ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）のシグナリングを用いてユーザ端末に特別サブフレームの時間位置を通知してもよい。あるいは、ＲＲＣシグナリングやＬ１／Ｌ２制御信号等のユーザ端末固有（ＵＥ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）のシグナリングを用いてユーザ端末に特別サブフレームの時間位置を通知してもよい。あるいは、同期情報から得たサブフレーム番号に基づく位置に特別サブフレームを設定する構成としてもよい。あるいは、これらの組み合わせを用いてユーザ端末に通知することができる。

このように、特別サブフレームの時間位置を適宜設定することにより、ＵＬトラフィックとＤＬトラフィックの比率に応じて、ＵＬリソース量を柔軟に制御することができる。また、上記図１０Ｂに示すように、長い周期でＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを設定する場合においても同様に特別サブフレームの時間位置を適宜設定することができる。

（第２の態様）
第２の態様では、所定の特別サブフレーム構成を利用するユーザ端末が、下りリンクで通知される情報に基づいて、ＴＤＤセルの特別サブフレーム構成を変更する場合について説明する。具体的には、下りリンクで通知される特別サブフレーム構成の変更要求信号に基づいて、特別サブフレーム構成のＧＰ及びＵｐＰＴＳの長さを変更する場合について図１１を参照して説明する。

図１１Ａは、無線基地局から所定の指示（特別サブフレーム構成の変更要求信号）がない場合に、ユーザ端末が既存の特別サブフレーム構成を利用する場合を示している。つまり、ユーザ端末は、無線基地局から所定の指示（特別サブフレーム構成の変更要求信号）がない限り、レガシー端末（Ｒｅｌ．８−１１ＵＥ）と同様に既存の特別サブフレーム構成を用いる。この場合、ユーザ端末は、報知情報又はＲＲＣシグナリング等であらかじめ設定された特別サブフレーム構成であると想定して動作する。図１１Ａでは、特別サブフレーム構成０（ＤｗＰＴＳ：ＧＰ：ＵｐＰＴＳ＝３：１０：１）を利用する場合を示している。

図１１Ｂは、特別サブフレーム構成の変更要求信号を受信したユーザ端末が、ＧＰ長及びＵｐＰＴＳ長を変更する場合を示している。具体的には、ＵｐＰＴＳ長を３シンボル以上に拡張し、且つＵｐＰＴＳの拡張シンボル数だけＧＰのシンボル数を減らすように制御する。特別サブフレーム構成の変更要求信号は、下り制御信号（例えば、ＵＬグラント）を用いて無線基地局からユーザ端末に通知することができる。

図１１Ｂでは、特別サブフレーム構成の変更要求信号に応じて、特別サブフレーム構成をＤｗＰＴＳ：ＧＰ：ＵｐＰＴＳ＝３：２：９に変更する場合を示している。つまり、ＤｗＰＴＳ長は変更せずに、ＵｐＰＴＳ長とＧＰ長を切り替えて制御する。

拡張するＵｐＰＴＳ長に関する情報は、あらかじめＭＩＢ、ＳＩＢ等を有する報知信号やＲＲＣシグナリング等の上位レイヤシグナリングを用いてユーザ端末に通知することができる。ユーザ端末は、物理レイヤの制御信号（例えば、ＵＬグラント等）で特別サブフレーム構成の変更指示を受けた場合、所定タイミング（例えば、４ｍｓ後）に設定される特別サブフレームにおいてＵｐＰＴＳを拡張する。

また、タイミングアドバンス値（ＴＡ値）及び／又はＵＬグラントで指示される変調符号化情報（ＭＣＳ）等に基づいてＵｐＰＴＳ長を制御してもよい。ＴＡ値はセル内のユーザ端末間で上り送信タイミングをずらすために指示されるシグナリングであり、基地局での受信タイミングをそろえるために設定される。基地局が端末に指示するＴＡ値は、一般的にセル端に位置するユーザ端末ほど大きな値となる。ＴＡ値が大きいほど、ユーザ端末はＵｐＰＴＳの送信タイミングを早めて送信するため、セル端に位置するユーザ端末ほど、大きなＧＰ長が必要となるが、セル中央に位置するユーザ端末ではＧＰ長は短くて良い。このことを利用し、ＴＡ値が小さい、すなわちセル中央に位置するユーザ端末では拡張するＵｐＰＴＳ長を長く設定する。反対に、セル端に位置するユーザ端末では大きなＧＰ長が必要なので、拡張するＵｐＰＴＳ長を短く設定する（図１２参照）。このようにすることで、ユーザ端末の場所に応じて必要なＧＰ長を確保しつつ、適切に拡張するＵｐＰＴＳ長を変えることができる。また、一般にセル中央に位置するユーザ端末ほど品質が良く、高速通信に好適であるが、この方法であればセル中央に位置するユーザ端末ほどＵｐＰＴＳ長を長く設定できるため、上りフィードバックの情報量を増やしたり、上りデータレートを向上することができるので、さらに高速通信を行いやすくすることができる。

