以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付図を参照して詳細に説明する。添付図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形態を説明しようとするものであり、本発明が実施できる唯一な実施形態を示そうとするものではない。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な細部事項を含む。しかし、通常の技術者は、本発明がこのような具体的な細部事項がなくとも、実施されることができるということを知っている。
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、各構造及び装置の中核機能を中心としたブロック図の形式で示すことができる。
本明細書で、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。本文書で基地局によって行われるものと説明された特定の動作は、場合によっては基地局の上位ノード(upper node)によって行われてもよい。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で端末との通信のために行われる多様な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われ得ることは自明である。「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)、gNB(next generation NB、general NB、gNodeB)等の用語によって代替し得る。また、「端末(Terminal)」は、固定又はモビリティを有し、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)装置等の用語で代替し得る。
以下で、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。ダウンリンクで、送信機は基地局の一部であり、受信機は端末の一部であり得る。アップリンクで、送信機は端末の一部であり、受信機は基地局の一部であり得る。
以下の説明で使用される特定の用語は、本発明の理解を助けるために提供され、このような特定の用語の使用は、本発明の技術的思想を外れない範囲で他の形態に変更され得る。
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)等のような様々な無線アクセスシステムに用いられることができる。CDMAはUTRA(universal terrestrial radio access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)で具現化できる。TDMAは、GSM(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM evolution)のような無線技術で具現化できる。OFDMAは、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、E−UTRA(evolved UTRA)等のような無線技術で具現化できる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project)LTE(long term evolution)は、E−UTRAを用いるE−UMTS(evolved UMTS)の一部であって、ダウンリンクでOFDMAを採用し、アップリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は3GPP LTEの進化である。
また、5G NR(new radio)は、使用シナリオ(usage scenario)によって、eMBB(enhanced Mobile Broadband)、mMTC(massive Machine Type Communications)、URLLC(Ultra−Reliable and Low Latency Communications)、V2X(vehicle−to−everything)を定義する。
また、5G NRの規格(standard)は、NRシステムとLTEシステムとの間の共存(co−existence)によって、スタンドアローン(SA)と非スタンドアローン(NSA)とに区分する。
また、5G NRは、様々なサブキャリア間隔(subcarrier spacing)を支援し、ダウンリンクでCP−OFDMを、アップリンクでCP−OFDM及びDFT−s−OFDM(SC−OFDM)を支援する。
本発明の実施例は、無線アクセスシステムである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って裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施例のうち、本発明の技術的思想を明確に示すために説明していない段階または部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書で開示している全ての用語は、前記標準文書によって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/NR(New RAT)を中心に記述するが、本発明の技術的特徴がこれに制限されるわけではない。
用語の定義
eLTE eNB:eLTE eNBは、EPC及びNGCに対する接続を支援するeNBの進化(evolution)である。
gNB:NGCとの接続だけでなく、NRを支援するノード。
新しいRAN:NRまたはE−UTRAを支援するか、またはNGCと相互作用する無線アクセスネットワーク。
ネットワークスライス(network slice):ネットワークスライスは、終端間の範囲と共に特定の要求事項を要求する特定市場シナリオに対して最適化されたソリューションを提供するようにoperatorにより定義されたネットワーク。
ネットワーク機能(network function):ネットワーク機能は、よく定義された外部インターフェースとよく定義された機能的動作を有するネットワークインフラ内での論理的ノード。
NG−C:新しいRANとNGCとの間のNG2レファレンスポイント(reference point)に使われる制御プレーンインターフェース。
NG−U:新しいRANとNGCとの間のNG3レファレンスポイント(reference point)に使われるユーザプレーンインターフェース。
非スタンドアローン(Non−standalone)NR:gNBがLTE eNBをEPCに制御プレーン接続のためのアンカーとして要求するか、またはeLTE eNBをNGCに制御プレーン接続のためのアンカーとして要求する配置構成。
非スタンドアローンE−UTRA:eLTE eNBがNGCに制御プレーン接続のためのアンカーとしてgNBを要求する配置構成。
ユーザプレーンゲートウェイ:NG−Uインターフェースの終端点。
システム一般
図1は、本明細書で提案する方法が適用できるNRの全体的なシステム構造の一例を示す図である。
図1を参照すると、NG−RANはNG−RAユーザプレーン(新しいAS sublayer/PDCP/RLC/MAC/PHY)及びUE(User Equipment)に対する制御プレーン(RRC)プロトコル終端を提供するgNBで構成される。
前記gNBは、Xnインターフェースを通じて相互接続される。
また、前記gNBは、NGインターフェースを通じてNGCに接続される。
より具体的には、前記gNBはN2インターフェースを通じてAMF(Access and Mobility Management Function)に、N3インターフェースを通じてUPF(User Plane Function)に接続される。
NR(New Rat)ヌメロロジー(Numerology)及びフレーム(frame)構造
NRシステムでは、多数のヌメロロジー(numerology)が支援できる。ここで、ヌメロロジーはサブキャリア間隔(subcarrier spacing)とCP(Cyclic Prefix)のオーバーヘッドにより定義できる。この際、多数のサブキャリア間隔は基本サブキャリア間隔を整数N(または、μ)にスケーリング(scaling)することにより誘導できる。また、非常に高い搬送波周波数で非常に低いサブキャリア間隔を利用しないと仮定されても、用いられるヌメロロジーは周波数帯域と独立して選択できる。
また、NRシステムでは多数のヌメロロジーに従う多様なフレーム構造が支援できる。
以下、NRシステムで考慮できるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)ヌメロロジー及びフレーム構造を見てみる。
NRシステムで支援される多数のOFDMヌメロロジーは、表1のように定義できる。
NRシステムにおけるフレーム構造(frame structure)と関連して、時間領域の多様なフィールドの大きさは
の時間単位の倍数として表現される。ここで、
であり、
である。ダウンリンク(downlink)及びアップリンク(uplink)送信は
の区間を有する無線フレーム(radio frame)で構成される。ここで、無線フレームは各々
の区間を有する10個のサブフレーム(subframe)で構成される。この場合、アップリンクに対する1セットのフレーム及びダウンリンクに対する1セットのフレームが存在することができる。
図2は、本明細書で提案する方法が適用できる無線通信システムにおけるアップリンクフレームとダウンリンクフレームとの間の関係を示す。
図2に示すように、端末(User Equipment、UE)からのアップリンクフレーム番号iの送信は、該当端末での該当ダウンリンクフレームの開始より
以前に始めなければならない。
ヌメロロジーμに対して、スロット(slot)はサブフレーム内で
の増加する順に番号が付けられて、無線フレーム内で
の増加する順に番号が付けられる。1つのスロットは
の連続するOFDMシンボルで構成され、
は用いられるヌメロロジー及びスロット設定(slot configuration)によって決定される。サブフレームでスロット
の開始は同一サブフレームでOFDMシンボル
の開始と時間的に整列される。
全ての端末が同時に送信及び受信できるものではなく、これはダウンリンクスロット(downlink slot)またはアップリンクスロット(uplink slot)の全てのOFDMシンボルが利用できないことを意味する。
表2はヌメロロジーμでの一般(normal)CPに対するスロット当たりのOFDMシンボルの数を示し、表3はヌメロロジーμでの拡張(extended)CPに対するスロット当たりのOFDMシンボルの数を示す。
NR物理リソース(NR Physical Resource)
NRシステムにおける物理リソース(physical resource)に関して、アンテナポート(antenna port)、リソースグリッド(resource grid)、リソース要素(resource element)、リソースブロック(resource block)、キャリアパート(carrier part)などが考慮できる。
以下、NRシステムで考慮できる前記物理リソースに対して具体的に説明する。
まず、アンテナポートに関して、アンテナポートはアンテナポート上のシンボルが運搬されるチャネルが同一なアンテナポート上の他のシンボルが運搬されるチャネルから推論できるように定義される。1つのアンテナポート上のシンボルが運搬されるチャネルの広範囲特性(large−scale property)が他のアンテナポート上のシンボルが運搬されるチャネルから類推できる場合、2本のアンテナポートはQC/QCL(quasi co−locatedまたはquasi co−location)関係にあるといえる。ここで、前記広範囲特性は遅延拡散(Delay spread)、ドップラー拡散(Doppler spread)、周波数シフト(Frequency shift)、平均受信パワー(Average received power)、受信タイミング(Received Timing)のうち、1つ以上を含む。
図3は、本明細書で提案する方法が適用できる無線通信システムで支援するリソースグリッド(resource grid)の一例を示す。
図3を参考すると、リソースグリッドが周波数領域上に
サブキャリアで構成され、1つのサブフレームが14・2μOFDMシンボルで構成されることを例示的に記述するが、これに限定されるものではない。
NRシステムにおいて、送信される信号(transmitted signal)は
サブキャリアで構成される1つまたはそれ以上のリソースグリッド及び
のOFDMシンボルにより説明される。ここで、
である。前記
は最大の送信帯域幅を示し、これは、ヌメロロジーだけでなく、アップリンクとダウンリンクとの間でも変わり得る。
この場合、図4のように、ヌメロロジーμ及びアンテナポートp別に1つのリソースグリッドが設定できる。
図4は、本明細書で提案する方法が適用できるアンテナポート及びヌメロロジー別リソースグリッドの例を示す。
ヌメロロジーμ及びアンテナポートpに対するリソースグリッドの各要素はリソース要素(resource element)と称され、インデックス対
により固有に識別される。ここで、
は周波数領域上のインデックスであり、
はサブフレーム内でのシンボルの位置を称する。スロットでリソース要素を称する時には、インデックス対
