JPWO2010049970A1 - 協調的harq通信方式を用いた無線基地局装置、無線端末装置、無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に説明する態様は、無線端末装置から返信される送達確認情報に基づいて、その無線端末装置に復号に失敗したパケットを破棄せずに再送されたパケットと組み合わせて復号させるために、パケットの送信の再送を制御しながら、第1の無線基地局装置及び第2の無線基地局装置が無線端末装置に対して協調的送信処理を実行する無線通信システム、又はそれに属する無線基地局装置又は無線端末装置、その処理を実現する無線通信方法を前提とする。
ここまでの態様の構成において、無線端末装置から第1の無線基地局装置への制御情報は、第1の無線基地局装置からのパケットの受信結果及び第2の無線基地局装置からのパケットの受信結果をそれぞれ示す送達確認情報(HARQ−ACK/NAK)を含むように構成することができる。
再送データパケット受信部は、再送要求の発生時に、再送データパケットの受信処理を実行する。
始めに、実施形態が前提とするシステムネットワークモデルについて説明する。
図1は、実施形態が前提とするネットワークモデルの説明図である。
HARQに対する他にない非常に重要な挙動として、図2の再送部分合成部305−3によって実行されるHARQ結合処理の後に、再送データパケットの復号時のブロックエラーレートが通常1%以下になるという点がある。図2に示される実施形態では、キャンセラ部303−3が実行する逐次干渉除去(SIC:Successive Interference Cancellation)処理において、復号された再送データパケットが積極的に利用されることにより、効果的なSIC処理が実現される。即ち、図2の実施形態では、UEにおいて、まず最初に再送パケットが検出され、それから他のパケット(新規パケット又は再送パケット)が検出されるように動作する。
まず図5(b)において、UEにて受信された新規データパケット(例えば#0の新規データパケット)がもしエラーになった場合、そのデータは、協調eNB(C−eNB)から配信される新規パケット(例えば#12の新規データパケット)と同時に、供給eNB(S−eNB)によって決定される同期させられた送信タイミングに合わせて、供給eNBから再送される。同様の処理が、#17(又は#15)の新規データパケットと共に送信される#4(又は#11)の再送パケットなどについても発生する。
まず図6(b)において、UEにて受信された新規データパケット(例えば#0の新規データパケット)がもしエラーになった場合、そのデータは、X2インタフェースを介してそれに対応する制御チャネルで協調eNBに転送される。その上で、供給eNBから配信される新規パケット(例えば#4の新規データパケット)と同時に、供給eNBによって決定される同期させられた送信タイミングに合わせて、協調eNBから再送される。同様の処理が、#9(又は#7)の新規データパケットと共に送信される#5(又は#14)の再送パケットなどについても発生する。
図2において、ブロック生成部201−1は、送信されるべき情報ビットから所定サイズのブロックを生成する。ブロック生成部201−1が生成するブロックのサイズは、1つのパケットが格納可能な情報ビットの量に等しい。即ち、送信装置が送信する通常のパケットには、1つのブロックに相当する情報ビットが含まれている。
無線処理部205は、変調後のフレームデータに対して所定の無線送信処理を実行し、特には図示しないアンテナを介して送信する。
図3に示されるように、受信装置は、再送データパケット受信部302と新規データパケット受信部303を具備する。
一方、受信制御部304での前述した識別処理により、図3の受信装置が前述したシナリオ2(図4(b)参照)又はシナリオ3(図4(c)参照)として動作するときには、受信制御部304の制御に基づいて、再送データパケット受信部302及び新規データパケット受信部303の両方が動作する。
再送データパケット復調部302−1は、無線処理部301から入力される受信信号を構成する各通信チャネルから受信パケットを復調し、その受信パケットを再送部分合成部302−3へ出力する。なお、この再送データパケット復調部302−1は、受信制御部304による前述した識別処理を可能とするために、受信パケットが再送データパケットであるか新規データパケットであるかにかかわらず復調処理を実行している。