あるいは、複数のＭＣＳの値に対してそれぞれ拡張するＵｐＰＴＳ長をあらかじめ設定しておき、各ユーザ端末のＭＣＳに応じて特別サブフレーム構成を制御することができる。ＭＣＳはユーザ端末の通信品質や状態に基づき複数の中から選択されるが、一般的に、セル端に位置するユーザ端末では、データレートを下げて品質確保を容易にするため小さなＭＣＳが設定され、セル中央に位置するユーザ端末では、高速通信を行うために大きなＭＣＳが設定される。前述のように、セル端であるほど長いＧＰ長が必要となることから、ＭＣＳが小さいほど拡張するＵｐＰＴＳ長を短く設定し、ＭＣＳが大きいほど拡張するＵｐＰＴＳ長を長く設定する（図１２参照）。このようにすることで、ユーザ端末の場所に応じて必要なＧＰ長を確保しつつ、適切に拡張するＵｐＰＴＳ長を変えることができる。また、一般にセル中央に位置するユーザ端末ほど品質が良く、高速通信に好適であるが、この方法であればセル中央に位置するユーザ端末ほどＵｐＰＴＳ長を長く設定できるため、上りフィードバックの情報量を増やしたり、上りデータレートを向上することができるので、さらに高速通信を行いやすくすることができる。

このように、無線基地局からの指示に応じてＧＰ及びＵｐＰＴＳの長さを制御することにより、ユーザ端末は変更要求信号を受信しない限り既存の特別サブフレームとみなして動作するため、既存端末との共存が容易となる。例えば、既存端末が存在する場合にはユーザ端末に変更要求信号を送信せず、既存端末が存在しない場合に変更要求信号を送信することができる。これにより、既存端末の有無に応じてＵｐＰＴＳの拡張を制御することも可能となる。

また、無線基地局からの指示に応じて、ＧＰ及びＵｐＰＴＳの長さを制御することにより、スケジューラがダイナミック（動的）にＵＬリソースの割当てを制御することができる。これにより、干渉やユーザ端末間のタイミング差等を考慮して、ＵＬリソースの割当て可否を決定することができる。

なお、ダイナミック（動的）かつユーザ端末ごとにＵｐＰＴＳ長が変わる運用では、ユーザ端末と基地局との間でＵｐＰＴＳ長の長さに認識ずれが生じる場合がある。具体的には、基地局がユーザ端末に対して拡張ＵｐＰＴＳを８シンボルから１０シンボルに変更を指示したが、ユーザ端末が指示情報を正しく受信できなかった場合、基地局はユーザ端末が１０シンボルでＵｐＰＴＳを送信したと想定するが、ユーザ端末は８シンボルでＵｐＰＴＳを送信する可能性がある。レートマッチングを適用している場合、このような場合に備えて、基地局はユーザ端末が１０シンボルで送信した場合と８シンボルで送信した場合の両方のマッピングに基づいて復調・復号を行う必要がある。一方で、パンクチャを適用した場合、情報要素の欠落有無は異なるものの、ユーザ端末は８シンボルの場合でも１０シンボルの場合でも同じマッピングを適用しているため、ユーザ端末がいずれのシンボル数でＵｐＰＴＳを送信したとしても、１度の復調・復号で情報を取り出せる可能性が高い。このように、パンクチャを用いている場合はより処理負担や電力消費を少なくできる。

