JP2017504245A - 機械タイプ通信をサポートする無線接続システムにおけるハイブリッド自動再送信遂行方法及び装置 - Google Patents

機械タイプ通信をサポートする無線接続システムにおけるハイブリッド自動再送信遂行方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムに関し、ハイブリッド自動再送信(HARQ)をサポートするためにHARQプロセスの数を設定するための多様な方法及びこれをサポートする装置に関する。【解決手段】本発明の一実施例として、機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムでハイブリッド自動再送信(HARQ)プロセスを設定する方法は、基地局でMTC端末に適用されるHARQプロセスの数を決定するステップと、基地局が決定されたHARQプロセスの数のうちMTC端末に割り当てられたHARQプロセス値を含む下りリンク制御情報を送信するステップとを含むことができる。このとき、HARQプロセスの数は、MTC端末に対する物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)の反復送信回数(N1)、MTC端末が反復的に送信されるPDCCHを受信して処理するのに必要な時間(F)、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)の反復送信回数(N2)、MTC端末が反復的に送信されるPDSCHを受信して処理するのに必要な時間(p1)、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)の反復送信回数(N3)及び基地局が反復的に送信されるPUCCHを受信して処理するのに必要な時間(p0)のうち一つ以上を基盤にして決定することができる。【選択図】図20

Description

本発明は、機械タイプ通信(MTC:Machine Type Communication)をサポートする無線接続システムに関し、ハイブリッド自動再送信(HARQ:Hybrid Automatic Retransmission reQeust)をサポートするための多様な方法及びこれをサポートする装置に関する。
無線接続システムが音声やデータなどのような種々の通信サービスを提供するために広範囲に展開されている。一般に、無線接続システムは、可用のシステムリソース(帯域幅、送信電力など)を共有して多重ユーザとの通信をサポートできる多元接続(multiple access)システムである。多元接続システムの例には、CDMA(code division multiple access)システム、FDMA(frequency division multiple access)システム、TDMA(time division multiple access)システム、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)システム、SC−FDMA(single carrier frequency division multiple access)システムなどがある。
本発明の目的は、MTCをサポートする無線接続システムにおいてHARQ動作をサポートするための多様な方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、MTC端末に対する下りリンク及び/又は上りリンクにおけるHARQ動作をサポートするために、HARQプロセスの数を設定する方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、これらの方法をサポートする装置を提供することにある。
本発明で達成しようとする技術的目的は、以上で言及した事項に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下に説明する本発明の実施例から、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よって考慮されてもよい。
本発明は、機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムに関し、ハイブリッド自動再送信(HARQ)をサポートするためにHARQプロセスの数を設定するための多様な方法及びこれをサポートする装置に関する。
本発明の一様態として、機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムにおいてハイブリッド自動再送信(HARQ)プロセスを設定する方法は、基地局でMTC端末に適用されるHARQプロセスの数を決定するステップと、基地局が決定されたHARQプロセスの数のうちMTC端末に割り当てられたHARQプロセス値を含む下りリンク制御情報を送信するステップとを含むことができる。このとき、HARQプロセスの数は、MTC端末に対する物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)の反復送信回数(N1)、MTC端末が反復的に送信されるPDCCHを受信して処理するのに必要な時間(F)、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)の反復送信回数(N2)、MTC端末が反復的に送信されるPDSCHを受信して処理するのに必要な時間(p1)、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)の反復送信回数(N3)及び基地局が反復的に送信されるPUCCHを受信して処理するのに必要な時間(p0)のうち一つ以上を基盤にして決定することができる。
本発明の他の様態として、機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムにおいてハイブリッド自動再送信(HARQ)プロセスを設定するための基地局は、HARQプロセスの設定をサポートするためのプロセッサ及び送信機を含むことができる。このとき、プロセッサは、MTC端末に適用されるHARQプロセスの数を決定し、決定されたHARQプロセスの数のうちMTC端末に割り当てられたHARQプロセス値を含む下りリンク制御情報を送信するように送信機を制御することができる。このとき、HARQプロセスの数は、MTC端末に対する物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)の反復送信回数(N1)、MTC端末が反復的に送信されるPDCCHを受信して処理するのに必要な時間(F)、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)の反復送信回数(N2)、MTC端末が反復的に送信されるPDSCHを受信して処理するのに必要な時間(p1)、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)の反復送信回数(N3)及び基地局が反復的に送信されるPUCCHを受信して処理するのに必要な時間(p0)のうち一つ以上を基盤にして決定することができる。
このとき、HARQプロセスの数は、N1及びN2の相対的なサイズによって異なる数に設定することができる。
N1がN2より大きいと、基地局は、F、N2、p1、N3及びp0の和とN1の整数倍のサイズとを比較し、HARQプロセスの数を決定することができる。
又は、N2がN1より大きいと、基地局は、F、N1、p1、N3及びp0の和とN2の整数倍のサイズとを比較し、HARQプロセスの数を決定することができる。
N1がN2より大きい場合、N1がN2及びF値の和より小さいと、HARQプロセスの数は1に設定することができる。
又は、N1がN2より小さい場合、N2がN1及びF値の和より小さいと、HARQプロセスの個数は1に設定することができる。
上述した本発明の様態は、本発明の好適な実施例の一部に過ぎず、本願発明の技術的特徴が反映された様々な実施例が、当該技術の分野における通常の知識を有する者によって、以下に詳述する本発明の詳細な説明に基づいて導出され、理解されるであろう。
本発明の実施例によれば、MTCをサポートする無線接続システムにおいてHARQ動作をサポートするための多様な方法を提供することができる。
また、MTC端末に対する下りリンク及び/又は上りリンクにおけるHARQ動作をサポートするために、HARQプロセスの数を設定することができる。これを通じて、MTC端末に対してもより効率的なHARQ動作が可能である。
なぜなら、MTC端末に対して送信される制御情報やMTC端末が送信するユーザデータは反復的に送信されると仮定しており、一般的なセルラ端末の動作様態とは全く異なるので、既存のHARQプロセスを決定する方法をそのまま適用することができない。
したがって、本発明の実施例を通じて、MTC環境でもHARQプロセスの数を正確に設定することによって、MTC端末及び基地局のHARQ動作をより精密に行うことができ、無線リソースを効率的に使用することができる。
本発明の実施例から得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、以下の本発明の実施例に関する記載から、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とって明確に導出され理解されるであろう。すなわち、本発明を実施する上で意図していない効果も、本発明の実施例から、当該技術の分野における通常の知識を有する者によって導出可能である。
本発明に関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する様々な実施例を提供する。また、添付の図面は、詳細な説明と共に本発明の実施の形態を説明するために用いられる。
図1は、物理チャネル及びこれらを用いた信号送信方法を説明するための図である。 図2は、無線フレームの構造の一例を示す図である。 図3は、下りリンクスロットに対するリソースグリッド(resource grid)を例示する図である。 図4は、上りリンクサブフレームの構造の一例を示す図である。 図5は、下りリンクサブフレームの構造の一例を示す図である。 図6は、一般サイクリックプレフィックス(Cyclic Prefix:CP)の場合におけるPUCCHフォーマット1a及び1bを示す図である。 図7は、拡張CPの場合におけるPUCCHフォーマット1a及び1bを示す図である。 図8は、一般CPの場合におけるPUCCHフォーマット2/2a/2bを示す図である。 図9は、拡張CPの場合におけるPUCCHフォーマット2/2a/2bを示す図である。 図10は、PUCCHフォーマット1a及び1bに対するACK/NACKチャネル化(channelization)を説明する図である。 図11は、同じPRB内でPUCCHフォーマット1a/1bとフォーマット2/2a/2bとが混合された構造に対するチャネル化を示す図である。 図12は、PRB割り当てを示す図である。 図13は、本発明の実施例で用いられるコンポーネントキャリア(CC)及びLTE_Aシステムで用いられるキャリア併合の一例を示す図である。 図14は、本発明の実施例で用いられるクロスキャリアスケジューリングによるLTE−Aシステムのサブフレーム構造を示す図である。 図15は、本発明の実施例で用いられるクロスキャリアスケジューリングによるサービングセル構成の一例を示す図である。 図16は、CA PUCCHの信号処理過程を例示する図である。 図17は、ブロック拡散ベースの新しいPUCCHフォーマットの一例を示す図である。 図18は、時間−周波数単位のリソースブロックが構成される一例を示す図である。 図19は、非同期式HARQ方式のリソース割り当て及び再送信方式の一例を示す図である。 図20は、N1>N2である場合、反復的に送信されるPDCCH、PDSCH及びPUCCHに対する時間関係の一例を示す図である。 図21は、N1<N2である場合、反復的に送信されるPDCCH、PDSCH及びPUCCHに対する時間関係の一例を示す図である。 図22は、N1>N2である場合、反復的に送信されるPDCCH及びPUSCHに対する時間関係の一例を示す図である。 図23は、N1<N2である場合、反復的に送信されるPDCCH及びPUSCHに対する時間関係の一例を示す図である。 図24は、基地局でHARQプロセスの数を決定する方法の一つを示す図である。 図25は、図1乃至図24で説明した方法を具現できる装置を示す図である。
以下に詳しく説明する本発明の実施例は、機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムに関し、ハイブリッド自動再送信(HARQ)をサポートするためにHARQプロセスの数を設定するための多様な方法及びこれをサポートする装置に関する。
以下の実施例は、本発明の構成要素と特徴を所定の形態で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することができる。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ができる。また、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する動作の順序は変更してもよい。ある実施例の一部の構成や特徴は他の実施例に含まれてもよく、又は他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替えられてもよい。
図面に関する説明において、本発明の要旨を曖昧にさせうる手順又は段階などは記述を省略し、当業者のレベルで理解できるような手順又は段階も記述を省略した。
明細書全体を通じて、ある部分がある構成要素を「含む(又は備える又は有する)」としたとき、これは、特別に言及しない限り、他の構成要素を除外する意味ではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。また、明細書に記載された「…部」,「…機」,「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、これは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの結合によって具現することができる。また、「一(a又はan)」,「一つ(one)」,「その(the)」及び類似関連語は、本発明を記述する文脈において(特に、以下の請求項の文脈において)、本明細書に特別に指示されたり文脈によって明らかに反駁されない限り、単数及び複数の両意味で使うことができる。
本明細書で、本発明の実施例は、基地局と移動局との間のデータ送受信関係を中心に説明した。ここで、基地局は移動局と直接通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)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 node)からなるネットワークで移動局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他のネットワークノードによって行われてもよい。ここで、「基地局」は、固定局(fixed station)、Node B、eNode B(eNB)、発展した基地局(ABS:Advanced Base Station)又はアクセスポイント(access point)などの用語に代えてもよい。
また、本発明の実施例でいう「端末(Terminal)」は、ユーザ機器(UE:User Equipment)、移動局(MS:Mobile Station)、加入者端末(SS:Subscriber Station)、移動加入者端末(MSS:Mobile Subscriber Station)、移動端末(Mobile Terminal)、又は発展した移動端末(AMS:Advanced Mobile Station)などの用語に代えてもよい。
また、送信端は、データサービス又は音声サービスを提供する固定及び/又は移動ノードを意味し、受信端は、データサービス又は音声サービスを受信する固定及び/又は移動ノードを意味する。そのため、上りリンクでは、移動局を送信端とし、基地局を受信端とすることができる。同様に、下りリンクでは、移動局を受信端とし、基地局を送信端とすることができる。
本発明の実施例は、無線接続システムであるIEEE 802.xxシステム、3GPP(3rd Generation Partnership Project)システム、3GPP LTEシステム及び3GPP2システムのうち少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けることができ、特に、本発明の実施例は、3GPP TS 36.211、3GPP TS 36.212、3GPP TS 36.213、3GPP TS 36.321及び3GPP TS 36.331の文書によって裏付けることができる。すなわち、本発明の実施例において説明していない自明な段階又は部分は、上記の文書を参照して説明することができる。また、本文書で開示している用語はいずれも上記の標準文書によって説明することができる。