出力分配部302−5は、情報ビットの復元に成功した場合に、それを後段の特には図示しない処理部へ出力する。これと同時に、出力分配部302−5は、復元された情報ビットを新規データパケット受信部303内の再送データパケット再符号化部303−1へ出力する。
出力分配部302−5から復元された情報ビットが入力されると、再送データパケット再符号化部303−1及び再送データパケット再変調部303−2が実行され、受信に成功した再送データパケットのレプリカが生成される。
なお、再送データパケット受信部302における再送データパケットの復元処理が失敗し、出力分配部302−5から再送データパケット再符号化部303−1への入力が無い場合には、再送データパケット再変調部303−2からキャンセラ部303−3への入力はゼロにセットされる。これにより、キャンセラ部303−3の動作が等価的に無効にされる。この結果、新規データパケット復調部303−4及び新規データパケット復号部303−5は、キャンセル処理無しで新規データパケットの抽出を行う。
・最初に再送データパケットが抽出され、それがもし正しく受信されたら、キャンセラ部によるSIC処理によって新規データパケットが抽出される。
・再送データパケットの受信が成功しなかったら、新規データパケットが抽出され、その新規データパケットがもし正しく受信されたら、キャンセラ部によるSIC処理によって上記再送データパケットが再度抽出される。
ここで、協調的送信を実施するか否かを決定する重要なパラメータとして、リンクギャップΔue、或いはその代わりに、LTEにおける用語として使用される、参照信号受信電力(RSRP:Reference Signal Receiving Power)差が、用いられる。そのパラメータは、供給eNBと協調eNBの間のUEによる対数受信信号電力の差として定義される。もし、リンクギャップΔueがもう1つのパラメータとしてのリンクギャップ目標Δよりも小さければ、協調的送信が実施される。そうでなければ、通常送信が望ましい。これらのパラメータを使用することにより、協調的送信のための帯域幅を容易に制御することができる。
本実施形態では、主要な制御信号は、供給eNBとUEの間のリンクを介して通信されるように構成される。即ち、供給eNBとUEの間のリンクが、協調eNBとUEの間のリンクよりも、より重要な役割を担うように構成される。
・新規データパケットは、供給eNBからUEと、協調eNBからUEという2つのリンク上で送信することが許される。
・再送パケットは、供給eNBからUEへのリンク上においてのみ送信することが許される。
・C1として示されるPUCCHは、UEから供給eNBへのリンク上を送信される。
・C2として示されるPDCCHは、供給eNBからUEへのリンク上を送信される。
・新規データパケット及びそれに関連する制御信号のみが、X2インタフェースによって供給eNBから協調eNBへ配信される。X2インタフェースにおける制御チャネルは、C3として示されている。
ここでの設計では、PUCCHは、次のような2つの定期的な信号を含むアップリンク制御情報(UCI:Uplink Control Information)に対応する。一方は、チャネル品質指標(CQI:Channel Quality Indication)、プリコーディングマトリクス指標(PMI:Precoding Matrix Indication)、及びランク指標(RI:Randk Indication)を含み、CQI/PMI/RIと表記される。他方は、HARQ−ACK/NAKを含む。PUCCHは、UEから供給eNBへのリンク上のみで送信される。図8では、C1として示される。PUCCHは、UE内のアップリンク制御チャネル送信部305(図3)と供給eNBとして動作するeNode−B内のアップリンク制御チャネル受信部207(図2)によって終端される。それぞれのアクティブなUEは、例えば高レイヤ制御信号によって、供給eNBと協調eNBを分離する。
・一般的に、供給eNBからUEへのリンク品質は、協調eNBからUEへのものよりも良質である。このことは、UL制御チャネルのための性能を確実なものにする。
・そのことは、制御チャネル量を著しく削減し、制御チャネル設計を簡略化することができる。
・HARQ処理による再送パケットのための送信レイテンシを削減できる。
・PDCCHとX2CCHを含む制御チャネルを簡略化できる。
