JP2013201547A - 無線通信システム、ユーザ端末、無線基地局装置及び無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】CoMP送信適用時において、各CoMPセルのチャネル状態情報のフィードバックを好適に行うこと。
【解決手段】複数の無線基地局装置と、複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムにおいて、ユーザ端末が、複数セル毎のチャネル状態情報を取得する取得部と、取得した複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成する生成部と、生成したフィードバック情報を協調マルチポイントの1つである無線基地局装置に対して物理上り制御チャネルを用いて周期的にフィードバックする送信部とを有し、無線基地局装置は、ユーザ端末からフィードバックされたチャネル状態情報を用いて、チャネル状態情報を更新する更新部を有する構成とする。
【選択図】図7

Description

本発明は、セルラーシステム等に適用可能な無線通信システム、ユーザ端末、無線基地局装置及び無線通信方法に関する。
UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)ネットワークにおいては、周波数利用効率の向上、データレートの向上を目的として、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)やHSUPA(High Speed Uplink Packet Access)を採用することにより、W−CDMA(Wideband‐Code Division Multiple Access)をベースとしたシステムの特徴を最大限に引き出すことが行われている。このUMTSネットワークについては、更なる高速データレート、低遅延などを目的としてLTE(Long Term Evolution)が検討されている(非特許文献1)。
第3世代のシステムは、概して5MHzの固定帯域を用いて、下り回線で最大2Mbps程度の伝送レートを実現できる。一方、LTEのシステムでは、1.4MHz〜20MHzの可変帯域を用いて、下り回線で最大300Mbps及び上り回線で75Mbps程度の伝送レートを実現できる。また、UMTSネットワークにおいては、更なる広帯域化及び高速化を目的として、LTEの後継のシステムも検討されている(例えば、LTEアドバンスト(LTE−A))。
LTE−Aシステムでは、周波数帯域が異なる複数の基本周波数ブロック(コンポーネントキャリア(CC:Component Carrier))を集約して広帯域化するキャリアアグリゲーション(CA:Carrier Aggregation)が検討されている。また、LTE−Aシステムでは、LTEシステムとの後方互換性(Backward compatibility)を保ちながら広帯域化を図るために、単一の基本周波数ブロックをLTEシステムで使用可能な周波数帯域(例えば、20MHz)とすることが合意されている。例えば、5つの基本周波数ブロックが集約された場合、システム帯域が100MHzとなる。
3GPP, TR25.912 (V7.1.0), "Feasibility study for Evolved UTRA and UTRAN", Sept. 2006
ところで、LTEシステムに対してさらにシステム性能を向上させるための有望な技術の1つとして、セル間直交化がある。例えば、LTE−Aシステムでは、上下リンクとも直交マルチアクセスによりセル内の直交化が実現されている。すなわち、下りリンクでは、周波数領域においてユーザ端末UE(User Equipment)間で直交化されている。一方、セル間はW−CDMAと同様、1セル周波数繰り返しによる干渉ランダム化が基本である。
そこで、3GPP(3rd Generation Partnership Project)では、セル間直交化を実現するための技術として、協調マルチポイント送受信(CoMP:Coordinated Multi-Point transmission/reception)技術が検討されている。このCoMP送受信では、1つあるいは複数のユーザ端末UEに対して複数のセルが協調して送受信の信号処理を行う。例えば、下りリンクでは、プリコーディングを適用する複数セル同時送信、協調スケジューリング/ビームフォーミングなどが検討されている。これらのCoMP送受信技術の適用により、特にセル端に位置するユーザ端末UEのスループット特性の改善が期待される。
CoMP送受信技術を適用するためには、ユーザ端末から無線基地局装置に、複数のセルに対するチャネル品質指標(CQI:Channel Quality Indicator)等のチャネル状態情報(CSI:Channel State Information)をフィードバックする必要がある。また、CoMP送受信技術には、複数種類の送信形態があり、無線基地局装置において、これらの送信形態に適用するためにフィードバックされたCQIを再計算してアップデートする。このようなアップデートの際には、CoMPを適用する各セルにおけるCQI等を素早く無線基地局装置にフィードバックする必要がある。また、フィードバック情報のオーバーヘッドの増加を抑制すると共に、アップデートしたCQIの精度を向上することが望ましい。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、CoMP送信適用時において、CoMPを適用する複数セルのチャネル状態情報のフィードバックを好適に行うことができる無線通信システム、ユーザ端末、無線基地局装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明の無線通信システムは、複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムであって、前記ユーザ端末は、複数セル毎のチャネル状態情報を取得する取得部と、取得した複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成する生成部と、生成したフィードバック情報を協調マルチポイントの1つである無線基地局装置に対して物理上り制御チャネルを用いて周期的にフィードバックする送信部と、を有し、前記無線基地局装置は、前記ユーザ端末からフィードバックされた前記チャネル状態情報を用いて、チャネル状態情報を更新する更新部を有することを特徴とする。
本発明によれば、CoMP送信適用時において、各CoMPセルのチャネル状態情報のフィードバックを好適に行うことができる。
協調マルチポイント送信を説明するための図である。 協調マルチポイント送受信に適用される無線基地局装置の構成を示す模式図である。 上りリンクの信号をマッピングするチャネル構成、及び物理上り制御チャネルフォーマットを示す図である。 CQI及びPMIのフィードバックタイプとPUCCH報告モードとの関係を示す図である。 全システム帯域のCQI値(WB CQI)を説明するための図である。 システム帯域を構成するN個のサブバンドのCQI値(SB CQI)を説明するための図である。 第1の態様に係る報告モード(拡張Mode1−0)を説明する図である。 第2の態様に係る報告モード(拡張Mode1−1)を説明する図である。 第3の態様に係る報告モード(拡張Mode2−0)を説明する図である。 第4の態様に係る報告モード(拡張Mode2−1)を説明する図である。 第5〜第7の態様に係る拡張PUCCHフォーマット3a/3b/3cを説明する図である。 CoMP適用時にユーザ端末が各セルのCSIをフィードバックする無線基地局装置を説明する図である。 無線通信システムのシステム構成を説明するための図である。 無線基地局装置の全体構成を説明するための図である。 無線基地局装置のベースバンド処理部に対応した機能ブロック図である。 ユーザ端末の全体構成を説明するための図である。 ユーザ端末のベースバンド処理部に対応した機能ブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
まず、図1を用いて下りリンクのCoMP送信について説明する。下りリンクのCoMP送信としては、Coordinated Scheduling/Coordinated Beamforming(CS/CB)と、Joint processingとがある。Coordinated Scheduling/Coordinated Beamformingは、1つのユーザ端末UEに対して1つのセルからのみ共有データチャネルを送信する方法であり、図1Aに示すように、他セルからの干渉や他セルへの干渉を考慮して周波数/空間領域における無線リソースの割り当てを行う。一方、Joint processingは、プリコーディングを適用して複数のセルから同時に共有データチャネルを送信する方法であり、図1Bに示すように、1つのユーザ端末UEに対して複数のセルから共有データチャネルを送信するJoint transmissionと、図1Cに示すように、瞬時に1つのセルを選択し共有データチャネルを送信するDynamic Point Selection(DPS)とがある。また、干渉となる送信ポイントに対して一定領域のデータ送信を停止するDynamic Point Blanking(DPB)という送信形態もある。
CoMP送受信を実現する構成としては、例えば、図2Aに示すように、無線基地局装置(無線基地局装置eNB)に対して光ファイバ等で接続された複数の遠隔無線装置(RRE:Remote Radio Equipment)とを含む構成(RRE構成に基づく集中制御)と、図2Bに示すように、無線基地局装置(無線基地局装置eNB)の構成(独立基地局構成に基づく自律分散制御)とがある。なお、図2Aにおいては、複数の遠隔無線装置RREを含む構成を示すが、図1に示すように、単一の遠隔無線装置RREのみを含む構成としてもよい。
