JP5693715B2 - 多重アンテナ無線通信システムにおいて上りリンク参照信号送信方法及びそのための装置 - Google Patents

多重アンテナ無線通信システムにおいて上りリンク参照信号送信方法及びそのための装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムに関する。特に、無線通信システムにおいて端末が上りリンク参照信号を基地局に送信する方法及びそのための装置に関する。
本発明を適用できる無線通信システムの一例として、3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution;以下、「LTE」という。)通信システム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、E−UMTSネットワーク構造を概略的に示す図である。E−UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)は、既存UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)から進展したシステムで、現在、3GPPで基礎的な標準化作業が進行中である。一般に、E−UMTSは、LTE(Long Term Evolution)システムとも呼ばれている。UMTS及びE−UMTSの技術規格(technical specification)の詳細な内容はそれぞれ、「3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network」のRelease 7及びRelease 8を参照すればよい。
図1を参照すると、E−UMTSは、端末(User Equipment;UE)120、基地局(eNode B;eNB)110a及び110b、及びネットワーク(E−UTRAN)の終端に位置して外部ネットワークと接続する接続ゲートウェイ(Access Gateway;AG)を含んでいる。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/また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伝送することができる。
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、複数の端末に下りまたは上り伝送サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる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。下りリンク(Downlink;DL)データについて、基地局は、下りリンクスケジューリング情報を伝送して、該当の端末にデータの伝送される時間/周波数領域、符号化、データサイズ、HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest)関連情報などを知らせる。また、上りリンク(Uplink;UL)データについて、基地局は、上りリンクスケジューリング情報を該当の端末に伝送し、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。基地局同士の間には、ユーザートラフィックまたは制御トラフィック伝送のためのインターフェースを用いることができる。コアネットワーク(Core Network;CN)は、AG、及び端末のユーザー登録などのためのネットワークノードなどで構成することができる。AGは、複数のセルで構成されるTA(Tracking Area)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、ユーザーと事業者の要求及び期待は増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発も相次いでいるため、将来、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の削減、サービス可用性の増大、融通性ある周波数バンドの使用、単純構造と開放型インターフェース、端末の適度なパワー消耗などが要求される。
近年、3GPPは、LTEの後続技術に対する標準化作業を進行している。該技術を、本明細書では「LTE−Advanced」または「LTE−A」と称する。LTE−AシステムがLTEシステムと異なる主な点としては、多重アンテナ手法を用いて上りリンク伝送を支援するという点が挙げられる。
本発明の目的は、多重アンテナ無線通信システムにおいて上りリンク参照信号の送信方法及びそのための装置を提供することにある。
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、言及していない別の効果は、下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明確に理解されるであろう。
本発明の一様相である、多重アンテナ無線通信システムにおいて再伝送時に端末が参照信号を伝送する方法は、基地局から上りリンクグラントを受信することと、前記上りリンクグラントに基づいて、それぞれのレイヤ(layer)に対応する参照信号及びデータを初期伝送することと、前記データのACK(Acknowledgement)/NACK(Negative−ACK)情報を受信して、前記参照信号及びデータを再伝送することと、を含み、前記再伝送することは、前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値(Cyclic Shift Value)を初期化することを含む。
また、前記再伝送することは、前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のOCC(Orthogonal Code Cover)値を初期化することを含むことを特徴とする。
一方、本発明の他の様相である、多重アンテナ無線通信システムにおける端末装置は、基地局から上りリンクグラントを受信する受信モジュールと、前記上りリンクグラントに基づいて、それぞれのレイヤ(layer)に対応する参照信号及びデータを構成し、前記データのACK(Acknowledgement)/NACK(Negative−ACK)情報に基づいて再伝送のための前記参照信号及びデータを構成するプロセッサと、前記参照信号及びデータを前記基地局に伝送または再伝送する送信モジュールと、を備え、前記プロセッサは、前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値(Cyclic Shift Value)を初期化することを特徴とする。
また、前記プロセッサは、前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のOCC(Orthogonal Code Cover)値を初期化することを特徴とする。
一方、上記の本発明の様相において、前記それぞれのレイヤ(layer)に対応する参照信号は、それぞれの参照信号に割り当てられるサイクリックシフト値が最大の間隔を有することを特徴とし、前記サイクリックシフト値は0乃至10の値を有し、前記サイクリックシフト値の最大の間隔は6であることを特徴とする。
なお、上記の本発明の様相において、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値が、前記サイクリックシフトフィールドによって指示されるサイクリックシフト初期値及びそれぞれのレイヤに対応する既に設定されたオフセット値で定義されることを特徴とする。
例えば、本発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
多重アンテナ無線通信システムにおいて再伝送時に端末が参照信号を伝送する方法であって、
基地局から上りリンクグラントを受信することと、
前記上りリンクグラントに基づいて、それぞれのレイヤに対応する参照信号及びデータを初期伝送することと、
前記データのACK(Acknowledgement)/NACK(Negative−ACK)情報を受信して、前記参照信号及びデータを再伝送することと、を含み、
前記再伝送することは、
前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値(Cyclic Shift Value)を初期化することを含む、再伝送時の参照信号伝送方法。
(項目2)
前記再伝送することは、
前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のOCC(Orthogonal Code Cover)値を初期化することを含む、項目1に記載の再伝送時の参照信号伝送方法。
(項目3)
前記それぞれのレイヤ(layer)に対応する参照信号は、
それぞれの参照信号に割り当てられるサイクリックシフト値が最大の間隔を有することを特徴とする、項目1に記載の再伝送時の参照信号伝送方法。
(項目4)
前記サイクリックシフト値は、0乃至11の値を有し、
前記サイクリックシフト値の最大の間隔は、6であることを特徴とする、項目1に記載の再伝送時の参照信号伝送方法。
(項目5)
前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値は、
前記サイクリックシフトフィールドによって指示されるサイクリックシフト初期値及びそれぞれのレイヤに対応する既に設定されたオフセット値で定義されることを特徴とする、項目1に記載の再伝送時の参照信号伝送方法。
(項目6)
多重アンテナ無線通信システムにおける端末装置であって、
基地局から上りリンクグラントを受信する受信モジュールと、
前記上りリンクグラントに基づいて、それぞれのレイヤ(layer)に対応する参照信号及びデータを構成し、前記データのACK(Acknowledgement)/NACK(Negative−ACK)情報に基づいて再伝送のための前記参照信号及びデータを構成するプロセッサと、
前記参照信号及びデータを前記基地局に伝送または再伝送する送信モジュールと、を備える、
前記プロセッサは、
前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値(Cyclic Shift Value)を初期化することを特徴とする、端末装置。
(項目7)
前記プロセッサは、
前記上りリンクグラントに含まれた参照信号のためのサイクリックシフトフィールド(Cyclic Shift Field)に基づいて、前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のOCC(Orthogonal Code Cover)値を初期化することを特徴とする、項目6に記載の端末装置。