（第３の態様）
第３の態様では、所定の特別サブフレーム構成を利用するユーザ端末が、下りリンクで通知される特別サブフレーム構成の変更要求信号に基づいて、特別サブフレーム構成のＧＰ及びＵｐＰＴＳの長さを変更する場合について図１３を参照して説明する。

図１３Ａは、無線基地局から特別サブフレーム構成の変更要求指示がない場合に、ユーザ端末が既存の特別サブフレーム構成を利用する場合を示している。つまり、ユーザ端末は、特別サブフレーム構成の変更要求信号を受信しない限り、レガシー端末（Ｒｅｌ．８−１１ＵＥ）と同様に既存の特別サブフレーム構成を用いる。図１３Ａでは、特別サブフレーム構成７（ＤｗＰＴＳ：ＧＰ：ＵｐＰＴＳ＝１０：２：２）を利用する場合を示している。

図１３Ｂは、特別サブフレーム構成の変更要求信号を受信したユーザ端末が、ＤｗＰＴＳ長及びＵｐＰＴＳ長を変更する場合を示している。具体的には、ＵｐＰＴＳ長を３シンボル以上に拡張し、且つＵｓＰＴＳの拡張シンボル数だけＤｗＰＴＳのシンボル数を減らすように制御する。特別サブフレーム構成の変更要求信号は、下り制御信号（例えば、ＵＬグラント）を用いて無線基地局からユーザ端末に通知することができる。

図１３Ｂでは、特別サブフレーム構成の変更要求信号に応じて、特別サブフレーム構成をＤｗＰＴＳ：ＧＰ：ＵｐＰＴＳ＝３：２：９に変更する場合を示している。つまり、ＧＰ長は変更せずに、ＵｐＰＴＳ長とＤｗＰＴＳ長を切り替えて制御する。

拡張するＵｐＰＴＳ長に関する情報は、上記第２の態様と同様にあらかじめＭＩＢ、ＳＩＢ等を有する報知信号やＲＲＣシグナリング等の上位レイヤシグナリングを用いてユーザ端末に通知することができる。ユーザ端末は、物理レイヤの制御信号（例えば、ＵＬグラント等）で特別サブフレーム構成の変更指示を受けた場合、所定タイミング（例えば、４ｍｓ後）に設定される特別サブフレームにおいてＵｐＰＴＳを拡張する。

このように、無線基地局からの指示に応じて、特別サブフレームのＤｗＰＴＳ及びＵｐＰＴＳの長さを切り替えて制御することにより、ＤＬトラフィックとＵＰトラフィックに応じて柔軟にリソースを制御することができる。例えば、ユーザ端末は、変更要求信号の受信有無に応じて、ＰＤＳＣＨを受信する（ＵｐＰＴＳが短くＵＬデータ送信できない）サブフレームと、ＵｐＰＴＳが長くＵＬデータを送信できるサブフレームをダイナミック（動的）に切り替えて制御する。

また、ＧＰ長を固定して、ＵｐＰＴＳとＤｗＰＴＳの長さを切り替えて制御することにより、既存セルに適用する場合であっても当該ＧＰを用いて干渉を抑制することが可能となる。つまり、特別サブフレーム構成のＧＰ長を考慮して設定された既存セルにおいて、ＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを適用する場合であっても干渉の発生等を抑制することができる。

（第４の態様）
第４の態様では、ＵｐＰＴＳ長を拡張した特別サブフレームを用いて送信する上りリンク信号に関連する動作のタイミング制御について説明する。

既存のＬＴＥでは、特別サブフレームを用いたＰＵＣＣＨ信号やＰＵＳＣＨ信号の送信をサポートしておらず、特別サブフレームでは、ＰＤＣＣＨ信号やＰＤＳＣＨ信号の送信（ＤＬ割当て）のみサポートされていた。このため、ユーザ端末は、特別サブフレームをＤＬサブフレームとみなして動作していた。つまり、既存のＬＴＥでは、特別サブフレームで送信する上りリンク信号に関連する動作（例えば、ＤＬ ＨＡＲＱフィードバック、ＵＬグラントに対するＰＵＳＣＨ送信、ＰＵＳＣＨに対するＰＨＩＣＨ受信（ＵＬ ＨＡＲＱ））のタイミング制御について規定されていない。

