図1は、下りリンクで移動通信が行われる際の周波数使用状態を説明するための図である。図1に示す例は、複数の基本周波数ブロック(以下、コンポーネントキャリア:CC)で構成される相対的に広い第1システム帯域を持つ第1の通信システムであるLTE−Aシステムと、相対的に狭い(ここでは、一つのコンポーネントキャリアで構成される)第2システム帯域を持つ第2の通信システムであるLTEシステムが併存する場合の周波数使用状態である。LTE−Aシステムにおいては、例えば、100MHz以下の可変のシステム帯域幅で無線通信し、LTEシステムにおいては、20MHz以下の可変のシステム帯域幅で無線通信する。LTE−Aシステムのシステム帯域は、LTEシステムのシステム帯域を一単位とする少なくとも一つの基本周波数ブロックとなっている。このように複数の基本周波数ブロックを一体として広帯域化することをキャリアアグリゲーションという。
例えば、図1においては、LTE−Aシステムのシステム帯域は、LTEシステムのシステム帯域(ベース帯域:20MHz)を一つのコンポーネントキャリアとする5つのコンポーネントキャリアの帯域を含むシステム帯域(20MHz×5=100MHz)となっている。図1においては、移動端末装置UE(User Equipment)#1は、LTE−Aシステム対応(LTEシステムにも対応)の移動端末装置であり、100MHzのシステム帯域を持ち、UE#2は、LTE−Aシステム対応(LTEシステムにも対応)の移動端末装置であり、40MHz(20MHz×2=40MHz)のシステム帯域を持ち、UE#3は、LTEシステム対応(LTE−Aシステムには対応せず)の移動端末装置であり、20MHz(ベース帯域)のシステム帯域を持つ。
ところで、LTEシステム及びLTE-Aシステムにおいては、基地局装置はPHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)で上りの送信(PUSCH:Physical Uplink Shared Channel)に対するHARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)のACK又はNACKを伝送している。PHICHリソースは、例えば図2(a)に示すように、PHICHグループとSeq.indexとで特定される。PHICHグループは、所定の周波数帯域毎に分けられている。Seq.indexは、同一周波数帯域(同一PHICHグループ)で用いられる直交系列番号を示している。このように、PHICHは、複数のPHICHグループ間でFDM(Frequency Division Multiplexing)多重され、同一PHICHグループ内でCDM(Code Division Multiplexing)多重される。
LTEシステムでは、PHICHリソースは、移動端末装置に対してULグラントで指示される上り送信用のリソースブロック番号(RB index)に応じて割り当てられる。図2(b)に示すように、上りリンクはシングルキャリア(SC-FDMA)であるため、ULグラントにて連続したリソースブロックの先頭リソースブロック番号Ilowが指示される。図2に示す例では、上り送信用の先頭リソースブロック番号Ilow「30」が指示される場合、PHICHリソースは、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」に割り当てられる。なお、以降の説明においては、図示されるDL CCは、コンポーネントキャリアの下りリンクを示し、UL CCは、コンポーネントキャリアの上りリンクを示す。
また、LTEシステムでは、マルチユーザMIMO(Multiple Input Multiple Output)で複数の移動端末装置が同じIlowを用いる場合、上り復調用参照信号(DM RS:Demodulation Reference Signal)のパラメータであるCS(Cyclic Shift)値が利用される。図3に示すように、PHICHリソースは、UE毎にCS値を変えることにより衝突が避けられている。図3に示す例では、複数の移動端末装置が同一のIlow「30」を用いる場合、一方の移動端末装置に対するPHICHリソースは、CS値「0」として、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」で割り当てられる。また、他方の移動端末装置に対するPHICHリソースは、CS値「1」として、PHICHグループ「5」、Seq.index「3」で割り当てられる。このように、LTEシステムでは、上り送信用の先頭リソースブロック番号IlowとCS値とによりPHICHのリソースが割り当てられている。
一方、LTE−Aシステムの上りリンクでは、図4に示すように、最大2つのトランスポートブロック(TB:Transport Block)を複数のレイヤにマッピングし、複数のアンテナで信号を送信するシングルユーザMIMOが採用されている。シングルユーザMIMOでは、2つのトランスポートブロックに対応してACK又はNACKが送信されるため、2つのPHICHをサポートすることが検討されている。2つのPHICHリソースは、各レイヤにおける上り送信信号が同一帯域に多重されるため、同一のIlowに基づいて割り当てられると、衝突するという問題があった。なお、トランスポートブロックとは、符号化、変復調、HARQ等の物理レイヤで行われる処理の基本単位のことである。
上記問題を解決するため、レイヤ毎に異なるCS値を選択することでPHICHリソースの衝突を避ける方法が考えられる。具体的には、式(1)を用いてPHICHグループとSeq.indexとが求められる。
図5に示すように、上りリンクにIlow「30」が指示されると、レイヤ1用のPHICHリソースは、CS値(nDMRS)を「0」に設定して、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」で割り当てられる。一方、レイヤ2用のPHICHリソースは、CS値(nDMRS)を「1」に設定して、PHICHグループ「5」、Seq.index「3」で割り当てられる。しかし、上記方法では、基地局装置から移動端末装置に対してレイヤ毎にCS値を通知する必要があり、制御信号のオーバヘッドが増加するという問題があった。
