JPWO2016121776A1 - ユーザ端末および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

使用帯域がシステム帯域の一部の狭帯域に制限されており、報知情報が複数サブフレームに渡り繰り返し送受信される場合であっても、報知情報の送受信を適切に行うこと。システム帯域の一部の狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末は、第１のシステム情報および第２のシステム情報を受信する受信部と、第１のシステム情報より、第２のシステム情報の繰り返し回数を含む送信情報を取得する制御部と、を備え、受信部が、送信情報に基づいて第２のシステム情報を受信する。

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末および無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（universal mobile telecommunication system）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：long term evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥからのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥアドバンストが仕様化され、さらに、たとえばＦＲＡ（future radio access）と呼ばれるＬＴＥの後継システムが検討されている。

近年、通信装置の低コスト化に伴い、ネットワークに接続された装置が人間の手を介さずに相互に通信して自動的に制御を行う機器間通信（Ｍ２Ｍ：machine-to-machine）の技術開発が盛んに行われている。特に、３ＧＰＰ（third generation partnership project）は、Ｍ２Ｍのなかでも機器間通信用のセルラシステムとして、ＭＴＣ（machine type communication）の最適化に関する標準化を進めている（非特許文献２）。ＭＴＣ端末は、たとえば電気メータ、ガスメータ、自動販売機、車両、その他産業機器などの幅広い分野への利用が検討されている。

3GPP TS 36.300 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2" 3GPP TS 36.888 "Study on provision of low-cost Machine-Type Communications (MTC) User Equipments (UEs) based on LTE (Release 12)"

コストの低減およびセルラシステムにおけるカバレッジエリアの改善の観点から、ＭＴＣ端末のなかでも、簡易なハードウェア構成で実現可能な低コストＭＴＣ端末の需要が高まっている。低コストＭＴＣ端末は、上りリンクおよび下りリンクの使用帯域を、システム帯域の一部に制限することで実現される。システム帯域は、たとえば、既存ＬＴＥ帯域（２０ＭＨｚ）、コンポーネントキャリアなどに相当する。

使用帯域がシステム帯域の一部に制限される場合、既存システムで利用する信号やチャネルを受信することができなくなる。たとえば、既存システムにおいて、セル内の全端末に共通して必要な運用パラメータなどの情報として報知情報が伝送される。報知情報用の無線リソースとして、固定的な報知情報リソース（ＰＢＣＨ：physical broadcast channel）と可変的に使用できるＰＤＳＣＨ（physical downlink shared channel）とが組み合わせて使用される。

しかしながら、使用帯域がシステム帯域の一部に制限されるユーザ端末（たとえば、ＭＴＣ端末）では、既存のＰＤＳＣＨで送信される既存のシステム情報ブロック（ＳＩＢ：system information block）を受信することができない。

さらに、使用帯域が制限されたことによりＰＤＳＣＨの受信特性が劣化してしまうため、受信特性を向上させるためにＳＩＢを複数のサブフレームに渡って送信することが検討されている。たとえば、同じ信号を複数サブフレームに渡って繰り返し送信することで、受信信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ：signal-to-interference plus noise ratio）を向上させることができる。しかしながら、繰り返し情報を知らないと、ユーザ端末は、報知情報を受信することができず、通信を適切に行うことができなくなるおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、使用帯域がシステム帯域の一部の狭帯域に制限されており、報知情報が複数サブフレームに渡り繰り返し送受信される場合であっても、報知情報の送受信を適切に行うことができるユーザ端末および無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明のユーザ端末は、システム帯域の一部の狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末であって、第１のシステム情報および第２のシステム情報を受信する受信部と、前記第１のシステム情報より、前記第２のシステム情報の繰り返し回数を含む送信情報を取得する制御部と、を備え、前記受信部が、前記送信情報に基づいて前記第２のシステム情報を受信することを特徴とする。

本発明によれば、使用帯域がシステム帯域の一部の狭帯域に制限されており、報知情報が複数サブフレームに渡り繰り返し送受信される場合であっても、報知情報の送受信を適切に行うことができる。

下りリンクにおけるシステム帯域に対する所定の周波数帯域幅の配置について説明する図である。 下りリンクにおけるシステム帯域に対する所定の周波数帯域幅の配置について説明する図である。 第１の態様に係る報知情報送信の無線リソース割り当てを示す図である。 第１の態様に係る報知情報送信の無線リソース割り当てを示す図である。 第２の態様に係る報知情報送信の無線リソース割り当てを示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。 第３の態様に係る繰り返し回数について説明する図である。 第３の態様に係る繰り返し回数について説明する図である。 第３の態様に係る繰り返し回数について説明する図である。

