以下の実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素または特徴は、別に明示しない限り、選択的なものと考慮しなければならない。各構成要素または特徴が他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施してもよく、一部の構成要素及び/または特徴を結合させて本発明の実施例を構成してもよい。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、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成または特徴に代えてもよい。
本明細書では、本発明の実施例を、基地局と端末との間におけるデータ送受信の関係を中心に説明する。ここで、基地局は、端末と直接通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。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、基地局の上位ノード(upper node)により行われることもある。
すなわち、基地局を含む多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種々の動作は、基地局、または基地局以外の他のネットワークノードにより行われうるということは自明である。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、Node B、eNode B(eNB)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語に代えてもよい。また、本文書で基地局という用語は、セルまたはセクターを含む概念として用いることができる。一方、中継機は、Relay Node(RN)、Relay Station(RS)などの用語に代えてもよい。「端末(Terminal)」は、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、MSS(Mobile Subscriber Station)、SS(Subscriber Station)などの用語に代えてもよい。
以下の説明で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたもので、これらの特定用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱することなく他の形態に変更可能である。
場合によっては、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されたり、各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で示されることがある。また、本明細書全体を通じて同一の構成要素には同一の図面符号を付して説明する。
本発明の実施例は、無線接続システムであるIEEE 802システム、3GPPシステム、3GPP LTE及びLTE−A(LTE−Advanced)システム、及び3GPP2システムの少なくとも一つに開示された標準文書でサポートすることかできる。すなわち、本発明の実施例において本発明の技術的思想を明確にするために説明しない段階または部分を、上記の標準文書でサーポートすることができる。なお、本文書で開示している全ての用語は、上記の標準文書により説明することができる。
以下の技術は、CDMA(Code Division Multiple Access)、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、SC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)などのような種々の無線接続システムに用いることができる。CDMAは、UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)とすることができる。TDMAは、GSM(登録商標)(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM(登録商標) Evolution)のような無線技術とすることができる。OFDMAは、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(Evolved UTRA)などのような無線技術とすることができる。UTRAは、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)の一部である。3GPP(3rd Generation Partnership Project) LTE(long term evolution)は、E−UTRAを用いるE−UMTS(Evolved UMTS)の一部であり、ダウンリンクでOFDMAを採用し、アップリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(Advanced)は、3GPP LTEの進展である。WiMAXは、IEEE 802.16e規格(WirelessMAN−OFDMA Reference System)及び進展したIEEE 802.16m規格(WirelessMAN−OFDMA Advanced system)によって説明することができる。明確性のために、以下では、3GPP LTE及びLTE−Aシステムを中心に説明するが、本発明の技術的思想はこれに制限されない。
図1を参照してダウンリンク無線フレームの構造について説明する。
セルラーOFDM無線パケット通信システムにおいて、アップリンク/ダウンリンクデータパケット伝送はサブフレーム(Subframe)単位になされ、1サブフレームは、多数のOFDMシンボルを含む一定時間区間と定義される。3GPP LTE標準では、FDD(Frequency Division Duplex)に適用可能なタイプ1無線フレーム(radio frame)構造、及びTDD(Time Division Duplex)に適用可能なタイプ2の無線フレーム構造を支援する。
図1(a)は、タイプ1無線フレームの構造を示す図である。ダウンリンク無線フレーム(radio frame)は、10個のサブフレーム(subframe)で構成され、1サブフレームは時間領域(time domain)で2個のスロット(slot)で構成される。1サブフレームが伝送されるのにかかる時間をTTI(transmission time interval)といい、例えば、1サブフレームの長さは1msであり、1スロットの長さは0.5msである。1スロットは、時間領域で複数のOFDMシンボルを有し、周波数領域で多数のリソースブロック(Resource Block;RB)を有する。3GPP LTEシステムでは、ダウンリンクでOFDMAを用いるので、OFDMシンボルが一つのシンボル区間を示す。OFDMシンボルをSC−FDMAシンボルまたはシンボル区間と呼ぶこともできる。リソースブロック(Resource Block;RB)は、リソース割当単位であり、1スロットで複数個の連続した副搬送波(subcarrier)を有することができる。
1スロットに含まれるOFDMシンボルの数は、CP(Cyclic Prefix)の構成(configuration)によって異なることがある。CPには、拡張されたCP(extended CP)と一般CP(normal CP)がある。例えば、OFDMシンボルが一般CPにより構成された場合に、1スロットに含まれるOFDMシンボルの数は7個でよい。OFDMシンボルが拡張されたCPにより構成された場合に、1 OFDMシンボルの長さが増加することから、1スロットに含まれるOFDMシンボルの数は、一般CPの場合に比べてより少ない。拡張されたCPの場合に、例えば、1スロットに含まれるOFDMシンボルの数は6個でよい。端末が速い速度で移動するなどしてチャネル状態が不安定な場合に、シンボル間干渉をより減らすために、拡張されたCPを用いることができる。
一般CPが用いられる場合に、1スロットは7個のOFDMシンボルを有するので、1サブフレームは14個のOFDMシンボルを有する。この場合、各サブフレームにおける先頭の2または3個のOFDMシンボルは、PDCCH(physical downlink control channel)に割り当てられ、残りのOFDMシンボルは、PDSCH(physical downlink shared channel)に割り当てられるとよい。
図1(b)は、タイプ2無線フレームの構造を示す図である。タイプ2無線フレームは、2個のハーフフレーム(half frame)で構成され、各ハーフフレームは、5個のサブフレームとDwPTS(Downlink Pilot Time Slot)、保護区間(Guard Period;GP)、UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)で構成され、1サブフレームは2個のスロットで構成される。DwPTSは、端末での初期セル探索、同期化またはチャネル推定に用いられる。UpPTSは、基地局でのチャネル推定、端末の上り伝送同期を合わせるのに用いられる。保護区間は、アップリンクとダウンリンクとの間にダウンリンク信号の多重経路遅延によりアップリンクで生じる干渉を除去するための区間である。一方、無線フレームのタイプを問わず1個のサブフレームは2個のスロットで構成される。
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またはサブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるシンボルの数は、様々に変更可能である。
図2は、1ダウンリンクスロットにおけるリソースグリッド(resource grid)を示す図である。1ダウンリンクスロットは、時間領域で7 OFDMシンボルを含み、1リソースブロック(RB)は、周波数領域で12副搬送波を含む例が示されているが、本発明はこれに制限されない。例えば、一般CP(Cyclic Prefix)の場合には、1スロットが7 OFDMシンボルを含むが、拡張されたCP(extended−CP)の場合には1スロットが6 OFDMシンボルを含むことができる。リソースグリッド上のそれぞれの要素をリソース要素(resource element;RE)と呼ぶ。1リソースブロックは12×7リソース要素を含む。ダウンリンクスロットに含まれるリソースブロックの個数NDLは、ダウンリンク伝送帯域幅に従う。アップリンクスロットの構造はダウンリンクスロットの構造と同一でよい。
図3は、ダウンリンクサブフレームの構造を示す図である。1サブフレーム内において、1番目のスロットの先頭の最大3 OFDMシンボルは、制御チャネルが割り当てられる制御領域に該当し、残りのOFDMシンボルは、物理ダウンリンク共有チャネル(Physical Downlink Shared Chancel;PDSCH)が割り当てられるデータ領域に該当する。3GPP LTEシステムで用いられるダウンリンク制御チャネルには、例えば、物理制御フォーマット指示子チャネル(Physical Control Format Indicator Channel;PCFICH)、物理ダウンリンク制御チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDCCH)、物理HARQ指示子チャネル(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel;PHICH)などがある。PCFICHは、サブフレームの1番目のOFDMシンボルで伝送され、サブフレーム内の制御チャネル伝送に用いられるOFDMシンボルの個数に関する情報を含む。PHICHは、アップリンク伝送の応答としてHARQ ACK/NACK信号を含む。PDCCHを通じて伝送される制御情報をダウンリンク制御情報(Downlink Control Information;DCI)という。DCIは、アップリンクまたはダウンリンクスケジューリング情報を含んだり、任意の端末グループに対するアップリンク伝送電力制御命令を含む。PDCCHは、ダウンリンク共有チャネル(DL−SCH)のリソース割当及び伝送フォーマット、アップリンク共有チャネル(UL−SCH)のリソース割当情報、ページングチャネル(PCH)のページング情報、DL−SCH上のシステム情報、PDSCHで伝送されるランダムアクセス応答(Random Access Response)のような上位層制御メッセージのリソース割当、任意の端末グループ中の個別端末への伝送電力制御命令のセット、伝送電力制御情報、VoIP(Voice over IP)の活性化などを含むことができる。複数のPDCCHが制御領域で伝送され、端末は、複数のPDCCHをモニタリングすることができる。PDCCHは、1以上の連続する制御チャネル要素(Control Channel Element;CCE)の組み合わせで伝送される。CCEは、無線チャネルの状態に基づくコーディングレートでPDCCHを提供するために用いられる論理割当単位である。CCEは、複数個のリソース要素グループに対応する。PDCCHのフォーマット及び利用可能なビット数は、CCEの個数とCCEにより提供されるコーディングレート間の相関関係によって決定される。基地局は、端末に伝送されるDCIに基づいてPDCCHフォーマットを決定し、制御情報に巡回冗長検査(Cyclic Redundancy Check;CRC)を付加する。CRCは、PDCCHの所有者または用途によって、無線ネットワーク臨時識別子(Radio Network Temporary Identifier;RNTI)という識別子でマスキングされる。PDCCHが特定端末に対するものであれば、端末のcell−RNTI(C−RNTI)をCRCにマスキングすることができる。または、PDCCHがページングメッセージに対するものであれば、ページング指示子識別子(Paging Indicator Identifier;P−RNTI)をCRCにマスキングすることができる。PDCCHがシステム情報(特に、システム情報ブロック(SIB))に対するものであれば、システム情報識別子及びシステム情報RNTI(SI−RNTI)をCRCにマスキングすることができる。端末のランダムアクセスプリアンブル伝送に対する応答であるランダムアクセス応答を表すために、ランダムアクセス−RNTI(RA−RNTI)をCRCにマスキングすることができる。
図4は、アップリンクサブフレームの構造を示す図である。アップリンクサブフレームは、周波数領域で制御領域とデータ領域とに区別することができる。制御領域には、アップリンク制御情報を含む物理アップリンク制御チャネル(Physical Uplink Control Channel;PUCCH)が割り当てられる。データ領域には、ユーザデータを含む物理アップリンク共有チャネル(Physical uplink shared channel;PUSCH)が割り当てられる。単一搬送波特性を維持するために、一つの端末は、PUCCHとPUSCHを同時に伝送しない。一つの端末に対するPUCCHは、サブフレームでリソースブロック対(RB pair)に割り当てられる。リソースブロック対に属するリソースブロックは、2スロットに対して異なる副搬送波を占める。これを、PUCCHに割り当てられるリソースブロック対がスロット境界で周波数−ホッピング(frequency−hopped)するという。
搬送波組み合わせ(Carrier Aggregation)
一般の無線通信システムでは、アップリンクとダウンリンク間の帯域幅が互いに異なるように設定されても、主に、一つの搬送波(carrier)のみを考慮している。例えば、単一搬送波に基づき、アップリンクとダウンリンクを構成する搬送波の数がそれぞれ1個であり、アップリンクの帯域幅とダウンリンクの帯域幅とが主に互いに対称である無線通信システムを提供することができる。
ITU(International Telecommunication Union)では、IMT−Advancedの候補技術が、既存の無線通信システムに比べて拡張された帯域幅を支援することを要求している。しかし、全世界的に一部地域以外は、大きい帯域幅の周波数割当が容易でない。そこで、断片の小さい帯域を效率的に用いるための技術として、周波数領域で物理的に複数個のバンドを組み合わせることで、論理的に大きい帯域のバンドを用いるような効果を奏するための搬送波組み合わせ(Carrier Aggregation;帯域幅組み合わせ(Bandwidth Aggregation)またはスペクトル組み合わせ(Spectrum Aggregation)ともいう。)技術が開発されている。
搬送波組み合わせは、増加する収率(throughput)を支援し、広帯域RF素子の導入によるコスト増加を防止し、かつ既存システムとの互換性を保障するために導入されるものである。搬送波組み合わせとは、既存の無線通信システム(例えば、3GPP LTE−Advancedシステムの場合には3GPP LTEリリース8または9システム)で定義される帯域幅単位の搬送波の複数個の束を通じて端末と基地局間にデータを交換できるようにする技術である。ここで、既存の無線通信システムで定義される帯域幅単位の搬送波を構成搬送波(Component Carrier;CC)と呼ぶことができる。アップリンク及びダウンリンクのそれぞれにおいて一つ以上の構成搬送波を用いる搬送波組み合わせ技術を適用することができる。搬送波組み合わせ技術は、一つの構成搬送波が5MHz、10MHzまたは20MHzの帯域幅を支援しても、最大5個の構成搬送波をまとめて最大100MHzまでのシステム帯域幅を支援する技術を含むことができる。
ダウンリンク構成搬送波はDL CCと表現でき、アップリンク構成搬送波はUL CCと表現できる。また、搬送波または構成搬送波は、3GPPの標準における機能構成の側面で記述し表現する方式によってセル(cell)と表現されることもある。そのため、DL CCはDL cell、UL CCはUL cellと表現されてもよい。以下、本発明では、搬送波組み合わせが適用される複数個の搬送波を、搬送波、構成搬送波、CCまたはセル(cell)という用語を用いて表現する。
また、以下の説明で、ダウンリンク伝送主体としては主に基地局(またはセル)を挙げて説明し、アップリンク伝送主体としては主に端末を挙げて説明するが、これに制限されるわけではない。すなわち、中継機が端末へのダウンリンク伝送主体となったり、端末からのアップリンク受信主体となる場合、または中継機が基地局へのアップリンク伝送主体となったり、基地局からのダウンリンク受信主体となる場合にも、本発明の内容を適用可能である。
ダウンリンク搬送波組み合わせは、基地局が端末に、ある時間領域リソース(サブフレーム単位)で一つ以上の搬送波帯域上の周波数領域リソース(副搬送波またはPRB(Physical Resource Block))を用いてダウンリンク伝送を支援すること、ということができる。アップリンク搬送波組み合わせは、端末が基地局に、ある時間領域リソース(サブフレーム単位)で一つ以上の搬送波帯域上の周波数領域リソース(副搬送波またはPRB)を用いてアップリンク伝送を支援すること、ということができる。