そこで、本発明者らは、この問題点を解決するために、本発明をするに至った。すなわち、本発明の骨子は、LTE−Aシステムの上りリンクのシングルユーザMIMOの送信モード時に、各レイヤに対応したPHICHリソースが衝突するのに着目し、システム内で予め固定的に設定されたオフセット値を用いてPHICHリソースを決定することである。この構成により、制御信号のオーバヘッドを増加させることなく、PHICHリソースの衝突の回避を可能としている。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図6から図9を参照して、シングルユーザMIMOの送信モード時におけるPHICHリソースの割当方法について説明する。
上記したように、LTE−Aの上りリンクでは、複数のトランスポートブロックを複数のレイヤに関連付け、複数のアンテナで信号を送信するシングルユーザMIMOが採用されている。本実施の形態では、式(2)を用いて各トランスポートブロック(各レイヤ)に対応したPHICHリソースが求められる。なお、式(2)におけるA
(l)、B
(l)は、先頭リソースブロック番号I
lowに対するオフセット値を示している。C
(l)は、Seq.indexに対するオフセット値を示している。D
(l)は、PHICHグループに対するオフセット値を示している。lは、上りリンクの各レイヤに対応したレイヤindexを示している。また、オフセット値A
(l)、B
(l)、C
(l)、D
(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値である。
式(2)を用いた場合、上りリンクのレイヤ毎に異なるオフセット値A(l)、B(l)、C(l)、D(l)が設定されることにより、各レイヤに対応したPHICHリソースの衝突が回避される。ここで、シングルユーザMIMOの送信モード時におけるPHICHリソースの第1の割当方法について具体的に説明する。PHICHリソースの第1の割当方法は、上りリンクのレイヤ毎に異なるオフセット値C(l)、D(l)を用いることでPHICHリソースの衝突を避けるものである。
PHICHリソースの第1の割当方法では、式(2)のオフセット値A
(l)、B
(l)にそれぞれ0が設定される。このため、式(2)は式(3)に変形することが可能である。
各レイヤに対応したPHICHリソースは、式(3)において、レイヤ毎に異なるオフセット値C(l)、D(l)が設定されることで衝突が回避される。この場合、オフセット値C(l)は、PHICHリソースをSeq.index方向に移動させ、オフセット値D(l)は、PHICHリソースをPHICHグループ方向に移動させる。
図6は、レイヤ1用のオフセット値C(1)、D(1)にそれぞれ「0」が設定され、レイヤ2用のオフセット値C(2)に「4」、D(2)に「0」が設定された例を示している。ULグラントにより上りリンクにIlow「30」が指示されると、レイヤ1用のPHICHリソースは、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」に割り当てられる。一方、レイヤ2用のPHICHリソースは、PHICHグループ「4」、Seq.index「6」に割り当てられる。すなわち、レイヤ2用のPHICHリソースは、オフセット値C(2)によりレイヤ1用のPHICHリソースに対してSeq.index方向に4つ分だけ離れて設定される。このようにして、レイヤ1、2用のPHICHリソースは、Seq.indexおよびPHICHグループに対するオフセット値C(l)、D(l)を用いて衝突が回避されている。
また、オフセット値C(l)、D(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値である。したがって、基地局装置から移動端末装置にオフセット値C(l)、D(l)を通知する必要がなく、制御信号のオーバヘッドを増加させる必要がない。なお、PHICHリソースの第1の割当方法では、レイヤ毎に式(3)のオフセット値C(l)、D(l)に固定値を設定する構成としたが、レイヤ毎に式(2)のオフセット値A(l)、B(l)に「0」を設定し、C(l)、D(l)に固定値を設定する構成としてもよい。例えば、図6では、レイヤ1用のオフセット値A(1)、B(1)、C(1)、D(1)は「0」に設定され、レイヤ2のオフセット値A(2)、B(2)、D(2)は「0」、オフセット値C(2)は「4」に設定される。また、オフセット値C(l)、D(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値としたが、基地局装置から移動端末装置にRRCシグナリングで通知する構成としてもよい。
次に、シングルユーザMIMOの送信モード時におけるPHICHリソースの第2の割当方法について具体的に説明する。PHICHリソースの第2の割当方法は、上り送信用として割り当てられたリソースブロックの中からレイヤ毎に異なるリソースブロック番号を選択することで、PHICHリソースの衝突を避けるものである。
PHICHリソースの第2の割当方法では、式(2)のオフセット値C
(l)、D
(l)にそれぞれ0が設定される。このため、上りリンクが2レイヤで空間多重される場合、式(2)は式(4)、式(5)に変形することが可能である。なお、式(4)のI
1はレイヤ1用に選択されたリソースブロック番号、I
2はレイヤ2用に選択されたリソースブロック番号をそれぞれ示す。I
1は、先頭リソースブロック番号I
lowに対しオフセット値A
(l)が加えられることで選択される。I
2は、先頭リソースブロック番号I
lowに対しオフセット値B
(l)が加えられることで選択される。
各レイヤに対応したPHICHリソースは、式(4)、式(5)において、レイヤ毎に異なるリソースブロック番号I1、I2が選択されることで衝突が回避される。この場合、オフセット値A(l)、B(l)は、PHICHリソースを連続するリソースブロック番号の並びの方向に移動させる。