が用いられる。ここで、
である。
ヌメロロジーμ及びアンテナポートpに対するリソース要素
は複素値(complex value)
に該当する。混同(confusion)する危険がない場合、または特定のアンテナポートまたはヌメロロジーが特定されない場合には、インデックスp及びμはドロップ(drop)されることができ、その結果、複素値は
または
になることができる。
また、物理リソースブロック(physical resource block)は周波数領域上の
の連続的なサブキャリアとして定義される。周波数領域上で、物理リソースブロックは0から
まで番号が付けられる。この際、周波数領域上の物理リソースブロックの番号(physical resource block number)
とリソース要素
との間の関係は、数1のように与えられる。
また、キャリアパート(carrier part)に関して、端末はリソースグリッドのサブセット(subset)のみを用いて受信または送信するように設定できる。この際、端末が受信または送信するように設定されたリソースブロックの集合(set)は周波数領域上で0から
まで番号が付けられる。
自己完結型(Self−contained)スロット構造
TDDシステムでデータ送信のレイテンシ(latency)を最小化するために第5世代のNew RAT(NR)では、図5のような自己完結型スロット構造(self−contained slot structure)を考慮している。
即ち、図5は、本明細書で提案する方法が適用できる自己完結型スロット構造の一例を示した図である。
図5において、斜線領域510は、ダウンリンク制御(downlink control)領域を示し、黒色部分520は、アップリンク制御(uplink control)領域を示す。
何ら表示のない部分530は、ダウンリンクデータの送信のために用いられてもよく、アップリンクデータの送信のために用いられてもよい。
このような構造の特徴は、1つのスロット内でDL送信とUL送信が順次に行われ、1つのスロット内でDLデータを送り、UL Ack/Nackも送受信できる。
このようなスロットを「自己完結型スロット(self−contained slot)」と定義することができる。
即ち、このようなスロット構造を通じて、基地局はデータ送信のエラー発生の際、端末へデータを再送信するまでかかる時間を減らすことになり、これによって、最終のデータ伝達のレイテンシを最小化することができる。
このような自己完結型スロット構造において、基地局と端末は送信モードから受信モードへ切り替える過程又は受信モードから送信モードへ切り替える過程のための時間間隔(time gap)が必要である。
このため、該当スロット構造において、DLからULへ切り替えられる時点の一部のOFDMシンボルがガード区間(guard period、GP)に設定される。
キャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation)
本発明の実施例で考慮する通信環境は、マルチキャリア(Multi−carrier)の支援環境を全て含む。即ち、本発明で使用されるマルチキャリアシステム又はキャリアアグリゲーション(CA:Carrier Aggregation)システムとは、広帯域を支援するために、目標とする広帯域を構成する際に目標帯域よりも小さい帯域幅(bandwidth)を有する1つ以上のコンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)をアグリゲーション(aggregation)して使用するシステムを言う。
本発明において、マルチキャリアはキャリアのアグリゲーション(又は、搬送波集成)を意味し、この際のキャリアのアグリゲーションは、隣接した(contiguous)キャリア間のアグリゲーションだけでなく、隣接しない(non−contiguous)キャリア間のアグリゲーションも意味する。また、ダウンリンクとアップリンクとの間に集成するコンポーネントキャリアの数は異なって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ア(以下、「DL CC」という。)の数とアップリンクコンポーネントキャリア(以下、「UL CC」という)の数が同一である場合を対称的(symmetric)集成といい、その数が異なる場合を非対称的(asymmetric)集成という。このようなキャリアアグリゲーションは、搬送波集成、帯域幅集成(bandwidth aggregation)、スペクトル集成(spectrum aggregation)等の用語と混用して使用できる。
2つ以上のコンポーネントキャリアが結合されて構成されるキャリアアグリゲーションは、LTE−Aシステムでは100MHzの帯域幅まで支援することを目標とする。目標の帯域よりも小さい帯域幅を有する1つ以上のキャリアを結合する際に、結合するキャリアの帯域幅は既存のIMTシステムとの互換性(backward compatibility)維持のために、既存のシステムで使用する帯域幅に制限し得る。例えば、既存の3GPP LTEシステムでは、{1.4、3、5、10、15、20}MHzの帯域幅を支援し、3GPP LTE−advancedシステム(即ち、LTE−A)では既存のシステムとの互換性のために、前記の帯域幅のみを用いて20MHzよりも大きい帯域幅を支援させることができる。また、本発明で使用されるキャリアアグリゲーションシステムは、既存のシステムで使用する帯域幅と関係なく、新たな帯域幅を定義し、キャリアアグリゲーションを支援させることもできる。
LTE−Aシステムは、無線リソースを管理するためにセル(cell)の概念を使用する。
前述したキャリアアグリゲーションの環境は、マルチセル(multiple cells)環境と呼ばれ得る。セルは、ダウンリンクリソース(DL CC)とアップリンクリソース(UL CC)の一対の組み合わせで定義されるが、アップリンクリソースは、必須要素ではない。従って、セルはダウンリンクリソース単独、又はダウンリンクリソースとアップリンクリソースで構成されることができる。特定の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つのDL CCと1つのUL CCを有することができるが、特定の端末が2つ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、それと同一であってもよく、それよりも小さくてもよい。
或いは、その逆にDL CCとUL CCが構成されることもある。即ち、特定の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の数よりもUL CCがさらに多いキャリアアグリゲーション環境も支援されることができる。即ち、キャリアアグリゲーション(carrier aggregation)は、それぞれキャリアの周波数(セルの中心周波数)が互いに異なる2つ以上のセルのアグリゲーションで理解できる。ここで言う「セル(Cell)」は、一般的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システムで使用されるセルは、プライマリーセル(PCell:Primary Cell)及びセカンダリセル(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の状態にあるが、キャリアアグリゲーションが設定されていないか、キャリアアグリゲーションを支援しない端末の場合、Pセルのみで構成されたサービングセルがただ一つ存在する。これに対し、RRC_CONNECTEDの状態にあり、キャリアアグリゲーションが設定された端末の場合、1つ以上のサービングセルが存在することができ、サービングセル全体には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パラメータを通じて設定されることができる。PhysCellIdはセルの物理層の識別子であって、0から503までの整数値を有する。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までの整数値を有する。ServCellIndexは、サービングセル(Pセル又は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までの整数値を有する。値0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。即ち、ServCellIndexで最も小さいセルID(又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、プライマリー周波数(又は、primary CC)上で動作するセルを意味する。端末が初期の接続設定(initial connection establishment)の過程を行うか、接続再設定の過程を行うのに使用されることができ、ハンドオーバーの過程で指示されたセルを称することもある。また、Pセルは、キャリアアグリゲーション環境で設定されたサービングセルのうち、制御関連通信の中心になるセルを意味する。即ち、端末は自身のPセルでのみPUCCHを割り当てられて送信することができ、システム情報を獲得するか、モニタリング手続を変更するのにPセルのみを用いることができる。E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)は、キャリアアグリゲーション環境を支援する端末にモビリティ制御情報(mobilityControlInfo)を含む上位層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを用いて、ハンドオーバー手続のためにPセルのみを変更することもある。
Sセルは、セカンダリ周波数(又は、Secondary CC)上で動作するセルを意味することができる。特定の端末にPセルは一つのみ割り当てられ、Sセルは一つ以上割り当てられることができる。Sセルは、RRC接続が設定された以降に構成可能であり、更なる無線リソースを提供するのに使用されることができる。キャリアアグリゲーション環境で設定されたサービングセルのうちからPセルを除いた残りのセル、即ち、SセルにはPUCCHが存在しない。E−UTRANはSセルをキャリアアグリゲーション環境を支援する端末に追加する際に、RRC_CONNECTEDの状態にある関連したセルの動作と関連した全てのシステム情報を特定のシグナル(dedicated signal)を通じて提供できる。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、上位層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを用いることができる。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、端末別に異なるパラメータを有する特定のシグナリング(dedicated signaling)をすることができる。
初期のセキュリティ活性化過程が開始された以降、E−UTRANは接続設定の過程で初期に構成されるPセルに付加し、一つ以上のSセルを含むネットワークを構成することができる。キャリアアグリゲーション環境で、Pセル及びSセルはそれぞれのコンポーネントキャリアとして動作できる。以下の実施例では、プライマリーコンポーネントキャリア(PCC)はPセルと同じ意味に使用でき、セカンダリコンポーネントキャリア(SCC)は、Sセルと同じ意味に使用できる。
図6は、本発明が適用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ア及びキャリアアグリゲーションの一例を示す。
図6の(a)は、LTEシステムで使用される単一のキャリア構造を示す。コンポーネントキャリアには、DL CCとUL CCがある。一つのコンポーネントキャリアは、20MHzの周波数範囲を有することができる。
図6の(b)は、LTE_Aシステムで使用されるキャリアアグリゲーション構造を示す。図6の(b)の場合に、20MHzの周波数の大きさを有する3つのコンポーネントキャリアが結合された場合を示す。DL CCとUL CCがそれぞれ3つずつあるが、DL CCとUL CCの数に制限があるわけではない。キャリアアグリゲーションの場合、端末は3つのCCを同時にモニタリングでき、ダウンリンクの信号/データを受信することができ、アップリンクの信号/データを送信することができる。
もし、特定のセルで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のみをモニタリングし、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に優先順位を与え、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は必ずL個のDL CCをモニタリングしなければならない。このような方式は、アップリンク送信にも同様に適用されることができる。