(項目8)
前記それぞれのレイヤ(layer)に対応する参照信号は、
それぞれの参照信号に割り当てられるサイクリックシフト値が最大の間隔を有することを特徴とする、項目6に記載の端末装置。
(項目9)
前記サイクリックシフト値は、0乃至11の値を有し、
前記サイクリックシフト値の最大の間隔は、6であることを特徴とする、項目6に記載の端末装置。
(項目10)
前記それぞれのレイヤに対応する参照信号のサイクリックシフト値は、
前記サイクリックシフトフィールドによって指示されるサイクリックシフト初期値及びそれぞれのレイヤに対応する既に設定されたオフセット値で定義されることを特徴とする、項目6に記載の端末装置。
本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいて端末が基地局に上りリンク参照信号を效果的に送信することが可能になる。
本発明で得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明確に理解されるであろう。
移動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間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の制御プレーン(Control Plane)及びユーザープレーン(User Plane)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のチャネルを用いた一般的な信号伝送方法を説明するための図である。 LTEシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。 LTEシステムで用いられる上りリンクサブフレームの一構造を示す図である。 LTEシステムで用いられる上りリンクサブフレームの他の構造を示す図である。 DM RSを伝送するための信号処理過程を説明するための図である。 一般CP(normal cyclic prefix)の場合にDM RSを伝送するためのサブフレームの構造を示す図である。 拡張CP(extended cyclic prefix )の場合に、DM RSを伝送するためのサブフレームの構造を示す図である。 本発明で説明する多重アンテナ通信システムの構成図である。 上りリンク共有チャネルに対する伝送チャネルの処理過程を説明するブロック図である。 上りリンクデータと制御チャネル伝送のための物理リソースとのマッピング(mapping)方法を説明するための図である。 上りリンク共有チャネル上でデータ及び制御チャネルを效率的に多重化する方法を説明するフローチャートである。 データ及び制御チャネルの伝送信号を生成する方法を説明するブロック図である。 コードワード対レイヤマッピング方法を説明する図である。 本発明の実施例に係る通信送受信機のブロック構成図である。
以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が3GPPシステムに適用される例とする。
以下、システム帯域が単一周波数ブロックを用いるシステムをレガシーシステム(legacy system)または狭帯域システム(narrowband system)と呼ぶ。これに対応して、システム帯域が複数の周波数ブロックを含んでおり、少なくとも一つの周波数ブロックをレガシーシステムのシステムブロックして用いるシステムを、進展したシステム(evolved system)または広帯域システム(wideband system)と呼ぶ。レガシーシステムブロックとして用いられる周波数ブロックは、レガシーシステムのシステムブロックと同じサイズを有するが、残りの周波数ブロックのサイズは特に制限されない。しかし、システムの単純化のために、残りの周波数ブロックのサイズもレガシーシステムのシステムブロックサイズに基づいて決定されてもよい。一例として、3GPPLTEシステムと3GPP LTE−Aシステムとは、レガシーシステムと進展したシステムとの関係にある。
上記の定義に基づいて、本明細書で3GPP LTEシステムを、LTEシステムまたはレガシーシステムと呼ぶ。また、LTEシステムを支援する端末をLTE端末またはレガシー端末と呼ぶ。これに対応して、3GPP LTE−AシステムをLTE−Aシステムまたは進展したシステムと呼ぶ。また、LTE−Aシステムを支援する端末を、LTE−A端末または進展した端末と呼ぶ。
便宜上、本明細書は、LTEシステム及びLTE−Aシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、それは例示であり、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、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、それは例示に過ぎず、本発明の実施例は、H−FDD方式またはTDD方式にも容易に変形して適用されてもよい。
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間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)の制御プレーン(Control Plane)及びユーザープレーン(User Plane)の構造を示す図である。制御プレーンは、端末(User Equipment;UE)と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伝送される通路のことを意味する。ユーザープレーンは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データまたはインターネットパケットデータなどが伝送される通路のことを意味する。
第1の層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を用いて上位層に情報伝送サービス(Information Transfer Service)を提供する。物理層は、上位にある媒体接続制御(Medium Access Control)層とは伝送チャネル(Transport Channel)を介して接続している。該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には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは時間及び周波数を無線リソースとする。特に、物理チャネルは、下りリンクにおいてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式で変調され、上りリンクにおいてSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式で変調される。
第2の層における媒体接続制御(Medium Access Control;MAC)層は、論理チャネル(Logical Channel)を通じて上位層である無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層にサービスを提供する。第2の層のRLC層は、信頼性あるデータ伝送を支援する。RLC層の機能は、MAC内部の機能ブロックで具現されてもよい。第2の層におけるPDCP(Packet Data Convergence Protocol)層は、帯域幅の狭い無線インターフェースにおいてIPv4やIPv6のようなIPパケットを效率的に伝送するために、不要な制御情報を減らすヘッダー圧縮(Header Compression)機能を実行する。
第3の層の最下部に位置している無線リソース制御(Radio Resource Control;RRC)層は、制御プレーンでのみ定義される。RRC層は、無線ベアラ(Radio Bearer;RB)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)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との間におけるデータ伝達のために第2の層により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層は互いにRRCメッセージを交換する。端末のRRC及びネットワークのRRC層の間にRRC接続(RRC Connected)がある場合に、端末は、RRC接続状態(Connected Mode)にあり、そうでないと、RRC休止状態(Idle Mode)にある。RRC層の上位にあるNAS(Non−Access Stratum)層は、セッション管理(Session Management)と移動性管理(Mobility Management)などの機能を担当する。
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て、複数の端末に下りリンクまたは上りリンク伝送サービスを提供する。それぞれ異なるセルは、互いに異なる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伝送する下り伝送チャネルは、システム情報を伝送するBCH(Broadcast Channel)、ページングメッセージを伝送するPCH(Paging Channel)、ユーザートラフィックや制御メッセージを伝送する下りSCH(Shared Channel)などがある。下りマルチキャストまたは放送サービスのトラフィックまたは制御メッセージは、下りSCHを通じて伝送されてもよく、または、別の下りMCH(Multicast Channel)を通じて伝送されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを伝送する上り伝送チャネルには、初期制御メッセージを伝送するRACH(Random Access Channel)、ユーザートラフィックや制御メッセージを伝送する上りSCH(Shared Channel)がある。伝送チャネルの上位にあり、伝送チャネルにマッピングされる論理チャネル(Logical Channel)には、BCCH(Broadcast Control Channel)、PCCH(Paging Control Channel)、CCCH(Common Control Channel)、MCCH(Multicast Control Channel)、MTCH(Multicast Traffic Channel)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のチャネルを用いる一般的な信号伝送方法を説明するための図である。