図7は、レイヤ1用のオフセット値A(1)、B(1)にそれぞれ「0」が設定され、レイヤ2用のオフセット値A(2)、B(2)にそれぞれ「1」が設定された例を示している。ULグラントにより先頭リソースブロック番号Ilow「30」が指示されると、レイヤ1用のPHICHリソースは、リソースブロック番号I1「30」に対応して、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」に割り当てられる。一方、レイヤ2用のPHICHリソースは、リソースブロック番号I2「31」に対応して、PHICHグループ「5」、Seq.index「2」で割り当てられる。すなわち、レイヤ1用のPHICHリソースは、先頭リソースブロック番号に対応して割り当てられ、レイヤ2用のPHICHリソースは、先頭リソースブロック番号に隣接した2番目のリソースブロック番号に対応して割り当てられる。このようにして、レイヤ1、2用のPHICHリソースは、上り送信用に割り当てられたリソースブロック番号の中から、レイヤ毎に異なるリソースブロック番号が選択されることで衝突が回避されている。
また、オフセット値A(l)、B(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値である。したがって、基地局装置から移動端末装置にオフセット値A(l)、B(l)を通知する必要がなく、制御信号のオーバヘッドを減らすことが可能となる。なお、PHICHリソースの第2の割当方法では、レイヤ毎に式(4)、式(5)のオフセット値A(l)、B(l)に固定値を設定する構成としたが、式(2)のオフセット値A(l)、B(l)に固定値を設定し、C(l)、D(l)に「0」を設定する構成としてもよい。例えば、図7では、レイヤ1用のオフセット値A(1)、B(1)、C(1)、D(1)は「0」に設定され、レイヤ2のオフセット値A(2)、B(2)は「1」、オフセット値C(2)、D(2)は「0」に設定される。
また、図7では、レイヤ1、2用のPHICHリソースが隣接したリソースブロック番号に対応して割り当てられる構成としたが、この構成に限定されるものではない。レイヤ1、2用のPHICHリソースは、上り送信用に割り当てられたリソースブロックのリソースブロック番号に対応して割り当てられればよく、例えば、中間の番号「35」、最後尾の番号「39」に対応して割り当てられてもよい。また、オフセット値A(l)、B(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値としたが、基地局装置から移動端末装置にRRCシグナリングで通知する構成としてもよい。
次に、シングルユーザMIMOの送信モード時におけるPHICHリソースの第3の割当方法について具体的に説明する。PHICHリソースの第3の割当方法は、クラスター化された割当リソースブロックから、レイヤ毎に異なるクラスターのリソースブロック番号を選択することで、PHICHリソースの衝突を避けるものである。なお、ここでは、説明の便宜上、上りリンクが2レイヤで空間多重される場合について説明する。
図8(a)に示すように、LTE−Aシステムの上りリンクでは、連続する割当リソースブロックをクラスター化するマルチアクセス方式(Clustered DFT-S-OFDMA)が採用されている。LTE−Aシステムの上りリンクは、このマルチアクセス方式により、連続した割当リソースブロックをクラスター化することで、スポット的な割り当てが可能となりシステム帯域の利用効率が向上されている。基地局装置は、例えば、移動端末装置にULグラントで各クラスターの先頭リソースブロック番号Ilowを指示する。図8(a)では、1クラスター目のIlowとして「30」が指示され、2クラスター目のIlowとして「60」が指示される。
各レイヤに対応したPHICHリソースは、上記した式(4)、式(5)において、レイヤ毎に異なるクラスターのリソースブロック番号I1、I2が選択されることで衝突が回避される。この場合、オフセット値A(l)、B(l)は、各レイヤのPHICHリソースを異なるクラスターのリソースブロック番号に対応させるように移動させる。
図8(b)は、レイヤ1用のオフセット値A(1)、B(1)にそれぞれ「0」が設定され、レイヤ2用のオフセット値A(2)、B(2)にそれぞれ「30」が設定される例を示している。ULグラントにより先頭リソースブロック番号Ilow「30」が指示されると、レイヤ1用のPHICHリソースは、リソースブロック番号I1「30」に対応して、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」に割り当てられる。一方、レイヤ2用のPHICHリソースは、リソースブロック番号I2「60」に対応して、PHICHグループ「8」、Seq.index「4」で割り当てられる。すなわち、レイヤ1用のPHICHリソースは、1クラスター目の先頭リソースブロック番号に対応して割り当てられ、レイヤ2用のPHICHリソースは、2クラスター目の先頭リソースブロック番号に対応して割り当てられる。このようにして、レイヤ1、2用のPHICHリソースは、レイヤ毎に異なるクラスターのリソースブロック番号が選択されることで衝突が回避されている。
また、オフセット値A(l)、B(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値である。したがって、基地局装置から移動端末装置にオフセット値A(l)、B(l)を通知する必要がなく、制御信号のオーバヘッドを増加する必要がない。なお、PHICHリソースの第3の割当方法では、レイヤ毎に式(4)、式(5)のオフセット値A(l)、B(l)に固定値を設定する構成としたが、式(2)のオフセット値A(l)、B(l)に固定値を設定し、C(l)、D(l)に「0」を設定する構成としてもよい。例えば、図8では、レイヤ1用のオフセット値A(1)、B(1)、C(1)、D(1)は「0」を設定し、レイヤ2のオフセット値A(2)、B(2)は「30」、オフセット値C(2)、D(2)は「0」に設定される。
また、図8では、レイヤ1、2用のPHICHリソースが各クラスターの先頭リソースブロック番号に対応して割り当てられる構成としたが、この構成に限定されるものではない。レイヤ1、2用のPHICHリソースは、レイヤ毎に異なるクラスターで使用されるリソースブロック番号に対応して割り当てられればよく、例えば、中間の番号や最後尾の番号に対応して割り当てられてもよい。また、オフセット値A(l)、B(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値としたが、基地局装置から移動端末装置にRRCシグナリングで通知する構成としてもよい。
