JP5253398B2 - 移動通信システムにおいてデータを送信する方法、及びその方法のための無線局 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信システムにおいてデータを送信する方法、一次局及び関連する二次局に関する。

本発明は例えば、ＵＭＴＳのような移動体ネットワーク、及び特に複数のアンテナを持つ端末を用いた無線システムに関連する。

以下の３ＧＰＰ(3rd Gneration Partnership Project)文書は、参照されることで含まれる。特に、これら文書は本特許出願において用いられる専門用語に関する詳細を含んでいる。これら文書は、www.3gpp.orgからのダウンロードにより公に利用可能である。
ａ）特にＤ−ＴｘＡＡ(for Double Transmit Antenna Array)のための、3GPP Technical Report 25.876 V1.8.0(2005-10) "Multiple Input Multiple Output(MIMO) antennas in UTRA"
ｂ）特にＨＳ−ＳＣＣＨ及びＤＰＣＣＨチャンネル方式のための、3GPP Technical Specification 25.212 "Multiplexing and channel coding (FDD)"
ｃ）特に閉ループビーム形成のためのダウンリンクに使用するために、ＢＳに好ましいアンテナウェイトを有する、ＵＥからＢＳへ信号伝達するフィードバック情報（ＦＢＩ）のためであり、さらにＵＴＭＳにおいて指定される"ＴｘＡＡ"の閉ループビーム形成方式のもう１つの呼称である"閉ループモード１"のための、3GPP Technical Specification 25.214 "Physical Layer Procedures (FDD)"

３ＧＰＰにおいて、ピークビット速度を増大させる方法として、ＵＭＴＳに対しＤ−ＴｘＡＡと呼ばれる提案が検討中である。これは、移動体端末が２つの送信アンテナの各々からの信号に適用されるべき複素ウェイトのネットワークインジケータに信号伝達する現在の閉ループ送信ダイバーシティ方式（ＴｘＡＡモード１）から得られる。Ｄ−ＴｘＡＡにおいて、２つの異なるデータストリームは、直交ウェイトベクトルを用いて送信され、一方のウェイトベクトルは、前記移動体端末から送信されるデータストリームに基づき、もう一方のベクトルは前記一方のベクトルから確定的に得られる。

Ｄ−ＴｘＡＡの動作に対し、以下のことが想定される、
−直交パイロットチャンネルが各ノードＢアンテナから送信される、
−専用ではない（すなわちビーム形式）パイロットが利用可能である（パイロットビットを坦持しないＦ−ＤＰＣＨ(fractional dedicated physical channel)が使用されると仮定する）、
−所望のビーム形成ベクトルを示している、第１のビームに対するフィードバック情報（ＦＢＩ）が前記ＵＥにより得られ、ノードＢに送信される、
−第１のビームはウェイトベクトルの限定コードブック（例えば現在ＴｘＡＡモード１に使用されるコードブック）を用いて送信される、
−前記第１のビームに対するアンテナウェイトベクトルのＩＤは、ＨＳ−ＳＣＣＨ(Hign-Speed Shared Control Channel)で前記ＵＥに信号伝達される、
−第２のビームは、前記第１のビームのベクトルに対し通例は正規直交である決定論的位相ベクトルを用いて送信される、
−チャンネル品質情報（ＣＱＩ）は、前記ＵＥによりノードＢへ定期的に信号伝達され、前記ノードＢが前記２つのビームの各々に対し別々の速度を得ることを可能にする、
−前記ＣＱＩは、（基準値はネットワーク及び移動体端末の両方により知られている）基準電力レベル及びコードリソースを用いてうまく（又は所与の成功確率で）送信されることが可能である速度（又はパケットサイズ）を示す、
−前記２つのビームでの送信は、潜在的に異なる速度を持つ別々のコードワードから成る。

