JP2011522457A - 無線通信システムにおける多重アンテナ構成の信号伝達 - Google Patents

Abstract

通信構成を有する無線通信構成要素（２００）は、情報ワードに基づいてパリティビットを生成し、無線通信基盤構成要素の通信構成に基づいてパリティビットを符号化するように構成される。符号化されたパリティビットは、情報ワードと結合される。無線通信ユーザ端末は、情報ワードに結合されたパリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットを特定し、パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて、情報ワードと符号化パリティビットとの結合を送信する無線通信構成要素の通信構成を判定するように構成される。

Description

この開示内容は、概して無線通信に関し、また、この開示内容は、特に無線通信システムにおける多重アンテナ構成の信号伝達に関する。

３ＧＰＰでは、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（Universal Mobile Telecommunications Systems：UMTS）のロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution：LTE）では、多重アンテナの基地局送信を規定すべく４つのアンテナポートまで許可することが予定されており、また選択された物理チャネル送信に対して１、２、又は４つのアンテナポートを使用にすることが許可されている。物理放知放送チャネル（Physical Broadcast Channel： PBCH）は、後者のこれら３つ全てのアンテナポート構成を用いて送信され得る。基地局が同期チャネルを介してアンテナ構成を明確に信号伝達しないため、ユーザ装置（user equipment ：ＵＥ）は、初期ネットワークアクセス手順の初期段階において得られた基地局アンテナ構成情報の案内無しにＰＢＣＨを復号化することが要求される。特に、ＰＢＣＨを含むマスター情報ブロックは、内部の巡回冗長検査（cyclic redundancy check：ＣＲＣ）を有する畳み込み符号化コードワードとして送信される。しかし、信号対雑音比が高い場合であっても、ユーザ装置は、共通の基準シンボル（ＲＳ）を単に検査することにより、存在するアンテナ数を特定することを失敗する可能性がある。同様に、許可されたアンテナ構成の各々に関連する送信ダイバーシティ方式の推定検証がＰＢＣＨ ＣＲＣ検証と組み合わせて行われる場合、ユーザ装置は、基地局のアンテナ構成を誤って特定する可能性がある。例えば、特定の空間周波数ブロック符号化（space-frequency block coding：SFBC）の２アンテナ送信ダイバーシティ方式を用いて送信する場合、ユーザ装置（ＵＥ）は、１アンテナ送信を（不正確に）推定した場合、ＰＢＣＨコードワードを正確に復号化することができる。

３ＧＰＰ Ｒ１−０７３９７０には、対応するＰＢＣＨ送信に対して基地局のアンテナ構成情報を通信するためのいくつかの可能な方法が開示される。第１の方法では、ＯＦＤＭシンボル及び副搬送波（例えば、資源要素（resource elements））に対するＰＢＣＨコードワードの割り当ては、多重アンテナ構成に応じて変更される。一方で、３ＧＰＰ Ｒ１−０７４８６１では、資源要素へのＰＢＣＨコードワードの割り当てが多重アンテナ構成に応じて変更すべきではないことが提案されている。第２の方法によれば、ＰＢＣＨコードワードは、異なる符号化手順を用いてスクランブルされ、スクランブル手順は、基地局のアンテナ構成に基づいて調整される。この方法では、ユーザ装置は、畳み込み復号化及びＣＲＣ検査を試みることに先だって、推定された多重アンテナ構成から生じる対数尤度比（Log-Likelihood ratios：ＬＬＲ）を逆スクランブルすることが要求される。この第２の方法では、逆スクランブルは、各アンテナ構成の推定に必要である。第３の手法は、アンテナ構成に応じてアラモチ（Alamouti）符号（ＳＦＢＣ又はＳＦＢＣ＋周波数切換送信ダイバーシティ（Frequency Switched Transmit Diversity：ＦＳＴＤ））を変更する必要がある。これにより、ユーザ装置は、送信ダイバーシティの割り当て構成をサポートする必要がある。従って、さらに、アンテナ構成の判定においてユーザ装置を支援する簡単な手段が必要とされる。