以下、本発明に係る好適な実施の形態を、添付の図面を参照して詳しく説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのもので、本発明が実施されうる唯一の実施の形態を示すためのものではない。
また、本発明の実施例で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたもので、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で他の形態に変更してもよい。
以下では、本発明の実施例を適用し得る無線接続システムの一例として3GPP LTE/LTE−Aシステムについて説明する。
以下の技術は、CDMA(code division multiple access)、FDMA(frequency division multiple access)、TDMA(time division multiple access)、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)、SC−FDMA(single carrier frequency division multiple access)などのような様々な無線接続システムに適用することができる。
CDMAは、UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)によって具現することができる。TDMAは、GSM(登録商標)(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM(登録商標)Evolution)のような無線技術によって具現することができる。OFDMAは、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(Evolved UTRA)などのような無線技術によって具現することができる。
UTRAは、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)の一部である。3GPP LTE(Long Term Evolution)は、E−UTRAを用いるE−UMTS(Evolved UMTS)の一部であって、下りリンクでOFDMAを採用し、上りリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(Advanced)システムは、3GPP LTEシステムの改良されたシステムである。本発明の技術的特徴に関する説明を明確にするために、本発明の実施例を3GPP LTE/LTE−Aシステムを中心に説明するが、IEEE 802.16e/mシステムなどに適用してもよい。
1.3GPP LTE/LTE_Aシステム
無線接続システムにおいて、端末は下りリンク(DL:Downlink)を介して基地局から情報を受信し、上りリンク(UL:Uplink)を介して基地局に情報を送信する。基地局と端末が送受信する情報は、一般データ情報及び様々な制御情報を含み、これらが送受信する情報の種類/用途によって様々な物理チャネルが存在する。
1.1 システム一般
図1は、本発明の実施例で使用できる物理チャネル及びこれらを用いた信号送信方法を説明するための図である。
電源が投入され、あるいは新しくセルに進入したりした端末は、S11段階で基地局と同期を取るなどの初期セル探索(Initial cell search)作業を行う。そのために、端末は基地局から1次同期チャネル(P−SCH:Primary Synchronization Channel)及び2次同期チャネル(S−SCH:Secondary Synchronization Channel)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る。
その後、端末は基地局から物理放送チャネル(PBCH:Physical Broadcast Channel)信号を受信してセル内放送情報を取得することができる。
一方、端末は初期セル探索段階で下りリンク参照信号(DL RS:Downlink Reference Signal)を受信して下りリンクチャネル状態を確認することができる。
初期セル探索を終えた端末は、S12段階で、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control Channel)、及び物理下りリンク制御チャネル情報に基づく物理下りリンク共有チャネル(PDSCH:Physical Downlink Shared Channel)を受信し、より具体的なシステム情報を取得することができる。
その後、端末は、基地局に接続を完了するために、段階S13乃至段階S16のようなランダムアクセス過程(Random Access Procedure)を行うことができる。そのために、端末は物理ランダムアクセスチャネル(PRACH:Physical Random Access Channel)を用いてプリアンブル(preamble)を送信し(S13)、物理下りリンク制御チャネル及びこれに対応する物理下りリンク共有チャネルを用いてプリアンブルに対する応答メッセージを受信することができる(S14)。競合ベースのランダムアクセスでは、端末は、さらなる物理ランダムアクセスチャネル信号の送信(S15)、及び物理下りリンク制御チャネル信号及びこれに対応する物理下りリンク共有チャネル信号の受信(S16)のような衝突解決手順(Contention Resolution Procedure)を行うことができる。
上述したような手順を行った端末は、その後、一般的な上りリンク/下りリンク信号送信手順として、物理下りリンク制御チャネル信号及び/又は物理下りリンク共有チャネル信号の受信(S17)及び物理上りリンク共有チャネル(PUSCH:Physical Uplink Shared Channel)信号及び/又は物理上りリンク制御チャネル(PUCCH:Physical Uplink Control Channel)信号の送信(S18)を行うことができる。
端末が基地局に送信する制御情報を総称して、上りリンク制御情報(UCI:Uplink Control Information)という。UCIは、HARQ−ACK/NACK(Hybrid Automatic Repeat and reQuest Acknowledgement/Negative−ACK)、SR(Scheduling Request)、CQI(Channel Quality Indication)、PMI(Precoding Matrix Indication)、RI(Rank Indication)情報などを含む。
LTEシステムにおいて、UCIは、一般的にPUCCHを介して周期的に送信するが、制御情報とトラフィックデータが同時に送信されるべき場合にはPUSCHを介して送信してもよい。また、ネットワークの要求/指示に応じてPUSCHを介してUCIを非周期的に送信してもよい。
図2には、本発明の実施例で用いられる無線フレームの構造を示す。
図2(a)は、タイプ1フレーム構造(frame structure type 1)を示す。タイプ1フレーム構造は、全二重(full duplex)FDD(Frequency Division Duplex)システムと半二重(half duplex)FDDシステムの両方に適用することができる。
1無線フレーム(radio frame)は、Tf=307200・Ts=10 msの長さを有し、Tslot=15360・Ts=0.5 msの均等な長さを有し、0から19までのインデックスが与えられた20個のスロットで構成される。1サブフレームは、2個の連続したスロットと定義され、i番目のサブフレームは、2i及び2i+1に該当するスロットで構成される。すなわち、無線フレーム(radio frame)は、10個のサブフレーム(subframe)で構成される。1サブフレームを送信するためにかかる時間をTTI(transmission time interval)という。ここで、Tsはサンプリング時間を表し、Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(約33ns)と表示される。スロットは、時間領域で複数のOFDMシンボル又はSC−FDMAシンボルを含み、周波数領域で複数のリソースブロック(Resource Block)を含む。
1スロットは、時間領域で複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボルを含む。3GPP LTEは、下りリンクでOFDMAを使用するので、OFDMシンボルは1シンボル区間(symbol period)を表現するためのものである。OFDMシンボルは、1つのSC−FDMAシンボル又はシンボル区間ということができる。リソースブロック(resource block)は、リソース割り当て単位であって、1スロットで複数の連続した副搬送波(subcarrier)を含む。
全二重FDDシステムでは、各10ms区間で10個のサブフレームを下りリンク送信と上りリンク送信のために同時に利用することができる。このとき、上りリンク送信と下りリンク送信は周波数領域で区別される。一方、半二重FDDシステムでは、端末は送信と受信を同時に行うことができない。
上述した無線フレームの構造は一つの例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるOFDMシンボルの数は様々に変更されてもよい。
図2(b)には、タイプ2フレーム構造(frame structure type 2)を示す。タイプ2フレーム構造はTDDシステムに適用される。1無線フレームは、Tf=307200・Ts=10 msの長さを有し、153600・Ts=5 msの長さを有する2個のハーフフレーム(half−frame)で構成される。各ハーフフレームは、30720・Ts=1 msの長さを有する5個のサブフレームで構成される。i番目のサブフレームは、2i及び2i+1に該当する各Tslot=15360・Ts=0.5 ms の長さを有する2個のスロットで構成される。ここで、Tsは、サンプリング時間を表し、Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10-8(約33ns)で表示される。
タイプ2フレームは、DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)、保護区間(GP:Guard Period)、UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)の3つのフィールドで構成される特別サブフレームを含む。ここで、DwPTSは、端末での初期セル探索、同期化又はチャネル推定に用いられる。UpPTSは、基地局でのチャネル推定と端末の上り送信同期を取るために用いられる。保護区間は、上りリンクと下りリンクとの間の下りリンク信号の多重経路遅延によって上りリンクで生じる干渉を除去するための区間である。
下記の表1に、特別フレームの構成(DwPTS/GP/UpPTSの長さ)を示す。
図3は、本発明の実施例で使用できる下りリンクスロットのリソースグリッド(resource grid)を例示する図である。
図3を参照すると、1つの下りリンクスロットは、時間領域で複数のOFDMシンボルを含む。ここで、1つの下りリンクスロットは、7個のOFDMシンボルを含み、1つのリソースブロックは周波数領域で12個の副搬送波を含むとするが、これに限定されるものではない。
リソースグリッド上で各要素(element)をリソース要素(resource element)とし、1つのリソースブロックは12×7個のリソース要素を含む。下りリンクスロットに含まれるリソースブロックの数NDLは、下りリンク送信帯域幅(bandwidth)に依存する。上りリンクスロットの構造は、下りリンクスロットの構造と同一であってもよい。
図4は、本発明の実施例で使用できる上りリンクサブフレームの構造を示す。
図4を参照すると、上りリンクサブフレームは、周波数領域で制御領域とデータ領域とに区別される。制御領域には、上りリンク制御情報を運ぶPUCCHが割り当てられる。データ領域には、ユーザデータを運ぶPUSCHが割り当てられる。単一搬送波特性を維持するために、一つの端末はPUCCHとPUSCHを同時に送信しない。一つの端末に対するPUCCHにはサブフレーム内にRB対が割り当てられる。RB対に属するRBは、2個のスロットのそれぞれで異なる副搬送波を占める。これを、PUCCHに割り当てられたRB対はスロット境界(slot boundary)で周波数跳躍(frequency hopping)するという。
図5には、本発明の実施例で使用できる下りリンクサブフレームの構造を示す。
図5を参照すると、サブフレームにおける第一のスロットでOFDMシンボルインデックス0から最大3個のOFDMシンボルが、制御チャネルが割り当てられる制御領域(control region)であり、残りのOFDMシンボルが、PDSCHが割り当てられるデータ領域(data region)である。3GPP LTEで用いられる下りリンク制御チャネルの例には、PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PDCCH、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)などがある。
PCFICHは、サブフレームにおける最初のOFDMシンボルで送信され、サブフレーム内に制御チャネルの送信のために使われるOFDMシンボルの数(すなわち、制御領域のサイズ)に関する情報を運ぶ。PHICHは、上りリンクに対する応答チャネルであって、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)に対するACK(Acknowledgement)/NACK(Negative−Acknowledgement)信号を運ぶ。PDCCHを介して送信される制御情報を下りリンク制御情報(DCI:downlink control information)という。下りリンク制御情報は、上りリンクリソース割り当て情報、下りリンクリソース割り当て情報、又は任意の端末グループに対する上りリンク送信(Tx)電力制御命令を含む。
1.2 PDCCH(Physical Downlink Control Channel)
1.2.1 PDCCH一般
PDCCHは、DL−SCH(Downlink Shared Channel)のリソース割り当て及び送信フォーマット(すなわち、下りリンクグラント(DL−Grant))、UL−SCH(Uplink Shared Channel)のリソース割り当て情報(すなわち、上りリンクグラント(UL−Grant))、PCH(Paging Channel)におけるページング(paging)情報、DL−SCHにおけるシステム情報、PDSCHで送信されるランダムアクセス応答(random access response)のような上位レイヤ(upper−layer)制御メッセージに対するリソース割り当て、任意の端末グループ内の個別端末に対する送信電力制御命令の集合、VoIP(Voice over IP)活性化の有無に関する情報などを運ぶことができる。
複数のPDCCHを制御領域内で送信することができ、端末は複数のPDCCHをモニタすることができる。PDCCHは、1つ又は複数の連続したCCE(control channel elements)の集合(aggregation)で構成される。1つ又は複数の連続したCCEの集合で構成されたPDCCHは、サブブロックインタリービング(subblock interleaving)を経た後、制御領域を通して送信することができる。CCEは、無線チャネルの状態による符号化率をPDCCHに提供するために使われる論理的割り当て単位である。CCEは、複数のリソース要素グループ(REG:resource element group)に対応する。CCEの数とCCEによって提供される符号化率の関係によってPDCCHのフォーマット及び可能なPDCCHのビット数が決定される。
1.2.2 PDCCH構造
複数の端末に対する多重化された複数のPDCCHが制御領域内で送信されてもよい。PDCCHは1つ又は2つ以上の連続したCCEの集合(CCE aggregation)で構成される。CCEは、4個のリソース要素で構成されたREGの9個のセットに対応する単位のことを指す。各REGには4個のQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)シンボルがマップされる。参照信号(RS:Reference Signal)によって占有されたリソース要素はREGに含まれない。すなわち、OFDMシンボル内でREGの総数は、セル特定参照信号が存在するか否かによって異なってくることがある。4個のリソース要素を1つのグループにマップするREGの概念は、他の下りリンク制御チャネル(例えば、PCFICH又はPHICH)にも適用することができる。PCFICH又はPHICHに割り当てられないREGをNREGとすれば、システムで利用可能なCCEの数は
であり、各CCEは0からNCCE−1までのインデックスを有する。
