JP5927307B2 - 物理ダウンリンク制御チャネル多重化のための方法およびシステム - Google Patents

物理ダウンリンク制御チャネル多重化のための方法およびシステム Download PDF

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Description

本発明は、物理ダウンリンク制御チャネル多重化(physical downlink control channel multiplexing)および関連付けられたブラインド復号のための方法およびシステムに関する。特に、本発明は、物理ダウンリンク制御チャネルおよびデータチャネル間のリソース多重化に関する。
現代の無線通信規格およびシステムは、限られた無線リソースを効率的に活用し、システムの処理能力を最大化するために、複雑なスケジューリングスキームに依存している。4Gセルラー規格は、ダウンリンクおよびアップリンク伝送(transmission)の両方のためにリソーススケジューリングが必要とされる直交周波数分割多重接続(OFDMA)を特徴とする。スケジューリングは、集中型の基地局でなされ、スケジューリンググラントは、ダウンリンク伝送またはアップリンク伝送のためにあることができる。ダウンリンクおよびアップリンクグラントの両方は、物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)で伝送される。「ダウンリンク制御チャネル」の前の形容詞「物理」は、そのような制御信号伝達がチャネルの高速フェージングに動的に適応することができるように、制御信号伝達が非常に頻繁に、すなわち、1ms毎に発生することを強調する。頻繁な信号伝達は、動的リンクアダプテーションには不可欠であるが、とりわけ、セル端にあるそれらの移動端末には、そのオーバーヘッドが大きいという意味で非常に高価である。したがって、ダウンリンクデータ伝送のための十分な物理リソースがあるように、物理ダウンリンク制御チャネルのオーバーヘッドの制限が必要である。
3GPP LTEにおいて、物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)は、ダウンリンクデータを搬送する物理ダウンリンク共有チャネル(PDSCH)と時間多重化(time multiplexed)される。より具体的には、物理制御チャネルは、すべてのシステム帯域幅にわたって広がり、最初のすべてのいくつかのOFDMシンボルを占有する。異なるユーザのダウンリンクおよびアップリンクグラントは、符号化され、変調され、クロスインタリーブ(cross−interleaved)され、かつ、それらのOFDMシンボルにマッピング(mapped)され、PDCCHに指定される。PDCCHの設計原理は、1)PDCCHを最初のいくつかのOFDMシンボルに集中させて、DL/ULグラントのより早い復号を可能とする、2)PDCCHのロバストな復号を保証する、である。クロスインタリーブおよびすべてのシステムの帯域幅にわたる拡張の目的は、周波数選択性フェージングおよび干渉をランダム化し、ロバスト性(robustness)を達成することである。
LTE−Aリレーにおいて、新規な物理制御チャネルは、リレーバックホールリンクに導入され、リレー物理ダウンリンク制御チャネル(R−PDCCH)[1]と称される。R−PDCCHは、ダウンリンクデータチャネル(PDSCH)領域のある程度のリソースを要する。R−PDCCHは、2つのスロットからなる物理リソースブロック(PRB)対のすべて、または、PRBの1つのスロットだけを占有することができる。R−PDCCHにより両方のスロットが占有される場合、R−PDCCHおよびPDSCH間の多重化は、周波数分割多重化(FDM)と呼ばれる。R−PDCCHにより1つのスロット(特に、第1スロット)だけが占有される場合、R−PDCCHおよびPDSCH間の多重化は、時分割多重化(TDM)+周波数分割多重化(FDM)と呼ばれる。復号待ち時間(decoding latency)を低減するために、リレーバックホールリンクのためのDLグラントは、PRB対の第1スロットで伝送されることができるのみであるのに対し、リレーバックホールのためのULグラントは、PRB対の第2スロットで伝送されることができるのみである。R−PDCCHは、異なるリレーノードを通じて、クロスインタリーブまたは非クロスインタリーブされ得る。クロスインタリーブされたR−PDCCHについて、共通参照信号(CRS)のみが復調のために使用されることができる。クロスインタリーブされたR−PDCCHは、復号のロバスト性が最も高い検討事項であるPDCCHと多くの類似点を有する。CRS復調のために、クロスインタリーブされたR−PDCCHは、PDCCHと同様、ビームフォーミングの利益を享受することができない。また、クロスインタリーブは、周波数選択性スケジューリングゲインを抑制する。対照的に、非クロスインタリーブされたR−PDCCHの設計原理は、復調基準信号(DMRS)の方が選ばれるビームフォーミングおよび周波数選択性ゲインを有効に利用することである。DMRSは、R−PDCCHまたはPDSCHを含む物理リソースブロックにのみ存在し、R−PDCCHまたはPDSCHと同様のプリコーディングを経る。したがって、プリコーディングは、R−PDCCHに対して全体的に透過的であり、すなわち、送信機で使用されるプリコーディングマトリックスを示す単独の信号伝達を必要としない。