端末は、電源がついたり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を合わせる等の初期セル探索(Initial cell search)作業を行う(S301)。そのために、端末は基地局からプライマリ同期チャネル(Primary Synchronization Channel;P−SCH)及びセカンダリ同期チャネル(Secondary Synchronization Channel;S−SCH)を受信して基地局と同期を取り、セルIDなどの情報を獲得することができる。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル(Physical Broadcast Channel)を受信して、セル内の放送情報を獲得することができる。一方、端末は、初期セル探索段階において下りリンク参照信号(Downlink Reference Signal;DL RS)を受信して下りリンクチャネル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、物理下りリンク制御チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDCCH)及び該PDCCHに乗せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル(Physical Downlink Control Channel;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獲得することができる(S302)。
一方、基地局に最初に接続したり、信号伝送のための無線リソースがないと、端末は、基地局に対してランダムアクセス手順(Random Access Procedure;RACH)を行うことができる(段階S303乃至段階S306)。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル(Physical Random Access Channel;PRACH)を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして伝送し(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)。競合ベースのRACHについては、衝突解決手順(Contention Resolution Procedure)をさら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、一般的な上りリンク/下りリンク信号伝送手順として、PDCCH/PDSCH受信(S307)及び物理上りリンク共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel;PUSCH)/物理上りリンク制御チャネル(Physical Uplink Control Channel;PUCCH)伝送(S308)を行うことができる。端末が上りリンクを通じて基地局に伝送する、または端末が基地局から受信する制御情報は、下りリンク/上りリンクACK/NACK信号、CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Index)、RI(Rank Indicator)などを含む。3GPP LTEシステムにおいて、端末は、上記のCQI/PMI/RIなどの制御情報をPUSCH及び/またはPUCCHを通じて伝送することができる。
図4は、下り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示す図である。
図4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用いられ、残り13〜11個のOFDMシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、R1〜R4は、アンテナ0〜3に対する参照信号(Reference Signal;RS)を表す。RSは、制御領域及びデータ領域を問わず、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、トラフィックチャネルも同様、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には、PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator CHannel)、PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)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、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、最初の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REG(Resource Element Group)で構成され、それぞれのREGは、セルID(Cell IDentity)に基づいて制御領域内に分散される。一つのREGは4個のRE(Resource Element)で構成される。REとは、1副搬送波×1 OFDMシンボルと定義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1〜3または2〜4の値を指示し、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)で変調される。
PHICHは、物理HARQ(Hybrid−Automatic Repeat and request)指示子チャネルで、上りリンク伝送に対するHARQ ACK/NACKを運ぶのに用いられる。すなわち、PHICHは、UL HARQのためのDL ACK/NACK情報が伝送されるチャネルのことを指す。PHICHは、1個のREGで構成され、セル特定(cell−specific)にスクランブル(scrambling)される。ACK/NACKは、1ビットで指示され、BPSK(Binary phase shift keying)で変調される。変調されたACK/NACKは、拡散因子(Spreading Factor;SF)=2または4で拡散される。同一のリソースにマッピングされる複数の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、拡散コード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/または時間領域でダイバーシティ利得を得るために3回反復(repetition)される。
PDCCHは、物理下りリンク制御チャネルで、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以上の整数であり、PCFICHにより指示される。PDCCHは一つ以上のCCEで構成される。PDCCHは、伝送チャネルであるPCH(Paging channel)及びDL−SCH(Downlink−shared channel)のリソース割当と関連した情報、上りリンクスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)、HARQ情報などを各端末または端末グループに知らせる。PCH(Paging channel)及びDL−SCH(Downlink−shared channel)はPDSCHを通じて伝送される。したがって、基地局と端末は、一般的に、特定の制御情報または特定のサービスデータ以外はPDSCHを通じてデータをそれぞれ伝送及び受信する。
PDSCHのデータがどの端末(一つまたは複数の端末)に伝送されるのか、該端末がどのようにPDSCHデータを受信してデコーディング(decoding)をすべきかに関する情報などがPDCCHに含まれて伝送される。例えば、特定PDCCHが「A」というRNTI(Radio Network Temporary Identity)でCRCマスキング(masking)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DCIフォーマット、すなわち、伝送形式情報(例、伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など)を用いて伝送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伝送されるとする。この場合、セル内の端末は、自身が持っているRNTI情報を用いてPDCCHをモニタリングし、「A」のRNTIを持っている一つ以上の端末があると、該端末はPDCCHを受信し、受信したPDCCHの情報に基づいて「B」と「C」により指示されるPDSCHを受信する。
図5は、LTEでシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。
図5を参照すると、上りリンクサブフレームは、複数(例、2個)のスロットを含む。スロットは、CP長によって異なる数のSC−FDMAシンボルを含むことができる。一例として、一般(normal)CPについてスロットは7個のSC−FDMAシンボルを含むことができる。上りリンクサブフレームは、データ領域と制御領域とに区別される。データ領域は、PUSCHを含み、音声などのデータ信号を伝送するのに用いられる。制御領域は、PUCCHを含み、制御情報を伝送するのに用いられる。PUCCHは、周波数軸においてデータ領域の両端部に位置しているRB対(RB pair)(例、m=0,1,2,3)を含み、スロットを境界にホッピングする。制御情報は、ACK/NACK、CQI、PMI、RIなどを含む。
図6は、LTEシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。
