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JP2008053864A - 移動通信システムで使用される無線基地局、ユーザ装置及び方法 - Google Patents

移動通信システムで使用される無線基地局、ユーザ装置及び方法 Download PDF

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Abstract

【課題】複数のTTIを用意することに起因する通信装置の構成、信号処理及び製品検査工程の複雑化を少なくとも緩和すること。
【解決手段】移動通信システムで使用される本発明による無線基地局は、所定の帯域幅及び送信時間間隔で規定されるリソースブロックの1以上をユーザ装置に割り当てるスケジューラと、無線リソースの割当内容を示すスケジューリング情報を各ユーザ装置に通知する手段とを有する。下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、前記送信時間間隔を伝送単位として伝送され、上り制御チャネルは前記送信時間間隔の整数倍を伝送単位として伝送されるように、前記スケジューリング情報が作成される。
【選択図】図2

Description

本発明は移動通信システムで使用される無線基地局、ユーザ装置及び方法に関する。
この種の技術分野では次世代の移動通信システムに関する研究開発が急ピッチで進められている。この移動通信システムでは信号は送信時間間隔(TTI: Transmission Time Interval)と呼ばれる単位伝送期間毎にパケット形式で伝送される。送信時間間隔TTIは、持続時間、サブフレーム等と言及されてもよい。従ってTTIは無線リソースの割当単位、チャネル符号化の単位、再送単位等の様々な信号処理の基礎になる。
ユーザデータを含むデータチャネルが通信相手に送信され、通信相手側で復調及び復号され、その通信相手から送達確認情報(肯定応答又は否定応答)を受け取るまでの期間は、制御遅延又はラウンドトリップディレイと呼ばれる。リアルタイム性の強いアプリケーション(例えば、対戦型のゲーム等)や、TCP(Transmission Control Protocol)スループットを増やす等の観点からは、TTIを短くし、制御遅延を短縮することが望ましい。
一方、上りリンクでは、基地局近傍のユーザ装置からは比較的強い受信電力が基地局で観測されるが、セル端のユーザ装置からは比較的弱い受信電力しか得られない。以下に説明されるように、セルを広くする観点からは、TTIを長く設定することが好ましい。
図1は長短2種類のTTIで規定されるパケットを示す。短いTTIのパケット(左側)も長いTTIのパケット(右側)も「制御」として示される制御チャネルを有し、短いTTIのパケットは「データ」で示されるデータチャネルを有し、長いTTIのパケットは「データ1」及び「データ2」で示されるデータチャネルを有する。長いTTIのパケット中の2つの「制御」で示される部分には同じ制御チャネルが含まれている。従って制御チャネルに関し、長いTTIのパケットは、短いTTIのパケットよりも多くの電力を確保できる。このため、セルを広くする観点からは、TTIを長く設定し、上りリンクの信号(特に制御チャネル)の所要品質を確保することが好ましい。なお、データ1とデータ2は同一内容ではないが、それらは同じTTIに属するので同じ符号化の処理が施されている。制御チャネルは、データチャネルのように再送制御や適応変調符号化(AMC)等の様々な手法で品質を維持することが困難なので、制御チャネルの送信電力や伝送期間は特に重要なパラメータになる。
このように通信環境や用途によってTTIに望まれる長さは異なるので、予め複数の長さのTTIを用意し、移動通信ステムでそれらを適宜使い分けることが提案されている(この種の技術については、例えば、非特許文献1に記載されている。)。
TR-25.896V6.0.0 2004-03,"Feasibility Study for Enhanced Uplink for UTRA FDD"(8.2章)
上述したようにTTIの長さは様々な信号処理の基礎になる基本パラメータである。従ってTTIが複数存在することは、それら複数のTTIの各々で、様々な信号処理全ての動作が保証されなければならいことを意味する。このため、装置(特にユーザ装置)の構成や信号処理が複雑化するだけでなく、製品の検査工程も著しく複雑化してしまうことが懸念される。
本発明の課題は、複数のTTIを用意することに起因する通信装置の構成、信号処理及び製品検査工程の複雑化を少なくとも緩和することである。
移動通信システムで使用される本発明による無線基地局は、所定の帯域幅及び送信時間間隔で規定されるリソースブロックの1以上をユーザ装置に割り当てるスケジューラと、無線リソースの割当内容を示すスケジューリング情報を各ユーザ装置に通知する手段とを有する。下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、前記送信時間間隔を伝送単位として伝送され、上り制御チャネルは前記送信時間間隔の整数倍を伝送単位として伝送されるように、前記スケジューリング情報が作成される。
本発明によれば、複数のTTIを用意することに起因する通信装置の構成、信号処理及び製品検査工程の複雑化を少なくとも緩和することができる。
以下、本発明の一実施例による移動通信システムを概説する。