従来のセルラーネットワークは、伝送電力およびアンテナゲインが同じであるマクロ基地局から主に構成される。サイト間の距離はほぼ一定であり、ネットワークグリッドは極めて均質である。システム容量に対する急成長している要求は、遠隔無線ヘッド(RRH)ピコ、フェムトノードのような多数の低消費電力ノードを配置する動機づけとなって、マクロからのトラフィックをアンロードし、ホットスポットの処理能力を増加させる。マクロ、遠隔無線ヘッド、ピコおよびフェムトセルの混合は、いわゆる異機ネットワーク(HetNets)を構成する。干渉シナリオは、PDSCHのようなデータチャネルのためだけにではなく、PDCCHのような制御チャネルのために、HetNetsにおいてより複雑になる。HetNets展開におけるPDSCHのための数個の干渉調整(interference coordination)スキームが存在し、それらの1つが、セル端の近くでユーザに直交リソースが割り当てられる部分的な周波数の再利用である。しかしながら、そのようなスキームは、それがシステムのすべての帯域幅を占有するため、PDCCHのために使用されることができない。もう一つのHetNetシナリオにおいて、遠隔無線ヘッド(RRH)は、マクロセルと同一のセルIDを有し、したがって、ユーザに対して透過的と思われる。透過的なRRHは、マクロアンテナおよびRRHを介した動的ジョイント伝送によって、システムの処理能力を非常に改善することができる。しかし、カバレッジエリア内ですべてのスケジューリングされたユーザによって共有されるPDCCHのための限られたリソースに関する問題があり、つまり、PDCCHのセル分割ゲインがない。したがって、PDCCHの容量を改良し、HetNetsにおける強い干渉を緩和する強い動機づけがある。拡張物理ダウンリンク制御チャネルは、ePDCCHと呼ばれる。
一の側面によれば、本発明は、物理ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化の方法を含む。物理ダウンリンク制御チャネルは、ダウンリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(DLグラント)およびアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)を含む。方法は、2つの場合におけるリソースマッピングを含む。1)異なるユーザのULグラントをクロスインタリーブし、2つのスロットに及ぶ一組の物理リソースブロックにそれらをマッピングすること。ダウンリンクデータチャネルは、それらの物理リソースブロックで伝送されることを許可されない。したがって、ダウンリンク制御チャネルおよびダウンリンクデータチャネル間の多重化は、周波数分割多重化(FDM)である。2)一のユーザのDLグラントおよびULグラント(もし存在すれば)を混合し、物理リソースブロックの第1スロットにそれらをマッピングすること。ここで、ダウンリンクデータチャネルは、物理リソースブロックの第2スロットで伝送されることができる。ダウンリンク制御チャネルおよびダウンリンクデータチャネル間の多重化は、時分割多重化(TMD)+周波数分割多重化(FDM)である。
本発明によれば、ULグラントのクロスインタリーブは、そのサブフレーム内でULグラントのみを有するユーザに適用される。DLグラントおよびULグラントの混合は、そのサブフレーム内で、DLおよびULグラントの両方、または、DLグラントのみを有するユーザに適用される。
本発明によれば、ユーザは、まず、物理リソースブロックの第1スロット内のDLグラントおよびULグラントをブラインド復号(Blindly decode)することを試み、グラントが検出されなければ、ユーザは、それから、物理リソースブロックの第1および第2スロット内のULグラントをブラインド復号することを試みる。
本発明によれば、クロスインタリーブされたULグラントのための物理リソースブロックと、混合されたDL/ULグラントのための物理リソースブロックとは、分離されており、上位層信号伝達(higher layer signaling)によって独立的に設定される。
本発明によれば、クロスインタリーブされたULグラントのための物理リソースブロックは、周波数にわたり分布している。
