JP5377638B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置及び無線通信方法に関する。
3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long-term Evolution)では、移動局は、データチャネル(PUSCH(Physical Uplink Shared Channel))と制御チャネル(PUCCH(Physical Uplink Control Channel))を同じサブフレーム(Sub-frame)で送信する場合、図1に示すように、2つのチャネルをTDM(Time Division Multiplexing)によって多重する。つまり、ACK/NACKなどの制御情報でデータをパンクチャする。TDM多重により、シングルキャリア特性を維持することができ、CM(Cubic Metric)の増加を防止することができる。一方、データをパンクチャするため、データの受信性能が劣化するという欠点がある。
3GPP LTEの発展形であるLTE−Advancedの上り回線では、移動局は、PUSCHとPUCCHを同じサブフレームで送信する場合、図2に示すように、2つのチャネルがFDM(Frequency Division Multiplexing)によって多重される見込みである。移動局は、PUSCHとPUCCHを異なる周波数帯域にマッピングして同時送信する。FDM多重により、データがパンクチャされることがないため、受信性能の劣化を防止することができる。一方、シングルキャリア特性が崩れ、マルチキャリア送信になるため、CMが増加するという欠点がある。CMが増加すると、移動局が送信可能な最大送信電力が下がるため、セルエッジ等に位置する移動局はパワーヘッドルーム(以下、「PHR(Power Head Room)」という)が小さくなり、基地局の要求通りの送信電力を設定できないため、基地局の受信性能が大きく劣化してしまう。なお、PHRは、移動局の送信電力の余力、または増加可能な送信電力を意味する。
移動局のPUSCHとPUCCHの多重方法、すなわち、TDMによって多重する(以下、「TDM送信モード」という)か、または、FDMによって多重する(以下、「FDM送信モード」という)かを、基地局が移動局のPHRに基づいて制御することが検討されている(例えば、非特許文献1参照)。具体的には、移動局のPHRが大きい(送信電力の余力が大きい)場合は、基地局はCM増加の影響を受けないFDM送信モードを適用し、PUSCHの受信性能劣化を防止する。また、移動局のPHRが小さい(送信電力の余力が小さい)場合は、基地局はTDM送信モードを適用し、CM増加を防止し、PUSCHの受信性能劣化を防止する。
非特許文献1には、FDM送信モードを適用する場合は、再送制御処理がなく、より高品質が要求されるPUCCHの送信電力をPUSCHより優先的に確保すべきことが記載されている。すなわち、FDM送信モードでは、PUSCHとPUCCHの送信電力比を設定するが、PUCCHの送信電力をまず確保し、余った送信電力の範囲内でPUSCHの送信電力を設定する。これにより、より高品質が求められるPUCCHの性能劣化を防止することができる。
ここで、LTEで用いられるPHRの定義と通知方法について説明する。LTEでは、図3に示すように、PUSCHの送信電力を基準としたPHRのみが定義されている。LTEでは、基地局が、移動局のPUSCHの送信帯域幅およびMCS(Modulation and channel Coding Scheme)を制御するためにPHRを用いる。基地局は、移動局が送信するPUSCHの送信電力が移動局の最大送信電力を超えないように、移動局のPUSCHの送信帯域幅およびMCSを制御することにより、基地局が想定した所望の受信品質でPUSCHを受信することができる。
非特許文献2には、次式(1)によるPHRの定義とPHRの送信条件が記載されている。
PHR_pusch=Pmax−Ppusch・・・(1)
式(1)において、PHR_puschはPUSCH基準のPHR[dB]であり、Pmaxは移動局の最大送信電力[dBm]である。式(1)のPpuschは、PUSCHの送信電力であり、次式(2)で定義される。
Ppusch=10log10M+P+α・PL+ΔMCS+f(Δ)・・・(2)
式(2)において、Mは割り当て周波数リソースブロック数、Pは基地局から設定される値[dBm]、PLは移動局が測定したパスロスレベル[dB]、αはパスロスの補償割合を示す重み係数、ΔMCSはMCSに依存したオフセット、f(Δ)はクローズドループ制御される送信電力制御値(例えば、+3dBや−1dBなどの相対値)であり、過去の送信電力制御値を含めた加算結果である。
、α、ΔMCSは、基地局から移動局へ指示するパラメータであり、基地局が把握できる値である。一方、PL、f(Δ)は、基地局が正確に把握することができない値である。なお、f(Δ)は、基地局から移動局へ指示するパラメータではあるが、移動局がその指示を受信できない場合(制御チャネル(PDCCH)を検出できない場合)がある。基地局は、移動局が指示を正しく受信できたか否かを判断できないため、移動局が基地局からの送信電力制御値の受信に1度でも失敗すると、移動局と基地局の認識がずれてしまう。このように、基地局は移動局のPHRを正確に把握できないため、PHRを移動局から通知してもらう必要がある。
なお、PHRは、基地局が予め決めた所定の周期で移動局から通知される。PHRは送信データのMAC(Medium Access Control)情報として6ビットでPUSCHによって通知される。
3GPP R1-090611, Samsung,"Concurrent PUSCH and PUCCH Transmissions" 3GPP TS36.213 V8.5.0 7.1.6.1 Resource allocation type 0,"Physical layer procedures (Release 8)"
しかしながら、基地局は、上述したPUSCH基準のPHR(以下、「PHR_pusch」という)を用いただけでは、TDM送信モードからFDM送信モードへ正確に切り替えることができない。これは、FDM送信モードでは、基地局は、PHR_puschを用いただけでは、移動局の最大送信電力を超えないように、PUSCHの送信帯域幅およびMCSを制御することができないからである。以下、このことについて説明する。