無線通信システムを例示的に示す。 無線通信基盤構成要素のブロック図である。 無線通信基盤構成要素の処理フロー図である。 無線通信のユーザ端末のブロック図である。 無線通信のユーザ端末の処理フロー図である。

開示された種々の形態、特徴及び利点は、以下に記載された添付図面とともに詳細な説明を十分に考慮することで当業者に対して十分に明確となるだろう。図面は、明確にするために簡潔化され、必ずしも一定の縮尺で描かれていない。

図１では、無線通信システム１００は、地理的領域に配置されたネットワークを形成する１以上の固定基地基盤ユニット（fixed base infrastructure units）を備える。基地ユニットは、アクセスポイント、アクセス端末、基地、基地局、ノードＢ、ｅノードＢ、又は当該分野で用いられる専門用語により呼称される。図１では、サービスエリア、例えば、セル又はセル区域において、１以上の基地ユニット１０１，１０２は、多数のリモート・ユニット１０３，１１０と通信する。リモート・ユニットは、固定ユニット又は移動端末であってもよい。リモート・ユニットは、また、受信契約者ユニット、携帯電話、移動局、ユーザ、端末、受信契約者局、ユーザ装置（user equipment：ＵＥ）、又は当該分野で用いられる他の専門用語により呼称される。

概して、基地ユニット１０１，１０２は、ダウンリンク通信信号１０４，１０５を時間領域及び周波数領域の少なくとも一方で送信してリモート・ユニットと通信する。リモート・ユニット１０３，１１０は、アップリンク通信信号１０６，１１３により１以上の基地ユニットと通信する。１以上の基地ユニットは、ダウンリンク送信及びアップリンク送信を行うための１以上の送信機及び１以上の受信機を備える。また、リモート・ユニットは、１以上の送信機及び１以上の受信機を備える。

一実施形態では、無線通信システムは、３ＧＰＰのユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（Universal Mobile Telecommunications System ：ＵＭＴＳ）プロトコルにおける発展規格のロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution：ＬＴＥ）に準拠し、基地局は、ダウンリンクにおいて、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式を用いて送信し、ユーザ端末は、アップリンクにおいて、単一搬送波周波数分割多元接続方式（ＳＣ−ＦＤＭＡ）を用いて送信する。しかしながら、無線通信システムは、他の公開された又は独自の通信プロトコルを実施する。本発明は、いかなる特定の無線通信システム構造又はプロトコルの実施を制限することを意図しない。

いくつかのシステムでは、各基地局及び一般的には他の無線通信基盤構成要素が通信構成を有する。一実施形態では、通信構成は、基地局のアンテナ構成である。３ＧＰＰでは、例えば、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）のロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）によって、多重アンテナ基地局の送信を規定すべく４つのアンテナポートまで許可することが予定されており、選択された物理チャネルの送信に関して１、２、又は４つのアンテナポートを使用することが許可されている。物理放知チャネル（Physical Broadcast Channel： PBCH）は、後者のこれら３つのアンテナポート構成の全てを用いて送信される。従って、無線通信を構成する複数の基地局は、異なるアンテナ構成を潜在的に有する。また、いくつかの実施形態では、１以上の基地端末のアンテナ構成は、動的に変更される。

３ＧＰＰでは、現在、基地局は、同期チャネルを介して、アンテナ構成に関して明確に信号伝達しないため、ユーザ端末（ＵＥ）では、初期ネットワークアクセス手順の初期段階中に、得られた基地局アンテナ構成情報の案内無しにＰＢＣＨを復号化することが要求される。従って、特に、隣接した基地局が異なる構成を有する場合、及び基地局のアンテナ構成が動的に変化する場合の少なくとも一方の場合によっては、基地局のアンテナ構成を判別する際にユーザ端末を支援するための手段が望まれる。また、基地局が端末によって採用されるべき送信アンテナ構成に関して信号伝達することが望まれる場合があり得る。

