JP6843700B2 - 移動機及び移動機におけるｒｉ決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動機及び移動機におけるRI決定方法に関する。

ＬＴＥ通信システムにおいて、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）伝送が使用されている。MIMO伝送の一つに、複数のアンテナから異なるデータを同時に送信する空間多重方式がある。空間多重方式では、空間多重によって構成されるデータストリームの数をレイヤといい、実際にデータ伝送に使用されるレイヤ数をランク（Rank）という。

図１は、基地局（eNB）２０から移動機１０への下りリンクにおいて4×4MIMO伝送を行う構成例である。この構成例では、基地局（eNB）２０が下りデータ伝送を行うときのレイヤ数は４、ランクは４以下（１、２、３、４のいずれか）の値をとることができる。

移動機１０は、基地局（eNB）２０からの下りリンクの信号に含まれる参照信号を用いて受信品質を測定して、受信品質に応じて最適なランクを決定する。移動機１０は、決定したランクをランクインジケータ（RI：Rank Indicator）の値に設定して上りリンクの信号に含めて基地局（eNB）２０に通知する。このように移動機１０から基地局（eNB）２０に通知されたRIの値に基づいて、移動機１０と基地局（eNB）２０との間で最適なレイヤ数が定まりMIMO伝送が行われる。ここで、移動機１０において、RIの値を決定する技術は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１１−１４２５７０号公報

ＬＴＥ通信システムでは、MIMOとともにキャリアグリゲーション（CA：Carrier Aggregation）が使用されている。キャリアグリゲーションは、異なる複数の周波数帯域を示すコンポーネントキャリア（CC：Component Carrier）を同時に組み合わせてデータ伝送を行う。キャリアアグリゲーションは、同じ周波数帯の中で複数のコンポーネントキャリア（例えば、2.5GHz帯の中で２つの20MHz帯域）を組み合わせて使用してもよいし、異なる周波数帯の中で複数のコンポーネントキャリア（例えば、2.5GHz帯の中で1つの20MHz帯域と、3.5 GHz帯の中で２つの20 MHzの帯域）を組み合わせて使用してもよい。

図２は、キャリアグリゲーションの構成例である。図２では、Band41と呼ばれる2.5GHzの周波数帯で1つのコンポーネントキャリア（CC#1）と、Band42と呼ばれる3.5GHzの周波数帯で連続する２つのコンポーネントキャリア（CC#2）（CC#3）を組み合わせてデータ伝送を行う例を示している。

図２の構成例において、キャリアグリゲーションを構成する３つのコンポーネントキャリア（CC）それぞれが4×4MIMO伝送を行うとすれば、理論上は最大１２レイヤのデータ伝送が可能になる。しかし、現実には、移動機の全てが１２レイヤをサポートしているわけではない。移動機の能力によっては、実際にサポートしている最大レイヤ数が１０レイヤにどまっていて、理論上の最大レイヤ数１２を使用することが出来ない移動機がある。

図２は、キャリアグリゲーションの構成例を示す図である。キャリアグリゲーションを構成する３つのコンポーネントキャリア（CC#1,CC#2,CC#3）のそれぞれが4×4MIMO伝送を行うとすれば、各コンポーネントキャリア（CC）ごとにとり得るレイヤ数を合計すると最大で１２レイヤになり、理論上は最大１２レイヤとなる。しかし、移動機は自身がサポートしている最大レイヤ数が１０の場合には、その最大レイヤ数を超えるデータ伝送に対応できないため、レイヤ数が１０以下（例えば１０レイヤ、８レイヤ）のレイヤコンビネーションのデータ伝送に対応することになる。移動機は能力的に最大１０レイヤをサポートしていても、基地局との間の無線伝送路の電波品質が悪いときには、８レイヤまでしか使用出来ないことがある。

このように、移動機は、キャリアグリゲーションを構成するコンポーネントキャリア（CC）の組み合わせによって理論上は最大１２レイヤのMIMO伝送が可能であっても、実際には移動機がサポートしている最大レイヤ数の制限や無線伝送路の電波品質の状態によっては、１０レイヤや８レイヤまでしか使用出来ないことがある。キャリアアグリゲーション環境においてMIMO伝送のレイヤ数が増加すると、他のコンポーネントキャリア（CC）の組み合わせでも同様の事象が発生する。

本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、キャリアアグリゲーション環境における下りリンクMIMO伝送のレイヤ数を最適化することを目的とする。具体的には、移動機がサポートしている最大レイヤ数を考慮して、基地局と移動機との間で最適なレイヤ数が定まるように、移動機が、基地局に通知するランクの値、すなわちRI（Rank Indicator）の値を自律的に決定する仕組みを提供することを目的とする。