図2Aに示す構成(RRE構成)においては、遠隔無線装置RRE1,RRE2を無線基地局装置eNBで集中的に制御する。RRE構成では、複数の遠隔無線装置RREのベースバンド信号処理及び制御を行う無線基地局装置eNB(集中基地局)と各セル(すなわち、各遠隔無線装置RRE)との間が光ファイバを用いたベースバンド信号で接続されるため、セル間の無線リソース制御を集中基地局において一括して行うことができる。すなわち、独立基地局構成で問題となる無線基地局装置eNB間のシグナリングの遅延やオーバーヘッドの問題が小さく、セル間の高速な無線リソース制御が比較的容易となる。したがって、RRE構成においては、下りリンクでは、複数セル同時送信のような高速なセル間の信号処理を用いる方法が適用できる。
一方、図2Bに示す構成(独立基地局構成)においては、複数の無線基地局装置eNB(又はRRE)でそれぞれスケジューリングなどの無線リソース割り当て制御を行う。この場合においては、セル1の無線基地局装置eNBとセル2の無線基地局装置eNBとの間のX2インターフェースで必要に応じてタイミング情報やスケジューリングなどの無線リソース割り当て情報をいずれかの無線基地局装置eNBに送信して、セル間の協調を行う。
CoMP送信は、セル端に存在するユーザ端末のスループットを改善するために適用する。このため、ユーザ端末がセル端に存在する場合にCoMP送信を適用するように制御する。この場合、無線基地局装置で、ユーザ端末からのセル毎の品質情報(例えば、RSRP(Reference Signal Received Power))、又はRSRQ(Reference Signal Received Quality)、又はSINR(Signal Interference plus Noise Ratio)等の差を求め、その差が閾値以下である場合、すなわちセル間の品質差が小さい場合には、ユーザ端末がセル端に存在すると判断して、CoMP送信を適用する。
CoMP送信を適用する場合、ユーザ端末は、各CoMPセルのチャネル状態情報(CSI:Channel State Information)をサービングセルの無線基地局装置にフィードバックする。また、無線基地局装置は、フィードバックされた各セルのCSI(特に、CQI:Channel Quality Indicator)を用いてCoMP用のCQIを再計算して、CSIの更新(アップデート)を行う。この際、CSIの更新値を最新の状態とするためには、CoMPを適用する各セルのCQI等を素早く無線基地局装置にフィードバックして再計算することが望ましい。特に、通信環境の変動が大きい場合には、出来るだけ早く各セルのCSIをフィードバックすることが必要となる。
ところで、上りリンクで送信される信号は、図3Aに示すように、適切な無線リソースにマッピングされてユーザ端末から無線基地局装置に送信される。この場合、ユーザデータ(UE#1,UE#2)は、上り共有チャネル(PUSCH:Physical Uplink Shared Channel)に割り当てられる。また、制御情報は、ユーザデータと同時に送信する場合はPUSCHと時間多重され、制御情報のみを送信する場合は、上り制御チャネル(PUCCH:Physical Uplink Control Channel)に割り当てられる。この上りリンクで送信される制御情報には、CQIや下りリンク共有チャネル(PDSCH:Physical Downlink Shared Channel)の信号に対する再送応答信号(ACK/NACK)などが含まれる。
PUCCHにおいては、典型的にはCQIとACK/NACKを送信する場合で異なるサブフレーム構成が採られている(図3B、C参照)。PUCCHのサブフレーム構成は、1スロット(1/2サブフレーム)に7つのSC−FDMAシンボルを含む。また、1SC−FDMAシンボルは、12個の情報シンボル(サブキャリア)を含む。具体的に、CQIのサブフレーム構成(CQIフォーマット(PUCCHフォーマット2、2a、2b))では、図3Bに示すように、スロット内の第2シンボル(#2)、第6シンボル(#6)に参照信号(RS:Reference Signal)が多重され、他のシンボル(第1シンボル(#1)、第3シンボル(#3)〜第5シンボル(#5)、第7シンボル(#7))に制御情報(CQI)が多重される。また、ACK/NACKのサブフレーム構成(ACK/NACKフォーマット(PUCCHフォーマット1、1a、1b))では、図3Cに示すように、スロット内の第3シンボル(#3)〜第5シンボル(#5)に参照信号が多重され、他のシンボル(第1シンボル(#1)、第2シンボル(#2)、第6シンボル(#6)、第7シンボル(#7))に制御情報(ACK/NACK)が多重される。1サブフレームにおいては、スロットが2回繰り返されている。また、図3Aに示すように、PUCCHはシステム帯域の両端の無線リソースに多重され、1サブフレーム内の異なる周波数帯域を有する2スロット間で周波数ホッピング(Inter-slot FH)が適用される。
また、LETシステム(Rel−10)では、CSIのフィードバック方法として、上り制御チャネル(PUCCH)を用いて周期的にフィードバックする方法(Periodic CSI Reporting using PUCCH)と、上り共有チャネル(PUSCH)を用いて非周期的にフィードバックする方法(Aperiodic CSI Reporting using PUSCH)が規定されている。
また、LTE−Aシステムでは、周波数帯域が異なる複数の基本周波数ブロック(コンポーネントキャリア(CC)を集約して広帯域化するキャリアアグリゲーション(CA)が適用される。一方、上りリンク伝送においては、シングルキャリア特性を得るために、単一の基本周波数ブロックを用いて上りのデータ伝送を行うことが検討されている。
この場合、1サブフレームにおけるPUCCHリソースの容量が小さいため、複数セルから下りリンクで送信された信号に対するフィードバック情報(CSI)を、PUCCHを用いて周期的にフィードバックする際、各セルのCSIはそれぞれ異なるサブフレームでフィードバックされる。同様に、CoMP送受信を適用する際にも、複数のCoMPセルのCSIを、所定セル(サービングセル)の無線基地局装置にPUCCHを用いてフィードバックする場合、各セルのCSIはそれぞれ異なるサブフレームでフィードバックされることとなる。例えば、CoMPを適用する複数セルにおけるCQIは、それぞれ異なるサブフレームのPUCCHに配置されてユーザ端末から無線基地局装置にフィードバックされる。
そのため、複数セル(例えば、3セル)でCoMPを適用する場合、無線基地局装置が各セルのCQIを取得するためには、少なくとも各セルのCQIがそれぞれ配置された異なるサブフレーム(ここでは、3サブフレーム)のPUCCHを受信する必要がある。その結果、無線基地局装置がCQIのアップデートに所定時間を要することとなり、CQIの更新値の精度が低下するおそれがある。特に、通信環境の変動が激しい場合には、各セルのCQIのフィードバックに時間を要することにより、CSIの更新値の精度が著しく低下する可能性がある。
本発明者らは、ユーザ端末がPUCCHを用いて複数のCoMPセルのCSIをフィードバックする際に、各セルのCSIの粒度(精度)を制御することに着目した。そして、各セルのCSIを組み合わせて1サブフレーム内に配置することにより、無線基地局装置が全てのCoMPセルのCSIを取得するまでの期間を短縮できることを見出した。また、本発明者らは、複数セルの再送応答信号のフィードバック用に既に規定されている既存のPUCCHフォーマットに着目し、当該PUCCHフォーマットをCoMPを行う複数セルのCSIのフィードバックに適用することを見出した。以下に、本実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の形態)
ユーザ端末がPUCCHを用いてチャネル状態情報(CSI)を周期的にフィードバックする場合、無線基地局装置から通知される報告モードに基づいてフィードバックするCSI(CQI、RI(Rank Indicator)、PMI(Precoding Matrix Indicator)等)の種別を決定する。以下に、PUCCH(フォーマット2/2a/2b)を適用したCSIのフィードバックにおけるCSIの報告モード(PUCCH CSI reporting Modes)について説明する。図4は、CQI及びPMIのフィードバックタイプとPUCCH報告モードとの関係を示す図である。
CQIフィードバックタイプは、フィードバックするCQIがワイドバンド(システム帯域)に対応する場合、ユーザ端末が選択したサブバンドに対応する場合がある。また、PMIフィードバックタイプは、フィードバックするPMIが無い場合、フィードバックするPMIが1つの場合がある。
Rel−10においては、図4に示すように、CQIフィードバックタイプとPMIフィードバックタイプが組み合わされた報告モード(Mode1−0、Mode1−1、Mode2−0、Mode2−1)が規定されている。Mode1−0は、ワイドバンドのCQI(以下、「WB CQI」とも記す)をフィードバクするCQIフィードバックタイプと、PMIをフィードバックしないPMIフィードバックタイプとが組み合わされている。Mode1−1は、WB CQIをフィードバクするCQIフィードバックタイプと、PMIをフィードバックするPMIフィードバックタイプとが組み合わされている。Mode2−0は、ユーザ端末が選択したサブバンドのCQI(以下、「SB CQI」とも記す)をフィードバックするCQIフィードバックタイプとPMIをフィードバックしないPMIフィードバックタイプとが組み合わされている。Mode2−1は、ユーザ端末が選択したSB CQIをフィードバックするCQIフィードバックタイプとPMIをフィードバックするPMIフィードバックタイプとが組み合わされている。また、各報告モードにおいて、CQI、PMIの他に、RIも異なるサブフレームでフィードバックされる。
WB CQIは、全システム帯域のCQIの平均値に相当し(図5参照)、SB CQIは、一部のシステム帯域におけるCQIに相当する(図6参照)。また、PUCCHを用いるCSIの報告モードは、無線基地局装置からユーザ端末に対して上位レイヤシグナリングで通知される。