端末のデコーティングプロセスを単純化するために、n個のCCEを含むPDCCHフォーマットは、nの倍数と同じインデックスを有するCCEから始まってもよい。すなわち、CCEインデックスがiである場合、
を満たすCCEから始まってもよい。
基地局は1つのPDCCH信号を構成するために{1,2,4,8}個のCCEを使用することができ、ここで、{1,2,4,8}をCCE集合レベル(aggregation level)と呼ぶ。特定PDCCHの送信のために使われるCCEの数はチャネル状態によって基地局で決定される。例えば、良好な下りリンクチャネル状態(基地局に近接している場合)を有する端末のためのPDCCHは、1つのCCEだけで十分でありうる。一方、よくないチャネル状態(セル境界にある場合)を有する端末の場合は、8個のCCEが十分な堅牢さ(robustness)のために要求されることがある。しかも、PDCCHの電力レベルも、チャネル状態にマッチングして調節されてもよい。
下記の表2にPDCCHフォーマットを示す。CCE集合レベルによって表2のように4つのPDCCHフォーマットがサポートされる。
端末ごとにCCE集合レベルが異なる理由は、PDCCHに乗せられる制御情報のフォーマット又はMCS(Modulation and Coding Scheme)レベルが異なるためである。MCSレベルは、データコーディングに用いられるコードレート(code rate)と変調序列(modulation order)を意味する。適応的なMCSレベルはリンク適応(link adaptation)のために用いられる。一般に、制御情報を送信する制御チャネルでは3〜4個程度のMCSレベルを考慮することができる。
制御情報のフォーマットを説明すると、PDCCHを介して送信される制御情報を下りリンク制御情報(DCI)という。DCIフォーマットによってPDCCHペイロード(payload)に乗せられる情報の構成が異なることがある。PDCCHペイロードは、情報ビット(information bit)を意味する。下記の表3は、DCIフォーマットによるDCIを示すものである。
表3を参照すると、DCIフォーマットには、PUSCHスケジューリングのためのフォーマット0、1つのPDSCHコードワードのスケジューリングのためのフォーマット1、1つのPDSCHコードワードの簡単な(compact)スケジューリングのためのフォーマット1A、DL−SCHの非常に簡単なスケジューリングのためのフォーマット1C、閉ループ(Closed−loop)空間多重化(spatial multiplexing)モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット2、開ループ(Open−loop)空間多重化モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット2A、上りリンクチャネルのためのTPC(Transmission Power Control)命令の送信のためのフォーマット3及び3Aがある。DCIフォーマット1Aは、端末にいずれの送信モードが設定されてもPDSCHスケジューリングのために用いることができる。
DCIフォーマットによってPDCCHペイロード長が変わることがある。また、PDCCHペイロードの種類とそれによる長さは、簡単な(compact)スケジューリングであるか否か、又は端末に設定された送信モード(transmission mode)などによって異なってもよい。
送信モードは、端末がPDSCHを介した下りリンクデータを受信するように設定(configuration)することができる。例えば、PDSCHを介した下りリンクデータには、端末にスケジュールされたデータ(scheduled data)、ページング、ランダムアクセス応答、又はBCCHを介したブロードキャスト情報などがある。PDSCHを介した下りリンクデータは、PDCCHを介してシグナルされるDCIフォーマットと関係がある。送信モードは、上位層シグナリング(例えば、RRC(Radio Resource Control)シグナリング)によって端末に半静的に(semi−statically)設定することができる。送信モードは、シングルアンテナ送信(Single antenna transmission)又はマルチアンテナ(Multi−antenna)送信と区別できる。
端末は、上位層シグナリングによって半静的(semi−static)に送信モードが設定される。例えば、マルチアンテナ送信には、送信ダイバーシティ(Transmit diversity)、開ループ(Open−loop)又は閉ループ(Closed−loop)空間多重化(Spatial multiplexing)、MU−MIMO(Multi−user−Multiple Input Multiple Output)、及びビーム形成(Beamforming)などがある。送信ダイバーシティは、多重送信アンテナで同一のデータを送信して送信信頼度を高める技術である。空間多重化は、多重送信アンテナで互いに異なるデータを同時に送信し、システムの帯域幅を増加させることなく高速のデータを送信できる技術である。ビーム形成は、多重アンテナでチャネル状態による加重値を与えて信号のSINR(Signal to Interference plus Noise Ratio)を増加させる技術である。
DCIフォーマットは、端末に設定された送信モードに依存する。端末は、自身に設定された送信モードによってモニタする参照(Reference)DCIフォーマットがある。次の通り、端末に設定される送信モードは10個の送信モードを有することができる。
(1)送信モード1:単一アンテナポート;ポート0
(2)送信モード2:送信ダイバーシティ(Transmit Diversity)
(3)送信モード3:開ループ空間多重化(Open−loop Spatial Multiplexing)
(4)送信モード4:閉ループ空間多重化(Closed−loop Spatial Multiplexing)
(5)送信モード5:多重ユーザMIMO
(6)送信モード6:閉ループランク=1プリコーディング
(7)送信モード7:コードブックに基づかない、単一レイヤ送信をサポートするプリコーディング
(8)送信モード8:コードブックに基づかない、2個までのレイヤをサポートするプリコーディング
(9)送信モード9:コードブックに基づかない、8個までのレイヤをサポートするプリコーディング
(10)送信モード10:コードブックに基づかない、CoMPのために用いられる、8個までのレイヤをサポートするプリコーディング
1.2.3 PDCCH送信
基地局は、端末に送信しようとするDCIによってPDCCHフォーマットを決定し、制御情報にCRC(Cyclic Redundancy Check)を付加する。CRCにはPDCCHの所有者(owner)や用途によって固有の識別子(例えば、RNTI(Radio Network Temporary Identifier))をマスクする。特定の端末のためのPDCCHであれば、端末固有の識別子(例えば、C−RNTI(Cell−RNTI))をCRCにマスクすることができる。又は、ページングメッセージのためのPDCCHであれば、ページング指示識別子(例えば、P−RNTI(Paging−RNTI))をCRCにマスクすることができる。システム情報、より具体的にシステム情報ブロック(system information block、SIB)のためのPDCCHであれば、システム情報識別子(例えば、SI−RNTI(system information RNTI))をCRCにマスクすることができる。端末のランダムアクセスプリアンブルの送信に対する応答であるランダムアクセス応答を示すために、RA−RNTI(random access−RNTI)をCRCにマスクすることができる。
続いて、基地局は、CRCの付加された制御情報にチャネルコーディングを行って符号化されたデータ(coded data)を生成する。このとき、MCSレベルによるコードレートにチャネルコーディングを行うことができる。基地局は、PDCCHフォーマットに割り当てられたCCE集合レベルによる送信率マッチング(rate matching)を行い、符号化されたデータを変調して変調シンボルを生成する。この時、MCSレベルによる変調序列を用いることができる。1つのPDCCHを構成する変調シンボルは、CCE集合レベルが1、2、4、8のいずれか一つであってもよい。その後、基地局は、変調シンボルを物理的なリソース要素にマップ(CCE to RE mapping)する。
1.2.4 ブラインドデコーディング(BS:Blind Decoding)
一つのサブフレーム内で複数のPDCCHが送信されてもよい。すなわち、一つのサブフレームの制御領域は、インデックス0〜NCCE,k−1を有する複数のCCEで構成される。ここで、NCCE,kは、k番目のサブフレームの制御領域内におけるCCEの総数を意味する。端末は、毎サブフレームごとに複数のPDCCHをモニタする。ここで、モニタリングとは、端末がモニタされるPDCCHフォーマットによってPDCCHのそれぞれのデコーディングを試みることをいう。
基地局は端末にサブフレーム内に割り当てられた制御領域で該当のPDCCHがどこに位置するかに関する情報を提供しない。端末は基地局から送信された制御チャネルを受信するために自身のPDCCHがどの位置でどのCCE集合レベルやDCIフォーマットで送信されるかを把握できず、端末は、サブフレーム内でPDCCH候補(candidate)の集合をモニタして自身のPDCCHを探す。これをブラインドデコーディング(BD)という。ブラインドデコーディングとは、端末がCRC部分に自身の端末識別子(UE ID)をデマスク(De−Masking)した後、CRC誤りを検討し、当該PDCCHが自身の制御チャネルであるか否かを確認する方法をいう。
活性モード(active mode)で端末は自身に送信されるデータを受信するために毎サブフレームのPDCCHをモニタする。DRXモードで端末は毎DRX周期のモニタリング区間で起床(wake up)し、モニタリング区間に該当するサブフレームでPDCCHをモニタする。PDCCHのモニタリングが行われるサブフレームをnon−DRXサブフレームという。
端末は、自身に送信されるPDCCHを受信するためには、non−DRXサブフレームの制御領域に存在する全てのCCEに対してブラインドデコーディングを行わなければならない。端末は、いずれのPDCCHフォーマットが送信されるか把握できないことから、毎non−DRXサブフレーム内でPDCCHのブラインドデコーディングに成功するまで、可能なCCE集団レベルでPDCCHを全てデコーディングしなければならない。端末は、自身のためのPDCCHがいくつのCCEを用いるのか把握できず、PDCCHのブラインドデコーディングに成功するまで、可能な全てのCCE集団レベルで検出を試みなければならない。
LTEシステムでは端末のブラインドデコーディングのためにサーチスペース(SS:Search Space)概念を定義する。サーチスペースは、端末がモニタするためのPDCCH候補セットを意味し、各PDCCHフォーマットによって異なるサイズを有することができる。サーチスペースは、共用サーチスペース(CSS:Common Search Space)及び端末特定サーチスペース(USS:UE−specific/Dedicated Search Space)を含むことができる。
共用サーチスペースの場合、全ての端末が共用サーチスペースのサイズを認知できるが、端末特定サーチスペースは、各端末ごとに個別に設定することができる。したがって、端末は、PDCCHをデコードするために、端末特定サーチスペース及び共用サーチスペースを全てモニタしなければならなくて、したがって、1サブフレームで最大44回のブラインドデコーディング(BD)を行うことになる。ここには、異なるCRC値(例えば、C−RNTI、P−RNTI、SI−RNTI、RA−RNTI)によって行うブラインドデコーディングは含まれない。
サーチスペースの制約によって、与えられたサブフレーム内で基地局がPDCCHを送信しようとする端末の全てにPDCCHを送信するためのCCEリソースが確保されない場合が発生しうる。なぜなら、CCE位置が割り当てられて残ったリソースは、特定端末のサーチスペース内に含まれないことがある。次のサブフレームでも続き得るこのような障壁を最小化するために、端末特定跳躍(hopping)シーケンスを端末特定サーチスペースの始点に適用することができる。
表4は、共用サーチスペースと端末特定サーチスペースのサイズを示す。
ブラインドデコーディングを試みる回数による端末の負荷を軽減するために、端末は、定義された全てのDCIフォーマットによるサーチを同時に行うわけではない。具体的に、端末は、端末特定サーチスペースで常にDCIフォーマット0及び1Aに対するサーチを行う。この時、DCIフォーマット0と1Aは同じサイズを有するが、端末は、PDCCHに含まれたDCIフォーマット0と1Aを区別するために用いられるフラグ(flag for format 0/format 1A differentiation)を用いてDCIフォーマットを区別することができる。また、端末にDCIフォーマット0とDCIフォーマット1Aに加えて他のDCIフォーマットが要求されてもよいが、その一例としてDCIフォーマット1、1B、2がある。
共用サーチスペースで端末はDCIフォーマット1Aと1Cをサーチすることができる。また、端末はDCIフォーマット3又は3Aをサーチするように設定されてもよく、DCIフォーマット3と3Aは、DCIフォーマット0と1Aと同じサイズを有するが、端末は、端末特定識別子以外の識別子によってスクランブルされたCRCを用いてDCIフォーマットを区別することができる。
サーチスペース
は、集合レベルL∈{1,2,4,8}によるPDCCH候補セットを意味する。サーチスペースのPDCCH候補セットmによるCCEは、次式4によって決定することができる。
ここで、M(L)は、サーチスペースでモニタするためのCCE集合レベルLによるPDCCH候補の数を表し、
である。iは、PDCCHにおいて各PDCCH候補で個別CCEを指定するインデックスであり、
である。
であり、nsは、無線フレーム内でスロットインデックスを表す。
上述したように、端末は、PDCCHをデコードするために端末特定サーチスペース及び共用サーチスペースの両方をモニタする。ここで、共用サーチスペース(CSS)は、{4,8}の集合レベルを有するPDCCHをサポートし、端末特定サーチスペース(USS)は、{1,2,4,8}の集合レベルを有するPDCCHをサポートする。表5は、端末によってモニタされるPDCCH候補を表す。
式1を参照すると、共用サーチスペースの場合、2個の集合レベル、L=4及びL=8に対してYkは0に設定される。一方、端末特定サーチスペースの場合、集合レベルLに対してYkは式2のように定義される。
ここで、
であり、nRNTIはRNTI値を表す。また、A=39827であり、D=65537である。
1.3 PUCCH(Physical Uplink Control Channel)
PUCCHは、制御情報を送信するために次のフォーマットを含む。
(1)フォーマット1:オン−オフキーイング(OOK:On−Off keying)変調、スケジューリング要求(SR:Scheduling Request)に用いる。
(2)フォーマット1aとフォーマット1b:ACK/NACK送信に用いる。
1)フォーマット1a:1個のコードワードに対するBPSK ACK/NACK
2)フォーマット1b:2個のコードワードに対するQPSK ACK/NACK
(3)フォーマット2:QPSK変調、CQI送信に用いる
(4)フォーマット2aとフォーマット2b:CQI及びACK/NACKの同時送信に用いる。
(5)フォーマット3:CA環境で複数のACK/NACK送信のために用いる。
表6には、PUCCHフォーマットによる変調方式とサブフレーム当たりビット数を示す。表7には、PUCCHフォーマットによるスロット当たり参照信号の数を示す。表8には、PUCCHフォーマットによる参照信号のSC−FDMAシンボル位置を示す。表6で、PUCCHフォーマット2aと2bは一般CP(Cyclic Prefix)の場合に該当する。
図6は、一般CPの場合におけるPUCCHフォーマット1a及び1bを示し、図7は、拡張CPの場合におけるPUCCHフォーマット1a及び1bを示す図である。
PUCCHフォーマット1a及び1bは、同じ内容の制御情報がサブフレーム内でスロット単位に反復される。各端末でACK/NACK信号は、CG−CAZAC(Computer−Generated Constant Amplitude Zero Auto Correlation)シーケンスの異なる循環シフト(CS:cyclic shift)(周波数ドメインコード)と直交カバーコード(OC/OCC:orthogonal cover/orthogonal cover code)(時間ドメイン拡散コード)とで構成された異なるリソースで送信される。OCは、例えば、ウォルシュ(Walsh)/DFT直交コードを含む。CSの数が6個、OCの数が3個なら、単一アンテナを基準に、総18個の端末を1つのPRB(Physical Resource Block)内で多重化できる。直交シーケンスw0,w1,w2,w3は、(FFT変調後に)任意の時間ドメインで、又は(FFT変調前に)任意の周波数ドメインで適用することができる。