本発明の移動機は、キャリアアグリゲーション環境においてMIMO伝送を実行する移動機であって、前記キャリアアグリゲーションを構成する複数のコンポーネントキャリアのそれぞれの電波品質を測定する電波品質測定部と、該移動機自身がサポートしている最大レイヤ数を考慮して、前記測定した電波品質に応じて前記複数のコンポーネントキャリアのレイヤ数を定めるようにランクインジケータRIの値を決定するRI決定部と、前記決定したRIの値を基地局に送信する送信部と、を備える。

また、前記移動機は、前記複数のコンポーネントキャリアごとのとり得るレイヤ数の合計が該移動機のサポートしている最大レイヤ数を超えている場合は、前記複数のコンポーネントキャリアのうち電波品質が最も悪いコンポーネントキャリアのレイヤ数を下げるようにランクインジケータRIの値を決定する。

さらに、前記移動機は、前記複数のコンポーネントキャリアごとのレイヤ数の合計が該移動機のサポートしている最大レイヤ数を超えないようになるまで、前記電波品質が最も悪いコンポーネントキャリアのレイヤ数を繰り返し下げるようにRIの値を決定する。

本発明によれば、キャリアアグリゲーション環境におけるMIMO伝送において、移動機自身がサポートしている最大レイヤ数を考慮しつつ各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を最適にすることが出来る。

本発明の実施形態に係るMIMO伝送の構成例である。 キャリアアグリゲーションの構成例である。 移動機の内部構成例ある。 移動機におけるRI決定のフローチャートである。 移動機におけるRI決定の具体例である。 移動機と基地局との間の信号シーケンスの一例である。 移動機と基地局との間の他の信号シーケンスの一例である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素及びステップに対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図３を用いて、キャリアアグリゲーション環境においてMIMO伝送を実行する移動機１０の内部構成の一例を説明する。図３に示すように、移動機１０は、受信部１１と、電波品質測定部１２と、RI決定部１３と、送信部１４と、を備える。

受信部１１は、無線信回路やアンテナ等で構成され、基地局（eNB）２０と接続して音声信号やデータ信号を受信する機能を備えている。また、基地局（eNB）２０との間でデータ伝送を行うための無線リソース制御（RRC）に係る制御信号を受信する機能を備えている。また、後述する電波品質の測定に関して、受信部１１が、基地局（eNB）２０からの電波品質の測定要求信号を受信する。

電波品質測定部１２は、基地局（eNB）２０からの測定要求に基づいて、移動機１０と基地局（eNB）２０との間に設定されるコンポーネントキャリア（CC）それぞれの電波品質を測定する機能を備える。測定するコンポーネントキャリア（CC）の電波品質は、基地局（eNB）２０からの下り電波の受信レベル、SINR、RSRP、RSRQ、BLER、スループット、MCS、RB、RSSI、SIR、SNR、FER、PER、ACK、NACK、CQI等を測定してよい。

RI決定部１３は、移動機１０がサポートしている最大レイヤ数を考慮して、実際にMIMO伝送に使用するレイヤ数が最適に定まるようにRIの値を自律的に決定する機能を備える。RI決定部１３は、移動機１０がキャリアアグリゲーション環境におけるMIMO伝送を実行する際に、基地局（eNB）２０との間で送受信される無線リソース制御信号を参照するなどして、キャリアアグリゲーションに使用される周波数帯域及びその周波数帯域におけるコンポーネントキャリア（CC）の組み合わせと、MIMO伝送を行うアンテナの構成を確認する。

RI決定部１３は、キャリアアグリゲーションを構成する各コンポーネントキャリア（CC）において選択可能なレイヤ数の合計の最大値、つまり理論上のとり得る最大レイヤ数を確認する。例えば、図２に示すキャリアアグリゲーションの構成例では、３つのコンポーネントキャリア（CC）それぞれが4×4MIMO伝送を行うとすれば、理論上のとり得る最大レイヤ数は１２である。ここで、各コンポーネントキャリア（CC）のとり得る理論上の最大レイヤ数が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超える場合には、電波品質測定部１２によって測定された各コンポーネントキャリア（CC）のうち電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を下げて当該コンポーネントキャリア（CC）のRIの値を決定する。

