JP6616464B2 - 無線通信システムにおける信号を送受信するための方法及びこのための装置 - Google Patents

無線通信システムにおける信号を送受信するための方法及びこのための装置 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システムに関し、さらに詳細に端末間通信(device to device communication)を支援する無線通信システムにおける信号を送受信するための方法及びこれを支援する装置に関する。
移動通信システムは、ユーザの活動性を保障しながら音声サービスを提供するために開発された。しかしながら、移動通信システムは、音声だけでなくデータサービスまで領域を拡張し、現在では、爆発的なトラフィックの増加によって資源の不足現象が引き起こされ、ユーザがより高速のサービスを要求するので、より発展した移動通信システムが要求されている。
次世代移動通信システムの要求条件は、大きく爆発的なデータトラフィックの収容、ユーザ当たりの送信率の画期的な増加、大幅増加した接続デバイス数の収容、非常に低いエンドツーエンド遅延(End-to-End Latency)、高エネルギー効率を支援できなければならない。このために、多重続性(Dual Connectivity)、大規模多重入出力(Massive MIMO:Massive Multiple Input Multiple Output)、全二重(In-band Full Duplex)、非直交多重接続(NOMA:Non-Orthogonal Multiple Access)、超広帯域(Super wideband)支援、端末ネットワーキング(Device Networking)等、多様な技術が研究されている。
本明細書は、予め定義される優先順位規則に従って優先順位の低いサブフレームまたはサブフレームの重なりシンボルをDTXすることによって、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決できる方法を提供することに目的がある。
また、本明細書は、一つまたは一つ以上のサブフレーム別にサブフレーム属性サブフレーム先/後関係などを考慮して優先順位を異に設定することによって、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決できる方法を提供すことに目的がある。
また、本明細書は、ULサブフレームのTA値と予め決定された大きさのDTX長との比較により決定されるDTX長分だけ優先順位の低いサブフレームの一部領域においてDTXを行うための方法を提供することに目的がある。
本明細書において達成しようとする技術的課題は、以上言及した技術的課題に制限されず、言及しないさらに他の技術的課題は、以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者に明確に理解されるはずである。
本明細書は、無線通信システムにおいて端末間直接通信のために使用されるサイドリンク(sidelink)と関連した端末の動作方法であって、前記サイドリンクと関連した資源が割り当てられたサブフレーム(subframe)を含むフレーム(frame)を介して制御情報及び/またはデータを送受信するステップを含み、連続する二つのサブフレーム間の重なり(overlapping)が発生する場合、前記二つのサブフレームのうち、特定サブフレームで前記制御情報及び/またはデータの送受信をドロップ(drop)することを特徴とする。
また、本明細書において前記連続する二つのサブフレームは、各々サイドリンク送受信サブフレーム及びWAN(Wireless Area Network)送信フレームであり、前記特定サブフレームは、前記サイドリンク送受信サブフレームであることを特徴とする。
また、本明細書において、前記特定サブフレームは、優先順位規則に従って優先順位の低いサブフレームに該当することを特徴とする。
また、本明細書において前記制御情報及び/またはデータの送受信をドロップ(drop)することは、前記特定サブフレームでの重なり領域をDTX(Discontinuous Transmission)することを特徴とする。
また、本明細書において前記優先順位規則は、サブフレームに割り当てられる資源の属性に応じて優先順位が決定されるか、またはサブフレームの先/後関係によって優先順位が決定される規則であることを特徴とする。
また、本明細書において前記優先順位規則は、サイドリンク送受信サブフレームよりWAN(Wireless Area Network)data送受信サブフレームにより高い優先順位を与えるか、または予め予約割り当てられたサブフレームにより高い優先順位を与えるか、またはサイドリンクdiscoveryサブフレームよりサイドリンクdataサブフレームにより高い優先順位を与えるか、または随時(dynamic)資源割り当てサブフレームより固定(persistent)資源割り当てサブフレームにより高い優先順位を与えることを特徴とする。
また、本明細書において前記連続する二つのサブフレームは、各々subframe #n及びsubframe #n+1であり、前記subframe #n+1が前記subframe #nより高い優先順位を有する場合、前記subframe #n+1のTA(Timing Advance)値と前記subframe #nでの最大可能なDTX長(length)とを比較するステップをさらに含むことを特徴とする。
また、本明細書において前記比較結果、前記TA値が前記最大可能なDTX長を超過しない場合、予め指定された大きさのDTX長のうち、前記TA値より大きなDTX長のうち、最も小さなDTX長を選択するステップと、前記選択されたDTX長さ区間分だけsubframe #nでDTXを行うステップとを含むことを特徴とする。
また、本明細書において前記比較結果、前記TA値が前記最大可能なDTX長より大きな場合、前記subframe #n全体区間でDTXを行うステップを含むことを特徴とする。
また、本明細書において前記基地局から前記予め指定された大きさのDTX長を表す指示(indication)情報を受信するステップをさらに含むことを特徴とする。
また、本明細書において予め指定された大きさの各DTX長は、特定マスキング(masking)パターンと1対1にマッピングされることを特徴とする。
また、本明細書には、無線通信システムにおいて端末間直接通信のために使用されるサイドリンク(sidelink)と関連した動作を行う端末において、前記端末は、無線信号を送受信するためのRF(Radio Frequency)ユニットと、前記RFユニットと機能的に接続しているプロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記サイドリンクと関連した資源が割り当てられたサブフレーム(subframe)を含むフレーム(frame)を介して制御情報及び/またはデータを送受信し、連続する二つのサブフレーム間の重なり(overlapping)が発生する場合、前記二つのサブフレームのうち、特定サブフレームで前記制御情報及び/またはデータの送受信をドロップ(drop)するよう制御することを特徴とする。
また、本明細書において前記連続する二つのサブフレームは、subframe #n及びsubframe #n+1であり、前記subframe #n+1が前記subframe #nより高い優先順位を有する場合、前記プロセッサは、前記subframe #n+1のTA(Timing Advance)値と前記subframe #nでの最大可能なDTX長(length)とを比較するよう制御することを特徴とする。
また、本明細書において前記プロセッサは、前記比較結果、前記TA値が前記最大可能なDTX長を超過しない場合、予め指定された大きさのDTX長のうち、前記TA値より大きなDTX長さのうち、最も小さなDTX長を選択し、前記選択されたDTX長さ区間分だけsubframe #nでDTXを行うように制御することを特徴とする。
また、本明細書において前記プロセッサは、前記比較結果、前記TA値が前記最大可能なDTX長より大きな場合、前記subframe #n全体区間でDTXを行うように制御することを特徴とする。
また、本明細書において前記プロセッサは、前記基地局から前記予め指定された大きさのDTX長を表す指示(indication)情報を受信するように制御することを特徴とする。
本明細書は、優先順位規則を考慮して特定サブフレームまたは特定サブフレームの重なりシンボルをDTXすることによって、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決できるという効果がある。
本明細書から得られる効果は、以上言及した効果に制限されず、言及しないさらに他の効果は、以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者に明確に理解されるはずである。
本発明に関する理解に役立つために、詳細な説明の一部として含まれる、添付図面は、本発明に対する実施の形態を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的特徴を説明する。
本発明が適用されることができる無線通信システムにおける無線フレームの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一つのダウンリンクスロットに対する資源グリッド(resource grid)を示した図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンクサブフレームの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるアップリンクサブフレームの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるPUCCHフォーマットがアップリンク物理資源ブロックのPUCCH領域にマッピングされる形態の一例を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合のCQIチャネルの構造を示す。 は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合のACK/NACKチャネルの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一つのスロットの間に5個のSC-FDMAシンボルを生成して送信する一例を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるコンポーネントキャリヤ及びキャリヤ併合の一例を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるクロスキャリヤスケジューリングに応じるサブフレーム構造の一例を示す。 一般的な多重入出力アンテナ(MIMO)通信システムの構成図である。 多数の送信アンテナから一つの受信アンテナへのチャネルを示した図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるリレイノード資源分割を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおいてD2D通信を概念的に説明するための図である。 本明細書で提案する方法が適用されることができるD2D通信の多様なシナリオの一例を示す。 本発明の一実施の形態にかかるディスカバリー資源が割り当てられた一例を示す。 本発明の一実施の形態にかかるディスカバリー過程を簡略に示した図である。 タイミングアドバンス(TA)指示によりUL subframe境界を把握する方法の一例を示した図である。 基地局と端末との間の接続有無に応じるD2D動作の一例を示した図である。 FDDシステムにおけるDL subframe及びUL subframe境界の一例を示した図である。 図20のUL subframe 1においてD2Dが動作する状況の一例を示した図である。 ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例を示した図である。 ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例を示した図である。 ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例を示した図である。 ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 D2D動作で保護区間が設定された一例を示した図である。 DL subframe境界から一定のオフセット分だけ位置する地点をD2D送信の開始時点と決める場合の一例を示した図である。 DL subframe境界から一定のオフセット分だけ位置する地点をD2D送信の開始時点と決める場合の一例を示した図である。 DL subframe境界から一定のオフセット分だけ位置する地点をD2D送信の開始時点と決める場合の一例を示した図である。 DL subframe境界と同じ地点をD2D送信の開始時点と決める場合の一例を示した図である。 DL subframe境界から一定のオフセット分だけ位置する地点をD2D送信の開始時点と決める場合のさらに他の一例を示した図である。 DL subframe境界から一定のオフセット分だけ位置する地点をD2D送信の開始時点と決める場合のさらに他の一例を示した図である。 D2D subframeとeNB-UE subframeの境界が不一致する問題を解決するための方法の一例を示した図である。 D2D subframeとeNB-UE subframeの境界が不一致する問題を解決するための方法の一例を示した図である。 TDDシステムでのDL subframe及びUL subframe境界の一例を示した図である。 TDDシステムでのDL subframe及びUL subframe境界の一例を示した図である。 本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生する衝突を解決するための方法の一例を示した図である。 本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生する衝突を解決するための方法の一例を示した図である。 本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決するための方法の一例を示したフローチャートである。 本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決するための方法の一例を示したフローチャートである。 本明細書で提案する方法が適用されることができる無線通信装置の内部ブロック図の一例を示した図である。
以下、本発明にかかる好ましい実施の形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。添付された図面と共に以下に開示する詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのものであり、本発明が実施されうる唯一の実施の形態を示すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的細部事項を含む。しかしながら、当業者は、本発明がこのような具体的細部事項がなくても実施できることを理解すべきである。
いくつかの場合、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るか、または各構造及び装置の核心機能を重心にしたブロック図形式で示されることができる。
本明細書において基地局は、端末と直接的に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。本文書において基地局により行われると説明された特定動作は、場合によっては、基地局の上位ノード(upper node)により行われても良い。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多様な動作は、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ことは明らかである。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、Node B、eNB(evolved-NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語により代替されることができる。また、「端末(Terminal)」は、固定されるか、または移動性を有することができ、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、UT(user terminal)、MSS(Mobile subscriber Station)、SS(Subscriber Station)、AMS(Advanced Mobile Station)、WT(Wireless terminal)、MTC(Machine-Type Communication)装置、M2M(Machine-to-Machine)装置、D2D(Device-to-Device)装置などの用語に代替されることができる。
以下、ダウンリンク(DL:downlink)は、基地局から端末への通信を意味し、アップリンク(UL:uplink)は、端末から基地局への通信を意味する。ダウンリンクにおける送信機は、基地局の一部で、受信機は、端末の一部でありうる。アップリンクにおける送信機は、端末の一部で、受信機は、基地局の一部でありうる。
以下の説明において用いられる特定用語は、本発明の理解に役立つために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から外れない範囲内で他の形態に変更されることができる。
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)、NOMA(non-orthogonal multiple access)などのような多様な無線接続システムに利用されることができる。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)またはCDMA2000のような無線技術(radio technology)により具現化されることができる。TDMAは、GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術により具現化されることができる。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により具現化されることができる。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を使用するE-UMTS(evolved UMTS)の一部であり、ダウンリンクにおいてOFDMAを採用し、アップリンクにおいてSC-FDMAを採用する。LTE-A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施の形態は、無線接続システムであるIEEE 802、3GPP及び3GPP2のうち、少なくとも一つに開示された標準文書により裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施の形態のうち、本発明の技術的思想を明確にあらわすために、説明しないステップまたは部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書に開示しているすべての用語は、前記標準文書により説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE/LTE-Aを中心に述べるが、本発明の技術的特徴がこれに制限されることではない。
システム一般
図1は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける無線フレームの構造を示す。
3GPP LTE/LTE-Aでは、FDD(Frequency division Duplex)に適用可能なタイプ1無線フレーム(radio frame)構造と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例示する。無線フレーム(radio frame)は、10個のサブフレーム(subframe)から構成される。一つのサブフレームは、時間領域(time domain)において2個のスロット(slot)から構成される。一つのサブフレームを送信するのにかかる時間をTTI(transmission time interval)という。例えば、一つのサブフレームの長さは1msで、一つのスロットの長さは、0.5msでありうる。
一つのスロットは、時間領域において複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボルを含み、周波数領域において多数の資源ブロック(RB:Resource Block)を含む。3GPP LTEは、ダウンリンクにおいてOFDMAを使用するから、OFDMシンボルは、一つのシンボル区間(symbol period)を表現するためのものである。OFDMシンボルは、一つのSC-FDMAシンボルまたはシンボル区間ということができる。資源ブロック(resource block)は、資源割り当て単位で、一つのスロットにおいて複数の連続的な副搬送波(subcarrier)を含む。
図1の(b)は、タイプ2フレーム構造(frame structure type 2)を示す。タイプ2無線フレームは、2個のハーフフレーム(half frame)から構成され、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(GP:Guard Period)、UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)から構成され、この中で1個のサブフレームは、2個のスロットから構成される。DwPTSは、端末での初期セルサーチ、同期化またはチャネル推定に使用される。UpPTSは、基地局でのチャネル推定と端末のアップリンク送信同期とを合せるのに使用される。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において生じる干渉を除去するための区間である。
TDDシステムのタイプ2フレーム構造においてアップリンク-ダウンリンク構成(uplink-downlink configuration)は、すべてのサブフレームに対してアップリンクとダウンリンクが割り当て(または予約)されるかどうかを表す規則である。表1は、アップリンク-ダウンリンク構成を示す。
表1を参照すると、無線フレームの各サブフレーム別に、「D」は、ダウンリンク送信のためのサブフレームを示し、「U」は、アップリンク送信のためのサブフレームを示し、「S」は、DwPTS、GP、UpPTS 3通りのフィールドから構成されるスペシャルサブフレーム(special subframe)を示す。アップリンク-ダウンリンク構成は、7通りに区分されることができ、各構成別にダウンリンクサブフレーム、スペシャルサブフレーム、アップリンクサブフレームの位置及び/または数が異なる。
ダウンリンクからアップリンクに変更される時点またはアップリンクからダウンリンクに切り替えられる時点を切り替え時点(switching point)という。切り替え時点の周期性(Switch-point periodicity)は、アップリンクサブフレームとダウンリンクサブフレームが切り替えられる様相が同様に繰り返される周期を意味し、5msまたは10msが全て支援される。5msダウンリンク-アップリンク切り替え時点の周期を有する場合には、スペシャルサブフレーム(S)は、ハーフ-フレームごとに存在し、5msダウンリンク-アップリンク切り替え時点の周期を有する場合には、最初のハーフ-フレームだけに存在する。
すべての構成において、0番、5番サブフレーム及びDwPTSは、ダウンリンク送信だけのための区間である。UpPTS及びサブフレームサブフレームに直ちにつながるサブフレームは、常にアップリンク送信のための区間である。
このような、アップリンク-ダウンリンク構成はシステム情報であって、基地局と端末ともが知っていることができる。基地局は、アップリンク-ダウンリンク構成情報が変わるごとに構成情報のインデックスだけを送信することによって、無線フレームのアップリンク-ダウンリンク割り当て状態の変更を端末に知らせることができる。また、構成情報は、一種のダウンリンク制御情報として他のスケジューリング情報と同様にPDCCH(Physical Downlink control Channel)を介して送信されることができ、放送情報としてブロードキャストチャネル(broadcast channel)を介してセル内のすべての端末に共通に送信されることもできる。
無線フレームの構造は、一つの例示に過ぎず、無線フレームに含まれる副搬送波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OFDMシンボルの数は、多様に変更されることができる。
図2は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一つのダウンリンクスロットに対する資源グリッド(resource grid)を示した図である。
図2に示すように、一つのダウンリンクスロットは、時間領域において複数のOFDMシンボルを含む。ここで、一つのダウンリンクスロットは、7個のOFDMシンボルを含み、一つの資源ブロックは、周波数領域において12個の副搬送波を含むことを例示的に述べるが、これに限定されるものではない。