特別サブフレームで送信する上りリンク信号に関連する動作のタイミングが正しく設定されていない場合、特別サブフレームにおける動的なスケジューリングやＨＡＲＱが適用できず、上りリンク通信を適切に行うことが困難となる。

本発明者等は、既存の特別サブフレームをＤＬサブフレームとみなした場合、既存のＵＬ／ＤＬ構成５のＵＬとＤＬの比率がＤＬ：ＵＬ＝９：１である点に着目した（図１４参照）。図１４は、既存のＵＬ／ＤＬ構成５のＵＬサブフレームで送信する上りリンク信号に関連する動作（ＤＬ ＨＡＲＱフィードバック、ＵＬグラントに対するＰＵＳＣＨ送信、ＰＵＳＣＨに対するＰＨＩＣＨ受信（ＵＬ ＨＡＲＱ））のタイミングについて示している。

また、本発明者等は、ＵｐＰＴＳ長を拡張した特別サブフレームをＵＬサブフレームとみなせる点に着目した。この場合、拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレーム構成のＵＬとＤＬの比率がＤＬ：ＵＬ＝９：１とみなせる。そこで、ＵｐＰＴＳ長を拡張した特別サブフレームを用いて上りリンク信号を送信する場合に、既存のＵＬ／ＤＬ構成５のメカニズムを利用することを着想した。

図１５に、本実施の形態に係るＵＬ／ＤＬ構成７の特別サブフレーム（ＵＬサブフレーム）で送信する上りリンク信号に関連する動作（ＤＬ ＨＡＲＱフィードバック、ＵＬグラントに対するＰＵＳＣＨ送信、ＰＵＳＣＨに対するＰＨＩＣＨ受信（ＵＬ ＨＡＲＱ））のタイミング制御を示す。図１５では、既存のＵＬ／ＤＬ構成５のＤＬ／ＵＬ ＨＡＲＱタイミングとＵＬスケジューリングタイミングと同じメカニズムを利用している。但し、図１５では、既存のＵＬ／ＤＬ構成５と比較して、各動作のタイミングに対応するサブフレーム番号を全て−１だけシフトする。

このように、本実施の形態では、ＵＬ／ＤＬ構成７を適用する場合に、ＵｐＰＴＳ長を拡張した特別サブフレームで送信する上りリンク信号に関連する動作タイミングを、既存のＵＬ／ＤＬ構成５のメカニズムを利用して制御する。これにより、新たなＤＬ／ＵＬ構成７においても、Ｒｅｌ．８で規定されたＨＡＲＱタイミングやＵＬスケジューリングタイミングに所定のオフセットを適用する（サブフレームを−１とする）だけであるため、既存のユーザ端末にも容易に適用することが可能となる。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの一例について、詳細に説明する。

図１６は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。なお、図１６に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ ３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を適用することができる。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）と呼ばれても良い。

図１６に示す無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成する無線基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成する無線基地局１２ａ及び１２ｂとを備えている。また、マクロセルＣ１及び各スモールセルＣ２には、ユーザ端末２０が配置されている。ユーザ端末２０は、無線基地局１１及び無線基地局１２の双方に接続することができる。また、無線基地局１１と無線基地局１２間で基地局内ＣＡ（Ｉｎｔｒａ−ｅＮＢ ＣＡ）、又は基地局間ＣＡ（Ｉｎｔｅｒ−ｅＮＢ ＣＡ）が適用される。また、無線基地局１１と無線基地局１２間のＣＡとしては、ＴＤＤ−ＴＤＤ ＣＡ又はＴＤＤ−ＦＤＤ ＣＡ等を適用することができる。

ユーザ端末２０と無線基地局１１との間は、相対的に低い周波数帯域（例えば、２ＧＨｚ）で帯域幅が狭いキャリア（既存キャリア、Legacy carrier等と呼ばれる）を用いて通信を行うことができる。一方、ユーザ端末２０と無線基地局１２との間は、相対的に高い周波数帯域（例えば、３．５ＧＨｚ等）で帯域幅が広いキャリアが用いられてもよいし、無線基地局１１との間と同じキャリアが用いられてもよい。ユーザ端末２０と無線基地局１２間のキャリアタイプとしてニューキャリアタイプ（ＮＣＴ）を利用してもよい。無線基地局１１と無線基地局１２（又は、無線基地局１２間）は、有線接続（Optical fiber、Ｘ２インターフェース等）又は無線接続されている。

