以下、本発明にかかる好ましい実施の形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。添付された図面とともに、以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのものであり、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。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的細部事項を含む。しかしながら、当業者は、本発明がこのような具体的細部事項がなくても実施できることを理解すべきである。
いくつかの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されるか、または各構造及び装置の核心機能を重心にしたブロック図形式で示されることができる。
本明細書において基地局は、端末と直接的に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。本文書において基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)により行われても良い。すなわち、基地局を含む多数のネットワークノード(network nodes)からな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、基地局または基地局以外の他のネットワークノードにより行われうることは明らかである。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、Node B、eNB(evolved−NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語により代替されることができる。また、「端末(Terminal)」は、固定されるか、または移動性を有することができ、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、UT(user terminal)、MSS(Mobile subscriber Station)、SS(Subscriber Station)、AMS(Advanced Mobile Station)、WT(Wireless terminal)、MTC(Machine−Type Communication)装置、M2M(Machine−to−Machine)装置、D2D(Device−to−Device)装置などの用語に代替されることができる。
以下、ダウンリンク(DL:downlink)は、基地局から端末への通信を意味し、アップリンク(UL:uplink)は、端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクにおける送信機は、基地局の一部で、受信機は、端末の一部でありうる。アップリンクにおける送信機は、端末の一部で、受信機は、基地局の一部でありうる。
以下の説明において用いられる特定用語は、本発明の理解に役立つために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から外れない範囲内で他の形態に変更されることができる。
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)、NOMA(non−orthogonal multiple access)などのような様々な無線接続システムに利用されることができる。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)またはCDMA2000のような無線技術(radio technology)により実現化されることができる。TDMAは、GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術により実現化されることができる。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り実現化されることができる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを使用するE−UMTS(evolved UMTS)の一部であり、ダウンリンクにおいてOFDMAを採用し、アップリンクにおいてSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施の形態は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP及び3GPP2のうち、少なくとも1つに開示された標準文書により裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施の形態のうち、本発明の技術的思想を明確にあらわすために、説明しないステップまたは部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書に開示しているすべての用語は、前記標準文書により説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE−Aを中心に述べるが、本発明の技術的特徴がこれに制限されることではない。
本発明が適用され得る無線通信システム一般
図1は、本発明が適用され得る無線通信システムにおける無線フレームの構造を示す。
3GPP LTE/LTE−Aでは、FDD(Frequency Division Duplex)に適用可能なタイプ1の無線フレーム(radio frame)構造とTDD(Time Division Duplex)に適用可能なタイプ2の無線フレーム構造とを支援する。
図1において無線フレームの時間領域での大きさは、T_s=1/(15000*2048)の時間単位の倍数で表現される。下向きリンク及び上向きリンク送信は、T_f=307200*T_s=10msの区間を有する無線フレームで構成される。
図1の(a)は、タイプ1の無線フレームの構造を例示する。タイプ1の無線フレームは、全二重(full duplex)及び半二重(half duplex)FDDの両方に適用され得る。
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つの無線フレームは、T_slot=15360*T_s=0.5ms長さの20個のスロットで構成され、各スロットは、0から19までのインデックスが与えられる。1つのサブフレームは、時間領域(time domain)で連続的な2個のスロット(slot)で構成され、サブフレームiは、スロット2i及びスロット2i+1で構成される。1つのサブフレームを送信するのにかかる時間をTTI(transmission time interval)という。例えば、1つのサブフレームは、長さが1msであり、1つのスロットの長さは0.5msでありうる。
FDDで上向きリンク送信及び下向きリンク送信は、周波数ドメインで区分される。全二重FDDに制限がないことに対し、半二重FDD動作において端末は、同時に送信及び受信できない。
1つのスロットは、時間領域で複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボルを含み、周波数領域で複数の資源ブロック(RB:Resource Block)を含む。3GPP LTEは、下向きリンクでOFDMAを使用するので、OFDMシンボルは、1つのシンボル区間(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シンボルまたはシンボル区間ということができる。資源ブロック(resource block)は、資源割当単位であり、1つのスロットで複数の連続的な副搬送波(subcarrier)を含む。
図1の(b)は、タイプ2のフレーム構造(frame structure type 2)を示す。
タイプ2の無線フレームは、各153600*T_s=5msの長さの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*T_s=1ms長さの5個のサブフレームで構成される。
TDDシステムのタイプ2のフレーム構造で上向きリンク−下向きリンク構成(uplink−downlink configuration)は、全てのサブフレームに対して上向きリンクと下向きリンクとが割当て(または、予約)られるか表す規則である。
表1は、上向きリンク−下向きリンク構成を表す。
表1に示すように、無線フレームの各サブフレーム別に、「D」は、下向きリンク送信のためのサブフレームを表し、「U」は、上向きリンク送信のためのサブフレームを表し、「S」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スペシャルサブフレーム(special subframe)を表す。
DwPTSは、端末での初期セル探索、同期化、またはチャネル推定に使用される。UpPTSは、基地局でのチャネル推定と端末の上向きリンク送信同期とを合わせるのに使用される。GPは、上向きリンクと下向きリンクとの間に下向きリンク信号の多重経路遅延のため、上向きリンクで生じる干渉を除去するための区間である。
各サブフレームiは、各T_slot=15360*T_s=0.5ms長さのスロット2i及びスロット2i+1で構成される。
上向きリンク−下向きリンク構成は、7つに区分されることができ、各構成別に下向きリンクサブフレーム、スペシャルサブフレーム、上向きリンクサブフレームの位置及び/又は個数が異なる。
下向きリンクから上向きリンクに変更される時点または上向きリンクから下向きリンクに切り換えられる時点を切換時点(switching point)という。切換時点の周期性(Switch−point periodicity)は、上向きリンクサブフレームと下向きリンクサブフレームとが切り換えられる状態が同様に繰り返される周期を意味し、5msまたは10msの両方が支援される。5ms下向きリンク−上向きリンク切換時点の周期を有する場合には、スペシャルサブフレームSはハーフ−フレーム毎に存在し、5ms下向きリンク−上向きリンク切換時点の周期を有する場合には、1番目のハーフ−フレームのみに存在する。
全ての構成において、0番、5番のサブフレーム及びDwPTSは、下向きリンク送信のみのための区間である。UpPTS及びサブフレームにすぐ繋がるサブフレームは、常に上向きリンク送信のための区間である。
このような、上向きリンク−下向きリンク構成は、システム情報であって、基地局と端末との両方が知っていることもある。基地局は、上向きリンク−下向きリンク構成情報が変わる度に構成情報のインデックスのみを送信することにより、無線フレームの上向きリンク−下向きリンク割当状態の変更を端末に知らせることができる。また、構成情報は、一種の下向きリンク制御情報であって、他のスケジューリング情報と同様に、PDCCH(Physical Downlink Control Channel)を介して送信されることができ、放送情報としてブロードキャストチャネル(broadcast channel)を介してセル内の全ての端末に共通に送信されることもできる。
表2は、スペシャルサブフレームの構成(DwPTS/GP/UpPTSの長さ)を表す。
図1の例示による無線フレームの構造は、1つの例示に過ぎず、無線フレームに含まれる副搬送波の数またはサブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるOFDMシンボルの数は様々に変更されることができる。
図2は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける1つのダウンリンクスロットに対する資源グリッド(resource grid)を示した図である。
図2に示すように、1つのダウンリンクスロットは、時間領域において複数のOFDMシンボルを含む。ここで、1つのダウンリンクスロットは、7個のOFDMシンボルを含み、1つの資源ブロックは、周波数領域において12個の副搬送波を含むことを例示的に述べるが、これに限定されるものではない。
資源グリッド上において各要素(element)を資源要素(resource element)とし、1つの資源ブロック(RB:resource block)は、12×7個の資源要素を含む。ダウンリンクスロットに含まれる資源ブロックの数NDLは、ダウンリンク送信帯域幅(bandwidth)に従属する。
アップリンクスロットの構造は、ダウンリンクスロットの構造と同一でありうる。
図3は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンクサブフレームの構造を示す。
図3を参照すると、サブフレーム内の第1番目のスロットにおいて前の最大3個のOFDMシンボルは、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シンボルは、PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)が割り当てられるデータ領域(data region)である。3GPP LTEで使用されるダウンリンク制御チャネルの一例にPCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PDCCH(Physical Downlink control Channel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator Channel)などがある。
PCFICHは、サブフレームの第1番目のOFDMシンボルにおいて送信され、サブフレーム内に制御チャネルの送信のために使用されるOFDMシンボルの数(すなわち、制御領域の大きさ)に関する情報を運ぶ。PHICHは、アップリンクに対する応答チャネルで、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)に対するACK(Acknowledgement)/NACK(Not−Acknowledgement)信号を運ぶ。PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(DCI:downlink control information)という。ダウンリンク制御情報は、アップリンク資源割り当て情報、ダウンリンク資源割り当て情報または任意の端末グループに対するアップリンク送信(Tx)パワー制御命令を含む。
PDCCHは、DL−SCH(Downlink Shared Channel)の資源割り当て及び送信フォーマット(これをダウンリンクグラントともいう)、UL−SCH(Uplink Shared Channel)の資源割り当て情報(これをアップリンクグラントともいう)、PCH(Paging Channel)でのページング(paging)情報、DL−SCHでのシステム情報、PDSCHから送信されるランダムアクセス応答(random access response)のような上位階層(upper−layer)制御メッセージに対する資源割り当て、任意の端末グループ内の個別端末に対する送信パワー制御命令の集合、VoIP(Voice over IP)の活性化などを運ぶことができる。複数のPDCCHは、制御領域内で送信されることができ、端末は、複数のPDCCHをモニタリングできる。PDCCHは、1つまたは複数の連続的なCCE(control channel elements)の集合から構成される。CCEは、無線チャネルの状態に応じる符号化率(coding rate)をPDCCHに提供するために使用される論理的割り当て単位である。CCEは、複数の資源要素グループ(resource element group)に対応する。PDCCHのフォーマット及び使用可能なPDCCHのビット数は、CCEの数とCCEにより提供される符号化率間の関連関係によって決定される。
基地局は、端末に送信しようとするDCIに応じてPDCCHフォーマットを決定し、制御情報にCRC(Cyclic Redundancy Check)を付ける。CRCには、PDCCHの所有者(owner)または用途に応じて、固有の識別子(これをRNTI(Radio Network Temporary Identifier)という。)がマスキングされる。特定の端末のためのPDCCHであれば、端末の固有の識別子、例えばC−RNTI(Cell−RNTI)がCRCにマスキングされることができる。また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)がCRCにマスキングされることができる。システム情報、さらに具体的にシステム情報ブロック(SIB:system information block)のためのPDCCHであれば、システム情報識別子、SI−RNTI(system information RNTI)がCRCにマスキングされることができる。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指示するために、RA−RNTI(random access−RNTI)がCRCにマスキングされることができる。
図4は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるアップリンクサブフレームの構造を示す。
図4に示すように、アップリンクサブフレームは、周波数領域において制御領域とデータ領域とに分けられる。制御領域には、アップリンク制御情報を運ぶPUCCH(Physical Uplink control Channel)が割り当てられる。データ領域は、ユーザデータを運ぶPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)が割り当てられる。単一搬送波特性を維持するために、1つの端末は、PUCCHとPUSCHを同時に送信しない。
1つの端末に対するPUCCHには、サブフレーム内に資源ブロック(RB:Resource Block)ペアが割り当てられる。RBペアに属するRBは、2個のスロットの各々で互いに異なる副搬送波を占める。これをPUCCHに割り当てられたRBペアは、スロット境界(slot boundary)から周波数跳躍(frequency hopping)されるという。
MIMO(Multi−Input Multi−Output)
MIMO技術は、いままで一般に1個の送信アンテナと1個の受信アンテナを使用したことから脱皮し、多重送信(Tx)アンテナと多重受信(Rx)アンテナを使用する。言い換えれば、MIMO技術は、無線通信システムの送信端または受信端で多重入出力アンテナを使用し、容量増大または性能改善を試みるための技術である。以下、「MIMO」を「多重入出力アンテナ」と称する。
さらに具体的には、多重入出力アンテナ技術は、1つの完全なメッセージ(total message)を受信するために、1個のアンテナ経路に依存せず、いくつかのアンテナを介して受信した複数のデータ片を収集し、完全なデータを完成させる。結果的に、多重入出力アンテナ技術は、特定システム範囲内でデータ送信率を増加させることができ、また特定データ送信率を介してシステムの範囲を増加させることができる。
次世代移動通信は、既存の移動通信に比べてはるかに高いデータ送信率を要求するので、効率的な多重入出力アンテナ技術が必ず必要であると予想される。このような状況でMIMO通信技術は、移動通信端末と中継器などに幅広く使用することができる次世代移動通信技術であり、データ通信拡大などにより限界状況により他の移動通信の送信量限界を克服できる技術として関心を集めている。
一方、現在研究されている様々な送信効率の向上技術のうち、多重入出力アンテナ(MIMO)技術は、追加的な周波数割り当てまたは電力増加がなくても通信容量及び送受信性能を画期的に向上させることができる方法として、現在最も大きな注目を受けている。
図5は、一般的な多重入出力アンテナ(MIMO)通信システムの構成図である。
図5を参照すると、送信アンテナの数をNT個に、受信アンテナの数をNR個に同時に増やすと、送信機または受信機においてのみ多数のアンテナを使用するようになる場合とは異なり、アンテナ数に比例して理論的なチャネル送信容量が増加するので、送信レート(transfer rate)を向上させ、周波数効率を画期的に向上させることができる。この場合、チャネル送信容量の増加に応じる送信レートは、1つのアンテナを利用する場合の最大送信レート(Ro)に次のようなレート増加率(Ri)が掛け算された分だけ理論的に増加できる。
すなわち、例えば、4個の送信アンテナと4個の受信アンテナとを利用する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倍の送信レートを取得できる。
このような多重入出力アンテナの技術は、様々なチャネル経路を通過したシンボルを用いて送信信頼度を高める空間ダイバーシティ(spatial diversity)方式と、多数の送信アンテナを用いて多数のデータシンボルを同時に送信して送信率を向上させる空間マルチプレクス(spatial multiplexing)方式とに分けられる。また、このような2つの方式を適宜結合して各々の長所を適宜得るための方式に対する研究も、最近多く研究されている分野である。
各々の方式についてさらに具体的に述べると、以下のとおりである。
