以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が3GPPシステムに適用された例である。
本明細書ではLTEシステム及びLTE−Aシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、FDD方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、H−FDD方式又はTDD方式にも容易に変形されて適用されてもよい。
また、本明細書では、基地局をRRH(remote radio head)、eNB、TP(transmission point)、RP(reception point)、中継機(relay)などを含む包括的な名称として使うことができる。
図2は、3GPP無線接続網規格に基づく端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末(UE)とネットワークとが呼を管理するために用いる制御メッセージが送信される通路のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又はインターネットパケットデータなどが送信される通路のことを意味する。
第1層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を用いて上位層に情報送信サービス(Information Transfer Service)を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御(Medium Access Control)層とは送信チャネル(Transport Channel)を介して接続されている。該送信チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式で変調され、上りリンクにおいてSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式で変調される。
第2層の媒体接続制御(Medium Access Control;MAC)層は、論理チャネル(Logical Channel)を通じて、上位層である無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層にサービスを提供する。第2層のRLC層は、信頼できるデータ送信を支援する。RLC層の機能は、MAC内部の機能ブロックとしてもよい。第2層のPDCP(Packet Data Convergence Protocol)層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでIPv4やIPv6のようなIPパケットを効率的に送信するために、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮(Header Compression)機能を果たす。
第3層の最下部に位置する無線リソース制御(Radio Resource Control;RRC)層は、コントロールプレーンにのみ定義される。RRC層は、無線ベアラー(Radio Bearer)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)に関連して、論理チャネル、送信チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー(RB)とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第2層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のRRC層とネットワークのRRC層とはRRCメッセージを互いに交換する。端末のRRC層とネットワークのRRC層間にRRC接続(RRC Connected)がある場合に、端末はRRC接続状態(Connected Mode)にあり、そうでない場合は、RRC休止状態(Idle Mode)にあるようになる。RRC層の上位にあるNAS(Non−Access Stratum)層は、セッション管理(Session Management)と移動性管理(Mobility Management)などの機能を果たす。
基地局(eNB)を構成する一つのセルは、1.25、2.5、5、10、15、20MHzなどの帯域幅のうち一つに設定されて、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なるセルは異なる帯域幅を提供するように設定されてもよい。
ネットワークから端末にデータを送信する下り送信チャネルとしては、システム情報を送信するBCH(Broadcast Channel)、ページングメッセージを送信するPCH(Paging Channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りSCH(Shared Channel)などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りSCHを通じて送信されてもよく、別の下りMCH(Multicast Channel)を通じて送信されてもよい。一方、端末からネットワークにデータを送信する上り送信チャネルとしては、初期制御メッセージを送信するRACH(Random Access Channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する上りSCH(Shared Channel)がある。送信チャネルの上位に存在し、送信チャネルにマッピングされる論理チャネル(Logical Channel)としては、BCCH(Broadcast Control Channel)、PCCH(Paging Control Channel)、CCCH(Common Control Channel)、MCCH(Multicast Control Channel)、MTCH(Multicast Traffic Channel)などがある。