他の側面において、本発明は、ダウンリンクおよびアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラントを含むダウンリンク物理制御チャネルを有するシステムを含む。システムは、異なるユーザのULグラントをクロスインタリーブし、それらを物理リソースブロックの両方のスロットにマッピングすること、一のユーザのDL/ULグラントを混合し、それらを物理リソースブロックの第1スロットにマッピングすることを含む。
図1は、拡張物理ダウンリンク制御チャネルおよびダウンリンクデータチャネルのリソース多重化の一例を示す。
本発明は、拡張物理ダウンリンク制御チャネルのための4つのキー設計原理を考慮する。1)周波数領域干渉調整を容易にすること、2)ビームフォーミング/プリコーディングゲインおよび周波数選択性ゲインを活用すること、3)復号待ち時間を低減すること、4)制御チャネル復号の一定のロバスト性を確保すること。周波数領域干渉調整は、ダウンリンク制御チャネルおよびダウンリンクデータチャネル間のFDM多重化、たとえば、ULグラントをすべてのリソースブロック、第1および第2スロットに入れることによって達成されることができる。異なるセルは、ULグラントのために異なる物理リソースブロックを設定(configure)して、干渉を避けることができる。ビームフォーミング/プリコーディングゲインおよび周波数選択性ゲインは、ダウンリンク制御チャネルおよびダウンリンクデータチャネル間のTDM+FDM多重化を許可する、たとえば、ダウンリンクデータ伝送に関しては、同一のプリコーディングで、DL/ULグラントを同一のリソースブロックに入れることによって得られることができる。復号待ち時間は、物理リソースブロックの第1スロットのみにDLグラントを制限することによって小さく維持されることができる。ULグラント復号の一定のロバスト性は、物理リソースブロックの周波数分散配置(frequency distributed allocation)および異なるユーザのULグラントのクロスインタリーブによって達成されることができる。また、ULグラントのクロスインタリーブは、パッキング効率を増大させ、それは、制御チャネル容量を改善するのに役立つ。
本発明は、図1に示される実施例において例示される。このサブフレームにおいてスケジューリングされる5つのユーザ、ユーザ1〜5が存在する。各サブフレームは、2つのスロットを含む。私たちは、レガシーPDCCH(ダークグレイ領域)に属していないリソース領域に注目する。ライトグレイ領域が、拡張物理ダウンリンク制御チャネル(ePDCCH)伝送のために使用される。ユーザ1は、DLグラントのみを有している。ユーザ2は、DLグラントおよびULグラントの両方を有している。ユーザ3、ユーザ4、およびユーザ5は、ULグラントのみを有している。ユーザ1のDLグラントは、ユーザ1のダウンリンクデータ伝送のために第2スロットが用いられるリソースブロックの第1スロットで伝送される。また、ユーザ1は、そのダウンリンクデータ伝送のために、隣接したリソースブロック(第1および第2スロットの両方)を使用する。ユーザ2のDLグラントおよびULグラントは、混合され、2つのリソースブロックの第1スロットで伝送される。ユーザ2のダウンリンクデータは、それらの2つのリソースブロックの第2スロットで伝送される。ユーザ1およびユーザ2のDL/ULグラントは、それらのダウンリンクデータチャネルと同じように、ビームフォーミング/プリコーディングゲインおよび周波数選択性ゲインを享受することができる。ユーザ3、ユーザ4、およびユーザ5のULグラントは、クロスインタリーブされ、2つのリソースブロックの第1および第2スロットの両方にマッピングされる。それらの2つのリソースブロックは、周波数分散(frequency distributed)されて、復号ロバスト性のための周波数ダイバーシティを提供する。
図1において、第1スロットにおけるDL/ULグラントのための物理リソースブロックの数は、図1では3である。第1スロットおよび第2スロットの両方におけるULグラントのための物理リソースブロックの数は2である。それらの数および位置は、上位層によって設定される。
ユーザ1〜5は、まず、3つのリソースブロックの第1スロット内のDL/ULグラントをブラインド復号することを試みる。DL/ULグラントの復号がエラーを有しないと仮定すれば、ユーザ1は、そのダウンリンクデータがそれらの2つの隣接したリソースブロックで伝送されることになっていることを示すそのDLグラントを検出する。ユーザ1は、そのDLグラントが物理リソースブロックの1つを占有することを知っているので、それは、それらの2つのリソースブロックの残りの合計3つのスロット内のダウンリンクデータを続けて復号する。そのDLおよびULグラントを検出すると、ユーザ2は、2つの隣接したリソースブロックの残りの合計2つのスロット内のダウンリンクデータを続けて復号する。第1スロット内を復号した後、ユーザ3、ユーザ4、およびユーザ5は、それらのDL/ULグラントを検出しない。それから、それらは、2つのリソースブロックの両方のスロット内のクロスインタリーブされたULグラントをブラインド復号することを試みる。それらのULグラントを検出すると、ユーザ3、ユーザ4、およびユーザ5は、次のいくつかのサブフレームにおけるULデータ伝送の準備をすべきである。