FDM送信モードでは、上述したようにPUCCHの送信電力を優先的に確保すべきである。つまり、PUSCHの送信帯域幅およびMCSの制御によって決まるPUSCHの送信電力を、PUCCHの送信電力を基準としたPHR(以下、「PHR_pucch」という)の範囲内に収めなければならない。基地局が要求したPUSCHの送信電力が移動局のPHR_pucchを超えると、PUSCHとPUCCHの同時送信に必要な送信電力が移動局の最大送信電力を超えるため、移動局は基地局から要求された通りの送信電力でPUSCHを送信できなくなる。よって、基地局が想定した所望の受信品質でPUSCHを受信することができなくなるので、PUSCHの受信性能が劣化してしまう。
このことから、基地局はPHR_puschに加えて、PHR_pucchも移動局から通知されることが望ましい。しかしながら、PHR_puschに加えて、PHR_pucchを単純に通知する場合、図4のシーケンス図に示すように、シグナリングオーバーヘッドが2倍に増加してしまう。LTEのPHRは、−23〜40dBの範囲を1dBステップで通知するため、図4に示すように、1つのPHRのシグナリング量は6ビット必要になる。
一方で、LTEでは、PUSCHとPUCCHの送信電力は独立に制御されている。そのため、PHR_puschからPHR_pucchを正確に求めることができない。さらには、基地局においてPHR_pucchを算出する場合、以下の問題がある。
PHR_pucchは、次式(3)のように定義される。また、式(3)のPpucchは、PUCCHの送信電力であり、式(4)で定義される。
PHR_pucch=Pmax−Ppucch・・・(3)
Ppucch=P0_pucch+PL+h+Δpucch+g(Δ)・・・(4)
式(4)において、P0_PUCCHは基地局から設定される値[dBm]、hおよびΔPUCCHはPUCCHの送信フォーマットに依存して決まる値、g(Δ)はクローズドループ制御される送信電力制御値であり、過去の送信電力制御値を含めた加算結果である。PLは移動局が測定した結果なので基地局は把握できない。また、g(Δ)は、式(2)のf(Δ)と同様、基地局は、移動局が指示を正しく認識できたか否かを判断できない。
よって、基地局がPHR_pucchを正確に把握するために、移動局から通知してもらうとシグナリング量が増大してしまう。逆に、シグナリング量を抑制すると、基地局はPHR_pucchを正確に把握することができなくなり、FDM送信モードにおいて、移動局の最大送信電力を超えないように、PHR_pucchの範囲内にPUSCHの送信電力を収めることができない。
本発明の目的は、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑制しつつ、PUSCHとPUCCHの送信モードを正確に切り替えることができる無線通信装置及び無線通信方法を提供することである。
本発明の無線通信装置は、共有チャネルと制御チャネルの多重方法である時分割多重送信モードおよび周波数分割多重送信モードの切り替えを促すトリガー情報を通信相手装置に通知するか否かを決定するトリガー情報通知決定手段と、前記トリガー情報を送信すると決定された場合、前記トリガー情報を前記通信相手装置に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信装置は、共有チャネルと制御チャネルの多重方法である時分割多重送信モードおよび周波数分割多重送信モードの切り替えを促すトリガー情報を、通信相手装置から送信された信号から検出するトリガー情報検出手段と、検出された前記トリガー情報に基づいて、前記通信相手装置が次回送信に用いる送信モードを切り替える送信モード制御手段と、前記送信モードを切り替える場合、送信モードの切り替えを指示する送信モード指示情報を前記通信相手装置に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線通信方法は、共有チャネルと制御チャネルの多重方法である時分割多重送信モードおよび周波数分割多重送信モードの切り替えを促すトリガー情報を通信相手装置に通知するか否かを決定し、前記トリガー情報を送信すると決定された場合、前記トリガー情報を前記通信相手装置に送信する構成を採る。
本発明の無線通信方法は、共有チャネルと制御チャネルの多重方法である時分割多重送信モードおよび周波数分割多重送信モードの切り替えを促すトリガー情報を、通信相手装置から送信された信号から検出し、検出された前記トリガー情報に基づいて、前記通信相手装置が次回送信に用いる送信モードを切り替え、前記送信モードを切り替える場合、前記送信モードの切り替えを指示する送信モード指示情報を前記通信相手装置に送信する構成を採る。
本発明によれば、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑制しつつ、PUSCHとPUCCHの送信モードを正確に切り替えることができる。
PUSCHとPUCCHとをTDM送信する様子を示す図 PUSCHとPUCCHとをFDM送信する様子を示す図 PUSCHの送信電力を基準としたPHRの説明に供する図 シグナリングオーバーヘッドが増加する様子を示す図 本発明の実施の形態1に係る移動局の構成を示すブロック図 図5に示したTDM信号生成部の内部構成を示すブロック図 図5に示したFDM信号生成部の内部構成を示すブロック図 本発明の実施の形態1に係る基地局の構成を示すブロック図 図8に示したTDM信号分離部の内部構成を示すブロック図 図8に示したFDM信号分離部の内部構成を示すブロック図 図5に示した移動局が図8に示した基地局にPHR_puschおよびトリガー情報(PHR_pucch)を送信する様子を示すシーケンス図 図11に示したトリガー情報を、閾値判定結果を示す1ビットのフラグ情報とした場合のシーケンス図 PHR_puschと、1ビットのフラグ情報であるトリガー情報とを通知する様子を示すシーケンス図 本発明の実施の形態2に係る移動局の構成を示すブロック図 図14に示した移動局が図8に示した基地局にPHR_puschおよびトリガー情報(PHR_pucch)を送信する様子を示すシーケンス図 本発明の実施の形態3に係る移動局の構成を示すブロック図 図16に示した移動局が図8に示した基地局にPHR_puschおよびトリガー情報(PHR_pusch+pucch)を送信する様子を示すシーケンス図