なお、上記した式(2)から式(5)では、オフセット値A(l)、B(l)は、同一の値であるため、オフセット値A(l)=B(l)としてもよい。また、上記したPHICHリソースの第1から第3の割当方法は、式(2)を変形して、適宜組み合わせて使用することも可能である。
次に、シングルユーザMIMOの送信モード時におけるPHICHリソースの第4の割当方法について具体的に説明する。PHICHリソースの第4の割当方法は、クラスター化された割当リソースブロックから、レイヤ毎に異なるクラスターのリソースブロック番号を選択することで、PHICHリソースの衝突を避ける方法である。なお、ここでは、説明の便宜上、上りリンクが2レイヤで空間多重される場合について説明する。
上記したように、LTE−Aの上りリンクでは、連続する割当リソースブロックをクラスター化するマルチアクセス方式(Clustered DFT-S-OFDMA)が採用されている。PHICHリソースの第4の割当方法では、式(6)、式(7)を用いて各レイヤに対応したPHICHリソースが求められる。なお、式(6)のI
3はレイヤ1用に選択されたクラスターのリソースブロック番号、式(7)のI
4はレイヤ2用に選択されたクラスターのリソースブロック番号をそれぞれ示している。C
(l)は、Seq.indexに対するオフセット値を示している。D
(l)は、PHICHグループに対するオフセット値を示している。
各レイヤに対応したPHICHリソースは、式(6)、式(7)において、レイヤ毎に異なるクラスターのリソースブロック番号I3、I4が選択されることで衝突が回避される。選択されるリソースブロック番号は、レイヤ毎に異なるクラスターで使用されるリソースブロック番号であればよく、例えば、各クラスターにおける中間の番号、最後尾の番号でもよい。
図9は、レイヤ1用にリソースブロック番号I3「30」、レイヤ2用にリソースブロック番号I4「60」が設定される例を示している。したがって、レイヤ1用のPHICHリソースは、リソースブロック番号I3「30」に対応して、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」に割り当てられる。一方、レイヤ2用のPHICHリソースは、リソースブロック番号I4「60」に対応して、PHICHグループ「8」、Seq.index「4」に割り当てられる。すなわち、レイヤ1用のPHICHリソースは、1クラスター目の先頭リソースブロック番号に対応して割り当てられ、レイヤ2用のPHICHリソースは、2クラスター目の先頭リソースブロック番号に対応して割り当てられる。このようにして、レイヤ1、2用のPHICHリソースは、レイヤ毎に異なるクラスターのリソースブロック番号が選択されることで衝突が回避されている。
次に、シングルユーザMIMOの送信モード時におけるPHICHリソースの第5の割当方法について具体的に説明する。PHICHリソースの第5の割当方法は、上りリンクのレイヤ毎にCS値(nDMRS)を異ならせることでPHICHリソースの衝突を避けるものである。なお、ここでは、説明の便宜上、上りリンクが2レイヤで空間多重される場合について説明する。
各レイヤに対応したPHICHリソースは、上記した式(3)において、レイヤ毎に異なるオフセット値C(l)、D(l)により、レイヤ毎にCS値を異ならせることで衝突が回避される。すなわち、PHICHリソースの第5の割当方法では、オフセット値C(l)、D(l)は、レイヤ1、2共通のCS値をオフセットさせる値として機能する。
図15(a)は、レイヤ1用のオフセット値C(1)、D(1)に「0」、レイヤ2用のオフセット値C(2)、D(2)に「1」、レイヤ1、2共通のCS値に「0」がそれぞれ設定された例を示している。ULグラントにより上りリンクにIlow「30」が指示されると、レイヤ1用のPHICHリソースは、CS値「0」として、PHICHグループ「4」、Seq.index「2」に割り当てられる。一方、レイヤ2用のPHICHリソースは、CS値「1」として、PHICHグループ「5」、Seq.index「3」に割り当てられる。すなわち、レイヤ2用のPHICHリソースは、オフセット値C(l)、D(l)によりレイヤ1用のPHICHリソースに対してCS値「1」分だけ離れて設定される。このようにして、レイヤ1、2用のPHICHリソースは、レイヤ1、2共通のCS値に対するオフセット値C(l)、D(l)を用いて衝突が回避されている。
このように、各レイヤ用のCS値は、オフセット値C(1)、D(1)により暗示的に関連付けられている。この場合、レイヤ1用のオフセット値C(1)、D(1)の大きさに応じて、レイヤ2用のオフセット値C(2)、D(2)が可変されてもよい。例えば、図15(a)では、レイヤ1用のCS値「0」(C(1)、D(1)=0)に設定されると、レイヤ2用のCS値「1」(C(1)、D(1)=1)に設定されるようにする。また、図15(b)では、レイヤ1用のCS値「1」(C(1)、D(1)=1)に設定されると、レイヤ2用のCS値「4」(C(2)、D(2)=4)に設定されるようにする。このような構成により、基地局装置から移動端末装置にレイヤ2用のCS値を通知する必要がなく、制御信号のオーバヘッドを増加させる必要がない。
また、オフセット値C(l)、D(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値である。したがって、基地局装置から移動端末装置にオフセット値C(l)、D(l)を通知する必要がなく、制御信号のオーバヘッドを増加させる必要がない。なお、PHICHリソースの第5の割当方法では、レイヤ毎に式(3)のオフセット値C(l)、D(l)に固定値を設定する構成としたが、レイヤ毎に式(2)のオフセット値A(l)、B(l)に「0」を設定し、C(l)、D(l)に固定値を設定する構成としてもよい。例えば、図15(a)では、レイヤ1用のオフセット値A(1)、B(1)、C(1)、D(1)は「0」に設定され、レイヤ2のオフセット値A(2)、B(2)は「0」、オフセット値C(2)、D(2)は「4」に設定される。また、オフセット値C(l)、D(l)は、基地局装置と移動端末装置との間で、予め固定的に規定された値としたが、基地局装置から移動端末装置にRRCシグナリングで通知する構成としてもよい。