ダウンリンクリソースの搬送波周波数(又はDL CC)とアップリンクリソースの搬送波周波数(又は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層のメッセージやシステム情報によって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リソースとULリソースとの組み合わせが構成できる。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と前記ULグラントを使用するUL CCとの間のマッピング関係を意味してもよく、HARQのためのデータが送信されるDL CC(又はUL CC)とHARQ ACK/NACK信号が送信されるUL CC(又はDL CC)との間のマッピング関係を意味してもよい。
端末に一つ以上のSセルが設定されると、ネットワークは設定されたSセルを活性化(activate)又は非活性化(deactivate)できる。Pセルは常時活性化される。ネットワークは活性/非活性(Activation/Deactivation)MAC制御要素(MAC control element)を送信することによって、Sセルを活性化又は非活性化する。
活性/非活性MAC制御要素は固定された大きさを有し、7個のCフィールド(C−field)と1個のRフィールド(R−field)とを含む単一のオクテット(octet)で構成される。Cフィールドは、各Sセルインデックス(SCellIndex)別に構成され、Sセルの活性/非活性の状態を指示する。Cフィールド値が「1」とセッティングされると、該当Sセルインデックスを有するSセルの活性化を指示し、「0」とセッティングされると、該当Sセルインデックスを有するSセルの非活性を指示する。
また、端末は設定されたSセル別にタイマー(sCellDeactivationTimer)を維持し、タイマーが満了するとき、関連したSセルを非活性化する。同一の初期のタイマー値がタイマー(sCellDeactivationTimer)の各インスタンス(instance)に適用され、RRCシグナリングによって設定される。Sセルが追加されるとき、又はハンドオーバー以降、初期のSセルは非活性化の状態である。
端末は各TTIでそれぞれの設定されたSセルに対して、下記のような動作を行う。
− 端末が特定のTTI(サブフレームn)でSセルを活性化する活性/非活性MAC制御要素を受信すると、端末は決められたタイミングに該当するTTI(サブフレームn+8又はそれ以降)でSセルを活性化し、該当Sセルと関連したタイマーを(再)開始させる。端末がSセルを活性化するというのは、端末がSセル上でSRS(Sounding Reference Signal)送信、SセルのためのCQI(Channel Quality Indicator)/PMI(Precoding Matrix Indicator)/RI(Rank Indication)/PTI(Precoding Type Indicator)報告、Sセル上でPDCCHモニタリング、SセルのためのPDCCHモニタリングのような一般のSセル動作を適用するということを意味する。
− 端末が特定のTTI(サブフレームn)でSセルを非活性化する活性/非活性MAC制御要素を受信するか、又は特定のTTI(サブフレームn)で活性化されたSセルと関連したタイマーが満了すると、端末は決められたタイミングに該当するTTI(サブフレームn+8又はそれ以降)でSセルを非活性化し、該当Sセルのタイマーを中断し、該当Sセルと関連した全てのHARQバッファーをフラッシュする(flush)。
− 活性化されたSセル上のPDCCHがアップリンクグラント(uplink grant)又はダウンリンク承認(downlink assignment)を指示するか、又は活性化されたSセルをスケジューリングするサービングセル上のPDCCHが活性化されたSセルのためのアップリンクグラント(uplink grant)又はダウンリンク承認(downlink assignment)を指示すると、端末は該当Sセルと関連したタイマーを再開する。
− Sセルが非活性化されると、端末はSセル上でSRSを送信せず、SセルのためのCQI/PMI/RI/PTIを報告せず、Sセル上でUL−SCHを送信せず、Sセル上でPDCCHをモニターしない。
前述したキャリアアグリゲーションに関する内容は、LTE/LTE−Aシステムを基準に説明されているが、これは説明の便宜のためのものであるだけで、5G NRシステムにも同一又は類似し、拡張して適用できることは勿論である。特に、5G NRシステムで考慮できるキャリアアグリゲーションの配置シナリオは、図7の通りである。
図7は、NRシステムにおけるキャリアアグリゲーションを考慮した配置シナリオ(deployment scenarios)の例を示す。
図7を参考すると、F1及びF2は、それぞれ第1周波数(又は第1周波数帯域、第1キャリア周波数、第1中心周波数)に設定されたセル、及び第2周波数(又は第2周波数帯域、第2キャリア周波数、第2中心周波数)に設定されたセルを意味することができる。
図7の(a)は、第1のCA配置シナリオを示す。図7の(a)に示すように、F1セルとF2セルは同じ位置に存在(co−located、overlaid)し得る。この場合、2つのレイヤー(layer)はいずれも充分なカバレッジ(coverage)を提供することができ、2つのレイヤーでのモビリティ(mobility)が支援できる。該当シナリオは、F1セルとF2セルが同じ帯域(band)に存在する場合を含むことができる。該当シナリオでは、重なったF1セル及びF2セル間ではアグリゲーション(aggregation)が可能であると期待できる。
図7の(b)は、第2のCA配置シナリオを示す。図7の(b)に示すように、F1セルとF2セルは同じ位置に存在し得るが、F2セルはさらに大きい経路損失(path loss)により、さらに小さいカバレッジを支援することもある。この場合、F1セルのみが充分なカバレッジを提供し、F2セルはスループット(throughput)を改善するために用いられることができる。このとき、モビリティはF1セルのカバレッジに基づいて行われることができる。該当シナリオは、F1セルとF2セルが異なる帯域(例:F1セルは{800MHz、2GHz}、F2セルは{3.5GHz})に存在する場合を含むことができる。該当シナリオでは、重なったF1セル及びF2セルの間ではアグリゲーション(aggregation)が可能であると期待できる。
図7の(c)は、第3のCA配置シナリオを示す。図7の(c)に示すように、F1セル及びF2セルは同じ位置に存在するが、セル境界のスループットを増加させるように、F2セルのアンテナはF2セルの境界に接続されることができる。この場合、F1セルは充分なカバレッジを提供するが、F2セルは潜在的にさらに大きい経路損失等による空白(hole)を有し得る。このとき、モビリティは、F1セルのカバレッジに基づいて行われることができる。該当シナリオは、F1セルとF2セルが異なる帯域(例:F1セルは{800MHz、2GHz}、F2セルは{3.5GHz})に存在する場合を含むことができる。該当シナリオでは、同じ基地局(eNB)のF1セル及びF2セルはカバレッジが重なる領域でアグリゲーション(aggregation)が可能であると期待できる。
図7の(d)は第4のCA配置シナリオを示す。図7の(d)に示すように、F1セルはマクロカバレッジ(macro coverage)を提供し、F2のリモートラジオヘッド(remote radio heads、RRHs)はホットスポット(hot spot)でのスループット改善のために用いられることができる。このとき、モビリティは、F1セルのカバレッジに基づいて行われることができる。該当シナリオは、F1セル及びF2セルが同じ帯域(例:1.7GHz等)でDLの非連続的なキャリア(DL non−contiguous carrier)に該当する場合、及びF1セルとF2セルが異なる帯域(例:F1セルは{800MHz、2GHz}、F2セルは{3.5GHz})に存在する場合を全て含むことができる。該当シナリオでは、F2セル(即ち、RRHs)は自身と連結された(underlying)F1セル(即ち、マクロセル)とアグリゲーションが可能であると期待できる。
図7の(e)は、第5のCA配置シナリオを示す。該当シナリオは前述した第2のCA配置シナリオと類似するが、キャリア周波数のうち一つに対するカバレッジが拡張できるように周波数選択型リピータ(frequency selective repeater)が配置できる。該当シナリオでは、同じ基地局のF1セル及びF2セルは、カバレッジが重なる領域でアグリゲーションが可能であると期待できる。
互いに異なるサービングセルによるものであるが、同じTTIに対するULグラント(UL grants)、及びDL割り当て(DL assignments)の物理層(physical layer)での(例:制御シンボルの数、伝播(propagation)、及び配置シナリオに依存する)受信タイミング差(reception timing difference)は、MAC動作に影響を与えないことがある。端末は、intra−bandの非連続的CA及びinter−bandの非連続的CSでいずれもアグリゲーションされるCCのうち、30usまでの相対伝播遅延差(relative propagation delay difference)を処理する必要があり得る。これは、基地局の時間整列(time alignment)が最大0.26usに特定されるため、端末が受信機でモニタリングされるCCのうち、30.26usまでの遅延拡散(delay spread)を処理する必要があるということを意味することができる。また、これは、端末が多数のTAGを有するinter−bandのCAに対して36.37usのTAG間の最大のアップリンク送信タイミング差(maximum uplink transmission timing difference)を処理すべきであるということを意味することができる。
CAが配置される場合、フレームタイミング(frame timing)及びSFN(System Frame Number)はアグリゲーションされたセルにかけて整列されることができる。
ランダムアクセス手続(Random Access Procedure)
以下では、LTE/LTE−Aシステムで提供するランダムアクセス手続(random access procedure)について見てみる。
ランダムアクセス手続は、端末が基地局とアップリンク同期を得るか、アップリンクの無線リソースの割り当てを受けるために使用される。端末の電源が入った後、端末は初期のセルとのダウンリンク同期を獲得し、システム情報を受信する。システム情報から使用可能なランダムアクセスプリアンブル(random access preamble)の集合と、ランダムアクセスプリアンブルの送信に使用される無線リソースに関する情報を得る。ランダムアクセスプリアンブルの送信に使用される無線リソースは、少なくとも一つ以上のサブフレームインデックスと周波数領域上のインデックスとの組み合わせで特定されることができる。端末はランダムアクセスプリアンブルの集合から任意に選択したランダムアクセスプリアンブルを送信し、前記ランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、アップリンク同期のためのタイミング整列(timing alignment)値をランダムアクセス応答を通じて端末へ送る。これによって、端末はアップリンク同期を獲得する。
ランダムアクセス手続は、FDD(frequency division duplex)とTDD(time division duplex)で共通の手続である。ランダムアクセス手続はセルのサイズに関係なく、キャリアアグリゲーション(CA:carrier aggregation)が設定された場合、サービングセル(serving cell)の数とも関係ない。
まず、端末がランダムアクセス手続を行う場合としては、次のような場合がある。
− 端末が基地局とのRRC接続(RRC Connection)がなく、RRCアイドルの状態で初期のアクセス(initial access)を行う場合
− RRC接続再確立手続(RRC connection re−establishment procedure)を行う場合
− 端末がハンドオーバーの過程で、ターゲット(target)セルに初めてアクセスする場合
− 基地局の命令によってランダムアクセス手続が要求される場合
− RRC接続状態中、アップリンクの時間同期が合わない状況で(non−synchronized)ダウンリンクへ送信されるデータが発生する場合
− RRC接続状態中、アップリンクの時間同期が合わないか(non−synchronized)、無線リソースを要求するために使用される指定された無線リソースが割り当てられない状況で、アップリンクへ送信するデータが発生する場合
− RRC接続状態中、タイミングアドバンス(timing advance)が必要な状況で、端末の位置決め(positioning)を行う場合
− 無線リンク失敗(radio link failure)又はハンドオーバー失敗(handover failure)の際に復旧過程を行う場合
