JP5147869B2

JP5147869B2 - 通信システムにおける方法及び装置

Info

Publication number: JP5147869B2
Application number: JP2009554477A
Authority: JP
Inventors: ポルフレンゲル，; エヴァエングランド，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: ES2718776T3; EP2127288A1; US8401561B2; EP2127288B1; RU2441323C2; RU2009138940A; PL2127288T3; WO2008115112A1; EG26160A; JP2010522462A; US20100041410A1; EP2127288A4

Description

本発明は、概して通信システムに関するものであり、特に、そのようなシステムにおける上りリンクのマルチユーザ・スケジューリングを使用した上りリンク・チャネルサウンディング（channel sounding）伝送に関するものである。

現在の電気通信システム及びデータ通信システムは、１９世紀以来の開発プロセスの成果である。周知の３ＧＰＰ団体の技術は、世界中で最も広く普及している。３ＧＰＰの標準化作業のうちで、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）の構想はかなり進んでいる。ＬＴＥは、ＩＰ伝送に対して無線リソースを完全に最適化することを可能にし、そのために、回線交換サービスのサポートが不要である。ＬＴＥは、上りリンクに対して、時間領域及び周波数領域の両方で、チャネルに依存したスケジューリングをサポートすることを可能にする。従って、ＬＴＥの基地局における上りリンクのスケジューラは、ユーザ装置（ＵＥ）からのいわゆる上りリンク・チャネルサウンディング伝送と、また、以前の上りリンク・データ伝送とに基づいて、上りリンクのチャネル品質を推定する。それらのチャネルサウンディング伝送は、各ＵＥが何れの時間に何れの周波数においてチャネルサウンディング信号を送信しなければならないかを定めるチャネルサウンディング伝送パターンを各ユーザ装置に割り当てるｅノードＢによって、制御される。

しかしながら、このようなチャネルサウンディング伝送は、ユーザ装置からかなりの量の電力を消費させるとともに、シグナリングのオーバヘッドの増加を引き起こす。従って、チャネルサウンディング伝送のために上りリンクのより効率的な使用を可能にする方法及び装置が必要である。

本発明の目的は、改善した上りリンク・チャネルサウンディング伝送を提供することである。

本発明の別の目的は、より効率的な上りリンク・チャネルサウンディング伝送を可能にすることである。

本発明のさらなる目的は、上りリンク・チャネルサウンディング信号の伝送効率を改善する方法を提供することである。本明細書において、「上りリンク・チャネルサウンディング伝送」は、上りリンクのチャネル品質の推定用にユーザ装置から基地局へ送信される任意のタイプの参照信号として理解されるべきである。

基本的な実施形態によれば、ユーザ装置は、ネットワーク・ノードからチャネルサウンディング伝送パターンを受信し（Ｓ０）、その後、割り当てられた当該パターンと、当該ユーザ装置において利用可能な上りリンクデータとに基づいて、当該ネットワーク・ノードへチャネルサウンディング信号を送信する（Ｓ１）。

第１の態様によれば、ユーザ装置は、利用可能な上りリンクデータが存在する場合、即ち上りリンク用のデータバッファが空ではない場合にのみ、チャネルサウンディング信号を送信する。

第２の態様によれば、ユーザ装置は、所定の量の利用可能な上りリンクデータが存在する場合、即ち、システム固有の往復遅延時間（roundtrip time period）の後にバッファに上りリンクデータが未だ残っている場合にのみ、チャネルサウンディング信号を送信する。

本発明の効果には、
効率的な上りリンク・チャネルサウンディング伝送、
ユーザ装置における電力消費の低減、
オーバヘッド・シグナリングの低減、
セル間干渉の低減、及び
上りリンクの制御チャネルにおける負荷の低減
が含まれる。

