JPWO2009101817A1 - 無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制する無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法提供する。端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、ST403において、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとをGrant1により同時に割り当てる。ST404において、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功すると、ST406において、リピーターは端末に割り当てられていた再送用リソースを用いて、端末から送信されたULデータを基地局に中継する。
Description
本発明は、無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
3GPP−LTE(3rd Generation Partnership Project-Long Term Evolution)では、下り回線(Downlink:DL)信号の送信にはOFDMが定義され、上り回線(Uplink:UL)信号の送信にはSC−FDMA(Single Carrier FDMA)が定義されている。これは、移動体通信では、DL信号を送信する基地局(eNB)には高い消費電力が許容されているが、UL信号を送信する端末(MS)には低い消費電力が要求されているため周波数利用効率、コンプレキシティ(Complexity)及びPAPR(Peak to Average Power Ratio)等の観点から、DL及びULのそれぞれに対して最適化を行った結果である。また、3GPP−LTEでは、通常のセルラーシステムと同様に、全ての周波数スケジューリングを基地局が行っている。
上記の通り、eNBの送信電力はMSの送信電力に比べて圧倒的に大きくできるため、通常、UL信号の品質がDL信号の品質に比べて劣化しやすくなる。そこで、UL信号のみの中継機能を備え、コストを抑えたUL中継器(Relay Node:RN)の利用が検討されている。図1は、UL信号を中継するRNの概念図を示す。図中のPDCCH(Physical Downlink Control Channel)は、eNBが送信するDLデータの割当情報(周波数帯、MCS、データサイズ等)又はMSのULデータが送信されるべきリソースに関する割当情報(周波数帯、MCS、データサイズ等)を含む。なお、ここでのMCS(Modulation and Coding Scheme)は変調方式と符号化率を示すものとする。
図1に示すように、RNを含むシステムでは、eNBがターゲットMSに向けて直接DLデータと共に、その割り当てに関する制御情報(DL grantと呼ぶ)を送信する。ただし、ULデータに関してはMSの送信電力に制限があるため、MSからのULデータを一旦RNに受信させ、RNがそれを再生後、eNBに対して中継する。具体的には、eNBは上りリソースの割当信号(上り信号の送信許可情報:UL Grantと呼ぶ)をPDCCHにて直接MSに送信する。MSは受信したUL Grantから自身のULデータを送信するリソースを確定し、RNに向けてULデータを送信する。RNは受信したULデータに対する応答信号(ACK又はNACK)をMSに返すと共に、RNからeNBへの通信用に割り当てられたリソースを用いてULデータを中継する。
ここで、RNを含まないシステム(MS1とeNBが直接通信するシステム)における通信手順について図2及び図3を用いて説明する。図2は、MS1からeNBへの信号伝送に成功した場合、すなわち、eNBがACKを送信する場合を示すシーケンス図であり、図3は、MS1からeNBへの信号伝送に失敗した場合、すなわち、eNBがNACKを送信する場合を示すシーケンス図である。
図2及び図3において、MS1が信号の送信を開始するに際し、ST11では、帯域割当要求(Scheduling Request:SR)をMS1からeNBに送信する。ST12では、SRを受け取ったeNBからMS1に帯域割当制御信号(Grant1)をPDCCH等の物理チャネルを介して送信する。ST13では、MS1がGrant1を受け取ると、そのGrant1によって指示される時間−周波数リソースを用いて上りデータを送信する。
図2のST14及び図3のST21では、eNBが上りデータを受信すると、そのデータの復号の成否に対応してACK又はNACKをeNBからMSに返す。eNBがMS1から送信された信号の受信に失敗した場合には、MS1はシンクロナスHARQ(Synchronous HARQ)により一定時間後(図3では8ms後)に再度信号を送信するため、eNBは8ms後に同じリソースを他の端末(MS2)に割り当てずに確保しておく必要がある。なお、eNBがMS1から送信された信号の受信に成功した場合には、図2に示すように8ms後に同一リソースを他のMS2に割り当ててもよい。
このようなシンクロナスHARQを用いることによって、MSとeNB間の通信に再送が発生した場合でも、比較的情報量の大きいGrant情報を再度作成及び送信することなく、データの再送制御が可能となるため、制御リソースの利用効率を高くすることができる。以下、MSが初回にデータを送信してから、NACKを受け、データを再送するまでの時間(図3では8ms)をRTT(Round Trip Time)と呼ぶ。
図4は、eNBとMSとのRNを介した通信手順を示すシーケンス図である。ただし、前述の通りDL信号のカバレッジがUL信号に対して広いため、ここでは、図1と同様、UL信号のみを中継するUL RNを仮定する。また、リソース管理を簡素化するため、eNBが全てのリソースを一元的に管理し、MSに割り当てるものとする。
MS1が信号の送信を開始する際には、ST31では、SRをMS1からRNに送信し、ST32では、更にRNがSRをeNBに中継する。ST33では、SRを受け取ったeNBは、例えば、PDCCH等の物理チャネルを介してMS1に直接Grant1を送信する。ST34では、MS1がGrant1を受け取ると、その割当情報に従ってULデータを送信する。ただし、ULデータはeNBで直接受信できないため、一旦RNが受信し、復号の成否によってACK又はNACKをMS1及びeNBに送信するものとする。
RNがMS1からの信号をエラーなく受信できた場合には、図4に示すように、STT35において、RNはACKをMS1及びeNBの双方に送信する。eNBはRNからACKを受け取ると、MS1からRNへのデータ伝送に成功したと判断し、RNに対して中継を指示する。また、MS1の再送用リソースは利用されなくなるため、このリソースを例えば他の端末(MS2)に割り当てる。
MS1からRNへの信号伝送に失敗した場合には、RNはMS1及びeNBの双方にNACKを送信する。eNBはRNからのNACKを確認したら、シンクロナスHARQによってULデータをMS1から再送させるため、MS1の再送用のリソースを確保しておく必要がある。
ここで、RNはMS1がUL周波数帯で送信する信号を受信し、eNBに対し同じくUL周波数帯で送信しなければならない。このため、ここでは、MSからRNへの上りリソース、及び、RNからeNBへの中継に関わる上りリソースは、図5に示すように、時間軸上でMSからRNへのリソースとRNからeNBへのリソースがTDDで使用されており、さらに周波数軸上でのリソース配置はディストリビュート(Distribute)配置されており、このリソースはeNBの集中制御によってMS又はRNに割り当てられると仮定する。このように、常に周波数ダイバーシチ効果を得ることができるチャネル配置を用いることによって、eNBがMS1とRN間のUL伝播路情報、またはRNとeNB間のUL伝播路情報を詳しく知らなくても、問題なくスケジューリングを行うことが可能となる。また、RNから見た受信リソースと送信リソースはTDDにて分けられているので、RNが複数のRFを持つ必要がなく、RNの構成が簡易となる。
3GPP TS 36.211 V8.0.0, "Physical Channels and Modulation (Release 8)," Sep. 2007
3GPP TS 36.211 V8.0.0, "Physical Channels and Modulation (Release 8)," Sep. 2007
前述のRNを含むシステムでは、図6に示すように、RNの処理時間の都合により、シンクロナスHARQにおけるRTTを大きくする(図の例では11ms)必要があり、再送が発生した場合にはデータの伝送遅延が大きくなる。この遅延はQoSを満たさなくなる可能性がある。さらに、eNBがあるMSとRNを介して通信すると同時に他のMSとRNを介さずに通信する状況も考えられる。この場合、eNBは異なるRTTを持つ複数のMS(RNを介すMS:RTT=11ms、RNを介さないMS:RTT=8ms)を管理することになり、スケジューラの制御が複雑になる。
そこで、eNB配下のMSはRTTを一定とするべく、MSがRNを介す場合にもRTTを8msに保つように、eNBが一度に初回送信用リソースと再送用リソースを確保してGrant1を送信する方法が挙げられる。この場合、図7及び図8に示すように、eNBがRNを介して通信するMS1にあるリソースを割り当てる際に、MS1の再送用リソースも併せて確保する。図7及び図8に示すように、RNはMS1から送信された信号の受信の成否に応じてACK又はNACKを送信し、eNBがMS1からRNへの信号伝送に成功したと認識した時点で、eNBはRNに対して中継用リソースを新たに割り当てる。すなわち、eNBへのACKは中継データに対するSRの役割も有する。
このようなシーケンスにより、図7に示すように、MS1がRNとの通信に失敗した場合でも、MS1は8ms後にデータを再送することができる。しかしながら、図8に示すように、MS1がRNとの通信に成功した場合には、再送用リソースが使われず、リソースの無駄が発生する。すなわち、リソースの効率的な利用と、データ遅延の抑制及びシステムのコンプレキシティの抑制とはトレードオフの関係にある。
