JP2019504523A - 単一周波数ネットワークにおけるａｃｋ／ｎａｃｋメッセージング - Google Patents

Abstract

本発明は、データ伝送が成功受信されたかどうかを示すべく単一周波数ネットワークの複数の基地局からユーザ機器デバイスへのフィードバックを与える方法を提供し、受信成功の肯定応答が、第１のフィードバックリソースを使用して送信され、受信不成功の否定応答が、第２のフィードバックリソースを使用して送信され、第１のフィードバックリソース及び第２のフィードバックリソースは、互いに直交する。

Description

本発明は、ユーザ機器デバイスが複数の基地局からの同時送信を受信する単一周波数ネットワークに関し、複数の基地局からの同時送信は、同じ無線リソースを使用する。

複数の基地局は、単一周波数ネットワークを作成し、それ故にモバイルデバイスに１つの単セルとして現れる。加えて、基地局は、ＵＥが次に移動するように予想されるエリアを包含すべく、ＵＥの移動に従って、特定のモバイルデバイス（ＵＥ）に現在データを送信している基地局のセットに追加され、そのセットから除去され、すなわち、特定のＵＥへの送信に関して、ＵＥの移動に従って、一部のセルはスイッチがオンにされ、一部のセルはスイッチがオフにされる。基地局がいかなるＵＥにも送信する必要がない場合、それはまた、全体にスイッチがオフにされ（電源が切られ）得る。

本発明の文脈において、用語ＳＦＮは、より大きい拡張エリアを通常は包含する同期して動作する基地局のセットとして理解され得るが、このより大きいセット（いわゆるＳＦＮクラスタ）からの基地局のサブセットとしても理解され得る。隣接するＳＦＮクラスタ間の干渉を回避すべく、それぞれのＳＦＮクラスタに使用されているリソースは、互いに直交し得る。

本発明は、アップリンクにおいて、自動再送要求（ＡＲＱ）を適用することにより、アップリンク（ＵＬ）方向（モバイルデバイスから基地局への）の複数の基地局に向かう接続のために後方エラー制御を可能にすることに関する。フィードバック情報に基づき、不成功に受信されたパケットの再送信が要求される。それ故に、各々のパケットの受信は、受信している基地局により応答される（ＡＣＫの送信により肯定、又はＮＡＣＫで否定）。

ＡＲＱの使用とＡＣＫ及びＮＡＣＫメッセージの送信とは、周知である。実例は、例えば、米国特許出願公開第２０１４／０３４８０７７Ａ１号明細書、欧州特許出願公開第２０８３５３０Ａ２号明細書、国際公開第２０１４／９８４８３号及び国際公開第２０１０／０８４９０１号などの文献に見つけられ得る。

欧州特許出願公開第１２２３７０３Ａ１号明細書は、複数の受信機が、同じリソース（時間、周波数及びコード）に関して送信機にｒｘ品質フィードバックを送信し、それにより、フィードバックの発信元が、コード又は特定のマルチアンテナ技法により確認されるブロードキャスト／マルチキャストシステムにおけるＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信のための方法を提案する。確認は、当該方法の配備全てに必要なことはないが、意図される重複フィードバックは、説明されていない。

複数の送信機による単一の受信機へのフィードバック送信のための既知の技法は、異なる送信機により同時に送信されるＡＣＫ又はＮＡＣＫが１つのＡＣＫ又はＮＡＣＫとして現れる機能と、異なる送信機により同時に送信されるＡＣＫ（又はＮＡＣＫ）が、受信機での受信品質の向上に至る機能とが欠けており、それ故に複数の基地局から単一のＵＥにフィードバックを配信することができない。

上記の特徴は、３Ｇ及び４Ｇ通信システムにおいて使用されるＨＡＲＱメカニズムの特質のために要求される。当該メカニズムは、送信のストールを防止すべく、受信機から送信機に適時のフィードバックを必要とする。受信機（基地局）が、単一のフィードバック（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）を送信すべくそれら自身を統合するのに十分な時間はない。従って、即時のフィードバックが各々の基地局により生成されなければならず、様々な受信品質が、様々なフィードバック（ＡＣＫ又はＮＡＣＫ）に至ることとなる。