図3は、3GPPシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。
端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索(Initial cell search)作業を行う(S301)。そのために、端末は、基地局からプライマリ同期チャネル(Primary Synchronization Channel;P−SCH)及びセカンダリ同期チャネル(Secondary Synchronization Channel;S−SCH)を受信して基地局と同期を取り、セルIDなどの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル(Physical Broadcast Channel)を受信し、セル内放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号(Downlink Reference Signal;DL RS)を受信し、下りリンクチャネル状態を確認できる。
初期セル探索を終えた端末は、物理下りリンク制御チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDCCH)、及び該PDCCHに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDSCH)を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる(S302)。
一方、基地局に最初に接続したり信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順(Random Access Procedure;RACH)を行ってよい(S303乃至S306)。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル(Physical Random Access Channel;PRACH)を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し(S303及びS305)、PDCCH及び対応するPDSCHを通じて、プリアンブルに対する応答メッセージを受信すればよい(S304及びS306)。競合ベースのRACHについては、衝突解決手順(Contention Resolution Procedure)をさらに行ってもよい。
上述の手順を行った端末は、その後、一般的な上りリンク/下りリンク信号送信手順として、PDCCH/PDSCH受信(S307)、及び物理上りリンク共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel;PUSCH)/物理上りリンク制御チャネル(Physical Uplink Control Channel;PUCCH)送信(S308)を行えばよい。特に、端末はPDCCHを通じて下りリンク制御情報(Downlink Control Information;DCI)を受信する。ここで、DCIは、端末に対するリソース割り当て情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なっている。
一方、端末が上りリンクを通じて基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク/上りリンクACK/NACK信号、CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Index)、RI(Rank Indicator)などを含む。3GPP LTEシステムでは、端末は、これらのCQI/PMI/RIなどの制御情報をPUSCH及び/又はPUCCHを通じて送信してもよい。
図4は、LTEシステムで用いられる無線フレームの構造を例示する図である。
図4を参照すると、無線フレーム(radio frame)は10ms(327200×Ts)の長さを有し、10個の均等なサイズのサブフレーム(subframe)で構成されている。それぞれのサブフレームは1msの長さを有し、2個のスロット(slot)で構成されている。それぞれのスロットは0.5ms(15360×Ts)の長さを有する。ここで、Tsはサンプリング時間を表し、Ts=1/(15kHz×2048)=3.2552×10−8(約33ns)で表示される。スロットは時間領域において複数のOFDMシンボルを含み、周波数領域において複数のリソースブロック(Resource Block;RB)を含む。LTEシステムにおいて一つのリソースブロックは12個の副搬送波×7(6)個のOFDMシンボルを含む。データの送信される単位時間であるTTI(Transmission Time Interval)は一つ以上のサブフレーム単位に定めることができる。上述した無線フレームの構造は例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数、サブフレームに含まれるスロットの数、又はスロットに含まれるOFDMシンボルの数は様々に変更されてもよい。
図5は、下りリンク無線フレームにおいて一つのサブフレームの制御領域に含まれる制御チャネルを例示する図である。