RI決定部１３は、RIの値をいったん下げたあとの各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数と同じになる場合には、そのRIの値を基地局（eNB）２０に通知する値として決定する。しかし、RIの値をいったん下げたあとの各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が依然として移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超える場合には、電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数をさらに下げるように当該コンポーネントキャリア（CC）のRIの値を下げる。このように、各コンポーネントキャリア（CC）の合計レイヤ数が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えないようになるまで、電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を繰り返し下げてRIの値を決定してもよい。

ここで、コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を下げるときは、ＬＴＥ通信システムにおいて規定されているコンポーネントキャリア（CC）において選択可能なレイヤ数が１ランク下げるようにRIの値を下げてもよい。例えば、或るコンポーネントキャリア（CC）において選択可能なレイヤ数が４、２、１、であるとき、電波品質の最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を４から２に下げ、さらに２から１に下げる。この場合のRIの値は、４から２に下げ、さらに２から１に下げることになる。

送信部１４は、RI決定部１３によって決定されたRIの値を基地局２０（eNB）２０に送信する機能を備える。また、基地局（eNB）２０との間でデータ伝送を行うための無線リソース制御（RRC）に係る制御信号を送信する機能を備えている。また、電波品質測定部１２によって測定された各コンポーネントキャリア（CC）の電波品質を基地局（eNB）２０に送信する機能を備える。

その他、図示しないが、移動機１０は、通話部、操作部、記憶部、制御部を備える。通話部は、マイクとスピーカを備える。記憶部は、ハードディスクやメモリ等で構成され、移動機１０の動作に必要なＯＳや各種プログラムが格納されている。操作部は、タッチパネル構造によるディスプレイにテンキー、オンフックキー及びオフフックキーを備えた機能キー等で構成される。制御部は、記憶部に記憶されている各種プログラムをプロセッサが実行することによって、前述した受信部１１、電波品質測定部１２、RI決定部１３、送信部１４を含む移動機１０の各部の機能を動作させる。

次に、図４を用いて、キャリアアグリゲーション環境においてMIMO伝送を実行する移動機１０がRIの値を決定する手順を説明する。図４は移動機におけるRIを決定するフローチャートの一例である。

図４において、移動機１０は、キャリアアグリゲーションを構成するコンポーネントキャリア（CC）の組み合わせと、MIMO伝送を行うアンテナの構成を確認する。移動機１０は、Active状態にあるコンポーネントキャリア（CC）において選択可能なレイヤ数の合計の最大値、つまり理論上のとり得る最大レイヤ数を確認する（S101）。次に、S101で確認した各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えているか否かを判断する（S102）。移動機１０は、各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えていない場合は、各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数にそれぞれ相当するRIの値を基地局（eNB）２０に送信する（S103）。

S102において、各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えている場合は、電波品質の最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を下げる（S104）。そして、電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を下げたあとの各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えているか否かを再度判断する（S102）。それでも依然として各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている上限のレイヤ数を超えている場合には、電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数をさらに下げて、各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えないようになるまで電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を繰り返し下げる。そして、各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数の合計が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えなくなったときに、各コンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数にそれぞれ相当するRIの値を基地局（eNB）２０に送信する。このようにして、移動機１０は、移動機自身がサポートしている最大レイヤ数を考慮して、基地局（eNB）２０と移動機１０との間で最適なレイヤ数が定まるように、RIの値を自律的に決定する。

次に、図５を用いて、移動機１０におけるRIの値を決定する具体的な一例を説明する。図５（Ａ）に示すように、Active状態にあるコンポーネントキャリア（CC）はBand41（CC#1）、Band42（CC#2）、Band42（CC#3）の三つであるとする。ここで、（Ｂ）に示すように、Band41（CC#1）において選択可能なレイヤ数は最大４（つまりRI＝４）である。同様に、Band42（CC#2）において選択可能なレイヤ数は最大４（つまりRI＝４）、Band42（CC#3）において選択可能なレイヤ数は最大４（つまりRI＝４）である。つまり、このレイヤコンビネーションの例では、３つのコンポーネントキャリア（CC#1,CC#2,CC#3）の合計レイヤ数の最大値１２が理論上のとり得る最大レイヤ数となる。

ここで、移動機１０が能力的にサポートしている最大レイヤ数が１０レイヤであった場合には、図５（Ｃ）に示すように、移動機１０は電波品質の最も悪い（ここではSINR＝10dB）Band41（CC#1）のレイヤ数を４から２に下げるようにRIの値を４から１ランク下げて２にする。そして、（Ｄ）に示すように、移動機１０は、サポートしている最大レイヤ数１０でMIMO伝送を行うことが出来るようになる。

