JP5902835B2 - 多元セルベースの無線通信システムにおける下りリンクデータチャネル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関し、特に、多元セルベースの無線通信システムにおける下りリンクデータチャネル受信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、第３世代パートナシッププロジェクト（３ＧＰＰ）長期進化（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進化はん用移動体通信システム（Ｅ−ＵＭＴＳ）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から進展したシステムであり、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を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Ｒｅｌｅａｓｅ ７及びＲｅｌｅａｓｅ ８を参照されたい。

図１を参照すると、Ｅ−ＵＭＴＳは、端末（ＵＥ）、基地局（ｅＮｏｄｅＢ又はｅＮＢ）、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に接続する接続ゲートウェイ（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／又はユニキャストサービスのために複数の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、異なる帯域幅を提供するように設定してもよい。基地局は、複数の端末に関するデータ送受信を制御する。下りリンク（ＤＬ）データについて、基地局は下り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）関連情報などを通知する。また、上りリンク（ＵＬ）データについて、基地局は上り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関連情報などを通知する。各基地局の間には、ユーザ情報又は制御情報の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、端末のユーザ登録などのためのネットワークノード、などによって構成可能である。ＡＧは、複数のセルで構成される位置登録エリア（Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ａｒｅａ、ＴＡ）単位に端末の移動性を管理する。

無線通信技術は、ＷＣＤＭＡ（登録商標）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増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発が続いており、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、柔軟な周波数帯域の使用、単純構造及び開放型インタフェース、端末の適度な電力消費などが要求される。

上記のような議論に基づき、以下では、多元セルベースの無線通信システムにおける下りリンクデータチャネル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、無線通信システムにおいて端末が端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを受信する方法は、ネットワークから上位層を通じて端末特定参照信号の大規模特性（Ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を定義する一つ以上の設定に関する情報を受信するステップと、ネットワークから、端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルのための第１スケジュール情報及び第２スケジュール情報のいずれか一つを検出するステップと、検出されたスケジュール情報に基づいて端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを受信するステップと、を含み、第１スケジュール情報は、一つ以上の設定のうち一つを指示する指示子を含み、端末特定参照信号の大規模特性は、第１スケジュール情報検出時に指示子によって指示される設定によって定義され、第２スケジュール情報検出時に一つ以上の設定のうち既に設定された設定によって定義されることを特徴とする。

一方、本発明の他の態様である、無線通信システムにおいてネットワークが端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを送信する方法は、上位層を通じて端末特定参照信号の大規模特性を定義する一つ以上の設定に関する情報を端末に送信するステップと、端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルのための第１スケジュール情報及び第２スケジュール情報のいずれか一つを端末に送信するステップと、端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを端末に送信するステップと、を含み、第１スケジュール情報は、一つ以上の設定のうち一つを指示する指示子を含み、端末特定参照信号の大規模特性は、第１スケジュール情報送信時に指示子によって指示される設定によって定義され、第２スケジュール情報送信時に一つ以上の設定のうち既に設定された設定によって定義されることを特徴とする。

好適には、既に設定された設定は、一つ以上の設定のうち最小インデクスの設定であることを特徴とする。

より好適には、既に設定された設定は、端末特定参照信号と大規模特性が同一であると仮定可能な特定参照信号に関する情報を含むことを特徴とする。また、既に設定された設定は、端末特定参照信号と大規模特性が同一であると仮定可能な特定参照信号がないという情報を含んでもよい。

ここで、特定参照信号は、チャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）であることを特徴とする。具体的には、特定参照信号に関する情報は、特定参照信号のリソース設定情報を指示することを特徴とする。

より好適には、大規模特性は、同期追跡のための周波数オフセット及びタイミングオフセットに関する情報を意味し、より具体的には、ドップラ拡散、ドップラシフト、平均遅延及び遅延拡散のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本発明の実施例によれば、多元セルベースの無線通信システムにおいて、端末は下りリンクデータチャネルを効率的に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。

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面及びユーザ面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送信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下り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。 一般的な多元アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムを示す構成図である。 ４個のアンテナを用いた下りリンク送信をサポートするＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。 ４個のアンテナを用いた下りリンク送信をサポートするＬＴＥシステムにおける下りリンク参照信号の構造を示す図である。 現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割当例を示す図である。 現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、正規ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ設定＃０を例示する図である。 次世代通信システムにおける多元ノードシステムを例示する図である。 Ｅ−ＰＤＣＣＨと、Ｅ−ＰＤＣＣＨによってスケジュールされるＰＤＳＣＨとを例示する図である。 多元セルベースの無線通信システムにおいて端末が同期のための追跡を行う例を示す図である。 本発明の実施例によって端末が参照信号追跡を行う例を示す図である。 本発明の実施例によって端末が参照信号追跡を行う他の例を示す図である。 本発明の一実施例による通信装置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た例である。

本明細書では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、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するどのような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、これは例示に過ぎず、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して適用することができる。

また、本明細書では、基地局を遠隔無線基地局（ｒｅｍｏｔｅ ｒａｄｉｏ ｈｅａｄ、ＲＲＨ）、ｅＮＢ、送信点（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｐｏｉｎｔ、ＴＰ）、受信点（ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔ、ＲＰ）、中継器（ｒｅｌａｙ）などを含む包括的な名称として使うことができる。

図２は、３ＧＰＰ無線接続網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面及びユーザ面の構造を示す図である。制御面とは、端末（ＵＥ）とネットワークと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。ユーザ面とは、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を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）層とは伝送チャネル（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）を介して接続されている。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して活用する。具体的には、物理チャネルは、下りリンクにおいて直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式で変調され、上りリンクにおいて単一搬送波周波数分割多元接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ）方式で変調される。

第２層の媒体接続制御（ＭＡＣ）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、信頼できるデータ送信をサポートする。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で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、余分な制御情報を減らすヘッダ圧縮機能を果たす。

第３層の最下部に位置する無線リソース制御（ＲＲＣ）層は、制御面にだけ定義される。ＲＲＣ層は、無線ベアラの設定、再設定（Ｒｅ−ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）及び解放（Ｒｅｌｅａｓｅ）に関連して、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。無線ベアラ（ＲＢ）とは、端末とネットワークとの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を意味する。そのために、端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層とはＲＲＣメッセージを交換する。端末のＲＲＣ層とネットワークのＲＲＣ層との間がＲＲＣ接続（ＲＲＣ Ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）されている場合、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。ＲＲＣ層の上位にある非接続層（Ｎｏｎ−Ａｃｃｅｓｓ Ｓｔｒａｔｕｍ、ＮＡＳ）層は、セッション管理、移動性管理などの機能を果たす。

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。別個のセルは異なる帯域幅を提供するように設定してもよい。

ネットワークから端末にデータを送信する下り送信チャネルとしては、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は、下りＳＣＨを通じて送信してもよいし、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伝送チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するランダム接続チャネル（ＲＡＣＨ）、ユーザ情報又は制御メッセージを送信する上り共有チャネル（ＳＣＨ）がある。伝送チャネルの上位に存在し、伝送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（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ、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のチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。