特許請求の範囲によってのみ限定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本願明細書に記載されている新規な方法およびシステムの多くの修正および変更が、当業者によりなされることができる。
参考文献
[1]3GPP TS 36.216、「次世代ユニバーサル地上無線アクセス(E−UTRA):リレー動作のための物理層」

Claims (21)

  1. 物理ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネルを2つの場合において多重化する方法であって、
    1)異なるユーザのアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)をクロスインタリーブし、物理ダウンリンクデータチャネルが伝送されることを許可されない第1および第2スロットのすべての物理リソースブロックにそれらをマッピングすること、ここで、この場合、ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化は、周波数分割多重化(FDM)であり、
    2)一のユーザのダウンリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(DLグラント)およびアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)を混合し、当該ユーザのダウンリンクデータ伝送のために第2スロットが使用されることができる物理リソースブロックの第1スロットにそれらをマッピングすること、ここで、この場合、ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化は、周波数分割多重化(FDM)+時分割多重化(TDM)である、
    を有する方法。
  2. 一のユーザのULグラントは、そのサブフレーム内で当該ユーザがULグラントのみを有する場合、他のユーザのULグラントとクロスインタリーブされ、両方のスロットで伝送される、請求項1に記載の方法。
  3. 一のユーザのULグラントは、当該ユーザのULグラントが第1スロットでのみ伝送される場合、他のユーザのULグラントとクロスインタリーブされない、請求項1に記載の方法。
  4. 一のユーザのULグラントは、そのサブフレーム内で当該ユーザがDLグラント(および、その結果、DLデータ伝送)をさらに有する場合、第1スロットでのみ伝送される、請求項1に記載の方法。
  5. ユーザは、まず、一組の物理リソースブロックの第1スロット内のそのDL/ULグラントをブラインド復号することを試み、何も検出されなければ、ユーザは、それから、一組の物理リソースブロックの両方のスロット内のそのULグラントをブラインド復号することを試みる、請求項1に記載の方法。
  6. クロスインタリーブされたULグラントの伝送および混合DL/ULグラントの伝送の可能性のための物理リソースブロックの組を別々に設定するステップをさらに含み、設定は、上位層信号伝達によって行われる、請求項5に記載の方法。
  7. クロスインタリーブされたULグラントの伝送のための物理リソースブロックは、周波数分散される、請求項6に記載の方法。
  8. 物理ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネルを多重化するための装置であって、
    1)異なるユーザのアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)をクロスインタリーブし、物理ダウンリンクデータチャネルが伝送されることを許可されない第1および第2スロットのすべての物理リソースブロックにそれらをマッピングするための、物理ダウンリンクデータチャネルが伝送されることを許可されない第1および第2スロットの物理リソースブロックと、ここで、この場合、ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化は、周波数分割多重化(FDM)であり、
    2)一のユーザのダウンリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(DLグラント)およびアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)を混合し、当該ユーザのダウンリンクデータ伝送のために第2スロットが使用されることができる物理リソースブロックの第1スロットにそれらをマッピングするための、第2スロットが使用されることができる物理リソースブロックの第1スロットと、ここで、この場合、ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化は、周波数分割多重化(FDM)+時分割多重化(TDM)である、