SRと持続的スケジューリング(persistent scheduling)のために、CS、OC及びPRB(Physical Resource Block)で構成されたACK/NACKリソースを、RRC(Radio Resource Control)を用いて端末に与えることができる。動的ACK/NACKと非持続的スケジューリング(non−persistent scheduling)のために、ACK/NACKリソースは、PDSCHに対応するPDCCHの最も小さい(lowest)CCEインデックスによって暗黙的に(implicitly)端末に与えられてもよい。
表9には、PUCCHフォーマット1/1a/1bのための長さ4の直交シーケンス(OC)を示す。表10には、PUCCHフォーマット1/1a/1bのための長さ3の直交シーケンス(OC)を示す。
表11には、PUCCHフォーマット1a/1bでRSのための直交シーケンス(OC)
を示す。
図8は、一般CPの場合におけるPUCCHフォーマット2/2a/2bを示し、図9は、拡張CPの場合におけるPUCCHフォーマット2/2a/2bを示す。
図8及び図9を参照すると、一般CPの場合に、1つのサブフレームは、RSシンボルの他、10個のQPSKデータシンボルで構成される。それぞれのQPSKシンボルはCSによって周波数ドメインで拡散された後、該当のSC−FDMAシンボルにマップされる。SC−FDMAシンボルレベルCSホッピングは、インターセル干渉をランダム化するために適用することができる。RSは、循環シフトを用いてCDMによって多重化することができる。例えば、可用のCSの数を12又は6と仮定すれば、同一PRB内にそれぞれ12又は6個の端末を多重化することができる。要するに、PUCCHフォーマット1/1a/1bと2/2a/2bにおいて複数の端末をCS+OC+PRBとCS+PRBによってそれぞれ多重化することができる。
図10は、PUCCHフォーマット1a及び1bに対するACK/NACKチャネル化(channelization)を説明する図である。図10は、
の場合に該当する。
図11は、同一PRBにおいてPUCCHフォーマット1a/1bとフォーマット2/2a/2bとが混合された構造に対するチャネル化を示す図である。
循環シフト(CS:Cyclic Shift)ホッピング(hopping)と直交カバー(OC:Orthogonal Cover)再マッピング(remapping)を、次のように適用することができる。
(1)インターセル干渉(inter−cell interference)のランダム化のためのシンボルベースセル特定CSホッピング
(2)スロットレベルCS/OC再マッピング
1)インターセル干渉ランダム化のために
2)ACK/NACKチャネルとリソース(k)との間のマッピングのためのスロットベース接近
一方、PUCCHフォーマット1a/1bのためのリソース(nr)は次の組合せを含む。
(1)CS(=シンボルレベルでDFT直交コードと同一)(ncs
(2)OC(スロットレベルで直交カバー)(noc
(3)周波数RB(Resource Block)(nrb
CS、OC、RBを示すインデックスをそれぞれncs、noc、nrbとすれば、代表インデックス(representative index)nrはncs、noc、nrbを含む。nrは、nr=(ncs、noc、nrb)を満たす。
CQI、PMI、RI、及びCQIとACK/NACKとの組合せは、PUCCHフォーマット2/2a/2bで伝達することができる。リードマラー(RM:Reed Muller)チャネルコーディングを適用することができる。
例えば、LTEシステムにおいてUL CQIのためのチャネルコーディングは、次のように記述される。ビットストリーム(bit stream)
は、(20,A)RMコードを用いてチャネルコードされる。ここで、
は、MSB(Most Significant Bit)とLSB(Least Significant Bit)を表す。拡張CPの場合、CQIとACK/NACKが同時送信される場合を除いては最大情報ビットは、11ビットである。RMコードを用いて20ビットにコードした後、QPSK変調を適用することができる。QPSK変調前に、コードされたビットはスクランブルされてもよい。
表12には、(20,A)コードのための基本シーケンスを示す。
チャネルコーディングビット
は、下記の式15によって生成することができる。
ここで、i=0,1,2,…,B−1を満たす。
広帯域報告(wideband reports)の場合、CQI/PMIのためのUCI(Uplink Control Information)フィールドの帯域幅は、下記の表13乃至表15のとおりである。
表13には、広帯域報告(単一アンテナポート、送信ダイバーシティ(transmit diversity)又は開ループ空間多重化(open loop spatial multiplexing)PDSCH送信)の場合に、CQIフィードバックのためのUCIフィールドを示す。
表14には、広帯域報告(閉ループ空間多重化(closed loop spatial multiplexing)PDSCH送信)の場合に、CQI及びPMIフィードバックのためのUCIフィールドを示す。
表15には、広帯域報告の場合、RIフィードバックのためのUCIフィールドを示す。
図12は、PRB割り当てを示す図である。図12に示すように、PRBは、スロットnsでPUCCH送信のために用いることができる。
2. キャリア併合(CA:Carrier Aggregation)環境
2.1 CA一般
3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution;Rel−8又はRel−9)システム(以下、LTEシステム)は、単一コンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)を複数の帯域に分割して使用する多重搬送波変調(MCM:Multi−Carrier Modulation)方式を用いる。しかし、3GPP LTE−Advancedシステム(以下、LTE−Aシステム)では、LTEシステムに比べて広帯域のシステム帯域幅をサポートするために、一つ以上のコンポーネントキャリアを結合して使用するキャリア併合(CA:Carrier Aggregation)のような方法を用いることができる。キャリア併合は、搬送波集成、搬送波整合、マルチコンポーネントキャリア環境(Multi−CC)、又はマルチキャリア環境と呼ぶこともできる。
本発明でマルチキャリアはキャリアの併合(又は、搬送波集成)を意味し、この場合、キャリアの併合は、隣接した(contiguous)キャリア間の併合だけでなく、非隣接した(non−contiguous)キャリア間の併合も意味する。また、下りリンクと上りリンクにおいて集成されるコンポーネントキャリアの数を異なるように設定してもよい。下りリンクコンポーネントキャリア(以下、「DL CC」という。)数と上りリンクコンポーネントキャリア(以下、「UL CC」という。)数とが一致する場合を対称的(symmetric)併合といい、両者の数が異なる場合を非対称的(asymmetric)併合という。このようなキャリア併合は、搬送波集成、帯域幅集成(bandwidth aggregation)、スペクトラム集成(spectrum aggregation)などのような用語に言い換えてもよい。
2つ以上のコンポーネントキャリアが結合して構成されるキャリア併合は、LTE−Aシステムでは100MHz帯域幅までサポートすることを目標とする。目標帯域よりも小さい帯域幅を有する1個以上のキャリアを結合するとき、結合するキャリアの帯域幅は、既存IMTシステムとの互換性(backward compatibility)維持のために、既存システムで使用する帯域幅に制限することができる。
例えば、既存の3GPP LTEシステムでは、{1.4、3、5、10、15、20}MHz帯域幅をサポートし、3GPP LTE−advancedシステム(すなわち、LTE−A)では、既存システムとの互換のために、それらの帯域幅のみを用いて20MHzよりも大きい帯域幅をサポートするようにすることができる。また、本発明で用いられるキャリア併合システムは、既存システムで用いる帯域幅にかかわらず、新しい帯域幅を定義してキャリア併合をサポートするようにすることもできる。
また、このようなキャリア併合は、イントラ−バンドCA(Intra−band CA)とインター−バンドCA(Inter−band CA)とに区別できる。イントラ−バンドキャリア併合とは、複数のDL CC及び/又はUL CCが周波数上で隣接したり近接して位置することを意味する。言い換えると、DL CC及び/又はUL CCのキャリア周波数が同じバンド内に位置することを意味できる。一方、周波数領域において遠く離れている環境をインター−バンドCA(Inter−Band CA)と呼ぶことができる。言い換えると、複数のDL CC及び/又はUL CCのキャリア周波数が、互いに異なるバンドに位置することを意味できる。この場合、端末は、キャリア併合環境における通信を行うために、複数のRF(radio frequency)端を使用することができる。
LTE−Aシステムは、無線リソースを管理するためにセル(cell)の概念を用いる。上述したキャリア併合環境は、多重セル(multiple cells)環境と呼ぶことができる。セルは、下りリンクリソース(DL CC)及び上りリンクリソース(UL CC)の組合せと定義されるが、上りリンクリソースは必須要素ではない。このため、セルは、下りリンクリソース単独、又は下りリンクリソース及び上りリンクリソースの両者で構成することができる。
例えば、特定端末が、1個の設定されたサービングセル(configured serving cell)を有する場合、1個のDL CCと1個のUL CCを有することができる。しかし、特定端末が2個以上の設定されたサービングセルを有する場合には、セルの数だけのDL CCを有し、UL CCの数はそれと同数又は小さい数であってもよい。又は、これと逆にDL CCとUL CCが構成されてもよい。すなわち、特定端末が複数の設定されたサービングセルを有する場合、DL CCの数よりもUL CCが多いキャリア併合環境がサポートされてもよい。
また、キャリア結合(CA)は、それぞれのキャリア周波数(セルの中心周波数)が異なる2つ以上のセルの併合と理解されてもよい。キャリア結合でいう「セル(Cell)」は、周波数の観点で説明されるものであり、一般的に使われる、基地局のカバーする地理的領域としての「セル」とは区別されなければならない。以下、上述したイントラ−バンドキャリア併合をイントラ−バンド多重セルといい、インター−バンドキャリア併合をインター−バンド多重セルという。
LTE−Aシステムで用いられるセルは、プライマリセル(PCell:Primary Cell)及びセカンダリセル(SCell:Secondary Cell)を含む。PセルとSセルはサービングセル(Serving Cell)として用いることができる。RRC_CONNECTED状態にあるが、キャリア併合が設定されていないか又はキャリア併合をサポートしない端末の場合、Pセルのみで構成されたサービングセルが1つのみ存在する。一方、RRC_CONNECTED状態であるとともに、キャリア併合が設定されている端末の場合、一つ以上のサービングセルが存在してもよく、全体サービングセルにはPセルと一つ以上のSセルが含まれる。
サービングセル(PセルとSセル)は、RRCパラメータを用いて設定することができる。PhysCellIdは、セルの物理層識別子であって、0から503までの整数値を有する。SCellIndexは、Sセルを識別するために使われる簡略な(short)識別子であって、1から7までの整数値を有する。ServCellIndexは、サービングセル(Pセル又はSセル)を識別するために使われる簡略な(short)識別子であって、0から7までの整数値を有する。0値はPセルに適用され、SCellIndexはSセルに適用するためにあらかじめ与えられる。すなわち、ServCellIndexにおいて最も小さいセルID(又はセルインデックス)を有するセルがPセルとなる。
Pセルはプライマリ周波数(又は、primary CC)上で動作するセルを意味する。端末が初期接続設定(initial connection establishment)過程を行ったり、接続再−設定過程を行うために用いられてもよく、ハンドオーバー過程で指示されたセルのことを指してもよい。また、Pセルは、キャリア併合環境で設定されたサービングセルのうち、制御関連通信の中心となるセルを意味する。すなわち、端末は、自身のPセルでのみPUCCH割り当てを受けて送信することができ、システム情報を取得したり、モニタリング手順を変更する時にPセルのみを用いることができる。E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)は、キャリア併合環境をサポートする端末に対して、移動性制御情報(mobilityControlInfo)を含む上位層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを用いてハンドオーバー手順のためにPセルのみを変更することもできる。
Sセルはセカンダリ周波数(又は、Secondary CC)上で動作するセルを意味できる。特定端末にPセルは1一つのみ割り当てられ、Sセルは1つ以上割り当てられてもよい。Sセルは、RRC接続設定がなされた後に構成可能であり、追加の無線リソースを提供するために用いることができる。キャリア併合環境で設定されたサービングセルにおいてPセル以外のセル、すなわち、SセルにはPUCCHが存在しない。
E−UTRANは、Sセルをキャリア併合環境をサポートする端末に追加する時、RRC_CONNECTED状態にある関連したセルの動作に関する全てのシステム情報を特定シグナル(dedicated signal)を用いて提供することができる。システム情報の変更は、関連したSセルの解除及び追加によって制御することができ、このとき、上位層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを用いることができる。E−UTRANは、関連したSセル内でブロードキャストするよりは、端末別に異なるパラメータを有する特定シグナリング(dedicated signaling)をすればよい。
初期保安活性化過程が始まった後に、E−UTRANは、接続設定過程で初期に構成されるPセルに加えて一つ以上のSセルを含むネットワークを構成することができる。キャリア併合環境でPセル及びSセルはそれぞれのコンポーネントキャリアとして動作することができる。以下の実施例では、プライマリコンポーネントキャリア(PCC)はPセルと同じ意味で使われ、セカンダリコンポーネントキャリア(SCC)はSセルと同じ意味で使われてもよい。
図13は、本発明の実施例で用いられるコンポーネントキャリア(CC)、及びLTE_Aシステムで用いられるキャリア併合の一例を示す図である。
図13(a)は、LTEシステムで用いられる単一キャリア構造を示す。コンポーネントキャリアにはDL CCとUL CCがある。一つのコンポーネントキャリアは20MHzの周波数範囲を有することができる。
図13(b)は、LTE_Aシステムで用いられるキャリア併合構造を示す。図12(b)では、20MHzの周波数サイズを有する3個のコンポーネントキャリアが結合された場合を示している。DL CCとUL CCがそれぞれ3個ずつあるが、DL CCとUL CCの数に制限があるわけではない。キャリア併合の場合、端末は3個のCCを同時にモニタすることができ、下りリンク信号/データを受信することができ、上りリンク信号/データを送信することができる。
仮に、特定セルでN個のDL CCが管理される場合には、ネットワークは、端末にM(M≦N)個のDL CCを割り当てることができる。この時、端末はM個の制限されたDL CCのみをモニタしてDL信号を受信することができる。また、ネットワークはL(L≦M≦N)個のDL CCに優先順位を与えて主なDL CCを端末に割り当てることもでき、この場合、UEはL個のDL CCは必ずモニタしなければならない。この方式は上りリンク送信にも同一に適用されてもよい。
下りリンクリソースの搬送波周波数(又はDL CC)と上りリンクリソースの搬送波周波数(又は、UL CC)とのリンケージ(linkage)は、RRCメッセージのような上位層メッセージやシステム情報で示すことができる。例えば、SIB2(System Information Block Type2)によって定義されるリンケージによってDLリソースとULリソースとの組合せを構成することができる。具体的に、リンケージは、ULグラントを運ぶPDCCHが送信されるDL CCと該ULグラントを用いるUL CCとのマッピング関係を意味することができ、HARQのためのデータが送信されるDL CC(又はUL CC)とHARQ ACK/NACK信号が送信されるUL CC(又はDL CC)とのマッピング関係を意味することもできる。
2.2 クロスキャリアスケジューリング(Cross Carrier Scheduling)