図2は本発明の一実施例による移動通信システムの概略を示す。移動通信システムは基地局(BS)及びユーザ装置(UE)を含む。この移動通信システムでは、上り制御チャネルは、送信時間間隔の整数倍(TTI×n)を伝送単位として伝送される。nは1以上の整数である。TTI×nがリソースの割当単位になっている。基地局近傍のユーザ装置及び遠方のユーザ装置に対して、上りデータチャネルは1TTIを伝送単位として伝送される。
下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、1つの送信時間間隔(TTI)を伝送単位として伝送され、基地局に近いユーザ装置に対しても遠いユーザ装置に対しても、それらは1TTIを伝送単位として伝送される。TTIがリソースの割当単位になっている。但し、基地局から遠いユーザ装置に対しては、上り制御チャネルが2TTI毎に送信されることに合わせて、下りデータチャネルも2TTIの送信周期で送信される。即ち、下りデータチャネルの送信周期は、上り制御チャネル(下りデータチャネルに対するACK/NACK)の送信周期より長く設定される。
下りデータチャネルの伝送レートを向上させるには、同じTTIの中でより多くのリソースブロックを割り当てることが望ましい。基地局に報告されるACK/NACKは、1つのTTIの中で伝送された下りデータチャネルにつき一度報告され、リソースブロック数によらないからである。言い換えればリソースブロック数を増やして伝送レートを高くしても、上り制御チャネル(ACK/NACK)の送信周期は変更されなくてよい。
所要品質が維持されにくくなったユーザ装置への下り制御チャネルは、周波数方向のユーザ多重数(同一TTI中のユーザ多重数)が少なくなるようにスケジューリングされることが好ましい。
(基地局−下りリンク)
図3は本発明の一実施例による基地局の部分的な機能ブロック図を示す。図3では主に下りスケジューリングに関する機能要素又はエンティティ(entity)が描かれている。図3には、バッファ1〜N、下りリソース割当部32、下りリンクL1/L2制御チャネルの送信電力計算部1〜N、カバレッジ判定部34、上りリンクL1/L2制御チャネルの送信周期制御部36、下りリンク信号生成部38、共有データチャネル生成部382及びL1/L2制御チャネル生成部384が描かれている。
バッファ1〜Nの各々は、端末1〜Nの各々へ伝送されるべき送信データ(下り送信データ)を一時的に格納し、送信待機中のデータ蓄積量等に関する情報を下りリソース割当部32に通知する。「端末」は「ユーザ装置」と同義であり、移動端末だけでなく固定端末をも包含する概念である。
下りリソース割当部32は、様々な判断基準に基づいて、どのリソースブロック(RB: Resource Block)をどのユーザ装置に割り当てるべきか、どのような変調方式及びどのようなチャネル符号化率が使用されるべきか、送信電力をどの程度にすべきか等を決定する。決定された内容は下りスケジューリング情報として下りリンク信号生成部38に通知され、制御チャネルに含められる。リソースブロックは、所定の帯域幅FRB及び所定の期間TRBで規定される。ユーザ装置の選択は、基本的には各端末から報告されたCQIに基づいてなされる。この場合において、マキシマムCIR法(Maximum
CIR)法、プロポーショナルフェアネス(Proportional fairness)法等の既存の適切な如何なるスケジューリングアルゴリズムが使用されてもよい。送信バッファ蓄積量のようなユーザ装置間の公平性が参酌されてもよい。
下りリンクL1/L2制御チャネルの送信電力計算部1〜Nは、端末1〜Nの各々から報告された下りリンクのチャネル状態を示す量(CQI)に基づいて、次回送信する下りL1/L2制御チャネルの送信電力を導出する。また、制御チャネルのデータ変調方式及び符号化率を変更することも可能である。
カバレッジ判定部34は、下りL1/L2制御チャネルがどのように伝送されるべきかを判定し、判定結果を下りリソース割当部32に通知する。カバレッジ判定部34及びその動作の詳細については後述される。
上りリンクL1/L2制御チャネルの送信周期制御部36は、上りリンクL1/L2制御チャネルの送信周期TUPを決定又は確認し、それを下りリソース割当部32に通知する。この送信周期TUP以上長い送信周期TDownで下りデータチャネルが送信されるように、スケジューリング情報が作成される。
下りリンク信号生成部38は、スケジューリング情報に従って下りリンク信号を生成する。例えば下りリンクに直交周波数分割多重接続(OFDM)方式が採用されていたならば、OFDM方式で伝送される送信シンボルが作成される。
共有データチャネル生成部382は、送信シンボルに含まれるデータチャネル(共有データチャネル)をスケジューリング情報に従って生成する。
L1/L2制御チャネル生成部384は、送信シンボルに含まれる制御チャネル(L1/L2制御チャネル)を生成する。典型的には、このL1/L2制御チャネルには下りデータチャネルを復元するのに不可欠な情報(例えば、下りデータチャネルのデータ変調方式やチャネル符号化率を示す情報)が含まれる。制御チャネルには、データチャネルの有無によらず伝送されるべき情報(例えば、上りデータチャネルに対する送達確認情報(ACK/NACK))が含まれてもよい。
次に、下りリンクのスケジューリング動作が説明される。上述したように下りリソース割当部は、各ユーザ装置から報告されたCQIに基づいて、1以上のリソースブロックをユーザ装置に割り当てる。この場合において、下りリソース割当部32はカバレッジ判定部34からの指示に従ってリソースの割当内容を確定する。