本発明の目的は、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制する無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することである。
本発明の無線通信中継局装置は、無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信基地局装置は、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信システムは、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、を有する無線通信基地局装置と、割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信手段を有する無線通信端末装置と、前記無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、を有する無線通信中継局装置と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信方法は、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当工程と、割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信工程と、前記無線通信中継局装置が無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る基地局の構成について、図9を用いて説明する。この基地局において、リソース割当部101は、ULデータの初回送信用リソースと再送用リソースとを端末に同時に割り当て、リソース割当結果を制御情報生成部102、マッピング部105、抽出部113及び復号部115に出力する。
本発明の実施の形態1に係る基地局の構成について、図9を用いて説明する。この基地局において、リソース割当部101は、ULデータの初回送信用リソースと再送用リソースとを端末に同時に割り当て、リソース割当結果を制御情報生成部102、マッピング部105、抽出部113及び復号部115に出力する。
制御情報生成部102は、リソース割当部101から出力されたリソース割当結果を通知する制御情報を端末毎、リピーター(中継局)毎に生成して符号化部103に出力する。なお、端末毎及び中継局毎の制御情報には、制御情報の宛先となる端末又は中継局を示すID情報が含まれる。例えば、制御情報の宛先の端末のID番号でマスキングされたCRCビットが端末ID情報として制御情報に含まれる。
符号化部103は、図示せぬ制御部等から入力される符号化率情報に従って、制御情報生成部102から出力された制御情報を符号化して変調部104に出力し、変調部104は、符号化部103から出力された制御情報を変調してマッピング部105に出力する。
マッピング部105は、ULデータのリソース割当結果に基づいて、変調部104から出力された制御情報又は変調部118から出力された応答信号を周波数リソース、すなわち、サブキャリアにマッピングし、マッピングした信号をIFFT部106に出力する。
IFFT部106は、マッピング部105から出力された信号に対してIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)を行ってOFDMシンボルを生成し、CP付加部107に出力する。CP付加部107は、IFFT部106から出力されたOFDMシンボルの後尾部分と同じ信号をCP(Cyclic Prefix)としてOFDMシンボルの先頭に付加し、無線送信部108に出力する。無線送信部108は、CP付加部107から出力されたOFDMシンボルに対してD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行ってアンテナ109から端末へ送信する。
一方、無線受信部110は、リピーターから送信されたULデータをアンテナ109を介して受信し、ULデータに対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行い、CP除去部111に出力する。
CP除去部111は、無線受信部110から出力されたULデータに付加されているCPを除去してFFT部112に出力し、FFT部112は、CP除去部111から出力されたULデータに対しFFT(Fast Fourier Transform)を行って、抽出部113に出力する。
抽出部113は、リソース割当部101からのリソース割り当て情報に従って、FFT部112から出力された信号のうち、リピーターに割り当てた周波数成分を抽出して等化部114に出力し、等化部114は、抽出部113から出力されたULデータを等化し、復号部115に出力する。
復号部115は、リソース割当部101から出力されたULデータのリソース割当結果に基づいて、等化部114から出力されたULデータを復号してCRC部116に出力し、CRC部116は、復号部115から出力されたULデータのCRC演算を行う。CRC部116は、CRC演算の結果、誤り無しであればACKを、誤りがあった場合にはNACKを符号化部117に出力する。
符号化部117は、CRC部116から出力された応答信号(ACK又はNACK)を符号化して変調部118に出力し、変調部118は、符号化部117から出力された応答信号を変調してマッピング部105に出力する。
次に、本発明の実施の形態1に係る端末の構成について、図10を用いて説明する。この端末において、無線受信部202は、図9に示した基地局からの制御情報、またはリピーターからの応答信号を含むOFDMシンボルをアンテナ201を介して受信し、OFDMシンボルに対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行い、CP除去部203に出力する。CP除去部203は、無線受信部202から出力されたOFDMシンボルに付加されているCPを除去してFFT部204に出力する。
FFT部204は、CP除去部203から出力されたOFDMシンボルに対してFFTを行って複数のサブキャリアにマッピングされている制御情報又はリピーターからの応答信号を得て、それらを抽出部205に出力する。抽出部205は、FFT部204から出力された複数のサブキャリアから制御情報又は応答信号を抽出し、制御情報を復調部206に出力し、応答信号を復調部210に出力する。
復調部206は、抽出部205から出力された制御情報を復調して復号部207に出力し、復号部207は、復調部206から出力された制御情報を復号して判定部208に出力する。
判定部208は、復号部207から出力された制御情報が自局宛の制御情報であるか否かをブラインド判定する。例えば、判定部208は、自局のID番号でCRCビットをデマスキングすることによりCRC=OK(誤り無し)となった制御情報を自局宛の制御情報であると判定する。判定部208は、自局宛の制御情報、すなわち、自局に対するULデータのリソース割当結果を制御部209に出力する。また、判定部208は、自局に対するULデータのリソースに一対一で対応付けられ、RNからの応答信号に関するリソース情報を抽出部205に出力する。
制御部209は、判定部208から出力された自局宛の制御情報に基づいて、周波数マッピング部218にULデータを送信すべきリソースを指示すると共に、符号化部214及び変調部216に対しMCSを指示する。また、制御部209は、ULデータの再送が発生した場合、前回のULデータ送信からRTT後のタイミングで、再送制御部215に対しULデータを再送するように指示する。
復調部210は、抽出部205から出力された応答信号を復調して復号部211に出力し、復号部211は、復調部210から出力された応答信号を復号して判定部212に出力する。
判定部212は、復号部211から出力された応答信号がACKかNACKかを判定し、判定結果を再送制御部215に出力する。
送信データ生成部213は、基地局に送信する送信データ(ULデータ)を生成して符号化部214に出力し、符号化部214は、制御部209から出力されたMCS(符号化率)に従って、送信データ生成部213から出力されたULデータを符号化し、再送制御部215に出力する。
再送制御部215は、初回送信時には、符号化部214から出力されたULデータを保持すると共に変調部216に出力する。再送制御部215は、判定部212からACKが通知されるまでULデータを保持し、ACKが通知されると保持していたULデータを破棄する。また、再送制御部215は、判定部212からNACKが通知された場合、保持したULデータのうち、そのNACKに対応するULデータを制御部209から指示されたタイミング(前回のULデータ送信からRTT後)で変調部216に出力する。
変調部216は、制御部209から出力されたMCS(変調方式)に従って、再送制御部215から出力されたULデータを変調してFFT部217に出力し、FFT部217は、変調部216から出力されたULデータにFFTを行って、時間領域のULデータを周波数領域に変換し、周波数マッピング部218に出力する。
周波数マッピング部218は、FFT部217から出力された周波数領域のULデータを制御部209から出力されたリソース(帯域)にマッピングし、IFFT部219に出力する。IFFT部219は、周波数マッピング部218から出力された信号にIFFTを行い、周波数領域の信号を時間領域に変換してCP付加部220に出力する。
CP付加部220は、IFFT部219から出力された信号にCPを付加して無線送信部221に出力し、無線送信部221は、CP付加部220から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ201からリピーターへUL信号を送信する。