端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取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取り、セルＩＤなどの情報を取得してもよい。その後、端末は、基地局から物理同報チャネルを受信し、セル内同報情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号（ＤＬ ＲＳ）を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。

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（ＰＤＣＣＨ）及び該ＰＤＣＣＨに載せられた情報に基づいて、物理下り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は、端末は、基地局にランダム接続手順（ＲＡＣＨ）を行ってもよい（Ｓ３０３乃至Ｓ３０６）。そのために、端末は、物理ランダム接続チャネル（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してもよい（Ｓ３０４及びＳ３０６）。競合ベースのＲＡＣＨについては、競合解決手順を更に行ってもよい。

上述の手順を行った端末は、以降、一般的な上りリンク／下りリンク信号送信手順として、ＰＤＣＣＨ／ＰＤＳＣＨ受信（Ｓ３０７）、及び物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）／物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）送信（Ｓ３０８）を行ってもよい。特に、端末はＰＤＣＣＨを通じて下りリンク制御情報（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んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なっている。

一方、端末が上りリンクを通じて基地局に送信するか、又は端末が基地局から受信するための制御情報は、下りリンク／上りリンク肯定応答／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システムでは、端末は、これらのＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩなどの制御情報をＰＵＳＣＨ及び／又はＰＵＣＣＨを通じて送信してもよい。

図４は、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。

図４を参照すると、無線フレームは１０ｍｓ（３２７２００×Ｔ_s）の長さを有し、１０個の均等なサイズのサブフレームで構成されている。それぞれのサブフレームは１ｍｓの長さを有し、２個のスロットで構成されている。それぞれのスロットは０．５ｍｓ（１５３６０×Ｔ_s）の長さを有する。ここで、Ｔ_sはサンプリング時間を表し、Ｔ_s＝１／（１５ｋＨｚ×２０４８）＝３．２５５２×１０^-8（約３３ｎｓ）で表示される。スロットは時間領域において複数のＯＦＤＭシンボルを含み、周波数領域において複数のリソースブロック（ＲＢ）を含む。ＬＴＥシステムにおいて一つのリソースブロックは１２個の副搬送波×７（６）個のＯＦＤＭシンボルを含む。データの送信される単位時間である送信時間間隔（ＴＴＩ）は一つ以上のサブフレーム単位に定めることができる。上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるＯＦＤＭシンボルの数は様々に変更してもよい。

図５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乃至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乃至Ｒ４は、アンテナ０乃至３に対する参照信号（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、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には、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）、ＰＤＣＣＨなどがある。

ＰＣＦＩＣＨは、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通知する。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個のリソース要素グループ（ＲＥＧ）で構成され、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）で構成される。ＲＥは、１副搬送波×１ＯＦＤＭシンボルで定義される最小物理リソースを表す。ＰＣＦＩＣＨ値は帯域幅によって１〜３又は２〜４の値を指示し、４相位相偏移変調（ＱＰＳＫ）で変調される。

ＰＨＩＣＨは、上り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表す。ＰＨＩＣＨは、１個のＲＥＧで構成され、セル特定（ｃｅｌｌ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ）にスクランブルされる。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは１ビットで指示され、２相位相偏移変調（ＢＰＳＫ）で変調される。変調されたＡＣＫ／ＮＡＣＫは拡散係数（ＳＦ）＝２又は４で拡散される。同一の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／又は時間領域においてダイバシチ利得を得るために３回反復される。

ＰＤＣＣＨは、サブフレームにおける先頭の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ＣＣＥで構成される。ＰＤＣＣＨは、伝送チャネルであるＰＣＨ及び下りリンク共有チャネル（ＤＬ−ＳＣＨ）のリソース割当に関する情報、上り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通知する。ＰＣＨ及びＤＬ−ＳＣＨはＰＤＳＣＨを通じて送信される。したがって、基地局及び端末は一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、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）に送信されるものか、これら端末がどのようにＰＤＳＣＨデータを受信して復号しなければならない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」という無線ネット一時識別情報（ＲＮＴＩ）で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、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、特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているＲＮＴＩ情報を用いて探索領域でＰＤＣＣＨを監視、すなわち、ブラインド復号し、「Ａ」のＲＮＴＩを持っている一つ以上の端末があると、これらの端末は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、上り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区別される。サブフレームにおいて中間部分が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上で送信される制御情報は、ＨＡＲＱに用いられるＡＣＫ／ＮＡＣＫ、下りリンクチャネル状態を示すＣＱＩ、ＭＩＭＯのためのＲＩ、上り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で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する。特に、図６は、ｍ＝０のＰＵＣＣＨ、ｍ＝１のＰＵＣＣＨ、ｍ＝２のＰＵＣＣＨ、ｍ＝３のＰＵＣＣＨがサブフレームに割り当てられる例を示している。

次に、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及び複数の受信アンテナを使用する方法であり、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、無線通信システムの送信端又は受信端で複数のアンテナを使用す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、本文献ではＭＩＭＯを「多元アンテナ」とも呼ぶ。

多元アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信するに単一のアンテナ経路に依存せず、複数のアンテナに受信されたデータ断片（ｆｒａｇｍｅｎｔ）をまとめて併合することによってデータを完成する。多元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伝送速度を向上させたり、又は特定のデータ伝送速度を保証しながらシステムサービス範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）を増加させたりすることができる。また、この技術は、移動体通信端末及び中継器などに幅広く使用可能である。多元アンテナ技術によれば、単一のアンテナを使用した従来技術による移動体通信における伝送量の限界を克服することが可能になる。

一般的な多元アンテナ（ＭＩＭＯ）通信システムの構成図が、図７に示されている。

送信端では送信アンテナがＮ_T個設けられており、受信端では受信アンテナがＮ_R個設けられている。このように送信端及び受信端双方が複数のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方にだけ複数のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これによって、伝送速度が向上し、周波数効率が向上する。１個のアンテナを使用する場合の最大伝送速度をＲ_oとすれば、多元アンテナを使用する場合の伝送速度は、理論的に、次の式１のように、最大伝送速度Ｒ_oに速度増加率Ｒ_iを乗じた分だけ増加可能となる。ここで、Ｒ_iは、Ｎ_TとＮ_Rとのうち、小さい値を表す。

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倍の伝送速度を獲得できる。このような多元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、これを実質的なデータ伝送速度の向上へと導くための種々の技術が現在まで活発に研究されている。それらのいくつかの技術は既に３世代移動体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。

現在までの多元アンテナ関連研究動向をみると、様々なチャネル環境及び多元接続環境における多元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、多元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、並びに伝送信頼度の向上及び伝送速度の向上のための時空間信号処理技術の研究などを含め、様々な観点で活発に研究が行われている。

多元アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するために、それを数学的にモデル化すると、次のように示すことができる。図７に示すように、Ｎ_T個の送信アンテナ及びＮ_R個の受信アンテナが存在するとする。まず、送信信号について説明すると、Ｎ_T個の送信アンテナがある場合に、送信可能な最大情報はＮ_T個であるから、送信情報を次の式２のようなベクトルで表現できる。