図5を参照して多重搬送波支援システムの物理層(第1層、L1)及びMAC層(第2層、L2)の構成を説明する。単一搬送波を支援する既存の無線通信システムにおける基地局には一つの搬送波を支援する一つの物理層(PHY)個体が存在し、一つのPHY個体を制御する一つのMAC(Medium Access Control)個体を提供することができる。PHY層では、例えば、基底帯域プロセシング動作を行うことができる。MAC層では、例えば、送信部においてMAC PDU(Protocol Data Unit)生成及びMAC/RLCサブ層を包括するL1/L2スケジューラ動作を行うことができる。MAC層のMAC PDUパケットブロックは、論理的な伝送層(transport layer)を経て伝送ブロック(transport block)に変換されて物理層入力情報ブロックにマッピングされる。同図のMAC層は、L2層全体を表現するものとし、MAC/RLC/PDCPサブレイヤーを包括する意味として適用可能である。このような適用は、本発明全体のMAC層の説明においていずれも置換して適用可能である。
一方、多重搬送波支援システムにおいてMAC−PHY個体を複数個提供することができる。すなわち、図5の(a)に示すように、n個の構成搬送波のそれぞれに一つずつのMAC−PHY個体が対応する形態で多重搬送波支援システムの送信部と受信部を構成することができる。構成搬送波別に、独立したPHY層及びMAC層が構成されるので、MAC PDUから物理層において構成搬送波別にPDSCHが生成される。
または、多重搬送波支援システムにおいて一つの共通MAC個体と複数個のPHY個体を提供することもできる。すなわち、図5の(b)に示すように、n個の構成搬送波のそれぞれに対応するn個のPHY個体が提供され、n個のPHY個体を制御する一つの共通MAC個体が存在する形態で多重搬送波支援システムの送信部と受信部を構成することもできる。この場合、一つのMAC層からのMAC PDUが、伝送層上において、複数個の構成搬送波のそれぞれに対応する複数個の伝送ブロックに分化されてもよく、または、MAC層でのMAC PDU生成時にまたはRLC層でのRLC PDU生成時に、それぞれの構成搬送波別に分岐されてもよい。これにより、物理層において構成搬送波別にPDSCHが生成される。
MAC層のパケットスケジューラから生成されるL1/L2制御シグナリングの制御情報を伝送するPDCCHは、個別構成搬送波ごとの物理リソースにマッピングして伝送することができる。ここで、特定端末に対するPDSCHまたはPUSCHの伝送のための制御情報(ダウンリンク割当またはアップリンクグラント)を含むPDCCHは、当該PDSCH/PUSCHが伝送される構成搬送波ごとに別個にエンコーディングすることができる。このようなPDCCHを区分コーディングされた(separate coded)PDCCHと呼ぶことができる。一方、複数個の構成搬送波のPDSCH/PUSCH伝送のための制御情報を一つのPDCCHとして伝送することもでき、これをジョイントコーディングされた(joint coded)PDCCHと呼ぶことができる。
搬送波組み合わせを支援するには、制御チャネル(PDCCHまたはPUCCH)及び/または共有チャネル(PDSCHまたはPUSCH)が伝送されうるように基地局と端末(または中継機)間の接続が設定されていたり、接続設定のための準備が必要である。特定端末(または中継機)別にこのような接続/接続設定のために搬送波に対する測定(measurement)及び/または報告(reporting)が必要であり、このような測定及び/または報告の対象となる構成搬送波を割り当てる(assign)ことができる。すなわち、構成搬送波割当とは、基地局で構成されるダウンリンク/アップリンク構成搬送波のうち、特定端末(または中継機)の性能(capability)とシステム環境を考慮してダウンリンク/アップリンク伝送に用いられる構成搬送波を設定(構成搬送波の個数及びインデックスを指定)することを意味する。
この時、構成搬送波割当を、第3層(L3)RRM(Radio Resource Management)で制御する場合に、端末−特定(UE−specific)または中継機−特定(RN−specific)RRCシグナリングを用いることができる。または、セル−特定(cell−specific)やセルクラスター−特定(cell cluster−specific)RRCシグナリングを用いることもできる。構成搬送波割当に一連の構成搬送波活性(activation)/非活性(deactivation)の設定のような動的な(dynamic)制御が必要な場合には、L1/L2制御シグナリングとして所定のPDCCHを用いたり、構成搬送波割当制御情報専用の(dedicated)物理制御チャネルまたはL2 MACメッセージ形態のPDSCHを用いることもできる。一方、構成搬送波割当をパケットスケジューラで制御する場合には、L1/L2制御シグナリングとして所定のPDCCHを用いたり、構成搬送波割当制御情報専用の物理制御チャネルを用いたり、または、L2 MACメッセージ形態のPDSCHを用いることができる。
図6は、ダウンリンク及びアップリンクのそれぞれに対する構成搬送波(CC)を概念的に示す図である。図6のダウンリンク(DL)及びアップリンク(UL)CCは、基地局(セル)または中継機で割り当てることができ、例えば、DL CCの個数はNに設定され、UL CCの個数をMに設定される。
端末の初期アクセス(initial access)または初期配置(initial deployment)過程を通じてDL及びULに対してそれぞれ単一の任意のCCに基づいてRRC接続を設定する段階(セル探索(cell search)、システム情報(system information)獲得/受信、初期ランダムアクセス(initial random access)過程など)を行った後に、端末別に固有の搬送波設定が専用シグナリング(端末−特定RRCシグナリングまたは端末−特定L1/L2 PDCCHシグナリング)を通じて基地局から提供される。または、端末に対する搬送波設定が基地局(セルまたはセルクラスター)単位で共通になされる場合は、セル−特定RRCシグナリングまたはセル−特定端末−共通L1/L2 PDCCHシグナリングを通じて提供されてもよい。または、基地局で構成している搬送波構成情報について、RRC接続設定のためのシステム情報を通じて端末にシグナリングしてもよく、RRC接続設定段階後の別途のシステム情報またはセル−特定RRCシグナリングを通じて端末にシグナリングしてもよい。
本文書では、DL/UL CC設定について基地局と端末間の関係を中心に説明するが、これに制限されるものではない。例えば、中継機領域内の端末に対して、中継機が該当の端末のDL/UL CC設定を提供することにも同一に適用可能である。また、基地局領域内の中継機に対して、基地局が該当の中継機のDL/UL CC設定を提供することにも同一に適用可能である。以下では、明瞭性のために、基地局及び端末の関係を中心にDL/UL CC設定について説明するが、同一の内容が、中継機−端末間(アクセスアップリンク及びダウンリンク)または基地局−中継機間(バックホールアップリンク及びダウンリンク)にも適用可能であることは明らかである。
このようなDL/UL CCを個別端末に固有に割当(assignment)する過程で暗黙的に(implicitly)、または任意のシグナリングパラメータの定義を通じて明示的に(explicitly)DL/UL CC連係を設定することができる。
図7は、DL/UL CC連係の一例を示す図である。基地局がダウンリンクCC 2個(DL CC#a及びDL CC#b)及びアップリンクCC 2個(UL CC#i及びUL CC#j)でCCを構成(configuration)する場合に、任意の端末に対してダウンリンクCC 2個(DL CC#a及びDL CC#b)及びアップリンクCC 1個(UL CC#i)が割り当てられることによって定義されるDL/UL CC連係を例示している。図7のDL/UL CC連係設定において実線で表示されたものは、基本的に基地局が構成するDL CCとUL CCの連係設定を示す。これはSIB2で定義することができる。図7のDL/UL CC連係設定において点線で表示されたものは、特定端末に対して設定されるDL CCとUL CCの連係設定を示す。図7のDL CCとUL CCの連係設定は単なる例示に過ぎず、これに限定されるものではない。すなわち、本発明の様々な実施例において、基地局が構成するDL CCとUL CCの個数は、任意の値に設定されてもよく、これに応じて、当該構成されるDL CCとUL CCで端末−特定に設定または割り当てられるDL CCとUL CCの個数も任意の値に設定可能であり、これと関連したDL/UL CC連係も、図7の方式とは異なる方式で定義されることがある。
また、端末に構成または設定されるDL及びUL構成搬送波を、プライマリ構成搬送波(primary CC;PCC)(または、primary cell;P−cell)またはアンカー構成搬送波(anchor CC)(または、anchor cell)と設定することができる。例えば、常に、RRC接続設定上の構成/再構成情報の伝送を目的とするDL PCC(または、DL P−cell)を設定したり、任意の端末がアップリンクで伝送すべきUCIを伝送するためのPUCCHを伝送するUL CCをUL PCC(または、UL P−cell)と設定することができる。このDL PCC(P−cell)及びUL PCC(P−cell)は、基本としては、端末別に特定して一つを設定することができる。または、CCが端末に非常に多く設定される場合や複数の基地局からCCが設定されうる状況では、任意の端末に一つまたは一つ以上の基地局からそれぞれ一つまたは複数個のDL PCC(P−cell)及び/またはUL PCC(P−cell)が設定されてもよい。一応、DL PCC(P−cell)とUL PCC(P−cell)の連係(linkage)は、任意に基地局が端末特定に構成できる方法を考慮することができる。或いは、より単純化した方法として、LTEリリース−8(Rel−8)で既に定義し、SIB(System Information Block(or Base))2でシグナリングされる基本連係の関係に基づいてDL PCC(P−cell)とUL PCC(P−cell)の連係が構成されてもよい。上記の連係が設定されるDL PCC(P−cell)及びUL PCC(P−cell)をまとめて端末特定にP−cellと表現することもできる。
SC−FDMA伝送及びOFDMA伝送
図8は、移動通信システムにおいてSC−FDMA伝送方式とOFDMA伝送方式を説明するための図である。アップリンク伝送にはSC−FDMA伝送方式を用い、ダウンリンク伝送にはOFDMA伝送方式を用いることができる。
アップリンク信号伝送主体(例えば、端末)及びダウンリンク信号伝送主体(例えば、基地局)は、直列−並列変換器(Serial−to−Parallel Converter)801、副搬送波マッパー803、M−ポイントIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)モジュール804、及び並列−直列変換器(Parallel−to−Serial Converter)805を備える点においては同一である。直列−並列変換器801に入力される入力信号は、チャネルコーディング及び変調されたデータシンボルである。ただし、SC−FDMA方式で信号を伝送するためのユーザー機器は、N−ポイントDFT(Discrete Fourier Transform)モジュール802をさらに備え、M−ポイントIDFTモジュール804のIDFT処理影響をある程度打ち消すことで、伝送信号に単一搬送波特性を有させることができる。すなわち、DFTモジュール802では、入力されたデータシンボルをDFT拡散させることによって、アップリンク伝送で要求される単一搬送波特性(single carrier property)を満たすようにすることができる。このようなSC−FDMA伝送方式は、基本的に、良好なPAPR(Peak to Average Power Ratio)またはCM(Cubic Metric)を提供し、アップリンク送信機が電力制限状況の場合にもより効率的に伝送できるようにし、ユーザー収率を向上させることができる。
図9は、単一アンテナ伝送と多重アンテナ伝送の場合における最大伝送電力を説明するための図である。図9(a)は、単一アンテナ伝送の場合を示す。一つのアンテナに一つの電力増幅器(PA;Power Amplifier)を提供することができる。図9(a)で電力増幅器の出力(Pmax)は特定値を有することができ、例えば、23dBmの値を有することができる。一方、図9(b)及び9(c)は、多重アンテナ伝送の場合を示す。図9(b)及び図9(c)で複数個の伝送アンテナのそれぞれに複数個のPAをマッピングすることができる。例えば、伝送アンテナの個数が2の場合には、2個のPAがそれぞれ伝送アンテナにマッピングされる。2個のPAの出力値(すなわち、最大伝送電力)の設定は、図9(b)及び9(c)のように異なるように構成されてもよい。
図9(b)では、単一アンテナ伝送の場合における最大伝送電力値(Pmax)をPA1及びPA2で分けて適用する例を示す。すなわち、PA1にx[dBm]の伝送電力値が設定されると、PA2には(Pmax−x)[dBm]の伝送電力値を適用することができる。こうすると、全体伝送電力がPmaxに維持されるので、送信機が電力制限状況においてPAPRの増加に、より強い特性を有することができる。
一方、図9(c)では、一つの伝送アンテナ(ANT1)のみが最大伝送電力値(Pmax)を有し、残り一つの伝送アンテナ(ANT2)の伝送電力値はその半分(Pmax/2)に設定される例を示す。この場合には、一つの伝送アンテナのみがPAPR増加に強い特性を有することができる。
多重アンテナシステム
多重アンテナ(MIMO)技術は、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に、複数のアンテナから受信したデータ断片を集めて完成する技術を応用したものである。多重アンテナ技術は、特定範囲でデータ伝送速度を向上させたり特定データ伝送速度に対してシステム範囲を増加させたりできるため、移動通信端末と中継機などに幅広く使用できる次世代移動通信技術であり、データ通信拡大などにより限界状況に達した移動通信の伝送量限界を克服できる次世代技術として関心を集めている。
図10(a)は、一般的な多重アンテナ(MIMO)通信システムの構成図である。図10(a)に示すように、伝送アンテナの数をNT個、受信アンテナの数をNR個に同時に増やすと、送信機または受信機のいずれか一方でのみ多数のアンテナを使用する場合とは違い、アンテナ数に比例して理論的にチャネル伝送容量が増加する。そのため、伝送率(transmission rate)を向上させ、周波数効率を画期的に向上させることが可能である。チャネル伝送容量の増加による伝送率は、理論的に一つのアンテナを用いる場合の最大伝送率(R0)に、下記の数学式1の増加率(Ri)が掛けられた分だけ増加可能である。
例えば、4個の伝送アンテナと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倍の伝送率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年代の半ばに証明されて以来、実質的なデータ伝送率の向上につなかせるめめに様々な技術が現在まで活発に研究されており、それらのいくつかの技術は既に3世代移動通信と次世代無線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の動向をみると、様々なチャネル環境及び多重接続環境での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の研究などのように、様々な観点で活発な研究が進行されている。
多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するためにそ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(a)に示すように、NT個の伝送アンテナとNR個の受信アンテナが存在するとしよう。まず、伝送信号について説明すると、NT個の伝送アンテナがある場合に、最大伝送可能な情報はNT個であるから、伝送情報を下記の数学式2のようなヘクトルで示すことができる。
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
とすれば、伝送電力の調整された伝送情報をヘクトルで示すと、下記の数学式3のようになる。
また、
を伝送電力の対角行列Pを用いて表すと、下記の数学式4のようになる。
一方、伝送電力の調整された情報ヘクトル
に重み行列Wが適用されて、実際に伝送されるNT個の伝送信号(transmitted signal)
が構成される場合を考慮してみよう。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宜分配する役割を果たす。このような伝送信号
はヘクトルXを用いて下記の数学式5のように表すことができる。ここで、Wijは、i番目の伝送アンテナとj番目の情報間の重み値を意味する。W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。
NR個の受信アンテナがある場合に、各アンテナの受信信号
をヘクトルで表すと、下記の数学式6のようになる。
一方、多重アンテナ通信システムにおけるチャネルをモデリングする場合に、チャネルを送受信アンテナインデックスによって区別でき、伝送アンテナjから受信アンテナiを経るチャネルをhijと表示するとする。ここで、hijのインデックスの順序は、受信アンテナインデックスが先で、伝送アンテナのインデックスが後であることに留意されたい。
このようなチャネルは、複数個を一つにまとめてヘクトル及び行列形態で表示することも可能である。ヘクトル表示を取り上げて説明すると、次の通りである。図10(b)は、NT個の伝送アンテナから受信アンテナiへのチャネルを示す図である。
図10(b)に示すように、総NT個の伝送アンテナから受信アンテナiに到着するチャネルは、次のように表現可能である。
また、上記の数学式7のような行列表現を用いてNT個の伝送アンテナからNR個の受信アンテナを経るチャネルを全て表すと、下記の数学式8のようになる。
実のチャネルは上のようなチャネル行列Hを経た後に白色雑音(AWGN;Additive White Gaussian Noise)が加えられるので、NR個の受信アンテナのそれぞれに加えられる白色雑音
をヘクトルで表現すると、下記の数学式9のようになる。
これらの数学式を用いて求めた受信信号は、下記の数学式10の通りである。
一方、チャネル状況を表すチャネル行列Hの行と列の数は、伝送アンテナと受信アンテナの個数によって決定される。チャネル行列Hにおいて、行の数は受信アンテナの個数(NR)と同一であり、列の数は伝送アンテナの個数(NT)と同一である。すなわち、チャネル行列Hは、NR×NT行列で表示することができる。一般に、行列のランクは、互いに独立した行の数と列の数のうち、より小さい数によって定義される。そのため、行列のランクは、行列の行の数や列の数よりも大きい値を有することができない。チャネル行列Hのランクは、下記の数学式11で表現することができる。