キャリア併合システムには、キャリア(又は搬送波)又はサービングセル(Serving Cell)に対するスケジューリング観点で、自己スケジューリング(Self−Scheduling)方法及びクロスキャリアスケジューリング(Cross Carrier Scheduling)方法がある。クロスキャリアスケジューリングは、クロスコンポーネントキャリアスケジューリング(Cross Component Carrier Scheduling)又はクロスセルスケジューリング(Cross Cell Scheduling)と呼ぶこともできる。
自己スケジューリングは、PDCCH(DLグラント)とPDSCHが同一DL CCで送信されたり、又はDL CCで送信されたPDCCH(ULグラント)によって送信されるPUSCHが、ULグラントを受信したDL CCとリンクされているUL CCで送信されることを意味する。
クロスキャリアスケジューリングは、PDCCH(DLグラント)とPDSCHがそれぞれ異なるDL CCで送信されたり、又はDL CCで送信されたPDCCH(ULグラント)によって送信されるPUSCHが、ULグラントを受信したDL CCとリンクされているUL CC以外のUL CCで送信されることを意味する。
クロスキャリアスケジューリングは、端末特定(UE−specific)に活性化又は非活性化することができ、上位層シグナリング(例えば、RRCシグナリング)用いて半静的(semi−static)に各端末に対して知らせることができる。
クロスキャリアスケジューリングが活性化された場合、PDCCHには、該PDCCHが示すPDSCH/PUSCHがどのDL/UL CCで送信されるかを知らせるキャリア指示子フィールド(CIF:Carrier Indicator Field)が必要である。例えば、PDCCHは、PDSCHリソース又はPUSCHリソースをCIFを用いて複数のコンポーネントキャリアのうちの一つに割り当てることができる。すなわち、DL CC上のPDCCHが多重集成されたDL/UL CCのうちの一つにPDSCH又はPUSCHリソースを割り当てる場合にCIFが設定される。この場合、LTE Release−8のDCIフォーマットはCIFによって拡張されてもよい。このとき、設定されたCIFは、3ビットフィールドに固定されてもよく、設定されたCIFの位置はDCIフォーマットサイズに関係なく固定されてもよい。また、LTE Release−8のPDCCH構造(同一のコーディング及び同一のCCEベースのリソースマッピング)を再使用してもよい。
一方、DL CC上のPDCCHが同DL CC上のPDSCHリソースを割り当てたり、単一リンクされたUL CC上のPUSCHリソースを割り当てる場合には、CIFが設定されない。この場合、LTE Release−8と同じPDCCH構造(同一のコーディング及び同一のCCEベースのリソースマッピング)とDCIフォーマットが用いられてもよい。
クロスキャリアスケジューリングが可能な場合、端末はCC別送信モード及び/又は帯域幅によってモニタリングCCの制御領域で複数のDCIに対するPDCCHをモニタする必要がある。このため、これをサポートできる検索空間の構成とPDCCHモニタリングが必要である。
キャリア併合システムにおいて、端末DL CC集合は、端末がPDSCHを受信するようにスケジュールされたDL CCの集合を指し、端末UL CC集合は、端末がPUSCHを送信するようにスケジュールされたUL CCの集合を指す。また、PDCCHモニタリング集合(monitoring set)は、PDCCHモニタリングを行う少なくとも一つのDL CCの集合を意味する。PDCCHモニタリング集合は、端末DL CC集合と同一であってもよく、端末DL CC集合の副集合(subset)であってもよい。PDCCHモニタリング集合は、端末DL CC集合におけるDL CCの少なくとも一つを含むことができる。又は、PDCCHモニタリング集合は、端末DL CC集合とは別個に定義されてもよい。PDCCHモニタリング集合に含まれるDL CCは、リンクされたUL CCに対する自己スケジューリング(self−scheduling)は常に可能なように設定することができる。このような、端末DL CC集合、端末UL CC集合及びPDCCHモニタリング集合は、端末特定(UE−specific)、端末グループ特定(UE group−specific)又はセル特定(Cell−specific)に設定することができる。
クロスキャリアスケジューリングが非活性化された場合には、PDCCHモニタリング集合が常に端末DL CC集合と同一であるということを意味し、このような場合にはPDCCHモニタリング集合に対する別のシグナリングのような指示が必要でない。しかし、クロスキャリアスケジューリングが活性化された場合には、PDCCHモニタリング集合が端末DL CC集合内で定義されることが好ましい。すなわち、端末に対してPDSCH又はPUSCHをスケジュールするために、基地局はPDCCHモニタリング集合のみを通じてPDCCHを送信する。
図14は、本発明の実施例で用いられるクロスキャリアスケジューリングによるLTE−Aシステムのサブフレーム構造を示す図である。
図14を参照すると、LTE−A端末のためのDLサブフレームは、3個の下りリンクコンポーネントキャリア(DL CC)が結合されており、DL CC 「A」はPDCCHモニタリングDL CCとして設定された場合を示す。CIFが使用されない場合、各DL CCはCIF無しで自身のPDSCHをスケジュールするPDCCHを送信することができる。一方、CIFが上位層シグナリングによって使用される場合には、一つのDL CC 「A」のみがCIFを用いて自身のPDSCH又は他のCCのPDSCHをスケジュールするPDCCHを送信することができる。この時、PDCCHモニタリングDL CCとして設定されていないDL CC 「B」及び「C」はPDCCHを送信しない。
図15は、本発明の実施例で用いられるクロスキャリアスケジューリングによるサービングセル構成の一例を示す図である。
キャリア結合(CA)をサポートする無線接続システムでは基地局及び/又は端末を一つ以上のサービングセルで構成することができる。図15で、基地局は、Aセル、Bセル、Cセル及びDセルの総4個のサービングセルをサポートすることができ、端末AはAセル、Bセル及びCセルで構成され、端末BはBセル、Cセル及びDセルで構成され、端末CはBセルで構成された場合を仮定する。ここで、各端末に構成されたセルのうち少なくとも一つをPセルとして設定することができる。この時、Pセルは常に活性化された状態であり、Sセルは基地局及び/又は端末によって活性化又は非活性化されてもよい。
図15で、構成されたセルは、基地局のセルのうち、端末からの測定報告(measurement report)メッセージに基づいてCAにセル追加が可能なセルであって、端末別に設定可能である。構成されたセルは、PDSCH信号送信に対するACK/NACKメッセージの送信のためのリソースをあらかじめ予約しておく。活性化されたセル(Activated cell)は、構成されたセルのうち、実際にPDSCH信号及び/又はPUSCH信号を送信するように設定されたセルであり、CSI報告及びSRS(Sounding Reference Signal)送信を行う。非活性化されたセル(De−Activated cell)は、基地局の命令又はタイマー動作によってPDSCH/PUSCH信号の送受信を行わないように構成されるセルであって、CSI報告及びSRS送信も中断される。
2.3 CA PUCCH(Carrier Aggregation Physical Uplink Control Channel)
キャリア併合をサポートする無線通信システムにおいてUCI(例、多重ACK/NACビット)をフィードバックするためのPUCCHフォーマットを定義することができる。以下、説明の便宜のために、このようなPUCCHのフォーマットをCA PUCCHフォーマットと呼ぶ。
図16は、CA PUCCHの信号処理過程を例示する図である。
図16を参照すると、チャネルコーディングブロック(channel coding block)は、情報ビットa_0,a_1,…,a_M−1(例、多重ACK/NACKビット)をチャネルコードしてコーディングビット(encoded bit,coded bit or coding bit)(又は、コードワード)b_0,b_1,…,b_N−1を生成する。Mは情報ビットのサイズを表し、Nはコーディングビットのサイズを表す。情報ビットは、上りリンク制御情報(UCI)、例えば、複数の下りリンクコンポーネントキャリアで受信した複数のデータ(又はPDSCH)に対する多重ACK/NACKを含む。ここで、情報ビットa_0,a_1,…,a_M−1は、情報ビットを構成するUCIの種類/個数/サイズにかかわらずにジョイントコードされる。例えば、情報ビットが複数の下りリンクコンポーネントキャリアに対する多重ACK/NACKを含む場合、チャネルコーディングは、下りリンクコンポーネントキャリア別、個別ACK/NACKビット別に行われず、全体ビット情報を対象に行われ、これによって単一コードワードが生成される。チャネルコーディングはこれに制限されるものではないが、単純反復(repetition)、単純コーディング(simplex coding)、RM(Reed Muller)コーディング、パンクチャされたRMコーディング、TBCC(Tail−biting convolutional coding)、LDPC(low−density parity−check)或いはターボ−コーディングを含む。図示してはいないが、コーディングビットは、変調次数とリソース量を考慮してレート−マッチング(rate−matching)されてもよい。レートマッチング機能は、チャネルコーディングブロックの一部として含まれてもよく、別個の機能ブロックで行われてもよい。
変調器(modulator)は、コーディングビットb_0,b_1,…,b_N−1を変調して変調シンボルc_0,c_1,…,c_L−1を生成する。Lは変調シンボルのサイズを表す。変調は、送信信号のサイズと位相を変形することによって行われる。変調方法は、例えば、、n−PSK(Phase Shift Keying)、n−QAM(Quadrature Amplitude Modulation)を含む(nは、2以上の整数)。具体的に、変調方法は、BPSK(Binary PSK)、QPSK(Quadrature PSK)、8−PSK、QAM、16−QAM、64−QAMなどを含むことができる。
分周器(divider)は、変調シンボルc_0,c_1,…,c_L−1を各スロットに分周する。変調シンボルを各スロットに分周する順序/パターン/方式は別に制限されない。例えば、分周器は、変調シンボルを前から順にそれぞれのスロットに分周することができる(ローカル型方式)。この場合、図示のように、変調シンボルc_0,c_1,…,c_L/2−1はスロット0に、変調シンボルc_L/2,c_L/2+1,…,c_L−1はスロット1に分周することができる。また、変調シンボルは、それぞれのスロットに分周時に、インタリーブ(又はパーミュート)されてもよい。例えば、偶数の変調シンボルはスロット0に分周され、奇数の変調シンボルはスロット1に分周されてもよい。変調過程と分周過程の順序を互いに変えてもよい。
DFTプリコーダ(precoder)は、単一搬送波波形(single carrier waveform)を生成するために、それぞれのスロットに分周された変調シンボルに対してDFTプリコーディング(例、12−ポイントDFT)を行う。同面を参照すると、スロット0に分周された変調シンボルc_0,c_1,…,c_L/2−1は、DFTシンボルd_0,d_1,…,d_L/2−1にDFTプリコードされ、スロット1に分周された変調シンボルc_L/2,c_L/2+1,…,c_L−1は、DFTシンボルd_L/2,d_L/2+1,…,d_L−1にDFTプリコードされる。DFTプリコーディングは、相応する他の線形演算(linear operation)(例、walsh precoding)に取り替えてもよい。
拡散ブロック(spreading block)は、DFTの行われた信号をSC−FDMAシンボルレベルで(時間ドメイン)拡散する。SC−FDMAシンボルレベルの時間ドメイン拡散は、拡散コード(或いは、拡散シーケンス)を用いて行われる。拡散コードは、準直交コードと直交コードを含む。準直交コードは、これに制限されるものではないが、PN(Pseudo Noise)コードを含む。直交コードは、これに制限されるものではないが、ウォルシュコード、DFTコードを含む。直交コード(Orthogonal Code、OC)は、直交シーケンス(orthogonal sequence)、直交カバー(Orthogonal Cover、OC)、直交カバーコード(Orthogonal Cover Code、OCC)と同じ意味で使われてもよい。本明細書は、説明の容易性のために、拡散コードの代表例として直交コードを取り上げて説明するが、これは例示であり、直交コードは準直交コードに取って代わってもよい。拡散コードサイズ(又は、拡散因子(SF:Spreading Factor))の最大値は、制御情報の送信に用いられるSC−FDMAシンボルの数によって制限される。一例として、1スロットで5個のSC−FDMAシンボルが制御情報の送信に用いられる場合、スロット別に長さ5の(準)直交コード(w0,w1,w2,w3,w4)を用いることができる。SFは、制御情報の拡散度を意味し、端末の多重化次数(multiplexinig order)又はアンテナ多重化次数と関連してもよい。SFは、1,2,3,4,5,…のようにシステムの要求条件によって可変してもよい。また、SFは、基地局と端末との間にあらかじめ定義されていてもよく、DCI或いはRRCシグナリングによって端末に知らされてもよい。
上記の過程を経て生成された信号は、PRB内の副搬送波にマップされた後、IFFTを経て時間ドメイン信号に変換される。時間ドメイン信号にはCPが付加され、生成されたSC−FDMAシンボルはRF端から送信される。
2.4 PUCCHを用いたCSI(Channel State Information)のフィードバック
まず、3GPP LTEシステムでは、下りリンク受信主体(例えば、端末)が下りリンク送信主体(例えば、基地局)に接続している時に、下りリンクで送信される参照信号の受信強度(RSRP:reference signal received power)、参照信号の品質(RSRQ:reference signal received quality)などに対する測定を任意の時間に行い、測定結果を基地局に周期的(periodic)に或いはイベントベース(event triggered)に報告することができる。
それぞれの端末は、下りリンクチャネル状況による下りリンクチャネル情報を上りリンクで報告し、基地局はそれぞれの端末から受信した下りリンクチャネル情報を用いて、それぞれの端末別にデータ送信のために適切な時間/周波数リソースと変調及びコーディング技法(MCS:Modulation and Coding Scheme)などを定めることができる。
このようなチャネル状態情報(CSI:Channel State Information)は、CQI(Channel Quality Indication)、PMI(Precoding Matrix Indicator)、PTI(Precoder Type Indication)及び/又はRI(Rank Indication)で構成することができる。また、それぞれの端末の送信モードによって、CSIは全て送信されてもよく、一部のみ送信されてもよい。CQIは、端末の受信信号品質(received signal quality)によって定められるが、これは一般に、下りリンク参照信号の測定に基づいて決定することができる。このとき、実際に基地局に伝達されるCQI値は、端末の測定した受信信号品質でブロックエラー率(BLER:Block Error Rate)を10%以下に維持しながら最大の性能を奏するMCSに該当する。
また、このようなチャネル情報の報告方式は、周期的に送信される周期的報告(periodic reporting)と、基地局の要求に応じて送信される非周期的報告(aperiodic reporting)とに区別される。
非周期的報告の場合、基地局が端末に送信する上りリンクスケジューリング情報に含まれた1ビットの要求ビット(CQI request bit)によってそれぞれの端末に設定され、それぞれの端末は、この情報を受けると、自身の送信モードを考慮したチャネル情報をPUSCHで基地局に伝達することができる。同じPUSCH上でRI及びCQI/PMIが送信されないように設定することができる。
周期的報告の場合、上位層信号を用いて、チャネル情報の送信される周期、及び当該周期におけるオフセット(offset)などをサブフレーム単位にそれぞれの端末にシグナルし、定められた周期にしたがって、それぞれの端末の送信モードを考慮したチャネル情報をPUCCHで基地局に伝達することができる。定められた周期にしたがってチャネル情報が送信されるサブフレームに、上りリンクで送信されるデータが同時に存在する場合には、当該チャネル情報をPUCCHではなくPUSCHでデータと併せて送信することができる。PUCCHを用いる周期的報告の場合には、PUSCHに比べて制限されたビット(例えば、11ビット)が用いられてもよい。同じPUSCH上でRI及びCQI/PMIが送信されてもよい。