一方、送信情報Ｓ_１，Ｓ_２，・・・，Ｓ_ＮＴごとに送信電力が異なるようにしてもよい。それぞれの送信電力をＰ_１，Ｐ_２，・・・，Ｐ_ＮＴとする場合、送信電力の調整された送信情報をベクトルで示すと、次の式３のとおりである。

また、ｈａｔ−Ｓを送信電力の対角行列Ｐを用いて示すと、次の式４のとおりである。

一方、送信電力の調整された情報ベクトルｈａｔ−Ｓに加重行列Ｗが適用され、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る。加重行列Ｗは、送信情報を送信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。このように送信信号ｘ_１，ｘ_２，・・・，ｘ_ＮＴは、ベクトルＸを用いて次の式５のように表現できる。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加重値を意味する。Ｗは、加重行列（Ｗｅｉｇｈｔ Ｍａｔｒｉｘ）又はプリコーディング行列と呼ばれる。

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った情報を送信できる最大数を意味する。したがって、チャネル行列のランク（ｒａｎｋ）は、互いに独立した行又は列の個数のうち、最小の個数と定義され、よって、行列のランクは、行又は列の個数より大きくなることはない。数式的に例を挙げると、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、多元アンテナ技術を用いて送信する異なる情報のそれぞれを「送信ストリーム」、又は簡単に「ストリーム」と定義するものとする。このような「ストリーム」はレイヤと呼んでもよい。そのため、送信ストリームの個数は当然ながら、互いに異なった情報を送信できる最大数であるチャネルのランクより大きくなることがない。したがって、チャネル行列Ｈは、次の式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個のストリームは１個以上のアンテナから送信可能であるということに留意されたい。

１個以上のストリームを複数のアンテナに対応させる様々な方法が存在する。この方法を、多元アンテナ技術の種類によって次のように説明できる。１個のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間ダイバシチ方式と呼び、複数のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間多重化方式と呼んでもよい。もちろん、これらの中間方式である、空間ダイバシチと空間多重化とが混合（Ｈｙｂｒｉｄ）した形態も可能である。

一方、次世代移動体通信システムの標準であるＬＴＥ−Ａシステムでは、データ伝送速度の向上のために、既存の標準ではサポートしていなかった多地点協調送受信（ＣｏＭＰ）送信方式をサポートすることが予想される。ここで、ＣｏＭＰ送信方式とは、陰影地域にある端末及び基地局（セル又はセクタ）間の通信性能を向上させるために２個以上の基地局又はセルが互いに協調して端末と通信するための送信方式のことをいう。

ＣｏＭＰ送信方式は、データ共有を用いた協調的ＭＩＭＯ形態の合同処理（ＣｏＭＰ−ＪＰ）及び協調スケジュール／ビーム形成（ＣｏＭＰ−ＣＳ／ＣＢ）方式に区別することができる。

下りリンクの場合、ＣｏＭＰ−ＪＰ方式において、端末は、ＣｏＭＰ送信方式を行う各基地局からデータを即座に同時に受信することができ、各基地局から受信した信号を結合して受信性能を向上させることができる（合同送信、ＪＴ）。また、ＣｏＭＰ送信方式を行う基地局のいずれか一つが、特定時点で端末にデータを送信する方法も考慮することができる（動的点選択、ＤＰＳ）。これと異なり、協調スケジュール／ビーム形成方式（ＣｏＭＰ−ＣＳ／ＣＢ）では、端末はビーム形成を通じてデータを即座に一つの基地局、すなわち、サービス提供基地局から受信することができる。

上りリンクの場合、ＣｏＭＰ−ＪＰ方式において、各基地局は端末からＰＵＳＣＨ信号を同時に受信することができる（合同受信、ＪＲ）。これと異なり、協調スケジュール／ビーム形成方式（ＣｏＭＰ−ＣＳ／ＣＢ）では一つの基地局だけがＰＵＳＣＨを受信するが、このとき、協調スケジュール／ビーム形成方式を用いるという決定は、協調セル（又は基地局）によって決定される。

次に、参照信号についてより詳しく説明する。

一般に、チャネル測定のためにデータと共に送信側及び受信側の両方で既に知っている参照信号が送信側から受信側に送信される。このような参照信号は、チャネル測定に加え、変調方式を知らせて復調過程が行われるようにする役割を果たす。参照信号は、基地局及び特定端末のための専用参照信号（ＤＲＳ）、すなわち、端末特定参照信号と、セル内の全端末のためのセル特定参照信号である共通参照信号（ｃｏｍｍｏｎ ＲＳ又はＣｅｌｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＲＳ、ＣＲＳ）とに区別される。また、セル特定参照信号は、端末でＣＱＩ／ＰＭＩ／ＲＩを測定して基地局に報告するための参照信号を含み、これをチャネル状態情報ＲＳ（ＣＳＩ−ＲＳ）と称する。

図８及び図９は、４個のアンテナを用いた下りリンク送信をサポートするＬＴＥシステムにおける参照信号の構造を示す図である。特に、図８は正規（ｎｏｒｍａｌ）循環プレフィクス（ＣＰ）の場合を示し、図９は拡張ＣＰの場合を示す。

図８及び図９を参照すると、格子に記載された０乃至３は、アンテナポート０乃至３のそれぞれに対応してチャネル測定及びデータ復調のために送信されるセル特定参照信号であるＣＲＳを意味し、セル特定参照信号のＣＲＳは、データ情報領域と同様に、制御情報領域を介しても端末に送信されている。

また、格子に記載された「Ｄ」は、端末特定ＲＳである下りリンク復調ＲＳ（ＤＭ−ＲＳ）を意味し、ＤＭ−ＲＳは、データ領域、すなわち、ＰＤＳＣＨを通じて単一アンテナポート送信をサポートする。端末特定ＲＳであるＤＭ−ＲＳ存在の有無は上位層を通じて端末に信号通知される。図８及び図９は、アンテナポート５に対応するＤＭ−ＲＳを例示しており、３ＧＰＰ標準文書３６．２１１ではアンテナポート７乃至１４、すなわち、合計８個のアンテナポートに対するＤＭ−ＲＳも定義している。

図１０は、現在３ＧＰＰ標準文書で定義している下りリンクＤＭ−ＲＳ割当例を示す図である。

図１０を参照すると、ＤＭ−ＲＳグループ１にはアンテナポート｛７、８、１１、１３｝に該当するＤＭ−ＲＳがアンテナポート別シーケンスを用いてマップされ、ＤＭ−ＲＳグループ２にはアンテナポート｛９、１０、１２、１４｝に該当するＤＭ−ＲＳが同様、アンテナポート別シーケンスを用いてマップされる。

一方、上述したＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは別にＰＤＳＣＨに対するチャネル測定を目的に提案されたものであり、ＣＲＳとは異なり、ＣＳＩ−ＲＳは、多元セル環境でセル間干渉（ＩＣＩ）を減らすために、最大３２通りの異なったリソース設定を定義してもよい。