無線基地局１１及び各無線基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。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）等が含まれるが、これに限定されるものではない。また、各無線基地局１２は、無線基地局１１を介して上位局装置に接続されてもよい。

なお、無線基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ、マクロ基地局、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。また、無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、スモール基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢ、マイクロ基地局、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。以下、無線基地局１１及び１２を区別しない場合は、無線基地局１０と総称する。各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。

無線通信システムにおいては、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）が適用され、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。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、システム帯域幅を端末毎に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。

ここで、図１６に示す無線通信システムで用いられる通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有されるＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、拡張ＰＤＣＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＣＫが伝送される。また、拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送されてもよい。このＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重される。

上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と、上りリンクの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、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨや、ＰＵＳＣＨ（ユーザデータと同時に送信時）により、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ等が伝送される。

図１７は、本実施の形態に係る無線基地局１０（無線基地局１１及び１２を含む）の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための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、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介して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、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が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下りリンクの制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

また、ベースバンド信号処理部１０４は、上位レイヤシグナリング（ＲＲＣシグナリング、報知信号等）により、ユーザ端末２０に対して、当該セルにおける通信のための制御情報を通知する。当該セルにおける通信のための情報には、例えば、ＴＤＤセルで利用するＵＬ／ＤＬ構成に関する情報、特別サブフレームに関する情報、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅、フィードバック用のリソース情報等が含まれる。特別サブフレームに関する情報としては、利用する特別サブフレーム構成、特別サブフレーム構成の変更指示、特別サブフレームを変更する場合の変更内容（ＵｐＰＴＳの拡張情報）等が挙げられる。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして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。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。送受信部１０３は、ＴＤＤセルで利用するＵＬ／ＤＬ構成に関する情報や特別サブフレームに関する情報等を上位レイヤシグナリング（報知信号、ＲＲＣシグナリング等）で送信する送信部として機能する。

一方、上りリンクによりユーザ端末２０から無線基地局１０に送信されるデータについては、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、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、入力され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処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図１８は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図１８に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、ＤＬ信号生成部３０２と、ＵＬ／ＤＬ構成決定部３０３と、特別サブフレーム構成決定部３０４と、マッピング部３０５と、ＵＬ信号復号部３０６と、判定部３０７と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨ及び／又は拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）で伝送される下り制御情報、下り参照信号等のスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨ又はＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末に通知される。

具体的に、制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号及び上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。また、無線基地局１０がＴＤＤを利用する場合には、利用するＵＬ／ＤＬ構成や特別サブフレーム構成に基づいて、各サブフレームに対する下りリンク信号及び上りリンク信号の割り当てを制御する。

ＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレームを含むＵＬ／ＤＬ構成７を利用する場合、制御部３０１は、特別サブフレームの拡張ＵｐＰＴＳに割当てる上りリンク信号を制御する。例えば、制御部３０１は、特別サブフレームの拡張ＵｐＰＴＳを用いて、ＰＲＡＣＨ信号、ランダムアクセス処理におけるメッセージ３、上位レイヤ制御信号、下りＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＣＱＩ、ＳＲ、ＳＲＳ等の上りリンク信号の割当てを制御する。

ＤＬ信号生成部３０２は、制御部３０１により割当てが決定された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号及び／又はＥＰＤＣＣＨ信号）や下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。具体的に、ＤＬ信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下りリンク信号の割当て情報を通知するＤＬ割当て（ＤＬ ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）と、上りリンク信号の割当て情報を通知するＵＬグラント（ＵＬ ｇｒａｎｔ）を生成する。

また、ＤＬ信号生成部３０２は、ＵＬ／ＤＬ構成決定部３０３で決定されたＵＬ／ＤＬ構成に関する情報や、特別サブフレーム構成決定部３０４で決定された特別サブフレーム構成に関する情報を生成する。ＤＬ信号生成部３０２は、ユーザ端末に対して特別サブフレームの変更を指示する場合（上記図１１、図１２参照）には、ＵＬグラントとして特別サブフレームの変更要求信号を生成する。