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。
ＭＴＣ端末の低コスト化のために、ピークレートの減少、リソースブロックの制限、受信ＲＦ（radio frequency）制限によって端末の処理能力を抑えることが検討されている。たとえば、ＭＴＣ端末の低コスト化のために、以下のような制限が検討されている。物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：physical downlink shared channel）を用いたユニキャスト送信では、最大トランスポートブロックサイズが１０００ビットに制限される。ＰＤＳＣＨを用いた報知チャネル（ＢＣＣＨ：broadcast control channel）送信では、最大トランスポートブロックサイズが２２１６ビットに制限される。下りデータチャネルの帯域幅が、６リソースブロック（ＰＲＢ：physical resource block）に制限される。ＭＴＣ端末における受信ＲＦが１に制限される。

低コストＭＴＣ端末は、既存のユーザ端末よりもトランスポートブロックサイズおよびリソースブロックが制限されるため、ＬＴＥ Ｒｅｌ．８−１１セルに接続できない。低コストＭＴＣ端末は、報知信号によってアクセス許可が通知されているセルのみに接続される。

ＭＴＣ端末について、下りデータ信号だけでなく、下りリンクで送信されるシステム情報や下り制御信号などの各種制御信号や、上りリンクで送信されるデータ信号や各種制御信号についても、規定の狭帯域（たとえば１．４ＭＨｚ）に制限することが検討されている。

このようにＭＴＣ端末は、既存のユーザ端末との関係を考慮してＬＴＥのシステム帯域で動作させる必要がある。ここで、ＭＴＣ端末とは、システム帯域の一部の狭帯域（たとえば１．４ＭＨｚ）に使用帯域が制限された端末を指す。既存のユーザ端末とは、システム帯域（たとえば２０ＭＨｚ）を使用帯域とする端末を指す。システム帯域において、ＭＴＣ端末と既存のユーザ端末との間では、周波数多重がサポートされる。ＭＴＣ端末は、上りリンクおよび下りリンクにおいて、所定の狭帯域のＲＦのみがサポートされる。

このように、ＭＴＣ端末の使用帯域は狭帯域に制限され、既存のユーザ端末の使用帯域はシステム帯域に設定される。ＭＴＣ端末は、狭帯域を基準として設計されているため、ハードウェア構成を簡略化して、既存のユーザ端末よりも処理能力が抑えられている。ＭＴＣ端末は、ＬＣ−ＭＴＣ（low cost MTCまたはlow complexity MTC）、ＭＴＣ ＵＥなどと呼ばれてもよい。既存のユーザ端末は、ノーマルＵＥ、ｎｏｎ−ＭＴＣ ＵＥ、Ｃａｔｅｇｏｒｙ １ ＵＥなどと呼ばれてもよい。

ＬＴＥ Ｒｅｌ．１３におけるＭＴＣ端末への要求条件として、複雑さの低減、カバレッジ拡張、低消費電力化の３つが挙げられる。カバレッジ拡張としては、Ｃａｔｅｇｏｒｙ １と比較して１５ｄＢ以上のカバレッジ拡張が要求される。低消費電力化としては、バッテリー寿命の長期化が要求される。

複雑さの低減やコストの低減を目的として、上述のとおり、ＭＴＣ端末の使用帯域は狭帯域（たとえば１．４ＭＨｚ）に制限される。ＭＴＣ端末は、既存のＬＴＥ帯域（たとえば２０ＭＨｚ）に渡り、トラヒックのオフロードや周波数ホッピングの適用を考慮して、ＲＦのリチューニング機能を有する。

ここで、図１および図２を参照して、下りリンクにおけるシステム帯域に対する所定の周波数帯域幅の配置について説明する。

図１に示す例では、ＭＴＣ端末の使用帯域がシステム帯域の一部の周波数帯域幅（たとえば１．４ＭＨｚ）に制限されている。図１Ａに示す例では、複数のサブフレームにわたって１．４ＭＨｚの周波数帯域幅の位置が固定されている。この場合、周波数ダイバーシチ効果が得られないため、周波数利用効率が低下するおそれがある。また、ＭＴＣ端末のトラヒックが中心周波数に集中するという問題が生じる。図１Ｂに示す例では、１．４ＭＨｚの周波数帯域幅の位置がサブフレームごとに変化し、可変である。この場合、周波数ダイバーシチ効果が得られるため、周波数利用効率の低下を抑えることができる。また、ＭＴＣ端末のトラヒックを分散することができる。

図２に示すように、所定の周波数帯域幅の位置をサブフレームごとに変化させて報知情報を送信する場合、物理ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）は、サブフレームの中心の１．４ＭＨｚで送信される。システム情報ブロック（ＳＩＢ：system information block）については、ＭＴＣ端末が６リソースブロックでしか受信できず報知情報を送信するためには少ないこと、物理下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：physical downlink control channel）の共通サーチスペース（Ｃ−ＳＳ：common search space）を読めないことから、カバレッジ拡張モードあり、なしの両方を含めて、ＭＴＣ端末専用の新しいＳＩＢが規定される。このＭＴＣ端末専用の新しいＳＩＢを、以降、ＭＴＣ−ＳＩＢまたはＭ−ＳＩＢと記す。