どの位のコードワードが同時に送信されることができるかをノードＢが判断するために、どの位の数のビーム及びどのビームがコードワードの送信に対応できるかに関する情報を必要とする。通例、これはＣＱＩをレポートすることにより行われ、このレポートは各々のコードワードに対する対応可能な速度に関する情報も含んでいる。しかしながら、頻繁なＣＱＩレポートは、高い信号伝達負荷を生じさせる。減少したＣＱＩレポート速度が用いられてもよいが、このときノードＢはチャンネルの順位の変化に対する反応が遅くなり、送信に対応できないビームでのコードワードの失敗した送信となり、すなわちこれは送信に対応するビームが使用されないとき、無駄な容量となる。

本発明の目的は、過剰なオーバーヘッドを生じさせることなく。すぐに利用可能なリソースを信号伝達する方法を提案することである。

本発明のもう１つの目的は、前記利用可能なリソース全てをいつでも使用することを可能にする方法を提案することである。

この目的のために、本発明によれば、データを一次局から二次局へ複数のデータストリームで送信する方法が提案され、前記方法は、
−二次局において、前記データストリームの品質を測定し、前記データストリームの品質を表すＣＱＩのレポートを第１のインジケータで一次局へ第１の速度で信号伝達し、前記データストリームで送信されることが可能であるデータの量を第２のインジケータで前記第１の速度よりも高い第２の速度で信号伝達するステップ、及び
−一次局において、前記第１及び第２のインジケータに基づいて前記データストリームを送信するステップ
を有する。

本発明によれば、高速順位インジケータは二次局又はユーザ装置（ＵＥ）から一次局又はノードＢへ信号伝達され、ＣＱＩにサブフレーム毎に送信されるよう要求することなく、同時に送信されるコードワードの数の素早い調節を可能にする。前記インジケータは、コードワードに対応することができる利用可能なデータストリームの数を単に示すだけである。これにより、このインジケータの大きさは減少し、このインジケータが非常に頻繁（各フレーム又はサブフレームで）に送られたとしても、それが過度なオーバーヘッドに至ることはない。

結果として、この第２のインジケータは、前記データストリームの組に割り当てられるコードワードの数を柔軟に制御することを可能にして、これにより無駄な容量、すなわち送信の問題を防止する。

本発明は、複数のデータストリームを一次局から二次局へ複数の送信ビームで送信する方法にも関し、前記方法は、
−二次局において、各々の送信ビームに対応するチャンネル品質を測定し、複数のアンテナウェイトを前記一次局へ信号伝達するステップ、
−一次局において、前記複数のアンテナウェイトに基づいて少なくとも第１の送信ビームを計算するステップ、及び
−前記データストリームを前記第１の送信ビームを含む前記送信ビームで送信するステップ
を有する。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施例から明らかであると共に、これら実施例を参照して説明される。

本発明による一次局及び二次局を有するシステムのブロック図。 本発明の実施例によるチャンネル形式を表す時間フローチャート。

本発明は、基地局のような一次局１００及び移動局のような少なくとも１つの二次局２００を有する、図１に示されるような通信のシステム３００に関する。特に、本発明は、マルチアンテナ通信システムに適用されることができ、特にＵＭＴＳのリリース７に対し現在標準化されているＭＩＭＯ機能に関する潜在的な利用が予測される。

無線システム３００は、複数の一次局１００及び／又は複数の二次局２００を有する。前記一次局１００は、送信手段１１０及び受信手段１２０を有する。前記送信手段１１０の出力及び前記受信手段１２０の入力は、例えばサーキュレータ又は切り替えスイッチであるような結合手段１４０により、少なくとも２つのアンテナを含むアンテナアレイ１３０に結合される。例えばプロセッサであるような制御手段１５０は、前記送信手段１１０及び受信手段１２０に結合される。前記二次局２００は、送信手段２１０及び受信手段２２０を有する。前記送信手段２１０の出力及び前記受信手段２２０の入力は、例えばサーキュレータ又は切り替えスイッチであるような結合手段２４０により、アンテナ２３０、すなわちアンテナアレイに結合される。例えばプロセッサであるような制御手段２５０は、前記送信手段２１０及び受信手段２２０に結合される。一次無線局１００から二次局２００への送信は、第１のチャンネル１６０で行われ、二次無線局２００から一次無線局１００への送信は、第２のチャンネル２６０で行われる。