本発明の開示は、特有の基地ユニットのアンテナ構成に関する判定をユーザ端末に通信すること、又は支援することの制限を意図しない。概して、無線通信基盤構成要素は、無線通信基盤構成要素の通信構成に関する判定と、無線通信端末のための通信構成、又は無線通信端末の通信構成に関する判定を用いて１以上の構成要素を支援する。例えば、通信構成情報は、以下に記載された何れか１以上の形式であり得る。その情報は、数ある情報の中で特に、無線通信端末のアンテナ構成、セル特定情報に関する情報（この情報は、場合によっては、例えば、同期チャネル識別子と関連して送信される）、フレーム構成又はスロット構成の期間に関係する情報、対の送信（例えば、周波数分割複信（ＦＤＤ））又は対ではない送信（例えば、時分割複信（ＴＤＤ））としてのセルの構成、対称又は非対称のダウンリンク周波数資源又はアップリンク周波数資源、送信されるパイロットシンボル又は基準シンボルの種類及び数のうちのいずれか一方、ブロードキャスト又はユニキャストのどちらのサービスをサポートしているかという情報、重畳されたチャネル送信の存在、許可制御データ、近接したスペクトル又は近接しないスペクトルの関連性、複数の搬送波構成の場合における利用可能な搬送波の数又は搬送波の関連性、１つの階層セル構成又は複数の搬送波の階層セル構成におけるセルの種類と搬送波の種類と他のセルに対する関係、及びＳＦＮ（single frequency network）のブロードキャスト専用搬送波である。

図２では、無線通信基盤構成要素２００は、コントローラ２２０と通信可能に接続された送信機２１０を備える通信構成を有する。一実施形態では、無線通信基盤構成要素は、図１の基地ユニットのうちの１つの基地ユニットに対応し、通信構成は、アンテナ構成である。送信機は、概して、送信機のサービスエリア内で、１以上のユーザ端末と通信する。図２では、コントローラは、ソフトウェア、又はメモリ２３０に記憶されたファームウェアにより制御されるデジタルプロセッサとして、最も簡単に具体化される。代替的には、コントローラは、ハードウェアに相当する装置として、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして具体化され得る。コントローラは、ユーザ端末に送信すべき情報ワードに基づいてパリティビットを生成するために用いられるパリティビット生成機能２２２を含む。従って、ソフトウェア及びファームウェアの少なくとも一方に制御されることにより、コントローラは、情報ワードに基づいてパリティビットを生成するように構成される。図３の処理フロー図３００の３１０では、無線通信基盤構成要素は、情報ワード、例えば転送ブロックに基づいて、パリティビット、例えば、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を生成する。図２の２２３では、パリティビットは、情報ワードと結合される。

図２では、コントローラは、パリティビットに基づいて、無線通信基盤構成要素の通信構成情報を符号化するために用いられるパリティビット符号化機能２２４を含む。コントローラは、ソフトウェア及びファームウェアの少なくとも一方に制御されることにより、無線通信基盤構成要素の通信構成に基づいてパリティビットを符号化するように構成される。他の実施形態では、他の通信構成情報は、パリティビットに符号化される。一実施形態では、コントローラは、無線通信基盤構成要素の通信構成に相当する構成指示ビットの特有のセットでパリティビットをマスクすることにより、パリティビットを符号化するように構成される。一具体化例においては、マスクは、パリティビットと構成指示ビットのセットとの排他的論理和を行うことにより実行される。マスクは、例えば、ワードをマスクする長さＮとして３を選択することにより生成され、Ｎは、最大ハミング距離を有するＰＢＣＨ ＣＲＣパリティ領域の長さ（例えば、１６ビット）である。このようなマスクするワードのセットは、例えば、一般性を失うことのない１アンテナ構成に相当する 全て“０”又は全て空白のマスクワードを含む。ステートの数を拡張することにより、ステートの数が増加することにより利用可能なマスクの数が増加し、基地局のアンテナ構成に関する更なる情報が符号化可能となる。