次に、本発明の実施の形態1に係るリピーターの構成について、図11を用いて説明する。無線受信部(DL周波数)302は、図9に示した基地局から送信された制御信号又はリピーターに対する応答信号を含むOFDMシンボルをアンテナ301を介して受信し、受信したOFDMシンボルにダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って、CP除去部303に出力する。CP除去部303は、無線受信部302から出力されたOFDMシンボルに付加されているCPを除去してFFT部304に出力する。
FFT部304は、CP除去部303から出力されたOFDMシンボルにFFTを行って、複数のサブキャリアにマッピングされている制御情報又は応答信号を得て、それらを抽出部305に出力する。抽出部305は、FFT部304から出力された複数のサブキャリアから制御情報又は応答信号を抽出し、制御情報を復調部306に出力し、応答信号を復調部310に出力する。
復調部306は、抽出部305から出力された制御情報を復調して復号部307に出力し、復号部307は、復調部306から出力された制御情報を復号して判定部308に出力する。
判定部308は、復号部307から出力された制御情報が自局の配下に存在する端末宛の制御情報であるかまたは自局宛の制御情報であるかをブラインド判定する。例えば、判定部308は、自局の配下に存在する端末のID番号でCRCビットをデマスキングすることによりCRC=OK(誤り無し)となった制御情報を自局の配下に存在する端末宛の制御情報であると判定し、自局のID番号でCRCビットをデマスキングすることによりCRC=OK(誤り無し)となった制御情報を自局宛の制御情報であると判定する。判定部308は、自局の配下に存在する端末宛の制御情報、すなわち、自局の配下の端末に対するULデータのリソース割当結果(リピーターが端末から受信すべきリソース)及び自局に対するULデータのリソース割当結果(リピーターが端末からのデータを中継すべきリソース)を制御部309に出力する。また、判定部308は、自局の配下の端末に対するULデータのリソースに一対一で対応付けられ、自局が送信すべき応答信号に関するリソース情報をマッピング部322に出力すると共に、自局に対するULデータのリソースに一対一で対応付けられ、基地局からの応答信号に関するリソース情報を抽出部305に出力する。
制御部309は、自局の配下に存在する端末宛の制御情報の内容から、端末がULデータを送信するであろうリソース情報及びMCS情報を抽出し、リソース情報を抽出部316に出力し、MCS情報を復号部318に出力する。また、制御部309は、判定部308から出力された自局宛の制御情報に基づいて、周波数マッピング部331にULデータを送信すべきリソースを指示すると共に、符号化部327及び変調部329にMCSを指示する。また、制御部309は、UL中継データの再送が発生した場合、再送制御部328に対しUL中継データを再送するタイミングを指示する。
一方、復調部310は、抽出部305から出力された応答信号、すなわち、上り中継信号に対する基地局からの応答信号を復調して復号部311に出力し、復号部311は、復調部310から出力された応答信号を復号して判定部312に出力する。
判定部312は、復号部311から出力された応答信号がACKかNACKかを判定し、判定結果を再送制御部328に出力する。
無線受信部(UL周波数)313は、図10に示した端末から送信されたULデータをアンテナ301を介して受信し、受信したULデータにダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って、CP除去部314に出力する。
CP除去部314は、無線受信部313から出力されたULデータに付加されているCPを除去してFFT部315に出力し、FFT部315は、CP除去部314から出力されたULデータにFFTを行って、抽出部316に出力する。
抽出部316は、制御部309から出力されたリソース情報に従って、FFT部315から出力されたULデータのうち、自局の配下の端末に割り当てられた周波数成分を抽出して等化部317に出力し、等化部317は、抽出部316から出力されたULデータを等化し、復号部318に出力する。
復号部318は、等化部317から出力されたULデータを復号してCRC部319に出力し、CRC部319は、復号部318から出力されたULデータのCRC演算を行う。CRC部319は、CRC演算の結果、誤り無しであればACKを、誤りがあった場合にはNACKを符号化部320及び中継制御部326に出力する。また、CRC部319は、ULデータに誤り無しと判定した場合、ULデータを中継制御部326に出力する。
符号化部320は、CRC部319から出力された応答信号(ACK又はNACK)を符号化して変調部321に出力し、変調部321は、符号化部320から出力された応答信号を変調してマッピング部322に出力する。
マッピング部322は、変調部321から出力された応答信号を判定部308から指示された周波数リソース、すなわち、サブキャリアにマッピングし、マッピングした信号をIFFT部323に出力し、IFFT部323は、マッピング部322から出力された信号にIFFTを行って、CP付加部324に出力する。
CP付加部324は、IFFT部323から出力された信号にCPを付加して無線送信部(DL周波数)325に出力し、無線送信部(DL周波数)325は、CP付加部324から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ301から端末へ送信する。
中継制御部326は、CRC部319からACK及びULデータを受けると、ULデータを保持する。また、制御部309からの指示により、保持したULデータを符号化部327に出力する。
符号化部327は、制御部309から出力されたMCS(符号化率)に従って、UL中継データを符号化して再送制御部328に出力する。
再送制御部328は、初回ULデータ中継送信時には、符号化部327から出力されたULデータを保持すると共に、変調部329に出力する。再送制御部328は、判定部312からACKが通知されるまでULデータを保持し、ACKが通知されると保持していたULデータを破棄する。また、再送制御部328は、判定部312からNACKが通知された場合、保持したUL中継データのうち、そのNACKに対応するUL中継データを制御部309から指示されたタイミングで変調部329に出力する。
変調部329は、制御部309から出力されたMCS(変調方式)に従って、再送制御部328から出力されたUL中継データを変調してFFT部330に出力し、FFT部330は、変調部329から出力されたUL中継データにFFTを行って、時間領域のUL中継データを周波数領域に変換し、周波数マッピング部331に出力する。
周波数マッピング部331は、FFT部330から出力された周波数領域のUL中継データを制御部309から出力されたリソース(帯域)にマッピングし、IFFT部332に出力する。
IFFT部332は、周波数マッピング部331から出力された信号にIFFTを行って、CP付加部333に出力する。
CP付加部333は、IFFT部332から出力された信号にCPを付加して無線送信部(UL周波数)334に出力し、無線送信部(UL周波数)334は、CP付加部333から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ301から基地局へ送信する。
次に、上述した基地局、端末及びリピーターの通信手順について、図12及び図13を用いて説明する。図12及び図13において、端末が信号の送信を開始するに際し、ST401では、帯域割当要求(Scheduling Request:SR)が端末からリピーターに送信され、ST402では、リピーターはSRを基地局に中継する。
ST403では、SRを受け取った基地局は、端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、この割り当てを示すGrant1を端末に直接送信する。このとき、基地局から送信されたGrant1がリピーターに捕捉され、リピーターはGrant1の内容を認識するものとする。ST404では、Grant1を受け取った端末がその割当情報に従ってULデータをリピーターに送信する。
リピーターは、端末から送信されたULデータを誤りなく受信できた場合には、図12のST405に示すように、端末及び基地局の双方にACKを送信する。リピーターからACKを受けた端末は再送を行わず、この再送用のリソースはリピーターによって使用される。すなわち、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功した場合(CRC=OKの場合)、ST406では、端末からの信号を受けた同一のリソース(基地局から送信されたGrant1を捕捉し、Grant1から認識した情報)を用いて、8ms後に基地局にULデータを中継する。この際、自局の配下の端末から受けたMCSと同一のMCSを用いる。
また、基地局は、端末からリピーターへの通信に対応するACKをリピーターから受け取った場合、端末の再送用に確保しておいたリソースがリピーターによって使用されると判断し、リピーターからの中継信号を受信する。
一方、リピーターは、端末から送信されたULデータに誤りがあった場合には、図13のST501に示すように、端末及び基地局の双方にNACKを送信する。ST502では、リピーターからNACKを受けた端末が、最初のデータを送信してから8ms後に同一周波数リソースを用いて上りデータを再送し、リピーターはその信号を受信する。また、端末からリピーターへの通信に対応するNACKを基地局がリピーターから受け取った場合、このULデータに対して3回目の送信(2回目の再送)が発生する可能性を考慮し、3回目(16ms後)の同一上りリソースを確保しておく。
なお、基地局は、リピーターから送信されたULデータ(中継データ)の受信成否に応じてDLチャネルにてACK又はNACKを送信し、リピーターは無線受信部(DL周波数)を介して基地局からACK又はNACKを受信する。これにより、リピーターと基地局との間の再送制御を行う。