図10を参照しながら、本発明の実施例に係る移動端末装置(UE)10及び基地局装置(Node B)20を有する無線通信システム1について説明する。ここでは、LTE−Aシステムに対応する基地局装置及び移動局装置を用いる場合について説明する。図10は、本実施例に係る移動端末装置10及び基地局装置20及びを有する無線通信システム1の構成を説明するための図である。なお、図10に示す無線通信システム1は、例えば、LTEシステム或いは、SUPER 3Gが包含されるシステムである。また、この無線通信システム1は、IMT−Advancedと呼ばれても良いし、4Gと呼ばれても良い。
図10に示すように、無線通信システム1は、基地局装置20と、この基地局装置20と通信する複数の移動端末装置10(101、102、103、・・・10n、nはn>0の整数)とを含んで構成されている。基地局装置20は、上位局装置30と接続され、この上位局装置30は、コアネットワーク40と接続される。移動端末装置10は、セル50において基地局装置20と通信を行うことができる。なお、上位局装置30には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ(RNC)、モビリティマネジメントエンティティ(MME)等が含まれるが、これに限定されるものではない。
各移動端末装置(101、102、103、・・・10n)は、LTE端末及びLTE−A端末を含むが、以下においては、特段の断りがない限り移動端末装置10として説明を進める。また、説明の便宜上、基地局装置20と無線通信するのは移動端末装置10であるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置(UE:User Equipment)でよい。
無線通信システム1においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはOFDMA(直交周波数分割多元接続)が、上りリンクについてはSC−FDMA(シングルキャリア−周波数分割多元接続)が適用される。OFDMAは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。SC−FDMAは、システム帯域を端末毎に1つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
ここで、LTEシステムにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクの通信チャネルは、各移動端末装置10で共有される下りデータチャネルとしてのPDSCH(Physical Downlink Control Channel)と、下りL1/L2制御チャネル(PDCCH、PCFICH、PHICH)とを有する。PDSCHにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。PDCCHにより、PDSCHおよびPUSCHのスケジューリング情報等が伝送される。PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)により、PDCCHに用いるOFDMシンボル数が伝送される。PHICHにより、PUSCHに対するHARQのACK/NACKが伝送される。上位制御情報は、オフセット値を移動端末装置10に対して通知するRRCシグナリングを含む。
上りリンクの通信チャネルは、各移動端末装置で共有される上りデータチャネルとしてのPUSCHと、上りリンクの制御チャネルであるPUCCH(Physical Uplink Control Channel)とを有する。このPUSCHにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、PUCCHにより、下りリンクの無線品質情報(CQI:Channel Quality Indicator)、ACK/NACK等が伝送される。
図11を参照しながら、本実施の形態に係る基地局装置20の全体構成について説明する。基地局装置20は、送受信アンテナ201と、アンプ部202と、送受信部203と、ベースバンド信号処理部204と、呼処理部205と、伝送路インターフェース206とを備えている。下りリンクにより基地局装置20から移動端末装置10に送信されるユーザデータは、上位局装置30から伝送路インターフェース206を介してベースバンド信号処理部204に入力される。
ベースバンド信号処理部204において、下りデータチャネルの信号は、PDCPレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、RLC(Radio Link Control)再送制御の送信処理などのRLCレイヤの送信処理、MAC(Medium Access Control)再送制御、例えば、HARQの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)処理、プリコーディング処理が行われる。また、下りリンク制御チャネルである物理下りリンク制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われる。
また、ベースバンド信号処理部204は、報知チャネルにより、同一セル50に接続する移動端末装置10に対して、各移動端末装置10が基地局装置20との無線通信するための制御情報を通知する。当該セル50における通信のための報知情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅や、PRACH(Physical Random Access Channel)におけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報(Root Sequence Index)等が含まれる。
送受信部203は、ベースバンド信号処理部204から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に周波数変換する。アンプ部202は周波数変換された送信信号を増幅して送受信アンテナ201へ出力する。