米国特許出願公開第２００５／０１８０３２８Ａ１号明細書は、複数の基地局のためのＡＣＫ／ＮＡＣＫ送信アルゴリズムを説明する。アルゴリズムの一部は、ＵＥが、異なる基地局からのメッセージが同じ無線リソースを使用せず、個別に復号され得ることを示す、基地局ごとのＡＣＫ／ＮＡＣＫ状態を決定することを示す。米国特許出願公開第２００３／０１５２０３１号明細書は、ＵＥが、受信された複数のＡＣＫ及びＮＡＣＫを決定し、異なる基地局が同じリソースを使用して送信しないことを再び示すことができる同様なシステムを説明する。ＷＣＤＭＡ（登録商標）システムにおいて、各々の基地局は、その基地局に特有のスクランブリングコードを使用してメッセージを送信することとなることが予想されるであろう。

欧州特許出願公開第１６３８３６２Ａ２号明細書はまた、複数の基地局がＡＣＫ又はＮＡＣＫを送信し得るシステムを説明する。前の２つの文献と同様に、各々の基地局は、そのＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージのために互いに異なる無線リソースを使用し、それらが個別に復号されるのを可能にするであろう。米国特許出願公開第２０１２／００２６９３５Ａ１号明細書は、リレーノードを含むＬＴＥシステムにおけるＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージングを説明する。特定のチャネルは、ｅＮＢ及びリレーノードが異なる無線リソースを使用するように、リレーノードからの送信に割り当てられる。

本発明は、データ伝送が成功受信されたかどうかを示すべく単一周波数ネットワークの複数の基地局からユーザ機器デバイスへのフィードバックを与える方法を提供し、基地局はそれぞれ、データ伝送の受信成功の場合に、第１のフィードバックリソースを使用して肯定応答を送信し、データ伝送の受信不成功の場合に、第２のフィードバックリソースを使用して否定応答を送信し、第１のフィードバックリソース及び第２のフィードバックリソースとは互いに直交し、第１のフィードバックリソース及び第２のフィードバックリソースは複数の基地局と共通である。

更なる態様において、本発明は、単一周波数ネットワークにおいて動作するように適合されるユーザ機器のデバイスを提供し、デバイスは、単一周波数ネットワークにおいてデータを基地局にデータを送信し、デバイスが、肯定応答のフィードバックメッセージと否定応答のフィードバックメッセージとの両方を同時に受信し得るようにデータが成功受信されたかどうかを示すフィードバックメッセージを基地局から同時に受信すべく配置され、肯定応答のフィードバックメッセージは、共通の第１の無線リソースを使用して送信され、否定応答のフィードバックメッセージは、第１の無線リソースに直交する共通の第２の無線リソースを使用して送信され、デバイスは、受信成功の肯定応答のために受信されたフィードバックメッセージを解析すべく配置され、そのような肯定応答のフィードバックメッセージが受信されない場合にだけ、受信されたフィードバックメッセージを解析して、受信の否定応答が受信されたかどうかを決定すべく配置される。

本発明の好ましい態様は、従属請求項に従って提供される。

ＵＥは、複数の基地局からＵＥの最新のアップリンク送信に関連するＡＣＫ又はＮＡＣＫを受信することが可能であるが、一方ＡＣＫの全て及びＮＡＣＫの全てが、受信品質の向上した単一のオーバーレイ信号として受信されている。以下が含まれる。

好ましくは、異なる送信機により同時に送信されるＡＣＫは、送信される任意のＮＡＣＫも確認されている間に同期する送信スキームに起因して１つのＡＣＫとして現れる。これは、同一のリソースの多重使用に起因するリソースをセーブするので有益である。

異なる送信機により同時に送信されるＡＣＫは、また同期する送信に起因して、受信機での受信品質の向上に至り得る。これは、送信の信頼性を高めるので有益である。

ブランク送信が回避され得る。すなわち、特定の基地局がＮＡＣＫを送信する場合、ＡＣＫリソースのＴＸ電力がゼロとなることが回避される。これは、送信信号のピーク対平均比（ＰＡＲ）を減少させるので有利であり、そのことは、より安価な電力増幅器の利用を可能にするであろう。これは、以下の手段により達成される。