資源グリッド上において各要素(element)を資源要素(resource element)とし、一つの資源ブロック(RB:resource block)は、12×7個の資源要素を含む。ダウンリンクスロットに含まれる資源ブロックの数NDLは、ダウンリンク送信帯域幅(bandwidth)に従属する。
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ありうる。
図3は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンクサブフレームの構造を示す。
図3を参照すると、サブフレーム内の第1番目のスロットにおいて前の最大3個のOFDMシンボルが制御チャネルが割り当てられる制御領域(control region)であり、残りのOFDMシンボルは、PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)が割り当てられるデータ領域(data region)である。3GPP LTEで使用されるダウンリンク制御チャネルの一例にPCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)、PDCCH(Physical Downlink control Channel)、PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)などがある。
PCFICHは、サブフレームの第1番目のOFDMシンボルにおいて送信され、サブフレーム内に制御チャネルの送信のために使用されるOFDMシンボルの数(すなわち、制御領域の大きさ)に関する情報を運ぶ。PHICHは、アップリンクに対する応答チャネルで、HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request)に対するACK(Acknowledgement)/NACK(Not-Acknowledgement)信号を運ぶ。PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(DCI:downlink control information)という。ダウンリンク制御情報は、アップリンク資源割り当て情報、ダウンリンク資源割り当て情報または任意の端末グループに対するアップリンク送信(Tx)パワー制御命令を含む。
PDCCHは、DL-SCH(Downlink Shared Channel)の資源割り当て及び送信フォーマット(これをダウンリンクグラントともいう)、UL-SCH(Uplink Shared Channel)の資源割り当て情報(これをアップリンクグラントともいう)、PCH(Paging Channel)でのページング(paging)情報、DL-SCHでのシステム情報、PDSCHから送信されるランダムアクセス応答(random access response)のような上位階層(upper-layer)制御メッセージに対する資源割り当て、任意の端末グループ内の個別端末に対する送信パワー制御命令の集合、VoIP(Voice over IP)の活性化などを運ぶことができる。複数のPDCCHは、制御領域内で送信されることができ、端末は、複数のPDCCHをモニタリングできる。PDCCHは、一つまたは複数の連続的なCCE(control channel elements)の集合から構成される。CCEは、無線チャネルの状態に応じる符号化率(coding rate)をPDCCHに提供するために使用される論理的割り当て単位である。CCEは、複数の資源要素グループ(resource element group)に対応する。PDCCHのフォーマット及び使用可能なPDCCHのビット数は、CCEの数とCCEにより提供される符号化率間の関連関係によって決定される。
基地局は、端末に送信しようとするDCIに応じてPDCCHフォーマットを決定し、制御情報にCRC(Cyclic Redundancy Check)を付ける。CRCには、PDCCHの所有者(owner)または用途に応じて、固有の識別子(これをRNTI(Radio Network Temporary Identifier)という。)がマスキングされる。特定の端末のためのPDCCHであれば、端末の固有の識別子、例えばC-RNTI(Cell-RNTI)がCRCにマスキングされることができる。またはページングメッセージのためのPDCCHであれば、ページング指示識別子、例えばP-RNTI(Paging-RNTI)がCRCにマスキングされることができる。システム情報、さらに具体的にシステム情報ブロック(SIB:system information block)のためのPDCCHであれば、システム情報識別子、SI-RNTI(system information RNTI)がCRCにマスキングされることができる。端末のランダムアクセスプリアンブルの送信に対する応答であるランダムアクセス応答を指示するために、RA-RNTI(random access-RNTI)がCRCにマスキングされることができる。
図4は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるアップリンクサブフレームの構造を示す。
図4に示すように、アップリンクサブフレームは、周波数領域において制御領域とデータ領域とに分けられる。制御領域には、アップリンク制御情報を運ぶPUCCH(Physical Uplink control Channel)が割り当てられる。データ領域は、ユーザデータを運ぶPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)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を同時に送信しない。
一つの端末に対するPUCCHには、サブフレーム内に資源ブロック(RB:Resource Block)対が割り当てられる。RB対に属するRBは、2個のスロットの各々で互いに異なる副搬送波を占める。これをPUCCHに割り当てられたRB対は、スロット境界(slot boundary)から周波数跳躍(frequency hopping)されるという。
物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)
PUCCHを介して送信されるアップリンク制御情報(UCI)は、スケジューリング要請(SR:Scheduling Request)、HARQ ACK/NACK情報及びダウンリンクチャネル測定情報を含むことができる。
HARQ ACK/NACK情報は、PDSCH上のダウンリンクデータパケットのデコード成功有無によって生成されることができる。従来の無線通信システムにおいて、ダウンリンク単一コードワード(codeword)送信に対しては、ACK/NACK情報として1ビットが送信され、ダウンリンク2コードワード送信に対しては、ACK/NACK情報として2ビットが送信される。
チャネル測定情報は、多重入出力(MIMO:Multiple Input Multiple Output)技法と関連したフィードバック情報を指し示し、チャネル品質指示子(CQI:Channel Quality Indicator)、プレコーディングマトリックスインデックス(PMI:Precoding Matrix Index)及びランク指示子(RI:Rank Indicator)を含むことができる。これらのチャネル測定情報を通称しCQIと表現することもできる。
CQIの送信のために、サブフレーム当たりの20ビットが使用されることができる。
PUCCHは、BPSK(Binary Phase Shift Keying)とQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)技法を使用して変調されることができる。PUCCHを介して複数の端末の制御情報が送信されることができ、各端末の信号を区別するためにコード分割多重化(CDM:Code Division Multiplexing)を行う場合に長さ12のCAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation)シーケンスを主に使用する。CAZACシーケンスは、時間領域(time domain)及び周波数領域(frequency domain)において一定の大きさ(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)を低くして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を介して送信されるダウンリンクデータ送信に対するACK/NACK情報は、直交シーケンス(orthgonal sequence)または直交カバー(OC:orthogonal cover)を利用してカバーリングされる。
また、PUCCH上に送信される制御情報は、互いに異なる循環シフト(CS:cyclic shift)値を有する循環シフトされたシーケンス(cyclically shifted sequence)を利用して区別されることができる。循環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)だけ循環シフトさせて生成できる。特定CS量は、循環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循環シフトの数は変わることができる。多様な種類のシーケンスが基本シーケンスとして使用されることができ、前述のCAZACシーケンスは、その一例である。
また、端末が一つのサブフレームにおいて送信できる制御情報の量は、制御情報の送信に利用可能なSC-FDMAシンボルの数(すなわち、PUCCHのコヒーレント(coherent)検出のための参照信号(RS)の送信に利用されるSC-FDMAシンボルを除いたSC-FDMAシンボル)に応じて決定されることができる。
3GPP LTEシステムにおけるPUCCHは、送信される制御情報、変調技法、制御情報の量などによって総7通りの異なるフォーマットで定義され、それぞれのPUCCHフォーマットに従って送信されるアップリンク制御情報(UCI:uplink control information)の属性は、以下の表2のように要約できる。
PUCCHフォーマット1は、SRの単独送信に使用される。SR単独送信の場合には、変調されない波形が適用され、これについては詳細に後述する。
PUCCHフォーマット1aまたは1bは、HARQ ACK/NACKの送信に使用される。任意のサブフレームにおいてHARQ ACK/NACKが単独に送信される場合には、PUCCHフォーマット1aまたは1bを使用することができる。または、PUCCHフォーマット1aまたは1bを使用してHARQ ACK/NACK及びSRが同一サブフレームにおいて送信されることもできる。
PUCCHフォーマット2は、CQIの送信に使用され、PUCCHフォーマット2aまたは2bは、CQI及びHARQ ACK/NACKの送信に使用される。
拡張されたCPの場合には、PUCCHフォーマット2がCQI及びHARQ ACK/NACKの送信に使用されることもできる。
図5は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるPUCCHフォーマットがアップリンク物理資源ブロックのPUCCH領域にマッピングされる形態の一例を示す。
図5においてNUL RBは、アップリンクでの資源ブロックの数を示し、0,1,...,NUL RB-1は、物理資源ブロックの番号を意味する。基本的に、PUCCHは、アップリンク周波数ブロックの両側終端(edge)にマッピングされる。図5に示すように、m=0,1と表示されるPUCCH領域にPUCCHフォーマット2/2a/2bがマッピングされ」、これは、PUCCHフォーマット2/2a/2bが帯域-終端(bandedge)に位置した資源ブロックにマッピングされると表現できる。また、m=2と表示されるPUCCH領域にPUCCHフォーマット2/2a/2b及びPUCCHフォーマット1/1a/1bが共に(mixed)マッピングされることができる。次に、m=3,4,5と表示されるPUCCH領域にPUCCHフォーマット1/1a/1bがマッピングされることができる。PUCCHフォーマット2/2a/2bにより使用可能なPUCCH RBの数(N(2) RB)は、ブロードキャスティングシグナリングによってセル内の端末に指示されることができる。
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)を送信するための制御チャネルである。
チャネル測定フィードバック(以下、通称してCQI情報と表現)の報告周期及び測定の対象になる周波数単位(または周波数解像度(resolution))は、基地局によって制御されることができる。時間領域において周期的及び非周期的CQI報告が支援されることができる。PUCCHフォーマット2は、周期的報告だけに使用され、非周期的報告のためには、PUSCHが使用されることができる。非周期的報告の場合に、基地局は、端末にアップリンクデータ送信のためにスケジューリングされた資源に個別CQI報告を載せて送信することを指示できる。
図6は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合のCQIチャネルの構造を示す。
一つのスロットのSC-FDMAシンボル0ないし6のうち、SC-FDMAシンボル1及び5(第2番目及び6番目のシンボル)は、復調参照信号(DMRS:Demodulation Reference Signal)の送信に使用され、残りのSC-FDMAシンボルにおいてCQI情報が送信されることができる。一方、拡張されたCPの場合には、一つのSC-FDMAシンボル(SC-FDMAシンボル3)がDMRS送信に使用される。
PUCCHフォーマット2/2a/2bでは、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が長さ12のCAZACシーケンスで掛け算される。シーケンスの循環シフト(CS)は、シンボル及びスロットの間で変更される。DMRSに対して直交カバーリングが使用される。
一つの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(DMRS)が載せられ、残りの5個のSC-FDMAシンボルには、CQI情報が載せられる。一つのスロット内に二つのRSが使用されたことは、高速端末を支援するためである。また、各端末は、循環シフト(CS)シーケンスを使用して区分される。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、一つのシーケンスから構成されている。すなわち、端末は、各シーケンスにCQIを変調して送信する。
一つのTTIに送信できるシンボル数は10個であり、CQI情報の変調は、QPSKまで決まっている。SC-FDMAシンボルに対してQPSKマッピングを使用する場合、2ビットのCQI値が載せられることができるので、一つのスロットに10ビットのCQI値を載せることができる。したがって、一つの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使用する。
周波数領域拡散符号には、長さ-12のCAZACシーケンス(例えば、ZCシーケンス)を使用することができる。各制御チャネルは、互いに異なる循環シフト(cyclic shift)値を有するCAZACシーケンスを適用して区分されることができる。周波数領域拡散されたCQI情報にIFFTが行われる。
12個の同等な間隔を有した循環シフトによって12個の相異なった端末が同じPUCCH RB上において直交多重化されることができる。一般CPの場合に、SC-FDMAシンボル1及び5上の(拡張されたCP場合にSC-FDMAシンボル3上の)DMRSシーケンスは、周波数領域上のCQI信号シーケンスと似ているが、CQI情報のような変調が適用されない。
PUCCHチャネル構造
PUCCHフォーマット1a及び1bについて説明する。
PUCCHフォーマット1a/1bにおいてBPSKまたはQPSK変調方式を利用して変調されたシンボルは、長さ12のCAZACシーケンスで掛け算(multiply)される。例えば、変調シンボルd(0)に長さNのCAZACシーケンスr(n)(n=0, 1, 2, ..., N-1)が掛け算される結果は、y(0), y(1), y(2), ..., y(N-1)になる。y(0), ..., y(N-1) シンボルをシンボルブロック(block of symbol)と称することができる。変調シンボルにCAZACシーケンスを掛け算した後に、直交シーケンスを利用したブロック-単位(block-wise)拡散が適用される。
一般ACK/NACK情報に対しては、長さ4のアダマール(Hadamard)シーケンスが使用され、 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)シーケンスが使用される。
拡張されたCPの場合の参照信号に対しては、長さ2のアダマールシーケンスが使用される。
図7は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合にACK/NACKチャネルの構造を示す。
図7では、CQIがなしでHARQ ACK/NACKを送信するためのPUCCHチャネル構造を例示的に示す。
一つのスロットに含まれる7個のSC-FDMAシンボルのうち、中間部分の3個の連続するSC-FDMAシンボルには、参照信号(RS)が載せられ、残りの4個のSC-FDMAシンボルには、ACK/NACK信号が載せられる。
一方、拡張されたCPの場合には、中間の2個の連続するシンボルにRSが載せられることができる。RSに使用されるシンボルの数及び位置は、制御チャネルによって変わることができ、これと関連したACK/NACK信号に使用されるシンボルの数及び位置もそれにより変更されうる。
1ビット及び2ビットの確認応答情報(スクランブリングされない状態)は、それおれBPSK及びQPSK変調技法を使用して、一つのHARQ ACK/NACK変調シンボルで表現されることができる。肯定確認応答(ACK)は、「1」にエンコードされることができ、不正確認応答(NACK)は、「0」にエンコードされることができる。
割り当てられる帯域内で制御信号を送信するとき、多重化容量を高めるために、2次元拡散が適用される。すなわち、多重化できる端末の数または制御チャネルの数を高めるために、周波数領域拡散と時間領域拡散とを同時に適用する。
ACK/NACK信号を周波数領域で拡散させるために、周波数領域シーケンスを基本シーケンスとして使用する。周波数領域シーケンスとしては、CAZACシーケンスのうちの一つであるZadoff-Chu(ZC)シーケンスを使用することができる。例えば、基本シーケンスであるZCシーケンスに互いに異なる循環シフト(CS:Cyclic Shift)ガ適用されることによって、互いに異なる端末または互いに異なる制御チャネルの多重化が適用されることができる。HARQ ACK/NACK送信のためのPUCCH RBのためのSC-FDMAシンボルにおいて支援されるCS資源の数は、セル-特定上位-階層シグナリングパラメータにより設定される。
周波数領域拡散されたACK/NACK信号は、直交拡散(spreading)コードを使用して時間領域で拡散される。直交拡散コードとしては、ウォルシュ・アダマール(Walsh-Hadamard)シーケンスまたはDFTシーケンスが使用されることができる。例えば、ACK/NACK信号は、4シンボルに対して長さ4の直交シーケンス(w0、w1、w2、w3)を利用して拡散されることができる。また、RSも長さ3または長さ2の直交シーケンスを介して拡散させる。これを直交カバーリング(OC:Orthogonal Covering)という。
前述のような周波数領域でのCS資源及び時間領域でのOC資源を利用して、多数の端末がコード分割多重化(CDM:Code Division Multiplexing)方式により多重化されることができる。すなわち、同じPUCCH RB上において多くの数の端末のACK/NACK情報及びRSが多重化されることができる。
このような時間領域拡散CDMに対して、ACK/NACK情報に対して支援される拡散コードの数は、RSシンボルの数によって制限される。すなわち、RS送信SC-FDMAシンボルの数は、ACK/NACK情報送信SC-FDMAシンボルの数より少ないから、RSの多重化容量(capacity)がACK/NACK情報の多重化容量に比べて少なくなる。
例えば、一般CPの場合に4個のシンボルにおいてACK/NACK情報が送信されることができるが、ACK/NACK情報のために4個でない3個の直交拡散コードが使用され、これは、RS送信シンボルの数が3個に制限されてRSのために3個の直交拡散コードだけが使用されることができるためである。
一般CPのサブフレームにおいて一つのスロットで3個のシンボルがRS送信のために使用され、4個のシンボルがACK/NACK情報送信のために使用される場合に、例えば、周波数領域において6個の循環シフト(CS)及び時間領域において3個の直交カバー(OC)資源を使用することができるならば、総18個の相異なった端末からのHARQ確認応答が一つのPUCCH RB内で多重化されることができる。仮に、拡張されたCPのサブフレームにおいて一つのスロットで2個のシンボルがRS送信のために使用され、4個のシンボルがACK/NACK情報送信のために使用される場合に、例えば、周波数領域において6個の循環シフト(CS)及び時間領域において2個の直交カバー(OC)資源を使用することができるならば、総12個の相異なった端末からのHARQ確認応答が一つのPUCCH RB内で多重化されることができる。
次に、PUCCHフォーマット1について説明する。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するか、または要請しない方式により送信される。SRチャネルは、PUCCHフォーマット1a/1bでのACK/NACKチャネル構造を再び使用し、ACK/NACKチャネル設計に基づいてOOK(On-Off Keying)方式で構成される。SRチャネルでは、参照信号が送信されない。したがって、一般CPの場合には、長さ7のシーケンスが利用され、拡張されたCPの場合には、長さ6のシーケンスが利用される。SR及びACK/NACKに対して相異なった循環シフトまたは直交カバーが割り当てられることができる。すなわち、肯定(positive)SR送信のために、端末は、SR用として割り当てられた資源を介してHARQ ACK/NACKを送信する。不正(negative)SR送信のためには、端末は、ACK/NACK用として割り当てられた資源を介して、HARQ ACK/NACKを送信する。
次に、改善された-PUCCH(e-PUCCH)フォーマットについて説明する。e-PUCCHは、LTE-AシステムのPUCCHフォーマット3に対応できる。PUCCHフォーマット3を利用したACK/NACK送信には、ブロック拡散(block spreading)技法が適用されることができる。
ブロック拡散技法は、従来のPUCCHフォーマット1系列または2系列とは異なり、制御信号送信をSC-FDMA方式を利用して変調する方式である。図8において示すように、シンボルシーケンスがOCC(Orthogonal Cover Code)を利用して時間領域(domain)上において拡散されて送信されることができる。OCCを利用することによって同じRB上に複数の端末の制御信号が多重化されることができる。前述のPUCCHフォーマット2の場合には、一つのシンボルシーケンスが時間領域にわたって送信され、CAZACシーケンスのCS(cyclic shift)を利用して、複数の端末の制御信号が多重化されることに対し、ブロック拡散基盤PUCCHフォーマット(例えば、PUCCHフォーマット3)の場合には、一つのシンボルシーケンスが周波数領域にわたって送信され、OCCを利用した時間領域拡散を利用して複数の端末の制御信号が多重化される。
図8は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一つのスロットの間に5個のSC-FDMAシンボルを生成して送信する一例を示す。
図8では、1スロットの間に一つのシンボルシーケンスに長さ=5(またはSF=5)のOCCを利用して5個のSC-FDMAシンボル(すなわち、データ部分)を生成して送信する例示を示す。この場合、1スロットの間に2個のRSシンボルが使用されることができる。
図8の例示において、RSシンボルは、特定循環シフト値が適用されたCAZACシーケンスから生成されることができ、複数のRSシンボルにわたって所定のOCCが適用された(または掛け算された)形態により送信されることができる。また、図8の例示において各々のOFDMシンボル(またはSC-FDMAシンボル)別に12個の変調シンボルが使用され、各々の変調シンボルは、QPSKにより生成されると仮定すれば、一つのスロットにおいて送信できる最大ビット数は、12x2=24ビットとなる。したがって、2個のスロットで送信できるビット数は、総48ビットとなる。このようにブロック拡散方式のPUCCHチャネル構造を使用する場合、既存のPUCCHフォーマット1系列及び2系列に比べて拡張された大きさの制御情報の送信が可能になる。
キャリヤ併合一般
本発明の実施の形態において考慮する通信環境は、マルチキャリヤ(Multi-carrier)支援環境をすべて含む。すなわち、本発明で用いられるマルチキャリアシステムまたはキャリヤ併合(CA:Carrier Aggregation)システムは、広帯域を支援するために、目標とする広帯域を構成する時に目標帯域より小さな帯域幅(bandwidth)を有する1個以上のコンポーネントキャリヤ(CC:Component Carrier)を併合(aggregation)して使用するシステムのことをいう。