カバレッジ判定部34は、送信電力計算部1〜Nで導出された電力値で及びリソースブロック数を変えずに、次回各端末に送信される下りL1/L2制御チャネルが所要品質を維持できるか否かを判定する。維持できればそのリソース割当内容がそのまま実際の下り送信に使用される。所要品質が維持されにくくなることが確認されると、カバレッジ判定部34は、下りリンクL1/L2制御チャネルの無線リソース(送信電力及びシンボル)に余裕があり且つリソースブロックに余裕があるか否かを判定する。判定結果は下りリソース割当部32に通知される。送信電力及び無線リソースに余裕があったならば、同じ下りL1/L2制御チャネルのシンボル数を増やすようにリソース割当内容が修正される。同じ下りL1/L2制御チャネルを含む2以上のリソースブロックが、同じ送信時間間隔(TTI)で送信されるようにスケジューリングされる。送信電力に余裕がない又はリソースブロックに余裕がなかった場合は、送信電力計算部1〜Nで導出された電力値で及びリソースブロック数を変えずに下りL1/L2制御チャネルが送信される。
図4は、送信電力計算部1〜Nで導出された電力値で及びリソースブロック数を変えずに下りL1/L2制御チャネルが送信される場合のリソース割当例を示す。簡明化のため、2つのユーザ装置が例示されているが、実際には多数のユーザ装置に対するリソースの割当がスケジューラで計画される。基地局近傍のユーザ装置やチャネル状態の良いユーザ装置は、図4のような最小限のリソース割当で下り制御チャネルを所要品質で受信できることが仮定されている。
図5は図4に示されるようなリソース割当では所要品質を維持しにくくなった場合であって、基地局の送信電力及びリソースブロックに余裕があった場合に行われるリソース割当例を示す。図示の例では、ユーザ装置UE1用にリソースブロック1つ増やされ、2つのリソースブロックがUE1に割り当てられる。2つのリソースブロック中の制御チャネルは同一内容である。従ってユーザ装置UE1は、図4の場合よりも高品質に制御チャネルを受信できるようになる。図5ではユーザ装置UE2も、高品質に制御チャネルを受信できるようになる。
下りL1/L2制御チャネルのユーザ装置での受信品質を確保する観点からは、図5以外に、図6に示されるように、UE1の2つのリソースブロックを時間方向に並べることも考えられる。しかしながらこのようにすると、ユーザ装置UE1はTTI×2に相当する期間が経過するまで信号処理を進めることができず、制御遅延(又はラウンドトリップディレイ)が長くなってしまう。図5に示されるように、UE1の2つのリソースブロックが同一のサブフレームで伝送されると、制御遅延は増えずに済む。従って、所要品質が維持されにくくなったユーザ装置への下り制御チャネルは、周波数方向のユーザ多重数(同一サブフレーム中のユーザ多重数)が少なくなるようにスケジューリングされることが好ましい。
(基地局−上りリンク)
図7は本発明の一実施例による基地局の部分的な機能ブロック図を示す。図7では主に上りスケジューリングに関するエンティティが描かれている。図7には、下りリソース割当部32、上りリソース割当部72、上りL1/L2制御チャネルの割当部722、上りデータチャネル割当部724、上りリンクCQI推定部1〜N、カバレッジ判定部74、上りリンクL1/L2制御チャネルの送信周期制御部36、下りリンク信号生成部38、共有データチャネル生成部382及びL1/L2制御チャネル生成部384が描かれている。
下りリソース割当部32、上りリンクL1/L2制御チャネルの送信周期制御部36、下りリンク信号生成部38、共有データチャネル生成部382及びL1/L2制御チャネル生成部384については説明済みであるので、重複的な説明は省略される。説明の便宜上、基地局のスケジューリングに関する機能要素が、上下リンク別々に図3及び図7に示されているが、各機能要素を表すブロックが、図示されているように全て別々に用意されることは必須でない。図示の機能要素の1以上が、ハードウエアにより、ソフトウエアにより又はそれら双方により1つの処理ブロックとして実現可能である。
下りリソース割当部32は、説明済みの機能に加えて、下りスケジューリング情報を上りリソース割当部72に通知する。この下りスケジューリング情報は、具体的には、下りリンクのデータチャネルの割当情報(特に、下りデータチャネルの送信周期TDownを示す情報)である。
上りリソース割当部72は、様々な判断基準に基づいて、どのリソースブロックをどのユーザ装置に割り当てるべきか、どのような変調方式及びどのようなチャネル符号化率が使用されるべきか、送信電力をどの程度にすべきか等を決定する。決定された内容はスケジューリング情報として下りリンク信号生成部38に通知され、制御チャネルに含められる。ユーザ装置の選択は、基本的には各端末に対する上りリンクCQIに基づいてなされる。この場合において、マキシマムCIR法(Maximum
CIR)法、プロポーショナルフェアネス(Proportional fairness)法等の既存の適切な如何なるスケジューリングアルゴリズムが使用されてもよい。送信バッファ蓄積量のようなユーザ装置間の公平性が参酌されてもよい。
上りL1/L2制御チャネルの割当部722は、上りL1/L2制御チャネルの割当内容を決定する。上りデータチャネル割当部724は、上りデータチャネルの割当内容を決定する。
