JP5548304B2 - 複数ユーザ複数アンテナ無線通信システムにおける基地局とリレーノードとの間の信号送受信方法及びそのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに係り、より詳細には、複数ユーザ複数アンテナ無線通信システムにおける基地局とリレーノードとの間の信号送受信方法及びそのための装置に関するものである。

本発明が適用されうる無線通信システムの一例として、第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）長期進化システム（以下、「ＬＴＥ」という）について概略的に説明する。

図１は、無線通信システムの一例として、進化はん用移動体通信システム（Ｅ−ＵＭＴＳ）のネットワーク構造を概略的に示す図である。Ｅ−ＵＭＴＳは、既存のＵＭＴＳから進化したシステムであり、現在、３ＧＰＰで基礎的な標準化作業を進行している。一般に、Ｅ−ＵＭＴＳは、ＬＴＥシステムと呼ぶこともできる。ＵＭＴＳ及びＥ−ＵＭＴＳの技術規格の詳細な内容はそれぞれ、「３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｇｒｏｕｐ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ」のＲｅｌｅａｓｅ７及びＲｅｌｅａｓｅ８を参照されたい。

図１を参照すると、Ｅ−ＵＭＴＳは、端末（ＵＥ）と、基地局（進化ノードＢ、ｅＮＢ）と、ネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）の終端に位置して、外部ネットワークと接続される接続ゲートウェイ（ＡＧ）とを含む。基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス及び／又はユニキャストサービスのために多重データストリームを同時に送信することができる。

一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。別個のセルは、別個の帯域幅を提供するように設定することができる。基地局は、複数の端末へのデータ送受信を制御する。ダウンリンク（ＤＬ）データについて、基地局は、ダウンリンクスケジュール情報を送信し、該当の端末にデータが送信される時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ）関連情報などを知らせる。また、アップリンク（ＵＬ）データについて、基地局は、アップリンクスケジュール情報を該当の端末に送信し、該当の端末が使用可能な時間／周波数領域、符号化、データサイズ、ＨＡＲＱ関連情報などを知らせる。基地局の間には、ユーザ情報又は制御情報送信のためのインタフェースを用いることができる。コアネットワーク（ＣＮ）は、ＡＧ、及び端末のユーザ登録などのためのネットワークノードなどによって構成することができる。ＡＧは、複数のセルで構成される追跡範囲（ＴＡ）単位に端末の移動性を管理する。

無線通信技術は、ＷＣＤＭＡに基づいてＬＴＥまで開発されてきたが、ユーザ及び事業者の要求及び期待は持続的に増加している。また、他の無線接続技術の開発も続いているため、今後、競争力を持つためには新しい技術進化が要求される。ビット当たりのコスト減少、サービス可用性の増大、融通性のある周波数帯域の使用、単純な構造、開放型インタフェース、端末の適切な電力消耗などが要求される。

上記の点に鑑みて、以下では、複数ユーザ複数アンテナ無線通信システムにおいて基地局とリレーノードとの間の信号送受信方法及びそのための装置を提案する。

本発明の一態様である、複数ユーザ複数アンテナ（Ｍｕｌｔｉ Ｕｓｅｒ−ＭＩＭＯ）無線通信システムにおける基地局がリレーノードに信号を送信する方法は、一つ以上のリレーノードそれぞれに一つ以上のアンテナポートを割り当てるステップと、一つ以上のリレーノードのためのダウンリンク許可信号をそれぞれ、割り当てられたアンテナポートのうち一つに対応するリソース領域のうち、既に設定されたリソース領域にマップするステップと、一つ以上のリレーノードのためのアップリンク許可信号又はデータ信号を、割り当てられたアンテナポートに対応するリソース領域にマップするステップと、マップされた信号を一つ以上のリレーノードに送信するステップと、を含むことを特徴とする。

一方、本発明の他の態様である、複数ユーザ複数アンテナ無線通信システムにおける基地局装置は、一つ以上のリレーノードそれぞれに一つ以上のアンテナポートを割り当て、一つ以上のリレーノードのためのダウンリンク許可信号をそれぞれ、割り当てられたアンテナポートのうち一つに対応するリソース領域のうち、既に設定されたリソース領域にマップし、一つ以上のリレーノードのためのアップリンク許可信号又はデータ信号を、割り当てられたアンテナポートに対応するリソース領域にマップするプロセッサと、マップされた信号を一つ以上のリレーノードに送信する送信モジュールとを含むことを特徴とする。

ここで、ダウンリンク許可信号がマップされる既に設定されたリソース領域は、特定サブフレームの１番目のスロットであり、ダウンリンク許可信号がマップされる既に設定されたリソース領域の２番目のスロットは、ダウンリンク許可信号に対応するリレーノードのデータ信号がマップされ得る。

また、ダウンリンク許可信号がマップされる既に設定されたリソース領域は、同じアンテナポートに対応するリソース領域に含まれるものであってもよい。

一方、一つ以上のリレーノードのためのダウンリンク許可信号はそれぞれ、対応するリレーノードのためのアップリンク許可信号又はデータ信号がマップされたリソース領域に関する情報を含むことができる。

ダウンリンク許可信号がマップされる既に設定されたリソース領域は、一つ以上のリレーノードごとに異なってもよく、この場合、ダウンリンク許可信号がマップされる既に設定されたリソース領域は、他のアンテナポートに対応するリソース領域において信号マップのために使用されないことを特徴とする。

ここで、アンテナポートは、物理的アンテナポートとスクランブル符号との組合せによって規定されることを特徴とする。

本発明の実施例によれば、複数ユーザ複数アンテナ無線通信システムにおいて、基地局及びリレーノードが効率的に信号を送受信することができる。

本発明で得られる効果は、以上に言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、下記の記載から、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。

無線通信システムの一例としてＥ−ＵＭＴＳネットワーク構造を概略的に示す図である。 ３ＧＰＰ無線接続ネットワーク規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間の無線インタフェースプロトコルの制御プレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。 ３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらチャネルを用いる一般的な信号送信方法を説明するための図である。 複数アンテナ通信システムの構成図である。 ＬＴＥシステムにおいて用いられるダウンリンク無線フレームの構造を例示する図である。 ＬＴＥシステムにおいてダウンリンク制御チャネルを構成するために用いられるリソース単位を示す図である。 ＬＴＥシステムにおいて用いられるアップリンクサブフレームの構造を示す図である。 無線通信システムにおけるリレーバックホールリンク及びリレーアクセスリンクの構成を示す図である。 リレーノードリソース分割を例示する図である。 時間周波数領域によって構成されたリソースを区分して示す図である。 本発明の第１実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する図である。 本発明の第２実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する図である。 本発明で提案するＲ−ＰＤＣＣＨに挿入されるマップ及び多重化情報を説明するための図である。 ３個のＲＢによって構成されたＲＢＧにおけるスケジュール可能なアップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨの組合せを示す図である。 本発明で提案するＲ−ＰＤＣＣＨに挿入されるマップ及び多重化情報を説明するための他の図である。 ４個のＲＢで構成されたＲＢＧにおいてスケジュール可能なアップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨの組合せを示す図である。 本発明の第２実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する他の図である。 本発明の第３実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する図である。 本発明の第３実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する他の図である。 本発明の第３実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する更に他の図である。 本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示した図である。

以下に添付の図面を参照して説明される本発明の各実施例によって、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解できるであろう。以下に説明される各実施例は、本発明の技術的特徴が３ＧＰＰシステムに適用された例である。

