JP5401580B2 - 隣接セル測定のための基準信号構造の情報 - Google Patents

Description

本発明はセルラ無線通信に関し、特に端末がキャンプしているセルに隣接するセルの測定を実行を可能とする情報の端末への提供に関するものである。本発明は、当該情報を提供するのに適した無線基地局、移動端末および移動端末の方法にも関する。

ＧＳＭおよびＷＣＤＭＡのような移動セルラ標準のこの次の進化において、ＯＦＤＭのような新規な伝送技術が出てきている。さらに、既存のセルラシステムから既存の電波スペクトル内での新規の高容量高データレートのシステムにスムーズに移行するために、新規のシステムはフレキシブルなバンド幅で動作可能でなければならない。この種の新規のフレキシブルなセルラシステムの例は、３Ｇ ＷＣＤＭＡ標準の進化とみなされている３Ｇロングタームエボリューション（３Ｇ ＬＴＥ）である。このシステムは、ダウンリンク伝送方式としてＯＦＤＭを使用し、１．２５ＭＨｚから２０ＭＨｚの範囲のバンド幅で動作可能である。さらにまた、最大のバンド幅で最大１００Ｍｂ／ｓのデータレートをサポートする。ＬＴＥは、アップリンク／ダウンリンクの二重化方式としてＦＤＤおよびＴＤＤをサポートする。さらにまた、ＬＴＥは、ユニキャスト・データと同じキャリア上でのマルチキャスト／ブロードキャスト・サービス（ＭＢＳＦＮ）をサポートする。

任意のセルラシステムの本質的な部分は、モビリティ（すなわち、あるセルから他のセルまでの端末とネットワークとの間の接続の移動の実現性）をサポートすることである。これをサポートするために、隣接セル測定が使用される。接続はサービング・セルにおいて維持されると共に、端末は隣接するセルの幾つかの明確な信号を測定し測定結果をネットワークに報告する。それから、ネットワークは、たとえば端末によってなされた信号対雑音量の測定に基づいて、サービング・セルから新規のセルまで接続を移動すべきかどうかを決定をすることが出来る。

ダウンリンクのコヒーレント復調を実行するために、移動端末は、ダウンリンクのチャネル推定を必要とする。ＯＦＤＭ伝送の場合、チャネル推定を可能にする直接の方法は、ＯＦＤＭの時間−周波数グリッドに既知の基準シンボルを挿入することである。ＬＴＥにおいて、これらの基準シンボルは、ＬＴＥダウンリンク基準信号と共同して称される。

図１は、時間周波数領域のグリッドであり、グリッド内の各正方形は１個のＯＦＤＭシンボルの１個のサブキャリアを表している。それは、通常のサイクリック・プレフィックス（すなわちスロット当たり７個のＯＦＤＭシンボル）を仮定するＬＴＥダウンリンク基準信号構造を示すのに役立つ。図１に示したように、ダウンリンク基準シンボルは、各スロット内の１番目および後ろの３番目に、周波数領域において６個のサブキャリア間隔でＯＦＤＭシンボル内に挿入される。さらにまた、第１および第２の基準シンボルの間の３個のサブキャリアが周波数領域で交互に配置される。１個のスロットおよび１２個のサブキャリアから構成されるリソース・ブロックの各々には４個の基準シンボルが存在する。これは、ＭＢＳＦＮベースのブロードキャスト／マルチキャストに使用するサブフレーム以外の全てのサブフレームについて真であり、更に以下で説明する。

図１の構造は、単一アンテナの場合の基準信号構造を示している。さまざまなマルチ・アンテナ伝送技術のため、該して、各アンテナ（３ＧＰＰ仕様においては用語”アンテナ・ポート”が使用される）に対して１個の基準信号が送信され、異なるアンテナに対する基準信号の位置は異なり得る。

また、基準信号は、コヒーレント復調以外にも使用され得る。その例の１つは、上述のモビリティをサポートするために端末が隣接説の基準信号を測定する、モビリティのための隣接セル測定である。