ＣＳＩ−ＲＳ（リソース）設定は、アンテナポートの個数によってそれぞれ異なり、隣接セル間では、異なった（リソース）設定によって定義されたＣＳＩ−ＲＳが送信されるように構成される。ＣＳＩ−ＲＳは、ＣＲＳとは異なり、最大８個のアンテナポートまでサポートし、３ＧＰＰ標準文書では、アンテナポート１５乃至２２までの合計８個のアンテナポートをＣＳＩ−ＲＳのためのアンテナポートとして割り当てる。図１１には、現在３ＧＰＰ標準文書で定義しているＣＳＩ−ＲＳ設定のうち、正規ＣＰの場合におけるＣＳＩ−ＲＳ（リソース）設定＃０を例示する。

一方、現在の無線通信環境は、高いデータ伝送量を要求する様々なデバイスの出現及び普及に伴い、セルラ網に対するデータ要求量も急増している。高いデータ要求量を満たす目的で、通信技術は、より多い周波数帯域を効率よく使用するための搬送波集約（ｃａｒｒｉｅｒ ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）技術などと、限られた周波数内でデータ容量を高めるための多元アンテナ技術又は多重基地局協調技術などとに発展しており、通信環境は、ユーザの周辺に接続できるノードの密度が高くなる方向に進展している。

このような高い密度のノードを備えたシステムは、ノード同士の協調によってより高いシステム性能を示すことができる。このような方式は、各ノードが独立した基地局として動作して互いに協調しない場合に比べて格段に優れた性能を有する。

図１２は、次世代通信システムにおいて多元ノードシステムを例示する図である。

図１２を参照すると、すべてのノードが一つのコントローラによって送受信が管理され、個別ノードが一つのセルの一部のアンテナグループのように動作をするとき、このシステムは、一つのセルを形成する分散多元ノードシステム（ＤＭＮＳ）と見なすことができる。このとき、各ノードは、個別のノードＩＤが与えられてもよく、個別のノードＩＤ無しでセル内の一部のアンテナのように動作してもよい。しかし、各ノードが別個のセル識別子（ＩＤ）を持つときは、これを多元セルシステムと見なすことができる。このような多元セルが、サービス範囲が重なり合う形態で構成されるとき、これを多層ネットワーク（ｍｕｌｔｉ−ｔｉｅｒ ｎｅｔｗｏｒｋ）と呼ぶ。

一方、ノードＢ、ｅノードＢ、ＰｅＮＢ、ＨｅＮＢ、ＲＲＨ、リレー及び分散アンテナなどがノードになることができ、一つのノードには少なくとも一つのアンテナが設けられる。ノードは、送信点とも呼ばれる。ノードは、通常、一定間隔以上で離れたアンテナグループを指すが、本発明ではノードを間隔にかかわらずに任意のアンテナグループと定義しても適用可能である。

多元ノードシステムの導入から、様々な通信方式の適用が可能になり、チャネル品質の改善が図られるが、前述のＭＩＭＯ方式及びセル間協調通信方式を多元ノード環境に適用するには、新しい制御チャネルの導入が要望される。このような要望から新しく導入が議論されている制御チャネルが強化ＰＤＣＣＨ（Ｅ−ＰＤＣＣＨ）であり、これは、既存の制御領域（以下、ＰＤＣＣＨ領域という）ではなくデータ領域（以下、ＰＤＳＣＨ領域という）に割り当てることが決定された。結論的に、このようなＥ−ＰＤＣＣＨによって、端末ごとにノードに関する制御情報を送信することが可能となり、既存のＰＤＣＣＨ領域が足りなくなる問題も解決できる。ちなみに、Ｅ−ＰＤＣＣＨは、既存の旧型端末には提供されず、高度ＬＴＥ（ＬＴＥ−Ａ）端末だけが受信可能である。

図１３は、Ｅ−ＰＤＣＣＨ、及びＥ−ＰＤＣＣＨによってスケジュールされるＰＤＳＣＨを例示する図である。

図１３を参照すると、Ｅ−ＰＤＣＣＨは、一般に、データを送信するＰＤＳＣＨ領域の一部分を定義して使用でき、端末は、自身のＥ−ＰＤＣＣＨの有無を検出するためのブラインド復号処理を行わなければならない。Ｅ−ＰＤＣＣＨは、既存のＰＤＣＣＨと同様のスケジュール動作（すなわち、ＰＤＳＣＨ、ＰＵＳＣＨの制御）を行うが、ＲＲＨのようなノードに接続した端末の個数が増加すると、ＰＤＳＣＨ領域中により多くのＥ−ＰＤＣＣＨが割り当てられ、端末が行うべきブラインド復号の回数も増加し、複雑度が増加する問題がある。

次に、下りリンクデータチャネルの送信モードについて例示する。

現在３ＧＰＰ ＬＴＥ標準文書、具体的に３ＧＰＰ ＴＳ ３６．２１３文書では、次の表１及び表２のように下りリンクデータチャネル送信モードについて定義している。また、下記の送信モードは、上位層信号通知、すなわち、ＲＲＣ信号通知を通じて端末に設定される。

表１及び表２を参照すると、現在の３ＧＰＰ ＬＴＥ標準文書では、ＰＤＣＣＨにマスクされたＲＮＴＩの種類による下りリンク制御情報（ＤＣＩ）フォーマットが定義されており、特に、Ｃ−ＲＮＴＩ及びＳＰＳ Ｃ−ＲＮＴＩの場合、送信モード及びそれに対応するＤＣＩフォーマット、すなわち、送信モードベースのＤＣＩフォーマットを示している。また、それぞれの送信モードに関係なく適用可能な、すなわち、フォールバックモードのためのＤＣＩフォーマット１Ａが定義されている。上記の表１は、ＰＤＣＣＨにマスクされたＲＮＴＩの種類がＣ−ＲＮＴＩである場合を例示しており、上記の表２は、ＰＤＣＣＨにマスクされたＲＮＴＩの種類がＳＰＳ Ｃ−ＲＮＴＩである場合を例示している。

送信モードに関する動作例として、端末が表１においてＣ−ＲＮＴＩでマスクされたＰＤＣＣＨをブラインド復号した結果、ＤＣＩフォーマット１Ｂが検出されると、単一レイヤを用いた閉ループ空間多重化方式でＰＤＳＣＨが送信されたと仮定したうえ、ＰＤＳＣＨを復号する。

また、上記の表１及び表２において、送信モード１０は、上述したＣｏＭＰ送信方式の下りリンクデータチャネル送信モードを意味する。表１を例にして説明すると、端末がＣ−ＲＮＴＩでマスクされたＰＤＣＣＨをブラインド復号した結果、ＤＣＩフォーマット２Ｄが検出されると、アンテナポート７乃至１４、すなわち、ＤＭ−ＲＳに基づいて多重レイヤ送信方式でＰＤＳＣＨが送信されるという仮定の下にＰＤＳＣＨを復号する。又は、ＤＭ−ＲＳアンテナポート７又は８に基づいて単一アンテナ送信方式でＰＤＳＣＨが送信されるという仮定の下にＰＤＳＣＨを復号する。