3GPP Rel−10では、キャリアアグリゲーションを支援する無線アクセスシステムで1つの特定のセル(例えば、Pセル)に適用可能なTA(timing advance)値を複数のセルに共通して適用することを考慮した。但し、端末が互いに異なる周波数バンドに属した(即ち、周波数上で大きく離隔した)複数のセルまたは伝播(propagation)特性が異なる複数のセルをアグリゲーションすることができる。また、特定のセルの場合、カバレッジの拡大又はカバレッジホールの除去のためにRRH(remote radio header)(即ち、リピータ)、フェムトセル(femto cell)又はピコセル(pico cell)等のスモールセル(small cell)又はセカンダリ基地局(SeNB:secondary eNB)がセル内に配置される状況で、端末は一つのセルを通じて基地局(即ち、マクロ基地局(macro eNB))と通信を行い、別のセルを通じてセカンダリ基地局と通信を行う場合、複数のセルが互いに異なる伝播遅延の特性を有することができる。この場合、一つのTA値を複数のセルに共通して適用する方式で使用するアップリンク送信を行う場合、複数のセル上で送信されるアップリンク信号の同期に深刻な影響を与え得る。従って、複数のセルがアグリゲーションされたCAの状況で、複数のTAを有することが好ましく、3GPP Rel−11ではマルチTA(multiple TA)を支援するために、特定のセルグループの単位でTAを独立して割り当てることを考慮する。これをTAグループ(TAG:TA group)といい、TAGは一つ以上のセルを含むことができ、TAG内に含まれた一つ以上のセルには、同じTAが共通して適用できる。このようなマルチTAを支援するために、MAC TA命令制御要素(element)は2ビットのTAG識別子(TAG ID)と6ビットのTA命令フィールドとで構成される。
キャリアアグリゲーションが設定された端末は、Pセルに関して前記で説明したランダムアクセス手続を行う場合が発生すると、ランダムアクセス手続を行うことになる。Pセルが属したTAG(即ち、pTAG:primary TAG)の場合、従来と同様にPセルを基準に決定される、或いはPセルに伴われるランダムアクセス手続を通じて調整されるTAをpTAG内全てのセルに適用できる。これに対し、Sセルのみで構成されるTAG(即ち、sTAG:secondary TAG)の場合、sTAG内で特定のSセルを基準に決定されるTAは、該当sTAG内全てのセルに適用でき、このとき、TAは基地局によって開始され、ランダムアクセス手続によって獲得されることができる。具体的に、sTAG内でSセルはRACH(Random Access Channel)リソースに設定され、基地局はTAを決定するためにSセルでRACHのアクセスを要求する。即ち、基地局はPセルで送信されるPDCCHのオーダーによってSセル上でRACHの送信を開始させる。Sセルのプリアンブルに対する応答メッセージは、RA−RNTIを使用してPセルを通じて送信される。端末はランダムアクセスの終了に成功したSセルを基準に決定されるTAは、該当sTAG内全てのセルに適用できる。このように、ランダムアクセス手続はSセルでも該当Sセルが属したsTAGのタイミング整列(timing alignment)を獲得するためにSセルでも行われることができる。
LTE/LTE−Aシステムでは、ランダムアクセスプリアンブル(random access preamble、RACH preamble)を選択する過程で、特定の集合内で端末が任意に一つのプリアンブルを選択して使用する競合ベースランダムアクセス手続(contention based random access procedure)と、基地局が特定の端末にのみ割り当てたランダムアクセスプリアンブルを使用する非競合ベースランダムアクセス手続(non−contention based random access procedure)を全て提供する。但し、非競合ベースランダムアクセス手続は、前述したハンドオーバー過程、基地局の命令によって要求される場合、端末の位置決め(positioning)及び/又はsTAGのためのタイミングアドバンスの整列に限って使用されることができる。ランダムアクセス手続が完了した後に、一般的なアップリンク/ダウンリンク送信が発生する。
一方、リレーノード(RN:relay node)もまた競合ベースランダムアクセス手続と非競合ベースランダムアクセス手続をいずれも支援する。リレーノードがランダムアクセス手続を行うとき、その時点でRNサブフレームの構成(configuration)を中断させる(suspend)。即ち、これは、一時的にRNサブフレームの構成を廃棄することを意味する。以降、ランダムアクセス手続の完了に成功する時点でRNサブフレームの構成が再開される。
図8は、本発明が適用できる無線通信システムで競合ベースランダムアクセス手続を説明するための図である。
(1)第1メッセージ(Msg 1、message 1)
まず、端末は、システム情報(system information)又はハンドオーバー命令(handover command)を通じて指示されたランダムアクセスプリアンブルの集合で任意に(randomly)一つのランダムアクセスプリアンブル(random access preamble、RAC preamble)を選択し、前記ランダムアクセスプリアンブルを送信することができるPRACH(physical RACH)リソースを選択して送信する。
ランダムアクセスプリアンブルは、RACH送信チャネルで6ビットに送信され、6ビットはRACH送信した端末を識別するための5ビットの任意識別子(random identity)と、追加情報を示すための1ビット(例えば、第3メッセージ(Msg 3)の大きさを指示)で構成される。
端末からランダムアクセスプリアンブルを受信した基地局は、プリアンブルをデコーディングし、RA−RNTIを獲得する。ランダムアクセスプリアンブルが送信されたPRACHと関連したRA−RNTIは、該当端末が送信したランダムアクセスプリアンブルの時間−周波数リソースによって決定される。
(2)第2メッセージ(Msg 2、message 2)
基地局は、第1メッセージ上のプリアンブルを通じて獲得したRA−RNTIに指示(address)されるランダムアクセス応答(random access response)を端末へ送信する。ランダムアクセス応答にはランダムアクセスプリアンブルの区分子/識別子(RA preamble index/identifier)、アップリンクの無線リソースを知らせるアップリンクグラント(UL grant)、仮のセル識別子(TC−RNTI:Temporary C−RNTI)、及び時間同期値(TAC:time alignment command)が含まれ得る。TACは、基地局が端末にアップリンクの時間整列(time alignment)を維持するために送る時間同期値を指示する情報である。端末は、前記時間同期値を用いて、アップリンク送信のタイミングを更新する。端末が時間同期を更新すると、時間同期タイマー(time alignment timer)を開始又は再開する。ULグラントは、後述するスケジューリングメッセージ(第3メッセージ)の送信に使用されるアップリンクリソース割り当て及びTPC(transmit power command)を含む。TPCは、スケジューリングされたPUSCHのための送信パワーの決定に使用される。
端末はランダムアクセスプリアンブルを送信した後に、基地局がシステム情報又はハンドオーバーの命令を通じて指示されたランダムアクセス応答ウィンドウ(random access response window)内で自身のランダムアクセス応答(random access response)の受信を試み、PRACHに対応するRA−RNTIにマスキングされたPDCCHを検出し、検出されたPDCCHによって指示されるPDSCHを受信することになる。ランダムアクセス応答の情報は、MAC PDU(MAC packet data unit)の形式で送信されることができ、前記MAC PDUはPDSCHを介して伝達されることができる。PDCCHには、前記PDSCHを受信すべき端末の情報と、前記PDSCHの無線リソースの周波数、及び時間情報、並びに前記PDSCHの送信形式等が含まれていることが好ましい。前述したように、ひとまず端末が自身に送信されるPDCCHの検出に成功すると、前記PDCCHの情報によってPDSCHに送信されるランダムアクセス応答を適切に受信することができる。
ランダムアクセス応答ウィンドウは、プリアンブルを送信した端末がランダムアクセス応答のメッセージを受信するために待機する最大の時間的な区間を意味する。ランダムアクセス応答ウィンドウは、プリアンブルが送信される最後のサブフレームで3つのサブフレーム以降のサブフレームから開始し、「ra−ResponseWindowSize」の長さを有する。即ち、端末は、プリアンブルを送信が終了したサブフレームから3つのサブフレーム以降から確保したランダムアクセスウィンドウの間にランダムアクセス応答を受信するために待機する。端末は、システム情報(system information)を通じてランダムアクセスウィンドウサイズ(「ra−ResponseWindowsize」)のパラメータ値を獲得することができ、ランダムアクセスウィンドウサイズは、2から10の間の値で決定されることができる。
端末は基地局に送信したランダムアクセスプリアンブルと同一のランダムアクセスプリアンブルの区分子/識別子を有するランダムアクセス応答の受信に成功すると、ランダムアクセス応答のモニタリングを中止する。これに対し、ランダムアクセス応答ウィンドウが終了するまでランダムアクセス応答のメッセージを受信できないか、基地局に送信したランダムアクセスプリアンブルと同一のランダムアクセスプリアンブルの区分子を有する有効なランダムアクセス応答を受信できない場合、ランダムアクセス応答の受信は失敗したと見なされ、以降、端末はプリアンブルの再送信を行うことができる。
前述したように、ランダムアクセス応答でランダムアクセスプリアンブルの区分子が必要な理由は、一つのランダムアクセス応答には一つ以上の端末のためのランダムアクセス応答の情報が含まれ得るため、前記ULグラント、TC−RNTI、及びTACがどの端末に有効であるかを知らせることが必要であるためである。
(3)第3メッセージ(Msg 3、message 3)
端末が自身に有効なランダムアクセス応答を受信した場合には、前記ランダムアクセス応答に含まれた情報をそれぞれ処理する。即ち、端末はTACを適用させ、TC−RNTIを格納する。また、ULグラントを用いて、端末のバッファーに格納されたデータ又は新たに生成されたデータを基地局に送信する。端末の最初のアクセスの場合、RRC層で生成されてCCCHを通じて伝達されたRRC接続の要求が第3メッセージに含まれて送信されてもよく、RRC接続再確立手続の場合、RRC層で生成されてCCCHを通じて伝達されたRRC接続再確立の要求が第3メッセージに含まれて送信されてもよい。また、NASアクセス要求のメッセージを含んでもよい。
第3メッセージは、端末の識別子が含まれなければならない。競合ベースランダムアクセス手続では、基地局でどんな端末が前記ランダムアクセス手続を行うか判断できないが、後日の衝突解決のためには、端末を識別しなければならないためである。
端末の識別子を含ませる方法としては、二つの方法が存在する。第一の方法は、端末が前記ランダムアクセス手続以前に既に該当セルから割り当てられた有効なセル識別子(C−RNTI)を有していたのであれば、端末は前記ULグラントに対応するアップリンク送信信号を通じて自身のセル識別子を送信する。これに対し、もしランダムアクセス手続以前に有効なセル識別子を割り当てられない場合、端末は自身の固有の識別子(例えば、S−TMSI又は任意の値(random number))を含めて送信する。一般に、前記固有の識別子はC−RNTIよりも長い。UL−SCH上の送信では、端末固有のスクランブリングが使用される。但し、端末がまだC−RNTIの割り当てを受けていない場合であれば、スクランブリングはC−RNTIに基づくことができず、代わりにランダムアクセス応答で受信したTC−RNTIが使用される。端末は、前記ULグラントに対応するデータを送信したのであれば、衝突解決のためのタイマー(contention resolution timer)を開始する。
(4)第4メッセージ(Msg 4、message 4)
基地局は、端末から第3メッセージを通じて該当端末のC−RNTIを受信した場合、受信したC−RNTIを用いて端末に第4メッセージを送信する。これに対し、端末から第3メッセージを通じて前記固有の識別子(即ち、S−TMSI又は任意の値(random number))を受信した場合、ランダムアクセス応答で該当端末に割り当てたTC−RNTIを用いて第4メッセージを端末に送信する。ここで、第4メッセージは、C−RNTIを含むRRC接続設定メッセージ(RRC connection setup)が該当し得る。
端末はランダムアクセス応答に含まれたULグラントを通じて自身の識別子を含んだデータを送信した以降、衝突解決のために基地局の指示を待つ。即ち、特定のメッセージを受信するためにPDCCHの受信を試みる。前記PDCCHを受信する方法においても、二つの方法が存在する。前記で言及したように、前記ULグラントに対応して送信された第3メッセージが、自身の識別子がC−RNTIである場合、自身のC−RNTIを用いてPDCCHの受信を試み、前記識別子が固有の識別子(即ち、S−TMSI又は任意の値(random number))である場合には、ランダムアクセス応答に含まれたTC−RNTIを用いてPDCCHの受信を試みる。その後、前者の場合、もし前記衝突解決のタイマーが満了する前に自身のC−RNTIを通じてPDCCHを受信した場合に、端末は正常にランダムアクセス手続が行われたと判断し、ランダムアクセス手続を終了する。後者の場合には、前記衝突解決のタイマーが満了する前にTC−RNTIを通じてPDCCHを受信した場合、前記PDCCHが指示するPDSCHが伝達するデータを確認する。もし、前記データの内容に自身の固有の識別子が含まれていれば、端末は正常にランダムアクセス手続が行われたと判断し、ランダムアクセス手続を終了する。第4メッセージを通じて端末はC−RNTIを獲得し、以降、端末とネットワークはC−RNTIを用いて端末専用メッセージ(dedicated message)を送受信することになる。