本発明においてマルチキャリヤは、キャリヤの併合(または、搬送波集成)を意味し、このとき、キャリヤの併合は、隣接した(contiguous)キャリヤ間の併合だけでなく、隣接していない(non-contiguous)キャリヤ間の併合を全部意味する。また、ダウンリンクとアップリンクとの間に集成されるコンポーネントキャリヤの数は、異に設定されることができる。ダウンリンクコンポーネントキャリヤ(以下、DL CCとする)の数とアップリンクコンポーネントキャリヤ(以下、UL CCとする)の数とが同じ場合を対称な(symmetric)集成といい、その数が異なる場合を非対称な(asymmetric)集成という。このようなキャリヤ併合は、搬送波集成、帯域幅集成(bandwidth aggregation)、スペクトル集成(spectrum aggregation)などのような用語と混用して使用されることができる。
二つ以上のコンポーネントキャリヤが結合されて構成されるキャリヤ併合は、LTE-Aシステムでは、100MHz帯域幅まで支援することを目標とする。目標帯域より小さな帯域幅を有する1個以上のキャリヤを結合する時に、結合するキャリヤの帯域幅は、従来のIMTシステムとの互換性(backward compatibility)を維持するために、従来のシステムにおいて使用する帯域幅に制限できる。例えば、従来の3GPP LTEシステムでは、{1.4, 3, 5, 10, 15, 20}MHz帯域幅を支援し、3GPP LTE-advancedシステム(すなわち、LTE-A)では、既存システムとの互換のために上記の帯域幅だけを利用して20MHzより大きな帯域幅を支援するようにすることができる。また、本発明で用いられるキャリヤ併合システムは、既存システムで使用する帯域幅と関係なしで新しい帯域幅を定義してキャリヤ併合を支援するようにすることができる。
LTE-Aシステムは、無線資源を管理するために、セル(cell)の概念を使用する。
上述のキャリヤ併合環境は、多重セル(multiple cells)環境と称することができる。セルは、ダウンリンク資源(DL CC)とアップリンク資源(UL CC)一対の組み合わせと定義されるが、アップリンク資源は、必須要素ではない。したがって、セルは、ダウンリンク資源単独、またはダウンリンク資源とアップリンク資源とから構成されることができる。特定端末がただ一つの設定されたサービングセル(configured serving cell)を有する場合、1個のDL CCと1個のUL CCを有することができるが、特定端末が2個以上の設定されたサービングセルを有する場合には、セルの数だけのDL CCを有し、UL CCの数は、それと同一であるか、またはそれより小さくありうる。
または、それと反対にDL CCとUL CCとが構成されることもできる。すなわち、特定端末が多数の設定されたサービングセルを有する場合、DL CCの数よりUL CCがより多くのキャリヤ併合環境も支援されることができる。すなわち、キャリヤ併合(carrier aggregation)は、各々キャリヤ周波数(セルの重心周波数)が互いに異なる二つ以上のセルの併合と理解されることができる。ここで、言う「セル(Cell)」は、一般に使用される基地局がカバーする領域としての「セル」とは区分されなければならない。
LTE-Aシステムにおいて使用されるセルは、プライマリセル(PCell:Primary Cell)及びセコンダリーセル(SCell:Secondary Cell)を含む。PセルとSセルは、サービングセル(Serving Cell)として使用されることができる。RRC_CONNECTED状態にあるが、キャリヤ併合が設定されないか、またはキャリヤ併合を支援しない端末の場合、Pセルだけから構成されたサービングセルがただ一つ存在する。反面、RRC_CONNECTED状態にあり、キャリヤ併合が設定された端末の場合、一つ以上のサービングセルが存在でき、全体サービングセルには、Pセルと一つ以上のSセルが含まれる。
サービングセル(PセルとSセル)は、RRCパラメータを介して設定されることができる。PhysCellIdは、セルの物理階層識別子であって、0から503までの定数値を有する。SCellIndexは、Sセルを識別するために使用される簡略な(short)識別子であって、1から7までの定数値を有する。ServCellIndexは、サービングセル(PセルまたはSセル)を識別するために使用される簡略な(short)識別子であって、0から7までの定数値を有する。0値は、Pセルに適用され、SCellIndexは、Sセルに適用するために予め付与される。すなわち、ServCellIndexにおいて最も小さなセルID(またはセルインデックス)を有するセルがPセルになる。
Pセルは、プライマリ周波数(または、primary CC)上において動作するセルを意味する。端末が初期接続設定(initial connection establishment)過程を行うか、または接続再-設定過程を行うのに使用されることができ、ハンドオーバ過程で指示されたセルを指し示すことができる。また、Pセルは、キャリヤ併合環境で設定されたサービングセルのうち、制御関連通信の重心になるセルを意味する。すなわち、端末は、自身のPセルにおいてのPUCCHを割り当てられて送信でき、システム情報を獲得するか、またはモニタリング手順を変更するのにPセルだけを利用できる。E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)は、キャリヤ併合環境を支援する端末に移動性制御情報(mobility ControlInfo)を含む上位階層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを利用して、ハンドオーバ手順のためにPセルだけを変更することもできる。
Sセルは、セコンダリー周波数(または、Secondary CC)上において動作するセルを意味できる。特定端末にPセルは、一つだけが割り当てられ、Sセルは、一つ以上が割り当てられることができる。Sセルは、RRC接続が設定がなされた後に構成可能であり、追加的な無線資源を提供するのに使用されることができる。キャリヤ併合環境で設定されたサービングセルのうち、Pセルを除いた残りのセル、すなわちSセルには、PUCCHが存在しない。E-UTRANは、Sセルをキャリヤ併合環境を支援する端末に追加する時、RRC_CONNECTED状態にある関連したセルの動作と関連したすべてのシステム情報を特定シグナル(dedicated signal)を介して提供できる。システム情報の変更は、関連したSセルの解除及び追加によって制御されることができ、このとき、上位階層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを利用できる。E-UTRANは、関連したSセル内でブロードキャストするよりは、端末別に相異なったパラメータを有する特定シグナリング(dedicated signaling)できる。
初期セキュリティー活性化過程が始まった以後に、E-UTRANは、接続設定過程で初期に構成されるPセルに付加して、一つ以上のSセルを含むネットワークを構成できる。キャリヤ併合環境でPセル及びSセルは、各々のコンポーネントキャリヤとして動作できる。以下の実施の形態では、プライマリコンポーネントキャリヤ(PCC)は、Pセルと同じ意味として使用されることができ、セコンダリーコンポーネントキャリヤ(SCC)は、Sセルと同じ意味として使用されることができる。
図9は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるコンポーネントキャリヤ及びキャリヤ併合の一例を示す。
図9(a)は、LTEシステムにおいて使用される単一キャリヤ構造を示す。コンポーネントキャリヤには、DL CCとUL CCがある。一つのコンポーネントキャリヤは、20MHzの周波数範囲を有することができる。
図9(b)は、LTE_Aシステムにおいて使用されるキャリヤ併合構造を示す。図9(b)の場合に、20MHzの周波数大きさを有する3個のコンポーネントキャリヤが結合された場合を示す。DL CCとUL CCがそれぞれ3個ずつあるが、DL CCとUL CCの数に制限があるのではない。キャリヤ併合の場合、端末は、3個のCCを同時にモニタリングでき、ダウンリンク信号/データを受信することができ、アップリンク信号/データを送信できる。
仮に、特定セルにおいてN個のDL CCが管理される場合には、ネットワークは、端末にM(M≦N)個のDL CCを割り当てることができる。このとき、端末は、M個の制限されたDL CCだけをモニタリングし、DL信号を受信することができる。また、ネットワークは、L(L≦M≦N)個のDL CCに優先順位をつけて主なDL CCを端末に割り当てることができ、このような場合、UEは、L個のDL CCは、必ずモニタリングしなければならない。このような方式は、アップリンクの送信にも全く同様に適用されることができる。
ダウンリンク資源の搬送波周波数(またはDL CC)とアップリンク資源の搬送波周波数(または、UL CC)との間のリンケージ(linkage)は、RRCメッセージのような上位階層メッセージまたはシステム情報により指示されることができる。例えば、SIB2(System Information Block Type2)によって定義されるリンケージによって、DL資源とUL資源との組み合わせが構成されることができる。具体的に、リンケージは、ULグラントを運ぶPDCCHが送信されるDL CCとULグラントを使用するUL CC間のマッピング関係を意味でき、HARQのためのデータが送信されるDL CC(またはUL CC)とHARQ ACK/NACK信号が送信されるUL CC(またはDL CC)間のマッピング関係を意味することもできる。
クロスキャリヤスケジューリング(Cross Carrier Scheduling)
キャリヤ併合システムでは、キャリヤ(または搬送波)またはサービングセル(Serving Cell)に対するスケジューリング観点でセルフスケジューリング(Self-Scheduling)方法及びクロスキャリヤスケジューリング(Cross Carrier Scheduling)方法の2通りがある。クロスキャリヤスケジューリングは、クロスコンポーネントキャリヤスケジューリング(Cross Component Carrier Scheduling)またはクロスセルスケジューリング(Cross Cell Scheduling)と称することができる。
クロスキャリヤスケジューリングは、PDCCH(DL Grant)とPDSCHがそれぞれ異なるDL CCに送信されるか、またはDL CCから送信されたPDCCH(UL Grant)によって送信されるPUSCHがULグラントを受信したDL CCとリンクされているUL CCでない他のUL CCを介して送信されることを意味する。
クロスキャリヤスケジューリングするかどうかは、端末特定(UE-specific)に活性化または非活性化されることができ、上位階層シグナリング(例えば、RRC signaling)を介してセミスタティック(semi-static)に各端末別に知られることができる。
クロスキャリヤスケジューリングが活性化された場合、PDCCHに該当PDCCHが指示するPDSCH/PUSCHがどのDL/UL CCを介して送信されるかを知らせるキャリヤ指示子フィールド(CIF:Carrier Indicator Field)が必要である。例えば、PDCCHは、PDSCH資源またはPUSCH資源をCIFを利用して多数のコンポーネントキャリヤのうちの何れかつに割り当てることができる。すなわち、DL CC上でのPDCCHが多重集成されたDL/UL CCのうちの何れか一つにPDSCHまたはPUSCH資源を割り当てる場合、CIFが設定される。この場合、LTE-A Release-8のDCIフォーマットは、CIFによって拡張されることができる。このとき、設定されたCIFは、3bitフィールドに固定されるか、または設定されたCIFの位置は、DCIフォーマットの大きさと無関係に固定されることができる。また、LTE-A Release-8のPDCCH構造(同一コーディング及び同じCCE基盤の資源マッピング)を再使用することもできる。
これに対し、DL CC上でのPDCCHが同じDL CC上でのPDSCH資源を割り当てるか、または単一リンクされたUL CC上でのPUSCH資源を割り当てる場合には、CIFが設定されない。この場合、LTE-A Release-8と同じPDCCH構造(同一コーディング及び同じCCE基盤の資源マッピング)とDCIフォーマットとが使用されることができる。
クロスキャリヤスケジューリングが可能であるとき、端末は、CC別送信モード及び/または帯域幅に応じてモニタリングCCの制御領域において複数のDCIに対したPDCCHをモニタリングすることが必要である。したがって、これを支援できる検索空間の構成とPDCCHモニタリングが必要である。
キャリヤ併合システムにおいて、端末DL CC集合は、端末がPDSCHを受信するようにスケジューリングされたDL CCの集合を示し、端末UL CC集合は、端末がPUSCHを送信するようにスケジューリングされたUL CCの集合を示す。また、PDCCHモニタリング集合(monitoring set)は、PDCCHモニタリングを行う少なくとも一つのDL CCの集合を示す。PDCCHモニタリング集合は、端末DL CC集合と同じであるか、または端末DL CC集合の副集合(subset)でありうる。PDCCHモニタリング集合は、端末DL CC集合内のDL CCのうち、少なくとも何れか一つを含むことができる。またはPDCCHモニタリング集合は、端末DL CC集合に関わらず別に定義されることができる。PDCCHモニタリング集合に含まれるDL CCは、リンクされたUL CCに対したセルフ-スケジューリング(self-scheduling)は、常に可能なように設定されることができる。このような、端末DL CC集合、端末UL CC集合及びPDCCHモニタリング集合は、端末特定(UE-specific)、端末グループ特定(UE group-specific)またはセル特定(Cell-specific)に設定されることができる。
クロスキャリヤスケジューリングが非活性化された場合には、PDCCHモニタリング集合が常に端末DL CC集合と同一であることを意味し、このような場合には、PDCCHモニタリング集合に対する別途のシグナリングのような指示を必要としない。しかしながら、クロスキャリヤスケジューリングが活性化された場合には、PDCCHモニタリング集合が端末DL CC集合内で定義されることが好ましい。すなわち、端末に対してPDSCHまたはPUSCHをスケジューリングするために、基地局は、PDCCHモニタリング集合だけを介してPDCCHを送信する。
図10は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるクロスキャリヤスケジューリングに応じるサブフレーム構造の一例を示す。
図10を参照すると、LTE-A端末のためのDLサブフレームは、3個のDL CCが結合されており、DL CC「A」は、PDCCHモニタリングDL CCに設定された場合を示す。CIFが使用されない場合、各DL CCは、CIFなしで自身のPDSCHをスケジューリングするPDCCHを送信できる。これに対し、CIFが上位階層シグナリングを介して使用される場合、ただ一つのDL CC「A」だけがCIFを利用して自身のPDSCHまたは他のCCのPDSCHをスケジューリングするPDCCHを送信できる。このとき、PDCCHモニタリングDL CCに設定されないDL CC「B」と「C」とは、PDCCHを送信しない。
MIMO(Multi-Input Multi-Output)
MIMO技術は、いままで一般に一個の送信アンテナと一個の受信アンテナを使用したことから脱皮して、多重送信(Tx)アンテナと多重受信(Rx)アンテナを使用する。言い換えれば、MIMO技術は、無線通信システムの送信端または受信端で多重入出力アンテナを使用して、容量増大または性能改善を試みるための技術である。以下、「MIMO」を「多重入出力アンテナ」と称する。
さらに具体的に、多重入出力アンテナ技術は、一つの完全なメッセージ(total message)を受信するために、一個のアンテナ経路に依存せず、いくつかのアンテナを介して受信した複数のデータ片を収集して、完全なデータを完成させる。結果的に、多重入出力アンテナ技術は、特定システム範囲内でデータ送信率を増加させることができ、また特定データ送信率を介してシステムの範囲を増加させることができる。
次世代移動通信は、既存の移動通信に比べてはるかに高いデータ送信率を要求するので、効率的な多重入出力アンテナ技術が必ず必要であると予想される。このような状況でMIMO通信技術は、移動通信端末と中継器などに幅広く使用することが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より他の移動通信の送信量限界を克服できる技術として関心を集めている。
一方、現在研究されている多様な送信効率の向上技術のうち、多重入出力アンテナ(MIMO)技術は、追加的な周波数割り当てまたは電力増加がなくても通信容量及び送受信性能を画期的に向上させることができる方法として、現在最も大きな注目を受けている。
図11は、一般的な多重入出力アンテナ(MIMO)通信システムの構成図である。
図11を参照すると、送信アンテナの数をNT個に、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においてのみ多数のアンテナを使用するようになる場合とは異なり、アンテナ数に比例して理論的なチャネル送信容量が増加するので、送信レート(transfer rate)を向上させ、周波数効率を画期的に向上させることができる。この場合、チャネル送信容量の増加に応じる送信レートは、一つのアンテナを利用する場合の最大送信レート(Ro)に次のようなレート増加率(Ri)が掛け算された分だけ理論的に増加できる。
すなわち、例えば、4個の送信アンテナと4個の受信アンテナとを利用する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倍の送信レートを獲得できる。
このような多重入出力アンテナの技術は、多様なチャネル経路を通過したシンボルを利用して送信信頼度を高める空間ダイバーシチ(spatial diversity)方式と、多数の送信アンテナを利用して多数のデータシンボルを同時に送信して送信率を向上させる空間マルチプレクス(spatial multiplexing)方式とに分けられる。また、このような2通りの方式を適切に結合して各々の長所を適切に得るための方式に対する研究も、最近多く研究されている分野である。
各々の方式についてさらに具体的に述べると、以下の通りである。
第1に、空間ダイバーシチ方式の場合には、時空間ブロック符号系列と、ダイバーシチ利得と符号化利得とを同時に利用する時空間トレリス(Trelis)符号系列方式がある。一般に、ビットエラー率改善性能と符号生成自由度は、トレリス符号方式が優秀であるが、演算複雑度は、時空間ブロック符号が簡単である。このような空間ダイバーシチ利得は、送信アンテナ数(NT)と受信アンテナ数(NR)の積 (NT×NR)に該当する量を得ることができる。
第2に、空間マルチプレクス技法は、各送信アンテナで互いに異なるデータ列を送信する方法であるが、このとき、受信機では、送信機から同時に送信されたデータ間に相互干渉が発生するようになる。受信機では、この干渉を適切な信号処理技法を利用して除去した後に受信する。ここに使用される雑音除去方式は、MLD(maximum likelihood detection)受信機、ZF(zero-forcing)受信機、MMSE(minimum mean square error)受信機、D-BLAST(Diagonal-Bell Laboratories Layered Space-Time)、V-BLAST(Vertical-Bell Laboratories Layered Space-Time)などがあり、特に送信端でチャネル情報が分かる場合には、SVD(singular value decomposition)方式などを使用することができる。
第3に、空間ダイバーシチと空間マルチプレクスとの結合された技法を例に挙げることができる。空間ダイバーシチ利得だけを得る場合、ダイバーシチ次数の増加に応じる性能改善利得が順次飽和され、空間マルチプレクス利得だけを取ると、無線チャネルにおいて送信信頼度が低下する。これを解決しながら2通りの利得を全部得る方式が研究されてきたのであり、このうち、時空間ブロック符号(Double-STTD)、時空間BICM(STBICM)などの方式がある。
上述のような多重入出力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、これを数学的にモデリングする場合、以下のように表すことができる。
まず、図11に示すように、NT個の送信アンテナとNR個の受信アンテナが存在すると仮定する。
まず、送信信号に対して述べると、このようにNT個の送信アンテナがある場合、最大送信可能な情報は、NT個であるので、これを次のようなベクトルで表すことができる。
一方、各々の送信情報s1, s2, ..., sNTにおいて送信電力を異なるようにすることができ、このとき、各々の送信電力をP1,P2,...,PNTとすると、送信電力が調整された送信情報は、次のようなベクトルで表すことができる。
また、
を送信電力の対角行列Pで次のように表すことができる。
一方、送信電力が調整された情報ベクトル
は、その後に加重値行列Wが掛け算されて実際に送信されるNT個の送信信号x1,x2,...,xNTを構成する。ここで、加重値行列は、送信チャネル状況などに応じて、送信情報を各アンテナに適切に分配する役割を行う。このような送信信号x1,x2,...,xNTをベクトルxを利用して次のように表すことができる。
ここで、wijは、i番目の送信アンテナとj番目の送信情報間の加重値を表し、Wは、これを行列で表したものである。このような行列Wを加重値行列(Weight Matrix)またはプレコーディング行列(Precoding Matrix)と呼ぶ。
一方、上述のような送信信号(x)は、空間ダイバーシチを使用する場合と空間マルチプレクス使用する場合とに分けて考慮することができる。
空間マルチプレクスを使用する場合は、互いに異なる信号を多重化して送信するようになるので、情報ベクトルsの元素が全部異なる値を有するようになることに対し、空間ダイバーシチを使用するようになると、同じ信号を複数のチャネル経路を介して送信するようになるので、情報ベクトルsの元素が全て同一の値を有するようになる。
もちろん、空間マルチプレクスと空間ダイバーシチとを混合する方法も考慮可能である。すなわち、例えば、3個の送信アンテナを介して同じ信号を空間ダイバーシチを利用して送信し、残りは、各々異なる信号を空間マルチプレクスして送信する場合も考慮することができる。
次に、受信信号は、NR個の受信アンテナがある場合、各アンテナの受信信号y1,y2,...,yNRをベクトルyで次の通りに表すことにする。
一方、多重入出力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、各々のチャネルは、送受信アンテナインデックスに応じて区分でき、送信アンテナjから受信アンテナiを経るチャネルをhijと表示することにする。ここで、hijのインデックスの順序が受信アンテナインデックスが先、送信アンテナのインデックスが後であることに留意する。
このようなチャネルは、いくつかを束にしてベクトル及び行列形態でも表示可能である。ベクトル表示の例を挙げて説明すると、以下のとおりである。
図12は、多数の送信アンテナから一つの受信アンテナへのチャネルを示した図である。
図12に示すように、総NT個の送信アンテナから受信アンテナiに到着するチャネルは、以下のとおりに表現可能である。
また、式7のような行列表現を介してNT個の送信アンテナからNR個の受信アンテナを経るチャネルを全て表す場合、以下のように表すことができる。
一方、実際のチャネルは、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各々に加えられる白色雑音n1,n2,...,nNRをベクトルで表現すると、以下のとおりである。
上述のような送信信号、受信信号、チャネル、及び白色雑音のモデリングを介して多重入出力アンテナ通信システムでの各々は、次のような関係を介して表すことができる。
一方、チャネルの状態を表すチャネル行列Hの行と列の数は、送受信アンテナの数によって決定される。チャネル行列Hは、上述のように、行の数は、受信アンテナの数NRと同じくなり、列の数は、送信アンテナの数NTと同じくなる。すなわち、チャネル行列Hは、NR×NT行列になる。
一般に、行列のランク(rank)は、互いに独立である(independent)行または列の数の中で最小数と定義される。したがって、行列のランクは、行または列の数より大きくはありえなくなる。式的に、例えば、チャネル行列Hのランク(rank(H))は、以下のとおりに制限される。
また、行列を固有値分解(Eigen value decomposition)をしたとき、ランクは、固有値(eigen value)のうち、0でない固有値の数と定義することができる。類似の方法で、ランクをSVD(singular value decomposition)したとき、0でない特異値(singular value)の数と定義することができる。したがって、チャネル行列においてランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なる情報を送ることができる最大数ということができる。
