JP5213279B2 - コンピューティングデバイスおよび装置 - Google Patents

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Description

本発明は、概して、無線デバイス及びシステムに関し、特に、セル間干渉を低減するためのデバイス、方法及びシステムに関する。
幾つかの実施形態に係るLTEネットワークアーキテクチャの一部を示した図である。 幾つかの実施形態に係る図1のネットワークに対するダウンリンクリソースグリッドの構造を示した図である。 従来のICIC低減手法を示した図である。 従来のICIC低減手法を示した図である。 従来のICIC低減手法を示した図である。 従来のICIC低減手法を示した図である。 幾つかの実施形態に係る図1のネットワークに対する制御チャネル干渉低減手法を示した図である。 幾つかの実施形態に係る様々な制御チャネル統合及び物理リンク構成に対する(ブロック誤り(エラー)率と相関する)制御チャネル干渉対制御チャネルSNRのグラフを示した図である。 幾つかの実施形態に係るCCE利用率レベル対INRのグラフを示した図である。 幾つかの実施形態に係る第1セルと第2セルとの間の制御チャネル干渉を低減するべく制御チャネル使用率を調整するための制御チャネル制御データを示した図である。
本発明の実施形態は、例示をすることを目的として示されており、限定することを意図していない。また、添付の図面において、同様な要素には、同様な参照番号が使用されている。
本発明の実施形態は、例えば、3GPPロングタームエボリューション(LTE)及びそれ以降の携帯無線ネットワークの、高スループットに対する性能を改善する一助となると考えられる。
図1には、LTE(ロングタームエボリューション)ネットワークのエンド・ツー・エンド・ネットワークアーキテクチャの一部、及びネットワークの様々な構成要素が示されている。ネットワークは、無線アクセスネットワーク102(例えば、図示されているような、発展型地上無線アクセスネットワーク、すなわちE‐UTRAN)、及びそれにS1インターフェース115を通じて接続されたコアネットワーク(EPC)120を含む。(簡便のため、図では、コアネットワーク及びRANの一部のみが示されている。また、3GPPのリリース8の仕様では、EPC及びE‐UTRANの両方が、エンド・ツー・エンド・ネットワークの新たな構成要素として規定されているが、本発明は、この特定のバージョンに限定されない。)
コア(EPC)120は、移動管理エンティティ(MME)122、サービングゲートウェイ(サービングGW)124、及びパケットデータネットワークゲートウェイ(PDN GW)126を含む。RAN102は、マクロ基地局(マクロeNodeB又はeNBとも称する)105、低電力(LP)基地局(LP eNB)106及び107、及びUE(ユーザー機器又は携帯端末)110を含む。
MMEの機能は、従来のサービングGPRSサポートノード(SGSN)の制御プレーンと同様である。MMEは、アクセスにおける移動性を管理し、例えば、ゲートウェイ選択及びトラッキングエリアリスト管理を行う。サービングGW124は、インターフェースをRANに向けて終端させ、RANとコアネットワークとの間でデータパケットの通信経路を決定する。また、サービングGWは、eNodeB間のハンドオーバに対するローカル移動性の基準点として機能してもよく、また、3GPP間の移動性に対する基準点を提供してもよい。その他の機能として、合法的傍受、課金システム、その他の施策が含まれていてもよい。サービングGW及びMMEは、1つの物理的ノードに又は別々の物理的ノードに実装されてもよい。PDN GWは、SGiインターフェースを、パケットデータネットワーク(PDN)に向かって終端する。PDN GWは、EPCと外部PDNとの間でデータパケットの通信経路を決定し、施策及び課金データ収集のためのキーノードであってもよい。また、非LTEアクセスの移動性に対する基準点を提供してもよい。外部PDNは、いかなる種類のIPネットワークであってもよく、IPマルチメディアサブシステム(IMS)ドメインであってもよい。PDN GW及びサービングGWは、1つの物理的ノードに又は別々の物理的ノードに実装されてもよい。
eNodeB(マクロ及びマイクロ)は、無線インターフェースプロトコルを終端させ、通常は(必ずしも常にではないが)、UEに対する第1接点となる。幾つかの実施形態では、eNodeBは、RANに対する様々な論理機能を発揮してもよく、これに限定されないが、例えば、無線ベアラ管理、アップリンク及びダウンリンクダイナミック無線資源管理並びにデータパケットスケジューリング、及びモビリティ管理のようなRNC(無線ネットワーク制御装置機能)を発揮してもよい。