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
(実施の形態1)
図5は、本発明の実施の形態1に係る無線通信移動局装置(以下、単に「移動局」という)100の構成を示すブロック図である。この図において、受信RF部102は、アンテナ101を介して受信した信号に対して、ダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施し、復調部103に出力する。
復調部103は、受信RF部102から出力された受信信号に含まれるスケジューリング情報およびパイロット信号を復調し、復調したスケジューリング情報をPHR_data算出部104、PHR_control算出部106および送信モード設定部107に出力する。また、復調したパイロット信号をPHR_data算出部104及びPHR_control算出部106に出力する。
PHR_data算出部104は、復調部103から出力された下りのパイロット信号を用いて測定したパスロスレベル、復調部103から出力されたスケジューリング情報に含まれるPUSCHの周波数リソースブロック数、MCSおよびPUSCHの電力制御情報等に基づいて、式(1)の計算を行い、PHR_pusch(PUSCH基準のPHR)を算出し、PHR_data通知決定部105に出力する。
PHR_data通知決定部105は、予め基地局によって定められた周期T[ms]に基づいて、PHR_data算出部104から出力されたPHR_puschを基地局に通知するか否かを決定する。つまり、前回のPHR_puschの通知からT[ms]以上時間が経過している場合は、PHR_puschを通知し、T[ms]以上時間が経過していない場合は、PHR_puschを通知しない。通知することを決定した場合、PHR_data通知決定部105はPHR_puschをデータ生成部109に出力する。
PHR_control算出部106は、復調部103から出力された下りのパイロット信号を用いて測定したパスロスレベル、復調部103から出力されたスケジューリング情報に含まれるPUCCHの電力制御情報等に基づいて、式(3)の計算を行い、PHR_pucch(PUCCH基準のPHR)を算出し、トリガー情報通知決定部108に出力する。
送信モード設定部107は、復調部103から出力されたスケジューリング情報に含まれるPUSCHおよびPUCCHの多重方法(TDM送信モードまたはFDM送信モード)の指示を検出し、検出結果をトリガー情報通知決定部108およびスイッチ部111に出力する。
トリガー情報通知決定部108は、PHR_control算出部106から出力されたPHR_pucchと所定の閾値との大小比較、すなわち、閾値判定を行う。トリガー情報通知決定部108は、閾値判定結果に基づいて、トリガー情報を通知するか否かを決定する。ただし、閾値判定の条件は、送信モード設定部107から出力された送信モードに応じて変える。なお、トリガー情報とは、PHR_pucchまたはPHR_pucchが閾値より大きいか小さいかを示すフラグ情報とする。閾値判定の結果、トリガー情報を通知することを決定した場合は、トリガー情報をデータ生成部109に出力する。なお、トリガー情報通知決定部108の詳細については後述する。
データ生成部109は、移動局100が送信するデータを生成する。また、データ生成部109は、PHR_data通知決定部105からPHR_puschが出力された場合、またはトリガー情報通知決定部108からPHR_puschまたはトリガー情報が出力された場合、それらを含めてデータを生成し、生成したデータをスイッチ部111に出力する。
制御情報生成部110は、移動局100が送信する制御情報(例えば、CQIやACK/NACK情報)を生成し、生成した制御情報をスイッチ部111に出力する。
スイッチ部111は、送信モード設定部107からの指示に従って、データ生成部109から出力されたデータおよび制御情報生成部110から出力された制御情報をTDM送信するか、FDM送信するかを切り替える。送信モード設定部107からTDM送信モードの指示がある場合には、データと制御情報とをTDM信号生成部112に出力する。一方、送信モード設定部107からFDM送信の指示がある場合には、データと制御情報とをFDM信号生成部113に出力する。
TDM信号生成部112は、スイッチ部111から出力されたデータおよび制御情報を時間多重したTDM信号を生成し、CP付加部114に出力する。なお、TDM信号生成部112の詳細については後述する。
FDM信号生成部113は、スイッチ部111から出力されたデータおよび制御情報を周波数多重したFDM信号を生成し、CP付加部114に出力する。なお、FDM信号生成部113の詳細については後述する。
CP付加部114は、TDM信号生成部112またはFDM信号生成部113から出力された信号の後端の一部をCPとしてコピーし、CPを信号の先頭に付加する。CPが付加された信号は送信RF部115に出力される。
送信RF部115は、CP付加部114から出力された信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を施してアンテナ101から基地局へ送信する。
図6は、図5に示したTDM信号生成部112の内部構成を示すブロック図である。この図において、多重部121は、スイッチ部111から出力されたデータおよび制御情報を時間領域で多重、すなわち、TDM多重し、DFT(Discrete Fourier Transform)部122に出力する。
DFT部122は、多重部121から出力された多重信号にDFT処理を施してマッピング部123に出力する。
マッピング部123は、DFT部122から出力された信号を基地局によってスケジューリングされた周波数帯域にマッピングしてIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)部124に出力する。
IDFT部124は、マッピング部123から出力された周波数領域の信号にIDFT処理を施し、時間領域の信号に変換してCP付加部114に出力する。