一方、Ｃ−ＲＮＴＩでマスクされたＰＤＣＣＨをブラインド復号した結果、ＤＣＩフォーマット１Ａが検出されると、当該サブフレームがＭＢＳＦＮサブフレームか否かによって送信モードが変わる。例えば、当該サブフレームが非ＭＢＳＦＮサブフレームの場合、ＰＤＳＣＨはアンテナポート０のＣＲＳに基づく単一アンテナ送信又はＣＲＳベース送信ダイバシチ方式で送信されたという仮定の下に復号する。また、当該サブフレームがＭＢＳＦＮサブフレームの場合、ＰＤＳＣＨはアンテナポート７のＤＭ−ＲＳに基づく単一アンテナ送信がなされたという仮定の下に復号することができる。

次に、アンテナポート間の準共設（Ｑｕａｓｉ Ｃｏ−Ｌｏｃａｔｉｏｎ、ＱＣＬ）について説明する。

アンテナポート間のＱＣＬとは、端末が一つのアンテナポートから受信する信号（又は当該アンテナポートに対応する無線チャネル）の大規模特性が、他のアンテナポートから受信する信号（又は当該アンテナポートに対応する無線チャネル）の大規模特性とすべて又は一部が同一と仮定できるということを意味する。ここで、大規模特性は、周波数オフセットに関連したドップラ拡散、ドップラシフト、タイミングオフセットに関連した平均遅延、遅延拡散などを含み、更に平均利得も含むことができる。

上の定義によれば、端末はＱＣＬされていないアンテナポート、すなわち、非準共設（Ｎｏｎ Ｑｕａｓｉ ｃｏ−Ｌｏｃａｔｅｄ、ＮＱＣＬ）されたアンテナポート間では大規模特性が同一であると仮定することができない。この場合、端末はアンテナポートごとに周波数オフセット及びタイミングオフセットなどを取得するための追跡（ｔｒａｃｋｉｎｇ）手順を独立して行わなければならない。

一方、ＱＣＬされているアンテナポート間に対しては、端末が次のような動作を行うことができるという利点がある。

１）端末が特定アンテナポートに対応する無線チャネルに対する電力遅延プロファイル、遅延拡散、並びにドップラスペクトル及びドップラ拡散推定結果を、他のアンテナポートに対応する無線チャネルに対するチャネル推定時に使われるウィナーフィルタ（Ｗｉｅｎｅｒ ｆｉｌｔｅｒ）パラメータなどに同一に適用することができる。

２）また、端末は、特定アンテナポートに対する時間同期及び周波数同期を取得した後、同一の同期を他のアンテナポートに対しても適用することができる。

３）最後に、平均利得に関しても、端末は、ＱＣＬされているアンテナポートごとの参照信号受信電力（ＲＳＲＰ）測定値を平均値として計算することができる。

例えば、端末がＰＤＣＣＨ（又はＥ−ＰＤＣＣＨ）を通じてＤＭ−ＲＳベース下りリンクデータチャネルスケジュール情報、例えば、ＤＣＩフォーマット２Ｃを受信すると、端末は、当該スケジュール情報で指示するＤＭ−ＲＳシーケンスを用いてＰＤＳＣＨに対するチャネル推定を行った後、データ復調を行う場合であると仮定する。

このような場合、端末が下りリンクデータチャネル復調をするためのＤＭ−ＲＳアンテナポートがサービス提供セルのＣＲＳアンテナポートとＱＣＬされているとき、端末は、当該ＤＭ−ＲＳアンテナポートを通じたチャネル推定時に、自身のＣＲＳアンテナポートから推定した無線チャネルの大規模特性をそのまま適用して、ＤＭ−ＲＳベース下りリンクデータチャネル受信性能を向上させることができる。

同様に、端末が下りリンクデータチャネル復調をするためのＤＭ−ＲＳアンテナポートがサービス提供セルのＣＳＩ−ＲＳアンテナポートとＱＣＬされているとき、端末は、当該ＤＭ−ＲＳアンテナポートを通じたチャネル推定時に、サービス提供セルのＣＳＩ−ＲＳアンテナポートから推定した無線チャネルの大規模特性をそのまま適用して、ＤＭ−ＲＳベース下りリンクデータチャネル受信性能を向上させることができる

上述した内容に基づき、本発明の多元セルベースの無線通信システムにおける下りリンクデータチャネル受信方法及びそのための装置について説明する。特に、本発明では、多元セルベースの無線通信システムにおいて端末が下りリンク信号を受信するために、ＣｏＭＰ集合、すなわち、ＣｏＭＰに参加するＴＰからの無線チャネルそれぞれに対する大規模特性を算出又は仮定して同期を取得する方法を提案する。

端末は、ＣｏＭＰ集合内のＴＰから周期的に送信される１次同期信号（ＰＳＳ）及び２次同期信号（ＳＳＳ）信号を通じて同期を取ることができる。初期同期を取った後にも端末は持続して参照信号を追跡することによってタイミングオフセット（遅延拡散及び平均遅延）及び周波数オフセット（ドップラ拡散及びドップラシフト）などを算出し、同期を維持することができる。このような追跡のための参照信号としてＣＳＩ−ＲＳ又はＣＲＳなどを用いることができ、端末は、追跡の結果として算出したタイミングオフセット及び周波数オフセットなどの情報を用いてＴＰとの同期を維持し、ＰＤＳＣＨを復調することができる。ここで、ＰＤＳＣＨの復調は、ＬＴＥシステムで定義されたように、ＤＭ−ＲＳベースの復調を意味し、タイミングオフセット及び周波数オフセットなどの情報を用いるということは、ＤＭ−ＲＳのアンテナポートが追跡のための参照信号であるＣＳＩ−ＲＳ又はＣＲＳのアンテナポートとＱＣＬされていることを意味できる。

図１４は、多元セルベースの無線通信システムにおいて端末が同期のために追跡を行う例を示す図である。

図１４を参照すると、ＣｏＭＰモード、すなわち、上述したＰＤＳＣＨ送信モード１０で動作する端末は、現在サービス提供セル（又はサービス提供ＴＰ）の他、ＣｏＭＰ集合内のＴＰに対する追跡も行うことができる。図１４では、端末がＴＰ Ａから参照信号を受信し、ＴＰ Ｂからも参照信号を受信して、タイミングオフセットΔｔ及び周波数オフセットΔｆを算出する例を示している。

特に、ＣｏＭＰ集合内のＴＰが同一のセル識別子を用いる場合では、ＴＰごとに異なったＣＳＩ−ＲＳリソースを設定し、端末は、それぞれのＣＳＩ−ＲＳを追跡することによって各ＴＰのタイミングオフセットΔｔ及び周波数オフセットΔｆを計算することができる。一方、ＣｏＭＰ集合内のＴＰが互いに異なるセル識別子を用いる場合では、ＴＰごとに異なったＣＳＩ−ＲＳリソースを設定する方法以外の他の方法によって、ＴＰごとに異なるように設定されたＣＲＳを追跡して、各ＴＰのタイミングオフセットΔｔ及び周波数オフセットΔｆを計算することもできる。