図6を参照すると、LTE上りリンク伝送の基本単位である1ms長のサブフレーム600は、2つの0.5msスロット601で構成される。一般(Normal)サイクリックプレフィックス(Cyclic Prefix、CP)の長さを仮定すると、各スロットは、7個のシンボル602で構成され、1つのシンボルは1つのSC−FDMAシンボルに対応する。リソースブロック(Resource Block)603は、周波数領域で12個の副搬送波、そして時間領域で1スロットに該当するリソース割当単位である。LTEの上りリンクサブフレームの構造は、データ領域604と制御領域605とに大別される。ここで、データ領域は、各端末に伝送される音声、パケットなどのデータを送信するのに用いられる一連の通信リソースを意味し、サブフレーム内において制御領域以外の残りリソースに該当する。制御領域は、各端末からの下りリンクチャネル品質報告、下りリンク信号に対する受信ACK/NACK、上りリンクスケジューリング要請などを送信するのに用いられる一連の通信リソースを意味する。
図6に示す例のように、1サブフレーム内でサウンディング参照信号(Sounding Reference Signal;SRS)が伝送されうる領域606は、1サブフレームにおいて時間軸上で最後に位置するSC−FDMAシンボル区間であり、周波数上ではデータ伝送帯域を通じて伝送される。同じサブフレームの最後のSC−FDMAで伝送される複数の端末のサウンディング参照信号は、周波数位置によって区別可能である。
なお、一つのサブフレーム内で復調用参照信号(Demodulation−Reference Signal;DM RS)607が伝送される領域は、時間軸上で各スロットの中央に位置するSC−FDMAシンボルがある区間であり、同様に、周波数上ではデータ伝送帯域を通じて伝送される。例えば、一般CPが適用されるサブフレームでは、4番目のSC−FDMAシンボルと11番目のSC−FDMAシンボルでDM RSが伝送される。
DM RSは、PUSCHまたはPUCCHの伝送と結合可能である。SRSは、上りリンクスケジューリングのために端末が基地局に伝送する参照信号である。基地局は、受信したSRSから上りリンクチャネルを推定し、推定された上りリンクチャネルを上りリンクスケジューリングに用いる。SRSは、PUSCHまたはPUCCHの伝送と結合されない。DM RSとSRSのために同種の基本シーケンスを用いることができる。一方、上りリンク多重アンテナ伝送においてDM RSに適用されたプリコーディングは、PUSCHに適用されたプリコーディングと同一であってもよい。
図7は、DM RSを伝送するための信号処理過程を説明するための図である。同図に示すように、データは、時間領域で信号を生成し、DFTプリコーダ(precoder)を通じた周波数マッピング後にIFFTを経て伝送されるのに対し、RSは、DFTプリコーダ過程が省かれ、周波数領域で直接生成(S11)された後に、ローカル化マッピング(S12)、IFFT(S13)過程及びCP付加過程(S14)を順次経て伝送される。
図8は一般CP(normal CP)の場合にDM RSを伝送するためのサブフレームの構造を示す図であり、図9は、拡張CP(extended CP)の場合にDM RSを伝送するためのサブフレームの構造を示す図である。
以下、MIMOシステムについて説明する。MIMO(Multiple−Input Multiple−Output)は、複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナを用いる方法で、この方法により、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あるいは受信端で複数個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。以下、本文献でMIMOを「多重アンテナ」と呼ぶことができる。
多重アンテナ技術では、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せず、複数のアンテナから受信した各データ断片(fragment)を一つに併合することでデータを完成する。多重アンテナ技術を用いると、特定したサイズのセル領域内でデータ伝送速度を向上させること、または、特定データ伝送速度を保障しながらシステムカバレッジ(coverage)を増加させること、が可能である。また、この技術は移動通信端末及び中継機などに幅広く用いることができる。多重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。
本発明で説明する多重アンテナ(MIMO)通信システムの構成図が、図10に示されている。送信端にはN個の送信アンテナが設けられており、受信端にはN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個のアンテナを用いる場合には、送信端または受信端のいずれか一方でのみ複数個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、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。一つのアンテナを用いる場合における最大伝送レートをRとすると、多重アンテナを用いる時の伝送レートは、理論的に、下記の式1のように、最大伝送レートRにレート増加率Rをかけた分だけ増加することができる。ここで、Rは、N及びNのうち小さい値である。
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通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上4倍の伝送レートを獲得することができる。このような多重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、実質的にデータ伝送率を向上させるための種々の技術が今も活発に研究されており、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。
現在までの多重アンテナ関連研究動向を見ると、様々なチャネル環境及び多重接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及び模型導出の研究、そして伝送信頼度向上及び伝送率向上のための時空間信号処理技術研究など、様々な観点から活発な研究が行われている。
多重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リングすると、次のように示すことができる。図10に示すように、N個の送信アンテナとN個の受信アンテナが存在するとする。まず、送信信号については、N個の送信アンテナがある場合に、最大伝送可能な情報はN個であるから、伝送情報を下記の式2のようなベクトルで表すことができる。
一方、それぞれの伝送情報
において伝送電力を異ならせることができ、この時、それぞれの伝送電力を
とすると、伝送電力の調整された伝送情報をベクトルで表すと、下記の式3の通りである。
また、
を伝送電力の対角行列Pを用いて式4のように表すことができる。
一方、伝送電力の調整された情報ベクトル
に重み行列Wが適用されて、実際に伝送されるN個の送信信号(transmitted signal)
が構成される場合を考慮しよう。ここで、重み行列は、伝送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果たす。このような送信信号
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、
の送信アンテナ及び
の情報間の重み値を意味する。
は、重み行列(Weight Matrix)またはプリコーディング行列(Precoding Matrix)と呼ばれる。
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で互いに異なる情報を送りうる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(independent)行(row)または列(column)の個数のうち、最小の個数と定義されるので、行列のランクは、行(row)または列(column)の個数よりも大きくなることはない。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。
また、多重アンテナ技術を用いて送る互いに異なる情報のそれぞれを、「伝送ストリーム(Stream)」または簡単に「ストリーム」と定義するとする。このような「ストリーム」を「レイヤ(Layer)」と呼ぶこともできる。そのため、伝送ストリームの個数は、当然ながら、互いに異なる情報を送りうる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。
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伝送可能であ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、様々な方法がある。これらの方法を、多重アンテナ技術の種類によって次のように区別することができる。1個のストリームが複数のアンテナを経て伝送される場合は空間ダイバーシティ方式とし、複数のストリームが複数のアンテナを経て伝送される場合は空間マルチプレクシング方式とすることができる。もちろん、その中間形態である、空間ダイバーシティと空間マルチプレクシングとを混合(Hybrid)した形態も可能である。
一方、伝送チャネルとして上りリンク共有チャネルの処理構造を説明すると、次の通りである。図11は、上りリンク共有チャネルに対する伝送チャネルの処理過程を説明するブロック図である。図11に示すように、制御情報と共に多重化されるデータ情報は、上りリンクで伝送すべき伝送ブロック(Transport Block;以下「TB」)にTB用CRC(Cyclic Redundancy Check)を付加した後(130)、TBサイズによって複数個のコードブロック(Code block;以下、「CB」)に分けられ、複数のCBにはCB用CRCが付加される(131)。この結果値にチャネル符号化が行われる(132)。続いて、これらのチャネル符号化されたデータは、レートマッチング(Rate Matching)(133)後に、再びCB同士の結合が行われ(S134)、これらの結合されたCBは、CQI/PMI(Channel Quality Information/Precoding Matrix Index)と多重化(multiplexing)される(135)。
一方、CQI/PMIは、データと別途にチャネル符号化が行われる(136)。チャネル符号化されたCQI/PMIはデータと多重化される(135)。また、RI(Rank Indication)もデータと別途にチャネル符号化が行われる(137)。