以下に、PUCCH(フォーマット2/2a/2b)を利用(リユース)して、上述したPUCCH報告モード(PUCCH Reporting Modes)を新たに拡張した報告モード(enhanced Mode)について説明する。なお、以下の説明では、一例として、3セル(セルA、セルB、セルC)間でCoMPを行う場合について説明するが、本実施の形態は3セルでCoMPを適用する場合に限られず、2セル又は4セル以上でCoMPを行う場合にも適用できる。また、以下の説明では、セルAをサービングセルとして説明する。
<第1の態様:拡張Mode1−0>
まず、既存のPUCCH報告モード(Mode1−0)を適用した場合のフィードバック方法について説明する。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−0)では、ユーザ端末は、ワイドバンドのCQI値(WB CQI)を求める。システム帯域がN個のサブバンドで構成される場合には、N個のサブバンドから構成されるシステム帯域全体のCQI平均値を求める(図5参照)。また、ユーザ端末は、必要に応じてワイドバンドのRI(以下、「WB RI」とも記す)を決定する。そして、ユーザ端末は、1サブフレームのPUCCHにWB CQI(又はWB RI)を配置して周期的に無線基地局装置にフィードバックする。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−0)では、1セルについて、例えば、WB CQI(4ビット)又はRI(0−2ビット)が、PUCCHを用いて1サブフレームでフィードバックされる。
図7Aは、既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−0)において、複数セル(セルA〜セルCの3セル)のWB CQI、WB RIをそれぞれフィードバックする場合を示している。この場合、異なるセルのWB CQIは、それぞれ異なるサブフレームのPUCCHに配置されてフィードバックされる。同様に、WB RIもWB CQIと異なるサブフレームのPUCCHに配置されてフィードバックされる。
そのため、各セルのWB CQIを所定セル(サービングセルA)の無線基地局装置に対してフィードバックする場合、当該無線基地局装置が全てのセルのWB CQIを取得するには、少なくとも異なる3サブフレームのPUCCHを受信する必要がある。その結果、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)が遅延し、CSIの更新値の精度が低下するおそれがある。
本態様では、各CoMPセルのCSIを所定セルの無線基地局装置に対してフィードバックする場合に、複数セル同士のWB CQIの一部又は全部を組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置して(PUCCHリソースに割当てて)フィードバックする。以下に、新たなPUCCH報告モード(拡張Mode1−0)のフィードバック方法(3種類)について図7B〜Dを参照して説明する。
図7Bは、3セル(セルA〜セルC)でCoMPを適用する場合に、全てのセルのWB CQIを、1サブフレーム(同一サブフレーム)のPUCCHに配置して、フィードバックする場合を示している。これにより、無線基地局装置は、1サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で複数セル(セルA〜セルC)のWB CQIを取得することができる。
なお、本実施の形態では、ユーザ端末が、複数セルのCSI(例えば、WB CQI、SB CQI等)を1サブフレームのPUCCHに配置するために、CQI値等を圧縮(例えば、サブサンプリング(subsampling))する。圧縮後における各セルのCQI値の粒度(精度)は、全てのセルで同一粒度としてもよいし、所定セル(例えば、サービングセル)のCQI値の粒度を他のセルのCQI値の粒度より高くしてもよい。なお、CQI値の粒度とは、CQI値の細かさ(精度)を意味し、粒度が高いほど精度が高い。したがって、粒度をCQI値の情報量に置き換えると、CQI値の粒度が高いほど、CQI値の情報量(ビット数)が多く、CQI値の粒度が低いほど、CQI値の情報量(ビット数)が少ないことになる。
図7Bに示すように、各セルのWB CQIを1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合、サブサンプリングにより、セルA〜セルCの粒度を同一としてもよいし、セルAの粒度をセルB、セルCより高くしてもよい。なお、サービングセルのWB CQIの粒度を相対的に高くする場合には、CoMP(CS/DPS等)でサービングセルを選択する場合(確率が高い)、又は、シングルセルにフォールバックする場合、フィードバックの精度が高いという効果が期待できる。
図7Cは、3セル(セルA〜セルC)毎のWB CQIのうち、一部のセル同士のWB CQIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHリソースに配置してフィードバックする場合を示している。具体的には、3セルのうち、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のWB CQIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。これにより、無線基地局装置は、2サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で全てのCoMPセル(セルA〜セルC)のWB CQIを取得することができる。
また、図7Cでは、無線基地局装置にフィードバックされる各セルのWB CQIが、所定期間において同じ割合となるように制御される。つまり、ユーザ端末は、各セルのWB CQIを均等にフィードバックする。この場合には、各セルのWB CQIの粒度が同一となるようにサブサンプリングを行うことが好ましい。これにより、無線基地局装置に対して、各セルのWB CQIを均等にフィードバックすることができる。
図7Dは、所定セル(例えば、セルA)のWB CQIが優先的にフィードバックされる(所定期間におけるフィードバック回数が多くなる)ように、複数セルのWB CQIを組み合わせる場合を示している。この場合、複数セルのWB CQIのうち、一部のセル同士のWB CQIを組み合わせる点は上記図7Cと同様であるが、各セルのWB CQIの組合せ方法が異なる。
具体的には、各セルのWB CQIをフィードバックする際に、セルAのWB CQIを常にPUCCHに配置し、その他のセルB、セルCのWB CQIの一方をセルAのWB CQIと交互に組み合わせて配置する。この場合には、セルAのWB CQIのフィードバック回数が多くなるため、セルAのWB CQIの粒度が他のセルのWB CQIの粒度より高くなるようにサブサンプリングを行うことが好ましい。サービングセルのWB CQIを他のセルのWB CQIと比較して粒度を高くして優先的にフィードバックすることにより、CoMP(CS/DPS等)でサービングセルを選択する場合(確率が高い)、又は、シングルセルにフォールバックする場合、フィードバックの精度が高いという効果が期待できる。
以上のように、複数のCoMPセルのWB CQIの一部又は全部を組み合わせて、同一サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックすることにより、無線基地局装置が全てのCoMPセルのWB CQIを取得するまでの期間を短縮することができる。これにより、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)の遅延を抑制し、CSIの更新値の精度を向上することが可能となる。
<第2の態様:拡張Mode1−1>
まず、既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−1)を適用した場合のフィードバック方法について説明する。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−1)では、ユーザ端末は、WB CQI及びワイドバンドのPMI(以下、「WB PMI」とも記す)を求める。例えば、システム帯域全体のCQI平均値、システム帯域全体で最適となるPMIを求める。また、ユーザ端末は、WB RIを決定する。そして、ユーザ端末は、1サブフレームのPUCCHにWB CQI及びWB PMI、又はWB RIを配置して周期的に無線基地局にフィードバックする。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−1)では、1セルについて、例えば、WB CQI(4又は7ビット)及びWB PMI(2又は4ビット)、又はRI(0−2ビット)が、PUCCHを用いて1サブフレームでフィードバックされる。
図8Aは、既存のPUCCH報告モード(既存Mode1−1)において、複数セル(セルA〜セルC)のWB CQI及びWB PMIと、WB RIとをそれぞれフィードバックする場合を示している。この場合、各セルのWB CQIとWB PMIが同一のサブフレームのPUCCHに配置されてフィードバックされる。つまり、異なるセル同士のWB CQI(WB PMI)はそれぞれ異なるサブフレームのPUCCHに配置されてフィードバックされる。
そのため、各セルのWB CQI及びWB PMIを所定セル(サービングセルA)の無線基地局装置に対してフィードバックする場合、当該無線基地局装置が全てのCoMPセルのWB CQI及びWB PMIを取得するには、少なくとも3サブフレーム期間を要する。その結果、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)が遅延し、CSIの更新値の精度が低下するおそれがある。
本態様では、各CoMPセルのCSIを所定セルの無線基地局装置に対してフィードバックする場合に、異なるセル同士のWB CQI(又は、WB PMI)の一部又は全部を組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする。以下に、新たなPUCCH報告モード(拡張Mode1−1)のフィードバック方法(3種類)について図8B〜Dを参照して説明する。