本明細書において、MIMO送信に対する「ランク(Rank)」は、特定時点及び特定周波数資源において独立的に信号を送信できる経路の数を表し、「階層(layer)の数」は、各経路を介して送信される信号ストリームの数を示す。一般に、送信端は、信号の送信に利用されるランク数に対応する数の階層を送信するから、特別な言及がない限り、ランクは、階層数と同じ意味を有する。
COMP(Coordinated Multi-Point Transmission and Reception)
LTE-advancedの要求に合わせて、システムの性能向上のためにCoMP送信が提案された。CoMPは、co-MIMO、collaborative MIMO、network MIMOなどとも呼ばれる。CoMPは、セル境界に位置した端末の性能を向上させ、平均セル(セクター)の効率(throughput)を向上させると予想される。
一般に、セル間干渉(Inter-Cell Interference)は、周波数再使用指数が1である多重-セル環境においてセル境界に位置した端末の性能及び平均セル(セクター)効率を低下させる。セル間干渉を緩和させるために、干渉制約的な(interference-limited)環境においてセル境界に位置した端末が適正な性能効率を有するように、LTEシステムでは、部分周波数再使用(FFR:Fractional frequency Reuse)のような単純な受動的な方法が適用された。しかしながら、各セル当たりの周波数資源の使用を減少させる代わり、端末が受信しなければならない信号(desired signal)としてセル間干渉を再度使用するか、またはセル間干渉を緩和させる方法がより利益になる。上述の目的を達成するために、CoMP送信方式が適用されることができる。
ダウンリンクに適用されることができるCoMP方式は、JP(Joint Processing)方式とCS/CB(Coordinated Scheduling/Beamforming)方式とに分けることができる。
JP方式において、データは、CoMP単位の各ポイント(基地局)で使用されることができる。CoMP単位は、CoMP方式において利用される基地局の集合を意味する。JP方式は、また連合送信(joint transmission)方式と動的セル選択(dynamic cell selection)方式とに分けることができる。
連合送信方式は、CoMP単位において全体または一部分である複数のポイントからPDSCHを介して信号が同時に送信される方式を意味する。すなわち、単一の端末に送信されるデータは、複数の送信ポイントから同時に送信されることができる。このような連合送信方式により可干渉的(coherently)ないし非干渉的(non-coherently)に関わらず、端末に送信される信号の品質を高めることができ、さらに異なる端末との干渉を積極的に除去できる。
動的セル選択方式は、CoMP単位において単一のポイントからPDSCHを介して信号が送信される方式を意味する。すなわち、特定時間に単一の端末に送信されるデータは、単一のポイントから送信され、CoMP単位内の異なるポイントでは、端末にデータを送信しない。端末にデータを送信するポイントは、動的に選択されることができる。
CS/CB方式によると、CoMP単位は、単一の端末へのデータ送信のために協力してビーム形成を行うようになる。すなわち、サービングセルだけで端末にデータを送信するが、ユーザスケジューリング/ビーム形成は、CoMP単位内の複数のセル間の協力を介して決定されることができる。
アップリンクの場合、CoMP受信は、地理的に分離された複数のポイント間の協力によって送信された信号を受信することを意味する。アップリンクに適用されることができるCoMP方式は、JR(Joint Reception)方式とCS/CB(Coordinated Scheduling/Beamforming)方式とに分けることができる。
JR方式は、CoMP単位において全体または一部分である複数のポイントがPDSCHを介して送信された信号を受信する方式を意味する。CS/CB方式は、単一のポイントにおいてのみPDSCHを介して送信された信号を受信するようになるが、ユーザスケジューリング/ビーム形成は、CoMP単位内の複数のセル間の協力を介して決定されることができる。
リレイノード(RN:Relay Node)
リレイノードは、基地局と端末との間の送受信されるデータを二つの異なるリンク(バックホールリンク及びアクセスリンク)を介して伝達する。基地局は、ドナー(donor)セルを含むことができる。リレイノードは、ドナーセルを介して無線で無線アクセスネットワークに接続される。
一方、リレイノードの帯域(またはスペクトル)使用と関連して、バックホールリンクがアクセスリンクと同じ周波数帯域で動作する場合を「イン-バンド(in-band)」といい、バックホールリンクとアクセスリンクが相異なった周波数帯域で動作する場合を「アウト-バンド(out-band)」という。イン-バンド及びアウト-バンドの場合、全部既存のLTEシステム(例えば、リリース-8)によって動作する端末(以下、レガシー(legacy)端末という。)がドナーセルに接続できなければならない。
端末に置いてリレイノードを認識するかどうかに応じてリレイノードは、トランスペアレント(transparent)リレイノードまたはノン-トランスペアレント(non-transparent)リレイノードに分類されることができる。トランスペアレントは、端末がリレイノードを介してネットワークと通信するかどうかを認知できない場合を意味し、ノン-トランスペアレントは、端末がリレイノードを介してネットワークと通信するかどうかを認知する場合を意味する。
リレイノードの制御と関連して、ドナーセルの一部として構成されるリレイノードまたは自らセルを制御するリレイノードとに区分されることができる。
ドナーセルの一部として構成されるリレイノードは、リレイノード識別子(relay ID)を有することはできるが、リレイノード自身のセル識別子(cell identity)を有しない。
ドナーセルが属する基地局によってRRM(Radio Resource Management)の少なくとも一部が制御されると、RRMの残りの部分がリレイノードに位置しても、ドナーセルの一部として構成されるリレイノードという。好ましく、このようなリレイノードは、レガシー端末を支援できる。例えば、スマートレピ−タ(Smart repeaters)、デコード-アンド-フォワードリレイノード(decode-and-forward relays)、L2(第2階層)リレイノードの多様な種類及びタイプ-2リレイノードがこのようなリレイノードに該当する。
自らセルを制御するリレイノードの場合に、リレイノードは、一つまたは複数のセルを制御し、リレイノードにより制御されるセルの各々に固有の物理階層セル識別子が提供される。また、リレイノードにより制御されるセルの各々は、同じRRMメカニズムを利用できる。端末観点では、リレイノードによって制御されるセルにアクセスすることと一般基地局により制御されるセルにアクセスすることに差異点がない。このようなリレイノードにより制御されるセルは、レガシー端末を支援できる。例えば、セルフ-バックホーリング(Self-backhauling)リレイノード、L3(第3階層)リレイノード、タイプ-1リレイノード及びタイプ-1aリレイノードがこのようなリレイノードに該当する。
タイプ-1リレイノードは、イン-バンドリレイノードとして複数のセルを制御し、これらの複数のセルの各々は、端末立場でドナーセルと区別される別のセルとして見える。また、複数のセルは、各自の物理セルID(これは、LTEリリース-8で定義されること)で、リレイノードは、自身の同期化チャネル、参照信号などを送信できる。単一-セル動作の場合に、端末は、リレイノードから直接スケジューリング情報及びHARQフィードバックを受信し、リレイノードに自身の制御チャネル(スケジューリング要請(SR)、CQI、ACK/NACK等)を送信できる。また、レガシー端末(LTEリリース-8システムに従って動作する端末)にタイプ-1リレイノードは、レガシー基地局(LTEリリース-8システムに従って動作する基地局)として見える。すなわち、逆方向互換性(backward compatibility)を有する。一方、LTE-Aシステムに従って動作する端末には、タイプ-1リレイノードは、レガシー基地局と異なる基地局としてみえ、性能向上を提供できる。
タイプ-1aリレイノードは、アウト-バンドとして動作する他に、前述のタイプ-1リレイノードと同じ特徴を有する。タイプ-1aリレイノードの動作は、L1(第1階層)動作に対する影響が最小化またはないように構成されることができる。
タイプ-2リレイノードは、イン-バンドリレイノードであって、別の物理セルIDを有しなく、これにより新しいセルを形成しない。タイプ-2リレイノードは、レガシー端末に対してトランスペアレントし、レガシー端末は、タイプ-2リレイノードの存在を認知できない。タイプ-2リレイノードは、PDSCHを送信できるが、少なくともCRS及びPDCCHは送信しない。
一方、リレイノードがイン-バンドとして動作するようにするために、時間-周波数空間での一部資源がバックホールリンクのために予備されなければならず、この資源は、アクセスリンクのために使用されないように設定できる。これを資源分割(resource partitioning)という。
リレイノードでの資源分割における一般的な原理は、次の通りに説明できる。バックホールダウンリンク及びアクセスダウンリンクが一つの搬送波周波数上において時間分割多重化(TDM)方式により多重化できる(すなわち、特定時間でバックホールダウンリンクまたはアクセスダウンリンクのうち、一つだけが活性化される)。同様に、バックホールアップリンク及びアクセスアップリンクは、一つの搬送波周波数上においてTDM方式で多重化されることができる(すなわち、特定時間においてバックホールアップリンクまたはアクセスアップリンクのうちの何れか一つだけが活性化される)。
FDDでのバックホールリンク多重化は、バックホールダウンリンク送信は、ダウンリンク周波数帯域で行われ、バックホールアップリンク送信は、アップリンク周波数帯域で行われることができる。TDDでのバックホールリンク多重化は、バックホールダウンリンク送信は、基地局とリレイノードのダウンリンクサブフレームで行われ、バックホールアップリンク送信は、基地局とリレイノードのアップリンクサブフレームで行われることができる。
イン-バンドリレイノードの場合に、例えば、同じ周波数帯域で基地局からのバックホールダウンリンク受信と端末へのアクセスダウンリンク送信が同時になされると、リレイノードの送信端から送信される信号によってリレイノードの受信端で信号干渉が発生できる。すなわち、リレイノードのRFフロントエンド(front-end)で信号干渉またはRFジャミング(jamming)が発生できる。同様に、同じ周波数帯域で基地局へのバックホールアップリンク送信と端末からのアクセスアップリンク受信とが同時になされる場合にも、信号干渉が発生できる。
したがって、リレイノードで同じ周波数帯域において同時に信号を送受信するために、受信信号と送信信号との間に十分な分離(例えば、送信アンテナと受信アンテナを地上/地下に設置するように地理的に十分に離隔させて設置する)が提供されてないと具現しがたい。
このような信号干渉の問題を解決する一つの方案は、リレイノードがドナーセルから信号を受信する間に、端末に信号を送信しないように動作させることである。すなわち、リレイノードから端末への送信にギャップ(gap)を生成し、このギャップ間には、端末(レガシー端末を含む)がリレイノードからのいかなる送信も期待しないように設定できる。このようなギャップは、MBSFN(Multicast Broadcast Single Frequency Network)サブフレームを構成することによって設定できる。
図13は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるリレイノード資源分割を例示する。
図13において、第1番目のサブフレームは、一般サブフレームとしてリレイノードから端末にダウンリンク(すなわち、アクセスダウンリンク)制御信号及びデータが送信され、第2番目のサブフレームは、MBSFNサブフレームとしてダウンリンクサブフレームの制御領域では、リレイノードから端末に制御信号が送信されるが、ダウンリンクサブフレームの残りの領域では、リレイノードから端末に何らの送信が行われない。ここで、レガシー端末の場合には、すべてのダウンリンクサブフレームでPDCCHの送信を期待するようになるので(言い換えれば、リレイノードは、自身の領域内のレガシー端末が毎サブフレームでPDCCHを受信して、測定機能を行うように支援する必要があるので)、レガシー端末の正しい動作のためには、すべてのダウンリンクサブフレームでPDCCHを送信する必要がある。したがって、基地局からリレイノードへのダウンリンク(すなわち、バックホールダウンリンク)送信のために設定されたサブフレーム(第2番目のサブフレーム)上においても、サブフレームの最初N(N=1,2または3)個のOFDMシンボル区間でリレイノードは、バックホールダウンリンクを受信することでなくアクセスダウンリンク送信をしなければならない必要がある。これに対し、第2番目のサブフレームの制御領域においてPDCCHがリレイノードから端末に送信されるので、リレイノードでサービングするレガシー端末に対する逆方向互換性が提供されることができる。第2サブフレームの残りの領域では、リレイノードから端末に何らの送信が行われない間に、リレイノードは、基地局からの送信を受信することができる。したがって、このような資源分割方式により、イン-バンドリレイノードでアクセスダウンリンク送信とバックホールダウンリンク受信とが同時に行われないようにすることができる。
MBSFNサブフレームを利用する第2番目のサブフレームについて具体的に説明する。第2番目のサブフレームの制御領域は、リレイノード非-聴取(non-hearing)区間ということができる。リレイノード非-聴取区間は、リレイノードがバックホールダウンリンク信号を受信せずにアクセスダウンリンク信号を送信する区間を意味する。この区間は、前述のように1、2または3OFDM長さに設定されることができる。リレイノード非-聴取区間でリレイノードは、端末へのアクセスダウンリンク送信を行い、残りの領域では、基地局からバックホールダウンリンクを受信することができる。このとき、リレイノードは、同じ周波数帯域で同時に送受信を行うことができないので、リレイノードが送信モードから受信モードに切り替えるのに時間がかかる。したがって、バックホールダウンリンク受信領域の最初一部区間でリレイノードが送信/受信モードスイッチングをするようガード時間(GT:guard time)が設定される必要がある。同様に、リレイノードが基地局からのバックホールダウンリンクを受信し、端末へのアクセスダウンリンクを送信するように動作する場合にも、リレイノードの受信/送信モードスイッチングのためのガード時間が設定されることができる。このようなガード時間の長さは、時間領域の値として与えられることができ、例えば、k(k≧1)個の時間サンプル(Ts:time sample)値として与えられることができ、または一つ以上のOFDMシンボル長さに設定されることもできる。または、リレイノードバックホールダウンリンクサブフレームが連続して設定されている場合に、または所定のサブフレームタイミング整列(timing alignment)関係によってサブフレームの最後の部分のガード時間は、定義されるか、または設定されないことができる。このようなガード時間は、逆方向互換性を維持するために、バックホールダウンリンクサブフレーム送信のために設定されている周波数領域においてのみ定義されることができる(アクセスダウンリンク区間でガード時間が設定される場合には、レガシー端末を支援できない)。ガード時間を除いたバックホールダウンリンク受信区間でリレイノードは、基地局からPDCCH及びPDSCHを受信することができる。これをリレイノード専用物理チャネルという意味でR-PDCCH(Relay-PDCCH)及びR-PDSCH(Relay-PDSCH)と表現することもできる。
D2D通信一般
一般に、D2D通信は、事物と事物間の通信または事物知能通信を指し示す用語として制限的に使用される場合もあるが、本発明でのD2D通信は、通信機能の装着された単純な装置はもちろん、スマートフォンまたは個人用コンピュータのように通信機能を揃えた多様な形態の装置間の通信を全部含むことができる。
図14は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるD2D通信を概念的に説明するための図である。
図14の(a)は、既存の基地局(eNB)重心の通信方式を示すもので、UE 1は、アップリンク上において基地局へデータを送信でき、基地局は、ダウンリンク上においてUE 2へデータを送信できる。このような通信方式は、基地局を介した間接通信方式ということができる。間接通信方式では、既存の無線通信システムで定義されたリンクであるUnリンク(基地局間のリンクまたは基地局と中継器間のリンクとして、バックホールリンクと称することができる)及び/またはUuリンク(基地局と端末間のリンクまたは中継器と端末間のリンクとして、アクセスリンクと称することができる)が関連することができる。
図14の(b)は、D2D通信の一例としてUE-to-UE通信方式を示すことで、UE間のデータ交換が基地局を経ずに行われることができる。このような通信方式は、装置間の直接通信方式ということができる。D2D直接通信方式は、既存の基地局を介した間接通信方式に比べて遅延(latency)が減少し、より少ない無線資源を使用する等の長所を有する。
図15は、本明細書で提案する方法が適用されることができるD2D通信の多様なシナリオの一例を示す。
D2D通信のシナリオは、UE 1とUE 2がセルカバレッジ内(in-coverage)/セルカバレッジ外(out-of-coverage)に位置するかによって、大きく(1)Out-of-Coverage Network、(2)Partial-Coverage Network、及び(3)In-Coverage Networkに分けられることができる。
In-Coverage Networkの場合、基地局のカバレッジに該当するセル(Cell)の数に応じて、In-Coverage-Single-Cell及びIn-Coverage-Multi-Cellに分けられることができる。
図15の(a)は、D2D通信のOut-of-Coverage Networkシナリオの一例を示す。
Out-of-Coverage Networkシナリオは、基地局の制御無しでD2D端末間D2D通信を行うことを意味する。
図15の(a)において、UE 1とUE 2だけが存在し、UE 1とUE 2は、直接通信することを確認することができる。
図15の(b)は、D2D通信のPartial-Coverage Networkシナリオの一例を示す。
Partial-Coverage Networkシナリオは、ネットワークカバレッジ内に位置するD2D端末とネットワークカバレッジの外に位置するD2D端末との間にD2D通信を行うことを意味する。
図15の(b)において、ネットワークカバレッジ内に位置するUE 1とネットワークカバレッジの外に位置するUE 2とが通信することを確認することができる。
図15の(c)は、In-Coverage-Single-Cellシナリオの一例を、図15の(d)は、In-Coverage-Multi-Cellシナリオの一例を示す。
In-Coverage Networkシナリオは、D2D端末がネットワークカバレッジ内で基地局の制御を介してD2D通信を行うことを意味する。
図15の(c)において、UE 1とUE 2とは、同じネットワークカバレッジ(またはセル)内に位置し、基地局の制御下にD2D通信を行う。
図15の(d)において、UE 1とUE 2は、ネットワークカバレッジ内に位置するものの、互いに異なるネットワークカバレッジ内に位置する。そして、UE 1とUE 2とは、各ネットワークカバレッジを管理する基地局の制御下にD2D通信を行う。
以下、D2D通信に関してさらに詳細に説明する。
D2D通信は、図15に示すシナリオで動作できるが、一般にネットワークカバレッジ内(in-coverage)とネットワークカバレッジ外(out-of-coverage)で動作できる。D2D通信(端末間直接通信)のために利用されるリンクをD2Dリンク(D2D link)、ダイレクトリンク(directlink)またはサイドリンク(sidelink)などと称することができる、以下、説明の便宜のために、サイドリンクと通称して説明する。
サイドリンク送信は、FDDの場合、アップリンクスペクトルで動作し、TDDの場合、アップリンク(あるいはダウンリンク)サブフレームで動作できる。サイドリンク送信とアップリンク送信の多重化のために、TDM(Time division Multiplexing)が利用されることができる。
サイドリンク送信とアップリンク送信とは、同時に行われない。アップリンク送信のために使用されるアップリンクサブフレームまたはUpPTSと部分的にあるいは全体的に重なるサイドリンクサブフレームでは、サイドリンク送信が行われない。また、サイドリンクの送信及び受信もまた同時に行われない。
サイドリンクの送信に利用される物理資源の構造は、アップリンク物理資源の構造が同一に利用されることができる。ただし、サイドリンクサブフレームの最後のシンボルは、保護区間(guard period)から構成されてサイドリンクの送信に利用されない。
サイドリンクサブフレームは、拡張循環前置(extended CP)または一般循環前置(normal CP)により構成されることができる。
D2D通信は、大きくディスカバリー(discovery)、直接通信(direct communication)、同期化(Synchronization)に区分されることができる。
1)ディスカバリー(discovery)
D2Dディスカバリーは、ネットワークカバレッジ内で適用されることができる。(Inter-cell、Intra-cellを含む)。インターセル(inter-cell)ディスカバリーで同期化された(synchronous)または同期化されない(asynchronous)セル配置ともが考慮されることができる。D2Dディスカバリーは、近接領域内のUEに広告、クーポン発行、友人検索などの多様な常用目的として活用できる。
UE 1がディスカバリーメッセージ送信の役割(role)を有する場合、UE 1は、ディスカバリーメッセージを送信し、UE 2は、ディスカバリーメッセージを受信する。UE 1とUE 2の送信及び受信役割は変わることができる。UE 1からの送信は、UE 2のような一つ以上のUE(ら)により受信されることができる。
ディスカバリーメッセージは、単一のMAC PDUを含むことができ、ここで、単一のMAC PDUは、UE ID及びapplication IDを含むことができる。
ディスカバリーメッセージを送信するチャネルとして物理サイドリンクディスカバリーチャネル(PSDCH:Physical Sidelink discovery Channel)が定義されることができる。PSDCHチャネルの構造は、PUSCH構造を再度利用できる。
D2Dディスカバリーのための資源割り当て方法は、2通りのタイプ(Type 1、Type 2)が利用されることができる。
タイプ1の場合、eNBは、端末特定しない(non-UE specific)方式でディスカバリーメッセージ送信のための資源を割り当てることができる。
具体的に、特定の周期で複数のサブフレームから構成されたディスカバリー送信及び受信のための無線資源プール(pool)が割り当てられ、ディスカバリー送信UEは、この無線資源プール(pool)内で特定資源を任意に選択した後、ディスカバリーメッセージを送信する。
このような周期的なディスカバリー資源プール(pool)は、セミスタティック(semi-static)である方式でディスカバリー信号送信のために割り当てられることができる。ディスカバリー送信のためのディスカバリー資源プール(pool)の設定情報は、ディスカバリー周期、ディスカバリー周期内のディスカバリー信号の送信のために使用することができるサブフレームの数(すなわち、無線資源プールを構成するサブフレームの数)を含む。
In-coverage UEの場合、ディスカバリー送信のためのディスカバリー資源プール(pool)は、eNBにより設定され、RRCシグナリング(例えば、SIB(System Information Block))を利用してUEに知らせることができる。
一つのディスカバリー周期内にディスカバリーのために割り当てられたディスカバリー資源プール(pool)は、同じ大きさを有する時間-周波数資源ブロックでTDM及び/またはFDMで多重化されることができ、このような同じ大きさを有する時間-周波数資源ブロックを「ディスカバリー資源(discovery resource)と呼ぶことができる。
ディスカバリー資源は、一つのUEによりディスカバリーMAC PDUの送信のために使用されることができる。一つのUEにより送信されるMAC PDUの送信は、ディスカバリー周期内(すなわち、無線資源プール(pool))で連続して(contiguous)あるいは非連続的(non-contiguous)に繰り返され (例えば、4回繰り返し)ることができる。UEは、MAC PDUの繰り返される送信のために使用されることができるディスカバリー資源セット(discovery resource set)において第1番目のディスカバリー資源を任意に選択し、その他のディスカバリー資源は、第1番目のディスカバリー資源と関連して決定されることができる。例えば、一定パターンが予め設定され、UEが第1番目に選択したディスカバリー資源の位置に応じて、その次のディスカバリー資源が予め設定されたパターンに応じて決定されることができる。また、UEがMAC PDUの繰り返される送信のために使用されることができるディスカバリー資源セット内で各々のディスカバリー資源を任意に選択することもできる。