ACK/NACK(Acknowledgment/Negative Acknowledgment)は、データ、CQI/PMI及びRIと別途にチャネル符号化が行われ(138)。多重化されたデータとCQI/PMI、別途にチャネル符号化されたRI、ACK/NACKは、チャネルインターリービングされて出力信号として生成される(139)。
一方、LTE上りリンクシステムにおいて、データと制御チャネルのための物理リソース要素(Resource Element;以下、「RE」という。)について説明する。
図12は、上りリンクデータ及び制御チャネル伝送のための物理リソースのマッピング(mapping)方法を説明するための図である。図12に示すように、CQI/PMIとデータは、時間優先方式(time−first)でRE上にマッピングされる。エンコーディングされたACK/NACKは、復調用参照信号(Demodulation Reference Signal;DM RS)シンボルの周辺にパンクチャリング(puncturing)により挿入され、RIは、ACK/NACKの位置しているREに隣接したREにマッピングされる。RIとACK/NACKのためのリソースは、最大4個のSC−FDMAシンボルを占有することができる。上り共有チャネルにデータと制御情報が同時に伝送される場合に、マッピングの順序は、RI、CQI/PMIとデータの連接、そしてACK/NACKの順序である。すなわち、RIがまずマッピングされた後、CQI/PMIとデータとの連接が時間優先方式により、RIのマッピングされているRE以外のREにマッピングされる。ACK/NACKは、既にマッピングされたCQI/PMIとデータとの連接をパンクチャリングしながらマッピングされる。
上記のようにデータ及びCQI/PMIなどの上りリンク制御情報(Uplink Control Information;UCI)を多重化することによって、単一搬送波特性を満たすことができる。したがって、低いCM(Cubic Metric)を維持する上りリンク伝送を達成することができる。既存システムを改善したシステム(例えば、LTE−Aシステム)では、各ユーザー機器に対して各コンポーネントキャリア上でSC−FDMAとクラスタDFTs OFDMAの2伝送方式のうち少なくとも一伝送方式が、上りリンク伝送のために適用され、UL−MIMO(Uplink−MIMO)伝送と共に適用されることが可能である。
図13は、上りリンク共有チャネル上でデータと制御チャネルとを效率的に多重化する方法を説明するフローチャートである。図13に示すように、ユーザー機器は、物理上りリンク共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel;PUSCH)のデータに対するランクを認識する(S150)。その後、ユーザー機器は、当該データに対するランクと同じランクに、上りリンク制御チャネル(制御チャネルとは、CQI、ACK/NACK及びRIなどの上りリンク制御情報(Uplink Control Information;UCI)を意味する)のランクを設定する(S151)。また、ユーザー機器は、データ及び制御情報を多重化する(S152)。その後、データ及びCQIを時間優先(time−first)方式でマッピング(mapping)した後、RIを指定されたREにマッピングし、ACK/NACKを、DM−RS周囲のREをパンクチャリングしてマッピングすることを助けるために、チャネルインターリービング(channel interleaving)を行うことができる(S153)。その後、データと制御チャネルは、MCSテーブルによってQPSK、16QAM、64QAMなどで変調される(S154)。この時、上記変調段階は他の位置に移動してもよい(例えば、変調ブロックをデータおよび制御チャネルの多重化段階の前に移動してもよい)。また、チャネルインターリービングは、コードワード単位に行われてもよく、レイヤ単位に行われてもよい。
図14は、データと制御チャネルの伝送信号を生成する方法を説明するブロック図である。各ブロックの位置は、適用方式によって変更されてもよい。2つのコードワードを仮定すると、チャネルコーディングは各コードワードに対して行われ(160)、与えられたMCSレベルとリソースのサイズによってレートマッチング(rate matching)が行われる(161)。その後、エンコーディングされたビット(bit)は、セル固有(cell−specific)、ユーザー機器固有(UE−specific)またはコードワード固有(codeword−specific)の方式でスクランブリングされる(162)。続いて、コードワード対レイヤマッピング(codeword to layer)が行われる(163)。この過程で、レイヤシフト(layer shift)またはパーミュテーション(permutation)の動作を含むことができる。
図15は、コードワード対レイヤマッピング方法を説明する図である。このコードワード対レイヤマッピングは、図14に示す規則を用いて行えばよい。
続いて、CQI、RI及びACK/NACKのような制御情報は、与えられた条件(specification)によってチャネル符号化される(165)。ここで、CQI、RI及びACK/NACKは、全てのコードワードに対して同じチャネル符号を用いて符号化されてもよく、コードワード別に異なるチャネル符号を用いて符号化されてもよい。
その後、エンコーディングされたビットの数は、ビットサイズ制御部で変更可能である(166)。ビットサイズ制御部は、チャネルコーディングブロック165と単一化されてもよい。ビットサイズ制御部から出力された信号はスクランブリングされる(167)。ここで、スクランブリングは、セル−特定(cell−specific)、レイヤ特定(layer−specific)、コードワード−特定(codeword−specific)またはユーザー機器特定(UE−specific)に行うことができる
ビットサイズ制御部は、下記のように動作できる。
(1)ビットサイズ制御部は、PUSCHに対するデータのランク(n_rank_pusch)を認識する。
(2)制御チャネルのランク(n_rank_control)は、データのランクと同一に(すなわち、n_rank_control=n_rank_pusch)設定され、制御チャネルに対するビットの数(n_bit_ctrl)は、制御チャネルのランクがかけられてそのビット数が拡張される。
これを行う一方法として、制御チャネルを単純に複写して反復することがある。この場合、制御チャネルは、チャネルコーディング前の情報レベルでも、チャネルコーディング後の符号化されたビットレベルでもよい。例えば、n_bit_ctrl=4の制御チャネル[a0,a1,a2,a3]とn_rank_pusch=2の場合に、拡張されたビット数(n_ext_ctrl)は、[a0,a1,a2,a3,a0,a1,a2,a3]と、8ビットになりうる。
ビットサイズ制御部及びチャネル符号化部が一体として構成される場合に、符号化されたビットは、既存システム(例えば、LTE Rel−8)で定義されたチャネルコーディング及びレートマッチングを適用して生成することができる。
ビットサイズ制御部に加えて、レイヤ別にさらにランダム化を与えるために、ビットレベルのインターリービングが行われてもよい。または、これと等価的に変調シンボルレベルでインターリービングが行われてもよい。
CQI/PMIチャネルと2個のコードワードのデータは、データ/制御情報多重化器(multiplexer)で多重化することができる(164)。その後、一つのサブフレーム内で両スロットに、ACK/NACK情報が上りリンクDM−RS周囲のREにマッピングされるようにしながら、チャネルインターリーバは、時間優先マッピング方式によってCQI/PMIをマッピングする(168)。
その後、各レイヤに対して変調を行い(169)、DFTプリコーディング(170)、MIMOプリコーディング(171)、REマッピング(172)を順次に行う。その後、SC−FDMA信号を生成し、生成された制御信号をアンテナポートから伝送する(173)。
上述の機能ブロックは、図14に示す位置に制限されるものではなく、場合によってその位置が変更されてもよい。例えば、スクランブリングブロック(162,167)はチャネルインターリービングブロックの次に位置してもよい。また、コードワード対レイヤマッピングブロック(163)は、チャネルインターリービングブロック(168)の次にまたは変調マッパーブロック(169)の次にに位置してもよい。
以下、参照信号、特にDM−RSについてより具体的に説明する。
参照信号シーケンス
は、式8によって、基本シーケンス
とサイクリックシフト(cyclic shift)値
に基づいて定義できる。
式8で、
は、参照信号シーケンスの長さであり、
である。
は、周波数領域において副搬送波の個数で表したリソースブロックのサイズを表し、
の倍数で表した上りリンク帯域幅の最大値を表す。複数の参照信号シーケンスは一つの基本シーケンスからサイクリックシフト値である
を異なるように適用して定義できる。
基本シーケンス
は、複数のグループに分けられ、この時、
はグループインデックスを、
はグループ内で基本シーケンスインデックスを表す。基本シーケンスは、基本シーケンスの長さ
に依存する。各グループは、1≦m≦5であるmに対して、長さが
である一つの基本シーケンス(v=0)を含み、
であるmに対しては、長さが
である2個の基本シーケンス(v=0、1)を含む。シーケンスグループインデックスとグループ内の基本シーケンスインデックス
は、後述するグループホッピング(group hopping)またはシーケンスホッピング(sequence hopping)のように時間によって変わることがある。
また、
あるいはそれ以上の長さを有する基本シーケンスは、下記の式9のように定義される。
式9で、
は、ZC(Zadoff−Chu)シーケンスのルートインデックス(root index)を表す。
は、ZCシーケンスの長さであり、
よりも小さい最大素数(prime number)で与えることができる。ルートインデックス
であるZCシーケンスは、式10により定義できる。
また、
は、下記の式11によって与えることができる。
参照信号シーケンスの長さが
以下の場合に、基本シーケンスは式12によって定義できる。
下記の表1及び表2はそれぞれ、
を定義した例示である。
参照信号のホッピングは、下記のように適用することができる。
スロットインデックス
のシーケンスグループインデックス
は、式13によってグループホッピングパターン
とシーケンス遷移パターン
に基づいて定義可能である。
異なった17個のグループホッピングパターン及び異なった30個のシーケンス遷移パターンが存在できる。グループホッピングを適用するか否かは、上位層によって指示されるとよい。