次は、ランダムアクセスで衝突解決のための方法について説明する。
ランダムアクセスを行うにあたって衝突が発生する理由は、基本的にランダムアクセスプリアンブルの数が有限であるためである。即ち、基地局は、全ての端末に端末固有のランダムアクセスプリアンブルを付与することができないため、端末は共通のランダムアクセスプリアンブルのうちから任意に一つを選択して送信することになる。これによって、同一の無線リソース(PRACHリソース)を通じて二つ以上の端末が同一のランダムアクセスプリアンブルを選択して送信することになる場合が発生するが、基地局では一つの端末から送信される一つのランダムアクセスプリアンブルとして判断することになる。これによって、基地局はランダムアクセス応答を端末に送信し、ランダムアクセス応答は一つの端末が受信するものと予測する。しかし、前述したように衝突が発生し得るため、二つ以上の端末が一つのランダムアクセス応答を受信することになり、これによって端末毎にそれぞれランダムアクセス応答の受信による動作を行うことになる。即ち、ランダムアクセス応答に含まれた一つのULグラントを用いて、二つ以上の端末が互いに異なるデータを同じ無線リソースに送信することになるという問題点が発生する。これによって、前記データの送信は、全て失敗することもあり、端末の位置又は送信パワーによって特定の端末のデータのみを基地局で受信することもある。後者の場合、二つ以上の端末はいずれも自身のデータの送信が成功したと仮定するため、基地局は競争で失敗した端末に失敗事実に対する情報を知らせなければならない。即ち、前記競合の失敗又は成功に対する情報を知らせることを衝突解決(contention resolution)という。
衝突解決の方法には二つの方法があるが、一つの方法は、衝突解決のタイマー(contention resolution timer)を用いる方法と、もう一つの方法は、成功した端末の識別子を端末に送信する方法である。前者の場合は、端末がランダムアクセスの過程前に既に固有のC−RNTIを有している場合に使用される。即ち、既にC−RNTIを有している端末は、ランダムアクセス応答によって自身のC−RNTIを含んだデータを基地局に送信し、衝突解決のタイマーを作動する。また、衝突解決のタイマーが満了する前に、自身のC−RNTIによって指示されるPDCCH情報が受信されると、端末は自身が競合で成功したと判断し、ランダムアクセスを正常に終わることになる。逆に、もし衝突解決のタイマーが満了する前に、自身のC−RNTIによって指示されるPDCCHが送信できていない場合は、自身が競合で失敗したと判断し、ランダムアクセスの過程を再度行うか、上位層に失敗事実を通報することができる。衝突解消方法のうちの後者の場合、即ち、成功した端末の識別子を送信する方法は、端末がランダムアクセスの過程前に固有のセル識別子がない場合に使用される。即ち、端末自身にセル識別子がない場合、ランダムアクセス応答に含まれたULグラントの情報によってデータにセル識別子よりも上位の識別子(S−TMSI又はrandom number)を含めて送信し、端末は衝突解決のタイマーを作動させる。衝突解決のタイマーが満了する前に、自身の上位の識別子を含んだデータがDL−SCHへ送信された場合、端末はランダムアクセスの過程が成功したと判断する。これに対し、衝突解決のタイマーが満了する前に、自身の上位の識別子を含んだデータをDL−SCHに送信を受けることができない場合には、端末はランダムアクセス過程が失敗したと判断することになる。
一方、非競合ベースのランダムアクセス過程での動作は、図8に示した競合ベースのランダムアクセス過程と異なり、第1メッセージの送信及び第2メッセージの送信だけでランダムアクセス手続が終了することになる。但し、第1メッセージとして端末が基地局にランダムアクセスのプリアンブルを送信する前に、端末は基地局からランダムアクセスのプリアンブルが割り当てられることになり、この割り当てられたランダムアクセスのプリアンブルを基地局に第1メッセージとして送信し、基地局からランダムアクセスの応答を受信することによって、ランダムアクセス手続が終了することになる。
前述したランダムアクセス手続に関する内容は、LTE/LTE−Aシステムを基準に説明されているが、これは、説明の便宜のためのものであるだけで、5G NRシステムにも同一又は類似し、拡張して適用できることは勿論である。
前述したように、5G NRシステム(以下、NRシステム)では様々な活用シナリオ(use case scenarios)及び/又は様々な周波数帯域での配置が考慮できる。これによって、NRシステムでは、CC(component carrier)別に様々なヌメロロジー(numerology)を支援する方式が考慮できる。ここで、ヌメロロジーは、サブキャリア間隔(subcarrier spacing)とサイクリックプレフィックス(cyclic prefix、CP)等を意味することができる。
このような点を考慮し、本明細書ではヌメロロジーがCC別及び/又はCC間で異なり得るNRシステムのキャリアアグリゲーション(carrier aggregation、CA)の状況で、タイミングの調整(timing adjustment)、即ち、送受信タイミングの調整を支援する方法を提案する。
本明細書で言及されるTA(Timing Advance)は、基地局で直交的な(orthorgonal)アップリンク/ダウンリンクの送受信(DL/UL transmission and reception)を行うために、アップリンクサブフレーム(uplink subframe、UL subframe)とダウンリンクサブフレーム(downlink subframe、DL subframe)間の同期を合わせる目的で、端末で印加する(又は適用する)タイミングオフセット(timing offset)を意味することができる。
NRシステムでは、前記で言及したCA配置シナリオ等(例:第4のCA配置シナリオ(HetNet))を考慮し、多数のTAG(Timing Advance Group)、即ち、マルチTAG(multiple TAG)を支援することができる。前述したように、TAGのうちのPCellを含むTAGはpTAGと称され、SCellのみで構成されたTAGはsTAGと称され得る。
このとき、初期のpTAG(initial pTAG)に対する初期のタイミング情報(initial timing information)はランダムアクセス手続(random access procedure、RA procedure)を通じて獲得されることができる。以降、sTAGに対するタイミング情報は、端末がRRC接続(RRC connection)が設定(setup)された状態(即ち、RR_CONNECTED state)である点を考慮し、PDCCH(又はNPDCCH)の順序(order)に基づいた非競合RA手続(contention−free RA procedure or non−contention RA procedure)を通じて獲得されることができる。
以下、前述したNRシステムにおけるCA動作(Carrier Aggregation operation)を考慮し、本明細書ではpTAGのタイミング情報を獲得するための方法、sTAGのタイミング情報を獲得するための方法、TA命令(TA command)を設定する方法、SCellの活性化/再活性化のタイミング設定方法、及びタイミング差に対する要求条件(timing difference requirement)を決定する方法について具体的に見る。
第1実施例
本実施例では、NRシステムにおけるCA動作を考慮し、pTAGのタイミング情報を獲得する方法について見る。
このとき、NRシステムにおけるCA動作を考慮し、pTAGのタイミング情報を獲得するための方法として、ランダムアクセス手続(以下、RA手続)が用いられる。
具体的に、pTAGに対するTA情報を獲得するために、PCellにランダムアクセスプリアンブル(Random Access preamble、以下、RAプリアンブル)を送信することを始めにRA手続が行われる必要がある。このとき、pTAGHに対するTA情報の獲得のためのRA手続として、競合ベースRA手続(contention−based RA procedure)又は非競合ベースRA手続(contention−free RA procedure)が用いられる。
NRシステムにおけるCA動作の場合、各CC(Component Carrier)のヌメロロジーが様々な値(例:サブキャリア間隔15kHz、30kHz、60kHz、120kHz)のうちから選択されることができるため、これによる差が考慮される必要がある。例えば、サブキャリア間隔の差によって、シンボル、スロット、及び/又はサブフレームの長さが異なって設定できるが、これによって異なって設定される各段階での送信タイミング(transmission timing)、カウンターの大きさ(counter size)等の差異点が考慮される必要がある。
以下、pTAGのタイミング情報を獲得する手続に対して、競合ベースRA手続を用いる方法1−1)と、非競合ベースRA手続を用いる方法1−2)について具体的に見てみる。方法1)及び方法2)は、説明の便宜のために区分されたものであるだけで、相互間で結合するか、一部の構成を置換して適用することもできることは勿論である。
方法1−1)
まず、競合ベースRA手続を用いてpTAGのタイミング情報を獲得する方法について見てみる。
競合ベースRA手続で、基地局(例:gNB)は、端末が第1段階で送信したプリアンブル(即ち、前述したMsg 1)の受信に成功する場合、プリアンブルの送信開始点(例:n番目のサブフレーム)から一定時間以降から始まるRARウィンドウ(Random Access Response window)内でRARメッセージ(第2段階のメッセージ、即ち、前述したMsg 2)を端末に送信することができる。ここで、RARウィンドウの開始点と終着点は、サブフレーム及び/又はスロット単位で設定されることができる。
例えば、RARウィンドウはn+k0番目のサブフレームで開始するように設定されることができる。このとき、nはプリアンブルの送信開始のサブフレームであるか、最後のサブフレームに該当し得る。但し、この場合、CCのヌメロロジーによって、k0に対応する絶対的時間(absolution time)がスケール(scale)(即ち、特定の条件/値によって拡大又は縮小)し、基地局でRAR送信に要求される準備時間が不足するか、逆に時間が長すぎて遅延(latency)や電力(power)の側面で不利な点が発生することもある。
このような問題を解決するために、k0値が絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位でRARウィンドウのタイミングが設定されることもできる。このとき、設定された値は、全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。一例として、前述したヌメロロジーに連動してRARウィンドウのタイミングを設定する方法は、サブキャリア間隔がM倍増加すると、サブフレームの長さが1/Mと小さくなる点を考慮し、RARウィンドウの開始点をk0*Mのサブフレームと解釈する方法であり得る。
或いは、別の例を挙げて、RARウィンドウ内で基地局が端末に送信するRARメッセージ(即ち、Msg 2)がn+k1番目のサブフレームで送信されるように設定することもできる。この場合にも、nはプリアンブルの送信開始のサブフレームであるか、最後のサブフレームに該当することがあり、k1値が絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位でRARウィンドウのタイミングが設定されることもできる。前記例と同様に、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。一例として、前述したヌメロロジーに連動して、RAR送信のタイミングを設定する方法は、サブキャリア間隔がM倍増加するとサブフレームの長さが1/Mと小さくなる点を考慮し、RAR送信の開始点をk1*Mのサブフレームと解釈する方法であり得る。
端末は、RAR受信のサブフレーム(即ち、RARを受信したサブフレーム)から一定時間以降に第3段階のメッセージ(即ち、前述したMsg 3)を送信することができる。例えば、RAR受信のサブフレームをn番目のサブフレームと仮定すると、端末はn+k2番目のサブフレームで第3段階のメッセージを送信するように設定されることができる。
この場合、前述したk0及び/又はk1と同様に、k2値も絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で第3段階のメッセージに対するウィンドウのタイミングが設定されることができる。前記例と同様に、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。一例として、前述したヌメロロジーに連動してMsg 3に対する送信タイミングを設定する方法は、サブキャリア間隔がM倍増加するとサブフレームの長さが1/Mと小さくなる点を考慮し、Msg 3に対する送信開始点をk2*Mのサブフレームと解釈する方法であり得る。