スペクトルのフレキシビリティに関するＬＴＥ要求条件の１つ重要な部分は、対（ペア）および不対のスペクトルの双方でのＬＴＥベースの無線アクセスの展開の実現性であり、すなわち、ＬＴＥはＦＤＤおよびＴＤＤベースの二重構成をサポートしなければならない。図２の左に示す周波数分割二重（ＦＤＤ）において、ダウンリンクおよびアップリンクの伝送は十分に離隔した別の周波数バンドで行なわれる。図２の右に示す時間分割二重（ＴＤＤ）において、ダウンリンクおよびアップリンクの伝送はオーバラップしない別のタイムスロットで行なわれる。このように、ＴＤＤは不対のスペクトルにおいて動作可能であるが、ＦＤＤは対のスペクトルを必要とする。

ＴＤＤ動作をサポートするため、ダウンリンクおよびアップリンクのタイムスロット間にガードタイムが必要である。これは、ダウンリンクからアップリンクへの切り替え前に、最後のサブフレームの１つまたはいくつかのＯＦＤＭシンボルを省略する（”パンクチャリング”）ことによって作成可能である。長いガードタイムが必要な場合、切り替え点の前の最後のサブフレームにおいていくつかの基準シンボルのパンクチャリングが必要かもしれない。ダウンリンク伝送に使用されるサブフレームの非パンクチャリング部分はＤｗＰＴＳとも呼ばれる。

ＴＤＤ動作の場合、アップリンクおよびダウンリンク伝送の動作は、隣接セル間で調整されなければならない。これがなされない場合、図３に示すように、あるセルのアップリンク伝送が隣接セルのダウンリンク伝送に干渉し得る（また、その逆も成り立つ）。測定に関連して、端末は、隣接セル測定をダウンリンク伝送スロットの間のみで実行しなければならない。

マルチ・セル・ブロードキャストは、多数のセルからの同一の情報の伝送を意味する。端末においてこれを利用することにより、検出における多数のセル・サイトからの信号電力を効率的な使用、利用可能範囲の実質的改善、または、より高いブロードキャストのデータレートが実現される。ＬＴＥにおいて、これは、同一の符号化および変調により多数のセル・サイトからの同一の信号を送信するだけでなく、セル間の伝送タイミングを同期することにより実現され、端末における信号は、単一のセル・サイトから送信された信号と正確に現れ、マルチパス伝搬を受ける。マルチパス伝搬に対するＯＦＤＭのロバスト性により、この種のマルチ・セル伝送（マルチキャスト・ブロードキャスト単一周波数ネットワーク（ＭＢＳＦＮ）伝送とも称される）は、受信信号強度を改善するだけでなく、セル間干渉をも除去する。このように、ＯＦＤＭについては、マルチ・セルのブロードキャスト／マルチキャスト容量は、結局ノイズにより制限されるだけであり、小さいセルの場合には極めて高い値に達する。

マルチ・セルのブロードキャスト／マルチキャストのためのＭＢＳＦＮ伝送の使用が、異なるセル・サイトから送信される信号の厳しい同期および時間整列の使用を仮定する点に注意しなければならない。

ＭＢＳＦＮに対して、図４に示す異なる基準信号構造が使用される。これは、ＭＢＳＦＮ伝送において単一セルのユニキャスト伝送よりより多くの周波数選択として現れる場合に、端末により観測される有効チャネルとして必要とされる。このように、ユニキャスト・データおよびＭＢＳＦＮの伝送が異なるタイムスロットにおいて多重送信される場合、ユニキャストおよびＭＢＳＦＮのサービスの双方を送信している混合キャリアにおいて基準信号構造はスロット間で異なる。これは、ＭＢＳＦＮサブフレームにおいて、セル特有の基準信号の部分のみが存在する場合、図４に示すようにサブフレームの幾つかの最初のＯＦＤＭシンボルに発生する。図１と図４との比較により結論付けられるように、ＭＢＳＦＮサブフレーム内のセル特有の基準信号を搬送するＯＦＤＭシンボルは、通常のサブフレームにおいてセル特有の基準信号を搬送するために使用されるシンボルのサブセットである。