上りL1/L2制御チャネルには、上りデータチャネルに付随して伝送されなければならない制御情報(必須制御情報又は第1制御情報)と、上りデータチャネルの有無によらず伝送される制御情報(第2制御情報)とがある。第1制御情報には、上りデータチャネルの変調方式、チャネル符号化率等のような上りデータチャネルの復調に不可欠な情報が含まれる。第2制御情報には、下りチャネル状態に関するCQI情報、下りデータチャネルの送達確認情報(ACK/NACK)等の情報が含まれる。従って、ユーザ装置は上り制御チャネルで、第1制御情報のみを、第2制御情報のみを、第1及び第2制御情報双方を伝送する可能性がある。
上りデータチャネルの伝送用にリソースブロック(無線リソース)が割り当てられた場合には、第1制御情報(及び必要に応じて第2制御情報)もそのリソースブロックでユーザ装置から送信される。上りデータチャネルの伝送用にリソースブロックが割り当てられない場合(又は上りデータチャネルの送信が希望されていない場合)には、専用のリソースブロック(専用の帯域)で第2制御チャネルがユーザ装置から送信される。
上りリンクCQI推定部1〜Nの各々は、端末(ユーザ装置)1〜Nの内対応するものから受信したパイロットチャネルの品質を測定し、上りリンクのチャネル状態を示す量(上りリンクCQI)を算出する。上りリンクCQIはリソース割当部72に通知される。
カバレッジ判定部74は、上りL1/L2制御チャネルがどのように伝送されるべきかを判定し、判定結果を上りリソース割当部72に通知する。カバレッジ判定部74は、上りリンクCQI推定部1〜Nからの上りリンクCQIに基づいて、次回各端末から受信される上りL1/L2制御チャネルが所要品質を維持できるか否かを判定する。維持できれば前回と同様なリソース割当内容がそのまま上りスケジューリング情報に反映される。
上り制御チャネルの所要品質が維持されにくくなることが確認されると、カバレッジ判定部74は、リソースブロックに余裕があるか否かを判定する。判定結果は下りリソース割当部72に通知される。リソースブロックに余裕があったならば、同じ下りL1/L2制御チャネルを含むリソースブロック数を増やすようにリソース割当内容が修正される。同じ下りL1/L2制御チャネルを含む2以上のリソースブロックは、異なる送信時間間隔(TTI)で送信されるようにスケジューリングされる。この点、同じ送信時間間隔で送信されるようにスケジューリングされた下りリンクの場合と異なる。リソースブロックに余裕がなかった場合は、前回と同様なリソース割当内容がそのまま上りスケジューリング情報に反映される。
図8は上りリンクの帯域利用例を示す。図示の例では、大小2種類のデータサイズのリソースブロックが用意されている。大きい方のリソースブロックは例えば1.25MHzの帯域幅FRB1及び例えば0.5msの持続時間TRBを有する。小さい方のリソースブロックは例えば375kHzの帯域幅FRB2及び例えば0.5msの持続時間TRBを有する。上述したように持続時間は、単位伝送期間、送信時間間隔(TTI)、サブフレーム等と言及されてよい。これは、1つの無線パケットの期間に対応させてもよい。リソースブロックは周波数軸方向に6つ並び、左右に小さなリソースブロックが配置される。リソースブロックの配置パターンは様々に設定可能であり、送信側及び受信側の双方で既知でありさえすればよい。
図示の例では、大きなリソースブロック(第2、第3、第4及び第5リソースブロック)中の一部の期間で、上りデータチャネルに付随する制御チャネル(第1制御チャネル)及び必要に応じて第2制御チャネルが伝送されるように、上りリンクのスケジューリングが行われる。制御チャネルとデータチャネルが時分割多重されている。上りデータチャネル伝送用に割り当てられる1以上のリソースブロックの中で、制御チャネルの占める割合は、ユーザ装置のチャネル状態等に応じて適切に調整されてよい。例えば図8ではUE1,UE2,UE4にそれぞれ2つのリソースブロックがデータチャネル伝送用に割り当てられているが、UE1はUE2,UE4より多くのリソース(図示の例では、より長い期間)を用いて上り制御チャネルを送信する。概して、制御チャネルの占める割合は、チャネル状態が良ければ少なく設定され、チャネル状態が悪ければ多く設定される。 小さなリソースブロック(第1又は第6リソースブロック)は、上りデータチャネルの有無によらず伝送される制御チャネル(第2制御チャネル)が伝送されるように、上りリンクのスケジューリングが行われる。即ち、第1及び第6リソースブロックの帯域は、第2制御チャネルの伝送用に専用に確保されている。
図示の例では、より小さなリソースブロック(第1及び第6リソースブロック)に関し、サブフレームの期間TRBが更に二分され、2つの細分期間が設定されている。図示の例では、「A」で示されるように、或るユーザ装置の第2制御チャネルは、第1サブフレームの第1細分期間(サブフレームの前半の期間)の第1リソースブロックと、同じ第1サブフレームの第2細分期間(サブフレームの後半の期間)の第6リソースブロックで伝送される。同様に「B」で示されるように、別のユーザ装置の第2制御チャネルは、第1サブフレームの第1細分期間の第6リソースブロックと、第1サブフレームの第2細分期間の第1リソースブロックで伝送される。このように、第2制御チャネルが周波数軸及び時間軸方向にホッピングしながら伝送されるので、周波数ダイバーシチ効果が得られ、第2制御チャネルの所要品質が維持されやすくなるように工夫されている。「A」及び「B」のリソースを利用するユーザ装置の上り制御チャネルの伝送は1サブフレームの短期間内に完了する。従ってこのようなリソースの割当は、上りデータチャネルを送信しないユーザ装置に関し、図7のカバレッジ判定部74で、次回各ユーザ装置から送信される上りL1/L2制御チャネルが所要品質を維持できるように判定された場合に利用可能である。上りデータチャネル用にリソースブロック(第2〜第5リソースブロックの1以上)が割り当てられたユーザ装置(図示の例では、UE1〜UE5)は、そのリソースブロックで第1制御チャネル及び第2制御チャネルを送信する。