本発明を適用可能なシステムの概略図である。ＬＴＥシステムにおける上りリンクのシグナリングの一般的な説明図である。本発明に係るユーザ装置における方法の一実施形態の概略的なフローチャートである。本発明に係るユーザ装置における方法のさらなる実施形態の概略的なフローチャートである。本発明に係るネットワーク・ノードにおける方法の一実施形態の概略的なフローチャートである。本発明に係るネットワーク・ノードにおける方法のさらなる実施形態の概略的なフローチャートである。ＬＴＥの上りリンクにおける物理リソースの概略図である。本発明に係るユーザ装置の一実施形態の概略的なブロック図である。本発明に係るネットワーク・ノードの一実施形態の概略的なブロック図である。

本発明は、添付する図面とともに以下の説明を参照することによって、さらなる目的及び効果とともに最も良く理解されるであろう。

本発明についてＵＴＲＡＮＬＴＥと関連して説明する。しかしながら、チャネルサウンディングを用いる上りリンク・マルチユーザ・スケジューリングを利用する他のシステム技術に対しても同様に適用し得る。

上りリンク用の送信バッファはＵＥに位置するため、ｅノードＢは、上りリンクのチャネルサウンディング信号の伝送を最適化するために十分な情報を有しない。

図１は、本発明が利用され得る一般的なＬＴＥ無線アクセスネットワークを示す。当該システムは、Ｓ１インタフェースを介してコアネットワークに接続された一組の基地局、例えばｅノードＢを備える。それぞれの基地局間には、隣接したセルを有するｅノードＢ間でのみ使用されるさらなるインタフェースＸ２が存在する。各ｅノードＢは、ユーザ装置が位置付けられ得るセルのセットを管理する。ｅノードＢは、ＲＲＭの決定、ハンドオーバの決定、当該セルにおける上りリンク及び下りリンクのユーザのスケジューリング等について責任を負う。さらに、ｅノードＢは、明らかに、符号化、復号、変調、復調、インタリーブ、デインタリーブ等の物理レイヤの機能をも処理する。最後に、各ｅノードＢは、ＨＡＲＱ等の再送機構も処理する。

図２は、ｅノードＢ等の基地局ＢＳに属するセル内で、当該基地局ＢＳと少なくとも１つのユーザ装置との間で生じるシグナリングを示す。既に背景技術に記載したように、基地局ＢＳは、典型的にはシステム内の特定のユーザ装置ＵＥに対してチャネルサウンディング伝送パターンを割り当てる。先行技術によれば、ユーザ装置ＵＥにおける当該パターンの受信は、チャネル品質の決定を可能とするために、チャネルサウンディング信号に対する応答及びチャネルサウンディング信号の送信を、ユーザ装置に促すか又は強制する。この送信は強制的であるため、システム内のオーバヘッド・シグナリングの増加を引き起こし、特には上りリンクチャネルにおける負荷を増加させる。

本発明では、例えば、ユーザ装置におけるバッファに利用可能なデータが存在する場合等の、ユーザ装置が実際に送信すべき上りリンクデータを有する場合にのみ、チャネルサウンディング信号が本質的に必要となるという事実を認めている。しかしながら、既に記載したように、チャネルサウンディング伝送は、例えばそれぞれのユーザ装置において利用可能な上りリンクデータが存在する場合に、それ自体、伝送状態について何らの知識も有しない基地局によって制御される。従って、ユーザ装置において利用可能な上りリンクデータが存在する際の事例に対して、チャネルサウンディング信号の伝送を低減する方法は有益であろう。

本発明の一般的な形態によれば、そのようなシステムにおけるチャネルサウンディング伝送は、チャネルサウンディング伝送パターンの割り当てと、ユーザ装置において利用可能な上りリンクデータとに基づいて制御される。

本発明は、通信システム内の各ユーザ装置が、当該ユーザ装置において利用可能な上りリンクデータが存在しなければ、基地局によって指示されたとおりにはチャネルサウンディング信号を送信しない方法に関するものである。