第1に、空間ダイバーシティ方式の場合には、時空間ブロック符号系列と、ダイバーシティ利得と符号化利得とを同時に利用する時空間トレリス(Trelis)符号系列方式がある。一般に、ビットエラー率改善性能と符号生成自由度は、トレリス符号方式が優秀であるが、演算複雑度は、時空間ブロック符号が簡単である。このような空間ダイバーシティ利得は、送信アンテナ数(NT)と受信アンテナ数(NR)の積 (NT×NR)に該当する量を得ることができる。
第2に、空間マルチプレクス技法は、各送信アンテナで互いに異なるデータ列を送信する方法であるが、このとき、受信機では、送信機から同時に送信されたデータ間に相互干渉が発生するようになる。受信機では、この干渉を適切な信号処理技法を用いて除去した後に受信する。ここに使用される雑音除去方式は、MLD(maximum likelihood detection)受信機、ZF(zero−forcing)受信機、MMSE(minimum mean square error)受信機、D−BLAST(Diagonal−Bell Laboratories Layered Space−Time)、V−BLAST(Vertical−Bell Laboratories Layered Space−Time)などがあり、特に送信端でチャネル情報が分かる場合には、SVD(singular value decomposition)方式などを使用することができる。
第3に、空間ダイバーシティと空間マルチプレクスとの結合された技法を例に挙げることができる。空間ダイバーシティ利得だけを得る場合、ダイバーシティ次数の増加に応じる性能改善利得が順次飽和され、空間マルチプレクス利得だけを取ると、無線チャネルにおいて送信信頼度が低下する。これを解決しながら2つの利得を全部得る方式が研究されてきたのであり、このうち、時空間ブロック符号(Double−STTD)、時空間BICM(STBICM)などの方式がある。
上述のような多重入出力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ために、これを数学的にモデリングする場合、以下のとおりに表すことができる。
まず、図5に示すように、NT個の送信アンテナとNR個の受信アンテナが存在すると仮定する。
まず、送信信号に対して述べると、このようにNT個の送信アンテナがある場合、最大送信可能な情報は、NT個であるので、これを次のようなベクトルで表すことができる。
一方、各々の送信情報s1, s2, ..., sNTにおいて送信電力を異なるようにすることができ、このとき、各々の送信電力をP1,P2,...,PNTとすると、送信電力が調整された送信情報は、次のようなベクトルで表すことができる。
また、
を送信電力の対角行列Pで次のように表すことができる。
一方、送信電力が調整された情報ベクトル
は、その後に加重値行列Wが掛け算されて実際に送信されるNT個の送信信号x1,x2,...,xNTを構成する。ここで、加重値行列は、送信チャネル状況などに応じて、送信情報を各アンテナに適宜分配する役割を行う。このような送信信号x1,x2,...,xNTをベクトルxを用いて次のように表すことができる。
ここで、wijは、i番目の送信アンテナとj番目の送信情報間の加重値を表し、Wは、これを行列で表したものである。このような行列Wを加重値行列(Weight Matrix)またはプリコーディング行列(Precoding Matrix)と呼ぶ。
一方、上述のような送信信号(x)は、空間ダイバーシティを使用する場合と空間マルチプレクス使用する場合とに分けて考慮することができる。
空間マルチプレクスを使用する場合は、互いに異なる信号を多重化して送信するようになるので、情報ベクトルsの元素が全部異なる値を有するようになることに対し、空間ダイバーシティを使用するようになると、同じ信号を複数のチャネル経路を介して送信するようになるので、情報ベクトルsの元素が全て同一の値を有するようになる。
もちろん、空間マルチプレクスと空間ダイバーシティとを混合する方法も考慮可能である。すなわち、例えば、3個の送信アンテナを介して同じ信号を、空間ダイバーシティを用いて送信し、残りは、各々異なる信号を空間マルチプレクスして送信する場合も考慮することができる。
次に、受信信号は、NR個の受信アンテナがある場合、各アンテナの受信信号y1,y2,...,yNRをベクトルyで次のとおりに表すことにする。
一方、多重入出力アンテナ通信システムにおけるチャネルをモデリングする場合、各々のチャネルは、送受信アンテナインデックスに応じて区分でき、送信アンテナjから受信アンテナiを経るチャネルをhijと表示することにする。ここで、hijのインデックスの順序は受信アンテナインデックスが先、送信アンテナのインデックスが後であることに留意する。
このようなチャネルは、いくつかを束にしてベクトル及び行列形態でも表示可能である。ベクトル表示の例を挙げて説明すると、以下のとおりである。
図6は、多数の送信アンテナから1つの受信アンテナへのチャネルを示した図である。
図6に示すように、総NT個の送信アンテナから受信アンテナiに到着するチャネルは、以下のとおりに表現可能である。
また、前記数7のような行列表現を介してNT個の送信アンテナからNR個の受信アンテナを経るチャネルを全て表す場合、以下のとおりに表すことができる。
一方、実際のチャネルは、上記のようなチャネル行列Hを経た後に白色雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)が加えられるので、NR個の受信アンテナの各々に加えられる白色雑音n1,n2,...,nNRをベクトルで表現すると、以下のとおりである。
上述のような送信信号、受信信号、チャネル、及び白色雑音のモデリングを介して多重入出力アンテナ通信システムでの各々は、次のような関係を介して表すことができる。
一方、チャネルの状態を表すチャネル行列Hの行と列の数は、送受信アンテナの数によって決定される。チャネル行列Hは、上述のように、行の数は、受信アンテナの数NRと同じとなり、列の数は、送信アンテナの数NTと同じとなる。すなわち、チャネル行列Hは、NR×NT行列になる。
一般に、行列のランク(rank)は、互いに独立である(independent)行または列の数のうち、最小数と定義される。したがって、行列のランクは、行または列の数より大きくはありえなくなる。式的に、例えば、チャネル行列Hのランク(rank(H))は、以下のとおりに制限される。
また、行列を固有値分解(Eigen value decomposition)をしたとき、ランクは、固有値(eigen value)のうち、0でない固有値の数と定義することができる。類似した方法で、ランクをSVD(singular value decomposition)したとき、0でない特異値(singular value)の数と定義することができる。したがって、チャネル行列において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る情報を送ることができる最大数ということができる。
本明細書において、MIMO送信に対する「ランク(Rank)」は、特定時点及び特定周波数資源において独立的に信号を送信できる経路の数を表し、「階層(layer)の数」は、各経路を介して送信される信号ストリームの数を示す。一般に、送信端は、信号の送信に利用されるランク数に対応する数の階層を送信するから、特別な言及がない限り、ランクは、階層数と同じ意味を有する。
キャリア併合一般
本発明の実施の形態において考慮する通信環境は、マルチキャリア(Multi−carrier)支援環境をすべて含む。すなわち、本発明で用いられるマルチキャリアシステムまたはキャリア併合(CA:Carrier Aggregation)システムは、広帯域を支援するために、目標とする広帯域を構成するときに目標帯域より小さな帯域幅(bandwidth)を有する1個以上のコンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)を併合(aggregation)して使用するシステムのことをいう。
本発明においてマルチキャリアは、キャリアの併合(または、搬送波集成)を意味し、このとき、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、隣接していない(non−contiguous)キャリア間の併合を全部意味する。また、ダウンリンクとアップリンクとの間に集成されるコンポーネントキャリアの数は、異に設定されることができる。ダウンリンクコンポーネントキャリア(以下、DL CCとする)の数とアップリンクコンポーネントキャリア(以下、UL CCとする)の数とが同じ場合を対称な(symmetric)集成といい、その数が異なる場合を非対称な(asymmetric)集成という。このようなキャリア併合は、搬送波集成、帯域幅集成(bandwidth aggregation)、スペクトル集成(spectrum aggregation)などのような用語と混用して使用されることができる。
2個以上のコンポーネントキャリアが結合されて構成されるキャリア併合は、LTE−Aシステムでは、100MHz帯域幅まで支援することを目標とする。目標帯域より小さな帯域幅を有する1個以上のキャリアを結合するときに、結合するキャリアの帯域幅は、従来のIMTシステムとの互換性(backward compatibility)を維持するために、従来のシステムにおいて使用する帯域幅に制限できる。例えば、従来の3GPP LTEシステムでは、{1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz帯域幅を支援し、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上記の帯域幅だけを用いて20MHzより大きな帯域幅を支援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、既存システムで使用する帯域幅と関係なしで新しい帯域幅を定義してキャリア併合を支援するようにすることができる。
LTE−Aシステムは、無線資源を管理するために、セル(cell)の概念を使用する。
上述のキャリア併合環境は、多重セル(multiple cells)環境と称することができる。セルは、ダウンリンク資源(DL CC)とアップリンク資源(UL CC)一対の組み合わせと定義されるが、アップリンク資源は、必須要素ではない。したがって、セルは、ダウンリンク資源単独、またはダウンリンク資源とアップリンク資源とから構成されることができる。特定端末がただ1つ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が、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、それと同一であるか、またはそれより小さくありうる。
または、それと反対にDL CCとUL CCとが構成されることもできる。すなわち、特定端末が多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UL CCがより多くのキャリア併合環境も支援されることができる。すなわち、キャリア併合(carrier aggregation)は、各々キャリア周波数(セルの重心周波数)が互いに異なる2個以上のセルの併合と理解されることができる。ここで、言う「セル(Cell)」は、一般に使用される基地局がカバーする領域としての「セル」とは区分されなければならない。
LTE−Aシステムにおいて使用されるセルは、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)として使用されることができる。RRC_CONNECTED状態にあるが、キャリア併合が設定されないか、またはキャリア併合を支援しない端末の場合、Pセルだけから構成されたサービングセルがただ1つ存在する。それに対し、RRC_CONNECTED状態にあり、キャリア併合が設定された端末の場合、1つ以上のサービングセルが存在でき、全体サービングセルには、Pセルと1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パラメータを介して設定されることができる。PhysCellIdは、セルの物理階層識別子であって、0から503までの定数値を有する。SCellIndexは、Sセルを識別するために使用される簡略な(short)識別子であって、1から7までの定数値を有する。ServCellIndexは、サービングセル(PセルまたはSセル)を識別するために使用される簡略な(short)識別子であって、0から7までの定数値を有する。0値は、Pセルに適用され、SCellIndexは、Sセルに適用するために予め付与される。すなわち、ServCellIndexにおいて最も小さなセルID(またはセルインデックス)を有するセルがPセルになる。
Pセルは、プライマリ周波数(または、primary CC)上において動作するセルを意味する。端末が初期接続設定(initial connection establishment)過程を行うか、または接続再−設定過程を行うのに使用されることができ、ハンドオーバー過程で指示されたセルを指し示すことができる。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になるセルを意味する。すなわち、端末は、自分のPセルにおいてのPUCCHを割り当てられて送信でき、システム情報を取得するか、またはモニタリング手順を変更するのにPセルだけを利用できる。E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)は、キャリア併合環境を支援する端末に移動性制御情報(mobility ControlInfo)を含む上位階層のRRC接続再設定(RRC ConnectionReconfigutaion)メッセージを利用して、ハンドオーバー手順のためにPセルだけを変更することもできる。
Sセルは、セカンダリ周波数(または、Secondary CC)上において動作するセルを意味できる。特定端末にPセルは、1つだけが割り当てられ、Sセルは、1つ以上が割り当てられることができる。Sセルは、RRC接続の設定がなされた後に構成可能であり、追加的な無線資源を提供するのに使用されることができる。キャリア併合環境で設定されたサービングセルのうち、Pセルを除いた残りのセル、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支援する端末に追加するとき、RRC_CONNECTED状態にある関連したセルの動作と関連したすべてのシステム情報を特定シグナル(dedicated signal)を介して提供できる。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されることができ、このとき、上位階層のRRC接続再設定(RRC ConnectionReconfigutaion)メッセージを利用できる。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、端末別に相異なったパラメータを有する特定シグナリング(dedicated signaling)できる。
初期セキュリティー活性化過程が始まった以後に、E−UTRANは、接続設定過程で初期に構成されるPセルに付加し、1つ以上のSセルを含むネットワークを構成できる。キャリア併合環境でPセル及びSセルは、各々のコンポーネントキャリアとして動作できる。以下の実施の形態では、プライマリコンポーネントキャリア(PCC)は、Pセルと同じ意味として使用されることができ、セカンダリコンポーネントキャリア(SCC)は、Sセルと同じ意味として使用されることができる。
図7は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるコンポーネントキャリア及びキャリア併合の一例を示す。
図7aは、LTEシステムにおいて使用さ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。1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7bは、LTE_Aシステムにおいて使用されるキャリア併合構造を示す。図7bの場合に、20MHzの周波数大きさを有する3個のコンポーネントキャリアが結合された場合を示す。DL CCとUL CCがそれぞれ3個ずつあるが、DL CCとUL CCの数に制限があるのではない。キャリア併合の場合、端末は、3個のCCを同時にモニタリングでき、ダウンリンク信号/データを受信することができ、アップリンク信号/データを送信できる。
仮に、特定セルにおいて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。このとき、端末は、M個の制限されたDL CCだけをモニタリングし、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に優先順位をつけて主なDL CCを端末に割り当てることができ、このような場合、UEは、L個のDL CCは、必ずモニタリングしなければならない。このような方式は、アップリンクの送信にも全く同様に適用されることができる。
ダウンリンク資源の搬送波周波数(またはDL CC)とアップリンク資源の搬送波周波数(または、UL CC)との間のリンケージ(linkage)は、RRCメッセージのような上位階層メッセージまたはシステム情報により指示されることができる。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資源とUL資源との組み合わせが構成されることができる。具体的には、リンケージは、ULグラントを運ぶPDCCHが送信されるDL CCと前記ULグラントを使用するUL CC間のマッピング関係を意味でき、HARQのためのデータが送信されるDL CC(またはUL CC)とHARQ ACK/NACK信号が送信されるUL CC(またはDL CC)間のマッピング関係を意味することもできる。
端末が1つ以上のSセルを設定すれば、ネットワークは、設定されたSセル(等)を活性化(activate)または非活性化(deactivate)することができる。Pセルは、常に活性化される。ネットワークは、活性/非活性(Activation/Deactivation)MAC制御要素(MAC Control Element)を送信することにより、Sセル(等)を活性化または非活性化する。
活性/非活性MAC制御要素は、固定された大きさを有し、7個のCフィールド(C−field)と1個のRフィールド(R−field)とを含む単一のオクテット(octet)で構成される。Cフィールドは、各Sセルインデックス(SCellIndex)別に構成され、Sセルの活性/非活性状態を指示する。Cフィールド値が「1」にセッティングされれば、当該Sセルインデックスを有するSセルが活性化されることを指示し、「0」にセッティングされれば、当該Sセルインデックスを有するSセルが非活性化されることを指示する。
また、端末は、設定されたSセル別にタイマー(sCellDeactivationTimer)を維持し、タイマーが満了したとき、関連したSセルを非活性化する。同じ初期タイマー値がタイマー(sCellDeactivationTimer)の各インスタンス(instance)に適用され、RRCシグナリングにより設定される。Sセル(等)が追加されるとき、またはハンドオーバー後、初期Sセル(等)は非活性化状態である。
端末は、各TTIでそれぞれの設定されたSセル(等)に対して下記のような動作を行う。
・端末が特定TTI(サブフレームn)でSセルを活性化する活性/非活性MAC制御要素を受信すれば、端末は、決められたタイミングに該当するTTI(サブフレームn+8またはそれ以後)でSセルを活性化し、当該Sセルと関連したタイマーを(再)開始させる。端末がSセルを活性化するとは、端末がSセル上でSRS(Sounding Reference Signal)送信、SセルのためのCQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoding Matrix Indicator)/RI(Rank Indication)/PTI(Precoding Type Indicator)報告、Sセル上でPDCCHモニタリング、SセルのためのPDCCHモニタリングのような一般Sセル動作を適用するということを意味する。
・端末が特定TTI(サブフレームn)でSセルを非活性化する活性/非活性MAC制御要素を受信するか、または特定TTI(サブフレームn)活性化されたSセルと関連したタイマーが満了すれば、端末は、決められたタイミングに該当するTTI(サブフレームn+8またはそれ以後)でSセルを非活性化し、当該Sセルのタイマーを中断し、当該Sセルと関連した全てのHARQバッファを空ける(flush)。
・活性化されたSセル上のPDCCHが上向きリンクグラント(uplink grant)または下向きリンク承認(downlink assignment)を指示するか、または活性化されたSセルをスケジューリングするサービングセル上のPDCCHが活性化されたSセルのための上向きリンクグラント(uplink grant)または下向きリンク承認(downlink assignment)を指示すれば、端末は、当該Sセルと関連したタイマーを再開始する。