S1インターフェースは、RANとEPCとを分離するインターフェースである。S1インターフェースは、2つの部分に分けることができる。1つは、eNodeBとサービングGWとの間のトラフィックデータを送信するS1−Uであり、そしてもう1つは、eNodeBとMMEとの間のシグナリングインターフェースであるS1‐MMEである。X2インターフェースは、eNodeB間の(少なくとも、以下に記載するようにマイクロeNB間の大部分について)インターフェースである。X2インターフェースは、X2‐C及びX2‐Uの2つの部分を含む。X2‐Cは、eNodeB間の制御プレーンインターフェースであり、X2‐Uは、eNodeB間のユーザープレーンインターフェースである。
携帯電話ネットワークの場合には、LPセルを通常使用して、屋外の信号が良好に到達しない屋内のエリアをカバーする、又は、駅のような非常に電話の利用が多いエリアには、ネットワーク容量を追加する。本明細書で使用されている、低電力(LP)eNBという言葉は、フェムトセル、ピコセル又はマイクロセルのような狭いセル(マクロセルより狭い)を実装するのに好適な相対的に低電力のeNodeBを指す。フェムトセルeNBは、通常、移動体通信事業者によって、家庭及び企業の顧客に提供される。フェムトセルは、典型的には、住居用のゲートウェイのサイズ又はそれよりも小さく、通常は、ユーザーのブロードバンドラインと接続される。プラグインされると、フェムトセルは、移動体通信事業者の携帯電話ネットワークと接続され、住居用フェムトセルに、典型的には30〜50mである追加の受信可能範囲を提供する。LP eNB107は、PDN GW126を介して結合されることから、LP eNB107は、フェムトセルeNBであってもよい。同様に、ピコセルは、典型的には、建物の中(オフィス、ショッピングモール、駅の構内等)又は、最近では、飛行機の中のような狭いエリアをカバーする。ピコセルeNBは、通常、X2リンクを介して、例えば、自身の基地局制御(BSC)機能を使用して、例えば、マクロeNBのような別のeNBと接続する。したがって、LP eNB106は、X2インターフェースを介してマクロeNBに結合されることから、ピコセルeNBで実装することもできる。ピコセルeNB、又はこの点に関する別のLP eNBは、マクロeNBの機能の全て又は一部を組み込んでもよい。あるケースでは、これを、アクセスポイント基地局又は企業向けフェムトセルと称する場合もある。
図2には、eNBからUEへのダウンリンク送信に対するダウンリンクリソースグリッドの構造が示されている。図示されたグリッドには、リソースグリッドと呼ばれる時間‐周波数グリッドが描かれており、これは、各スロットのダウンリンクにおける物理的資源である。このような時間‐周波数面の表現は、OFDMシステムでは、よく使用される手法であり、無線資源割り当ての直感的理解を助ける。リソースグリッドの各列及び各行は、それぞれ、1つのOFDMシンボル及び1つのOFDMサブスクライバ(加入者)に対応している。時間ドメインのリソースグリッドの長さは、無線フレームの1スロットに対応している。リソースグリッドにおける、最少の時間‐周波数単位は、リソース要素と称されている。リソースグリッドはそれぞれ、リソース要素に対する特定の物理チャネルのマッピングを表す複数のリソースブロックを含む。リソースブロックはそれぞれ、リソース要素の群を含み、周波数ドメインでは、現在割り当てられるリソースの最少量を表している。このようなリソースブロックを使用して搬送される複数の異なる物理ダウンリンクチャネルが存在する。本開示と特に関係するものとして、これらの物理ダウンリンクチャネルのうちの2つが挙げられ、物理ダウンリンク共有チャネル及び物理ダウンリンク制御チャネルがある。
物理ダウンリンク共有チャネル(PDSCH)は、ユーザーデータ、及びUEに対する上位レイヤーシグナリングを搬送する。物理ダウンリンク制御チャネル(PDCCH)は、特に、PDSCHチャネルに関係するトランスポートフォーマット及び資源割り当ての情報を搬送する。また、UEに対して、アップリンク共有チャネルに関するトランスポートフォーマット、資源割り当て、及びH‐ARQの情報について知らせる。典型的には、ダウンリンクスケジューリング(セル内のUEに制御及び共有チャネルリソースブロックを割り当てる)は、UEからeNBへとフィードバックされたチャネル品質情報に基づいて、eBにおいて行われ、ダウンリンク資源割り当て情報は、UEに使用された(割り当てられた)制御チャネル(PDCCH)で、UEに送信される。