本明細書においては、ＬＴＥシステム及びＬＴＥ−Ａシステムを用いて本発明の各実施例を説明するが、これは一例に過ぎず、本発明の実施例は、上記の定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、周波数分割２重通信（ＦＤＤ）方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示的なもので、本発明の実施例は、周波数分割半２重通信（Ｈ−ＦＤＤ）方式又は時分割２重通信（ＴＤＤ）方式にも容易に変形されて適用されうる。

図２は、３ＧＰＰ無線接続ネットワーク規格に基づく端末とＥ−ＵＴＲＡＮとの間における無線インタフェースプロトコルの制御プレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。制御プレーンは、端末（ＵＥ）及びネットワークが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。

第１層である物理層は、物理チャネルを用いて上位層に情報転送サービス（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を提供する。物理層は、上位にある媒体接続制御（ＭＡＣ）層とは伝送チャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を通じて接続している。伝送チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間は物理チャネルを通じてデータが移動する。物理チャネルは時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的には、物理チャネルは、ダウンリンクにおいて地直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式によって変調され、アップリンクにおいて単一搬送波周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）方式によって変調される。

第２層の媒体接続制御層は、論理チャネルを通じて上位層である無線リンク制御（ＲＬＣ）層にサービスを提供する。第２層のＲＬＣ層は、高信頼データ伝送をサポートする。ＲＬＣ層の機能は、ＭＡＣ内部の機能ブロックとして具現されてもよい。第２層のパケットデータ融合プロトコル（ＰＤＣＰ）層は、帯域幅の狭い無線インタフェースにおいてＩＰｖ４又はＩＰｖ６のようなＩＰパケットを効率的に送信するために、不要な制御情報を減らすヘッダ圧縮機能を行う。

第３層の最下部に位置する無線リソース制御（ＲＲＣ）層は、制御プレーンでだけ定義される。ＲＲＣ層は、無線ベアラ（ＲＢ）の設定、再設定及び解放と関連して論理チャネル、伝送チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。ＲＢとは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第２層によって提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末及びネットワークのＲＲＣ層はＲＲＣメッセージを交換する。端末及びネットワークのＲＲＣ層間にＲＲＣ接続（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）がある場合に、端末は、ＲＲＣ接続状態（Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｍｏｄｅ）にあり、そうでない場合は、ＲＲＣ休止状態（Ｉｄｌｅ Ｍｏｄｅ）にあるようになる。ＲＲＣ層の上位にある非接続層（ＮＡＳ）は、セッション管理及び移動性管理などの機能を行う。

基地局（ｅＮＢ）を構成する一つのセルは、１．２５、２．５、５、１０、１５、２０ＭＨｚなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。別個のセルは、別個の帯域幅を提供するように設定することができる。

ネットワークから端末にデータを送信する下り伝送チャネルは、システム情報を送信する同報チャネル（ＢＣＨ）、呼出しメッセージを送信する呼出しチャネル（ＰＣＨ）、ユーザ情報又は制御メッセージを送信する下り共有チャネル（ＳＣＨ）などがある。下りマルチキャスト又はブロードキャストサービスの情報又は制御メッセージの場合、下りＳＣＨを通じて送信してもよく、又は、別の下りマルチキャストチャネル（ＭＣＨ）を通じて送信してもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り送信チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）、ユーザ情報又は制御メッセージを送信する上りＳＣＨがある。送信チャネルの上位にあり、送信チャネルにマップされる論理チャネルとしては、同報制御チャネル（ＢＣＣＨ）、呼出し制御チャネル（ＰＣＣＨ）、共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）、マルチキャスト制御チャネル（ＭＣＣＨ）、マルチキャスト情報チャネル（ＭＴＣＨ）などがある。

図３は、３ＧＰＰシステムに用いられる物理チャネル及びこれらチャネルを用いる一般的な信号送信方法を説明するための図である。

端末は、電源が入ったか、又は新しくセルに進入した場合、基地局と同期を合わせる等の初期セル探索作業を行う（Ｓ３０１）。そのために、端末は基地局から１次同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ）及び２次同期チャネル（Ｓ−ＳＣＨ）を受信して基地局と同期を合わせ、セルＩＤなどの情報を取得することができる。その後、端末は、基地局から物理同報チャネルを受信して、セル内の同報情報を取得することができる。一方、端末は、初期セル探索段階でダウンリンク参照信号（ＤＬＲＳ）を受信してダウンリンクチャネルの状態を確認することができる。

初期セル探索を終えた端末は、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）及びＰＤＣＣＨに乗せられた情報に基づいて物理ダウンリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得することができる（Ｓ３０２）。

一方、基地局に最初に接続したか、又は信号送信のための無線リソースがない場合に、端末は、基地局に対してランダムアクセス手順を行うことができる（ステップＳ３０３乃至ステップＳ３０６）。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し（Ｓ３０３及びＳ３０５）、ＰＤＣＣＨ及び対応するＰＤＳＣＨを通じてプリアンブルに対する応答メッセージを受信することができる（Ｓ３０４及びＳ３０６）。競合ベースＲＡＣＨの場合に、衝突解決手順を更に行うことができる。

上述のような手順を行った端末は、以降、一般的なアップリンク／ダウンリンク信号送信手順として、ＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ受信（Ｓ３０７）及び物理アップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）／物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）送信（Ｓ３０８）を行うことができる。特に、端末は、ＰＤＣＣＨを通じてダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）を受信する。ここで、ＤＣＩは、端末に対するリソース割当情報のような制御情報を含み、その使用目的によってフォーマットが異なる。

一方、端末がアップリンクを通じて基地局に送信する、又は端末が基地局から受信する制御情報は、ダウンリンク／アップリンク肯定応答／否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）信号、チャネル品質指示子（ＣＱＩ）、プリコーディング行列インデクス（ＰＭＩ）、ランク指示子（ＲＩ）などを含む。３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの場合、端末は、上述したＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの制御情報を、ＰＵＳＣＨ及び／又はＰＵＣＣＨを通じて送信することができる。

以下、多入力多出力（ＭＩＭＯ）システムについて説明する。ＭＩＭＯは、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いる方法であり、この方法によって、データの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムにおける送信端又は受信端において複数のアンテナを用いることによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以降、本明細書においては、ＭＩＭＯを「複数アンテナ」と呼ぶことがある。

複数アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信するために、単一アンテナ経路に依存しない。その代わりに、複数アンテナ技術では、複数のアンテナから受信した各データ断片を一つに併合することによってデータを完成する。複数アンテナ技術を用いると、特定のサイズのセル領域内でデータ送信速度を向上させ、又は、特定データ送信速度を保証しながらシステムサービス範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増加させることができる。また、この技術は移動通信端末及び中継器などに幅広く使用することができる。複数アンテナ技術によれば、単一アンテナを用いる従来技術による移動通信における伝送量の限界を克服することができる。

本発明で説明する複数アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が、図４に示されている。送信端にはＮ_T個の送信アンテナが設けられており、受信端にはＮ_R個の受信アンテナが設けられている。このように、送信端及び受信端の両方とも複数のアンテナを用いる場合には、送信端又は受信端のいずれか一方でだけ複数のアンテナを用いる場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量が増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。したがって、送信速度が向上し、周波数効率が向上する。一つのアンテナを用いる場合の最大送信速度をＲ_oとすれば、複数アンテナを用いるときの送信速度は、理論的に、下記の式１のように、最大送信速度Ｒ_oにレート増加率Ｒiを乗じた分だけ増加することができる。ここで、Ｒ_iは、Ｎ_T及びＮ_Rのうちの小さい値である。