・Sセルが非活性化されれば、端末は、Sセル上でSRSを送信せず、SセルのためのCQI/PMI/RI/PTIを報告せず、Sセル上でUL−SCHを送信せず、Sセル上でPDCCHをモニターしない。
ランダムアクセス手順(Random Access Procedure)
以下では、LTE/LTE−Aシステムで提供するランダムアクセス手順(random access procedure)について説明する。
ランダムアクセス手順は、端末が基地局と上向きリンク同期を得たり、上向きリンク無線資源を割り当てられるために使用される。端末の電源がつけられた後、端末は、初期セルとの下向きリンク同期を取得し、システム情報を受信する。システム情報から使用可能なランダムアクセスプリアンブル(random access preamble)の集合とランダムアクセスプリアンブルの送信に使用される無線資源に関する情報を得る。ランダムアクセスプリアンブルの送信に使用される無線資源は、少なくとも1つ以上のサブフレームインデックスと周波数領域上のインデックスとの組み合わせで特定されることができる。端末は、ランダムアクセスプリアンブルの集合から任意に選択したランダムアクセスプリアンブルを送信し、前記ランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、上向きリンク同期のためのタイミング整列(TA:timing alignment)値を、ランダムアクセス応答を介して端末に送る。これにより、端末は、上向きリンク同期を取得する。
ランダムアクセス手順は、FDD(Frequency Division Duplex)とTDD(Time Division Duplex)とで共通的な手順である。ランダムアクセス手順は、セルサイズに関係なく、キャリア併合(CA:carrier aggregation)が設定された場合、サービングセル(serving cell)の個数とも関係ない。
まず、端末がランダムアクセス手順を行う場合としては、次のような場合がある。
・端末が基地局とのRRC連結(RRC Connection)がなく、RRCアイドル状態で初期接続(initial access)を行う場合
・RRC連結再確立手順(RRC Connection re−establishment procedure)を行う場合
・端末がハンドオーバー過程で、ターゲット(target)セルに初めて接続する場合
・基地局の命令によってランダムアクセス手順が要請される場合
・RRC連結状態のうち、上向きリンク時間同期が合わない状況で(non−synchronized)下向きリンクに送信されるデータが発生する場合
・RRC連結状態のうち、上向きリンクの時間同期が合わないか(non−synchronized)、無線資源を要請するために使用される指定された無線資源が割り当てられていない状況で、上向きリンクに送信するデータが発生する場合
・RRC連結状態のうち、タイミングアドバンス(timing advance)が必要な状況で端末の位置決定(positioning)を行う場合
・無線連結失敗(radio link failure)またはハンドオーバー失敗(handover failure)の際、復旧過程を行う場合
3GPP Rel−10では、キャリア併合を支援する無線接続システムで1つの特定セル(例えば、Pセル)に適用可能なTA(timing advance)値を複数のセルに共通に適用することを考慮した。ただし、端末が互いに異なる周波数バンドに属した(すなわち、周波数上で大きく離間した)複数のセルあるいは伝播(propagation)特性が他の複数のセルを併合できる。また、特定セルの場合、カバレッジ拡大あるいはカバレッジホールの除去のために、RRH(remote radio header)(すなわち、リピータ)、フェムトセル(femto cell)あるいはピコセル(pico cell)などのようなスモールセル(small cell)またはセカンダリ基地局(SeNB:secondary eNB)がセル内に配置される状況で端末は、1つのセルを介して基地局(すなわち、マクロ基地局(macro eNB))と通信を行い、他のセルを介してセカンダリ基地局と通信を行う場合、複数のセルが互いに異なる伝播遅延特性を有するようになることができる。この場合、1つのTA値を複数のセルに共通に適用する方式で使用する上向きリンク送信を行う場合、複数のセル上で送信される上向きリンク信号の同期に深刻な影響を及ぼすことができる。したがって、複数のセルが併合されたCA状況で複数のTAを有することが好ましく、3GPP Rel−11では、多重TA(multiple TA)を支援するために、特定セルグループ単位でTAを独立的に割り当てることを考慮する。これをTAグループ(TAG:TA group)といい、TAGは、1つ以上のセルを含むことができ、TAG内に含まれた1つ以上のセルには同じTAが共通的に適用され得る。このような多重TAを支援するために、MAC TA命令制御要素(element)は、2ビットのTAG識別子(TAG ID)と6ビットのTA命令フィールドとで構成される。
キャリア併合が設定された端末は、Pセルと関連して前述したランダムアクセス手順を行う場合が発生すれば、ランダムアクセス手順を行うようになる。Pセルが属したTAG(すなわち、pTAG:primary TAG)の場合、既存と同様に、Pセルを基準に決定される、あるいはPセルに伴われるランダムアクセス手順を介して調整されるTAをpTAG内の全てのセル(等)に適用することができる。それに対し、Sセルのみで構成されるTAG(すなわち、sTAG:secondary TAG)の場合、sTAG内の特定Sセルを基準に決定されるTAは、当該sTAG内の全てのセル(等)に適用することができ、このとき、TAは、基地局により開始されて、ランダムアクセス手順によって取得されることができる。具体的に、sTAG内でSセルは、RACH(Random Access Channel)資源として設定され、基地局は、TAを決定するために、SセルでRACH接続を要請する。すなわち、基地局は、Pセルで送信されるPDCCHオーダーによってSセル等上でRACH送信を開始させる。Sセルプリアンブルに対する応答メッセージは、RA−RNTIを使用してPセルを介して送信される。端末は、ランダムアクセスを成功裏に終えたSセルを基準に決定されるTAを当該sTAG内の全てのセル(等)に適用することができる。このように、ランダムアクセス手順は、Sセルでも当該Sセルの属したsTAGのタイミング整列(timing alignment)を取得するために、Sセルでも行われることができる。
LTE/LTE−Aシステムでは、ランダムアクセスプリアンブル(random access preamble、RACH preamble)を選択する過程で、特定の集合内で端末が任意に1つのプリアンブルを選択して使用する競争基盤ランダムアクセス手順(contention based random access procedure)と基地局が特定端末のみに割り当てたランダムアクセスプリアンブルを使用する非競争基盤ランダムアクセス手順(non−contention based random access procedure)とを共に提供する。ただし、非競争基盤ランダムアクセス手順は、上述したハンドオーバー過程、基地局の命令により要請される場合、端末位置決定(positioning)及び/又はsTAGのためのタイミングアドバンス整列に限って使用されることができる。ランダムアクセス手順が完了した後、一般的な上向きリンク/下向きリンク送信が発生される。
一方、リレーノード(RN:relay node)も競争基盤ランダムアクセス手順と非競争基盤ランダムアクセス手順との両方を支援する。リレーノードがランダムアクセス手順を行うとき、その時点でRNサブフレーム構成(configuration)を中断させる(suspend)。すなわち、これは、一時的にRNサブフレーム構成を廃棄することを意味する。その後、成功裏にランダムアクセス手順が完了する時点でRNサブフレーム構成が再開される。
図8は、本発明が適用され得る無線通信システムにおいて競争基盤ランダムアクセス手順を説明するための図である。
(1)第1のメッセージ(Msg1、message1)
まず、端末は、システム情報(system information)またはハンドオーバー命令(handover command)を介して指示されたランダムアクセスプリアンブルの集合で任意に(randomly)1つのランダムアクセスプリアンブル(random access preamble、RACH preamble)を選択し、前記ランダムアクセスプリアンブルを送信できるPRACH(physical RACH)資源を選択して送信する。
ランダムアクセスプリアンブルは、RACH送信チャネルにおいて6ビットで送信され、6ビットは、RACH送信した端末を識別するための5ビットの任意識別子(radom identity)と、追加情報を表すための1ビット(例えば、第3のメッセージ(Msg3)の大きさを指示)で構成される。
端末からランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、プリアンブルをデコーディングし、RA−RNTIを取得する。ランダムアクセスプリアンブルが送信されたPRACHと関連したRA−RNTIは、当該端末が送信したランダムアクセスプリアンブルの時間−周波数資源によって決定される。
(2)第2のメッセージ(Msg2、message2)
基地局は、第1のメッセージ上のプリアンブルを介して取得したRA−RNTIで指示(address)されるランダムアクセス応答(random access response)を端末に送信する。ランダムアクセス応答には、ランダムアクセスプリアンブル区分子/識別子(RA preamble index/identifier)、上向きリンク無線資源を知らせる上向きリンク承認(UL grant)、臨時セル識別子(TC−RNTI:Temporary C−RNTI)、そして時間同期値(TAC:time alignment command)が含まれ得る。TACは、基地局が端末に上向きリンク時間整列(time alignment)を維持するために送る時間同期値を指示する情報である。端末は、前記時間同期値を用いて、上向きリンク送信タイミングを更新する。端末が時間同期を更新すれば、時間同期タイマー(time alignment timer)を開始または再開始する。UL grantは、後述するスケジューリングメッセージ(第3のメッセージ)の送信に使用される上向きリンク資源割当及びTPC(transmit power command)を含む。TPCは、スケジューリングされたPUSCHのための送信パワーの決定に使用される。
端末は、ランダムアクセスプリアンブルを送信した後、基地局がシステム情報またはハンドオーバー命令を介して指示されたランダムアクセス応答ウィンドウ(random access response window)内で自分のランダムアクセス応答(random access response)の受信を試み、PRACHに対応するRA−RNTIでマスキングされたPDCCHを検出し、検出されたPDCCHにより指示されるPDSCHを受信するようになる。ランダムアクセス応答情報は、MAC PDU(MAC packet data unit)の形式で送信されることができ、前記MAC PDUは、PDSCHを介して伝達されることができる。PDCCHには、前記PDSCHを受信すべき端末の情報と、前記PDSCHの無線資源の周波数、そして時間情報、そして前記PDSCHの送信形式などが含まれていることが好ましい。上述したように、一応、端末が自分に送信されるPDCCHの検出に成功すれば、前記PDCCHの情報に応じてPDSCHに送信されるランダムアクセス応答を適宜受信することができる。
ランダムアクセス応答ウィンドウは、プリアンブルを送信した端末がランダムアクセス応答メッセージを受信するために待機する最大時区間を意味する。ランダムアクセス応答ウィンドウは、プリアンブルが送信される最後のサブフレームで3個のサブフレーム以後のサブフレームから始めて「ra−ResponseWindowSize」の長さを有する。すなわち、端末は、プリアンブルを送信が終了したサブフレームから3個のサブフレーム以後から確保したランダムアクセスウィンドウの間、ランダムアクセス応答を受信するために待機する。端末は、システム情報(system information)を介してランダムアクセスウィンドウサイズ(「ra−ResponseWindowSize」)パラメータ値を取得でき、ランダムアクセスウィンドウサイズは、2から10の間の値に決定されることができる。
端末は、基地局に送信したランダムアクセスプリアンブルと同じランダムアクセスプリアンブル区分子/識別子を有するランダムアクセス応答を成功裏に受信すれば、ランダムアクセス応答のモニタリングを中止する。それに対し、ランダムアクセス応答ウィンドウが終了するまでランダムアクセス応答メッセージを受信できないか、基地局に送信したランダムアクセスプリアンブルと同じランダムアクセスプリアンブル区分子を有する有効なランダムアクセス応答を受信できなかった場合、ランダムアクセス応答の受信は失敗したとみなされ、その後、端末はプリアンブル再送信を行うことができる。
上述したように、ランダムアクセス応答でランダムアクセスプリアンブル区分子が必要な理由は、1つのランダムアクセス応答には、1つ以上の端末のためのランダムアクセス応答情報が含まれ得るため、前記UL grant、TC−RNTI、そしてTACがどの端末に有効であるかを知らせることが必要なためである。
(3)第3のメッセージ(Msg3、message3)
端末が自分に有効なランダムアクセス応答を受信した場合には、前記ランダムアクセス応答に含まれた情報を各々処理する。すなわち、端末は、TACを適用させ、TC−RNTIを格納する。また、UL grantを用いて、端末のバッファに格納されたデータまたは新しく生成されたデータを基地局に送信する。端末の最初接続の場合、RRC階層で生成されて、CCCHを介して伝達されたRRC連結要請が第3のメッセージに含まれて送信されることができ、RRC連結再確立手順の場合、RRC階層で生成されて、CCCHを介して伝達されたRRC連結再確立要請が第3のメッセージに含まれて送信されることができる。また、NAS接続要請メッセージを含むこともできる。
第3のメッセージは、端末の識別子が含まれなければならない。競争基盤ランダムアクセス手順では、基地局でどの端末が前記ランダムアクセス手順を行うか判断できないが、今後の衝突解決のためには、端末を識別しなければならないためである。
端末の識別子を含める方法としては、2つの方法が存在する。1番目の方法は、端末が前記ランダムアクセス手順以前に既に当該セルで割り当てられた有効なセル識別子(C−RNTI)を有していたとすれば、端末は、前記UL grantに対応する上向きリンク送信信号を介して自分のセル識別子を送信する。それに対し、仮にランダムアクセス手順以前に有効なセル識別子を割り当てられていないならば、端末は、自分の固有識別子(例えば、S−TMSIまたは任意値(random number))を含んで送信する。一般的に、上記の固有識別子は、C−RNTIより長い。UL−SCH上の送信では、端末特定スクランブリングが使用される。ただし、端末がまだC−RNTIを割り当てていない場合ならば、スクランブリングは、C−RNTIに基盤することができず、その代わりに、ランダムアクセス応答で受信したTC−RNTIが使用される。端末は、前記UL grantに対応するデータを送信したならば、衝突解決のためのタイマー(contention resolution timer)を開始する。
(4)第4のメッセージ(Msg4、message4)
基地局は、端末から第3のメッセージを介して当該端末のC−RNTIを受信した場合、受信したC−RNTIを用いて端末に第4のメッセージを送信する。それに対し、端末から第3のメッセージを介して前記固有識別子(すなわち、S−TMSIまたは任意値(random number))を受信した場合、ランダムアクセス応答で当該端末に割り当てたTC−RNTIを用いて第4のメッセージを端末に送信する。ここで、第4のメッセージは、C−RNTIを含むRRC連結設定メッセージ(RRC connection setup)が該当し得る。
端末は、ランダムアクセス応答に含まれたUL grantを介して自分の識別子を含むデータを送信した後、衝突解決のために基地局の指示を待つ。すなわち、特定メッセージを受信するためにPDCCHの受信を試みる。前記PDCCHを受信する方法においても2つの方法が存在する。前述したように、前記UL grantに対応して送信された第3のメッセージが自分の識別子がC−RNTIである場合、自分のC−RNTIを用いてPDCCHの受信を試み、前記識別子が固有識別子(すなわち、S−TMSIまたは任意値(random number))である場合には、ランダムアクセス応答に含まれたTC−RNTIを用いてPDCCHの受信を試みる。その後、前者の場合、仮に前記衝突解決タイマーが満了される前に、自分のC−RNTIを介してPDCCHを受信した場合、端末は、正常にランダムアクセス手順が行われたと判断し、ランダムアクセス手順を終了する。後者の場合には、前記衝突解決タイマーが満了する前に、TC−RNTIを介してPDCCHを受信したならば、前記PDCCHが指示するPDSCHが伝達するデータを確認する。仮に前記データの内容に自分の固有識別子が含まれているならば、端末は、正常にランダムアクセス手順が行われたと判断し、ランダムアクセス手順を終了する。第4のメッセージを介して端末はC−RNTIを取得し、その後、端末とネットワークとは、C−RNTIを用いて端末特定メッセージ(dedicated message)を送受信するようになる。
次に、ランダムアクセスにおいて衝突解決のための方法について説明する。
ランダムアクセスを行うにあって、衝突が発生する理由は、基本的にランダムアクセスプリアンブルの数が有限なためである。すなわち、基地局は、全ての端末に端末固有のランダムアクセスプリアンブルを与えることができないため、端末は、共通のランダムアクセスプリアンブルのうち、任意的に1つを選択して送信するようになる。これにより、同じ無線資源(PRACH資源)を介して2つ以上の端末が同じランダムアクセスプリアンブルを選択して送信するようになる場合が発生するが、基地局では、1つの端末から送信される1つのランダムアクセスプリアンブルとして判断するようになる。これにより、基地局は、ランダムアクセス応答を端末に送信し、ランダムアクセス応答は、1つの端末が受信することと予測する。しかし、上述したように衝突が発生できるので、2つ以上の端末が1つのランダムアクセス応答を受信するようになり、これにより、端末毎に各々ランダムアクセス応答の受信による動作を行うようになる。すなわち、ランダムアクセス応答に含まれた1つのUL grantを用いて、2つ以上の端末が互いに異なるデータを同じ無線資源に送信するようになるという問題が生じる。これにより、前記データの送信は全て失敗することができ、端末の位置または送信パワーによって特定端末のデータのみを基地局で受信することもできる。後者の場合、2つ以上の端末は、全て自分のデータの送信が成功したと仮定するので、基地局は、競争で失敗した端末に失敗事実に関する情報を知らせなければならない。すなわち、前記競争の失敗または成功に関する情報を知らせることを衝突解決(contention resolution)という。
衝突解決方法には、2つの方法があるが、1つの方法は、衝突解決タイマー(contention resolution timer)を用いる方法と、他の1つの方法は、成功した端末の識別子を端末に送信する方法である。前者の場合は、端末がランダムアクセス過程前に既に固有のC−RNTIを有している場合に使用される。すなわち、既にC−RNTIを有している端末は、ランダムアクセス応答に応じて自分のC−RNTIを含むデータを基地局に送信し、衝突解決タイマーを作動する。そして、衝突解決タイマーが満了される前に、自分のC−RNTIにより指示されるPDCCH情報が受信されれば、端末は、自分が競争で成功したと判断し、ランダムアクセスを正常に終えるようになる。逆に、仮に衝突解決タイマーが満了される前に、自分のC−RNTIにより指示されるPDCCHを送信できなかった場合は、自分が競争で失敗したと判断し、ランダムアクセス過程を再度行うか、上位階層に失敗事実を通知することができる。衝突解消方法のうち、後者の場合、すなわち、成功した端末の識別子を送信する方法は、端末がランダムアクセス過程前に固有のセル識別子がない場合に使用される。すなわち、端末自分がセル識別子がない場合、ランダムアクセス応答に含まれたUL grant情報に応じてデータにセル識別子より上位識別子(S−TMSIまたはrandom number)を含んで送信し、端末は、衝突解決タイマーを作動させる。衝突解決タイマーが満了される前に、自分の上位識別子を含むデータがDL−SCHに送信された場合、端末は、ランダムアクセス過程が成功したと判断する。それに対し、衝突解決タイマーが満了される前に、自分の上位識別子を含むデータをDL−SCHに送信できなかった場合には、端末は、ランダムアクセス過程が失敗したと判断するようになる。