図8Bは、3セル(セルA〜セルC)でCoMPを適用する場合に、全てのセルのWB CQIを、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合を示している。同様に、全てのセルのWB PMIを、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする。これにより、無線基地局装置は、2サブフレーム分のPUCCHを受信した時点でCoMPを適用する複数セルのWB CQI及びWB PMIを取得することができる。
また、複数セルのWB CQI同士(又はWB PMI同士)を組み合わせて、容量が小さいPUCCHリソースに割当てる場合には、上述したようにCQI値等を圧縮(例えば、サブサンプリング(subsampling))する。この際、圧縮後における各セルのCQI値等の粒度は上述したように適宜設定することができる。
図8Cは、3セル(セルA〜セルC)毎のWB CQIのうち、一部のセル同士のWB CQIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合を示している。この場合、各セルのWB PMIは、それぞれ複数セルのWB CQIと組み合わせてフィードバックすることができる。
具体的には、図8Cに示すように、3セルのうち、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のWB CQIと1セルのWB PMIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。これにより、無線基地局装置は、2サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で全てのCoMPセル(セルA〜セルC)のWB CQIを取得することができる。
また、図8Cでは、無線基地局装置にフィードバックされる各セルのWB CQIが、所定期間において同じ割合となるように制御されている。この場合には、各セルのWB CQIの粒度が同一となるようにサブサンプリングを行うことが好ましい。他にも、上記図7Dに示すように、所定セル(例えば、セルA)のWB CQIが優先的にフィードバックされるように、複数セルのWB CQIを組み合わせてもよい。
図8Dは、3セル(セルA〜セルC)毎のWB PMIのうち、一部のセル同士のWB PMIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合を示している。この場合、各セルのWB CQIは、それぞれ複数セルのWB PMIと組み合わせてフィードバックすることができる。
具体的には、図8Dに示すように、3セルのうち、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のWB PMI、1セルのWB CQIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。これにより、無線基地局装置は、2サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で全てのCoMPセル(セルA〜セルC)のWB PMIを取得することができる。また、図8Dは、1サブフレームに2つのWB PMIが含まれており、ダブルコードブックを用いた送信モードとして適用することができる。
以上のように、複数セルにおけるWB CQI(又は、WB PMI)の一部又は全部を組み合わせて、同一サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックすることにより、無線基地局装置が全てのCoMPセルのWB CQI(又は、WB PMI)を取得するまでの期間を短縮することができる。これにより、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)の遅延を抑制し、CSIの更新値の精度を向上することが可能となる。
<第3の態様:拡張Mode2−0>
まず、既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−0)を適用した場合のフィードバック方法について説明する。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−0)では、ユーザ端末は、NサブバンドそれぞれのCQI値(CQI1、CQI2…CQIN)を求めると共に、N個のサブバンドから構成されるワイドバンド全体のCQI平均値を求める。システム帯域がNサブバンドで構成される場合、1つのサブバンドはk個のRB(Resource Block)で構成される。また、ユーザ端末は、必要に応じてWB RIを決定する。そして、ユーザ端末は、1サブフレームのPUCCHにWB CQI、SB CQI又はWB RIを配置して周期的にフィードバックする。なお、ユーザ端末は、SB CQIとして、N個のサブバンドのうち、最もCQIの大きい特定の1サブバンドのCQI値を選択して、サブバンドの位置情報と共にフィードバックする。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−0)では、1セルについて、例えば、SB CQI(4+位置情報Lビット)、WB CQI(4ビット)又はRI(0−2ビット)が、PUCCHを用いて1サブフレームでフィードバックされる。
図9Aは、既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−0)において、複数のセル(セルA〜セルC)のWB CQI、SB CQI、WB RIをそれぞれ1サブフレームでフィードバックする場合を示している。この場合、異なるセルのWB CQI、SB CQIはそれぞれ異なるサブフレームのPUCCHに配置されてフィードバックされる。同様に、WB RIも異なるサブフレームでフィードバックされる。
本態様では、各CoMPセルのCSIを所定セルの無線基地局装置に対してフィードバックする場合に、複数セル同士のWB CQIの一部又は全部を組み合わせると共に、SB CQIの一部又は全部を組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする。以下に、新たなPUCCH報告モード(拡張Mode2−0)のフィードバック方法(3種類)について図9B〜Dを参照して説明する。
図9Bは、3セル(セルA〜セルC)でCoMPを適用する場合に、全てのセルのWB CQI、全てのセルのSB CQIを、それぞれ1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合を示している。これにより、無線基地局装置は、2サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で複数セル(セルA〜セルC)のWB CQIとSB CQIを取得することができる。
図9Cは、3セル(セルA〜セルC)毎のWB CQIのうち、一部のセル同士のWB CQIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合を示している。同様に、一部のセル同士のSB CQIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする。
具体的には、3セルのうち、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のWB CQIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。同様に、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のSB CQIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。これにより、無線基地局装置は、4サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で全てのCoMPセル(セルA〜セルC)のWB CQIとSB CQIを取得することができる。
また、図9Cでは、無線基地局にフィードバックされる各セルのWB CQIとSB CQIが所定期間において同じ割合となるように制御されている。この場合、各セルのWB CQI、SB CQIの粒度が同一となるようにサブサンプリングを行うことが好ましい。これにより、無線基地局装置に対して、各セルのWB CQIとSB CQIを均等にフィードバックすることができる。
図9Dは、所定セル(例えば、セルA)のWB CQIとSB CQIが優先的にフィードバックされるように、複数セルのWB CQI、SB CQIをそれぞれ組み合わせる場合を示している。この場合、複数セルのWB CQI(又は、SB CQI)のうち、一部のセル同士のWB CQI(又は、SB CQI)を組み合わせる点は上記図9Cと同様であるが、各セルのWB CQI(又は、SB CQI)の組合せ方法が異なる。
具体的には、各セルのWB CQIをフィードバックする際に、セルAのWB CQIを常にPUCCHに配置し、その他のセルB、セルCのWB CQIの一方をセルAのWB CQIと交互に組み合わせる。同様に、各セルのSB CQIをフィードバックする際に、セルAのSB CQIを常にPUCCHに配置し、その他のセルB、セルCのSB CQIの一方をセルAのSB CQIと交互に組み合わせる。この場合には、セルAのWB CQI、SB CQIのフィードバック回数が多くなるため、セルAのWB CQI、SB CQIの粒度が他のセルのWB CQI、SB CQIの粒度より高くなるようにサブサンプリングを行うことが好ましい。
以上のように、複数のCoMPセルのWB CQI、SB CQIの一部又は全部を組み合わせて、同一サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックすることにより、無線基地局装置が全てのCoMPセルのWB CQI及びSB CQIを取得するまでの期間を短縮することができる。これにより、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)の遅延を抑制し、CSIの更新値の精度を向上することが可能となる。
<第4の態様:拡張Mode2−1>