（式１）

例えば、４個の送信アンテナ及び４個の受信アンテナを用いるＭＩＭＯ通信システムにおいては、単一アンテナシステムに比べて理論上４倍の送信速度を得ることができる。このような複数アンテナシステムの理論的容量増加が９０年代半ばに証明されて以来、実質的にデータ送信速度を向上させるための様々な技術が今も活発に研究されており、それらのいくつかの技術は既に３世代移動通信及び次世代無線ＬＡＮなどの様々な無線通信の標準に反映されている。

現在までの複数アンテナ関連の研究動向を見ると、様々なチャネル環境及び多元接続環境における複数アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論面の研究、複数アンテナシステムの無線チャネル測定及びモデル導出の研究、そして送信信頼度の向上及び送信速度の向上のための時空間信号処理技術研究など、様々な観点で活発な研究が行われている。

複数アンテナシステムにおける通信方法をより具体的に説明するためにこれを数学的にモデル化する場合に、次のように示すことができる。図７に示すように、Ｎ_T個の送信アンテナとＮ_R個の受信アンテナが存在すると仮定する。まず、送信信号について説明すると、Ｎ_T個の送信アンテナがある場合に、最大送信可能な情報はＮ_T個であるので、送信情報を下記の式２のようなベクトルで表すことができる。

（式２）

一方、送信情報Ｓ_１，Ｓ_２，…，Ｓ_ＮＴそれぞれにおいて送信電力を異ならせることができ、このとき、送信電力をそれぞれ、Ｐ_１，Ｐ_２，…，Ｐ_ＮＴとすれば、送信電力の調整された送信情報をベクトルで表すと、下記の式３の通りである。

（式３）

また、ｈａｔ−Ｓを送信電力の対角行列Ｐを用いて表すと、式４の通りである。

（式４）

一方、送信電力の調整された情報ベクトルｈａｔ−Ｓに重み行列Ｗが適用されて、実際に送信されるＮ_T個の送信信号ｘ_１，ｘ_２，…，ｘ_ＮＴが構成される場合を考慮してみよう。ここで、重み行列は、送信情報を伝送チャネル状況などに応じて各アンテナに適切に分配する役割をする。このような送信信号ｘ_１，ｘ_２，…，ｘ_ＮＴは、ベクトルＸを用いて下記の式５のように表すことができる。ここで、Ｗ_ｉｊは、ｉ番目の送信アンテナとｊ番目の情報との間の重み値を意味する。Ｗは、重み行列又はプリコーディング行列と呼ばれる。

（式５）

一般に、チャネル行列のランクの物理的な意味は、与えられたチャネルにおいて送信できる別個の情報の最大数ということができる。したがって、チャネル行列のランク（ｒａｎｋ）は、互いに独立している行又は列の個数のうち、最小個数と定義されるため、行列のランクは、行又は列の個数よりも大きいことはない。数式的に例示すると、チャネル行列Ｈのランク（ｒａｎｋ（Ｈ））は、式６のように制限される。

（式６）

また、複数アンテナ技術を用いて送る別個の情報のそれぞれを、「送信ストリーム」又は簡単に「ストリーム」と定義するとする。このような「ストリーム」を「階層」と称することもできる。そのため、送信ストリームの個数は、当然ながら、送ることができる別個の情報の最大数であるチャネルのランクより大きくなることはない。したがって、チャネル行列Ｈは、下記の式７のように表すことができる。

（式７）

ここで、「＃ ｏｆ ｓｔｒｅａｍｓ」は、ストリームの数を表す。一方、ここで、１ストリームは１以上のアンテナを通じて送信され得るという点に注意されたい。

１以上のストリームを複数個のアンテナに対応付ける方法には、種々の方法がある。これらの方法を、複数アンテナ技術の種類によって次のように説明することができる。１個のストリームが複数のアンテナを経て送信される場合は空間ダイバシチ方式と考えられ、複数のストリームが複数のアンテナを経て送信される場合は空間多重化方式と考えられる。もちろん、その中間形態である、空間ダイバシチと空間多重化とを混合（Ｈｙｂｒｉｄ）した形態も可能である。

図５は、ダウンリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。

図５を参照すると、サブフレームは、１４個のＯＦＤＭシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって、先頭の１〜３個のＯＦＤＭシンボルは制御領域として使用され、残りの１３〜１１個のＯＦＤＭシンボルはデータ領域として使用される。図中、Ｒ１乃至Ｒ４は、アンテナ０乃至３に対する基準信号（ＲＳ）又はパイロット信号を表す。ＲＳは、制御領域及びデータ領域に関わらず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられ、情報チャネルも、データ領域においてＲＳの割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルとしては、物理制御フォーマット指示子チャネル（ＰＣＦＩＣＨ）、物理ＨＡＲＱ指示子チャネル（ＰＨＩＣＨ）、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）などがある。

ＰＣＦＩＣＨは、物理制御フォーマット指示子チャネルであり、毎サブフレームごとにＰＤＣＣＨに用いられるＯＦＤＭシンボルの個数を端末に知らせる。ＰＣＦＩＣＨは、１番目のＯＦＤＭシンボルに位置し、ＰＨＩＣＨ及びＰＤＣＣＨに優先して設定される。ＰＣＦＩＣＨは、４個のリソース要素グループ（ＲＥＧ）によって構成され、それぞれのＲＥＧは、セルＩＤに基づいて制御領域内に分散される。一つのＲＥＧは、４個のリソース要素（ＲＥ）によって構成される。ＲＥは、一つの副搬送波×一つのＯＦＤＭシンボルによって規定される最小物理リソースのことを指す。ＰＣＦＩＣＨ値は、帯域幅によって１乃至３又は２乃至４の値を指示し、４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）によって変調される。

ＰＨＩＣＨは、物理ＨＡＲＱ指示子チャネルであり、アップリンク送信に対するＨＡＲＱ ＡＣＫ／ＮＡＣＫを搬送するために用いられる。すなわち、ＰＨＩＣＨは、ＵＬ ＨＡＲＱのためのＤＬ ＡＣＫ／ＮＡＣＫ情報が送信されるチャネルを指す。ＰＨＩＣＨは、１個のＲＥＧで構成され、セル特定にスクランブルされる。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、１ビットで指示され、２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ）によって変調される。変調されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは、拡散係数（ＳＦ）＝２又は４によって拡散される。同じリソースにマップされる複数のＰＨＩＣＨは、ＰＨＩＣＨグループを構成する。ＰＨＩＣＨグループに多重化されるＰＨＩＣＨの個数は、拡散符号の個数によって決定される。ＰＨＩＣＨ（グループ）は、周波数領域及び／又は時間領域でダイバシチ利得を得るために３回反復される。

ＰＤＣＣＨは、物理ダウンリンク制御チャネルであり、サブフレームの先頭ｎ個のＯＦＤＭシンボルに割り当てられる。ここで、ｎは、１以上の整数で、ＰＣＦＩＣＨによって指示される。ＰＤＣＣＨは、一つ以上の制御チャネル要素（ＣＣＥ）によって構成される。ＰＤＣＣＨは、伝送チャネルであるＰＣＨ及びＤＬ−ＳＣＨのリソース割当に関する情報、アップリンクスケジュール許可、ＨＡＲＱ情報などを、各端末又は端末グループに知らせる。ＰＣＨ及びＤＬ−ＳＣＨは、ＰＤＳＣＨを通じて送信される。したがって、基地局と端末は、一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータを除いては、ＰＤＳＣＨを通じてデータをそれぞれ送信及び受信する。

