WO2009119834A1 - 移動局、基地局、基本周波数ブロック指定方法及び帯域制御方法 - Google Patents

移動局、基地局、基本周波数ブロック指定方法及び帯域制御方法 Download PDF

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Abstract

 基地局は、移動局から帯域幅に関する移動機能力を受信する受信部;及びシステム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて移動局に使用させる1つ以上の基本周波数ブロックを指定する指定部;を有する。

Description

移動局、基地局、基本周波数ブロック指定方法及び帯域制御方法
 本発明は、移動局、基地局及び帯域割当方法に関する。
 3GPP(3rd Generation Partnership Project)において、E-UTRA(Evolved UMTS Terrestrial Radio Access)の無線インタフェースの標準化が進められている。E-UTRAで標準化されているシステム帯域幅は、最小1.4MHz~最大20MHzであり、下りの最大データレートは、300Mbpsであり、上りの最大データレートは、75Mbpsである(非特許文献1参照)。
 E-UTRAでの最大システム帯域幅の20MHzに応じて、E-UTRAに対応する移動局の最大送受信帯域幅は20MHzである。例えば、図1に示すように、システム帯域幅が5MHzである場合には、移動局は5MHzの帯域幅で送受信することができ、システム帯域幅が20MHzである場合には、移動局は20MHzの帯域幅で送受信することができる。
3GPP TS36.306 (V8.1.0)
 今後検討されるIMT-Advanced(3GPPではLTE-Advancedとも呼ばれる)のような将来の無線アクセスでは、更なるデータレートの向上が要求される(例えば、1Gpbsの下りの最大データレート)。このようなデータレートの向上に応じて、更なるシステム帯域幅の増大が要求される(例えば、100MHzの最大システム帯域幅)。
 一方、E-UTRAのような既存のシステムからのスムーズな移行を実現するために、E-UTRA端末のような既存の端末を完全にサポートすることが要求される。
 上記のような要求を満たすために、将来の無線アクセスでは、複数の最大送受信帯域幅の移動機能力(UE Capability)をサポートする必要がある。例えば、図2に示すように、100MHzの帯域幅(又はその一部)で送受信することができる移動局と、20MHzの帯域幅で送受信することができる移動局とをサポートする必要がある。
 IMT-AdvancedでE-UTRA端末の完全なサポートを前提とする場合、最小の最大送受信帯域幅は20MHzになることが想定される。従って、IMT-Advancedでは、最大20MHzまでしか送受信できない端末(E-UTRA端末)と、それ以上の送信又は受信帯域幅で送受信することができる端末(IMT-A端末又はIMT-Advanced端末)とを同時にサポートする必要がある。
 本発明は、E-UTRA端末のような既存の端末と、IMT-A端末のような新規の端末とを同時にサポートしつつ、これらの端末に効率的に帯域を割り当てることを目的とする。
 本発明の上記の目的を解決するため、本発明の基地局は、
 移動局から帯域幅に関する移動機能力を受信する受信部;及び
 システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて移動局に使用させる1つ以上の基本周波数ブロックを指定する指定部;
 を有することを特徴の1つとする。
 また、本発明の移動局は、
 帯域幅に関する移動機能力を基地局に送信する送信部;及び
 システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて基地局により指定された1つ以上の基本周波数ブロックに送信又は受信帯域を設定する制御部;
 を有することを特徴の1つとする。
 また、本発明の基本周波数ブロック指定方法は、
 基地局における基本周波数ブロック指定方法であって:
 移動局から帯域幅に関する移動機能力を受信するステップ;及び
 システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて移動局に使用させる1つ以上の基本周波数ブロックを指定するステップ;
 を有することを特徴の1つとする。
 また、本発明の帯域制御方法は、