「ヌル送信」のための特定コードは、異なる時間周波数リソースが、ＮＡＣＫ送信及びＡＣＫ送信のために定義される場合に使用され得る。この特定コードは、使用されないコマンドのために保留されるリソース上（例えば、ＡＣＫが送信された場合、ＮＡＣＫリソース上）に送信される。

ＡＣＫ及びＮＡＣＫための異なるコードは、同じ時間周波数リソース上に使用され得る。各々の基地局は、ＡＣＫか、ＮＡＣＫかのどちらかを送信することとなるので、ヌル送信は回避される。

ここで、本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照して例としてだけ説明される。
単一周波数ネットワークの概略図を示す。 ３つの可能な多重化スキームのための応答リソースを示す。 メッセージシーケンスチャートを示す。

図１を参照すると、第１の実施形態において、３つの基地局ＢＳ_ｎ、ＢＳ_ｎ＋１及びＢＳ_ｎ＋２は、ＵＥのための単一周波数ネットワークとして役立つように構成され、すなわち、基地局は、ＵＥにデータを同時に送信し、ＵＥからデータを同時に受信する。ＵＥに関して、基地局からの重複信号は、１つの単セルに由来して効果的に現れる。

自動再送要求（ＡＲＱ）手順が、アップリンクに適用される。関与される各基地局は、受信されるアップリンクパケットのために個別のフィードバックを送信中のＵＥに送信する。

本発明の目的は、単一の送信ＡＣＫは、たとえ複数のＮＡＣＫが同時に送信されたとしても確実に検出されるべきことである。これは、不要な再送信を回避すべく重要である。特定の送信パケットに対応して、ＡＣＫが送信されない信頼できる検出が提供されることも好ましい。これは、必要な再送信が見落とされないのを確実にすべく重要である。

これらの要求に備えたＡＲＱ手順は、以下のようなものがある。

第１のフィードバックリソース（ＡＣＫリソース）は、ＡＣＫの送信のために全ての基地局により使用され、第２のリソース（ＮＡＣＫリソース）は、ＮＡＣＫの送信のためにＡＣＫリソースに直交する。これにより、異なる基地局により送信されるＡＣＫ及びＮＡＣＫは、互いに干渉しないことが可能になる。加えて、複数の基地局のそれぞれによる複数のＡＣＫ又はＮＡＣＫの同期した並列送信は、受信品質を向上させることとなる。リソースは、特定の周波数範囲、時間インスタンス及びコードの組み合わせである。

図２を参照すると、３つの異なる多重化技法、周波数多重化、時間多重化及び符号多重化のために可能な直交フィードバックリソースが示される。

周波数の多重化に関して、異なる周波数（又は、サブキャリア）がＡＣＫ及びＮＡＣＫのために使用されるが、使用されるコード及び時間スロットは、同一であり得る。ヌル送信を回避すべく、ＡＣＫ／ＮＡＣＫのために使用されるコードと直交するヌルコードが、使用されていないリソース上に送信される。

時間多重化に関して、異なる時間スロットがＡＣＫ及びＮＡＣＫのために使用されるが、使用されるコード及びサブキャリアは、同一であり得る。ヌル送信を回避すべく、ヌルコードは、使用されていないリソース上に送信される。

符号多重化のために、異なるコードが、ＡＣＫ及びＮＡＣＫのために使用される。使用されるサブキャリア及び時間スロットは、同一であり得る。ＡＣＫか、ＮＡＣＫのどちらかが送信され、それ故にヌル送信は生じ得ないので、ヌルコードは、必要とされない。これは、リソースをセーブするので、好ましい実施形態である。

いわゆる「ウォルシュコード」が、フィードバック情報を符号化するために使用される。ＡＣＫに関して、コード「１ １」が使用される一方、ＮＡＣＫに関して、コード「１ −１」が使用される。

コードに対する２つの長さは、２つの異なるタイプのフィードバック情報を区別するために必要とされる最小値である。困難な状況（例えば、フィードバック送信中の多数の基地局、高い経路損失、不均等な受信電力）下でフィードバック情報を区別する際の信頼性が、コード長が増加された場合に必要とされるより大量のリソースのコストについて高められる。より信頼できるフィードバック情報の符号化に関して、ＡＣＫに対して、コード「１ １ １ １ １ １ １ １」が使用され得、ＮＡＣＫ対して、コード「１ −１ １ −１ １ −１ １ −１」が使用され得る。