多重アンテナシステムの運営(operation)のために用いられる多重アンテナ送受信手法(scheme)は、FSTD(frequency switched transmit diversity)、SFBC(Space Frequency Block Code)、STBC(Space Time Block Code)、CDD(Cyclic Delay Diversity)、TSTD(time switched transmit diversity)などにすることができる。ランク2以上では、空間多重化(Spatial Multiplexing;SM)、GCDD(Generalized Cyclic Delay Diversity)、S−VAP(Selective Virtual Antenna Permutation)などを用いることができる。
FSTDは、各多重アンテナに伝送される信号ごとに異なる周波数の副搬送波を割り当てることによってダイバーシティ利得を得る方式である。SFBCは、空間領域と周波数領域での選択性を效率的に適用することで、該当の次元でのダイバーシティ利得と多重ユーザースケジューリング利得の両方を確保できる手法である。STBCは、空間領域と時間領域で選択性を適用する手法である。CDDは、各送信アンテナ間の経路遅延を用いてダイバーシティ利得を得る手法である。TSTDは、多重アンテナで伝送される信号を時間によって区別する手法である。空間多重化は、アンテナ別に異なるデータを伝送して伝送率を高める手法である。GCDDは、時間領域と周波数領域での選択性を適用する手法である。S−VAPは、単一プリコーディング行列を用いる手法であり、空間ダイバーシティまたは空間多重化において多重コードワードをアンテナ間に混合するMCW(Multi Codeword)S−VAPと単一コードワードを用いるSCW(Single Codeword)S−VAPがある。
これらのMIMO伝送手法のうち、STBC手法は、同じデータシンボルが時間領域で直交性を支援する方式で反復されることで時間ダイバーシティを獲得する方式である。同様に、SFBC手法は、同じデータシンボルが周波数領域で直交性を支援する方式で反復されることで周波数ダイバーシティを獲得する方式である。STBCに用いられる時間ブロックコード及びSFBCに用いられる周波数ブロックコードの例示は、下の数学式12及び13と通りである。数式12は2伝送アンテナ場合、数式13は4伝送アンテナの場合におけるブロックコードを表す。
数学式12及び13で、Si(i=1,2,3,4)は、変調されたデータシンボルを表す。また、数学式12及び13の行列において、行(row)はアンテナポートを表し、列(column)は時間(STBCの場合)または周波数(SFBCの場合)を表す。
一方、前述のMIMO伝送手法のうち、CDD手法は、遅延拡散を人為的に増加させることで、周波数ダイバーシティを増加させる方式である。図11は、多重アンテナシステムにおいて一般的なCDD構造の例示を示す。図11(a)は、時間領域での巡回遅延を適用する方式を表す。図11(a)の巡回遅延を適用するCDD手法は、図11(b)のように位相−シフトダイバーシティを適用することとすることもできる。
一方、前述したMIMO伝送手法と関連して、コードブックベースのプリコーディング手法について説明する。図12は、コードブックベースのプリコーディングの基本概念を説明するための図である。
コードブックベースのプリコーディング方式によれば、送受信端は、伝送ランク、アンテナ個数などによってあらかじめ定められた所定個数のプリコーディング行列を含むコードブック情報を共有するようになる。すなわち、フィードバック情報が有限(finite)な場合に、プリコーディングベースのコードブック方式を用いることができる。受信端は受信信号を通じてチャネル状態を測定し、上述したコードブック情報に基づいて有限な個数の好むプリコーディング行列情報(すなわち、該当のプリコーディング行列のインデックス)を送信端にフィードバックすることができる。例えば、受信端ではML(Maximum Likelihood)またはMMSE(Minimum Mean Square Error)方式で受信信号を測定し、最適のプリコーディング行列を選択することができる。図12では、受信端が送信端にプリコーディング行列情報をコードワード別に伝送する例を示しているが、これに限定されるわけではない。
受信端からフィードバック情報を受信した送信端は、受信した情報に基づいてコードブックから特定プリコーディング行列を選択することができる。プリコーディング行列を選択した送信端は、伝送ランクに対応する個数のレイヤー信号に、選択されたプリコーディング行列を掛ける方式でプリコーディングを行い、プリコーディングの行われた伝送信号を複数のアンテナから伝送することができる。
送信端でプリコーディングされて伝送された信号を受信した受信端は、送信端でなされたプリコーディングの逆処理を行って受信信号を復元することができる。一般に、プリコーディング行列は、U*UH=Iのようなユニタリー行列(U)条件を満たすので、上述したプリコーディングの逆処理は、送信端のプリコーディングに用いられたプリコーディング行列(P)のエルミート(Hermit)行列(PH)を受信信号に掛ける方式で行うことができる。
物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)
アップリンク制御情報を含む物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)について説明する。
PUCCHを通じて複数個の端末の制御情報を伝送することができ、各端末の信号を区別するためにコード分割多重化(Code Division Multiplexing;CDM)を行う場合に長さ12のCAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation)シーケンスを主に用いる。CAZACシーケンスは、時間領域及び周波数領域で一定の大きさ(amplitude)を維持する特性を有するので、端末のPAPR(Peak−to−Average Power Ratio)またはCM(CubiC Metric)を下げ、カバレッジを増加させるのに適した性質を有する。また、PUCCHを通じて伝送されるダウンリンクデータ伝送に対するACK/NACK情報は、直交シーケンス(orthgonal sequence)を用いてカバーリングされる。
また、PUCCH上で伝送される制御情報は、異なる巡回シフト値を有する巡回シフトされたシーケンス(cyclically shifted sequence)を用いて区別できる。巡回シフトされたシーケンスは、基本シーケンス(base sequence)を特定CS量(cyclic shift amount)だけ巡回シフトさせて生成することができる。特定CS量は、巡回シフトインデックス(CS index)により指示される。チャネルの遅延拡散(delay spread)によって使用可能な巡回シフトの数は異なることがある。様々なシーケンスを基本シーケンスに用いることができ、その一例に前述のCAZACシーケンスがある。
PUCCHは、スケジューリング要請(Scheduling Request;SR)、ダウンリンクチャネル測定情報、ダウンリンクデータ伝送に対するACK/NACK情報のような制御情報を含むことができる。チャネル測定情報は、チャネル品質指示子(Channel Quality Indicator;CQI)、プリコーディング行列インデックス(Precoding Matrix Index;PMI)及びランク指示子(Rank Indicator;RI)を含むことができる。
PUCCHに含まれる制御情報の種類、変調方式などによってPUCCHフォーマットが定義される。すなわち、PUCCHフォーマット1はSRの伝送に用いられ、PUCCHフォーマット1aまたはフォーマット1bは、HARQ ACK/NACKの伝送に用いられ、PUCCHフォーマット2はCQIの伝送に用いられ、PUCCHフォーマット2a/2bはCQI及びHARQ ACK/NACKの伝送に用いられる。
任意のサブフレームでHARQ ACK/NACKが単独で伝送される場合にはPUCCHフォーマット1aまたはフォーマット1bを用い、SRが単独で伝送される場合にはPUCCHフォーマット1を用いる。端末は、HARQ ACK/NACK及びSRを同一のサブフレームで伝送することもでき、これについては後述する。
PUCCHフォーマットは、表1のように要約することができる。
図13は、アップリンク物理リソースブロックでPUCCHのリソースマッピング構造を示す。
は、アップリンクでのリソースブロックの個数を表し、nPRBは、物理リソースブロック番号を意味する。PUCCHは、アップリンク周波数ブロックの両端(edge)にマッピングされる。CQIリソースは、周波数帯域末端に続く物理リソースブロックにマッピングし、これに続いてACK/NACKをマッピングできる。
PUCCHフォーマット1は、SR伝送のために用いられる制御チャネルである。スケジューリング要請(SR)は、端末がスケジューリングされることを要請したりまたは要請しない方式で伝送することができる。
PUCCHフォーマット1a/1bは、ACK/NACK伝送のために用いられる制御チャネルである。PUCCHフォーマット1a/1bにおいてBPSKまたはQPSK変調方式を用いて変調されたシンボルは、長さ12のCAZACシーケンスに乗算(multiply)される。CAZACシーケンス乗算後に、直交シーケンスとしてブロック方向に(block−wise)拡散される。一般のACK/NACK情報に対しては長さ4のアダマール(Hadamard)シーケンスが用いられ、短い(shortened)ACK/NACK情報及び参照信号(Reference Signal)に対しては長さ3のDFT(Discrete Fourier Transform)シーケンスを用いることができる。拡張されたCPの場合における参照信号に対しては長さ2のアダマールシーケンスを用いることができる。
端末は、HARQ ACK/NACK及びSRを同一サブフレームで伝送することもできる。肯定(positive)SR伝送のために、端末は、SR用に割り当てられたリソースを通じてHARQ ACK/NACKを伝送することができる。否定(negative)SR伝送のためには、端末は、ACK/NACK用に割り当てられたリソースを通じてHARQ ACK/NACKを伝送することができる。
次に、PUCCHフォーマット2/2a/2bについて説明する。PUCCHフォーマット2/2a/2bは、チャネル測定フィードバック(CQI、PMI、RI)を伝送するための制御チャネルである。
PUCCHフォーマット2/2a/2bは、CAZACシーケンスによる変調を支援し、QPSK変調されたシンボルを長さ12のCAZACシーケンスに乗算することができる。シーケンスの巡回シフトはシンボル及びスロット間に変更可能である。参照信号(RS)に対して直交カバーリングを用いることができる。
図14は、CQI情報ビットのチャネル構造を示す図である。CQI情報ビットは一つ以上のフィールドを含むことができる。例えば、MCSを決定するCQIインデックスを指示するCQIフィールド、コードブック上のプリコーディング行列のインデックスを指示するPMIフィールド、ランクを指示するRIフィールドなどをCQI情報ビットに含むことができる。
図14(a)を参照すると、1スロットに含まれる7個のSC−FDMAシンボルのうち、3個のSC−FDMAシンボル間隔だけ離れた2個のSC−FDMAシンボルには、参照信号(RS)を載せ、残り5個のSC−FDMAシンボルにはCQI情報を載せることができる。1スロット内に2つのRSを用いたのは、高速端末を支援するためである。また、シーケンスを用いて各端末を区別することができる。CQI情報シンボルは、SC−FDMAシンボル全体に変調されて伝達され、SC−FDMAシンボルは一つのシーケンスで構成される。すなわち、端末は、各シーケンスにCQIを変調して伝送することができる。
1 TTIに伝送可能なシンボル数は10個であり、CQI情報の変調はQPSKまで定められている。SC−FDMAシンボルに対してQPSKマッピングを用いる場合に、2ビットのCQI値を載せることができるので、1スロットに10ビットのCQI値を載せることができる。そのため、1サブフレームに最大20ビットのCQI値を載せることができる。CQI情報を周波数領域で拡散させるために周波数領域拡散符号を用いることができる。
周波数領域拡散符号にはCAZACシーケンス(例えば、ZCシーケンス)を用いることができる。また、周波数領域拡散符号に、相関特性に優れた他のシーケンスを適用することもできる。特に、各制御チャネルは、異なる巡回シフト(cyclic shift)値を有するCAZACシーケンスを適用して区別することができる。周波数領域拡散されたCQI情報にIFFTが行われる。
図14(b)には、拡張されたCPの場合に、PUCCHフォーマット2/2a/2b伝送の例を示す。1スロットは6 SC−FDMAシンボルを含む。各スロットの6 OFDMシンボルのうち、1 OFDMシンボルにはRSを載せ、残り5 OFDMシンボルにはCQI情報ビットを載せることができる。これ以外は、図14(a)の一般CPの場合の例をそのまま適用することができる。
図14(a)及び14(b)のRSに対して用いられる直交カバーリングは、表2の通りである。
図15を参照してCQI情報とACK/NACK情報の同時伝送について説明する。
一般CPの場合に、PUCCHフォーマット2a/2bを用いてCQI情報とACK/NACK情報を同時に伝送することができる。ACK/NACK情報を、CQI RSの伝送されるシンボルを通じて伝送することができる。すなわち、一般CPの場合に、2番目のRSをACK/NACKシンボルに変調することができる。ACK/NACKシンボルがPUCCHフォーマット1aのようにBPSK方式で変調される場合には、CQI RSをACK/NACKシンボルにBPSK方式で変調し、ACK/NACKシンボルがPUCCHフォーマット1bのようにQPSK方式で変調される場合には、CQI RSをACK/NACKシンボルにQPSK方式で変調することができる。一方、拡張されたCPの場合には、PUCCHフォーマット2を用いてCQI情報とACK/NACK情報を同時に伝送し、そのために、CQI情報とACK/NACK情報をジョイントコーディング(joint coding)することができる。
前述の事項の他、PUCCHに関する説明は、3GPP標準文書(例えば、3GPP TS36.2115.4節)を参照すればよく、その具体的な内容は、説明の明確性のために省略する。しかし、PUCCHについて上記標準文書に開示された内容は、以下に説明する本発明の様々な実施形態で用いられるPUCCHにも適用されうる。
チャネル状態情報フィードバック
MIMO手法を正確に行うために、受信端ではランク指示子(RI)、プリコーディング行列インデックス(PMI)及びチャネル品質指示子(CQI)を送信端にフィードバックすればよい。これらのRI、PMI及びCQIをチャネル状態情報(Channel Status Information;CSI)と総称することができる。または、RI、PMI及びCQIを含むチャネル情報の概念としてCQIという用語を用いることもできる。
図16は、チャネル状態情報のフィードバックを説明するための図である。
図16を参照すると、送信機からのMIMO伝送はチャネル(H)を通じて受信機に受信されうる。受信機は、受信信号に基づいてコードブックから好むプリコーディング行列を選択し、選択されたプリコーディング行列インデックス(PMI)を送信機にフィードバックすることができる。また、受信機は、受信信号の信号−対−干渉及び雑音比(Signal−to−Interference plus Noise Ratio;SINR)などを測定してチャネル品質情報(CQI)を計算し、それを送信機にフィードバックすることができる。また、受信機は、受信信号に対するランク指示子(RI)を送信機にフィードバックするこどかできる。送信機は、受信機からフィードバックされたRI及びCQI情報を用いて、受信機へのデータ伝送のために適切なレイヤーの個数、時間/周波数リソース、及び変調及びコーディング手法(Modulation and Coding Scheme;MCS)などを定めることができる。また、送信機は、受信機からフィードバックされたPMIが指示するプリコーディング行列(Wl)を用いてプリコーディングの行われた伝送信号を複数のアンテナを通じて伝送することができる。
以下では、チャネル状態情報の具体的な内容について説明する。
RIは、チャネルランク(送信機からの伝送に用いられるレイヤーの個数)に関する情報である。RIは、割り当てられた伝送レイヤーの個数から決定し、関連したダウンリンク制御情報(DCI)から獲得することができる。
PMIは、送信機からの伝送に用いられるプリコーディング行列に関する情報である。受信機からフィードバックされるプリコーディング行列は、RIによって指示されるレイヤーの個数を考慮して決定される。PMIは、閉−ループ空間多重化(SM)及び長い遅延CDD(large delay CDD)伝送の場合にフィードバックされうる。開−ループ伝送の場合には、送信機があらかじめ決定された規則に従ってプリコーディング行列を選択できる。受信機がそれぞれのランク(ランク1乃至4)に対してPMIを選択する過程は、次の通りである。受信機は、それぞれのPMIに対して後処理(post processing)SINRを計算し、計算されたSINRを合計容量(sum capacity)に変換し、合計容量に基づいて最適の(best)PMIを選択することができる。すなわち、受信機がPMIを計算することは、合計容量に基づいて最適のPMIを探す過程といえる。受信機からPMIをフィードバックされた送信機は、受信機が推薦するプリコーディング行列をそのまま用いることができ、このような事実を受信機へのデータ伝送スケジューリング割当情報に1ビットの指示子として含めることができる。または、送信機は受信機からフィードバックされたPMIが示すプリコーディング行列をそのまま用いなくてもよい。このような場合には、送信機が受信機へのデータ伝送に用いるプリコーディング行列情報をスケジューリング割当情報に明示的に含めることができる。PMIに関する具体的な事項は、3GPP標準文書(例えば、3GPPTS36.211)を参照すればいい。
CQIは、チャネル品質を示す情報である。あらかじめ決定されたMCS組み合わせでCQIを表現することができる。CQIインデックスは、下記の表3のように与えることができる。
上記の表3で示すように、CQIインデックスは4ビット(すなわち、CQIインデックス0乃至15)で表現され、それぞれのCQIインデックスは、該当する変調手法(modulation scheme)及びコードレート(code rate)を示す。
CQI計算方法について説明する。3GPP標準文書(例えば、3GPP TS36.213)では、端末がCQIインデックスを計算するに当たって次のような仮定を考慮することを定義している。
(1)1サブフレームの先頭3個のOFDMシンボルは制御シグナリングにより占有される
(2)プライマリ同期信号(primary synchronization signal)、セカンダリ(secondary)同期信号、または物理放送チャネル(PBCH)により用いられるリソース要素はない
(3)非−MBSFNサブフレームのCP長
(4)リダンダンシーバージョン(Redundancy Version)は0である
(5)PDSCH伝送手法は、端末に対して現在設定された伝送モード(デフォルトモードでよい。)に従う
