JP5761304B2 - 協調的ｈａｒｑ通信方式を用いた無線基地局装置、無線端末装置、無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、分散アンテナを使った協調的送信方式技術に関する。パケット通信技術としては例えば、次世代携帯電話通信規格として検討が進められているＥ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）通信技術が含まれる。

スペクトル拡散符号分割多重接続（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）において、移動端末が１つのセルから隣のセルに移動したときに２つの基地局間で同一の信号を同時に送受信できるようにして通信が途切れないようにするためのソフトハンドオフ技術が、盛んに研究されている。協調的送信に関連する従来技術として、例えば特許文献１、又は下記非特許文献１等に記載の方式が開示されている。これらの従来技術においては、リンク容量を増加させることを可能にするような協調的送信方式が開示されている。

これと同様の考えに基づき、異なる基地局に配置される分散アンテナを使った協調的送信方式が、巨視的なフェージングに対応する複数入力複数出力（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術と関連して提案されている。ＭＩＭＯ技術と協調的送信技術とを組み合わせた従来技術として、例えば下記非特許文献２〜６に記載の方式が開示されている。これらの方式は、巨視的なダイバーシティ効果とＭＩＭＯ効果の両方を達成することを目的としている。

協調的送信を伴う巨視的ダイバーシティに関する議論は、例えば標準化団体３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）にて標準化作業が進められているＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の、新たな携帯電話通信規格の策定プロジェクトにおいても検討されてきた。これらの検討は、例えば下記非特許文献７に開示されている。しかしながら、当初は、高レイヤのデータを異なる基地局に配分することが困難であったため、協調的送信が実現されることはなく、実装を簡単にするためにデータは１つの基地局のみに配分されるという方式が採用されていた。

近年、ＬＴＥの次世代規格であるＬＴＥアドバンス標準が、第四世代システム（４Ｇ）のために開発されてきている。その標準においては、特にダウンリンク（ＤＬ）とアップリンク（ＵＬ）のための周波数効率に関するシステム性能要求において、かなり積極的な目標が設定されている。これに関する具体的な議論は、例えば下記非特許文献８に開示されている。

そのような目標を達成するために、企業によって、ビームフォーミング送信、セル内干渉制御、及び中継制御に関して、幾つかの有益な提案がなされている。それらにおいて、協調的送信に関連する論点が、その実装の可能性を再考するために、再び取り上げられてきている。具体的には、例えば下記非特許文献９又は１０に開示されている。ＬＴＥアドバンスでは、セル端のユーザのスループットの目標をＬＴＥ通信規格のリリース８における場合よりも概略１．４倍にすることが目標とされる。このことを考慮すると、協調的送信方式は、ＬＴＥアドバンス技術における主要候補として有望である。

ＬＴＥアドバンス等の次世代通信規格において協調的送信技術を採用する前に、明らかにする必要のある多くの論点が存在する。例えば、Ｘ２インタフェースを介したｅＮｏｄｅ−Ｂ間における、データ及び制御チャネル、伝送タイミング、ユーザパケットスケジューリング、及びハイブリッド自動再送要求（ＨＡＲＱ：Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）処理等の検討である。その中で最も重要なものの１つが、ＨＡＲＱに関するものである。

ＬＴＥ通信規格等では、移動体端末において高速通信を可能とするためのパケット通信技術が必要とされる。パケット通信においては、送信装置にて通信パケットに付加された誤り訂正符号に基づいて、受信装置が誤り検出を行いながら通信情報を受信する。そして、受信装置が通信パケットの受信の成否をＡＣＫ（肯定的送達確認：ＡＣＫｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）又はＮＡＫ（否定的送達確認）として送信装置へ返信する。送信装置は、受信装置がＮＡＫを返した場合又はパケットを送信してから妥当なある時間が経過するまでに送達確認を受信できない場合に、送信情報を再送する。

ＬＴＥ等において採用されているＨＡＲＱ技術では、例えばＬＴＥ等のレイヤ１プロトコル階層の処理において、受信装置にて復号に失敗したデータが破棄されずに再送データと組み合わせて復号されることを考慮した上で、送信装置側での再送パターンが決定される。そして、受信装置側では、受信に失敗したデータが廃棄されずに再送データと組み合わせて復号が行われる。これにより、高効率かつ高精度な再送制御が実現される。

従って、次世代のパケット通信方式において、ダイバーシティ効果の大きな協調的送信方式を実現するためには、協調的送信方式においてどのようにＨＡＲＱを実現するかということが、大きな課題である。

しかしながら、特許文献１又は非特許文献１〜１０等として開示されている従来技術においては、協調的送信においてＨＡＲＱを実現するための具体的な技術は開示されていなかった。

また、ＨＡＲＱをＭＩＭＯ技術と組み合わせた従来技術として、下記特許文献２に記載の方式が開示されている。特許文献２は、ＭＩＭＯ多重伝送アンテナを用いたパケット伝送において、ＨＡＲＱを実現するための具体的な方式に言及している。

しかし、ＭＩＭＯは、複数のアンテナは１つの基地局に収容されることを前提としているのに対して、協調的送信は、分散して配置される複数の基地局のアンテナが協調して移動端末へ向かうダウンリンク方向の送信を行うことを前提としている。分散して配置される基地局間でＨＡＲＱを含む協調的送信を実現するためには、基地局間でのユーザデータ及び制御チャネルデータの受け渡し方式やタイミング等の、ＭＩＭＯでは対象とならない問題を解決する必要がある。特に、ＨＡＲＱにおける新規データパケットと再送データパケットを協調的送信とどのように組み合わせるかについては、上記従来技術では開示されておらず、解決すべき問題として残っていた。

特表２００８−５０３９７４号公報 特表２００８−５１７４８４号公報

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本発明の課題は、協調的送信方式において適切かつ効率的な処理を実現することにある。

実施形態の一態様に従えば、第１の無線基地局装置と、協調的送信を実行する第２の無線基地局装置と、無線端末装置と、を備える無線通信システムであって、第１の無線基地局装置は、第２の無線基地局装置に対し、少なくともリソースブロック割当情報、プリコーディング情報、および送信タイミング情報を送信する制御チャネル送受信部を備え、無線端末装置は、第１および第２の無線基地局装置から送信される互いに異なる1つ以上の参照信号に従って、第１および第２の無線基地局装置の何れかから送信される物理ダウンリンクチャネルを識別する受信制御部と、受信した制御チャネルにより示されるリソースを用いて第１の無線基地局装置により送信されるデータを受信可能なだけでなく、受信した制御チャネルにより示されるリソースを用いて第２の無線基地局装置により協調的に送信されるデータを受信可能なデータ受信部と、を備える。

実施形態が前提とするネットワークモデルの説明図である。 送信装置の実施形態の構成図である。 受信装置の実施形態の構成図である。 ２つのｅＮｏｄｅ−Ｂが協調動作する場合分けの説明図である。 シナリオ２のための協調的ダウンリンクＨＡＲＱ送信方式の説明図である。 シナリオ３のための協調的ダウンリンクＨＡＲＱ送信方式の説明図である。 供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの決定処理を示す動作シーケンス図例である。 データチャネル及び制御チャネルの説明図である。 ＵＣＩ及びＤＣＩのデータフォーマット例を示す図である。 制御チャネル及びデータチャネル間の送信タイミングの例を示す図である。 シミュレーション結果における、初期送信、再送＃１、＃２、及び＃３に対するＵＥ毎ＢＬＥＲ対ジオメトリを示すグラフである。 シミュレーション結果における、ＳＩＣあり／なしのそれぞれの場合における、供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢに対するＳＩＮＲのＣＤＦを示すグラフである。 供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢ間のリンクギャップの確率を示すグラフである。 ＣＤＦ点０．５におけるＳＩＣ有／無の場合の、供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢ間のＳＩＮＲ対リンクギャップを示すグラフである。 ＣＤＦ点０．５における供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢ間のキャンセルによる利得対リンクギャップを示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、最良の実施形態について詳細に説明する。
始めに、実施形態が前提とするシステムネットワークモデルについて説明する。