PDCCHは、制御情報を伝送するのに、CCE(制御チャネル要素)を使用する。リソース要素にマッピングする前に、まず始めにPDCCH複素数シンボルを、4つの要素からなる組に整理し、そして、レートマッチングのためのサブブロック・インターリーバを使用して並び替える。PDCCHはそれぞれ、1以上のこれらの制御チャネル要素(CCE)を使用して送信され、各CCEは、リソース要素グループ(REG)として知られる4つの物理リソース要素からなるセット9個に対応している。4つのQPSKシンボルが、各REGに対してマップされる。PDCCHは、DCIのサイズ及びチャネル状態に応じて、1以上のCCEを使用して送信可能である。様々な数のCCEを有するLTE(例えば、アグリゲーションレベルがL=1、2、4又は8)では、現在のところ、4つの異なるPDCCHフォーマットが規定されている。
残念ながら、隣接するセル間で干渉が発生し、互いに重複しているチャネルが影響を受ける。フェムトセル及びピコセルのようなLP eNBの使用が増えた結果、付加されるeNB密度が高くなるのに伴い、この干渉の問題が顕著になる。物理ダウンリンク共有チャネルの場合、セル間干渉を低減するためのスキームを考案する努力がすでになされているが、ダウンリンク制御チャネルについては、数多くの方法が提案されてはいるものの、ほとんど対策がとられていなかった。
例えば、図3Bに示すように、マクロeNBとLP eNBとの間でシフトするシンボルが実装することができる。マクロeNBの制御部分が、LP eNBのデータ部分と衝突する、又は、その反対の関係となるように、リソースブロックが形成される。マクロeNBが、軽負荷である場合には、データ部分に対するリソースブロックの一部が送信されないことから、この手法で、LP UEに対するセル間干渉を有効に低減することができる。しかし、マクロeNBの負荷が最大となっている場合には、シンボルシフトでは、LP UEに対する干渉を低減することはできない。もう1つの問題点としては、この手法では、グローバル同期が必要となる可能性があることである。そして、もう1つの不利な点としては、この手法は、FDD(アップリンクに対する周波数分割複信)にのみ適用することができ、グローバルフレーム同期が必要とされる場合にはTDD(時分割複信)の実装はできない。
別の手法としては、図3Cに示すように、対応するマクロeNBとLP eNBとの間で、リソースを50%ずつ分け合う方法がある。基本的な考え方としては、サブフレーム粒度を有する時間ドメインの共有チャネルに対するリリース8ICIC低減の考え方を拡張して、制御チャネルに対するセル間干渉を低減しようというものである。マクロeNB及びLP eNBに対するリソースは、部分的周波数再利用スキームと同様に、一部重複させることができる。しかしながら、このスキームの場合にも欠点が存在する。例えば、同様な干渉が発生する2つのサブフレームの間の時間的遅延が増大することから、遅延を報告するCQI(チャネル品質インジケータ)が増大してしまう。異なる干渉状態が発生するサブフレーム種類数が多くなる場合、例えば、部分的に重複するシナリオでは、この遅延の増大がより顕著になる。加えて、この手法は、TDDフレームおいて、固定された及びフレーム固有のHARQタイミングであることから、TDDに適した解決方法であるとはいえない。
図3Dには、マクロeNB及びLP eNB間のPDCCHチャネルに対する周波数ドメインの直交性を形成することを伴う別の方法が示されている。しかしながら、この方法についても、幾つかの短所が存在する。後のリリース(例えば、リリース10)のeNBで動作する場合、無線インターフェースにおける変更が存在し、リリース8の実装では、干渉低減の改良を適応できない。また、FDMが物理的であり、システム帯域幅が、真ん中から2つに分割される場合には、PDCCHチャネルの周波数ダイバーシチ利得が侵されてしまう場合がある。FDMが論理的であり、周波数ドメインにおいて、2つの領域がインターリーブされる場合には、インターリーブを達成するために、REG(リソース要素グループ)に対する新たなCCE(制御チャネル要素)マッピングルールを設計するための、標準化のさらなる取り組みが必要となる。
図4〜図7を参照して、本明細書に開示する、制御チャネルセル間干渉を低減する新たな方法の側面を説明する。幾つかの実施形態では、CCEアグリゲーションレベル分布及び/又はCCE(制御チャネル要素)利用率は、PDCCHのロードディスクリプションに含ませることができ、eNB間で伝達される。また、幾つかの実施形態では、1以上のビットを、PDCCHオーバーロードインジケータとして使用して、例えば、X2インターフェースを介してeNB間でこの情報を交換する。図5は、PDCCHにおける干渉を削減するべく、このような制御チャネル情報を、マクロeNBとLP eNBとの間でどのように交換可能かを示した図である。