まず、既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−1)を適用した場合のフィードバック方法について説明する。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−1)では、ユーザ端末は、SB CQI、WB CQI及びWB PMI、又はWB RIを必要に応じて求める。そして、ユーザ端末は、1サブフレームのPUCCHにWB CQI及びWB PMI、SB CQI又はWB RIを配置して周期的にフィードバックする。なお、ユーザ端末は、SB CQIとして、N個のサブバンドのうち、最もCQIの大きい特定の1サブバンドのCQI値を選択して、サブバンドの位置情報と共にフィードバックする。
既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−1)では、1セルについて、例えば、WB CQI+WB PMI(6−11ビット)、SB CQI(4−7+位置情報Lビット)、又はRI(1又は2ビット)が、PUCCHを用いて1サブフレームでフィードバックされる。
図10Aは、既存のPUCCH報告モード(既存Mode2−1)において、複数セル(セルA〜セルC)のWB CQI及びWB PMIと、SB CQIと、WB RIとをそれぞれ異なるサブフレームでフィードバックする場合を示している。この場合、異なるセル同士のWB CQI、WB PMIはそれぞれ異なるサブフレームのPUCCHに配置されてフィードバックされる。同様に、各セルのSB CQIもそれぞれ異なるサブフレームのPUCCHに配置される。
本態様では、各CoMPセルのCSIを所定セルの無線基地局装置に対してフィードバックする場合に、複数セル同士のWB CQI(又は、WB PMI)の一部又は全部を組み合わせると共に、SB CQIの一部又は全部を組み合わせて、それぞれ1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする。以下に、新たなPUCCH報告モード(拡張Mode2−1)のフィードバック方法(3種類)について図10B〜Dを参照して説明する。
図10Bは、3セル(セルA〜セルC)でCoMPを適用する場合に、全てのセルのWB CQI、WB PMI、SB CQIを、それぞれ1サブフレームのPUCCHに配置してフィードバックする場合を示している。これにより、無線基地局装置は、3サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で複数セル(セルA〜セルC)のWB CQI、WB PMI及びSB CQIを取得することができる。
図10Cは、3セル(セルA〜セルC)毎のWB CQIのうち、一部のセル同士のWB CQIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHリソースに配置してフィードバックする場合を示している。この場合、複数セルのWB PMIは、それぞれ複数セル同士が組み合わされたWB CQIとさらに組み合わせてフィードバックすることができる。SB CQIについても、一部のセル同士のSB CQIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHリソースに配置してフィードバックする。
具体的には、3セルのうち、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のWB CQI、1セルのWB PMIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。また、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のSB CQIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHに配置する。これにより、無線基地局装置は、4サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で複数のCoMPセル(セルA〜セルC)のWB CQI及びSB CQIを取得することができる。
また、図10Cでは、無線基地局装置にフィードバックされる各セルのWB CQI(又は、WB CQI)が所定期間において同じ割合となるように制御されている。この場合には、各セルのWB CQI(又は、SB CQI)の粒度が同一となるようにサブサンプリングを行うことが好ましい。他にも、上記図7Dに示すように、所定セルのWB CQI(又は、SB CQI)が優先的にフィードバックされるようにセル同士のWB CQI(又は、SB CQI)を組み合わせてもよい。
図10Dは、3セル(セルA〜セルC)のWB PMIのうち、一部のセル同士のWB PMIを組み合わせて、1サブフレームのPUCCHリソースに配置してフィードバックする場合を示している。この場合、複数セルのWB CQIは、それぞれ複数セル同士が組み合わされたWB PMIとさらに組み合わせてフィードバックすることができる。また、複数セルのSB CQIのフィードバックに利用するサブフレーム数と、複数のセルのWB CQIのフィードバックに利用するサブフレーム数を同一とすることができる。
具体的には、3セルのうち、2セル(セルAとセルB、セルBとセルC、又はセルCとセルA)のWB PMI、1セルのWB CQIをそれぞれ組み合わせて、1サブフレームのPUCCHリソースに配置する。また、各セルのSB CQIをそれぞれ異なるサブフレームでフィードバックする。これにより、無線基地局装置は、2サブフレーム分のPUCCHを受信した時点で全てのCoMPセル(セルA〜セルC)のWB PMIを取得することができる。また、図10Dは、1サブフレームに2つのWB PMIが含まれており、ダブルコードブックを用いた送信モードとして適用することができる。
以上のように、複数のCoMPセルにおけるCSI(WB CQI、WB PMI、SB CQI)の各々の一部又は全部を組み合わせて、同一サブフレームのPUCCHリソースに配置してフィードバックすることにより、無線基地局装置が全てのCoMPセルのWB CQI、WB MPI及びSB CQIを取得するまでの期間を短縮することができる。これにより、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)の遅延を抑制し、CSIの更新値の精度を向上することが可能となる。
(第2の形態)
次に、既存のPUCCHフォーマット3を利用(リユース)して、複数セルのCSIをフィードバックする方法について説明する。まず、既存のPUCCHフォーマット3について簡単に説明する。
上述したように、LTE−Aシステムでは、周波数帯域が異なる複数の基本周波数ブロック(CC)を集約して広帯域化するキャリアアグリゲーション(CA)が適用される。この場合、複数の下りCCで送信されたデータチャネル(PDSCH)に対する再送応答信号(ACK/NACK)においても、上りシングルキャリア送信の特性を維持するために単一のCCのみから送信することが必要となる。
そのため、LTE−Aシステムにおいては、ユーザ端末において、無線基地局装置から受信した複数のCC毎のPDSCHに基づいて、各CCの再送応答信号を生成し、所定のCC(PCC)の上り制御チャネルを用いてフィードバックすることが検討されている。例えば、5個のCCを適用する場合、PCCを用いて10ビットのACK/NACKをフィードバックする必要がある。
このような複数の下りCCで送信されたPDSCHに対するフィードバック情報を送信する際のPUCCHフォーマットとして、さらに多くのACK/NACKビットをサポートするためのPUCCHフォーマット3が規定されている。PUCCHフォーマット3は、PDSCHと同様に、DFT(Discrete Fourier Transform)ベースのプリコーディングにより生成され、OCCにより異なるUEを多重することを特徴とする。つまり、既存のPUCCHフォーマット3は、CA適用時の複数セルのACK/NACKのフィードバック用のフォーマットとして規定されている。
図11Aは、既存のPUCCHフォーマット3において、ACK/NACKに対して、チャネル符号化を行い1サブフレームあたりのビット数を48ビットとして出力する。出力された48ビットの系列に対して位相偏移変調(QPSK)により24シンボルにした後、DFT処理を行う。
本実施の形態では、PUCCHフォーマット3を利用して、CoMPを適用する複数セルのチャネル状態情報(CSI)をフィードバックする。この場合、複数セルのCSIのみフィードバックする態様(第5の態様)、それぞれチャネル符号化された複数セルのCSIと再送応答信号(ACK/NACK)を多重する態様(第6の態様)、複数セルのCSIと再送応答信号(ACK/NACK)を多重した後に、チャネル符号化(ジョイント符号化)する態様(第7の態様)がある。なお、以下の説明では、既存のPUCCHフォーマット3を拡張したフォーマットを、それぞれ拡張PUCCHフォーマット3a、3b、3cと呼ぶがこれに限られない。
<第5の態様:拡張PUCCHフォーマット3a>
第5の態様では、既存のPUCCHフォーマット3を利用して、CoMPを適用する複数セルのCSIのみをフィードバックする。つまり、拡張PUCCHフォーマット3aにおいては、ACK/NACKのフィードバックを行わない。具体的に、ユーザ端末は、複数セルのCSI(例えば、CQI、PMI、RI等)をチャネル符号化処理部にて、チャネル符号化してyビット(例えば、48ビット)で出力する(図11B参照)。その後、既存のPUCCHフォーマット3の処理と同様に、DFT(Discrete Fourier Transform)ベースのプリコーディングにより生成され、OCCにより異なるUEを多重する。
<第6の態様:拡張PUCCHフォーマット3b>
第6の態様では、既存のPUCCHフォーマット3を利用して、複数のCoMPセルのCSIと再送応答信号(ACK/NACK)をフィードバックする。拡張PUCCHフォーマット3bでは、複数のセルのCSIと再送応答信号に対して、それぞれ独立してチャネル符号化を行った後に多重(例えば、加算)する。具体的に、ユーザ端末は、複数セルのCSIをチャネル符号化処理部にてチャネル符号化してxビットの符号系列とすると共に、再送応答信号をチャネル符号化処理部にてチャネル符号化してzビットの符号系列とする。その後、チャネル符号化された複数セルのCSIと再送応答信号を多重(加算)してyビット(y=x+z)の系列として出力する(図11C参照)。その後、既存のPUCCHフォーマット3の処理と同様に、DFT(Discrete Fourier Transform)ベースのプリコーディングにより生成され、OCCにより異なるUEを多重する。