ＰＤＳＣＨのデータがいずれの端末（一つ又は複数の端末）に送信されるものであり、これら端末がどのようにＰＤＳＣＨデータを受信して復号をすべきかに関する情報などは、ＰＤＣＣＨに含まれて送信される。例えば、特定ＰＤＣＣＨが、“Ａ”という無線ネットワーク一時識別情報（ＲＮＴＩ）によってＣＲＣマスクされており、“Ｂ”という無線リソース（例、周波数位置）及び“Ｃ”という送信形式情報（例、伝送ブロックサイズ、変調方式、符号化情報など）を用いて送信されるデータに関する情報が、特定サブフレームを通じて送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身の持っているＲＮＴＩ情報を用いてＰＤＣＣＨを監視し、“Ａ”のＲＮＴＩを持っている一つ以上の端末があるとすれば、これら端末はＰＤＣＣＨを受信し、受信したＰＤＣＣＨの情報に基づいて“Ｂ”及び“Ｃ”によって指示されるＰＤＳＣＨを受信する。

図６は、ＬＴＥシステムにおいてダウンリンク制御チャネルを構成するのに用いられるリソース単位を示す。特に、図６の（ａ）は、基地局の送信アンテナの個数が１又は２個である場合を示し、図６の（ｂ）は、基地局の送信アンテナの個数が４個である場合を示す。送信アンテナの個数によってＲＳパターンが互いに異なるだけで、制御チャネルと関連したリソース単位の設定方法は同一である。

図６を参照すると、ダウンリンク制御チャネルの基本リソース単位はＲＥＧである。ＲＥＧは、ＲＳを除外した状態で４個の隣接したリソース要素（ＲＥ）で構成される。ＲＥＧは、図面に太い線で示されている。ＰＣＦＩＣＨ及びＰＨＩＣＨはそれぞれ、４個のＲＥＧ及び３個のＲＥＧを含む。ＰＤＣＣＨは、ＣＣＥ単位で構成され、一つのＣＣＥは９個のＲＥＧを含む。

端末は、自身にＬ個のＣＣＥからなったＰＤＣＣＨが送信されるかを確認するために、Ｍ（L）（≧Ｌ）個の連続しているか、又は特定の規則によって配置された、ＣＣＥを確認するように設定される。端末がＰＤＣＣＨの受信のために考慮しなければならないＬ値は複数になり得る。端末がＰＤＣＣＨの受信のために確認しなければならないＣＣＥ集合を探索空間（ｓｅａｒｃｈ ｓｐａｃｅ）という。一例として、ＬＴＥシステムは、探索空間を表１のように定義している。

ここで、ＣＣＥ集約レベルＬは、ＰＤＣＣＨを構成するＣＣＥ個数を表し、Ｓk（L）は、ＣＣＥ集約レベルＬの探索空間を表し、Ｍ（L）は、集約レベルＬの探索空間で監視しなければならない候補ＰＤＣＣＨの個数である。

探索空間は、特定端末に対してだけ接続が許容される端末特定探索空間と、セル内のすべての端末に対して接続が許容される共通探索空間とに区分することができる。端末は、ＣＣＥ集約レベルが４及び８である共通探索空間を監視し、ＣＣＥ集約レベルが１、２、４及び８である端末特定探索空間を監視する。共通探索空間及び端末特定探索空間は重複してもよい。

また、各ＣＣＥ集約レベル値に対して任意の端末に付与されるＰＤＣＣＨ探索空間において、１番目の（最も小さいインデクスを有する）ＣＣＥの位置は、端末によってサブフレームごとに変化する。これをＰＤＣＣＨ探索空間ハッシュという。

図７は、ＬＴＥシステムにおいて用いられるアップリンクサブフレームの構造を示す。

図７を参照すると、アップリンクサブフレームは、制御情報を搬送するＰＵＣＣＨが割り当てられる領域と、ユーザデータを搬送するＰＵＳＣＨが割り当てられる領域とに分けることができる。サブフレームの中間部分がＰＵＳＣＨに割り当てられ、周波数領域においてデータ領域の両側部分がＰＵＣＣＨに割り当てられる。ＰＵＣＣＨ上に送信される制御情報は、ＨＡＲＱに用いられるＡＣＫ／ＮＡＣＫ、ダウンリンクチャネル状態を表すＣＱＩ、ＭＩＭＯのためのＲＩ、アップリンクリソース割当要求であるスケジュール要求（ＳＲ）などがある。一つの端末に対するＰＵＣＣＨは、サブフレーム内の各スロットにおいて別個の周波数を占める一つのリソースブロックを使用する。すなわち、ＰＵＣＣＨに割り当てられる２個のリソースブロックは、スロット境界で周波数ホップされる。特に、図６は、ｍ＝０であるＰＵＣＣＨ、ｍ＝１であるＰＵＣＣＨ、ｍ＝２であるＰＵＣＣＨ、ｍ＝３であるＰＵＣＣＨがサブフレームに割り当てられることを例示する。

一方、基地局と端末との間のチャネル状態が良くない場合には、基地局と端末との間にリレーノード（ＲＮ）を設けて、より優れたチャネル状態の無線チャネルを端末に提供することができる。また、基地局から、チャネル状態のよくないセル境界地域においてリレーノードを導入して使用することによって、より高速のデータチャネルを提供し、セルサービス領域を拡張させることができる。このように、リレーノードは、無線通信システムにおいて電波陰影地域の解消のために導入された技術として、現在、広く用いられている。

過去の方式が単純に信号を増幅して送信するリピータ（Ｒｅｐｅａｔｅｒ）の機能に限られているのに対して、最近には、より知的な形態に発展している。さらに、リレーノード技術は、次世代移動通信システムにおいて基地局増設費用及びバックホールネットワークのメンテナンス費用を軽減すると同時に、サービス範囲の拡大及びデータ処理速度の向上のために必要不可欠な技術である。リレーノード技術が発展するにつれて、従来の無線通信システムで用いるリレーノードを、新しい無線通信システムでサポートすることが要求される。

３ＧＰＰ高度ＬＴＥシステム（ＬＴＥ−Ａ）においてリレーノードに基地局と端末との間のリンク接続を転送（ｆｏｒｗａｒｄ）する機能を導入することによって、それぞれのアップリンク及びダウンリンク搬送波周波数帯域に、属性の異なる２種類のリンクが適用される。基地局とリレーノードとのリンク間に設定される接続リンク部分をバックホールリンク（ｂａｃｋｈａｕｌ ｌｉｎｋ）と定義して表現する。ダウンリンクリソースを用いてＦＤＤ又はＴＤＤ方式で送信が行われることをバックホールダウンリンクと表現し、アップリンクリソースを用いてＦＤＤ又はＴＤＤ方式で送信が行われることをバックホールアップリンクと表現することができる。

図８は、無線通信システムにおいてリレーバックホールリンク及びリレーアクセスリンクの構成を示す図である。

図８を参照すると、基地局と端末間のリンクの接続を転送する役割のためにリレーノードが導入されることで、それぞれのアップリンク及びダウンリンク搬送波周波数帯域に、属性の異なる２種類のリンクが適用される。基地局とリレーノードとの間に設定される接続リンク部分を、リレーバックホールリンクと定義して表現する。バックホールリンクが、ダウンリンク周波数帯域（ＦＤＤの場合）又はダウンリンクサブフレーム（ＴＤＤの場合）リソースを用いて送信がなされる場合、バックホールダウンリンクと表現し、アップリンク周波数帯域（ＦＤＤの場合）又はアップリンクサブフレーム（ＴＤＤの場合）リソースを用いて送信がなされる場合、バックホールアップリンクと表現することができる。