図7は、図5に示したFDM信号生成部113の内部構成を示すブロック図である。この図において、DFT部131は、スイッチ部111から出力されたデータにDFT処理を施してマッピング部132に出力する。
マッピング部132は、DFT部131から出力されたデータ信号と、スイッチ部111から出力された制御情報とを基地局によってスケジューリングされた周波数帯域にそれぞれマッピングし、周波数領域で多重、すなわち、FDM多重し、IDFT部133に出力する。
IDFT部133は、マッピング部132から出力された周波数領域の信号にIDFT処理を施し、時間領域の信号に変換してCP付加部114に出力する。
図8は、本発明の実施の形態1に係る無線通信基地局装置(以下、単に「基地局」という)200の構成を示すブロック図である。この図において、受信RF部202は、移動局100から送信された信号をアンテナ201を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施してCP除去部203に出力する。
CP除去部203は、受信RF部202から出力された信号のCPを除去し、CPを除去した信号をスイッチ部204に出力する。
スイッチ部204は、移動局100に指示した送信モードに従って、データと制御情報とを時間領域で分離するか、周波数領域で分離するかを切り替える。移動局100にTDM送信モードを指示した場合は、CPを除去した信号をTDM信号分離部205に出力し、移動局100にFDM送信モードを指示した場合は、CPを除去した信号をFDM信号分離部206に出力する。
TDM信号分離部205は、データと制御情報とを時間領域で分離し、分離した制御情報は制御情報復号部207に出力し、分離したデータはデータ復号部208に出力する。なお、TDM信号分離部205の詳細については後述する。
FDM信号分離部206は、データと制御情報とを周波数領域で分離し、分離した制御情報は制御情報復号部207に出力し、分離したデータはデータ復号部208に出力する。なお、FDM信号分離部206の詳細については後述する。
制御情報復号部207は、TDM信号分離部205またはFDM信号分離部206から出力された制御情報を復号し、移動局100が送信した制御情報を得る。
データ復号部208は、TDM信号分離部205またはFDM信号分離部206から出力されたデータを復号し、トリガー情報検出部209に出力する。
トリガー情報検出部209は、データ復号部208から出力されたデータに含まれるトリガー情報を検出し、検出したトリガー情報を送信モード制御部210に出力する。
送信モード制御部210は、トリガー情報検出部209から出力されたトリガー情報を用いて、移動局100が次回送信するデータ(PUSCH)と制御情報(PUCCH)の多重方法の切り替えを決定する。前回の送信モードから変更する場合には、送信モード指示情報をスイッチ部204および変調部211に出力する。送信モード制御部210の詳細については後述する。
変調部211は、送信モード制御部210から出力された送信モード指示情報を変調し、変調信号を送信RF部212に出力する。
送信RF部212は、変調部211から出力された変調信号にD/A変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を施してアンテナ201から移動局100へ送信する。
図9は、図8に示したTDM信号分離部205の内部構成を示すブロック図である。この図において、DFT部221は、スイッチ部204から出力されたCP除去後の受信信号にDFT処理を施して、時間領域から周波数領域に変換した信号をデマッピング部222に出力する。
デマッピング部222は、DFT部221から出力された周波数領域の信号のうち、基地局200がスケジューリングした周波数帯域から所望の移動局100の受信信号を抽出し、等化部223に出力する。
等化部223は、デマッピング部222から出力された受信信号に含まれるパイロット信号からチャネル推定値を算出する。等化部223は、デマッピング部222から出力された受信信号が伝播路で受けた周波数領域での振幅、位相変動を補正する等化処理を、チャネル推定値を用いて行い、等化処理後の受信信号をIDFT部224に出力する。
IDFT部224は、等化部223から出力された受信信号にIDFT処理を施し、時間領域の信号に変換して分離部225に出力する。
分離部225は、IDFT部224から出力された受信信号を時間領域で制御情報とデータとに分離し、分離した制御信号を制御情報復号部207に、分離したデータをデータ復号部208に出力する。
図10は、図8に示したFDM信号分離部206の内部構成を示すブロック図である。この図において、DFT部231は、スイッチ部204から出力されたCP除去後の受信信号にDFT処理を施して、時間領域から周波数領域に変換した信号をデマッピング部232に出力する。
デマッピング部232は、DFT部231から出力された周波数領域の信号のうち、基地局200がスケジューリングした周波数帯域から所望の移動局100の受信信号のデータと制御情報をそれぞれ抽出し、抽出したデータを第1等化部233に出力し、抽出した制御情報を第2等化部234に出力する。
第1等化部233は、デマッピング部232から出力された受信信号に含まれるパイロット信号からチャネル推定値を算出する。第1等化部233は、デマッピング部232から出力された制御情報が伝播路で受けた周波数領域での振幅、位相変動を補正する等化処理を、チャネル推定値を用いて行い、得られた制御情報を制御情報復号部207に出力する。
第2等化部234は、デマッピング部232から出力された受信信号に含まれるパイロット信号からチャネル推定値を算出する。第2等化部234は、デマッピング部232から出力されたデータが伝播路で受けた周波数領域での振幅、位相変動を補正する等化処理を、チャネル推定値を用いて行い、得られたデータをIDFT部235に出力する。
IDFT部235は、第2等化部234から出力されたデータにIDFT処理を施し、時間領域の信号に変換してデータ復号部208に出力する。
次に、図5に示したトリガー情報通知決定部108の動作について詳細に説明する。トリガー情報通知決定部108は、移動局100が算出した自局のPHR_pucchについて閾値判定を行い、トリガー情報を通知するか否かを決定する。