PUCCH及びPUSCHは、同じグループホッピングパターンを有することができる。グループホッピングパターン
は、式14によって定義できる。
式14で、
は、PNシーケンスである擬似ランダムシーケンス(pseudo−random sequence)であり、長さ31のゴールド(Gold)シーケンスによって定義できる。式15は、ゴールドシーケンス
の一例を表す。
ここで、N=1600であり、x(i)は第1のm−シーケンスで、x2(i)は第2のm−シーケンスである。例えば、第1のm−シーケンスまたは第2のm−シーケンスは、毎SC−FDMAシンボルごとにセルID、一つの無線フレーム内のスロット番号、スロット内のSC−FDMAシンボルインデックス、CPの種類などによって初期化(initialization)可能である。擬似ランダムシーケンス生成器は、各無線フレームの先頭において
で初期化できる。
PUCCH及びPUSCHは、同じシーケンスシフトパターンを有することができる。PUCCHのシーケンスシフトパターン
で与えられることが可能である。PUSCHのシーケンスシフトパターン
で与えられ、
は上位層によって構成可能である。
シーケンスホッピングは、長さが
よりも大きい参照信号シーケンスにのみ適用可能である。この時、スロットインデックス
の基本シーケンスグループ内の基本シーケンスインデックス
は、式16により定義できる。
(i)は、式15の例示によって表現され、シーケンスホッピングの適用するか否かは上位層によって指示されるとよい。擬似ランダムシーケンス生成器は、各無線フレームの先頭において
で初期化できる。
PUSCHのためのDM RSシーケンスは、式17によって定義できる。
式17で、
である。
スロット内でサイクリックシフト値
は、下記の式18のように定義され、
は、下記の式19のように定義できる。
式19で、
は、上位層から伝送されるパラメータcyclicShiftにより指示され、表3は、該パラメータ値と
との対応関係の例示を示す。
また、式19で、
は、PUSCH伝送に対応する伝送ブロックのためのDCIフォーマット0内のサイクリックシフトフィールド(cyclic shift field)によって定義されるとよい。DCIフォーマットはPDCCHで伝送される。このサイクリックシフトフィールドは3ビットの長さを有することができる。
表4は、上記サイクリックシフトフィールドと
との対応関係の一例である。
同一の伝送ブロックでDCIフォーマット0を含む下りリンク物理制御チャネル(PDCCH)が伝送されない場合、同一の伝送ブロックで最初のPUSCHが半永久的(semi−persistently)にスケジューリングされた場合、または同一の伝送ブロックで最初のPUSCHがランダムアクセス応答グラント(random access response grant)によりスケジューリングされた場合に、
は0でよい。
は、式20によって定義できる。
(i)は、式15の例示によって表現でき、c(i)のセル別に(cell−specfic)適用可能である。擬似ランダムシーケンス生成器は、各無線フレームの先頭において
で初期化できる。
DM RSシーケンス
は、振幅スケーリング因子(amplitude scaling factor)
とかけられ、該当するPUSCH伝送に用いられる物理伝送ブロックに、
から始まってシーケンスでマッピングされる。該DM RSシーケンスは、一つのスロット内で、一般CPの場合は4番目のSC−FDMAシンボル(SC−FDMAシンボルインデックス3)、拡張CPの場合は3番目のSC−FDMAシンボル(SC−FDMAシンボルインデックス2)にマッピングされる。
一方、DM RS参照信号シーケンスにOCC(Orthogonal Code Cover)が適用されてもよい。OCCは、互いに直交性(orthgonality)を有しながらシーケンスに適用されうるコードのことを意味する。一般に、複数のチャネルを区別するために、互いに異なるシーケンスを用いることができるが、OCCを用いて複数のチャネルを区別してもよい。OCCは、次のような用途に用いることができる。
1)上りリンク参照信号、すなわち、DM RSに割り当てられる無線リソースの容量を増やすためにOCCを適用することができる。例えば、第1のスロットと第2のスロットで伝送されるDM RSのサイクリックシフト値がaと割り当てられるとき、第2のスロットで伝送されるDM RSに(−)符号を割り当てることができる。すなわち、第1のユーザーは、第2のスロットでサイクリックシフト値がaであるとともに符号が(+)であるDM RSを伝送し、第2のユーザーは、第2のスロットでサイクリックシフト値がaであるとともに符号が(−)であるDM RSを伝送することができる。基地局は、第1のスロットで伝送されるDM RS及び第2のスロットで伝送されるDM RSを足すことで第1のユーザーのチャネルを推定することができる。
また、基地局は、第1のスロットで伝送されるDM RSから第2のスロットで伝送されるDM RSを引くことで第2のユーザーのチャネルを推定することができる。すなわち、OCCを適用することによって、基地局は、第1のユーザーが伝送するDM RSと第2のユーザーが伝送するDM RSとを区別することができる。そのため、少なくとも2人のユーザーが同一DM RSシーケンスを使用しながらも、互いに異なるOCCを使用することによって、使用可能な無線リソースの容量を2倍に増やすことができる。
OCCを適用したDM RSを伝送するときに、適用されるOCCを指示するフィールドを下りリンク制御信号内に割り当てることができる。例えば、下りリンク制御信号内にOCC指示子(indicator)フィールドが1ビット長で割り当てられるとすると、該OCC指示子を表5のように示すことができる。
表5を参照すると、OCC指示子の値が0の時に、第2のスロットで伝送されるDM RSに(+)符号を適用し、OCC指示子の値が1の時に、第2のスロットで伝送されるDM RSに(−)符号を適用する。
2)単一ユーザーの多重アンテナまたは多重レイヤに割り当てられるサイクリックシフト値の間隔を増やすためにOCCを適用することもできる。以下、多重レイヤに割り当てられるサイクリックシフト値を説明するが、多重アンテナに割り当てられるサイクリックシフト値にも同様な適用が可能である。
上述したように、DM RSは、サイクリックシフト値に基づいてチャネルを区別する。多重アンテナシステムでは、複数のレイヤ区別するために、各レイヤに対するDM RSにそれぞれ異なるサイクリックシフト値を割り当てることができる。レイヤの個数が増加するほど、割り当てるべきサイクリックシフト値も増加しなければならず、サイクリックシフト値間の間隔は減ってしまう。そのため、複数のチャネルの区別がし難くなり、チャネル推定性能が低下する。
これを克服するためにOCCを各レイヤに適用することができる。例えば、4個のアンテナに対して、各レイヤにDM RSのサイクリックシフトオフセット0、6、3及び9がそれぞれ割り当てられるとしよう。各レイヤに対する参照信号間のサイクリックシフト値の間隔は3である。この時、第3のレイヤと第4のレイヤに(−)符号のOCCを適用することで、同一OCCを適用する各レイヤの参照信号間のサイクリックシフト値の間隔を6と増やすことができる。すなわち、第1のレイヤ乃至第4のレイヤの第1のスロットに適用される長さNのDM RSシーケンスをそれぞれ、(S01,…,S0N)、(S61,…,S6N)、(S31,…,S3N)、(S91,…,S9N)とするとき、第1のレイヤ乃至第4のレイヤの第2のスロットに適用されるDM RSシーケンスはそれぞれ、(S01,…,S0N)、(S61,…,S6N)、(−S31,…,−S3N)、(−S91,…,−S9N)になる。両スロットのDM RSシーケンスを足すと、第1のレイヤと第2のレイヤの参照信号のみ残ることになってサイクリックシフト値の間隔が6になり、これと同様に、両スロットのDM RSシーケンスを引くと、第3のレイヤと第4のレイヤの参照信号のみ残り、同様にサイクリックシフト値の間隔は6になる。これにより、チャネル推定の性能を増大させることができる。
同様に、3個のレイヤに対して、各レイヤにDM RSのサイクリックシフトオフセット0、6及び3がそれぞれ割り当てられるとしよう。各レイヤに対する参照信号間のサイクリックシフト値の間隔は3である。この時、第3のレイヤに(−)符号のOCCを適用することで、各レイヤのDM RS間のサイクリックシフト値の間隔を6に増やすことができる。すなわち、第1のレイヤ乃至第3のレイヤの第1のスロットに適用される長さNのDM RSシーケンスをそれぞれ、(S01,…,S0N)、(S61,…,S6N)、(S31,…,S3N)とするとき、第1のレイヤ乃至第3のレイヤの第2のスロットに適用されるDM RSシーケンスはそれぞれ、(S01,…,S0N)、(S61,…,S6N)、(−S31,…,−S3N)になる。両スロットのDM RSシーケンスを足すと、第1のレイヤと第2のレイヤの参照信号のみ残るようになってサイクリックシフト値の間隔は6になり、これと同様に、両スロットのDM RSシーケンスを引くと、第3のレイヤの参照信号のみ残る。これにより、チャネル推定の性能を増大させることができる。
3)単一ユーザーに割り当てられるサイクリックシフト値の間隔を増やすためにOCCを適用することもできる。多重アンテナを有する複数のユーザーを含む多重ユーザーMIMO(MU−MIMO)システムにおいてサイクリックシフト値にOCCを適用することができる。例えば、MIMO伝送を行う単一ユーザーの観点では、複数のアンテナまたは複数のレイヤを区別するために、各アンテナまたは各レイヤ間に、間隔の大きいサイクリックシフト値を割り当てることができるが、多重ユーザーの観点では、各ユーザー間のサイクリックシフト間隔が狭くなることがある。これを克服するためにOCCを適用することができる。OCCが適用される際に、OCCのタイプによって多重ユーザー間に同じサイクリックシフト値を適用することができる。
表6に、4個のアンテナまたは4個のレイヤが存在する時にOCCが適用される一例を示す。
表6で、(a,b)は、(第1のスロット,第2のスロット)または(第2のスロット,第1のスロット)に適用されるOCCを表す。OCCが適用されるタイプを指示する1ビットのOCCタイプフィールドが、サイクリックシフト値を指示する下りリンク制御信号に付加されるとよい。表7は、OCCタイプフィールドの一例である。
表7で、OCCタイプフィールドの値が0であると、表6のタイプA(または、タイプB)のOCCを適用し、OCCタイプフィールドの値が1であると、表6のタイプB(または、タイプA)のOCCを適用することができる。