周期的報告と非周期的報告とが同一のサブフレーム内で衝突する場合には、非周期的報告のみを行うことができる。
広帯域(Wideband)CQI/PMIの計算において、最も直近に送信されたRIを用いることができる。PUCCH CSI報告モード(reporting mode)におけるRIは、PUSCH CSI報告モードにおけるRIとは独立しており(independent)、PUSCH CSI報告モードにおけるRIは、当該PUSCH CSI報告モードにおけるCQI/PMIにのみ有効(valid)である。
表16は、PUCCHで送信されるCSIフィードバックタイプ及びPUCCH CSI報告モードを説明する表である。
表16を参照すると、チャネル状態情報の周期的報告(periodic reporting)においてCQIとPMIフィードバックタイプによって、モード1−0、1−1、2−0及び2−1の4つの報告モード(reporting mode)に区別することができる。
CQIフィードバックタイプによって広帯域CQI(WB CQI:wideband CQI)とサブバンド(SB CQI:subband CQI)とに分けられ、PMI送信の有無によってNo PMIと単一(single)PMIとに分けられる。表16では、No PMIが開−ループ(OL:open−loop)、送信ダイバーシティ(TD:Transmit Diversity)及び単一−アンテナ(single−antenna)の場合に該当し、単一PMIは閉−ループ(CL:closed−loop)に該当する。
モード1−0は、PMI送信はなく、WB CQIが送信される場合である。この場合、RIは、開−ループ(OL)空間多重化(SM:Spatial Multiplexing)の場合にのみ送信され、4ビットで表現される一つのWB CQIが送信される。RIが1を超える場合には、第1コードワードに対するCQIが送信されてもよい。
モード1−1は、単一PMI及びWB CQIが送信される場合である。この場合、RI送信と併せて、4ビットのWB CQI及び4ビットのWB PMIが送信されてもよい。さらに、RIが1を超える場合には、3ビットのWB空間差分CQI(Wideband Spatial Differential CQI)が送信されてもよい。2コードワードの送信において、WB空間差分CQIは、コードワード1に対するWB CQIインデックスとコードワード2に対するWB CQIインデックスとの差値を表してもよい。これらの差値は、集合{−4,−3,−2,−1,0,1,2,3}のいずれか一つの値を有し、3ビットで表現されてもよい。
モード2−0は、PMI送信はなく、端末が選択した(UE selected)帯域のCQIが送信される場合である。この場合、RIは、開−ループ空間多重化(OL SM)の場合にのみ送信され、4ビットで表現されるWB CQIが送信されてもよい。また、それぞれの帯域幅部分(BP:Bandwidth Part)で最適(Best−1)のCQIが送信され、Best−1 CQIは4ビットで表現されてもよい。また、Best−1を指示するLビットの指示子(indicator)が併せて送信されてもよい。RIが1を超える場合には、第1コードワードに対するCQIが送信されてもよい。
モード2−1は、単一PMI及び端末が選択した(UE selected)帯域のCQIが送信される場合である。この場合、RI送信と併せて、4ビットのWB CQI、3ビットのWB空間差分CQI及び4ビットのWB PMIが送信されてもよい。さらに、それぞれの帯域幅部分(BP)で4ビットのBest−1 CQIが送信され、LビットのBest−1指示子が併せて送信されてもよい。さらに、RIが1超える場合には、3ビットのBest−1空間差分CQIが送信されてもよい。これは、2コードワード送信において、コードワード1のBest−1 CQIインデックスとコードワード2のBest−1 CQIインデックスとの差値を表すことができる。
各送信モード(transmission mode)に対して次のように周期的なPUCCH CSI報告モードがサポートされる。
1)送信モード1:モード1−0及び2−0
2)送信モード2:モード1−0及び2−0
3)送信モード3:モード1−0及び2−0
4)送信モード4:モード1−1及び2−1
5)送信モード5:モード1−1及び2−1
6)送信モード6:モード1−1及び2−1
7)送信モード7:モード1−0及び2−0
8)送信モード8:端末がPMI/RIを報告するように設定される場合にはモード1−1及び2−1、端末がPMI/RI報告をしないように設定される場合にはモード1−0及び2−0
9)送信モード9:端末がPMI/RIを報告するように設定され、CSI−RSポートの数>1の場合にモード1−1及び2−1、端末がPMI/RI報告をしないように設定されたりCSI−RSポートの数=1の場合にモード1−0及び2−0
各サービングセルで周期的なPUCCH CSI報告モードは、上位層シグナリングによって設定される。モード1−1は、「PUCCH_format1−1_CSI_reporting_mode」パラメータを使用する上位層シグナリングによってサブモード(submode)1又はサブモード2のいずれか一つに設定される。
端末の選択したSB CQIにおいて特定サービングセルの特定サブフレームでCQI報告は、サービングセルの帯域幅の一部分である帯域幅部分(BP:Bandwidth Part)の一つ以上のチャネル状態の測定を意味する。帯域幅部分は、最も低い周波数から始まって周波数が増加する順序で帯域幅サイズの増加無しでインデックスが与えられる。
3. PUCCHを用いたACK/NACK送信方法
3.1 LTEシステムにおけるACK/NACK送信
端末が基地局から受信した多重データユニットに相応する複数のACK/NACK信号を同時に送信しなければならない状況で、ACK/NACK信号の単一キャリア特性を維持させるとともに総ACK/NACK送信電力を減少させるために、PUCCHリソース選択に基づくACK/NACK多重化方法を考慮することができる。ACK/NACK多重化と共に、多重データユニットに対するACK/NACK信号のコンテンツは、実際にACK/NACK送信に用いられるPUCCHリソースとQPSK変調シンボルのうちの一つとの組合せによって識別することができる。例えば、仮に一つのPUCCHリソースが4ビットを搬送し、最大4データユニットが送信されるとすれば(この時、各データユニットに対するHARQ動作は、単一ACK/NACKビットによって管理されると仮定する。)、送信ノード(Tx node)は、PUCCH信号の送信位置及びACK/NACK信号のビットに基づいてACK/NACK結果を次の表17のように識別することができる。
表17で、HARQ−ACK(i)は、データユニットiに対するACK/NACK結果を表す。例えば、最大4個のデータユニットが送信される場合、i=0,1,2,3である。表17で、DTXは、相応するHARQ−ACK(i)に対して送信されたデータユニットがないことを意味したり、又は受信ノード(Rx node)がHARQ−ACK(i)に相応するデータユニットの検出に失敗したことを意味する。
また、
は、実際にACK/NACK送信に用いられるPUCCHリソースを表す。このとき、4個のデータユニットが存在する状況で、最大4個のPUCCHリソースである
が端末に割り当てられてもよい。
また、
は、選択されたPUCCHリソースで搬送される2ビットを意味する。PUCCHリソースで送信される変調シンボルは、当該ビットによって決定される。例えば、仮に受信ノードが4個のデータユニットを成功的に受信すると、受信ノードはPUCCHリソース
を用いて2ビット(1,1)を送信しなければならない。又は、仮に受信ノードが4個のデータユニットを受信したが、一番目及び三番目のデータユニット(すなわち、HARQ−ACK(0)及びHARQ−ACK(2))のデコーディングに失敗すると、受信ノードは、PUCCHリソース
を用いて2ビット(1,0)を送信ノードに送信しなければならない。
このように、実際ACK/NACKコンテンツを、PUCCHリソース選択及びPUCCHリソースで送信される実際ビットコンテンツと連係(linking)することによって、多重データユニットに対するACK/NACKを単一のPUCCHリソースを用いて送信することができる。
基本的に、全てのデータユニットに対する少なくとも一つのACKが存在すると、ACK/NACK多重化方法(表17参照)においてNACK及びDTXはNACK/DTXのように連結される。なぜなら、PUCCHリソースとQPSKシンボルとの組合せはあらゆるACK,NACK及びDTX状況をカバーするには足りないからである。一方、いずれのデータユニットに対してもACKが存在しない場合には(すなわち、NACK又はDTXのみが存在する場合)、DTXとデカップルされた単一NACKが、一つのHARQ−ACK(i)と定義される。このような場合、単一NACKに相応するデータユニットに連結されたPUCCHリソースは、多重ACK/NACK信号の送信のために留保されてもよい。
3.2 LTE−AシステムにおけるACK/NACK送信
LTE−Aシステム(例えば、Rel−10、11、12など)では、複数のDL CCで送信された複数のPDSCH信号に対する複数のACK/NACK信号を、特定UL CCで送信することを考慮している。そのために、LTEシステムのPUCCHフォーマット1a/1bを用いたACK/NACK送信とは違い、複数のACK/NACK信号をチャネルコード(例、Reed−Muller code、Tail−biting convolutional codeなど)した後、PUCCHフォーマット2、又は次のようなブロック拡散(Block−spreading)ベースの変形された形態の新しいPUCCHフォーマット(例えば、E−PUCCH format)を用いて、複数のACK/NACK情報/信号を送信することができる。
図17は、ブロック拡散ベースの新しいPUCCHフォーマットの一例を示す図である。
ブロック拡散技法は、制御情報/信号(例、ACK/NACKなど)の送信を、LTEシステムにおけるPUCCHフォーマット1又は2系列とは違い、SC−FDMA方式を用いて変調する方法である。ブロック拡散技法は、図17に示すように、シンボルシーケンスを直交カバーコード(OCC:Orthogonal Cover Code)に基づいて時間領域上で拡散(time−domain spreading)して送信する方式である。すなわち、OCCを用いてシンボルシーケンスを拡散することによって、同じRBに複数の端末に対する制御信号を多重化することができる。
前述した、PUCCHフォーマット2では、一つのシンボルシーケンスが時間領域にわたって送信され、CAZACシーケンスの循環遷移(すなわち、CCS:Cyclic Shift)によって端末多重化が行われる。しかし、ブロック拡散ベースの新しいPUCCHフォーマットの場合、一つのシンボルシーケンスが周波数領域にわたって送信され、OCCベースの時間領域拡散によって端末多重化が行われる。
例えば、図17に示すように、一つのシンボルシーケンスを、長さ−5(すなわち、SF=5)のOCCによって5個のSC−FDMAシンボルとして生成することができる。図17では、1スロットにおいて総2個のRSシンボルが用いられているが、3個のRSシンボルが用いられ、SF=4のOCCを用いる方式などの様々な方式が可能である。このとき、RSシンボルは、特定循環遷移を有するCAZACシーケンスによって生成されてもよく、また、時間領域の複数RSシンボルに特定OCCが適用された(掛けられた)形態で送信されてもよい。
本発明の実施例では、説明の便宜のために、PUCCHフォーマット2又は新しいPUCCHフォーマット(例えば、E−PUCCH format)を使用するチャネルコーディングベースの複数ACK/NACK送信方式を、”マルチビットACK/NACKコーディング(multi−bit ACK/NACK coding)送信方法”と定義する。
マルチビットACK/NACKコーディング方法は、複数DL CC上で送信されるPDSCH信号に対するACK/NACK又はDTX情報(PDCCHの受信/検出に失敗したことを意味する。)をチャネルコードして生成されたACK/NACKコードブロックを送信する方法を意味する。
例えば、端末があるDL CCでSU−MIMOモードで動作し、2個のコードワード(CW:Codeword)を受信すると、当該DL CCに対してCW別にACK/ACK、ACK/NACK,NACK/ACK、NACK/NACKの総4個のフィードバック状態、又はDTXをさらに含んで最大5個のフィードバック状態を有することができる。また、仮に、端末が単一CWを受信すると、ACK、NACK及び/又はDTXの最大3個の状態を有することができる。仮に、NACKをDTXと同一に処理すると、ACK、NACK/DTXの総2個の状態を有することができる。
したがって、端末に最大5個のDL CCが構成され、端末が全てのDL CCでSU−MIMOモードで動作すると、最大55個の送信可能なフィードバック状態を有することができる。この時、55個のフィードバック状態を表現するためのACK/NACKペイロードのサイズとしては、総12ビットが必要である。仮に、DTXをNACKと同一に処理すると、フィードバック状態数は45個となり、これを表現するためのACK/NACKペイロードサイズとしては、総10ビットが必要である。
LTE TDDシステムに適用されるACK/NACK多重化(すなわち、ACK/NACK選択)方法では、基本的に、各UEに対するPUCCHリソース確保のために、各PDSCHをスケジュールするPDCCHに対応する(すなわち、最小CCEインデックスとリンクされている)暗黙的PUCCHリソースをACK/NACK送信に使用する暗黙的ACK/NACK選択方式が用いられている。
一方、LTE−A FDDシステムでは、UE特定(UE−specific)に設定される一つの特定UL CCで、複数のDL CCで送信される複数のPDSCH信号に対する複数ACK/NACK信号を送信することを考慮している。そのために、特定、一部又は全てのDL CCをスケジュールするPDCCHにリンクされている(すなわち、最小CCEインデックスnCCEにリンクされている、又はnCCEとnCCE+1にリンクされている)暗黙的PUCCHリソース、或いは当該暗黙的PUCCHリソースとRRCシグナリングを通じて各UEにあらかじめ割り当てられた明示的PUCCHリソースとの組合せを使用する”ACK/NACK選択(ACK/NACK選択)”方式を考慮している。
一方、LTE−A TDDシステムでも複数のCCが結合された状況を考慮している。例えば、複数のCCが結合される場合、端末が、複数のDLサブフレームと複数のCCで送信される複数のPDSCH信号に対する複数のACK/NACK情報/信号は、PDSCH信号が送信される複数のDLサブフレームに対応するULサブフレームで特定CC(すなわち、A/N CC)を用いて送信することを考慮している。
このとき、LTE−A FDDとは違い、UEに割り当てられた全てのCCで送信可能な最大CW数に対応する複数のACK/NACK信号を、複数のDLサブフレームの全てに対して送信する方式(すなわち、full ACK/NACK)を考慮したり、又はCW、CC及び/又はサブフレーム領域に対してACK/NACKバンドリング(bundling)を適用し、全体送信ACK/NACK数を減らして送信する方式(すなわち、bundled ACK/NACK)を考慮することができる。
ここで、CWバンドリングとは、各DLサブフレームに対してCC別にCWに対するACK/NACKバンドリングを適用することを意味し、CCバンドリングとは、各DLサブフレームに対して全て又は一部のCCに対するACK/NACKバンドリングを適用することを意味する。また、サブフレームバンドリングとは、各CCに対して全て又は一部のDLサブフレームに対するACK/NACKバンドリングを適用することを意味する。
サブフレームバンドリング方法として、DL CCのそれぞれに対して受信された全てのPDSCH信号又はDLグラントPDCCHに対して、CC別総ACK個数(又は、一部のACK個数)を知らせるACKカウンター(ACK−counter)方式を考慮することができる。このとき、UE別ACK/NACKペイロード、すなわち、各端末別に設定された全ての又はバンドルされたACK/NACK送信のためのACK/NACKペイロードのサイズによって、多重ビットACK/NACKコーディング方式又はACK/NACK選択方式ベースのACK/NACK送信技法を変更可能に(configurable)適用することができる。
3.3 物理上りリンク制御チャネル送受信過程