 移動局における帯域制御方法であって:
 帯域幅に関する移動機能力を基地局に送信するステップ;及び
 システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて基地局により指定された1つ以上の基本周波数ブロックに送信又は受信帯域を設定するステップ;
 を有することを特徴の1つとする。
 本発明の実施例によれば、E-UTRA端末のような既存の端末と、IMT-A端末のような新規の端末とを同時にサポートしつつ、これらの端末に効率的に帯域を割り当てることが可能になる。
E-UTRAのシステム帯域幅及び送受信帯域幅を示す図 本発明の実施例に係る無線アクセスシステムのシステム帯域幅及び送受信帯域幅を示す図 本発明の実施例に係る無線アクセスシステムにおける帯域幅構成の概念図 基本周波数ブロックの第1の結合例を示す図 基本周波数ブロックの第2の結合例を示す図 基本周波数ブロックの第3の結合例を示す図 基本周波数ブロックの第4の結合例を示す図 本発明の実施例に係る帯域割当方法のフローチャート 本発明の実施例に係る同期チャネル及び報知チャネルの第1の構成例を示す図 本発明の実施例に係る同期チャネル及び報知チャネルの第2の構成例を示す図 本発明の実施例に係る同期チャネル及び報知チャネルの第3の構成例を示す図 本発明の実施例に係る同期チャネル及び報知チャネルの第4の構成例を示す図 本発明の実施例に係る移動局の構成図 本発明の実施例に係る基地局の構成図
符号の説明
 10  移動局
 101 RF受信回路
 103 帯域制御部
 105 CP除去部
 107 FFT部
 109 逆多重部
 111 復号部
 151 符号化部
 153 多重部
 155 IFFT部
 157 CP付与部
 159 RF送信回路
 161 帯域制御部
 20  基地局
 201 RACH受信部
 203 UE帯域割当部
 205 多重部
 本発明の実施例について、図面を参照して以下に説明する。
 <階層化帯域幅(Layered Bandwidth又はLayered OFDMA)構成の概念>
 図3を参照して、本発明の実施例に係る無線アクセスシステムにおける帯域幅構成(階層化帯域幅構成)の概念を説明する。本発明の実施例に係る無線アクセスシステムとして、IMT-Advancedにおける要求条件を想定する。更なるシステム帯域幅の増大に対応して、無線アクセスシステムが例えば100MHzのシステム帯域幅を有する場合を想定する。この場合、全システム帯域は、5つの20MHzの周波数ブロックに分割することができる。ここでは、E-UTRA端末の最大送受信帯域幅に相当する20MHzの周波数ブロックのことを、基本周波数ブロック(基本周波数ブロックの帯域幅は基本帯域幅とも呼ばれる)と呼ぶ。すなわち、基本周波数ブロックは、無線アクセスシステムがサポートする端末(ユーザ装置(UE:User Equipment)、移動局又は移動機とも呼ばれる)の有する最大送受信帯域幅のうち、最小のものを示す。図3では、全システム帯域が奇数個の基本周波数ブロックに分割できるため、中央の基本周波数ブロックの中心周波数とシステム帯域の中心周波数とは同一になる。
 一方、無線アクセスシステムが例えば80MHzのシステム帯域幅を有する場合、全システム帯域は、4つの基本周波数ブロックに分割することができる。しかし、図3に示すように、中央の基本周波数ブロックの中心周波数とシステム帯域の中心周波数とが同一になるように分割されてもよい。この場合、全システム帯域は、複数の基本周波数ブロックと余剰サブキャリアによって構成される。
 このように、広帯域のシステム帯域を、E-UTRAでサポート可能な複数の基本周波数ブロック(及び余剰サブキャリア)で構成することにより、E-UTRA端末を完全にサポートすることが可能になる。同時に、E-UTRAのシステム帯域幅(基本周波数ブロックの帯域幅)より大きい送受信帯域幅を持つ新規の端末(IMT-A端末)に複数の基本周波数ブロック(マルチ信号帯域幅)を割り当てることにより、IMT-A端末もサポートすることが可能になる。すなわち、E-UTRA端末は、全システム帯域の一部である基本周波数ブロックを用いて通信することが可能になる。また、IMT-A端末は、移動機能力(UE Capability)に応じて、複数の基本周波数ブロックを用いて通信することが可能になる。なお、送受信帯域幅を一定以上に増大しても周波数ダイバーシチ効果が得られず、CQI(Channel Quality Indicator)の報告のための制御情報のオーバーヘッドが増大するため、必ずしも移動機能力と同等の送受信帯域幅を用いる必要はない。