図5を参照すると、サブフレームは14個のOFDMシンボルで構成されている。サブフレーム設定によって先頭の1乃至3個のOFDMシンボルは制御領域として用いられ、残り13〜11個のOFDMシンボルはデータ領域として用いられる。同図で、R1乃至R4は、アンテナ0乃至3に対する基準信号(Reference Signal(RS)又はPilot Signal)を表す。RSは、制御領域及びデータ領域を問わず、サブフレーム内に一定のパターンで固定される。制御チャネルは、制御領域においてRSの割り当てられていないリソースに割り当てられ、トラフィックチャネルもデータ領域においてRSの割り当てられていないリソースに割り当てられる。制御領域に割り当てられる制御チャネルには、PCFICH(Physical Control Format Indicator CHannel)、PHICH(Physical Hybrid−ARQ Indicator CHannel)、PDCCH(Physical Downlink Control CHannel)などがある。
PCFICHは物理制御フォーマット指示子チャネルで、毎サブフレームごとにPDCCHに用いられるOFDMシンボルの個数を端末に知らせる。PCFICHは、最初のOFDMシンボルに位置し、PHICH及びPDCCHに優先して設定される。PCFICHは4個のREG(Resource Element Group)で構成され、それぞれのREGはセルID(Cell IDentity)に基づいて制御領域内に分散される。一つのREGは4個のRE(Resource Element)で構成される。REは、1副搬送波×1 OFDMシンボルと定義される最小物理リソースを表す。PCFICH値は帯域幅によって1〜3又は2〜4の値を指示し、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)で変調される。
PHICHは、物理HARQ(Hybrid−Automatic Repeat and request)指示子チャネルで、上りリンク送信に対するHARQ ACK/NACKを運ぶために用いられる。すなわち、PHICHは、UL HARQのためのDL ACK/NACK情報が送信されるチャネルを表す。PHICHは、1個のREGで構成され、セル特定(cell−specific)にスクランブル(scrambling)される。ACK/NACKは1ビットで指示され、BPSK(Binary phase shift keying)で変調される。変調されたACK/NACKは拡散因子(Spreading Factor;SF)=2又は4で拡散される。同一のリソースにマップされる複数のPHICHは、PHICHグループを構成する。PHICHグループに多重化されるPHICHの個数は、拡散コードの個数によって決定される。PHICH(グループ)は周波数領域及び/又は時間領域においてダイバーシチ利得を得るために3回反復(repetition)される。
PDCCHは物理下りリンク制御チャネルで、サブフレームにおける先頭のn個のOFDMシンボルに割り当てられる。ここで、nは1以上の整数で、PCFICHによって指示される。PDCCHは一つ以上のCCEで構成される。PDCCHは、送信チャネルであるPCH(Paging channel)及びDL−SCH(Downlink−shared channel)のリソース割り当てに関する情報、上りリンクスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)、HARQ情報などを各端末又は端末グループに知らせる。PCH(Paging channel)及びDL−SCH(Downlink−shared channel)はPDSCHを通じて送信される。したがって、基地局と端末は一般に、特定の制御情報又は特定のサービスデータ以外は、PDSCHを通じてデータをそれぞれ送信及び受信する。
PDSCHのデータがいずれの端末(一つ又は複数の端末)に送信されるものか、これら端末がどのようにPDSCHデータを受信してデコードしなければならないかに関する情報などは、PDCCHに含まれて送信される。例えば、特定PDCCHが「A」というRNTI(Radio Network Temporary Identity)でCRCマスクされており、「B」という無線リソース(例、周波数位置)及び「C」というDCIフォーマット、すなわち、伝送形式情報(例、伝送ブロックサイズ、変調方式、コーディング情報など)を用いて送信されるデータに関する情報が、特定サブフレームで送信されると仮定する。この場合、セル内の端末は、自身が持っているRNTI情報を用いて検索領域でPDCCHをモニター、すなわち、ブラインドデコードし、「A」のRNTIを持っている一つ以上の端末があると、これらの端末はPDCCHを受信し、受信したPDCCHの情報に基づいて「B」と「C」によって指示されるPDSCHを受信する。
図6は、LTEシステムで用いられる上りリンクサブフレームの構造を示す図である。
図6を参照すると、上りリンクサブフレームは、制御情報を運ぶPUCCH(Physical Uplink Control CHannel)が割り当てられる領域と、ユーザデータを運ぶPUSCH(Physical Uplink Shared CHannel)が割り当てられる領域とに区別される。サブフレームにおいて中間部分がPUSCHに割り当てられ、周波数領域においてデータ領域の両側部分がPUCCHに割り当てられる。PUCCH上で送信される制御情報は、HARQに用いられるACK/NACK、下りリンクチャネル状態を示すCQI(Channel Quality Indicator)、MIMOのためのRI(Rank Indicator)、上りリンクリソース割り当て要請であるSR(Scheduling Request)などがある。一つの端末に対するPUCCHは、サブフレーム内の各スロットで互いに異なる周波数を占める一つのリソースブロックを使用する。すなわち、PUCCHに割り当てられる2個のリソースブロックはスロット境界で周波数ホッピング(frequency hopping)する。特に、図6は、m=0のPUCCH、m=1のPUCCH、m=2のPUCCH、m=3のPUCCHがサブフレームに割り当てられるとしている。
