JP6595497B2 - ユーザ端末、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（universal mobile telecommunication system）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：long term evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥからのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥアドバンストが仕様化され、さらに、たとえばＦＲＡ（future radio access）と呼ばれるＬＴＥの後継システムが検討されている。

Ｒｅｌ．８から１２のＬＴＥでは、事業者に免許された周波数帯、すなわちライセンスバンドにおいて排他的な運用がなされることを想定して仕様化が行われた。ライセンスバンドとしては、たとえば８００ＭＨｚ、２ＧＨｚまたは１．７ＧＨｚなどが使用される。

Ｒｅｌ．１３以降のＬＴＥでは、免許不要の周波数帯、すなわちアンライセンスバンドにおける運用もターゲットとして検討されている。アンライセンスバンドとしては、たとえばＷｉ−Ｆｉと同じ２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ帯などが使用される。Ｒｅｌ．１３ ＬＴＥでは、ライセンスバンドとアンライセンスバンドの間でのキャリアアグリゲーション（ＬＡＡ：license-assisted access）を検討対象としているが、将来的にデュアルコネクティビティやアンライセンスバンドのスタンドアローンも検討対象となる可能性がある。

アンライセンスバンドでは、他事業者のＬＴＥ、Ｗｉ−Ｆｉまたはその他のシステムとの共存のため、干渉制御機能が必要となると考えられる。干渉制御機能として、Ｗｉ−Ｆｉでは、ＬＢＴ（listen before talk）またはＣＣＡ（clear-channel assessment）と呼ばれる機能が実装されている。

3GPP TS 36.300 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2"

アンライセンスバンドでＬＴＥを運用する無線通信システム（ＬＡＡ）において、アンライセンスバンドで上りリンク通信を実現する方法は規定されていない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アンライセンスバンドでＬＴＥを運用する無線通信システム（ＬＡＡ）において、アンライセンスバンドで上りリンク通信を適切に行うことができるユーザ端末、無線基地局、無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明のユーザ端末は、ＬＢＴ（listen before talk）が設定された第１の周波数キャリアまたはＬＢＴが設定されない第２の周波数キャリアにおける信号の送受信を制御する制御部を有し、前記制御部が、ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス受信以降の手順を前記第２の周波数キャリアで行うよう制御するとともに、前記ランダムアクセス確立後、前記第１の周波数キャリアで上りリンク送信を行うよう制御し、前記制御部が、所定の周波数キャリアにおけるＬＢＴの実行可否を含むケーパビリティ情報を報告するよう制御することを特徴とする。

本発明によれば、アンライセンスバンドでＬＴＥを運用する無線通信システム（ＬＡＡ）において、アンライセンスバンドで上りリンク通信を適切に行うことができる。

Ｗｉ−ＦｉにおけるＬＢＴを説明する図である。 ランダムアクセス手順を説明する図である。 第２の態様におけるランダムアクセス手順を説明する図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態では、上りリンク信号を送信する周波数キャリアがアンライセンスバンドである場合を例として説明するが、本発明の適用対象はアンライセンスバンドに限られない。本実施の形態では、ＬＢＴが設定されない周波数キャリアをライセンスバンド、ＬＢＴが設定される周波数キャリアをアンライセンスバンドとして説明するが、これに限られない。すなわち、本実施の形態は、ＬＢＴが設定される周波数キャリアであれば、ライセンスバンドまたはアンライセンスバンドにかかわらず適用できる。

アンライセンスバンドにおける干渉制御機能として、Ｗｉ−Ｆｉでは、ＬＢＴ（listen before talk）またはＣＣＡ（clear-channel assessment）が実装されている。Ｗｉ−ＦｉにおけるＬＢＴまたはＣＣＡの一例を、図１を参照して説明する。通信端末は、送信開始直前に、送信予定の周波数で他の装置が信号を送信しているか否かを、一定時間、受信および検出する。他の装置の信号が検出された場合は、通信端末は、送信を中止し、一定時間経過後、他の装置の信号が検出されず送信が可能と判断されたタイミングで、送信を実行する。