タイプ2は、ディスカバリーメッセージ送信のための資源が端末特定(UE specific)に割り当てられる。タイプ2は、またタイプ2A(Type-2A)、タイプ2B(Type-2B)に細分化される。タイプ2Aは、eNBがディスカバリー周期内でUEがディスカバリーメッセージの送信時点(instance)ごとに資源を割り当てる方式であり、タイプ2Bは、半永続(semi-persistent)方式により資源を割り当てる方式である。
タイプ2Bの場合、RRC_CONNECTED UEは、RRCシグナリングを介してeNBにD2Dディスカバリーメッセージの送信のための資源の割り当てを要請する。そして、eNBは、RRCシグナリングを介して資源を割り当てることができる。UEは、RRC_IDLE状態に遷移する時、またはeNBがRRCシグナリングを介して資源割り当てを撤回(withdraw)する時、UEは、最近に割り当てられた送信資源を解除する。このように、タイプ2Bの場合、RRCシグナリングにより無線資源が割り当てられ、PDCCHにより割り当てられた無線資源の活性(activation)/非活性(deactivation)が決定されることができる。
ディスカバリーメッセージ受信のための無線資源プール(pool)は、eNBにより設定され、RRCシグナリング(例えば、SIB(System Information Block))を利用してUEに知らせることができる。
ディスカバリーメッセージ受信UEは、ディスカバリーメッセージを受信するために、上述のタイプ1及びタイプ2のディスカバリー資源プール(pool)ともをモニタリングする。
2)直接通信(direct communication)
D2D直接通信の適用領域は、ネットワークカバレッジ内外(in-coverage、out-of-coverage)はもちろん、ネットワークカバレッジ境界領域(edge-of-coverage)も含む。D2D直接通信は、PS(Public Safety)などの目的として利用されることができる。
UE 1が直接通信データ送信の役割をはたす場合、UE 1は、直接通信データを送信し、UE 2は、直接通信データを受信する。UE 1とUE 2の送信及び受信の役割は変わることができる。UE 1からの直接通信送信は、UE 2のような一つ以上のUE(ら)により受信されることができる。
D2DディスカバリーとD2D通信は、互いに関連しないで独立的に定義されることができる。すなわち、グループキャスト(groupcast)及びブロードキャスト(broadcast)直接通信では、D2Dディスカバリーが要求されない。このように、D2DディスカバリーとD2D直接通信とが独立的に定義される場合、UEは、隣接するUEを認知する必要がない。換言すれば、グループキャスト及びブロードキャスト直接通信の場合、グループ内のすべての受信UEが互いに近接することを要求しない。
D2D直接通信データを送信するチャネルとして物理サイドリンク共有チャネル(PSSCH:Physical Sidelink Shared Channel)が定義されることができる。また、D2D直接通信のための制御情報(例えば、直接通信データ送信のためのスケジューリング承認(SA:scheduling assignment)、送信形式等)を送信するチャネルとして物理サイドリンク制御チャネル(PSCCH:Physical Sidelink control Channel)が定義されることができる。PSSCH及びPSCCHは、PUSCH構造を再度利用できる。
D2D直接通信のための資源割り当て方法は、2通りのモード(mode 1、mode 2)が利用されることができる。
モード1は、eNBが、UEがD2D直接通信のためのデータまたは制御情報を送信するために使用する資源をスケジューリングする方式のことをいう。in-coverageでは、モード1が適用される。
eNBは、D2D直接通信に必要な資源プール(pool)を設定する。ここで、D2D通信に必要な資源プール(pool)は、制御情報プールとD2Dデータプールとに区分されることができる。eNBがPDCCHまたはePDCCHを利用して送信D2D UEに設定されたプール内で制御情報及びD2Dデータ送信資源をスケジューリングすると、送信D2D UEは、割り当てられた資源を利用して制御情報及びD2Dデータを送信する。
送信UEは、eNBに送信資源を要請し、eNBは、制御情報とD2D直接通信データの送信のための資源をスケジューリングする。すなわち、モード1の場合、送信UEは、D2D直接通信を行うために、RRC_CONNECTED状態でなければならない。送信UEは、スケジューリング要請をeNBに送信し、続いてeNBが送信UEにより要請される資源の量を決定できるように、BSR(Buffer Status Report)手順が行われる。
受信UEは、制御情報プールをモニタリングし、自分と関連した制御情報をデコードすると、該当制御情報と関連したD2Dデータ送信を選択的にデコードできる。受信UEは、制御情報デコード結果に応じてD2Dデータプールをデコードしないときもある。
モード2は、UEがD2D直接通信のためのデータまたは制御情報を送信するために資源プール(pool)から特定資源を任意に選択する方式のことをいう。out-of-coverage及び/またはedge-of-coverageでモード2が適用される。
モード2において制御情報送信のための資源プール(pool)及び/またはD2D直接通信データ送信を資源プール(pool)は、予め設定(pre-configured)されるか、半静的に(semi-statically)設定されることができる。UEは、設定された資源プール(時間及び周波数)を受け、資源プールからD2D通信送信のための資源を選択する。すなわち、UEは、制御情報を送信するために、制御情報資源プールから制御情報送信のための資源を選択できる。また、UEは、D2D直接通信データ送信のためにデータ資源プールから資源を選択できる。
D2Dブロードキャスト通信において、制御情報は、ブロードキャスティングUEにより送信される。制御情報は、D2D直接通信データを運搬する物理チャネル(すなわち、PSSCH)と関連して、データ受信のための資源の位置を明示的に(explicit)及び/または暗黙的に(implicit)指示する。
3)同期化(synchronization)
D2D同期信号(またはサイドリンク同期信号)は、UEが時間-周波数同期を獲得するために利用されることができる。特に、ネットワークカバレッジ外の場合、eNBの制御が不可能なので、UE間同期確立のための新しい信号及び手順が定義されることができる。
D2D同期信号を周期的に送信するUEをD2D同期ソース(D2D Synchronization Source)と呼ぶことができる。D2D同期ソースがeNBである場合、送信されるD2D同期信号の構造は、PSS/SSSと同一でありうる。D2D同期ソースがeNBでない場合(例えば、UEまたはGNSS(Global Navigation Satellite System)等)送信されるD2D同期信号の構造は、新しく定義されることができる。
D2D同期信号は、40msより小さくない周期で周期的に送信される。端末別に多重の物理階層サイドリンク同期化識別子(physical-layer sidelink synchronization identity)を有することができる。D2D同期信号は、プライマリD2D同期信号(またはプライマリサイドリンク同期信号)とセコンダリーD2D同期信号(またはセコンダリーサイドリンク同期信号)を含む。
D2D同期信号を送信する前に、まずUEは、D2D同期ソースを探索できる。そして、D2D同期ソースが探索されると、UEは、探索されたD2D同期ソースから受信されたD2D同期信号を介して時間-周波数同期を獲得できる。そして、該当UEは、D2D同期信号を送信できる。
以下、明瞭性のために、D2D通信において2個の装置間の直接通信を例に挙げて説明するが、本発明の範囲がこれに制限されるものではなく、2つ以上の複数の装置間のD2D通信に対しても、本発明で説明する同じ原理が適用されることができる。
D2D discovery方式の一つとして、すべてのUEが分散的な方式によってdiscoveryを行うようにする方式(以下、「分散的discovery)と呼ぶ)がある。分散的に、D2D discoveryを行う方式は、centralized方式のように一ケ所で(例えば、eNB、UEまたはD2Dスケジューリング装置等)資源選択を決定することではなく、すべてのUEが分散的に自ら判断してdiscovery資源を選択し、discoveryメッセージを送信及び受信をする方式のことを意味する。
以下、本明細書では、D2D discoveryのために端末が周期的に送信する信号(またはメッセージ)をdiscoveryメッセージ、discovery信号、ビーコン(beacon)などと呼ぶことができる。以下、説明の便宜のために、discoveryメッセージと通称する。
分散的discoveryでは、UEがdiscoveryメッセージを送信及び受信するための資源として、セルラ資源とは別に専用資源が周期的に割り当てられることができる。これについて、以下の図17を参照して説明する。
図16は、本明細書で提案する方法が適用されることができるディスカバリー資源が割り当てられるフレーム構造の一例を示す。
図16に示すように、分散的discovery方式では、全体セルラアップリンク周波数-時間資源の中でdiscoveryのためのdiscovery subframe(すなわち、「discovery資源プール))(1601)が固定的に(または専用的に)割り当てられ、残りの領域は、既存のLTEアップリンクWAN(wide area network)サブフレーム領域1603から構成される。discovery資源プールは、一つ以上のサブフレームから構成されることができる。
discovery資源プールは、一定時間の間隔(すなわち、「discovery周期」)で周期的に割り当てられることができる。また、discovery資源プールは、一つのdiscovery周期内で繰り返して設定されることができる。
図16の場合、10 secのdiscovery周期でdiscovery資源プールが割り当てられ、各々のdiscovery資源プールは、64個の連続的なサブフレームが割り当てられる例を示す。ただし、discovery周期及びdiscovery資源プールの時間/周波数資源の大きさは、これに限定されない。
UEは、専用的に割り当てられたdiscoveryプール内で自身のdiscoveryメッセージを送信するための資源(すなわち、「discovery資源」)を自体的に選択し、選択された資源を介してdiscoveryメッセージを送信する。これについて、以下の図17を参照して説明する。
図17は、本明細書で提案する方法が適用されることができるディスカバリー過程を簡略に示した図である。
図16及び図17を参照すると、discovery方式は、大きくdiscoveryメッセージ送信のための資源センシング(sensing)(S1701)、discoveryメッセージ送信のための資源選択(S1703)、discoveryメッセージ送信及び受信(S1705)、このような3段階手順から構成される。
まず、discoveryメッセージ送信のための資源センシングステップ(S1701において、D2D discoveryを行うすべてのUEは、分散的な方式で(すなわち、自体的に)D2D discovery資源の1周期(period)(すなわち、discovery資源プール)の間にdiscoveryメッセージを全て受信(すなわち、センシング)する。例えば、図16においてアップリンク帯域幅が10MHzと仮定すると、すべてのUEは、K=64msec(64個のサブフレーム)の間にN=44 RB(全体アップリンク帯域幅は、10MHzであるので、総50個のRBにおいてPUCCH送信のために6個のRBが利用される。)において送信されるdiscoveryメッセージを全て受信(すなわち、センシング)する。
そして、discoveryメッセージ送信のための資源選択ステップ(S1703)において、UEは、センシングした資源のうち、低いエネルギーレベルの資源を分類し、その中で一定範囲内で(例えば、下位x%(x=任意の定数、5,7,10,...)内で)discovery資源をランダムに選択する。
discovery資源は、同じ大きさを有する一つ以上の資源ブロックから構成されることができ、discovery資源プール内でTDM及び/またはFDMに多重化されることができる。
そして、最後の手順であるdiscoveryメッセージ送信及び受信ステップ(S1705)において、UEは、discovery一周期後に(図16の例示においてP=10秒後)選択されたdiscovery資源に基づいてdiscoveryメッセージを送受信し、以後のdiscovery周期では、ランダムな資源ホッピング(hopping)パターンに応じて、周期的にdiscoveryメッセージを送受信する。
このような、D2D discovery手順は、UEがeNBと接続があるRRC_CONNECTED状態でも行われるだけでなく、eNBと接続がないRRC_IDLE状態でもず行われ続けられる。
以上のようなdiscovery方式を考慮すると、すべてのUEは、周囲のUEが送信しているすべての資源(すなわち、discovery資源プール)をセンシングし、その中で一定範囲(例えば、下位x%内)でランダムにdiscovery資源を選択する。
D2Dフレーム構造
以下、端末間直接通信のためのD2Dフレーム構造(D2D frame structure)について述べる。
上述の図14の(b)を参照して、D2Dディスカバリー手順について述べる。
図14の(b)において、UEは、ユーザの端末を意味するが、eNBのようなネットワーク装備がUE間通信方式に従って信号を送受信する場合、eNBのようなネットワーク装備もやはり、UEの概念に含まれることができる。
以下、説明の便宜上、UEの間に直接接続したリンクをD2Dリンクと、UEがeNBと通信するリンクをeNB-UEリンクと呼ぶことにする。
D2Dリンク及びeNB-UEリンクの表現は、一例に該当し、同じ意味を有する他の用語で表現されることもできる。
図14の(b)に示すように、UEは、D2Dリンクを介して他のUEと通信を行い、D2Dリンクで接続されない位置の他のUEとは、eNB-UEリンクを介して通信を行う。
すなわち、特定UE観点では、D2DリンクとeNB-UEリンクとが共存できるように、無線通信システムが運営されなければならない。
一般に、無線通信システムの使用資源には、eNBがUEへの送信に使用するDL資源とUEがeNBへの送信に使用するUL資源がある。
FDDシステムにおいてDL資源は、DL band、UL資源は、UL bandに該当し、TDDシステムにおいて、DL資源は、DL subframe、UL資源は、UL subframeに該当する。
DL資源は、eNBの高い送信電力で信号を送信する資源であるから、相対的に低い電力のUEがDL資源をD2Dリンクで運営する場合、干渉水準が非常に高くなる。
したがって、UEは、UL資源をD2Dリンクに活用することが好ましくありうる。
UL資源は、複数のUL subframeから構成されるが、eNBに接続されて同期が合わせているUEは、UL subframeの境界をeNBが指定するtiming advance(TA)指示から把握できる。
図18は、TA指示を介してUL subframe境界を把握する方法の一例を示した図である。
図18に示すように、eNBは、互いに異なる距離を有する複数のUEが送信した信号が同じ時点に到達できるように、各UEにDL subframeの境界を検出した時点から一定時間早くUL subframeの境界を設定することをTA指示を介して知らせる。
eNBと各UEとの間のpropagation delayを補償できるように適切なTAを設定することによって(特に、図18のようにTA値を該当UEとeNBとの間のpropagation delayの2倍に設定することによって)、互いに異なる位置のUEが送信した信号が同時にeNBに到達することが可能でありうる。
上述の、基地局のTA指示を介して、各端末は、eNB-UEリンクのUL subframe境界を獲得できる。
また、D2D動作のメーン対象になる近接した位置にあるUEは似ているか、または同じTA値を有している確率が高いから、このTA値に基づいてD2Dリンクのsubframe境界を決定することで、UE間の同期化を行うことができる。
特に、このような方法は、D2DリンクとしてUL資源を使用する場合、D2Dリンクが使用するsubframe境界とeNB-UEリンクが使用するsubframe境界とが同一であるから、2つのリンクを時間次元で切り替える動作、すなわち、特定subframeでは、D2Dリンクを動作し、他のsubframeでは、eNB-UEリンクを動作することがはるかにスムーズになるという長所がある。
一方、場合によってeNBに接続しないUEもやはり、D2D動作を行う必要がある。
この場合、eNBに接続しないUEは、eNBからTA指示を受けることができないから、何を基準としてD2Dリンクのためのsubframe境界を設定するかが問題になる。
もちろん、eNBに接続しないUEがD2D動作を行う前に、random access(RA)のような手順を介してeNBに接続を試み、これを通じて獲得したTA指示に基づいてsubframe境界を設定することもできる。
しかしながら、RAを介してTAを獲得する過程は、UEが毎度D2D通信以前にeNBに接続を試みることによって、追加的な時間遅延及びバッテリー消耗を伴うことができるという短所がありうる。
したがって、eNBに接続しないUEの動作は、TA指示がなくても可能なように設計することが好ましい。
ここで、TA指示無しで動作するとは、特定UEに特化されたTA値を有しないことを意味でき、これは、不特定多数のUEが同じTA値を有して動作することを意味することができる。
具体的に、TA値を0に設定してUEが受信するDL subframeの境界がまもなくUL subframe(またはD2D subframe)の境界になるようにするか、予め特定のTA値に設定してsystem informationを介して送信されるようにすることもできる。
上述のように、D2D通信は、(1)D2Dの対象になるUEが隣接した位置に存在するかどうかを把握するdiscovery過程と(2)特定UEとデータを送受信するcommunication過程とに区分できる。
eNBからTAの指示を受信せずにD2D通信を行う場合、二つの過程((1)及び(2))全部がここに適用されることもでき、(1)または(2)の過程だけが適用されることもできる。
例えば、eNBに接続しないUEのD2D discovery過程は、TA指示無しで行うが、D2D discovery過程を介して通信しようとするUEが発見される場合、eNBに接続を試み、eNBから獲得されたTA値に応じて、communication過程を行うように動作することもできる。
ここで、eNBに接続したUEもeNBに接続しないUEとの同期化のために、D2D通信の一部または全体手順を行うにおいて、eNBに接続されない場合のように、予め獲得されたTA値がないと仮定し、D2D動作を行うこともできる。
特に、eNBに接続したUEがD2D communicationをTA指示に従って行うと、UL subframeの同期がD2D communicationとeNB-UE linkで同様に維持されるので、D2D communicationによるeNB-UE linkへの影響が最小になるという効果がある。
すなわち、特定subframeをD2D communicationとして使用する場合、それと同じsubframe boundaryを維持する隣接subframeをeNB-UE linkとして活用できるようになる。
したがって、eNB-UE linkとD2D link間での送/受信動作切り替えが要らないD2D信号を送信するUEの場合、TA指示に従って行うD2D communicationにおいて、UEは、D2Dに割り当てられたsubframe内のすべての資源でD2D信号を送信できるようになる。
また、D2D discovery手順をTA指示無しで行うが、D2D communicationは、TA指示に従って行う場合、eNBに接続しないUE(UE 1)がD2D communicationを行う相手UE(UE 2)がeNBに接続しなかった事実を把握できるならば、UE 1は、eNBに接続されて、TA指示に応じるsubframe同期に応じてcommunicationを行う代わりに、D2D discoveryと同様に、TA指示無しで直ちにD2D communicationを試みることもできる。
すなわち、eNBに接続しない二つのUE間D2D communicationは、D2D discoveryと同様にTA指示無しで行うことができる。
これは、二つのUEが全部eNBに接続されていないから、TA指示に従ってD2D communicationを行うことによって得られることができるeNB-UE link動作の影響に対する最小化が意味がないためである。
したがって、各UEは、D2D discovery signalを生成するにおいて、自身がeNBに接続されているかどうか(例えば、idle modeであるか、またはconnected modeであるか)によって相異なるsignalを生成することによって、D2D discovery signalを受信する他のUEが自身の状態を把握できるように動作できる。
または、eNBに接続されてTAに応じるUL送信を行っているUEであっても、現在使用中であるTA値が一定基準以下に与えられてTA指示無しでD2D communicationを行うことができる場合、UEは、idle modeにあったかの様にdiscovery signalを生成でき、このために、UEは、discovery signalを生成する時に自身が使用中であるTA値が一定水準以下であるかどうか(idle modeである場合、TAが一定水準以下と仮定)によって、相異なったdiscovery signalを生成するように動作することもできる。
仮に、特定UEがeNBに接続されて、TA指示に従ってD2D communicationを行おうとする時に、相手UEがidle modeにあると確認された場合には、この事実をeNBに報告してeNBにとって相手UEに接続を試みることを指示し、eNBが付与するTA値に応じてUL subframeを同期化するよう動作できる。
これにより、特定UEは、自身のTA値を維持するD2D communicationを行うようになる。
すなわち、図19は、上述のUEとeNBとの接続有無に応じるD2D動作の一例を示す。
図19に示すように、UE 1は、eNBに接続されている状態(connected mode)であり、UE 2は、eNBに接続されていない状態(idle mode)である。
ここで、UE 1は、eNBにUE 2とのD2D communication要請を送信する時に、UE 2がidle modeにあるという事実を表す付加情報を共に送信できる。
以下、TA指示無しでD2D通信を効果的に行うことができるフレーム構造(frame structure)をFDDシステムとTDDシステムとにそれぞれ分けて述べる。
FDDシステム
図20は、FDDシステムでのDL及びUL subframe境界の一例を示した図である。
図20に示すように、UL subframeは、DL subframeに基づいて、TA値分だけ先んじて始まるのが分かる。
図21は、図20においてUL subframe 1でD2Dが動作する状況の一例を示す。
上述のように、D2Dが動作する状況では、TAを0に設定しDL subframeの境界とUL subframeの境界とを一致すると仮定した。
すなわち、図21に示すように、D2D linkのためのUL subframe 1の後方の一部分(region Bと表記)がeNB-UE linkのUL subframe 2と重なる問題が発生する。
ここで、UL subframe 2をeNB-UEリンクとして使用する場合、ただUL subframe 1のregion AにおいてだけD2D動作が可能になる。
以下、図21のように、D2D linkのUL subframe境界とeNB-UE linkのUL subframe境界とが一致しない場合の解決方法(方法1ないし方法4)について述べる。
1.方法1
方法1は、図21のregion Aのようにsubframe間の重なりが発生しない部分においてのみD2Dを運営する方法である。
このために、eNBは、RRCあるいはsystem informationなどのようなsignalingを介して、一つのsubframeにおいてregion Aが占める領域の位置または長さ情報をUEに伝達できる。
Region Bは、最大のTA値を有するUEの後行するeNB-UE linksubframeを含まなければならず、eNBは、自身のセル半径などを考慮してregion Aの長さを設定できる。
追加的に、region Aの最初及び/または終わり部分には、UEがeNB-UE動作とD2D動作との間の動作モード切り替え(例:eNB-UEリンクでの送信とD2Dリンクでの受信との間の切り替え)を行うことができる保護区間(guard periodまたはguard interval)が一定時間の間に設定されることもできる。