以下、MIMOシステムについて説明する。MIMO(Multiple−Input Multiple−Output)は、複数個の送信アンテナと複数個の受信アンテナを使用する方法で、この方法によりデータの送受信効率を向上させることができる。すなわち、無線通信システムの送信端あるいは受信端で複数個のアンテナを使用することによって容量を増大させ、性能を向上させることができる。以下、本文献ではMIMOを「多重アンテナ」と呼ぶこともできる。
多重アンテナ技術では、一つの全体メッセージを受信するに単一のアンテナ経路に依存せず、複数のアンテナに受信されたデータ断片(fragment)をまとめて併合することによってデータを完成する。多重アンテナ技術を用いると、特定のサイズのセル領域内でデータ伝送速度を向上させたり、又は特定のデータ伝送速度を保障しながらシステムカバレッジ(coverage)を増加させることができる。また、この技術は、移動通信端末と中継機などに幅広く使用可能である。多重アンテナ技術によれば、単一のアンテナを使用した従来技術による移動通信における伝送量の限界を克服することが可能になる。
一般的な多重アンテナ(MIMO)通信システムの構成図が、図7に示されている。
送信端では送信アンテナがNT個設けられており、受信端では受信アンテナがNR個が設けられている。このように送信端及び受信端の両方とも複数個のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方のみ複数個のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これにより、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。1個のアンテナを使用する場合の最大伝送レートをRoとすれば、多重アンテナを使用する場合の伝送レートは、理論的に、下記の数式1のように、最大伝送レートRoにレート増加率Riを掛けた分だけ増加可能となる。ここで、Riは、NTとNRのうちの小さい値を表す。
例えば、4個の送信アンテナと4個の受信アンテナを用いるMIMO通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上、4倍の伝送レートを取得できる。このような多重アンテナシステムの理論的容量増加が90年代半ばに証明されて以来、これを実質的なデータ伝送率の向上へと導くための種々の技術が現在まで活発に研究されている。それらのいくつかの技術は既に3世代移動通信と次世代無線LANなどの様々な無線通信の標準に反映されている。
現在までの多重アンテナ関連研究動向をみると、様々なチャネル環境及び多重接続環境における多重アンテナ通信容量計算などと関連した情報理論側面の研究、多重アンテナシステムの無線チャネル測定及び模型導出の研究、及び伝送信頼度の向上及び伝送率の向上のための時空間信号処理技術の研究などを含め、様々な観点で活発に研究が進行されている。
多重アンテナシステムにおける通信方法をより具体的な方法で説明するべく、それを数学的にモデリングすると、次のように示すことができる。図7に示すように、NT個の送信アンテナとNR個の受信アンテナが存在するとする。まず、送信信号について説明すると、NT個の送信アンテナがある場合に、送信可能な最大情報はNT個であるから、送信情報を下記の数式2のようなベクトルで表現できる。
一方、それぞれの送信情報
において送信電力を別々にしてもよい。それぞれの送信電力を
とする場合、送信電力の調整された送信情報をベクトルで示すと、下記の数式3の通りである。
また、
を送信電力の対角行列
を用いて示すと、下記の数式4の通りである。
一方、送信電力の調整された情報ベクトル
に重み行列
が適用され、実際に送信されるNT個の送信信号(Transmitted signal)
が構成される場合を考慮してみる。重み行列
は、送信情報を送信チャネル状況などに応じて各アンテナに適切に分配する役割を果たす。このように送信信号
は、ベクトル
を用いて下記の数式5のように表現できる。
ここで、
は、i番目の送信アンテナとj番目の情報間の重み値を意味する。
は、重み行列(Weight Matrix)又はプリコーディング行列(Precoding Matrix)と呼ばれる。
一般に、チャネル行列のランクの物理的な意味は、与えられたチャネルで互いに異なった情報を送信できる最大数を意味する。したがって、チャネル行列のランク(rank)は、互いに独立した(independent)行(row)又は列(column)の個数のうち、最小個数と定義され、よって、行列のランクは、行(row)又は列(column)の個数より大きくなることはない。数式的に例を挙げると、チャネル行列Hのランク(rank(H))は、数式6のように制限される。
また、多重アンテナ技術を用いて送る互いに異なった情報のそれぞれを「送信ストリーム(Stream)」、又は簡単に「ストリーム」と定義するものとする。このような「ストリーム」は、「レイヤー(Layer)」と呼ぶこともできる。そのため、送信ストリームの個数は当然ながら、互いに異なった情報を送信できる最大数であるチャネルのランクより大きくなることがない。したがって、チャネル行列Hは、下記の数式7のように表すことができる。
ここで、「# of streams」は、ストリームの数を表す。一方、ここで、1個のストリームは1個以上のアンテナから送信可能であるということに留意されたい。
