JP5711406B2 - 制御チャネル管理 - Google Patents

Description

本発明は概して無線通信システムに関し、特に、無線通信システムにおける制御信号の管理に関する。

セルラ通信システムの基地局は、地理的なセル内で、無線通信装置に通信サービスを提供する。各基地局は関連付けられたセル内で無線通信装置との間で信号を送受信する。各セルの大きさや形状はいくつかのファクターにより決定され、少なくとも部分的には基地局の設計パラメータに基づいて決定される。比較的大きな地理的エリア内で多数の装置にサービスを提供する大きなマクロセルに加え、一部のセルラ通信システムでは効率の向上、カバレッジの拡大、サービス品質の向上や付加サービスの提供を目的としたより小さなセルの利用が急速に進んでいる。これら小さなセルとしては、一般にマイクロセル、ピコセル、及びフェムトセルと呼ばれる様々な大きさのものが挙げられる。マイクロセルやピコセルは、多くの場合、オフィスビルやショッピングセンター、都市部に導入されて、追加的なセキュリティや、エリア内での加入者容量の増大、付加的なサービス機能及び／又はサービス品質の向上を提供する。フェムトセルは比較的小さな地理的エリアを有し、一般に住居や小規模なオフィス等に導入される。これらの場所では、一般的なセルラバックホールリソースが利用できない可能性がある為、フェムトセルは場合によりＤＳＬやケーブルモデムを介してセルラインフラストラクチャに接続される。フェムトセルはセルラネットワークの一部である為、マクロセルが採用するものと同じ技術により無線装置との通信を行う。従って様々な基地局や無線通信装置が近接していると、多くの場合干渉が起こる。データ通信上の干渉に加えて、制御チャネルもまた、干渉によりパフォーマンスが低下する可能性がある。

制御基地局は、通信基地局と無線通信装置との間の通信に関する制御データを無線通信装置へ送信する。制御データは、該制御データを無線通信装置が制御チャネルで受信するように送信され、該制御チャネルは、通信基地局からの制御データ送信を無線通信装置が受信する為に通信規格により割り当てられた周波数及び時間を有する。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る通信システムのブロック図である。 図２は、コアネットワークを介して制御基地局に接続する通信基地局のブロック図である。 図３は、Ｘ２シグナリングを用いた通信リンクを介して制御基地局と接続する通信基地局のブロック図である。 図４Ａは、通信基地局の地理的サービスエリアが制御基地局の制御地理的サービスエリア内に包含される、制御基地局と通信基地局との例示的な地理的サービスエリア関係を示す図である。 図４Ｂは、制御基地局の地理的サービスエリアが通信基地局の地理的サービスエリアと重複する、制御基地局と通信基地局との例示的な地理的サービスエリア関係を示す図である。 図５は、通信基地局による送信と制御基地局による送信を表すグラフである。 図６は、通信基地局と制御基地局が３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する場合の送信状況を表すグラフである。 図７は、通信基地局が下りリンク制御チャネルの一部を用いて通信を行う無線通信システムのブロック図である。 図８は、図７を参照して説明した通信システムにおける送信状況を表すグラフである。 図９は、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）通信規格に準拠したサブフレームを示す図である。 図１０は、通信システムにおける例示的な送信状況を示す送信タイミングチャートである。 図１１は、データチャネルを介して確認が送信される通信システムにおける例示的な送信状況を示す送信タイミングチャートである。 図１２は、制御基地局による処理を示すフローチャートである。 図１３は、通信基地局による処理を示すフローチャートである。 図１４は、無線通信装置による処理を示すフローチャートである。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る通信システム１００のブロック図である。通信システム１００は、様々な技術や通信規格のいずれによって構築されてもよい。以下に示す例において、システム１００は、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）に従って動作する。通信システム１００を参照して説明されるブロックのあらゆる機能や動作は、任意の数の装置、回路及び／又は要素で実装してもよく、またソフトウェアやファームウェア等の様々な形態の実行可能なコードによって実装してもよい。図１に示される機能ブロックのうち２つ以上を単一の装置に組み込んでもよく、任意の単一の装置によって実行されるものとして説明する機能を、複数の装置に分散して実装してもよい。

システム１００は、少なくとも２の基地局１０２、１０４及び無線通信装置１０６を含む。多くの場合、いくつかの基地局が複数の無線通信装置に無線通信サービスを提供する為に、ネットワークインフラストラクチャを介してネットワークコントローラに接続する。基地局１０２，１０４は、無線通信装置との間で無線信号を送受信する無線トランシーバを備える。基地局及び無線通信装置による送信は、送信を行う場合の通信ルールやパラメータを規定する通信規格に準拠している。この通信規格は、通信を行う上での厳しい規定を定めてもよく、これに加え通信規格に準拠しつつ具体的な実装には幅を持たせた一般的な要件を含んでもよい。以下の説明では、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）通信規格を念頭に置いているが、状況に応じて他の通信規格を用いてもよい。この通信規格は、少なくとも上りリンク及び下りリンク送信の為のデータチャネル及び制御チャネルを定義し、基地局から無線通信装置への下りリンク制御チャネルに関する少なくともいくつかのタイミング・周波数パラメータを規定する。ＯＦＤＭをベースとしたシステムにおいて、チャネルは特定の周波数・時間リソースを割り当てることにより定義できる。この精度は、システムの仕様と設計に応じて変化する。具体的な実装においては、さらに各基地局及び／又は無線通信装置について周波数、タイミング及び符号化のパラメータを規定してもよいが、従来のシステムでは、基地局とその基地局とデータを送受信している無線通信装置との間で制御チャネルを介して制御データを送信するのは基地局のみであるとされる。