一方、非競争基盤任意接続過程での動作は、図8に示された競争基盤任意接続過程とは異なり、第1のメッセージ送信及び第2のメッセージ送信だけで任意接続手順が終了するようになる。ただし、第1のメッセージとして端末が基地局に任意接続プリアンブルを送信する前に、端末は、基地局から任意接続プリアンブルを割り当てられるようになり、この割り当てられた任意接続プリアンブルを基地局に第1のメッセージとして送信し、基地局から任意接続応答を受信することにより、任意接続手順が終了するようになる。
参照信号(RS:Reference Signal)
無線通信システムにおいてデータは、無線チャネルを介して送信されるので、信号は送信中に歪まれることができる。受信端で歪まれた信号を正確に受信するために、受信された信号の歪みは、チャネル情報を利用して補正されなければならない。チャネル情報を検出するために、送信側と受信側とが共に知っている信号送信方法と信号がチャネルを介して送信されるとき、歪まれた程度を用いてチャネル情報を検出する方法を主に利用する。上述した信号をパイロット信号または参照信号(RS:reference signal)という。
また、近年、ほとんどの移動通信システムにおいてパケットを送信するとき、今まで1個の送信アンテナと1個の受信アンテナとを使用したことから脱して、多重送信アンテナと多重受信アンテナとを採択して送受信データ効率を向上させることができる方法を使用する。多重入出力アンテナを用いてデータを送受信するとき、信号を正確に受信するために、送信アンテナと受信アンテナとの間のチャネル状態が検出されなければならない。したがって、各送信アンテナは、個別的な参照信号を有さなければならない。
移動通信システムにおいてRSは、その目的によって大きく2つに区分されることができる。チャネル情報取得のための目的のRSとデータ復調のために使用されるRSとがある。前者は、UEが下向きリンクへのチャネル情報を取得するのにその目的があるので、広帯域に送信されなければならず、特定サブフレームで下向きリンクデータを受信しないUEでも、そのRSを受信し測定できなければならない。また、これは、ハンドオーバーなどの測定などのためにも使用される。後者は、基地局が下向きリンクを送るとき、当該リソースに共に送るRSであって、UEは、当該RSを受信することによってチャネル推定をすることができ、したがって、データを復調できるようになる。このRSは、データが送信される領域に送信されなければならない。
ダウンリンク参照信号は、1つのセル内のすべての端末が共有する共通参照信号(CRS:Common RS)と特定端末のみのための専用参照信号(DRS:Dedicated RS)がある。送信端は、このような参照信号(CRS, DRS)を利用して、復調(demodulation)とチャネル測定(channel measurement)のための情報を受信端に提供できる。
受信端(例えば、端末)は、CRSを利用してチャネル状態を測定し、測定されたチャネル状態に応じてCQI(Channel Quality Indicator),PMI(Precoding Matrix Index)及び/又はRI(Rank Indicator)のようなチャネル品質と関連した指示子を送信端(例えば、基地局)にフィードバックできる。本発明の実施の形態においてCRSは、セル特定参照信号(cell-specific RS)とも言う。これに対して、チャネル状態情報CSIのフィードバックと関連した参照信号をCSI-RSと定義することができる。
DRSは、PDSCH上のデータ復調が必要な場合に、資源要素を介して端末に送信されることができる。端末は、上位階層シグナリングを介してDRSの存在有無を受信することができる。DRSに相応するPDSCH信号がマッピングされる場合においてのみ有効である。本発明の実施の形態においてDRSを端末特定参照信号(UE-specific RS)または復調参照信号(DMRS:Demodulation RS)とも呼ぶことができる。
図9は、本発明が適用され得る無線通信システムにおいて下向きリンク資源ブロックペアにマッピングされた参照信号パターンを例示する。
図9に示すように、参照信号がマッピングされる単位に下向きリンク資源ブロックペアは、時間領域において1つのサブフレーム×周波数領域で12個の副搬送波で表すことができる。すなわち、時間軸(x軸)上で1つの資源ブロックペアは、一般循環前置(normal CP:normal Cyclic Prefix)である場合、14個のOFDMシンボルの長さを有し(図9(a)の場合)、拡張循環前置(extended CP:extended Cyclic Prefix)である場合、12個のOFDMシンボルの長さを有する(図9(b)の場合)。資源ブロック格子において「0」、「1」、「2」、及び「3」として記載された資源要素(REs)は、各々アンテナポートインデックス「0」、「1」、「2」、及び「3」のCRSの位置を意味し、「D」として記載された資源要素は、DRSの位置を意味する。
以下、CRSについてさらに詳しく記述すれば、CRSは、物理的アンテナのチャネルを推定するために使用され、セル内に位置した全ての端末に共通的に受信され得る参照信号として全体周波数帯域に分布される。すなわち、このCRSは、cell−specificなシグナルであって、広帯域に対してサブフレーム毎に送信される。また、CRSは、チャネル品質情報CSI及びデータ復調のために用いられることができる。
CRSは、送信側(基地局)でのアンテナ配列によって様々なフォーマットで定義される。3GPP LTEシステム(例えば、リリース−8)では、基地局の送信アンテナ個数によって最大4個のアンテナポートに対するRSが送信される。下向きリンク信号送信側は、単一の送信アンテナ、2個の送信アンテナ、及び4個の送信アンテナのように、3つの種類のアンテナ配列を有する。例えば、基地局の送信アンテナの個数が2個である場合、0番と1番のアンテナポートに対するCRSが送信され、4個である場合、0〜3番のアンテナポートに対するCRSが各々送信される。基地局の送信アンテナが4個である場合、1つのRBでのCRSパターンは、図9のとおりである。
基地局が単一の送信アンテナを使用する場合、単一アンテナポートのための参照信号が配列される。
基地局が2個の送信アンテナを使用する場合、2個の送信アンテナポートのための参照信号は、時分割多重化(TDM:Time Division Multiplexing)及び/又は周波数分割多重化(FDM Frequency Division Multiplexing)方式を利用して配列される。すなわち、2個のアンテナポートのための参照信号は、各々が区別されるために、互いに異なる時間資源及び/又は互いに異なる周波数資源が割り当てられる。
さらに、基地局が4個の送信アンテナを使用する場合、4個の送信アンテナポートのための参照信号は、TDM及び/又はFDM方式を利用して配列される。下向きリンク信号の受信側(端末)によって測定されたチャネル情報は、単一の送信アンテナ送信、送信ダイバーシティ、閉鎖ループ空間多重化(closed−loop spatial multiplexing)、開放ループ空間多重化(open−loop spatial multiplexing)、または多重ユーザ−多重入出力アンテナ(Multi−User MIMO)のような送信方式を利用して送信されたデータを復調するために使用されることができる。
多重入出力アンテナが支援される場合、参照信号が特定のアンテナポートから送信されるとき、前記参照信号は、参照信号のパターンによって特定された資源要素の位置に送信され、他のアンテナポートのために特定された資源要素の位置に送信されない。すなわち、互いに異なるアンテナ間の参照信号は、互いに重ならない。
以下、DRSについてさらに詳しく記述すれば、DRSは、データを復調するために使用される。多重入出力アンテナ送信において特定の端末のために使用される先行符号化(precoding)加重値は、端末が参照信号を受信したとき、各送信アンテナで送信された送信チャネルと結合されて相応するチャネルを推定するために変更無しで使用される。
3GPP LTEシステム(例えば、リリース−8)は、最大4個の送信アンテナを支援し、ランク1ビームフォーミング(beamforming)のためのDRSが定義される。ランク1ビームフォーミングのためのDRSは、さらにアンテナポートインデックス5のための参照信号を表す。
LTEシステムの進化発展した形態のLTE−Aシステムにおいて基地局の下向きリンクに最大8個の送信アンテナを支援できるようにデザインされなければならない。したがって、最大8個の送信アンテナに対するRSも支援されなければならない。LTEシステムにおいて下向きリンクRSは、最大4個のアンテナポートに対するRSのみ定義されているので、LTE−Aシステムにおいて基地局が4個以上、最大8個の下向きリンク送信アンテナを有する場合、これらのアンテナポートに対するRSが追加的に定義され、デザインされなければならない。最大8個の送信アンテナポートに対するRSは、上記で説明したチャネル測定のためのRSとデータ復調のためのRSとの2つが共にデザインされなければならない。
LTE−Aシステムをデザインするにあって重要な考慮事項のうちの1つは、下位互換性(backward compatibility)、すなわち、LTE端末がLTE−Aシステムでも何らの無理もなくよく動作しなければならず、システムもこれを支援しなければならないということである。RS送信観点から見たとき、LTEで定義されているCRSが全帯域にサブフレーム毎に送信される時間−周波数領域で追加的に最大8個の送信アンテナポートに対するRSが定義されなければならない。LTE−Aシステムにおいて既存のLTEのCRSのような方式で最大8個の送信アンテナに対するRSパターンをサブフレーム毎に全帯域に追加するようになると、RSオーバーヘッドが過度に大きくなる。
したがって、LTE−Aシステムにおいて新しくデザインされるRSは、大別して2つの分類に分けられるようになるが、MCS、PMIなどの選択のためのチャネル測定目的のRS(CSI−RS:Channel State Information−RS、Channel State Indication−RS等)と8個の送信アンテナに送信されるデータ復調のためのRS(DM−RS:Data Demodulation−RS)である。
チャネル測定目的のCSI−RSは、既存のCRSがチャネル測定、ハンドオーバーなどの測定などの目的と同時に、データ復調のために使用されることとは異なり、チャネル測定中心の目的のためにデザインされるという特徴がある。もちろん、これもまたハンドオーバーなどの測定などの目的でも使用されることができる。CSI−RSがチャネル状態に関する情報のみを得る目的で送信されるので、CRSとは異なり、サブフレーム毎に送信されなくても良い。CSI−RSのオーバーヘッドを減らすために、CSI−RSは、時間軸上で間歇的に送信される。
データ復調のために、当該時間−周波数領域でスケジューリングされたUEに専用的(dedicated)にDM−RSが送信される。すなわち、特定UEのDM−RSは、当該UEがスケジューリングされた領域、すなわちデータを受信する時間−周波数領域のみに送信される。
LTE−AシステムにおいてeNBは、全てのアンテナポートに対するCSI−RSを送信しなければならない。最大8個の送信アンテナポートに対するCSI−RSをサブフレーム毎に送信することは、オーバーヘッドが大きすぎるという短所があるので、CSI−RSは、サブフレーム毎に送信されずに、時間軸で間歇的に送信されてこそ、そのオーバーヘッドを減らすことができる。すなわち、CSI−RSは、1つのサブフレームの整数倍の周期を有して周期的に送信されたり、特定送信パターンで送信されることができる。このとき、CSI−RSが送信される周期やパターンは、eNBが設定できる。
CSI−RSを測定するために、UEは、必ず自分の属したセルのそれぞれのCSI−RSアンテナポートに対するCSI−RSの送信サブフレームインデックス、送信サブフレーム内でCSI−RS資源要素(RE)時間−周波数位置、そして、CSI−RSシーケンス等に関する情報を知っていなければならない。
LTE−AシステムにおいてeNBは、CSI−RSを最大8個のアンテナポートに対して各々送信しなければならない。互いに異なるアンテナポートのCSI−RS送信のために使用される資源は、互いに直交(orthogonal)しなければならない。1つのeNBが互いに異なるアンテナポートに対するCSI−RSを送信するとき、それぞれのアンテナポートに対するCSI−RSを互いに異なるREにマッピングすることにより、FDM/TDM方式でこれらの資源を直交(orthogonal)して割り当てることができる。または、互いに異なるアンテナポートに対するCSI−RSを互いに直交(orthogonal)したコードにマッピングさせるCDM方式で送信することができる。
CSI−RSに関する情報をeNBが自分のセルUEに知らせるとき、まず、各アンテナポートに対するCSI−RSがマッピングされる時間−周波数に関する情報を知らせるべきである。具体的には、CSI−RSが送信されるサブフレーム番号、またはCSI−RSが送信される周期、CSI−RSが送信されるサブフレームオフセットであり、特定アンテナのCSI−RS REが送信されるOFDMシンボル番号、周波数間隔(spacing)、周波数軸でのREのオフセットまたはシフト値などがある。
CSI−RSは、1個、2個、4個、または8個のアンテナポートを介して送信される。このとき、使用されるアンテナポートは、各々p=15、p=15、16、p=15、...、18、p=15、...、22である。CSI−RSは、サブキャリア間隔Δf=15kHzに対してのみ定義されることができる。
(k´、l´)(ここで、k´は、資源ブロック内の副搬送波インデックスであり、l´は、スロット内のOFDMシンボルインデックスを表す。)及びn_sの条件は、下記の表3または表4のようなCSI−RS設定(configuration)によって決定される。
表3は、一般CPにおいてCSI−RS構成から(k´、l´)のマッピングを例示する。
表4は、拡張CPにおいてCSI−RS構成から(k´、l´)のマッピングを例示する。
表3及び表4を参照すれば、CSI−RSの送信において、異種ネットワーク(HetNet:heterogeneous network)環境を含んでマルチセル環境でセル間干渉(ICI:inter−cell interference)を減らすために、最大32個(一般CPの場合)または最大28個(拡張CPの場合)の互いに異なる構成(configuration)が定義される。
CSI−RS構成は、セル内のアンテナポートの個数及びCPによって互いに異なり、隣接したセルは、最大限に互いに異なる構成を有することができる。また、CSI−RS構成は、フレーム構造によってFDDフレームとTDDフレームとの両方に適用する場合とTDDフレームのみに適用する場合とに分けられることができる。
表3及び表4に基づき、CSI−RS構成によって(k´、l´)及びn_sが決められ、各CSI−RSアンテナポートがCSI−RS送信に用いる時間−周波数資源が決定される。
図10は、本発明が適用され得る無線通信システムにおけるCSI−RS構成を例示する図である。
図10(a)は、1個または2個のCSI−RSアンテナポートによるCSI−RS送信に使用可能な20つのCSI−RS構成を示したものであり、図10(b)は、4個のCSI−RSアンテナポートにより使用可能な10つのCSI−RS構成を示したものであり、図10(c)は、8個のCSI−RSアンテナポートによりCSI−RS送信に使用可能な5つのCSI−RS構成を示したものである。
このように、各CSI−RS構成によってCSI−RSが送信される無線資源(すなわち、REペア)が決定される。
特定セルに対してCSI−RS送信のために、1個あるいは2個のアンテナポートが設定されれば、図10(a)に示された20つのCSI−RS構成のうち、設定されたCSI−RS構成による無線資源上でCSI−RSが送信される。
同様に、特定セルに対してCSI−RS送信のために4個のアンテナポートが設定されれば、図10(b)に示された10つのCSI−RS構成のうち、設定されたCSI−RS構成による無線資源上でCSI−RSが送信される。また、特定セルに対してCSI−RS送信のために8個のアンテナポートが設定されれば、図10(c)に示された5つのCSI−RS構成のうち、設定されたCSI−RS構成による無線資源上でCSI−RSが送信される。
2個のアンテナポート別(すなわち、{15、16}、{17、18}、{19、20}、{21、22})にそれぞれのアンテナポートに対するCSI−RSは、同じ無線資源にCDMされて送信される。アンテナポート15及び16を、例えば、アンテナポート15及び16に対するそれぞれのCSI−RS複素シンボルは同一であるが、互いに異なる直交コード(例えば、ウォルシュコード(walsh code)がかけられて同じ無線資源にマッピングされる。アンテナポート15に対するCSI−RSの複素シンボルには[1、1]がかけられ、アンテナポート16に対するCSI−RSの複素シンボルには[1、−1]がかけられて、同じ無線資源にマッピングされる。これは、アンテナポート{17、18}、{19、20}、{21、22}も同様である。
UEは、送信されたシンボルにかけられたコードをかけて、特定アンテナポートに対するCSI−RSを検出できる。すなわち、アンテナポート15に対するCSI−RSを検出するためにかけられたコード[1、1]をかけ、アンテナポート16に対するCSI−RSを検出するためにかけられたコード[1、−1]をかける。
図10(a)〜(c)に示すように、同じCSI−RS構成インデックスに該当すれば、アンテナポート数が多いCSI−RS構成による無線資源は、CSI−RSアンテナポート数が少ないCSI−RS構成による無線資源を含む。例えば、CSI−RS構成が0である場合、8個のアンテナポート数に対する無線資源は、4個のアンテナポート数に対する無線資源と1または2個のアンテナポート数に対する無線資源を全て含む。
1つのセルで複数のCSI−RS構成が使用され得る。ノン−ゼロ電力(NZP:non−zero power)CSI−RSは、0個または1個のCSI−RS構成のみが用いられ、ゼロ電力(ZP:zero power)CSI−RSは、0個または複数個のCSI−RS構成が用いられ得る。
上位階層により設定される16ビットのビットマップであるZP CSI−RS(ZeroPowerCSI−RS)で1に設定された各ビット別に、UEは、上記の表3及び表4の4個のCSI−RS列(column)に該当するREで(上位階層により設定されたNZP CSI−RSを仮定するREと重複する場合を除外)ゼロ送信電力を仮定する。最上位ビット(MSB:Most Significant Bit)は、最も低いCSI−RS構成インデックスに該当し、ビットマップ内でその次のビットは、順に次のCSI−RS構成インデックスに該当する。
CSI−RSは、上記の表3及び表4において(n_s mod2)の条件を満たす下向きリンクスロット及びCSI−RSサブフレーム構成を満たすサブフレームのみで送信される。
フレーム構造タイプ2(TDD)の場合、スペシャルサブフレーム、同期信号(SS)、PBCHまたはSIB1(SystemInformationBlockType1)メッセージ送信と衝突されるサブフレームまたはページングメッセージ送信のために設定されたサブフレームでCSI−RSは送信されない。
また、アンテナポートセットS(S={15}、S={15、16}、S={17、18}、S={19、20}、またはS={21、22})内に属するいかなるアンテナポートに対するCSI−RSが送信されるREは、PDSCHまたは他のアンテナポートのCSI−RS送信に使用されない。
CSI−RS送信に使用される時間−周波数資源は、データ送信に使用されることができないので、CSI−RSオーバーヘッドが増加するほど、データ処理量(throughput)が減少するようになる。これを考慮してCSI−RSは、サブフレーム毎に送信されるように構成されず、複数のサブフレームに該当する所定の送信周期毎に送信されるように構成される。この場合、サブフレーム毎にCSI−RSが送信される場合に比べてCSI−RS送信オーバーヘッドが低すぎるようになり得る。
CSI−RS送信のためのサブフレーム周期(以下、「CSI送信周期」と称する)(T_CSI−RS)及びサブフレームオフセット(Δ_CSI−RS)は、下記の表5のとおりである。
表5は、CSI−RSサブフレーム構成を例示する。
表5を参照すれば、CSI−RSサブフレーム構成(I_CSI−RS)によってCSI−RS送信周期(T_CSI−RS)及びサブフレームオフセット(Δ_CSI−RS)が決定される。
表5のCSI−RSサブフレーム構成は、先の「SubframeConfig」フィールド及び「zeroTxPowerSubframeConfig」フィールドのうち、いずれか1つに設定されることができる。CSI−RSサブフレーム構成は、NZP CSI−RS及びZP CSI−RSに対して個別的に(separately)設定されることができる。
CSI−RSを含むサブフレームは、下記の数式12を満たす。
数式12においてT_CSI−RSは、CSI−RS送信周期、Δ_CSI−RSは、サブフレームオフセット値、n_fは、システムフレームナンバー、n_sは、スロットナンバーを意味する。