表6のタイプ1−Bを参照すると、任意の一つのスロットで伝送される全レイヤまたはアンテナの参照信号に(−)符号が適用される。このようにOCCが適用される場合に、あるユーザーにはOCCが適用され、あるユーザーにはOCCが適用されないことがある。OCCは、リソースとして活用されてもよく、多重ユーザー間のサイクリックシフト値の間隔を増やすために用いられてもよい。
表6のタイプ2−Aを参照すると、任意の一つのスロットで伝送される一部のレイヤまたはアンテナの参照信号に(−)符号が適用される。タイプ2−Aでは、第3のレイヤ(またはアンテナ)及び第4のレイヤ(またはアンテナ)の参照信号に(−)符号が適用される。OCCはリソースとして活用されてもよく、多重ユーザー間のサイクリックシフト値の間隔を増やすために用いられてもよい。
表8は、表6のタイプ2のOCCが2人のユーザーに適用された一例である。
第1のユーザーは4個のレイヤに対してDM RSを伝送し、第2のユーザーは2個のレイヤに対してDM RSを伝送する。第1のユーザー、第2のユーザーの両者に対して表6のタイプ2−AのOCCが適用される。これにより、第1のユーザーの第3のレイヤ及び第4のレイヤのDM RSに(−)符号が適用され、第2のユーザーの第1のレイヤ及び第2のレイヤのDM RSには(−)符号が適用されない。
表6のタイプ3−Aを参照すると、任意の一つのスロットで伝送される一部のレイヤまたはアンテナのDM RSに(−)符号が適用される。タイプ3−Aでは、第2のレイヤ(またはアンテナ)及び第4のレイヤ(またはアンテナ)の参照信号に(−)符号が適用される。OCCは、リソースとして活用されてもよく、多重ユーザー間のサイクリックシフト値の間隔を増やすために用いられてもよい。
表6のタイプ4−Aを参照すると、任意の一つのスロットで伝送される一部のレイヤまたはアンテナのDM RSに(−)符号が適用される。タイプ4−Aでは、第2のレイヤ(またはアンテナ)及び第3のレイヤ(またはアンテナ)の参照信号に(−)符号が適用される。OCCはリソースとして活用されてもよく、多重ユーザー間のサイクリックシフト値の間隔を増やすために用いられてもよい。
以上の説明に基づき、現在LTE−A標準文書では、多重アンテナを用いたDM RS伝送のために、下記の表9のように、DCIフォーマット(上りリンクグラント)に含まれたサイクリックシフトフィールドによって
を定義した。特に、下記の表9は、上記表4を拡張したものであり、
は、レイヤインデックス
に対応するOCC値を表し、特に、
は、レイヤインデックス
の第1のスロットに適用されるOCC値であり、
は、レイヤインデックス
の第2のスロットに適用されるOCC値である。
以上の説明に基づいて、本発明は、多重アンテナを用いたDM RS伝送において、再伝送時にサイクリックシフト値及びOCCを該当のレイヤに割り当てる方法を提案する。より具体的に、端末の再伝送時に生じうる問題点を解決するためのもので、特定伝送ブロックまたは特定コードワードに関する再伝送が要求される場合に、当該伝送ブロックまたは当該コードワードを再伝送するためのサイクリックシフト値とOCCを割り当てる方法を提案する。
特に、本発明は、PHICHで再伝送メッセージを受信する場合に限定される。すなわち、PHICHで再伝送がトリガリング(triggering)される場合であるから、基地局は、PHICHリソースを用いて上記2個の伝送ブロックに対するACK/NACKのみを端末に知らせるだけで、端末に再伝送のための上りリンクグラントを含むPDCCHを伝送しないので、再伝送のためのサイクリックシフト値やOCCなどのシグナリングは別途に行われない。そのため、再伝送の際、より効率的なDM RS伝送のために、各該当のレイヤにサイクリックシフト値とOCCを割り当てる方法が提案される必要がある。
再伝送時に、初期伝送時に各該当のレイヤに割り当てられたサイクリックシフト値及びOCCを同一に使用する方法(Reuse scheme)を考慮してもよいが、後述するように、2コードワード対3レイヤマッピング時に第2コードワードのみを再伝送する場合にはサイクリックシフト値の最大間隔を維持できないという問題が生じうる。
そこで、本発明では、再伝送が発生する特定伝送ブロックまたはコードワードに対して、最近の上りリンクグラントと関係しているDCIに含まれたサイクリックシフトフィールド(cyclic shift field)で指定された値に基づいて、各該当のレイヤに割り当てられるサイクリックシフト値とOCC値を初期化して割り当てる(Reset scheme)。再伝送しようとする伝送ブロックあるいはコードワードの数が初期伝送と同一である場合は、初期伝送時に割り当てられたサイクリックシフト値及びOCCを再伝送時にも各該当のレイヤにそのまま割り当てることができる。しかし、再伝送しようとする伝送ブロックあるいはコードワードの数が初期伝送に比べて減った場合は、最近の上りリンクグラントと関係しているDCIに含まれたサイクリックシフトフィールド(cyclic shift field)で指定された値に基づいて、再伝送時に各該当のレイヤにサイクリックシフト値及びOCC値を新しく割り当てる。
すなわち、最近に受信した上りリンクグラント(UL grant)で割り当てられたDM RSサイクリックシフト値に基づいて、再伝送の伝送ブロックに対応するそれぞれのレイヤに対して、表9に表されたサイクリックシフト値及びOCC割当規則を新しく適用する。ここで、最近に受信した上りリンクグラントは、同じHARQプロセスIDを持つ上りリンクグラントを意味することが好ましい。
初期伝送で2個のコードワードを伝送したが、再伝送時には1個のコードワードのみを再伝送する場合を挙げて説明する。該当の再伝送コードワードに対するそれぞれのレイヤに対してサイクリックシフト値及びOCCを割り当てる時に、初期伝送で使用したサイクリックシフト値及びOCCとは違い、最近に上りリンクグラントで割り当てられたサイクリックシフトフィールドで指示する値に基づいて、再伝送コードワードに対応するレイヤに割り当てられるサイクリックシフト値の間隔が最大になるように、表9を用いてサイクリックシフト値及びOCC値を再び割り当てる。
例えば、最近に受信した上りリンクグラントによりN個のレイヤ伝送が指示され、端末は、データ伝送を試みた後に、PHICHを通じて伝送ブロックに対するACK/NACKを確認する。1個の伝送ブロックを再伝送する場合に、ランク1またはランク2の伝送を試みるようになるが、この時、DM RSのサイクリックシフト値は、最近に受信した上りリンクグラントのサイクリックシフトフィールドから獲得したサイクリックシフト値に基づいて第1のレイヤに対応する
を割り当てる。ランク2伝送が行われる場合には、第2のレイヤのためのサイクリックシフト値は既に設定されたオフセット値から決定されるが、第1のレイヤ対比6のオフセットを持つようにすることができる。結果として、第1のレイヤは
対比0のオフセットを有するように割り当てられ、第2のレイヤは、
対比6のオフセットを有するように割り当てられる。このような方法によれば、再伝送時に最大間隔のサイクリックシフト値を各レイヤ別に割り当てることが可能になる。
他の例として、2コードワード対3レイヤマッピングの場合に、
対比0、6、3のオフセットを有するようにサイクリックシフト値が各レイヤに割り当てられると仮定する。この場合、第1のコードワードがマッピングされる第1のレイヤには、
対比0のオフセットを有するサイクリックシフト値が割り当てられ、第2のコードワードがマッピングされる第2のレイヤ及び第3のレイヤには、それぞれ、
対比6、3のオフセットを有するサイクリックシフト値が割り当てられる。ただし、表9によれば、第2のレイヤにはOCC値
が割り当てられ、第3のレイヤは
が割り当てられることで、サイクリックシフト値の間隔を6に維持することができる。
ここで、初期伝送時に割り当てられたサイクリックシフト値を再伝送時にそのまま用いる場合に、すなわち、Reuse Schemeの場合に、第2のコードワードのみ再伝送されるとすると、
対比6、3のオフセットを有するサイクリックシフト値が割り当てられ、OCCは、
のみが割り当てられるため、2レイヤ間サイクリックシフト値の間隔は3になり、ランク2伝送であるにもかかわらず最大間隔が保障されない。
しかし、上述したReset Schemeの場合には、第2のコードワードのみ再伝送されても、各レイヤに、
対比0、6のオフセットを有するサイクリックシフト値が割り当てられるから、
のOCCが割り当てられる場合にもサイクリックシフト値の最大間隔が保障され、チャネル推定性能を高めることができる。
一方、PHICHを通じて再伝送するか否かを知らせる場合に、各レイヤへのOCC割当は、表9で各レイヤに割り当てられるサイクリックシフト値に対応するOCC値を割り当てる方法と、各レイヤに割り当てられるサイクリックシフト値によらずにOCC値を割り当てる方法を考慮することができる。
例えば、サイクリックシフト値により生成されたDM RSシーケンスのOCC値を構成するにあたって、サイクリックシフト値0、6により生成されるDM RSシーケンスは、第1のスロット、第2のスロット両方で(+1)符号を有するようにし、サイクリックシフト値3、9により生成されるシーケンスは、第1のスロットで(+1)符号を有するようにし、第2のスロットでは(−1)符号を有するように構成できる。すなわち、2個のレイヤのためのサイクリックシフト値として0、6の値または3、9が割り当てられる場合に、第1のスロットではDM RSシーケンスが(+1)符号を有し、第2のスロットのシーケンスでは、サイクリックシフト値が0、6であるとDM RSシーケンスが(+1)の符号を、そしてサイクリックシフト値が3、9であるとDM RSシーケンスが(−1)の符号を有するように決定すればよい。
他の例として、サイクリックシフト値にかかわらず、各レイヤによってOCCが決定されることについて説明する。第1のレイヤのためには第1のスロット及び第2のスロットのDM RSシーケンスが常に(+1)の符号を有するようにし、第2のレイヤのためには、第1のスロットのシーケンスでは(+1)の符号、第2のスロットのシーケンスでは(−1)の符号を有するように設定する場合に、2個のレイヤのためのサイクリックシフト値が、第1のレイヤのためには0、第2のレイヤのために6の値が割り当てられたと仮定する。この時、各レイヤのためにいずれのサイクリックシフト値が割り当てられたかにかかわらず、第1のレイヤのDM RSシーケンスは第1のスロットと第2のスロットで常に(+1)の符号を有し、第2のレイヤのDM RSシーケンスは、第1のスロットでは(+1)の符号を有し、第2のスロットでは(−1)の符号を有するようにすることができる。または、ランク2伝送において第1のレイヤと第2のレイヤの第2のスロットが両方とも(+1)の符号または(−1)の符号を有するようにしてもよい。