しかしここで説明する例示的な実施形態においては、通信基地局１０２と無線通信装置１０６との間の通信１１２に関する制御情報１１０を表す制御データ１０８は、制御基地局１０４によって送信される。制御基地局１０４は、基地局から無線通信装置への制御データ送信に関する通信規格に基づいて割り当てられた制御チャネル１１４を介して制御データ１０８を送信する。このため制御チャネル１１４は、少なくとも周波数と時間については定義されている。特定の無線通信装置を想定した制御信号は、さらにその無線通信装置固有のコードに基づいて符号化される。例えば制御チャネルにより定義された時間と周波数帯域で送信される信号に適用する疑似ランダム符号を、シリアルナンバーや装置ＩＤを使用して生成してもよい。

通信基地局１０２と無線通信装置１０６との間の通信１１２は、上りリンクデータ通信、上りリンク制御通信、下りリンクデータ通信及び／又は下りリンク制御情報のいずれであってもよい。制御情報は、無線通信装置１０６による信号の送受信を可能にする通信１１２に関するパラメータを示す。これらのパラメータには、タイミング、周波数、符号化及び／又はパワーレベル情報が含まれる。例えば３ＧＰＰ ＬＴＥシステムでは、制御情報はサブキャリアのトーンや無線通信装置１０６に宛てた情報を含むシンボルを示す。従ってこの例示的な実施形態によれば、無線通信装置１０６は、制御基地局１０４から、無線通信装置１０６が通信基地局１０２からデータを受信することを可能にする情報を含む信号を受信する。制御情報はさらに通信基地局１０２へのデータや上りリンク制御情報の送信を可能にしてもよい。本例示的な実施形態において、制御基地局１０４によって送信され制御データ１０８により伝達される制御情報１１０は、従来のシステムにおいて通信基地局１０２によって送信される制御情報１１０と同等あるいは類似したものである。

制御情報１１０は、ネットワークインターフェース１１６を介して制御基地局１０４において受信される。制御情報の一部は、場合によってネットワークコントローラによって作成されてもよいが、制御情報１１０は通信基地局１０２が無線通信装置１０６に通知すべき情報である。このため通信基地局１１２は、制御情報１１０を制御基地局１０４へ送信し、制御基地局１０４は、制御情報１１０を、ネットワークインターフェース１１６を介して受信する。制御情報がネットワークコントローラによって作成される場合には制御情報は直接ネットワークコントローラから制御基地局１０４へと送信される。制御基地局１０４が、リソースを割り当て、セントラルスケジューラを備える場合には、通信基地局１０２は制御基地局１０４が装置１０６の為の情報を規定する補助となる基礎的な指示のみを送信してもよい。以下に図２及び図３を参照して説明するように、制御情報１１０は利用可能な場合はＸ２シグナリングコネクションを介して直接制御基地局１０４へ送信されてもよいし、コアネットワーク及びＳ１シグナリングコネクションを介して送信されてもよい。

制御基地局１０４は、制御情報１１０を表す制御データ１０８を含む下りリンク送信信号を生成する。状況により制御情報１１０は、制御データ１０８そのものである場合もあるが、制御データ１０８が制御情報１１０から抽出されたものにすぎず制御情報と同一ではない場合もある。制御基地局１０４の送信部１１８が、制御データ１０８を含む下りリンク信号を無線通信装置１０６へ送信する。この制御基地局１０４による下りリンク送信は、従来のシステムにおける下りリンク送信と類似しているが、当該制御基地局からデータを受信する無線通信装置に宛てた制御データに加え、データを他の基地局から受信し制御データのみを当該制御基地局１０４から受信する無線通信装置（例えば無線通信装置１０６）の為の制御データ１０８も含むという点で従来のものとは異なる。

つまり制御基地局１０４は、他の無線通信装置にも無線サービスを提供する。このため制御基地局１０４は、そのサービングセルに位置する無線通信装置にデータ及び信号を送信するとともに、無線通信装置に制御データ１０８を送信する。以下に詳細に述べるように、一実施例において、制御データ１０８及び他の無線通信装置に関する他の制御データが通信規格に規定された制御チャネル１１４を介して送信される。無線通信装置１０６は、制御基地局の地理的サービスエリア内に位置する為、制御基地局から制御データを受信できる。

通信基地局１０２は、上述の機能を実行する為の回路、具体的には送信部１２０、受信部１２２及び制御部１２４を備える。図２及び図３を参照して説明するように、通信基地局はさらに、ネットワークインターフェースを備える。制御部１２４は、コードを実行することにより通信基地局１０２内の装置を制御し、本明細書において説明する機能を実行させるとともに通信基地局１０２全体の機能性を円滑化することが可能な任意のプロセッサ、プロセッサ装置、又はコンピュータである。受信部１２２は、無線通信装置から無線信号を受信するように構成され、復調、解読、フィルタリング等のタスクを実行することによりデータや制御情報を再構築する。本例示的な実施形態において、受信部は３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する。送信部１２０は、無線通信装置へ無線信号を送信するように構成され、変調、暗号化、フィルタリング等のタスクを実行することによりデータや制御情報の形式を整え送信する。本例示的な実施形態において、送信部１２０は、３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する。