カバレッジ判定部74で上り制御チャネルの所要品質が維持されにくくなることが確認され、上りリソースブロックに余裕があった場合は、そのユーザ装置の上り制御チャネル用のリソースが増やされる。例えば、「A」に示されるようなリソース割当では所要品質が維持されにくくなった場合、「C」に示されるように、そのユーザ装置の第2制御チャネルは、第1サブフレームの第1リソースブロックと第2サブフレームの第6リソースブロックで伝送される。図示の例では同様に別のユーザ装置の第2制御チャネルも、「D」に示されるように、第1サブフレームの第6リソースブロックと第2サブフレームの第1リソースブロックで伝送される。第2制御チャネルが周波数軸及び時間軸方向にホッピングしながら伝送され、周波数ダイバーシチ効果が得られる点は上記の場合と同様である。図示の例では、上り制御チャネルの伝送が長期間にわたって行われるので、その分だけ基地局での受信品質を向上させることが期待できる。一方、上りデータチャネルの伝送用に第2〜第5リソースブロックの1以上がユーザ装置に割り当てられる場合には、先行するサブフレームと以後のサブフレームで、上りデータチャネルと同じ帯域で同じ制御チャネル(データチャネルは異なってよい)がユーザ装置から送信されるようにスケジューリングが行われる。図8では第1サブフレームの第4及び第5リソースブロックで、並びに第2サブフレームの第5リソースブロックで、データチャネルと共に制御チャネルがユーザ装置から送信される。太枠中の制御チャネルは同一内容である。
図示の例では、上り制御チャネル(第2制御チャネル)の伝送期間が、1サブフレームから2サブフレームに増やされたが、より一般的には、伝送期間はサブフレームの整数倍に増やされてよい。
上記の説明では上り制御チャネルは2サブフレーム(TTI×n)を伝送単位として伝送されるが、上りデータチャネルは1サブフレームを伝送単位として伝送された。しかしながらこのことは、上りデータチャネルが、2サブフレームを伝送単位として伝送されることを禁止する趣旨ではない。第1サブフレームでUE2の送信する情報内容が、第2サブフレームでUE2の送信する情報内容と同じでもよい。データチャネルの伝送期間が2倍に増えると、上りデータチャネルの基地局での受信品質を向上させることができる。しかしながら、それを実現するには、基地局の装置構成が、長短2種類のTTIの信号を受信し、適切に処理する必要が生じ、基地局装置の複雑化、信号処理の複雑化等の問題が懸念される。けれどもユーザ装置の受信する信号のTTIが一律である限り、ユーザ装置に関する装置構成、信号処理及び製品検査工程等の複雑化の問題点を招くことは実質的に回避できる。更に、上りデータチャネルに付随するCRC等のオーバーヘッド損を小さくする観点からは、TTIを長くすることが好ましい。
(ユーザ装置)
図9は本発明の一実施例によるユーザ装置の部分的な機能ブロック図を示す。図9には、下りL1/L2制御チャネル復調部91、下り上位レイヤ信号復調部92、上りL1/L2制御チャネル生成部93、下り共通パイロットチャネル受信電力測定部94、パスロス推定部95、希望送信周期決定部96、上り共有データチャネル生成部97及び多重部98が描かれている。
下りL1/L2制御チャネル復調部91は、下りリンクで受信した信号からL1/L2制御チャネルを抽出し、それを復調及び復号する。L1/L2制御チャネルには、下りデータチャネルに付随する制御チャネル、上りデータチャネル及び/又は上り制御チャネルのスケジューリング情報、データチャネルの有無によらず伝送される制御チャネル等が含まれてよい。
下り上位レイヤ信号復調部92は、下り上位レイヤ信号(L1及びL2より上位のレイヤ)を復調及び復号する。この下り上位レイヤ信号には、上りL1/L2制御チャネルの送信周期を指示する情報が含まれてよい。
上りL1/L2制御チャネル生成部93は、下りL1/L2制御チャネル復調部91からのスケジューリング情報(リソースブロック割当情報等)及び基地局から指示された送信周期に基づいて、上りL1/L2制御チャネルを作成する。
下り共通パイロットチャネル受信電力測定部94は、基地局から送信された共通パイロットチャネルの受信品質を測定する。受信品質は、SIR、SINRその他の適切な如何なる量で表現されてもよい。
パスロス推定部95は、下りの共通パイロットチャネル及びその送信電力を示す信号を一定期間にわたって受信し、平均的な伝搬損失(パスロス)Lを算出する。伝搬損失Lは、主に距離変動やシャドーイングにより変化する。例えば1以上のフレームに及ぶ期間のような比較的長い時間にわたって受信品質を平均化することで、フェージングのような瞬時変動の影響は除去され、パスロスが導出される。