移動通信システムは、一つのセル/セクターで一つの基地局が多数の端末機と無線チャネル環境を通じてデータを送受信する。多重搬送波及びこれと類似する形態で運営されるシステムにおいて、基地局は、有線インターネット網からパケットトラフィックを受信し、受信されたパケットトラフィックを定められた通信方式を用いて各端末機に送信する。このとき、基地局がどのタイミングにどの周波数領域を使用してどの端末機にデータを送信するのかを決定することが下りリンクスケジューリングである。また、定められた形態の通信方式を使用して端末機から送信されたデータを受信及び復調し、有線インターネット網にパケットトラフィックを送信する。基地局がどのタイミングにどの周波数帯域を用いてどの端末機に上りリンクデータを送信できるようにするのかを決定することが上りリンクスケジューリングである。一般に、チャネル状態の良い端末が、より多くの時間と多くの周波数リソースを用いてデータを送受信することができる。
多重搬送波及びこれと類似する形態で運営されるシステムにおけるリソースは、時間領域と周波数領域に大きく分けることができる。また、このリソースは、再びリソースブロック(RB:Resource Block)と定義できるが、これは、任意のN個の副搬送波と任意のM個のサブフレーム又は定められた時間単位で構成される。このとき、NとMは1になり得る。図18は、時間−周波数単位のリソースブロックが構成される一例を示す図である。
図18において、一つの四角形は一つのリソースブロックを意味し、一つのリソースブロックは、多数の副搬送波を一軸とし、定められた時間単位(例えば、スロット又はサブフレーム)を他の軸として構成される。
下りリンクにおいて、基地局は、定められたスケジューリング規則に従って選択された端末に1個以上のリソースブロックをスケジュールし、基地局は、この端末に割り当てられたリソースブロックを用いてデータを送信する。上りリンクでは、基地局が定められたスケジューリング規則に従って選択された端末に1個以上のリソースブロックをスケジュールし、端末機は、割り当てられたリソースを用いて上りリンクでデータを送信するようになる。
スケジュールし、データが送受信された後、データが送受信される(サブ)フレームが失われたか損傷した場合の誤り制御方法としては、自動再送信要求(ARQ:Automatic Repeat request)方式と、より発展した形態のハイブリッド自動再送信要求(HARQ:Hybrid ARQ)方式とがある。
ARQ方式は、基本的に一つの(サブ)フレーム送信後に確認メッセージ(ACK)が来ることを待機し、受信側では、確実に受ける場合のみに確認メッセージ(ACK)を送り、前記(サブ)フレームに誤りが生じた場合はNAK(negative−ACK)メッセージを送り、誤りが生じた受信フレームは、受信端バッファからその情報を削除する。送信側でACK信号を受けたときは、その後に(サブ)フレームを送信するが、NAKメッセージを受けたときは該当(サブ)フレームを再送信するようになる。ARQ方式とは違い、HARQ方式は、受信されたフレームを復調できない場合、受信端では送信端にNAKメッセージを送信するが、既に受信したフレームは一定時間の間バッファに格納し、そのフレームが再送信されたときに既に受信したフレームとコンバインして受信成功率を高める方式である。
最近は、基本的なARQ方式より効率的なHARQ方式がより広く使用されている。このようなHARQ方式にも様々な種類がある。例えば、再送信するタイミングによって同期式(synchronous)HARQ方式と非同期式(asynchronous)HARQとに分けることができ、再送信時に使用するリソースの量に対してチャネル状態を反映するか否かによってチャネル適応的(channel−adaptive)HARQ方式とチャネル非適応的(channel−non−adaptive)HARQ方式とに分けることができる。
同期式HARQ方式は、初期送信に失敗した場合、以後の再送信がシステムによって定められたタイミングに行われる方式である。例えば、再送信が行われるタイミングが、初期送信の失敗後の毎4番目の時間単位であると仮定すると、これは、基地局と端末機との間に既に約束がなされているので、追加的にこのタイミングに対して知らせる必要はない。但し、データ送信側でNAKメッセージを受けた場合、ACKメッセージを受けるまで毎4番目の時間単位でフレームを再送信するようになる。
その一方、非同期式HARQ方式は、再送信タイミングの新たなスケジューリング又は追加的なシグナリングを通じて行うことができる。以前に失敗したフレームに対する再送信が行われるタイミングは、チャネル状態などの多くの要因によって可変し得る。
チャネル非適応的HARQ方式は、再送信時、スケジューリング情報(例えば、フレームの変調方式や利用するリソースブロックの数、AMC(Adaptive Modulation and Coding)など)が初期送信時に定められた通りである方式である。これとは異なり、チャネル適応的HARQ方式は、このようなスケジューリング情報がチャネルの状態によって可変する方式である。
例えば、送信側で初期送信時に6個のリソースブロックを用いてデータを送信し、以後の再送信時にも同様に6個のリソースブロックを用いて再送信することがチャネル非適応的HARQ方式である。その一方、初期には6個を用いて送信が行われたとしても、以後にチャネル状態によっては6個より大きいか小さい数のリソースブロックを用いて再送信する方式がチャネル適応的HARQ方式である。
このような分類によってそれぞれ4個のHARQの組合せが可能であるが、主に使用されるHARQ方式としては、非同期式及びチャネル適応的HARQ方式と、同期式及びチャネル非適応的HARQ方式とがある。非同期式及びチャネル適応的HARQ方式は、再送信タイミングと使用するリソースの量をチャネルの状態によって適応的に異ならせることによって再送信効率を極大化できるが、オーバーヘッドが大きくなるという短所を有し、上りリンクのためには一般的に考慮されない。一方、同期式及びチャネル非適応的HARQ方式は、再送信のためのタイミングとリソース割り当てがシステム内で約束されているので、このためのオーバーヘッドがほとんどないという長所を有するが、変化が激しいチャネル状態で使用される場合、再送信効率が非常に低くなるという短所を有する。
このような点を考慮した上で、現在、3GPP LTE/LTE−Aシステムにおいて、下りリンクの場合は非同期式HARQ方式が使用されており、上りリンクの場合は同期式HARQ方式が使用されている。
図19は、非同期式HARQ方式のリソース割り当て及び再送信方式の一例を示す図である。
基地局において、下りリンクでスケジューリング情報を送信し、端末からのACK/NAKの情報が受信された後、再び次のデータが送信されるまでは、図19のように時間遅延が発生する。これは、チャネル伝播遅延(Channel propagation delay)とデータデコーディング及びデータエンコーディングにかかる時間によって発生する遅延である。
このような遅延区間の間の空白のないデータ送信のために、独立的なHARQプロセスを使用して送信する方法が使用されている。例えば、最初のデータ送信と次のデータ送信までの最短周期が7サブフレームである場合、7個の独立的なHARQプロセスを設定することによって空白なしでデータを送信することができる。LTE/LTE−Aシステムでは、MIMOで動作しない場合、一つの端末に最大8個のHARQプロセスを割り当てることができる。
4.MTCをサポートする無線接続システムにおけるHARQプロセス設定
4.1 MTC端末
機械タイプ通信(MTC:Machine type communication)とは、人の介入なしで機械が通信を行うことを意味する。このようなMTCは、サービス及びこれによる端末機の多様化をもたらし得る。現在最も有力なMTCサービス分野は、スマートメータリング(smart metering)である。スマートメータリングに使用されるスマートメータ(Smart meter)は、電気、水道、ガスなどの使用量を計測する測定装置であると同時に、多くの関連情報を通信ネットワークを介して送信する送信装置でもある。
例えば、スマートメータは、電気、水道、ガスの使用量を定期的に又は非定期的に管理センターに通信ネットワークを介して送信する。このとき、通信ネットワークは、セルラネットワーク(cellular network)などの許可帯域(licensed band)を用いることもでき、ワイファイネットワーク(wi−fi network)などの非許可帯域(unlicensed band)を用いることもできる。本発明は、セルラネットワークの一つであるLTEネットワークを用いたMTC通信を考慮する。
MTCサービスの場合、端末は、定期的に基地局にデータを送信しなければならない。データを送信する周期は、サービス提供者の設定によって異なるが、相当長い周期を有すると仮定する。一方、スマートメータリングをサポートするMTC端末の基本動作は電気、ガス、水道の検針であるので、スマートメータ(すなわち、MTC端末)が設置される環境は、一般端末より劣悪であり、例えば、住居形態によっては、地下室や遮蔽された場所などの通信環境が良くない場所であり得る。しかし、このようなMTC端末の特性上、多くのデータ率を要求するのではなく、長い周期で小さいデータ率を充足すればよいので、MTC端末の悪い通信環境のために中継器又は基地局をさらに設置することは非経済的であり得る。よって、既存の配置されたネットワークを最大限活用し、MTC端末をサポートすることが好ましい。
MTC端末の劣悪な通信環境を克服する最も簡単な方法は、MTC端末が同一のデータを反復的に送信することである。本発明の実施例では、MTC端末に又はMTC端末から下りリンク物理チャネル及び/又は上りリンク物理チャネルを反復的に送受信することによって安定的な通信を提供することができる。
4.2 FDDの場合における下りリンクHARQプロセス設定方法
以下では、FDD(Frequency Division Duplex)システムで反復的に送信されるPDSCHに対するHARQプロセスを設定する方法を提案する。
本発明の実施例において、PDCCHの反復送信の回数をN1、PDSCH反復送信の回数をN2、HARQ−ACKを送信するPUCCH反復送信の回数をN3と仮定する。また、特定MTC端末が反復的に送信されるPDCCHを介して制御情報を受信し、反復的に送信されるPDSCHを誤りなしで検出した場合、該当PDSCHは、反復的に送信されるPDCCHの最後の送信サブフレームに対して一定数のサブフレーム(例えば、F subframes)だけ時間的にオフセットを有して送信されると仮定する。このようなオフセットは、反復的に送信されるPDCCHを端末が受信して処理するための時間を意味する。
また、基地局は、特定端末に対するPDSCH制御情報を反復的に送信している途中で、該当端末に対する他の第2のPDSCHに対する制御情報を送信しないと仮定する。すなわち、一つのサブフレームで端末に送信されるPDCCH又はPDSCHの数は、最大1と仮定する。
本発明の実施例は、PDCCHの反復送信回数N1及びPDSCHの反復送信回数N2のサイズによってHARQプロセスを設定する方法を異なる形に適用することができる。
図20は、N1>N2である場合、反復的に送信されるPDCCH、PDSCH及びPUCCHに対する時間関係の一例を示す図である。
図20の上端部は、反復的に送信されるPDCCH、PDSCH及びPUCCHの相対的なサイズを示している。N1、N2及びN3は、それぞれサブフレーム単位の数を意味し、t0は、PDCCHの送信時点を意味する。また、横軸は、時間軸であって、サブフレーム単位で構成されると仮定する。
図20を参照すると、MTC端末は、反復的に送信されるPDSCHの最後のサブフレームでp1時間以後に該当PDSCHに対するHARQ−ACKを含むPUCCHを反復的に送信すると仮定する。また、基地局は、反復的に送信されたHARQ−ACKを受信した後、次のスケジューリングを処理するのにかかる処理時間をp0と仮定する。すなわち、p1は、MTC端末が反復的に送信されたPDSCHをデコードし、HARQ−ACKを送信するために必要な時間を意味し、p0は、基地局が反復的に送信されたPUCCHをデコードし、次のPDCCHを送信するために必要な時間を意味する。
図20において、MTC端末が反復的に送信されたPDSCHを受信し、HARQ−ACKを伴うPUCCHを反復的に送信した後、基地局で次のスケジューリングを開始する前までの時間と基地局が次のスケジューリングのためにPDCCHを反復的に送信する時点との間の時間関係によってPDSCH HARQプロセスの数を決定することができる。
すなわち、最初にPDCCHを送信した後、HARQ−ACKを伴うPUCCHを全て受信するまで必要な時間であるt0+N1+F+N2+p1+N3+p0と、基地局で次のPDCCH/E−PDCCHを反復的に送信するための開始時点であるt0+N1、t0+2*N1、t0+3*N1、…などとを比較し、PDSCH送信が該当スケジューリングの最初開始時点であるt0と、以後のスケジューリングが可能な時点(t0+N1、t0+2*N1、…)の間に送信可能な独立的なPDSCH送信の個数としてPDSCH HARQプロセスの数を決定することができる。
式4において、N1<N2+Fである場合、PDSCH HARQプロセスの数は1になる。MTC環境でPDSCH HARQプロセスの数が1であることは、基地局がPDCCH反復送信、PDSCH反復送信及びPUCCH反復受信を完了するまで他のPDCCHを送信しないことを意味する。
N1>N2+Fである場合、基地局は、次の式5のようにPDSCH HARQプロセスの数を決定することができる。
図21は、N1<N2である場合、反復的に送信されるPDCCH、PDSCH及びPUCCHに対する時間関係の一例を示す図である。
図21の上端部は、反復的に送信されるPDCCH、PDSCH及びPUCCHの相対的なサイズを示している。N1、N2及びN3は、それぞれサブフレーム単位の数を意味し、t0は、PDCCHの送信時点を意味する。また、横軸は、時間軸であって、サブフレーム単位で構成されると仮定する。
図21において、MTC端末が反復的に送信されたPDSCHを受信し、HARQ−ACKを伴うPUCCHを反復的に送信した後、基地局で次のスケジューリングを開始する前までの時間と基地局が次のスケジューリングのためにPDCCHを反復的に送信する時点との間の時間関係によってPDSCH HARQプロセスの数を決定することができる。
例えば、基地局は、t0+N1+F+N2+p1+N3+p0の時間とt0+N2、t0+2*N2、t0+3*N2、…などのPDCCH/EPDCCHスケジューリングの開始時点とを比較し、PDSCH反復送信が最初のスケジューリング開始時点であるt0と以後のスケジューリング可能時点である(t0+N2、t0+2*N2、…)との間で送信可能な独立的なPDSCH送信の数としてPDSCH HARQプロセスの数を決定することができる。このとき、次のスケジューリング時点がt0+(m−1)N2である理由は、PDSCHを全て送信した後、新たに下りリンクスケジューリングをしなければならないためである。
式5において、N2<N1+Fである場合、PDSCH HARQプロセスの数は1に設定される。また、N2>N1+Fである場合、次の式6のようにPDSCH HARQプロセスの数を決定することができる。
上述した本発明の実施例とは異なり、基地局は、N1、N2、N3、F、p0、p1値とは関係なく、常にPDSCH HARQプロセスを1と定めることができる。これは、一般セルラ端末とは異なり、MTC端末にはPDCCH、PDSCH及びPUCCHが全て反復的に送信されるので、MTC端末の処理プロセスの複雑度を減少させるためである。
4.3 TDDの場合における下りリンクHARQプロセス設定方法
以下では、TDD(Time Division Duplex)の場合における下りリンクHARQプロセスを設定する方法に対して説明する。
TDDの場合、DL/UL構成によってHARQプロセスの数が変わり得る。DL/UL構成は、TDDシステムで一つのフレーム内に含まれるサブフレームの構成をDL/UL構成インデックスによって定義したことを意味する。DL/UL構成に対する内容は、TS 36.211 v.12.2規格に定義された内容を参照することができる。このとき、N1、N2及びN3を次のように変更して定義する。
(1)N1:PDCCHを下りリンクサブフレームにおいてN1サブフレームだけ反復的に送信するための下りリンク及び上りリンクサブフレームの和。
(2)N2:PDSCHを下りリンクサブフレームでN1サブフレームだけ反復的に送信するための下りリンク及び上りリンクサブフレームの和。
(3)N3:PUCCHを上りリンクサブフレームでN1サブフレームだけ反復的に送信するための下りリンク及び上りリンクサブフレームの和。
前記のようにN1、N2、N3の定義を変更して適用した後、4.2節のFDDで適用した方法をそのまま適用し、HARQプロセスの数を求めることができる。
これと異なる方法で、基地局は、N1、N2、N3、F、p0、p1値とは関係なく、PDSCH HARQプロセスを1に設定することができる。
4.4 FDDである場合における上りリンクHARQプロセス設定方法
以下では、FDDシステムで反復的に送信されるPUSCHに対するHARQプロセスを設定する方法を提案する。
以下で説明する本発明の実施例において、PDCCHの反復送信の数をN1と定義し、PUSCH反復送信の数をN2と定義する。また、PUSCHに対するHARQ−ACKを送信するためのPHICHは送信されないと仮定する。このとき、HARQ−ACKの役割は、PDCCHを介して送信されるNDI(New Data Indicator)が代わりに行うと仮定する。