ＵＬ／ＤＬ構成決定部３０３は、ＵＬとＤＬのトラヒック等を考慮してＴＤＤで利用するＵＬ／ＤＬ構成を決定する。ＵＬ／ＤＬ構成決定部３０３は、ＤＬ伝送用のＵＬ／ＤＬ構成（上述したＵＬ／ＤＬ構成７）を含めた複数のＵＬ／ＤＬ構成の中から所定のＵＬ／ＤＬ構成を選択することができる（上記図３Ｂ等参照）。なお、ＵＬ／ＤＬ構成決定部３０３は、上位局装置３０等からの情報に基づいてＵＬ／ＤＬ構成を決定することができる。

特別サブフレーム構成決定部３０４は、特別サブフレーム構成を決定する。なお、特別サブフレーム構成決定部３０４は、上位局装置３０等からの情報に基づいてＵＬ／ＤＬ構成を決定することができる。上記第１の態様が適用される場合、特別サブフレーム構成決定部３０４は、既存の特別サブフレーム構成０〜９に加えて、新たにＵｐＰＴＳを拡張した特別サブフレーム構成１０を定義したテーブルから所定の特別サブフレーム構成を決定する（上記図６参照）。また、特別サブフレーム構成決定部３０４は、既存の特別サブフレーム構成０〜９に対して、ＧＰ長を変更せずに、ＵｐＰＴＳを拡張したテーブルから所定の特別サブフレーム構成を決定してもよい（上記図７参照）。

上記第２の態様が適用される場合、特別サブフレーム構成決定部３０４は、特別サブフレーム構成のＵｐＰＴＳ長の拡張（ＧＰ長の減少）を制御する。例えば、特別サブフレーム構成決定部３０４は、ＵｐＰＴＳの長さを３シンボル以上に拡張すると共に、当該ＵｐＰＴＳの拡張シンボル数だけＧＰのシンボル数を減らす。また、上記第３の態様が適用される場合、特別サブフレーム構成決定部３０４は、特別サブフレーム構成のＵｐＰＴＳ長の拡張（ＤｗＰＴＳ長の減少）を制御する。例えば、特別サブフレーム構成決定部３０４は、ＵｐＰＴＳの長さを３シンボル以上に拡張すると共に、当該ＵｐＰＴＳの拡張シンボル数だけＤｗＰＴＳのシンボル数を減らす。

マッピング部３０５は、制御部３０１からの指示に基づいて、ＤＬ信号生成部３０２で生成された下り制御信号と下りデータ信号の無線リソースへの割当てを制御する。

ＵＬ信号復号部３０６は、ユーザ端末から送信されたフィードバック信号（送達確認信号等）を復号し、制御部３０１へ出力する。また、ＵＬ信号復号部３０６は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でユーザ端末から送信された上りデータ信号を復号し、判定部３０７へ出力する。判定部３０７は、ＵＬ信号復号部３０６の復号結果に基づいて、再送制御判定（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を行うと共に結果を制御部３０１に出力する。

図１９は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。

下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部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る。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４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２０５に転送される。アプリケーション部２０５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２０５に転送される。

送受信部２０３は、ユーザ端末２０がＴＤＤセルと接続する場合に、ＵＬ／ＤＬ構成に関する情報や特別サブフレームに関する情報を受信する受信部として機能する。特別サブフレームに関する情報としては、適用する特別サブフレーム構成、特別サブフレーム構成の変更指示、特別サブフレームを変更する場合の変更内容（ＵｐＰＴＳの拡張情報）等が挙げられる。

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２０５から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では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ （Ｈｙｂｒｉｄ ＡＲＱ））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処理等が行われて各送受信部２０３に転送される。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変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

図２０は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図２０に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、ＤＬ信号復号部４０１と、ＵＬ／ＤＬ構成判断部４０２と、特別サブフレーム構成判断部４０３と、判定部４０４と、制御部４０５と、ＵＬ信号生成部４０６と、マッピング部４０７と、を少なくとも含んで構成されている。

ＤＬ信号復号部４０１は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）を復号し、スケジューリング情報（上りリソースへの割当て情報）を制御部４０５へ出力する。また、ＤＬ信号復号部４０１は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で送信された下りデータ信号を復号し、判定部４０４へ出力する。判定部４０４は、ＤＬ信号復号部４０１の復号結果に基づいて、再送制御判定（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）を行うと共に結果を制御部４０５に出力する。