希望送信周期決定部96は、上りL1/L2制御チャネルの送信周期に関する希望値(希望送信周期)を算出する。この希望値は、現在のパスロスで表現されるチャネル状態の下で、自装置の送信電力上限値の制限の下で、上りL1/L2制御チャネルの所要品質を維持するのに好都合な送信周期(即ち、サブフレームの整数倍の値)である。
上り共有データチャネル生成部97は、上りリンクのデータチャネルを生成する。データチャネルには、ユーザ装置が送信しようとするユーザデータに加えて、上記の希望送信周期が含まれてよい。
多重部98は、上り制御チャネル及び上りデータチャネルを多重し、上りリンクで送信される送信信号を生成する。
(上り制御チャネルの送信周期の更新)
上述したように、上りリンクの制御チャネルの送信周期TUPは、図3(及び図7)の送信周期制御部36で決定又は確認される。この送信周期TUPは、(1)ユーザ装置が希望値を提示し、それが基地局で確認された後に決定されてもよいし、(2)基地局で一方的に決定されてもよい。
図10は前者(1)の場合における、図3の送信周期制御部36を示す。送信周期制御部36は、原則として各端末(ユーザ装置)が希望する値に送信周期を設定する。但し、通信状況に依存して、希望値と異なる送信周期が設定されてもよい。例えば、セルが輻輳している場合に、ユーザ装置の希望値より大きな送信周期(TTI×n)を設定し且つユーザ装置の送信電力を小さくするようにスケジューリングすることで、基地局で観測される干渉が低減されてもよい。送信周期の希望値を基地局に通知し、送信周期を更新する頻度は、比較的小さくてよいので、希望送信周期は上位レイヤ信号として送信されてよい。例えば100ms毎のような低頻度で送信周期の更新が行われてもよい。
図11は後者(2)の場合における、図3の送信周期制御部36を示す。各端末(ユーザ装置)から受信した信号の品質(SIR、SINR、CQI等でもよい)が、所定のレベルを超えるか否かに依存して、送信周期が変更される。受信信号は上りパイロットチャネルでもよいし、上り制御チャネルでもよい。なお、送信周期がユーザ装置の意向によらず、基地局で一方的に決定される場合、図9の希望送信周期決定部96は省略されてもよい。
送信周期が変更されることが基地局で最終的に確認されると、その旨(上りL1/L2制御チャネルの送信周期の更新後の値)がユーザ装置に通知される。この通知は上位レイヤ信号で行われてよい。
(TUPとTDOWNの関係)
上述したように本実施例では、下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、1つの送信時間間隔(TTI)を伝送単位として伝送される。上り制御チャネルは、送信時間間隔の整数倍(TUP=TTI×n)を伝送単位として伝送される。但し、下りデータチャネルの送信周期(TDOWN)は、上り制御チャネルの送信頻度以上に長くなるよう制約される(TDOWN≧TUP)。ユーザ装置は、下りデータチャネルに対する送達確認信号(ACK/NACK)を、上り制御チャネルで返す必要があるからである。
図12は、TUP=TDOWN=1TTI(1サブフレーム)である場合の様子を示す。1TTI毎に下りデータチャネルが(下り制御チャネルと共に)伝送され、例えばその下りデータチャネルに対する送達確認信号(ACK/NACK)が1TTI毎に上り制御チャネルで伝送されている。上り制御チャネルは、上りデータチャネルが有ってもなくても伝送される。図示の例では4つのサブフレーム(左から2,6,7,10番目)で、上り制御チャネル(第2制御チャネル)のみが伝送されている。
図13は、TUP=TDOWN=2TTIである場合の様子を示す。図示の例では、上り制御チャネルの品質を維持するため、その伝送単位TUPが2TTIに増やされている。但し上りデータチャネルは1TTIを伝送単位としている。従って、上り制御チャネルと上りデータチャネルが共に伝送される場合、TUP=2TTIの間に制御チャネルは2回反復されるが、データチャネルは反復されない。即ち、前後2つの制御チャネルの情報内容は同じであるが、前後2つのデータチャネルは異なり、それらには異なる符号化の処理がなされている。上り制御チャネルの送信周期が2TTIに増やされているので、下りデータチャネルの送信周期も2TTIに増やされ、例えばその下りデータチャネルに対する送達確認信号(ACK/NACK)が2TTI毎に上り制御チャネルで伝送される。
図14も、TUP=TDOWN=2TTIである場合の様子を示す。上り制御チャネルの品質を維持するため、その伝送単位TUPは2TTIに増やされている。図示の例では上りリンクでデータチャネルが伝送されていない。図7のカバレッジ判定部74で、上り制御チャネルの品質が悪かった場合に、上りデータチャネルの伝送用にリソースブロックが割り当てられたとする。この場合、図9の第2〜第5リソースブロックの1以上で上りデータチャネル及び上り制御チャネルが伝送されることになる。しかしながら、上り制御チャネルに専用の狭帯域(第1及び第6リソースブロック)でさえ品質が良くない場合に、より広帯域の第2〜第5リソースブロックで制御チャネルが送信されると、更に品質が劣化してしまうおそれがある。従ってそのような事態が懸念される状況では、図14に示されるように、上りデータチャネルにリソースブロックを割り当てることを禁止することが好ましい。
(HARQ)
