JP2016516335A - 無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法を提供する。【解決手段】前記方法は、共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを、時分割多重化技法及び周波数分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化するステップと、前記多重化された前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを前記端末に送信するステップとを有し、前記端末のための端末特定制御チャネルは一つ以上の他の端末のための端末特定制御チャネルと前記時分割多重化技法、前記周波数分割多重化技法、空間分割多重化技法及びコード分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化されることを特徴とする。【選択図】図１４

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法及びそのための装置に関する。

本発明を適用できる無線通信システムの一例として、３ＧＰＰ ＬＴＥ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；以下、「ＬＴＥ」という。）通信システムについて概略的に説明する。

図１は、無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。Ｅ−ＵＭＴＳ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）は、既存のＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）から進展したシステムであり、現在３ＧＰＰで基礎的な標準化作業が進行中である。一般に、Ｅ−ＵＭＴＳをＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）システムと呼ぶこともできる。ＵＭＴＳ及びＥ−ＵＭＴＳの技術規格（ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ）の詳細な内容はそれぞれ、「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」のＲｅｌｅａｓｅ ７及びＲｅｌｅａｓｅ ８を参照すればよい。

図１を参照すると、Ｅ−ＵＭＴＳは、端末（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＵＥ）、基地局（ｅＮｏｄｅＢ；ｅＮＢ）、及びネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の終端に位置して外部ネットワークに接続するアクセスゲートウェイ（Ａｃｃｅｓｓ Ｇａｔｅｗａｙ；ＡＧ）を含んでいる。基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス及び／又はユニキャストサービスのために多重データストリームを同時に送信することができる。

一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、１．４４、３、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なったセルは、互いに異なった帯域幅を提供するように設定されればよい。基地局は、複数の端末に関するデータ送受信を制御する。下りリンク（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ；ＤＬ）データについて、基地局は下りリンクスケジューリング情報を送信し、該当の端末にデータが送信される時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ａｎｄ ｒｅＱｕｅｓｔ）関連情報などを知らせる。また、上りリンク（Ｕｐｌｉｎｋ；ＵＬ）データについて、基地局は上りリンクスケジューリング情報を該当の端末に送信し、該当の端末が使用可能な時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ関連情報などを知らせる。基地局同士の間には、ユーザトラフィック又は制御トラフィックの送信のためのインターフェースを用いることができる。コアネットワーク（Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ；ＣＮ）は、ＡＧ、及び端末のユーザ登録などのためのネットワークノードなどで構成可能である。ＡＧは、複数のセルで構成されるＴＡ（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ）単位に端末の移動性を管理する。

無線通信技術は、ＷＣＤＭＡ（登録商標）に基づいてＬＴＥにまで開発されてきたが、ユーザと事業者の要求と期待は増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発が続いており、将来、競争力を持つためには新しい技術進化が要求される。ビット当たりのコストの削減、サービス可用性の増大、柔軟な周波数バンドの使用、単純構造と開放型インターフェース、端末の適度な電力消耗などが要求される。

上述したような議論に基づき、以下では、無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法及びそのための装置を提案する。

本発明の一様相である、無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法は、共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを時分割多重化技法及び周波数分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化するステップと、前記多重化された前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを前記端末に送信するステップとを有し、前記端末のための端末特定制御チャネルは一つ以上の他の端末のための端末特定制御チャネルと前記時分割多重化技法、前記周波数分割多重化技法、空間分割多重化技法及びコード分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化されることを特徴とする。

好適には、前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルは同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化されることを特徴とする。或いは、前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルが、同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化されなくてもよい。

より好適には、前記方法が、前記共通制御チャネルに送信ダイバーシチのためのプリコーダを適用するステップと、前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用するステップとをさらに有することができ、この場合、前記送信ダイバーシチのためのプリコーダは、単位行列であることを特徴とする。特徴的に、前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は、前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と異なることを特徴とする。

或いは、前記方法が、前記共通制御チャネル及び前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用するステップをさらに有し、前記ビームフォーミングのためのプリコーダが単位行列であってもよい。ただし、前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と同一であることを特徴とする。

一方、本発明の他の様相である、無線通信システムにおける基地局装置は、端末と信号を送受信するための無線通信モジュールと、共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを、時分割多重化技法及び周波数分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化し、前記多重化された前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを前記端末に送信するように前記無線通信モジュールを制御するプロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記端末のための端末特定制御チャネルを一つ以上の他の端末のための端末特定制御チャネルと前記時分割多重化技法、前記周波数分割多重化技法、空間分割多重化技法及びコード分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化することを特徴とする。

好適には、前記プロセッサが前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化することを特徴とする。或いは、前記プロセッサが前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化しないことを特徴とする。

より好適には、前記プロセッサは、前記共通制御チャネルに送信ダイバーシチのためのプリコーダを適用し、前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用することができ、この場合、前記送信ダイバーシチのためのプリコーダは単位行列であることを特徴とする。勿論、前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と異なることが好ましい。

或いは、前記プロセッサが、前記共通制御チャネル及び前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用し、前記ビームフォーミングのためのプリコーダは単位行列であってもよい。勿論、前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と同一であることが好ましい。

本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいて基地局は高周波帯域で効率的に下りリンク制御チャネルを端末に送信することができる。

本発明で得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない別の効果は、以下の記載から、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には明確に理解されるであろう。