<第7の態様:拡張PUCCHフォーマット3c>
第7の態様では、既存のPUCCHフォーマット3を利用して、複数のCoMPセルのCSIと再送応答信号(ACK/NACK)をフィードバックする。拡張PUCCHフォーマット3cでは、複数のセルのCSIと再送応答信号を多重(加算)した後に、チャネル符号化処理を行う。つまり、複数のセルのCSIと再送応答信号をジョイント符号化する。具体的に、ユーザ端末は、複数セルのCSIと再送応答信号を多重した後、チャネル符号化処理部にてチャネル符号化(ジョイント符号化)してyビットで出力する(図11D参照)。その後、既存のPUCCHフォーマット3の処理と同様に、DFT(Discrete Fourier Transform)ベースのプリコーディングにより生成され、OCCにより異なるUEを多重する。
このように、本実施の形態に係るユーザ端末は、複数セルの再送応答信号(ACK/NACK)フィードバック用の物理上り制御チャネル(PUCCH)フォーマットを用いて、CoMPを適用する複数セルのCSIをフィードバックする。また、ユーザ端末は、所定のサブフレームにおいて、再送応答信号を送らずに複数セルのCSIをフィードバックすることができる。また、複数セルのCSIと再送応答信号をフィードバックする際に、複数セルのCSIと再送応答信号を別々にチャネル符号化した後、複数セルのCSIビットと再送応答信号ビットを多重してPUCCHに配置することができる。また、複数セルのCSIと再送応答信号をフィードバックする際に、複数セルのCSIと再送応答信号を多重した後に、多重した複数セルのCSIと再送応答信号をチャネル符号化(ジョイント符号化)してPUCCHに配置することができる。なお、複数セルのチャネル状態情報は適宜組み合わせすることができ、例えば、上記形態で示した組み合わせ等を利用することもできる。
このように、複数セルのACK/NACKのフィードバック用に適用される既存のPUCCHフォーマット3を用いて、CoMPを適用する複数セルのチャネル状態情報をフィードバックすることにより、無線基地局装置が全てのCoMPセルのCSIを取得するまでの期間を短縮することができる。これにより、無線基地局装置におけるCSIの再計算(CSIアップデート)の遅延を抑制し、CSIの更新値の精度を向上することが可能となる。
(第3の形態)
本実施の形態では、ユーザ端末がCoMPを適用する複数セルのCSIをフィードバックする無線基地局装置を制御する場合について説明する。上記形態においては、ユーザ端末が、CoMPを適用する複数のセルのうち所定セル(サービングセル)の無線基地局装置に各セルのCSIをフィードバックする場合を示した(図12A参照)。しかし、本発明はこれに限られず、以下に示す態様を適用することができる。
図12Bに示すように、ユーザ端末は各セルのCSIをそれぞれ対応するセルの無線基地局装置にフィードバックすることができる。具体的には、ユーザ端末がサービングセルのCSIについては、サービングセルにフィードバックし、その他のセル(協調セル)のCSIについては、それぞれ対応する協調セルにフィードバックする。
また、ユーザ端末は、上りリンクにおいて特性がよい(受信電力が高い)セルに対して、各セルのCSIをまとめてフィードバックしてもよい。例えば、2セルでCoMPを適用する場合、サービングセルと協調セルのうち、上りリンク特性が高い方のセルに対して各セルのCSIをフィードバックする。この場合、図12Cに示すように、各セルのCSIをフィードバックするセルを動的に切り替えて行うことも可能である。各セルのCSIのフィードバック方法は、上記第1の形態、第2の形態で示した方法を適宜適用することができる。
(無線通信システムの構成)
以下に、本実施の形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。図13は、本実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図13に示す無線通信システムは、例えば、LTEシステム或いは、SUPER 3Gが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、LTEシステムのシステム帯域を一単位とする複数の基本周波数ブロックを一体としたキャリアアグリゲーションが用いられている。また、この無線通信システムは、IMT−Advancedと呼ばれても良く、4Gと呼ばれても良い。
図13に示すように、無線通信システム1は、無線基地局装置20A,20Bと、この無線基地局装置20A,20Bと通信する複数の第1、第2のユーザ端末10A,10Bとを含んで構成されている。無線基地局装置20A,20Bは、上位局装置30と接続され、この上位局装置30は、コアネットワーク40と接続される。また、無線基地局装置20A,20Bは、有線接続又は無線接続により相互に接続されている。第1、第2のユーザ端末10A,10Bは、セルC1,C2において無線基地局装置20A,20Bと通信を行うことができる。なお、上位局装置30には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ(RNC)、モビリティマネジメントエンティティ(MME)などが含まれるが、これに限定されない。なお、セル間では、必要に応じて、複数の基地局によりCoMP送信の制御が行われる。
第1、第2のユーザ端末10A,10Bは、LTE端末及びLTE−A端末を含むが、以下においては、特段の断りがない限り第1、第2のユーザ端末として説明を進める。また、説明の便宜上、無線基地局装置20A,20Bと無線通信するのは第1、第2のユーザ端末10A,10Bであるものとして説明するが、より一般的には移動端末装置も固定端末装置も含むユーザ装置(UE)でよい。
無線通信システム1においては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはOFDMA(直交周波数分割多元接続)が、上りリンクについてはSC−FDMA(シングルキャリア−周波数分割多元接続)が適用されるが、上りリンクの無線アクセス方式はこれに限定されない。OFDMAは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域(サブキャリア)に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。SC−FDMAは、システム帯域を端末毎に1つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
下りリンクの通信チャネルは、第1、第2のユーザ端末10A,10Bで共有される下りデータチャネルとしてのPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)と、下りL1/L2制御チャネル(PDCCH、PCFICH、PHICH)とを有する。PDSCHにより、送信データ及び上位制御情報が伝送される。PDCCH(Physical Downlink Control Channel)により、PDSCHおよびPUSCHのスケジューリング情報等が伝送される。PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel)により、PDCCHに用いるOFDMシンボル数が伝送される。PHICH(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel)により、PUSCHに対するHARQのACK/NACKが伝送される。
上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末で共有される上りデータチャネルとしてのPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)と、上りリンクの制御チャネルであるPUCCH(Physical Uplink Control Channel)とを有する。このPUSCHにより、送信データや上位制御情報が伝送される。また、PUCCHにより、下りリンクの受信品質情報(CQI)、ACK/NACKなどが伝送される。
図14を参照しながら、本実施の形態に係る無線基地局装置の全体構成について説明する。なお、無線基地局装置20A,20Bは、同様な構成であるため、無線基地局装置20として説明する。また、後述する第1、第2のユーザ端末10A,10Bも、同様な構成であるため、ユーザ端末10として説明する。
無線基地局装置20は、送受信アンテナ201と、アンプ部202と、送受信部(通知部)203と、ベースバンド信号処理部204と、呼処理部205と、伝送路インターフェース206とを備えている。下りリンクにより無線基地局装置20からユーザ端末に送信される送信データは、上位局装置30から伝送路インターフェース206を介してベースバンド信号処理部204に入力される。
ベースバンド信号処理部204において、下りデータチャネルの信号は、PDCPレイヤの処理、送信データの分割・結合、RLC(Radio Link Control)再送制御の送信処理などのRLCレイヤの送信処理、MAC(Medium Access Control)再送制御、例えば、HARQの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換(IFFT)処理、プリコーディング処理が行われる。また、下りリンク制御チャネルである物理下りリンク制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われる。