一般に、端末は、隣接セルが現在のセルと同一の構成であると仮定する。隣接セルが異なって構成される場合（例えば、隣接セルにおいて異なるガードタイムが使用される場合、または、ＭＢＳＦＮサブフレームが隣接セルで異なって割り当てられる場合）、端末においてなされる測定は状況を正しく反映しないことになる。

本発明は、隣接セルのサブフレーム特有の基準信号構造を示す情報を第１のセルでブロードキャストする方法によって、上述の課題を解決する。情報をブロードキャストする目的は、第１のセルの端末による隣接セル測定の実行を可能にすることである。

本発明は、移動端末がキャンプしているセル内でブロードキャストすることにより示される物理構造を有すると仮定される隣接セルの基準信号を測定する移動局のための方法にも関連する。

本発明は、また、方法を実行するのに適した無線基地局にも関連する。

ある実施形態において、ＴＤＤアクセスモードが使用され、さまざまなサブフレームにおけるアップリンクおよびダウンリンクの伝送の割り当てが全ての隣接セルで同一というわけではない。本発明の第１実施形態によれば、第１のセルに隣接している全てのセルによるダウンリンク伝送に使用されるサブフレームのみが、ブロードキャストにおいて通知される。あるいは、それぞれの隣接セルによって使用されるダウンリンクのサブフレームが第１のセルにより示される。

第２の別の実施形態において、いくつかのサブフレームが１以上の隣接セルでのマルチ・ブロードキャスト伝送に使用され、いくつかの他の隣接セルまたは第１のセルは同一の時間ウインドウで通常のサブフレーム構造を送信する。マルチ・ブロードキャストのサブフレームは、通常のサブフレーム基準構造に対し他のいくらか制限された、セル特有の基準信号のシンボルの割り当てを有する。第２実施形態において、シンボルに割り当てられたシンボルのサブセットの構造をブロードキャストし、マルチ・ブロードキャストのサブフレームおよび通常のサブフレームの双方に対して共通である。これにより、端末は、隣接セルの基準信号において測定のためのシンボルのサブセットのみを使用することになる。

本発明の効果は、端末が基準信号を搬送するシンボルのみの基準信号を検出を試行することである。これにより、同一のマルチキャスト情報がブロードキャストされ、または、アップリンクおよびダウンリンク伝送の各々のためのサブフレームに同一の割り当てが使用される、異なるセルの領域を有することが可能となる。本発明は、異なるセルの領域に接しているセルにおいて特に必要であり、端末が正確に全ての隣接セルの基準信号を検出することを可能にする。

時間周波数領域のグリッドを示す図であり、グリッド内の各正方形はＯＦＤＭシンボルを示している。 ＦＤＤモードおよびＴＤＤモードを例示する図であり、アップリンクおよびダウンリンク伝送の各々に対する時間および周波数の割り当てを示している。 ＴＤＤモードでの干渉状況にある２つのセルおよび各々のセル内の端末を示す図である。 図１と同じ形式の図であり、基準信号を搬送するシンボルの異なる割り当てを示す図である。 複数のセルを示す図である。 方法のフローチャートである。 ３つのセルにおけるアップリンクおよびダウンリンク伝送のそれぞれに対するサブフレームの割り当てを示す図である。 無線基地局のブロック図である。 移動局の方法のフローチャートである。 移動端末のブロック図である。

隣接セル測定のために、セル特有の基準信号が使用される。サービング・セルにおける構成とは別に隣接セル測定のための使用される基準信号構造を通知することにより、いくつかの利点を提供する。