図３を参照すると、通信システムにおけるユーザ装置の方法の一実施形態において、ユーザ装置は、割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンを、現在の上りリンク伝送を制御している基地局ＢＳから受信する（Ｓ０）。当該パターンは、ユーザ装置がその送信用に使用すべき時間及び周波数スロットに関する情報を提供する。その後、ユーザ装置は、受信したチャネルサウンディング伝送パターンと、内部バッファの中の利用可能な上りリンクデータとに基づいて、チャネルサウンディング信号を基地局ＢＳへ送信する（Ｓ１）。ユーザ装置ＵＥにおける中間のステップは、当該バッファに何らかの利用可能なデータが存在するか否かを、ユーザ装置が確認することを可能にする。ユーザ装置は、送信用に利用可能なデータが存在しない場合、チャネルサウンディング信号の送信を控えることができる。

図４を参照すると、本方法のさらなる実施形態によれば、ユーザ装置は、現在の上りリンク伝送を制御している基地局ＢＳから、割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンを受信する（Ｓ０）。当該パターンは、ユーザ装置がその送信用に使用すべき時間及び周波数スロットに関する情報を提供する。その後、ユーザ装置は、上りリンクのデータバッファに送信用の上りリンクデータが含まれているか否かを確認する。また、ユーザ装置ＵＥは、当該バッファの中の利用可能な上りリンクデータの時間長をさらに確認する。より具体的に言えば、ユーザ装置ＵＥは、例えば、システム固有の往復遅延時間（ＲＴＴ）等の所定の時間間隔を超える時間長を有する上りリンクデータが当該バッファに含まれているか否かを確認する。当該時間長がＲＴＴを超えない場合、即ち、当該バッファが１ＲＴＴ以内に空となる場合、ユーザ装置は、チャネルサウンディング信号を送信しないことを選択可能である。最終的に、当該バッファが１ＲＴＴ以内に空とならない場合、ユーザ装置は、チャネルサウンディング信号を基地局ＢＳへ送信する（Ｓ１）。

その結果、システム固有の往復遅延時間の後も上りリンクデータをバッファが含み続けることを保証する時間長を、利用可能な上りリンクデータが有する場合にのみ、ユーザ装置はチャネルサウンディング信号を送信する。それにより、ユーザ装置が利用可能な上りリンクデータを全く有しないか、あるいは少量しか有しない期間中において、不必要なチャネルサウンディング伝送が回避される。その結果、ユーザ装置の電力消費が低減される。また、ユーザ装置が隣接セルに対して生成する干渉が低減される。

図５を参照して、通信システム内の基地局ＢＳとユーザ装置ＵＥとの間における改善したチャネルサウンディング伝送のための、基地局における方法の一実施形態について説明する。それに沿って、基地局ＢＳは、チャネルサウンディング伝送パターンを通信システムのユーザ装置ＵＥに対して割り当てるとともに（Ｓ００）、当該割り当てに対する応答に基づいて、かつ、ユーザ装置において利用可能な上りリンクデータに任意的に基づいて、システムに対するリソースのスケジューリングを実行する（Ｓ２０）。当該応答は、実際のチャネルサウンディング信号の受信を含んでいてもよく、あるいは予期されたチャネルサウンディング信号を含んでいなくともよい。

特定の一実施形態によれば、基地局は、さらに、チャネルサウンディング信号の形式の応答の受信を、ユーザ装置からの黙示的な（implicit）スケジューリング要求として解釈する。その結果、伝送用のリソースの割り当てを望むユーザ装置が、特定の個別のスケジューリング要求を送信する必要がない。これによるさらなる結果は、ユーザ装置が、割り当てを受信することを望む直前にチャネルサウンディング信号の送信を開始でき、それにより、チャネルサウンディング信号の上りリンク・チャネル品質情報も、上りリンクの送信バーストにおける最初の割り当てに対して最新となることである。