一方、上りリンクにより移動端末装置10から基地局装置20に送信される信号については、送受信アンテナ201で受信された無線周波数信号がアンプ部202で増幅され、送受信部203で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部204に入力される。
ベースバンド信号処理部204は、上りリンクで受信したベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、FFT処理、IDFT処理、誤り訂正復号、MAC再送制御の受信処理、RLCレイヤ、PDCPレイヤの受信処理を行う。復号された信号は伝送路インターフェース206を介して上位局装置30に転送される。
呼処理部205は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、基地局装置20の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
次に、図12を参照しながら、本実施の形態に係る移動端末装置10の全体構成について説明する。LTE端末もLTE-A端末もハードウエアの主要部構成は同じであるので、区別せずに説明する。移動端末装置10は、送受信アンテナ101と、アンプ部102と、送受信部103と、ベースバンド信号処理部104と、アプリケーション部105とを備えている。
下りリンクのデータについては、送受信アンテナ101で受信された無線周波数信号がアンプ部102で増幅され、送受信部103で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部104でFFT処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部105に転送される。アプリケーション部105は、物理レイヤやMACレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部105に転送される。
一方、上りリンクのユーザデータは、最大2つのトランスポートブロックによってアプリケーション部105からベースバンド信号処理部104に入力される。ベースバンド信号処理部104においては、トランスポートブロックの各レイヤへのマッピング処理、再送制御(HARQ)の送信処理や、チャネル符号化、DFT処理、IFFT処理を行う。送受信部103は、ベースバンド信号処理部104から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部102で増幅されて送受信アンテナ101より送信される。
図13は、本実施の形態に係る基地局装置20が有するベースバンド信号処理部204及び一部の上位レイヤの機能ブロック図であり、主にベースバンド信号処理部204の送信処理部の機能ブロックを示している。図13には、最大M個(CC#1〜CC#M)のコンポーネントキャリア数に対応可能な基地局構成が例示されている。基地局装置20の配下となる移動端末装置10に対する送信データが上位局装置30から基地局装置20に対して転送される。
制御情報生成部300は、ハイヤレイヤ・シグナリング(例えばRRCシグナリング)する上位制御情報をユーザ単位で生成する。上位制御情報には、上記したオフセット値A(l)、B(l)、C(l)、D(l)およびリソースブロック番号I1、I2、I3、I4等を含めることができる。ただし、オフセット値、リソースブロック番号が基地局装置20と移動端末装置10との間で予め固定的に規定される場合には、オフセット値、リソースブロック番号を上位制御情報に含める必要はない。
データ生成部301は、上位局装置30から転送された送信データをユーザ別にユーザデータとして出力する。コンポーネントキャリア選択部302は、移動端末装置10との無線通信に使用されるコンポーネントキャリアをユーザ毎に選択する。
スケジューリング部310は、システム帯域全体の通信品質に応じて、配下の移動端末装置10に対するコンポーンネトキャリアの割当てを制御する。また、スケジューリング部310は、各コンポーネントキャリアCC#1〜CC#Mにおけるリソース割り当てを制御している。LTE端末ユーザとLTE−A端末ユーザとを区別してスケジューリングを行う。スケジューリング部310は、上位局装置30から送信データ及び再送指示が入力されると共に、上りリンクの信号を測定した受信部からチャネル推定値やリソースブロックのCQIが入力される。スケジューリング部310は、上位局装置30から入力された再送指示、チャネル推定値及びCQIを参照しながら、上下制御情報及び上下共有チャネル信号のスケジューリングを行う。移動通信における伝搬路は、周波数選択性フェージングにより周波数ごとに変動が異なる。そこで、移動端末装置10へのユーザデータ送信時に、各移動端末装置10に対してサブフレーム毎に通信品質の良好なリソースブロックを割り当てる(適応周波数スケジューリングと呼ばれる)。適応周波数スケジューリングでは、各リソースブロックに対して伝搬路品質の良好な移動端末装置10を選択して割り当てる。そのため、スケジューリング部310は、各移動端末装置10からフィードバックされるリソースブロック毎のCQIを用いてリソースブロックを割り当てる。また、割り当てたリソースブロックで所定のブロック誤り率を満たすMCS(符号化率、変調方式)を決定する。スケジューリング部310が決定したMCS(符号化率、変調方式)を満足するパラメータがチャネル符号化部303、308、312、変調部304、309、313に設定される。
また、スケジューリング部310は、レイヤ毎に設定されるオフセット値やリソースブロック番号に基づいて、HARQ用のACK/NACKを伝送するPHICHリソースを割り当てる。例えば、スケジューリング部310は、上記したPHICHリソースの第1の割当方法により、基地局装置20と移動端末装置10との間で固定的に設定されたオフセット値を用いて、レイヤ毎にPHICHリソースの割り当てを行う。このとき、オフセット値C(l)、D(l)には、レイヤ毎に異なる値が設定される。したがって、上りリンクでシングルユーザMIMOが採用されて2つのPHICHをサポートする場合でも、各レイヤに対応したPHICHリソースの衝突が回避される。スケジューリング部310は、上記したPHICHリソースの第2から第5の割当方法を用いて、レイヤ毎にPHICHリソースの割り当てを行ってもよい。