一方、リレーノードと一連の端末との間に設定される接続リンク部分を、リレーアクセスリンクと定義して表現する。リレーアクセスリンクが、ダウンリンク周波数帯域（ＦＤＤの場合）又はダウンリンクサブフレーム（ＴＤＤの場合）リソースを用いて送信がなされる場合、アクセスダウンリンクと表現し、アップリンク周波数帯域（ＦＤＤの場合）やアップリンクサブフレーム（ＴＤＤの場合）リソースを用いて送信がなされる場合、アクセスアップリンクと表現することができる。

リレーノード（ＲＮ）は、リレーバックホールダウンリンクを通じて基地局から情報を受信し、リレーバックホールアップリンクを通じて基地局に情報を送信することができる。また、リレーノードは、リレーアクセスダウンリンクを通じて端末に情報を送信し、リレーアクセスアップリンクを通じて端末から情報を受信することができる。

一方、リレーノードの帯域（又はスペクトル）の使用と関連して、バックホールリンクがアクセスリンクと同じ周波数帯域で動作する場合を「帯域内（ｉｎ−ｂａｎｄ）」といい、バックホールリンクとアクセスリンクとが異なる周波数帯域で動作する場合を「帯域外（ｏｕｔ−ｂａｎｄ）」という。帯域内及び帯域外のいずれにおいても、既存のＬＴＥシステム（例えば、リリース−８）によって動作する端末（以下、旧型（ｌｅｇａｃｙ）端末という。）がドナーセルに接続できるようにしなければならない。

端末でリレーノードを認識するか否かによって、リレーノードは、透過リレーノードと非透過リレーノードとに分類することができる。透過は、端末がリレーノードを通じてネットワークと通信するか否かを認識できない場合を意味し、非透過は、端末がリレーノードを通じてネットワークと通信するか否かを認識する場合を意味する。

リレーノードの制御と関連して、リレーノードは、ドナーセルの一部として構成されるリレーノードと、自分でセルを制御するリレーノードとに区別することができる。

ドナーセルの一部として構成されるリレーノードは、リレーノード識別子（ＩＤ）を有することはできるが、リレーノード自身のセル識別情報を有しない。ドナーセルの属する基地局によって無線リソース管理（ＲＲＭ）の少なくとも一部が制御されると（ＲＲＭの残りの部分はリレーノードに位置しても）、ドナーセルの一部として構成されるリレーノードと定義する。好ましくは、このようなリレーノードは、旧型端末をサポートすることができる。例えば、スマートリピータ、復号及び転送リレーノード（ｄｅｃｏｄｅ−ａｎｄ−ｆｏｒｗａｒｄ ｒｅｌａｙｓ）、第２層（Ｌ２）リレーノードの様々な種類及びタイプ２のリレーノードがこのようなリレーノードに該当する。

自分でセルを制御するリレーノードは、一つ又は複数のセルを制御し、リレーノードによって制御されるセルのそれぞれに固有の物理層セル識別情報が提供され、同じＲＲＭ機構を用いることができる。端末にとっては、リレーノードによって制御されるセルにアクセスすることと、一般の基地局によって制御されるセルにアクセスすることと相違がない。好ましくは、このようなリレーノードによって制御されるセルは、旧型端末をサポートすることができる。例えば、自己バックホール（Ｓｅｌｆ−ｂａｃｋｈａｕｌｉｎｇ）リレーノード、第３層（Ｌ３）リレーノード、タイプ１のリレーノード及びタイプ１ａのリレーノードがこのようなリレーノードに該当する。

タイプ１のリレーノードは、帯域内リレーノードであり、複数個のセルを制御し、これら複数個のセルのそれぞれは、端末にとってはドナーセルと区別される別個のセルと見なされる。また、複数個のセルは固有の物理セルＩＤ（ＬＴＥリリース−８で定義する）を有し、リレーノードは自身の同期化チャネル、参照信号などを送信することができる。単一セル動作の場合に、端末は、リレーノードから直接スケジュール情報及びＨＡＲＱフィードバックを受信し、リレーノードに自身の制御チャネル（スケジュール要求（ＳＲ）、ＣＱＩ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫなど）を送信することができる。また、旧型端末（ＬＴＥリリース−８システムによって動作する端末）にとって、タイプ１のリレーノードは旧型基地局（ＬＴＥリリース−８システムによって動作する基地局）と見なされる。すなわち、後方互換性を有する。一方、ＬＴＥ−Ａシステムによって動作する端末には、タイプ１のリレーノードが旧型基地局と異なる基地局と見なされ、性能向上を提供することができる。

タイプ１ａのリレーノードは、帯域外で動作する以外は、前述のタイプ１のリレーノードと同一の特徴を有する。タイプ１ａのリレーノードの動作は、第１層（Ｌ１）動作への影響が最小化するように、又は影響がないように構成することができる。

タイプ２のリレーノードは、帯域内リレーノードであり、別途の物理セルＩＤを持たず、これによって、新しいセルを形成しない。タイプ２のリレーノードは、旧型端末に対して透過であり、旧型端末は、タイプ２のリレーノードの存在を認識できない。タイプ２のリレーノードは、ＰＤＳＣＨを送信することができるが、少なくともＣＲＳ及びＰＤＣＣＨは送信しない。

一方、リレーノードを帯域内で動作させるには、時間周波数空間での一部リソースをバックホールリンクのために予備にしなければならず、また、このリソースはアクセスリンクのために使用されないように設定することができる。これをリソース分割（ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）という。

リレーノードにおけるリソース分割の一般的な原理は、次の通りである。バックホールダウンリンク及びアクセスダウンリンクを一つの搬送波周波数上で時分割多重化（ＴＤＭ）方式で多重化することができる（すなわち、特定時間においてバックホールダウンリンク又はアクセスダウンリンクのいずれか一方だけを活性化する）。同様に、バックホールアップリンク及びアクセスアップリンクを、一つの搬送波周波数上でＴＤＭ方式によって多重化することができる（すなわち、特定時間においてバックホールアップリンク又はアクセスアップリンクのいずれか一方だけを活性化する）。

ＦＤＤにおけるバックホールリンク多重化は、バックホールダウンリンク送信はダウンリンク周波数帯域で行われ、バックホールアップリンク送信はアップリンク周波数帯域で行われるものと説明することができる。ＴＤＤにおけるバックホールリンク多重化は、バックホールダウンリンク送信は基地局及びリレーノードのダウンリンクサブフレームで行われ、バックホールアップリンク送信は基地局及びリレーノードのアップリンクサブフレームで行われるものと説明することができる。

帯域内リレーノードの場合に、例えば、所定の周波数帯域において基地局からのバックホールダウンリンク受信と端末へのアクセスダウンリンク送信とが同時に行われると、リレーノードの送信端から送信される信号がリレーノードの受信端で受信されることがあり、これによって、リレーノードのＲＦフロントエンドにおいて信号干渉又はＲＦ妨害（ｊａｍｍｉｎｇ）が発生し得る。同様に、所定の周波数帯域で端末からのアクセスアップリンクの受信と基地局へのバックホールアップリンクの送信とが同時に行われると、リレーノードのＲＦフロントエンドにおいて信号干渉が発生し得る。したがって、リレーノードにおける一つの周波数帯域での同時送受信を具現するためには、受信信号と送信信号との間に充分な分離（例えば、送信アンテナと受信アンテナとを地理的に充分に離隔して（例えば、地上／地下に）設ける）を提供しなければならない。

このような信号干渉の問題を解決する一案は、リレーノードがドナーセルから信号を受信する間、端末が信号を送信しないように動作させることである。すなわち、リレーノードから端末への送信にギャップを置き、このギャップでは端末（旧型端末も含む）がリレーノードからのいかなる送信も期待しないように設定することができる。このようなギャップは、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）サブフレームを構成することによって設定することができる