 <基本周波数ブロックの結合例>
 図4~図7を参照して、複数の基本周波数ブロックを結合するときの結合例を説明する。
 図4は、各基本周波数ブロックにガードバンドを考慮して基本周波数ブロックを結合するときの例を示している。E-UTRAでは、20MHzのシステム帯域の両側にシステム間干渉を低減するために、1MHzのガードバンドが設けられる。すなわち、18MHzが信号帯域幅になる。本発明の実施例に係る無線アクセスシステムにおいても、このような1MHzのガードバンドを設けて隣接する基本周波数ブロックが結合されてもよい。
 図5は、隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドを低減して、基本周波数ブロックを結合するときの例を示している。同じ無線アクセスシステム内では、直交する無線リソースを割り当てることにより、基本周波数ブロック間の干渉は低減可能である。すなわち、基本周波数ブロック間のガードバンドは低減可能である。図5では、隣接する基本周波数ブロックのうち一方のガードバンドに相当する1MHzを信号帯域として使用する。隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドの低減に応じて、両端に未使用の帯域が生じる。この未使用の帯域は、ガードバンドとして使用されてもよく、信号帯域として使用されてもよい。システム帯域の両端のガードバンドを増大することにより、周辺システムへの干渉を低減することが可能になる。一方、信号帯域を増大することにより、伝送効率を増大することが可能になる。
 図6は、隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドを除去して、基本周波数ブロックを結合するときの例を示している。上記のように、同じ無線アクセスシステム内では、直交する無線リソースを割り当てることにより、基本周波数ブロック間の干渉は低減可能である。従って、基本周波数ブロック間のガードバンドは除去可能である。図6では、図5に比較して、両端に未使用の帯域が更に広くなる。この未使用の帯域は、ガードバンドとして使用されてもよく、信号帯域として使用されてもよい。
 図7は、無線アクセスシステムの帯域が不連続になる場合を示している。他のシステムへの周波数割り当てにより、100MHzのような広帯域のシステム帯域を連続して確保できない場合が存在する。このような場合には、隣接する基本周波数ブロック間(基本周波数ブロック#1と#2との間、基本周波数ブロック#2と#3との間)のガードバンドを低減又は除去することができる。一方、基本周波数ブロック#4は、隣接する基本周波数ブロックが存在しないため、ガードバンドを低減又は除去することはできない。
 なお、図7のような不連続なシステム帯域の場合でも、図3を参照して説明した階層化帯域幅構成の概念は適用可能である。
 <帯域割当方法の手順>
 次に、図8を参照して、本発明の実施例に係る帯域割当方法のフローチャートについて説明する。
 まず、移動局は、電源立ち上げ時、ソフトハンドオーバモードに入る前、或いは間欠受信モードにおいて、通信すべきセルを探すために初期セルサーチを行う(S101)。初期セルサーチは、基地局から同期チャネル(SCH:Synchronization Channel)で所定の信号系列を受信することにより行われる。この初期セルサーチは、システム帯域を構成する複数の基本周波数ブロックのうち、所定の基本周波数ブロックで行われる。例えば、初期セルサーチは、システム帯域のうち中央の基本周波数ブロックで行われてもよい。セルを検出した後に、移動局は、報知チャネルでシステム帯域および基本周波数ブロックに関する事前情報を受信する(S103)。例えば、移動局は、PBCH(Physical Broadcast Channel)(プライマリBCHとも呼ばれる)から基本周波数ブロックの帯域情報を取得し、D-BCH(Dynamic Broadcast Channel)(セカンダリBCHとも呼ばれる)からシステム全体の帯域情報および/又は各基本周波数ブロックの周波数位置に関する情報を取得する。
 一方、移動局が待ち受け状態(アイドルモード)になっている場合に、基地局から呼び出しを受けると、アクティブモードに移行する。このときに、移動局は、ページングチャネル(PCH:Paging Channel)で呼び出しを受けたことを認識する(S105)。PCHが中央の基本周波数ブロックのみから送信される場合には、ページングは中央の基本周波数ブロック内で行われる。ページングは他の基本周波数ブロック内で行われてもよい。