    を有する装置。
  9. 一のユーザのULグラントは、そのサブフレーム内で当該ユーザがULグラントのみを有する場合、他のユーザのULグラントとクロスインタリーブされ、両方のスロットで伝送される、請求項8に記載の装置。
  10. 一のユーザのULグラントは、当該ユーザのULグラントが第1スロットでのみ伝送される場合、他のユーザのULグラントとクロスインタリーブされない、請求項8に記載の装置。
  11. 一のユーザのULグラントは、そのサブフレーム内で当該ユーザがDLグラント(および、その結果、DLデータ伝送)をさらに有する場合、第1スロットでのみ伝送される、請求項8に記載の装置。
  12. ユーザは、まず、一組の物理リソースブロックの第1スロット内のそのDL/ULグラントをブラインド復号することを試み、何も検出されなければ、ユーザは、それから、一組の物理リソースブロックの両方のスロット内のそのULグラントをブラインド復号することを試みる、請求項8に記載の装置。
  13. クロスインタリーブされたULグラントの伝送および混合DL/ULグラントの伝送の可能性のための別々に設定された物理リソースブロックの組をさらに有し、設定は、上位層信号伝達によって行われる、請求項12に記載の装置。
  14. クロスインタリーブされたULグラントの伝送のための物理リソースブロックは、周波数分散される、請求項13に記載の装置。
  15. 物理ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネルを多重化するためのシステムであって、
    1)異なるユーザのアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)をクロスインタリーブし、物理ダウンリンクデータチャネルが伝送されることを許可されない第1および第2スロットのすべての物理リソースブロックにそれらをマッピングするための、物理ダウンリンクデータチャネルが伝送されることを許可されない第1および第2スロットの物理リソースブロックと、ここで、この場合、ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化は、周波数分割多重化(FDM)であり、
    2)一のユーザのダウンリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(DLグラント)およびアップリンクデータ伝送のためのスケジューリンググラント(ULグラント)を混合し、当該ユーザのダウンリンクデータ伝送のために第2スロットが使用されることができる物理リソースブロックの第1スロットにそれらをマッピングするための、第2スロットが使用されることができる物理リソースブロックの第1スロットと、ここで、この場合、ダウンリンク制御チャネルおよび物理ダウンリンクデータチャネル間のリソース多重化は、周波数分割多重化(FDM)+時分割多重化(TDM)である、
    を有するシステム。
  16. 一のユーザのULグラントは、そのサブフレーム内で当該ユーザがULグラントのみを有する場合、他のユーザのULグラントとクロスインタリーブされ、両方のスロットで伝送される、請求項15に記載のシステム。
  17. 一のユーザのULグラントは、当該ユーザのULグラントが第1スロットでのみ伝送される場合、他のユーザのULグラントとクロスインタリーブされない、請求項15に記載のシステム。
  18. 一のユーザのULグラントは、そのサブフレーム内で当該ユーザがDLグラント(および、その結果、DLデータ伝送)をさらに有する場合、第1スロットでのみ伝送される、請求項15に記載のシステム。
  19. ユーザは、まず、一組の物理リソースブロックの第1スロット内のそのDL/ULグラントをブラインド復号することを試み、何も検出されなければ、ユーザは、それから、一組の物理リソースブロックの両方のスロット内のそのULグラントをブラインド復号することを試みる、請求項15に記載のシステム。
  20. クロスインタリーブされたULグラントの伝送および混合DL/ULグラントの伝送の可能性のための別々に設定された物理リソースブロックの組をさらに有し、設定は、上位層信号伝達によって行われる、請求項15に記載のシステム。
  21. クロスインタリーブされたULグラントの伝送のための物理リソースブロックは、周波数分散される、請求項15に記載のシステム。
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