図９は、リレーノードリソース分割の例を示す図である。

図９では、第１のサブフレームは一般サブフレームであり、リレーノードから端末にダウンリンク（すなわち、アクセスダウンリンク）制御信号及びデータが送信され、第２のサブフレームはＭＢＳＦＮサブフレームであり、ダウンリンクサブフレームの制御領域ではリレーノードから端末に制御信号が送信されるが、ダウンリンクサブフレームの残り領域ではリレーノードから端末に何らの送信も行われない。ここで、旧型端末の場合は、すべてのダウンリンクサブフレームで物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）の送信を期待するようになるため（言い換えると、リレーノードは、自身の領域内の旧型端末が毎サブフレームでＰＤＣＣＨを受信して測定機能を行うようにサポートする必要があるため）、旧型端末の正しい動作のためにはすべてのダウンリンクサブフレームでＰＤＣＣＨを送信する必要がある。したがって、基地局からリレーノードへのダウンリンク（すなわち、バックホールダウンリンク）送信のために設定されたサブフレーム（第２のサブフレーム）上でも、サブフレームの先頭Ｎ（Ｎ＝１，２又は３）個のＯＦＤＭシンボル区間においてリレーノードはバックホールダウンリンクを受信せずに、アクセスダウンリンク送信をする必要がある。これについて、第２のサブフレームの制御領域においてＰＤＣＣＨがリレーノードから端末に送信されるため、リレーノードがサービス提供する旧型端末に対する後方互換性を提供することができる。第２のサブフレームの残りの領域では、リレーノードから端末に何らの送信も行われない間に、リレーノードは基地局からの送信を受信することができる。したがって、このようなリソース分割方式によって、帯域内リレーノードにおいてアクセスダウンリンク送信とバックホールダウンリンク受信とが同時に行われないようにすることができる。

ＭＢＳＦＮサブフレームを用いる第２のサブフレームについて具体的に説明する。第２のサブフレームの制御領域は、リレーノード非聴取（ｎｏｎ−ｈｅａｒｉｎｇ）区間ということができる。リレーノード非聴取区間は、リレーノードがバックホールダウンリンク信号を受信せずにアクセスダウンリンク信号を送信する区間のことを意味する。この区間は、前述したように、１，２又は３のＯＦＤＭ長さに設定することができる。リレーノード非聴取区間において、リレーノードは、端末へのアクセスダウンリンク送信を行い、残りの領域では基地局からバックホールダウンリンクを受信することができる。このとき、リレーノードは、同じ周波数帯域で同時に送受信を行うことができないため、リレーノードが送信モードから受信モードに切り替わるに時間が掛かる。したがって、バックホールダウンリンク受信領域の先頭の一部区間においてリレーノードが送信／受信モード切替を行うようにガード時間（ＧＴ）を設定する必要がある。同様に、リレーノードが基地局からのバックホールダウンリンクを受信し、端末へのアクセスダウンリンクを送信するように動作する場合にも、リレーノードの受信／送信モード切替のためのガード時間（ＧＴ）を設定することができる。このようなガード時間の長さは、時間領域の値として与えることができ、例えば、ｋ（ｋ≧１）個の時間サンプル（Ｔs）値として与えてもよく、一つ以上のＯＦＤＭシンボル長に設定してもよい。又は、リレーノードバックホールダウンリンクサブフレームが連続して設定されている場合、又は、所定のサブフレームタイミング整列（ｔｉｍｉｎｇ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）関係によって、サブフレームの最後の部分のガード時間は定義又は設定しなくてもよい。このようなガード時間は、後方互換性を維持するために、バックホールダウンリンクサブフレーム送信のために設定されている周波数領域でだけ定義することができる（アクセスダウンリンク区間においてガード時間が設定される場合には、旧型端末をサポートできない）。ガード時間以外のバックホールダウンリンク受信区間においてリレーノードは基地局からＰＤＣＣＨ及びＰＤＳＣＨを受信することができる。これを、リレーノード専用物理チャネルという意味から、Ｒ−ＰＤＣＣＨ（Ｒｅｌａｙ−ＰＤＣＣＨ）及びＲ−ＰＤＳＣＨ（Ｒｅｌａｙ−ＰＤＳＣＨ）と表現することもできる。

図１０は、時間−周波数領域で構成されたリソースを区分して示す図である。

図１０を参照すると、Ｐｘ−ｙｙ（ｘ、ｙ＝０、１、２、３、…）で表記されたリソース領域の周波数領域の大きさ及び時間領域の大きさは多様に構成することができる。特に、Ｐｘ−ｙ１は１番目のスロット又はその一部、Ｐｘ−ｙ２は２番目のスロット又はその一部を意味する。

３ＧＰＰ ＬＴＥシステムを例に挙げて説明すると、ＲＢ単位に区分されるものと仮定すれば、Ｐ０−１２が、周波数領域は１２個の副搬送波、時間領域は７個のＯＦＤＭシンボルから構成される。また、４個のＲＢで構成されたＲＢＧ単位に区分されるものと仮定すれば、Ｐ０−１２は、周波数領域の大きさが４倍増加した形態、すなわち４８個の副搬送波で構成される。

また、Ｐｘ−ｙ１領域はＰｘ−ｙ２領域と同一又は少ない数のシンボルで構成されたリソース領域である。もちろん、循環プレフィクス（ＣＰ）長によってシンボルの数は変わり得る。例えば、ＲＢ単位に区分されるものと仮定すれば、Ｐｘ−ｙ１は、周波数領域に１２個の副搬送波と、時間領域は４個のＯＦＤＭシンボルから構成される。仮に、ＲＢＧ単位に区分されるものと仮定すれば、同様に周波数領域がＲＢ単位の倍数だけ増加することになる。

また、図１０で、Ｐｎ（ｎ＝０、１、２、３…）は、複数アンテナを通じた多階層送信において使用するアンテナポート又は階層インデクスを指示し、ここで、アンテナポートとは、別個の情報を送信できる区別可能なリソース領域を意味できる。

以下では、上述したリソース構成において制御情報及びデータを割り当てる方法について説明し、説明の便宜上前記リソース構成がＲＢ単位に区分されるものと仮定する。

基地局とリレーノードとの間の制御情報（Ｒ−ＰＤＣＣＨ）は事前に決まった特定領域において送信されることが好ましく、特に、ＬＴＥシステムのリソース割当情報（ＲＡ）タイプ０を使用する場合、ＲＢＧのＫ番目のＲＢ（Ｋは、ＲＢＧグループ内のＲＢの数より小さな整数）に限定するのを提案する。すなわち、毎ＲＢＧのＫ番目のＲＢにおいてＲ−ＰＤＣＣＨを送信する可能性があるという意味である。Ｋは、ＲＧＢグループの１番目のＲＢであってもよく、最後のＲＢであってもよい。ＲＡタイプ１，２においてもＲＢＧの概念を共有することができ、同じ論理でＲＢＧの特定ＲＢをＲ−ＰＤＣＣＨ送信のためのリソース領域として使用することができる。

図１１は、本発明の第１実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する図である。特に、図１１は、４個のアンテナポートを通じた複数アンテナ送信を仮定する。

図１１のように、リレーノード１及びリレーノード２のそれぞれに対して、２個のアンテナポートを通じてダウンリンク信号を送信するとき、アンテナポート０及び１をリレーノード１に割り当て、アンテナポート２及び３はリレーノード２に割り当てることができる。アンテナポート１及びアンテナポート３の空き領域はリレーノード１のためのダウンリンク許可とリレーノード２のためのダウンリンク許可との性能を保証するために、データ又は制御情報のうちいかなる情報も送信しない。