図１は、実施形態が前提とするネットワークモデルの説明図である。
一般性を失わないために、ネットワークは、或る携帯電話端末等の無線移動端末（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）に協調的にサービスを行う２つの無線基地局を含む、パケット通信システムとして構成される。パケット通信システムは例えば、３ＧＰＰにて標準化作業が進められているＬＴＥ通信規格におけるＥ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）システムとして実現することができる。

ＬＴＥ等においては、基地局は、ｅＮｏｄｅ−Ｂ（ｅｖｏｌｖｅｄ Ｎｏｄｅ Ｂ）と呼ばれる。本実施形態でも、以下の説明においては、基地局を、ｅＮｏｄｅ−Ｂ、又はそれを省略した表記であるｅＮＢと表すことにする。

図１に示されるように、２つの無線基地局のうちの一方は供給基地局：Ｓｅｒｖｉｎｇ ｅＮｏｄｅ−Ｂ（以下、「供給ｅＮＢ」又は「Ｓ−ｅＮＢ」と略す）と表し、他方は協調基地局：Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ ｅＮｏｄｅ−Ｂ（以下必要に応じて、「協調ｅＮＢ」又は「Ｃ−ｅＮＢ」と略す）と表わす。ｅＮＢが供給ｅＮＢと協調ｅＮＢのどちらに属するかの決定は、各ＵＥによって受信される長期電力強度に基づく。故に、各ＵＥに対するｅＮＢの位置付けは、異なり得る。合理的な定義として、各ＵＥによって受信される供給ｅＮＢからの長期電力強度は、協調ｅＮＢからのものよりも高い。

図２は、図１に示されるネットワーク上のｅＮｏｄｅ−Ｂ内に構成されるパケット送信装置の実施形態の構成図である。また、図３は、図１のＵＥ内に構成されるパケット受信装置の実施形態の構成図である。図２の送信装置は、ｅＮｏｄｅ−Ｂのダウンリンク側に装備され、図２の受信装置は、ＵＥのダウンリンク側に装備される。なお、両者のアップリンクチャネル側の送受信装置の構成は、一般的な構成であるため省略する。

図２に示される送信装置は、新規データパケット送信部２０１、再送データパケット送信部２０２、チャネル割当部２０３、変調部２０４、無線処理部２０５、送信制御部２０６、アップリンク制御チャネル受信部２０７、及びＸ２制御チャネル送受信部２０８を含む。新規データパケット送信部２０１は更に、ブロック生成部２０１−１、新規部分取得部２０１−２、新規データパケット符号化部２０１−３から構成される。再送データパケット送信部２０２は更に、再送バッファ部２０２−１、再送部分取得部２０２−２、及び再送データパケット符号化部２０２−３から構成される。

図３に示される受信装置は、無線処理部３０１、再送データパケット受信部３０２、新規データパケット受信部３０３、受信制御部３０４、アップリンク制御チャネル送信部３０５を含む。再送データパケット受信部３０２は更に、再送データパケット復調部３０２−１、再送バッファ部３０２−２、再送部分合成部３０２−３、再送データパケット復号部３０２−４、及び出力分配部３０２−５から構成される。新規データパケット受信部３０３は更に、再送データパケット再符号化部３０３−１、再送データパケット再変調部３０３−２、キャンセラ部３０３−３、新規データパケット復調部３０３−４、及び新規データパケット復号部３０３−５から構成される。

以上の構成を有する送信装置及び受信装置の実施形態の動作について、以下に詳細に説明する。

ＨＡＲＱに対する他にない非常に重要な挙動として、図２の再送部分合成部３０５−３によって実行されるＨＡＲＱ結合処理の後に、再送データパケットの復号時のブロックエラーレートが通常１％以下になるという点がある。図２に示される実施形態では、キャンセラ部３０３−３が実行する逐次干渉除去（ＳＩＣ：Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）処理において、復号された再送データパケットが積極的に利用されることにより、効果的なＳＩＣ処理が実現される。即ち、図２の実施形態では、ＵＥにおいて、まず最初に再送パケットが検出され、それから他のパケット（新規パケット又は再送パケット）が検出されるように動作する。

次に、本実施形態では、それぞれ図１に示されるダウンリンク系の送信装置を実装する２つの協調して動作するｅＮｏｄｅ−Ｂから、１つの新規パケットと１つの再送パケットが、１つのＵＥに向けて完全に同期して配信される。

図４は、２つのｅＮｏｄｅ−Ｂが協調動作する場合分けを示す説明図である。ここでは、協調的送信が４タイプのシナリオに分類される。各シナリオでは、異なるチャネルリソース割当てとなり、また、異なる制御チャネル設計となる。簡単のため、ここでの説明は、単一のＵＥのみの場合であるが、複数ＵＥのシナリオについては後述する。

図４（ａ）に示されるシナリオ１においては、新規データパケットのみが、供給ｅＮＢからセル端に位置するＵＥに配信されると仮定する。巨視的な送信を協調的に実現するために、幾つかの新規データパケットは、Ｘ２インタフェースを介して、供給ｅＮＢから協調ｅＮＢに転送される。そして、それらの新規データパケットが、両方のｅＮｏｄｅ−Ｂから対応するＵＥに同時に配信される。ＵＥ側においては、互いからの干渉を抑制しながら、受信処理を行う。

図４（ｂ）に示されるシナリオ２においては、２つのタイプの送信パケットがセル端に位置するＵＥに配信されると仮定する。１つは、再送データパケットであり、他の１つは新規データパケットである。再送データパケットは、Ｘ２インタフェースを介して供給ｅＮＢから転送された新規データパケットが協調ｅＮＢからＵＥに配信されるのと同時に、供給ｅＮＢからＵＥに配信される。ＵＥにおいては、後述するように、図３に示される新規データパケット受信部３０３が、ＳＩＣ処理によって、互いからの干渉を抑制しながら、受信処理を行う。

図４（ｃ）に示されるシナリオ３においては、シナリオ２の場合と同様に、再送データパケットと新規データパケットの２つのタイプの送信パケットが配信される。シナリオ３では、シナリオ２とは異なり、新規データパケットが、再送データパケットが協調ｅＮＢからＵＥに配信されるのと同時に、供給ｅＮＢからＵＥに配信される。この場合には、再送データパケットは、Ｘ２インタフェースを介して、供給ｅＮＢから協調ｅＮＢに転送される。ＵＥにおいては、後述するように、図３に示される新規データパケット受信部３０３が、ＳＩＣ処理によって、互いからの干渉を抑制しながら、受信処理を行う。

図４（ｄ）に示されるシナリオ４においては、再送データパケットのみが供給ｅＮＢからセル端に位置するＵＥに配信されると仮定する。巨視的な送信を協調的に実現するために、幾つかの再送データパケットは、Ｘ２インタフェースを介して、供給ｅＮＢから協調ｅＮＢに転送される。そして、それらの再送データパケットが両方のｅＮＢから対応するＵＥに同時に配信される。ＵＥ側においては、互いからの干渉を抑制しながら、受信処理を行う。

ここで、図４（ｂ）のシナリオ２と図４（ｃ）のシナリオ３は、巨視的送信アンテナによる最も高いダイバーシティ利得とＳＩＣ処理によるキャンセル利得を与える、より良い送信方式であるといえる。これはなぜならば、ＨＡＲＱ結合後の再送データパケットに対するＢＬＥＲ（ＢＬｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）は十分低いため、最初に再送データパケットを抽出し、それからＳＩＣ処理によって新規データパケットを抽出することにより、良い結果を得ることができるからである。そのため、協調的送信の規則として、常に１つの新規データパケットと１つの再送データパケットが取得され、供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢの両方から同時にそれらが送信される方式が望ましい。後述するシステムレベルシミュレーション結果によれば、もしＵＥが時速３ｋｍの速度で移動していれば、再送の確率は８〜１０％であることがわかっている。ところが、時速３０ｋｍの速度の移動では、再送の確率は７０〜８０％に増加する。そのため、異なる速度で移動している端末群を混在させたときの再送の確率は、概略３０〜４０％と推定できる。それは、新規データパケット及び再送データパケット間の協調的ＨＡＲＱ送信の可能性が２３〜２９％の結果になる。再送がない通常の協調的送信として図４（ａ）に示されるシナリオ１が採用される確率は７０％程度であるといえる。しかしながら、図４（ｄ）に示されるシナリオ４は、ＨＡＲＱパケットの発生確率が低いため実際のシステムでは起こりえない。このため、シナリオ４を採用する確率はほとんどゼロである。