 移動局は、ランダムアクセスチャネル(RACH:Random Access Channel)でRACHプリアンブルを送信し、送受信帯域幅に関する移動機能力をRACHメッセージで基地局に送信する(S107)。なお、RACHプリアンブルとは、ランダムアクセスチャネルで送信される制御情報のことを言い、RACHメッセージとは、基地局がRACHプリアンブルを受信したというレスポンスを移動局で受信した後に、指定された無線リソースで送信される制御情報のことを言う。また、移動局及び基地局において、RACHプリアンブルと移動機能力とを予め対応付けておき、移動局は、RACHプリアンブルを送信することにより、移動機能力を基地局に送信してもよい。
 次に、基地局は、移動機能力に応じて1つ以上の基本周波数ブロックを割り当て、移動局は、基地局により割り当てられた1つ以上の基本周波数ブロックを含むRRC(Radio Resource Control)シグナリング情報を受信する(S109)。S101~S103及びS107~S109は、システム帯域を構成する複数の基本周波数ブロックのうち、所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)で行われる。
 移動局は、上記報知チャネルの事前情報およびRRCシグナリング情報に基づき、割り当てられた1つ以上の基本周波数ブロックの周波数位置に移行し(S111)、L1/L2制御信号をブラインド検出する(S113)。移動局は、L1/L2制御信号で指定された情報に基づいて、共有データチャネルでデータを送受信する。例えば、移動局は、割り当てられた1つ以上の基本周波数ブロックの中から、基地局のスケジューラにより割り当てられたリソースを使用してデータを送受信する。
 なお、移動局は、データの送受信が終了した後に、同じ基本周波数ブロックで通信(キャンプ)し続けてもよく、所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)に戻って通信(キャンプ)してもよい。
 <同期チャネル及び報知チャネルの構成例>
 次に、図9~図12を参照して、同期チャネル及び報知チャネルの構成例について説明する。
 同期チャネルは、初期セルサーチ及び周辺セルサーチに使用される。同期チャネルは、所定の条件に従って送信される。例えば、E-UTRAでは、同期チャネルは、200kHzのラスター上に存在しなければならない。例えば、同期チャネルは、中央の基本周波数ブロックの中心周波数上に配置される。なお、他の基本周波数ブロックでは、同期チャネルは200kHzのラスター上に存在しなくてもよい。同期チャネルは、E-UTRAとの互換性を満たすため、E-UTRAと同じ要件で構成される。例えば、同期チャネルは5ms間隔で送信され、報知チャネルは10ms間隔で送信される。
 報知チャネルは、PBCHとD-BCHとから構成され、例えば、PBCHで基本周波数ブロックの帯域情報が送信され、D-BCHでシステム全体の帯域情報および/又は各基本周波数ブロックの周波数位置に関する情報が送信される。
 システム帯域(例えば、100MHz)が複数の基本周波数ブロック(例えば、20MHz)から構成される場合の同期チャネル及び報知チャネルの第1の構成例を図9に示す。第1の構成例では、同期チャネル及び報知チャネルは、所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)にマッピングされる。このようなチャネル構成の場合、移動局は、図8のS111で割り当てられた周波数ブロックに移行し、データの送受信を行った後に、同期チャネル及び報知チャネルの情報を受信するために、元の所定の基本周波数ブロックに戻る必要がある。このように、同期チャネル及び報知チャネルを1つの基本周波数ブロックにマッピングすることにより、同期チャネル及び報知チャネルのオーバーヘッドの増大を防ぐことが可能になる。
 同期チャネル及び報知チャネルの第2の構成例を図10に示す。第2の構成例では、同期チャネルは、所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)にマッピングされ、報知チャネルは全ての基本周波数ブロックにマッピングされる。このようなチャネル構成の場合、移動局は、図8のS111で割り当てられた周波数ブロックに移行し、データの送受信を行った後に、同期チャネルの情報を受信するために(周辺セルサーチを行うために)、元の所定の基本周波数ブロックに戻る必要がある。一方、報知チャネルの情報を受信するために、元の所定の基本周波数ブロックに戻る必要がなくなる。