また、ベースバンド信号処理部204は、報知チャネルにより、同一セルに接続するユーザ端末10に対して、各ユーザ端末10が無線基地局装置20との無線通信するための制御情報を通知する。当該セルにおける通信のための情報には、例えば、上りリンク又は下りリンクにおけるシステム帯域幅や、PRACH(Physical Random Access Channel)におけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報(Root Sequence Index)などが含まれる。
送受信部203は、ベースバンド信号処理部204から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部202は周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ201へ出力する。なお、送受信部203は、複数セル間の位相差等の情報及びPMIを含む上りリンク信号を受信する受信手段、及び送信信号を協調マルチポイント送信する送信手段を構成する。また、送受信部203は、無線基地局装置がユーザ端末に対してセル間CSI候補値を通知する際の通知部としても機能する。
一方、上りリンクによりユーザ端末10から無線基地局装置20に送信される信号については、送受信アンテナ201で受信された無線周波数信号がアンプ部202で増幅され、送受信部203で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部204に入力される。
ベースバンド信号処理部204は、上りリンクで受信したベースバンド信号に含まれる送信データに対して、FFT処理、IDFT処理、誤り訂正復号、MAC再送制御の受信処理、RLCレイヤ、PDCPレイヤの受信処理を行う。復号された信号は伝送路インターフェース206を介して上位局装置30に転送される。
呼処理部205は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局装置20の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
図15は、図14に示す無線基地局装置におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部204は、レイヤ1処理部2041と、MAC処理部2042と、RLC処理部2043と、CSI更新部2044と、CSI取得部2045と、報告モード決定部2046と、から主に構成されている。
レイヤ1処理部2041は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ1処理部2041は、例えば、上りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換(DFT:Discrete Fourier Transform)、周波数デマッピング、逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ1処理部2041は、下りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆高速フーリエ変換(IFFT)などの処理を行う。
MAC処理部2042は、上りリンクで受信した信号に対するMACレイヤでの再送制御、上りリンク/下りリンクに対するスケジューリング、PUSCH/PDSCHの伝送フォーマットの選択、PUSCH/PDSCHのリソースブロックの選択などの処理を行う。
RLC処理部2043は、上りリンクで受信したパケット/下りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、RLCレイヤでの再送制御などを行う。
CSI取得部2045は、ユーザ端末からPUCCHを用いてフィードバックされた各セルのCSI(例えば、CQI)を取得する。ユーザ端末からフィードバックされるCSIは、PUCCH報告モードに応じて内容が異なっている。上記第1の形態の場合には、図7〜10のように、1サブフレーム内に複数セルのチャネル状態情報(WB CQI、WB PMI、SB CQI又はWB RI)が組み合わされた内容となっている。例えば、上記図7B(拡張Mode1−0)の場合には、1サブフレームのPUCCHを受信することにより、各CoMPセルのWB CQIを取得することができる。
CSI更新部2044は、CSI取得部2045が取得した各セルにおけるCSIに基づいて、CSI(例えば、CQI)を再計算して更新する。第1の形態を適用する場合、各セルのWB CQI、SB CQI等を1サブフレーム内に組み合わせてフィードバックするため、CSI更新部2044は各セルの最新のCSIに基づいてCSIの更新を行うことができる。
報告モード決定部2046は、ユーザ端末がPUCCHを用いてフィードバックするチャネル状態情報を選択するための報告モードを決定する。報告モード決定部2046は、CSI取得部2045が取得するチャネル状態情報、又はCSI更新部2044で算出されたCSI更新値等に基づいて、報告モードを決定することができる。上記第1の形態の場合には、拡張Mode1−0、拡張Mode1−1、拡張Mode2−0又は拡張Mode2−1の中から決定する。もちろん、報告モードはこれに限られない。報告モード決定部2046で決定された報告モードは、送受信部203を介して上位レイヤシグナリング等によりユーザ端末に通知される。
次に、図16を参照しながら、本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成について説明する。LTE端末もLTE-A端末もハードウエアの主要部構成は同じであるので、区別せずに説明する。ユーザ端末10は、送受信アンテナ101と、アンプ部102と、送受信部(受信部)103と、ベースバンド信号処理部104と、アプリケーション部105とを備えている。
下りリンクのデータについては、送受信アンテナ101で受信された無線周波数信号がアンプ部102で増幅され、送受信部103で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部104でFFT処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクの送信データは、アプリケーション部105に転送される。アプリケーション部105は、物理レイヤやMACレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部105に転送される。
一方、上りリンクの送信データは、アプリケーション部105からベースバンド信号処理部104に入力される。ベースバンド信号処理部104においては、マッピング処理、再送制御(HARQ)の送信処理や、チャネル符号化、DFT処理、IFFT処理を行う。送受信部103は、ベースバンド信号処理部104から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部102は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ101より送信する。なお、送受信部103は、位相差の情報、接続セルの情報、選択されたPMIなどを複数セルの無線基地局装置eNBに送信する送信手段、及び下りリンク信号を受信する受信手段を構成する。
図17は、図16に示すユーザ端末におけるベースバンド信号処理部の構成を示すブロック図である。ベースバンド信号処理部104は、レイヤ1処理部1041と、MAC処理部1042と、RLC処理部1043と、フィードバック情報生成部1044と、CSI決定部1045と、から主に構成されている。
レイヤ1処理部1041は、主に物理レイヤに関する処理を行う。レイヤ1処理部1041は、例えば、下りリンクで受信した信号に対して、チャネル復号化、離散フーリエ変換(DFT)、周波数デマッピング、逆高速フーリエ変換(IFFT)、データ復調などの処理を行う。また、レイヤ1処理部1041は、上りリンクで送信する信号に対して、チャネル符号化、データ変調、周波数マッピング、逆高速フーリエ変換(IFFT)などの処理を行う。
MAC処理部1042は、下りリンクで受信した信号に対するMACレイヤでの再送制御(HARQ)、下りスケジューリング情報の解析(PDSCHの伝送フォーマットの特定、PDSCHのリソースブロックの特定)などを行う。また、MAC処理部1042は、上りリンクで送信する信号に対するMAC再送制御、上りスケジューリング情報の解析(PUSCHの伝送フォーマットの特定、PUSCHのリソースブロックの特定)などの処理を行う。
RLC処理部1043は、下りリンクで受信したパケット/上りリンクで送信するパケットに対して、パケットの分割、パケットの結合、RLCレイヤでの再送制御などを行う。
CSI決定部1045は、複数セル毎のチャネル状態情報(WB CQI、WB PMI、SB CQI、WB RI等)を決定する。例えば、CSI決定部1045は、セルの希望信号、干渉信号、CoMPセット以外のセルの干渉、熱雑音からWB CQI、SB CQIを算出する。CSI決定部1045で決定された各セルのCSIは、フィードバック情報生成部1044に出力される。
フィードバック情報生成部1044は、フィードバック情報(CSI等)を生成する。CSIとしては、セル毎のWB CQI、WB PMI、SB CQI、WB RI、位相差情報等が挙げられる。また、フィードバック情報生成部1044は、無線基地局装置の報告モード決定部2046で決定されて通知された報告モードに基づいて、フィードバック情報を生成する。
また、フィードバック情報生成部1044は、ユーザ端末がデータ信号を適切に受信出来たか否かを示す再送制御信号(ACK/NACK)もフィードバック情報として生成する。これらのフィードバック情報生成部1044で生成された信号は、PUCCHを用いて無線基地局装置にフィードバックされる。
上記第1の形態の場合には、フィードバック情報生成部1044は、複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成する。