以上の検討により、図２に示されるｅＮｏｄｅ−Ｂダウンリンク系送信装置の動作として、図４（ｂ）に示されるシナリオ２、及び図４（ｃ）に示されるシナリオ３の場合に焦点をあてて説明する。これらのシナリオは、実装時に何れか一方が選択されて設計される。どちらのシナリオがより好適かについては、後述する。

図５は、シナリオ２のための協調的ダウンリンクＨＡＲＱ送信方式の説明図である。
まず図５（ｂ）において、ＵＥにて受信された新規データパケット（例えば＃０の新規データパケット）がもしエラーになった場合、そのデータは、協調ｅＮＢ（Ｃ−ｅＮＢ）から配信される新規パケット（例えば＃１２の新規データパケット）と同時に、供給ｅＮＢ（Ｓ−ｅＮＢ）によって決定される同期させられた送信タイミングに合わせて、供給ｅＮＢから再送される。同様の処理が、＃１７（又は＃１５）の新規データパケットと共に送信される＃４（又は＃１１）の再送パケットなどについても発生する。

図５（ａ）は、シナリオ２のための送信装置の処理構成を示すブロック図である。図２の送信装置が供給ｅＮＢ側のダウンリンク系として実装された場合、図５（ａ）の供給ｅＮＢ側の再送バッファ部５０４は、図２の再送バッファ部２０２−１に対応する。また、供給ｅＮＢ側の第１のパケット送信部５０１は、図２の再送データパケット送信部２０２のうち再送バッファ部２０２−１を除く部分に対応する。更に、供給ｅＮＢ側のＲＦ５０３は、図２のチャネル割当部２０３、変調部２０４、及び無線処理部２０５からなる部分に相当する。一方、図２の送信装置が協調ｅＮＢ側のダウンリンク系として実装された場合、図５（ａ）の協調ｅＮＢ側の第２のパケット送信部５０３は、図２の新規データパケット送信部２０１に対応する。また、協調ｅＮＢ側のＲＦ５０５は、図２のチャネル割当部２０３、変調部２０４、及び無線処理部２０５からなる部分に相当する。更に、供給ｅＮＢから協調ｅＮＢに新規データパケットを転送するパケット転送部５０２は、図２のＸ２制御チャネル送受信部１０８に対応する。

この処理構成から理解されるように、それぞれ図２に示されるダウンリンク系の送信装置を有する供給ｅＮＢと協調ｅＮＢがシナリオ２に基づいて動作する場合には、供給ｅＮＢ側の送信装置では、第１のパケット送信部５０１が再送データパケット５０７を送信する動作を実行する。一方、協調ｅＮＢ側の送信装置では、第２のパケット送信部５０３が、パケット転送部５０２によって供給ｅＮＢから転送された情報に対応する新規データパケット５０８を送信する動作を実行する。

図６は、シナリオ３のための協調的ダウンリンクＨＡＲＱ送信方式の説明図である。
まず図６（ｂ）において、ＵＥにて受信された新規データパケット（例えば＃０の新規データパケット）がもしエラーになった場合、そのデータは、Ｘ２インタフェースを介してそれに対応する制御チャネルで協調ｅＮＢに転送される。その上で、供給ｅＮＢから配信される新規パケット（例えば＃４の新規データパケット）と同時に、供給ｅＮＢによって決定される同期させられた送信タイミングに合わせて、協調ｅＮＢから再送される。同様の処理が、＃９（又は＃７）の新規データパケットと共に送信される＃５（又は＃１４）の再送パケットなどについても発生する。

図６（ａ）は、シナリオ３のための送信装置の処理構成を示すブロック図である。図２の送信装置が供給ｅＮＢ側のダウンリンク系として実装された場合、図６（ａ）の供給ｅＮＢ側の再送バッファ部６０４は、図２の再送バッファ部２０２−１に対応する。また、供給ｅＮＢ側の第１のパケット送信部６０１は、図２の新規データパケット送信部２０１に対応する。更に、供給ｅＮＢ側のＲＦ６０３は、図２のチャネル割当部２０３、変調部２０４、及び無線処理部２０５からなる部分に相当する。一方、図２の送信装置が協調ｅＮＢ側のダウンリンク系として実装された場合、図６（ａ）の協調ｅＮＢ側の第２のパケット送信部６０３は、図２の再送データパケット送信部２０２のうち再送バッファ部２０２−１を除く部分に対応する。また、協調ｅＮＢ側のＲＦ６０５は、図２のチャネル割当部２０３、変調部２０４、及び無線処理部２０５からなる部分に相当する。更に、供給ｅＮＢ内の再送バッファ部６０４から協調ｅＮＢに再送データパケットを転送するパケット転送部６０２は、図２のＸ２制御チャネル送受信部１０８に対応する。

この処理構成から理解されるように、それぞれ図２に示されるダウンリンク系の送信装置を有する供給ｅＮＢと協調ｅＮＢがシナリオ３に基づいて動作する場合には、供給ｅＮＢ側の送信装置では、第１のパケット送信部６０１が新規データパケット６０７を送信する動作を実行する。一方、協調ｅＮＢ側の送信装置では、第２のパケット送信部６０３が、パケット転送部５０２によって供給ｅＮＢ内の再送バッファ部６０４から転送された情報に対応する再送データパケット６０８を送信する動作を実行する。

全体的な複雑さに関して、シナリオ２はシナリオ３よりも好適である。これは、シナリオ２では、協調ｅＮＢは、Ｘ２インタフェースを介して供給ｅＮＢから転送された新規ブロックを受信し、それに基づいて生成した新規データパケットを、制御チャネルの説明において後述するように、それがＵＥ側で正確に受信されたか否かを考慮することなく配信できるからである。後述するように、再送処理及びＨＡＲＱのための制御チャネルアクセスを含む全ての責務は、供給ｅＮＢが負う。このことは、協調ｅＮＢの設計を簡略化することになる。しかしながら、シナリオ３の構成を採用することも勿論可能である。

上述のシナリオ２又はシナリオ３の処理を考慮した図２の送信装置の更に詳細な動作について、以下に説明する。

図２において、ブロック生成部２０１−１は、送信されるべき情報ビットから所定サイズのブロックを生成する。ブロック生成部２０１−１が生成するブロックのサイズは、１つのパケットが格納可能な情報ビットの量に等しい。即ち、送信装置が送信する通常のパケットには、１つのブロックに相当する情報ビットが含まれている。

再送バッファ部２０２−１は、ブロック生成部２０１−１によって生成された情報ビットのブロックを、再送に備えて一時的に保持する。なお、再送バッファ部２０２−１は、受信装置において正確に復号され、再送の必要がなくなったブロックについては、順次破棄するようにしても良い。

送信制御部２０６は、アップリンク制御チャネル受信部２０７が制御チャネルを介してＵＥ側から受信した制御信号に応じて、新規部分取得部２０１−２及び再送部分取得部２０２−２を制御する。

具体的には、図２の送信装置がシナリオ１（図４（ａ）参照）に基づいて或るＵＥに対して供給ｅＮＢとして動作する場合において、或るＵＥについてそのＵＥ側から再送データパケットの送信が指示されていないときには、以下の動作を実行する。即ち、送信制御部２０６はまず、新規部分取得部２０１−２に対して、ブロック生成部２０１−１によって生成された処理対象のＵＥに対応する新規ブロックを取得し、それを新規データパケット符号化部２０１−３へ出力して送信させるように指示する。また、送信制御部２０６は、再送部分取得部２０２−２に対して、その動作を停止するように指示する。更に、送信制御部２０６は、新規部分取得部２０１−２に対して、上記新規ブロックを、Ｘ２制御チャネル送受信部２０８へも出力して、処理対象のＵＥに対応する協調ｅＮＢへ転送させるように指示する。