具体的には、TDM送信モードでは、式(5)を満たす場合にトリガー情報を通知する。X1は、例えば、想定する最大の送信帯域幅で、最大の(所要品質が最も高い)MCSを持つPUSCHに必要な送信電力とする。これは予め基地局200が移動局100へ設定する。これにより、式(5)を満たす場合は、PUSCHとPUCCHをFDM送信する場合でも、移動局100の送信電力が最大送信電力(P_max)を超えることを防止できる。
PHR_pucch > X1[dBm]・・・(5)
また、FDM送信モードでは、式(6)を満たす場合にトリガー情報を通知する。Y1は、例えば、X1と同様の値を設定する。これにより、式(6)を満たす場合は、PUSCHとPUCCHをFDM送信する場合でも、移動局100の送信電力が最大送信電力(P_max)を超えることを防止できる。
PHR_pucch < Y1[dBm]・・・(6)
また、Y1はX1と異なる値を設定してもよい。Y1とX1が同じ値の場合、PHR_pucchが閾値付近で上下する移動局100は、トリガー情報の通知が頻繁に発生してしまう。Y1とX1に差を設けることにより、上述したトリガー情報の頻繁な通知を防止することができる。
また、通知するトリガー情報は、PHR_pucchそのもの、またはPHR_pucchが閾値より大きいか小さいかを示す1ビットのフラグ情報としてもよい。PHR_pucchをトリガー情報とする場合には、シグナリング量は多くなるが、PHR_pucchを正確に通知することにより、基地局200は、より正確な送信モードの切り替え、PUSCHの送信帯域幅およびMCSの制御が可能になる。一方、1ビットのフラグ情報をトリガー情報とした場合には、送信モードの切り替え制御は粗くなるが、シグナリングオーバーヘッドを低減させることが可能になる。なお、X1またはY1設定時に想定した範囲内でPUSCHの送信帯域幅とMCSを制御すれば、送信モード切り替え後にも移動局の送信電力が最大送信電力を超えることを防止できる。
次に、図8に示した送信モード制御部210の動作について詳細に説明する。送信モード制御部210は、移動局100から通知されたトリガー情報を用いて、移動局100が次回送信するデータ(PUSCH)と制御情報(PUCCH)の多重方法の切り替えを決定する。
具体的には、移動局100がTDM送信モードにおいて、基地局200は、式(5)を満たすことにより移動局100から通知されるトリガー情報を取得した場合、送信モード制御部210は、移動局100の送信モードをTDM送信モードからFDM送信モードへ適切に切り替える。移動局100がTDM送信モードにおいてトリガー情報が通知される状況では、FDM送信モードに切り替えても、移動局100の送信電力が最大送信電力(P_max)を超えることを防止できる。
また、移動局100がFDM送信において、基地局200は、式(6)を満たすことにより移動局100から通知されるトリガー情報を取得した場合、送信モード制御部210は、移動局100の送信モードをFDM送信モードからTDM送信モードへ適切に切り替える。移動局100がFDM送信モードにおいてトリガー情報が通知される状況では、TDM送信モードに切り替えることにより、移動局100の送信電力が最大送信電力(P_max)を超えることを防止できる。
次に、移動局100がPHR_puschを通知する場合のその周期について説明する。まず、PHR_puschとPHR_pucchの用途は異なるため、その用途に応じた頻度および精度で通知すればシグナリングオーバーヘッドの増加を抑えながら、送信モードを適切に切り替えることができる。
PHR_puschの用途としては、移動局100の最大送信電力を超えないように、PUSCHの送信帯域幅およびMCSの制御を行うために用いられる。一方、PHR_pucchの用途としては、送信モード(TDM送信モード、またはFDM送信モード)の切り替えを判断するために用いられる。PUCCHは、送信帯域幅およびMCSが固定のため、PUSCHのようにそれらを制御する必要がない。
よって、送信モードの切り替えに用いるPHR_pucchは、PHR_puschほど頻繁に、また高精度に通知する必要はない。移動局100が送信モードの切り替えが可能な場合、または切り替えが必要な場合にのみ、基地局200にPHR_pucchを通知すれば、基地局200は送信モードを適切に切り替えることができる。
図11は、図5に示した移動局100が図8に示した基地局200にPHR_puschおよびトリガー情報(PHR_pucch)を送信する様子を示すシーケンス図である。基地局200は、トリガー情報から移動局100のPHR_pucchに関する情報を把握できるので、TDM送信モードでは、移動局100の送信電力が最大電力を超えることなく、FDM送信モードへ適切に切り替えることができる。また、FDM送信モードでは、移動局100の送信電力が最大電力を超える前に、TDM送信モードへ適切に切り替えることができる。図4と比較すると、シグナリングオーバーヘッドの増加が抑えられることが分かる。このように、送信モードの切り替えが可能、または必要な場合にのみ、トリガー情報を通知するので、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑えることができる。
また、図12は、図11に示したトリガー情報を、閾値判定結果を示す1ビットのフラグ情報とした場合のシーケンス図である。この図が示すように、トリガー情報を、閾値判定結果を示す1ビットのフラグ情報とすることにより、トリガー情報がPHR_pucchの場合に比べ、送信モードの切り替え制御は粗くなるが、シグナリングオーバーヘッドの増加をさらに抑えることができる。
このように実施の形態1によれば、移動局が適用しているPUSCHとPUCCHの多重方法である、TDM送信モードまたはFDM送信モードに応じて、移動局のPHR_pucchの閾値判定の条件を変更して閾値判定を行い、閾値判定結果に応じてTDM送信モードまたはFDM送信モードの切り替えを促すトリガー情報を移動局から基地局に通知することにより、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑制しつつ、送信モードを正確に切り替えることができる。