(6)PDSCH EPRE(Energy Per Resource Element)対セル−特定参照信号EPREの比(ratio)は、ρAの例外をもって与えられた通りである(ρAは、次のような仮定に従えばよい。端末が、任意の変調手法に対して、4個のセル−特定アンテナポート構成の伝送モード2に設定されたり、または4個のセル−特定アンテナポート構成であると共に、関連したRIが1である伝送モード3に設定される場合には、ρA=PA+Δoffset+10log10(2)[dB]である。その他の場合には、任意の変調手法及び任意のレイヤー個数に対して、ρA=PA+Δoffset[dB]である。Δoffsetは、上位層シグナリングによって設定されるnomPDSCH−RS−EPRE−Offsetパラメータによって与えられる。)
このような仮定を定義したのは、CQIがチャネル品質に関する情報だけでなく、当該端末に関する様々な情報を含んでいることを意味する。すなわち、同じチャネル品質でも当該端末の性能によって異なるCQIインデックスをフィードバックすることがあるから、一定の基準を定義するわけである。
端末が基地局からダウンリンク参照信号(RS)を受信し、受信された参照信号を通じてチャネルの状態を把握できる。ここで、参照信号は、既存の3GPP LTEシステムで定義する共用参照信号(Common Reference Signal;CRS)でもよく、拡張されたアンテナ構成を有するシステム(例えば、3GPP LTE−Aシステム)で定義するチャネル状態情報−参照信号(Channel Status Information Reference Signal;CSI−RS)でもよい。端末は、参照信号から把握されたチャネルで、CQI計算のために与えられた仮定を満たしながら、ブロックエラー率(Block Error Rate;BLER)が10%を越えないCQIインデックスを計算することができる。端末は、計算されたCQIインデックスを基地局に伝送することができる。端末がCQIインデックスを計算する際に干渉推定を改善する方法を適用することはない。
端末がチャネルの状態を把握し、適したMCSを求める過程は、端末具現の側面で様々な方式で設計可能である。例えば、端末は、参照信号を用いてチャネル状態または有効SINR(Signal−to−Interference plus Noise Ratio)を計算することができる。また、チャネル状態または有効SINRを、全体システム帯域幅(set Sと呼ぶことができる。)上で測定したり、または一部帯域幅(特定サブバンドまたは特定RB)上で測定したりできる。全体システム帯域幅(set S)に対するCQIを広帯域(Wideband;WB)CQIとし、一部帯域に対するCQIをサブバンド(SB)CQIとすることができる。端末は、計算されたチャネル状態または有効SINRに基づいて、最高MCSを求めることができる。最高MCSは、デコーディング時に伝送ブロックエラー率が10%を超えなく、かつ、CQI計算に対する仮定を満たすMCSを意味する。端末は、求められたMCSに関連したCQIインデックスを決定し、決定されたCQIインデックスを基地局に報告することができる。
また、端末がCQIのみを伝送する場合(CQI−only transmission)を考慮することができる。これは、PUSCH上のデータ無しで非周期的(aperiodic)にCQIを伝送する場合に該当する。非周期的なCQI伝送は、基地局からの要請に応じてイベントベース(event triggered)方式で行うことができる。このような基地局からの要請は、ダウンリンク制御情報(DCI)フォーマット0上で1ビットで定義されるCQI要請(CQI request)でよい。また、CQIのみの伝送のために、下記の表4で、MCSインデックス(IMCS)29をシグナリングできる。この場合、DCIフォーマット0のCQI要請ビットが1に設定され、4 RB以下の伝送が設定され、PUSCHデータ再伝送におけるリダンダンシーバージョン1(RV1)が指示され、変調次数(Modulation Order)Qmは2に設定されうる。すなわち、CQIのみを伝送する場合には、変調手法としてQPSKのみを用いることができる。
以下では、チャネル品質情報の報告動作について具体的に説明する。
3GPP LTEシステムでは、ダウンリンク受信主体(例えば、端末)がダウンリンク伝送主体(例えば、基地局)に接続している時に、ダウンリンクで伝送される参照信号の受信強度(RSRP:reference signal received power)、参照信号の品質(RSRQ:reference signal received quality)などに関する測定を任意の時間に行い、測定結果を基地局に周期的(periodic)にあるいはイベントベース(event triggered)に報告することができる。
セルラーOFDM無線パケット通信システムにおいてそれぞれの端末は、ダウンリンクチャネル状況によるダウンリンクチャネル情報をアップリンクを通じて報告し、基地局は、それぞれの端末から受けたダウンリンクチャネル情報を用いて、それぞれの端末別にデータ伝送に適した時間/周波数リソース及び変調及びコーディング手法(Modulation and Coding Scheme;MCS)などを定めることができる。
既存の3GPP LTEシステム(例えば、3GPP LTEリリース−8システム)ではこのようなチャネル情報をCQI(Channel Quality Indication)、PMI(Precoding Matrix Indicator)及びRI(Rank Indication)で構成することができ、それぞれの端末の伝送モードによってCQI、PMI及びRIの全てが伝送されることもあり、その一部のみが伝送されることもある。CQIは端末の受信信号品質(received signal quality)によって定められるが、これは主にダウンリンク参照信号の測定に基づいて決定される。この時、実際に基地局に伝達されるCQI値は、端末が測定した受信信号品質においてブロックエラー率(Block Error Rate;BLER)を10%以下に維持しながら最大の性能を示すMCSに該当する。
また、このようなチャネル情報の報告方式は、周期的に伝送される周期的報告(periodic reporting)と、基地局の要請に応じて伝送される非周期的報告(aperiodic reporting)とに分けられる。
非周期的報告は、基地局が端末に伝送するアップリンクスケジューリング情報に含まれた1ビットの要請ビット(CQI request bit)によりそれぞれの端末に設定され、それぞれの端末はこの情報を受けると、自身の伝送モードを考慮したチャネル情報を物理アップリンク共有チャネル(PUSCH)を通じて基地局に伝達することができる。同じPUSCH上でRI及びCQI/PMIが伝送されないように設定することができる。
周期的報告は、上位層信号を通じてチャネル情報が伝送される周期と該当の周期でのオフセット(offset)などがサブフレーム単位にそれぞれの端末にシグナリングされ、定められた周期で、それぞれの端末の伝送モードを考慮したチャネル情報が物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)を通じて基地局に伝達される。定められた周期でチャネル情報が伝送されるサブフレームに、アップリンクで伝送されるデータが同時に存在する場合には、当該チャネル情報を、物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)ではなくデータと一緒に物理アップリンク共有チャネル(PUSCH)を通じて伝送することができる。PUCCHを通じた周期的報告では、PUSCHに比べて制限されたビットが用いられることがある。同じPUSCH上でRI及びCQI/PMIを伝送することができる。
周期的報告と非周期的報告が同一サブフレーム内で衝突する場合には、非周期的報告のみを行うことができる。
WB CQI/PMIを計算する際に、最も最近に伝送されたRIを用いることができる。PUCCH報告モード(reporting mode)でのRIは、PUSCH報告モードでのRIと独立(independent)しており、PUSCH報告モードでのRIは、当該PUSCH報告モードでのCQI/PMIに対してのみ有効(valid)である。
PUCCH報告モードに対するCQI/PMI/RIフィードバックタイプは、4タイプに分類できる。タイプ1は、端末が選択したサブバンドに対するCQIフィードバックである。タイプ2は、WB CQIフィードバック及びWB PMIフィードバックである。タイプ3は、RIフィードバックである。タイプ4は、WB CQIフィードバックである。
表5を参照すると、チャネル情報の周期的報告(periodic reporting)において、CQIとPMIのフィードバックタイプによって、モード1−0、1−1、2−0及び2−1の4つの報告モード(reporting mode)に分類できる。
CQIフィードバックタイプによって、WB(wideband)CQIとSB(subband)CQIとに分けられ、PMI伝送の有無によって、No PMIと単一(single)PMIとに分けられる。表5では、No PMIが開−ループ(Open−loop;OL)、伝送ダイバーシティ(Transmit Diversity;TD)及び単一−アンテナ(single−antenna)の場合に該当し、単一PMIは閉−ループ(closed−loop;CL)に該当することを表す。
モード1−0は、PMI伝送はなく、WB CQIが伝送される場合である。この場合、RIは、開−ループ(OL)空間多重化(Spatial Multiplexing;SM)の場合にのみ伝送し、4ビットで表現される一つのWB CQIを伝送することができる。RIが1を超える場合には、第1のコードワードに対するCQIを伝送することができる。モード1−0では、設定された報告周期内で前述のフィードバックタイプ3及びフィードバックタイプ4をそれぞれ異なるタイミングに多重化して伝送できる(これを時間分割多重化(Time Division Multiplexing;TDM)方式のチャネル情報伝送といえる)。
モード1−1は、単一PMI及びWB CQIが伝送される場合である。この場合、RI伝送と共に、4ビットのWB CQI及び4ビットのWB PMIを伝送できる。さらに、RIが1を超える場合には、3ビットのWB空間差分CQI(Wideband Spatial Differential CQI)を伝送できる。2コードワード伝送において、WB空間差分CQIは、コードワード1に対するWB CQIインデックスとコードワード2に対するWB CQIインデックスの差値を表すことができる。これらの差値は、集合{−4,−3,−2,−1,0,1,2,3}のいずれか一つの値を有し、3ビットで表現できる。モード1−1では、設定された報告周期内で前述のフィードバックタイプ2及びフィードバックタイプ3をそれぞれ異なるタイミングに多重化して伝送することができる。
モード2−0は、PMI伝送はなく、端末が選択した(UE selected)帯域のCQIが伝送される場合である。この場合、RIは、開−ループ空間多重化(OL SM)の場合にのみ伝送し、4ビットで表現されるWB CQIを伝送することができる。また、それぞれの帯域幅部分(Bandwidth Part;BP)で最適(Best−1)のCQIを伝送し、Best−1 CQIを4ビットで表現できる。また、Best−1を指示するLビットの指示子(indicator)を共に伝送することができる。RIが1を超える場合には、第1のコードワードに対するCQIを伝送することができる。モード2−0では、設定された報告周期内で前述のフィードバックタイプ1、フィードバックタイプ3及びフィードバックタイプ4をそれぞれ異なるタイミングに多重化して伝送することができる。
モード2−1は、単一PMI、及び端末が選択した(UE selected)帯域のCQIが伝送される場合である。この場合、RI伝送と共に、4ビットのWB CQI、3ビットのWB空間差分CQI及び4ビットのWB PMIを伝送することができる。さらに、それぞれの帯域幅部分(BP)で4ビットのBest−1 CQIを伝送し、LビットのBest−1指示子を共に伝送することができる。さらに、RIが1を超える場合には、3ビットのBest−1空間差分CQIを伝送することができる。これは、2コードワード伝送において、コードワード1のBest−1 CQIインデックスとコードワード2のBest−1 CQIインデックスの差値を表すことができる。モード2−1では、設定された報告周期内で前述のフィードバックタイプ1、フィードバックタイプ2及びフィードバックタイプ3をそれぞれ異なるタイミングに多重化して伝送することができる。
端末が選択した(UE selected)SB CQI報告モードにおいて、帯域幅部分(BP)のサブバンドサイズは、表6のように定義できる。
上記の表6では、システム帯域幅のサイズによる帯域幅部分(BP)の設定、及びそれぞれのBP内のサブバンドのサイズを表す。端末は、それぞれのBPから好む(preferred)サブバンドを選択し、当該サブバンドに対するCQIを計算することができる。表6で、システム帯域幅のサイズが6または7の場合は、サブバンドサイズ及び帯域幅部分(BP)個数の適用がないと示されており、これは、WB CQIのみを適用でき、サブバンドは存在しなく、BPは1であることを意味できる。
図17は、端末が選択した(UE selected)CQI報告モードを説明するための図である。
は、全体帯域幅のRBの個数を表す。全体帯域幅を、N(1,2,3,…,N)個のCQIサブバンドに分けることができる。1 CQIサブバンドは、表6で定義するk個のRBを含むことができる。全体帯域幅のRB個数がkの整数倍でない場合に、最後(N番目)のCQIサブバンドを構成するRBの個数を、数学式14により決定することができる。
数学式14で、
は、床(floor)演算を表し、
またはfloor(x)は、xを超えない最大の整数を意味する。
また、NJ個のCQIサブバンドは、一つの帯域幅部分(BP)を構成し、全体帯域幅は、J個のBPに分けることができる。端末は、一つのBPのうち、好む最適の一つ(Best−1)のCQIサブバンドに対するCQIインデックスを計算し、PUCCHを通じてCQIインデックスを伝送することができる。この時、一つのBPから選択されたBest−1 CQIサブバンドを指示するBest−1指示子を共に伝送することができる。Best−1指示子はLビットで構成でき、Lは、数学式15のようである。
数学式15で、
は天井(ceiling)演算を表し、
またはceiling(x)は、xより小さくない最小の整数を意味する。
上記のような方式で、端末が選択した(UE selected)CQI報告モードにおいて、CQIインデックスが計算される周波数帯域を決定することができる。以下では、CQI伝送周期について説明する。
それぞれの端末は、チャネル情報の伝送周期とオフセットとの組み合わせからなる情報を、上位層でRRCシグナリング(signaling)を通じて受信することができる。端末は、受信したチャネル情報伝送周期に関する情報に基づいてチャネル情報を基地局に伝送できる。
図18は、端末が周期的にチャネル情報を伝送する方式の一例を示す。例えば、チャネル情報の伝送周期が「5」であり、オフセットが「1」を表す組み合わせの情報を端末が受信した場合には、端末は、5個のサブフレーム単位でチャネル情報を伝送するが、0番目のサブフレームを基準にしてサブフレームインデックスが増加する方向に1 サブフレームオフセットをおいてPUCCHを通じてチャネル情報を伝送することができる。この時、サブフレームのインデックスは、システムフレーム番号(nf)とシステムフレーム内の20個のスロットインデックス(ns、0〜19)との組み合わせで構成することができる。1 サブフレームは、2個のスロットで構成されるので、サブフレームインデックスは10×nf+floor(ns/2)と表現することができる。
CQIフィードバックタイプによって、WB CQIのみを伝送するタイプと、WB CQIとSB CQIの両方を伝送するタイプが存在する。WB CQIのみを伝送するタイプの場合、毎CQI伝送周期に該当するサブフレームにおいて、全体帯域に対するWB CQI情報を伝送する。WB周期的CQIフィードバックの伝送周期は、{2,5,10,16,20,32,40,64,80,160}msまたは伝送無しと設定することができる。この時、表5でのPMIフィードバックタイプによってPMIも伝送しなければならない場合には、PMI情報をCQI情報と共に伝送する。WB CQIとSB CQIの両方とも伝送するタイプでは、WB CQIとSB CQIを交互に伝送することができる。
図19は、WB CQIとSB CQIの両方を伝送する方式の一例を示す図である。図19では、例えば、16個のリソースブロック(RB)で構成されたシステムを示す。システムの周波数帯域が16個のRBを有する場合に、例えば、2つの帯域幅部分(BP)で構成でき(BP0及びBP1)、各BPは2つのサブバンド(SB)で構成でき(SB0及びSB1)、各SBは4個のRBで構成するとする。この時、表6と関連して説明した通り、全体システム帯域がいくつのRBで構成されているかによってBPの個数及びそれぞれのSBのサイズを定め、RBの個数、BPの個数及びSBのサイズによって、それぞれのBPがいくつのSBで構成されるかを決定することができる。
WB CQIとSB CQIの両方を伝送するタイプでは、CQI伝送サブフレームにWB CQIを伝送した後に、その次の伝送サブフレームでは、BP0におけるSB0とSB1のうち、チャネル状態の良いSB(すなわち、Best−1)に対するCQI、及び当該SBのインデックス(すなわち、Best−1指示子)を伝送し、その次の伝送サブフレームでは、BP1におけるSB0とSB1のうち、チャネル状態の良いSB(すなわち、Best−1)に対するCQI、及び当該SBのインデックス(すなわち、Best−1指示子)を伝送するようになる。このようにWB CQIを伝送した後、それぞれのBPに対するCQI情報を順次に伝送するようになるが、この時、一度伝送したWB CQIとその次に伝送されるWB CQIとの間に、BPに対するCQI情報を順次に1〜4回まで伝送することができる。例えば、2 WB CQIの間に、BPに対するCQI情報を1回伝送する場合に、WB CQI→BP0 CQI→BP1 CQI→WB CQIの順に伝送することができる。他の例として、2 WB CQIの間に、BPに対するCQI情報を4回伝送する場合に、WB CQI→BP0 CQI→BP1 CQI→BP0 CQI→BP1 CQI→BP0 CQI→BP1 CQI→BP0 CQI→BP1 CQI→WB CQIの順に伝送することができる。2 WB CQIの間に、BPに対するCQIを何回順次に伝送するかに関する情報は、上位層でシグナリングされ、WB CQIやSB CQIを問わず、図18で例示した上位層でシグナリングされるチャネル情報伝送周期とオフセットとの組み合わせの情報に該当するサブフレームでPUCCHを通じて伝送することができる。
この時、PMIフィードバックタイプによってPMIも伝送しなければならない場合には、PMI情報をCQI情報と共に伝送するが、該当のサブフレームにアップリンクデータ伝送のためのPUSCHが存在するとすれば、PUCCHではなくPUSCHを通じてデータと共にCQI及びPMIを伝送することができる。