サービングセルに対して送信モード9(transmission mode9)が設定されたUEの場合、UEは、1つのCSI−RS資源構成が設定され得る。サービングセルに対して送信モード10(transmission mode10)が設定されたUEの場合、UEは、1つまたはそれ以上のCSI−RS資源構成(等)が設定され得る。
各CSI−RS資源構成のために、下記のようにパラメータが上位階層シグナリングを介して設定される。
・送信モード10が設定された場合、CSI−RS資源構成識別子
・CSI−RSポート個数
・CSI−RS構成(表3及び表4参照)
・CSI−RSサブフレーム構成(I_CSI−RS)(表5参照)
・送信モード9が設定された場合、CSIフィードバックのための送信パワー(P_C)
・送信モード10が設定された場合、各CSIプロセスに対してCSIフィードバックのための送信パワー(P_C)。CSIプロセスに対してCSIサブフレームセットのC_CSI、0及びC_CSI、1が上位階層により設定されれば、P_Cは、CSIプロセスの各CSIサブフレームセット別に設定される。
・任意ランダム(pseudo−random)シーケンス発生器パラメータ(n_ID)
・送信モード10が設定された場合、QCL(QuasiCo−Located)タイプB UE仮定のためのQCLスクランブリング識別子(qcl−ScramblingIdentity−r11)、CRSポートカウント(crs−PortsCount−r11)、MBSFNサブフレーム設定リスト(mbsfn−SubframeConfigList−r11)パラメータを含む上位階層パラメータ(「qcl−CRS−Info−r11))
UEが導き出したCSIフィードバック値が[−8、15]dB範囲内の値を有するとき、P_Cは、CSI−RS EPREに対するPDSCH EPREの割合に仮定される。ここで、PDSCH EPREは、CRS EPREに対するPDSCH EPREの割合がρ_Aであるシンボルに該当する。
サービングセルの同じサブフレームでCSI−RSとPMCHとが共に設定されない。
フレーム構造タイプ2において4個のCRSアンテナポートが設定された場合、UEは、一般CPの場合、[20−31]セット(表3参照)または拡張CPの場合、[16−27]セット(表4参照)に属するCSI−RS構成インデックスが設定されない。
UEは、CSI−RS資源構成のCSI−RSアンテナポートが遅延拡散(delay spread)、ドップラー拡散(Doppler spread)、ドップラーシフト(Doppler shift)、平均利得(average gain)、及び平均遅延(average delay)に対してQCL関係を有すると仮定することができる。
送信モード10、そしてQCLタイプBが設定されたUEは、CSI−RS資源構成に該当するアンテナポート0−3とCSI−RS資源構成に該当するアンテナポート15−22がドップラー拡散(Doppler spread)、ドップラーシフト(Doppler shift)に対してQCL関係であると仮定することができる。
送信モード10が設定されたUEの場合、サービングセルに対して1つまたはそれ以上のCSI−IM(Channel−State Information−Interference Measurement)資源構成が設定され得る。
上位階層シグナリングを介して各CSI−IM資源構成のために、下記のようなパラメータが設定され得る。
・ZP CSI−RS構成(表3及び表4参照)
・ZP CSI RSサブフレーム構成(I_CSI−RS)(表5参照)
CSI−IM資源構成は、設定されたZP CSI−RS資源構成のうち、いずれか1つと同一である。
サービングセルの同じサブフレーム内のCSI−IM資源とPMCHとが同時に設定されない。
送信モード1−9が設定されたUEの場合、サービングセルに対してUEは、1つのZP CSI−RS資源構成が設定され得る。送信モード10が設定されたUEの場合、サービングセルに対してUEは、1つまたはそれ以上のZP CSI−RS資源構成が設定され得る。
上位階層シグナリングを介してZP CSI−RS資源構成のために、下記のようなパラメータが設定され得る。
・ZP CSI−RS構成リスト(表3及び表4参照)
・ZP CSI−RSサブフレーム構成(I_CSI−RS)(表5参照)
サービングセルの同じサブフレームでZP CSI−RSとPMCHとが同時に設定されない。
セル測定(Cell Measurement)/測定報告(Measurement Report)
端末の移動性(mobility)保障のための種々の方法(ハンドオーバー、ランダムアクセス、セル探索等)のうち、1つまたはその種々の方法のためにUEは、セル測定(cell measurement)した結果を基地局(あるいは、ネットワーク)に報告する。
3GPP LTE/LTE−Aシステムでセル特定参照信号(CRS)は、時間軸に各サブフレーム内の0、4、7、11番目のOFDMシンボルを介して送信され、これは、セル測定(cell measurement)のために基本的に使用される。すなわち、端末は、サービングセル(serving cell)と隣接セル(neighbor cell)から各々受信されるCRSを用いてセル測定を行う。
セル測定(cell measurement)は、サービングセル及び隣接セルの信号強度あるいは総受信電力に対する信号強度などを測定する参照信号受信電力(RSRP:Reference Signal receive power)、受信信号強度(RSSI:Received signal strength indicator)、参照信号受信品質(RSRQ:Reference Signal received quality)などのRRM(Radio resource management)測定とサービングセルとのリンク品質を測定してラジオリンク失敗(radio link failure)可否を評価できるRLM(Radio Link Monitoring)測定を含む概念である。
RSRPは、測定周波数帯域内でCRSが送信されるREの電力分配の線形平均である。RSRP決定のために、アンテナポート「0」に該当するCRS(R0)が使用され得る。また、RSRP決定のために、アンテナポート「1」に該当するCRS(R1)が追加に使用されることもできる。RSRPを決定するために、UEによって用いられる測定周波数帯域及び測定区間内で用いるREの数は、当該測定正確度要求(accuracy requirements)が満たされる限度でUEが決定できる。また、RE当たりの電力は、循環前置(CP)を除いたシンボルの残りの部分内で受信したエネルギーから決定されることができる。
RSSIは、測定帯域内でアンテナポート「0」に該当するRSを含むOFDMシンボルで同一チャネル(co−channel)のサービングセル(serving cell)とノン−サービングセル(non−serving cell)、隣接チャネルからの干渉、熱雑音(thermal noise)などを含む当該UEにより全てのソースから感知された総受信電力の線形平均で導き出される。上位階層シグナリングによってRSRQ測定を行うための特定サブフレームが指示される場合、RSSIは、指示されたサブフレーム内の全てのOFDMシンボルを介して測定される。
RSRQは、N×RSRP/RSSIに導き出される。ここで、Nは、RSSI測定帯域幅のRB個数を意味する。また、上記の式で分子及び分母の測定は、同じRBのセットで求められることができる。
基地局は、上位階層シグナリング(例えば、RRC連結再構成(RRC Connection Reconfiguration)メッセージ)を介してUEに測定(measurement)のための設定情報を伝達できる。
RRC連結再構成メッセージは、無線資源構成専用(「radioResourceConfigDedicated」)情報要素(IE:Information Element)と、測定設定(「measConfig))IEを含む。
「measConfig」IEは、UEにより行われなければならない測定を特定し、測定ギャップ(measurement gap)の構成だけでなく、イントラ−周波数(intra−frequency)移動性、インター−周波数(inter−frequency)移動性、インター−RAT(inter−RAT)移動性のための設定情報を含む。
特に、「measConfig」IEは、測定で除去される測定対象(「measObject」)のリストを表す「measObjectToRemoveList」と、新しく追加されたり、修正されるリストを表す「measObjectToAddModList」が含まれる。また、「measObject」には、通信技術によって「MeasObjectCDMA2000」、「MeasObjctEUTRA」、「MeasObjectGERAN」などが含まれる。
「RadioResourceConfigDedicated」IEは、無線ベアラー(Radio Bearer)を設定/変更/解除(setup/modify/release)したり、MACメイン構成を変更したり、半永続スケジューリング(SPS:Semi−Persistent Scheduling)設定を変更したり、及び専用物理的設定(dedicated physical configuration)を変更するために使用される。
「RadioResourceConfigDedicated」IEは、サービングセル測定のための時間領域測定資源制限パターン(time domain measurement resource restriction pattern)を指示する「measSubframePattern−Serv」フィールドを含む。また、UEにより測定される隣接セルを指示する「measSubframeCellList」と隣接セル測定のための時間領域測定資源制限パターンを指示する「measSubframePattern−Neigh」とを含む。
測定セル(サービングセル及び隣接セルを含む)のために設定された時間領域測定資源制限パターン(time domain measurement resource restriction pattern)は、RSRQ測定を行うための無線フレーム当たり、少なくとも1つのサブフレームを指示できる。測定セルのために設定された時間領域測定資源制限パターンによって指示されたサブフレーム以外では、RSRQ測定が行われない。
このように、UE(例えば、3GPP Rel−10)は、サービングセル測定のためのサブフレームパターン(「measSubframePattern−Serv」)及び隣接セル測定のためのサブフレームパターン(「measSubframePattern−Neigh」)により設定された区間のみでRSRQが測定されなければならない。
ただし、RSRPは、このようなパターン内の測定が制約されていないが、正確度要求(accuracy requirement)のためには、このようなパターン内のみで測定されることが好ましい。
マッシブMIMO(Massive MIMO)
LTEリリース(Rel:release)-12以後の無線通信システムでは、能動アンテナシステム(AAS:Active Antenna System)の導入が考慮されている。
信号の位相及び大きさを調整することができる増幅器とアンテナが分離されている従来の受動アンテナシステムとは異なり、AASは、各々のアンテナが増幅器のような能動素子を含むように構成されたシステムを意味する。
AASは、能動アンテナの使用によって増幅器とアンテナを接続するための別のケーブル、コネクター、その他のハードウェアなどを必要とせずに、したがって、エネルギー及び運用費用の側面で効率性が高いという特徴を有する。特に、AASは、各アンテナ別電子式ビーム制御(electronic beam control)方式を支援するから、ビーム方向及びビーム幅を考慮した精巧なビームパターン形成または3次元ビームパターンを形成する等の進歩したMIMO技術を可能にする。
AASの進歩したアンテナシステムの導入で多数の入出力アンテナと多次元アンテナ構造を有する大規模MIMO構造もまた考慮されている。一例として、従来の一字型アンテナ配列と異なり、2次元アンテナ配列を形成する場合、AASの能動アンテナにより3次元ビームパターンを形成できる。
図11は、本発明が適用されることができる64個のアンテナ要素を有する2D能動アンテナシステムの一例を示した図である。
図11に示すように、一般的な2次元アンテナ配列として
個のアンテナが正方形の模様を有する場合を考慮することができる。
ここで、
は、水平方向にアンテナ列の数を
は、垂直方向にアンテナ行の数を示す。
送信アンテナ観点で前記3次元ビームパターンを活用する場合、ビームの水平方向だけでなく垂直方向への準-静的または動的なビーム形成を行うことができ、一例として垂直方向のセクター形成などの応用を考慮できる。
また、受信アンテナ観点では、大規模受信アンテナを活用して受信ビームを形成するとき、アンテナ配列利得(antenna array gain)に応じる信号電力上昇効果を期待することができる。したがって、上向きリンクの場合、基地局が多数のアンテナを介して端末から送信される信号を受信することができ、このとき、端末は、干渉影響を減らすために、大規模受信アンテナの利得を考慮して自身の送信電力を非常に低く設定できるという長所がある。
図12は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける基地局または端末がAAS基盤の3D(3-Dimension)ビーム形成が可能な多数の送/受信アンテナを有しているシステムを例示する。
図12は、上述の例を図式化したもので、2次元アンテナ配列(すなわち、2D-AAS)を利用した3D MIMOシステムを例示する。
マッシブMIMOのセルカバレッジ(Cell coverage of massive MIMO)
多重アンテナシステム、一例としてN個の送信アンテナを有するシステムは、単一アンテナシステムに比べて全体送信電力を同一に送信すると仮定すると、特定地点に受信パワーが最大N倍高いように、ビーム形成(beamforming)することができる。
多重アンテナを有する基地局でもCRS、PSS/SSS、PBCH及びブロードキャスト(broadcast)情報を伝達するチャネルは、基地局カバレッジ領域内のすべてのUEが受信できるように特定方向にビーム形成をしない。
これとは異なり、特定UEにユニキャスト(unicast)情報を伝達するチャネルであるPDSCHは、該当UEの位置及びリンク状況に合せてビーム形成をして、送信効率を上げるようにする。すなわち、PDSCHの送信データストリームは、特定方向にビームを形成するために、プリコーディング(precoding)されて、多重のアンテナポートを介して送信される。したがって、代表的にCRSとPDSCHの送信電力が同じ場合に、特定UEにCRSの平均受信電力と比べて該当UEに向かってビーム形成されたプリコーディングされた(precoded)PDSCHの受信電力は、最大N倍まで高くありうる。
現在までLTE Rel-11システムにおいて最大8個の送信アンテナを有する基地局を考慮するが、これは、CRS平均受信電力に比べてprecoded PDSCH受信電力が8倍大きくありうることを意味する。しかしながら、後にマッシブMIMOシステムの導入で基地局の送信アンテナが100個以上になる場合に、CRSとprecoded PDSCHの受信電力は、100倍以上の差が出ることができる。結論的に、massive MIMOシステムの導入で特定基地局から送信するCRSのカバレッジ領域とDM-RS基盤PDSCHのカバレッジ領域とが一致しないようになる。
特に、このような現象は、隣接した二つの基地局の送信アンテナ数の差が大きいとき、大きく現れることができる。代表的に64個の送信アンテナを有するマクロセル(macro cell)と単一送信アンテナを有するマイクロセル(micro cell)(例えば、ピコセル(pico cell))が隣接している場合を例に挙げることができる。Massive MIMOの初期配置(deployment)過程でサービングされる(served)UEが多いmacro cellからまずアンテナ数を増やすと期待しているから、macro cell、micro cell、及びpico cellが混在している異種のネットワーク(heterogeneous network)の場合に、隣接した基地国間に送信アンテナの数が大きく差が出るようになる。
例えば、単一送信アンテナを有するpico cellの場合に、CRSとPDSCHのカバレッジ領域が一致するようになる。
しかしながら、64個の送信アンテナを有するmacro cellの場合に、CRSのカバレッジ領域よりPDSCHのカバレッジ領域がより大きくなる。したがって、macro cellとpico cellの境界でCRSの受信品質であるRSRPまたはRSRQだけに依存して初期接続及びハンドオーバーを決定するようになると、PDSCHの最大品質を提供してくれる基地局をサービングセル(serving cell)として選択できなくなる。これに対する単純な解決策として、N個の送信アンテナを有する基地局のPDSCH受信電力は、N倍大きいと仮定することができるが、基地局が可能なすべての方向にビーム形成をしてくれることができない場合を考慮するとき、最適の解決策ではない。
以下、遅延(latency)を減らすための端末のCSI測定及び報告動作方法について説明する。
以下、述べられる方法は、3D-MIMO、massive MIMOなどのシステムだけでなく、amorphous cell(非定型セル)環境などでも拡張されて適用可能でありうることはもちろんである。
まず、3D-MIMOシステムについて簡略に説明する。
3D-MIMOシステムは、LTE標準(Rel-12)に基づいて先に述べた図12のようなsingle-cell 2D-AAS(Adaptive Antenna System)基地局に適した最適の送信方式のうちの一つであり、次のような動作を考慮できる。
図12に示すように、8-by-8(8X8)のantenna arrayからCSI-RS portsを構成する例を挙げて述べると、縦に各々8個のアンテナに対しては、特定target UEに最適化された‘UE-dedicated beam coefficients’を適用したprecoded CSI-RS port一つずつを構成するようにすることによって、横に総8-port(vertically precoded)CSI-RSを設定/送信するようにする。
これにより、端末は、従来のような8-portに対したCSI feedbackを行うようになる。
結局、基地局は、個別端末(または特定端末グループ)に最適化された垂直方向beam gainが既に適用された(precoded)CSI-RS 8 portsを端末に送信する。
したがって、前記端末は、無線チャネルを通じて受信したCSI-RSを測定(measure)するから、前記端末は、従来の水平方向コードブックによる同じフィードバック方式を行っても、前記(vertically precoded)CSI-RSに対するCSI測定及び報告(measurement and reporting)動作を介して、既に無線チャネルの垂直方向のbeam gain効果を得ることができるようになる。
このとき、個別端末に最適化された垂直方向のbeamを決定するための方法として、(1)(vertically precoded)small-cell discovery RS(DRS)によるRRM report結果を利用する方法、(2)端末のsounding RS(SRS)を基地局が最適の受信beam方向に受信し、該当受信beam方向をチャネル相互関係(channel reciprocity)によりDL最適beam方向に変換して適用する方法などがある。
万が一、基地局が端末の移動性により前記UE-dedicated best V-beam方向が変わったと判断する場合、従来の動作によれば、基地局は、CSI-RS及び関連CSI processなどと関連したRRC設定を全て再構成(re-configure)した。
このように、RRC再構成(reconfiguration)過程を行わなければならない場合、RRCレベルの遅延(latency)(例えば、数十〜数百ms単位)の発生は不回避である。
すなわち、ネットワーク次元では、事前にターゲットV-beam方向を、例えば、4個に分割し、それぞれのV-方向にprecodingがかかった別の8 port CSI-RSを該当別の送信資源位置から送信するようになる。
また、各UEは、8 port CSI-RSのうち、特定の一つのCSI-RS設定に対するCSI測定及び報告(measurement and reporting)をしなければならないので、ターゲットV-方向が変わるときには、変更されるCSI-RS設定でネットワークとRRC reconfiguration手順を行わざるをえない。
2D Planar Antenna array Model
図13は、偏光(Polarization)基盤の2D平面アンテナアレイモデルの一例を示した図である。
すなわち、図13は、交差偏光(cross polarization)を有する2D AAS(active antenna system)の一例を示す。
図13を参照すると、2D平面(Planar)アンテナアレイモデルは、(M、N、P)で表すことができる。
ここで、Mは、各列に同じpolarizationを有しているantenna elementの数を表し、Nは、水平方向の列の数を表し、Pは、polarizationのdimensionの数を表す。