方法1−2)
次に、非競合ベースRA手続を用いてpTAGのタイミング情報を獲得する方法について見てみる。
端末が基地局(例:gNB)からPDCCHの順序(PDCCH order)に対する情報を受信すると、該当端末は、PDCCHの順序が属したサブフレーム(例:n番目のサブフレーム)から一定時間後に発生する(又は割り当てられる)PDCCHリソースを通じて、第1段階のメッセージ(即ち、Msg 1)を送信することができる。ここで、第1段階のメッセージの送信タイミング(即ち、Msg 1に対する送信タイミング)の最小値は、サブフレーム単位で設定されることができる。
例えば、端末はn+k0番目のサブフレームから、又はそれ以降に始める最も早い時点のPRACHリソースを通じてプリアンブルを送信することができるように設定されることができる。CCのヌメロロジーによってサブフレームの長さが異なって設定されるので、k0に対応する絶対的時間(absolution time)がスケール(scale)(即ち、特定の条件/値によって拡大又は縮小)し、端末でプリアンブルの送信に要求される準備時間が不足するか、逆に時間が長すぎて遅延や電力の側面で不利な点が発生することもある。
このような問題を解決するために、k0値が絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。このとき、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。一例として、前述したヌメロロジーに連動してk0値を設定する方法は、サブキャリア間隔がM倍増加するとサブフレームの長さが1/Mと小さくなる点を考慮し、第1段階のメッセージ(即ち、Msg 1)送信の開始点をk0*Mのサブフレームと解釈する方法であり得る。
前述した方法1)の場合と同様に、方法2)の場合にも、RARウィンドウの設定とRAR送信タイミングは絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。この場合にも、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。
また、前述した方法1)の場合と同様に、方法2)の場合にも、第3段階のメッセージ(即ち、Msg 3)の送信タイミングは絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。この場合にも、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。
第2実施例
本実施例では、NRシステムにおけるCA動作を考慮し、sTAGのタイミング情報を獲得する方法について見てみる。
前述した第1実施例と同様に、NRシステムにおけるCA動作を考慮し、sTAGのタイミング情報を獲得するための方法として、ランダムアクセス手続(以下、RA手続)が用いられる。
具体的に、端末はpTAGに属するPCellに対するRA手続を通じてタイミングの調整(timing adjustment)(特に、アップリンクタイミングの調整)を行った後、RRC接続設定の状態(RRC connection setup state、RRC_CONNECTED state)に進入することができる。以降、設定されたSCellに対するSCell追加手続(SCell addition procedure)を通じて、SCellは活性化(activation)されることができる。この過程で、基地局(例:gNB)は、該当SCellがpTAGに属するか、又はsTAGに属するか否かに対して、端末にシグナリングすることができる。
該当SCellがpTAGに属する場合、PCellと同じTA命令(TA command)が共有できる。そうでない場合、即ち、該当SCellがsTAGに属する場合、端末はsTAGに対するタイミング情報を獲得するために、活性化されたSCellに対してRA手続を行うことができる。
このとき、端末が行うRA手続は、既に該当端末がRRC接続設定の状態にあるため、基地局がPDCCHの順序(PDCCH order)を送信することによって開始(initiate)されることができる。ここで、PDCCHの順序はタイミング情報を獲得することを希望するSCellであるか、該当SCellと同じsTAGに属する別の活性化されたSCell(即ち、スケジューリングされたSCell)に関するものであってもよい。
セルフキャリアスケジューリング(self−carrier scheduling)によるPDCCHの順序を考慮し、端末がプリアンブル(即ち、RAプリアンブル)を送信するSCellからPDCCHの順序が受信される場合を仮定することができる。
この場合、端末が基地局からPDCCHの順序を受信すると、該当端末はPDCCHの順序が属したサブフレーム(例:n番目のサブフレーム)から一定時間後に発生する(又は割り当てられる)PDCCHリソースを通じて第1段階のメッセージ(即ち、Msg 1)を送信することができる。ここで、第1段階のメッセージの送信タイミング(即ち、Msg 1に対する送信タイミング)の最小値はサブフレーム単位で設定されることができる。
例えば、端末はn+k0番目のサブフレームから、又はそれ以降に始める最も早い時点のPRACHリソースを通じてプリアンブルを送信することができるように設定されることができる。
また、前述した第1実施例の方法2)の場合と同様の理由で、k0値は絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。このとき、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。一例として、前述したヌメロロジーに連動してk0値を設定する方法は、サブキャリア間隔がM倍増加するとサブフレームの長さが1/Mと小さくなる点を考慮し、第1段階のメッセージ(即ち、Msg 1)送信の開始点をk0*Mのサブフレームと解釈する方法であり得る。
前述した第1実施例の方法1)の場合と同様に、この場合にも、RARウィンドウの設定とRAR送信タイミングは絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。このとき、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。
また、前述した第1実施例の方法1)の場合と同様に、この場合にも、第3段階のメッセージ(即ち、Msg 3)の送信タイミングは絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。このとき、設定された値は全てのヌメロロジーに対して共通して適用されるか、ヌメロロジー別に異なって適用された値であり得る。
端末はsTAGに対するTA情報を獲得するために、SCellに対するRA手続を行う前に、既にPCellに対するRA手続を通じて各段階でのタイミング(例:Msg 1の送信タイミング、RARのウィンドウタイミング、RARの送信タイミング、Msg 3の送信タイミング)を決定することができる。従って、この場合、pTAGに対するRA手続の各段階でのタイミングが、SCellに対するRA手続にも同様に適用されることができる。或いは、端末は、前述した方法によって、PCellとは別に各段階でのタイミングを設定して用いることもできる。或いは、TA情報を獲得することを希望するSCellとPCellのヌメロロジーが同一であるか、特定の組み合わせに該当する場合に対して、条件的にpTAGに対するRA手続の各段階でのタイミングが同様に適用されることもできる。
第3実施例
本実施例では、NRシステムにおけるCA動作を考慮し、TA命令(TA command)を設定する方法について見てみる。
まず、NRシステムで初期(initial)のタイミング調整手続は次のように行われることができる。
基地局は、端末が送信したプリアンブル(即ち、RAプリアンブル)から初期のTA(initial TA)を推定した後、次の段階(即ち、RAR送信段階)でTA命令を端末に送信することができる。以降、端末はTA命令を通じて伝達された初期のTAで第3段階のメッセージ(即ち、Msg 3)の送信タイミングを調整して送信し、残りのRA手続を通じてRRC接続設定の状態に進入(又は到達)できる。
端末がRRC接続設定の状態に進入した場合、特定のアップリンク信号(例:PUSCH、PUCCH、SRS等)を通じてTAトラッキング(TA tracking)が行われる。ここで、TAトラッキングは、端末が送信したアップリンク信号に基づいてTAが修正又は更新される必要があるか否かを判断する動作を意味することができる。
TAに対する修正又は更新が必要であると判断される場合、基地局はTA命令MAC−CE(TA command Medium Access Control−Control Element)を端末へ送信し、該当端末がTAの修正(又は補正、更新)を行うことができるように指示することができる。ここで、TA命令MAC−CEは、MAC層でTA命令を送信するように設定されたメッセージを意味することができる。
このとき、端末がTA命令を受信したタイミングから受信されたTA値を用いて、アップリンクサブフレーム(又はスロット)に最初に補正するタイミングまでの時間(即ち、オフセット)はサブフレーム単位(又はスロット単位)で設定されることができる。例えば、端末がTA命令をn番目のサブフレームに受信した場合、該当端末はn+k番目のサブフレームから受信されたTA命令を反映し、アップリンク送信を行うように設定されることができる。サブフレーム単位は、サブキャリア間隔によってスケール(即ち、拡大又は縮小)できるので、TA命令を反映するタイミングは絶対的時間に設定されるか、ヌメロロジーに連動して、又は独立して設定したシンボル、スロット、及び/又はサブフレーム単位で設定されることもできる。TA命令は、最大支援可能なセルの半径(radius)、サイクリックプレフィックス(CP)内での制御(例:control resolution)等を考慮して設定されることができる。
具体的に、前述したNRシステムにおけるTA命令は、次のような方法3−1)乃至方法3−3)のうち少なくとも一つを用いて構成されることができる。ここで、方法3−1)乃至方法3−3)は、説明の便宜のために区分されたものであるだけで、相互間で結合するか、一部の構成を置換して適用することもできることは勿論である。
ご参考までに、セルは特定の周波数リソース領域に割り当てられることができるので、本実施例で言及される周波数リソース領域は、セルに対応する概念と解釈されることができる。一例として、本明細書で、特定のセルのヌメロロジーは、特定の周波数リソース領域に設定されたヌメロロジーと意味するところが同一であり得る。
また、本実施例において、TA命令の単位は、TA命令によって指示されるTA値又は該当する値の単位を意味してもよく、端末がTA命令が指示される、又は解釈する単位を意味してもよい。
方法3−1)
まず、TA命令の単位は、絶対的時間(例:マイクロ秒(us)等)に設定されることができる。即ち、TA命令によって指示されるTA値又はTA値の単位は、絶対的時間で表現されることができる。
この場合、最大のTA値(これは、TAフィールドの大きさと関連性のある)は固定された値に設定されることができる。また、該当方法は、全てのヌメロロジーに対して同様に適用されることができる。
方法3−2)
次に、TA命令の単位はTAが適用される周波数リソース領域(例:セル、CC等)のヌメロロジーと関連して解釈(interpret)されることもできる。即ち、TA命令は、該当TAが適用される周波数リソース領域のヌメロロジーによって(スケールされて)解釈されることができる。
この場合、最大のTA値(これは、TAフィールドの大きさと関連する)は固定された値に設定されるか、基地局によって設定されることができる。基地局によって設定される方式の場合、最大のTA値はブロードキャスト(broadcast)される情報(例:システム情報ブロック(system information block、SIB)等)を通じてシステム情報(system information、SI)として伝達されることができる。
例えば、該当方法は、TA命令によって指示されるTAの値をサブキャリア間隔によってスケールして(即ち、拡大又は縮小して)解釈する方式を意味することができる。
方法3−3)
次に、TA命令の単位は基地局によって決定され、システム情報(例:システム情報ブロック)を通じてTA命令に対する情報がブロードキャスティングされることもある。即ち、TA命令の単位を基地局が設定し、これに対する情報がシステム情報ブロックを通じて伝達されることができる。
この場合、最大のTA値(これは、TAフィールドの大きさと関連性のある)も基地局によって設定されるか、固定された値に設定されることができる。該当方法でシステム情報ブロックは、PRACHフォーマットの設定(PRACH format configuration)等を通じて暗示的に指示されることができる。
次のような例において、前述した方法3−1)乃至3−3)に対する選択又は適用が互いに異なって考慮されることができる。
例えば、初期のRA手続(initial random access procedure)で受信されるRARでのTAの場合について見てみる。この場合、基地局は端末が現在どんな状態であるか(例:RRC設定接続の状態であるか)を仮定できないので、前述した方法3−1)が適用できる。或いは、動作(operating)又は特定のヌメロロジー(例:基準ヌメロロジー(reference numerology))等に基づく前述した方法3−2)が適用されることもできる。