図20は、WB CQIとSB CQIの両方が伝送される場合におけるCQI伝送方式の一例を示す図である。図20では、上記の図18のようにチャネル情報伝送周期が「5」で、且つオフセットが「1」の組み合わせの情報をシグナリングされ、2 WB CQI/PMIの間に、BPに関する情報が1回順次に伝送される場合における、端末のチャネル情報伝送動作の一例を示す。
一方、RIの伝送では、RIを、WB CQI/PMI伝送周期の何倍数で伝送するか、及びその伝送周期でのオフセットの組み合わせでシグナリングすることができる。この時のオフセットは、CQI/PMI伝送オフセットに対する相対的オフセットとして定義される。例えば、CQI/PMI伝送周期のオフセットが「1」であり、RIの伝送周期のオフセットが「0」であれば、RI伝送周期のオフセットは、CQI/PMI伝送周期のオフセットと同一であることを意味する。RI伝送周期のオフセットは、0と負数の値で定義できる。
図21は、図20のようにCQI/PMI伝送が設定された場合に、RI伝送周期がWB CQI/PMI伝送周期の1倍であり、RI伝送周期のオフセットが「−1」の場合を例示的に示す。RI伝送周期は、WB CQI/PMI伝送周期の1倍であるから、同一の周期を有し、RIオフセット値「−1」は、図20でのCQIオフセット「1」に対して相対的に「−1」値を有することを意味するので、サブフレームインデックス0番を基準にRIを伝送することができる。
また、RI伝送とWB CQI/PMIまたはSB CQI/PMI伝送とが重なる場合に、WB CQI/PMIまたはSB CQI/PMIを落とすこと(dropping)ができる。例えば、もし、RIのオフセットが「−1」ではなく「0」であれば、WB CQI/PMIとRIの伝送サブフレームが重なるようになり、この場合には、WB CQI/PMIを落とし、RIを伝送することができる。
このような組み合わせによってCQI、PMI、RIを伝送することができ、これらの情報は、上位層のRRCシグナリングによってそれぞれの端末に伝送することができる。基地局は、それぞれの端末のチャネル状況、及び基地局内の端末分布状況などを考慮して、それぞれの端末に適した情報を伝送することができる。
一方、PUCCH上の報告タイプに対するSB CQI、WB CQI/PMI、RI及びWB CQIに関するペイロードサイズ(payload size)を、表7のように設定することができる。
次に、PUSCHを用いた非周期的CQI、PMI、RI伝送について説明する。
非周期的報告の場合に、同一のPUSCH上でRIとCQI/PMIを伝送することができる。非周期的報告モードにおいて、RI報告は、当該非周期的報告モードにおけるCQI/PMI報告にのみ有効である。全てのランク値に対して支援されるCQI−PMI組み合わせは、下記の表8の通りである。
表8のモード1−2は、WBフィードバックに関するものである。モード1−2で、それぞれのサブバンドに対して好むプリコーディング行列は、当該サブバンドのみでの伝送を仮定してコードブックサブセット(subset)から選択することができる。端末は、コードワードごとに一つのWB CQIを報告でき、WB CQIは、全体システム帯域幅(set S)のサブバンド上での伝送及びそれぞれのサブバンドでの対応する選択されたプリコーディング行列を用いることを仮定して計算することができる。端末は、サブバンドのそれぞれに対して選択されたPMIを報告することができる。ここで、サブバンドサイズは、下記の表9のように与えることができる。表9で、システム帯域幅のサイズが6または7の場合は、サブバンドサイズの適用がないと示しており、これは、WB CQIのみを適用可能であり、サブバンドは存在しないことを意味することができる。
表8のモード3−0及び3−1は、上位層により構成される(configured)サブバンドフィードバックに関するものである。
モード3−0で、端末は、全体システム帯域幅(set S)サブバンド上での伝送を仮定して計算されるWB CQI値を報告することができる。端末は、それぞれのサブバンドに対して一つのサブバンドCQI値も報告することができる。サブバンドCQI値は、当該サブバンドのみでの伝送を仮定して計算されるとよい。WB CQI、SB CQI両方は、RI>1の場合にも、コードワード1に対するチャネル品質を示すことができる。
モード3−1で、単一プリコーディング行列を、全体システム帯域幅(set S)サブバンド上での伝送を仮定してコードブックサブセットから選択することができる。端末は、それぞれのサブバンドに対してコードワードごとに一つのSB CQI値を報告することができる。SB CQI値は、全サブバンドで単一プリコーディング行列が用いられ、対応するサブバンドでの伝送を仮定して計算されるとよい。端末は、コードワードごとにWB CQI値を報告することができる。WB CQI値を、全サブバンドで単一プリコーディング行列が用いられ、全体システム帯域幅(set S)サブバンドでの伝送を仮定して計算することができる。端末は、選択された単一プリコーディング行列指示子を報告することができる。それぞれのコードワードごとのSB CQI値は、2ビットのサブバンド差分CQIオフセット(subband differential CQI offset)を用いて、WB CQIに対する差値として表現することができる。すなわち、サブバンド差分CQIオフセットは、SB CQIインデックスとWB CQIインデックスとの差値と定義される。サブバンド差分CQIオフセット値は、{−2,0,+1,+2}のいずれか一つの値を有することができる。また、サブバンドサイズは、表9のように与えることができる。
表8のモード2−0及び2−2は、端末が選択した(UE selected)サブバンドフィードバックに関するものである。モード2−0及び2−2は、最適のM個(Best−M)の平均(average)を報告することと簡略に説明することができる。
モード2−0で、端末は、全体システム帯域幅(set S)からM個の好むサブバンドの集合(すなわち、Best−M)を選択することができる。1サブバンドサイズはkであり、それぞれのシステム帯域幅範囲に対するk及びMの値は、下記の表10のように与えることができる。表10で、システム帯域幅のサイズが6または7の場合は、サブバンドサイズ及びM値の適用がないことを示しており、これは、WB CQIのみ適用可能であり、サブバンドは存在しないことを意味することができる。
端末は、上で決定されたM個の選択された(best−M)サブバンド上のみでの伝送を反映する一つのCQI値を報告することができる。このCQI値は、RI>1の場合にも、コードワード1に対するチャネル品質を示すことができる。また、端末は、全体システム帯域幅(set S)サブバンド上での伝送を仮定して計算されるWB CQI値を報告することができる。WB CQIは、RI>1の場合にも、コードワード1に対するチャネル品質を示すことができる。
モード2−2で、端末は、全体システム帯域幅(set S)サブバンドからM個の好むサブバンドの集合(すなわち、Best−M)を選択し(一つのサブバンドサイズはkである。)、これに加えて、当該選択されたM個のサブバンド上で伝送に用いられるコードブックサブセットから、好む単一プリコーディング行列を選択することができる。端末は、選択されたM個のサブバンド上のみでの伝送、及びM個のサブバンドのそれぞれにおいて同一の選択された単一プリコーディング行列が用いられることを反映して、コードワード当たり一つのCQI値を報告することができる。端末は、当該M個のサブバンドに対して選択された単一のプリコーディング行列の指示子を報告することができる。また、一つのプリコーディング行列(前述したM個の選択されたサブバンドに対するプリコーディング行列と別個のプリコーディング行列)を、全体システム帯域幅(set S)のサブバンド上での伝送を仮定してコードブックサブセットから選択することができる。端末は、全体システム帯域幅(set S)のサブバンドでの伝送及び全サブバンドで上記一つのプリコーディング行列を用いることを仮定して計算されたWB CQIを、コードワードごとに報告することができる。端末は、全サブバンドに対して選択された一つのプリコーディング行列の指示子を報告することができる。
端末が選択した(UE−selected)サブバンドフィードバックモード(モード2−0及び2−2)の両方に対して、端末は、M個の選択されたサブバンドの位置を、組み合わせインデックス(combinatorial index)rを用いて報告することができる。rは、数学式16のように定義できる。
集合
は、M個の整列された(sorted)サブバンドインデックスを含むことができる。数学式16で、
は、x≧yの場合に、
であり、x<yの場合に0である拡張された二項係数(extended binomial coefficient)を意味する。これにより、rは唯一のラベル(unique label)を有するようになり、
である。
また、それぞれのコードワードに対するM個の選択されたサブバンドに対するCQI値は、WB CQIに対して相対的な差値と表現することができる。この相対的な差値は、2ビットの差分CQIオフセットレベル(differential CQI offset level)で表現することができ、M個の選択されたサブバンドのCQIインデックス−WB CQIインデックスの値を有することができる。可能な差分CQI値は、{+1,+2,+3,+4}のいずれか一つでよい。
また、支援されるサブバンドサイズk及び上記Mの値は、上記の表10のように与えることができる。表10で示すように、k及びMの値は、システム帯域幅の関数で与えられる。
選択されたM個(Best−M)のサブバンドの位置を表すラベルは、Lビットで表現することができ、
である。
8伝送アンテナのためのプリコーダ
拡張されたアンテナ構成を支援するシステム(例えば、3GPP LTEリリース−10システム)では、例えば、8個の伝送アンテナを用いたMIMO伝送を行うことができ、これを支援するためのコードブック設計が要求される。
8個のアンテナポートを通じて伝送されるチャネルに対するCSI報告のために、表11乃至表18のようなコードブックを用いることを考慮することができる。8個のCSIアンテナポートをアンテナポート15乃至22のインデックスで表現できる。表11は、アンテナポート15乃至22を用いた1−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表12は、アンテナポート15乃至22を用いた2−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表13は、アンテナポート15乃至22を用いた3−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表14は、アンテナポート15乃至22を用いた4−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表15は、アンテナポート15乃至22を用いた5−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表16は、アンテナポート15乃至22を用いた6−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表17は、アンテナポート15乃至22を用いた7−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。表18は、アンテナポート15乃至22を用いた8−レイヤーCSI報告に対するコードブックの一例である。
表11乃至18において、
は、数学式17のように与えることができる。
前述したように、周期的な(periodic)フィードバック情報の伝送は、PUCCHを通じて行うことができ、非周期的な(aperiodic)フィードバック情報の伝送はPUSCHを通じて行うことができる。本発明で提案するように、プリコーディング情報は、PMI_1及びPMI_2の組み合わせで表現することができる。または、PMI_1及びPMI_2をそれぞれ重み行列W1(またはi1)及びW2(またはi2)で表現することもできる。このように全体(overall)プリコーディング情報が2個の異なるプリコーディング情報の組み合わせで構成される場合に、フィードバック情報の伝送においてPMI_1及びPMI_2を伝送する方式(周波数単位(frequency granularity)、伝送タイミングなど)によって様々な伝送モードを構成することができる。
非周期的なPUSCH伝送では、一回の報告にPMI_1及びPMI_2の両方を含むことができる。もし、PMI_1またはPMI_2のいずれかが固定される場合(すなわち、あらかじめ定められた値を有する場合)には、一回の報告にPMI_2のみをまたはPMI_1のみを含むこともできる。この場合にも、全体PMIは、PMI_1及びPMI_2の組み合わせによって決定する。また、RI及びCQI情報も、PMI_1及びPMI_2と共に一回の報告に含むことができる。
一方、周期的なPUCCH伝送では、PMI_1とPMI_2が異なる時点(異なるサブフレーム)でシグナリングされる伝送方式を考慮することができる。この場合、PMI_2は、WBまたはSBに対するものでよい。一方、周期的なPUCCH伝送において、PMIが一回(一つのサブフレームを通じた)の報告から決定される伝送方式を考慮することができる。この場合には、PMI_1またはPMI_2のいずれかは固定して(すなわち、あらかじめ定められた値をもって)シグナリングされる必要がない。または、PMI_1またはPMI_2のいずれかが固定されない場合にも、必ずしもシグナリングされる必要はないが、この場合にも全体PMIはPMI_1及びPMI_2の組み合わせにより決定される。PMI_2は、WBに対するものでよい。PUCCH伝送では、RI及びCQIが伝送される方式(周波数単位(frequency granularity)、伝送タイミングなど)によって様々なPUCCHフィードバック伝送モードを構成することができる。
PUCCHを通じたフィードバック情報の伝送
MIMO伝送を正確に行うために受信端から送信端へフィードバックする情報としては、RI、PMI、CQI、ACK/NACK、SRなどを含むことができる。ここで、データ伝送のために用いられるチャネル情報として、RI、PMI、CQIなどを用いることができる。
拡張された多重アンテナ伝送を支援するシステムにおいてチャネル情報をフィードバックするために、既存の3GPP LTEリリース−8システムで定義されるフィードバックモード(例えば、表5と関連して説明したフィードバックモード)に基づいてフィードバック情報の報告方式を構成することができる。まず、既存のフィードバックモードについて簡略に説明する。
報告されるフィードバック情報の属性は、時間側面で短期間(short−term)または長期間(long−term)と区別でき、周波数側面では、サブ帯域(subband)または広帯域(wideband)と区別できる。具体的に、RIは、長期間/広帯域情報に該当する。PMIについては、チャネルの長期間共分散(covariance)を代表するプリコーディング行列で構成されるPMIは、長期間/広帯域情報であり、短期間で報告されるPMIは、短期間/広帯域または短期間/サブ帯域情報に該当する。CQIは、RIに比べてより頻繁に報告され、報告される周波数単位によってSB CQIまたはWB CQIと区別できる。
3GPP LTEリリース−8システムでは、表19のような伝送時間に従ってチャネル情報を伝送することができる。
Mode 1−0では、アップリンク伝送をするあるサブフレーム(T_1)でRIが報告され、その後、アップリンク伝送の他のサブフレーム(T_2)でWB CQIが報告される。この時、RIとWB CQIは周期的に報告され、RIの報告周期はWB CQIの報告周期の倍数となる。RIの伝送されるサブフレーム(T_1)とWB CQIの伝送されるサブフレーム(T_2)は一定のオフセットを有することができ、このオフセットは最小0の値に設定できる。Mode 2−0は、Mode 1−0にSB CQI伝送が追加されたものである。SB CQIは、一定帯域幅部分(BP)からあるサブ帯域を選択し、選択されたサブ帯域のCQIを報告するものである。Mode 1−1及びMode 2−1は、PMI伝送がMode 1−0及びMode 2−0にそれぞれ追加された場合である。PMIはWB PMIに相当する。WB PMIは、WB CQIと共に伝送される。
拡張されたアンテナ構成を支援するシステム(例えば、3GPP LTE−Aシステム)において、プリコーディング重み値を構成する際に異なるプリコーディング行列を用いることができ、受信端がそれぞれのプリコーディング行列に該当するインデックスを報告することによって、送信端でチャネルに用いられるプリコーディング重み値を構成することができる。例えば、2個の異なるプリコーディング行列で構成されるフィードバックコードブックを構成するために、それぞれのプリコーディング行列に含まれたインデックスを報告することができる。そのインデックスをPMI_1及びPMI_2と称することができる。ここで、PMI_1は、長期間フェージングを反映するプリコーディング重み値と、PMI_2は、短期間フェージングを反映するプリコーディング重み値と区別することができる。例えば、チャネル共分散行列のような長期間共分散行列を表すPMI_1は、時間上で相対的にまれに(すなわち、低い頻度で)報告されてもよく、周波数上では広帯域で実質的へ変化しない(すなわち、ほとんど類似した)値で表すことができる。したがって、PMI_1をRIとほとんど同一の周期で報告することができる。一方、短期間フェージングを反映するPMI_2は、時間上で頻繁に報告される。もし、PMI_2の適用される範囲が広帯域である場合には、WB CQIと類似な周期で報告し、もし、PMI_2の適用される範囲がサブ帯域である場合には、それぞれのSB CQIが報告される位置でPMI_2を報告することができる。
報告されるPMIとCQI情報は、ランクによって異なる値を有することもある。PMI及びCQI情報をデコーディングする時に、各情報のサイズを知っているとデコーディング回数を減らすことができ、システム性能を高めることができる。そのため、アップリンクの伝送チャネルでRI伝送のための時間または周波数が割り当てられるとすれば、RI情報をまず解釈した後に、PMI及びCQI情報をデコーディングするための情報を獲得することができる。したがって、長期間に伝送されるPMI_1は、RIと異なる時間または周波数で伝送されることが好ましい。
以下では、本発明に係るフィードバック情報伝送タイミングの具体的な例示について説明する。
第一の例として、PMI_1はWB PMIであり、 PMI_1をRIと同じ周期で伝送することができる。PMI_1の報告されるタイミングは、RIの報告されるタイミングと一定オフセットを有することができる。このオフセットは、最小1値を有することができる。すなわち、RIとPMI_1を同時に伝送せず、RIが報告された後にPMI_1を報告することができる。
第二の例として、PMI_1の伝送周期を、RI伝送周期よりも短く、PMI_2の伝送周期よりも長く設定することができる。すなわち、PMI_1は、RIよりも頻繁に伝送され、PMI_2よりはまれに(低い頻度で)伝送される。
第三の例として、PMI_1とRIを共に伝送することができる。この場合、RIとPMI_1の情報は個別コーディング(separate coding)される。