次に、図６を用いて、移動機１０と基地局（eNB）２０との間の信号の流れを説明する。図６の信号シーケンスにおいて、移動機１０は、Band41を無線リソースに割り当てる（UE registered B41 cell（S201））。次に、移動機１０は、移動機１０の能力情報を基地局（eNB）２０に通知する。例えば、Band41、Band42、Band42のコンポーネントキャリアを使用したキャリアグリゲーションが可能であることを基地局（eNB）２０に通知する（UE send capability information to network include CA_41A-42C(2+4+4), CA_41A-42C(4+2+2)（S202））。次に、移動機１０と基地局（eNB）２０との間で、Band42をScell（Secondary cell）に設定する無線リソース制御が行われる(NW config Scell（B42）with RRC Reconfiguration (S203）)。

次に、移動機１０は、Band41とBand42のコンポーネントキャリア（CC）を使用したとき移動機１０が各コンポーネントキャリア（CC）においてとり得るレイヤ数の最大値の合計（理論上のとり得る最大レイヤ数）を確認する。移動機１０がとり得る理論上の最大レイヤ数が移動機１０のサポートしている最大レイヤ数を超えているか否かを判断して、前述した手順によって、電波品質が最も悪いコンポーネントキャリア（CC）のレイヤ数を下げるようにRIの値を下げる。移動機１０は、決定したRIの値を、下りリンクの受信品質を表すチャネル品質インジケータCQIとともに基地局（eNB）２０に通知する（UE send RI and CQI to network (S204））。このRIの値に基づいて移動機１０と基地局（eNB）２０の双方においてMIMO伝送のレイヤ数が定まり（NW config UE MIMO mode with DCI（S205））、キャリアグリゲーションによるMIMO伝送が構成される（CA_41A-42C（2＋4＋4）is established （S206））

次に、図７を用いて、移動機１０と基地局（eNB）２０との間の信号シーケンスの他の一例を説明する。図７の信号シーケンスでは、図６に示す信号シーケンスに対して、ステップS201-1が追加されている。この例では、基地局（eNB）２０が、移動機１０に送信するシステム情報SIB（System Information Block）メッセージを用いて、基地局（eNB）２０側が所定のRIの値以上のレイヤ数をアサインしないことを移動機１０に通知するようにしてもよい（Information that eNB does not assign layer greater than RI via SIB（S201-1））。このようにして、基地局（eNB）２０側で、移動機１０のサポートする最大レイヤ数を超えないようにRIの値を制限してもよい。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１０・・・移動機
１１・・・受信部
１２・・・電波品質測定部
１３・・・RI決定部
１４・・・送信部
２０・・・基地局

Claims (4)

1. キャリアアグリゲーション環境においてMIMO伝送を実行する移動機であって、前記キャリアアグリゲーションを構成する複数のコンポーネントキャリアのそれぞれの電波品質を測定する電波品質測定部と、該移動機自身がサポートしている最大レイヤ数を考慮して、前記測定した電波品質に応じて前記複数のコンポーネントキャリアのレイヤ数を定めるようにランクインジケータRIの値を決定するRI決定部と、前記決定したRIの値を基地局に送信する送信部と、を備える移動機。
2. 前記移動機は、前記複数のコンポーネントキャリアごとのとり得るレイヤ数の合計が該移動機のサポートしている最大レイヤ数を超えている場合は、前記複数のコンポーネントキャリアのうち電波品質が最も悪いコンポーネントキャリアのレイヤ数を下げるようにランクインジケータRIの値を決定する、請求項１に記載の移動機。
3. 前記移動機は、前記複数のコンポーネントキャリアごとのレイヤ数の合計が該移動機のサポートしている最大レイヤ数を超えないようになるまで、前記電波品質が最も悪いコンポーネントキャリアのレイヤ数を繰り返し下げるようにRIの値を決定する、請求項２に記載の移動機。
4. キャリアアグリゲーション環境においてMIMO伝送を実行する移動機におけるランクインジケータRIの値を決定するRI決定方法であって、前記キャリアアグリゲーションを構成する複数のコンポーネントキャリアのそれぞれの電波品質を測定するステップと、該移動機自身がサポートしている最大レイヤ数を考慮して、前記測定した電波品質に応じて前記複数のコンポーネントキャリアのレイヤ数を定めるようにランクインジケータRIの値を決定するステップと、前記決定したRIの値を基地局に送信するステップと、を備えるRI決定方法。

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