guard periodは、送受信切り替えを行うUE立場では、必須的であるが、送受信切り替えを行わずに隣接した二つのsubframeで同じ送信/受信動作を行うUEには、guard periodが設定されなくても良い。
一例として、持続的に複数のsubframeで信号を送信するUEには、このようなguard periodが無しで信号の送信が行われることに対し、隣接subframeで送信を行う途中に受信に切り替えるUEは、一定時間をguard periodと設定し、残りの領域を介してのみ信号を送信または受信することができる。
図21のRegion Bでは、基本的にUL subframe 2でのeNB-UE link動作が行われなくてはならないので、D2D linkとして活用が不可能である。
図22は、ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例として、上述の方法1を示す。
2.方法2
方法2は、図21のregion Aとregion B全部をD2Dの用途として使用する方法を示す。
すなわち、図23は、ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例として、方法2を示す。
図23に示すように、後行するsubframeをeNB-UE linkとして使用するのに制約が発生する。
簡単な方法では、後行するsubframe(図23のSF m+1)では、eNB-UE動作を行わないように定義することである。
万が一、UEが後行するsubframeで特定信号(UL ACK/NACKまたは周期的なchannel state information reportまたはsounding reference signalまたはsemi-persistent scheduling signal)を送信するように基地局から指示を受けた場合、特定信号の送信を次のsubframeのように予め約束された位置に移動するか、または特定信号の送信自体を省略することである。
または、より効果的な資源活用のために、部分的な時間資源(すなわち、subframe m+1の時間資源のうち、region Bと重ならない部分)を利用してeNB-UE動作を行うこともでき、後述する方法3で説明する内容が適用されることもできる。
3.方法3
方法3は、上述の方法1と方法2の中間形態であり、region Bの一部領域でD2D動作を行う方法である。
上述のように、方法3は、方法2で説明した後行するsubframeを部分的にeNB-UE linkに活用する場合にも効果的でありうる。
図24は、ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例として、方法3を示す。
図24に示すように、D2D link SF mのregion Bの一部領域をD2Dとして活用することで、subframe m+1で開始部分の一部時間の間にeNB-UEリンクを動作するのに制約が発生する。
方法3は、図24のように、一部時間だけを利用してeNB-UEリンクを動作する時、eNB-UEリンクに送受信する信号のフォーマット(特に使用する時間の長さ)が予めいくつかに制限される場合に効果的でありうる。
具体的に、図23のように、region Bの全領域をD2Dとして使用するようになると、subframe m+1でeNB-UEリンクに送受信する信号は、非常に多様な種類の信号フォーマットを有さなければならず、これは、UEの具現を複雑にする。
したがって、subframe m+1で使用する信号フォーマットを一つまたはいくつかに制限し、制限されたフォーマットのうち、現在の状況に最も符合するフォーマットを選択するものの、選択されたフォーマットが図24のようにregion Bの一部領域だけを占める場合には、region Bの一部領域を除いた残りの部分をregion Aと共にD2D動作に活用することである。
D2D subframeの後行subframeで部分的な時間資源を利用して行うことができるeNB-UE動作の一例は、(1)ないし(3)と同一でありうる。
(1)PUSCHあるいはPUCCHを送信するものの、一つのsubframeのうち、後方の一部symbolだけを使用して送信するformatを使用。
eNBは、いくつかのsymbolを使用してPUSCHあるいはPUCCHを該当subframeで送信するかどうかを知らせることができる。
一つのsubframeを構成する二つのslotの間で類似のsignal formatが周波数の位置を変化する形態(frequency hopping方式)から構成される特徴を活用して、一つのslotにいてのみPUSCHまたはPUCCHを送信するように動作できる。
(2)一つのsymbolにおいてのみ送信されるSRSを送信。
この場合、複数のsymbolが後行するsubframeで可用できる場合、各 symbolごとにSRSを送信することもできる。
このために、eNBは、後行するsubframeにおいていくつかのsymbolがSRSを送信するのに使用されることができるかどうかを知らせることができる。
(3)いくつかのsymbolにおいてのみ使用されるPRACH preambleを送信。
同様に、eNBは、後行するsubframeにおいていくつかのsymbolがPRACHを送信するのに使用されることができるかを知らせることができる。
4.方法4
方法4は、方法3のさらに他の方法、すなわち、さらに他の方法1と方法2の中間形態であって、region Aの一部領域においてのみD2D動作を行うことである。
方法4は、方法1で説明した後行するsubframe全体をeNB-UE linkに活用する場合に効果的でありうる。
図25は、ULサブフレーム間の重なりが発生する場合の衝突解決方法の一例として、方法4を示す。
region Bでは、D2Dを動作しないことによって、subframe m+1の全体領域においてeNB-UEリンクを動作できる方法である。
方法4は、図25のように、region Aの一定時間だけを利用してD2Dリンクを動作するが、これは、D2Dリンクに送受信する信号のフォーマット(特に使用する時間の長さ)が予めいくつかに制限された場合に特に効果的である。
具体的に、図22のようにregion Aの全領域をD2Dとして使用するようになると、subframe mでD2Dリンクに送受信する信号は、実際に適用されるTA値に応じて占めることができる領域が変わるようになる。
これは、subframe mが非常に多様な種類の信号フォーマットを有するようにし、結果的にUEの具現を複雑にする。
したがって、subframe mで使用する信号フォーマットを一つまたはいくつかに制限し、制限されたフォーマットのうち、現在の状況に最も符合するフォーマットを選択するものの、選択されたフォーマットが図25のようにregion Aの一部領域だけを占める場合には、region Aの一部領域を除いた残りの部分は、D2D用途として使用しないように置くことができる。
図19ないし図25において、UEのモード切り替えのためのguard periodは、場合によってD2D動作の開始または終わる時点だけに現れることができるか、または両方向(開始及び終わり)共に現れるか、または両方向全部に現われないこともできる。
guard periodがD2D動作の両方向全部に現れない場合の例には、UEがモード切り替えを非常に速い速度で行うことができる場合でありうる。
または、D2D subframeの境界に適切なoffsetをさらに付与することによって、guard periodの一部または全てが現れないように動作することもできる。
図26は、D2D動作においてUEのモード切り替えのためにguard periodが設定された一例を示す。
図26の場合、UEのモード切り替えに半分のsymbol時間以下が消耗されると仮定し、図22で説明した方法1を仮定して一つのsubframe内の全体14symbolのうち、最後の一つのsymbolは、region Bに割り当てられて(すなわち、TAが一つのsymbol長さになって)該当する最後の一つのsymbolでは、D2D動作が不可能であると仮定した。
ここでは、一つのsubframeが14個のsymbolから構成されたと仮定したが、D2D通信のための設定、特にcyclic prefixの長さ設定に応じて一つのsubframeを構成するsymbolの数は、変わることができる。
また、図26では、eNB-UEリンクのDL subframe境界より一定offsetだけ(例えば一つのsymbol時間の半分に該当する時間だけ)早くD2Dリンクのsubframeが始まると仮定した。
すなわち、UEは、まずUL subframe m-1においてeNB-UE linkの動作を行ってからD2D動作のためのモード切り替えを行う。
すると、DL受信時点で一定のoffsetが付加されてもう少し早く始めるD2D subframe mの境界が現れ、ここからD2D動作を行う。
Symbol 12までD2D動作を行ったUEは、eNB-UE linkのUL subframe m+1と部分的に重なって使用が不可能なsymbol 13の前方領域で再度eNB-UEリンクへのモード切り替えを行う。
UEは、eNB-UEリンクへのモード切り替え以後に始まるUL subframe m+1でeNB-UE動作を行う。
図26のような動作のためには、最小限一定値以上のTAが印加されていなければならないが、eNB-UE linkのUL subframe m-1の終了点とD2D linkのsubframe mの開始点との間にモード切り替えのための時間が保障される。
このために、eNBは、すべてのUEに最小限一定値以上のTAが印加されることができるように、TA指示を行うことができる。
これは、eNBのUL subframe境界がはじめからDL subframe境界よりすこし早く現れると解析されることもできる。
こういう意味で図26は、D2D動作を行い、eNBに接続したUEのうち、最小のTAを有するUEの場合と見なすこともでき、TAがより大きなUEに対しては、後述する図27のようにsubframe mでのD2D動作が可能なsymbolが減るように動作しなければならない。
図27のように、TA値が一定水準以上に設定されると、subframe mでD2Dのために使用することができるOFDM symbol(またはSC-FDMA symbol)の数が変化するようになる。
これを解決するための方法は、D2D linkでの送受信信号のformatを多様にし、各状況で可用なOFDM symbolの数に合うformatを選定するように動作することである。
ここで、TA値は、UEごとに異に設定されるから、eNBは、セル内のUEに対するTA値の最大値に基づいて使用するD2D linkの送受信信号format(あるいは、D2Dとして可用なOFDM symbolの数)を決定し、これをsystem informationまたはRRCのような信号を介してUEに知らせることができる。
これを受信したUEは、たとえ自身のTA値では、より多くのsymbolをD2Dとして使用することができるとしても、相異なるTA値を有するUEとの正しい信号送受信のためにeNBがsignalingしたformatに合せて(一般に自身のTA値で使用できるOFDM symbolより少ない数のsymbolを使用する)D2D信号を送受信するように動作する。
ここで、過度に多いD2D送受信信号formatを作ることは、UEの具現を過度に複雑にするという短所がある。
この場合、図25で説明した方法4を使用して、D2D送受信信号のformatをいくつかに制限し、可用のすべてのsymbolをD2Dとして使用する代わりに、最も符合するformatを使用するものの、一部symbolは、D2D link用途として活用しない動作が好ましくありうる。
図28は、このような方法の一例を示すもので、図27と同様にTAが与えられる状況で前方の半分に該当するOFDM symbol #0〜#6までだけをD2Dとして活用し、残りのsymbolは、使用しないケースに該当する。
この場合、図26のようにTAが相対的に小さく与えられる状況では、OFDM symbol #0〜#12をD2Dとして使用することができ、これは、後述する図29での二種類のD2D送受信信号formatを有すると説明されることができる。
図29においてD2Dとして活用されるOFDM symbolの一部は、UEの送受信モード変換のために実際の信号送受信には活用されないときもあるが、 特にsymbol #6がそうである。
図29では、一つのsubframeの半分に該当する一つのslot単位でD2D送受信信号のformatが決定され、一つのslotの最後のsymbol(図29では、symbol #6及びsymbol #13)は、次のslotでのD2DまたはeNB-UEリンク送受信動作のためのモード変換の用途として使用されると仮定した。
その結果、図26のようにTAが少なく与えられる場合には、D2D subframe format1を適用して、二つのslotともをD2D送受信として活用(特に、symbol #6を使用して送受信モードの変換が可能なので、各slotでの送信/受信動作モードを相異なるように設定できる)可能である。
これに対し、図27のようにTAが大きく与えられる場合には、D2D subfram format 2を適用して、前方のslotだけをD2D送受信に活用することである。
特に、図29のD2D subframe構造は、相対的に短い時間領域に該当する一つのlotを利用することが基本単位になるので、相対的に少ない量の信号を伝達するdiscovery信号を伝達する場合に有用に適用されることができる。
万が一、TA値が大きくて一つのslotだけを使用するD2D subframe format 2を適用するようになると、より多いsubframeをD2D用途として割り当てることによって、資源不足の問題を解決できる。
万が一、TA値がより大きくなってD2D subframeの第1番目のslotの一部領域と次のeNB-UE linkのUL subframeの領域が重なると、図30のように連続する二つのsubframe(subframe #m、m+1)をD2D subframeに割り当てる。
そして、subframe m+1は、実際には、D2Dとして活用できず、実際には、ほとんどの領域でsubframe m+2でのeNB-UE link動作を行わなければならない。
同時に、subframe mを利用してD2D動作を行うことができるが、この場合、該当subframeのすべてのsymbolを使用することができるので、図29の場合には、D2D subframe format 1をsubframe mで適用でき、subframe m+1は、D2D subframeとしては指定されるが、何らのD2D動作を行わないnull D2D subframeとして見なされることができる。
このようなnull D2D subframeも、一つのD2D subframe formatとして見なされることができ、このような状況を総合して、eNBは、どんなsubframeがD2D subframeとして使用されるか (特に、TA指示に従わないD2D動作が行われるsubframe、例えばdiscoveryが行われるsubframeがどこなのか)、そして各D2D subframeでのformatが何んであるかをUEに知らせることができる。
図31は、図26のTAが非常に小さく設定される場合の一例を示す。
図31に示すように、subframe m-1の最後のsymbolがsubframe mの第1番目のsymbolと部分的に重なるようになるが、この場合、subframe m-1の最後のsymbolを使用せずにモード切り替えを行うように動作できる。
特に、この動作は、D2D subframe m-1でeNBにUL信号を送信したUEがsubframe mでD2D信号を受信する場合に効果的でありうる。
これは、subframe mでD2D信号を送信するUEは、subframe m-1とmとの間のモード切り替えが要らないためである。
subframe m-1の最後のsymbolを使用しない動作の一例として、eNBは、該当subframe m-1をSRSのためのsubframeとしてconfigureして、該当UEが該当subframeでは、最後のsymbolの以前にeNBへのPUSCHあるいはPUCCH送信を終了するように動作できる。
すなわち、どんなUEがsubframe mでD2D信号を受信するが、subframe m-1でeNBへの信号を送信しTA値が一定水準(例えば、モード切り替えのための時間)以下に与えられる場合には、subframe m-1での最後のsymbolに対する送信指示は行わないように、eNBが調節できる(適切なSRS configuration等を介して)。
または、万が一、eNBの調節がない場合には、自動的に送信を行わないように(例えば、自らSRSを送信しないか、またはPUSCH/PUCCH送信をその以前に終了するように)動作するようにすることができる。
万が一、UEがsubframe mでD2D信号を送信した場合、このようなモード切り替えが要らないため、subframe m-1の最後のsymbolの一部領域を利用してeNBへの信号送信に活用でき、一例として前記説明したSRSを送信するよう動作できる。
または、動作の統一生のために、subframe m-1の最後のsymbolでは、eNBへの送信を行わないと定義することもできる。
図31と図26の差異は、図31では、subframe mの最後のsymbolがD2D用途として可能であるということにある。
この場合、eNBは、TA値に応じて図26及び図31の動作を適切にconfigureでき、または動作の統一生のために、図31のようにTAが小さな場合にも最後のsymbolは、D2Dとして使用しないように動作させることができる。
図26、図27及び図31において、万が一、一つのsubframe内でもUEが送信と受信との間にモード切り替えを行う場合、適切なsymbolを追加的なguard periodとして設定しなければならない。
例えば、図26のようなフレーム構造を使用する時に、UEが該当D2D subframeの前半部と後半部で相異なった送受信動作を行う場合、前半部と後半部のsymbol構成を同様にするために、前半部の最後のsymbolであるsymbol 6をD2D信号送受信に使用せずにguard periodとして設定できる。
または、前記説明した追加的なoffsetを反対方向に置いてD2D subframeがDL subframeの境界時点よりoffset分だけ遅く始めるように動作することもできる。
図32は、図26と同じ状況で図26と反対方向にoffsetを置く場合の一例を示す。
UEは、受信したDL subframe境界から一定のoffset分だけ遅い時点でD2D linkのsubframeが始まると仮定し、該当時間の間にモード切り替えを行う。D2Dを動作するsubframeの最後の一部symbolは、eNB-UE linkのUL subframeと重なってD2Dとして使用が不可能であり、該当使用不可時間の一部を使用して再度モード切り替えを行う。
図32の方法は、UEがeNBと非常に近くてTA値が0に近い状況でも、一定のモード切り替え時間をD2D subframeの開始前に確保できるという長所がある。
すなわち、初期symbolのD2D使用は、常に保障されるところ、必要な場合、D2Dとして使用できる最後のsymbolの位置を適切に設定しさえすればよい。
図32の動作は、図26の動作においてsymbol #1からD2D subframeが始まると仮定することと同一であると見なすことができる。
すなわち、D2D subframeは、DL subframeよりoffset分だけ早く始まるものの、第1番目のsymbolであるsymbol 0は、D2Dとして利用が不可能なことと同一である。
図32に示すように、D2D subframeがeNB-UE link subframeよりoffset分だけ先に始める場合にも、設定されたTAに応じて図29及び図30に示したようなformatのうち、適切なことを一つ選定して動作することが可能である。
上述のように、D2D信号の送受信に使用可能なsymbolの数字と位置とは、各UEが使用しているTA値に応じて変わるようになる。
eNBは、自身のセル内のUEが有することができるTA値を考慮して、適切なD2D信号送受信symbolを設定しなければならない。
しかしながら、eNBが予測したTAの最大値が実際UEが有するTAの最大値よりより小さくありうる。この場合、UEは、自身のTA値とモード切り替え時間を考慮した場合、eNBが設定したD2D symbolのうちの一部を使用できない場合が発生できる。
したがって、eNBが設定したD2D symbolのうちの一部を使用できない場合が発生すると、該当UEは、これをeNBに報告できる。
ここで、eNBへの報告情報には、現在のTA値または自分に必要なモード切り替え時間(またはこの両方を合せて現在のTA値にモード切り替え時間が加えられた総必要guard period時間)、D2D送受信に設定されたが、自身が使用できない時間区間の長さなどのような情報が含まれることができる。
追加的に、UEは、現在自身の状況で動作できるD2D subframe formatの種類(あるいは、最大の長さを有するD2D送受信信号領域)をeNBに知らせることができる。
図18ないし図32の方法を適用するにおいて、D2D送信UEが伝達しようとする制御情報またはデータ情報を込めた本格的なD2D信号が送信される以前に、時間/周波数同期をはじめとする受信UEの受信準備動作に役立つための別の信号が送信されることができる。
以下、本格的な制御/データ情報を伝達するD2D信号以前に受信UEの受信準備動作に役立つための目的として送信される別途の信号を「preamble」と表現することにする。
preambleは、予め送受信UE間に知られた信号のことを意味する。
preambleは、受信UEにとって時間/周波数同期獲得または受信増幅器の利得調節などの本格的な信号受信以前の事前準備過程のために送信されるから、preambleの送信時間が事前準備過程に十分であれば、preambleの送信時間は、一つまたはそれ以上のOFDM symbol時間を占める必要がない。
図33は、図26のように、UEが獲得したDL subframe境界から一定offset分だけ操り上げた地点をD2D subframeが始まる時点(あるいはD2D送信が始まる時点)と見なした場合に該当する。
図33の場合、本格的なD2D symbolが送信される以前に同期化などのためのpreambleが送信され、本格的なD2D symbolのうちの第1番目に該当するsymbol #0は、UEが獲得したDL subframeの境界地点から送信され始めるのを見ることができる。
すなわち、DL subframe境界に印加したoffsetの長さがpreambleの送信時間と一致するケースに該当する。
図33は、該当UEに0のTAが印加されたケースに該当するもので、その結果、subframe m-1の最後のsymbolでは、eNBへの信号送信が不可能である。
その代わりに、その以前symbolでの送信を終了し、一定時間の間に送受信の間のswitchingとして使用した後にpreambleを送信/受信することである。
図33に示すように、送受信の間のswitching timeとpreambleの送信時間を合わせると、一つのOFDM symbol時間またはそれ以下になることができるが、このような構造を適切に利用することによって、switchingとpreambleによるOFDM symbolの損失を最小化できる。
図33を参照すると、subframe mのsymbol #13をsubframe m+1との重なりによって使用できないと仮定すると、総13個のsymbolを使用することができるようになる。
万が一、subframe m+1でUEの信号送信がないという部分が保障されると、subframe mのsymbol #13もやはり、D2Dとして使用することが可能である。
こういう状況で、該当UEに0より大きなTAが印加される場合、このTA値とsubframe mとm+1との間に必要なswitching時間の合計が1 OFDM symbol timeより小さいか、または同一であると、symbol #13をD2Dとして使用しないことによって、subframe m+1の第1番目のsymbolからeNB-UE linkの動作が可能になる。
図34は、図33においてUEが獲得したDL subframe境界から一定のoffset分だけ後に押された地点をD2D送信の開始時点と決める場合の一例に該当する。
図34の場合、offsetの長さとpreamble送信時間の合計が1 OFDM symbol時間と同じケースに該当する。
すなわち、図34は、D2D信号を込めたsymbol #0がDL subframeの第2番目のsymbolと同時に送信される特徴を有する。
D2D受信UEがeNBへの信号送信動作とD2D信号受信動作との間に切り替えを行うために、1 OFDM symbolより少ないswitching periodが必要な場合には、該当switching periodが存在するOFDM symbol timeのうち、switching periodを除いた残りの区間でpreambleを送信する目的として使用する。
これにより、switching period及びpreambleによるOFDM symbolの損失を最小化できる。
Subframe m+1において送信または受信UEのeNBへの送信がある場合、symbol #12と#13のD2D使用が不可能になって、symbol #12の一部時間を利用して、受信と送信との間の切り替えを保障しなければならない。
図35は、図34において一定水準のTAが印加された状況の一例を示した図である。
図35に示すように、印加されたTAが1 OFDM symbol時間からswitchingに必要な時間を引いた値より小さいか、または同一であると、subframe mでは、symbol #0から#11まで総12個のsymbolを使用するようになる。