・協調eNBに対する複雑性を軽減できる。なぜならば、送信された新規パケットは、協調eNBに配置される再送バッファ部302−2(図2)に残ることはないからである。協調eNBは、X2インタフェースからの制御チャネル(X2CCH)に追従して、新規パケットの送信のみを実行すればよい。
ここでの設計では、PDCCHは、供給eNBのみからその供給先のUEへ、図8においてC2として示されるように送信される。この場合、PDCCHは、供給eNBとして動作するeNode−B内の送信制御部206(図2)とUE内の受信制御部304(図3)によって終端される。
・供給eNBからUEへのリンク品質は、協調eNBからUEへのものよりも良質である。これは、制御チャネルに対する性能を確実なものにする。
・1つのリンクのみからPDCCHを送信することは、制御チャネルの負荷を著しく緩和させることができる。
・フォーマット1、フォーマット1A、及びフォーマット1Cにおける、供給eNBのための変調符号化方式(MCS:Modulation and Coding Scheme)に加えて、協調eNBのための追加的なMCS。5ビットが必要である。
・フォーマット2における、追加的なMCS(5ビット)及びプリコーディング情報
以上の情報を含む両方のリンクのためのDCIは、UEを特定したCRCを使ってまとめて符号化される。フォーマット2を使ったDCIの例を、図9(b)に示す。同図において、「RB割当てヘッダ」及び「RB割当て」は、リソースブロックの割当てに関する制御情報である。「新規データ指示情報」は、伝送パケットが新規データパケットであるか再送データパケットであるかを指示する情報である。「冗長バージョン」は、HARQの制御情報である。「MCS−1」及び「MSC−2」は、それぞれ供給eNB及び協調eNBのためのMCSである。プリコーディング情報1及びプリコーディング情報2は、それぞれ供給eNB及び協調eNBのためのプリコーディング情報である。
次に、X2ベース制御チャネルの設計について説明する。
・リソース割当てヘッダ:1ビット
・リソースブロック割当て
・変調符号化方式:5ビット
・プリコーディング情報
・サブフレームにおける送信タイミング
次に、上記X2CCHとPDCCH間のタイミング制御について説明する。
そのシステムレベルシミュレーションにおいては、本実施形態の送信装置(図2)及び受信装置(図3)を搭載したシステムが、7クラスタで形成されるセルネットワークに実装された。各クラスタは、19個の六角セルから構成され、各セルは、3セクタを含む。そのセクタのアンテナは、その視準(bore−sight point)が六角形の端に向けられた。外側セルからの干渉の発生を精密にモデル化するために、観測対象クラスタが中央に配置されその側辺に6個のコピーが対称に配置される、周囲包み込み型ネットワーク構造が採用された。シミュレーションの場合分けと、条件仮定は、それぞれ表1及び表2に示される。
・Serving link,No−SIC:協調eNB(又は協調リンク)からの干渉のSICキャンセル処理がない場合における、供給eNB(又は供給リンク)からの、UEによって受信されるSNR(Signal−to−Noise Ratio)又はSNR利得。これは、シナリオ3に対応する。
・Collab link,No−SIC:供給eNB(又は供給リンク)からの干渉のSICキャンセル処理がない場合における、協調eNB(又は協調リンク)からの、UEによって受信されるSNR又はSNR利得。これは、シナリオ2に対応する。
・Serving link,SIC:協調eNB(又は協調リンク)からの干渉のSICキャンセル処理がある場合における、供給eNB(又は供給リンク)からの、UEによって受信されるSNR又はSNR利得。これは、シナリオ3に対応する。
・Collab link,SIC:供給eNB(又は供給リンク)からの干渉のSICキャンセル処理がある場合における、協調eNB(又は協調リンク)からの、UEによって受信されるSNR又はSNR利得。これは、シナリオ2に対応する。
・再送データパケットが供給eNBから配信されるときには、SIC処理によるリンク1に対するSINR利得は、2〜2.5dB近辺になる。
・再送データパケットが協調eNBから配信されるときには、SIC処理によるリンク2に対するSINR利得は、1.5〜1.75dB近辺になる。
・Δ値が増加すると、リンク1のSINR利得はより大きくなり、リンク2のSINR利得はより小さくなる。このように、Δ値は小さすぎず大きすぎず設定されるべきである。加えて、小さいΔは、協調的送信が発生する可能性を低くしすぎてしまい、大きなΔは、協調的送信が発生する可能性を大きくしすぎてしまう。適切なΔ値は、8dBと10dBの間である。SICによるSINR利得の考察から、結論として、再送データパケットは、常に供給eNBから配信されるべきである。