また、マスク領域の変更子又はパリティ領域の変更子は、上記した幾つかの例である、基地局の物理セルＩＤ、フレーム構成又はスロット構成の期間、対の送信（例えば、周波数分割複信（ＦＤＤ））又は対ではない送信（例えば、時分割複信（ＴＤＤ））としてのセル構成、対称又は非対称のダウンリンク周波数資源又はアップリンク周波数資源、送信されるパイロットシンボル又は基準シンボルの種類又は数、サポートされるサービスの種類（例えば、ブロードキャスト、ユニキャスト）、重畳されたチャネル送信の存在、許可制御データ、近接したスペクトル又は近接しないスペクトルの関連性、利用可能な搬送波の数又は複数の搬送波構成の場合における搬送波の関連性、及び１階層のセル構成又は複数の搬送波の階層セル構成におけるセルの種類と搬送波の種類と他のセルに対する関係等の通信構成情報に基づいて調整可能である。

情報ワードは、概して、ユーザ端末への送信前に、符号化されたパリティビットと結合されるか、又は関連付けされる。一実施形態では、コントローラは、パリティビットにより符号化される前又は後に、パリティビットを情報ワード、例えば、情報ワードの始め及び終わりに連結させることにより、情報ワードとパリティビットとを結合させる。代替的には、パリティビットは、情報ワードの中間部分に挿入され、又はパリティビットは、符号化の前又は後に情報ワードとインターリーブされる。

図３のブロック３２０では、無線通信基盤構成要素は、情報ワードとパリティビットとを結合し、３３０では、無線通信基盤構成要素の通信構成に基づいてパリティビットを符号化する。代替的な実施形態では、パリティビットは、第１に符号化され、情報ワードと結合される。従って、図２では、符号化機能に関して生じる順番を示す空間位置の順序付け結合機能は必要ない。図２のいくつかの実施形態では、コントローラは、送信する前に、情報ワードと、結合され、且つ符号化されたパリティビットとをチャネル符号化するために用いられるチャネル符号化機能を含む。図３の３４０において、符号化されたパリティビットと結合された情報ワードは、３５０における送信前にチャネル符号化される。図２では、コントローラは、チャネル符号化情報ワード及びパリティビットを、送信用の送信機に伝達する。

図４では、無線通信ユーザ端末４００は、コントローラ４２０に通信可能に接続された送信機４１０を備える。一実施形態では、ユーザ端末は、図１のリモート・ユニットのうちの１つのリモート・ユニットに対応する。送信機は、１以上の基地ユニットと通信する。図４では、コントローラは、ソフトウェア及びメモリ４３０に記憶されたファームウェアの少なくとも一方により制御されるデジタルプロセッサとして最も簡単に具体化される。また一方で、代替的には、コントローラは、ハードウェアに相当する装置、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして具体化され得る。図５の処理フロー図５００の５１０では、ユーザ端末は、符号化されたパリティビットと結合された情報ワードを無線通信構成要素から受信する。

図４では、コントローラは、情報ワードと結合されたパリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットを特定するために用いられる機能４２２を含む。コントローラは、また、パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて通信構成を判定するために用いられる機能４２４を含む。一実施形態では、コントローラは、パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて、情報ワードの構成と符号化されたパリティビットとの結合が送信される無線通信構成要素の通信構成を判定するように構成される。他の実施形態では、コントローラは、パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて、無線通信ユーザ端末の通信構成を判定するように構成される。

図５の５２０に例示的に示された特定の実施形態では、ユーザ端末は、符号化されたパリティビットからパリティビットを復号化する。一実施形態では、パリティビットは、符号化されたパリティビットと、構成指示ビットのセットとの排他的論理和を行うことにより復号化される。５３０において、ユーザ端末は、復号化されたパリティビットを用いて情報ワードのエラー検出を行う。一実施形態では、ユーザ端末は、構成指示ビットの各可能性のあるセットに対して排他的論理和を行う。無線通信構成要素の通信構成を示す構成指示ビットのセットは、情報ワードで検出されたエラーが比較的少ない構成指示ビットのセットに対応する。例えば、検出されたエラーは、ゼロ、又は他の構成指示ビットに関連する検出されたエラーより少なくとも少ない。無線通信構成要素の通信構成は、多くとも構成指示ビットの１セットにより示される。

本発明の開示及び本発明の開示の最良の形態は、当業者が本発明を実現し利用できるように説明してきたが、本明細書中に開示した例示の実施形態には等価なものが存在すること、また、修正や変更が、例示の実施形態ではなく追記の請求項によって限定される本発明の範囲及び技術思想から逸脱することなくなし得ることを理解し認識されたい。