制御基地局１０４は、上述の機能を実行する為の回路、具体的にはネットワークインターフェース１１６、送信部１１８及び制御部１２６を備える。制御基地局１０４は、これに加えて多くの場合、受信部（不図示）を備える。制御部１２６は、コードを実行することにより通信基地局１０４内の装置を制御し、本明細書において説明する機能を実行させるとともに通信基地局１０４全体の機能性を円滑化することが可能な任意のプロセッサ、プロセッサ装置、又はコンピュータである。送信部１１８は無線通信装置へ無線信号を送信するように構成され、変調、暗号化、フィルタリング等のタスクを実行することによりデータや制御情報の形式を整え送信する。本例示的な実施形態において、送信部１１８は３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する。

無線通信装置１０６は、上述の機能を実行する為の回路、具体的には送信部１２８、受信部１３０及び制御部１３２を備える。制御部１３２は、コードを実行することにより無線通信装置１０６内の装置を制御し、本明細書において説明する機能を実行させるとともに無線通信装置１０６全体の機能性を円滑化することが可能な任意のプロセッサ、プロセッサ装置、又はコンピュータである。受信部１３０は基地局から無線信号を受信するように構成され、復調、解読、フィルタリング等のタスクを実行することによりデータや制御情報を再構築する。本例示的な実施形態において、受信部は３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する。送信部１２８は、基地局へ無線信号を送信するように構成され、変調、暗号化、フィルタリング等のタスクを実行することによりデータや制御情報の形式を整え送信する。本例示的な実施形態において、送信部１２８は３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する。

図２は、コアネットワーク２０２を介して制御基地局１０４に接続する通信基地局１０２のブロック図である。通信基地局１０２は、通信基地局１０２とコアネットワーク２０２との間の情報交換にＳ１シグナリングを用いる通信リンク２０６に接続するネットワークインターフェース２０４を備える。制御基地局２０４のネットワークインターフェース１１６は、同様にＳ１シグナリングを用いる通信リンク２０８を介してコアネットワーク２０２に接続する。ネットワークインターフェース１１６，２０４は、Ｓ１シグナリングプロトコルに従ってメッセージを送受信することにより、コアネットワーク２０２とそれぞれの基地局との間に通信を確立する。通信リンク２０６，２０８は、無線及び／又は有線のバックホール通信媒体及び機器の任意の組み合わせを備えうる。

コアネットワーク２０２は、コアネットワーク２０２を介して行われる通信を管理する制御部２１０を備える。制御部２１０は、プロセッサ、サーバ、その他の機器の任意の組み合わせであって、分散配置されてもよい。ある状況において、制御基地局１０４と通信基地局１０４との間で送受信されるメッセージは制御部２１０により最小限の処理を施されてコアネットワーク２０２を通過する。その他の状況において、制御部２１０はネットワーク管理機能を用いてもよく、メッセージを解釈して基地局に送信するメッセージの内容に係る決定を下してもよい。制御部２１０が実行する処理やネットワーク管理レベルは、メッセージを単純に転送することから完全なネットワーク管理を行うことまで多岐にわたる。従って制御情報１１０は、通信基地局から制御基地局へ直接転送されるか、僅かに修正されて転送されるか、解釈され通信基地局１０２から送信される制御情報に基づいて制御情報１１０を作成する処理を施される。

図３は、Ｘ２シグナリングを用いた通信リンク３０２を介して制御基地局１０４と接続する通信基地局１０２のブロック図である。通信基地局１０２と制御基地局１０４との間で情報を送受信する為に、ネットワークインターフェース２０４は、Ｘ２シグナリングを用いる通信リンク３０２に接続する。通信リンク３０２は、無線及び／又は有線のバックホール通信媒体及び機器の任意の組み合わせを備えうる。この例において、制御情報１１０は通信基地局１０２から制御基地局１０４へ直接送信される。Ｘ２及びＳ１シグナリングプロトコルは、３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格プロトコルによって定義される。通信基地局がフェムトセルｅＮｏｄｅＢである場合には、他のバックホールシグナリングプロトコルを用いる。

図４Ａ及び図４Ｂは、通信基地局１０２と制御基地局１０４との例示的な地理的サービスエリア関係４００，４０６を示す図である。制御基地局１０４が提供する制御基地局の地理的サービスエリア４０２及び通信基地局１０２が提供する通信基地局の地理的サービスエリア４０４は任意の形状、大きさ、構造を有する。このためサービスエリアを表す雲は、一般的なサービスエリア同士の関係を示すものであり、サービスエリアの実際の形状を示すものではない。さらに、サービスエリアにはサービスを受けられないカバレッジホールが含まれうる。図面の明確性と簡潔性のため、これらの特徴は図示しない。図４Ａにおいて、通信基地局１０２のサービスエリア４０４は、完全に制御基地局１０２のサービスエリア４０２に包含されている。このようなサービスエリア関係４００は通信システム内の基地局がマイクロセル、ピコセル、及びフェムトセル等の小さなサービス領域を提供する場合に生じやすい。フェムトセルを含む構成としては例えば住居にフェムトセル基地局（通信基地局１０４）が配置され、フェムトセルがこの住居の住人が使用する装置のサービスエリアである場合を想定する。無線通信装置がサービスエリア４０４の外にいる場合には、サービスはより大きなマクロセル（制御基地局１０４等）によって提供される。しかし認可された無線通信装置が住居に位置する場合サービスはより小さなフェムトセルサービスエリア４０４に位置する基地局により提供される。従って大抵の場合通信基地局１０２のサービスエリア４０４は、制御基地局１０４のサービスエリア４０４に完全に包含される。但し図４Ｂに示すように、サービスエリア４０４の一部がサービスエリア４０２と重複する場合がある。