Ｍ−ＳＩＢについて、送信ビット数やカバレッジに応じて、リピテーションの適用が必要になると考えられる。リピテーションとは、複数のサブフレームを用いて、同一のＰＤＳＣＨを繰り返し送信することを指す。ＭＴＣ端末は、複数のサブフレームで送信されたＰＤＳＣＨを合成することにより、受信したＰＤＳＣＨの復号を効率よく実施できる。リピテーションは、同じ周波数リソースで行われてもよいし、サブフレームごとに異なる周波数リソースでホッピングしてもよい。

リピテーションにおける繰り返し回数をどのように設定するかは明確ではない。たとえば、繰り返し回数を大きくしすぎると周波数利用効率が低下し、繰り返し回数を小さくしすぎるとカバレッジが足りなくなるおそれがある。したがって、繰り返し回数は固定ではなく、たとえばセルごとに繰り返し回数が可変であるように動的に制御することが望ましい。

これに対して、本発明者らは、セルごとにシステム情報に対する繰り返し回数を動的に制御する方法を見出した。この方法によれば、各セルサイズに対して周波数利用効率を最大化でき、かつ、ＭＴＣ端末の低消費電力化を実現できる。

以下の説明において、使用帯域が狭帯域に制限されるユーザ端末として、ＭＴＣ端末を例示するが、本発明の適用はＭＴＣ端末に限定されない。また、狭帯域を６ＰＲＢ（１．４ＭＨｚ）として説明するが、他の周波数帯域幅であっても、本明細書に基づいて本発明を適用することができる。

（第１の態様）
第１の態様では、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースが定義されない場合および定義される場合のＭ−ＳＩＢの送信方法について説明する。

ＭＴＣ端末は、図１に示すように所定の狭帯域（１．４ＭＨｚ）のみをサポートするため、広帯域のＰＤＣＣＨで送信される下り制御情報（ＤＣＩ：downlink control information）を検出できない。そこで、ＭＴＣ端末に対しては、拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ：enhanced PDCCH）を用いて、下り（ＰＤＳＣＨ）および上り（ＰＵＳＣＨ：physical uplink shared channel）のリソース割り当てを行うことが考えられる。

ＥＰＤＣＣＨは、拡張制御チャネル要素（ＥＣＣＥ：enhanced control channel element）で構成され、ユーザ端末は、サーチスペースをモニタリング（ブラインド復号）して下り制御信号を取得する。サーチスペースとしては、各ユーザ端末に個別に設定されるＵＥ固有サーチスペース（Ｕ−ＳＳ：UE specific search space）と、各ユーザ端末に共通に設定される共通サーチスペース（Ｃ−ＳＳ：common search space）とを設定することができる。拡張制御チャネルに設定するサーチスペースは、共通サーチスペースを設けずＵＥ固有サーチスペースのみを設けた構成としてもよいし、共通サーチスペースとＵＥ固有サーチスペースの両方を設けた構成としてもよい。

まず、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースが定義されていない場合について説明する。Ｍ−ＳＩＢ１は、事前に定義された周期でサブフレーム中央の６ＰＲＢを用いて送信される。Ｍ−ＳＩＢ１の繰り返し回数は、セルカバレッジに応じて固定される。Ｍ−ＳＩＢ１の繰り返し回数は仕様で決められてもよいし、ＰＢＣＨから導いてもよい。後続のＭ−ＳＩＢ（以下、Ｍ−ＳＩＢｘと記す）のための、スケジューリング情報、ＳＩ（system information）ウィンドウ長、繰り返し回数、ＭＣＳ（modulation and coding scheme）および周波数ホッピングのような情報は、Ｍ−ＳＩＢ１に含まれる。あるいは、上記情報のいくつかは、Ｍ−ＳＩＢ１に関連付けられていてもよい。関連付けとは、たとえばＭ−ＳＩＢｘの繰り返し回数を、Ｍ−ＳＩＢ１と同じまたは２倍と仮定して、Ｍ−ＳＩＢ１の繰り返し回数からＭ−ＳＩＢｘの繰り返し回数を暗黙的に導くことを指す。

図３は、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースが定義されていない場合の報知情報送信の無線リソース割り当てを示している。図３に示す例では、固定的な報知情報リソースであるＰＢＣＨが、１０ｍｓ周期で送信される。ＭＴＣ端末は、固定的なリソースであるＰＢＣＨを最初に受信して、ＰＢＣＨからＰＤＳＣＨを受信するための最低限の情報を得て、その情報をもとにＰＤＳＣＨにて送られる報知情報を読む。たとえば、ＰＢＣＨは、Ｍ−ＳＩＢ１の繰り返し回数をＭＴＣ端末に通知する。

図３に示す例では、Ｍ−ＳＩＢ１が、２０ｍｓ周期で送信される。Ｍ−ＳＩＢ１では、Ｍ−ＳＩＢｘのスケジューリング情報が送信される。Ｍ−ＳＩＢｘ（図３においてＭ−ＳＩＢ２およびＭ−ＳＩＢ３）は、図示するように連続して繰り返し送信されるほか、不連続に繰り返し送信されてもよく、通知された繰り返しパターンに従って送信されてもよい。図３に示す例では、Ｍ−ＳＩＢｘのＳＩウィンドウ長は２０ｍｓに設定されている。