ＬＡＡシステムにおいても、Ｗｉ−Ｆｉシステムと同様に、リスニング結果に応じて送信の送信有無を制御することが考えられる。ここで、ＬＢＴ期間中の受信信号強度が所定のしきい値より高い場合、チャネルはビジー状態（ＬＢＴ_ｂｕｓｙ）とみなされる。ＬＢＴ期間中の受信信号強度が所定のしきい値より低い場合、チャネルはアイドル状態（ＬＢＴ_ｉｄｌｅ）とみなされる。

ＬＴＥシステムでは、初期接続、同期確立または通信再開などに際し、上りリンクで物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：physical random access channel）を送信してランダムアクセスを行う。ランダムアクセスは、衝突型（contention-based）および非衝突型（non-contention-based）の２種類のタイプに分けられる。

衝突型ランダムアクセスでは、ユーザ端末は、セル内に用意された複数のランダムアクセスプリアンブルからランダムに選択したプリアンブルをＰＲＡＣＨで送信する。この場合、ユーザ端末間で同一のランダムアクセスプリアンブルを使用することにより、衝突が発生する可能性がある。

非衝突型ランダムアクセスでは、ユーザ端末は、あらかじめネットワークから割り当てられた端末固有のランダムアクセスプリアンブルをＰＲＡＣＨで送信する。この場合、ユーザ端末間で異なるランダムアクセスプリアンブルが割り当てられているため、衝突が発生することはない。

衝突型ランダムアクセスは、初期接続、上りリンクの通信開始または再開などに際して行われる。非衝突型ランダムアクセスは、ハンドオーバ、下りリンクの通信開始または再開などに際して行われる。

図２は、ランダムアクセスの概要を示している。衝突型ランダムアクセスは、Ｓｔｅｐ１からＳｔｅｐ４で構成される。非衝突型ランダムアクセスは、Ｓｔｅｐ０からＳｔｅｐ２で構成される。

衝突型ランダムアクセスの場合、ユーザ端末は、ランダムアクセスプリアンブルを当該セルに設定されているＰＲＡＣＨリソースで送信する（メッセージ１）。無線基地局は、ランダムアクセスプリアンブルを検出すると、その応答情報であるランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ：random access response）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末は、ランダムアクセスプリアンブル送信後、所定の区間で、ランダムアクセスレスポンス（メッセージ２）の受信を試みる。ユーザ端末は、メッセージ２の受信に失敗した場合は、ＰＲＡＣＨの送信電力を上げてメッセージ１を再度送信する。

ランダムアクセスレスポンスを受信したユーザ端末は、ランダムアクセスレスポンスに含まれる上りリンクスケジューリンググラントによって指定された物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：physical uplink shared channel）でデータ信号を送信する（メッセージ３）。メッセージ３を受信した無線基地局は、衝突解決メッセージをユーザ端末に送信する（メッセージ４）。ユーザ端末は、メッセージ１から４によって同期を確保し、無線基地局を識別すると、衝突型ランダムアクセス処理を完了し接続を確立する。

非衝突型ランダムアクセスの場合、無線基地局は、ユーザ端末に対してＰＲＡＣＨの送信を指示する物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：physical downlink control channel）を送信する（メッセージ０）。ユーザ端末は、当該ＰＤＣＣＨにより指示されたタイミングでランダムアクセスプリアンブル（ＰＲＡＣＨ）を送信する（メッセージ１）。無線基地局は、ランダムアクセスプリアンブルを検出すると、その応答情報であるランダムアクセスレスポンス（ＲＡＲ）を送信する（メッセージ２）。ユーザ端末は、メッセージ２の受信をもって非衝突型ランダムアクセス処理を完了する。なお、衝突型ランダムアクセス処理と同様に、ユーザ端末がメッセージ２の受信に失敗した場合には、ユーザ端末はＰＲＡＣＨの送信電力を上げてメッセージ１を再度送信する。

しかしながら、ＬＡＡのアンライセンスバンドでは、上述の従来のランダムアクセスを行うことが難しい。オーバーヘッドになるため、ＰＲＡＣＨは１０ｍｓまたは２０ｍｓに一度など、限られたリソースのみで送信可能とするのが一般的である。したがって、ＰＲＡＣＨ送信が可能なリソース（サブフレーム）は、限定される。アンライセンスバンドにおいて、ＬＢＴ_ｂｕｓｙとなると、次の送信機会までが遠く、遅延の影響でスループットが劣化してしまう。