本明細書に添付される図面は、本発明に関する理解を提供するためのもので、本発明の様々な実施の形態を示し、明細書の記載と共に本発明の原理を説明するためのものである。

各図は次のとおりである。
図１は、無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。 図２は、３ＧＰＰ無線接続ネットワーク規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮ間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｌａｎｅ）及びユーザプレーン（Ｕｓｅｒ Ｐｌａｎｅ）構造を示す図である。 図３は、３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般的な信号送信方法を説明するための図である。 図４は、多重アンテナ通信システムの構成図である 図５は、ＬＴＥシステムで用いられる下りリンク無線フレームの構造を例示する図である。 図６は、ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である 図７及び図８は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。 図７及び図８は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。 図９は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割り当て例を示す図である。 図１０は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、一般ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ設定＃０を例示する図である。 図１１は、将来ＬＴＥシステムに導入されることが予想される小型セル（ｓｍａｌｌ−ｃｅｌｌ）概念を例示する図である。 図１２は、ＬＴＥシステムにおいてＰＢＣＨとＰＤＣＣＨの物理領域構造を示す図である。 図１３は、既存ＬＴＥシステムにおいてＰＢＣＨ及びＰＤＣＣＨの物理領域割り当て及び送信の概念を示す図である。 図１４は、本発明の第１実施例に係る、共通制御チャネルと端末別制御チャネルを同じ物理チャネル構造で構成した例を示す図である。 図１５は、本発明の第１実施例に適用できる、共通制御チャネルのための送信ダイバーシチ技法を例示する図である。 図１６は、本発明の第２実施例によって一部の時間領域で構成される共通制御チャネルと端末別制御チャネルの例を示す図である。 図１７は、本発明の第３実施例によって共通制御チャネルと端末別制御チャネルを多重化する例であって、共通制御チャネルを端末別制御チャネルと併せて多重化しない例を示す図である。 図１８は、本発明の第３実施例によって共通制御チャネルと端末別制御チャネルを多重化する例であって、共通制御チャネルも端末別制御チャネルと併せて多重化する例を示す図である。 図１９は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図である。

以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が３ＧＰＰシステムに適用された例である。

本明細書ではＬＴＥシステム及びＬＴＥ−Ａシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、ＦＤＤ方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、Ｈ−ＦＤＤ方式又はＴＤＤ方式にも容易に変形されて適用されてもよい。

図２は、３ＧＰＰ無線接続網規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インターフェースプロトコル（Ｒａｄｉｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末（ＵＥ）とネットワークとが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。

第１層である物理層は、物理チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を用いて上位層に情報送信サービス（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層とは伝送チャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を介して接続されている。該伝送チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調され、上りリンクにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式で変調される。

第２層の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＡＣ）層は、論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて、上位層である無線リンク制御（Ｒａｄｉｏ Ｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＬＣ）層にサービスを提供する。第２層のＲＬＣ層は、信頼できるデータ送信を支援する。ＲＬＣ層の機能は、ＭＡＣ内部の機能ブロックとしてもよい。第２層のＰＤＣＰ（Ｐａｃｋｅｔ Ｄａｔａ Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでＩＰｖ４やＩＰｖ６のようなＩＰパケットを効率的に送信するために、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮（Ｈｅａｄｅｒ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）機能を果たす。

第３層の最下部に位置する無線リソース制御（Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＲＲＣ）層は、コントロールプレーンにのみ定義される。ＲＲＣ層は、無線ベアラー（Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ）の設定（Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）、再設定（Ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）及び解除（Ｒｅｌｅａｓｅ）に関連して、論理チャネル、伝送チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー（ＲＢ）とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第２層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層とはＲＲＣメッセージを互いに交換する。端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層間にＲＲＣ接続（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）がある場合に、端末はＲＲＣ接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｍｏｄｅ）にあり、そうでない場合は、ＲＲＣ休止状態（Ｉｄｌｅ Ｍｏｄｅ）にあるようになる。ＲＲＣ層の上位にあるＮＡＳ（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ）層は、セッション管理（Ｓｅｓｓｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）と移動性管理（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）などの機能を果たす。

基地局（ｅＮＢ）を構成する一つのセルは、１．４、３、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つとして設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定することができる。

ネットワークから端末にデータを送信する下り伝送チャネルとしては、システム情報を送信するＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ページングメッセージを送信するＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りＳＣＨを通じて送信されてもよく、別の下りＭＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて送信されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り伝送チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する上りＳＣＨ（Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）がある。伝送チャネルの上位に存在し、伝送チャネルにマッピングされる論理チャネル（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）としては、ＢＣＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＣＣＣＨ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＣＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＭＴＣＨ（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ）などがある。

図３は、３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。

端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索（Ｉｎｉｔｉａｌ ｃｅｌｌ ｓｅａｒｃｈ）作業を行う（Ｓ３０１）。そのために、端末は、基地局から１次同期チャネル（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｐ−ＳＣＨ）及び２次同期チャネル（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｎｎｅｌ；Ｓ−ＳＣＨ）を受信して基地局と同期を取り、セルＩＤなどの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を受信し、セル内放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ；ＤＬ ＲＳ）を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。

初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＣＣＨ）、及び該ＰＤＣＣＨに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＤＳＣＨ）を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる（Ｓ３０２）。

一方、基地局に最初に接続したり信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ＲＡＣＨ）を行ってよい（Ｓ３０３乃至Ｓ３０６）。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＲＡＣＨ）を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し（Ｓ３０３及びＳ３０５）、ＰＤＣＣＨ及び対応するＰＤＳＣＨを通じて、プリアンブルに対する応答メッセージを受信すればよい（Ｓ３０４及びＳ３０６）。競合ベースのＲＡＣＨについては、衝突解決手順（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）をさらに行ってもよい。

上述の手順を行った端末は、以降、一般的な上りリンク／下りリンク信号送信手順として、ＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ受信（Ｓ３０７）、及び物理上りリンク共有チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＳＣＨ）／物理上りリンク制御チャネル（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ；ＰＵＣＣＨ）送信（Ｓ３０８）を行えばよい。特に、端末はＰＤＣＣＨを通じて下りリンク制御情報（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ＤＣＩ）を受信する。ここで、ＤＣＩは、端末に対するリソース割り当て情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なっている。

一方、端末が上りリンクを通じて基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク／上りリンクＡＣＫ／ＮＡＣＫ信号、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＰＭＩ（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｅｘ）、ＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などを含む。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムでは、端末は、これらのＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの制御情報をＰＵＳＣＨ及び／又はＰＵＣＣＨを通じて送信してもよい。