一方、端末が参照信号を追跡して算出したタイミングオフセット及び周波数オフセット情報が複数であり、現在受信したＰＤＳＣＨがどのＴＰから送信されたものか知らない場合は、ＵＥは、どのようなタイミングオフセット及び周波数オフセット情報を基準にして同期及びＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨ復調を行うかが分からないという問題がある。すなわち、端末が現在受信したＰＤＳＣＨのためのＤＭ−ＲＳのアンテナポートがどのような参照信号のアンテナポートとＱＣＬされているかが分からない。

複数のタイミングオフセット及び周波数オフセット情報の中から適宜のものを選択する方法として次の方法を考慮することができる。

１）まず、端末は、追跡している複数の参照信号のうち、信号の強度が最大に測定された参照信号を送信したＴＰが、スケジューラによってＰＤＳＣＨを送信するようにスケジュールされると予想することができる。したがって、ＵＥは、この最大の信号強度が測定された参照信号を追跡して算出したオフセット情報を用いて、同期及びＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨ復調を行う。すなわち、端末が、現在受信されたＰＤＳＣＨのためのＤＭ−ＲＳのアンテナポートが、最大の信号強度が測定された参照信号のアンテナポートとＱＣＬされていると仮定することができる。

２）他の方法として、端末はＣｏＭＰ集合内で別個のオフセットを有するＴＰのうち複数のＴＰから、同時にＰＤＳＣＨが送信されることを予想することもできる。このとき、端末は、複数のＴＰから算出したオフセットの平均値を計算することができる。端末は、該平均オフセット値を用いて、同期及びＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨ復調を行う。このような場合は、端末が、現在受信されたＰＤＳＣＨのためのＤＭ−ＲＳのアンテナポートが仮想の特定アンテナポートとＱＣＬされていると見なし、該仮想の特定アンテナポートを追跡した結果が平均オフセット値であると理解してもよい。

３）更に他の方法として、ネットワーク（例えば、サービス提供セル）が、端末がＰＤＳＣＨ受信及び復調に用いるオフセット情報を直接通知することもできる。この情報は、ＲＲＣ層のような上位層信号通知を通じて半静的（ｓｅｍｉ−ｓｔａｔｉｃ）に伝達してもよいし、ＰＤＣＣＨのような物理層信号を通じて動的に伝達してもよい。このオフセット情報は、端末が追跡している参照信号のうち、ＰＤＳＣＨを送信するＴＰに設定された参照信号のインデクス又はアンテナポートであってよい。端末は、複数の参照信号を追跡して算出した複数のオフセット情報のうち、ネットワークから指示された参照信号を追跡した結果である特定オフセット情報を用いて、同期及びＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨ復調を行う。すなわち、端末が、現在受信されたＰＤＳＣＨのためのＤＭ−ＲＳのアンテナポートが、ネットワークから指示された参照信号のアンテナポートとＱＣＬされていると仮定することができる。

一方、ＴＰが信号を送信するとき、他のＴＰが送信する信号と区別が付くように固有のスクランブル符号でスクランブルを適用して送信することができる。端末は、スクランブルされた信号を受信したとき、ＴＰで使われたものと同じ符号を用いて逆スクランブル手順を行うことによって信号を復元することができる。

スクランブル符号は、端末が正確にＰＤＳＣＨ復調できるようにＴＰから端末に伝達される約束された情報を総称するもので、特定信号通知に限定されるものではない。例えば、スクランブル符号は、データを保護するためにＰＤＳＣＨに適用されたスクランブルシーケンスであってもよく、又はＰＤＳＣＨ復調時に必要なＣＲＳ又はＤＭ−ＲＳのＲＥ位置及びシーケンスなどの参照信号設定情報であってもよい。さらに、スクランブル符号は、搬送波集約方式の適用時にＰＤＳＣＨが送信されるコンポーネント搬送波のインデクスであってもよい。

したがって、ＣｏＭＰ集合内でＴＰごとにＰＤＳＣＨ送信に使用するスクランブル符号が異なることがある。特に、動的ＴＰ選択方式（ＤＰＳ）のように、ＰＤＳＣＨを送信するＴＰが動的に変わる場合、ネットワークはＵＥに正確なＰＤＳＣＨ復調に必要なスクランブル符号を、ＰＤＣＣＨを通じて動的に通知しなければならない。そのため、ネットワークは、ＣｏＭＰ集合内の各ＴＰがＰＤＳＣＨ送信に使用するスクランブル符号と、該ＴＰの参照信号設定情報とを事前に端末に通知することができる。該情報はＲＲＣ層信号のような上位層信号通知を通じて半静的に送信してもよい。下の表３は、ネットワークがＵＥに通知するＴＰのスクランブル符号及び参照信号設定情報の例示である。

ネットワークは、表３の設定のうち、各ＴＰが別個の設定を使用するように定義することができる。各ＴＰは、表３の定められた組合せによって約束された組合せのスクランブル符号及び参照信号を使用する。

例えば、表３の参照信号をＣＳＩ−ＲＳと仮定して説明する。端末は表３のような情報を予め記憶しているため、端末はネットワークからスクランブル符号指示子（ＳＣＩＤ＃）情報だけを受信しても、ＰＤＳＣＨを送信するＴＰが使用するＣＳＩ−ＲＳリソースがどのように設定されたか、又はＰＤＳＣＨ復調時に必要なＣＲＳ又はＤＭ−ＲＳがどのようなＣＳＩ−ＲＳとＱＣＬ仮定ができるかなどが分かる。したがって、端末はネットワークからの同期のための別の信号通知無しでも、ＣＳＩ−ＲＳ追跡によって算出した複数のオフセット情報を用いて同期及びＰＤＳＣＨ復調を行うことができる。

図１５には、本発明の実施例によって端末が参照信号追跡を行う例を示す。上述したとおり、端末は、自身に設定された参照信号Ａ（ＲＳ−Ａ）及び参照信号Ｂ（ＲＳ−Ｂ）を追跡し、それぞれのオフセット情報（すなわち、参照信号Ａに基づくタイミングオフセット及び周波数オフセット情報、参照信号Ｂに基づくタイミングオフセット及び周波数オフセット情報）を取得することができる。この場合、端末は両者のうちいずれのタイミングオフセット及び周波数オフセットで同期を取得すべきかが分からない。以下、説明の便宜のために、参照信号Ａ及び参照信号ＢをＣＳＩ−ＲＳ Ａ及びＣＳＩ−ＲＳ Ｂと呼ぶ。

図１５を参照すると、ネットワークはＴＰ−Ａを介してＰＤＳＣＨを送信すると共に、ＰＤＳＣＨ復調に必要な情報としてＳＣＩＤ１を端末に通知することができる。ここで、ＳＣＩＤ１は、スクランブルシーケンスであってもよいが、ＤＭ−ＲＳリソース設定情報又はＣＲＳリソース設定情報であってもよいことは上述したとおりである。