また、フィードバック情報生成部1044は、WB CQIを報告するモード(拡張Mode1−0)において、1サブフレームのPUCCHに、複数セルのWB CQIが組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成する。また、WB CQI及びWB PMIを報告するモード(拡張Mode1−1)において、1サブフレームのPUCCHに、複数セルのWB CQI及び/又は複数セルのWB PMIが組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成する。また、SB CQI値が最大となる1個のSB CQI及びWB CQIを少なくとも報告するモード(拡張Mode2−0、2−1)において、1サブフレームのPUCCHに、複数セルのWB CQI又は複数セルのSB CQIが組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成する。
また、ユーザ端末からフィードバックされるCSI(WB CQI、SB CQI等)の粒度(精度)は、1サブフレームのPUCCHに配置される情報の種類や組み合わせ等を考慮して制御される。例えば、1サブフレームのPUCCHに複数セルのCQIを配置する場合には、各セルのCQIをサブサンプリングにより圧縮してPUCCHリソースに割当てる。
上記第2の形態の場合には、フィードバック情報生成部1044は、フィードバックする情報に応じて、拡張PUCCHフォーマット3a〜3cを適用する。例えば、フィードバック情報生成部1044は、再送応答信号を送らずに複数セルにおけるCSIをフィードバックする場合には、上記拡張PUCCHフォーマット3aを適用する。また、フィードバック情報生成部1044は、複数セルのCSIと再送応答信号をフィードバックする際には、上記拡張PUCCHフォーマット3b又は3cを適用する。
上記構成を有する無線通信システムにおいては、ユーザ端末のCSI決定部1045において、各セルのCSI(WB CQI、WB PMI、SB CQI、WB RI等)が算出される。そして、決定されたCSIがフィードバック情報生成部1044に出力される。フィードバック情報生成部1044は、複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成する。この際、フィードバック情報生成部1044は、無線基地局装置の報告モード決定部2046で決定されて通知される報告モードに基づいてフィードバックするCSIを選択する。そして、フィードバック情報生成部1044は、各セルのCSIを無線基地局装置にフィードバックする。
無線基地局装置においては、ユーザ端末からフィードバックされた複数セルのCSIを用いて、CSIのアップデートを行う。また、無線基地局装置の報告モード決定部2046は、フィードバックされたCSI又はCSIの更新値に基づいて、報告モードを決定してユーザ端末に通知する。このように本実施の形態に係る無線通信方法によれば、CoMP送信適用時において、各セルのCSIを無線基地局装置に素早くフィードバックすることができるため、CQIの更新値の精度を向上することができる。
以上、上述の実施形態を用いて本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。従って、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。
1 無線通信システム
10 ユーザ端末
20 無線基地局装置
30 上位局装置
40 コアネットワーク
101 送受信アンテナ
102 アンプ部
103 送受信部(受信部)
104 ベースバンド信号処理部
105 アプリケーション部
201 送受信アンテナ
202 アンプ部
203 送受信部(通知部)
204 ベースバンド信号処理部
205 呼処理部
206 伝送路インターフェース
1041,2041 レイヤ1処理部
1042,2042 MAC処理部
1043,2043 RLC処理部
1044 フィードバック情報生成部
1045 CSI決定部
2044 CSI更新部
2045 CSI取得部
2046 報告モード決定部

Claims (13)

  1. 複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、を備えた無線通信システムであって、
    前記ユーザ端末は、複数セル毎のチャネル状態情報を決定する決定部と、決定した複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成する生成部と、生成したフィードバック情報を協調マルチポイントの1つである無線基地局装置に対して物理上り制御チャネルを用いて周期的にフィードバックする送信部と、を有し、
    前記無線基地局装置は、前記ユーザ端末からフィードバックされた前記チャネル状態情報を用いて、チャネル状態情報を更新する更新部を有することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記生成部は、システム帯域全体のワイドバンドのチャネル品質指標を報告するモードにおいて、1サブフレームの物理上り制御チャネルに、複数セルのワイドバンドのチャネル品質指標が組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  3. 前記生成部は、システム帯域全体のワイドバンドのチャネル品質指標及びシステム帯域全体に対するワイドバンドのPMI(Precoding Matrix Indicator)を報告するモードにおいて、1サブフレームの物理上り制御チャネルに、複数セルのワイドバンドチャネル品質指標及び/又は複数セルのワイドバンドPMIが組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  4. 前記生成部は、システム帯域を構成するN個のサブバンドの中から選択されたチャネル品質指標が最大となる1個のサブバンドのチャネル品質指標及びシステム帯域全体のワイドバンドのチャネル品質指標を報告するモードにおいて、1サブフレームの物理上り制御チャネルに、複数セルのサブバンドのチャネル品質指標又は複数セルのワイドバンドのチャネル品質指標が組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
  5. 前記生成部は、1サブフレームの物理上り制御チャネルに、複数セルのうち一部のセルのワイドバンドチャネル品質指標が組み合わされて配置されるフィードバック情報を生成することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれかに記載の無線通信システム。
  6. 前記生成部は、複数セルのうち特定セルのワイドバンドチャネル品質指標が優先的にフィードバックされるように前記フィードバック情報を生成することを特徴とする請求項5記載の無線通信システム。
  7. 前記生成部は、1サブフレームの物理上り制御チャネルに、粒度が異なる複数セルのワイドバンドチャネル品質指標が組み合わせて配置されるフィードバック情報を生成することを特徴とする請求項2から請求項6のいずれかに記載の無線通信システム。
  8. 前記生成部は、前記複数セルのチャネル状態情報が組み合わされた情報にチャネル符号化処理を行った後、DFT(Discrete Fourier Transform)処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  9. 前記生成部は、前記複数セルのチャネル状態情報が組み合わされた情報と再送応答信号に対してそれぞれチャネル符号化処理を行い、チャネル符号化された前記複数セルのチャネル状態情報が組み合わされた情報と再送応答信号の符号系列を多重した後、DFT(Discrete Fourier Transform)処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  10. 前記生成部は、前記複数セルのチャネル状態情報が組み合わされた情報と再送応答信号を多重してからチャネル符号化処理を行った後、DFT(Discrete Fourier Transform)処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  11. 複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末であって、
    複数セル毎のチャネル状態情報を取得する取得部と、
    取得した複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成する生成部と、
    生成したフィードバック情報を協調マルチポイントの1つである無線基地局装置に対して物理上り制御チャネルを用いて周期的にフィードバックする送信部と、を有することを特徴とするユーザ端末。
  12. 他の無線基地局装置と協調してユーザ端末との間で協調マルチポイント送受信する無線基地局装置であって、
    前記ユーザ端末が物理上り制御チャネルを用いてフィードバックするチャネル状態情報を選択するための報告モードを決定する決定部と、
    決定した報告モードをユーザ端末に通知する送信部と、
    前記ユーザ端末が前記報告モードに基づいて、1サブフレーム内に複数セルのチャネル状態情報が組み合わされたフィードバック情報を物理上り制御チャネルを介して受信する受信部と、
    受信した複数セルのチャネル状態情報を用いて、チャネル状態情報を更新する更新部と、を具備することを特徴とする無線基地局装置。
  13. 複数の無線基地局装置と、前記複数の無線基地局装置と協調マルチポイント送受信可能に構成されたユーザ端末と、の無線通信方法であって、
    前記ユーザ端末が、複数セル毎のチャネル状態情報を取得するステップと、取得した複数セルのチャネル状態情報の少なくとも一部が組み合わされて同一サブフレームで送信されるようにフィードバック情報を生成するステップと、生成したフィードバック情報を協調マルチポイントの1つである無線基地局装置に対して物理上り制御チャネルを用いて周期的にフィードバックするステップと、を有し、
    前記無線基地局装置が、前記ユーザ端末からフィードバックされた前記チャネル状態情報を用いて、チャネル状態情報を更新するステップと、を有することを特徴とする無線通信方法。
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