一方、図２の送信装置がシナリオ１に基づいて或るＵＥに対して協調ｅＮＢとして動作する場合において、或るＵＥについてそのＵＥ側からそのＵＥに対応する供給ｅＮＢに対して再送データパケットの送信が指示されていないときには、以下の動作を実行する。即ち、送信制御部２０６は、新規部分取得部２０１−２に対して、Ｘ２制御チャネル送受信部２０８が受信した処理対象のＵＥに対応する供給ｅＮＢから転送されてきた新規ブロックを取り込み、それを新規データパケット符号化部２０１−３へ出力して送信させるように指示する。

次に、図２の送信装置がシナリオ２（図４（ｂ）参照）に基づいて或るＵＥに対して供給ｅＮＢとして動作する場合において、アップリンク制御チャネル受信部２０７が或るＵＥについて受信したＮＡＫの受信数が所定数に達した場合には、以下の処理を実行する。即ち、送信制御部２０６は、再送部分取得部２０２−２に対して、再送バッファ部２０２に保持された上記ＮＡＫに対応する送信済みのブロック（再送ブロック）を取得させ、それを再送データパケット符号化部２０２−３へ出力して再送信させるように指示する。また、送信制御部２０６は、新規部分取得部２０１−２に対して、ブロック生成部２０１−１によって生成された処理対象のＵＥに対応する新規ブロックを取得させるが、それを新規データパケット符号化部２０１−３へではなく、Ｘ２制御チャネル送受信部２０８へ出力して処理対象のＵＥに対応する協調ｅＮＢへ転送させるように指示する。

一方、図２の送信装置がシナリオ２に基づいて或るＵＥに対して協調ｅＮＢとして動作する場合に、或るＵＥについてそのＵＥに対応する供給ｅＮＢ内のアップリンク制御チャネル受信部２０７が受信したＮＡＫの受信数が所定数に達した場合には、以下の処理を実行する。即ち、送信制御部２０６は、新規部分取得部２０１−２に対して、Ｘ２制御チャネル送受信部２０８が受信した処理対象のＵＥに対応する供給ｅＮＢから転送されてきた新規ブロックを取り込み、それを新規データパケット符号化部２０１−３へ出力して送信させるように指示する。

続いて、図２の送信装置がシナリオ３（図４（ｃ）参照）に基づいて或るＵＥに対して供給ｅＮＢとして動作する場合において、アップリンク制御チャネル受信部２０７が或るＵＥについて受信したＮＡＫの受信数が所定数に達した場合には、以下の処理を実行する。即ち、送信制御部２０６は、再送部分取得部２０２−２に対して、再送バッファ部２０２に保持された上記ＮＡＫに対応する送信済みのブロック（再送ブロック）を取得させるが、それを再送データパケット符号化部２０２−３へではなく、Ｘ２制御チャネル送受信部２０８へ出力して処理対象のＵＥに対応する協調ｅＮＢへ転送させるように指示する。また、送信制御部２０６は、新規部分取得部２０１−２に対して、ブロック生成部２０１−１によって生成された処理対象のＵＥに対応する新規ブロックを取得させ、それを新規データパケット符号化部２０１−３へ出力して再送信させるように指示する。

一方、図２の送信装置がシナリオ３に基づいて或るＵＥに対して協調ｅＮＢとして動作する場合に、或るＵＥについてそのＵＥに対応する供給ｅＮＢ内のアップリンク制御チャネル受信部２０７が受信したＮＡＫの受信数が所定数に達した場合には、以下の処理を実行する。即ち、送信制御部２０６は、再送部分取得部２０２−２に対して、Ｘ２制御チャネル送受信部２０８が受信した処理対象のＵＥに対応する供給ｅＮＢから転送されてきた再送ブロックを取り込み、それを再送データパケット符号化部２０２−３へ出力して送信させるように指示する。

ここで、ＡＣＫ及びＮＡＫは、或るＵＥに対して供給ｅＮＢとして動作する送信装置内のアップリンク制御チャネル受信部２０７が、その処理対象のＵＥから、ユーザデータと共に格納されて転送されてくる後述するアップリンク制御情報（ＵＣＩ）として受信する制御信号である。これらのＡＣＫ及びＮＡＫは、ＵＥにおいてパケットの受信エラーが発生したか否かを表しており、ＵＥからそれに対応する供給ｅＮＢに、各受信パケットごとに返信されている。

図２の送信装置において、新規データパケット送信部２０１内の新規パケット符号化部３０３−１は、新規部分取得部２０１−２から新規ブロックが入力された場合に、その新規ブロックを情報ビット部に含み、それに対応するパリティビットをパリティビット部に含む新規パケットを生成する。

再送データパケット送信部２０２内の再送データパケット符号化部２０２−３は、再送部分取得部２０２−２から再送ブロックが入力された場合に、その再送ブロックを情報ビット部に含み、それに対応するパリティビットをパリティビット部に含む再送パケットを生成する。

チャネル割当部２０３は、新規データパケット符号化部２０１−３にて生成された新規パケット又は再送データパケット符号化部２０２−３にて生成された再送パケットを、処理対象のＵＥに対応する通信チャネルに割り当て、その結果生成されたフレームデータを変調部２０４へ出力する。

変調部２０４は、チャネル割当部２０３から出力されるフレームデータを変調し、無線処理部２０５へ出力する。

無線処理部２０５は、変調後のフレームデータに対して所定の無線送信処理を実行し、特には図示しないアンテナを介して送信する。

次に、ＵＥ内のダウンリンク系に実装される図３に示される受信装置の詳細な動作について、以下に説明する。

図３に示されるように、受信装置は、再送データパケット受信部３０２と新規データパケット受信部３０３を具備する。

図３において、受信制御部３０４は、受信パケットと共に物理ダウンリンク制御チャネルを介して後述するように供給ｅＮＢから伝送されてくるダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）に含まれる新規データ指示情報（後述する図９（ｂ）を参照）によって、受信パケットが新規データパケットであるか再送データパケットであるかを認識できる。これは即ち、シナリオ１であるかシナリオ２であるか、又はシナリオ１であるかシナリオ３であるかの識別に等しい。なお、受信制御部３０４は、常に復調処理を実行している再送データパケット復調部３０２−１の出力に基づいて、上記識別処理を実行する。

この識別により、受信装置が前述したシナリオ１（図４（ａ）参照）に基づいて動作するときには、再送データパケット受信部３０２と、新規データパケット受信部３０３内の再送データパケット再符号化部３０３−１、再送データパケット再変調部３０３−２、及びキャンセラ部３０３−３、は動作せず、アンテナを介して無線処理部３０１にて受信された受信信号は、新規データパケット受信部３０３内のキャンセラ部３０３−３をそのまま通過して、新規データパケット復調部３０３−４に入力する。

新規データパケット復調部３０３−４は、無線処理部３０１から入力される受信信号を構成する各通信チャネルから受信パケットを復調し、その受信パケットを新規データパケット復号部３０３−５へ出力する。

新規データパケット復号部３０３−５は、入力される新規データパケットを復号し、その結果得られる新規情報ビットを、後段の特には図示しない処理部へ出力する。

一方、受信制御部３０４での前述した識別処理により、図３の受信装置が前述したシナリオ２（図４（ｂ）参照）又はシナリオ３（図４（ｃ）参照）として動作するときには、受信制御部３０４の制御に基づいて、再送データパケット受信部３０２及び新規データパケット受信部３０３の両方が動作する。

まず、再送データパケット受信部３０２の動作について説明する。
再送データパケット復調部３０２−１は、無線処理部３０１から入力される受信信号を構成する各通信チャネルから受信パケットを復調し、その受信パケットを再送部分合成部３０２−３へ出力する。なお、この再送データパケット復調部３０２−１は、受信制御部３０４による前述した識別処理を可能とするために、受信パケットが再送データパケットであるか新規データパケットであるかにかかわらず復調処理を実行している。