1個以上のストリームを複数のアンテナに対応させる様々な方法が存在する。この方法を、多重アンテナ技術の種類によって次のように説明できる。1個のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間ダイバーシチ方式といえ、複数のストリームが複数のアンテナから送信される場合は空間マルチプレクシング方式といえる。勿論、これらの中間方式である、空間ダイバーシチと空間マルチプレクシングとの混合(Hybrid)した形態も可能である。
一方、次世代移動通信システムの標準であるLTE−Aシステムでは、データ伝送率の向上のために、既存の標準では支援していなかったCoMP(Coordinated Multi Point)送信方式を支援することが予想される。ここで、CoMP送信方式とは、陰影地域にある端末及び基地局(セル又はセクター)間の通信性能を向上させるために2個以上の基地局或いはセルが互いに協調して端末と通信するための送信方式のことをいう。
CoMP送信方式は、データ共有を用いた協調的MIMO形態のジョイントプロセシング(CoMP−Joint Processing、CoMP−JP)及び協調スケジューリング/ビームフォーミング(CoMP−Coordinated Scheduling/beamforming、CoMP−CS/CB)方式に区別することができる。
下りリンクの場合、ジョイントプロセシング(CoMP−JP)方式において、端末は、CoMP送信方式を行う各基地局からデータを瞬間的に同時に受信することができ、各基地局から受信した信号を結合して受信性能を向上させることができる(Joint Transmission;JT)。また、CoMP送信方式を行う基地局のいずれか一つが特定時点に端末にデータを送信する方法も考慮することができる(DPS;Dynamic Point Selection)。これと違い、協調スケジューリング/ビームフォーミング方式(CoMP−CS/CB)では、端末はビームフォーミングを通じてデータを瞬間的に一つの基地局、すなわち、サービング基地局から受信することができる。
上りリンクの場合、ジョイントプロセシング(CoMP−JP)方式において、各基地局は端末からPUSCH信号を同時に受信することができる(Joint Reception;JR)。これと違い、協調スケジューリング/ビームフォーミング方式(CoMP−CS/CB)では一つの基地局のみがPUSCHを受信するが、このとき、協調スケジューリング/ビームフォーミング方式を用いるという決定は、協調セル(或いは、基地局)によって決定される。
以下では、参照信号についてより詳しく説明する。
一般に、チャネル測定のためにデータと共に送信側と受信側の両方で既に知っている参照信号が送信側から受信側に送信される。このような参照信号は、チャネル測定に加え、変調技法を知らせて復調過程が行われるようにする役割を果たす。参照信号は、基地局と特定端末のための専用参照信号(dedicated RS;DRS)、すなわち、端末特定参照信号と、セル内の全端末のためのセル特定参照信号である共通参照信号(common RS又はCell specific RS;CRS)とに区別される。また、セル特定参照信号は、端末でCQI/PMI/RIを測定して基地局に報告するための参照信号を含み、これをCSI−RS(Channel State Information−RS)と称する。
図8及び図9は、4個のアンテナを用いた下りリンク送信を支援するLTEシステムにおける参照信号の構造を示す図である。特に、図8は一般(normal)CP(Cyclic Prefix)の場合を示し、図9は拡張(extended)CPの場合を示す。
図8及び図9を参照すると、格子に記載された0乃至3は、アンテナポート0乃至3のそれぞれに対応してチャネル測定とデータ復調のために送信されるセル特定参照信号であるCRS(Common Reference Signal)を意味し、セル特定参照信号のCRSは、データ情報領域の他、制御情報領域全般にわたっても端末に送信されている。
また、格子に記載された「D」は、端末特定RSである下りリンクDM−RS(Demodulation−RS)を意味し、DM−RSは、データ領域、すなわち、PDSCHを通じて単一アンテナポート送信を支援する。端末特定RSであるDM−RS存在の有無は上位層を通じて端末にシグナリングされる。図8及び図9は、アンテナポート5に対応するDM−RSを例示しており、3GPP標準文書36.211ではアンテナポート7乃至14、すなわち、総8個のアンテナポートに対するDM−RSも定義している。
図10は、現在3GPP標準文書で定義している下りリンクDM−RS割り当て例を示す図である。
図10を参照すると、DM−RSグループ1にはアンテナポート{7、8、11、13}に該当するDM−RSがアンテナポート別シーケンスを用いてマップされ、DM−RSグループ2にはアンテナポート{9、10、12、14}に該当するDM−RSが同様、アンテナポート別シーケンスを用いてマップされる。
一方、上述したCSI−RSは、CRSとは別にPDSCHに対するチャネル測定を目的に提案されたし、CRSとは違い、CSI−RSは、多重セル環境でセル間干渉(inter−cell interference;ICI)を減らすために、最大32通りの異なったリソース設定(configuration)が定義されてもよい。
CSI−RS(リソース)設定は、アンテナポートの個数によってそれぞれ異なり、隣接セル間には、できるだけ異なった(リソース)設定と定義されたCSI−RSが送信されるように構成される。CSI−RSは、CRSとは違い、最大8個のアンテナポートまで支援し、3GPP標準文書では、アンテナポート15乃至22までの総8個のアンテナポートをCSI−RSのためのアンテナポートとして割り当てる。下記の表1及び表2は、3GPP標準文書で定義しているCSI−RS設定を示すものであり、特に、表1は、一般CP(Normal CP)である場合を、表2は、拡張CP(Extended CP)である場合を示している。