隣接セルにおけるＭＢＳＦＮ伝送は、正確な隣接セル測定の実行可能性に影響を及ぼすこと無く異なるサブフレームを使用し得る。ＭＢＳＦＮの全ての利点が利用されることになるＭＢＳＦＮのための時間整列された伝送の使用が役立つが、異なるＭＢＳＦＮ領域間の境界においてはこれは当てはまらない。本発明は、同一のＭＢＳＦＮデータをブロードキャストする異なる領域のセットアップを可能にする。領域内において、ＭＢＳＦＮデータをブロードキャストするために同一のサブフレーム割り当てが使用される。これにより、特定の地理的領域のみに関心がある情報のブロードキャストを、当該領域に制限することができる。図５は地理的に広がった多数のセルを示す図であり、それらの一部がＭＢＳＦＮ領域に含まれる。ＭＢＳＦＮ領域に隣接している第１のセルは、ＭＢＳＦＮ領域においてＭＢＳＦＮサブフレームに使用される時間ウインドウと同一の時間ウインドウで通常のサブフレームを送信する。また、第１のセルに隣接している他のセルは、同一の時間ウインドウで通常のサブフレームを送信する。通常フレームの基準信号の物理構造が図１に示される。ＭＢＳＦＮサブフレームの基準信号構造は図４に示される。ＭＢＳＦＮサブフレームの基準信号の搬送に割り当てられるシンボルは、連続した位置の通常のサブフレームの基準信号の搬送に使用するシンボルを有する周波数サブキャリアにオーバラップする。第１のセルは、ＭＢＳＦＮブロードキャストの構造として、シンボルとして搬送される基準信号の情報をブロードキャストする。そして、第１のセルにキャンプしている端末は、一部は通常のサブフレームを送信している全ての隣接セルのＭＢＳＦＮサブフレームの基準信号の物理構造に従ってセル特有の基準信号の検出を試行する。ＭＢＳＦＮサブフレームにおいてセル特有の基準信号を搬送するシンボルは、同じ目的のために通常のサブフレームにおいても使用される。

図６は、２つのステップによる、第１のセルにおけるブロードキャストの方法のフローチャートである：
・第１の物理構造を有する第１の基準信号をブロードキャストする（Ｓ１）。記載されている状況は、第１のセルはＭＢＳＦＮ領域に含まれず、第１の基準信号構造は通常のサブフレームの構造である一例である。

・端末による隣接セル測定の実行に使用される第２の基準信号構造示す情報をブロードキャストする。

別の実施形態は、ＵＬおよびＤＬの各々に対して異なるサブフレーム割り当てを適用している２つの領域の間に第１のセルが位置するＴＤＤアクセスモードのシステムに関連する。端末は、隣接セルにおいてＤＬ伝送方向が適用される場合にのみ隣接セル測定が可能である。ＴＤＤアクセスモードが適用されるとき、領域の伝送を同期させるために領域の全てのセルの同一のサブフレームのＵＬおよびＤＬ伝送を調整することは、基地局間および端末間の干渉が緩和されるため有益である。しかしながら、異なる領域における異なる要求に応えるため、ＵＬリソースおよびＤＬリソースの割り当てのバランスを異ならせる必要があるかもしれない。異なるセルにおいて、異なるアップリンク−ダウンリンク割り当てを使用し、適切な計画を仮定することが出来る。これは図７において３個のセルにより示され、セルＮｏ．１およびセルＮｏ．３は、中間にセルＮｏ．２を有する２つの異なる領域に帰属する。３つのセルは、ＵＬおよびＤＬそれぞれの伝送方向のためのサブフレームの異なる割り当てを有する。左のセルＮｏ.１は、１０個のサブフレームのうち８個をＤＬ専用に有し、サブフレームはシーケンス番号０，１，２，３，５，６，７，８を有し、残りの２つのサブフレームＮｏ．４および９をＵＬ方向に残している。図５の中央のセルＮｏ．２は、ＤＬ方向に割り当てられた５個のサブフレーム（すなわちサブフレーム番号０，１，２，３，５）を有する。２個のサブフレームはＵＬ方向に割り当てられ、４および９の番号が振られる。３個のサブフレーム（Ｎｏ．６〜８）は未使用のままである。図５の右のセルＮｏ．３は、ＵＬおよびＤＬ方向の各々に５のサブフレームを有する。ＤＬサブフレームはサブフレーム番号０，１，２，３，５が割り当てられ、残りのサブフレームはＵＬ方向に割り当てられる。この場合、従来のＴＤＤシステムにおける”アップリンク”または”ダウンリンク”の何れか一方への割り当てとは対照的に、”アップリンク”，”ダウンリンク”または”未使用”の３つの目的のうち１つにサブフレームを予約するメカニズムがある。