受信した下りリンク信号にＵＬ／ＤＬ構成に関する情報や特別サブフレームに関する情報が含まれている場合には、ＤＬ信号復号部４０１は、復号した情報をＵＬ／ＤＬ構成判断部４０２や特別サブフレーム構成判断部４０３に出力する。

ＵＬ／ＤＬ構成判断部４０２は、無線基地局から通知されるＵＬ／ＤＬ構成に関する情報に基づいて、ユーザ端末が適用するＵＬ／ＤＬ構成を判断する。また、ＵＬ／ＤＬ構成判断部４０２は、適用するＵＬ／ＤＬ構成に関する情報を制御部４０５等に出力する。

特別サブフレーム構成判断部４０３は、無線基地局から通知される特別サブフレーム構成に関する情報に基づいて、ユーザ端末が適用する特別サブフレーム構成を判断する。また、特別サブフレーム構成判断部４０３は、適用するＵＬ／ＤＬ構成に関する情報を制御部４０５等に出力する。上記第１の態様が適用される場合、特別サブフレーム構成判断部４０３は、報知情報又はＲＲＣシグナリング等で通知される特別サブフレーム構成を特定することができる。例えば、特別サブフレーム構成判断部４０３は、上記図６における特別サブフレーム１０を適用することを判断した場合には、その旨を制御部４０５に出力する。

上記第２の態様又は第３の態様が適用される場合、特別サブフレーム構成判断部４０３は、下りリンク信号（例えば、ＵＬグラント）に含まれる特別サブフレーム構成の変更要求信号に基づいて、適用する特別サブフレーム構成を判断し、制御部４０５に出力する。

制御部４０５は、無線基地局から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）や、受信したＰＤＳＣＨ信号に対する再送制御判定結果に基づいて、上り制御信号（フィードバック信号）や上りデータ信号の生成を制御する。下り制御信号はＤＬ信号復号部４０１から出力され、再送制御判定結果は、判定部４０４から出力される。

また、制御部４０５は、ＵＬ／ＤＬ構成判断部４０２から出力されるＵＬ／ＤＬ構成に関する情報や、特別サブフレーム構成判断部４０３から出力される特別サブフレームに関する情報に基づいて、上り制御信号や上りデータ信号の送信を制御する。例えば、制御部４０５は、特別サブフレームに関する情報に基づいて、特別サブフレームを構成するＵｐＰＴＳを３シンボル以上に設定して、上りリンク信号の割当てを制御する。

上記第１の態様が適用される場合、制御部４０５は、ＬＴＥシステムで定義されている既存の特別サブフレーム構成と、ＵｐＰＴＳが３シンボル以上に設定された特別サブフレーム構成とが規定されたテーブルから所定の特別サブフレーム構成を選択する（上記図６参照）。また、上記第２の態様又は第３の態様が適用される場合、制御部４０５は、下りリンクで通知される特別サブフレーム構成の変更要求信号に基づいて、特別サブフレームを構成するＵｐＰＴＳを３シンボル以上に拡張する（上記図１１、図１３参照）。なお、制御部４０５は、ＵｐＰＴＳの拡張シンボル数を、タイミングアドバンス値及び／又はＭＣＳに応じて決定することができる（上記図１２参照）。

また、制御部４０５は、ＰＤＳＣＨ信号に対する送達確認信号（Ａ／Ｎ）のフィードバックを制御するフィードバック制御部としても機能する。例えば、制御部４０５は、拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレームを用いて上りリンク信号をフィードバックする場合、当該ＵｐＰＴＳの無線リソースに対するＡ／Ｎの割当てを制御する。

ＵＬ信号生成部４０６は、制御部４０５からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。また、ＵＬ信号生成部４０６は、制御部４０５からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。

マッピング部４０７（割当て部）は、制御部４０５からの指示に基づいて、上り制御信号（送達確認信号等）と上りデータ信号の無線リソース（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ）への割当てを制御する。例えば、マッピング部４０７は、拡張ＵｐＰＴＳを含む特別サブフレームを用いて上りリンク信号をフィードバックする場合、当該ＵｐＰＴＳの無線リソースに対する上り制御信号と上りデータ信号の割当てを制御する。