ベースバンド信号処理部204は、1コンポーネントキャリア内での最大ユーザ多重数Nに対応したチャネル符号化部303、変調部304、マッピング部305を備えている。チャネル符号化部303は、データ生成部301から出力されるユーザデータ(一部の上位制御信号を含む)で構成される共有データチャネル(PDSCH)を、ユーザ毎にチャネル符号化する。変調部304は、チャネル符号化されたユーザデータをユーザ毎に変調する。マッピング部305は、変調されたユーザデータを無線リソースにマッピングする。
また、ベースバンド信号処理部204は、ユーザ固有の下り制御情報である下り共有データチャネル用制御情報を生成する下り制御情報生成部306と、ユーザ共通の下り制御情報である下り共通制御チャネル用制御情報を生成する下り共通チャネル用制御情報生成部307とを備えている。
下り制御情報生成部306は、ユーザ毎に決定したリソース割り当て情報、PUCCHの送信電力制御コマンド等からPDCCHの下りリンク制御信号(DCI)を生成する。また、下り制御情報生成部306は、上りリンクの各レイヤが空間多重された受信信号に対するHARQ用のACK/NACKを生成する。
ベースバンド信号処理部204は、1コンポーネントキャリア内での最大ユーザ多重数Nに対応したチャネル符号化部308、変調部309を備えている。チャネル符号化部308は、下り制御情報生成部306及び下り共通チャネル用制御情報生成部307で生成される制御情報をユーザ毎にチャネル符号化する。変調部309は、チャネル符号化された下り制御情報を変調する。
また、ベースバンド信号処理部204は、上り制御情報生成部311と、チャネル符号化部312と、変調部313とを備える。上り制御情報生成部311は、上り共有データチャネル(PUSCH)を制御するための制御情報である上り共有データチャネル用制御情報(ULグラント等)をユーザ毎に生成する。なお、上り共有データチャネル用制御情報には、クラスター分割を施すためのクラスター配置に関する情報が含まれていてもよい。チャネル符号化部312は、上り共有データチャネル用制御情報をユーザ毎にチャネル符号化し、変調部313は、チャネル符号化した上り共有データチャネル用制御情報をユーザ毎に変調する。
上記変調部309、313でユーザ毎に変調された制御情報は制御チャネル多重部314で多重され、さらにインタリーブ部315でインタリーブされる。インタリーブ部315から出力される制御信号及びマッピング部305から出力されるユーザデータは下りチャネル信号としてIFFT部316へ入力される。IFFT部316は、下りチャネル信号を逆高速フーリエ変換して周波数領域の信号から時系列の信号に変換する。サイクリックプレフィックス挿入部317は、下りチャネル信号の時系列信号にサイクリックプレフィックスを挿入する。なお、サイクリックプレフィックスは、マルチパス伝搬遅延の差を吸収するためのガードインターバルとして機能する。サイクリックプレフィックスが付加された送信データは、送受信部203に送出される。
図14は、移動端末装置10が有するベースバンド信号処理部104の機能ブロック図であり、LTE−AをサポートするLTE−A端末の機能ブロックを示している。まず、移動端末装置10の下りリンク構成について説明する。
基地局装置20から受信データとして受信された下りリンク信号は、CP除去部401でCPが除去される。CPが除去された下りリンク信号は、FFT部402へ入力される。FFT部402は、下りリンク信号を高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)して時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、デマッピング部403へ入力する。デマッピング部403は、下りリンク信号をデマッピングし、下りリンク信号から複数の制御情報が多重された多重制御情報、ユーザデータ、上位制御情報を取り出す。なお、デマッピング部403によるデマッピング処理は、アプリケーション部105から入力される上位制御情報に基づいて行われる。デマッピング部403から出力された多重制御情報は、デインタリーブ部404でデインタリーブされる。
また、ベースバンド信号処理部104は、制御情報を復調する制御情報復調部405、下り共有データを復調するデータ復調部406及びチャネル推定部407を備えている。制御情報復調部405は、多重制御情報から下り共通制御チャネル用制御情報を復調する共通制御チャネル用制御情報復調部405aと、多重制御情報から上り共有データチャネル用制御情報を復調する上り共有データチャネル用制御情報復調部405bと、多重制御情報から下り共有データチャネル用制御情報を復調する下り共有データチャネル用制御情報復調部405cとを備えている。データ復調部406は、ユーザデータ及び上位制御信号を復調する下り共有データ復調部406aと、下り共通チャネルデータを復調する下り共通チャネルデータ復調部406bとを備えている。
共通制御チャネル用制御情報復調部405aは、多重制御情報(PDCCH)の共通サーチスペースのブラインドデコーディング処理、復調処理、チャネル復号処理などによりユーザ共通の制御情報である共通制御チャネル用制御情報を取り出す。共通制御チャネル用制御情報は、下りリンクのチャネル品質情報(CQI)を含んでおり、後述するマッピング部415に入力され、基地局装置20への送信データの一部としてマッピングされる。
上り共有データチャネル用制御情報復調部405bは、多重制御情報(PDCCH)のユーザ個別サーチスペースのブラインドデコーディング処理、復調処理、チャネル復号処理などによりユーザ固有の上り制御情報である上り共有データチャネル用制御情報を取り出す。上り共有データチャネル用制御情報としては、例えば、上り送信用の先頭リソースブロック番号Ilowやクラスター配置に関する情報が取り出される。上り共有データチャネル用制御情報は、上り共有データチャネル(PUSCH)の制御に使用され、下り共有データチャネル用制御情報復調部405c及び下り共通チャネルデータ復調部406bへ入力される。