このように実施の形態1によれば、端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功すると、リピーターは端末に割り当てられていた再送用リソースを用いて、端末から送信されたULデータを基地局に中継することにより、再送が行われない場合でも再送用リソースを中継用に用いるので、リソースを効率的に利用することができ、また、リピーターを介しているか否かにかかわらず端末毎にRTTを変える必要がないので、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。
なお、リピーターは端末から送信された信号の受信成否を示す応答信号(ACK又はNACK)を基地局に送信しなくてもよい。この場合について、図14を用いて説明する。リピーターが端末から送信された信号の受信に成功すると、リピーターは端末に対してACKを返すと共に、端末から信号を受けた8ms後にULデータを中継する。リピーターが端末からの信号受信に失敗すると、リピーターは端末に対してNACKを送信する。
基地局は、端末による送信から8ms後の同一リソースが端末に利用されたのか、リピーターに利用されたのかを受信時に判定することによって、端末とリピーター間の通信が成功したかどうかを判断する。すなわち、端末からリピーターへの通信の成否に関連するACK又はNACKが暗示的に基地局に伝達される。
この基地局でのACK/NACK判定は、例えば、基地局側での受信電力による判定(リピーターが送信した場合の電力>端末が送信した場合の電力)、またはPDCCHと同様の方法(CRCに対してIDによるマスキングを行う方法)でも実現できる。これにより、リピーターが基地局に送信する応答信号(ACK/NACK)を削減でき、リソース使用効率をさらに向上させることができる。
なお、本実施の形態では、リピーターが端末の再送用リソースを使って、基地局に中継する場合、端末が用いたMCSと同一のMCSを使って信号を中継すると説明したが、リピーターと基地局の間の伝播路状況が、端末とリピーターの間の伝播路状況に対して良好な場合には、リピーターの判断で端末が用いたMCSと異なるMCSをリピーターが用いてもよい。このとき、基地局は、リピーターが用いたMCSをブラインド判定する。例えば、基地局は複数のMCS候補を用いてリピーターからの信号を復号し、CRC=OKとなったときに当該MCSが用いられていると判断する。
また、本実施の形態では、データの再送と表記したが、これは同一データを送信することを指すだけではなく、例えば、1回目にデータとパリティービットの一部を送信し、2回目には1回目と異なるパリティービットを送信するような再送制御方法も含む。すなわち、本発明は再送制御方法に限定されるものではない。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態1の図9、図10及び図11に示した構成とそれぞれ同様であるので、図9〜図11を援用し、その詳細な説明は省略する。
本発明の実施の形態2に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態1の図9、図10及び図11に示した構成とそれぞれ同様であるので、図9〜図11を援用し、その詳細な説明は省略する。
本発明の実施の形態2に係る基地局、端末及びリピーターの通信手順について、図15及び図16を用いて説明する。図15及び図16のST405に示すように、端末がリピーターからUL信号に関するACKを受け取った場合には、この端末が再送用に確保されたリソースを用いて、基地局との新たなシグナリングを介することなく新たなデータを送信する。
端末がリピーターからNACKを受け取った場合には、シンクロナスHARQにより8ms後にデータを再送するが、端末がリピーターからACKを受け取った場合には、8ms後の再送用リソースが空きになると判断できるため、ST701では、端末はST404において送信したULデータとは異なる他のデータ(例えば、新規データ、他のHARQプロセス番号を持つ再送データ)を送信する。これにより、信号送信前に必要とするSRを削減することができる。
リピーターは、端末にACKを送信した時点で、端末がULデータを送信した8ms後に他のデータを送信することが予想できるため、その他のデータを受信することができる。ただし、図16に示すように、リピーターがST701の他のULデータの受信に失敗し、ST801においてリピーターから端末にNACKが送信された場合、端末がリピーターに向けて送った他のULデータに対して、基地局は再送用リソースを確保していないため、端末はシンクロナスHARQによる再送は行わず、次の割り当て信号を待つ。これにより、端末の信号伝送効率を向上させることができる。
また、リピーターは、図15のST702に示すように、端末がST701において送ってきた他のULデータの受信に成功すれば、中継のためのリピーター用SRを基地局に送信し、他のULデータの受信に失敗すれば、このデータの再送のため、端末用SRを基地局に送信してもよい。
このように実施の形態2によれば、端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功すると、端末は割り当てられていた再送用リソースを用いて、新たなデータを送信することにより、再送が行われない場合でも再送用リソースを新規データ送信用に用いるので、リソースを効率的に利用することができ、また、リピーターを介しているか否かにかかわらず端末毎にRTTを変える必要がないので、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。
なお、本実施の形態では、端末が独自に異なるデータを送るとしたが、当該リソースを用いて、この異なるデータに対するSRを送信してもよい。これにより、当該リソースをSR送信のために有効利用でき、かつ、基地局での再送指示を簡易に保つことができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3では、実施の形態1に示した動作と実施の形態2に示した動作とを切り替える場合について説明する。
本発明の実施の形態3では、実施の形態1に示した動作と実施の形態2に示した動作とを切り替える場合について説明する。
本発明の実施の形態3に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態1の図9、図10及び図11に示した構成とそれぞれ同様であるので、図9〜図11を援用し、その詳細な説明は省略する。ただし、端末の制御部209及びリピーターの中継制御部326には、端末からリピーターへの通信に成功した場合に、用意されていた再送用リソースをリピーターの中継に用いるように指示を受けたのか、端末からの新しいデータ送信に用いるように指示を受けたのかが保持されている。
用意されていた再送用リソースをリピーターの中継に用いるように指示されていた場合、リピーターの中継制御部326は、端末からの受信に成功した際に、用意されていた再送用リソースを使って中継送信するように制御する。
一方、用意されていた再送用リソースを端末からの新しいデータ送信に用いるように指示されていた場合、リピーターの中継制御部326は、端末からの受信に成功した際に、再送用リソースを取り出すように抽出部316に指示し、端末からの受信を行えるように動作すると同時に、ACKを端末に送信する。また、端末は、リピーターからACKを受け取ると、制御部209が送信データ生成部213に対し、新たなデータを生成するよう指示し、新たなULデータが送信される。
このように実施の形態3によれば、基地局からの指示によって、再送用リソースを中継に用いるか、端末からの新しいデータ送信に用いるか切り替えることにより、システムの効率を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、基地局からの指示によって再送用リソースの用い方が決定されている場合について説明したが、端末とリピーターの状況によって再送用リソースの用い方を切り替えるようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態では、再送に用いられる時間・周波数リソース及びMCSが初回送信と同一(Non adaptive HARQ)としたが、再送時に異なるリソース及びMCSを用いてもよい(Adaptive HARQ)。この場合は、基地局側で再送用リソースを明示的に示す必要があるが、この再送用リソース情報は、例えば、基地局が送信するGrant1に合わせて送信される。
また、上記各実施の形態では、基地局からのリソース割り当ての制御情報(Grant1)が直接端末に届くとしたが、リピーターがGrantの中継を行ってもよい。これにより、下り制御信号の品質が改善できる。
なお、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
2008年2月14日出願の特願2008−033552の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法は、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができ、例えば、移動通信システム等に適用できる。
本発明は、無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法に関する。
3GPP−LTE(3rd Generation Partnership Project-Long Term Evolution)では、下り回線(Downlink:DL)信号の送信にはOFDMが定義され、上り回線(Uplink:UL)信号の送信にはSC−FDMA(Single Carrier FDMA)が定義されている。これは、移動体通信では、DL信号を送信する基地局(eNB)には高い消費電力が許容されているが、UL信号を送信する端末(MS)には低い消費電力が要求されているため周波数利用効率、コンプレキシティ(Complexity)及びPAPR(Peak to Average Power Ratio)等の観点から、DL及びULのそれぞれに対して最適化を行った結果である。また、3GPP−LTEでは、通常のセルラーシステムと同様に、全ての周波数スケジューリングを基地局が行っている。