したがって、TA値が非常に大きな特殊なケースを除いては、D2Dに使用できるsymbolの数を一定に維持できるようになることによって、多数のUEが同じformatを共有できるという効果がある。
万が一、TA値が非常に大きくなると、より少ないsymbolを使用するD2D subframe formatを使用するか、またはそれ以後のsubframeであるsubframe m+1でeNBへの送信ができないように基地局が保障することができる。
図36は、D2Dに割り当てられたsubframe mがDL subframeと同じsubframe境界を有する場合であり、TA値が0に設定された場合を示す。
図36の場合、subframe mのsymbol #0の一部時間の間にswitchingが行われ、それ以後の残りの時間を利用してpreambleが送信される。
これは、結局、DL subframeの境界から一定のoffset分だけ遅れた時点からpreambleを含んだD2D信号を送信する動作に該当し、結果的にD2Dに可用な一つのsymbolの数またはその時間上での位置を見ると、図34の場合と同一であることを確認することができる。
すなわち、DL subframe境界からoffset分だけ遅い時点からpreambleを送信し、DL subframeの第2番目のsymbolと同じ時点から第1番目の本格的なD2D symbolが送信され始めて(図34では、symbol #0、図36では、symbol #1)、総12個のsymbolを送信/受信した後、subframe m+1での送信動作のために、switchingを行うのを見ることができる。
図34及び図36とは、D2Dに使用されるsymbolのindexが相異なるという差がある。
図36のフレーム構造は、subframe mの最初と最後のsymbolをD2D情報伝達に使用できず、その結果、subframeの構造が対称的な特徴があり、slot単位に周波数領域を変更する等の動作を行う点で図34のフレーム構造よりさらに有利な側面がある。
すなわち、一つのサブフレームの二つのslotで使用したsymbolの数が同一になる。
図37は、図36において0より大きなTAが印加された場合の一例を示す。
図37に示すように、TA値とswitchingに必要な時間の合計が一つのOFDM symbol時間より小さいか、または同一な場合には、依然としてsymbol #1から#12までのsymbolを使用するようになる。
すなわち、一定水準以下のTAが適用されるすべてのUEが同じD2D subframe formatを共有できる。
万が一、TAが一定水準を超える場合、より少ないsymbolを使用するD2D subframe formatを使用するか、またはそれ以後のsubframeに該当するsubframe m+1でのeNBへの送信ができないように基地局が保障しなければならない。
上述のように、subframe mがD2Dに割り当てられた時に後行するsubframeであるsubframe m+1での影響を防止するように、subframe mの最後の一部時間領域でD2D信号送信を制限する動作は、1 symbolの単位よりさらに小さな単位からなることができる。
例えば、図38のsymbol #13でも前の一部sample(または領域)では、D2D信号送信が可能であるが、D2D信号が送信される部分が終了した時点から該当UEが送受信切り替えに必要な時間が過ぎた時点以後にsubframe m+1の送信が始まるように、TA値が適切に調節される必要がある。
ここで、一つのsymbolの一部sampleだけを使用してD2D信号を送信することを「部分symbol送信」と表現することにする。
部分symbol送信の例として、sounding reference signalの送信がありうる。
SRSは、二つのsubcarrierに一回ずつ信号を印加し、残りのsubcarrierには、0を印加する形態から構成されるが、SRS送信を時間次元で述べると、二つの同じ信号が繰り返される形態で現れる(二つの信号の繰り返し以前にcyclic prefixは存在できる)。
したがって、このような場合、既存のSRSで繰り返される時間次元の信号のうち、一回だけを送信すると、簡単に既存の信号送信回路を利用して部分symbol送信を行うようになる。
しかしながら、部分symbol送信の原理は、必ずSRSを使用して送信する場合に制限されず、その他のreference signalまたはcodewordに対応する信号の送信にも適用可能でありうる。
この場合には、reference signalまたはcodewordに対応する信号の一つのsymbolに該当するsampleのうち、一部分だけが送信され、残りのsampleに対応する時間は、送受信切り替えと次のsubframeのTAを吸収する用途として使用されることができる。
上述の方法を使用する場合、一つのsubframeでもD2Dとして動作する場合には、D2Dとして動作するsubframeに隣接したsubframeのeNB-UE動作に制約が発生する。
このような制約は、D2D subframeとeNB-UE subframeとの境界が不一致するから発生できる。
したがって、一連のsubframeでD2Dを動作する時には、同じsubframeの境界で動作するD2D subframeを連続して設定することが発生できる制約を減らすのに役立つことができる。
図39は、D2Dサブフレームを連続して設定することによって、D2D subframeとeNB-UE subframeとの境界が不一致する問題を解決する方法の一例を示す。
図39を参照すると、subframe 1、2、3が連続してD2Dに使用される時に、subframe 1と2は、何らの問題無しで全領域をD2Dとして使用するようになる。
この場合、前記説明したeNB-UEリンクとの重なり問題を解決する多様な方法は、subframe 3のように一連の連続したD2D subframeのうち、最後のsubframeにおいてのみ制限的に適用されることもできる。
図39において述べたように、連続的なsubframeをD2D subframeとして設定する動作は、FDDシステムにおいてUL bandにTDDのためのUL/DL configurationを設定する形態により具現化されることができる。
一例として、eNBは、FDD UL bandに、以下の表3にあるconfigurationまたは新しいconfigurationを設定できる。
eNBは、前記設定されたconfigurationのDL subframeでは、DL bandでのeNB-UE linkのDL subframeと同一(または一定のoffsetで変形させた)subframe境界を使用してD2D動作を行い、UL subframeでは、一般的なeNB-UE linkのUL subframeと同じsubframe境界を使用することができる。
ここで、DL subframe(DLとして設定されたsubframe)でのD2D動作は、discoveryとcommunicationともを含むことができ、または両方のうち、何れか一つだけを含むことも可能である。
または、DL subframeでTAなくDL subframeの境界を基準として動作するD2D動作を行うものの、UL subframeで該当UEに付与されたTAに応じて設定されるUL subframeの境界を基準として動作するD2D動作を行うことができる。
一例として、D2D discoveryは、DL subframeで個別UEに最適化されたTA値を使用しないで行われ、D2D communication(特に、eNBに接続したUE間のD2D communication)は、UL subframeで個別UEに送信されるTAに応じて決定されるsubframe boundaryを使用するように動作できる。
図39を参照すると、subframe 1と2は、DLとして設定されたと見なすことができ、subframe 0は、ULとして設定されたと見なすことができる。
Subframe 3と4のように、overlapが発生するsubframeを解析する具体的な方法は、次の通りである。
図22の方法1が使用される場合、subframe 3は、special subframeと見なされ、D2Dとして動作できるregion Aは、DwPTSと見なすことができ、残りの時間は、TAを吸収するguard periodと見做すことができる。
また、Region Bは、実際にUL subframeに該当するsubframe 4によってeNB-UE linkとして活用される。
図23の方法2が使用される場合、subframe 3の全領域は、D2Dとして動作できるので、subframe 3もやはり、DL subframeとして見なされる。
この場合、subframe 4がspecial subframeとして見なされ、D2D動作がないのでDwPTSがなく、guard periodとUpPTSとから構成されたspecial subframeとして見なされることができる。
図24の方法3が使用される場合、subframe 3とsubframe 4共がspecial subframeとして見なされる。
ただし、subframe 3はUpPTSがなく、subframe 4はDwPTSがないと見なすことができる。他の意味として、二つのsubframeを接続した一つのsuper subframeをspecial subframeとして設定すると解析されることもできる。
図25の方法4が使用される場合、subframe 3は、special subframeとして見なされ、D2Dとして動作できるregion Aの部分領域がDwPTSとして見なされる。
Subframe 3の残りの時間は、TAを吸収するguard periodとして見なされることができる。
Region Bは、実際にUL subframeに該当するsubframe 4によってeNB-UE linkとして活用される。
場合によって、region Aに属するがD2Dが動作されない領域をeNBへのアップリンク送信区間であるUpPTSとして活用することもでき、一例として少ない数のsymbolを使用するPRACH preambleまたはSRSをD2Dが動作されない領域を介して送信できる。
特に、図29のD2D subframe format 2が適用される場合には、region Aの最後の一部symbolをUpPTSとして設定して、各種のアップリンク信号の送信に活用することもできる。
すなわち、上述のように、TDD UL/DL configurationをFDDのUL bandに設定する方法は、D2Dが動作する時間区間においてのみ選択的に設定されることができる。
例えば、一定の周期で現れるradio frameにおいてのみこういうUL/DL configurationが適用され、残りのradio frameでは、全体subframeがUL subframeとして動作できる。
具体的に、FDDのULにおいてHARQは、8msの周期で動作する属性を有するので(すなわち、subframe nにおいて送信したPUSCHに対した再送信がsubframe n+8で行われる)、UL bandでのTDD UL/DL configurationは、4ms、8msまたは8msの倍数を周期で有することができる。
これにより、eNB-UE linkでの特定UL HARQ processに属するsubframeだけをD2D動作として活用することによって、D2D動作を行いながら発生するeNB-UE linkでのUL HARQに対する制約を特定processに限定し、残りのprocessは、何らの影響無しで動作させることが可能になることができる。
例えば、表3のTDD UL/DL configurationのうち、一つをFDD UL bandにconfigureできるが、表3に示した4msまたは8msの周期でUL/DL configurationが繰り返されるのを仮定した。
万が一、8msの倍数でTDD UL/DL configurationが現れる場合には、全体subframeを連続する8個のsubframeのグループに分割し、一部グループにおいてのみ表3において示したconfigurationのうちの何れか一つを設定できる。
表3においてsubframe numberは、(radio frame number*10+subframe number)を8で割り算した残りに該当する値でありうる。
特徴的に、表3においてconfiguration #9は、一つのspecial subframeを有し、7個のUL subframeを有する。
special subframeのDwPTSを上述の方法に従ってD2Dとして使用し、残りは、全て一般的なUL subframeとして活用できる。
このとき、special subframeの位置は、任意の位置に存在することもでき、表3でのspecial subframeの位置は一例に過ぎない。
図39での動作と類似の動作をさらに簡単に具現する方法に、連続するM個のUL subframeをeNB-UEリンクから分離するものの、実際にM-1個のsubframeにおいてのみD2Dを動作する方法がありうる。
図40は、図39の動作と類似の動作を簡単に行うための方法の一例を示した図である。
図40に示すように、subframe 1、2及び3は、eNB-UEリンクから分離されたが、実際には、subframe 1と2だけをD2Dとして使用されることである。
ここで、Subframe3は、各UEのTAを吸収する用途として使用されると見なすことができる。
図40の場合、一つのsubframeを使用することができないという短所があるが、上述の方法のようにTAに応じて多様な送受信方式を具現せずにも関連動作を単純化できるという長所がある。
特に、図40の方法は、D2D動作が間歇的に行われる場合に適している。
上述の方法により、UL bandにD2D動作subframeを知らせるための追加的なUL/DL configurationが設定される場合、D2DのDLでconfigureされて、完全なsubframeがD2Dで可能な場合は、相対的に多い資源を必要とするD2D communicationのために使用されることができる。
反面、一連のD2D subframeの最後に位置して、special subframeなどとして使用されるsubframeの場合には、相対的に少ない量の資源を必要とするD2D discoveryの用途として活用されるように動作することもできる。
特定時間/周波数資源がD2D動作で設定されるが、実際D2D送受信のために使用されない場合、該当資源を介してeNBがUEにデータを送信することもできる。
D2DサブフレームにおいてeNBのUEへのデータ送信が可能な理由は、UEが該当資源では、eNB-UEリンクのDL subframeと同じ時点でUL subframe境界を設定するためである。
TDDシステム
図41は、TDDシステムでのDL及びUL subframe境界の一例を示した図である。
図41に示すように、UL subframeは、DL subframeを基準としてTA値分だけ先に始め、これに応じるsubframeの不一致をspecial subframeのDwPTSとUpPTSとの間に存在するguard periodを調節することによって解決する。
TDDシステムの場合にも、上述のFDDシステムで説明した方法を適用することによって、D2D通信を行うことができる。
TDDシステムにおいて特徴的な部分には、(1)D2D通信が行われるsubframeは、eNB送信からの干渉がないUL subframeが好ましいという属性と、(2)D2D通信は、DL subframeと同じsubframe境界を有するという属性がある。
前記(1)及び(2)の2通りの属性をすべて充足させるために、まずD2D動作は、(またはdiscoveryのようにD2D動作の一部は、)一つのeNBが設定したUL/DL configuration上においては(例えば、system informationを介して不特定多数のUEに知らせるUL/DL configuration上においては)UL subframeとして設定された所を使用する。
しかしながら、D2D動作は、可能な限り連続するUL subframeのうち、最後に位置したsubframeを使用し、該当subframe境界を図42のようにDL subframeのことと同一に設定するように動作する。
図42において、subframe 3の一つがD2Dとして選定されたと仮定し、連続的なsubframeがD2Dとして設定されることも可能である。
また、FDDシステムの方法において述べたように、DL subframeのboundaryにおいて一定のoffset分だけ調節されたboundaryを該当D2D subframeのboundaryとして設定することもできる。
特に、図42のフレーム構造を使用する場合、任意のD2D subframe以後にeNb-UE linkに割り当てられるUL subframeが存在しないように設定することが可能になるので、TAを使用しないD2D動作subframe以後にTAを使用するeNB-UE linkのUL subframeが現れて、subframeが重なる問題を予め防止することが可能である。
その結果、eNBは、該当cellで可能なTA値と関わらず、可能な限り多いsymbolをD2D動作に使用するconfigurationを使用することができる。
一例として、図29の二つのD2D formatのうち、常に上方のフレーム構造を使用するように動作するか、または図38の「部分symbol送信」を最大に活用するよう動作できる。
または、図30において述べたように、一定水準以上のTAが印加される場合には、次のsubframeでのeNB-UE link送信が存在できないという制約をおかないで、自由にeNB-UE linkに対するスケジューリングを行うこともできる。
上述のFDDシステムにおいて検討した、UL bandにTDD UL/DL configurationを設定することと類似の動作がTDDシステムでも可能である。
eNBは、まず各subframeをどんな用途として使用することか(すなわち、eNBの信号送信用として使用することか、それともUEの信号送信用として使用することか)を知らせる目的として一つのUL/DL configurationをUEに知らせる。
以後、eNBは、追加的なUL/DL configurationをもう一つさらに知らせて該当configuration上においてDL subframeと設定された所では、eNB-UEリンクのDL subframeと同じsubframeを使用しながらD2Dを動作できる所という事実を知らせることができる。
追加的なUL/DL configuration上においてULであるsubframeは、常にeNB-UEリンクのUL subframeと同じ境界を有するという点を保障するために、subframe用途を知らせるconfiguration上において必ずULでなければならないという制約を伴うことができる。
好ましく、D2D動作(またはdiscoveryのようなD2D動作の一部は)は、eNB-UEリンクのDL subframe境界を使用するために、追加的なconfiguration上においては、DLに設定されるが、実際には、eNB信号送信がない(少なくとも全帯域にわたって送信されるCRSまたはCSI-RSのような送信はない)ことを保障するために、各subframeの用途を指定するconfiguration上においては、ULに設定される。
万が一、D2D discoveryがeNB coverageの外部に位置したUEから送信される場合、TAを持ってeNBに送信するsubframeが存在しなくなる。
したがって、図42の場合と同様にD2D動作を行うことがeNB-UE link送信に適用されるTAによるsubframe重なり問題が発生しない。
その結果、可能な限り多くのsymbolをD2D動作に使用するconfigurationを使用することができる。
一例として、図29の二つのD2D formatのうち、常に上側のフレーム構造を使用するように動作するか、または図38のように「部分symbol送信」を最大限活用するように動作できる。
以下、本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決するための方法について述べる。
特に、D2D送受信(D2D discovery、D2D communication)サブフレームとWAN(Wireless Area Network)データ送受信サブフレーム間の重なり(overlap)により発生できる衝突を解決するための方法について具体的に述べる。
D2D送受信サブフレームは、D2D端末間直接通信のために割り当てられるサブフレームのことを意味し、WANデータ送受信サブフレームは、基地局-端末間通信のために割り当てられるサブフレームのことを意味する。
D2D送受信サブフレームは、D2Dサブフレーム、D2D資源(領域)、サイドリンク(sidelink)送受信サブフレームなどと表現されることができる。
また、D2D discovery手順と関連したサブフレームの場合、D2D discoveryサブフレームと表現されることができ、D2D communication手順と関連したサブフレームの場合、D2D communicationサブフレームまたはD2D dataサブフレームと表現されることができる。
以下説明の便宜のために、D2Dと関連したサブフレームは、D2Dサブフレーム、WANデータ送受信と関連したサブフレームは、WANサブフレーム、D2D discoveryと関連したサブフレームは、D2D discoveryサブフレーム、D2D data送信と関連したサブフレームは、D2D dataサブフレームと表現することにする。
また、送信及び受信資源が区別される場合、それによってサブフレームの名称も送信サブフレーム及び受信サブフレームに区別されて表現されることができる。
また、サイドリンク(sidelink)は、端末間直接通信のために使用される概念であって、本明細書で使用されるD2D(Device-to-Device)と同じ意味を有することができる。
以下、サイドリンクとD2Dの用語を混用することにする。
D2D送受信サブフレームとWANデータ送受信サブフレームとの間またはD2D送受信サブフレーム間の重なりが発生する理由は、複数の端末のUL信号送信により発生する干渉を減らすために、すなわち、複数の端末のUL信号が同じ時点に基地局に到達できるようにするために、ULサブフレームの境界がTA(Timing AdvanceまたはTiming Alignment)だけDLサブフレームの境界時点より先んじているからである。
図43は、本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生する衝突を解決するための方法の一例を示した図である。
すなわち、図43は、WANデータ送受信に優先順位(priority)をあたえる方法である。
したがって、D2DサブフレームとWANデータサブフレーム間の重なりが発生する場合、重なりが発生する領域(またはシンボル)において優先順位の高いWANデータを送信することによって、衝突を解決する方法を提供する。
図43に示すように、A1 caseの場合、サブフレーム#n及びサブフレーム#n+2は、D2D discovery送信資源であり、サブフレーム#n+1は、WANデータ送受信資源であり、サブフレーム#n+3は、D2Dデータ送信資源であることが分かる。
ここで、WANデータ送受信に優先順位(priority)をあたえる場合、subframe #nにおいてD2D discovery送信資源の最後の一定数のシンボル(subframe #n+1との重なりシンボル)は、DTX(Discontinuous Transmission)になる。
最後の一定の数のシンボルは、最後の1つのシンボルまたは1つ以上のシンボルでありうる。
すなわち、最後の一定の数のシンボルは、重なり(overlapping)が発生したシンボル数を示すか、または重なりが発生したシンボル数より大きな値のうち、最も小さなシンボルの数を意味できる。
また、DTXされるとは、DTXされるシンボルでは、信号を送信しないことを意味することで、DTXの具現方法の一例には、puncturingまたはrate matchingがありうる。
仮に、フレーム構造においてWANデータ送受信サブフレームが存在せず、D2D送受信サブフレームだけが存在する場合、すなわち、D2D discoveryサブフレームとD2Dデータ(communication)サブフレームだけからフレーム構造が構成される場合には、先行するsubframeが優先順位を有するようにする。
すなわち、図43のA2 case及びB2 caseに示すように、サブフレーム#nのD2D discovery送信サブフレーム(A2 case)及びD2D discovery受信サブフレーム(B2 case)がサブフレーム#n+2のD2Dデータ送信サブフレームより先行するので、discovery TX及びdiscovery RXは、正常にsubframe区間にわたって送信及び受信され、後行する、すなわち、優先順位の低いD2D data Tx subframeの前シンボルの一部がDTXになる。
図44は、本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生する衝突を解決するための方法のさらに他の一例を示した図である。
図44は、D2D discovery送信/受信サブフレーム、D2D data送信/受信サブフレーム、WAN(cellular)Data送信/受信(PUCCH含む)サブフレームなどでフレームが構成される場合、先行するサブフレームに優先順位をあたえる方法を示す。