アンライセンスバンドにおいて、衝突型ランダムアクセスの場合にはメッセージ１，２，３，４、非衝突型ランダムアクセスの場合にはメッセージ０，１，２のやり取りのたびにＬＢＴが必要となる。やり取りの途中でＬＢＴ_ｂｕｓｙとなるとランダムアクセス失敗となり、ランダムアクセスを最初からやり直すことが必要となる。

このように、ＬＡＡのアンライセンスバンドで上りリンク通信をどのように実現するか、という課題がある。

これに対して、本発明者らは、ＬＡＡのアンライセンスバンドで上りリンク通信を実現するための構成を見出した。具体的には、ＬＡＡのアンライセンスバンドで上りリンク通信を実現するために、アンライセンスバンドＣＣでランダムアクセスを行わない態様（第１の態様）およびアンライセンスバンドＣＣでもランダムアクセスを行う態様（第２の態様）を見出した。

（第１の態様）
第１の態様では、ＬＡＡのアンライセンスバンドで上りリンク通信を実現するために、アンライセンスバンドコンポーネントキャリア（ＣＣ：component carrier）では、ランダムアクセスを行わない。すなわち、第１の態様では、ライセンスバンドＣＣでのみランダムアクセスを行う。

アンライセンスバンドＣＣは、ライセンスバンドＣＣと同一ＴＡＧ（timing advance group）に含めることができる。無線基地局は、ユーザ端末の各ＴＡＧに、少なくとも１つのライセンスバンドＣＣが含まれるように設定することができる。ユーザ端末は、ＴＡＧ内のすべてのＣＣ間で上りリンクの送信タイミングが同一であると想定する。したがって、ＴＡＧ内のいずれかのＣＣでランダムアクセスを行えば、同一ＴＡＧ内のすべてのＣＣで上りリンクタイミング同期が確立できたとみなすことができるので、他のＣＣではランダムアクセスを行わなくてもよい。結果として、ユーザ端末は、ＴＡＧ内のライセンスバンドＣＣでランダムアクセス手順を実行して上りリンク同期を確立した場合、アンライセンスバンドＣＣで上りリンク送信を行うことができる。

ユーザ端末は、同一ＴＡＧに設定されたすべてのＣＣで、上りリンクの送信タイミングが同一であるとみなすとともに、下りリンクでの受信タイミングが同一であると想定する。ユーザ端末は、ＴＡＧ内の特定のセルをタイミング参照セル（Timing reference cell）とみなし、下りリンクでの受信タイミングを検出する。さらにユーザ端末は、その下りリンク受信タイミングを基準として、ランダムアクセス手順開始時点、すなわちランダムアクセスプリアンブルの送信タイミングを決定する。無線基地局は、ユーザ端末が送信したランダムアクセスプリアンブルの受信タイミングをもとに、ユーザ端末に対してタイミングアドバンス（ＴＡ）コマンドを送信し、ユーザ端末の送信タイミングを制御する。なお、ユーザ端末は、タイミング参照セルの下りリンク受信タイミングがずれた場合に、そのずれに合わせて自律的に送信タイミングを補正する制御を行ってもよい。

前述のように、無線基地局がユーザ端末に対して、ライセンスバンドＣＣおよびアンライセンスバンドＣＣが同一ＴＡＧに含まれるように設定（configure）することにより、ランダムアクセス手順をライセンスバンドで行うことができる。しかしながら、下りリンクで受信タイミングを参照するタイミング参照セルがライセンスバンドＣＣに設定されない場合がある。この場合、ＬＢＴ_ｂｕｓｙによって下りリンク参照信号を適切に受信できず、下りリンクのタイミングを正しく検出することができないという課題が発生する。以下、このような課題が発生するケースについて説明する。

従来、プライマリセル（ＰＣｅｌｌ）が含まれるＴＡＧ（ＰＴＡＧ）ではＰＣｅｌｌが、プライマリセカンダリセル（ＰＳＣｅｌｌ）が含まれるＴＡＧ（ＰＳＴＡＧ）ではＰＳＣｅｌｌが、タイミング参照セルであった。したがって、ＰＴＡＧおよびＰＳＴＡＧでは、ライセンスバンドＣＣをＰＣｅｌｌまたはＰＳＣｅｌｌに設定することで、タイミング参照セルをライセンスバンドＣＣとすることができ、ランダムアクセス手順による上りリンク同期を確立することが容易であった。ＰＣｅｌｌとは、キャリアアグリゲーションまたはデュアルコネクティビティを行う場合にＲＲＣ接続やハンドオーバを管理するセルであり、ユーザ端末からのデータやフィードバック信号を受信するために上りリンク伝送も必要となるセルである。ＰＳＣｅｌｌとは、ＰＣｅｌｌと同等の機能を有するＳＣｅｌｌを指す。