Claims (18)

1. 通信構成を有する無線通信基盤構成要素であって、
   送信機と、
   前記送信機と通信可能に接続されたコントローラであって、情報ワードに基づいてパリティビットを生成するように構成され、且つ、前記無線通信基盤構成要素の前記通信構成に基づいて前記パリティビットを符号化し、該符号化されたパリティビットを前記情報ワードと結合するように構成される、前記コントローラと
   を備える、無線通信基盤構成要素。
2. 前記コントローラは、前記パリティビットと、前記無線通信基盤構成要素の通信構成に対応する構成指示ビットのセットとの排他的論理和を行うことにより、前記パリティビットを符号化するように構成される、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
3. 前記コントローラは、前記パリティビットと前記情報ワードとを連結することにより、前記情報ワードと前記パリティビットとを結合するように構成される、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
4. 前記コントローラは、チャネル符号化された情報ワードと符号化パリティビットとが送信される前に、結合された情報ワードと符号化パリティビットとをチャネル符号化するように構成される、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
5. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、
   前記通信構成は、基準シンボル情報である、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
6. 新たな通信構成を動的に構成し、
   前記コントローラは、前記無線通信基盤構成要素の新たな通信構成に基づいてパリティビットを符号化するように構成される、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
7. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、
   前記通信構成は、複数の搬送波構成の場合における搬送波情報である、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
8. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、
   前記通信構成は、重畳チャネル送信の存在を示す、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
9. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、前記無線構成は、ダウンリンク周波数資源及びアップリンク周波数資源に対する対称情報を示す、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
10. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、前記無線構成は、スペクトラム近接情報を示す、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
11. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、前記通信構成は、フレーム構成又はスロット構成の期間を示す、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
12. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、前記通信構成は、対のスペクトラム動作又は対ではないスペクトラム動作を示す、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
13. 前記無線通信基盤構成要素は、基地局であり、前記通信構成は、基地局へのアクセスの許可可能性を示す、請求項１に記載の無線通信基盤構成要素。
14. 無線通信ユーザ端末であって、
    送信機と、
    前記送信機と通信可能に接続されるコントローラであって、情報ワードと結合されるパリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットを特定するように構成されるものであり、該符号化されるとともに情報ワードと組み合わされたパリティビットは、コントローラが構成ビットを特定する前に、送信機により無線通信基盤構成要素から受信され、
    前記コントローラは、前記パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて通信構成を判定するように構成される、無線通信ユーザ端末。
15. 前記コントローラは、前記符号化されたパリティビットと、構成指示信号のセットとの排他的論理和を行うことにより、符号化されたパリティビットを復号化するように構成され、
    前記コントローラは、前記復号化後のパリティビットを用いて、情報ワードのエラー検出を行い、情報ワードで検出されたエラーが比較的少ない場合に、前記構成指示ビットのセットは通信構成を示す、請求項１４に記載の無線通信ユーザ端末。
16. 前記コントローラは、符号化されたパリティビットと、構成指示ビットの少なくとも２つのセットとの排他的論理和を行うことにより、符号化されたパリティビットから前記パリティを復号化して、対応するパリティビットのセットを生成し、
    前記コントローラは、前記復号化後のパリティビットの各セットを用いて、情報ワードのエラー検出を行うように構成され、
    前記構成指示ビットの特定されたセットは、情報ワードの検出されたエラーが比較的少ないパリティビットのセットを生成するために用いられる構成指示ビットのセットに対応しており、
    前記通信構成は、多くとも構成指示ビットの１セットにより示される、請求項１４に記載の無線通信ユーザ端末。
17. 前記コントローラは、前記パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて無線通信基盤構成要素の通信構成を判定するように構成される、請求項１４に記載の無線通信ユーザ端末。
18. 前記コントローラは、前記パリティビットを符号化するために用いられる構成指示ビットのセットに基づいて無線通信ユーザ端末の通信構成を判定するように構成される、請求項１４に記載の無線通信ユーザ端末。

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