上記の通り、eNBの送信電力はMSの送信電力に比べて圧倒的に大きくできるため、通常、UL信号の品質がDL信号の品質に比べて劣化しやすくなる。そこで、UL信号のみの中継機能を備え、コストを抑えたUL中継器(Relay Node:RN)の利用が検討されている。図1は、UL信号を中継するRNの概念図を示す。図中のPDCCH(Physical Downlink Control Channel)は、eNBが送信するDLデータの割当情報(周波数帯、MCS、データサイズ等)又はMSのULデータが送信されるべきリソースに関する割当情報(周波数帯、MCS、データサイズ等)を含む。なお、ここでのMCS(Modulation and Coding Scheme)は変調方式と符号化率を示すものとする。
図1に示すように、RNを含むシステムでは、eNBがターゲットMSに向けて直接DLデータと共に、その割り当てに関する制御情報(DL grantと呼ぶ)を送信する。ただし、ULデータに関してはMSの送信電力に制限があるため、MSからのULデータを一旦RNに受信させ、RNがそれを再生後、eNBに対して中継する。具体的には、eNBは上りリソースの割当信号(上り信号の送信許可情報:UL Grantと呼ぶ)をPDCCHにて直接MSに送信する。MSは受信したUL Grantから自身のULデータを送信するリソースを確定し、RNに向けてULデータを送信する。RNは受信したULデータに対する応答信号(ACK又はNACK)をMSに返すと共に、RNからeNBへの通信用に割り当てられたリソースを用いてULデータを中継する。
ここで、RNを含まないシステム(MS1とeNBが直接通信するシステム)における通信手順について図2及び図3を用いて説明する。図2は、MS1からeNBへの信号伝送に成功した場合、すなわち、eNBがACKを送信する場合を示すシーケンス図であり、図3は、MS1からeNBへの信号伝送に失敗した場合、すなわち、eNBがNACKを送信する場合を示すシーケンス図である。
図2及び図3において、MS1が信号の送信を開始するに際し、ST11では、帯域割当要求(Scheduling Request:SR)をMS1からeNBに送信する。ST12では、SRを受け取ったeNBからMS1に帯域割当制御信号(Grant1)をPDCCH等の物理チャネルを介して送信する。ST13では、MS1がGrant1を受け取ると、そのGrant1によって指示される時間−周波数リソースを用いて上りデータを送信する。
図2のST14及び図3のST21では、eNBが上りデータを受信すると、そのデータの復号の成否に対応してACK又はNACKをeNBからMSに返す。eNBがMS1から送信された信号の受信に失敗した場合には、MS1はシンクロナスHARQ(Synchronous HARQ)により一定時間後(図3では8ms後)に再度信号を送信するため、eNBは8ms後に同じリソースを他の端末(MS2)に割り当てずに確保しておく必要がある。なお、eNBがMS1から送信された信号の受信に成功した場合には、図2に示すように8ms後に同一リソースを他のMS2に割り当ててもよい。
このようなシンクロナスHARQを用いることによって、MSとeNB間の通信に再送が発生した場合でも、比較的情報量の大きいGrant情報を再度作成及び送信することなく、データの再送制御が可能となるため、制御リソースの利用効率を高くすることができる。以下、MSが初回にデータを送信してから、NACKを受け、データを再送するまでの時間(図3では8ms)をRTT(Round Trip Time)と呼ぶ。
図4は、eNBとMSとのRNを介した通信手順を示すシーケンス図である。ただし、前述の通りDL信号のカバレッジがUL信号に対して広いため、ここでは、図1と同様、UL信号のみを中継するUL RNを仮定する。また、リソース管理を簡素化するため、eNBが全てのリソースを一元的に管理し、MSに割り当てるものとする。
MS1が信号の送信を開始する際には、ST31では、SRをMS1からRNに送信し、ST32では、更にRNがSRをeNBに中継する。ST33では、SRを受け取ったeNBは、例えば、PDCCH等の物理チャネルを介してMS1に直接Grant1を送信する。ST34では、MS1がGrant1を受け取ると、その割当情報に従ってULデータを送信する。ただし、ULデータはeNBで直接受信できないため、一旦RNが受信し、復号の成否によってACK又はNACKをMS1及びeNBに送信するものとする。
RNがMS1からの信号をエラーなく受信できた場合には、図4に示すように、STT35において、RNはACKをMS1及びeNBの双方に送信する。eNBはRNからACKを受け取ると、MS1からRNへのデータ伝送に成功したと判断し、RNに対して中継を指示する。また、MS1の再送用リソースは利用されなくなるため、このリソースを例えば他の端末(MS2)に割り当てる。
MS1からRNへの信号伝送に失敗した場合には、RNはMS1及びeNBの双方にNACKを送信する。eNBはRNからのNACKを確認したら、シンクロナスHARQによってULデータをMS1から再送させるため、MS1の再送用のリソースを確保しておく必要がある。
ここで、RNはMS1がUL周波数帯で送信する信号を受信し、eNBに対し同じくUL周波数帯で送信しなければならない。このため、ここでは、MSからRNへの上りリソース、及び、RNからeNBへの中継に関わる上りリソースは、図5に示すように、時間軸上でMSからRNへのリソースとRNからeNBへのリソースがTDDで使用されており、さらに周波数軸上でのリソース配置はディストリビュート(Distribute)配置されており、このリソースはeNBの集中制御によってMS又はRNに割り当てられると仮定する。このように、常に周波数ダイバーシチ効果を得ることができるチャネル配置を用いることによって、eNBがMS1とRN間のUL伝播路情報、またはRNとeNB間のUL伝播路情報を詳しく知らなくても、問題なくスケジューリングを行うことが可能となる。また、RNから見た受信リソースと送信リソースはTDDにて分けられているので、RNが複数のRFを持つ必要がなく、RNの構成が簡易となる。
3GPP TS 36.211 V8.0.0, "Physical Channels and Modulation (Release 8)," Sep. 2007
3GPP TS 36.211 V8.0.0, "Physical Channels and Modulation (Release 8)," Sep. 2007
前述のRNを含むシステムでは、図6に示すように、RNの処理時間の都合により、シンクロナスHARQにおけるRTTを大きくする(図の例では11ms)必要があり、再送が発生した場合にはデータの伝送遅延が大きくなる。この遅延はQoSを満たさなくなる可能性がある。さらに、eNBがあるMSとRNを介して通信すると同時に他のMSとRNを介さずに通信する状況も考えられる。この場合、eNBは異なるRTTを持つ複数のMS(RNを介すMS:RTT=11ms、RNを介さないMS:RTT=8ms)を管理することになり、スケジューラの制御が複雑になる。
そこで、eNB配下のMSはRTTを一定とするべく、MSがRNを介す場合にもRTTを8msに保つように、eNBが一度に初回送信用リソースと再送用リソースを確保してGrant1を送信する方法が挙げられる。この場合、図7及び図8に示すように、eNBがRNを介して通信するMS1にあるリソースを割り当てる際に、MS1の再送用リソースも併せて確保する。図7及び図8に示すように、RNはMS1から送信された信号の受信の成否に応じてACK又はNACKを送信し、eNBがMS1からRNへの信号伝送に成功したと認識した時点で、eNBはRNに対して中継用リソースを新たに割り当てる。すなわち、eNBへのACKは中継データに対するSRの役割も有する。
このようなシーケンスにより、図7に示すように、MS1がRNとの通信に失敗した場合でも、MS1は8ms後にデータを再送することができる。しかしながら、図8に示すように、MS1がRNとの通信に成功した場合には、再送用リソースが使われず、リソースの無駄が発生する。すなわち、リソースの効率的な利用と、データ遅延の抑制及びシステムのコンプレキシティの抑制とはトレードオフの関係にある。
本発明の目的は、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制する無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法を提供することである。
本発明の無線通信中継局装置は、無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信基地局装置は、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信方法は、無線通信中継局装置が、無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定工程と、前記誤り判定工程によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信中継局装置が前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継工程と、を具備するようにした。
本発明の無線通信方法は、無線通信基地局装置が、無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当工程と、割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信基地局装置から前記無線通信端末装置に送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る基地局の構成について、図9を用いて説明する。この基地局において、リソース割当部101は、ULデータの初回送信用リソースと再送用リソースとを端末に同時に割り当て、リソース割当結果を制御情報生成部102、マッピング部105、抽出部113及び復号部115に出力する。