図５は、通信基地局１０２及び制御基地局１０４それぞれによる送信５０２，５０４を表すグラフ５００である。ここでは通信データ及び制御データを送信する為に時間・周波数リソースが割り当てられる。周波数と時間によりデータチャネル５０６が定義され、周波数と時間により制御チャネル１１４が定義される。制御チャネル１１４は、周波数帯（Ｆ）５０８を有し時間枠（Ｔ）５１０の間に送信される。周波数帯５０８は、例えばＯＦＤＭ方式に従って複数の直交するサブキャリアトーンに分割される。各チャネルの時間枠は、通信規格に従ってフレーム、サブフレームやシンボルに分割される。その後これらのリソースは符号化により無線通信装置間で分配される。データチャネル５０６内のシンボルやサブキャリアは無線通信装置へ割り当てられる。場合によっては無線通信装置１０６が自身に宛てて送信された制御チャネル１１４に含まれる制御データ１０８を検索する際の補助となる情報が無線通信装置に与えられてもよい。しかし一般には無線通信装置は制御データ１０８を見つける為に制御チャネル１１４内を検索する。従来のシステムにおいて、各基地局は、自身がサービスを提供する無線通信装置へ制御データを送信する。制御基地局が送信する制御チャネルと通信基地局が送信する制御チャネルとは同じ周波数帯と時間により送信されるが、それぞれの制御チャネルによって送信される情報は異なっている。本例示的な実施形態において、通信基地局１０２と通信を行う無線通信装置１０６に関連付けられた制御データ１０８は、制御基地局１０４によって制御チャネル１１４を介して送信される。この制御データ１０８は、従来のシステムにおいて通信基地局１０２が使用する周波数及びシンボルと同じものによって送信されるが、大抵の場合制御基地局１０４が使用する制御チャネル１１４の周波数・時間リソースは制御基地局１０４自身が選択する。さらにこの制御データ１０８は当該無線通信装置１０８固有のコードに基づいて符号化されている。

通信基地局による送信５０８内の参照番号５１２が破線により示されているのは、従来のシステムにおいては制御データを通信基地局が送信するが本例示的な実施形態の通信基地局１０２は制御データ１０８を送信しないということを示す。場合によっては制御基地局１０４及び通信基地局１０２の両方が制御データ１０８を送信してもよいが、そのような実装はシステム内に干渉を引き起こし、システムを複雑化する恐れがある。

図５を参照すると、制御チャネルの二度目の送信を示す破線や３つの点に示されるように、送信は時間的な継続性をもつ。それぞれの送信にはブロードキャストメッセージ、パイロット信号や同期チャネル等の図５に示す以外のチャネルやサブチャネルが含まれてもよい。

図６は、通信基地局と制御基地局が３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作する場合のそれぞれの送信５０２，５０４を表すグラフである。図６の例において、制御基地局１０４は通信基地局として動作するｅＮｏｄｅＢが有する地理的サービスエリアよりも大きな地理的サービスエリアを有するｅＮｏｄｅＢである。従ってマクロｅＮｏｄｅＢ等の大サービスエリア（ＬＳＡ）ｅＮｏｄｅＢはマイクロｅＮｏｄｅＢ、ピコｅＮｏｄｅＢ、及びフェムトｅＮｏｄｅＢ等の小サービスエリア（ＳＳＡ）ｅＮｏｄｅＢよりも大きなサービスエリアを有する。

図６の例において、制御基地局による送信５０２は大サービスエリアｅＮｏｄｅＢ送信（ＬＳＡ送信）であり、通信基地局による送信５０４は小サービスエリアｅＮｏｄｅＢ送信（ＳＳＡ送信）である。それぞれの送信は３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って体裁を整えられ行われる。従ってこの例では制御チャネル１４は物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）６０２であり、データチャネル５０２は物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）６０４である。制御データ１０８は、ＰＤＣＣＨ６０２を介してＬＳＡ送信５０２により送信される。制御データ１０８は、無線通信装置ＩＤやＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢに基づいて符号化されＰＤＣＣＨ６０２のシンボル６０６やサブキャリア６０８によって送信される。ＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢからの制御データ１０８の送信に用いられるシンボル６０６やサブキャリア６０８は、一般に従来のシステムでＳＳＡ ｅＮｏｄｅＢからの制御情報１１０の送信に用いられるシンボル６１０やサブキャリア６１２とは異なる。ただし場合によってはサブキャリア及び／又はシンボルが従来のものと同じであってもよい。

ブロードキャストチャネル６１６を介して通信取得情報６１４が送信される。サービスエリアに入る無線通信装置１０６がその受信部において送信された制御データを受信し解読する為に設定すべき全ての情報が、通信取得情報６１４に含まれる。このため通信取得情報６１４には、例えば制御チャネルを送信するｅＮｏｄｅＢのスクランブリングコードやタイミング情報が必要に応じて含まれる。