このとき、端末は実際にＰＤＳＣＨを送信するＴＰがＴＰ−Ａだということは分からないが、表３のような既に記憶されたスクランブル符号及び参照信号設定情報を用いて、ＣＳＩ−ＲＳ Ａを追跡して算出したオフセットで同期を行い、ＰＤＳＣＨ復調を行うことができる。すなわち、端末が、現在受信されたＰＤＳＣＨのためのＤＭ−ＲＳ又はＣＲＳのアンテナポートが、ＣＳＩ−ＲＳ ＡのアンテナポートとＱＣＬされていると仮定することができる。

図１６には、本発明の実施例によって端末が参照信号追跡を行う他の例を示す。

図１６を参照すると、ネットワークは、ＴＰ−Ｂを介してＰＤＳＣＨを送信しながらＰＤＳＣＨ復調に必要な情報としてＳＣＩＤ２をＵＥに通知することができる。このとき、ＵＥは、実際にＰＤＳＣＨを送信するＴＰがＴＰ−Ｂだということは分からないが、同様に、表３のように既に記憶されたスクランブル符号及び参照信号設定情報を用いて、ＣＳＩ−ＲＳ Ｂを追跡して算出したオフセットで同期を行い、ＰＤＳＣＨ復調を行うことができる。すなわち、端末が、現在受信されたＰＤＳＣＨのためのＤＭ−ＲＳ又はＣＲＳのアンテナポートが、ＣＳＩ−ＲＳ ＢのアンテナポートとＱＣＬされていると仮定することができる。

次に、ネットワークが、端末がＤＭ−ＲＳ（又はＣＲＳ）ベースＰＤＳＣＨ受信及び復調に用いるオフセット情報を通知する方法、すなわち、ＱＣＬ仮定が可能なアンテナポートの情報を信号通知する方法として、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨスケジューリング情報、すなわち、ＤＣＩフォーマットを通じてシグナリングする方法について説明する。特に、ＣｏＭＰ下りリンク送信のためにＬＴＥシステムで定義した送信モード１０の場合を仮定し、当該ＤＣＩフォーマットが一般モードであるＤＣＩフォーマット２Ｄの場合とフォールバックモードであるＤＣＩフォーマット１Ａの場合とに分けて説明する。

また、次の信号通知方法では、説明の便宜のために、ＰＤＳＣＨがＤＭ−ＲＳに基づいて送信及び復調され、ＤＭ−ＲＳのアンテナポートとＱＣＬされるアンテナポートを信号通知する場合を仮定するが、ＰＤＳＣＨがＣＲＳに基づいて送信及び復調される場合にも拡張適用できることはもちろんである。

＜信号通知方法１ − 一般モード＞

多元セル無線通信システムにおいて、端末がＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報として上記の表１のＤＣＩフォーマット２ＤをＰＤＣＣＨ又はＥ−ＰＤＣＣＨから受信するとき、該当のＤＭ−ＲＳアンテナポートと他の参照信号（例えば、サービス提供セルのＣＲＳ又は他のＣＳＩ−ＲＳなど）とのＱＣＬの有無をＤＣＩフォーマット２Ｄに含める方式を考慮することができる。

Ａ）まず、１ビットサイズの信号通知を定義し、他の参照信号（すなわち、サービス提供セルのＣＲＳ又は他のＣＳＩ−ＲＳなど）とのＱＣＬ仮定が可能か否かを動的に信号通知することを提案する。これによって、ＣｏＭＰ ＤＰＳ方式が適用された場合、ＱＣＬ仮定が可能なＴＰからのＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨが送信されると、該ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報に加え、上記他の参照信号と、ＱＣＬ仮定が可能だという指示子とを送信することによって、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨの復調性能を向上させることができる。

Ｂ）他の方式として、事前にＲＲＣ信号通知などを通じて半静的に、ＣＳＩ−ＲＳとＤＭ−ＲＳとの間のＱＣＬ情報、又はＣＲＳとＤＭ−ＲＳとの間のＱＣＬ情報などを複数の状態に予め構成し、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報を送信する場合、これら状態のいずれか一つを指示する方式を考慮することもできる。

例えば、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報に、状態を指示する指示子として２ビットが定義された場合、下の表４及び表５のようにそれぞれの状態を定義することができる。

表４を参照すると、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報に含まれる２ビットサイズの指示子が「００」のとき、当該ＤＭ−ＲＳがどのような参照信号ともＱＣＬを仮定することができないことを、すなわち、ＮＱＣＬであるということを指示し、「０１」であれば、当該ＤＭ−ＲＳがサービス提供セルのＣＲＳとＱＣＬを仮定できるということを指示する。また、指示子が「１０」又は「１１」の値のとき、ＲＲＣ信号通知を通じて予め定義されたＱＣＬ対を指示することを例示した。ここで、ＱＣＬ対は、当該ＰＤＳＣＨに適用されたＤＭ−ＲＳと特定ＣＳＩ−ＲＳとの間にＱＣＬが適用されたということを指示できる。例えば、「１ｓｔ Ｓｅｔ ｏｆ ＱＣＬ ｐａｉｒ」は、当該ＰＤＳＣＨに適用されたＤＭ−ＲＳとリソース設定＃０のＣＳＩ−ＲＳとの間のＱＣＬ仮定と、「２ｎｄ Ｓｅｔ ｏｆ ＱＣＬ ｐａｉｒ」は、当該ＰＤＳＣＨに適用されたＤＭ−ＲＳとリソース設定＃１のＣＳＩ−ＲＳとの間のＱＣＬ仮定とを構成することができる。

表５を参照すると、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報に含まれる２ビットサイズの指示子「００」乃至「１１」はいずれも、ＲＲＣ信号通知を通じて予め定義されたＱＣＬ対を指示することを例示した。ここで、ＱＣＬ対は、当該ＰＤＳＣＨに適用されたＤＭ−ＲＳと特定ＣＳＩ−ＲＳとの間にＱＣＬが適用されたということを指示することができる。

＜信号通知方法２ − フォールバックモード＞

一方、上記においては特定送信モードのための下りリンク制御情報としてフォールバックモードのためのＤＣＩフォーマットが定義されていることを説明した。フォールバックモードのためのＤＣＩフォーマット、すなわち、ＤＣＩフォーマット１Ａは、チャネル状態が急激に悪化するなどの例外的な場合に適用されるものであり、そのサイズも非常に制限的である。したがって、一般的なＤＣＩフォーマットと異なり、新しいフィールドを定義することが非常に制約されるため、ＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨのスケジュール情報としてＤＣＩフォーマット１Ａを受信した場合は、ＤＭ−ＲＳと他の参照信号とのＱＣＬ仮定を信号通知する他の方法を議論する必要がある。