本発明の実施の形態1に係る基地局の構成について、図9を用いて説明する。この基地局において、リソース割当部101は、ULデータの初回送信用リソースと再送用リソースとを端末に同時に割り当て、リソース割当結果を制御情報生成部102、マッピング部105、抽出部113及び復号部115に出力する。
制御情報生成部102は、リソース割当部101から出力されたリソース割当結果を通知する制御情報を端末毎、リピーター(中継局)毎に生成して符号化部103に出力する。なお、端末毎及び中継局毎の制御情報には、制御情報の宛先となる端末又は中継局を示すID情報が含まれる。例えば、制御情報の宛先の端末のID番号でマスキングされたCRCビットが端末ID情報として制御情報に含まれる。
符号化部103は、図示せぬ制御部等から入力される符号化率情報に従って、制御情報生成部102から出力された制御情報を符号化して変調部104に出力し、変調部104は、符号化部103から出力された制御情報を変調してマッピング部105に出力する。
マッピング部105は、ULデータのリソース割当結果に基づいて、変調部104から出力された制御情報又は変調部118から出力された応答信号を周波数リソース、すなわち、サブキャリアにマッピングし、マッピングした信号をIFFT部106に出力する。
IFFT部106は、マッピング部105から出力された信号に対してIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)を行ってOFDMシンボルを生成し、CP付加部107に出力する。CP付加部107は、IFFT部106から出力されたOFDMシンボルの後尾部分と同じ信号をCP(Cyclic Prefix)としてOFDMシンボルの先頭に付加し、無線送信部108に出力する。無線送信部108は、CP付加部107から出力されたOFDMシンボルに対してD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行ってアンテナ109から端末へ送信する。
一方、無線受信部110は、リピーターから送信されたULデータをアンテナ109を介して受信し、ULデータに対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行い、CP除去部111に出力する。
CP除去部111は、無線受信部110から出力されたULデータに付加されているCPを除去してFFT部112に出力し、FFT部112は、CP除去部111から出力されたULデータに対しFFT(Fast Fourier Transform)を行って、抽出部113に出力する。
抽出部113は、リソース割当部101からのリソース割り当て情報に従って、FFT部112から出力された信号のうち、リピーターに割り当てた周波数成分を抽出して等化部114に出力し、等化部114は、抽出部113から出力されたULデータを等化し、復号部115に出力する。
復号部115は、リソース割当部101から出力されたULデータのリソース割当結果に基づいて、等化部114から出力されたULデータを復号してCRC部116に出力し、CRC部116は、復号部115から出力されたULデータのCRC演算を行う。CRC部116は、CRC演算の結果、誤り無しであればACKを、誤りがあった場合にはNACKを符号化部117に出力する。
符号化部117は、CRC部116から出力された応答信号(ACK又はNACK)を符号化して変調部118に出力し、変調部118は、符号化部117から出力された応答信号を変調してマッピング部105に出力する。
次に、本発明の実施の形態1に係る端末の構成について、図10を用いて説明する。この端末において、無線受信部202は、図9に示した基地局からの制御情報、またはリピーターからの応答信号を含むOFDMシンボルをアンテナ201を介して受信し、OFDMシンボルに対しダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行い、CP除去部203に出力する。CP除去部203は、無線受信部202から出力されたOFDMシンボルに付加されているCPを除去してFFT部204に出力する。
FFT部204は、CP除去部203から出力されたOFDMシンボルに対してFFTを行って複数のサブキャリアにマッピングされている制御情報又はリピーターからの応答信号を得て、それらを抽出部205に出力する。抽出部205は、FFT部204から出力された複数のサブキャリアから制御情報又は応答信号を抽出し、制御情報を復調部206に出力し、応答信号を復調部210に出力する。
復調部206は、抽出部205から出力された制御情報を復調して復号部207に出力し、復号部207は、復調部206から出力された制御情報を復号して判定部208に出力する。
判定部208は、復号部207から出力された制御情報が自局宛の制御情報であるか否かをブラインド判定する。例えば、判定部208は、自局のID番号でCRCビットをデマスキングすることによりCRC=OK(誤り無し)となった制御情報を自局宛の制御情報であると判定する。判定部208は、自局宛の制御情報、すなわち、自局に対するULデータのリソース割当結果を制御部209に出力する。また、判定部208は、自局に対するULデータのリソースに一対一で対応付けられ、RNからの応答信号に関するリソース情報を抽出部205に出力する。
制御部209は、判定部208から出力された自局宛の制御情報に基づいて、周波数マッピング部218にULデータを送信すべきリソースを指示すると共に、符号化部214及び変調部216に対しMCSを指示する。また、制御部209は、ULデータの再送が発生した場合、前回のULデータ送信からRTT後のタイミングで、再送制御部215に対しULデータを再送するように指示する。
復調部210は、抽出部205から出力された応答信号を復調して復号部211に出力し、復号部211は、復調部210から出力された応答信号を復号して判定部212に出力する。
判定部212は、復号部211から出力された応答信号がACKかNACKかを判定し、判定結果を再送制御部215に出力する。
送信データ生成部213は、基地局に送信する送信データ(ULデータ)を生成して符号化部214に出力し、符号化部214は、制御部209から出力されたMCS(符号化率)に従って、送信データ生成部213から出力されたULデータを符号化し、再送制御部215に出力する。
再送制御部215は、初回送信時には、符号化部214から出力されたULデータを保持すると共に変調部216に出力する。再送制御部215は、判定部212からACKが通知されるまでULデータを保持し、ACKが通知されると保持していたULデータを破棄する。また、再送制御部215は、判定部212からNACKが通知された場合、保持したULデータのうち、そのNACKに対応するULデータを制御部209から指示されたタイミング(前回のULデータ送信からRTT後)で変調部216に出力する。
変調部216は、制御部209から出力されたMCS(変調方式)に従って、再送制御部215から出力されたULデータを変調してFFT部217に出力し、FFT部217は、変調部216から出力されたULデータにFFTを行って、時間領域のULデータを周波数領域に変換し、周波数マッピング部218に出力する。
周波数マッピング部218は、FFT部217から出力された周波数領域のULデータを制御部209から出力されたリソース(帯域)にマッピングし、IFFT部219に出力する。IFFT部219は、周波数マッピング部218から出力された信号にIFFTを行い、周波数領域の信号を時間領域に変換してCP付加部220に出力する。
CP付加部220は、IFFT部219から出力された信号にCPを付加して無線送信部221に出力し、無線送信部221は、CP付加部220から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ201からリピーターへUL信号を送信する。
次に、本発明の実施の形態1に係るリピーターの構成について、図11を用いて説明する。無線受信部(DL周波数)302は、図9に示した基地局から送信された制御信号又はリピーターに対する応答信号を含むOFDMシンボルをアンテナ301を介して受信し、受信したOFDMシンボルにダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って、CP除去部303に出力する。CP除去部303は、無線受信部302から出力されたOFDMシンボルに付加されているCPを除去してFFT部304に出力する。
FFT部304は、CP除去部303から出力されたOFDMシンボルにFFTを行って、複数のサブキャリアにマッピングされている制御情報又は応答信号を得て、それらを抽出部305に出力する。抽出部305は、FFT部304から出力された複数のサブキャリアから制御情報又は応答信号を抽出し、制御情報を復調部306に出力し、応答信号を復調部310に出力する。
復調部306は、抽出部305から出力された制御情報を復調して復号部307に出力し、復号部307は、復調部306から出力された制御情報を復号して判定部308に出力する。
判定部308は、復号部307から出力された制御情報が自局の配下に存在する端末宛の制御情報であるかまたは自局宛の制御情報であるかをブラインド判定する。例えば、判定部308は、自局の配下に存在する端末のID番号でCRCビットをデマスキングすることによりCRC=OK(誤り無し)となった制御情報を自局の配下に存在する端末宛の制御情報であると判定し、自局のID番号でCRCビットをデマスキングすることによりCRC=OK(誤り無し)となった制御情報を自局宛の制御情報であると判定する。判定部308は、自局の配下に存在する端末宛の制御情報、すなわち、自局の配下の端末に対するULデータのリソース割当結果(リピーターが端末から受信すべきリソース)及び自局に対するULデータのリソース割当結果(リピーターが端末からのデータを中継すべきリソース)を制御部309に出力する。また、判定部308は、自局の配下の端末に対するULデータのリソースに一対一で対応付けられ、自局が送信すべき応答信号に関するリソース情報をマッピング部322に出力すると共に、自局に対するULデータのリソースに一対一で対応付けられ、基地局からの応答信号に関するリソース情報を抽出部305に出力する。