しかしながら、従来では、ＰＣｅｌｌとＰＳＣｅｌｌのどちらも含まれないＴＡＧ（ＳＴＡＧ）では、ユーザ端末が任意のセルをタイミング参照セルとできた。したがって、ＳＴＡＧでは、少なくとも１つのライセンスバンドＣＣを設定（configure）し、ランダムアクセス手順を行うセルをライセンスバンドＣＣに限定したとしても、ユーザ端末がアンライセンスバンドＣＣをタイミング参照セルに選んでしまい、正しく上りリンク同期が確立できなくなる可能性が生じる。

そこで、ユーザ端末は、ライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣを区別するための制御情報を受け取ってもよい。このような制御情報の通知方法としては、たとえば、報知情報やＲＲＣシグナリングなど、上位レイヤシグナリングを用いることが想定される。具体的な制御情報の内容としては、各ＣＣがライセンスバンドＣＣであるかアンライセンスバンドＣＣであるかの情報などが想定される。このように、ユーザ端末がライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとを区別できるようにすることで、ユーザ端末がＳＴＡＧ内のライセンスバンドＣＣをタイミング参照セルに選ぶことができ、上りリンク同期確立の信頼性を高めることができる。また、タイミング参照セルは、上りリンク同期確立後の同期追従にも用いられる。ライセンスバンドＣＣでは、アンライセンスバンドＣＣのようなＬＢＴ_ｂｕｓｙが発生せず、常に下りリンク参照信号を受信できるため、通信中の同期追従性能を高めることもできる。

また、ライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとでは、ＬＢＴ_ｂｕｓｙの有無の違いにより、測定（measurement）の手順や要求精度、あるいはチャネル品質（ＣＳＩ：channel state information）測定の手順や要求精度が異なることも想定される。前述のように、ユーザ端末に対してライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとを区別するための制御情報を通知することにより、ユーザ端末は、ライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとで、それぞれに適した測定やＣＳＩ測定を行うことができる。

このように、ユーザ端末は、前述のライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとを区別するための制御情報を受信した場合、各ＴＡＧのタイミング制御のためのタイミング参照セルを、任意のライセンスバンドＣＣに設定するものとしてもよい。

当該ＴＡＧでは、ＭＡＣ ＣＥ（MAC control element）によるＴＡコマンドもライセンスバンドＣＣから送信されるものとしてもよい。換言すれば、ユーザ端末は、当該ＴＡＧにおけるアンライセンスバンドＣＣでは、ＭＡＣ ＣＥでＴＡコマンドを受信しないものとしてもよい。

当該ＴＡＧでは、ユーザ端末自律のタイミング制御も、ライセンスバンドＣＣの下りリンク受信タイミングに基づいて行ってもよい。

ライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとを明示する制御情報ではなく、各ＣＣにおいてＬＢＴの設定有無を明示する制御情報を通知してもよい。ここで、ＬＢＴの設定有りとは、無線基地局またはユーザ端末がＬＢＴを行うＣＣであることを指す。この場合、ユーザ端末は、ＬＢＴが設定されたＣＣとＬＢＴが設定されないＣＣとを、報知情報やＲＲＣシグナリングなどの上位レイヤシグナリングで設定されてもよい。これにより、必ずしもライセンスバンドではＬＢＴを行い、アンライセンスバンドではＬＢＴを行わないとは限らない柔軟な運用が可能となる。たとえば、異なる無線アクセスシステム（ＲＡＴ）間で周波数を共用する共用バンドを用いる場合、ライセンスバンドでありながらＬＢＴが必要となる可能性がある。このような場合に、ＬＢＴが設定されたＣＣとしてユーザ端末に通知することで、アンライセンスバンドＣＣと同様に適切な制御を行うことができる。