本例示的な実施形態では、ＳＳＡ ｅＮｏｄｅＢ送信（通信基地局による送信５０４）におけるブロードキャストチャネル内の通信取得情報６１４はＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢが無線通信装置１０６へ制御データ１０８を送信することを示す。通信取得情報６１４には、無線通信装置がＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢ（制御基地局１０４）から制御データ１０８を受信する為の情報が含まれる。本実施形態において、ブロードキャストチャネル６１６は３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って物理ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）６１８を介して送信されるブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）である。

ブロードキャストチャネルには、例えば１ビットのフラグ等のインジケータ６２０が含まれ、ユーザ機器（ＵＥ）（無線通信装置１０６）に対してＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢが制御データ１０８を送信することを通知する。状況に応じてインジケータ６２０は省略されてもよい。

図７は、下りリンク制御チャネル１１４の一部分７０２が通信基地局１０２による通信に用いられる無線通信システム７００のブロック図である。この例及び以下に述べる図８の説明において、周波数帯は複数のサブバンドに分割され異なる基地局へ割り当てられる。制御基地局は、制御データの送信に制御チャネル１１４の一部のみを用いる。この制御データは、無線通信装置が制御基地局１０４から通信データを受信する為のものであってもよいし、無線通信装置（１０６）が通信基地局１０２から通信データ７０６を受信する為のものであってもよい。通信基地局の送信部７０８は、無線通信装置１０６へ送信する通信データ７０６の少なくとも一部を、制御基地局１０４が制御データの送信に使用していない制御チャネル１１４の一部分７０２を介して送信する。本例示的な実施形態において、基地局は、チャネルの他の部分を介して送信を全く行ってはいけないという訳ではなく、チャネルの分割は、通信を最適化するためのものである。従って、限られたある一定の時間や状況の間に、全ての周波数を割り当てる必要はない。この例では、制御信号を送信する制御基地局を利用する全ての基地局に、該制御基地局が制御データを送信する為にＰＤＣＣＨの一部分のみを使用する。

図８は、図７を参照して説明した通信システム７００における送信８０２，８０４，８０６を表すグラフ８００である。この例では周波数帯（Ｆ）５０８が、３つのサブバンド８１０，８１２，８１４すなわちＦ１，Ｆ２，ＦＣに分割される。ここでＦＣサブバンド８１４は、制御データサブバンドであり、Ｆ１サブバンド８１０及びＦ２サブバンド８１２は、それぞれ第１通信基地局と第２通信基地局に割り当てられる。

制御基地局による送信８０２には、制御チャネル１１４の部分７０４を使用する第１制御データ８１６と第２制御データ８１８が含まれる。第１制御データ８１６は第１通信基地局から通信データ８２０を受信する無線通信装置の為のデータであり、第２制御データ８１８は第２通信基地局から通信データ８２２を受信する無線通信装置の為のデータである。他の基地局から通信データを受信する他の無線通信装置の為の制御データも制御チャネル１１４を使用でき、一般に制御データ基地局から通信データを受信する無線通信基地局の為の制御データも制御チャネル１１４を使用する。

第１通信基地局による送信８０４には、制御チャネル１１４を介して送信される通信データ８２０が含まれる。第１通信基地局による送信に使用できるのは第１サブバンド（Ｆ１）８１０内のサブキャリアのみである為、制御チャネル１１４を介して送信される通信データ８２０は第１サブバンド８１０内のサブキャリアのみを使用する。

第２通信基地局による送信８０６にも、制御チャネル１１４を介して送信される通信データ８２２が含まれる。第２通信基地局による送信に使用できるのは第２サブバンド８１２内のサブキャリアのみである為、制御チャネル１１４を介して送信される通信データ８２２は第２サブバンド８２２内のサブキャリアのみを使用する。

従って３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に従って動作するシステム７００において、ＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢは、ＰＤＣＣＨの一部分を介して制御データ（１０８）８１６，８１８を送信し、１以上のＳＳＡ ｅＮｏｄｅＢはＰＤＣＣＨのＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢによる制御信号の送信用に確保された部分より他の部分を介して通信データ８２０，８２２を送信する。マクロｅＮｏｄｅＢ等のＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢは、マイクロｅＮｏｄｅＢ、ピコｅＮｏｄｅＢ、及びフェムトｅＮｏｄｅＢ等の第１ＳＳＡ ｅＮｏｄｅＢの為の第１制御データを送信する。第１ＳＳＡ ｅＮｏｄｅＢは、通信データをＰＤＣＣＨとＰＤＳＣＨの第１サブバンド内のサブキャリアを介して送信する。

基地局間でのサブバンドの割り当ては、基地局による送信及び／又は無線通信装置による送信に起因する相対的な干渉に応じて決定される。システムは、ある状況では、各送信に互いに直交するリソースを割り当てるよう管理される。例えば第１ｅＮｏｄｅＢからサービスを受けるＵＥが第２ｅＮｏｄｅＢから遠く離れた場所に位置する場合、そのＵＥは第２ｅＮｏｄｅＢが自身がサービスを提供するＵＥに対して使用するリソースセットを使用してデータを受信できる。但しＵＥが第２ｅＮｏｄｅＢに近接している場合には、例えば第１ｅＮｏｄｅＢはサブバンドＦＣを使用し第２ｅＮｏｄｅＢはサブバンドＦ１を使用する。