このように、ＭＴＣ端末は、固定的なリソースであるＰＢＣＨを受信することでＭ−ＳＩＢ１の受信が可能となる。Ｍ−ＳＩＢ１の繰り返し回数は、ＰＢＣＨにより通知されてもよいし、仕様であらかじめ決められていてもよい。ＭＴＣ端末は、Ｍ−ＳＩＢ１を受信し、Ｍ−ＳＩＢ１よりＭ−ＳＩＢｘのスケジューリング情報を得ることでＭ−ＳＩＢｘの受信が可能となる。Ｍ−ＳＩＢｘの繰り返し回数は、Ｍ−ＳＩＢ１により通知されるか、または、Ｍ−ＳＩＢ１の繰り返し回数から暗黙的に導かれる。

続いて、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースが定義されている場合について説明する。この場合、無線基地局は、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースにＭＴＣ端末間で共有する共通制御情報をマッピングする。ＭＴＣ端末は、ＥＰＤＣＣＨのブラインド復号により得られた共通制御情報に基づいて、ＰＤＳＣＨに割り当てられたＭ−ＳＩＢを受信する。

Ｍ−ＳＩＢ１は、決まったタイミング等で送信されてもよい。繰り返し回数を含むＭ−ＳＩＢ１送信のためのすべての情報は、事前に定義される。すなわち、Ｍ−ＳＩＢ１は固定的なリソースで送信される。これらの情報は、無線基地局およびＭＴＣ端末で既知である。

Ｍ−ＳＩＢ１は、共通サーチスペースを用いてダイナミックに送信されてもよい。この場合、Ｍ−ＳＩＢ１のビット数は可変であってもよい。Ｍ−ＳＩＢ１の共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームのみ事前に定義される。Ｍ−ＳＩＢ１の共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームの繰り返し回数は固定される。ＳＩ−ＲＮＴＩ（system information radio network temporary identifier）でスクランブルしたＤＣＩ（downlink control information）フォーマット１Ａ／１Ｃが、ＰＤＳＣＨで送信するＭ−ＳＩＢ１の繰り返し回数、ＭＣＳおよび周波数ホッピングのような追加情報を示していてもよい。たとえば、これら追加情報を指示するために、ＤＣＩフォーマット内の新たなフィールドを規定してもよいし、既存のフィールド（たとえば、リソース割当フィールド）を置き換えてもよい。

Ｍ−ＳＩＢｘのスケジューリング情報、ＳＩウィンドウ長などの情報はＭ−ＳＩＢ１に含まれる。ＳＩ−ＲＮＴＩでスクランブルしたＤＣＩフォーマット１Ａ／１Ｃが、ＰＤＳＣＨで送信するＭ−ＳＩＢｘの繰り返し回数、ＭＣＳおよび周波数ホッピングのような追加情報を示していてもよい。共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームの繰り返し回数は、固定されていても、Ｍ−ＳＩＢ１に含まれていても、Ｍ−ＳＩＢ１に関連付けられていてもよい。たとえば、これら追加情報を指示するために、ＤＣＩフォーマット内の新たなフィールドを規定してもよいし、既存のフィールド（たとえば、リソース割当フィールド）を置き換えてもよい。

図４は、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースが定義されている場合の報知情報送信の無線リソース割り当てを示している。図４において、Ｍ−ＳＩＢ１は、上述のとおり決まったタイミングで送信されてもよいし、ダイナミックスケジューリングが適用されてもよい。ＭＴＣ端末は、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースに割り当てられた共通制御情報に基づいて、ＰＤＳＣＨに割り当てられたＭ−ＳＩＢ１を受信する。Ｍ−ＳＩＢ１には、Ｍ−ＳＩＢｘのスケジューリング情報などが含まれる。

ＭＴＣ端末は、ＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースに割り当てられた共通制御情報に基づいて、ＰＤＳＣＨに割り当てられたＭ−ＳＩＢｘを受信する。共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームの繰り返し回数は、固定されていても、Ｍ−ＳＩＢ１に含まれていても、Ｍ−ＳＩＢ１に関連付けられていてもよい。Ｍ−ＳＩＢｘは、図４に示すように連続して繰り返し送信されるほか、不連続に繰り返し送信されてもよく、通知された繰り返しパターンに従って送信されてもよい。

（第２の態様）
第２の態様では、第１の態様とは異なるＭ−ＳＩＢの送信方法について説明する。

この方法では、繰り返し回数の異なる同一Ｍ−ＳＩＢｘを送信する（図５参照）。図５に示す例では、所定の周期（図５において１周期は２０ｍｓ）ごとに、繰り返し回数の多いＭ−ＳＩＢ２と繰り返し回数の少ないＭ−ＳＩＢ２とが交互に送信される。Ｍ−ＳＩＢｘの送信パターンは、Ｍ−ＳＩＢ１で送信される。