すなわち、先行サブフレームに優先順位を与えることによって、サブフレームの重なり領域で優先順位の高いサブフレームの送信を保障することで、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決する。
図44のA1 caseの場合、サブフレーム#nのD2D discovery Txは、サブフレーム#n+1のWAN dataより先行するサブフレームでより高い優先順位を有するので、discovery Txをsubframe #nのboundaryまで行い、以後WAN dataを送信または受信する。
同様に、サブフレーム#n+2のD2D discovery Txは、サブフレーム#n+3のD2D data Txより先行して、より高い優先順位を有するので、discovery Txをsubframe #n+2のboundaryまで行い、以後D2D dataを送信する。
図43及び図44のA1 caseないしC1 caseは一実施の形態に過ぎず、以下で追加的に説明する規則及び条件に従って、サブフレーム間の重なりにより発生する衝突を解決できる方法が変わることができる。
図45は、本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決するための方法のさらに他の一例を示したフローチャートである。
すなわち、図45は、TA(Timing Advance)値とDTX長さ値との比較により、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決する方法を示す。
図43のA1 Caseを参照して、図45の方法について具体的に述べる。
すなわち、図43のA1 Caseの場合、サブフレーム#n(subframe #n)でD2D discovery Txの資源が割り当てられ、サブフレーム#n+1(subframe #n+1)でWAN data Txの資源が割り当てられていることが分かる。
図45は、WAN dataの送受信がD2D discovery Txより優先順位を有していると仮定するとき、D2D discovery Txのサブフレーム#nで一部シンボルまたはsubframe全体をDTXする方法を示す。
具体的に、端末は、WAN data TxのためのULサブフレームのTA(timing advance)値がサブフレーム#nでの最大可能なDTX長を超過しているかどうかを確認する(S4510)。
前記確認結果、TA値が最大可能なDTXの長さを超過しない場合、端末は、予め指定された大きさのDTX(例えば、0,1/2,1 symbol-length DTX)長さの中でTA値と比較して、TA値より大きなDTX長さのうち、最も小さなDTX lengthを選択する(S4520)。
そして、端末は、サブフレーム#nの重なりシンボルで選択されたDTX長分だけDTXを行う(S4530)ことによって、サブフレーム間の重なりによる衝突を防止できる。
ステップS4510にて確認した結果、TA値が最大可能なDTX lengthより大きな場合(例えば、TA>1 symbol length)、端末は、サブフレーム#nでD2D discovery Tx(またはD2D discovery Rx)をあきらめる。
すなわち、端末は、subframe #n全体区間でDTXを行う(S4540)ことによって、サブフレーム間の重なりによる衝突を防止できる。
図46は、本明細書で提案するサブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決するための方法のさらに他の一例を示したフローチャートである。
すなわち、図46は、予め特定情報の送受信と予約されたサブフレームに優先順位をあたえる方法である。
すなわち、重なりが発生するサブフレームの領域(またはシンボル)で優先順位の低いサブフレームのシンボルをDTXすることによって、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決する方法を示す。
図43のA1 Caseを参照して、図46の方法について具体的に述べることにする。
ここで、D2D送信のためのsubframeが予め予約されており、これをD2D端末が互いに知っていると仮定する。
すなわち、図43のA1 Caseで、subframe #n及び一連のsubframeが(subframe set)D2D discovery送信/受信のためのサブフレーム(D2D discovery TxまたはD2D discovery Rx用)と予め予約割り当てられ、これをD2D端末が予め知っている場合、予め予約割り当てられないsubframe #n+1(WANデータ)のoverlapping symbol(前方)をDTXすることで、サブフレーム間の重なりによる衝突を防止できる。
ここで、D2D discovery TxのサブフレームでないWAN data送/受信のサブフレーム前のシンボル一部がpuncturingまたはrate matchingされるという規則は、予め決まることができる。
すなわち、図46の方法は、特定サブフレームが予めD2D discovery資源として予約されている場合、予約された資源に優先順位を与えて(図43のA1 Case)(S4610)、優先順位の低いWAN data(予約されたサブフレーム以後のサブフレームに割り当てられるようにschedulingされているから)は、優先順位の高いD2D discovery資源の保護のために、WAN dataのサブフレーム#n+1の前シンボルの一部がDTXされる(S4620)。
ここで、DTXされるシンボル数の決定は、上述の図45の方法を利用できる。
以下、サブフレーム間の重なり時に衝突を解決できる多様な方法について追加的に述べる。
まず、図43においてWAN dataの場合もsemi-persistent scheduling(SPS)方式で予め予約割り当てられた資源に基づいて動作するVoIPサービスと関連している場合、D2D discovery TX資源よりより高い優先順位を有するように定義することができる。
この場合には、優先順位規則及び資源予約割り当て情報がD2D端末の間にindication等を介して予め知られなければならない。
indicationは、SIB、common RRC signal、dedicated RRC signal等を介してD2D端末に送信されることができる。
さらに他の実施の形態として、資源、すなわち、サブフレームの属性に応じてサブフレーム間優先順位を決定することによって、サブフレーム間の重なりにより発生できる衝突を解決できる方法について述べる。
上述の、予め予約割り当てられたサブフレームに優先順位をあたえる方法を拡張する場合、特定subframeが予めどんな目的でどのように予約割り当てられたのかに応じて、その重要度が変わるから、subframe属性に応じて優先順位を決定する方法も可能でありうる。
一般に、WAN dataがスケジューリングされたsubframeが最も高い優先順位(priority)を有することができる。
ただし、D2D送/受信と関連したsubframeであっても、固定的に(またはsemi-static reserved)資源割り当てが予約されたsubframeである場合、WAN dataでスケジューリングされたsubframeより高い優先順位を有するように定義することができる。
具体的に、D2D資源割り当て方式のうち、semi-static resource pool形態で資源が割り当てられるか、またはSPS形態で個別資源が割り当てられる場合、D2DサブフレームがWAN dataサブフレームよりさらに高い優先順位を有することができる。
この場合、D2D及びWAN dataの資源割り当てと関連した情報は、基地局で全部知っているから、D2DサブフレームとWAN dataサブフレーム間の重なり領域でWAN dataサブフレームの一部(重なり領域)をpuncturingしても、端末は、WAN dataのサブフレームで送信されるdataをよく受信することができる。
それは、端末は、基地局からWAN dataサブフレームの一部(重なり領域)がpuncturingされたという事実を予め通知されることができるためである。
しかしながら、D2D(discoveryまたはdata)送/受信関連サブフレームの一部シンボルがサブフレーム間の重なりによりpuncturigされる場合、以下のような問題が発生できる。
すなわち、基地局と関連しないD2D受信端末は、特定サブフレームでWAN dataがschedulingされた事実が分からないから、WAN data subframeが優先順位を有する状況でD2D discoveryまたはD2D dataサブフレームの重なり領域がDTXされた事実が分からなくなる。
この問題を解決するために、WAN dataサブフレームがDTXされることがさらに好ましくありうるが、WAN data送/受信の保護が必要な場合、D2Dサブフレームの重なり領域に対するDTXを行わざるをえない。
したがって、D2D端末は、WAN dataが後続subframeにschedulingされるかどうかに関わらず、D2Dサブフレームの重なり領域で常にDTXをすると予め決めることができる。
または、基地局は、D2Dに予約されたsubframeのすぐ次のsubframeには、WAN dataのschedulingをしないということを予め定義し、このようなスケジューリング情報をsignalingを介してD2D端末と共有することによって、D2D端末がD2D discoveryまたはD2D dataを該当サブフレームを介してよく受信することができるようにすることができる。
追加的に、D2D資源割り当てにおいてsemi-static資源割り当て方式がdynamic割り当て方式に比べてより高い優先順位を有するならば、資源割り当て方式を変更するが、RRC signalまたはSIB signalを使用する場合、RRC signalまたはSIB signalを受信するD2D端末は、資源割り当て方式変更を介して変更された資源割り当てが有効になる時点(subframe)でサブフレーム間優先順位も変更されるという点を知っていなければならない。
すなわち、基地局から端末にsemi-staticな資源割り当てをキャンセルし、以後dynamic資源割り当てを始める場合、端末へのsemi-static資源割り当てがキャンセルになる有効な時点(または瞬間)からD2D送信と関連したサブフレームの優先順位も変更されるようになる。
ここで、資源割り当て方式を変更するために送信されるRRC signalingまたはSIB signalは、サブフレームの優先順位変更が適用される時点の基準になることができる。
さらに他の実施の形態として、D2D資源に対する予約サブフレームがいくつか存在する場合、このような予約された資源間のsubframe重なり(同じまたは他の周期などの理由により)によった衝突現象が発生することもできる。
例えば、D2D送信mode 1及びmode 2の資源割り当てにおいて各モード別サブフレームの優先順位が異に設定されることができる。
すなわち、D2D送信mode2の資源割り当て方式は、D2D送/受信がWAN dataより優先順位の高い資源割り当て方法であることに対し、D2D送信mode 1は、D2D送/受信がWAN dataより優先順位の低い資源割り当て方法でありうる。
ここで、D2D送信mode 1のsubframeとD2D送信mode 2のsubframeとが重なる場合、mode 2の優先順位を認めてWAN dataより高い優先順位を有する資源割り当て方式が先であるから、WAN dataサブフレームの一部がDTXされるようになる。
さらに他の実施の形態として、D2D discoveryとD2D data間資源割り当て間でもpriorityが与えられることができる。
D2D discovery type 1、type 2A、2BとD2D communication mode 1、mode 2間の資源割り当てに優先順位を設定することが可能である。
基本的に、D2D data資源がD2D discovery資源よりさらに高い優先順位を有するように定義することができる。
また、サブフレームの属性側面では、予め固定的に割り当てられた資源(例えば、 semi-static resource configuration、例えば、SPS)が随時割り当て(dynamic resource allocation by PDCCH or EPDCCH)られた資源に比べて、より高い優先順位を有するように定義することができる。
仮に、同様に固定資源割り当て方法である場合、D2D dataがD2D discoveryに比べてより高い優先順位を有するように定義することができる。
また、同様に随時資源割り当て方法である場合、D2D data及びD2D discovery間優先順位は、予め優先順位の指定を介して決まることができる。
以上述べたように、D2D dataサブフレームに優先順位を与えることによって、サブフレーム間に重なりが発生するとき、D2D discoveryサブフレームの重なり領域をDTXできる。
これと反対に、D2D dataのサブフレームよりD2D discoveryのサブフレームに優先順位を与えることによって、サブフレーム間に重なりが発生するとき、D2D dataサブフレームの重なり領域をDTXできる。
ここで、固定割り当て(semi-static)の場合、discovery type1のように多数の端末のための供用資源割り当て方法も含まれることができる。
上述のように、特定サブフレームまたは特定資源により高い優先順位が設定されており、ULサブフレームのTAなどによりサブフレーム間の重なりが発生した場合、端末は、優先順位の低いサブフレームでサブフレーム間の重なりが発生した一部シンボルの長さ分だけDTXを行う。
ただし、DTX長は、多様に設定されることができるから、DTX長に応じる多様なformatが必要である。
すなわち、受信端(例:端末)では、DTX長に応じる多様なformatを予め通知されるか、各formatに対するブラインドデコード(blind decoding)を行うことによって、DTX長が分かるようになる。
さらに他の方法で、受信端での具現複雑度を減らすために、サブフレーム間の重なりが発生する場合、受信端は、subframe単位に重なる領域を含む特定サブフレームをdroppingすることで衝突を防止することもできる。
ここで、droppingされるサブフレームは、優先順位の低いサブフレームであるか、または予めサブフレーム間の重なりが発生する際にdroppingすることに約束されたサブフレームに該当する。
ただし、サブフレームdroppingにより発生できる資源損失を最小化するために、上述の多様な送信formatのblind decodingを行い、これを支援するために適当なformat indicatorを端末に送信して資源の損失を最小化できる。
例えば、サブフレームの最後のシンボルが0,0.5,1 symbol形態でDTXされると仮定する場合、DTX領域を除いたシンボルに対してCRCを求め、ここにmaskingを行う時にDTX長をindicationできるようにマスキングパターン(masking pattern)を決めることができる。
すなわち、マスキングパターンが000000、111111、0101010などと共にあるとしたとき、各マスキングパターンをDTXされた長さと1対1にマッピングされるようにすることによって、DTX長をindicationできる。
ここで、最後のシンボルに対しては、CRCが別に適用されないから最後のシンボルに特別な情報を追加的に送信することもできる。
すなわち、最後のシンボルにシーケンスタイプのreference signalを送信するか、またはhalf-symbol SRSなどのような形態の信号を送信する用途として活用できる。
さらに他の実施の形態として、予めD2D discovery、D2D dataまたはWAN data等の予約割り当てられた資源(またはサブフレーム)を基準に予め予約割り当てられないsubframeでの動作を決定するようにすることができる。
例えば、D2D dataのsubframeに10の倍数に該当するsubframeが割り当てられた場合、10の倍数に該当するsubframeの直後 のsubframeでは、WAN dataを使用しないように定義することができる。
さらに他の方法で、WAN SPS data subframeに割り当てられたsubframeの直後のsubframeでは、D2D dataのためには使用しないように定義することもできる。
このような方法は、予め予約割り当てられたsubframでWAN dataまたはD2D dataの送信を保障するためである。
さらに他の方法で、特定サブフレームの直後のsubframeを勝手に使用することができるように定義することもできる。
すなわち、D2D discovery signalが予め予約割り当てられた場合、この予約割り当てられたsubframeの次のsubframeでは、特別な制約無しで勝手に使用することができるようにし、サブフレーム間の重なりが発生するシンボルでD2D discovery signalがDTXされるか、またはdropされるようにすることができる。
この場合は、優先順位がより高い送信が後ほど発生しても、予め予約された資源に送信をする優先順位が低い資源での送信を保護するためである。
これによって、資源利用に対する非効率が発生する場合、これを解決するために後続subframeに優先順位が高い送信をschedulingしないようにする方法を使用することができる。
本発明が適用されることができる装置一般
図47は、本明細書で提案する方法が適用されることができる無線通信装置の内部ブロック図の一例を示す。
図47を参照すると、無線通信システムは、基地局4710と基地局4710領域内に位置した多数の端末4720を備える。
基地局4710は、プロセッサ(processor)4711、メモリ(memory)4712及びRF部(radio frequency unit)4713を備える。プロセッサ4711は、先の図1ないし図46において提案された機能、過程及び/または方法を具現する。無線インターフェスプロトコルの階層は、プロセッサ4711により具現化されることができる。メモリ4712は、プロセッサ4711と接続されて、プロセッサ4711を駆動するための多様な情報を格納する。RF部4713は、プロセッサ4711と接続されて、無線信号を送信及び/または受信する。
端末4720は、プロセッサ4721、メモリ4722及びRF部4723を備える。プロセッサ4721は、先の図1ないし図46において提案された機能、過程及び/または方法を具現する。無線インターフェスプロトコルの階層は、プロセッサ4721により具現化されることができる。メモリ4722は、プロセッサ4721と接続されて、プロセッサ4721を駆動するための多様な情報を格納する。RF部4723は、プロセッサ4721と接続されて、無線信号を送信及び/または受信する。
プロセッサは、サイドリンクと関連した資源が割り当てられたサブフレーム(subframe)を含むフレーム(frame)を介して制御情報及び/またはデータを送受信し、及び連続する二つのサブフレーム間の重なり(overlapping)が発生する場合、二つのサブフレームのうち、特定サブフレームで制御情報及び/またはデータの送受信をドロップ(drop)するよう制御する。
また、プロセッサは、subframe #n+1のTA(Timing Advance)値とsubframe #nでの最大可能なDTX長とを比較するよう制御する。
また、プロセッサは、前記比較結果、TA値が最大可能なDTX長を超過しない場合、予め指定された大きさのDTX長のうち、TA値より大きなDTX長のうち、最も小さなDTX長を選択し、選択されたDTX長さ区間分だけsubframe #nでDTXを行うように制御する。
また、プロセッサは、前記比較結果、TA値が最大可能なDTX長より大きな場合、subframe #n全体区間でDTXを行うように制御する。
また、プロセッサは、基地局から予め指定された大きさのDTX長を表す指示(indication)情報を受信するように制御する。
メモリ4712、4722は、プロセッサ4711、4721の内部または外部にあることができ、よく知られた多様な手段でプロセッサ4711、4721と接続されることができる。また、基地局4710及び/または端末4720は、一個のアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
以上説明された実施の形態は、本発明の構成要素と特徴が所定の形態で結合されたことである。各構成要素または特徴は、別の明示上言及がない限り選択的なものと考慮されなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素または特徴と結合されない形態で実施されることができる。また、一部構成要素及び/または特徴を結合して本発明の実施の形態を構成することも可能である。本発明の実施の形態において説明される動作の順序は変更されることができる。ある実施の形態の一部構成または特徴は、他の実施の形態に含まれることができ、または他の実施の形態の対応する構成または特徴と交替されることができる。特許請求の範囲において明示的な引用関係がない請求項を結合して実施の形態を構成するか、または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ことは自明である。
本発明にかかる実施の形態は、多様な手段、例えば、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化されることができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、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化されることができる。
ファームウェアまたはソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、以上説明された機能または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態により具現化されることができる。ソフトウェアコードは、メモリに格納されてプロセッサにより駆動されることができる。メモリは、プロセッサの内部または外部に位置して、予め公知された多様な手段によりプロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須特徴から外れない範囲で他の特定の形態で具体化されうることは当業者にとって自明である。したがって、上述の詳細な説明は、すべての面において制限的に解析されてはならず、例示に過ぎないと考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解析により決定されなければならず、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。
本明細書の無線通信システムにおけるディスカバリーメッセージ送信方案は、3GPP LTE/LTE-Aシステムに適用される例を重心に説明したが、3GPP LTE/LTE-Aシステムの他にも、多様な無線通信システムに適用することが可能である。

Claims (7)

  1. 無線通信システムにおいて、端末が端末間直接(D2D)通信を行うための方法であって、
    時間領域において、アップリンク送信がD2Dディスカバリー送信と重なるか否かを決定するステップであって、前記D2Dディスカバリー送信はsubframe #nで発生し、前記アップリンク送信はsubframe #n+1で発生する、ステップと、
    前記時間領域において、前記アップリンク送信が前記D2Dディスカバリー送信と重なることが決定したとき、及び前記subframe #n+1が前記D2Dディスカバリー送信に関連する資源内にスケジューリングされるとき、前記アップリンク送信をドロップするステップと、
    前記D2Dディスカバリー送信を実行するステップと、
    を有する、方法。
  2. 前記subframe #nは、前記D2Dディスカバリー送信に対して使用されない保護区間を含み、
    前記保護区間の長さは、1シンボルである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記subframe #nのTA値は、0に設定される、請求項1に記載の方法。
  4. 基地局から、前記アップリンク送信に関連するTAを受信するステップをさらに有する、請求項1に記載の方法。
  5. D2D信号がダウンリンク無線フレームに基づいて送信される無線フレームタイミングを決定するステップをさらに有する、請求項1に記載の方法。
  6. 無線通信システムにおいて端末間直接(D2D)通信を行うための端末であって、
    無線信号を送受信するためのRFユニットと、
    前記RFユニットと機能的に接続しているプロセッサと、を備え、
    前記プロセッサは、
    時間領域において、アップリンク送信がD2Dディスカバリー送信と重なるか否かを決定し、前記D2Dディスカバリー送信はsubframe #nで発生し、前記アップリンク送信はsubframe #n+1で発生し、
    前記時間領域において、前記アップリンク送信が前記D2Dディスカバリー送信と重なることが決定したとき、及び前記subframe #n+1が前記D2Dディスカバリー送信に関連する資源内にスケジューリングされるとき、前記アップリンク送信をドロップし、
    前記D2Dディスカバリー送信を実行するよう構成される、端末。
  7. 前記プロセッサは、D2D信号がダウンリンク無線フレームに基づいて送信される無線フレームタイミングを決定するよう構成される、請求項6に記載の端末。
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