即ち、初期のRA手続の場合、TA命令に対して絶対的時間が設定される方法及び/又はTA命令がヌメロロジー、特に、該当TAが適用される周波数リソース領域(例:特定のセルに該当する周波数領域)のヌメロロジーによって設定される方法が適用できる。
別の例を挙げて、端末が接続された状態(例:RRC接続設定の状態)でアップリンク同期調整(uplink sync adjustment)のために受信されるMAC−CEにおけるTAの場合について見てみる。この場合、基地局は端末の状態がRRC接続設定の状態であることが分かるので、ヌメロロジーを考慮する前述した方法3−2)が適用できる。或いは、TA命令設定の柔軟性(flexibility)のために、前述した方法3−3)が適用されることもできる。
即ち、端末が既に基地局とRRC接続設定が完了した状態である場合、基地局によって送信されるTA命令は、該当TAが適用される周波数リソース領域のヌメロロジーによって解釈されることができる。このとき、TAが以前に設定されたアップリンクタイミングの更新(例:TAトラッキング等によるアップリンク同期調整)のために適用される場合、該当TAを指示するTA命令はMAC−CEに含まれて端末に伝達されることができる。
また別の例を挙げて、端末が接続された状態(例:RRC接続設定の状態)でスケジューリング要求(scheduling request、SR)等を目的とするRA手続で受信されるRARでのTAの場合について見てみる。この場合、基地局は端末が現在どんな状態であるか(例:RRC設定接続の状態であるか)を仮定できないので、前述した方法3−1)が適用できる。或いは、動作又は特定のヌメロロジー(例:基準ヌメロロジー(reference numerology))等に基づく前述した方法3−2)が適用されることもできる。
また別の例を挙げて、PDCCHの順序(PDCCH order)ベースのRA手続(例:非競合ベースRA手続)で受信されるRARでのTAの場合について見てみる。この場合、基地局は端末の状態がRRC接続設定の状態であることが分かるので、ヌメロロジーを考慮する前述した方法3−2)が適用できる。或いは、TA命令設定の柔軟性(flexibility)のために、前述した方法3−3)が適用されることもできる。
また、基地局が端末のヌメロロジー(即ち、端末がアップリンク送信を行うために適用されるヌメロロジー)を知っている場合(例:前述した一番目の例及び/又は二番目の例の場合)、TA命令(即ち、TA命令の単位)、及び/又は最大のTA値(これは、TAフィールドの大きさと関連性のある)を設定する方法について具体的に見てみる。
この場合、TAGを構成する周波数リソース領域(例:セル)間のヌメロロジーが異なる場合、TA命令及び/又は最大のTA値はTAGに属した特定のヌメロロジー(例:最大のサブキャリア間隔(largest subcarrier spacing)を基準に設定されることができる。即ち、TAGが多数のヌメロロジーで構成される場合、該当TAGに対するTA命令及び/又は最大のTA値は、該当TAGを構成する特定のヌメロロジーによって設定又は解釈されることができる。このような方式は、次の例のように行われることができる。
例えば、前述した方法3−2)又は方法3−3)を選択して適用する場合、TAGに属した特定のサブキャリア間隔を基準に設定する方法が考慮できる。即ち、TA命令の範囲を設定又は解釈する基準が、該当TAGに属した多数のサブキャリア間隔のうち、特定のサブキャリア間隔に設定されることができる。
特に、TA命令の単位は最大のサブキャリア間隔の単位で設定され、及び/又は最大のTA値は最小のサブキャリア間隔の単位で設定されることができる。ここで、最大のサブキャリア間隔及び最小のサブキャリア間隔は、それぞれ該当TAGを構成する多数のリソース領域のサブキャリア間隔のうち、最大値及び最小値を意味することができる。
これに関して、既存のLTEシステムでは15KHzのサブキャリア間隔のみ支援し、TA命令の単位は16Tsで固定(ここで、1Ts=1/(30.72MHz)〜=0.0325us)されている。このため、LTEシステムの一般CPの長さ144Ts(又は160Ts)を考慮すると、TA命令の単位とCP長の割合は、16/144=1/9であり、これによって、一般CP内に約9個のTA命令の単位が存在する。一例として、LTEシステムのTA命令の単位16TsをNRシステムでTAGを構成する周波数リソース領域(例:セル)のサブキャリア間隔がそれぞれ15KHz、60KHzである場合に対してそのまま適用すれば、60KHzのサブキャリア間隔を用いる周波数リソース領域でTA命令は16Tsである状態でCP長が1/4と減少する。この場合、TA命令の単位とCP長の割合が16/(144/4)=4/9となり、CP内に約2個程度のTA調整単位のみ存在することになり、これによって、事実上TAの微細な調整ができなくなる。
特に、15KHzと120KHzのサブキャリア間隔を使用する周波数リソース領域(例:セル)が同じTAG内に存在する場合は、問題がさらに深刻である。120KHzのサブキャリア間隔を使用する周波数リソース領域(例:セル)の場合、CP内に1個のTA調整の単位が存在するため、事実上TA調整自体ができなくなる。
このような問題点を補完するために、前述したTA命令(即ち、TA命令の単位)を最大のサブキャリア間隔の単位で設定することによって、ヌメロロジーに関係なく、TAGを構成する全ての周波数リソース領域(例:セル)に対して少なくともLTEシステムレベルのTA微調整を支援することができる。一例として、このような方式を通じてCP長内に約9個のTA命令の単位が存在するように設定できる。
一方、CP長は、CPのオーバーヘッド(CP overhead)が同一である場合、サブキャリア間隔に反比例することになる。これは、OFDMシンボルの有効区間の長さがサブキャリア間隔に反比例するため、CPのオーバーヘッド(即ち、CP長とOFDMシンボルの有効区間の割合)が一定である場合、CP長もサブキャリア間隔に反比例して増加するためである。
従って、前述したように、TAGを構成する周波数リソース領域(例:セル)のヌメロロジーが異なる場合、TA命令が最小のサブキャリア間隔を有する周波数リソース領域(例:セル)のCP範囲まで表現できるようにするために、TAGを構成する周波数リソース領域(例:セル)の最小のサブキャリア間隔を基準に最大のTA値を設定させることができる。一例として、同じ区域(site)で互いに異なるセル範囲(cell range)が互いに異なるサブキャリア間隔を通じて支援される場合(例:最大のセル範囲を支援するサービスのために最小のサブキャリア間隔を用いる場合、最小のセル範囲を支援するサービスに対して最大のサブキャリア間隔を用いる場合)、同じ区域であるため、同じTAGを構成することができる。この場合、同一のTA命令で最大のセル範囲を支援するサービスまで支援するために、最小のサブキャリア間隔を基準に最大のTA値を設定することが好ましいかもしれない。
また、TAを誘導するアップリンク信号(即ち、TA調整を発生させるアップリンク信号)が明示的に定義される場合、該当信号を送信したCC(Component Carrier)のサブキャリア間隔を基準にTA命令(即ち、TA命令の単位)及び/又は最大のTA値が決定されることもできる。
例えば、基地局でTAを決定させるために送信するアップリンク信号が予め設定又は定義できる。周波数リソース領域(例:セル)別又はTAG別に該当アップリンク信号が設定された状態で、設定されたアップリンク信号又はそのうちで実際に送信されたアップリンク信号のサブキャリア間隔を基準にTA命令(即ち、TA命令の単位)及び最大のTA値が決定されるように設定できる。該当方法は、該当TAGを構成する多数のサブキャリア間隔のうち、最大のサブキャリア間隔を基準にTA命令の単位を設定し、最小のサブキャリア間隔を基準に最大のTA値を決定する方法と比較し、TA命令フィールドの大きさを最適化することができるというメリットがある。即ち、TA命令フィールドのオーバーヘッドの減少の側面でメリットがある。
また、基地局が(N)PDCCHの順序を送信する際に用いたCC(Component Carrier)のサブキャリア間隔を基準にTA命令(即ち、TA命令の単位)及び/又は最大のTA値が決定されることもできる。
(N)PDCCHの順序によるRA手続は、RRC接続設定の状態での動作であり、基地局が特定の端末に特定の周波数リソース領域(例:セル)に対してRA手続を指示する方法である。従って、該当周波数リソース領域(例:セル)のサブキャリア間隔を基準にTA命令の単位と最大のTA値を設定することによって、最大のサブキャリア間隔を基準にTA命令の単位を設定し、最小のサブキャリア間隔を基準に最大のTA値を決定する方法と比較し、TA命令フィールドの大きさを最適化できるというメリットがある。即ち、TA命令フィールドのオーバーヘッドの減少の側面でメリットがある。
また、本実施例において、初期のTA命令(initial TA command)で最大のセルの半径まで支援し、トラッキングTA命令(tracking TA command)を用いて初期のTA命令よりも微細な調節を支援しようとする場合、初期のTA命令とトラッキングTA命令のビットフィールドの大きさ(bit field size)が異なって設定されるか、最小の調整単位が異なって設定されることもできる。
例えば、トラッキングTA命令の場合、最大の調整範囲は初期のTA命令の場合よりも小さく、最小の調整単位は、初期のTA命令の場合よりも小さく設定されることができる。或いは、前述したような目的で、同じ大きさ又は異なる大きさのビットフィールドを初期のTA命令又はトラッキングTA命令によって異なって解釈するように設定することもできる。或いは、前述したような目的で、基地局が設定した情報はシステム情報にブロードキャストされるか、PRACHフォーマットの設定(PRACH format configuration)等を通じて暗示的に伝達されることもできる。
また、端末が実際に適用するTA調整の単位(例:Ts’’又はTc’’)は、次のような方式で決定されることができる。
まず、該当周波数帯域(frequency band)で設定されることができる最大の帯域幅(bandwidth)によりTsが決定できる。以降、決定されたTs(又はTc)を基準として、TA基準(reference)調整の単位Ts’(又はTc’)が決定できる。例えば、Ts’はk*Tsで表現されることができ、ここで、kは動作又は特定の(基準)ヌメロロジー(例:特定のサブキャリア間隔、特定のCP)に基づいて決定されることができる。
Ts’が決定されると、実際の端末のTA調整の単位は、動作又は特定の(基準)ヌメロロジーとの関係によって決定されることができる。このとき、端末のTA調整の単位Ts’’は、m*Ts’(即ち、m*k*Ts)で表現されることができる。ここで、mはサブキャリア間隔のみを考慮する場合、基準サブキャリア間隔/端末サブキャリア間隔を意味することができる。一例として、基準サブキャリア間隔が15kHzであり、端末サブキャリア間隔が60kHzである場合、mは1/4であり得る。
或いは、TAGを構成する周波数リソース領域(例:セル)間のヌメロロジーが異なる場合、TAGに属したヌメロロジーの組み合わせでTA命令が構成されることもできる。例えば、第1サブキャリア間隔を有する端末のTA調整の単位がTs_1であり、第2サブキャリア間隔を有する端末のTA調整の単位がTs_2である場合、TA命令はa*Ts_1+b*Ts_2の形態で構成されることもできる。
第4実施例
本実施例においては、NRシステムでSCellの活性化又は再活性化のタイミングを設定する方法について見てみる。
NRシステムにおけるCA動作で、端末の電力節減のために、一つ又は多数の設定されたSCellのうち、端末が用いない全て又は一部を非活性化(deactivation)させることができ、該当端末が必要とする場合、再活性化(activation)する方法が考慮できる。
SCellの活性化又は再活性化(reactivation)の際に、端末が基地局から(MAC−CEを通じて)活性化又は非活性化の指示を特定のサブフレーム(例:n番目のサブフレーム)に受信すると、端末はそれから一定時間後に該当SCellの非活性化タイマー(即ち、SCellDeactivationTimer)を開始するか、再活性化の場合には、これを再開するように設定されることができる。ここで、該当タイマーの開始点は、サブフレーム又はスロット単位で設定されることができる。一例として、該当タイマーは、n+k3番目のサブフレームで開始するか、再開するように設定されることができる。
具体的に、NRシステムでヌメロロジーの多様性及び/又は大きい値のサブキャリア間隔を支援する点等を参考するとき、SCellの非活性化タイマーの開始又は再開のタイミングを設定するとき、次のような方法4−1)乃至4−3)が考慮できる。
ここで、SCellの非活性化タイマーの開始又は再開のタイミングは、SCellの(再)活性化後のSRS送信タイミング(SRS transmission timing)、CSI報告タイミング(CSI reporting timing)、PDCCHモニタリングタイミング(PDCCH monitoring timing)、及び/又はPHR(Power Headroom Report)トリガリングタイミング等を含むことができる。
方法4−1)