前記第１のチャンネル１６０は、複数の送信ビームで行われる。これら送信ビームは、二次局２００が好む少なくとも１つの方向に沿って向けられる。前記送信ビームの品質を信号伝達するために、ＣＱＩレポートが定期的に送信される。一般的、このようなＣＱＩレポートは、前記ビームの品質、すなわち各々のデータストリームに対し上手く送信されることができる速度（又はパケットサイズ）を示す。

本発明によれば、高速順位インジケータが二次局２００から一次局１００へ信号伝達され、ＣＱＩにサブフレーム毎に送信されるよう要求することなく、同時に送信されるコードワード又はデータストリームの数の素早い調節を可能にする。この高速順位インジケータは、低いビット数で符号化されるので、このインジケータの頻繁な送信が過度なオーバーヘッドとなることはない。図２に示されるように、このインジケータは、サブフレーム毎に送信されてもよい。他方、前記ＣＱＩレポートは、それほど頻繁に送信されなくてもよく、例えば４つのサブフレーム毎又はさらに低い頻度で送信されることができるので、それは前記オーバーヘッドを減少させる。

実施例において、前記高速順位インジケータは、コードブックの大きさ（及び従ってアンテナウェイトのフィードバックに必要なビット数）とサブフレームの長さ（及び従ってアンテナウェイトのフィードバックを送信するのに利用可能な物理チャンネルビット数）との間の関係が前記高速順位インジケータを送信するのに使用される１つ以上のスペアビット位置となっていることを観察することにより、アンテナウェイトのフィードバックで時分割多重化される。

実際は、ＲＡＮ１＃４５及びＲＡＮ＃３２において、リリース７のＭＩＭＯ方式はＤ−ＴｘＡＡに基づく二重コードワードＭＩＭＯであり、前記アンテナウェイトはＨＳ−ＳＣＣＨで信号伝達される。

以後、"一次ビーム"と言う用語は、二次局２００のフィードバックに基づいて形成されるビームを表すのに使用される。前記第１のビームの重みベクトルに対する直交重みベクトルを用いて形成されるビームは"二次ビーム"と呼ばれる。しかしながら、この二次ビームは、前記二次局からの第２のフィードバック又は例えばノイズの空間測定の助けを借りて形成されることが可能である。

Ｄ−ＴｘＡＡを用いると、前記一次ビームは、閉ループモード１に対するビーム形成に似た方法で前記ＵＥから前記フィードバックに従って構成される。Ｄ−ＴｘＡＡのフィードバックに対する規準が選択されるので、ＦＢＩのフィードバックビットを計算するための規準は、受信したＳＩＲを最大にする可能性を与える。これは、１つ以上の受信アンテナを備える二次局２００に如何なる強い干渉の空間特性も考慮する可能性を与える。空間的に白色干渉である場合、この変化は違いが無いけれど、使用しているノードＢからのチャンネルの最も強い固有ベクトルが干渉からの強い経路と一致する場合、特に有用である。しかしながら、本発明の変形例において、"受信電力"が最大になるように、前記フィードバックを選択することが可能である。前記二次局が現在のアルゴリズムを再利用することを可能にするために、この変化は随意である、すなわち二次局が２つの行動（電力を最大する又はＳＩＲを最大にする）の一方を可能にする。

フィードバックビットの信号伝達に関し、現在の閉ループモード１とできるだけ多くの共通点を保つために、二次局２００にＤＰＣＣＨ ＦＢＩビットを用いて、二次局に好ましいアンテナウェイト情報を一次局１００へ送信することが適当であると思われる。これらビットは符号化されてなく、高い誤り率を持つと言う事実は、ＨＳ−ＳＣＣＨでのアンテナウェイトの信号伝達が二次局で実施される如何なるアンテナ検証方式よりも信頼できるので、閉ループモード１に対する影響よりも小さい。