以下、ＭＩＭＯシステムについて説明する。ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）は、複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナを使用する方法で、この方法によりデータの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムの送信端あるいは受信端で複数個のアンテナを使用することによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以下、本文献ではＭＩＭＯを「多重アンテナ」と呼ぶこともできる。

多重アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信するに単一のアンテナ経路に依存せず、複数のアンテナに受信されたデータ断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）をまとめて併合することによってデータを完成する。多重アンテナ技術を用いると、特定のサイズのセル領域内でデータ伝送速度を向上させたり、又は特定のデータ伝送速度を保障しながらシステムカバレッジ（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増加させることができる。また、この技術は、移動通信端末と中継機などに幅広く使用可能である。多重アンテナ技術によれば、単一のアンテナを使用した従来技術による移動通信における伝送量の限界を克服することが可能になる。

本発明で説明する多重アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が、図４に示されている。送信端では送信アンテナがＮ_Ｔ個設けられており、受信端では受信アンテナがＮ_Ｒ個が設けられている。このように送信端及び受信端の両方とも複数個のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方のみ複数個のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これにより、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。１個のアンテナを使用する場合の最大伝送レートをＲ_ｏとすれば、多重アンテナを使用する場合の伝送レートは、理論的に、下記の数式１のように、最大伝送レートＲ_ｏにレート増加率Ｒ_ｉを掛けた分だけ増加可能となる。ここで、Ｒ_ｉは、Ｎ_ＴとＮ_Ｒのうちの小さい値を表す。

例えば、４個の送信アンテナと４個の受信アンテナを用いるＭＩＭＯ通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上、４倍の伝送レートを取得できる。このような多重アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代半ばに証明されて以来、これを実質的なデータ伝送率の向上へと導くための種々の技術が現在まで活発に研究されている。それらのいくつかの技術は既に３世代移動通信と次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。

現在までの多重アンテナ関連研究動向をみると、様々なチャネル環境及び多重接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及び模型導出の研究、及び伝送信頼度の向上及び伝送率の向上のための時空間信号処理技術の研究などを含め、様々な観点で活発に研究が進行されている。

多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するべく、それを数学的にモデリングすると、次のように示すことができる。図７に示すように、Ｎ_Ｔ個の送信アンテナとＮ_Ｒ個の受信アンテナが存在するとする。まず、送信信号について説明すると、Ｎ_Ｔ個の送信アンテナがある場合に、送信可能な最大情報はＮ_Ｔ個であるから、送信情報を下記の数式２のようなベクトルで表現できる。

一方、それぞれの送信情報

において送信電力を別々にしてもよい。それぞれの送信電力を

とする場合、送信電力の調整された送信情報をベクトルで示すと、下記の数式３のとおりである。

また、

を送信電力の対角行列

を用いて示すと、下記の数式４のとおりである。

一方、送信電力の調整された情報ベクトル

に重み行列

が適用され、実際に送信されるＮ_Ｔ個の送信信号（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｓｉｇｎａｌ）

が構成される場合を考慮してみる。重み行列

は、送信情報を伝送チャネル状況などに応じて各アンテナに適切に分配する役割を果たす。このように送信信号

は、ベクトル

を用いて下記の数式５のように表現できる。ここで、

は、ｉ番目の送信アンテナとｊ番目の情報間の重み値を意味する。

は、重み行列（Ｗｅｉｇｈｔ Ｍａｔｒｉｘ）又はプリコーディング行列（Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれる。

一般に、チャネル行列のランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なった情報を送信できる最大数を意味する。したがって、チャネル行列のランク（ｒａｎｋ）は、互いに独立した（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ）行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数のうち、最小個数と定義され、よって、行列のランクは、行（ｒｏｗ）又は列（ｃｏｌｕｍｎ）の個数より大きくなることはない。数式的に例を挙げると、チャネル行列Ｈのランク（ｒａｎｋ（Ｈ））は、数式６のように制限される。

また、多重アンテナ技術を用いて送る互いに異なった情報のそれぞれを「送信ストリーム（Ｓｔｒｅａｍ）」、又は簡単に「ストリーム」と定義するものとする。このような「ストリーム」は、「レイヤー（Ｌａｙｅｒ）」と呼ぶこともできる。そのため、送信ストリームの個数は当然ながら、互いに異なった情報を送信できる最大数であるチャネルのランクより大きくなることがない。したがって、チャネル行列Ｈは、下記の数式７のように表すことができる。

ここで、「＃ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｓ」は、ストリームの数を表す。一方、ここで、１個のストリームは１個以上のアンテナから送信可能であるということに留意されたい。

１個以上のストリームを複数のアンテナに対応させる様々な方法が存在する。この方法を、多重アンテナ技術の種類によって次のように説明できる。１個のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間ダイバーシチ方式といえ、複数のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間マルチプレクシング方式といえる。勿論、これらの中間方式である、空間ダイバーシチと空間マルチプレクシングとの混合（Ｈｙｂｒｉｄ）した形態も可能である。

図５は、下りリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。

図５を参照すると、サブフレームは１４個のＯＦＤＭシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって、先頭における１個〜３個のＯＦＤＭシンボルは制御領域として用いられ、残りの１３個〜１１個のＯＦＤＭシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、Ｒ１乃至Ｒ４は、アンテナ０乃至３に対する参照信号（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ（ＲＳ）又はパイロット信号（Ｐｉｌｏｔ Ｓｉｇｎａｌ））を表す。ＲＳは、制御領域及びデータ領域にかかわらず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてＲＳが割り当てられていないリソースに割り当てられ、トラフィックチャネルも、データ領域においてＲＳが割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルには、ＰＣＦＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｆｏｒｍａｔ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＨＩＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ−ＡＲＱ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ＣＨａｎｎｅｌ）、ＰＤＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）などがある。