図３を参照すると、図１においてＵＥと３つの基地局との間で交換されるメッセージを示すメッセージフローチャートが示される。

第１の局面において、ＵＥは、第１のペイロードパケットを送信する。これは、ＢＳ_ｎ及びＢＳ_ｎ＋１により正しく受信され（図３において実線により示される）が、ＢＳ_ｎ＋２（点線）により間違って受信される。局面２において、ＢＳ_ｎ及びＢＳ_ｎ＋１は、肯定フィードバック、すなわちＡＣＫをＵＥに送信し戻す。ＢＳ_ｎ＋２は、間違った受信に起因してＮＡＣＫを送信する。符号多重化は、ＡＣＫ及びＮＡＣＫを区別するために使用され、すなわち、全てのＢＳは、フィードバック情報の送信のために同じ時間スロット及び同じサブキャリアを使用し、ＡＣＫ及びＮＡＣＫのために個別のコードを使用することとなる。この例において、ＡＣＫは、「１ １」として送信される一方、ＮＡＣＫは、「１ −１」として送信される。送信電力は、関与される全てのＢＳ（例えば、接続設定で構成される）に対して等しい。これは、より近いＢＳの受信信号電力が、遠く離れたＢＳの受信信号電力よりも高いことを意味する。この特性は、ＡＣＫ受信がＮＡＣＫ受信よりも信頼できることを確実にするので有利である。フィードバックが一度送信されると、単一のオーバーレイフィードバック信号が、ＵＥにより受信される。ＵＥは、ＡＣＫコードとの相関により信号をデコードする。これが先ず行われ、ＡＣＫの検出により、検出手順は放置され、次のペイロードパケットの送信が開始することとなるからである。この例において、ＡＣＫコードの相関ピークが、ノイズレベルを明らかに超えていることが検出され、すなわち、ＡＣＫが検出される。これは、パケット＃１が正しく受信された（少なくとも１つのＢＳにより）ことを示し、ＵＥは次のペイロードパケットの送信を進める。少なくとも１つのＡＣＫが送信されたので、１又は複数の基地局が、第１のペイロードパケットを正しく受信しなかったことは、ＵＥに関心はない。

局面３において、ＵＥは、ペイロードパケット＃２を送信する。受信状態が、関与される基地局に対して異なるという事実のために、更なる手段がなければ、ＢＳは、次のパケットが再送信であるか、新たなパケットであるかに気付かない。それ故に、ＵＥは、使用されるＡＲＱ方法に従って必要とされる情報をパケットごとに含む。メッセージは、新たなパケットにおいて「新たなデータインジケータ」示すことを符号化する段階と、再送信において「冗長バージョン」を示すことを符号化する段階を含む。

局面４に示されるように、ペイロードパケット＃２は、全ての基地局ＢＳ_ｎ〜ＢＳ_ｎ＋２により正しく受信されておらず、それ故に、全ての基地局は、コード「１ −１」を使用することによりＵＥにＮＡＣＫを送信する。ＵＥは、ＡＣＫのために相関ピークを計算し、ピークが非常に低いことを検出する。それは、ノイズレベルよりも著しく高くはない。これは、ＡＣＫが受信されなかったという第１の指標である。以下の検出段階において、ＵＥは、ＮＡＣＫのために相関ピークを計算する。それがノイズレベルを明らかに超えていて、すなわち、ＮＡＣＫが検出される。これは、ＡＣＫが受信されなかったという第２の指標である。

前の段階で見つけられた２つの指標に基づき、ＵＥは、増加した電力、及び／又はよりロバスト性のある変調及び符号化でペイロードパケット＃２を再送信することを決定する。この再送信は、ＢＳ_ｎにより正しく受信される。

その場合、ＡＣＫもＮＡＣＫもＵＥにより検出されないなら、再送信が試みられる。これらの再送信の試みのうち、あまりにも多くが成功しなかった（ＡＣＫが検出されない）場合、ＵＥは、「無線リンク故障」状態に入ることとなる。すなわち、最新の既知のセルに再接続しようとする、又は別の適したセル（又は、ＳＦＮクラスタ）を見つけようとする。