図６を参照すると、本発明はさらに、基地局等のネットワーク・ノードにおいてユーザ装置から上りリンク・チャネルサウンディングのシグナリングを受信する方法に関するものである。当該方法は、１つ以上の予期された上りリンク・チャネルサウンディング信号の不存在を、上りリンクデータについてのユーザ装置の送信バッファが空であること、即ち、送信すべき上りリンクデータを当該ユーザ装置が有しないことの表示（indiation）として解釈する。この場合、基地局は、上りリンク・スケジューリング・アルゴリズムにおいて対応するユーザ装置を考慮する必要がない。

ユーザ装置は、チャネルサウンディング信号の送信を停止した後に、送信対象の新たな上りリンクデータが存在することを再び検出すると、ユーザ装置は、チャネルサウンディング信号の送信を再び開始することができる。

その結果、基地局は、ユーザ装置からのチャネルサウンディング伝送の再開を、黙示的なスケジューリング要求として解釈する。そのため、チャネルサウンディング伝送パターンを割り当てられたユーザ装置は、専用の上りリンク物理制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）をスケジューリング要求の送信のために使用する必要がない。ユーザ装置がチャネルサウンディング信号を送信している限り、基地局は、送信すべき上りリンクデータを当該特定のユーザ装置がさらに有することを認識する。これにより、上りリンクの物理制御チャネル（即ち、スケジューリング要求を送信するために使用されるチャネル）に対する負荷が低減される。さらに、チャネルサウンディング信号を黙示的なスケジューリング要求として送信することによって、基地局の上りリンク・スケジューラは、チャネルに依存したリンク・アダプテーションを実行し、かつ、ユーザ装置からの最初の許可された送信に対するスケジューリングをも行う際に使用するための、新たに更新された上りリンクチャネル品質の推定値を有するであろう。

本発明の特定の一実施形態によれば、基地局と通信する複数のユーザ装置は、チャネルサウンディング伝送及びチャネルスケジューリング要求を、様々な方法で処理することができる。これにより、上りリンク物理制御チャネル上のスケジューリング要求用のリソースを有するユーザ装置のセットは、専用のチャネルサウンディング用のリソースを割り当てられたユーザ装置のセットと全く重複し得ない。従って、専用のチャネルサウンディング用リソースを受信するユーザ装置は、以前の専用のスケジューリング要求用リソース上で送信することがもはや許されないことと、基地局が当該スケジューリング要求用リソースを別のユーザ装置へ自由に割り当てることとを、自動的に認識する。また、チャネルサウンディング用リソースを割り当てられたユーザ装置は、専用のスケジューリング用リソースを割り当てられた際に、当該チャネルサウンディング用リソースを自動的に解放し得る。

以下では、ＬＴＥに関連して本発明の一実施形態について説明する。

図７は、ＬＴＥの上りリンク無線リソースがどのように使用され得るかについて示している。上りリンク物理制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）リソースは周波数の端部に位置する。スケジューリングされたユーザデータの送信用に使用される共有の上りリンク・リソースは、残りの時間及び周波数リソースから成る。上りリンク・スロットの一部には、チャネルサウンディング用リソースも存在する。いくつかのユーザ装置（ＵＥ）が直交する上りリンク・チャネルサウンディング信号を同一のＯＦＤＭシンボルにおける全帯域上で送信することを可能にするために、チャネルサウンディング用リソースは分散周波数マッピングを使用して送信されてもよい。それぞれのユーザは、ＣＱＩ報告、ＨＡＲＱフィードバック、及びスケジューリング要求等の伝送用に、ＰＵＣＣＨリソースごく一部分を割り当てられる。少数のユーザは、チャネルサウンディング用リソースをも割り当てられ得る。

本発明によれば、上りリンク・チャネルサウンディング用リソースを割り当てられたユーザ装置は、このチャネルサウンディング用リソースで、上りリンク用のバッファの状態の情報をオンオフ（on-off）・シグナリングを用いて送信する。即ち、ユーザ装置は、送信すべきデータも有する場合に、割り当てられたチャネルサウンディング用リソースで、上りリンク・サウンディング信号のみを送信する。