制御部309は、自局の配下に存在する端末宛の制御情報の内容から、端末がULデータを送信するであろうリソース情報及びMCS情報を抽出し、リソース情報を抽出部316に出力し、MCS情報を復号部318に出力する。また、制御部309は、判定部308から出力された自局宛の制御情報に基づいて、周波数マッピング部331にULデータを送信すべきリソースを指示すると共に、符号化部327及び変調部329にMCSを指示する。また、制御部309は、UL中継データの再送が発生した場合、再送制御部328に対しUL中継データを再送するタイミングを指示する。
一方、復調部310は、抽出部305から出力された応答信号、すなわち、上り中継信号に対する基地局からの応答信号を復調して復号部311に出力し、復号部311は、復調部310から出力された応答信号を復号して判定部312に出力する。
判定部312は、復号部311から出力された応答信号がACKかNACKかを判定し、判定結果を再送制御部328に出力する。
無線受信部(UL周波数)313は、図10に示した端末から送信されたULデータをアンテナ301を介して受信し、受信したULデータにダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を行って、CP除去部314に出力する。
CP除去部314は、無線受信部313から出力されたULデータに付加されているCPを除去してFFT部315に出力し、FFT部315は、CP除去部314から出力されたULデータにFFTを行って、抽出部316に出力する。
抽出部316は、制御部309から出力されたリソース情報に従って、FFT部315から出力されたULデータのうち、自局の配下の端末に割り当てられた周波数成分を抽出して等化部317に出力し、等化部317は、抽出部316から出力されたULデータを等化し、復号部318に出力する。
復号部318は、等化部317から出力されたULデータを復号してCRC部319に出力し、CRC部319は、復号部318から出力されたULデータのCRC演算を行う。CRC部319は、CRC演算の結果、誤り無しであればACKを、誤りがあった場合にはNACKを符号化部320及び中継制御部326に出力する。また、CRC部319は、ULデータに誤り無しと判定した場合、ULデータを中継制御部326に出力する。
符号化部320は、CRC部319から出力された応答信号(ACK又はNACK)を符号化して変調部321に出力し、変調部321は、符号化部320から出力された応答信号を変調してマッピング部322に出力する。
マッピング部322は、変調部321から出力された応答信号を判定部308から指示された周波数リソース、すなわち、サブキャリアにマッピングし、マッピングした信号をIFFT部323に出力し、IFFT部323は、マッピング部322から出力された信号にIFFTを行って、CP付加部324に出力する。
CP付加部324は、IFFT部323から出力された信号にCPを付加して無線送信部(DL周波数)325に出力し、無線送信部(DL周波数)325は、CP付加部324から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ301から端末へ送信する。
中継制御部326は、CRC部319からACK及びULデータを受けると、ULデータを保持する。また、制御部309からの指示により、保持したULデータを符号化部327に出力する。
符号化部327は、制御部309から出力されたMCS(符号化率)に従って、UL中継データを符号化して再送制御部328に出力する。
再送制御部328は、初回ULデータ中継送信時には、符号化部327から出力されたULデータを保持すると共に、変調部329に出力する。再送制御部328は、判定部312からACKが通知されるまでULデータを保持し、ACKが通知されると保持していたULデータを破棄する。また、再送制御部328は、判定部312からNACKが通知された場合、保持したUL中継データのうち、そのNACKに対応するUL中継データを制御部309から指示されたタイミングで変調部329に出力する。
変調部329は、制御部309から出力されたMCS(変調方式)に従って、再送制御部328から出力されたUL中継データを変調してFFT部330に出力し、FFT部330は、変調部329から出力されたUL中継データにFFTを行って、時間領域のUL中継データを周波数領域に変換し、周波数マッピング部331に出力する。
周波数マッピング部331は、FFT部330から出力された周波数領域のUL中継データを制御部309から出力されたリソース(帯域)にマッピングし、IFFT部332に出力する。
IFFT部332は、周波数マッピング部331から出力された信号にIFFTを行って、CP付加部333に出力する。
CP付加部333は、IFFT部332から出力された信号にCPを付加して無線送信部(UL周波数)334に出力し、無線送信部(UL周波数)334は、CP付加部333から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を行って、アンテナ301から基地局へ送信する。
次に、上述した基地局、端末及びリピーターの通信手順について、図12及び図13を用いて説明する。図12及び図13において、端末が信号の送信を開始するに際し、ST401では、帯域割当要求(Scheduling Request:SR)が端末からリピーターに送信され、ST402では、リピーターはSRを基地局に中継する。
ST403では、SRを受け取った基地局は、端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、この割り当てを示すGrant1を端末に直接送信する。このとき、基地局から送信されたGrant1がリピーターに捕捉され、リピーターはGrant1の内容を認識するものとする。ST404では、Grant1を受け取った端末がその割当情報に従ってULデータをリピーターに送信する。
リピーターは、端末から送信されたULデータを誤りなく受信できた場合には、図12のST405に示すように、端末及び基地局の双方にACKを送信する。リピーターからACKを受けた端末は再送を行わず、この再送用のリソースはリピーターによって使用される。すなわち、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功した場合(CRC=OKの場合)、ST406では、端末からの信号を受けた同一のリソース(基地局から送信されたGrant1を捕捉し、Grant1から認識した情報)を用いて、8ms後に基地局にULデータを中継する。この際、自局の配下の端末から受けたMCSと同一のMCSを用いる。
また、基地局は、端末からリピーターへの通信に対応するACKをリピーターから受け取った場合、端末の再送用に確保しておいたリソースがリピーターによって使用されると判断し、リピーターからの中継信号を受信する。
一方、リピーターは、端末から送信されたULデータに誤りがあった場合には、図13のST501に示すように、端末及び基地局の双方にNACKを送信する。ST502では、リピーターからNACKを受けた端末が、最初のデータを送信してから8ms後に同一周波数リソースを用いて上りデータを再送し、リピーターはその信号を受信する。また、端末からリピーターへの通信に対応するNACKを基地局がリピーターから受け取った場合、このULデータに対して3回目の送信(2回目の再送)が発生する可能性を考慮し、3回目(16ms後)の同一上りリソースを確保しておく。
なお、基地局は、リピーターから送信されたULデータ(中継データ)の受信成否に応じてDLチャネルにてACK又はNACKを送信し、リピーターは無線受信部(DL周波数)を介して基地局からACK又はNACKを受信する。これにより、リピーターと基地局との間の再送制御を行う。
このように実施の形態1によれば、端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功すると、リピーターは端末に割り当てられていた再送用リソースを用いて、端末から送信されたULデータを基地局に中継することにより、再送が行われない場合でも再送用リソースを中継用に用いるので、リソースを効率的に利用することができ、また、リピーターを介しているか否かにかかわらず端末毎にRTTを変える必要がないので、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。
なお、リピーターは端末から送信された信号の受信成否を示す応答信号(ACK又はNACK)を基地局に送信しなくてもよい。この場合について、図14を用いて説明する。リピーターが端末から送信された信号の受信に成功すると、リピーターは端末に対してACKを返すと共に、端末から信号を受けた8ms後にULデータを中継する。リピーターが端末からの信号受信に失敗すると、リピーターは端末に対してNACKを送信する。
基地局は、端末による送信から8ms後の同一リソースが端末に利用されたのか、リピーターに利用されたのかを受信時に判定することによって、端末とリピーター間の通信が成功したかどうかを判断する。すなわち、端末からリピーターへの通信の成否に関連するACK又はNACKが暗示的に基地局に伝達される。
この基地局でのACK/NACK判定は、例えば、基地局側での受信電力による判定(リピーターが送信した場合の電力>端末が送信した場合の電力)、またはPDCCHと同様の方法(CRCに対してIDによるマスキングを行う方法)でも実現できる。これにより、リピーターが基地局に送信する応答信号(ACK/NACK)を削減でき、リソース使用効率をさらに向上させることができる。