 同期チャネル及び報知チャネルの第3の構成例を図11に示す。第3の構成例では、同期チャネルは、全ての基本周波数ブロックにマッピングされ、報知チャネルは所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)にマッピングされる。このようなチャネル構成の場合、移動局は、図8のS111で割り当てられた周波数ブロックに移行し、データの送受信を行った後に、報知チャネルの情報を受信するために、元の所定の基本周波数ブロックに戻る必要がある。一方、同期チャネルの情報を受信するために、元の所定の基本周波数ブロックに戻る必要がなくなる。
 同期チャネル及び報知チャネルの第4の構成例を図12に示す。第4の構成例では、同期チャネル及び報知チャネルは、全ての基本周波数ブロックにマッピングされる。このようなチャネル構成の場合、移動局は、図8のS111で割り当てられた周波数ブロックに移行し、データの送受信を行った後に、同期チャネル及び報知チャネルの情報を受信するために、元の所定の基本周波数ブロックに戻る必要がなくなる。
 なお、図9~図12では、所定の基本周波数ブロックとして中央の基本周波数ブロックに同期チャネル又は報知チャネルが存在する場合を示しているが、1つ以上の任意の基本周波数ブロックに同期チャネル又は報知チャネルが存在してもよい。
 <移動局の構成>
 図13を参照して、本発明の実施例に係る移動局10の構成について説明する。
 移動局10の受信側は、RF受信回路101と、帯域制御部103と、CP除去部105と、FFT部107と、逆多重部109と、復号部111とを有する。
 受信アンテナで受信された下り信号は、RF受信回路101に入力される。RF受信回路101は、帯域制御部103から受信帯域情報を受け取り、その受信帯域で下り信号を受信する。
 帯域制御部103は、移動局の受信帯域を制御する。例えば、初期セルサーチの場合、帯域制御部103は、所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)でセルサーチを行うように、受信帯域を制御する。また、基地局からデータを受信する場合、帯域制御部103は、基地局により割り当てられた1つ以上の基本周波数ブロックでデータを受信するように、受信帯域を制御する。同期チャネル又は報知チャネルが所定の基本周波数ブロック(例えば、中央の基本周波数ブロック)のみに存在する場合、帯域制御部103は、同期チャネル又は報知チャネルの情報を受信するために、その所定の基本周波数ブロックで通信(キャンプ)するように制御する。
 RF受信回路101で受信された下り信号は、CP除去部105でガードインターバル(CP:Cyclic Prefix)が除去され、FFT部107で高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform)され、周波数領域に変換される。周波数領域に変換された下り信号は、逆多重部109で各チャネルの情報に逆多重され、復号部111で受信データが復号される。
 また、移動局10の送信側は、符号化部151と、多重部153と、IFFT部155と、CP付与部157と、RF送信回路159と、帯域制御部161とを有する。
 移動局からの送信データは、符号化部151で符号化され、多重部153で各チャネルの情報と多重される。移動機能力(UE Capability)がRACHメッセージで基地局に送信される場合には、移動機能力も送信データと同様に、符号化部151で符号化され、多重部153で各チャネルの情報と多重される。多重された上り信号は、IFFT部155で逆フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform)され、時間領域に変換され、CP付与部157でガードインターバル(CP:Cyclic Prefix)が付与され、RF送信回路159から送信される。帯域制御部161は、基地局から割り当てられた1つ以上の基本周波数ブロックでデータを送信するように、送信帯域を制御する。
 <基地局の構成>
 図14を参照して、本発明の実施例に係る基地局20の構成について説明する。基地局20は、RACH受信部201と、UE帯域制御部203と、多重部205とを有する。