再送部分合成部３０２−３は、受信制御部３０４から再送パケットの処理を指示されたタイミングで、再送データパケット復調部３０２−１から入力する再送データパケットを、最初に受信に失敗し再送バッファ部３０２−２に保持されている過去のデータパケットと合成する。そして、再送部分合成部３０２−３は、その合成結果を再送データパケット復号部３０２−４に出力する。なお、受信制御部３０４は、受信パケットと共に物理ダウンリンク制御チャネルを介して供給ｅＮＢから伝送されてくるダウンリンク制御情報（ＤＣＩ）の一部として、再送シーケンス情報及びその他の制御情報を受信し、これらの制御情報を再送部分合成部３０２−３に通知する。再送部分合成部３０２−３は、これらの制御情報に基づいて、ＨＡＲＱ方式に基づく再送パケットの合成処理を実行する。

再送データパケット復号部３０２−４は、入力される再送データパケットを復号し、その結果得られる復元された情報ビットを、出力分配部３０２−５へ出力する。

出力分配部３０２−５は、情報ビットの復元に成功した場合に、それを後段の特には図示しない処理部へ出力する。これと同時に、出力分配部３０２−５は、復元された情報ビットを新規データパケット受信部３０３内の再送データパケット再符号化部３０３−１へ出力する。

次に、新規データパケット受信部３０３の動作について説明する。
出力分配部３０２−５から復元された情報ビットが入力されると、再送データパケット再符号化部３０３−１及び再送データパケット再変調部３０３−２が実行され、受信に成功した再送データパケットのレプリカが生成される。

キャンセラ部３０３−３は、逐次干渉除去（ＳＩＣ：Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ）処理として、無線処理部３０１から入力する受信信号に対して、供給ｅＮＢ（シナリオ２の場合）又は協調ｅＮＢ（シナリオ３の場合）から受信された再送データパケットの干渉信号分をキャンセル処理する。これにより、キャンセラ部３０３−３は、協調ｅＮＢ（シナリオ２の場合）又は供給ｅＮＢ（シナリオ３の場合）から受信された新規データパケットの受信信号成分のみを適切に抽出し、それを新規データパケット復調部３０３−４へ出力する。

新規データパケット復調部３０３−４は、キャンセラ部３０３−３から入力される干渉成分が除去された受信信号を構成する各通信チャネルから受信パケットを復調し、その受信パケットを新規データパケット復号部３０３−５へ出力する。

新規データパケット復号部３０３−５は、入力される新規データパケットを復号し、その結果得られる新規情報ビットを、後段の特には図示しない処理部へ出力する。

なお、再送データパケット受信部３０２における再送データパケットの復元処理が失敗し、出力分配部３０２−５から再送データパケット再符号化部３０３−１への入力が無い場合には、再送データパケット再変調部３０３−２からキャンセラ部３０３−３への入力はゼロにセットされる。これにより、キャンセラ部３０３−３の動作が等価的に無効にされる。この結果、新規データパケット復調部３０３−４及び新規データパケット復号部３０３−５は、キャンセル処理無しで新規データパケットの抽出を行う。

図３において、受信制御部３０４は、例えば、受信信号中の参照信号（ＲＳ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ）によって、後述する供給ｅＮＢからの物理ダウンリンク制御チャネルを正確に認識する。供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢ間のＲＳ群としては、相互に、パターンは同じであるが位相シフトが異なる、例えば互いに直交している信号群を用いることにより、供給ｅＮＢと協調ｅＮＢ間のチャネル識別が容易になる。

以上説明した受信装置の処理方式の変形例として、システム性能をより改善することのできる、次のようなインタラクティブな方式を採用することも可能である。
・最初に再送データパケットが抽出され、それがもし正しく受信されたら、キャンセラ部によるＳＩＣ処理によって新規データパケットが抽出される。
・再送データパケットの受信が成功しなかったら、新規データパケットが抽出され、その新規データパケットがもし正しく受信されたら、キャンセラ部によるＳＩＣ処理によって上記再送データパケットが再度抽出される。

このように本実施形態では、再送データパケットと新規データパケットを、供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢ（シナリオ２の場合）又はその逆（シナリオ３の場合）に割り当てて協調的送信を行わせることで、同一のＵＥに対する再送データパケットと新規データパケットを、同じチャネルリソースを使って同時に送信することが可能となる。このように、本実施形態による協調的送信方式では、チャネルの有効利用も可能となる。

協調的送信のためのチャネルリソース割当てとユーザスケジューリングは、供給ｅＮＢ内の送信制御部２０６（図２参照）によって集中制御される。

ここで、協調的送信を実施するか否かを決定する重要なパラメータとして、リンクギャップΔue、或いはその代わりに、ＬＴＥにおける用語として使用される、参照信号受信電力（ＲＳＲＰ：Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ）差が、用いられる。そのパラメータは、供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの間のＵＥによる対数受信信号電力の差として定義される。もし、リンクギャップΔueがもう１つのパラメータとしてのリンクギャップ目標Δよりも小さければ、協調的送信が実施される。そうでなければ、通常送信が望ましい。これらのパラメータを使用することにより、協調的送信のための帯域幅を容易に制御することができる。

ＵＥの受信装置（図３）内の受信制御部３０４は、通信中に、受信された各ＲＳのＲＳＲＰ差を逐次検出する。そして、アップリンク制御チャネル送信部３０５を介して供給ｅＮＢ側に通知することにより、現在の供給ｅＮＢ内のアップリンク制御チャネル受信部２０７（図２）がそれを受信し、送信制御部２０６（図２）が協調的送信を継続するか否か、及び新たな供給ｅＮＢの決定等の処理を実行する。

以上、１つのＵＥに関する協調的ＨＡＲＱ送信処理について説明したが、前述したように、各ＵＥは、ＲＳ信号群に基づいて協調的送信の実行の有無及び供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの識別を行うことができる。これにより、各ｅＮｏｄｅ−Ｂは、ＵＥ毎に、自分自身を供給ｅＮＢとして動作させるか協調ｅＮＢとして動作させるかを制御することができ、それぞれのＵＥに対して上述と同様の処理を実行することができる。

図７は、供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの決定処理を示す動作シーケンス図例を示すである。ＵＥは、例えばｅＮｏｄｅ−Ｂ０及びｅＮｏｄｅ−Ｂ１と制御信号０及び１を使って通信をしている状態において、それらのＲＳ信号群に基づいて、例えばｅＮｏｄｅ−Ｂ１を供給ｅＮＢ、ｅＮｏｄｅ−Ｂ０を協調ｅＮＢとして決定する（図７のＳ１）。これにより、ＵＥは、例えばランダムアクセスチャネルＲＡＣＨを用いてまず、ｅＮｏｄｅ−Ｂ１と通信を行う。ｅＮｏｄｅ−Ｂ１からデータチャネル及び制御チャネルを通知されると（図７のＳ２）、ＵＥは、その制御チャネルを使って、協調ｅＮＢであるｅＮｏｄｅ−Ｂ０に関する情報を、供給ｅＮＢとなったｅＮｏｄｅ−Ｂ１に通知する（図７のＳ３）。この結果、ｅＮｏｄｅ−Ｂ１からｅＮｏｄｅ−Ｂ０に、Ｘ２インタフェースを使って通知がなされ、ｅＮｏｄｅ−Ｂ０はＵＥに、データチャネル及び制御チャネルを通知する（図７のＳ４）。これにより、ＵＥは、ｅＮｏｄｅ−Ｂ１及びｅＮｏｄｅ−Ｂ０から、協調的送信を受けることが可能となる。このとき、供給ｅＮＢであるｅＮｏｄｅ−Ｂ１からは協調的送信データのパケットと制御情報を受け、協調ｅＮＢであるｅＮｏｄｅ−Ｂ０からは協調的送信データのパケットのみを受けることになる。