セルＮｏ．２において、隣接セル測定を実行するためにどのサブフレームを使用するかについての情報をブロードキャストすると、第１の変形例では、サブフレームＮｏ．０，１，２，３，５に制限される（当該グループが隣接セルＮｏ．１および隣接セルＮｏ．３の双方に対して共通であるため）。また、セルＮｏ．１およびセルＮｏ．３の各隣接セルの測定のためのブロードキャスト情報は、サブフレームＮｏ．０，１，２，３，５の使用に制限されるべきである。

代替の実施形態において、サブフレーム特定の情報だけでなく隣接セル特定の情報もブロードキャストする。このように、セルＮｏ．２は、サブフレームＮｏ．０，１，２，３，５，６，７，８がセルＮｏ．１での測定に利用でき、セルＮｏ．３での測定にはサブフレーム０，１，２，３，５のみが使用される。この代替の実施形態は、図７のテキストにおいて示される。

ＭＢＳＦＮ伝送の場合も、サブフレーム構造は隣接セル特有である。基準信号構造に関する情報は、代替でさまざまな隣接セルについてセル特有である。

ＴＤＤモードにおいて、ＤＬおよびＵＬ伝送のサブフレーム間のガード期間を増やすため、基準信号を搬送するために通常使用されるいくつかのシンボルをパンクチャリングしても良い。最後のＤＬサブフレームの最後の基準シンボルを消失してもよい。そして、ＭＢＳＦＮの実施形態に記載されているものと同様に、第１のセルは基準信号の物理構造の情報をブロードキャストする。

ＭＢＳＦＮ伝送がＦＤＤモードおよびＴＤＤモードの双方でなされることに更に注意しなければならない。ＴＤＤモードの場合、物理的な基準信号構造と同様に各々のサブフレーム内でどのサブフレームを使用するかについての情報がブロードキャストされる。

基準信号構造を示す情報は、基準信号を搬送する全てのシンボルまたはＤＬに使用される全てのサブフレームと関連する必要は無く、移動端末によって隣接セル測定のために使用されるサブフレームまたはシンボルに制限されるかもしれない。これは特に、情報が、全ての隣接セルによって使用されるサブフレームまたはシンボルの最小のサブセットを示す場合の実施形態に関連する。

さらに、ブロードキャスト情報は、物理構造を示さなければならないだけである。たとえば、物理構造の異なる種類（クラス）が定義済みであってもよく、第１のセルは単に異なるサブフレームの分類をブロードキャストしてもよい。

図８は、本発明の実行に適した無線基地局のブロック図である。無線基地局は、アンテナシステムを含む無線送受信機を有し、ソフトウェアに従って無線基地局の動作を制御するデータプロセッサを備える。ソフトウェアは、上述の方法に従って第２の基準信号の表示を含むブロードキャストを制御するために更新されている。また、無線基地局は、隣接無線基地局に接続するためのＸ２インタフェースを含んでいる。Ｘ２インタフェースを介して受信されるシグナリング情報はデータプロセッサにより検出され、Ｘ２インタフェースを介して受信された情報に従う無線基地局によって、ブロードキャストされた第２の基準信号構造の表示が自律的に更新される。