また、MTC端末がPUSCHに対する制御情報を含むPDCCHを反復的に受信し、該当MTC端末がPDCCHを誤りなしで検出した場合、該当PUSCHは反復的に送信されるPDCCHの最後の送信サブフレームに対して一定サブフレームの数(例えば、p1サブフレーム)だけ時間的にオフセットを有して送信されると仮定する。このようなオフセットは、反復的に送信されるPDCCHを端末が受信して処理するための時間を意味する。
また、基地局はPUSCHに対する制御情報を伴うPDCCHを反復的に送信している途中で、該当MTC端末に対する他の第2のPUSCHに対する制御情報は送信しないと仮定する。すなわち、一つのサブフレームで端末に送信されるPDCCH又はPUSCHの数は最大1であると仮定する。
また、MTC端末がPUSCH反復送信を完了した後、基地局で一定の処理時間(例えば、p0サブフレーム)後に該当MTC端末に対する次のPUSCHの反復送信のためのPDCCHを送信できると仮定する。p0時間は、基地局がMTC端末から反復的に送信されたPUSCHを受信した後、デコード及び処理する時間を意味する。
本発明の実施例は、PDCCHの反復送信回数N1及びPUSCHの反復送信回数N2のサイズによってHARQプロセスを設定する方法を異なる形に適用することができる。
図22は、N1>N2である場合、反復的に送信されるPDCCH及びPUSCHに対する時間関係の一例を示す図である。
PHICH動作を仮定しない場合、N1及びN2の組合せによってPUSCH HARQ動作を設定することができる。図22を参照すると、PUSCHをスケジュールするPDCCH/E−PDCCHを反復的に受信し、PUSCH反復送信を完了した時点とPDCCH/E−PDCCHをスケジュールする時点とを比較し、HARQプロセスの数を決定することができる。
すなわち、最初のPDCCH/EPDCCH送信後、PUSCH受信完了時までの時間であるt0+N1+p1+N2+p0と、次のPUSCHをスケジュールするためのPDCCH/EPDCCHの送信時点であるt0+N1、t0+2*N1、t0+3*N1、…とを比較し、可能な独立的なPUSCH送信の数でPUSCH HARQプロセスの数を決定することができる。次の式25は、PUSCH HARQプロセスの数を求めるための方法の一つを示す。
式25において、p1+N2+p0>N1である場合、PUSCH HARQプロセスの数は1になる。一方、p1+N2+p0<N1である場合のHARQプロセスの数は、次の式26のように設定することができる。すなわち、PUSCH HARQプロセスの数は2になる。
図23は、N1<N2である場合、反復的に送信されるPDCCH及びPUSCHに対する時間関係の一例を示す図である。
PHICH動作を仮定しない場合、N1及びN2の組合せによってPUSCH HARQ動作を設定することができる。図23を参照すると、PUSCHをスケジュールするPDCCH/E−PDCCHを反復的に受信し、PUSCH反復送信を完了した時点とPDCCH/E−PDCCHをスケジュールする時点とを比較し、HARQプロセスの数を決定することができる。
すなわち、最初のPDCCH/EPDCCH送信後、PUSCH受信完了時までの時間であるt0+N1+p1+N2+p0と次のPUSCHをスケジュールするためのPDCCH/EPDCCHの送信時点であるt0+N2、t0+2*N2、t0+3*N2、…とを比較し、可能な独立的なPUSCH送信の数でPUSCH HARQプロセスの数を決定することができる。次のスケジューリング時点がt0+(m−1)N2である理由は、PUSCHを全て送信した後、新たに上りリンクスケジューリングをしなければならないためである。次の式27は、PUSCH HARQプロセスの数を求めるための方法の一つを示す。
式27において、p1+N1+p0>N2である場合のPUSCH HARQプロセスの数は1になる。一方、p1+N1+p0<N2である場合のHARQプロセスの数は、次の式28のように設定することができる。すなわち、PUSCH HARQプロセスの数は2になる。
本発明の他の側面として、基地局は、N1、N2、p0及びp1値とは関係なく、PUSCH HARQプロセスを1に設定することができる。これは、一般セルラ端末とは異なり、MTC端末にはPDCCH及びPUSCHが全て反復的に送信されるので、MTC端末の処理プロセスの複雑度を減少させるためである。
式4乃至式10で開示した各パラメータ(例えば、N1、N2、N3、F、p0及びp1など)は、いずれもサブフレーム単位を意味し得る。但し、F、p0又はp1値は、サブフレーム単位ではなく、MTC端末及び/又は基地局が実際に処理するのにかかる時間を意味し得る。また、本発明の実施例において、E−PDCCHは、LTE/LTE−Aシステムで定義する制御領域ではないデータ領域を通じてスケジューリング制御情報を送信するためのチャネルを意味する。
図24は、基地局でHARQプロセスの数を決定する方法の一つを示す図である。
図24を参照すると、基地局ではHARQプロセスの数を決定する。このとき、HARQプロセスの数は、下りリンク及び上りリンクによってそれぞれ決定することができる(S2410)。
S2410段階において、HARQプロセスの数を決定する方法は、上述した4.2乃至4.4節で説明した内容によって決定することができる。例えば、FDDシステムで下りリンクHARQプロセスの数を決定する場合、基地局は、PDCCHの反復送信回数N1、MTC端末が反復的に送信されるPDCCHを受信して処理するのに必要な時間(F)、PDSCHの反復送信回数N2、反復的に送信されるPDSCHを受信して処理するのに必要な時間(p1)、PUCCHの反復送信回数N3及び反復的に送信されるPUCCHを受信して処理するのに必要な時間(p0)を基盤にしてHARQプロセスの数を決定することができる。詳細な内容は、式4乃至6で説明した内容を参照することができる。
また、上りリンクHARQプロセスの数を決定する方法は、4.4節の式25乃至28に開示した内容を参照することができる。
基地局は、MTC端末に対してHARQプロセス個数を決定した後、MTC端末に該当HARQプロセス値をPDCCH又はE−PDCCHを介してMTC端末に送信することができる(S2420)。
その後、MTC端末及び基地局は、HARQプロセス値を基盤にしてHARQ動作を行うことができる。
5. 具現装置
図25に説明する装置は、図1乃至図24で説明した方法を具現できる手段である。
端末(UE:User Equipment)は、上りリンクでは送信機として動作し、下りリンクでは受信機として動作することができる。また、基地局(eNB:e−Node B)は、上りリンクでは受信機として動作し、下りリンクでは送信機として動作することができる。
すなわち、端末及び基地局は、情報、データ及び/又はメッセージの送信及び受信を制御するためにそれぞれ送信モジュール(Tx module)2540,2550、及び受信モジュール(Rx module)2560,2570を備えることができ、情報、データ及び/又はメッセージを送受信するためのアンテナ2500,2510などを備えることができる。
また、端末及び基地局はそれぞれ、上述した本発明の実施例を行うためのプロセッサ(Processor)2525,2530、及びプロセッサの処理過程を臨時的に又は持続的に記憶できるメモリ2580,2590を備えることができる。
上述した端末及び基地局装置の構成成分及び機能を用いて本願発明の実施例を実行することができる。例えば、基地局のプロセッサは、上述した第1節乃至第4節に開示された方法を組み合わせて、MTC端末に対する上りリンク又は下りリンクHARQプロセスをFDD又はTDDシステムに対して決定することができる。これを決定するための詳細な内容は、第4節を参照する。
端末及び基地局に含まれた送信モジュール及び受信モジュールは、データ送信のためのパケット変復調機能、高速パケットチャネルコーディング機能、直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)パケットスケジューリング、時分割デュプレックス(TDD:Time Division Duplex)パケットスケジューリング及び/又はチャネル多重化機能を実行することができる。また、図25の端末及び基地局は、低電力RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency)モジュールをさらに備えることができる。
一方、本発明で端末として、個人携帯端末機(PDA:Personal Digital Assistant)、セルラーフォン、個人通信サービス(PCS:Personal Communication Service)フォン、GSM(登録商標)(Global System for Mobile)フォン、WCDMA(登録商標)(Wideband CDMA)フォン、MBS(Mobile Broadband System)フォン、ハンドヘルドPC(Hand−Held PC)、ノートパソコン、スマート(Smart)フォン、又はマルチモードマルチバンド(MM−MB:Multi Mode−Multi Band)端末機などを用いることができる。
ここで、スマートフォンは、移動通信端末機と個人携帯端末機の長所を組み合わせた端末機であって、移動通信器末機に、個人携帯端末機の機能である日程管理、ファックス送受信及びインターネット接続などのデータ通信機能を統合した端末機を意味できる。また、マルチモードマルチバンド端末機は、マルチモデムチップを内蔵し、携帯インターネットシステムでも、その他の移動通信システム(例えば、CDMA2000システム、WCDMA(登録商標)システムなど)でも作動できる端末機のことを指す。
本発明の実施例は、様々な手段によって具現することができる。例えば、本発明の実施例は、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の場合、本発明の実施例に係る方法は、1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の場合、本発明の実施例に係る方法は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順又は関数などの形態として具現することもできる。例えば、ソフトウェアコードは、メモリユニット2580,2590に記憶され、プロセッサ2520,2530によって駆動されてもよい。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、公知の種々の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。
本発明は、本発明の精神及び必須特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態として具体化されてもよい。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約的に解釈されてはならず、例示的なものとして考慮されなければならない。本発明の範囲は、添付した請求項の合理的解釈によって決定されなければならず、本発明の等価的範囲における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。また、特許請求の範囲で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てもよく、出願後の補正によって新しい請求項として含めてもよい。
本発明の実施例は、様々な無線接続システムに適用可能である。様々な無線接続システムの一例として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)、3GPP2及び/又はIEEE 802.xx(Institute of Electrical and Electronic Engineers 802)システムなどがある。本発明の実施例は、上記の様々な無線接続システムだけでなく、これら様々な無線接続システムを応用したいずれの技術分野にも適用可能である。


Claims (12)

  1. 機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムでハイブリッド自動再送信(HARQ)プロセスを設定する方法において、
    基地局でMTC端末に適用されるHARQプロセスの数を決定するステップ;及び
    前記基地局が決定された前記HARQプロセスの数のうち前記MTC端末に割り当てられたHARQプロセス値を含む下りリンク制御情報を送信するステップ;を含み、
    前記HARQプロセスの数は、前記MTC端末に対する物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)の反復送信回数(N1)、前記MTC端末が反復的に送信される前記PDCCHを受信して処理するのに必要な時間(F)、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)の反復送信回数(N2)、前記MTC端末が反復的に送信される前記PDSCHを受信して処理するのに必要な時間(p1)、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)の反復送信回数(N3)及び前記基地局が反復的に送信される前記PUCCHを受信して処理するのに必要な時間(p0)のうち一つ以上を基盤にして決定される、HARQプロセス設定方法。
  2. 前記HARQプロセスの数は、前記N1及び前記N2の相対的なサイズによって異なる数に設定される、請求項1に記載のHARQプロセス設定方法。
  3. 前記N1が前記N2より大きいと、
    前記基地局は、前記F、前記N2、前記p1、前記N3及び前記p0の和と前記N1の整数倍のサイズとを比較し、前記HARQプロセスの数が決定される、請求項2に記載のHARQプロセス設定方法。
  4. 前記N2が前記N1より大きいと、
    前記基地局は、前記F、前記N1、前記p1、前記N3及び前記p0の和と前記N2の整数倍のサイズとを比較し、前記HARQプロセスの数が決定される、請求項2に記載のHARQプロセス設定方法。
  5. 前記N1が前記N2より大きい場合、
    前記N1が前記N2及び前記F値の和より小さいと、前記HARQプロセスの数は1に設定される、請求項2に記載のHARQプロセス設定方法。
  6. 前記N1が前記N2より小さい場合、
    前記Nが前記N1及び前記F値の和より小さいと、前記HARQプロセスの数は1に設定される、請求項2に記載のHARQプロセス設定方法。
  7. 機械タイプ通信(MTC)をサポートする無線接続システムでハイブリッド自動再送信(HARQ)プロセスを設定するための基地局は、
    前記HARQプロセスの設定をサポートするためのプロセッサ;及び
    送信機;を含み、
    前記プロセッサは、
    MTC端末に適用されるHARQプロセスの数を決定し、
    決定された前記HARQプロセスの数のうち前記MTC端末に割り当てられたHARQプロセス値を含む下りリンク制御情報を送信するように前記送信機を制御し、
    前記HARQプロセスの数は、前記MTC端末に対する物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)の反復送信回数(N1)、前記MTC端末が反復的に送信される前記PDCCHを受信して処理するのに必要な時間(F)、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH)の反復送信回数(N2)、前記MTC端末が反復的に送信される前記PDSCHを受信して処理するのに必要な時間(p1)、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH)の反復送信回数(N3)及び前記基地局が反復的に送信される前記PUCCHを受信して処理するのに必要な時間(p0)のうち一つ以上を基盤にして決定される、基地局。
  8. 前記HARQプロセスの数は、前記N1及び前記N2の相対的なサイズによって異なる数に設定される、請求項7に記載の基地局。
  9. 前記N1が前記N2より大きいと、
    前記基地局は、前記F、前記N2、前記p1、前記N3及び前記p0の和と前記N1の整数倍のサイズとを比較し、前記HARQプロセスの数が決定される、請求項8に記載の基地局。
  10. 前記Nが前記N1より大きいと、
    前記基地局は、前記F、前記N1、前記p1、前記N3及び前記p0の和と前記N2の整数倍のサイズとを比較し、前記HARQプロセスの数が決定される、請求項8に記載の基地局。
  11. 前記N1が前記N2より大きい場合、
    前記N1が前記N2及び前記F値の和より小さいと、前記HARQプロセスの数は1に設定される、請求項8に記載の基地局。
  12. 前記N1が前記N2より小さい場合、
    前記N2が前記N1及び前記F値の和より小さいと、前記HARQプロセスの数は1に設定される、請求項8に記載の基地局。
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