 RACH受信部201は、移動局から帯域幅に関する移動機能力を受信する。UE帯域割当部203は、受信した移動機能力に基づいて、1つ以上の基本周波数ブロックを移動局に割り当てる。例えば、移動機能力と同じ帯域幅を割り当てることができる場合、UE帯域割当部203は、受信した移動機能力に相当する帯域を割り当てる。また、無線リソースに空きが少ない場合には、UE帯域割当部203は、受信した移動機能力より小さい帯域を割り当ててもよい。多重部205は、移動局に割り当てた帯域情報をL2制御情報又はL3制御情報として多重し、また、基本周波数ブロックの帯域情報を報知情報として多重する。更に、システム帯域情報も報知情報として多重されてもよい。これらの情報は、移動局に送信される。
 なお、図示しないが、本発明の移動局及び基地局では、同期チャネルでセルサーチに関する処理が行われる。
 本発明の実施例では、E-UTRAのような既存の無線アクセスシステムからIMT-Advancedのような新規の無線アクセスシステムに移行する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、既存の端末を完全にサポートしつつ、更なる帯域幅の増大を求められる無線アクセスシステムに適用可能である。
 本国際出願は2008年3月28日に出願した日本国特許出願2008-088104号に基づく優先権を主張するものであり、2008-088104号の全内容を本国際出願に援用する。

Claims (12)

  1.  移動局から帯域幅に関する移動機能力を受信する受信部;及び
     システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて移動局に使用させる1つ以上の基本周波数ブロックを指定する指定部;
     を有する基地局。
  2.  所定の基本周波数ブロックに同期チャネルを多重する多重部;
     を更に有することを特徴とする、請求項1に記載の基地局。
  3.  前記多重部は、システム帯域の中心周波数が存在する基本周波数ブロックに同期チャネルを多重することを特徴とする、請求項2に記載の基地局。
  4.  所定の基本周波数ブロックに報知チャネルを多重する多重部;
     を更に有することを特徴とする、請求項1に記載の基地局。
  5.  前記指定部は、移動局の最大送受信帯域幅に基づいてシステム帯域から分割された複数の基本周波数ブロックのうち、1つ以上の基本周波数ブロックを指定することを特徴とする、請求項1に記載の基地局。
  6.  前記指定部は、互いに隣接する基本周波数ブロック間のガードバンドが低減又は除去された複数の基本周波数ブロックのうち、1つ以上の基本周波数ブロックを指定することを特徴とする、請求項1に記載の基地局。
  7.  帯域幅に関する移動機能力を基地局に送信する送信部;及び
     システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて基地局により指定された1つ以上の基本周波数ブロックに送信又は受信帯域を設定する制御部;
     を有する移動局。
  8.  前記制御部は、同期チャネルの情報を受信するときに、所定の基本周波数ブロックに受信帯域を設定することを特徴とする、請求項7に記載の移動局。
  9.  前記制御部は、同期チャネルの情報を受信するときに、システム帯域の中心周波数が存在する基本周波数ブロックに受信帯域を設定することを特徴とする、請求項8に記載の移動局。
  10.  前記制御部は、報知チャネルの情報を受信するときに、所定の基本周波数ブロックに受信帯域を設定することを特徴とする、請求項7に記載の移動局。
  11.  基地局における基本周波数ブロック指定方法であって:
     移動局から帯域幅に関する移動機能力を受信するステップ;及び
     システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて移動局に使用させる1つ以上の基本周波数ブロックを指定するステップ;
     を有する基本周波数ブロック指定方法。
  12.  移動局における帯域制御方法であって:
     帯域幅に関する移動機能力を基地局に送信するステップ;及び
     システム帯域に含まれる複数の基本周波数ブロックのうち、移動機能力に基づいて基地局により指定された1つ以上の基本周波数ブロックに送信又は受信帯域を設定するステップ;
     を有する帯域制御方法。
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