例えば、送信モード１０に設定され、ＭＢＳＦＮサブフレームにおいてＤＣＩフォーマット１ＡのＰＤＳＣＨのスケジュール情報を受信した場合、表１に定義されたように、端末は、特定ＤＭ−ＲＳアンテナポート（例えば、表１ではＤＭ−ＲＳアンテナポート７）に基づいてＰＤＳＣＨを受信しなければならない。このとき、端末は、当該ＤＭ−ＲＳアンテナポート７がサービス提供セルのＣＲＳアンテナポート又は特定ＣＳＩ−ＲＳアンテナポートと常にＱＣＬ仮定が可能となるように固定的に動作してもよい。

ここで、ＭＢＳＦＮサブフレームにおいてＤＣＩフォーマット１ＡのＰＤＳＣＨのスケジュール情報を受信した場合、固定的にＱＣＬを仮定できる参照信号に関する情報は、上位層信号通知を通じて半静的に設定することができる。

又は、表４及び表５のようなマッピング情報は、ＤＣＩフォーマット１Ａ及びＤＣＩフォーマット２Ｄのいずれかを検出したかにかかわらず、予め設定された情報であるため、ＭＢＳＦＮサブフレームにおいてＤＣＩフォーマット１ＡのＰＤＳＣＨのスケジュール情報を受信した場合、上記の表４及び表５のようなマップテーブルにおいて特定状態をデフォルトＱＣＬ情報と定義し、それによってＤＭ−ＲＳベースＰＤＳＣＨを復調することもできる。

より好ましくは、上記デフォルトＱＣＬ情報は、ＤＣＩフォーマット２Ｄに含まれた指示子が参考するマップテーブルにおいて最小インデックスの状態（例えば、指示子が「００」の場合に指示するＱＣＬ対）と定義することもできる。

図１７は、本発明の一実施例による通信装置のブロック構成図である。

図１７を参照すると、通信装置１７００は、プロセッサ１７１０、メモリ１７２０、ＲＦモジュール１７３０、表示モジュール１７４０、及びユーザインタフェースモジュール１７５０を備えている。

同図の通信装置１７００は説明の便宜のために示されたもので、一部のモジュールは省略してもよい。また、通信装置１７００は必要なモジュールを更に備えてもよい。また、通信装置１７００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区分してもよい。プロセッサ１７１０は、図面を参照して例示した本発明の実施例による動作を実行するように構成される。具体的には、プロセッサ１７１０の詳細な動作は、図１乃至図１６に記載された内容を参照されたい。

メモリ１７２０は、プロセッサ１７１０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１７３０は、プロセッサ１７１０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果たす。そのために、ＲＦモジュール１７３０は、アナログ変換、増幅、フィルタ処理及び周波数上方変換又はこれらの逆過程を行う。表示モジュール１７４０は、プロセッサ１７１０に接続し、様々な情報を表示する。表示モジュール１７４０は、特に制限されるものではなく、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用いることができる。ユーザインタフェースモジュール１７５０は、プロセッサ１７１０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で構成可能である。

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。各構成要素又は特徴は、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。各構成要素又は特徴は、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るし、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してもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含めてもよいし、他の実施例の対応する構成又は特徴に置き換えてもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係に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できるということは明らかである。

本文書で基地局によって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によって行われることもある。すなわち、基地局を含む複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得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してもよい。

本発明による実施例は、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り具現可能である。ハードウェアによる具現では、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り具現可能である。

ファームウェア又はソフトウェアによる具現では、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態で具現してもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサにより駆動可能である。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によりプロセッサとデータを交換することができる。

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が当業者にとっては自明である。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、本発明の均等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。

以上、多元セルベースの無線通信システムにおいて下りリンクデータチャネル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されたが、３ＧＰＰ ＬＴＥシステムの他、様な無線通信システムにも適用可能である。

Claims (16)

1. 無線通信システムにおいて端末が端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを受信する方法であって、
   ネットワークから上位層を通じて前記端末特定参照信号の大規模特性を定義する一つ以上の設定に関する情報を受信するステップと、
   前記ネットワークから、前記端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルのための第１スケジュール情報及び第２スケジュール情報のいずれか一つを検出するステップと、
   前記検出されたスケジュール情報に基づいて前記端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを受信するステップと、を有し、
   前記第１スケジュール情報は、前記一つ以上の設定のうち一つを指示する指示子を含み、
   前記端末特定参照信号の大規模特性は、前記第１スケジュール情報検出時に前記指示子によって指示される設定によって定義され、前記第２スケジュール情報検出時に前記一つ以上の設定のうち、デフォルト設定によって定義される、方法。
2. 前記デフォルト設定は、前記一つ以上の設定のうち、最小インデクスの設定である、請求項１に記載の方法。
3. 前記一つ以上の設定に関する情報は、前記端末特定参照信号と前記大規模特性が同一であると仮定可能な特定参照信号に関する情報を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記一つ以上の設定に関する情報は、前記端末特定参照信号と大規模特性が同一であると仮定可能な特定参照信号がないという情報を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記特定参照信号は、チャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）である、請求項３又は４に記載の方法。
6. 前記特定参照信号に関する情報は、前記特定参照信号のリソース設定情報を指示する、請求項３に記載の方法。
7. 前記大規模特性は、同期追跡のための周波数オフセット及びタイミングオフセットに関する情報である、請求項１に記載の方法。
8. 前記大規模特性は、ドップラ拡散、ドップラシフト、平均遅延及び遅延拡散のうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の方法。
9. 無線通信システムにおいてネットワークが端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを送信する方法であって、
   上位層を通じて、前記端末特定参照信号の大規模特性を定義する一つ以上の設定に関する情報を端末に送信するステップと、
   前記端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルのための第１スケジュール情報及び第２スケジュール情報のいずれか一つを前記端末に送信するステップと、
   前記端末特定参照信号ベース下りリンクデータチャネルを前記端末に送信するステップと、を有し、
   前記第１スケジュール情報は、前記一つ以上の設定のうち一つを指示する指示子を含み、
   前記端末特定参照信号の大規模特性は、前記第１スケジュール情報送信時に前記指示子によって指示される設定によって定義され、前記第２スケジュール情報送信時に前記一つ以上の設定のうちデフォルト設定によって定義される、方法。
10. 前記デフォルト設定は、前記一つ以上の設定のうち最小インデクスの設定である、請求項９に記載の方法。
11. 前記一つ以上の設定に関する情報は、前記端末特定参照信号と前記大規模特性が同一であると仮定可能な特定参照信号に関する情報を含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記一つ以上の設定に関する情報は、前記端末特定参照信号と大規模特性が同一であると仮定可能な特定参照信号がないという情報を含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記特定参照信号は、チャネル状態情報参照信号（ＣＳＩ−ＲＳ）である、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記特定参照信号に関する情報は、前記特定参照信号のリソース設定情報を指示する、請求項１１に記載の方法。
15. 前記大規模特性は、同期追跡のための周波数オフセット及びタイミングオフセットに関する情報である、請求項９に記載の方法。
16. 前記大規模特性は、ドップラ拡散、ドップラシフト、平均遅延及び遅延拡散のうち少なくとも一つを含む、請求項９に記載の方法。

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