図５に示す例では、Ｍ−ＳＩＢ２を受信するためのＥＰＤＣＣＨの共通サーチスペースが定義されており、周期ごとに共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームの繰り返し回数が異なる。共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームの繰り返し回数は、固定されていても、Ｍ−ＳＩＢ１に含まれていても、Ｍ−ＳＩＢ１に関連付けられていてもよい。また、共有サーチスペースは、定義されていなくてもよい。

ＭＴＣ端末は、たとえばＲＳＲＰ（reference signal received power）の測定結果によって、カバレッジエンハンスメント（ＣＥ：coverage enhancement）レベルが大きい、すなわち、繰り返し回数の多いＭ−ＳＩＢｘを受信するか、ＣＥレベルが小さい、すなわち、繰り返し回数の少ないＭ−ＳＩＢｘを受信するか、を決定する。

これにより、ＭＴＣ端末は、無線基地局とＭＴＣ端末との位置関係や、ＭＴＣ端末における受信品質などに応じて、適切にＭ−ＳＩＢｘを受信できる。

（第３の態様）
第３の態様では、Ｍ−ＳＩＢの繰り返し回数について説明する。繰り返し回数が多いと、時間ダイバーシチ効果が得られるので特性が良くなる。しかし、繰り返し回数が多いと変更周期（modification period）が長くなるため、ＭＴＣ端末がＭ−ＳＩＢを受信するまでに時間がかかり、遅延につながる。すなわち、繰り返し回数と変更周期はトレードオフの関係にある。

図１１に示す例では、Ｍ−ＳＩＢを送信するサブフレームの周期が固定されている。たとえば、Ｍ−ＳＩＢを送信するサブフレームは２０ｍｓごととする。

図１１に示す例において、カバレッジエンハンスメント（ＣＥ）レベル１の場合、繰り返し回数は２回であり、変更周期は４０ｍｓである。ＣＥレベル２の場合、繰り返し回数は８回であり、変更周期は１６０ｍｓである。ＣＥレベル１の場合、繰り返し回数が少ないので時間ダイバーシチ効果を得ることはできないが、変更周期は最小化できる。ＣＥレベル２の場合、繰り返し回数が多いので時間ダイバーシチ効果を得ることはできるが、変更周期は非常に長くなる。この場合、ＭＴＣ端末は、変更周期または繰り返し回数を報知信号等により知る必要がある。

Ｍ−ＳＩＢを送信するサブフレームの周期が固定されていると、ＣＥレベルが大きい場合に、繰り返し回数を増やして時間ダイバーシチ効果を得ることはできるが、変更周期が非常に長くなり、遅延につながってしまう。

図１２に示す例では、繰り返し回数に関係なく変更周期が固定されている。変更期間は最大繰り返し回数によって決定されるため、結果として変更周期が長くなる。この場合、ＣＥレベルによらず変更周期が一定となるため、ＣＥレベルによらず同等の時間ダイバーシチ効果が得られる。なお、変更周期を短くすると遅延を抑圧できるものの、ＣＥレベルが大きい場合にＭ−ＳＩＢの送信頻度が高くなるため、オーバーヘッドが増大する。ＭＴＣ端末は、最大繰り返し回数を想定してＭ−ＳＩＢを受信するため、繰り返し回数を知らなくてもよい。しかし、ＭＴＣ端末が、繰り返し回数を知ることは、電力消費を低減するために有益である。

図１２に示す例において、ＣＥレベル１の場合も、ＣＥレベル２の場合も、変更周期は８０ｍｓに固定されている。この変更周期は、カバレッジの最大を考慮してあらかじめ決められている。ＣＥレベル１の場合、１周期における繰り返し回数は２回である。ＣＥレベル２の場合、１周期における繰り返し回数は８回である。

変更周期が固定されていると、ＣＥレベルが小さい場合であっても、ＭＴＣ端末がＭ−ＳＩＢを受信するまでに時間がかかってしまう。ＭＴＣ端末は繰り返し回数を知らなくてもよいが、その場合は最大繰り返し回数を想定してＭ−ＳＩＢを受信するため、消費電力が増大してしまう。

図１３に示す例では、２以上の変更周期が定義されている。図１３Ａに示すように、繰り返し回数が少ない場合には（ＣＥレベル１，２）、短い変更周期が使用される。繰り返し回数が多い場合には（ＣＥレベル３，４）、長い変更周期が使用される。これらの変更周期は、それぞれ固定されている。このように、ＣＥレベルの総数と変更周期の総数が異なり、１つの変更周期に１つ以上のＣＥレベルを設定することを特徴とする。