Ｒ−ＰＤＣＣＨの場合、制御情報の特性上、信頼性を高めるために可能な限り少ないアンテナポートを用いて送信することが好ましい。したがって、各リレーノードに送信されるＤＬ許可は、１個のアンテナポートだけで送信されるように設定することが好ましい。すなわち、Ｒ−ＰＤＣＣＨ自体としては２個のアンテナポートだけを使用するものである。

各リレーノードに使用されるアンテナポートを区別するための手段としてスクランブル符号を適用できる。すなわち、システム上可用のアンテナポートが２個である場合、２個のスクランブル符号を用いて、合計４個の論理的アンテナポートを形成してもよい。

図１２は、本発明の第２実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムでのＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する図である。

図１２と図１１との相違点は、図１２では、制御情報の信頼性をより向上させるために、ダウンリンク許可が送信されるすべてのポートの対応領域は、データ又は制御情報のうちいかなる情報も送信しないという点である。周波数の観点でだけ説明すると、リレーノード１のためのダウンリンク許可とリレーノード２のためのダウンリンク許可とは、周波数分割多重化が行われたものであり、互いにアンテナポートを異にすることが特徴といえる。

一方、図１２を参照すると、本発明では、アップリンク許可がスケジュールされるか、又はＲ−ＰＤＳＣＨがスケジュールされるかを指示する、マップ及び多重化情報（ＭＡＭＩ）をＲ−ＰＤＣＣＨに挿入して送信することを提案する。これをより具体的に説明する。

図１３は、本発明で提案するＲ−ＰＤＣＣＨに挿入されるマップ及び多重化情報を説明するための図である。また、図１４は、３個のＲＢで構成されたＲＢＧにおいてスケジュール可能なアップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨの組合せを示す。特に、図１４でＰ０−１２領域に表示された“？”は、アップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨのうち一つを表す。

図１３を参照すると、ダウンリンク許可は、３個のＲＢで構成されたＲＢＧにおいてＰ０−１１に位置するものと仮定し、前記ダウンリンク許可を含むサブフレームの２番目のスロットにはアップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨをスケジュールできる。ここで、前記Ｐ０−１１に位置するダウンリンク許可にマップ及び多重化情報を含むとき、前記３個のＲＢで構成されたＲＢＧにおいて図１４に示している可能なスケジュールの組合せをすべて表現できる。特に、３個のＲＢで構成されたＲＢＧであれば、３ビット情報ですべての場合を表現することができる。

図１５は、本発明で提案するＲ−ＰＤＣＣＨに挿入されるマップ及び多重化情報を説明するための他の図である。また、図１６は、４個のＲＢで構成されたＲＢＧにおいてスケジュール可能なアップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨの組合せを示す。特に、図１６でＰ０−１２領域に表示された“？”は、アップリンク許可又はＲ−ＰＤＳＣＨのうち一つを示す。

図１７は、本発明の第２実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する他である。

図１７では、ダウンリンク許可が存在するＲＢの２番目のスロットに位置するデータは、該当のリレーノードに割り当てられたアンテナポートに対してだけ空間多重化を行い、ダウンリンク許可が存在しないＲＢでのデータ送信はすべてのアンテナポートに対して空間多重化を行うことを提案する。例えば、アンテナポート２のＰ２−２２領域がリレーノード２のためのダウンリンク許可が存在するＲＢの２番目のスロットに位置するデータ送信に使用されるため、アンテナポート０でＰ０−２２領域も使用しない。

図１８は、本発明の第３実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する図である。図１７との相違点は、制御情報を同じアンテナポートに位置させるという点である。

図１８では、アンテナポート０のＰ０−２２とアンテナポート１のＰ１−２２は、リレーノード２のために使用できるという点と、アンテナポート２のＰ２−２２とアンテナポート３のＰ３−２２は、リレーノード２のために使用できるという点が特徴である。

図１９は、本発明の第３実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示した他の図である。

図１９は、アンテナポート０に位置したリレーノード２のダウンリンク許可が送信される次のスロットに、リレーノード２のＲ−ＰＤＳＣＨを位置させることが特徴である。このようなマップ方法は、制御情報を同じアンテナポートを使用して復号し、該当のＲＢで同じアンテナポートを通じてデータも復調できるという点が長所である。特に、Ｐ０−２２領域にリレーノード２のＲ−ＰＤＳＣＨが存在するため、Ｐ１−２２領域にリレーノード２のＲ−ＰＤＳＣＨが位置するように空間多重化を行うことが好ましい。このようにすることで、同じアンテナポート及び／又はスクランブル符号を用いてリレーノード２のＲ−ＰＤＳＣＨを多重化することができる。

特に、図１９においてリレーノード１は、Ｐ１−１１に存在するダウンリンク許可のブラインド復号が成功したとき、次のスロットに自身のデータが存在するか、又は、自身のアップリンク許可が存在するかを把握（図１９ではデータ）して復調及び復号を行う。このとき、Ｐ０−１２及びＰ１−１２は、同じスクランブル符号を用いてデスクランブルされ、各アンテナポート別に２重階層逆多重化を行ってＲ−ＰＤＳＣＨを復調する。

また、図１９で、同じＲＢＧにあるＲＢのうちリレーノード１のダウンリンク許可が存在するＲＢの２番目のスロット（Ｐ０−１２）、及びリレーノード１又はリレーノード２のダウンリンク許可が存在しないＲＢ（Ｐ０−３１、Ｐ０−３２）に対してＲ−ＰＤＳＣＨ復号を行う。もちろん空間多重化が適用されているという点を考慮すると、Ｐ１−１２、Ｐ１−３１、Ｐ１−３２に対してＲ−ＰＤＳＣＨ復号を行う。

リレーノード２の場合、Ｐ０−２１に存在するダウンリンク許可を復号して制御情報を取得し、リレーノード２もダウンリンク許可が検出された次のスロットにＲ−ＰＤＳＣＨが存在するという仮定を認識しているため、これを復調することができる。ただし、リレーノード２のＲ−ＰＤＳＣＨの場合、どのアンテナポートに位置しているかによって、適用しなければならないスクランブル符号が異なることがある。例えば、Ｐ０−２２、Ｐ１−２２、Ｐ２−３１、Ｐ２−３２、Ｐ３−３１、Ｐ３−３２は同じリレーノードにスケジュールされるが、互いに異なるスクランブル符号を使用する。これとは異なり、リレーノード１の場合、Ｐ０−１２、Ｐ０−３１、Ｐ０−３２、Ｐ１−１２、Ｐ１−３１、Ｐ１−３２はすべて同じスクランブル符号を使用するという点で差がある。

図２０は、本発明の第３実施例に係る複数ユーザＭＩＭＯシステムにおけるＲ−ＰＤＣＣＨ及びＲ−ＰＤＳＣＨ多重化を例示する更に他の図である。図２０のように、リレーノード１との対称性のために、リレーノード２のデータであるＰ１−２２のＲ−ＰＤＳＣＨをＰ３−２２に位置させることも可能である。

一方、本発明では、制御領域が送信されるＲＢサイズを指示する方法も考慮することができる。このようなＲＢサイズ情報は、Ｒ−ＰＤＣＣＨを通じて、又は、上位層、すなわちＲＲＣ信号通知を通じて指示することも可能である。