ＰＣＦＩＣＨは、物理制御フォーマット指示子チャネルであり、毎サブフレームごとにＰＤＣＣＨに用いられるＯＦＤＭシンボルの個数を端末に知らせる。ＰＣＦＩＣＨは、最初のＯＦＤＭシンボルに位置し、ＰＨＩＣＨ及びＰＤＣＣＨに優先して設定される。ＰＣＦＩＣＨは４個のＲＥＧ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）で構成され、それぞれのＲＥＧはセルＩＤ（Ｃｅｌｌ ＩＤｅｎｔｉｔｙ）に基づいて制御領域内に分散される。１個のＲＥＧは４個のＲＥ（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ）で構成される。ＲＥは、１個の副搬送波×１個のＯＦＤＭシンボルで定義される最小物理リソースを表す。ＰＣＦＩＣＨ値は、帯域幅によって、１乃至３、又は２乃至４の値を示し、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）で変調される。

ＰＨＩＣＨは、物理ＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ−Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ａｎｄ ｒｅｑｕｅｓｔ）指示子チャネルであり、上りリンク送信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫを運ぶために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、ＵＬ ＨＡＲＱのためのＤＬ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報が送信されるチャネルを表す。ＰＨＩＣＨは、１個のＲＥＧで構成され、セル特定（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）にスクランブルされる。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、１ビットで指示され、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）で変調する。変調されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは、拡散因子（Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ；ＳＦ）＝２又は４で拡散される。同一のリソースにマップされる複数のＰＨＩＣＨはＰＨＩＣＨグループを構成する。ＰＨＩＣＨグループに多重化されるＰＨＩＣＨの個数は、拡散コードの個数によって決定される。ＰＨＩＣＨ（グループ）は、周波数領域及び／又は時間領域においてダイバーシチ利得を得るために３回反復（ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）される。

ＰＤＣＣＨは、物理下りリンク制御チャネルであり、サブフレームの先頭におけるｎ個のＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。ここで、ｎは１以上の整数であり、ＰＣＦＩＣＨによって指示される。ＰＤＣＣＨは、一つ以上のＣＣＥで構成される。ＰＤＣＣＨは、伝送チャネルであるＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ）及びＤＬ−ＳＣＨ（Ｄｏｗｎｌｉｎｋ−ｓｈａｒｅｄ ｃｈａｎｎｅｌ）のリソース割り当てに関する情報、上りリンクスケジューリンググラント（Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｇｒａｎｔ）、ＨＡＲＱ情報などを各端末又は端末グループに知らせる。ＰＣＨ及びＤＬ−ＳＣＨは、ＰＤＳＣＨを介して送信される。そのため、基地局と端末は、一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、ＰＤＳＣＨを介してデータをそれぞれ送信及び受信する。

ＰＤＳＣＨのデータがいずれの端末（一つ又は複数の端末）に送信されるか、それらの端末がどのようにＰＤＳＣＨデータを受信してデコードしなければならないかに関する情報などは、ＰＤＣＣＨに含まれて送信される。例えば、特定ＰＤＣＣＨが「Ａ」というＲＮＴＩ（Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）でＣＲＣマスクされており、「Ｂ」という無線リソース（例、周波数位置）及び「Ｃ」という伝送形式情報（例、伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など）を用いて送信されるデータに関する情報が特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているＲＮＴＩ情報を用いてＰＤＣＣＨをモニタし、「Ａ」のＲＮＴＩを持っている一つ以上の端末があると、当該端末はＰＤＣＣＨを受信し、受信したＰＤＣＣＨの情報に基づいて、「Ｂ」と「Ｃ」が示すＰＤＳＣＨを受信する。

図６は、ＬＴＥシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である
図６を参照すると、上りリンクサブフレームは制御情報を運ぶＰＵＣＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域と、ユーザデータを運ぶＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌ）が割り当てられる領域とに区別される。サブフレームにおいて周波数領域の中間部分がＰＵＳＣＨに割り当てられ、周波数領域でデータ領域の両側部分がＰＵＣＣＨに割り当てられる。ＰＵＣＣＨ上で送信される制御情報には、ＨＡＲＱに用いられるＡＣＫ／ＮＡＣＫ、下りリンクチャネル状態を示すＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、ＭＩＭＯのためのＲＩ（Ｒａｎｋ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）、上りリンクリソース割り当て要請であるＳＲ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔ）などがある。一つの端末に対するＰＵＣＣＨは、サブフレーム内の各スロットで互いに異なる周波数を占める一つのリソースブロックを使用する。すなわち、ＰＵＣＣＨに割り当てられる２個のリソースブロックは、スロット境界で周波数ホッピング（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｈｏｐｐｉｎｇ）される。特に、図６は、ｍ＝０のＰＵＣＣＨ、ｍ＝１のＰＵＣＣＨ、ｍ＝２のＰＵＣＣＨ、ｍ＝３のＰＵＣＣＨがサブフレームに割り当てられることを例示する。

以下では、参照信号についてより詳しく説明する。

一般に、チャネル測定のためにデータと共に送信側と受信側の両方で既に知っている参照信号が送信側から受信側に送信される。このような参照信号は、チャネル測定に加え、変調技法を知らせて復調過程が行われるようにする役割を持つ。参照信号は、基地局と特定端末のための専用参照信号（ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ＲＳ；ＤＲＳ）、すなわち、端末特定参照信号と、セル内の全端末のためのセル特定参照信号である共通参照信号（ｃｏｍｍｏｎ ＲＳ又はＣｅｌｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＲＳ；ＣＲＳ）とに区別される。また、セル特定参照信号は、端末でＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩを測定して基地局に報告するための参照信号を含み、これをＣＳＩ−ＲＳ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｔａｔｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ−ＲＳ）と称する。

図７及び図８は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するＬＴＥシステムにおける参照信号の構造を示す図である。特に、図７は一般（ｎｏｒｍａｌ）ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）の場合を示し、図８は拡張（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）ＣＰの場合を示す。

図７及び図８を参照すると、格子に記載された０乃至３は、アンテナポート０乃至３のそれぞれに対応してチャネル測定とデータ復調のために送信されるセル特定参照信号であるＣＲＳ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）を意味し、セル特定参照信号のＣＲＳは、データ情報領域の他、制御情報領域全般にわたっても端末に送信されている。