表1及び表2で、
は、REインデックスを表し、
は、副搬送波インデックスを、
は、OFDMシンボルインデックスを表す。図11は、現在3GPP標準文書で定義されたCSI−RS設定のうち、一般CPの場合におけるCSI−RS設定#0を例示する。
また、CSI−RSサブフレーム設定を定義することができ、これは、サブフレーム単位で表現される周期
とサブフレームオフセット
で構成される。下記の表3は、3GPP標準文書で定義しているCSI−RSサブフレーム設定を示すものである。
以下、アンテナポート間QCL(Quasi Co−Location)について説明する。
アンテナポート間QCLされているということは、端末が一つのアンテナポートから受信する信号(或いは、当該アンテナポートに対応する無線チャネル)の広範囲特性(large−scale properties)が、他のアンテナポートから受信する信号(或いは、当該アンテナポートに対応する無線チャネル)の広範囲特性と全て又は一部が同一だと仮定し得るということを意味する。ここで、広範囲特性は、周波数オフセットに関連したドップラー拡散(Doppler spread)、ドップラーシフト(Doppler shift)、タイミングオフセットに関連した平均遅延(average delay)、遅延拡散(delay spread)などを含み、さらに平均利得(average gain)も含むことができる。
上の定義によれば、端末はQCLされていないアンテナポート、すなわち、NQCL(Non Quasi co−Located)されたアンテナポート間には広範囲特性が同一であると仮定することができない。この場合、端末はアンテナポート別に周波数オフセット及びタイミングオフセットなどを取得するためのトラッキング(tracking)手順を独立して行わなければならない。
一方、QCLされているアンテナポート間については端末が次のような動作を行うことができるという利点がある。
1)端末が特定アンテナポートに対応する無線チャネルに対する電力−遅延プロファイル(power−delay profile)、遅延拡散、ドップラースペクトル(Doppler spectrum)及びドップラー拡散推定の結果を、他のアンテナポートに対応する無線チャネルに対するチャネル推定時に用いられるウィナーフィルター(Wiener filter)パラメータなどに同一に適用することができる。
2)また、端末は、特定アンテナポートに対する時間同期及び周波数同期を取った後、同一の同期を他のアンテナポートに対しても適用することができる。
3)最後に、平均利得に関しても、端末は、QCLされているアンテナポートのそれぞれに対するRSRP(Reference Signal Received Power)測定値を平均値として計算することができる。
例えば、端末がPDCCH(或いは、E−PDCCH)を介してDM−RSベース下りリンクデータチャネルスケジューリング情報、例えば、DCIフォーマット2Cを受信すると、端末は、当該スケジューリング情報で示すDM−RSシーケンスを用いてPDSCHに対するチャネル推定を行った後、データ復調を行う場合であると仮定する。
このような場合、端末が下りリンクデータチャネル復調をするためのDM−RSアンテナポートがサービングセルのCRSアンテナポートとQCLされていると、端末は、当該DM−RSアンテナポートを用いたチャネル推定時に、自身のCRSアンテナポートから推定した無線チャネルの広範囲特性(large−scale properties)をそのまま適用し、DM−RSベース下りリンクデータチャネル受信性能を向上させることができる。
同様に、端末が下りリンクデータチャネル復調をするためのDM−RSアンテナポートがサービングセルのCSI−RSアンテナポートとQCLされていると、端末は、当該DM−RSアンテナポートを用いたチャネル推定時に、サービングセルのCSI−RSアンテナポートから推定した無線チャネルの広範囲特性をそのまま適用し、DM−RSベース下りリンクデータチャネル受信性能を向上させることができる。
図12は、端末間直接通信の概念図である。
図12を参照すると、UEが他のUEと直接無線通信を行うD2D(device−to−device)通信、すなわち、端末間直接通信では、eNBがD2D送受信を指示するためのスケジューリングメッセージを送信することができる。D2D通信に参加するUEは、eNBからD2Dスケジューリングメッセージを受信し、D2Dスケジューリングメッセージが示す送受信動作を行う。ここで、UEはユーザの端末を意味するが、eNBのようなネットワークエンティティがUE間の通信方式にしたがって信号を送受信する場合には、eNBが一種のUEと見なされてもよい。
本発明では、eNBが上りリンクリソースを用いてUEに信号を送信する方法を提案する。上りリンクリソースは一般に、UEが信号を送信するリソースと定義することができる。しかし、特定時点にUEの送信するデータは少ないが、eNBの送信するデータは多い場合には、eNBは一部の上りリンクリソースを用いて信号を送信することが、全体性能の向上に役立つ。ここで、上りリンクリソースとは、FDDシステムでは上りリンクバンドを意味し、TDDシステムでは上りリンクサブフレームを意味する。
eNBが上りリンクリソースを用いてUEに信号を送信する一方法として、UE間の直接信号送受信のために定義されるリンク(以下、D2Dリンク)を用いることができる。これは、D2Dリンクが一般的には上りリンクリソースを活用するためである。したがって、D2Dリンクの動作を行うことのできるUEは、上りリンクリソースで送信されるD2Dリンクに対する受信能力を備えているため、eNBが上りリンクリソースで信号を送信することに備えて別途の受信機能を有する必要がない。また、上りリンクリソースは相対的に低い送信電力のUEが送信するリソースであることから、eNBも同様に、上りリンクリソースで信号を送信する場合にはUEの送信に準ずるレベルの電力を使用することが好ましい。