まず、SCellの活性化又は再活性化と関連したタイミングは、絶対的時間(例:マイクロ秒(us)等)に設定されることができる。この場合、該当方法は全てのヌメロロジーに対して同様に適用されることができる。
方法4−2)
次に、SCellの活性化又は再活性化と関連したタイミングは、該当セル(即ち、該当セルの周波数リソース領域)のヌメロロジーと関連して解釈(interpret)されることもできる。この場合、該当タイミングの値はサブキャリア間隔によってスケールされて解釈されることができる。
方法4−3)
次に、SCellの活性化又は再活性化と関連したタイミングは基地局によって決定され、システム情報(例:システム情報のブロック)を通じて該当情報がブロードキャスティングされることもできる。即ち、基地局はSCellの活性化又は再活性化と関連したタイミングを設定し、これをシステム情報のブロックを通じてブロードキャストすることができる。
第5実施例
本実施例においては、NRシステムでタイミング差(timing difference)に対する要求条件(requirement)を決定する方法について見てみる。
NRシステムにおけるCA動作でネットワークのセル半径(cell radius)及び/又はTAGの数を決定するとき、受信端(receiver)のバッファーサイズ(buffer size)を考慮してセルの半径を制限し、TAGの数を制限するように設定できる。このため、端末が容認することができるタイミング差に対する要求条件が設定される必要があり、セルの半径及び/又はTAGの数を決定するとき、このような要求条件が考慮できる。
タイミング差に対する要求条件を決定するとき、該当周波数帯域で設定されることができる最大の受信帯域幅(receiver bandwidth)とサイクリックプレフィックス(CP)が考慮される必要がある。これは、同じ端末のバッファーサイズ(UE buffer size)を仮定すると、受信帯域幅が大きいほど、CPが小さいほどデータのスループット(data throughput)が増加するので、ダウンリンクで制御情報がデータよりも遅延し、端末へ到達するときに容認できる遅延(delay)が小さくなることがあるためである。また、端末のバッファーサイズは、端末の能力(UE capability)と関連するため、端末のバッファーサイズ又は端末の能力によって、該当端末が支援可能なTAGの数が制限されることもできる。
また、スケジューリングされるセル(scheduled cell)に対する受信側のバッファーサイズ(receiver buffer size)の負担及び/又はスケジューリングされるセルに対するHARQ遅延(HARQ latency)等を考慮し、クロスキャリアスケジューリング(cross−carrier scheduling)を制限する方法も考慮されることができる。
例えば、TAの差が「X us」を超過及び/又はサブキャリア間隔の差が「Y倍」を超過する二つのCC(Component Carrier)間のクロスCCスケジューリングが許可されないことがある。具体的に、スケジューリングするセル(scheduling cell)のTAとスケジューリングされるセル(scheduled cell)のTAとの間の差が、「X us」を超過及び/又はスケジューリングするセルのサブキャリア間隔がスケジューリングされるセルのサブキャリア間隔よりも「Y倍」以上である二つのCC間のクロスCCスケジューリングが許可されないことがある。
図9は、本明細書で提案する方法が適用できる無線通信システムでアップリンクタイミングを調整するための端末の動作フローチャートを示す。図9は、単に説明の便宜のためのものであるだけで、本発明の範囲を制限するものではない。
図9を参考すると、該当端末はNRシステムでキャリアアグリゲーション(CA)動作を支援することを仮定し、前述した本明細書の実施例に基づいて動作する場合が仮定される。例えば、図9では、該当端末が前述した第3実施例で説明されたTA命令の設定方式に基づいてアップリンクタイミング(即ち、アップリンク送信タイミング)を調整するように設定されることができる。
端末は基地局にアップリンク信号(例:前述したRAプリアンブル、PUCCH、PUSCH、SRS等)を送信することができる(S905段階)。
以降、端末は基地局から自身が送信したアップリンク信号に基づいて設定されたTA命令を受信することができる(S910段階)。一例として、前記TA命令は、前述した方法(例:第3実施例)に基づいて設定されることができる。
TA命令を受信した端末は、該当TA命令によって指示されるTAを適用してアップリンク送信を行うことができる(S915段階)。
このとき、TA命令は、TAが適用される少なくとも一つの周波数リソース領域(例:セルに対応する周波数リソース領域)のサブキャリア間隔によって解釈されることができる。
また、端末は基地局からTAGに対する情報をさらに受信することができ、この動作は基地局からTA命令を受信する前に行われることができる。この場合、端末が受信したTA命令は、基地局によって指示されたTAGに該当するTA命令であり得る。
前述したアップリンク信号がRAプリアンブルである場合、TA命令は基地局がプリアンブルに対する応答として送信するRAR(即ち、RARメッセージ)に含まれることができる。
或いは、該当TAが以前に端末に設定又は指示されたアップリンクタイミングの更新(update)のために適用される場合、TA命令はMAC−CEに含まれて受信されることができる。この場合、端末は無線リソース制御接続(RRC接続)が設定された状態であることが仮定できる。
また、前述した方法のように、TA命令はTAGを構成する周波数リソース領域(例:セルに対応する周波数リソース領域)のサブキャリア間隔のうち、最大のサブキャリア間隔(largest subcarrier spacing)に基づいて設定されることができる。また、TA命令によって指示される最大のTA値は、TAGを構成する周波数リソース領域のサブキャリア間隔のうち、最小のサブキャリア間隔(minimum subcarrier spacing)に基づいて設定されることができる。のみならず、TA命令の受信タイミングとTA命令を適用してアップリンク送信を行うタイミング間のオフセットは、サブキャリア間隔によってサブフレーム又はスロット単位で設定されることができる。
本発明が適用できる装置一般
図10は、本発明の一実施例に係る無線通信装置のブロック構成図を例示する。
図10を参照すると、無線通信システムは基地局(又はネットワーク)1010と端末1020とを含む。
基地局1010は、プロセッサ(processor)1011、メモリ(memory)1012、及び通信モジュール(communication module)1013を含む。
プロセッサ1011は、前記図1乃至図9で提案された機能、過程及び/又は方法を具現化する。有線/無線インターフェースプロトコルの層は、プロセッサ1011により具現化されることができる。メモリ1012はプロセッサ1011と連結され、プロセッサ1011を駆動するための多様な情報を格納する。通信モジュール1013はプロセッサ1011と連結され、有線/無線信号を送信及び/又は受信する。
前記通信モジュール1013は、無線信号を送信/受信するためのRF部(radio frequency unit)を含むことができる。
端末1020は、プロセッサ1021、メモリ1022、及び通信モジュール(又はRF部)1023を含む。プロセッサ1021は、前記図1乃至図9で提案された機能、過程及び/又は方法を具現化する。無線インターフェースプロトコルの層は、プロセッサ1021により具現化されることができる。メモリ1022はプロセッサ1021と連結され、プロセッサ1021を駆動するための多様な情報を格納する。通信モジュール1023はプロセッサ1021と連結され、無線信号を送信及び/又は受信する。
メモリ1012、1022は、プロセッサ1011、1021の内部または外部にあってもよく、よく知られている多様な手段でプロセッサ1011、1021と連結されてもよい。
また、基地局1010及び/又は端末1020は、一つのアンテナ(single antenna)または複数アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
図11は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図を例示する。
特に、図11は、前記図10の端末をより詳細に例示する図である。
図11を参照すると、端末はプロセッサ(またはデジタル信号プロセッサ(DSP:digital signal processor)1110、RFモジュール(RF module)(またはRFユニット)1135、パワー管理モジュール(power management module)1105、アンテナ(antenna)1140、バッテリー(battery)1155、ディスプレイ(display)1115、キーパッド(keypad)1120、メモリ(memory)1130、SIMカード(SIM(Subscriber Identification Module)card)1125(この構成は選択的である)、スピーカー(speaker)1145、及びマイクロフォン(microphone)1150を含んで構成されることができる。端末はまた、単一のアンテナまたは複数のアンテナを含むことができる。
プロセッサ1110は、前記図1乃至図9で提案された機能、過程及び/又は方法を具現化する。無線インターフェースプロトコルの層は、プロセッサ1110により具現化されることができる。
メモリ1130はプロセッサ1110と連結され、プロセッサ1110の動作と関連した情報を格納する。メモリ1130はプロセッサ1110の内部または外部にあってもよく、よく知られている多様な手段でプロセッサ1110と連結されてもよい。
ユーザは、例えば、キーパッド1120のボタンを押すか(或いはタッチするか)、またはマイクロフォン1150を用いた音声駆動(voice activation)によって電話番号などのような命令情報を入力する。プロセッサ1110は、このような命令情報を受信し、電話番号に電話をかけるなど、適切な機能を行うように処理する。駆動上のデータ(operational data)は、SIMカード1125またはメモリ1130から抽出することができる。また、プロセッサ1110は、ユーザが認知し、また便宜のために命令情報または駆動情報をディスプレイ1115上にディスプレイすることができる。
RFモジュール1135はプロセッサ1110に連結され、RF信号を送信及び/又は受信する。プロセッサ1110は通信を開始するために、例えば、音声通信データを構成する無線信号を送信するように命令情報をRFモジュール1135に伝達する。RFモジュール1135は、無線信号を受信及び送信するために、受信機(receiver)及び送信機(transmitter)で構成される。アンテナ1140は、無線信号を送信及び受信する機能をする。無線信号を受信するとき、RFモジュール1135はプロセッサ1110により処理するために信号を伝達し、基底帯域に信号を変換することができる。処理された信号は、スピーカー1145を介して出力される可聴または可読情報に変換されることができる。
以上で説明された実施例は、本発明の構成要素と特徴が所定の形態で結合されたものである。各構成要素または特徴は、別途の明示的言及がない限り、選択的なものと考慮されるべきである。各構成要素または特徴は他の構成要素や特徴と結合されていない形態で実施されることができる。また、一部の構成要素及び/又は特徴を結合し、本発明の実施例を構成することも可能である。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更され得る。ある実施例の一部の構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、または他の実施例の対応する構成または特徴と交換されてもよい。特許請求の範囲で明示的な引用関係がない請求項を結合して実施例を構成するか、出願後の補正により新たな請求項に含ませることができることは自明である。
本発明に係る実施例は、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等により具現化できる。ハードウェアによる具現化の場合、本発明の一実施例は、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等により具現化できる。
ファームウェアやソフトウェアによる具現化の場合、本発明の一実施例は、以上で説明された機能または動作を行うモジュール、手続、関数などの形態で具現化できる。ソフトウェアのコードは、メモリに格納され、プロセッサにより駆動できる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置し、既に公知となった多様な手段により前記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、本発明の必須的特徴を外れない範囲で他の特定の形態で具体化できることは通常の技術者にとって自明である。従って、前述した詳細な説明は、全ての面で制限的に解釈されてはならず、例示的なものと考慮されるべきである。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解釈によって決定されなければならず、本発明の等価的範囲内での全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。