図１２を例に挙げると、ダウンリンク許可が占める領域は２ ＲＢであり、このような２ ＲＢという情報自体がダウンリンク許可及びＲ−ＰＤＳＣＨを復調及び復号する場合に助けになることができる。すなわち、Ｒ−ＰＤＣＣＨのブラインド復号領域を限定することができ、これによって、Ｒ−ＰＤＳＣＨが存在する領域を明示的に知らせることができるという長所がある。

例えば、ダウンリンク許可の占める領域が２ ＲＢという情報がＲ−ＰＤＣＣＨを通じて信号通知された場合、Ｒ−ＰＤＣＣＨにおいては、アンテナポート０でＤＬ許可領域が含まれたＲＢＧの１番目のＲＢからブラインド復号を行い、アンテナポート１でＤＬ許可領域が含まれたＲＢＧの２番目のＲＢから逆順にブラインド復号を行う。

仮に、すべてのリレーノードの集約レベルが１である場合、ダウンリンク許可が占める領域サイズに関する信号通知は、空間多重化されたリレーノードの個数を信号通知したものと同一である。すなわち、各リレーノードのＲ−ＰＤＣＣＨは、各リレーノードに割り当てられたアンテナポート対のうち１番目のアンテナポート、すなわちアンテナポート０又はアンテナポート２に存在するという仮定があれば、リレーノードは、アンテナポート０又はアンテナポート２に存在する参照信号に基づいてダウンリンク許可をブラインド復号する。

図２１は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示する。

図２１を参照すると、通信装置２１００は、プロセッサ２１１０、メモリ２１２０、ＲＦモジュール２１３０、表示モジュール２１４０及びユーザインタフェースモジュール２１５０を含む。

通信装置２１００は、説明の便宜のために図示されたもので、一部のモジュールは省略されている。なお、通信装置２１００は、必要なモジュールを更に含むことができる。また、通信装置２１００において一部のモジュールはより細分化したモジュールに分割することができる。プロセッサ２１１０は、図面を参照して例示した本発明の実施例に係る動作を行うように構成される。具体的に、プロセッサ２１１０の詳細な動作は、図１乃至図２０に記載された内容を参照されたい。

メモリ２１２０は、プロセッサ２１１０に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、プログラムコード、データなどを記憶する。ＲＦモジュール２１３０は、プロセッサ２１１０に接続し、基底帯域信号を無線信号に変換し、又は無線信号を基底帯域信号に変換する機能を行う。そのために、ＲＦモジュール２１３０は、アナログ変換、増幅、フィルタ及び周波数アップ変換、又はこれらの逆過程を行う。表示モジュール２１４０は、プロセッサ２１１０に接続し、様々な情報を表示する。表示モジュール２１４０は、これに制限されるものではないが、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような周知の要素を使用することができる。ユーザインタフェースモジュール２１５０は、プロセッサ２１１０に接続し、キーパッド、タッチスクリーンなどのような周知のユーザインタフェースの組合せによって構成することができる。

以上説明した実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態として結合したものである。各構成要素又は特徴は、別途の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態として実施することもできる。また、一部の構成要素及び／又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更可能である。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含めることもでき、又は、他の実施例の対応する構成又は特徴に置き換えることもできる。特許請求の範囲において明示的な引用関係を有しない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正によって新しい請求項として含めたりすることもできることは自明である。

本明細書において、本発明の実施例は、主にリレーノードと基地局との間のデータ送受信関係を中心に説明された。本明細書において、基地局によって行われると説明された特定動作は、場合によっては、その上位ノードによって行うことができる。すなわち、基地局を含む多数のネットワークノード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、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われることは明らかである。基地局は、固定局、ノードＢ、進化ノードＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイントなどの用語に代替可能である。

本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上の特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、デジタル信号処理デバイス（ＤＳＰＤ）、プログラム可能論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。

ファームウェア又はソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は各動作を行うモジュール、手順又は関数などの形態で具現することができる。ソフトウェアコードはメモリユニットに記憶されてプロセッサによって駆動されることができる。前記メモリユニットは、前記プロセッサの内部又は外部に位置し、既に公知の様々な手段によってプロセッサとデータを授受することができる。

本発明は、本発明の特徴を逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化できるのは当業者には自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制約的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈によって決定しなければならず、本発明の均等範囲内でのすべての変更は本発明の範囲に含まれる。

上述したような複数ユーザ複数アンテナ無線通信システムにおける基地局とリレーノードとの間の信号送受信方法及びそのための装置は、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムに適用される例を中心に説明したが、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの他、多様な複数アンテナ無線通信システムに適用することが可能である。

Claims (5)

1. 複数アンテナ無線通信システムにおける基地局において、リレーノード特定物理ダウンリンク制御チャネル（Ｒ−ＰＤＣＣＨ）及びリレーノード特定物理ダウンリンク共有チャネル（Ｒ−ＰＤＳＣＨ）をリレーノードへ送信する方法であって、
   前記Ｒ−ＰＤＳＣＨ用のダウンリンク割当を含む前記Ｒ−ＰＤＣＣＨを、少なくとも一つの第１アンテナポートの１又は複数のリソースブロック（ＲＢ）対のうち少なくとも一つのＲＢ対の第１スロットのリソース要素（ＲＥ）にマップするステップと、
   前記Ｒ−ＰＤＳＣＨを、前記少なくとも一つの第１アンテナポート及び少なくとも一つの第２アンテナポートの前記１又は複数のＲＢ対のＲＥにマップするステップと、
   前記のマップしたＲ−ＰＤＣＣＨ及び前記のマップしたＲ−ＰＤＳＣＨを前記リレーノードへ送信するステップと、を有し、
   前記Ｒ−ＰＤＣＣＨ及び前記Ｒ−ＰＤＳＣＨは、前記少なくとも一つの第２アンテナポートの前記少なくとも一つのＲＢ対の前記第１スロットのいかなるＲＥにもマップされない、方法。
2. 前記Ｒ−ＰＤＳＣＨは、前記少なくとも一つの第１アンテナポート及び前記少なくとも一つの第２アンテナポートの前記Ｒ−ＰＤＣＣＨがマップされている前記少なくとも一つのＲＢ対の第２スロットのＲＥにマップされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記Ｒ−ＰＤＳＣＨは、前記ダウンリンク割当に基づいてマップされる、請求項１に記載の方法。
4. 複数アンテナ無線通信システムにおけるリレーノードにおいて、基地局からリレーノード特定物理ダウンリンク共有チャネル（Ｒ−ＰＤＳＣＨ）を受信する方法であって、
   前記Ｒ−ＰＤＳＣＨ用のダウンリンク割当を含むリレーノード特定物理ダウンリンク制御チャネル（Ｒ−ＰＤＣＣＨ）を、少なくとも一つの第１アンテナポートの１又は複数のリソースブロック（ＲＢ）対のうち少なくとも一つのＲＢ対の第１スロットにおいて検出するステップと、
   前記少なくとも一つの第１アンテナポート及び少なくとも一つの第２アンテナポートの前記１又は複数のＲＢ対において前記Ｒ−ＰＤＳＣＨを受信するステップと、を有し、
   前記Ｒ−ＰＤＣＣＨ及び前記Ｒ−ＰＤＳＣＨは、前記少なくとも一つの第２アンテナポートの前記少なくとも一つのＲＢ対の前記第１スロットにおいては受信されない、方法。
5. 前記Ｒ−ＰＤＳＣＨは、前記少なくとも一つの第１アンテナポート及び前記少なくとも一つの第２アンテナポートの前記Ｒ−ＰＤＣＣＨが検出された前記少なくとも一つのＲＢ対の第２スロットにおいて受信される、請求項４に記載の方法。

Images