比較的小さいＣＥレベル（たとえばＣＥレベル１，２）に対して、やや長めに変更周期を設定することで、時間ダイバーシチ効果を得つつ、適切な変更周期を用いることで遅延の増大を避けることができる。比較的大きいＣＥレベル（たとえばＣＥレベル３，４）に対して、変更周期を大きく設定することで、遅延を許容するものの、Ｍ−ＳＩＢのオーバーヘッドの増大を防ぐことができる。この場合、ＭＴＣ端末は、変更周期または繰り返し回数を報知信号等により知る必要がある。ＣＥレベルに応じた変更周期の切り替えは、仕様で規定されてもよい。

図１３Ｂに示すように、短い変更周期（たとえば４０ｍｓ）の場合、ＣＥレベルによって異なる繰り返し回数が設定される。ＣＥレベル１の場合、１周期における繰り返し回数は２回である。ＣＥレベル２の場合、１周期における繰り返し回数は８回である。同様に、長い変更周期（たとえば８０ｍｓ）の場合も、ＣＥレベルによって異なる繰り返し回数を設定することができる。図１３Ｂに示す例では、ＣＥレベル３の場合、１周期における繰り返し回数は１６回である。

２以上の変更周期を定義することにより、ＣＥレベルに応じて適切な変更周期および繰り返し回数を適用することが可能となる。

（無線通信システムの構成）
以下、本実施の形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、本発明の実施の係る無線通信方法が適用される。ここでは、狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末としてＭＴＣ端末を例示するが、ＭＴＣ端末に限定されるものではない。

図６は、本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略構成図である。図６に示す無線通信システム１は、マシン通信システムのネットワークドメインにＬＴＥシステムを採用した一例である。当該無線通信システム１では、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ：carrier aggregation）とデュアルコネクティビティ（ＤＣ：dual connectivity）の両方、またはいずれか一方を適用することができる。ＬＴＥシステムは、下りリンクおよび上りリンクの両方が、最大２０ＭＨｚのシステム帯域に設定されるものとするが、この構成に限られない。無線通信システム１は、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＬＴＥ−Ａ（LTE-advanced）、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（future radio access）などと呼ばれてもよい。

図６に示すように、無線通信システム１は、無線基地局１０と、無線基地局１０に無線接続する複数のユーザ端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃと、を含んで構成される。無線基地局１０は、上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。上位局装置３０には、たとえば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。

複数のユーザ端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃは、セル５０において無線基地局１０と通信を行うことができる。たとえば、ユーザ端末２０Ａは、ＬＴＥ（Ｒｅｌ．１０まで）またはＬＴＥ−Ａ（Ｒｅｌ．１０以降を含む）をサポートする端末（以下、ＬＴＥ端末と記す）である。ユーザ端末２０Ｂおよび２０Ｃは、マシン通信システムにおける通信デバイスとなるＭＴＣ端末である。以下、特に区別しない場合、ユーザ端末２０Ａ、２０Ｂおよび２０Ｃを、単にユーザ端末２０と記す。

ＭＴＣ端末２０Ｂおよび２０Ｃは、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、電気メータ、ガスメータ、自動販売機などの固定通信端末に限らず、車両などの移動通信端末であってもよい。ユーザ端末２０は、直接他のユーザ端末と通信してもよいし、無線基地局１０を介して他のユーザ端末と通信してもよい。

無線通信システム１では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末ごとに１つまたは連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。なお、上りおよび下りの無線アクセス方式は、これらの組み合わせに限られない。

無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：physical downlink shared channel）、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：physical downlink control channel、ＥＰＤＣＣＨ：enhanced physical downlink control channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：physical broadcast channel）などが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、所定のＳＩＢ（system information block）が伝送される。ＰＤＣＣＨ、ＥＰＤＣＣＨにより、下り制御情報（ＤＣＩ：downlink control information）が伝送される。ＰＢＣＨにより、ＭＩＢ（master information block）などが伝送される。

無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：physical uplink shared channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：physical uplink control channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報が伝送される。

図７は、本実施の形態に係る無線基地局１０の全体構成図である。図７に示すように、無線基地局１０は、ＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部および受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インタフェース１０６と、を備えている。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インタフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰ（packet data convergence protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（radio link control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（medium access control）再送制御、たとえば、ＨＡＲＱ（hybrid automatic repeat request）の送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：inverse fast fourier transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。

各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナごとにプリコーディングして出力された下り信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。

送受信部１０３は、システム情報（ＭＩＢ，ＳＩＢ）などを送信することができる。送受信部１０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。

上り信号については、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast fourier transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：inverse discrete fourier transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インタフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

伝送路インタフェース１０６は、基地局間インタフェース（たとえば、光ファイバ、Ｘ２インタフェース）を介して隣接無線基地局と信号を送受信（バックホールシグナリング）する。あるいは、伝送路インタフェース１０６は、所定のインタフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。