図16は、本発明の一実施例に係る通信送受信機の構成を示すブロック図である。送受信機は、基地局または端末の一部でよい。
図16を参照すると、送受信機800は、プロセッサ810、メモリ820、RFモジュール830、ディスプレイモジュール840及びユーザーインターフェースモジュール850を含む。
送受信機800は、説明の便宜のために例示されたもので、一部のモジュールは省かれてもよい。或いは、送受信機800は、必要なモジュールをさらに備えてもよい。また、送受信機800において一部のモジュールはさらに細分化したモジュールにしてもよい。プロセッサ810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実行するように構成される。
具体的に、送受信機800が基地局の一部の場合に、プロセッサ810は、制御信号を生成して複数の周波数ブロック内に設定された制御チャネルにマッピングする機能を実行することができる。また、送受信機800が端末の一部の場合に、プロセッサ810は、複数の周波数ブロックから受信した信号から、自身に指示された制御チャネルを確認し、制御信号を抽出することができる。
その後、プロセッサ810は、制御信号に基づいて必要な動作を行うことができる。プロセッサ810の詳細な動作は、図1乃至図15に記載された内容を参照すればよい。
メモリ820は、プロセッサ810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830は、プロセッサ810に接続し、基底帯域信号を無線信号に変換したり、無線信号を基底帯域信号に変換する機能を果たす。そのために、RFモジュール830は、アナログ変換、増幅、フィルタリング及び周波数アップ変換、またはこれらの逆過程を行う。ディスプレイモジュール840は、プロセッサ810に接続し、様々な情報をディスプレイする。ディスプレイモジュール840は、これに制限されるものではないが、LCD(Liquid Crystal Display)、LED(Light Emitting Diode)、OLED(Organic Light Emitting Diode)のような周知の要素を用いることができる。ユーザーインターフェースモジュール850は、プロセッサ810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ーインターフェースの組み合わせで構成することができる。
以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素または特徴は、別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。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び/また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。ある実施例の一部の構成や特徴は、別の実施例に含まれることもでき、別の実施例の対応する構成または特徴に代えることもできる。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、出願後の補正により新しい請求項として含めたりすることができることは明らかである。
本文書で、本発明の実施例は、端末と基地局間のデータ送受信関係を中心に説明された。本文書で基地局により行われるとした特定動作は、場合によっては、その上位ノード(upper node)により行われてもよい。すなわち、基地局を含む複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別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。基地局は、固定局(fixed station)、Node B、eNode B(eNB)、アクセスポイント(access point)などの用語に代替可能である。また、端末は、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、MSS(Mobile Subscriber Station)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(firmware)、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより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することができる。
ファームウェアや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または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態に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、プロセッサにより駆動されるものでよい。メモリユニットは、プロセッサの内部または外部に設けられ、既に公知の様々な手段によりプロセッサとデータを授受することができる。
本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化できるということは、当業者にとっては自明である。そのため、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限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り決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。
本発明は、無線通信システムに適用することができる。より具体的に、本発明は、多重アンテナ伝送を支援する無線通信システムにおいて端末がサウンディング参照信号を送信する方法及び装置に適用することができる。

Claims (6)

  1. 多重アンテナ無線通信システムにおいてユーザー機器(UE)で信号を伝送するための方法であって、該方法は、
    基地局(BS)から第1の上りリンクグラントを受信することと、
    該第1の上りリンクグラントに基づいて、複数の層を介して伝送ブロックと、該伝送ブロックに対する参照信号(RS)とを伝送することと、
    該伝送ブロックに対するACKnowledgment/Negative ACKnowledgment(ACK/NACK)情報を受信することと、
    該ACK/NACK情報に従って、少なくとも1つの層を介して少なくとも1つの伝送ブロックと、該少なくとも1つの伝送ブロックに対する該RSとを再伝送することと
    を含み、
    再伝送に対する第2の上りリンクグラントが該BSから受信されていない場合、および該再伝送のための該少なくとも1つの伝送ブロックの数が該第1の上りリンクグラントにより示される該伝送ブロックの数と等しくない場合、該再伝送のための該少なくとも1つの伝送ブロックに対する該RSのリソースは、該第1の上りリンクグラント内に含まれたサイクリックシフトフィールドと、該少なくとも1つの層の数とに基づいて構成され、該RSの該リソースは、サイクリックシフト値と、Orthogonal Cover Code(OCC)値とを含む、方法。
  2. 再伝送に対する前記第2の上りリンクグラントが前記BSから受信されていない場合、および前記再伝送のための前記少なくとも1つの伝送ブロックの数が前記第1の上りリンクグラントにより示される前記伝送ブロックの数と等しい場合、該再伝送のための該少なくとも1つの伝送ブロックに対する前記RSの前記リソースは、該第1の上りリンクグラントにより示される該伝送ブロックに対する該RSのリソースと同じである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の上りリンクグラントおよび前記第2の上りリンクグラントは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)を通じて受信され、前記ACK/NACK情報は、Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel(PHICH)を通じて受信される、請求項1に記載の方法。
  4. 多重アンテナ無線通信システムにおいて基地局(BS)で信号を受信するための方法であって、該方法は、
    第1の上りリンクグラントをユーザー機器(UE)に伝送することと、
    該第1の上りリンクグラントに基づいて、複数の層を介して伝送ブロックと、該伝送ブロックに対する参照信号(RS)とを受信することと、
    該伝送ブロックに対するACKnowledgment/Negative ACKnowledgment(ACK/NACK)情報を伝送することと、
    該ACK/NACK情報に従って該UEから再伝送される少なくとも1つの伝送ブロックおよび該少なくとも1つの伝送ブロックに対する該RSを、少なくとも1つの層を介して受信することと
    を含み、
    再伝送に対する第2の上りリンクグラントが該UEに伝送されていない場合、および該再伝送のための該少なくとも1つの伝送ブロックの数が該第1の上りリンクグラントにより示される該伝送ブロックの数と等しくない場合、該再伝送のための該少なくとも1つの伝送ブロックに対する該RSのリソースは、該第1の上りリンクグラント内に含まれたサイクリックシフトフィールドと、該少なくとも1つの層の数とに基づいて構成され、該RSの該リソースは、サイクリックシフト値と、Orthogonal Cover Code(OCC)値とを含む、方法。
  5. 再伝送に対する前記第2の上りリンクグラントが前記UEに伝送されていない場合、および前記再伝送のための前記少なくとも1つの伝送ブロックの数が前記第1の上りリンクグラントにより示される前記伝送ブロックの数と等しい場合、該再伝送のための該少なくとも1つの伝送ブロックに対する前記RSの前記リソースは、該第1の上りリンクグラントにより示される該伝送ブロックに対する該RSのリソースと同じである、請求項に記載の方法。
  6. 前記第1の上りリンクグラントおよび前記第2の上りリンクグラントは、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)を通じて伝送され、前記ACK/NACK情報は、Physical Hybrid ARQ Indicator CHannel(PHICH)を通じて伝送される、請求項に記載の方法。
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