この場合、無線基地局は、少なくとも１つのＬＢＴが設定されないＣＣとＬＢＴが設定されたＣＣが同一ＴＡＧになるようユーザ端末に設定する。さらに、無線基地局は、ユーザ端末がランダムアクセス手順を行うＣＣをＬＢＴが設定されないＣＣに限定する。ユーザ端末は、ＬＢＴが設定されないＣＣをタイミング参照セルに設定するとともに、当該ＬＢＴが設定されないＣＣでランダムアクセス手順を行うことによりで、上りリンク同期の信頼性を高めることができる。ユーザ端末は、あらかじめ所定の周波数帯で、ＬＢＴを行うことができるかどうかのケーパビリティシグナリング（capability signaling）をネットワークに報告してもよい。

（第２の態様）
第２の態様では、ＬＡＡのアンライセンスバンドで上りリンク通信を実現するために、アンライセンスバンドＣＣでも、ランダムアクセスを行う。すなわち、第２の態様では、ライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣの両方で、ランダムアクセスを行う。

以下の説明では、衝突型ランダムアクセスを対象とする。従来、非衝突型ランダムアクセスであれば、クロスキャリアスケジューリングの仕組みを使うことで、無線基地局は、メッセージ０，２，４をライセンスバンドＣＣで送ることができる。たとえば、メッセージ０でメッセージ１を送信するＳＣｅｌｌを指定し、メッセージ２はＰＣｅｌｌ（共通サーチスペース）から送信することができる。しかし、非衝突型ランダムアクセスは、ＰＤＣＣＨトリガのため、ＬＢＴ_ｂｕｓｙでメッセージ１が送信されないケースが発生するおそれがある。このように、非衝突型ランダムアクセスでは、ランダムアクセス確立までに要する遅延が大きくなるおそれがある。

具体的には、ユーザ端末は、衝突型ランダムアクセス手順において、メッセージ１だけアンライセンスバンドＣＣで送信する（図３参照）。すなわち、メッセージ２，３，４は、ライセンスバンドＣＣで送信される。ユーザ端末の判断により送信を決定するメッセージ１だけアンライセンスバンドＣＣで送信することにより、上りリンク同期を実現できるうえに、メッセージ２，３，４はライセンスバンドＣＣで送信されるので、ＬＢＴ_ｂｕｓｙで送信に失敗し、ランダムアクセス手順がやり直しとなることを回避できる。ランダムアクセス確立後、アンライセンスバンドＣＣにおける上りリンク送信を開始する。

この方法によると、アンライセンスバンドＣＣにおいて、ＬＢＴ結果の影響を最小化してランダムアクセス手順を完了することが可能となる。メッセージ１は、ユーザ端末が自身のタイミングで送信するため、ＬＢＴ_ｂｕｓｙにより送信不可となるケースが生じても、無線基地局にとっては遅延とみなされない。ユーザ端末がＬＢＴ_ｉｄｌｅと判断し、ＰＲＡＣＨを送信したタイミングでランダムアクセス手順が起動し、それ以降はＬＢＴ結果に左右されずにランダムアクセス手順を完了することが可能となる。

具体的には、あらかじめアンライセンスバンドＣＣで衝突型ＰＲＡＣＨを送信可能なリソースを、上位レイヤシグナリングにより設定することができる。ユーザ端末は、ＰＲＡＣＨの送信が必要な場合、まずＬＢＴを行い、ＬＢＴ_ｉｄｌｅならばメッセージ１を送信し、ＬＢＴ_ｂｕｓｙならばメッセージ１の送信を延期する。ユーザ端末は、メッセージ１送信後、所定の時間区間で、共通サーチスペースにおいてメッセージ２の受信を試みる。共通サーチスペースは、ライセンスバンドＣＣのＰＣｅｌｌまたはＰＳＣｅｌｌに含まれる。ユーザ端末は、メッセージ２の受信に成功したら、その指示に従ってメッセージ３を送信する。それ以降の手順は、通常のランダムアクセスと同じである。ただし、メッセージ２、３、４は、たとえばＰＣｅｌｌとして設定されたライセンスバンドＣＣで行うものとする。

第１の態様と同様に、ライセンスバンドＣＣとアンライセンスバンドＣＣとを区別する制御情報、もしくはＬＢＴを設定するＣＣとＬＢＴを設定しないＣＣの情報を、ユーザ端末にシグナリングしていてもよい。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、上述のランダムアクセス手順を実行する無線通信方法が適用される。