図８は、本実施の形態に係る無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図８では、本実施の形態に係る特徴部分の機能ブロックを主に示しており、無線基地局１０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。図８に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、送信信号生成部３０２と、マッピング部３０３と、受信信号処理部３０４と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部３０１は、ＰＤＳＣＨで送信される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨと拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）の両方、またはいずれか一方で伝送される下り制御情報、下り参照信号などのスケジューリングを制御する。また、制御部３０１は、ＰＲＡＣＨで伝送されるＲＡプリアンブル、ＰＵＳＣＨで伝送される上りデータ、ＰＵＣＣＨまたはＰＵＳＣＨで伝送される上り制御情報、上り参照信号のスケジューリングの制御（割り当て制御）も行う。上りリンク信号（上り制御信号、上りユーザデータ）の割り当て制御に関する情報は、下り制御信号（ＤＣＩ）を用いてユーザ端末２０に通知される。

制御部３０１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報に基づいて、下りリンク信号および上りリンク信号に対する無線リソースの割り当てを制御する。つまり、制御部３０１は、スケジューラとしての機能を有している。制御部３０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置を適用できる。

送信信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号を生成して、マッピング部３０３に出力する。たとえば、送信信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号の割り当て情報を通知するＤＬアサインメントおよび上り信号の割り当て情報を通知するＵＬリンクグラントを生成する。また、下りデータ信号には、各ユーザ端末２０からのチャネル状態情報（ＣＳＩ）などに基づいて決定された符号化率、変調方式などに従って符号化処理、変調処理が行われる。

送信信号生成部３０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路または信号生成装置を適用できる。

マッピング部３０３は、制御部３０１からの指示に基づいて、送信信号生成部３０２で生成された下り信号を、所定の狭帯域の無線リソース（たとえば、最大６リソースブロック）にマッピングして、送受信部１０３に出力する。

マッピング部３０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッパー、マッピング回路またはマッピング装置を適用できる。

受信信号処理部３０４は、ユーザ端末から送信されるＵＬ信号（たとえば、送達確認信号（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）、ＰＵＳＣＨで送信されたデータ信号、ＰＲＡＣＨで送信されたランダムアクセスプリアンブルなど）に対して、受信処理（たとえば、デマッピング、復調、復号など）を行う。処理結果は、制御部３０１に出力される。

受信信号処理部３０４は、受信した信号を用いて受信電力（たとえば、ＲＳＲＰ（reference signal received power））、受信品質（ＲＳＲＱ（reference signal received quality））やチャネル状態などについて測定してもよい。測定結果は、制御部３０１に出力されてもよい。

受信信号処理部３０４には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路または信号処理装置、ならびに、測定器、測定回路または測定装置を適用できる。

図９は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ここでは詳細な説明を省略するが、通常のＬＴＥ端末がＭＴＣ端末としてふるまうように動作してもよい。図９に示すように、ユーザ端末２０は、送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（送信部および受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。ユーザ端末２０は、送受信アンテナ２０１、アンプ部２０２または送受信部２０３などを複数備えてもよい。

送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号は、アンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などがなされる。この下りリンクのデータのうち、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。送受信部２０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッタ／レシーバ、送受信回路または送受信装置を適用できる。

送受信部２０３は、システム情報（ＭＩＢ，ＳＩＢ）などを受信することができる。

上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（ＨＡＲＱ）の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ）処理、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。

図１０は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１０においては、本実施の形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、ユーザ端末２０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。図１０に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、送信信号生成部４０２と、マッピング部４０３と、受信信号処理部４０４と、を少なくとも含んで構成されている。

制御部４０１は、無線基地局１０から送信された下り制御信号（ＰＤＣＣＨ／ＥＰＤＣＣＨで送信された信号）および下りデータ信号（ＰＤＳＣＨで送信された信号）を、受信信号処理部４０４から取得する。制御部４０１は、下り制御信号や、下りデータ信号に対する再送制御の要否を判定した結果などに基づいて、上り制御信号（たとえば、送達確認信号（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）など）や上りデータ信号の生成を制御する。具体的には、制御部４０１は、送信信号生成部４０２およびマッピング部４０３の制御を行う。

制御部４０１は、Ｍ−ＳＩＢ１より、Ｍ−ＳＩＢｘの繰り返し回数を含む送信情報を取得する。制御部４０１には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路または制御装置が適用される。

送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、ＵＬ信号を生成して、マッピング部４０３に出力する。たとえば、送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、送達確認信号（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）やチャネル状態情報（ＣＳＩ）などの上り制御信号を生成する。送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて上りデータ信号を生成する。たとえば、送信信号生成部４０２は、無線基地局１０から通知される下り制御信号にＵＬグラントが含まれている場合に、制御部４０１から上りデータ信号の生成を指示される。

上り制御信号生成部４０２には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器または信号生成回路を適用できる。

マッピング部４０３は、制御部４０１からの指示に基づいて、送信信号生成部４０２で生成された上り信号を無線リソース（最大６リソースブロック）にマッピングして、送受信部２０３へ出力する。マッピング部４０３には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるマッパー、マッピング回路またはマッピング装置を適用できる。