しかしながら、閉ループモード１と比較して、幾つかの変化が必要である。最初に、前記アンテナウェイトはダウンリングにおいてＨＳ−ＳＣＣＨで信号伝達されるので、このダウンリンクでのアンテナウェイトは、ＨＳ−ＤＳＣＨのサブフレームの期間中、固定されることが有利である。これは、二次局でのチャンネル推定及び復号も助ける。

これは、３つのアップリンクＤＰＣＣＨ ＦＢＩビットがＨＳ−ＤＳＣＨ ＴＴＩ（又はＤＰＣＣＨスロット形式に依存して６つ）毎に利用可能であることを意味する。

これらＦＢＩビットの正確な使用、さらにノードＢでの位相ベクトルの計算も考慮することが必要であり、閉ループモード１において、平均化操作は、２つの連続したスロットで受け取られるＦＢＩメッセージに基づいてノードＢで適用するための実際のビーム形成ウェイトベクトルを計算するのに用いられる。

前記ＦＢＩビットが使用され、一次ビームの位相ベクトルが計算される正確な方法に対し多くの可能性が存在している。例えば、

１．ＦＢＩメッセージの定義を正確に閉ループモード１と同様に保ち、スロット毎にπ／２回転し、ノードＢが一次ビームのアンテナウェイトを２つのスロットの平均として計算することを必要とする。ノードＢにより使用されるコードブックは、閉ループモード１と同様に正確に残っている。ＨＳ−ＤＳＣＨのサブフレームは３つのスロットであるので、これは３つのスロットのうち１つのスロットにあるＦＢＩビットは、何の意味もないことを意味している。従って、このビットはアップリンクの信号伝達に利用可能である。例えば、それは、第２のビームが第２のコードワードに対応することができるかを前記ノードＢに示すための高速"順位インジケータ"として使用される。

２．ＦＢＩメッセージの定義を正確に閉ループモード１と同様に保ち、スロット毎にπ／２回転するが、ノードＢが３つのスロットの平均として一次ビームのアンテナウェイトを計算することを必要とする。これは、ノードＢのコードブックの大きさを２倍にすると共に、ＨＳ−ＳＣＣＨの信号伝達にもう１ビット追加する効果を持つ。

実際には、本発明の変形例において、前記二次局は、複数のアンテナウェイトを使用して、一次ビームを製造するための複素ウェイトを一次局へ信号伝達する。この一次局は、前記複数のウェイトからそれを導き出す、例えば前記複素ウェイトを平均化することにより、前記一次ビームを作成する。

例えば、一次局は、３つのアンテナウェイトから平均を得ること、これにより一次局のコードブックの大きさを２倍にすること、及び信号伝達に利用可能な１ビットを追加することにより、前記一次ビームを計算することができる。

３．ＦＢＩメッセージの定義を正確に閉ループモード１と同様に保ち、スロット毎にπ／２回転しているが、前記一次ビームのアンテナウェイトを計算する如何なる方法も使用するために、前記ノードＢを自由にする。ビーム形成に使用されるウェイトのコードブックは、閉ループモード１の現在のコードブックと同じである、追加のエントリーにより拡張されている、又は別のコードブックである。これは、幾つかのノードＢのアーキテクチャとは互換性はない。

４．前記ＦＢＩビットの利用を再定義して、サブフレーム毎に３つの利用可能なビットにわたる繰り返しを使用する。これは、スロット毎に必要とされるＦＢＩビットの数を最小にして、時間ダイバーシティから最大の利点を得る。しかしながら、ＵＥのＣＰＩＣＨの位相測定とＨＳ−ＤＳＣＨでのアンテナウェイトの利用との間にある時間の遅延は増大する。その上、各ＨＳ−ＳＤＣＨサブフレーム間においてビームの回転を±π／２に制限することは、チャンネル条件に適合しそうにもない。