第四の例として、PMI_1とRIが個別コーディングされる場合に、情報の量によって異なるコーディング方式を適用することができる。例えば、PMI_1またはRIに含まれる情報を含めるために1ビットまたは2ビットのサイズが要求される場合には、既存のACK/NACK伝送のために用いられたコーディング方式を適用でき、3ビット乃至11または13ビットのサイズが要求される場合には、既存のCQI伝送のために定義されたコーディング方式を適用できる。
第五の例として、PMI_2をWB CQIと共に伝送することができる。この時、PMI_2は、WBを反映する値でよい。これによるフィードバック情報伝送タイミングは、表20のようである。表20で、Mode 1−2は、RIがT_1の時点で伝送され、その後の任意の時点(T_2)でWB PMI_1が伝送され、その後の任意の時点(T_3)でWB CQI及びWB PMI_2が同時に伝送されることを表す。表20で、Mode 2−2は、Mode 2−1においてSB CQI伝送が追加されたものである。
第六の例として、あらかじめ決定された(すなわち、送信端と受信端であらかじめ約束された)PMIを適用してCQIを報告でき、これにより、フィードバック情報の量を減らすことができる。例えば、PMI_2には、あらかじめ約束されたPMIを適用することができ、受信端はPMI_2を別途にフィードバックしなくて済む。ここで、任意のサブ帯域単位に異なるPMI_2が適用されてもよい。
第七の例として、フィードバック情報を構成するにあたり、PMI_1はN−ビットで表現し、PMI_2はM−ビット(M<N)で表現することができる。この時、フィードバックされる情報の量は、ランクによって異なる値に決定することができる。例えば、ランク−1伝送のために、PMI_1は4ビット、PMI_2は3ビットで表すことができる。ランク−1よりも高いランクの伝送のために、PMI_1は4よりも小さいビットで、PMI_2は3よりも小さいビットで表現することができる。
第八の例として、PMI_1の情報が伝送される時に、PMI_1が4ビット以下のビットで表現されると、CQIをエンコーディングするためのチャネルコーディングを適用することができる。
以下に、PMI_1情報とWB CQIが共に伝送される場合に関する、本発明の具体的な例示について説明する。
第一の例として、PMI_1がWBに対する情報であり、PMI_1の伝送タイミングにWB CQIが同時に伝送されると仮定する。CQIを計算するためにはPMIを決定しなければならず、PMIは、PMI_1及びPMI_2により決定される。この時、PMI_1は、WB CQIと共に伝送された値と決定でき、PMI_2としては、あらかじめ約束された値を適用できる。PMI_2は、任意のサブ帯域単位に約束された情報でよく、または、WB単位に約束された情報でもよい。WB CQIは、約束されたPMI_2、及び選択されたPMI_1を用いてPMIが新しく生成され、このPMIを適用して変形されたチャネル情報に基づいて計算された値でよい。
第二の例として、PMI_1とWB CQIを報告した後に、SB CQIを報告できる。SB CQIは、約束されたPMI_2に基づいて計算された値でよい。また、各BPで一つのCQIを報告できる。
第三の例として、PMI_1とWB CQIが報告された後に、SB CQIとPMI_2を報告できる。
より具体的な例示として、表21を参照してWB PMI_1とSBPMI_2が伝送される場合について以下に説明する。表21におけるMode 2−2は、表12のMode 2−2の変形例に相当できる。
前述したように、プリコーディング重み値を、PMI_1及びPMI_2の組み合わせで構成することができる。この時、PMI_1はWBに適用され、PMI_2はSBに適用される。特に、PMI_2を、BP(Bandwidth Part)に適合したプリコーディング重み値と規定することができる。ここで、WBは、一つ以上のBPで構成され、BPは、一つ以上のSBで構成されているといえる。
本発明の一例によれば、異なる時間区間をおいてRI、WB PMI_1/WB CQI、SB CQI/SB PMI_2を伝送することができる。すなわち、表21で示すように、T_1でRIを伝送し、T_2でWB PMI_1及び/またはWB CQIを伝送し、T_3でSB CQI及び/またはSBPMI_2を伝送することができる。ここで、SB CQIは、BPから選択された最適のSB(Best−1)に対するCQIである。SBPMI_2は、BPに適用されるPMIである。WB CQIは、WB PMI_1と多数のBP PMI_2との組み合わせで構成されたPMIに基づいて算出された値と規定できる。SB CQIは、特定BPから選択されたSBで計算された値であり、WBに適用されるPMI_1とBPに適用されるPMI_2との組み合わせで構成されたPMIに基づいて算出できる。
PUCCHを通じたフィードバック報告の場合には、PUSCHに比べて、フィードバック情報を運ぶチャネル空間が狭いため、限定された情報を報告することになる。したがって、PUCCHを通じたフィードバックの場合には、W1とW2が同時に報告されないこもあり、この場合には、W2として、WB値を報告したり、固定されたインデックス(fixed index)(すなわち、あらかじめ約束された値)を用いたりすることができる。
例えば、既存のPUCCHフィードバックモード1−1(WB CQI及びWB PMIを報告するモード)を拡張して、WB CQI、WB W1及び固定されたW2(fixed W2)を報告する、改善されたPUCCHフィードバックモード1−1を定義することができる。
また、既存のPUCCHフィードバックモード2−1(WB CQI及びWB PMIを報告しながら、一つのBPから選択されたSB CQI及び選択された帯域指示子を帯域循環と共に報告するモード)を拡張して、WB CQI、WB W1、固定されたW2、帯域循環と共に一つのBPから選択されたSB CQI及び選択された帯域指示子、選択された帯域に対するSB W2を報告する、改善されたPUCCHフィードバックモード2−1を定義することができる。
PUCCHフィードバックモードにおいてWB CQIを求めるためにはプリコーダWを決定しなければならず、プリコーダWを決定するにあたり、W1は、コードブック集合からプリコーディング行列インデックスを選択し、W2は、固定されたインデックスを用いることができる。
PUCCHフィードバックモード2−1の構成は、PUCCHフィードバックモード1−1で報告される情報と追加的なCQI/PMI情報との組み合わせで構成される。PUCCHフィードバックモード1−1の報告される情報と追加的なCQI/PMI情報は、異なる時点(タイミング)に報告されることがある。追加的なCQI/PMI情報は、PUCCHフィードバックモード1−1に依存する。すなわち、追加的なCQI情報を計算する時に必要なプリコーダ情報のうち、W1は、PUCCHフィードバックモード1−1が報告されるタイミングにおけるW1を用いることとなる。もし、WB CQI、WB W1情報を逃すと(miss)、その後に報告される追加的なCQI/PMI情報を用いることが不可能になる。追加的なCQI/PMI情報を構成するW2は、BPから選択されたサブ帯域に該当するプリコーダと決定することができる。
これにより、PUCCHフィードバックモード2−1の情報が伝送されるタイミングは、表22のように表すことができる。
表22では、WB CQIとSB CQI(SB CQIs)が報告される区間(duration)を基本とし、その報告周期の整数倍に該当しながら、所定の時間オフセットを有する区間でランク情報が伝送されうることを示している。もし、ランク情報とCQI/PMI情報が同一時間に伝送されるとすると、CQI/PMI情報を落とす(drop)ことができる。WB CQIは、WB W1と固定されたW2(あらかじめ約束されたW2)に基づいて計算できる。
以下では、多重−単位(multiple granular)プリコーダが定義される場合のフィードバック方案に関する本発明の一実施例について説明する。
多重−単位プリコーダは、異なる2個のコードブック(W1及びW2)の組み合わせで構成することができる。W1とW2は、様々な形態のコードブックで構成できる。これにより、基地局では、プリコーダに対する異なる種類のフィードバック指示子(W1及びW2)を報告され、全体プリコーダを選択することができる。プリコーダに対する異なる情報(W1及びW2)は、異なるタイミングに報告されることがある。例えば、W1は長期間(long−term)で報告され、W2は短期間(short−term)で報告される。W1が長期間で報告される時にランク情報と共に報告されうる。または、W1はW2と共に報告されてもよい。すなわち、多重−単位プリコーダが適用される場合に、表23のようにフィードバック情報の伝送タイミングを設定することができる。
表23のモード(1)のように、ランク情報(RI)及びWB W1が同一時点(T1)で伝送され、その後の任意の時点(T2)でWB W2及びWB CQIが伝送されてもよく、または、表23のモード(2)のように、ランク情報(RI)がT1で伝送され、その後の任意の時点(T2)でWB W1、WB W2及びWB CQIが伝送されてもよい。
このように、プリコーダに対する指示子W1及びW2が、異なるタイミングまたは同一タイミングで報告される状況で、制限されたランクのPMI/CQIがフィードバックされる場合を考慮することができる。制限されたランクのPMI/CQIが報告される場合には、制限されたランクに合わせて適切なW1及びW2を選択してフィードバックすることができる。また、選択されたW1及びW2によって計算されたCQIをフィードバックすることができる。ここで、W1、W2及びCQIは、同一時点(一つのサブフレーム)で報告することができる。
図22及び図23を参照して、多重−単位プリコーダが適用される場合に、制限されたランクのPMI/CQIを含むフィードバック方案について説明する。
図22では、RI及びPMI1(すなわち、WB W1)を同時に伝送し、その後の時点でWB PMI2(すなわち、WB W2)及びWB CQIを伝送することを示す。ここで、伝送されるPMI1、PMI2及びCQIは、端末が推薦するランクに基づいて選択及び計算されるフィードバック情報である。また、制限されたランクのPMI/CQIは、端末が推薦するランクに基づくCQI/PMI伝送タイミングに比べて、所定のオフセット(Noffset,CQI)だけ遅れたタイミングで伝送されるとよい。図22では、制限されたランクに基づくPMI1、PMI2及びCQIが、
値2のタイミングで伝送されることを示す。
図23では、RIが伝送され、その後の時点でWB PMI1(すなわち、WB W1)、WB PMI2(すなわち、WB W2)及びWB CQIが同時に伝送されることを示す。ここで、伝送されるPMI1、PMI2及びCQIは、端末が推薦するランクに基づいて選択及び計算されるフィードバック情報である。また、制限されたランクのPMI/CQIは、端末が推薦するランクに基づくCQI/PMI伝送タイミングに比べて、所定のオフセット(Noffset,CQI)だけ遅れたタイミングで伝送されるとよい。図23では、制限されたランクに基づくPMI1、PMI2及びCQIが、
値2のタイミングで伝送されることを示す。
次に、多重−単位(multiple granular)プリコーダが定義される場合のフィードバック方案に関する本発明の他の実施例について説明する。
基地局が多重−単位プリコーダ指示子(すなわち、W1及びW2)を報告される場合に、プリコーダ種類指示(Precoder Type Indication;PTI)ビットを用いて、異なるフィードバックモードを指示することができる。
一つのフィードバックモードでは、RI、W1及びW2/CQIが、異なるサブフレームで伝送され、W1、W2及びCQIはWB情報と設定される。他のフィードバックモードでは、W2とCQIが同一サブフレームで報告され、報告されるサブフレームによってW2/CQIの周波数単位(granularity)がWBまたはSBとなる。すなわち、表23のようなフィードバックモードを定義できる。
表23で、PTIが0値を有する場合には、T1でRIが伝送され、その後の任意の時点(T2)でWB W1が伝送され、その後の任意の時点(T3)でWB W2及びWB CQIが伝送されるモードによってフィードバックを行うことができる。表23で、PTIが1値を有する場合には、T1でRIが伝送され、その後の任意の時点(T2)でWB W1及びWB CQIが伝送され、その後の任意の時点(T3)でSB W2及びSB CQIが伝送されるモードによってフィードバックを行うことができる。
ランク情報のフィードバック周期に合わせて表23のモード(1)またはモード(2)を決定することができる。PTIによってモード(1)またはモード(2)を決定した後には、CQI周期に合わせてWB W1、WB W2/WB CQIを報告したり(モード(1))、またはWB W2/WB CQI、SB W2/SB CQIを報告したりできる(モード(2))。報告する周期の基準を、WB W2/WB CQIの伝送タイミングと設定することができる。他のフィードバック情報の伝送タイミングを、WB W2/WB CQIの伝送タイミングに対するオフセットと決定することができる。
本実施例に係るフィードバック方案において、WB W1がフィードバックされる周期及びオフセットの設定方案について以下に説明する。
第一の方案として、WB W1の伝送周期を、PTI/RIが伝送される周期よりも長い周期に(すなわち、少ない頻度に)設定することができる。また、WB W1の周期を、WB W2/WB CQIが伝送される周期の整数倍に設定することができる。また、WB W1伝送タイミングを、基準タイミング(すなわち、WB W2/WB CQIの伝送サブフレーム)に対するオフセット値に設定することができる。
第二の方案として、WB W1の伝送タイミングを、基準タイミング(すなわち、WB W2/WB CQIの伝送サブフレーム)に対するオフセット値に設定することができる。そして、PTI/RIフィードバック情報においてPTIが所定の値(0または1)に設定される場合に、PTI/RI伝送タイミングの直後にWB W1が一回伝送されるものと設定することができる。
本実施例に係るフィードバック方案において、制限されたランクのPMI/CQIがフィードバックされる方案について以下に説明する。前述したWB W1、WB W2、WB CQI、SB W2及びSB CQIは、端末が推薦するランクに基づいて選択及び計算されるフィードバック情報であり、これに加えて、制限されたランクのPMI/CQIを伝送することができる。
RIと共に報告されるPTIが0に設定される場合に、制限されたランクのPMI/CQIとしてWB PMI/WB CQIを報告できる。制限されたランクのWB W1、WB W2及びWB CQIは、同一タイミングで報告する。端末の推薦するランクに基づくWB W2+WB CQIが報告されるサブフレームの一部のサブフレームで、制限されたランクのWB W1、WB W2及びWB CQIを同時に報告することができる。
または、RIと共に報告されるPTIが1に設定される場合に、制限されたランクのPMI/CQIを報告できる。この時、制限されたランクのPMI/CQIを報告する方案として2つの方案を考慮できる。
第一の方案として、制限されたランクのPMI/CQIとして、制限されたランクのWB W1、WB W2及びWB CQIのみを報告することを考慮することができる。
第二の方案として、制限されたランクのWB W1、WB W2及びWB CQIを一つのサブフレームで報告し、制限されたランクのSB W2及びSB CQIを他のサブフレームで報告し、これらの伝送タイミングは帯域循環(band cylic)報告周期に合わせて設定することができる。
以下では、PUCCH報告モードの例示について説明する。
まず、周期的CQI/PMI/RI伝送において、CQI、CQI/PMI、好むサブ帯域選択及びCQI情報は、最後に報告された(the last reported)周期的RIに基づいて計算でき、サブ帯域選択及びCQI値は、最後に報告された周期的WB PMI及びRIに基づいて計算できる。また、2個のプリコーダインデックス(I1及びI2)は、異なるタイミングに報告されてもよく、同一タイミングに報告されてもよい。このような事項を考慮して、例えば、フィードバック情報の伝送において表25のような報告モードを考慮することができる。
表25で、I1とI2は、プリコーダ要素(precoder element)で構成されたコードブックのインデックスを意味する。また、PTIは、プリコーダ種類指示(Precoder Type Indication)ビットを意味する。
表25のMode 1−1−1で、プリコーダインデックスI1は、現在サブフレームで伝送されるRIに基づいて計算及び選択されたプリコーダのインデックスを表す。プリコーダインデックスI2は、最後に報告されたRI及び最後に報告されたI1に基づいて計算及び選択されたプリコーダのインデックスを表す。CQIは、最後に報告されたRI、最後に報告されたI1及び現在報告されるI2に基づいて計算された値を表す。
表25のMode 1−1−2で、プリコーダインデックスI1及びI2は、最後に報告されたRIに基づいて計算及び選択されたプリコーダのインデックスを表す。CQIは、最後に報告されたRI、現在報告されるI1及びI2に基づいて計算された値を表す。
表25のMode 2−1(1)で、プリコーダインデックスI1は、最後に報告されたRIに基づいて計算及び選択されたプリコーダインデックスを表す。プリコーダインデックスI2は、最後に報告されたRI及び最後に報告されたI1に基づいて計算及び選択されたプリコーダインデックスを表す。CQIは、最後に報告されたRI、最後に報告されたI1及び現在報告されるI2に基づいて計算された値を表す。(RI+PTI)の伝送周期の間に(I1)と(I2+CQI)が報告される時に、(I1)は一回報告され、(I2+CQI)は多数回報告されうる。または、(RI+PTI)の伝送周期の間に(I1)と(I2+CQI)が報告される時に、(I1)は2回報告され、(I2+CQI)は多数回報告されうる。または、(I1)は連続して報告されてもよい。または、(I1)は(I2+CQI)と交代に(交互に)報告されてもよい。または、(I1)は(RI+PTI)が報告された直後に報告され、次の(RI+PTI)が報告される前に報告されてもよい。
表25のMode 2−1(2)で、プリコーダインデックスI2は、最後に報告されたRIに基づいて計算及び選択されたプリコーダインデックスを表す。プリコーダインデックスI2は、最後に報告されたRI及び最後に報告されたI1に基づいて計算及び選択されたプリコーダインデックスを表す。CQIは、最後に報告されたRI、最後に報告されたI1及び現在報告されるI2に基づいて計算された値を表す。SB CQIとSB I2は、最後に報告されたRIと最後に報告されたI1に基づいて計算及び選択された値及びインデックスを表す。
以下に、上記の表25のMode 2−1について具体的に説明する。