図４は、本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略構成図である。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーションとデュアルコネクティビティの両方、またはいずれか一方を適用できる。また、この無線通信システムは、アンライセンスバンドを利用可能な無線基地局を有している。

図４に示すように、無線通信システム１は、複数の無線基地局１０（１１および１２）と、各無線基地局１０によって形成されるセル内にあり、各無線基地局１０と通信可能に構成された複数のユーザ端末２０と、を備えている。無線基地局１０は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。

図４において、無線基地局１１は、たとえば相対的に広いカバレッジを有するマクロ基地局で構成され、マクロセルＣ１を形成する。無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有するスモール基地局で構成され、スモールセルＣ２を形成する。なお、無線基地局１１および１２の数は、図４に示す数に限られない。

たとえば、マクロセルＣ１をライセンスバンドで運用し、スモールセルＣ２をアンライセンスバンドで運用する形態であってもよい。または、スモールセルＣ２の一部をアンライセンスバンドで運用し、残りのスモールセルＣ２をライセンスバンドで運用する形態であってもよい。無線基地局１１および１２は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して互いに接続される。

ユーザ端末２０は、無線基地局１１および無線基地局１２の双方に接続可能である。ユーザ端末２０は、異なる周波数を用いるマクロセルＣ１およびスモールセルＣ２を、キャリアアグリゲーションまたはデュアルコネクティビティにより同時に使用することが想定される。たとえば、ライセンスバンドを利用する無線基地局１１からユーザ端末２０に対して、アンライセンスバンドを利用する無線基地局１２に関するアシスト情報（たとえば、下りリンク信号構成）を送信できる。また、ライセンスバンドおよびアンライセンスバンドでキャリアアグリゲーションする場合、１つの無線基地局（たとえば、無線基地局１１）が、ライセンスバンドセルおよびアンライセンスバンドセルのスケジュールを制御する構成としてもよい。

ユーザ端末２０は、無線基地局１１に接続せず、無線基地局１２に接続する構成としてもよい。たとえば、アンライセンスバンドを利用する無線基地局１２が、ユーザ端末２０とスタンドアローンで接続する構成としてもよい。この場合、無線基地局１２が、アンライセンスバンドセルのスケジュールを制御する。

上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：physical downlink shared channel）、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：physical downlink control channel、ＥＰＤＣＣＨ：enhanced physical downlink control channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：physical broadcast channel）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（system information block）が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ：downlink control information）が伝送される。

無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：physical uplink shared channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：physical uplink control channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。

図５は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。図５に示すように、無線基地局１０は、ＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部および受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、インタフェース部１０６とを備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０からインタフェース部１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰ（packet data convergence protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（radio link control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（medium access control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱ（hybrid automatic repeat request）の送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：inverse fast fourier transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。送受信部１０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。

上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast fourier transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：inverse discrete fourier transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、インタフェース部１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

インタフェース部１０６は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、インタフェース部１０６は、所定のインタフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。

図６は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図６に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、下り制御信号生成部３０２と、下りデータ信号生成部３０３と、マッピング部３０４と、デマッピング部３０５と、チャネル推定部３０６と、上り制御信号復号部３０７と、上りデータ信号復号部３０８と、判定部３０９と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨと拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）の両方、またはいずれか一方で伝送される下り制御情報、下り参照信号などのスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＲＡＣＨで伝送されるＲＡプリアンブル、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨまたはＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割り当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割り当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末２０に通知される。

制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号および上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。制御部３０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置を適用できる。

制御部３０１は、ライセンスバンドまたはアンライセンスバンドにおける信号の送受信を制御する。制御部３０１は、送受信部１０３が、ランダムアクセス手順においてアンライセンスバンドで送信されたＰＲＡＣＨを受信した場合に、ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス送信以降の手順をライセンスバンドで行うよう制御してもよい。

下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１により割り当てが決定された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号とＥＰＤＣＣＨ信号の両方、またはいずれか一方）を生成する。具体的に、下り制御信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下りリンク信号の割り当て情報を通知する下りリンクアサインメントと、上りリンク信号の割り当て情報を通知する上りリンクグラントを生成する。下り制御信号生成部３０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。

下りデータ信号生成部３０３は、制御部３０１によりリソースへの割り当てが決定された下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。下りデータ信号生成部３０３により生成されるデータ信号には、各ユーザ端末２０からのＣＳＩ等に基づいて決定された符号化率、変調方式に従って符号化処理、変調処理が行われる。