図13において、cross-polarizationである場合、P=2になる。
図14は、送受信端ユニット(transceiver units:TXRUs)モデルの一例を示した図である。
図14のantenna array Model configuration(M、N、P)に相応するTXRU model configurationは、(MTXRU、N、P)で表すことができる。
この場合、MTXRUは、2D同じ列、同じpolarizationに存在するTXRUの数を意味し、MTXRU<=Mを常に満たす。
また、TXRU virtualizationモデルは、TXRUのsignalとantenna elementsのsignalの関係によって定義される。
ここで、qは、同じ列内の同じpolarizationを有するM個のantenna elementsの送信signal vectorで、wとWは、wideband TXRU virtualization weight vectorとmatrixを表し、xは、MTXRU TXRUのsignal vectorを表す。
具体的には、図14Aは、TXRU仮像化モデルオプション-1(sub-arraypartitionmodel)を示し、図14Bは、TXRU仮像化モデルオプション-2(full connection model)を示す。
すなわち、TXRU virtualizationモデルは、antenna elementsとTXRUとの相関関係に応じて、図14A及び図14Bのように、sub-arrayモデル、full-connectionモデルなどに区分される。
また、CSI-RS portsとTXRUとのmappingは、1-to-1または1-to-manyでありうる。
図12において述べた、2D-AASアンテナ構造などを使用するmassive MIMOシステムの場合、端末は、基地局から送信されるCSI-RSを介してCSIを獲得し、これを基地局に報告するために、多くの数のCSI-RS portsがデザインされる必要がある。
すなわち、massive MIMOシステムでは、従来の1、2、4または8 portのCSI-RSパターンを支援することに比べて、12 port CSI-RS pattern、16 port CSI-RS patternなど、より多くのポート数を有する新しいCSI-RSパターン及び設定方法が考慮される必要がある。
本明細書において表記されるN-port CSI-RS patternは、N-port CSI-RS resourceと同じ意味で解析されることができる。
ここで、N-port CSI-RS resourceまたはN-port CSI-RS patternは、CSI-RSがN個のportを介して送信されるRE(または、REのグループ)を表す資源(グループ)であって、一つのサブフレームまたは多数のサブフレームにおいて一つまたはそれ以上存在できる。
多数のN-port CSI-RS resourceは、N-port CSI-RS resource poolと表現されることができる。
例えば、4-port CSI-RS resourceは、4個のREで構成され、各REには、CSI-RSが送信されるantenna port numberがそれぞれマッピングされる。
massive MIMOシステムのように、多くの数(例えば、MNP)のtransmit antenna elementsを備えた送信端(例:基地局)において効果的な(closed-loop)MIMO送信を支援するためには、Q-port CSI-RS pattern(例えば、Q<=MNP)が端末に設定されなければならない。
その理由は、前記端末は、前記設定されたQ-port CSI-RSを共にmeasureし、これに基づいてCSIを計算及び報告する動作が支援されることができなければならないためである。
一例として、前記端末に設定されるQ-port CSI-RSは、non-precoded CSI-RSでありうる。
前記non-precoded CSI-RSは、type Aまたはtype Bと表現されることができる。
前記non-precoded CSI-RSは、送信端からビーム形成を適用せずに送信するCSI-RSを意味することで、通常にwide beam widthを有する各CSI-RS portを送信する形態でありうる。
図15及び図16を参照して、従来のCSI-RSパターン(またはCSI-RS resource)についてさらに述べることにする。
図15は、8ポートCSI-RS資源マッピングパターンの一例を示した図である。
すなわち、図15は、LTE(-A)システムにおいて12個のsub carrierで構成された1 resource block(RB)において8 antenna portを有したCSI-RSの送信可能な資源または資源patternを示す。
図15において、互いに異なるように斜線を引いた部分は、各々一つのCSI-RS resource(または一つのCSI-RS pattern)1510、1520、1530、1540、1550を示す。
すなわち、図15の場合、一つのサブフレーム内に5個のCSI-RS resourceまたは5個のCSI-RS patternが存在することが分かる。
図15を参照すると、一つのportに対したCSI-RSは、二つのOFDM symbolにかけて拡散(spread)されて送信される。
二つのCSI-RSは、2個のREを共有し、2個のREに共有された二つのCSI-RSは、直交コード(orthogonal code)を使用して区分されることができる。
図15において、「0」と「1」の数字で表現されたREは、CSI-RS port 0と1が送信される2個のREを意味する。
本明細書では、説明の便宜のために、CSI-RS port 0、1のような表現を使用しているが、CRSやUE-specific RSのような異なる種類のRSとの区分のために、前記CSI-RS port 0、1の表現は、CSI-RS port 15、16などのようなindex形態で表現されることができる。
CSI-RSは、8 portの他にも、1、2、4 portを有するように設定されることができる。
表3及び図15を参照すると、LTEシステムのframe structure type 1(FDDモード)とtype 2(TDDモード)に共通に、8-port CSI-RSは、一つのsubframeにおいて5個のCSI-RS送信パターン(または5個のCSI-RS resource)のみを有することを確認することができる。
図16は、CSI-RS資源のさらに他の一例を示した図である。
すなわち、図16A、図16B、図16Cは、それぞれ2-port、4-port、及び8-port CSI-RSの送信パターンの一例を示す。
図16A、図16B、図16Cにおいて、互いに異なる斜線で表示された部分は、それぞれ一つのCSI-RS resourceまたは一つのCSI-RS patternを示す。
以下、本明細書において提案する8ポートより多いアンテナポートを使用するCSI-RS送信と関連して、新しいCSI-RS resource(または新しいCSI-RS pattern)設定方法について、関連図面を参照して具体的に述べることにする。
第1の実施の形態
第1の実施の形態は、一般(normal)循環前置(Cyclic Prefix:CP)での新しいCSI-RS資源の設定方法及びCSI-RS資源での資源要素(Resource Element:RE)別アンテナポート番号のマッピング方法を提供する。
以下、代表的に12-port CSI-RS pattern及び16-port CSI-RS patternを例に挙げて、本明細書で提案するmassive MIMOシステムにおける新しいCSI-RS pattern(または新しいCSI-RS resource)の設定方法とCSI-RS pattern別アンテナポート番号マッピング方法を説明する。
図17は、本明細書において提案する12ポートCSI-RS資源構造の一例を示した図である。
すなわち、図17は、新しい12-port CSI-RS pattern(以下、便宜上「New CSI-RS pattern」と通称し、12-port以外の場合に対しても、図17で提案する方式が適用されうることはもちろんである)デザインまたは設計の一例を示す。
新しいCSI-RS pattern設計において、以下の(1)ないし(3)の技術特徴要素のうち、少なくとも一つの特徴を含んで、新しいCSI-RS patternが設計されることができる。
(1)ないし(3)の技術特徴要素について一つずつ説明する。
(1)レガシー(Legacy)1、2、4または8port CSI-RS patternのうち、一部を結合する形態で一つの新しいCSI-RS patternを作る。
図17に示す、各New CSI-RS pattern1710、1720は、1個の8-port CSI-RS patternと1個の4-port CSI-RS patternとを結合した形態で、一つのNew CSI-RS patternを設計(または生成)したことを示す。
このように、legacy CSI-RS pattern(またはlegacy CSI-RS resource)間の結合形態としてnew CSI-RS patternを限定する場合、legacy端末に現在標準によって支援される特定ZP CSI-RS resource(s)を設定することによって、legacy impactを最小化させることができるという長所がある。
(2)New CSI-RS pattern内のCSI-RS port numberingに関する規則
CSI-RS port numberingに対する規則は、以下の1)ないし3)を介して行われることができる。
1)図17のように、まずport 0と1(実際にport 15、16等にして、port numberingの開始点は、0からでない15からでありうる)を最も低い(または最も高い)sub carrier indexに該当するREにまずマッピングできる。
図17において、port 0と1は、それぞれ異なる(OFDM)symbolにマッピングされても良く、port 0と1は、2個のREに互いにCDMされてマッピングされても良い。
2)以後、port 2と3をCSI-RS resource内のREにマッピングしようとするとき、以下のように行うことができる。
万が一、前記port 0と1のRE位置に隣接した後、sub carrier indexを(i)前記port 0と1がマッピングされたNew CSI-RS patternが占有しており、(ii)このように連続的に隣接するREを前記New CSI-RS patternのサブグループ#1(1711)とするとき、前記サブグループ#1に隣接しない前記New CSI-RS patternのサブグループ#2(1712)が存在すると、前記サブグループ#2において最も低い(または最も高い)sub carrier indexに該当するREにまずport 2と3をマッピングする。
万が一、サブグループ別に最も低い(または最も高い)sub carrier indexに該当するREに全部port numberがマッピングされた場合、port 2と3は、初めてマッピングを始めたサブグループ#1(1711)において、第2番目に低い(または高い)sub carrier indexに該当するREにマッピングされる。
このような形態で、サブグループ別にまずport indexingを交互にし、各サブグループ内では、sub carrier indexの昇順(または降順)順にport indexingを行う。
図17は、2)において述べた規則にしたがってantenna port numberingを適用した例を示す。
3)図17でのport numbering規則のように、サブグループ別にCSI-RS portの数が同じ形態でnew CSI-RS patternを設計するように限定することもできる。
すなわち、12-port CSI-RSの場合、図17のように、二つのサブグループ別に分け、各サブグループにおいて6個のCSI-RS portsずつ含むようにすることができる。
(3)一つのNew CSI-RS patternに属するCSI-RS portsは、全てL consecutive(OFDM)symbols内に存在する。
図17において、各New CSI-RS pattern別に総12個のCSI-RS portsが全部2個の連続的なシンボル(L=2 consecutive(OFDM)symbols)内に配置されている場合を見ることができる。
または、L=5までを許容して、図17においてCSI-RS pattern Yに該当するREとも共に結合して、New CSI-RS patternを設計(または、生成またはデザイン)することもできる。
この場合、同じ一つのNew CSI-RS pattern内に存在するCSI-RS portが最大4 OFDM symbol分だけ離れている場合が発生できる。
したがって、この場合には、L=2に該当するNew CSI-RS patternデザインより端末のchannel measurement時にphase drift影響がより大きくなりうるという短所が存在できる。
しかしながら、最大5個までの連続的なOFDMシンボルを利用して、New CSI-RS patternを設計する場合、それだけNew CSI-RS patternの設計に対するflexibilityが高まる。
したがって、最大5個までの連続的なOFDMシンボルを利用することは、network端においてCSI-RSを設定するのにより高いflexibilityを提供するという長所がある。
または、L=5の場合と同様に、L=6までを許容して、図17においてCSI-RS pattern Xに該当するREとも共に結合して、特定New CSI-RS patternをデザインすることもできる。
前記(1)において説明したように、新しいCSI-RS patternは、legacy CSI-RS pattern間の結合形態だけに限定することもできるが、これに限定されず、New CSI-RS patternをlegacy CSI-RS pattern以外のRE(ら)に対しても含むことができるという形態で拡張設計する方法も可能である。
この場合、(3)において説明したL値が2よりは大きい値になる形態になることができ、図17においてなんの表示がないすなわち、PDSCH REのうちの一部がNew CSI-RS patternに属するRE(ら)として設計されることができる。
この場合、legacy ZP(Zero Power)CSI-RS resourceではカバーされないから、これをカバーできるnew ZP CSI-RS resourceも共に設計される必要がある。
すなわち、enhanced端末(UE)の間には、端末が基地局からPDSCHを受信する場合、New CSI-RS patternに応じるREの位置をrate matchingできるようにするために、前記New CSI-RS patternが占有しているREをカバーするための別のZP CSI-RS resourceが支援されなければならない。
すなわち、端末は、基地局から前記別のZP CSI-RS resourceをRRC signalingを介して設定され、前記設定されたZP CSI-RS resourceをPDSCH RE mapping(rate matching)時に適用するようにすることができる。
上述の(1)ないし(3)の規則などに従ってデザインされるNew RS patternを(RRC signalingを介して)設定された端末は、前記New RS patternの設定と同時に、前記New RS patternに該当するCSI-RS portをmeasureし、これに基づいてCSIを計算するために、追加的に、mapping informationを共に設定されることができる。
前記mapping informationは、前記New RS pattern内でのCSI-RS port numberingがどのような順に実際の送信アンテナのantenna configurationにマッピングされるかに関連する情報を表す。
例えば、同じ12-port CSI-RS patternであるとしても、図18A形態のTXRU configurationに従っても良く、図18B形態のTXRU configurationに従っても良い。
したがって、基地局は、端末に2Dアンテナアレイ形態が図18Aの形態であるか、または図18Bの形態であるかなどを知らせるために、2Dアンテナアレイのcolumnの数(Na)、rowの数(Ma)、Polarizationの数(P)などのパラメータのうち、少なくとも一つをhigher-layer signalingを介して知らせることができる。
このとき、このようなパラメータは、NZP CSI-RS configuration情報に含まれることができる。
または、このようなパラメータは、基本的に端末のCSI reportingと関連したパラメータであって、該当New RS patternが設定される特定NZP CSI-RS configurationを含んでいる特定CSI process configurationを介して(またはこれと連動して)基地局が端末に送信できる。
すなわち、前記特定CSI process configurationは、前記Na、Ma、Pなどの「特定CSI-RS port mapping patternを端末が分かるようにするためのパラメータ」を共に含むことができる。
図18は、本明細書において提案する方法が適用されることができる2Dアンテナアレイモデルの一例を示した図である。
例えば、基地局から12-port CSI-RS設定を受信した端末がNa=3、Ma=2、P=2を共に設定されるようになると、端末は、図18AのようなTXRU configuration(またはCSI-RS port distribution/configuration)を仮定して、CSI derivationを行う。
万が一、端末が12-port CSI-RS設定と共にNa=2、Ma=3、P=2を設定されるようになると、端末は、図18BのようなTXRU configuration(またはCSI-RS port distribution/configuration)を仮定して、CSI derivationを行う。
また、図17の例示のような形態として、CSI-RS port numberingが与えられた場合、端末は、図18Aまたは図18Bのような形態で仮定することができるTXRU configuration上において特定corner(例えば、最も左側)から始めて、rowまず(またはcolumnまず)前記CSI-RS port numbersを昇順(または降順)にマッピングしていく形態が定義/設定されることができる。
このとき、互いに異なる偏光(different polarization)に対しては、前記「rowまず(またはcolumnまず)」mappingを行う時に同じcolumn(またはrow)indexごとにpolarization index別に順次マッピングを完了した後、次にcolumn(またはrow)indexにマッピング(mapping)を行うことができる。
または、このようなport numbering pattern自体が特定形態(例えば、bitmap)で端末に明示上(explicitly)RRC signalingされることもできる。
図17形態の12-port CSI-RSパターンが有する長所は、legacy CSI-RS patternと同一サブフレームに共に設定するにおいて、network flexiblityを高めることができるという点にある。
例えば、特定cellまたはTP(Transport Point)Aが図17において‘New 12-port CSI-RS pattern #1’だけを送信する場合、空いている‘New 12-port CSI-RS pattern #2’のREに他のcell(またはTP)が(または同一cell/TPAが追加に)legacy1、2または4 port CSI-RSパターンのうち、少なくともいずれか一つを選択して送信できるようになる。
これは、各CSI-RSパターン間にオーバーラップが発生しないためである。しかしながら、前記12-port CSI-RSに対する設計方法は、これに限定されずに、追加的な多様な設計方法が存在できることはもちろんである。
すなわち、12-port CSI-RS patternは、図17を含んで図19などのように様々な方法のうち、少なくとも一つが定義または設定されることができる。
また、基地局は、higher-layer signalingを介してどのようなCSI-RSパターンを端末が仮定してCSI-RSを受信し、これを介してCSI derivationを行わなければならないかについても端末に知らせることができる。
図19は、本明細書において提案する12ポートCSI-RS資源マッピングパターンのさらに他の一例を示した図である。
図19は、New CSI-RS pattern内のサブグループ別portの数が異なる場合を示す。
すなわち、一つのサブグループには、portの数が2個であり、もう一つの一つのサブグループには、portの数が4個である場合を示す。
図20は、本明細書において提案する12ポートCSI-RS資源マッピングパターンのさらに他の一例を示した図である。