図5は、幾つかの実施形態に係る様々な制御チャネル統合及び物理リンク構成に対する(ブロック誤り(エラー)率と相関する)制御チャネル干渉対制御チャネルSNRのグラフを示した図である。例えば、1番目の曲線(FDD 1×2、L=8)は、およそ−4.5dB SNR(信号対雑音比)を示しており、結果1%のBLER(ブロック誤り率)となる。図6は、幾つかの実施形態に係るCCE利用率レベル対INRのグラフを示した図である。このような関係性を利用して、隣接するセル間でのCCEリソース割り当てをより効率的に行うことができ、それにより、更なるCCEリソースを弱いチャネルを有するセルに対して提供し、強いチャネルを有するセルに対してはCCEを削減することができ、各セルが、適切な制御チャネル性能を持つことができるようになる。
干渉が支配的なシナリオでは、様々なREGが、大幅に異なる干渉+雑音電力に晒される。支配的な干渉源が同じREGを使用する場合には、パンクチャリングと同様な効果が発生する場合がある。支配的な干渉源が同じREGを使用しない場合には、REGは、瞬間的に高いSINRに晒される。PDCCHロードの低減による平均SINRの改善は、次に示す式によりモデル化される。
Figure 0005213279
ここで、INRはノイズ対干渉の比、αは、PDCCH CCE利用率である。
X2インターフェースターゲットのeNBが、ソースeNBが10%BLERを有することを知っている場合には、αの値を計算することができ、ρの値が3dBとなる。これらの例についてのINRに対するαの関係は、INRの関数として、図6に示されている。例えば、INRが、9dBであると仮定される場合には、ソースeNB PDCCHチャネルに対するゲイン3dBを達成するには、ターゲットeNBは、PDCCH利用率を44%に制御する必要がある。
別の例として、図7には、制御チャネル干渉を低減するために、図4のマクロeNBとLP eNBとの間でX2インターフェースを介して伝達される、可能性のある制御チャネル状態の情報が示されている。LP eNB(eNB_B)がより大きな干渉を受けていることから、80%CCE利用率を有するように設計し(又は有することを可能にする)、一方、eNB_Aは、受容されるBLERを達成するのに低いCCEアグリゲーションでよいことから、20%CCE利用率が与えられている。
図7の例を、時間ドメインに拡張することができ、例えば、値のストリングを、40msの期間で規定して、このストリング内の要素それぞれが、例えば、1ms サブフレームにおけるPDCCHロード情報を表すようにすることができる。特定の期間内の各サブフレームにおけるPDCCHロードを様々な値に設定することにより、例えば、2つの隣接するeNBの時間ドメインにおけるスケジュールングを調整することを可能とし、各サブフレームにおけるセル間干渉を低減させることができる。
本発明は、記載された実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲及び精神から逸脱することなく、変更及び改良を加えて実現することができる。例えば、本発明は、全ての種類の携帯デバイスの利用に適用可能である。また、例としては、これらに限定されないが、パソコン、携帯電話、いわゆるスマートフォン等が含まれる。また、本発明を不明瞭にしてしまうことを回避するため、配置がブロック図で示されており、このようなブロック図で表される配置の実装に関する詳細事項は、本発明が実装されるプラットフォームに大きく依存する。すなわち、このような詳細事項は、当業者の視野範囲にある。本発明の実施形態の例を説明するために、特定の詳細事項が記載されているが、これらの詳細事項がなくとも、また、これらの詳細事項の変形を利用しても、本発明を実施可能であることは、当業者にとって明らかである。

Claims (19)

  1. 2つ以上の隣接する基地局についての制御チャネルエラー情報を受信して、所定の制御チャネル品質を達成するべく、基地局それぞれに対する相対的な制御チャネルリソースの必要量を特定し、
    前記所定の制御チャネル品質を達成するべく、特定された前記制御チャネルリソースを、前記2つ以上の基地局の制御チャネルに割り当てるプロセッサを備え
    前記相対的な制御チャネルリソースの必要量は全制御チャネル要素利用率の情報の一部を含み、
    より干渉が大きい制御チャネルの基地局に、より多くの制御チャネルリソースが割り当てられ、より干渉が少ない制御チャネルの基地局には、より小さな制御チャネルリソースが割り当てられ、それぞれの基地局の制御チャネルのエラー情報と予め設定された制御チャネル品質に基づいて制御チャネルリソースの総量が決定されるコンピューティングデバイス。