図９は、３ＧＰＰ ＬＴＥ通信規格に準拠したサブフレーム９００を示す図である。サブフレーム９００は２つのスロット９０２，９０４を含み、各スロットは７つのシンボル時間を含む。第１スロット９０２に含まれるシンボル時間０、１、２はＰＤＣＣＨ６０２を形成する。パイロット信号９０８はシンボル時間０及び４に送信される。ブロードキャストチャネルは、第１スロット９０２のシンボル時間３及び４のＰＢＣＨ範囲の部分と第２スロット９０４のシンボル時間０及び１の一部である。ＰＤＳＣＨ６０４に含まれるのは第１スロット９０２のシンボル時間３〜６及び第２スロット９０４のシンボル時間１〜６の残りの部分である。サブフレーム９００はさらに第１同期チャネル（Ｐ−ＳＣＨ）９１０と第２同期チャネル（Ｓ−ＳＣＨ）９１２を含む。

図１０は、通信システム１００における例示的な送信状況を示す送信タイミングチャートである。図１０の例において、通信基地局１０２はピコｅＮｏｄｅＢであり、制御基地局はマクロｅＮｏｄｅＢであり、ピコｅＮｏｄｅＢの地理的サービスエリアはマクロｅＮｏｄｅＢの地理的サービスエリア内に包含されている。但しシステム１００内に生じうる全ての送信が図１０のタイミングチャートに反映されている訳ではない。

送信１００２で、ピコｅＮｏｄｅＢはＰ−ＳＣＨ、Ｓ−ＳＣＨ、ＰＢＣＨを介して通信取得情報６２０をピコｅＮｏｄｅＢからデータを受信するＵＥ（無線通信装置１０６）へ送信する。Ｐ−ＳＣＨ及びＳ−ＳＣＨによる同期の後ＵＥはＰＢＣＨを受信する。ＰＢＣＨを介して送信される通信取得情報６２０はＵＥへ該ＵＥがマクロｅＮｏｄｅＢから制御データ１０８を受信する為の情報を提供する。

送信１００４で、ピコｅＮｏｄｅＢはマクロｅＮｏｄｅＢへ制御情報１１０を送信する。上述のように制御情報１１０は利用可能な場合はＸ２シグナリングコネクションを介して送信されてもよいし、Ｓ１シグナリングを用いるコアネットワークを介して送信されてもよい。

送信１００６で、マクロｅＮｏｄｅＢは制御データ１０８を、ＰＤＣＣＨ６０２を介してＵＥへ送信する。制御データ１０８はＵＥがピコｅＮｏｄｅＢと通信を行う為に必要な制御情報を提供する。この例ではピコｅＮｏｄｅＢは自身のＰＤＣＣＨを送信せず（チャネルは空白のまま）、マクロセルｅＮｏｄｅＢがＰＤＣＣＨを送信する。

送信１００８で、ピコｅＮｏｄｅＢは、通信データを、ＰＤＳＣＨを介してＵＥへ送信する。

送信１０１０で、ＵＥは通信データ、制御データを含みうる送信をピコｅＮｏｄｅＢへ宛てて行う。

送信１０１２で、ピコｅＮｏｄｅＢは確認（ＡＣＫ）情報をマクロｅＮｏｄｅＢへ送信する。この確認情報は否定的な確認（ＮＡＣＫ）である場合もある。ＡＣＫはＵＥによる送信が正常に受信されたか否かのフィードバックを与える。

送信１０１４で、マクロｅＮｏｄｅＢはピコｅＮｏｄｅＢから受信したＡＣＫ情報に対応するＡＣＫメッセージを、ＰＨＩＣＨを介して送信する。従ってこの例ではＡＣＫはまずＳ１又はＸ２コネクションを介してマクロｅＮｏｄｅＢへ送信されその後マクロｅＮｏｄｅＢからＵＥへ転送される。ＰＨＩＣＨはＰＤＣＣＨ又はＰＤＳＣＨ内の別のチャネルを介して送信される。

バックホールや処理の遅延によりマクロｅＮｏｄｅＢからＰＨＩＣＨが送信される前にＵＥへの送信１０１６やＵＥからの送信１０１６が生じる場合がある。このためＵＥは通信状況をバッファするのに十分なメモリを備え、ＵＥによる送信がピコｅＮｏｄｅＢにおいて正常に受信されない場合にも再送の為に適切なデータを取得できる。従って本実施形態のシステムでは、ＡＣＫがピコｅＮｏｄｅＢから送信される従来のシステムよりも大きなバッファを用いてもよい。

図１１は、データチャネルを介して確認が送信される通信システム１００における例示的な送信状況を示すタイミングチャートである。図１１の例では、通信基地局１０２はピコｅＮｏｄｅＢであり制御基地局はマクロｅＮｏｄｅＢであり、ピコｅＮｏｄｅＢの地理的サービスエリアはマクロｅＮｏｄｅＢの地理的サービスエリア内に包含されている。但しシステム１００内に生じうる全ての送信が図１０のタイミングチャートに反映されている訳ではない。送信１００２〜１０１０は図１０を参照した上述の説明と同様に行われる。

送信１１０２でピコｅＮｏｄｅＢは、ＡＣＫを、ＰＤＳＣＨを介してＵＥへ送信する。つまりピコｅＮｏｄｅＢはＰＨＩＣＨを介したＵＥへの送信の為にマクロｅＮｏｄｅＢへ確認を送信する代わりに、確認を、データチャネル（ＰＤＳＣＨ）を介して直接ＵＥへ送信する。