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。例えば、上述した複数の態様を適宜組み合わせて適用することができる。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
１０…無線基地局
１１…無線基地局（マクロ基地局）
１２、１２ａ、１２ｂ…無線基地局（スモール基地局）
２０…ユーザ端末
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…呼処理部
１０６…伝送路インターフェース
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…アプリケーション部
３０１…制御部
３０２…ＤＬ信号生成部
３０３…ＵＬ／ＤＬ構成決定部
３０４…特別サブフレーム構成決定部
３０５…マッピング部
３０６…ＵＬ信号復号部
３０７…判定部
４０１…ＤＬ信号復号部
４０２…ＵＬ／ＤＬ構成判断部
４０３…特別サブフレーム構成判断部
４０４…判定部
４０５…制御部
４０６…ＵＬ信号生成部
４０７…マッピング部

Claims (10)

1. ＴＤＤセルと無線通信を行うユーザ端末であって、
   下り時間区間、ガード期間及び上り時間区間で構成される特別サブフレームを含み、且つ全てのサブフレームでＤＬ伝送が行われるＵＬ／ＤＬ構成を利用して信号の送受信を行う送受信部と、
   特別サブフレームを構成する上り時間区間を少なくとも３シンボル以上に設定して、上りリンク信号の割当てを制御する制御部と、を有することを特徴とするユーザ端末。
2. 前記制御部は、下りリンクで通知される特別サブフレーム構成の変更要求信号に基づいて、特別サブフレームを構成する上り時間区間を３シンボル以上に設定することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記制御部は、ＬＴＥシステムで定義されている既存の特別サブフレーム構成と、上り時間区間が３シンボル以上に設定された特別サブフレーム構成とが規定されたテーブルから所定の特別サブフレーム構成を選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
4. 前記制御部は、ガード期間のシンボル数がＬＴＥシステムで定義されている既存の特別サブフレーム構成と同一であり、上り時間区間が前記既存の特別サブフレーム構成より拡張されている特別サブフレーム構成を有するテーブルを用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
5. 前記送受信部は、上り時間区間を３シンボル以上に設定した特別サブフレームを、１無線フレーム毎又は複数無線フレーム毎に１回送信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
6. 前記制御部は、ＬＴＥシステムで定義されている既存の特別サブフレーム構成を利用し、前記特別サブフレーム構成の変更要求信号を受信した場合に、当該既存の特別サブフレーム構成の上り時間区間の長さを３シンボル以上に拡張し、且つ上り時間区間の拡張シンボル数だけガード期間のシンボル数を減らすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
7. 前記制御部は、ＬＴＥシステムで定義されている既存の特別サブフレーム構成を利用し、前記特別サブフレーム構成の変更要求信号を受信した場合に、当該既存の特別サブフレーム構成の上り時間区間の長さを３シンボル以上に拡張し、且つ上り時間区間の拡張シンボル数だけ下り時間区間のシンボル数を減らすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
8. 前記送受信部は、３シンボル以上に設定された上り時間区間を用いて、ＲＡＣＨ信号、ランダムアクセス処理におけるメッセージ３、上位レイヤ制御信号、送達確認信号、チャネル品質情報、スケジューリング要求信号、及びチャネル品質測定用参照信号の少なくともいずれかを送信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
9. 少なくともＴＤＤセルと接続するユーザ端末と通信を行う無線基地局であって、
   ユーザ端末が利用するＵＬ／ＤＬ構成として、下り時間区間、ガード期間及び上り時間区間で構成される特別サブフレームを含み、且つ全てのサブフレームでＤＬ伝送が行われるＵＬ／ＤＬ構成を選択する選択部と、
   特別サブフレームを構成する上り時間区間を少なくとも３シンボル以上に設定することをユーザ端末に指示する情報を送信する送信部と、を有することを特徴とする無線基地局。
10. ＴＤＤセルと無線通信を行うユーザ端末の無線通信方法であって、
    下り時間区間、ガード期間及び上り時間区間で構成される特別サブフレームを含み、且つ全てのサブフレームでＤＬ伝送が行われるＵＬ／ＤＬ構成の利用を決定する工程と、
    特別サブフレームを構成する上り時間区間を少なくとも３シンボル以上に設定する工程と、３シンボル以上に設定した上り時間区間に上りリンク信号を割当てて送信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
    

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