上記の表25のMode 2−1(Mode 2−1(1)及び2−1(2))は、上記の表5のPUCCH報告モード2−1を拡張した形態の報告モードに相当しうる。上記の表5のPUCCH報告モード2−1は、3GPP LTEリリース−8/9システムで定義されるPUCCH報告モードで、WB PMI/CQI及びSB CQIを報告するモードと定義される。ここで、SB CQIは、BPから選択されたSBのCQIを意味する。BPは、システム帯域幅のサブセットであり、システム帯域幅内で定義されうるBPを時間順に循環的(cyclic)に選択してBPのCQIを報告するから、SB CQIは多数個報告されるとよい。すなわち、(RI)−(WB PMI/CQI)−(1番目のBPでのSB CQI)−(2番目の2 BPでのSB CQI)−…−(n番目のBPでのSB CQI)のような時間順にRI/PMI/CQIを報告することができる。この時、RRCシグナリングを通じてPMI/CQIの報告周期とオフセットが決定されると、WB PMI/CQI及びSB CQIを、設定された報告周期に合わせて報告することができる。そして、RIは、WB PMI/CQIが報告される周期を基準に整数倍の周期を有するように設定し、オフセット指示子を用いてWB PMI/CQIの伝送タイミングに比べて、設定されたオフセットだけのサブフレーム前で報告されるように設定することができる。
拡張されたアンテナ構成を支援するシステム(例えば、3GPP LTEリリース−10システム)におけるPUCCH報告モードのために、前述したような表5のPUCCH報告モード2−1を拡張した形態の報告モードを定義することができる。
3GPP LTEリリース−8/9システムで、PUCCH報告モードに対するCQI/PMI/RIフィードバックタイプとして4つのフィードバックタイプ(すなわち、タイプ1は、端末の選択したサブバンドに対するCQIフィードバックであり、タイプ2は、WB CQIフィードバック及びWB PMIフィードバックであり、タイプ3は、RIフィードバックであり、タイプ4は、WB CQIフィードバックである。)が定義されるのと同様に、3GPP LTEリリース−10システムでもPUCCH報告モードに対して例えば4つのCQI/PMI/RIフィードバックタイプを定義することができる。例えば、報告タイプ1は、RI/PTIフィードバックであり、報告タイプ2は、WB I1フィードバックであり、報告タイプ3は、WB I2/CQIフィードバックであり、報告タイプ4は、SB I2/CQIフィードバックと定義することができる。タイプ1のPTIの設定によって、報告に用いられるタイプを決定することができる。例えば、タイプ1のPTI=0であれば、タイプ1−タイプ2−タイプ3が報告に用いられ、タイプ1のPTI=1であれば、タイプ1−タイプ3−タイプ4が報告に用いられると定義することができる。これにより、上記の表25のMode 2−1(1)及びMode 2−1(2)を定義することができる。
2個の伝送アンテナ伝送または4個の伝送アンテナ伝送の場合と同様に、一つのプリコーダインデックスを用いてプリコーダ要素を指示する場合には、PTIを常に1に設定(setting)して、タイプ1−タイプ3−タイプ4が報告に用いられるように定義することができる。本方式が3GPP LTEリリース−8/9システムにおける報告方式と異なる点は、タイプ4でSB PMI/CQIが伝送されるという点である。3GPP LTEリリース−10システムにおけるタイプ4の伝送が、3GPP LTEリリース−8/9システムと類似に動作するようにするために、システム帯域幅内の一つ以上のBPに対して循環的に報告し、BP内で好むSBに対するPMI/CQIを報告するものと定義することができる。このような場合、タイプ3またはタイプ4の報告周期は、3GPP LTEリリース−8/9システムにおけるPMI/CQIの周期設定と同じ方法で決定することができる。例えば、タイプ3とタイプ4は、PMI/CQIのために設定された周期に合わせて報告できる。そして、タイプ1のための周期も、3GPP LTEリリース−8/9システムにおけるRIの周期設定と同じ方法で決定できる。例えば、タイプ1の報告周期は、タイプ3が報告される周期を基準に整数倍の関係を有するように設定することができる。そして、タイプ3が報告されるサブフレームを基準に特定個数だけ前のサブフレームでタイプ1が伝送されるようにオフセット値を設定することができる。
一方、8個の伝送アンテナ伝送のように、2個の異なるプリコーダインデックスを用いてプリコーダ要素を指示する場合には、PTIの値によって(タイプ1−タイプ2−タイプ3)または(タイプ1−タイプ3−タイプ4)を報告することができる。PTIによって2つの異なるフィードバックタイプの集合を選択する時に、それぞれのフィードバックタイプのための報告周期を決定しなければならない。それぞれのフィードバックタイプに適用される報告周期を知らせるための具体的な方案について以下に説明する。
第一の方案として、PTIの指示(indication)によらずにタイプ1(RI+PTI)の周期が設定される場合に、タイプ1(RI+PTI)の周期は、PTI=1の時のタイプ3(すなわち、タイプ1−タイプ3−タイプ4順の報告モードにおけるタイプ3)を基準に設定することができる。
第二の方案として、PTIの指示(indication)によらずにタイプ1(RI+PTI)の周期が設定される場合に、タイプ1(RI+PTI)の周期は、PTI=0の時のタイプ3(すなわち、タイプ1−タイプ2−タイプ3順の報告モードにおけるタイプ3)を基準に設定することができる。
第三の方案として、PTIの指示によらずにタイプ1(RI+PTI)の周期が設定される場合に、タイプ1(RI+PTI)の周期は、PTI=0の時のタイプ2(すなわち、タイプ1−タイプ2−タイプ3順の報告モードにおけるタイプ2)を基準に設定することができる。
第四の方案として、タイプ1(RI+PTI)の周期をPTIの指示によって異なるように設定することができる。例えば、PTI=1の場合に、一つのタイプ3(WB I2/CQI)及び一つまたは複数個のタイプ4(SB I2/CQI)の伝送のための一つの循環(one cycle)が設定される時に、タイプ1(RI+PTI(=1))の周期は、該一つの循環の整数倍に設定することができる。一方、PTI=0の場合に、一つのタイプ2(WB I1)及び一つのタイプ3(WB I2/CQI)の伝送のための一つの循環が設定される時に、タイプ1(RI+PTI(=0))の周期は、該一つの循環の整数倍に設定することができる。このように、PTI=0とPTI=1の時に要求される最小循環が異なるように設定することができる。
第五の方案として、PTI=1の時にCQI/PMI伝送のために必要な区間(duration)と、PTI=0の時にCQI/PMI伝送のために必要な区間とが異なる場合に、より長い区間を有する方の区間を基準にして、短い区間を有する方でフィードバック情報の反復的な伝送を行うことができる。例えば、PTI=0の場合に一つのタイプ2(WB I1)及び一つのタイプ3(WB I2/CQI)の伝送が要求され、PTI=1の場合に一つのタイプ3(WB I2/CQI)及び多数個のタイプ4(SB I2/CQI)の伝送が要求されると、PTI=0の場合が短い区間に該当し、PTI=1の場合が長い区間に該当しうる。この場合、長い区間の長さに対応する分だけ、短い区間が複数回反復されるとよい。すなわち、PTI=0の場合のタイプ2及び/またはタイプ3が反復的に伝送されるようにすることができる。ここで、タイプ2が報告された後にタイプ3が反復的に報告されるようにすることもでき、タイプ2とタイプ3の両方が反復的に報告されるようにしてもよい。
第六の方案として、PTI=1の時にCQI/PMI伝送のために必要な区間(duration)と、PTI=0の時にCQI/PMI伝送のために必要な区間とが異なる場合に、より短い区間を有する方の区間を基準にして長い区間を有する方の一部の報告内容を落としたり、次のタイプ1伝送区間で伝送するようにすることができる。例えば、PTI=0の場合に一つのタイプ2(WB I1)及び一つのタイプ3(WB I2/CQI)の伝送が要求され、PTI=1の場合に一つのタイプ3(WB I2/CQI)及び多数個のタイプ4(SB I2/CQI)の伝送が要求されると、PTI=0の場合が短い区間に該当し、PTI=1の場合が長い区間に該当しうる。この場合、長い区間を有するPTI=1の方で一部の情報(例えば、タイプ4)を落とし、一つのタイプ3及び一つのタイプ4を報告するようにすることができる。また、タイプ4がバンド循環方式でCQI/PMIを報告する場合では、タイプ1伝送区間によって異なるBPのCQI/PMIが伝送されるようにすることもできる。
PUSCHを通じたフィードバック情報の伝送
PUSCHを用いたフィードバック情報伝送において、RIとWB CQI/WB PMI_1/SB CQI/SB PMI_2を報告するこどかできる。伝送されるCQI/PMIの周波数単位(frequency granularity)及び組み合わせ方式によって、PUSCHを通じたフィードバック情報の様々な伝送モードを規定することができる。以下では、本発明で提案する様々な伝送モード(Mode 1−1、Mode 1−2、Mode 1−3、Mode 2−2−1、Mode 2−2−2、Mode 2−3、Mode 3−1、Mode 3−2)について説明する。
Mode 1−1は、RI、第1CWに対するWB CQI、第2CWに対するWB CQI、WB PMI_1、WB PMI_2を伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができる。
Mode 1−2は、RI、第1CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、第2CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、WB PMI_1、WB PMI_2を伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第1CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができ、Mは、例えば2と定めることができる。ここで、SB CQIは、全帯域に含まれる全SBに対するものである。例えば、既存のPUSCHフィードバックモード3−1(SB CQI(SB CQIs)及びWB PMIを報告するモード)でPMI報告方式にW1及びW2伝送方式を適用すると、WB CQI、SB CQI(SB CQIs)、WB W1及びSB W2(W2s)を報告する、改善されたPUSCHフィードバックモード3−1を定義することができる。
Mode 1−3は、RI、第1CWに対するWB CQI及びSB CQI、第2CWに対するWB CQI及びSB CQI、WB PMI_1、SB PMI_2、選択されたSBに対するインデックスを伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第1CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで)表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができ、Mは、例えば2と定めることができる。ここで、SB CQIは、全帯域に含まれる全SBから選択された一部のSBで計算された平均化された値で表現することができる。また、SB PMI_2は、SB CQIが計算されたSBに適用される範囲に適した値を選択することができる。
Mode 2−2−1は、RI、第1CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、第2CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、WB PMI_1、SB PMI_2を伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第1CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができ、Mは、例えば2と定めることができる。ここで、SB CQIは、全帯域に含まれる全SBに対するものである。また、SB PMI_2は、全帯域に含まれる全SBに対するものである。
Mode 2−2−2は、RI、第1CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、第2CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、WB PMI_1、SB PMI_2を伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第1CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができ、Mは、例えば2と定めることができる。ここで、SB CQIは、全帯域に含まれる全SBに対するものである。また、SB PMI_2は、全帯域に含まれる全BPに対するものである。
Mode 2−3は、RI、第1CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、第2CWに対するWB CQI及びSB CQI(SB CQIs)、WB PMI_1、SB PMI_2(SB PMI_2s)、選択されたSBに対するインデックスを伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第1CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのSB CQIは、M(M<N)ビットで表現し、Nに対する相対的な値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができ、Mは、例えば2と定めることができる。ここで、SB CQIは、全帯域に含まれる全SBから選択された一部のSBで計算された値であり、各SB別に独立した値で表現することができる。また、SB PMI_2は、SB CQIが計算されたSBに適した値を選択することができ、各SB別に独立した値で表現することができる。
さらに他の例として、既存のPUSCHフィードバックモード2−2(WB CQI、WB PMI、選択されたSB(SBs)に対する平均CQI、及び選択されたSB(SBs)に対するPMIを報告するモード)においてPMI報告方式にW1及びW2伝送方式を適用すると、WB CQI、WB W1、WB W2(WB W2)、選択されたSB(SBs)に対する平均CQI、及び選択されたSB(SBs)に対するW2を報告する、改善されたPUSCHフィードバックモード2−2を定義することができる。ここで、コードワード当たり一つのWB CQI(広帯域CQI)値が報告され、WB CQI値は、全サブ帯域で単一のプリコーディング行列を用い、かつ全体システム帯域幅(set S)のサブ帯域上での伝送を仮定して計算可能である。また、選択されたサブ帯域(SB)に対する平均CQI値は、選択されたM個の好むサブ帯域のみでの伝送を反映し、上記M個のサブ帯域のそれぞれにおいて同一の一つの選択されたプリコーディング行列を用いて計算されたコードワード当たり一つのCQI値として報告されうる。また、WB W1、WB W2及び選択されたSBに対するW2は、CSI−RSポートが設定されるダウンリンク8伝送アンテナを支援する伝送モード(伝送モード9)に対して報告されうる。ここで、端末は、全体システム帯域幅(set S)の全サブ帯域に対するW1(第1PMIまたはi1)を報告し、全体システム帯域幅(set S)の全サブ帯域に対するW2(第2PMIまたはi1)を報告し、M個の選択されたサブ帯域(SBs)に対する別途のW2(第2PMI)を報告することができる。
Mode 3−1は、RI、第1CWに対するWB CQI、第2CWに対するWB CQI、WB PMI_1、SB PMI_2(SB PMI_2s)を伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができる。ここで、SB PMI_2は、全帯域に含まれる全SBに対するものである。例えば、前述した3GPP LTEリリース−8で定義されたPUSCHフィードバックモード1−2では、CQIはWBに対して報告され、PMIはSBに対して報告されるが、PMI報告方式を、W1及びW2の伝送されるフィードバックに拡張して適用できる。例えば、WB CQI、WB W1及びSB W2(SB W2s)を報告する、改善されたPUSCHフィードバックモード1−2を定義することができる。ここで、コードワード当たり一つのWB CQI(広帯域CQI)値が報告され、WB CQI値はそれぞれのサブ帯域において当該サブ帯域に対して選択されたプリコーディング行列を用い、かつ、全体システム帯域幅(set S)のサブ帯域上での伝送を仮定して計算できる。また、WB W1(第1PMIまたはi1)及びSB W2(第2PMIまたはi2)は、CSI−RSポートが設定されるダウンリンク8伝送アンテナを支援する伝送モード(伝送モード9)に対して報告されうる。ここで、WB W1(第1PMIまたはi1)は、全体システム帯域幅(set S)に対して報告され、WB W2(第2PMIまたはi2)は全体システム帯域幅(set S)のそれぞれのサブ帯域に対して報告されうる。
Mode 3−2は、RI、第1CWに対するWB CQI、第2CWに対するWB CQI、WB PMI_1、SB PMI_2を伝送するモードである。第1CWのWB CQIは、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。第2CWのWB CQIも、Nビットに量子化された所定の値で表現することができる。Nは、例えば4と定めることができる。ここで、SB PMI_2は、全帯域に含まれる全BPに対するものである。
前述のようなPUSCHを通じたフィードバック情報伝送の様々なモードにおいて、RIは個別コーディング(Separate coding)し、CQI及びPMIはジョイントコーディング(joint coding)できる。PUSCHを通じたフィードバック情報伝送では、RIとCQI及び/またはPMIとを同時に伝送することができる。
拡張されたアンテナ構成を支援するシステム(例えば、3GPP LTE−A)においてフィードバックを改善するための方案として、多重プリコーダを報告する方案について説明した。すなわち、全体(overall)プリコーダWは、一つのプリコーダW1と他のプリコーダW2との結合で生成することができる(W=W1・W2)。ここで、W1は長期間/広帯域に報告され、W2は短期間/サブ帯域に報告される。しかし、フィードバックオーバーヘッドによってW2の報告される形式を別にすることを考慮することができる。例えば、PUSCHを通じたフィードバックとPUCCHを通じたフィードバックの場合に、W2の報告周期及び/または報告対象(広帯域/サブ帯域)が異なってもよい。
PUSCHを通じたフィードバック報告の場合には、PUCCHに比べてフィードバック情報を運ぶチャネル空間が広いため、W1とW2を同時に報告できる。この時、W1とW2は両方とも広帯域に対する情報でもよく、W1は広帯域に対する情報、W2はサブ帯域に対する情報でもよい。
例えば、前述の3GPP LTEリリース−8で定義されたPUSCHフィードバックモード1−2では、CQIはWBに対して報告され、PMIはSBに対して報告されるが、PMI報告方式を、W1及びW2の伝送されるフィードバックに拡張して適用できる。例えば、WB CQI、WB W1及びSB W2(SB W2s)を報告する、改善されたPUSCHフィードバックモード1−2を定義することができる。ここで、コードワード当たり一つのWB CQI(広帯域CQI)値が報告され、WB CQI値は、それぞれのサブ帯域において当該サブ帯域に対して選択されたプリコーディング行列を用い、かつ、全体システム帯域幅(set S)のサブ帯域上での伝送を仮定して計算できる。また、WB W1(第1PMIまたはi1)及びSB W2(第2PMIまたはi2)は、CSI−RSポートが設定されるダウンリンク8伝送アンテナを支援する伝送モード(伝送モード9)に対して報告されうる。ここで、WB W1(第1PMIまたはi1)は、全体システム帯域幅(set S)に対して報告され、WB W2(第2PMIまたはi2)は、全体システム帯域幅(set S)のそれぞれのサブ帯域に対して報告されうる。