また、格子に記載された「Ｄ」は、端末特定ＲＳである下りリンクＤＭ−ＲＳ（Ｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ−ＲＳ）を意味し、ＤＭ−ＲＳは、データ領域、すなわち、ＰＤＳＣＨを通じて単一アンテナポート送信を支援する。端末特定ＲＳであるＤＭ−ＲＳ存在の有無は上位層を通じて端末にシグナルされる。図７及び図８は、アンテナポート５に対応するＤＭ−ＲＳを例示しており、３ＧＰＰ標準文書３６．２１１ではアンテナポート７乃至１４、すなわち、総８個のアンテナポートに対するＤＭ−ＲＳも定義している。

図９は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割り当て例を示す図である。

図９を参照すると、ＤＭ−ＲＳグループ１にはアンテナポート｛＃７、＃８、＃１１、＃１３｝に該当するＤＭ−ＲＳがアンテナポート別シーケンスを用いてマップされ、ＤＭ−ＲＳグループ２にはアンテナポート｛＃９、＃１０、＃１２、＃１４｝に該当するＤＭ−ＲＳが同様に、アンテナポート別シーケンスを用いてマップされる。

一方、上述したＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは別にＰＤＳＣＨに対するチャネル測定を目的に提案されたし、ＣＲＳとは違い、ＣＳＩ−ＲＳは、多重セル環境でセル間干渉（ｉｎｔｅｒ−ｃｅｌｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＩＣＩ）を減らすために、最大３２通りの異なったＣＳＩ−ＲＳ設定（ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）が定義されてもよい。

ＣＳＩ−ＲＳ設定は、アンテナポートの個数によってそれぞれ異なり、隣接セル間には、できるだけ、異なったＣＳＩ−ＲＳ設定と定義されたＣＳＩ−ＲＳが送信されるように構成される。ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは違い、最大８個のアンテナポートまで支援し、３ＧＰＰ標準文書では、アンテナポート１５乃至２２までの総８個のアンテナポートを、ＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナポートとして割り当てる。下記の表１及び表２は、３ＧＰＰ標準文書で定義しているＣＳＩ−ＲＳ設定を示すものであり、特に、表１は、一般ＣＰ（Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ）である場合を、表２は、拡張ＣＰ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ ＣＰ）である場合を示している。

表１及び表２で、

は、ＲＥインデックスを表し、

は、副搬送波インデックスを、

は、ＯＦＤＭシンボルインデックスを表す。図１０は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義されたＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、一般ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ設定＃０を例示する。

また、ＣＳＩ−ＲＳサブフレーム設定を定義することができ、これは、サブフレーム単位で表現される周期

とサブフレームオフセット

で構成される。下記の表３は、３ＧＰＰ標準文書で定義しているＣＳＩ−ＲＳサブフレーム設定を示すものである。

将来、ＬＴＥシステムは、ローカル領域（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ）の導入を検討している。すなわち、ユーザ別サービス支援をより強化するために、ローカル領域アクセス（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ａｃｃｅｓｓ）という概念の新しいセル構築（ｄｅｐｌｏｙｍｅｎｔ）が導入されると予想される。

図１１は、将来、ＬＴＥシステムに導入されると予想される小型セル（ｓｍａｌｌ−ｃｅｌｌ）概念を例示する図である。

図１１を参照すると、既存のＬＴＥシステムに運用される周波数帯域ではなく、より高い中心周波数を有する帯域に、より広いシステム帯域を設定して運用することを予想することができる。また、既存のセルラー帯域ではシステム情報（ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のような制御信号に基づいて基本的なセルカバレッジを支援し、高周波の小型セルでは、より広い周波数帯域を用いて送信効率を極大化するデータ伝送を行うことができる。このため、ローカル領域アクセスは、より狭い地域に位置している低〜高移動性（ｌｏｗ−ｔｏ−ｍｅｄｉｕｍ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の端末をその対象とし、端末と基地局間の距離は既存ｋｍ単位のセルよりも小さい１００ｍ単位の小さいセルになるはずである。

このようなセルでは、端末と基地局間の距離が短くなり、高周波帯域を用いることから、次のようなチャネル特性を予想することができる。

まず、遅延拡散の側面では、基地局と端末間の距離が短くなるため、信号の遅延も短くなりうる。また、副搬送波間隔（Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ｓｐａｃｉｎｇ）の側面では、ＬＴＥシステムと同一のＯＦＤＭベースのフレームを適用する場合、割り当てられた周波数帯域が相対的に大きいため、既存の１５ｋＨｚより極端に大きい値に設定されうる。最後に、ドップラー周波数（Ｄｏｐｐｌｅｒ’ｓ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の側面では、高周波帯域を用いることから、同一の端末速度の低周波帯域に比べて高いドップラー周波数が現れ、コヒーレンス時間（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｔｉｍｅ）が極端に短くなりうる。ここで、コヒーレンス時間とは、時間的にチャネルが静的な特性又は均一な特性を示す時間区間を意味する。コヒーレンス帯域幅（ｃｏｈｅｒｅｎｔ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）は、時間的にチャネルが静的な特性又は均一な特性を示す帯域幅を意味する。

以下、既存のＬＴＥシステムにおける制御チャネルに関してより詳しく説明する。

ＬＴＥシステムでは、端末に送信される制御チャネルを、送信される情報の内容によって、図１２のように２種類に分けて送信する。

図１２には、ＬＴＥシステムにおいてＰＢＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）とＰＤＣＣＨの物理領域構造を示す。特に、図１２は、システム帯域幅（ＢＷ）が１０ＭＨｚである場合を仮定する。

図１２を参照すると、基地局から端末に送信されるシステム情報は、最も基本的な情報であり、ＰＢＣＨにて受信する。このようなＰＢＣＨに含まれるシステム情報としては、端末がネットワークに初期接続する時に必ず取得すべき情報であって、端末の下りリンク帯域幅（ＤＬ ＢＷ）、初期接続パラメータ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ａｃｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）、ＳＦＮ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｒａｍｅ Ｎｕｍｂｅｒ）などの情報を挙げることができ、ＰＢＣＨは、下りリンク同期信号であるＰＳＳ（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）、ＳＳＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｓｉｇｎａｌ）の後に４０ｍｓ単位で送信される。