図20は、New CSI-RS pattern内に3個のサブグループを有し、各サブグループ当たりの4portずつ含んだ場合を示す。
上述の(1)ないし(3)のport numbering適用規則を利用して、16-port CSI-RS patternを設計する方法について、図21及び図22を参照して説明する。
図21及び図22は、本明細書において提案する16ポートCSI-RSパターンの一例を示した図である。
図21A及び図21Bを参照すると、2個の‘New 16-port CSI-RS pattern’をそれぞれNew 16-port CSI-RS pattern #1及びNew 16-port CSI-RS pattern #2で表すことができる。
ここでも同様に、16-port CSI-RS patternは、16-port CSI-RS resourceで表現または呼ばれることができる。
図21A及び図21Bに示すように、16-portの場合、pattern #1(2110)とpattern #2(2120)が同一サブフレームにおいて同時に設定/送信される場合、一部RE位置で互いにオーバーラップが発生できる。
したがって、好ましくは、特定cell/TP Aが図21Aのpattern #1を送信する場合、該当サブフレームにおいて他のcell/TPは、さらに他の16-port CSI-RSを設定/送信せずに、「Z」と表示されたlegacy CSI-RS patterns及び/または「X」及び「Y」と表示されたlegacy patterns位置を利用して、legacy CSI-RSを設定/送信することが好ましい。
上述の(1)の説明と関連して、図21のCSI-RS(資源マッピング)パターンの一例は、2個の8-port CSI-RS patternsを結合した形態として、一つのNew CSI-RS patternを設計した場合と解析できる。
また、上述の(3)の説明と関連して、図21のCSI-RS資源マッピングパターンの一例は、各New CSI-RS pattern別に総16個のCSI-RS portsが全部L=2 consecutive(OFDM) symbols内に配置されている場合を示している。
このとき、図21において、2個のNew patternsが一つのサブフレーム内で共存できないという短所があるので、図22のような形態で特定(少なくとも)一つのNew patternは、L>2を有するようにする形態で定義/設定されることができるようにする。
同様に、図22においてCSI-RS port numberingは、一例として、前で言及した(1)ないし(3)の方法を含んで多様な形態でport numberingが定義/設定されることができる。
例えば、図22においてNew pattern #2のport 4と5に該当するREをport 0と1でマッピングする形態で始めることができる。
これは、OFDM symbol indexの昇順の順にマッピングをまず行うことではなく、sub carrier indexの昇順の順にまずport 0と1をマッピングし始める規則を意味する。
また、New CSI-RS patternに対するもう一つのport numbering方法として、サブグループ別にまずport indexを付与していく方式でなく、同一サブグループ内でport indexを昇順(または降順)の順にまず全部満たしてマッピングし、その次にサブグループ内のport indexを連続して昇順(または降順)の順に全部満たしてマッピングする順に定義/設定されることができる。
また、図22の例示において、New pattern #2のport 4、5、6、7、12、13、14、15と表示されたREの代りに、‘X’表示された「legacy CSI-RS patternsのために使用されるRE」の位置を使用して、port numbering mappingをする形態でNew CSI-RS patternが設計されうることは明らかである。
この場合、L=6になることができる。
第2の実施の形態
第2の実施の形態は、拡張(Extended)CP(Cyclic Prefix)での新しいCSI-RS資源マッピングパターンを提供する。
第1の実施の形態では、12-port及び16-port New CSI-RS pattern設計を中心に、normal CPの場合を仮定した実施の形態について述べた。
以下、第2の実施の形態では、第1の実施の形態で説明した提案方法の原理などを含む形態で、拡張CP(extended CP)の場合について述べることにする。
図23は、本明細書において提案する8ポートCSI-RSパターンのさらに他の一例を示した図である。
具体的に、図23は、extended CPが適用されたサブフレームにおいて8個のアンテナポートを有するCSI-RSの送信可能なパターンを示す。
図23において、CSI-RSの2個のOFDMシンボルに対してOCC(orthogonal covercode)が適用され、CDM方式により2個のCSI-RSアンテナポートを区分する。
したがって、2個のCSI-RSは、2個のREを共有し、OCCにより区分されて送信される。
図23において、数字0と1と表現されたREは、CSI-RSポート0と1が送信される2個のREを意味する。
説明の便宜のために、CSI-RSポート0、1のような表現を使用し、CRS及びその他UE特定RSのような他の種類のRSとの区分のために、CSI-RSポート0、1などをCSI-RSポート15、16などのように表示できる。
CSI-RSは、8個のアンテナポートの他にも、1、2、4個のアンテナポートを有するように設定されることができる。
図24は、本明細書において提案する多様なCSI-RSのパターンの一例を示した図である。
図24は、extended CPが適用されたサブフレーム内でCSI-RSアンテナポートが1、2及び4個である場合に対するCSI-RSパターンを示す。
図24のような従来のlegacy CSI-RS pattern位置を鑑みるとき、第1の実施の形態(normal CPの場合)において説明した(1)ないし(3)方法などのCSI-RSパターン設計原理がextended CPの場合には、前記legacy pattern位置のみが他の状態で拡張適用可能であることが分かる。
例えば、16-port New CSI-RS patternをextended CPの場合に定義/設定しようとするときには、図24でのlegacy 8-port pattern2個を結合して16-portを作ることができる。
そして、第1の実施の形態において述べた特定port numbering規則を適用して、CSI-RS port numberingを定義/設定できる。
もちろん、16-port CSI-RSパターンを構成するにおいて、一部portsは、前記legacy pattern以外のPDSCH REを一部結合して設計されることもできる。
また、12-port CSI-RSパターンを構成するためには、16-port CSI-RSパターンのうち、特定の4個のport位置を排除した(または除いた)形態で定義/設定されることができる。
この場合、前記除外または排除された4個のport位置は、特定の一つのlegacy 4-portパターンと一致するように定義することができる。
このように定義する理由は、同一サブフレームにおいてcell/TPが設定/送信できるCSI-RSパターン数が最大限オーバーラップされないようにし、legacy CSI-RS port patternと共に送信できるように支援するためである。
例えば、図24においてlegacy 8-port CSI-RS pattern2個を結合して、16-portのNew CSI-RS patternが定義されたと仮定しよう。
このとき、12-portのNew CSI-RS patternは、16-portのNew CSI-RS patternのうち、図24に示す特定の一つの4-port legacy patternに該当する4個のRE位置を排除した形態で定義/設定される方式が適用可能である。
ここで、前記「特定の一つの4-port legacy pattern」を排除する方法も色々ありうる。
すなわち、network flexibilityを高くする目的として、特定のただ一つの4-port legacy patternのみを排除する形態で12-port pattern #1のみを定義することではなく、さらに他の特定の4-port legacy patternを排除する形態でさらに他の12-port pattern #2を定義する式で12-port pattern #n個までを定義することができる。
このうち、端末別に何番目のpatternが設定されるかを指示子などを介して選択的に設定してくれる方法も適用可能である。
端末は、以上の方法のように設定された特定の12-port pattern #i(i=1、2、…またはn)に対してCSIに対したchannelを測定し、基地局にCSI reportingを行う。
第3の実施の形態
第3の実施の形態は、多数の(存在する)CSI-RS resourceを併合(aggregation)して、新しいCSI-RS resourceを設定する方法を提供する。
例えば、12-port CSI-RS resource設定は、4-port CSI-RS resource3個を共に併合(aggregation)して設定できる。
または、16-port CSI-RS resource設定は、4-port CSI-RS resource4個を共に併合(aggregation)して設定できる。
または、16-port CSI-RS resource設定は、8-port CSI-RS resource2個を共に併合(aggregation)して設定できる。
具体的には、以下の方法1ないし方法4の原理のうち、少なくとも一つが適用される形態として、第3の実施の形態において提案するNew CSI-RS pattern設定方法が定義されることができる。
(1)方法1
New CSI-RS(resource)設定は、常に特定(existing)X-port CSI-RS resourceのmultiple aggregation形態で設定されると定義する。
一例として、X=4に固定されることができる。Xが‘4’に固定される場合、前記New CSI-RS設定は、4-port、8-port、12-port、16-port、20-portなどに設定できるという拡張性を有する。
また、Xが‘2’(X=2)に固定される場合、New CSI-RS resource設定は、2の倍数になるport数を有するように設定することが可能である。
前記X-port CSI-RS resourceがY個のmultiple aggregationされた形態で前記New CSI-RS設定が提供されたとき、総XY個のportsが存在する。
総XY個のantenna portに対するport numbering規則は、以下の1)オプション1または2)オプション2のような方式に従うことができる。
説明の便宜のために、CSI-RS resource #1、CSI-RS resource #2、…、CSI-RS resource #Yが共にaggregationされており、各CSI-RS resource内のport numberingは、0、1、…、X-1と付与されていると仮定する。
ここで、各CSI-RS resource内のport numberingは、15、16、…、15+X-1形態でport numberの開始点は、実際には、0でなく、15または他の値でありうる。
1)オプション1
ngは、下記のように決まることができる。
同様に、port numberの開始点は、0でなくありうる。
総XY個のportのうち、{0、1、…、X-1}は、それぞれCSI-RS resource #1内のX個{0、1、…、X-1}portを順次にマッピングする。
次に、{X、X+1、…、2X-1}は、CSI-RS resource #2内のX個{0、1、…、X-1}portを順次にマッピングする。
このような方式で続いてCSI-RS resource indexの昇順(または降順)にportを順次に接続させてマッピングし、最後のX個のport indexである{(Y-1)X、(Y-1)X+1、…、YX-1}は、CSI-RS resource #YのX個{0、1、…、X-1}portに順次にマッピングする。
このようにマッピングされた総port indexes{0、1、…、XY-1}に対して、端末は、CSI process設定(または関連したCSI feedback設定)を介して該当codebookを適用して、CSI derivationを行う。
2)オプション2
総XY個のport(0、1、…、XY-1)に対するport numberingは、下記のように決まる。
総XY個のportのうち、{0、1、…、Y-1}は、それぞれCSI-RS resource #1、#2、…、#Y内のport 0を順次にマッピングする。
次に、{Y、Y+1、…、2Y-1}は、それぞれCSI-RS resource #1、#2、…、#Y内のport 1を順次にマッピングする。
このような方式で行い続けて、最後のY個のport indexである{(X-1)Y、(X-1)Y+1、…、XY-1}は、それぞれCSI-RS resource #1、#2、…、#Y内のport X-1を順次にマッピングする。
このようにマッピングされた総port indexes{0、1、…、XY-1}に対し、端末は、CSI process設定(または関連したCSI feedback設定)を介して該当codebookを適用してCSI derivationを行う。
(2)方法2
上述の方法1を適用する状況で、例外的な追加条件として、前記X-port CSI-RS resourceがY個multiple aggregationされた後に追加にA-port (0<A<X)CSI-RS resourceをもう一つaggregationさせることができるようにする形態で拡張定義/設定されることができる。
例えば、X=4、Y=3、A=2の場合、4-port CSI-RS resourceが3個aggregationされるので、総12-port CSI-RSの状態でさらに2-port CSI-RS resourceをもう一つaggregationすると、総14-port CSI-RS resourceが設定されることができる。
これは、常にX-port CSI-RS resource単位のみでaggregationさせるように限定することから拡張して、X-portより小さな単位である特定A-port数を追加することができるようにする効果がある。
結果的に、万が一、14-port CSI-RS resourceを設定しようとすると、総4個のCSI-RS resources(3個のX-port+1個のA-port CSI-RS resource)を含むことによって設定可能である。
この場合、前記方法1でのオプション1及びオプション2は、下記のように一部拡張適用されることができる。
1)オプション1’
方法1でのオプション1(またはオプション2)方式をX-port CSI-RS resourceに対してのみまず同様に適用する。
すなわち、{0、1、…、XY-1}portをまずマッピングした後、追加的なA個(例えば、A=2)のportである{XY、…、XY+A-1}は、それぞれ前記追加されたA-port CSI-RS resource内の{0、…、A-1}portを順次に続いてマッピングする。
2)オプション2’
方法1でのオプション2方式に従って、総Y個のX-port CSI-RS resource indexをそれぞれCSI-RS resource #1、#2、…、#Yと名称するとき、追加された1個のA-port CSI-RS resource indexを#(Y+1)と名付けることができる。
そして、優先的に各CSI-RS resource内のport 0をCSI-RS resource indexの昇順(または降順)に交互にまずマッピングする。
その次に、各CSI-RS resource内のport 1をCSI-RS resource indexの昇順(または降順)に交互に続いてマッピングするものの、port 1がない特定CSI-RS resourceがあると、該当portは、マッピングをスキップ(skip)するようにする。
こういう方式でその次のport 2に対して、その次のport3に対しても(該当portを含んでいるCSI-RS resource indexが一つでも残っている限り)この動作を繰り返して、すべてのport mappingを行う。
(3)方法3
方法2において説明した例外動作は、続いて次の通りに一般化または拡張適用されることができる。
すなわち、前記X-port CSI-RS resourceがY個multiple aggregationされた後、追加にA-port(0<A<X)CSI-RS resourceをもう一つaggregationさせることができ、ここに追加にB-port(0<B<A)CSI-RS resourceをもう一つaggregationさせることができる。
そして、ここに追加にC-port (0<C<B) CSI-RS resourceをもう一つaggregationさせることができる等のような形態でより小さなport単位のCSI-RS resourceを追加設定し続けることができる形態で拡張定義/設定されることができる。
上述の方法1、方法2及び方法3を適用するにおいて、CSI-RS resourceをそれぞれCSI-RS resource #1、CSI-RS resource #2などの形態で表記した部分は、RRC signaling上のCSI-RS resource IDが付与されるindexを意味するか、またはRRC signalingを介して付与されるCSI-RS resource IDを昇順に整列した後、前から順次に#1、#2等で付与したindexを意味できる。
以下、多数のlegacy CSI-RS resourceを併合して、新しいCSI-RS resourceを設定する方法と、CSI-RS configuration(index)を利用して、CSI-RS resource内のCSI-RSRE(ら)に対したアンテナポートナンバリング(antenna port numbering)を行う方法について、第4の実施の形態を介して具体的に述べることにする。
ここで、legacy CSI-RS resourceは、1-port、2-port、4-port、8-port CSI-RS resourceを意味し、新しいCSI-RS resourceは、8-portより多いポート(例:12-port、16-port等)に対したCSI-RS resourceを意味する。
上述のように、CSI-RS resourceは、CSI-RSが送信される資源のパターンを表すもので、一般に一つのX-port CSI-RS resourceは、X個のport数分だけのREを含むことができる。
また、多数のCSI-RS resourceをCSI-RS resource poolと呼ぶことができる。
第4の実施の形態
第4の実施の形態は、第3の実施の形態において述べた方法1ないし方法3(アンテナポートナンバリング規則)を利用して、CSI-RS resource(例:12-portの場合、4-port resource3個、16-portの場合、8-port resource2個)に対して各CSI-RS resource別アンテナポートナンバリング規則に対する方法を提供する。
すなわち、第4の実施の形態は、各CSI-RS resourceにおいてCSI-RSが送信されるRE(ら)の位置及び該当RE(ら)に対したantenna port numberingの規則(または、方法またはマッピング)を提供する。
すなわち、基地局がRRC signaling(例:CSI-RS config.)を介して端末に設定するCSI-RS resource IDと関係なく、(X-port)CSI-RS resource #i(i=0、1、2、…)を介して設定される情報のうち、前記X個のantenna portがマッピングされるCSI-RSRE位置と関連したCSI-RS configuration number(またはindex)を適用する形態でアンテナポートナンバリング規則が定義/設定されることができる。
ここで、(X-port)CSI-RS resource #0、#1、#2等は、各々X個のアンテナポートにマッピングされるREを含む。
前記CSI-RS configuration number(またはindex)は、上述の表3及び表4の最も左側のcolumnである‘CSI reference signal configuration’を表す。
ここで、前記表3及び表4のCSI-RS configurationのindexは、CSI-RS resourceにおいてCSI-RSが送信されるREの開始地点を表す情報である。
例えば、端末が同じCSI process内に共に設定されたY個のCSI-RS resourceがあるとしよう。
各CSI-RS resourceにおいて指示しているRE位置に関する‘CSI reference signal configuration’numberを昇順(または降順)に整列した後、これについて上述の方法1ないし方法3のantenna port numbering規則を適用する。