また、上り物理制御チャネルにおける専用のスケジューリング要求用リソースを割り当てられているユーザ装置は、チャネルサウンディング用リソースを割り当てられた場合に、スケジューリング要求用リソースを解放する。その結果、ｅノードＢは、対応するスケジューリング要求用リソースを別のユーザ装置に割り当ててもよい。

さらに、上りリンク・チャネルサウンディング用リソースを割り当てられたユーザ装置は、当該リソースを、スケジューリング要求用リソースを割り当てられた場合に解放する。その結果、ｅノードＢは対応するスケジューリング要求用リソースを別のユーザ装置に割り当ててもよい。

さらに、上りリンク・チャネルサウンディング用リソースを割り当てられたユーザ装置は、当該リソースを、上りリンク物理制御チャネルにおけるスケジューリング要求用リソースを割り当てられた場合に解放する。

図８及び図９を参照して、本発明に係るユーザ装置ＵＥ及び基地局ＢＳの実施形態について説明する。

ユーザ装置は、先行技術の必要な機能性を明らかに備え、ここではそれらについてさらに説明することはない。その代わりに、一般的な形式の呼称を使用する。そのようなものとして、ユーザ装置ＵＥは、情報を受信及び送信する従来の入力／出力ユニット（Ｉ／Ｏ）を備え、さらに、ユーザ装置は、基地局ＢＳからのチャネルサウンディング伝送の割り当てを受信及び処理する受信ユニット１０を備える。さらに、ユーザ装置は、割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンと、バッファ１３内の利用可能な上りリンクデータとに基づいて、チャネルサウンディング信号を基地局へ送信する送信ユニット１１を備える。また、ユーザ装置は、バッファ１３の中身を監視する制御ユニット１２を備える。

送信ユニット１１は、さらに、バッファ内に利用可能な上りリンクデータが存在する場合で、かつ、さらにはシステム固有の１往復遅延時間以内に当該バッファが空とならない場合にのみ、チャネルサウンディング信号を送信する。

基地局ＢＳは、チャネルサウンディング伝送パターンをシステム内の特定のユーザ装置へ割り当てるユニット２０と、割り当てた当該パターンとユーザ装置において利用可能な上りリンクデータとに基づいて、チャネルサウンディング信号を受信するユニット２１とを備える。これらの受信手段２１は、予期したチャネルサウンディング信号を含まない応答を、送信用の上りリンクデータが存在しないことの表示として解釈するとともに、ユーザ装置と無関係にリソース・スケジューリングを可能にする。受信手段２１は、さらに、実際のチャネルサウンディング信号の形式の応答を、スケジューリング要求の表示として、例えば、ユーザ装置からの送信用の上りリンクデータが存在するものとして、解釈する。

ユーザ装置ＵＥ及び基地局ＢＳは、さらに、本発明に係る上述の方法を可能にする。

上述の本発明は、ＵＴＲＡＮロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）に関して説明しているものの、本発明は、適切なマルチユーザ・スケジューリングを利用する他のシステムに対しても適用可能である。

添付する特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を逸脱することなく、本発明に対して種々の変形及び変更をなし得ることは、当業者によって理解されよう。

略語：
３ＧＰＰ第３世代パートナシップ・プロジェクト
（Third Generation Partnership Project）
ＢＳ基地局（Base station）
ＣＱＩチャネル品質情報（Channel Quality Information）
ＨＡＲＱハイブリッド自動再送要求（Hybrid Automatic Repeat reQuest）
ＬＴＥロング・ターム・エボリューション（Long Term Evolution）
ＯＦＤＭ直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）
ＰＵＣＣＨ上りリンク物理制御チャネル（Physical Uplink Control CHannel）
ＵＥユーザ装置（User Equipment）
ＵＴＲＡＮユニバーサル地上波無線アクセスネットワーク
（Universal Terrestrial Radio Access）
ＷＣＤＭＡ広帯域符号分割多元接続