これと類似の方式で、既存のPUSCHフィードバックモード2−2(WB CQI、WB PMI、選択されたSB(SBs)に対する平均CQI、及び選択されたSB(SBs)に対するPMIを報告するモード)においてPMI報告方式にW1及びW2伝送方式を適用すると、WB CQI、WB W1、WB W2(WB W2)、選択されたSB(SBs)に対する平均CQI、及び選択されたSB(SBs)に対するW2を報告する、改善されたPUSCHフィードバックモード2−2を定義することができる。ここで、コードワード当たり一つのWB CQI(広帯域CQI)値が報告され、WB CQI値は全サブ帯域で単一のプリコーディング行列を用い、かつ全体システム帯域幅(set S)のサブ帯域上での伝送を仮定して計算できる。また、選択されたサブ帯域(SB)に対する平均CQI値は、選択されたM個の好むサブ帯域のみでの伝送を反映し、上記M個のサブ帯域のそれぞれで同一の一つの選択されたプリコーディング行列を用いて計算されたコードワード当たり一つのCQI値として報告されうる。また、WB W1、WB W2及び選択されたSBに対するW2は、CSI−RSポートが設定されるダウンリンク8伝送アンテナを支援する伝送モード(伝送モード9)に対して報告されうる。ここで、端末は、全体システム帯域幅(set S)の全サブ帯域に対するW1(第1PMIまたはi1)を報告し、全体システム帯域幅(set S)の全サブ帯域に対するW2(第2PMIまたはi1)を報告し、M個の選択されたサブ帯域(SBs)に対する別途のW2(第2PMI)を報告できる。
これと類似の方式で、既存のPUSCHフィードバックモード3−1(SB CQI(SB CQIs)及びWB PMIを報告するモード)においてPMI報告方式にW1及びW2伝送方式を適用すると、SB CQI(SB CQIs)、WB W1、及びSB W2(W2s)を報告する、改善されたPUSCHフィードバックモード3−1を定義することができる。
前述のように改善されたPUSCHフィードバックモード1−2、2−2及び3−1を整理すると、下記の表26のようになる。
図24を参照して、本発明の好適な実施例に係るチャネル状態情報報告方法について説明する。
基地局から端末へのダウンリンク伝送について端末がダウンリンクチャネル状態を測定し、その結果を基地局にアップリンクを通じてフィードバックすることができる。例えば、基地局のダウンリンク伝送に8伝送アンテナが用いられる場合に、基地局は、チャネル状態情報−参照信号(CSI−RS)を8個のアンテナポート(アンテナポートインデックス15乃至22)を通じて伝送することができる。端末は、当該CSI−RSを用いてダウンリンクチャネル状態を測定した結果(RI、PMI、CQIなど)を伝送することができる。RI/PMI/CQIの選択/算出の具体的な方案としては、前述した本発明の様々な例示を適用すればよい。基地局は、受信したチャネル状態情報(RI/PMI/CQI)に基づいてダウンリンク伝送のレイヤーの個数、プリコーダ、変調及びコーディング手法(MCS)レベルなどを決定でき、これによってダウンリンク信号を伝送することができる。
前述したダウンリンク8アンテナ伝送(伝送モード9)に対するPUCCH報告モード2−1では、PTI値によって異なるタイプを伝送することができる。すなわち、PTI値が第1値(例えば、0)を有する場合には、RI/PTI−WB 1st PMI−WB 2nd PMI/CQIを報告し、PTI値が第2値(例えば、1)を有する場合には、RI/PTI−WB 2nd PMI/CQI−SB 2nd PMI/CQIを報告することができる。本発明の一実施例によれば、PUCCH報告モード2−1におけるタイプの伝送タイミングを決定することができる。
RI/PTIが第1報告周期で伝送されるとする。PTI=1の場合に、RI/PTIの第1報告周期を、WB CQI/PMI報告周期の整数倍に設定することができる。また、RI/PTI伝送タイミングは、WB CQI/PMI報告タイミングに対するオフセット値によって決定することができ、オフセット値は0または1以上の値を有することができる。1以上のオフセットが設定されると、WB CQI/PMI伝送サブフレームを基準にオフセット分だけ前のサブフレームでRI/PTIを伝送することができる。そのため、PTI=1の場合に、2個のRI報告タイミングの間(すなわち、第1報告周期内)においてWB 2nd PMI/CQIを2回以上伝送することができる。次に、SB 2nd PMI/CQIを、2個のWB 2nd PMI/CQI報告タイミングの間において、PMI/CQI報告タイミングと設定されるサブフレームで伝送することができる。すなわち、2個のWB 2nd PMI/CQIの間においてSB 2nd PMI/CQIを複数回伝送することができる。例えば、J個のBPが設定される場合に、(RI)−(WB PMI/CQI)−(1番目のBPのSB CQI)−(2番目のBPのSB CQI)−…−(J番目のBPのSB CQI)の時間順にフィードバック伝送を行うことができる。また、SB CQIは、帯域幅部分(BP)の全体循環(full cycle)に対して1回以上伝送することができる。すなわち、上記のように、1番目のBPのSB CQI乃至J番目のBPのSB CQIが一つの全体循環であるとすれば、一つの全体循環を複数回(例えば、K回)反復して伝送することができる。
PTI=1の場合が、伝送されるタイプの個数が多いため、(SB PMI/CQI伝送)に比べて、一つのRI/PTIを伝送してからその次のRI/PTIを伝送するまで、より長い区間(duration)が必要であるといえる。一方、PTI=0の場合が、伝送されるタイプの個数が少ないため、一つのRI/PTIを伝送してからその次のRI/PTIを伝送するまで、より短い区間が必要であるいえる。本発明の一実施例によれば、PTI=0の場合において伝送されるタイプ(WB 1st PMIまたはWB 2nd PMI/CQI)を複数回伝送することによって、PTI=1におけるRI/PTI報告周期(第1報告周期)を基準にPTI=0におけるRI/PTI報告周期を合わせるようにすることができる。
すなわち、PTI=0の場合に、RI/PTIの第1報告周期を、上で決定された通り、WB CQI/PMI報告周期の整数倍(MRI)に設定することができ、RI/PTI伝送タイミングを、WB CQI/PMI報告タイミングと同一にするか、または、前になるようにすることができる。そのため、PTI=0の場合に、2個のRI報告タイミングの間(すなわち、第1報告周期内)においてWB 1st PMIを2回以上伝送することができる。次に、WB 2nd PMI/CQIは、2個のWB 1st PMI報告タイミングの間(すなわち、第2報告周期内)において、PMI/CQI報告タイミングに設定されるサブフレームで伝送することができる。すなわち、2個のWB 1st PMIの間においてWB 2nd PMI/CQIを複数回伝送することができる。
図24(a)は、PTIが第1値(=0)を有する場合、図24(b)は、PTIが第2値(=1)を有する場合における、PUCCH報告モード2−1に従う各タイプの伝送タイミングを示す図である。
図24(a)に示すように、PTIが第1値(=0)を有する場合に、段階S2411で、端末は、第1報告周期に従ってRI及びPTI(=0)を伝送することができる。段階S2412で、端末は、広帯域第1PMIを伝送することができる。段階S2413乃至S2414で、端末は、広帯域第2PMI及び広帯域CQIを伝送することができる。段階S2415で、端末は、第2報告周期に従って広帯域第1PMIを伝送することができる。すなわち、段階S2412及び段階S2415の間の時間長が第2報告周期に対応し、段階S2415は、段階S2412の反復と見なすことができる。また、段階S2412乃至段階S2414における、広帯域第1PMI−広帯域第2PMI及び広帯域CQIの伝送は、反復して行われてもよい。その後、第1報告周期に従って、端末は段階S2416でRI及びPTIを伝送することができる。ここで、PTI値は、前のPTI値と同一でも、異なってもよい。
一方、図24(b)に示すように、PTIが第2値(=1)を有する場合に、段階S2421で、端末は、第1報告周期に従ってRI及びPTI(=1)を伝送することができる。段階S2422で、端末は、広帯域第2PMI及び広帯域CQIを伝送することができる。段階S2423乃至S2425で、端末は、サブ帯域第2PMI及びサブ帯域CQIを伝送することができる。段階S2423乃至S2425のそれぞれでは、1番目のBP、2番目のBP、…、J番目のBPに対するSB CQIを伝送することができる。また、段階S2422と段階S2426との間で、1番目のBPのSB CQI乃至J番目のBPのSB CQIが一つの全体循環であるとすれば、一つの全体循環を複数回(例えば、K回)反復して伝送することができる。段階S2426で、端末は、第3報告周期に従って広帯域第2PMI及び広帯域CQIを伝送することができる。すなわち、段階S2422と段階S2426との間の時間長が、第3報告周期に対応し、段階S2426は、段階S2422の反復と見なすことができる。また、段階S2422乃至段階S2425における、広帯域第2PMI及び広帯域CQI−サブ帯域第2PMI及びサブ帯域CQIの伝送は、反復して行われてもよい。その後、第1報告周期に従って、端末は段階S2427でRI及びPTIを伝送することができる。ここで、PTI値は、前のPTI値と同一でも異なってもよい。
ここで、RI/PTIに対する第1報告周期を、WB PMI/CQIに対する第3報告周期の整数倍に設定することができ、RI/PTIの伝送タイミングを、WB PMI/CQIの伝送タイミングに対する相対的なオフセット値に設定することができる。また、第2報告周期と第3報告周期は、上位層シグナリングによって設定される値(例えば、PTI=0の場合に、2回のWB第1PMIの間においてWB第2PMI及びWB CQIが何回伝送されるかに対する値、または、PTI=1の場合に、2回のWB第2PMI及びWB CQIの間においてSB第2PMI及びSB CQIが何回伝送されるかに関する値)に基づいて決定することができる。
また、第1PMI及び第2PMIの組み合わせにより、ダウンリンク伝送に用いられるプリコーディング行列を決定することができる。例えば、第1PMIは、当該ダウンリンク伝送に適用されるプリコーディング行列の候補(candidates)を指示(indicate)し、第2PMIは、これらの候補のいずれか一プリコーディング行列を指示することができる。
また、RI及びPTIは、第1サブフレームの物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)を通じて伝送し、広帯域第1PMI、または広帯域第2PMI及び広帯域CQIは、第2サブフレームのPUCCHを通して伝送し、広帯域第2PMI及び広帯域CQI、またはサブ帯域第2PMI及びサブ帯域CQIは、第3サブフレームのPUCCHを通して伝送することができる。
図24と関連して説明した本発明のチャネル状態情報伝送方法において、前述した本発明の様々な実施例で説明した事項が独立して適用されてもよく、2以上の実施例が同時に適用されてもよい。ここで、重複する内容は明確性のために説明を省略する。
また、基地局と中継機間の(バックホールアップリンク及びバックホールダウンリンクでの)MIMO伝送、及び中継機と端末間の(アクセスアップリンク及びアクセスダウンリンクでの)MIMO伝送に対するチャネル状態情報フィードバックについても、本発明で提案する同一原理を適用することができる。
図25は、本発明に係る基地局装置及び端末装置の構成を示す図である。
図25を参照すると、本発明に係る基地局装置2510は、受信モジュール2511、伝送モジュール2512、プロセッサ2513、メモリー2514、及び複数個のアンテナ2515を備えることができる。複数個のアンテナ2515は、MIMO送受信を支援する基地局装置を意味する。受信モジュール2511は、端末からのアップリンク上の各種信号、データ及び情報を受信することができる。伝送モジュール2512は、端末へのダウンリンク上の各種信号、データ及び情報を伝送することができる。プロセッサ2513は、基地局装置2510全般の動作を制御することができる。
本発明の一実施例に係る基地局装置2510は、最大8伝送アンテナを介したダウンリンク伝送をし、ダウンリンク伝送に対するチャネル状態情報を端末装置2520から受信するような構成とすることができる。基地局装置のプロセッサ2513は、受信モジュール2511を介して、プリコーダタイプ指示(PTI)が第1値を有する場合に、第1報告周期に従って伝送されるランク指示子(RI)及びPTIを受信し、該第1報告周期の間において第2報告周期に従って伝送される広帯域第1プリコーディング行列指示子(PMI)を受信し、該第2報告周期の間において1回以上伝送される広帯域第2PMI及び広帯域チャネル品質指示子(CQI)を受信するような構成とすることができる。また、プロセッサ2513は、受信モジュール2511を介して、PTIが第2値を有する場合に、第1報告周期に従って伝送されるランク指示子(RI)及びPTIを受信し、該第1報告周期の間において第3報告周期に従って伝送される広帯域第2PMI及び広帯域CQIを受信し、該第3報告周期の間において1回以上伝送されるサブ帯域第2PMI及びサブ帯域CQIを受信するような構成とすることができる。ここで、サブ帯域CQIは、設定された帯域幅部分(BP)の全体循環(cycle)に対して1回以上伝送可能である。
基地局装置2510のプロセッサ2513は、その他にも、基地局装置2510が受信した情報、外部に伝送する情報などを演算処理する機能を有し、メモリー2514は、演算処理された情報などを所定時間記憶することができ、バッファー(図示せず)などの構成要素に代えてもよい。
図25を参照すると、本発明に係る端末装置2520は、受信モジュール2521、伝送モジュール2522、プロセッサ2523、メモリー2524及び複数個のアンテナ2525を備えることができる。複数個のアンテナ2525は、MIMO送受信を支援する端末装置を意味する。受信モジュール2521は、基地局からのダウンリンク上の各種信号、データ及び情報を受信することができる。伝送モジュール2522は、基地局へのアップリンク上の各種信号、データ及び情報を伝送することができる。プロセッサ2523は、端末装置2520全般の動作を制御することができる。
本発明の一実施例に係る端末装置2520は、基地局装置2510からの最大8伝送アンテナを介したダウンリンク伝送を受信し、これらのダウンリンク伝送に対するチャネル状態情報を基地局にフィードバックするような構成とすることができる。端末装置のプロセッサ2523は、伝送モジュール2522を介して、プリコーダタイプ指示(PTI)が第1値を有する場合に、第1報告周期に従ってランク指示子(RI)及びPTIを伝送し、該第1報告周期の間において第2報告周期に従って広帯域の第1プリコーディング行列指示子(PMI)を伝送し、該第2報告周期の間において広帯域第2PMI及び広帯域チャネル品質指示子(CQI)を1回以上伝送するような構成とすることができる。また、プロセッサ2523は、伝送モジュール2522を介して、PTIが第2値を有する場合に、第1報告周期に従ってランク指示子(RI)及びPTIを伝送し、第1報告周期の間において第3報告周期に従って広帯域第2PMI及び広帯域CQIを伝送し、第3報告周期の間においてサブ帯域第2PMI及びサブ帯域CQIを1回以上伝送するような構成とすることができる。ここで、サブ帯域CQIは、設定された帯域幅部分(BP)の全体循環(cycle)に対して1回以上伝送することができる。
端末装置2520のプロセッサ2523は、その他にも、端末装置2520が受信した情報、外部に伝送する情報などを演算処理する機能を有し、メモリー2524は、演算処理された情報などを所定時間記憶することができ、バッファー(図示せず)などの構成要素に代えてもよい。
このような基地局装置及び端末装置の具体的な構成は、前述した本発明の様々な実施例で説明した事項が独立して適用されてもよく、2以上の実施例が同時に適用されてもよい。こで、重複する内容は明確性のために説明を省略する。
また、図25の説明において、基地局装置2510に関する説明は、ダウンリンク伝送主体またはアップリンク受信主体としての中継機装置にも同一に適用されてもよく、端末装置2520に関する説明は、ダウンリンク受信主体またはアップリンク伝送主体としての中継機装置にも同一に適用されてもよい。
上述した本発明の実施例は様々な手段を通じて具現可能である。例えば、本発明の実施例は、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可能である。
ハードウェアによる具現の場合に、本発明の実施例に係る方法は、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に、本発明の一実施例による方法は、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、関数などの形態とすることができる。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ようにすることができる。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。
以上開示された本発明の好ましい実施例についての詳細な説明は、当業者が本発明を具現して実施できるように提供された。以上では本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術の分野における熟練した当業者には、本発明の領域から逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更できるということが理解されるであろう。例えば、当業者は、上記の実施例に記載された各構成を互いに組み合わせる方式で用いることができる。したがって、本発明は、ここに開示されている実施形態に制限されるものではなく、ここに開示されている原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えるためのものである。
本発明は、本発明の精神及び必須特徴から逸脱することなく、他の特定の形態に具体化できる。そのため、上記の詳細な説明はいずれの面においても制約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、添付した請求項の合理的解釈により定めなければならず、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、ここに開示されている実施形態に制限されるものではなく、ここに開示されている原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を有するものである。また、特許請求の範囲で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ることができる。