図１２は、制御基地局１０４による処理を示すフローチャートである。この処理は任意のコード及び／又はハードウェアの組み合わせによって実行されうるが、本例示的な実施形態では制御基地局１０４の制御部１２６においてコードを実行することによりこの方法を実行する。

ステップ１２０２において、制御情報１１０を受信する。制御情報１１０はネットワークインターフェース１１６を介して受信されるが、このネットワークインターフェース１１６はコアネットワーク２０２に接続されてもよいし通信基地局１０２に接続されてもよい。制御情報１１０は通信基地局１０２と無線通信装置１０６との間の通信に関する情報を含み、無線通信装置１０６で受信されると無線通信装置１０６と通信基地局１０２との通信を可能にする。制御基地局がコアネットワーク２０２に接続する場合、制御情報１１０はＳ１シグナリングを用いた接続２０８を介して受信されてもよい。制御基地局１０４が通信基地局１０４に接続する場合、制御情報１１０はＸ２シグナリングを用いた接続３０２を介して受信されてもよい。

ステップ１２０４において、制御情報１１０に基づく制御データ１０８が無線通信装置１０６へ送信される。制御基地局１０４の送信部１１８は、ブロードキャストチャネルを介して通信基地局から送信される通信取得情報を用いて、制御データを、制御データチャネル１１４を介して送信する。

ステップ１２０６において、通信基地局から確認情報を受信する。

ステップ１２０８において、確認情報に基づく確認メッセージが無線通信装置１０６へ送信される。システムが３ＧＰＰ ＬＴＥ仕様に従って動作する場合、送信部はＰＨＩＣＨチャネルを介して確認メッセージを送信する。通信基地局１０２がデータチャネルを介して確認メッセージを送信する実装においてはステップ１２０６及び１２０８は省略される。

図１３は、通信基地局１０２による処理を示すフローチャートである。この処理は任意のコード及び／又はハードウェアの組み合わせによって実行されうるが、本例示的な実施形態では通信基地局１０２の制御部１２４においてコードを実行することによりこの方法を実行する。

ステップ１３０２において、制御情報１１０を制御基地局１０４へ送信する。制御情報１１０はネットワークインターフェース２０４を介して受信されるが、このネットワークインターフェース２０４はコアネットワーク２０２に接続されてもよいし制御基地局１０４に接続されてもよい。制御情報１１０は通信基地局１０２と無線通信装置１０６との間の通信に関する情報を含み、無線通信装置１０６で受信されると無線通信装置１０６と通信基地局１０２との通信を可能にする（ステップ１３０４）。通信基地局１０２がコアネットワーク２０２に接続する場合、制御情報１１０はＳ１シグナリングを用いた接続２０６を介して受信されてもよい。通信基地局１０２が制御基地局１０４に接続する場合、制御情報１１０はＸ２シグナリングを用いた接続３０２を介して受信されてもよい。

ステップ１３０６において、無線通信装置１０６からの上りリンク送信を受信する。

ステップ１３０８において、データチャネルを介して確認メッセージが無線通信装置へ送信される。この確認メッセージは上りリンク送信が正常に受信されたことを示す。あるいは通信基地局は確認情報を確認メッセージとしてＰＨＩＣＨを介して送信できるように制御基地局１０４へ送信してもよい。

図１４は、無線通信装置１０６による処理を示すフローチャートである。この処理は任意のコード及び／又はハードウェアの組み合わせによって実行されうるが、本例示的な実施形態では無線通信装置１０６の制御部１３２においてコードを実行することによりこの方法を実行する。

ステップ１４０２において、ブロードキャストチャネルを介して通信基地局１０２から通信取得情報を受信する。

ステップ１４０４において、制御基地局１０４から制御データ１０８を受信する。受信部１３０は無線通信装置１０６に制御データを受信させる為に通信取得情報に準拠して構成される。制御データ１０８は、通信基地局１０２と無線通信装置１０６との間の通信に関する情報を含み無線通信装置１０６で受信されると無線通信装置１０６と通信基地局１０２との通信を可能にする、制御情報１１０を表す。

ステップ１４０６において、通信基地局１０２から通信データを受信する。受信部１３０は制御基地局１０４から受信した制御データ１０８を用いて通信基地局１０２から送信されたデータを受信するように構成されている。

ステップ１４０８において、無線通信装置１０６は通信基地局１０２へ上りリンク 送信を行う。送信部１２８は制御基地局１０４から受信した制御データ１０８を用いて通信基地局１０２への上りリンク送信を行うように構成されている。

ステップ１４０８において、無線通信装置は確認メッセージを受信する。通信基地局１０２が確認メッセージを送信する場合はその確認メッセージはデータチャネルを介して受信される。制御基地局が確認メッセージを送信する場合はその確認メッセージはＰＨＩＣＨチャネルを介して受信される。