なお、本実施の形態では、リピーターが端末の再送用リソースを使って、基地局に中継する場合、端末が用いたMCSと同一のMCSを使って信号を中継すると説明したが、リピーターと基地局の間の伝播路状況が、端末とリピーターの間の伝播路状況に対して良好な場合には、リピーターの判断で端末が用いたMCSと異なるMCSをリピーターが用いてもよい。このとき、基地局は、リピーターが用いたMCSをブラインド判定する。例えば、基地局は複数のMCS候補を用いてリピーターからの信号を復号し、CRC=OKとなったときに当該MCSが用いられていると判断する。
また、本実施の形態では、データの再送と表記したが、これは同一データを送信することを指すだけではなく、例えば、1回目にデータとパリティービットの一部を送信し、2回目には1回目と異なるパリティービットを送信するような再送制御方法も含む。すなわち、本発明は再送制御方法に限定されるものではない。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態1の図9、図10及び図11に示した構成とそれぞれ同様であるので、図9〜図11を援用し、その詳細な説明は省略する。
本発明の実施の形態2に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態1の図9、図10及び図11に示した構成とそれぞれ同様であるので、図9〜図11を援用し、その詳細な説明は省略する。
本発明の実施の形態2に係る基地局、端末及びリピーターの通信手順について、図15及び図16を用いて説明する。図15及び図16のST405に示すように、端末がリピーターからUL信号に関するACKを受け取った場合には、この端末が再送用に確保されたリソースを用いて、基地局との新たなシグナリングを介することなく新たなデータを送信する。
端末がリピーターからNACKを受け取った場合には、シンクロナスHARQにより8ms後にデータを再送するが、端末がリピーターからACKを受け取った場合には、8ms後の再送用リソースが空きになると判断できるため、ST701では、端末はST404において送信したULデータとは異なる他のデータ(例えば、新規データ、他のHARQプロセス番号を持つ再送データ)を送信する。これにより、信号送信前に必要とするSRを削減することができる。
リピーターは、端末にACKを送信した時点で、端末がULデータを送信した8ms後に他のデータを送信することが予想できるため、その他のデータを受信することができる。ただし、図16に示すように、リピーターがST701の他のULデータの受信に失敗し、ST801においてリピーターから端末にNACKが送信された場合、端末がリピーターに向けて送った他のULデータに対して、基地局は再送用リソースを確保していないため、端末はシンクロナスHARQによる再送は行わず、次の割り当て信号を待つ。これにより、端末の信号伝送効率を向上させることができる。
また、リピーターは、図15のST702に示すように、端末がST701において送ってきた他のULデータの受信に成功すれば、中継のためのリピーター用SRを基地局に送信し、他のULデータの受信に失敗すれば、このデータの再送のため、端末用SRを基地局に送信してもよい。
このように実施の形態2によれば、端末がリピーターを介して基地局と上り通信を開始する際、基地局が端末に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当て、リピーターが端末から送信されたULデータの受信に成功すると、端末は割り当てられていた再送用リソースを用いて、新たなデータを送信することにより、再送が行われない場合でも再送用リソースを新規データ送信用に用いるので、リソースを効率的に利用することができ、また、リピーターを介しているか否かにかかわらず端末毎にRTTを変える必要がないので、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができる。
なお、本実施の形態では、端末が独自に異なるデータを送るとしたが、当該リソースを用いて、この異なるデータに対するSRを送信してもよい。これにより、当該リソースをSR送信のために有効利用でき、かつ、基地局での再送指示を簡易に保つことができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3では、実施の形態1に示した動作と実施の形態2に示した動作とを切り替える場合について説明する。
本発明の実施の形態3では、実施の形態1に示した動作と実施の形態2に示した動作とを切り替える場合について説明する。
本発明の実施の形態3に係る基地局、端末及びリピーターの構成は、実施の形態1の図9、図10及び図11に示した構成とそれぞれ同様であるので、図9〜図11を援用し、その詳細な説明は省略する。ただし、端末の制御部209及びリピーターの中継制御部326には、端末からリピーターへの通信に成功した場合に、用意されていた再送用リソースをリピーターの中継に用いるように指示を受けたのか、端末からの新しいデータ送信に用いるように指示を受けたのかが保持されている。
用意されていた再送用リソースをリピーターの中継に用いるように指示されていた場合、リピーターの中継制御部326は、端末からの受信に成功した際に、用意されていた再送用リソースを使って中継送信するように制御する。
一方、用意されていた再送用リソースを端末からの新しいデータ送信に用いるように指示されていた場合、リピーターの中継制御部326は、端末からの受信に成功した際に、再送用リソースを取り出すように抽出部316に指示し、端末からの受信を行えるように動作すると同時に、ACKを端末に送信する。また、端末は、リピーターからACKを受け取ると、制御部209が送信データ生成部213に対し、新たなデータを生成するよう指示し、新たなULデータが送信される。
このように実施の形態3によれば、基地局からの指示によって、再送用リソースを中継に用いるか、端末からの新しいデータ送信に用いるか切り替えることにより、システムの効率を向上させることができる。
なお、本実施の形態では、基地局からの指示によって再送用リソースの用い方が決定されている場合について説明したが、端末とリピーターの状況によって再送用リソースの用い方を切り替えるようにしてもよい。
なお、上記各実施の形態では、再送に用いられる時間・周波数リソース及びMCSが初回送信と同一(Non adaptive HARQ)としたが、再送時に異なるリソース及びMCSを用いてもよい(Adaptive HARQ)。この場合は、基地局側で再送用リソースを明示的に示す必要があるが、この再送用リソース情報は、例えば、基地局が送信するGrant1に合わせて送信される。
また、上記各実施の形態では、基地局からのリソース割り当ての制御情報(Grant1)が直接端末に届くとしたが、リピーターがGrantの中継を行ってもよい。これにより、下り制御信号の品質が改善できる。
なお、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
2008年2月14日出願の特願2008−033552の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる無線通信中継局装置、無線通信基地局装置、無線通信システム及び無線通信方法は、リソースを効率的に利用すると共に、データ遅延及びシステムのコンプレキシティを抑制することができ、例えば、移動通信システム等に適用できる。
Claims (6)
- 無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、
前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、
を具備する無線通信中継局装置。 - 前記中継手段は、前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信基地局装置へのACKの送信を省略する請求項1に記載の無線通信中継局装置。
- 無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、
割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、
を具備する無線通信基地局装置。 - 前記リソース割当手段は、無線通信中継局装置から誤りありを示す通知を受けた場合、前記無線通信端末装置に再送用リソースをさらに割り当てる請求項3に記載の無線通信基地局装置。
- 無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当手段と、
割り当てられた前記初回送信用リソース及び前記再送用リソースを前記無線通信端末装置に送信する送信手段と、
を有する無線通信基地局装置と、
割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信手段を有する無線通信端末装置と、
前記無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、
前記誤り判定手段によって誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継手段と、
を有する無線通信中継局装置と、
を具備する無線通信システム。 - 無線通信中継局装置を介して上り通信を行う無線通信端末装置に初回送信用リソースと再送用リソースとを同時に割り当てるリソース割当工程と、
割り当てられた初回送信用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から無線通信中継局装置に信号を送信する送信工程と、
前記無線通信中継局装置が前記無線通信端末装置から受信した信号の誤りの有無を判定する誤り判定手段と、
誤りなしと判定された場合、前記無線通信端末装置に割り当てられていた再送用リソースを用いて、前記無線通信端末装置から受信した信号を無線通信基地局装置に中継する中継工程と、
を具備する無線通信方法。
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