図13は、本発明の実施例によって端末間直接通信を用いて基地局が端末に信号を送信する例を示す図である。特に、図13は、eNBが上りリンクリソースを用いて、定義されたD2DリンクでUEに信号を送信する動作を示している。
本発明によれば、たとえeNBがD2Dリンクを用いてUEに信号を送信しても、当該D2D送信端は受信UEにとって一般的なD2D送信端とは区別される特殊なD2D送信端として現れ得る。一般的なD2D通信においてUEはeNBからの同期信号によって同期を獲得した後に通信を行い、D2D通信に関する各種の制御情報、例えば、使用される送信電力やリソースなどに関する情報をeNBから受け取る。しかし、D2D通信の送信端がeNBであれば、送信端自体が同期を有しており、直接制御が可能であるため、より効果的なD2D通信が可能となり得る。
以下では、このようなeNBが別途のD2D送信端としてD2D信号を送信する方法の具体的な実施例を説明する。
まず、eNBが行うD2D通信では、eNBが送信する一連の信号、例えば、PSS(primary synchronization signal)、SSS(secondary synchronization signal)、CRS(cell−specific reference signal)などとQCL仮定が可能であるという事実を活用することができる。すなわち、信号が送信されるリソースや使用するリンク属性は異なっても、eNBの通常的な送信信号、すなわち、下りリンク信号とeNBが送信するD2D信号とが同一の位置で同一の送信回路(circuit)を用いて送信されるという事実を活用する。
そのために、ネットワークは、RRCシグナリングのような上位層信号などを用いて、D2D送信端であるeNBの送信信号は特定のPSS、SSS及び/又はCRSとQCLされていることを知らせることができる。例えば、特定のセル識別子(cell ID)を知らせて、当該セル識別子のeNBが送信する下りリンク信号は当該eNBが送信するD2D信号とのQCL仮定が可能であることを知らせることができる。
ここで、QCL仮定が可能なパラメータとしては遅延拡散、ドップラー拡散、ドップラーシフト、平均遅延及び平均利得を全て挙げることができる。或いは、eNBの下りリンク信号とeNBのD2D信号との送信電力差によって送信回路の一部分が同一でない場合では、一部のパラメータに対してはQCL仮定ができないこともある。
受信UEは、まず、eNBが下りリンクリソースを用いて送信するPSS/SSS/CRSを用いて上記QCL仮定が可能なパラメータを取得した後、これを用いて、eNBの送信するD2D信号に対するチャネル推定を行うことによって、チャネル推定の正確度をより一層高めることができる。これと違い、既存のUEが送信するD2D信号の場合には、たとえeNBの信号に同期化していても、その位置がeNBの位置とは異なるだけでなく、同期化に誤差が発生するため、完全なレベルのQCL情報を活用することには困難がある。万一、既存UEのD2D信号もeNBの下りリンク信号と一部のQCL仮定が可能であれば、上記eNBが行う特殊なD2D送信端の信号は、より少ない誤差でより多様なパラメータにおいてQCL仮定が可能な形態として現れるだろう。
或いは、既存UEの送信信号はeNBの下りリンク信号と時間/周波数の同期が取れているだけで、実際チャネルの伝搬遅延(propagation delay)とは関わっていないので、ドップラーシフト及びドップラー拡散に対してのみQCL仮定が可能であるが、eNBの送信するD2D信号は、eNBの下りリンク信号とドップラーシフト、ドップラー拡散の他、平均遅延及び遅延拡散のような実際チャネルの伝搬遅延に対してもQCL仮定が可能である。
また、平均遅延ではなく実際の伝搬遅延の観点で、eNBが送信するD2D信号の受信タイミングと既存のUEが送信するD2D信号の受信タイミングとには差がある。具体的に、eNBが送信するD2D信号の受信タイミングは、既存のPSS/SSS/CRSの受信タイミングと完壁に一致する。これに対し、既存のUEが送信するD2D信号と既存のPSS/SSS/CRSとの受信タイミングにはある程度差がありうる。これは、UEがD2Dを送信する場合、まずPSS/SSS/CRSに同期を合わせた後、これに基づいてD2Dを送信することから、eNB→送信UE→受信UEという経路を経ることになり、eNBから受信UEに直接到達したPSS/SSS/CRSとは経路が異なってくるためである。
さらに、eNBが行うD2D信号の送信に対するHARQ−ACKは、eNBが下りリンクリソースを用いて送信したPDSCHに対するHARQ−ACKと併せて送信されてもよい。すなわち、根本的に両信号は同一の送信端から送信され、両信号に対するHARQ−ACKも共にフィードバックされてもよい。ここで、複数のHARQ−ACKを共に送信する方法としては既存のHARQ−ACK方式を採用することができる。例えば、各HARQ−ACKビット情報を論理積した結果を送信する方法、各HARQ−ACKビット情報の組合せからHARQ−ACK送信に使用するリソースを決定する方法、及び複数のHARQ−ACKビット情報を一つのコードワードに符号化して送信する方法を含むことができる。既存のUEが送信するD2D信号の場合には、別途のHARQ−ACKが存在しないか、存在するとしてもeNB以外の送信UEにHARQ−ACKが送信されなければならず、eNBの送信したPDSCHと共に送信されることがないという点で、eNBの送信するD2D信号は既存のUEの送信するD2D信号と異なる。したがって、ネットワークはRRCシグナリングのような上位層信号を用いて、特定のD2D信号の送信に対するHARQ−ACKがPDSCHに対するHARQ−ACKと共に送信されてもよいか否かと、もしこれら両信号に対するHARQ−ACKが共に送信されてもよいとすれば、いずれのセル或いは搬送波でのPDSCHに対するHARQ−ACKと共に送信されればよいかを知らせることができる。