Claims

通信システム内で、基地局と、当該基地局と通信するユーザ装置との間で改善したチャネルサウンディング伝送を行う方法であって、
割り当てたチャネルサウンディング伝送パターンと前記ユーザ装置が利用可能な上りリンクデータとに基づいて、前記ユーザ装置とネットワークノードとの間のチャネルサウンディング信号の伝送を制御し、
前記ユーザ装置は、上りリンク用のデータバッファが所定の時間以内に空になるか否かを判定し、
前記ユーザ装置は、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空になる場合には、前記チャネルサウンディング信号を送信せず、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空にならない場合には、前記チャネルサウンディング信号を送信する
ことを特徴とする方法。
通信システム内で、基地局と、当該基地局と通信するユーザ装置との間で改善したチャネルサウンディング伝送を行う方法であって、
前記ユーザ装置が、割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンを前記基地局から受信するステップ（Ｓ０）と、
前記ユーザ装置が、上りリンク用のデータバッファが所定の時間以内に空になるか否かを判定するステップと、
前記ユーザ装置が、前記割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンと、該ユーザ装置において利用可能な上りリンクデータとに基づいて、チャネルサウンディング信号を前記基地局へ送信するステップ（Ｓ１）と
を含み、
前記ユーザ装置は、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空になる場合には、前記チャネルサウンディング信号を送信せず、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空にならない場合には、前記チャネルサウンディング信号を送信する
ことを特徴とする方法。
前記ユーザ装置は、送信用に利用可能な上りリンクデータが前記上りリンク用のデータバッファに存在する場合に、前記チャネルサウンディング信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記ユーザ装置は、前記上りリンク用のデータバッファが空である場合に、前記チャネルサウンディング信号を送信しないことを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記ユーザ装置は、利用可能な上りリンクデータの時間長を所定の閾値と比較することによって、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空になるか否かを判定し、前記時間長が前記閾値よりも大きい場合に、前記チャネルサウンディング信号を送信することを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記ユーザ装置は、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の閾値以内で空となる場合に、前記チャネルサウンディング信号を送信しないことを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記所定の閾値は、前記通信システムを代表する往復遅延時間（ＲＴＴ）と一致することを特徴とする請求項６に記載の方法。
通信システムにおけるユーザ装置（ＵＥ）であって、
割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンを基地局（ＢＳ）から受信する受信手段（１０）と、
上りリンク用のデータバッファが所定の時間以内に空になるか否かを判定する判定手段（１２）と、
前記割り当てられたチャネルサウンディング伝送パターンと、前記ユーザ装置（ＵＥ）において利用可能な上りリンクデータとに基づいて、前記基地局（ＢＳ）に対してチャネルサウンディング信号を送信する送信手段（１１）と
を備え、
前記送信手段（１１）は、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空になる場合には、前記チャネルサウンディング信号を送信せず、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空にならない場合には、前記チャネルサウンディング信号を送信する
ことを特徴とするユーザ装置。
前記判定手段（１２）は、送信用に利用可能な上りリンクデータが存在するか否かを更に判定し、
前記送信手段（１１）は、利用可能な上りリンクデータが存在する場合にのみ、前記チャネルサウンディング信号を送信すること
を特徴とする請求項８に記載のユーザ装置。
前記判定手段（１２）は、利用可能な上りリンクデータの時間長と所定の閾値とを比較することによって、前記上りリンク用のデータバッファが前記所定の時間以内に空になるか否かを判定し、
前記送信手段（１１）は、前記時間長が前記所定の閾値よりも大きい場合にのみ、前記チャネルサウンディング信号を送信する
ことを特徴とする請求項９に記載のユーザ装置。