５．前記ＦＢＩビットの利用を再定義して、前記ＵＥが４つの可能な位相ベクトルの何れかを要求することを可能にするために、簡単なコードを使用する。これらは、例えば各コードワード間に２ビットの距離を持つ、０００、０１１、１１０、１０１として符号化される。これは、オプション４に対する±π／２の制限を克服するが、オプション１又は２よりも大きな時間の遅延の欠点を依然として有する。

これは、図２のタイミング図に説明される。

前記ＦＢＩのフィードバックビットを計算するための規準は、閉ループモード１に対し現在ＴＳ２５．２１４に指定されるように、"受信電力"ではなく受信したＳＩＲを最大にする可能性を与える。

ダウンリンクでの前記アンテナウェイトは、ＨＳ−ＤＳＣＨのサブフレームの期間中、固定される。

前記ＦＢＩビットの基礎的定義、ノードＢでの平均化及び前記コードブックは、閉ループモード１と同様に保たれ、重複している３番目のＦＢＩ領域は高速順位インジケータとして使用される。

本明細書及び特許請求の範囲において、要素を複数で表現していないことが、このような要素が複数あることを排除しているのではない。さらに、"有する"と言う用語は、挙げられた要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しているのではない。

本開示を読むことにより、他の修正案が当業者に明らかとなるであろう。このような修正案は、無線通信の技術及び送信電力制御の技術において既に知られ、ここに既に説明した特徴に代わり若しくはそれに加えて使用される他の特徴を含んでもよい。

Claims (8)

1. 複数のデータストリームを一次局から二次局へ複数の送信ビームで送信する方法において、
   前記二次局において、各々の送信ビームに対応するチャンネル品質を測定し、前記ビームの品質を表すＣＱＩレポートを第１のインジケータで前記一次局へ第１の速度で信号伝達し、前記送信ビームで送信されることが可能であるデータストリームの数を第２のインジケータで前記第１の速度よりも大きな第２の速度で信号伝達するステップ、及び
   前記一次局において、前記第１及び第２のインジケータに基づいて前記データストリームを送信するステップ
   を有する方法。
2. 前記第２のインジケータは、前記複数の送信ビームの中でどの送信ビームがデータストリームに対応することが可能であるかを示す請求項１に記載の方法。
3. 前記送信ビームは直交ウェイトベクトルを用いて送信される請求項１又は２に記載の方法。
4. 第１の送信ビームの特徴を前記一次局で受信し、前記第１の送信ビームの前記特徴から残りの送信ビームの特徴を計算するステップをさらに有する請求項１、２又は３に記載の方法。
5. 前記第１の送信ビームの特徴を受信する前記ステップは、２つの夫々のスロットに含まれるアンテナウェイトの２つのインジケータを受信するステップを有し、前記第２のインジケータは第３のスロットにおいて符号化される請求項４に記載の方法。
6. 前記第１の速度は零に等しい請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法。
7. 複数のデータストリームを二次局へ複数の送信ビームで送信する手段、
   第１の速度で定期的に送られる、前記ビームの品質を表すＣＱＩレポートを含む第１のインジケータ、及び前記第１の速度よりも大きい第２の速度で定期的に送られる、前記送信ビームで送信されることが可能であるデータストリームの数を表す第２のインジケータを受信する手段を有する一次局において、前記データストリームを送信する前記手段は、前記データストリームが前記第１及び第２のインジケータに基づいて送信されるように構成される一次局。
8. 複数のデータストリームを一次局から複数の送信ビームで受信する手段、
   各々の送信ビームに対応する前記チャンネル品質を測定する手段、及び
   前記ビームの品質を表すＣＱＩレポートを第１のインジケータで前記一次局へ第１の速度で信号伝達し、前記送信ビームで送信されることが可能であるデータストリームの数を前記第１の速度よりも大きい第２の速度で第２のインジケータで信号伝達する手段
   を有する二次局。

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