しかし、１０ｍｓごとに取得した情報によってもセルフデコーディング（Ｓｅｌｆ ｄｅｃｏｄｉｎｇ）が可能なため、結局、２ビットサイズのＳＦＮ情報がＰＢＣＨ取得によって暗黙的（ｉｍｐｌｉｃｉｔ）形態で提供される。その他のシステム情報は、端末のＰＤＣＣＨ領域で受信される。

図１２のＰＤＣＣＨ領域は論理的に共通検索領域（Ｃｏｍｍｏｎ ｓｅａｒｃｈ ｓｐａｃｅ）とＵＥ特定検索領域（ＵＥ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｅａｒｃｈ ｓｐａｃｅ）とに区分され、共通検索領域に該当するＰＤＣＣＨは、システム情報を有するデータチャネルのスケジューリング情報を含んでいる。

また、端末の個別スケジューリング情報は、ＰＤＣＣＨのＵＥ特定検索領域部分に割り当てられ、端末は当該情報を、与えられた自身の所定の識別子を用いてブラインドデコーディング（Ｂｌｉｎｄ−ｄｅｃｏｄｉｎｇ）を行って取得する。

一方、上述した既存の制御チャネルは、高周波帯域における送信時に、その適用に困難がありうる。

まず、ＰＢＣＨ及びＰＤＣＣＨ送信を完了した端末のみが共通制御チャネル情報の取得を完了し、端末の個別スケジューリング情報の取得のためには、ＰＤＣＣＨの他のブラインドデコーディングを行わなければならない。また、送信される物理チャネルの形態がそれぞれ異なるため、個別のチャネル推定アルゴリズムを具備しなければならない。図面を参照してさらに詳しく説明する。

図１３は、既存のＬＴＥシステムにおいてＰＢＣＨ及びＰＤＣＣＨの物理領域の割り当て及び送信の概念を示す図である。

図１３を参照すると、ＰＢＣＨは、全体帯域の一部でのみ送信され、さらに符号率（ｃｏｄｉｎｇ−ｒａｔｅ）が１／４８と低く、小さいサイズの情報のみを含むことから、端末の受信頻度対比効率が低下しうる。参考として、上記の符号率は、ＰＢＣＨに含まれる情報ビットとして１４ビット、スペアビットとして１０ビット、及びＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ）ビットとして１６ビットを結合し、これらを符号化することによって、１９２０ビットが生成され、１／４８の符号率が算出される。

また、ＰＤＣＣＨは、図１３に示すように、ＰＢＣＨとは違い、全体送信帯域にわたって周波数ダイバーシチが最大限に得られる送信形態を有する。このため、端末は、全体送信帯域に対するチャネル推定を常に行わなければならない。しかし、高周波帯域では送信帯域が、既存ＬＴＥシステムで各搬送波の最大送信帯域である２０ＭＨｚではなく、数百ＭＨｚを単一帯域として用いるように設計されるため、その分、端末のチャネル推定複雑度及び負荷が増加し、基地局にとっては送信電力の制限によって副搬送波（Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）当たり送信電力が低くなり、端末の検出性能を低下させうる。万一基地局の最大送信電力が既存のマクロ（Ｍａｃｒｏ）に比べてより低くなる場合には、その端末の検出性能はより一層低下しうる。

さらに、実際にＬＴＥ−Ａ標準化では、既存の制御チャネルであるＰＤＣＣＨの効率性を向上させるための議論が行われている。このような制御チャネルをＥＰＤＣＣＨ（Ｅｎｈａｎｃｅｄ ＰＤＣＣＨ）と呼ぶ。これによれば、制御情報を受信する端末の周波数ダイバーシチは制約されるが、リソース効率性を向上させ、且つ制御チャネル間のセル間干渉制御を容易にすることができる。

以下では、このような議論に基づき、既存の制御チャネルと異なる単一タイプの物理制御チャネル構造を導入し、同じ高周波広帯域送信に適した制御チャネル構造の設計方案を提示する。

すなわち、システム情報と端末個別スケジューリング制御情報を同じ形態の物理チャネルで送信し、セル別状況に適した多重化技法を適用し、結果としては周波数リソース活用度を極大化する方案を提案する。

以下、共通制御チャネルと端末別制御チャネルを下記のように定義する。

１）共通制御チャネル：基地局が端末に共通に送信するシステム情報
２）端末別制御チャネル：基地局が端末別に伝達するスケジューリング関連情報
上記の共通制御チャネルは、送信帯域、ランダムアクセス（Ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ）、上りリンク構成情報、ＲＲＣ情報、ハンドオーバー情報関連システム情報などを含むことができる。また、上記の共通制御チャネルは、端末のリソース割り当て情報、多重アンテナ技法の適用のための情報、及びフィードバックのための測定関連情報などを含むことができる。

＜第１実施例＞
まず、本発明の第１実施例では、共通制御チャネルと端末別制御チャネルを同一の物理チャネル構造で設計することを提案する。すなわち、端末共通情報であるシステム情報が送信される物理チャネル構造を、端末別の個別制御情報（ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ、ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ情報）が送信される物理チャネル構造と同一に構成する。

図１４には、本発明の第１実施例に係る、共通制御チャネルと端末別制御チャネルを同一の物理チャネル構造で構成した例を示す。図１４を参照すると、共通制御チャネルと端末別制御チャネルは、同じ物理チャネル構造を有し、周波数分割多重化されている。

また、端末の制御チャネル取得においては検出確認のために固有のＩＤを与えることができ、これをＣＲＣの形態で制御情報生成時に反映し、各端末が自身のための制御チャネルのみを検出するように具現することができる。ただし、共通制御チャネルは、全端末が受信及び検出すべき制御情報であるから、セル内の全端末に同一又は固定のＩＤを与える形態で具現することができる。

一方、本発明の第１実施例によれば、両制御チャネルの物理チャネル構造が同一であり、同じ参照信号構造を適用することができる。このため、端末が単一のチャネル推定器を具備さえすれば、全てのデータチャネルを検出することができる。