本出願は、HARQ結合後は常に低BLERになるというHARQの他にない挙動を利用し、SIC処理をいままでにないほどに容易にする。
Claims (16)
- 無線端末装置から返信される送達確認情報に基づいて、該無線端末装置に復号に失敗したパケットを破棄せずに再送されたパケットと組み合わせて復号させるために、前記パケットの送信の再送を制御しながら、第1の無線基地局装置及び第2の無線基地局装置が前記無線端末装置に対して協調的送信処理を実行する無線通信システムにおいて、
前記無線端末装置における前記協調的送信処理に対する再送要求の発生時に、前記第1の無線基地局装置から前記無線端末装置に、新規データパケット又は前記再送要求に対応する再送データパケットの何れか一方の第1のパケットを送信する第1のパケット送信部と、
前記再送要求の発生時に、前記第1の無線基地局装置から前記第2の無線基地局装置に、前記新規データパケット又は前記再送データパケットのうち前記第1のパケットとは異なる第2のパケットに関する情報を転送するパケット転送部と、
前記再送要求の発生時に、前記第2の無線基地局装置から前記無線端末装置に、前記第1のパケット送信部による前記第1のパケットの送信処理に同期して、前記パケット転送部から転送された情報に基づいて前記第2のパケットを送信する第2のパケット送信部と、
を含むことを特徴とする無線通信システム。 - 前記第1の無線基地局装置及び前記第2の無線基地局装置はそれぞれ再送バッファ部を有し、
前記第1の無線基地局装置は、前記無線端末装置に対して協調的送信処理するパケットに関する情報を、該第1の無線基地局装置内の前記再送バッファ部に保持し、
前記第2の無線基地局装置は、前記無線端末装置に対して協調的送信処理するパケットに関する情報は、該第2の無線基地局装置内の前記再送バッファ部には保持しない、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記第1のパケットは前記再送データパケットであり、前記第2のパケットは前記新規データパケットである、
ことを特徴とする請求項1又は2の何れか1項に記載の無線通信システム。 - 前記パケット転送部は、前記第1の無線基地局装置内の再送バッファ部から前記再送データパケットに関する情報を読み出して前記第2の無線基地局装置に転送する、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。 - 前記第1の無線基地局装置による前記無線端末装置に対する通信の制御情報及び前記第2の無線基地局装置による前記無線端末装置に対する通信の制御情報を、前記第1の無線基地局装置と前記無線端末装置との間で通信する制御情報通信部を更に含む、
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の無線通信システム。 - 前記制御情報通信部は、
前記第1の無線基地局装置から前記無線端末装置への前記制御情報の送信を、物理ダウンリンク制御チャネルを介して実行し、
前記無線端末装置から前記第1の無線基地局装置への前記制御情報の送信を、物理アップリンク制御チャネルを介して実行する、
ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信システム。 - 前記物理アップリンク制御チャネルは、前記第1の無線基地局装置及び前記第2の無線基地局装置のそれぞれに対して個別のチャネル品質指標情報と、前記第1の無線基地局装置及び前記第2の無線基地局装置に共通のプリコーディングマトリクス指標情報及びランク指標情報を少なくとも含む、
ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信システム。 - 前記物理ダウンリンク制御チャネルは、前記第1の無線基地局装置及び前記第2の無線基地局装置のそれぞれに対して個別の変調符号化方式情報及びプリコーディング情報を少なくとも含む、
ことを特徴とする請求項6又は7の何れか1項に記載の無線通信システム。 - 前記無線端末装置から前記第1の無線基地局装置への前記制御情報は、前記第1の無線基地局装置からのパケットの受信結果及び前記第2の無線基地局装置からのパケットの受信結果をそれぞれ示す送達確認情報を含む、
ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の無線通信システム。 - 前記パケット転送部は、前記第1の無線基地局装置が前記無線端末装置との間で通信する前記第2の無線基地局装置に関連する前記通信制御情報と、前記第2の無線基地局装置による前記第2のパケットの送信タイミングに関連する情報を転送する、
ことを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の無線通信システム。 - 前記第1の無線基地局装置は、少なくとも、前記協調的送信処理に関連する前記無線端末装置の割当て、通信リソースの割当て、及び送信タイミングの制御を集中して制御する、
ことを特徴とする請求項1乃至10の何れか1項に記載の無線通信システム。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の無線通信システムにて通信を行う無線端末装置であって、
前記再送要求の発生時に、前記再送データパケットの受信処理を実行する再送データパケット受信部と、
該再送データパケット受信部により前記再送データパケットの受信処理に成功した場合に、該受信処理に成功した再送データパケットによって前記無線端末装置が受信した受信信号に対して逐次干渉除去処理を実行し、その結果得られる受信信号から前記新規データパケットの受信処理を実行する新規データパケット受信部と、
を含むことを特徴とする無線端末装置。 - 前記協調的送信処理を実行するか否かの決定、及び該協調的送信処理を実行すると決定した場合に該実行をする前記第1の無線基地局装置及び前記第2の無線基地局装置を決定する協調的送信処理決定部を更に含む、
ことを特徴とする請求項12に記載の無線端末装置。 - 前記協調的送信処理決定部は、現在通信を行っている各無線基地局装置から受信する参照信号の受信電力に関する情報に基づいて前記決定を行う、
ことを特徴とする請求項12又は13の何れか1項に記載の無線端末装置。 - 請求項1乃至11の何れか1項に記載の無線通信システムにて通信を行う無線基地局装置であって、
自装置が前記第1の無線基地局装置として動作する場合であって、かつ前記無線端末装置において前記協調的送信処理に対する再送要求の発生時に、前記無線端末装置に、前記新規データパケット又は前記再送要求に対応する再送データパケットの何れか一方の第1のパケットを送信する第1のパケット送信部と、
自装置が前記第1の無線基地局装置として動作する場合であって、かつ前記再送要求の発生時に、前記第2の無線基地局装置に、前記新規データパケット又は前記再送データパケットのうち前記第1のパケットとは異なる第2のパケットに関する情報を転送するパケット転送部と、
自装置が前記第2の無線基地局装置として動作する場合であって、かつ前記再送要求の発生時に、前記第1の無線基地局装置内の前記第1のパケット送信部による前記第1のパケットの送信処理に同期して、前記無線端末装置に、前記パケット転送部により前記第1の無線基地局装置から転送された情報に基づいて前記第2のパケットを送信する第2のパケット送信部と、
を含むことを特徴とする無線基地局装置。 - 無線端末装置から返信される送達確認情報に基づいて、該無線端末装置に復号に失敗したパケットを破棄せずに再送されたパケットと組み合わせて復号させるために、前記パケットの送信の再送を制御しながら、第1の無線基地局装置及び第2の無線基地局装置が前記無線端末装置に対して協調的送信処理を実行する無線通信方法において、
前記無線端末装置において前記協調的送信処理に対する再送要求の発生時に、前記第1の無線基地局装置から前記無線端末装置に、新規データパケット又は前記再送要求に対応する再送データパケットの何れか一方の第1のパケットを送信する第1のパケット送信ステップと、
前記再送要求の発生時に、前記第1の無線基地局装置から前記第2の無線基地局装置に、前記新規データパケット又は前記再送データパケットのうち前記第1のパケットとは異なる第2のパケットに関する情報を転送するパケット転送ステップと、
前記再送要求の発生時に、前記第2の無線基地局装置から前記無線端末装置に、前記第1のパケット送信ステップによる前記第1のパケットの送信処理に同期して、前記パケット転送ステップにて転送された情報に基づいて前記第2のパケットを送信する第2のパケット送信部と、
を含むことを特徴とする無線通信方法。
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