受信信号処理部４０４は、ＤＬ信号（たとえば、無線基地局から送信された下り制御信号、ＰＤＳＣＨで送信された下りデータ信号など）に対して、受信処理（たとえば、デマッピング、復調、復号など）を行う。受信信号処理部４０４は、無線基地局１０から受信した情報を、制御部４０１に出力する。受信信号処理部４０４は、たとえば、報知情報、システム情報、ページング情報、ＲＲＣシグナリング、ＤＣＩなどを、制御部４０１に出力する。

受信信号処理部４０４は、受信した信号を用いて、受信電力（ＲＳＲＰ）、受信品質（ＲＳＲＱ）やチャネル状態などについて測定してもよい。測定結果は、制御部４０１に出力されてもよい。

受信信号処理部４０４には、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路または信号処理装置、ならびに、測定器、測定回路または測定装置を適用できる。受信信号処理部４０４は、本発明に係る受信部を構成することができる。

上記実施形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。各機能ブロックは、物理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的に分離した２つ以上の装置を有線または無線で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

たとえば、無線基地局１０やユーザ端末２０の各機能の一部またはすべては、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＰＬＤ（programmable logic device）、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）などのハードウェアを用いて実現されてもよい。無線基地局１０やユーザ端末２０は、プロセッサ（ＣＰＵ）と、ネットワーク接続用の通信インターフェースと、メモリと、プログラムを保持したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体と、を含むコンピュータ装置によって実現されてもよい。

プロセッサやメモリなどは情報を通信するためのバスで接続される。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、たとえば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶媒体である。プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。無線基地局１０やユーザ端末２０は、入力キーなどの入力装置や、ディスプレイなどの出力装置を含んでいてもよい。

無線基地局１０およびユーザ端末２０の機能構成は、上述のハードウェアによって実現されてもよいし、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、両者の組み合わせによって実現されてもよい。プロセッサは、オペレーティングシステムを動作させてユーザ端末の全体を制御する。プロセッサは、記憶媒体からプログラム、ソフトウェアモジュールやデータをメモリに読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。当該プログラムは、上記の各実施形態で説明した各動作を、コンピュータに実行させるプログラムであればよい。たとえば、ユーザ端末２０の制御部４０１は、メモリに格納され、プロセッサで動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。

本出願は、２０１５年１月２８日出願の特願２０１５−０１４６０７及び２０１５年２月１０日出願の特願２０１５−０２４６１３に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (10)

1. システム帯域の一部の狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末であって、
   第１のシステム情報および第２のシステム情報を受信する受信部と、
   前記第１のシステム情報より、前記第２のシステム情報の繰り返し回数を含む送信情報を取得する制御部と、を備え、
   前記受信部が、前記送信情報に基づいて前記第２のシステム情報を受信することを特徴とするユーザ端末。
2. 前記受信部が、物理ブロードキャストチャネル（ＰＢＣＨ）を受信するとともに、前記制御部が前記ＰＢＣＨより取得した前記第１のシステム情報の繰り返し回数を含む送信情報に基づいて、前記第１のシステム情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記受信部が、あらかじめ定められたタイミングに従って固定的なリソースで送信される前記第１のシステム情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
4. 前記受信部が、共通サーチスペースを検出し、前記共通サーチスペースで指示された前記第１のシステム情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
5. ＳＩ−ＲＮＴＩでスクランブルしたＤＣＩフォーマット１Ａ／１Ｃが、下り共有チャネルで送信される前記第１のシステム情報の繰り返し回数を含む送信情報を示すことを特徴とする請求項４に記載のユーザ端末。
6. 前記受信部が、共通サーチスペースを検出し、前記共通サーチスペースで指示された前記第２のシステム情報を受信し、
   前記共通サーチスペースをモニタリングするサブフレームの繰り返し回数が、固定されているか、前記第１のシステム情報に含まれているか、または、前記第１のシステム情報に関連付けられていることを特徴とする請求項４に記載のユーザ端末。
7. 前記第２のシステム情報の繰り返し回数が、前記第１のシステム情報の繰り返し回数に関連付けられていることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
8. 前記第２のシステム情報が、所定の周期ごとに繰り返し回数の異なる送信パターンで送信され、
   前記受信部が、下り参照信号の受信品質に基づいて、前記送信パターンのいずれかを選択して、前記第２のシステム情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
9. 前記第１のシステム情報および前記第２のシステム情報の繰り返し回数および変更周期が、カバレッジエンハンスメントレベルに応じて定義されており、
   前記変更周期として、固定された第１の変更周期および第２の変更周期が定義されており、
   前記繰り返し回数が少ない場合には、前記第１の変更周期が使用され、
   前記繰り返し回数が多い場合には、前記第２の変更周期が使用されることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
10. システム帯域の一部の狭帯域に使用帯域が制限されたユーザ端末の無線通信方法であって、
    第１のシステム情報を受信する工程と、
    前記第１のシステム情報より、前記第２のシステム情報の繰り返し回数を含む送信情報を取得する工程と、
    前記送信情報に基づいて第２のシステム情報を受信する工程と、を有することを特徴とする無線通信方法。
    

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