下り共有データチャネル用制御情報復調部405cは、多重制御情報(PDCCH)のユーザ個別サーチスペースのブラインドデコーディング処理、復調処理、チャネル復号処理などによりユーザ固有の下り制御信号である下り共有データチャネル用制御情報を取り出す。また、下り共有データチャネル用制御情報は、下り共有データチャネル(PDSCH)の制御に使用され、下り共有データ復調部406へ入力される。また、下り共有データチャネル用制御情報復調部405cは、下り共有データ復調部406aで復調された上位制御情報に含まれる、PDCCH及びPDSCHに関する情報に基づいて、ユーザ固有サーチスペースのブラインドデコーディング処理を行う。
また、下り共有データチャネル用制御情報としては、HARQ用のACK/NACKが取り出される。この場合、下り共有データチャネル用制御情報復調部405cは、基地局装置20と移動端末装置10との間で固定的に規定されたオフセット値によりPHICHリソースを特定し、HARQ用のACK/NACKを取り出すようにする。また、下り共有データチャネル用制御情報復調部405cは、基地局装置20からRRCシグナリングで通知されたオフセット値やリソースブロック番号によりPHICHリソースを特定し、HARQ用のACK/NACKを取り出してもよい。なお、オフセット値やリソースブロック番号からPHICHリソースを特定する場合、式(2)から式(7)を適宜用いて特定するようにする。
下り共有データ復調部406aは、下り共有データチャネル用制御情報復調部405cから入力された下り共有データチャネル用制御情報に基づいて、ユーザデータや上位制御情報を取得する。上位制御情報は、チャネル推定部407に出力される。下り共通チャネルデータ復調部406bは、上り共有データチャネル用制御情報復調部405bから入力された上り共有データチャネル用制御情報に基づいて、下り共通チャネルデータを復調する。
チャネル推定部407は、UE固有の復調用参照信号,またはコモン参照信号を用いてチャネル推定する。推定されたチャネル変動を、共通制御チャネル用制御情報復調部405a、上り共有データチャネル用制御情報復調部405b、下り共有データチャネル用制御情報復調部405c及び下り共有データ復調部406aに出力する。これらの復調部においては、推定されたチャネル変動及び復調用参照信号を用いて下りリンク信号を復調する。
ベースバンド信号処理部104は、送信処理系の機能ブロックとして、トランスポートブロック(TB#1、#2)毎に、データ生成部411、チャネル符号化部412、変調部413を備えている。データ生成部411は、アプリケーション部105から入力されるビットデータから送信データを生成する。チャネル符号化部412は、送信データに対して誤り訂正等のチャネル符号化処理を施し、変調部413はチャネル符号化された送信データをQPSK等で変調する。
各トランスポートブロックの変調部413の後段には、TB-to-layerマッピング部414が設けられている。TB-to-layerマッピング部414は、各トランスポートブロックの変調部413から入力されたコードワード(データシンボル)を各レイヤにマッピングする。レイヤ数は、1から最大アンテナポート数までの任意の値をとることができる。本実施の形態の移動端末装置10の送信処理系では、2レイヤ(Layer#1、#2)で2アンテナポート(Tx branch#1、#2)に対応している。
TB-to-layerマッピング部414の後段には、レイヤ毎に、DFT部415、マッピング部416が設けられている。DFT部415は、レイヤマッピング後のデータシンボルを離散フーリエ変換する。マッピング部416は、DFT後のデータシンボルの各周波数成分を、基地局装置20に指示されたサブキャリア位置へマッピングする。
マッピング部416の後段には、プリコーダ部417が設けられている。プリコーダ部417は、プリコーダ行列を各レイヤにマッピングされたデータシンボルに乗算することで、各アンテナポートにマッピングする。プリコーダ部417の後段には、アンテナポート毎にIFFT部418、CP挿入部419が設けられている。IFFT部416は、システム帯域に相当する入力データを逆高速フーリエ変換して時系列データに変換し、CP挿入部417は時系列データに対してデータ区切りでサイクリックプレフィックスを挿入する。
以上のように、本実施の形態に係る基地局装置20によれば、移動端末装置10との間で固定的に設定されたオフセット値を用いて、複数のレイヤが空間多重された上り信号に対するHARQのACK/NACKがPHICHリソースに割り当てられる。この構成により、上りリンクのシングルユーザMIMOに対応している場合であっても、各レイヤ用のPHICHリソースの衝突が回避される。また、基地局装置20から移動端末装置10に、オフセット値を通知する必要がなく、制御信号のオーバヘッドを増加させることがない。
なお、上記した実施の形態においては、基地局装置のスケジューリング部においてPHICHリソースが割り当てられる構成としたが、この構成に限定されるものではない。PHICHリソースは、オフセット値やクラスター配置に関連する情報等に応じて割り当てられる構成であれば、基地局装置のどの部分で割り当てられてもよい。
また、上記した実施の形態においては、移動端末装置の下り共有データチャネル用制御情報復調部においてPHICHリソースを特定する構成としたが、この構成に限定されるものではない。移動端末装置は、オフセット値等に基づいてPHICHリソースを特定可能であれば、下り共有データチャネル用制御情報復調部以外でPHICHリソースを特定してもよい。
また、上記した実施の形態においては、式(2)から式(7)までを用いて、PHICHリソースが割り当てられる構成としたが、この構成に限定されるものではない。PHICHリソースは、レイヤ間で衝突しなければ、式(2)から式(7)を変形したものを用いて、割り当てられる構成としてもよい。
本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるコンポーネントキャリアの割り当て、処理部の数、処理手順、コンポーネントキャリアの数、コンポーネントキャリアの集合数については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。