次に、制御チャネル設計ｅＮｏｄｅ−ＢとＵＥの間で通信される制御チャネルについて説明する。

本実施形態では、主要な制御信号は、供給ｅＮＢとＵＥの間のリンクを介して通信されるように構成される。即ち、供給ｅＮＢとＵＥの間のリンクが、協調ｅＮＢとＵＥの間のリンクよりも、より重要な役割を担うように構成される。

制御チャネル設計においては、３つのチャネルに注目する。それは、物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）、及びＸ２ベース制御チャネル（Ｘ２ＣＣＨ：Ｘ２ Ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＨａｎｎｅｌ）である。

また、制御チャネルは、前述のシナリオ２（図４（ｂ）参照）に従って設計される。なぜならば、このシナリオは、制御チャネルとデータチャネルの両方に対して、より良いシステム性能とより低い複雑性を得られるからである。この選択は、後述するシステムレベルシミュレーション評価において確認する。

図８は、データチャネル及び制御チャネルを、その通信方向と共に示した図である。ここで、２つのチャネルのタイプに対する或る制約が、次のように考えられる。
・新規データパケットは、供給ｅＮＢからＵＥと、協調ｅＮＢからＵＥという２つのリンク上で送信することが許される。
・再送パケットは、供給ｅＮＢからＵＥへのリンク上においてのみ送信することが許される。
・Ｃ１として示されるＰＵＣＣＨは、ＵＥから供給ｅＮＢへのリンク上を送信される。
・Ｃ２として示されるＰＤＣＣＨは、供給ｅＮＢからＵＥへのリンク上を送信される。
・新規データパケット及びそれに関連する制御信号のみが、Ｘ２インタフェースによって供給ｅＮＢから協調ｅＮＢへ配信される。Ｘ２インタフェースにおける制御チャネルは、Ｃ３として示されている。

協調的送信に対する上述のような制御チャネル設計によって、制御チャネル量を著しく削減できると共に、単一方向のＨＡＲＱ処理によってシステムレイテンシを大きく短縮させることができる。以下に、これらの３つのチャネルの個別設計について、より詳細に説明する。

まず、ＰＵＣＣＨの設計について説明する。
ここでの設計では、ＰＵＣＣＨは、次のような２つの定期的な信号を含むアップリンク制御情報（ＵＣＩ：Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）に対応する。一方は、チャネル品質指標（ＣＱＩ：Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）、プリコーディングマトリクス指標（ＰＭＩ：Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ Ｍａｔｒｉｘ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）、及びランク指標（ＲＩ：Ｒａｎｄｋ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を含み、ＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩと表記される。他方は、ＨＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫを含む。ＰＵＣＣＨは、ＵＥから供給ｅＮＢへのリンク上のみで送信される。図８では、Ｃ１として示される。ＰＵＣＣＨは、ＵＥ内のアップリンク制御チャネル送信部３０５（図３）と供給ｅＮＢとして動作するｅＮｏｄｅ−Ｂ内のアップリンク制御チャネル受信部２０７（図２）によって終端される。それぞれのアクティブなＵＥは、例えば高レイヤ制御信号によって、供給ｅＮＢと協調ｅＮＢを分離する。

各ＵＥは、協調ｅＮＢと同様に供給ｅＮＢからの参照信号（ＲＳ）に基づいて、チャネル応答を観測する。前述したように、両方のｅＮＢ間で、ＲＳの位相は直交するように設定される。ＵＥ内のアップリンク制御チャネル送信部３０５（図３参照）は、そのＵＥに対応する供給ｅＮＢ内のアップリンク制御チャネル受信部２０７（図２参照）に向けて定期的ＵＣＩを通知する。このＵＣＩに含まれるＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩは、供給ｅＮＢからＵＥへのリンクと協調ｅＮＢからＵＥのリンクの両方のリンク品質に対応する。そして、そのＵＣＩは、ＵＥからそれに対応する供給ｅＮＢにのみ送信される。これは、以下の２つの理由による。
・一般的に、供給ｅＮＢからＵＥへのリンク品質は、協調ｅＮＢからＵＥへのものよりも良質である。このことは、ＵＬ制御チャネルのための性能を確実なものにする。
・そのことは、制御チャネル量を著しく削減し、制御チャネル設計を簡略化することができる。
図９（ａ）は、両方のリンクに対するＵＣＩの例を示すデータフォーマット図である。このフォーマットは、両方のリンクに対する個別のＣＱＩを含む。また、それは、対応するＰＭＩ及びＲＩを含む。ＰＭＩ及びＲＩに対応するフィールド情報は、両方のリンクに対して同一である。

次に、ＵＣＩに含まれるＨＡＲＱ処理のためのＡＣＫ又はＮＡＫ（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫ）は、ＵＥにおいてパケットの受信エラーが発生したか否かを表す情報である。図３に示される受信装置内の再送データパケット復号部３０２−４及び新規データパケット復号部３０３−５は、各々における復号処理において、誤り率が所定の閾値以上かつ、復号の繰返し回数が所定回数に達した場合に、各々処理しているパケットの再送が必要である旨をアップリンク制御チャネル送信部３０５へ通知する。これにより、アップリンク制御チャネル送信部３０５は、それが含まれるＵＥに対応する供給ｅＮＢに向けて、再送を指示された受信パケットごとにＮＡＫを送信する。上記条件以外の場合として、再送データパケット復号部３０２−４及び新規データパケット復号部３０３−５が各々受信パケットの受信に成功したときには、アップリンク制御チャネル送信部３０５は、それが含まれるＵＥに対応する供給ｅＮＢに向けて、受信に成功した受信パケットごとにＡＣＫを送信する。

上記ＵＣＩに含まれるＨＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫは、供給ｅＮＢ内のアップリンク制御チャネル受信部２０７（図２参照）にて受信され、その情報が送信制御部２０６に引き渡される。送信制御部２０６は、前述したようにしてＨＡＲＱの再送処理を実行する。この場合、再送処理としては、シナリオ２として前述したように、供給ｅＮＢからＵＥに対してのみ実施されることが望ましい。その理由は、以下の通りである。
・ＨＡＲＱ処理による再送パケットのための送信レイテンシを削減できる。
・ＰＤＣＣＨとＸ２ＣＣＨを含む制御チャネルを簡略化できる。
・協調ｅＮＢに対する複雑性を軽減できる。なぜならば、送信された新規パケットは、協調ｅＮＢに配置される再送バッファ部３０２−２（図２）に残ることはないからである。協調ｅＮＢは、Ｘ２インタフェースからの制御チャネル（Ｘ２ＣＣＨ）に追従して、新規パケットの送信のみを実行すればよい。

ＰＵＣＣＨ上のＨＡＲＱ−ＡＣＫ／ＮＡＫのフィールドは、供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの両方の対応する送信データパケットのために、両方の対応するＡＣＫ／ＮＡＫ信号（２ビット）を含むように設計される。

次に、ＰＤＣＣＨの設計について説明する。
ここでの設計では、ＰＤＣＣＨは、供給ｅＮＢのみからその供給先のＵＥへ、図８においてＣ２として示されるように送信される。この場合、ＰＤＣＣＨは、供給ｅＮＢとして動作するｅＮｏｄｅ−Ｂ内の送信制御部２０６（図２）とＵＥ内の受信制御部３０４（図３）によって終端される。

即ち、各ＵＥは、それに対応する供給ｅＮＢからのＰＤＣＣＨのみをデコードする。その理由は、以下の２つである。
・供給ｅＮＢからＵＥへのリンク品質は、協調ｅＮＢからＵＥへのものよりも良質である。これは、制御チャネルに対する性能を確実なものにする。
・１つのリンクのみからＰＤＣＣＨを送信することは、制御チャネルの負荷を著しく緩和させることができる。