図14は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック構成図である。
図14を参照すると、通信装置1400は、プロセッサ1410、メモリ1420、RFモジュール1430、ディスプレイモジュール1440、及びユーザインターフェースモジュール1450を備えている。
通信装置1400は説明の便宜のために示されたもので、一部のモジュールは省略されてもよい。また、通信装置1400は必要なモジュールをさらに備えてもよい。また、通信装置1400において一部のモジュールはより細分化したモジュールに区分されてもよい。プロセッサ1410は、図面を参照して例示した本発明の実施例に係る動作を実行するように構成される。具体的に、プロセッサ1410の詳細な動作は、図1乃至図13に記載された内容を参照すればよい。
メモリ1420は、プロセッサ1410に接続し、オペレーティングシステム、アプリケーション、プログラムコード、データなどを格納する。RFモジュール1430は、プロセッサ1410に接続し、基底帯域信号を無線信号に変換したり、無線信号を基底帯域信号に変換する機能を果たす。そのために、RFモジュール1430は、アナログ変換、増幅、フィルタリング及び周波数アップ変換又はこれらの逆過程を行う。ディスプレイモジュール1440は、プロセッサ1410に接続し、様々な情報をディスプレイする。ディスプレイモジュール1440は、特に制限されるものではなく、LCD(Liquid Crystal Display)、LED(Light Emitting Diode)、OLED(Organic Light Emitting Diode)のような周知の要素を用いることができる。ユーザインターフェースモジュール1450は、プロセッサ1410に接続し、キーパッド、タッチスクリーンなどのような周知のユーザインターフェースの組合せで構成可能である。
以上説明してきた実施例は、本発明の構成要素及び特徴を所定形態に結合したものである。各構成要素又は特徴は、別の明示的な言及がない限り、選択的なものとして考慮しなければならない。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合しない形態で実施することもでき、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施例を構成することもできる。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替わってもよい。特許請求の範囲において明示的な引用関係にない請求項を結合して実施例を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めたりできるということは明らかである。
本文書で基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード(upper node)によって行われることもある。すなわち、基地局を含む複数のネットワークノード(network nodes)からなるネットワークにおいて端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局又は基地局以外の他のネットワークノードによって行われ得ることは明らかである。基地局は、固定局(fixed station)、NodeB、eNodeB(eNB)、アクセスポイント(access point)などの用語にしてもよい。
本発明に係る実施例は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。ハードウェアによる具現では、本発明の一実施例は、一つ又はそれ以上のASICs(application specific integrated circuits)、DSPs(digital signal processors)、DSPDs(digital signal processing devices)、PLDs(programmable logic devices)、FPGAs(field programmable gate arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。
ファームウェアやソフトウェアによる具現では、本発明の一実施例は、以上で説明された機能又は動作を実行するモジュール、手順、関数などの形態で具現されてもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって駆動可能である。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、公知の様々な手段によってプロセッサとデータを交換することができる。
本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で別の特定の形態に具体化できるということが当業者にとっては自明である。したがって、上記の詳細な説明は、いずれの面においても制限的に解釈してはならず、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的な解釈によって決定すべきであり、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。