  2. 前記2つ以上の基地局は、マクロeNodeB基地局及び低電力eNodeB基地局を含む請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
  3. 前記マクロeNodeB基地局及び前記低電力eNodeB基地局は、互いに接続され、X2インターフェースを介して、制御チャネルデータを伝送し、
    少なくとも1つの基地局から、X2インターフェースを介して制御チャネルのエラー情報が受信され、
    少なくとも1つの基地局への制御チャネルの資源割り当てを示すために、X2インターフェースを介してインジケータが供給される請求項2に記載のコンピューティングデバイス。
  4. 前記制御チャネルリソースは、制御チャネル要素(CCE)を含む請求項1から3のいずれか一項に記載のコンピューティングデバイス。
  5. 前記プロセッサは、ユーザー機器接続に対するブロック誤り率を特定し、制御チャネル品質を特定する請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
  6. 前記プロセッサは、制御チャネル品質と前記ブロック誤り率との間の既知の関係を評価することにより、前記所定の制御チャネル品質を達成するために、制御チャネル要素利用率を決定する請求項5に記載のコンピューティングデバイス。
  7. 前記制御チャネルリソースの割り当ては、前記2つ以上の基地局の間で、X2インターフェースを介して、伝達される請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
  8. 制御チャネル要素利用率が、前記2つ以上の基地局の間で伝達される請求項1に記載のコンピューティングデバイス。
  9. 前記2つ以上の基地局間でX2インターフェースを介して交換されるPDCCHオーバーロードインジケータとして、1以上のビットが使用される請求項8に記載のコンピューティングデバイス。
  10. 隣接するLTE基地局を有するアクティブなLTE基地局と無線接続される携帯無線デバイスを備え、
    前記携帯無線デバイスは、前記アクティブなLTE基地局から制御チャネル情報を受信し、
    前記アクティブなLTE基地局及び前記隣接するLTE基地局は、互いに制御チャネルパラメータを伝送して、所定の制御チャネル品質を達成するべく、それぞれのLTE基地局に対する相対的な制御チャネルリソースの必要量を特定し、前記LTE基地局に対する前記所定の制御チャネル品質を達成するべく、制御チャネルリソースを割り当て
    前記相対的な制御チャネルリソースの必要量は全制御チャネル利用率の情報の一部を含み、
    より干渉が大きい制御チャネルのLTE基地局に、より多くの制御チャネルリソースが割り当てられ、より干渉が少ない制御チャネルのLTE基地局には、より小さな制御チャネルリソースが割り当てられ、それぞれのLTE基地局の制御チャネルのエラー情報と予め設定された制御チャネル品質に基づいて制御チャネルリソースの総量が決定される装置。
  11. 前記LTE基地局は、マクロeNodeB基地局及び低電力eNodeB基地局を含む請求項10に記載の装置。
  12. 前記マクロeNodeB基地局及び前記低電力eNodeB基地局は、互いに接続され、X2インターフェースを介して制御チャネルデータを伝送する請求項11に記載の装置。
  13. 前記制御チャネルリソースは、制御チャネル要素(CCE)を含む請求項10から12のいずれか一項に記載の装置。
  14. 制御チャネル品質を特定するべく、ブロック誤り率が特定される請求項11に記載の装置。
  15. 制御チャネル品質と前記ブロック誤り率との間の既知の関係を評価することにより、前記所定の制御チャネル品質を達成する請求項14に記載の装置。
  16. 前記制御チャネルリソースの割り当ては、前記LTE基地局の間で、X2インターフェースを介して伝達される請求項11に記載の装置。
  17. 制御チャネル要素利用率が、前記LTE基地局の間で伝達される請求項11に記載の装置。
  18. 前記制御チャネル要素利用率を含み、前記LTE基地局間でX2インターフェースを介して交換されるPDCCHオーバーロードインジケータとして、1以上のビットが使用される請求項17に記載の装置。
  19. 前記アクティブなLTE基地局と前記隣接する基地局との間で、時間ドメインでリソースが割り当てられる請求項10に記載の装置。
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