従って上述の制御チャネル管理によれば、大きなカバレッジエリアを有する基地局はその大きなカバレッジエリア内のより小さなカバレッジエリアを有する基地局へ制御情報を送信する。無線通信装置による制御情報の受信及び復号を容易化する為に、制御チャネルは、低レートでの符号化、高出力等のパラメータをもつことで頑強に設計される。その結果、小さなエリアを有する基地局と通信を行う無線通信装置は多くの場合、その小さなエリアを有する基地局と通信を行いながら容易に大きなエリアを有する基地局から制御信号を受信できる。従って本実施形態で説明した制御チャネル管理は、制御チャネルの頑強さと大きなエリアを有する基地局の高出力を利用して、出力の低い小さなエリアを有する基地局からの制御信号の送信を避けることで干渉を低減する。定められた状況下で特定の基地局や無線通信装置に周波数を割り当てることによりシステムをより最適化することができる。干渉を最小化する為に制御管理技術を利用できる一例としては、ピコｅＮｏｄｅＢが屋内でユーザへ送信を行い、マクロｅＮｏｄｅＢが屋外でユーザへ送信を行うという状況が挙げられる。屋内のユーザに対してピコｅＮｏｄｅＢからではなくマクロｅＮｏｄｅＢから制御信号を送信することで、ピコｅＮｏｄｅＢは屋外のユーザが利用するマクロｅＮｏｄｅＢとの干渉を避けることができる。本明細書の教示内容と組み合わせうる、その他の干渉に関する状況やオーバーヘッドパラメータをブロードキャストする技術は、２００８年１１月１３日に出願番号第１１／７４６，５０１号で出願され“ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＢＲＯＡＤＣＡＳＴＩＮＧ ＯＶＥＲＨＥＡＤ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ＩＮ ＰＯＯＲ ＣＯＶＥＲＡＧＥ ＲＥＧＩＯＮＳ”という発明の名称の米国特許公開第２００８−０２７９１６８号に記載されている。米国特許公開第２００８−０２７９１６８号は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

当業者が上述の教示を参考にして本発明の他の実施形態や変形例を容易に考案できることは明らかである。上述の記載は例示目的であり、制限目的ではない。本発明は、本明細書及び添付図面と併せて考えられる実施形態や変形例を含む以下に記載の請求項によってのみ限定される。従って、本発明の範囲は上記記載によってではなく、添付の請求項と、その均等物の全範囲とによって限定されるべきである。

Claims (9)

1. 無線通信装置であって、
   通信基地局から、ブロードキャストチャネルで通信取得情報を受信し、かつデータチャネルで通信データを受信する受信部を備え、
   前記通信取得情報は、前記無線通信装置が前記通信基地局からではなく制御基地局から制御データを受信することを指示するものであり、前記受信部は、前記通信基地局により前記ブロードキャストチャネルで前記無線通信装置へ送信される前記通信取得情報に従って、前記制御基地局から前記制御データを受信し、
   前記制御データは、該制御データを前記無線通信装置が制御チャネルで受信するように送信され、該制御チャネルは、前記通信基地局からの制御データ送信を前記無線通信装置が受信する為に通信規格により割り当てられた周波数及び時間を有し、
   前記制御データは、前記無線通信装置と前記通信基地局との間の通信に関する制御情報を表す、無線通信装置。
2. 前記通信基地局は、前記制御基地局の制御基地局地理的サービスエリアと少なくとも部分的に重複する地理的サービスエリアを有する、請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記制御基地局及び前記通信基地局は、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）通信規格に従って動作し、
   前記制御基地局は、大サービスエリア（ＬＳＡ）ｅＮｏｄｅＢであり、
   前記通信基地局は、前記ＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢの地理的サービスエリアよりも小さな地理的サービスエリアを有する小サービスエリア（ＳＳＡ）ｅＮｏｄｅＢであり、
   前記制御データは、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）を介して送信される、請求項１に記載の無線通信装置。
4. 前記ＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢは、マクロｅＮｏｄｅＢであり、
   前記ＳＳＡ ｅＮｏｄｅＢは、マイクロｅＮｏｄｅＢ、ピコｅＮｏｄｅＢ、及びフェムトｅＮｏｄｅＢのうちから選択される、請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記受信部は、さらに、前記制御基地局から確認メッセージを受信するように構成され、該確認メッセージは、前記無線通信装置から前記通信基地局への上りリンク送信が前記通信基地局において正常に受信されたか否かを示す、請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記制御データは、前記制御チャネルの一部分のみで送信される、請求項１に記載の無線通信装置。
7. 無線通信装置において制御データを受信する方法であって、
   前記無線通信装置が、通信基地局から、ブロードキャストチャネルで通信取得情報を受信し、該通信取得情報は、前記無線通信装置が前記通信基地局からではなく制御基地局から前記制御データを受信することを指示するものであり、
   前記無線通信装置が、前記制御基地局から前記制御データを受信し、
   前記制御データは、該制御データを前記無線通信装置が制御チャネルで受信するように送信され、該制御チャネルは、前記通信基地局からの制御データ送信を前記無線通信装置が受信する為に通信規格により割り当てられた周波数及び時間を有し、
   前記制御データは、前記無線通信装置と前記通信基地局との間の通信に関する制御情報を表す、方法。
8. 前記無線通信装置が、前記通信基地局から前記無線通信装置へのデータチャネルで確認メッセージを受信し、該確認メッセージは、前記無線通信装置から前記通信基地局への上りリンク送信が前記通信基地局において正常に受信されたか否かを示す、請求項７に記載の方法。
9. 前記制御基地局及び前記通信基地局は、３ＧＰＰロングタームエボリューション（ＬＴＥ）通信規格に従って動作し、
   前記制御基地局は、大サービスエリア（ＬＳＡ）ｅＮｏｄｅＢであり、
   前記通信基地局は、前記ＬＳＡ ｅＮｏｄｅＢの地理的サービスエリアよりも小さな地理的サービスエリアを有する小サービスエリア（ＳＳＡ）ｅＮｏｄｅＢであり、
   前記制御データは、物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）を介して送信される、請求項７に記載の方法。

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