図15は下りリンクに対する再送制御が行われる様子を示す。上述したように、下りデータチャネルはTTIを伝送単位として伝送される。その下りデータチャネルに対する送達確認信号(ACK/NACK)を含む上り制御チャネルは、TTIの整数倍を伝送単位として伝送される。そして、送達確認信号がNACKを示す場合に、下りデータチャネルが再送される。TTIの整数倍の値は、頻繁には変わらないかもしれないが、不変ではない。従って再送パケットが何時伝送されるかを全て事前に予測することはできない。従って下りリンクの再送制御として、非同期式のハイブリッド自動再送要求(Asynchronous HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest))制御が行われることが好ましい。
図16は上りリンクに対する再送制御が行われる様子を示す。上述したように、上りデータチャネルは典型的にはTTIを伝送単位として伝送される。そして、上りデータチャネルに対する送達確認信号を含む下り制御チャネルもTTIを伝送単位として伝送される。TTIはシステムで不変に固定される1つの値なので、再送パケットが何時伝送されるかを全て事前に予測することができる。従って上りリンクの再送制御として、同期式のハイブリッド自動再送要求(Synchronous HARQ)制御が行われることが好ましい。
上述したようにTTIが複数種類存在すると、信号処理の複雑化が懸念される。しかしながらTTIの異なるパケットを適切にスケジューリングすれば、そのような複雑化の問題を緩和することができる。
図17は上りリンクにおける無線リソースの割当例を示す。図示の例では長いTTI(2.0ms)で狭い帯域幅の第1リソースブロックと、短いTTI(0.5ms)で広い帯域幅の第2リソースブロックとが用意されている。一例として、比較的チャネル状態が良くないことが予想されるユーザ装置については第1リソースブロックが割り当てられ、比較的チャネル状態の良いことが予想されるユーザ装置については第2リソースブロックが割り当てられる。これらのユーザ装置のグループ分けは、上りリンクに対するCQIやパスロス等に基づいて基地局で行うことができる。CQIは基地局で受信された参照信号(パイロットチャネル)の受信品質で表現される。
図示の例では、1つの送信時間間隔(長TTI)の中で、より狭い帯域幅の第1リソースブロック及びより広い帯域幅の第2リソースブロックが周波数分割多重されている。また、第1リソースブロックの伝送期間(2.0ms)は第2リソースブロックの伝送期間(0.5ms)の整数倍である。更に1つの送信時間間隔(長TTI)の中で、複数の(4つの)第2リソースブロックが時分割多重されている。このようにスケジューリングすることで、著しい信号処理の複雑化を回避しつつ、TTIの異なるパケットの混在を許容することができる。
長い及び短いTTIのパケットを示す図である。 本発明の一実施例による移動通信システムを示す図である。 本発明の一実施例による基地局の下りスケジューリングに関する機能ブロック図を示す。 下りリンクにおける無線リソースの割当例を示す図である。 下りリンクにおける無線リソースの別の割当例を示す図である。 下りリンクにおける無線リソースの別の割当例を示す図である。 本発明の一実施例による基地局の上りスケジューリングに関する機能ブロック図を示す。 上りリンクにおける無線リソースの割当例を示す図である。 本発明の一実施例によるユーザ装置の部分的な機能ブロック図を示す。 送信周期制御部の一例を示す図である。 送信周期制御部の別の例を示す図である。 上り制御チャネルの伝送単位TUP、下りデータチャネルの伝送単位TTI及び送信周期TDOWNの関係を示す図である。 上り制御チャネルの伝送単位TUP、下りデータチャネルの伝送単位TTI及び送信周期TDOWNの関係を示す図である。 上り制御チャネルの伝送単位TUP、下りデータチャネルの伝送単位TTI及び送信周期TDOWNの関係を示す図である。 下りリンクの再送制御の様子を示す図である。 上りリンクの再送制御の様子を示す図である。 上りリンクにおける無線リソースの割当例を示す図である。
符号の説明
32 下りリソース割当部
34 カバレッジ判定部
36 上りリンクL1/L2制御チャネルの送信周期制御部
38 下りリンク信号生成部
382 共有データチャネル生成部
384 L1/L2制御チャネル生成部
72 上りリソース割当部
722 上りL1/L2制御チャネルの割当部
724 上りデータチャネル割当部
74 カバレッジ判定部
91 下りL1/L2制御チャネル復調部
92 下り上位レイヤ信号復調部
93 上りL1/L2制御チャネル生成部
94 下り共通パイロットチャネル受信電力測定部
95 パスロス推定部
96 希望送信周期決定部
97 上り共有データチャネル生成部
98 多重部

Claims (18)

  1. 移動通信システムで使用される無線基地局であって、
    所定の帯域幅及び送信時間間隔で規定されるリソースブロックの1以上をユーザ装置に割り当てるスケジューラと、
    無線リソースの割当内容を示すスケジューリング情報を各ユーザ装置に通知する手段と、
    を有し、下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、前記送信時間間隔を伝送単位として伝送され、上り制御チャネルは前記送信時間間隔の整数倍を伝送単位として伝送されるように、前記スケジューリング情報が作成される
    ことを特徴とする無線基地局。