上記の手順は、単一のＵＥへのフィードバックを可能にする。複数のＵＥがＳＦＮアップリンク接続を有する場合、複数のフィードバックリソースが必要とされる。追加のリソースは、周知の多重化技法（時間、周波数又は符号多重）により可能にされる。符号多重を使用することが、好ましい。それ故、使用されるコードの長さは、アクティブＳＦＮアップリンクに対してＵＥの数の少なくとも２倍でなければならない。より長いコードを使用することにより、ノイズに対する検出信頼性を更に向上することとなる。例えば、以下の表に示されるように、８個のＵＥは、以下の長さ１６のコードでフィードバックを同時に取得し得る。

上記に説明される手順は、ＡＣＫか、ＮＡＣＫかのどちらかの送信を必要とする。代替案として、以下の手順は、ＡＣＫの送信を必要とするだけである（ペイロードパケットが正しく受信された場合）。さもなければ、パケットが正しく受信されなかった場合、フィードバックは送信されないであろう。

基地局がペイロードパケットを正しく受信していない場合、受信されたフィードバック信号は、１又は複数のオーバーレイＡＣＫ又はブランク送信から成り得る。

ＵＥは、フィードバック信号においてＡＣＫを検出しようとする。成功の場合、すなわち、復号された信号がノイズレベルを明らかに超えた場合、ＵＥは、次のペイロードパケットを送信を進めることとなる。復号された信号がノイズレベルを明らかに超えていない場合、ＵＥはこれをＮＡＣＫと解釈する。その結果、最新のペイロードパケットを再送信することとなる。

この代替的な実施形態は、リソースをセーブするので有利である。ＡＣＫリソースだけが必要とされる。それ故に、長さ８のコードは、８個のＵＥためのフィードバックチャネルを可能にするのに十分である。一方、ブランク送信は、より高いＰＡＲで信号を操作できる電力増幅器を必要とする場合がある。

Claims (6)

1. データ伝送が成功受信されたかどうかを示すべく単一周波数ネットワークの複数の基地局からユーザ機器デバイスへのフィードバックを与える方法であって、基地局はそれぞれ、データ伝送の受信成功の場合に、第１のフィードバックリソースを使用して肯定応答を送信し、データ伝送の受信不成功の場合に、第２のフィードバックリソースを使用して否定応答を送信し、第１のフィードバックリソース及び第２のフィードバックリソースは互いに直交し、第１のフィードバックリソース及び第２のフィードバックリソースは複数の基地局と共通である、
   方法。
2. 第１のフィードバックリソース及び第２のフィードバックリソースは、直交するコードシーケンスである、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記コードシーケンスはそれぞれ、前記単一周波数ネットワークにおいてデータを送信するユーザ機器デバイスの数の少なくとも２倍に等しいビット長を有する、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記第１のフィードバックリソース及び前記第２のフィードバックリソースは、異なる時間又は周波数リソースである、
   請求項１に記載の方法。
5. ヌル送信は、フィードバックメッセージを送信すべく使用されないフィードバックリソースの基地局により送信される、
   請求項４に記載の方法。
6. 単一周波数ネットワークにおいて動作するユーザ機器のデバイスであって、前記デバイスは、前記単一周波数ネットワークにおいてデータを基地局にデータを送信し、前記デバイスが、肯定応答のフィードバックメッセージと否定応答のフィードバックメッセージとの両方を同時に受信し得るように前記データが成功受信されたかどうかを示すフィードバックメッセージを基地局から同時に受信すべく配置され、肯定応答の前記フィードバックメッセージは、共通の第１の無線リソースを使用して送信され、否定応答の前記フィードバックメッセージは、前記第１の無線リソースに直交する共通の第２の無線リソースを使用して送信され、前記デバイスは、受信成功の肯定応答のために受信されたフィードバックメッセージを解析すべく配置され、そのような肯定応答のフィードバックメッセージが受信されない場合にだけ、受信された前記フィードバックメッセージを解析して、受信の否定応答が受信されたかどうかを決定すべく配置される、デバイス。

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