なお、式(5)および式(6)の条件式において、PHR_pucchの代わりに、次式(7)に定義するPHR_pusch+pucch(データチャネルと制御チャネルのFDM送信する場合の送信電力を基準に算出したPHR)を用いてもよい。
PHR_pusch+pucch=Pmax−(Ppusch+Ppucch)・・・(7)
PHR_pusch+pucchと、PHR_puschとの2つのPHR情報からPHR_pucchを推定することができるので、PHR_pucchを通知する場合と同等の効果が得られる。
なお、PHR_pusch+pucchを用いる場合、PHR_pucchを用いる式(5)および式(6)の閾値とは異なる閾値を用いる必要がある。つまり、TDM送信モードでは次式(8)のように、FDM送信モードでは式(9)のようにそれぞれ閾値判定を行う。
PHR_pusch+pucch > X2[dBm]・・・(8)
PHR_pusch+pucch < Y2[dBm]・・・(9)
式(8)のX2は、式(5)のX1よりも大きい値が設定される必要がある。例えば、X2は、X1に想定される最大の送信帯域幅を持つPUSCHに必要な送信電力を加算した値が設定される。また、式(9)のY2も同様に、式(6)のY1よりも大きい値が設定される必要がある。
なお、X2とY2は、同じ値を設定してもよいが、上述したX1とY1の関係と同様に、X2とY2に差を設け、異なる値を設定すれば、PHR_pusch+pucchが閾値付近で上下する移動局は、トリガー情報の頻繁な通知を防止することができる。
なお、図13のシーケンス図に示すように、トリガー情報通知決定部108がトリガー情報を通知する条件は、従来のPHR_puschと同じで、出力するトリガー情報は閾値判定結果を示す1ビットのフラグ情報としてもよい。図4と比較すると、シグナリングオーバーヘッドの増加が抑えられることが分かる。また、シグナリングビット数が常に同じ(図では常に7ビット)となるので、シグナリングの送信フォーマットを1つにでき、移動局や基地局の処理を簡素化することができる。
(実施の形態2)
図14は、本発明の実施の形態2に係る移動局300の構成を示すブロック図である。図14が図5と異なる点は、通知周期設定部301を追加し、PHR_data通知決定部105をPHR_data通知決定部302に変更し、トリガー情報通知決定部108をトリガー情報通知決定部303に変更した点である。
通知周期設定部301は、トリガー情報の通知周期をPHR_puschの通知周期よりも長い値となるように、PHR_puschの通知周期とトリガー情報の通知周期を設定し、設定したPHR_puschの通知周期をPHR_data通知決定部302に出力し、トリガー情報の通知周期をトリガー情報通知決定部303に出力する。
PHR_data通知決定部302は、通知周期設定部301から出力された周期で、PHR_puschをデータ生成部109に出力する。
トリガー情報通知決定部303は、通知周期設定部301から出力された周期で、トリガー情報をデータ生成部109に出力する。
ここで、通知周期設定部301が、トリガー情報(PHR_pucch)の通知周期をPHR_puschの通知周期よりも長い値に設定する理由について説明する。送信モードの切り替えに用いるトリガー情報(PHR_pucch)は、リンクアダプテーションのような細かい制御に用いるPHR_puschほど頻繁に、また高精度に通知する必要はないため、トリガー情報の通知周期をPHR_puschの通知周期よりも長くする。
例えば、PHR_puschの通知周期がT[ms]の場合、トリガー情報の通知周期はN×T[ms](ここで、Nは自然数)とする。Nは、セル毎あるいは移動局毎に設定されるパラメータであり、基地局200が移動局300に通知する。
Nの設定方法としては、例えば、次のように考えられる。セル半径が大きいセルでは、パスロスが大きくなるため、セルエッジに位置する移動局300のPHRは小さくなり、送信モードの切り替えが必要になる。一方、セル半径が小さいセルでは、送信モードの切り替えが必要になる移動局300はまれである。よって、セル半径が小さいセルほど、Nを大きく設定し、PHR_pucchの通知周期を長くすることにより、少ないシグナリング量で送信モードを適切に切り替えることができる。
図15は、図14に示した移動局300が図8に示した基地局200にPHR_puschおよびトリガー情報(PHR_pucch)を送信する様子を示すシーケンス図である。図15から分かるように、トリガー情報(PHR_pucch)を長い周期で通知する分、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑えることができる。
このように実施の形態2によれば、トリガー情報(PHR_pucch)の通知周期をPHR_puschの通知周期よりも長く設定することにより、トリガー情報(PHR_pucch)を長い周期で通知する分、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑えることができる。
(実施の形態3)
図16は、本発明の実施の形態3に係る移動局400の構成を示すブロック図である。図16が図5と異なる点は、PHR_control算出部106をPHR_control算出部401に変更し、送信モード設定部107を送信モード設定部402に変更し、PHR_data通知決定部105をPHR_data通知決定部403に変更し、トリガー情報通知決定部108をトリガー情報通知決定部404に変更した点である。
PHR_control算出部401は、復調部103から出力された下りのパイロット信号を用いて測定したパスロスレベル、復調部103から出力されたスケジューリング情報に含まれるPUSCHの周波数リソースブロック数、MCSおよびPUSCHの電力制御情報およびPUCCHの電力制御情報等に基づいて、PHR_pusch+pucch(データチャネルと制御チャネルのFDM送信する場合の送信電力を基準に算出したPHR)およびPHR_pucchを算出し、トリガー情報通知決定部404に出力する。
送信モード設定部402は、復調部103から出力されたスケジューリング情報に含まれるPUSCHおよびPUCCHの多重方法(TDM送信モードまたはFDM送信モード)の指示を検出し、検出結果をトリガー情報通知決定部404、スイッチ部111およびPHR_data通知決定部403に出力する。