さらに、本発明の第１実施例に係る共通制御チャネルと端末別制御チャネルを送信するとき、端末のチャネル推定の正確度によって参照信号の構造を別々にすることもできる。

すなわち、全端末が共通に受信すべき共通制御チャネルでは、送信ダイバーシチ（Ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）技法を適用すると、端末の受信検出正確度を向上させることができる。一方、端末別制御チャネルでは、ビームフォーミング（Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）技法を適用してビーム利得を極大化することができる。このような場合では、制御チャネル別に参照信号構造が異なってもよい。

ＯＦＤＭフレーム構造で適用可能な送信ダイバーシチ技法には、ＳＦＢＣ（Ｓｐａｃｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｂｌｏｃｋ Ｃｏｄｅ）、ＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）などがある。図１５に、本発明の第１実施例に適用できる、共通制御チャネルのための送信ダイバーシチ技法を例示する。特に、図１５の（ａ）はＳＦＢＣを例示し、図１５の（ｂ）はＳＦＢＣ＋ＦＳＴＤを例示している。

また、共通制御チャネルと端末別制御チャネル送信にビームフォーミングを適用するとき、参照信号の構造を同一の構造にすることもできる。例えば、全ての制御チャネルをビームフォーミング技法によって送信する場合、共通制御チャネルは端末の位置にかかわらずに全端末において受信されるべきであり、このため、共通制御チャネルと端末別制御チャネルが同じ参照信号構造を有する場合、共通制御チャネルはビームフォーミングの適用時に単位行列（Ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｍａｔｒｉｘ）形態でビームを形成することができる。

例えば、２個の参照信号アンテナポートを用いる場合、次式８のプリコーディング行列は共通制御チャネルの送信に、次式９のプリコーディング行列は端末別制御チャネルの送信に適用することができる。特に、式８のプリコーディング行列は単位行列となっていることがわかる。

＜第２実施例＞
本発明の第２実施例では、高周波帯域における制御チャネルは全体送信帯域の一部の帯域のみを占有し、さらにＴＴＩ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ）の一部のみを占有することを提案する。

図１６に、本発明の第２実施例に係る、一部の時間領域で構成される共通制御チャネルと端末別制御チャネルの例を示す。

図１６を参照すると、共通制御チャネルと端末別制御チャネルには、ＴＴＩ又はサブフレームを所定の個数、例えば、Ｎ個の区間に分割して割り当てることもできる。これによって、単一リソースに多重化される制御チャネルの個数を増加させ、周波数効率性を向上させることができる。

＜第３実施例＞
本発明の第３実施例では、共通制御チャネルと端末別制御チャネルを同一の物理領域で多重化することを提案する。

共通制御チャネルと端末別制御チャネルは同一の物理チャネル構造を有することから、同じリソース領域で多重化されてもよい。多重化方法には、ＯＦＤＭＡベースの多重化、空間領域多重化、コード領域多重化、電力領域多重化、インターリーバ領域多重化などがある。

本発明で提案する制御チャネルの多重化方案は、２種類に大別できる。その第一は、共通制御チャネルを一般端末別制御チャネルと併せて多重化しない方案であり、その第二は、共通制御チャネルも一般端末別制御チャネルと併せて多重化する方案である。

図１７は、本発明の第３実施例によって共通制御チャネルと端末別制御チャネルを多重化するが、共通制御チャネルは端末別制御チャネルと併せて多重化しない例を示す。特に、図１７の（ａ）は、複数の端末別制御チャネルを空間多重化技法で多重化した例であり、図１７の（ｂ）は、複数の端末別制御チャネルを、ＯＦＤＭベースの単一空間多重化方法、すなわち、時分割多重化及び周波数分割多重化を同時に適用する技法で多重化した例である。

図１８は、本発明の第３実施例によって共通制御チャネルと端末別制御チャネルを多重化するが、共通制御チャネルも端末別制御チャネルと併せて多重化する例を示す。同様に、特に、図１８の（ａ）は、複数の端末別制御チャネルを空間多重化技法で多重化した例であり、図１８の（ｂ）は、複数の端末別制御チャネルを、ＯＦＤＭベースの単一空間多重化方法、すなわち、時分割多重化及び周波数分割多重化を同時に適用する技法で多重化した例である。

さらに、多重化方法によるチャネル推定方法は、直交参照信号割り当てを用いたチャネル推定と同一参照信号割り当てを用いたチャネル推定とに区別できる。

具体的に、多重化された制御チャネルを検出する時、多重化された制御チャネル別に互いに直交する参照信号の割り当てによってチャネル推定が可能でなければならない。例えば、ＯＦＤＭＡ、ＩＤＭＡベースの空間多重化技法の適用時に、直交参照信号の割り当てによってチャネル推定を可能にする。

また、同一参照信号割り当てを用いたチャネル推定は、コード分割多重化技法適用時に適用可能である。すなわち、同一参照信号で多重化された全体制御チャネルを検出した後、デスプレッディング（Ｄｅｓｐｒｅａｄｉｎｇ）によって個別制御チャネルを検出することができる。

一方、多重化される制御チャネルの個数Ｎは、ネットワークが設定して端末に知らせることができる。特に、共通制御チャネル領域のためのＮを１に設定する場合、該当の物理領域は１個の共通制御チャネルのみを送信することができる。

本発明では、高周波帯域で広帯域を使用する通信環境に適した制御チャネルの設計及び送信方法について説明した。一般に、制御チャネルは、端末の初期下りリンク同期取得後に全ての端末が受信する共通制御チャネルと、端末の同期取得後にスケジューリング制御情報を個別に受信する個別制御チャネルとに分類できる。しかし、高周波帯域の送信では、既存と違い、広い送信帯域と相対的に低い送信電力下でサービスカバレッジ確保及び周波数効率性の向上のために、端末の初期接続及び接続維持端末に適した新しい制御チャネルの設計が必要である。したがって、本発明で提案する制御チャネル構造は、高周波広帯域通信状況に適合し、さらには、既存のマクロセルだけでなく小型セルにも適用可能であることはいうまでもない。