  2. 下り制御チャネルの品質が所定のレベル未満であった場合に、より多くのリソースブロックを用いて同一内容の下り制御チャネルが伝送されるように、前記スケジューリング情報が作成される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  3. 上り制御チャネルの伝送単位に合わせて、下りデータチャネルの送信周期が調整される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  4. 1つの送信時間間隔の中で、ユーザ装置に割り当てるリソースブロック数を調整することで、該ユーザ装置に対する下りリンクのデータレートが調整される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  5. 上りデータチャネルの伝送用に1以上のリソースブロックがユーザ装置に割り当てられた場合、該ユーザ装置の制御チャネルも、上りデータチャネルと同じ帯域で伝送される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  6. 或るユーザ装置の上り制御チャネルの品質が所定のレベル未満であった場合、該ユーザ装置の上りデータチャネルの伝送用にリソースブロックを割り当てることが禁止される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  7. 前記送信時間間隔の整数倍の値が、定期的に又は不定期的に更新される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  8. 前記送信時間間隔の整数倍の値が、ユーザ装置で算出される
    ことを特徴とする請求項7記載の無線基地局。
  9. 前記送信時間間隔の整数倍の値が、ユーザ装置の送信電力及びパスロスに基づいて算出される
    ことを特徴とする請求項8記載の無線基地局。
  10. 前記送信時間間隔の整数倍の値が、上り制御チャネルの受信品質に基づいて決定される
    ことを特徴とする請求項7記載の無線基地局。
  11. 下りデータチャネルの再送制御は、非同期式のハイブリッド自動再送要求方式(HARQ)で行われる
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  12. 上りデータチャネルの再送制御は、同期式のハイブリッド自動再送要求方式(HARQ)で行われる
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  13. 上りデータチャネル伝送用に割り当てられる1以上のリソースブロックの中で、制御チャネルの占める割合が、ユーザ装置に関するチャネル状態に応じて調整される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  14. 1つの送信時間間隔の中で、帯域幅及び伝送期間が異なる複数のリソースブロックが複数のユーザ装置に割り当てられるようにスケジューリング情報が作成される
    ことを特徴とする請求項1記載の無線基地局。
  15. より狭い帯域幅の第1リソースブロック及びより広い帯域幅の第2リソースブロックが周波数分割多重され、第1リソースブロックの伝送期間は第2リソースブロックの伝送期間の整数倍であるようにスケジューリング情報が作成される
    ことを特徴とする請求項14記載の無線基地局。
  16. 移動通信システムを構成する無線基地局で使用される方法であって、
    所定の帯域幅及び送信時間間隔で規定されるリソースブロックの1以上をユーザ装置に割り当てるためのスケジューリングを行うステップと、
    無線リソースの割当内容を示すスケジューリング情報を各ユーザ装置に通知するステップと、
    を有し、下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、前記送信時間間隔を伝送単位として伝送され、上り制御チャネルは前記送信時間間隔の整数倍を伝送単位として伝送されるように、前記スケジューリング情報が作成される
    ことを特徴とする方法。
  17. 移動通信システムで使用されるユーザ装置であって、
    無線リソースの割当内容を示すスケジューリング情報を含む制御チャネルを受信する手段と、
    前記スケジューリング情報に従って、所定の帯域幅及び送信時間間隔で規定されるリソースブロックの1以上を用いて、上り制御チャネルのみ又は上り制御チャネル及び上りデータチャネルを送信する手段と、
    を有し、下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、前記送信時間間隔を伝送単位として通信され、上り制御チャネルは前記送信時間間隔の整数倍を伝送単位として送信される
    ことを特徴とするユーザ装置。
  18. 移動通信システムを構成するユーザ装置で使用される方法であって、
    無線リソースの割当内容を示すスケジューリング情報を含む制御チャネルを受信するステップと、
    前記スケジューリング情報に従って、所定の帯域幅及び送信時間間隔で規定されるリソースブロックの1以上を用いて、上り制御チャネルのみ又は上り制御チャネル及び上りデータチャネルを送信するステップと、
    を有し、下りデータチャネル及び下り制御チャネルは、前記送信時間間隔を伝送単位として通信され、上り制御チャネルは前記送信時間間隔の整数倍を伝送単位として送信される
    ことを特徴とする方法。
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