PHR_data通知決定部403は、移動局400がFDM送信モードの場合、PHR_puschの通知は行わない。一方、移動局400がTDM送信モードの場合、予め基地局200によって定められた周期T[ms]に基づいて、PHR_data算出部104から出力されたPHR_puschを基地局200に通知する。
トリガー情報通知決定部404は、移動局400がFDM送信モードの場合、予め基地局200によって定められた周期T[ms]に基づいて、PHR_control算出部401から出力されたPHR_pusch+pucchを通知することを決定する。移動局400がTDM送信モードの場合、実施の形態1と同様、トリガー情報通知決定部404は、PHR_control算出部401から出力されたPHR_pucchと所定の閾値と閾値判定を行い、閾値判定結果に基づいて、トリガー情報を通知するか否かを決定する。
このように、FDM送信モードでは、PHR_data通知決定部403はPHR_puschの出力を停止し、また、トリガー情報通知決定部404は、トリガー情報としてPHR_pusch+pucchを通知する。
FDM送信モードでは、基地局200は、PHR_pusch+pucchが把握できれば、移動局400の送信電力の増加可能量が分かるので、PUSCHの送信帯域幅およびMCS制御を行うことが可能である。また、PHR_pusch+pucchが小さくなる(送信電力の余力がなくなる)場合は、TDM送信モードへ切り替えることにより、移動局400の送信電力が最大送信電力を超えないように制御することができる。
このように、FDM送信モードでは、基地局は、PHR_pusch+pucchが把握できれば、送信モードの切り替え制御、PUSCHの送信帯域幅およびMCSの制御を行うことができる。
図17は、図16に示した移動局400が図8に示した基地局200にPHR_puschおよびトリガー情報(PHR_pusch+pucch)を送信する様子を示すシーケンス図である。図17から分かるように、FDM送信モードでは、PHR_puschの通知を停止することにより、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑えることができる。
このように実施の形態3によれば、FDM送信モードでは、移動局は、トリガー情報として、PHR_pusch+pucchを通知することにより、シグナリングオーバーヘッドの増加を抑えることができる。
なお、PHR_pusch+pucchは、PHR_puschに比べて、通知するPHRの変動範囲が狭い場合は、PHR_pusch+pucchのシグナリングビット数を小さくすることができる。例えば、PHRの変動範囲が半分であれば、シグナリングビット数を6ビットから3ビットに削減できる。これにより、さらにシグナリングオーバーヘッドの増加を抑えることができる。
一方、PHR_pusch+pucchとPHR_puschのシグナリングビット数を同じにする場合、シグナリング用の送信フォーマットを共通にすることができる。これにより、移動局や基地局の処理を簡素化することができる。
なお、PHR_pusch+pucchを算出する場合、次式(10)のように、TDM送信に対するFDM送信のCM増加分(=ΔCM)を加味して算出してもよい。これにより、より正確なPHR_pusch+pucchを算出することができる。PHR_pusch+pucch=Pmax−(Ppusch+Ppucch)−ΔCM・・・(10)
また、PHR_pucchまたはPHR_pusch+pucchを通知する代わりに、従来通知しているPHR_puschに対する相対値を通知してもよい。これにより、シグナリング量をさらに削減することができる。
また、LTEのPHR_puschと同様に、PHR_pucchをPUSCHのMAC情報として通知する場合、PHR_pucchは、時間的に最も近いPUCCH送信時の送信電力に基づいて算出すればよい。
また、新たに通知するPHR_pucchの代わりに、PHR_pucchを導出できる情報(例えば、式(4)のg(Δ)(クローズドループ制御される送信電力制御値)やPL(パスロス))を通知してもよい。
なお、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
なお、上記実施の形態ではアンテナとして説明したが、本発明はアンテナポート(antenna port)でも同様に適用できる。
アンテナポートとは、1本または複数の物理アンテナから構成される、論理的なアンテナを指す。すなわち、アンテナポートは必ずしも1本の物理アンテナを指すとは限らず、複数のアンテナから構成されるアレイアンテナ等を指すことがある。
例えば3GPP LTEにおいては、アンテナポートが何本の物理アンテナから構成されるかは規定されず、基地局が異なる参照信号(Reference signal)を送信できる最小単位として規定されている。
また、アンテナポートはプリコーディングベクトル(Precoding vector)の重み付けを乗算する最小単位として規定されることもある。
2009年6月26日出願の特願2009−152647の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
本発明にかかる無線通信装置及び無線通信方法は、例えば、移動通信システム等に適用できる。
101、201 アンテナ
102、202 受信RF部
103 復調部
104 PHR_data算出部
105、302、403 PHR_data通知決定部
106、401 PHR_control算出部
107、402 送信モード設定部
108、303、404 トリガー情報通知決定部
109 データ生成部
110 制御情報生成部
111、204 スイッチ部
112 TDM信号生成部
113 FDM信号生成部
114 CP付加部
115、212 送信RF部
121 多重部
122、131、221、231 DFT部
123、132 マッピング部
124、133、224、235 IDFT部
203 CP除去部
205 TDM信号分離部
206 FDM信号分離部
207 制御情報復号部
208 データ復号部
209 トリガー情報検出部
210 送信モード制御部
211 変調部
222、232 デマッピング部
223 等化部