ここで、ＰＤＣＣＨを使って伝送されるダウンリンク制御情報（ＤＣＩ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）は、現在協調的送信が使用されているか否かを指示することができる。この目的で、ＤＣＩに、新しいビットが導入される。その他の表記として、ＰＣＩは、伝送パケットが新規データパケットであるか再送データパケットであるか、即ち、シナリオ１であるかシナリオ２であるか、又はシナリオ１であるかシナリオ３であるかを識別するビットを含む。これは、受信装置に対してＨＡＲＱ処理を実行させるか否かを指示するために使用される。この情報は、ＬＴＥ標準において既に規定され存在している新データ指示情報（後述する図９（ｂ）参照）を使うことによって達成できる。

その他、ＤＣＩには、以下に示される情報が含まれる。
・フォーマット１、フォーマット１Ａ、及びフォーマット１Ｃにおける、供給ｅＮＢのための変調符号化方式（ＭＣＳ：Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｄｉｎｇ Ｓｃｈｅｍｅ）に加えて、協調ｅＮＢのための追加的なＭＣＳ。５ビットが必要である。
・フォーマット２における、追加的なＭＣＳ（５ビット）及びプリコーディング情報
以上の情報を含む両方のリンクのためのＤＣＩは、ＵＥを特定したＣＲＣを使ってまとめて符号化される。フォーマット２を使ったＤＣＩの例を、図９（ｂ）に示す。同図において、「ＲＢ割当てヘッダ」及び「ＲＢ割当て」は、リソースブロックの割当てに関する制御情報である。「新規データ指示情報」は、伝送パケットが新規データパケットであるか再送データパケットであるかを指示する情報である。「冗長バージョン」は、ＨＡＲＱの制御情報である。「ＭＣＳ−１」及び「ＭＳＣ−２」は、それぞれ供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢのためのＭＣＳである。プリコーディング情報１及びプリコーディング情報２は、それぞれ供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢのためのプリコーディング情報である。

ＤＣＩを含むＰＤＣＣＨは、例えばＥ−ＵＴＲＡ通信システムのデータフォーマットで規定されるサブフレームに、ユーザデータパケットと共に格納され伝送される。

次に、Ｘ２ベース制御チャネルの設計について説明する。
Ｘ２ベースの制御チャネル（Ｘ２ＣＣＨ）は、図８のＣ３として示されるＸ２インタフェースを介して、その制御チャネルに対応するデータパケットと共に配信される。具体的には、Ｘ２ＣＣＨは、供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの双方の図２に示される送信装置内のＸ２制御チャネル送受信部２０８によって終端される。このＸ２ＣＣＨは、例えば光ファイバを使った有線リンク上で実現される。

Ｘ２ＣＣＨは、次のような情報を含む。
・リソース割当てヘッダ：１ビット
・リソースブロック割当て
・変調符号化方式：５ビット
・プリコーディング情報
・サブフレームにおける送信タイミング

次に、上記Ｘ２ＣＣＨとＰＤＣＣＨ間のタイミング制御について説明する。
送信タイミング制御は、協調的送信のための最も重要な論点の１つである。それは、供給ｅＮＢによって決定され、Ｘ２インタフェースによって協調ｅＮＢに指示される。送信タイミングは、Ｘ２インタフェースのレイテンシを考慮する。

図１０は、制御チャネルとデータチャネルの間の送信タイミングの例を示した図である。同図において、データ（Ｄａｔａ）とそれに対応するＸ２ＣＣＨは、タイミングｔ２での供給ｅＮＢからＵＥへの関連する送信（「ＰＤＣＣＨ」及び「Ｄａｔａ ｆｒｏｍ Ｓ−ｅＮＢ」）に先立って、協調ｅＮＢに転送される。協調ｅＮＢからのデータ（「Ｄａｔａ ｆｒｏｍ Ｃ−ｅＮＢ」）の送信タイミングｔ１は、Ｘ２インタフェースの最大レイテンシＴに基づいて供給ｅＮＢによって決定される。このような供給ｅＮＢと協調ｅＮＢの間の同期ネットワークにより、供給ｅＮＢからのデータと協調ｅＮＢからのデータは、予め決定されたタイミングｔ１及びｔ２で配信される。それは、両方のデータが同時のタイミングｔ３で受信されることを保証する。

上記のタイミング制御を含めて、各ＵＥに対する協調的送信は、供給ｅＮＢによって集中制御される。それらの制御は、ＵＥ及びデータのスケジューリングと、送信タイミング制御を含む。

以上説明した本実施形態の協調的ＨＡＲＱ送信方式の性能を評価するために、システムレベルシミュレーションを実施した。

そのシステムレベルシミュレーションにおいては、本実施形態の送信装置（図２）及び受信装置（図３）を搭載したシステムが、７クラスタで形成されるセルネットワークに実装された。各クラスタは、１９個の六角セルから構成され、各セルは、３セクタを含む。そのセクタのアンテナは、その視準（ｂｏｒｅ−ｓｉｇｈｔ ｐｏｉｎｔ）が六角形の端に向けられた。外側セルからの干渉の発生を精密にモデル化するために、観測対象クラスタが中央に配置されその側辺に６個のコピーが対称に配置される、周囲包み込み型ネットワーク構造が採用された。シミュレーションの場合分けと、条件仮定は、それぞれ表１及び表２に示される。

始めに、本実施形態によるＨＡＲＱシステムのＢＬＥＲ（ＢＬｏｃｋ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）を評価することにより、協調的送信を行わないフルシステムレベルシミュレーションを実施した。

図１１の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれケース１、ケース２、及びケース３における初期送信、再送＃１、＃２、及び＃３に関するジオメトリの関数として、ＵＥ毎のＢＬＥＲを示した図である。

表３は、ケース１、ケース２、及びケース３における、初期送信、再送＃１、＃２、及び＃３に対するＵＥ全体の平均ＢＬＥＲをまとめたものである。ケース１及びケース３に対する初期送信のためのＢＬＥＲは９％近辺、ケース２に対しては７８％である。ところが、第１回目の再送の後は、ケース１及びケース３に対するＢＬＥＲは０．１％以下、ケースに対しては２５％になった。これより、本実施形態による適切なＳＩＣ処理を実行する受信装置が導入された場合に、協調的送信のためのシステム性能が改善されることが期待できることがわかる。

次に、本実施形態によるＳＩＣ処理を実施する受信装置からのＳＩＮＲ利得について説明する。

前述したように、リンクギャップ目標Δは、協調的送信に影響を与える重要なパラメータである。システムレベルシミュレーションにおいては、このパラメータを、協調ｅＮＢ間の帯域幅を制御するために用いる。このシステムレベルシミュレーションを実施する動機は、シナリオ３に対してシナリオ２で達成される利得を明らかにするためである。まず、リンクギャップ目標Δの様々な設定値、１ｄＢ、１０ｄＢ、及び１９ｄＢに対する協調的送信ユーザにおける受信ＳＩＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ａｎｄ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：信号対干渉・雑音電力比）のＣＤＦ（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：累積密度関数）をプロットする。それによって、０．５のＣＤＦ点におけるＳＩＮＲを図示することができる。このことは、シナリオ２からのＳＩＮＲの利点を正確に示すことになる。