図９は、移動端末（またはＬＴＥの移動端末の名称であるＵＥ（ユーザ装置）により実行されるステップのフローチャートである。まず最初に、移動端末は、第１のセルにキャンプし、サービング・セルとして動作する第１のセルとの接続モードまたはアイドルモードにある。第１のセルは、第１の物理構造に従ってセル特有の基準信号を送信する。第１のステップ（９１）において、移動端末は、基準信号のための第２の物理構造の表示を読み込む。表示は、第１のセルにおいてブロードキャストされている。次のステップ（９２）において、基準信号が第２の物理構造に従ったシンボルによって搬送されると仮定して、端末は１以上の隣接セルの基準信号を測定する。第２の物理構造の表示は、概して、定義済みの物理構造セットの１つを示す。移動端末は、製造時にまたはＳＩＭカード（加入識別モジュール）を含むことにより、基準信号のための可能な物理構造のセットに関する情報を備えている。

図１０は、移動端末のブロック図である。アンテナを含む送受信機およびソフトウェアを含むコンピュータを含んでいる。コンピュータおよびソフトウェアは分散され、その一部はＳＩＭカードに配置しても良い。ソフトウェアは、基準信号の第２の物理構造のブロードキャスト表示を検出し、基準信号を搬送すると示されたシンボル上で隣接セルの基準信号の測定するよう制御するのに適している。

本発明は、単一アンテナを使用するＬＴＥシステムに関して記載した。しかし、ＬＴＥは、代替のマルチ・アンテナ伝送技術に対しても標準化されている、その場合、一般に、ある基準信号は各々のアンテナに対して送信され、サブフレーム内でそれぞれの基準信号を搬送するために割り当てられたシンボルの物理構造はほぼ同一である。キャリア０上のシンボルに対しＯＦＤＭシンボルが周波数領域において３個のサブキャリア分シフトしていることを除くと、アンテナ１の基準信号構造はアンテナ０の基準信号と同一である。２個のアンテナのフレーム・タイミングは同期している。

マルチ・アンテナ・セルに割り当てられた複数の基準信号の物理構造は、移動端末が情報を保持している物理構造の所定のセットの１つである。したがって、マルチ・アンテナ・システムの物理構造は、セル内でブロードキャストされ、移動端末は隣接セル測定を実行するときに当該物理構造を仮定する。

略語：
ＤＬ ダウンリンク
ＵＬ アップリンク
ＵＥ ユーザ装置（ＬＴＥシステムにおける移動端末の名称）
ＭＢＳＦＮ マルチブロードキャスト（複数セルにおける同一情報の同期ブロードキャスト）に対して使用される３ＧＰＰ特有の用語。幾つかの文献において、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）とも称される。

Claims (10)

1. アップリンク送信及びダウンリンク送信それぞれのサブフレームに対する第１のＴＤＤ割当てに従った時分割複信（ＴＤＤ）が適用される第１のセル内でブロードキャストする方法であって、
   ダウンリンクサブフレーム内の所定のシンボルにより搬送される第１の基準信号をブロードキャストするステップと、
   アップリンク送信及びダウンリンク送信それぞれのサブフレームに対する第２のＴＤＤ割当てを示す情報をブロードキャストするステップであって、ダウンリンクサブフレームは端末による隣接セル測定の実行に使用される第２の基準信号を搬送する、前記ステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第２のＴＤＤ割当てを示す前記情報は、前記隣接セル測定に何れのサブフレームを使用するかを示す情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のＴＤＤ割当てを示す前記情報は、隣接セル測定に各サブフレームの何れのシンボルを使用するかを示す情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 基準信号を搬送するシンボルは、サブキャリアの１以上の組および各サブフレーム内のＯＦＤＭシンボルのシーケンス内の所定の１以上のＯＦＤＭシンボルに割り当てられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記隣接セル測定に使用される前記サブフレームは、全ての隣接セルによりダウンリンク送信に使用されるサブフレームであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
6. 各サブフレーム内の基準信号を搬送するための全ての隣接セルにより使用されるシンボルのみが基準信号測定を目的として通知されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
7. 前記第２のＴＤＤ割当ては、サブフレーム分類により示されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記第１および第２の基準信号は、それらがブロードキャストされるセルに特有であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記シンボルはＯＦＤＭシンボルであることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
10. 請求項１に記載の方法を実行するのに適した無線基地局。

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