225 分離部
233 第1等化部
234 第2等化部
301 通知周期設定部

Claims (19)

  1. 最大送信電力とデータチャネルの送信電力とに基づいて第1のパワーヘッドルーム(PHR)を算出し、最大送信電力とデータチャネルの送信電力と制御チャネルの送信電力とに基づいて第2のPHRを算出する算出部と、
    前記第1のPHR及び前記第2のPHRを送信する送信部と、
    を有し、
    前記データチャネルと前記制御チャネルとを、異なる周波数帯域で同時送信する場合、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    無線通信装置。
  2. 前記データチャネルと前記制御チャネルとの異なる周波数帯域での同時送信が設定された場合に、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    請求項1に記載の無線通信装置。
  3. 前記データチャネルと前記制御チャネルとの異なる周波数帯域での同時送信が設定されない場合、前記第1のPHRが算出され、送信され、
    前記データチャネルと前記制御チャネルとの異なる周波数帯域での同時送信が設定された場合、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    請求項1又は請求項2に記載の無線通信装置。
  4. 前記第1のPHRは、最大送信電力からデータチャネルの送信電力を減算して得られ、前記第2のPHRは、最大送信電力から、データチャネルの送信電力と制御チャネルの送信電力とを減算して得られる、
    請求項1から請求項3のいずれかに記載の無線通信装置。
  5. 前記データチャネルと前記制御チャネルとを同じサブフレームで送信することで、前記データチャネルと前記制御チャネルとが同時送信される、
    請求項1から請求項4のいずれかに記載の無線通信装置。
  6. 前記第2のPHRの算出に用いられる最大送信電力は、前記第1のPHRの算出に用いられる最大送信電力から補正値を減算したものである、
    請求項1から請求項5のいずれかに記載の無線通信装置。
  7. 前記制御チャネルが送信されない場合には、前記データチャネルのMAC情報として、前記第2のPHRが送信される、
    請求項1から請求項6のいずれかに記載の無線通信装置。
  8. 前記第1のPHRのビット数と、前記第2のPHRのビット数が同じである、
    請求項1から請求項7のいずれかに記載の無線通信装置。
  9. 前記データチャネルは、physical uplink shared channel (PUSCH)であり、前記制御チャネルは、physical uplink control channelである、
    請求項1から請求項8のいずれかに記載の無線通信装置。
  10. 最大送信電力とデータチャネルの送信電力とに基づいて第1のパワーヘッドルーム(PHR)を算出する工程と、
    最大送信電力とデータチャネルの送信電力と制御チャネルの送信電力とに基づいて第2のPHRを算出する工程と、
    前記第1のPHR及び前記第2のPHRを送信する工程と、
    を有し、
    前記データチャネルと前記制御チャネルとを、異なる周波数帯域で同時送信する場合、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    無線通信方法。
  11. 前記データチャネルと前記制御チャネルとの異なる周波数帯域での同時送信が設定された場合に、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    請求項10に記載の無線通信方法。
  12. 前記データチャネルと前記制御チャネルとの異なる周波数帯域での同時送信が設定されない場合、前記第1のPHRが算出され、送信され、
    前記データチャネルと前記制御チャネルとの異なる周波数帯域での同時送信が設定された場合、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    請求項10又は請求項11に記載の無線通信方法。
  13. 前記第1のPHRは、最大送信電力からデータチャネルの送信電力を減算して得られ、前記第2のPHRは、最大送信電力から、データチャネルの送信電力と制御チャネルの送信電力とを減算して得られる、
    請求項10から請求項12のいずれかに記載の無線通信方法。
  14. 前記データチャネルと前記制御チャネルとを同じサブフレームで送信することで、前記データチャネルと前記制御チャネルとが同時送信される、
    請求項10から請求項13のいずれかに記載の無線通信方法。
  15. 前記第2のPHRの算出に用いられる最大送信電力は、前記第1のPHRの算出に用いられる最大送信電力から補正値を減算したものである、
    請求項10から請求項14のいずれかに記載の無線通信方法。
  16. 前記制御チャネルが送信されない場合には、前記データチャネルのMAC情報として、前記第2のPHRが送信される、
    請求項10から請求項15のいずれかに記載の無線通信方法。
  17. 前記第1のPHRのビット数と、前記第2のPHRのビット数が同じである、
    請求項10から請求項16のいずれかに記載の無線通信方法。
  18. 前記データチャネルは、physical uplink shared channel (PUSCH)であり、前記制御チャネルは、physical uplink control channelである、
    請求項10から請求項17のいずれかに記載の無線通信方法。
  19. 最大送信電力とデータチャネルの送信電力とに基づいて第1のパワーヘッドルーム(PHR)を算出する処理と、
    最大送信電力とデータチャネルの送信電力と制御チャネルの送信電力とに基づいて第2のPHRを算出する処理と、
    前記第1のPHR及び前記第2のPHRを送信する処理と、
    を制御し、
    前記データチャネルと前記制御チャネルとを、異なる周波数帯域で同時送信する場合、前記第2のPHRが算出され、送信される、
    集積回路。
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