図１９は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図である。

図１９を参照すると、通信装置１９００は、プロセッサ１９１０、メモリ１９２０、ＲＦモジュール１９３０、ディスプレイモジュール１９４０、及びユーザインターフェースモジュール１９５０を備えている。

通信装置１９００は説明の便宜のために示されたもので、一部のモジュールは省略されてもよい。また、通信装置１９００は必要なモジュールをさらに備えてもよい。また、通信装置１９００において一部のモジュールはより細分化したモジュールにしてもよい。プロセッサ１９１０は、図面を参照して例示した本発明の実施例に係る動作を実行するように構成される。具体的に、プロセッサ１９１０の詳細な動作は、図１乃至図１８に記載された内容を参照すればよい。

メモリ１９２０は、プロセッサ１９１０に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、プログラムコード、データなどを格納する。ＲＦモジュール１９３０は、プロセッサ１９１０に接続し、基底帯域信号を無線信号に変換したり、無線信号を基底帯域信号に変換する機能を果たす。そのために、ＲＦモジュール１９３０は、アナログ変換、増幅、フィルタリング及び周波数アップコンバート又はこれらの逆過程を行う。ディスプレイモジュール１９４０は、プロセッサ１９１０に接続し、様々な情報をディスプレイする。ディスプレイモジュール１９４０は、これに制限されるものではないが、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のような周知の要素を用いることができる。ユーザインターフェースモジュール１９５０は、プロセッサ１９１０に接続し、キーパッド、タッチスクリーンなどのような周知のユーザインターフェースの組合せで構成可能である。

以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替わってもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりできるということは明らかである。

基地局によって行われると説明された特定動作は、基地局の上位ノードによって行われてもよい。すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード（ｎｅｔｗｏｒｋ ｎｏｄｅｓ）で構成されるネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は基地局又は基地局以外のネットワークノードによって行われる。ここで、‘基地局’は、固定局（ｆｉｘｅｄ ｓｔａｔｉｏｎ）、Ｎｏｄｅ Ｂ、ｅＮｏｄｅ Ｂ（ｅＮＢ）、又はアクセスポイント（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ：ＡＰ）などの用語に代えてもよい。

本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。ハードウェアによる具現では、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上のＡＳＩＣｓ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）、ＤＳＰｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）、ＤＳＰＤｓ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＰＬＤｓ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｌｏｇｉｃ ｄｅｖｉｃｅｓ）、ＦＰＧＡｓ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙｓ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。

ファームウェアやソフトウェアによる具現では、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態で具現されてもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって駆動可能である。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。

上述したような無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法及びそのための装置は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに適用される例を中心に説明したが、３ＧＰＰ ＬＴＥシステム以外の様々な無線通信システムにも適用可能である。

本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化できるということが当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈によって決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。

Claims (16)

1. 無線通信システムにおいて基地局が端末に制御チャネルを送信する方法であって、
   共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを、時分割多重化技法及び周波数分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化するステップと、
   前記多重化された前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを、前記端末に送信するステップと、
   を有し、
   前記端末のための端末特定制御チャネルは一つ以上の他の端末のための端末特定制御チャネルと前記時分割多重化技法、前記周波数分割多重化技法、空間分割多重化技法及びコード分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化されることを特徴とする、制御チャネル送信方法。
2. 前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルは、同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化されることを特徴とする、請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
3. 前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルは、同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化されないことを特徴とする、請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
4. 前記共通制御チャネルに送信ダイバーシチのためのプリコーダを適用するステップと、
   前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用するステップと、
   をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
5. 前記送信ダイバーシチのためのプリコーダは、単位行列であることを特徴とする、請求項４に記載の制御チャネル送信方法。
6. 前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は、前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と異なることを特徴とする、請求項４に記載の制御チャネル送信方法。
7. 前記共通制御チャネル及び前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用するステップをさらに有し、
   前記ビームフォーミングのためのプリコーダは、単位行列であることを特徴とする、請求項１に記載の制御チャネル送信方法。
8. 前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は、前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と同一であることを特徴とする、請求項７に記載の制御チャネル送信方法。
9. 無線通信システムにおける基地局装置であって、
   端末と信号を送受信するための無線通信モジュールと、
   共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを、時分割多重化技法及び周波数分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化し、前記多重化された前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを前記端末に送信するように前記無線通信モジュールを制御するプロセッサと、
   を備え、
   前記プロセッサは、
   前記端末のための端末特定制御チャネルを一つ以上の他の端末のための端末特定制御チャネルと前記時分割多重化技法、前記周波数分割多重化技法、空間分割多重化技法及びコード分割多重化技法のうち少なくとも一つを用いて多重化することを特徴とする、基地局装置。
10. 前記プロセッサは、
    前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化することを特徴とする、請求項９に記載の基地局装置。
11. 前記プロセッサは、
    前記共通制御チャネルと前記端末のための端末特定制御チャネルを同一の時間−周波数リソース上でコード分割多重化又は空間多重化しないことを特徴とする、請求項９に記載の基地局装置。
12. 前記プロセッサは、
    前記共通制御チャネルに送信ダイバーシチのためのプリコーダを適用し、前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用することを特徴とする、請求項９に記載の基地局装置。
13. 前記送信ダイバーシチのためのプリコーダは、単位行列であることを特徴とする、請求項１２に記載の基地局装置。
14. 前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は、前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と異なることを特徴とする、請求項１２に記載の基地局装置。
15. 前記プロセッサは、
    前記共通制御チャネル及び前記端末のための端末特定制御チャネルにビームフォーミングのためのプリコーダを適用し、
    前記ビームフォーミングのためのプリコーダは、単位行列であることを特徴とする、請求項９に記載の基地局装置。
16. 前記共通制御チャネルを推定するための参照信号の構造は、前記端末特定制御チャネルを推定するための参照信号の構造と同一であることを特徴とする、請求項１５に記載の基地局装置。