マッピング部３０４は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り制御信号生成部３０２で生成された下り制御信号と、下りデータ信号生成部３０３で生成された下りデータ信号の無線リソースへの割り当てを制御する。マッピング部３０４には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッピング回路またはマッパーを適用できる。

デマッピング部３０５は、ユーザ端末２０から送信された上りリンク信号をデマッピングして、上りリンク信号を分離する。チャネル推定部３０６は、デマッピング部３０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を上り制御信号復号部３０７、上りデータ信号復号部３０８に出力する。

上り制御信号復号部３０７は、上り制御チャネル（ＰＲＡＣＨ，ＰＵＣＣＨ）でユーザ端末から送信されたフィードバック信号（送達確認信号等）を復号し、制御部３０１へ出力する。上りデータ信号復号部３０８は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）でユーザ端末から送信された上りデータ信号を復号し、判定部３０９へ出力する。判定部３０９は、上りデータ信号復号部３０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに結果を制御部３０１に出力する。

図７は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。図７に示すように、ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（送信部および受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。

下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。送受信部２０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（ＨＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）処理、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

図８は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図８に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、上り制御信号生成部４０２と、上りデータ信号生成部４０３と、マッピング部４０４と、デマッピング部４０５と、チャネル推定部４０６と、下り制御信号復号部４０７と、下りデータ信号復号部４０８と、判定部４０９と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）や、受信したＰＤＳＣＨ信号に対する再送制御判定結果に基づいて、上り制御信号（Ａ／Ｎ信号等）や上りデータ信号の生成を制御する。無線基地局から受信した下り制御信号は下り制御信号復号部４０７から出力され、再送制御判定結果は、判定部４０９から出力される。制御部４０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置が適用される。

制御部４０１は、ライセンスバンドまたはアンライセンスバンドにおける信号の送受信を制御する。制御部４０１は、ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス受信以降の手順をライセンスバンドで行うよう制御するとともに、ランダムアクセス確立後、アンライセンスバンドで上りリンク送信を行うよう制御してもよい。制御部４０１は、ランダムアクセス手順において物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）のみアンライセンスバンドで送信するよう制御してもよい。制御部４０１は、ライセンスバンドＣＣおよびアンライセンスバンドＣＣを含むタイミングアドバンスグループ（ＴＡＧ）内の、ライセンスバンドＣＣでランダムアクセス手順を実行するよう制御するとともに、ランダムアクセス確立後、アンライセンスバンドＣＣで上りリンク送信を行うよう制御してもよい。

上り制御信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上り制御信号（送達確認信号やチャネル状態情報（ＣＳＩ）等のフィードバック信号）を生成する。上りデータ信号生成部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。なお、制御部４０１は、無線基地局から通知される下り制御信号に上りリンクグラントが含まれている場合に、上りデータ信号生成部４０３に上りデータ信号の生成を指示する。上り制御信号生成部４０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。

マッピング部４０４は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り制御信号（送達確認信号等）と、上りデータ信号の無線リソース（ＰＵＣＣＨ、ＰＵＳＣＨ）への割り当てを制御する。

デマッピング部４０５は、無線基地局１０から送信された下りリンク信号をデマッピングして、下りリンク信号を分離する。チャネル推定部４０６は、デマッピング部４０５で分離された受信信号に含まれる参照信号からチャネル状態を推定し、推定したチャネル状態を下り制御信号復号部４０７、下りデータ信号復号部４０８に出力する。

下り制御信号復号部４０７は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）で送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ信号）を復号し、スケジューリング情報（上りリソースへの割り当て情報）を制御部４０１へ出力する。また、下り制御信号に送達確認信号をフィードバックするセルに関する情報や、ＲＦ調整の適用有無に関する情報が含まれている場合も、制御部４０１へ出力する。

下りデータ信号復号部４０８は、下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）で送信された下りデータ信号を復号し、判定部４０９へ出力する。判定部４０９は、下りデータ信号復号部４０８の復号結果に基づいて、再送制御判定（Ａ／Ｎ判定）を行うとともに、結果を制御部４０１に出力する。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

本出願は、２０１４年１１月６日出願の特願２０１４−２２５８４６に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (9)