ここで、プロット図中の凡例は、下記のように定義される。
・Ｓｅｒｖｉｎｇ ｌｉｎｋ，Ｎｏ−ＳＩＣ：協調ｅＮＢ（又は協調リンク）からの干渉のＳＩＣキャンセル処理がない場合における、供給ｅＮＢ（又は供給リンク）からの、ＵＥによって受信されるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）又はＳＮＲ利得。これは、シナリオ３に対応する。
・Ｃｏｌｌａｂ ｌｉｎｋ，Ｎｏ−ＳＩＣ：供給ｅＮＢ（又は供給リンク）からの干渉のＳＩＣキャンセル処理がない場合における、協調ｅＮＢ（又は協調リンク）からの、ＵＥによって受信されるＳＮＲ又はＳＮＲ利得。これは、シナリオ２に対応する。
・Ｓｅｒｖｉｎｇ ｌｉｎｋ，ＳＩＣ：協調ｅＮＢ（又は協調リンク）からの干渉のＳＩＣキャンセル処理がある場合における、供給ｅＮＢ（又は供給リンク）からの、ＵＥによって受信されるＳＮＲ又はＳＮＲ利得。これは、シナリオ３に対応する。
・Ｃｏｌｌａｂ ｌｉｎｋ，ＳＩＣ：供給ｅＮＢ（又は供給リンク）からの干渉のＳＩＣキャンセル処理がある場合における、協調ｅＮＢ（又は協調リンク）からの、ＵＥによって受信されるＳＮＲ又はＳＮＲ利得。これは、シナリオ２に対応する。
図１２の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、供給ｅＮＢ及び協調ｅＮＢからのそれぞれの場合、ＳＩＣ有り／無しのそれぞれの場合、それぞれにおけるΔの設定値、１ｄＢ、１０ｄＢ、及び１９ｄＢのそれぞれの場合において、ＵＥによって受信されるＳＩＮＲのＣＤＦを示している。リンクギャップ目標が増加するに従って、供給ｅＮＢ及びＵＥ間のリンク品質はより良くなってゆく。それに加えて、キャンセラ部３０３−３（図３）によるＳＩＣ処理は、協調ｅＮＢ及びＵＥ間のリンクに対して、より良好に動作するようになる。

図１３は、リンクギャップ目標Δ内に陥り、セル端ユーザと判定されるＵＥの確率を示した図である。そのようなＵＥに対しては、協調的送信が実施される。リンクギャップ目標Δが、例えば８ｄＢ近辺の妥当な値を有しているときには、セル端ユーザのパーセントは、６０％付近になる。これは、十分に大きな値であり、協調的送信を要請するものとなる。

図１４は、ＣＤＦ値が５０％における、リンクギャップ目標Δの関数としてのΔの更に関数としてのＵＥのＳＩＮＲを示した図である。図１４より更に、ＳＩＣ有り及びＳＩＣ無し間の２つのリンクに対するＵＥのＳＩＮＲ利得を計算したものが図１５である。

協調ｅＮＢからＵＥへのリンク（リンク１）と供給ｅＮＢからＵＥへのリンク（リンク２）を比較することにより、幾つかの観測結果が以下のように得られる。
・再送データパケットが供給ｅＮＢから配信されるときには、ＳＩＣ処理によるリンク１に対するＳＩＮＲ利得は、２〜２．５ｄＢ近辺になる。
・再送データパケットが協調ｅＮＢから配信されるときには、ＳＩＣ処理によるリンク２に対するＳＩＮＲ利得は、１．５〜１．７５ｄＢ近辺になる。
・Δ値が増加すると、リンク１のＳＩＮＲ利得はより大きくなり、リンク２のＳＩＮＲ利得はより小さくなる。このように、Δ値は小さすぎず大きすぎず設定されるべきである。加えて、小さいΔは、協調的送信が発生する可能性を低くしすぎてしまい、大きなΔは、協調的送信が発生する可能性を大きくしすぎてしまう。適切なΔ値は、８ｄＢと１０ｄＢの間である。ＳＩＣによるＳＩＮＲ利得の考察から、結論として、再送データパケットは、常に供給ｅＮＢから配信されるべきである。

以上、本出願では、ＳＩＣ処理を実行する受信装置を使って高いＳＩＮＲ利得を達成するための、ＨＡＲＱ処理のための協調的送信方式について提案した。

本出願は、ＨＡＲＱ結合後は常に低ＢＬＥＲになるというＨＡＲＱの他にない挙動を利用し、ＳＩＣ処理をいままでにないほどに容易にする。

ＳＩＣ処理による高いＳＩＮＲ利得を達成するために、結果的に、再送データパケットは供給ｅＮＢからＵＥへのリンク上で常に配信され、その間は、新規データパケットは協調ｅＮＢからＵＥへのリンク上を配信されるのが好適である。しかし、設計によっては、その逆であっても勿論良い。

制御チャネルでに関しては、実行可能性及び平易性を考慮して、物理アップリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）、物理ダウンリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）、及びＸ２ベース制御チャネル（Ｘ２ＣＣＨ）の３つのチャネルに注目した。この制御チャネル設計は、制御チャネル量を著しく削減できると共に、システムレイテンシを非常に短縮させることができる。

以上説明した協調的送信方式は、同一のｅＮｏｄｅ−Ｂ内に位置する２つの送信ポイント間で協調的送信が起こるイントラｅＮｏｄｅ−Ｂに対しても適用することができる。

Claims (6)

1. 第１の無線基地局装置と、協調的送信を実行する第２の無線基地局装置と、無線端末装置と、を備える無線通信システムであって、
   前記第１の無線基地局装置は、前記第２の無線基地局装置に対し、少なくともリソースブロック割当情報、プリコーディング情報、および送信タイミング情報を送信する制御チャネル送受信部を備え、
   前記無線端末装置は、
   前記第１および前記第２の無線基地局装置から送信される互いに異なる1つ以上の参照信号に従って、前記第１および前記第２の無線基地局装置の何れかから送信される物理ダウンリンクチャネルを識別する受信制御部と、
   前記第１の無線基地局装置から受信した、新規データまたは再送データを示す制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第１の無線基地局装置により送信されるデータを受信可能なだけでなく、受信した前記制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第２の無線基地局装置により協調的に送信されるデータを受信可能なデータ受信部と、を備える、
   無線通信システム。
2. 前記データは、前記物理ダウンリンクチャネルを介して送信される、請求項１に記載の無線通信システム。
3. 複数の無線基地局装置から協調的に送信されるデータを受信する無線通信端末装置であって、
   第１の無線基地局装置が第２の無線基地局装置に対し、少なくともリソースブロック割当情報、プリコーディング情報、および送信タイミング情報を送信する前記第１無線基地局装置と前記第２の無線基地局装置とから送信される互いに異なる1つ以上の参照信号に従って前記第１および前記第２の無線基地局装置の何れかから送信される物理ダウンリンクチャネルを識別する受信制御部と、
   前記第１の無線基地局装置から受信した、新規データまたは再送データを示す制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第１の無線基地局装置により送信されるデータを受信可能なだけでなく、受信した前記制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第２の無線基地局装置により協調的に送信されるデータを受信可能なデータ受信部と、を備える、
   無線通信端末装置。
4. 前記データは、前記物理ダウンリンクチャネルを介して送信される、請求項３に記載の無線通信端末装置。
5. 複数の無線基地局装置から協調的に送信されるデータを送信する無線通信システムにおける第１の無線基地局装置であって、前記第１の無線基地局装置は、
   第２の無線基地局装置に対し、少なくともリソースブロック割当情報、プリコーディング情報、および送信タイミング情報を送信する制御チャネル送受信部と、
   前記第１の無線基地局装置および前記第２の無線基地局装置から送信される互いに異なる1つ以上の参照信号に従って前記第１および前記第２の無線基地局装置の何れかから送信される物理ダウンリンクチャネルを識別し、前記第１の無線基地局装置から受信した、新規データまたは再送データを示す制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第１の無線基地局装置により送信されるデータを受信可能なだけでなく、受信した前記制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第２の無線基地局装置により協調的に送信されるデータを受信可能な移動局に対し、前記制御チャネルおよび前記データを送信する送信処理部と、を備える、
   無線基地局装置。
6. 第１の無線基地局装置と、協調的送信を実行する第２の無線基地局装置と、無線端末装置と、を備える無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記第１の無線基地局装置は、前記第２の無線基地局装置に対し、少なくともリソースブロック割当情報、プリコーディング情報、および送信タイミング情報を送信し、
   前記無線端末装置は、
   前記第１および前記第２の無線基地局装置から送信される互いに異なる1つ以上の参照信号に従って、前記第１および前記第２の無線基地局装置の何れかから送信される物理ダウンリンクチャネルを識別し、
   前記第１の無線基地局装置から受信した、新規データまたは再送データを示す制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第１の無線基地局装置により送信されるデータを受信可能なだけでなく、受信した前記制御チャネルにより示されるリソースを用いて前記第２の無線基地局装置により協調的に送信されるデータを受信可能とする、
   無線通信方法。

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