この場合、上述の方法1ないし方法3において表示したCSI-RS resource #1、#2などの形態は、RRC signaling上のCSI-RS resource IDでなく、‘CSI reference signal configuration’numberで(昇順または降順に)再整列されたCSI-RS resource indexに該当する。
このとき、前記‘CSI reference signal configuration’numberで昇順(または降順)に整列する動作無しで、RRC signaling設定上、前記‘CSI reference signal configuration’numberが設定/提供される順に前記CSI-RS resource #1、#2などが対応すると見なし、各CSI-RS resource別アンテナポートナンバリング規則を適用できる。
例えば、前記X=4(Xは、antenna portの数)、Y=3(Yは、CSI-RS resourceの数)とするとき、RRC signaling(例:CSI-RS config.IE)を介してCSI-RS resource3個(Y=3)に対した“CSI reference signal configuration”numberが設定されることができる。
このとき、前記設定されたCSI-RS configuration numberは、それぞれ順に2、6、4と仮定する。
この場合、上述の方法(方法1ないし方法3)においてCSI-RS resource #1、CSI-RS resource #2、CSI-RS resource #3は、順にそれぞれ‘CSI reference signal configuration’number2、6、4に対応すると見なし、上述のantenna port numbering規則を適用できる。
前記RRC signalingの一例は、CSI-RS config.IE(Information Element)でありえ、そのフォーマットの一例は、以下の表6のとおりであり、表6のパラメータについての説明は、以下の表7のとおりである。
各CSI-RS resource(#1、#2、#3等)でのアンテナポートナンバリング方法を、上述のオプション1に従って適用すると、以下のとおりである。
まず、CSI-RS resource #1にマッピングされるアンテナポートは、(0、1、2、3)または(15、16、17、18)であり、CSI-RS resource #2にマッピングされるアンテナポートは、(4、5、6、7)または(19、20、21、22)であり、CSI-RS resource #3にマッピングされるアンテナポートは、(8、9、10、11)または(23、24、25、26)でありうる。
また、アンテナポート0(または15)、4(または19)、8(または23)がマッピングされるREの位置は、各CSI-RS resourceに対応するCSI-RS configuration number(またはindex)により決定されることができる。
前に例に挙げた、CSI-RS resource別アンテナポートマッピング規則は、以下の数式13で定義されうる。
式中、iは、CSI-RS resource numberを表し、
の値を有することができる。
そして、アンテナポートpは、
と決定され、p’は、
の値を有することができる。
式中、特定‘CSI reference signal configuration’number(例えば、=2)は、legacy CSI-RS resource設定内に含まれたものでありうる。
すなわち、RRC signaling構造上、前記‘CSI reference signal configuration’number2、6、4のうち、特定の一つ(例えば、最前の2であるか、最後の4でありうる)は、legacy (default) CSI-RS resource設定RRC message(例:CSI-RS config.IE)内での情報を介して提供されることができる。
一例として、前記特定CSI reference signal configuration’numberは、表6でのCSI-RS-ConfigNZP-r11内のresource Config-r11を介して提供されることができる。
そして、残りの他の‘CSI reference signal configuration’numberは、additional configuration number関連情報として端末に追加提供される形態でRRCシグナルリングがデザインされることもできる。
一例として、前記残りのCSI reference signal configuration’numberは、表6でのnzp-resourceConfigList-r13及びresourceConfig-r13を介して提供されることができる。
ここで、前記legacy (default) CSI-RS resource設定を介して提供される特定‘CSI reference signal configuration’number(例えば、=2)をCSI-RS resource #1に最も先に対応させることができ、または前記CSI-RS resource #3に最も先に対応させることもできる。
これと関連して、特定RRC message delivery構造によって 他のRRCcontainerを介して基地局が端末炉シグナルリングを送信する場合にも、基地局と端末間の曖昧さ(ambiguity)があってはならない。
したがって、このために特定の決まった順序(または規則(rule))により前記設定される‘CSI reference signal configuration’numberと上述の方法でのCSI-RS resource #1、#2、#3、…間に1対1に対応が明確に認識されうるようにする方法が規定されるように定義する。
まず、legacy (default) CSI-RS resource設定(情報要素)を介して提供される特定‘CSI reference signal configuration’numberが最も低いCSI-RS resource index(例:CSI-RS resource #1)に対応する場合について 説明する。
例えば、CSI-RS resource #1は、特定“CSI-Process-r11”設定内の(legacy)“csi-RS-ConfigNZPId-r11”で指示する“resource Config-r11 INTEGER(0..31)”設定値に対応できる。
そして、CSI-RS resource #2は、“CSI-RS-ConfigNZP-EMIMO-r13”の“nzp-resourceConfigList-r13 SEQUENCE SIZE(1..2)または(2..8))OF NZP-ResourceConfig-r13”で表現される追加設定情報のうち、第1番目の“NZP-ResourceConfig-r13”で指示する“ResourceConfig-r13::=INTEGER(0..31)”設定値に対応できる。
そして、CSI-RS resource #3は、“CSI-RS-ConfigNZP-EMIMO-r13”の“nzp-resourceConfigList-r13 SEQUENCE(SIZE(1..2))OF NZP-ResourceConfig-r13”で表現される追加設定情報のうち、第2番目の“NZP-ResourceConfig-r13”で指示する“ResourceConfig-r13::=INTEGER(0..31)”設定値に対応できる。
上述の方法は、16-port CSI-RS resourceに対するantenna portマッピング方法に対しても同様に適用できることはもちろんである。
すなわち、X=8(Xは、antenna portの数)、Y=2(Yは、CSI-RS resourceの数)の構造において、各CSI-RS resourceにantenna portをマッピングする方法にも同様に適用されることができる。
以下の表8は、上述のlegacy(default)を最初に対応する場合を簡略に整理した表である。表8の場合、normal CPの場合を例とした。
表8において、k’は、資源ブロック内の副搬送波インデックスを表し、l’は、スロット内のOFDMシンボルインデックスを表し、nsは、subframe内のslotを表す。
表8中、CSI-RS configuration number(またはindex)は、前の表3及び4を参照することにする。
次に、legacy (default) CSI-RS resource設定を介して提供される特定‘CSI reference signal configuration’numberが最も高いCSI-RS resource index(CSI-RS resource #3)に対応する場合について述べる。
例えば、上述の方法(方法1ないし方法3)において、CSI-RS resource #3は、“CSI-RS-ConfigNZP-EMIMO-r13”の“nzp-resourceConfigList-r13SEQUENCE(SIZE(1..2)または(2..8))OF NZP-ResourceConfig-r13”と表現される追加設定情報のうち、第1番めの“NZP-ResourceConfig-r13”で指示する“ResourceConfig-r13::=INTEGER(0..31)”設定値に対応できる。
そして、CSI-RS resource #2は、“CSI-RS-ConfigNZP-EMIMO-r13”の“nzp-resourceConfigList-r13 SEQUENCE(SIZE(1..2)) OF NZP-ResourceConfig-r13”と表現される追加設定情報のうち、第2番目の“NZP-ResourceConfig-r13”で指示する“ResourceConfig-r13::=INTEGER(0..31)”設定値に対応できる。
そして、CSI-RS resource #1は、特定“CSI-Process-r11”設定内の(legacy)“csi-RS-ConfigNZPId-r11”で指示している“resourceConfig-r11 INTEGER(0..31)”設定値に対応できる。
以下の表9は、上述のlegacy (default)を最後に対応する場合を簡略に整理した表である。表9の場合、normal CPの場合を例に挙げた。
図25は、本明細書で提案する併合されたCSI-RS資源を利用して、チャネル状態情報を報告するための方法の一例を示したフローチャートである。
図25を参照すると、端末は、8ポート(port)より多いアンテナポートを使用するCSI-RS(Reference signal)の資源設定を表すCSI-RS資源設定(resource configuration)情報を基地局から受信する(S2510)。
前記CSI-RS資源設定情報は、上位階層シグナルリング(high layer signaling)を介して前記基地局から受信されることができる。
また、前記8ポートより多いアンテナポートを使用するCSI-RSの資源は、二つ以上のレガシー(legacy)CSI-RS資源の併合(aggregation)を介して設定されることができる。
また、前記レガシー(legacy)CSI-RS資源は、8ポート以下のアンテナポートを使用するCSI-RSの資源を表すことができる。
また、前記8ポートより多いアンテナポートを使用するCSI-RSの資源は、同じサブフレームに含まれる形態でありうる。
また、前記8ポートより多いアンテナポートを使用するCSI-RSの資源は、連続した一定数のシンボル内に含まれる形態でありうる。
また、前記8ポート(port)より多いアンテナポートは、12ポートまたは16ポートでありうる。
また、前記8ポート以下のアンテナポートは、1ポート、2ポート、4ポートまたは8ポートでありうる。
また、前記併合された二つ以上のレガシーCSI-RS資源は、3個または2個でありうる。
前記CSI-RS資源設定情報は、多数のレガシー(legacy)CSI-RS設定値を含み、前記多数のレガシーCSI-RS設定値は、前記併合された二つ以上のレガシーCSI-RS資源の各々に対応できる。
ここで、前記レガシーCSI-RS設定値は、レガシー(legacy)CSI-RS resourceが始まる資源要素の位置を表す値でありうる。
前記CSI-RS資源設定情報に含まれる特定レガシーCSI-RS設定値は、前記併合されたレガシーCSI-RS資源のうち、最も低いインデックスを有するレガシーCSI-RS資源に対応するか、または最も高いインデックスを有するレガシーCSI-RS資源に対応できる。
また、前記併合さた二つ以上のレガシーCSI-RS資源は、降順または昇順に整列された多数のレガシー設定値に低い値から順次に対応できる。
また、前記レガシーCSI-RS資源での資源要素(RE)別アンテナポート番号マッピングは、一定規則により行われることができる。
ここで、前記一定規則は、各レガシーCSI-RS資源別に順次にマッピングされるか、または各レガシーCSI-RS資源内の特定資源要素別に順次にマッピングされることができる。
一例として、前記二つ以上のレガシーCSI-RS資源は、CSI-RS resource #1、CSI-RS resource #2及びCSI-RS resource #3でありうる。
このとき、前記CSI-RS resource #1の資源要素は、アンテナポート15、16、17、18にマッピングされ、前記CSI-RS resource #2の資源要素は、アンテナポート19、20、21、22にマッピングされ、前記CSI-RS resource #3の資源要素は、アンテナポート23、24、25、26にマッピングされることができる。
さらに他の一例として、前記二つ以上のレガシーCSI-RS資源は、CSI-RS resource #1及びCSI-RS resource #2でありうる。
このとき、前記CSI-RS resource #1の資源要素は、アンテナポート15、16、17、18、19、20、21、22にマッピングされ、前記CSI-RS resource #2の資源要素は、アンテナポート23、24、25、26、27、28、29、30にマッピングされることができる。
以後、前記端末は、前記受信されたCSI-RS資源設定情報に基づいて、前記基地局から前記8ポートより多いアンテナポートを使用するCSI-RSを受信する(S2520)。
以後、前記端末は、前記受信されたCSI-RSに基づいて、チャネル状態情報(Channel State Information:CSI)を測定する(S2530)。
以後、前記端末は、前記測定されたCSIを前記基地局に報告(reporting)する(S2540)。
上述の方式の他にも、前記legacy (default) CSI-RS resourceが何番めの‘CSI reference signal configuration’numberに対応するかなどが他の形態で規定されることもでき、このような類似変形案は、すべて本発明の範ちゅうに含まれると認識されることができる。
上述の方法は、RRC signaling上においてCSI-RS resource ID別にreconfigurationが発生する等のイベントが発生するとき、CSI-RS resource IDの再割り当て過程において連続的なCSI-RS resource IDが付与されない問題を防止できるようになる。
また、該当方法により、常に端末が有効に設定されたCSI-RS resourceのうち、実際指示している‘CSI reference signal configuration’numberに基づいて、antenna port numberingを適用できるという効果がある。
このような動作においては、好ましくは、New CSI-RS pattern(またはNew CSI-RS resource)は、常に同じサブフレーム内でのmultiple CSI-RS resource aggregationをすると仮定することができる。
その理由は、phase driftなどを最小化するためである。
こういう場合、前記‘CSI reference signal configuration’numberは、前記Y個のCSI-RS resources間に重複numberが割り当てられる場合がないと仮定することができる。
しかしながら、万が一、multiple subframeにかけて前記Y個のCSI-RS resourcesが設定さうると仮定すると、同じ‘CSI reference signal configuration’numberを有する二つ以上のCSI-RS resourceが設定されうるようになる。
この場合には、上述のRRC signaling上のCSI-RS resource IDの昇順(または降順)に2次的な優先順位規則を決める方法も考慮することができる。
本発明が適用されることができる装置一般
図26は、本発明の一実施の形態による無線通信装置のブロック構成図を例示する。
図26に示すように、無線通信システムは、基地局2610と基地局2610領域内に位置した多数の端末2620とを含む。
基地局2610は、プロセッサ(processor)2611、メモリ(memory)2612及びRF部(radio frequency unit)2613を含む。プロセッサ2611は、上述の図1ないし図25で提案された機能、過程及び/または方法を具現する。無線インターフェスプロトコルの階層は、プロセッサ2611により具現化されることができる。メモリ2612は、プロセッサ2611に接続されて、プロセッサ2611を駆動するための多様な情報を格納する。RF部2613は、プロセッサ2611に接続されて、無線信号を送信及び/または受信する。
端末2620は、プロセッサ2621、メモリ2622及びRF部2623を含む。プロセッサ2621は、前の図1ないし図25で提案された機能、過程及び/または方法を具現する。無線インターフェスプロトコルの階層は、プロセッサ2621により具現化されることができる。メモリ2622は、プロセッサ2621に接続されて、プロセッサ2621を駆動するための多様な情報を格納する。RF部2623は、プロセッサ2621に接続されて、無線信号を送信及び/または受信する。
メモリ2612、2622は、プロセッサ2611、2621の内部または外部にあることができ、周知の多様な手段としてプロセッサ2611、2621に接続されることができる。また、基地局2610及び/または端末2620は、一個のアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
以上説明された実施の形態は、本発明の構成要素と特徴が所定形態で結合されたことである。各構成要素または特徴は、別の明示上言及がない限り、選択的なものと考慮されなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素または特徴と結合されない形態で実施されることができる。また、一部構成要素及び/または特徴を結合して、本発明の実施の形態を構成することも可能である。本発明の実施形態において説明される動作の順序は変更されることができる。ある実施の形態の一部構成または特徴は、他の実施の形態に含まれることができ、または他の実施の形態の対応する構成または特徴と交替されることができる。特許請求の範囲において明示上引用関係がない請求項を結合して実施の形態を構成するか、または出願後の補正により新しい請求項に含めることができることは明らかである。
本発明に係る実施の形態は、多様な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現化されることができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、一つまたはそれ以上の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り具現化されることができる。
ファームウェアまたはソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、以上説明された機能または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態により具現化されることができる。ソフトウェアコードは、メモリに格納されてプロセッサにより駆動されることができる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置して、既に公知された多様な手段により前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須特徴から逸脱しない範囲内で他の特定の形態により具体化されうることは当業者にとって自明である。よって、上述の詳細な説明は、すべての面において制約的に解析されてはならず、例示的なものと考慮されなければならない。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解析により決定されなければならず、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。
本発明の無線通信システムにおけるチャネル状態情報を報告する方案は、3GPP LTE/LTE-Aシステムに適用される例を中心に説明したが、3GPP LTE/LTE-Aシステムの他にも多様な無線通信システムに適用することが可能である。