1. ＬＢＴ（listen before talk）が設定された第１の周波数キャリアまたはＬＢＴが設定されない第２の周波数キャリアにおける信号の送受信を制御する制御部を有し、
   前記制御部が、ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス受信以降の手順を前記第２の周波数キャリアで行うよう制御するとともに、前記ランダムアクセス確立後、前記第１の周波数キャリアで上りリンク送信を行うよう制御し、
   前記制御部が、所定の周波数キャリアにおけるＬＢＴの実行可否を含むケーパビリティ情報を報告するよう制御することを特徴とするユーザ端末。
2. 前記制御部が、前記ランダムアクセス手順において物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）のみ前記第１の周波数キャリアで送信するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記ＰＲＡＣＨが、衝突型ＰＲＡＣＨであることを特徴とする請求項２に記載のユーザ端末。
4. 前記制御部が、前記第１の周波数キャリアのコンポーネントキャリアおよび前記第２の周波数キャリアのコンポーネントキャリアを含むタイミングアドバンスグループ（ＴＡＧ）内の、前記第２の周波数キャリアのコンポーネントキャリアで前記ランダムアクセス手順を実行するよう制御することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
5. 前記第１の周波数キャリアのコンポーネントキャリアと前記第２の周波数キャリアのコンポーネントキャリアとを区別する制御情報を受信する受信部を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のユーザ端末。
6. 前記制御部が、タイミング参照セルを前記第２の周波数キャリアのコンポーネントキャリアに設定するよう制御することを特徴とする請求項４に記載のユーザ端末。
7. ＬＢＴ（listen before talk）が設定された第１の周波数キャリアまたはＬＢＴが設定されない第２の周波数キャリアにおける信号の送受信を制御する制御部と、送受信部と、を有し、
   前記送受信部が、ランダムアクセス手順において前記第１の周波数キャリアで送信されたＰＲＡＣＨを受信した場合に、前記制御部が、前記ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス送信以降の手順を前記第２の周波数キャリアで行うよう制御し、
   前記送受信部が、所定の周波数キャリアにおけるＬＢＴの実行可否を含むケーパビリティ情報の報告を受けることを特徴とする無線基地局。
8. ＬＢＴ（listen before talk）が設定された第１の周波数キャリアおよびＬＢＴが設定されない第２の周波数キャリアを用いて通信を行う無線基地局とユーザ端末とを有する無線通信システムであって、
   前記ユーザ端末は、前記第１の周波数キャリアまたは前記第２の周波数キャリアにおける信号の送受信を制御する制御部を有し、
   前記制御部が、ランダムアクセス手順において物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）を前記第１の周波数キャリアで送信し、ランダムアクセスレスポンス受信以降の手順を前記第２の周波数キャリアで行うよう制御するとともに、前記ランダムアクセス確立後、前記第１の周波数キャリアで上りリンク送信を行うよう制御し、
   前記制御部が、所定の周波数キャリアにおけるＬＢＴの実行可否を含むケーパビリティ情報を報告するよう制御し、
   前記無線基地局は、前記第１の周波数キャリアまたは前記第２の周波数キャリアにおける信号の送受信を制御する制御部と、送受信部と、を有し、
   前記送受信部が、前記ランダムアクセス手順において前記第１の周波数キャリアで送信された前記ＰＲＡＣＨを受信した場合に、前記制御部が、前記ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス送信以降の手順を前記第２の周波数キャリアで行うよう制御し、
   前記送受信部が、前記ケーパビリティ情報の報告を受けることを特徴とする無線通信システム。
9. ＬＢＴ（listen before talk）が設定された第１の周波数キャリアまたはＬＢＴが設定されない第２の周波数キャリアを用いて無線基地局と通信可能なユーザ端末の無線通信方法であって、
   前記第１の周波数キャリアまたは前記第２の周波数キャリアにおける信号の送受信を制御する工程を有し、
   前記工程において、ランダムアクセス手順においてランダムアクセスレスポンス受信以降の手順を前記第２の周波数キャリアで行うよう制御するとともに、前記ランダムアクセス確立後、前記第１の周波数キャリアで上りリンク送信を行うよう制御し、
   前記工程において、所定の周波数キャリアにおけるＬＢＴの実行可否を含むケーパビリティ情報を報告するよう制御することを特徴とする無線通信方法。

Images