JPWO2016002323A1 - 基地局、ユーザ端末、無線通信システム、および通信制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1(1). セルラ無線通信システムの概略
図2は、本発明の第1実施形態に係るセルラ無線通信システムCSを示す概略図である。セルラ無線通信システムCSは、ユーザ端末100とマクロ基地局200とスモール基地局300とを備える。マクロ基地局200およびスモール基地局300は、交換局およびゲートウェイを備えるコアネットワークCN(不図示)に接続される。スモール基地局300は、コアネットワークCNと直接に接続されるのではなく、マクロ基地局200を経由してコアネットワークに接続されてもよい。ネットワークNWは、セルラ無線通信システムCSが備える上記の要素のうち、ユーザ端末100以外の要素を備える。
前述の通り、時分割複信による無線通信においては、無線通信リソースとして無線フレームFが用いられる。各ノード(ユーザ端末100、マクロ基地局200、スモール基地局300等)は、種々の無線信号(参照信号、ユーザ信号等)を無線フレームFに搭載して送信する。1つの無線フレームFは10個のサブフレームSFを含む。各サブフレームSFの時間長は1ミリ秒であり、1つの無線フレームFの時間長は10ミリ秒である。図1に示すように、各サブフレームSFに対して、#0から#9までのいずれかのサブフレーム番号が送信順に付与される。
図1から理解されるように、従来の各UL−DLコンフィギュレーション(#0〜#6)は、下りリンクサブフレームDと上りリンクサブフレームUとの双方を含む。前述の通り、現在のセルラ無線通信システムCSにおいては、下りリンクのトラフィック増大が1つの課題である。セルラ無線通信システムCSにおいて下りリンク信号の伝送量が多く上りリンク信号の伝送量が少ない場合、下りリンクサブフレームDが不足する一方で上りリンクサブフレームUが過剰であるケースが想定される。以上のケースでは、上りリンクに割り当てられた無線リソースが有効に活用されず無駄になるという問題がある。
1(4)−1. ユーザ端末の構成
図9は、第1実施形態に係るユーザ端末100の構成ブロック図である。ユーザ端末100は、無線通信部110と記憶部120と制御部130とを備える。音声・映像等を出力する出力装置及びユーザからの指示を受け付ける入力装置等の図示は便宜的に省略されている。無線通信部110は、マクロ基地局200およびスモール基地局300と無線通信を実行するための要素であり、送受信アンテナと、無線信号(電波)を受信して電気信号に変換する受信回路と、制御信号、ユーザ信号等の電気信号を無線信号(電波)に変換して送信する送信回路とを含む。記憶部120は、通信制御に関する情報および後述のコンピュータプログラムを記憶する。
図10は、第1実施形態に係るマクロ基地局200の構成ブロック図である。マクロ基地局200は、無線通信部210とネットワーク通信部220と記憶部230と制御部240とを備える。無線通信部210は、ユーザ端末100と無線通信を実行するための要素であり、送受信アンテナと受信回路と送信回路とを含む。ネットワーク通信部220は、スモール基地局300をはじめとするネットワークNW内の他のノードと通信を実行するための要素であり、他のノードと信号を送受信する。記憶部230は、通信制御に関する情報および後述のコンピュータプログラムを記憶する。
図11は、第1実施形態に係るスモール基地局300の構成ブロック図である。スモール基地局300は、無線通信部310とネットワーク通信部320と記憶部330と制御部340とを備える。無線通信部310は、ユーザ端末100と無線通信を実行するための要素であり、送受信アンテナと受信回路と送信回路とを含む。ネットワーク通信部320は、マクロ基地局200をはじめとするネットワークNW内の他のノードと通信を実行するための要素であり、他のノードと信号を送受信する。記憶部330は、通信制御に関する情報および後述のコンピュータプログラムを記憶する。
図12は、無線信号の送受信に先立って実行される各ノードの通知動作を示すフロー図である。マクロ基地局200とスモール基地局300とは相互に同期している。スモール基地局300は、そのスモール基地局300(スモールセルC2)が無線信号の送受信に使用しているUL−DLコンフィギュレーション番号をマクロ基地局200に通知すると共に、そのスモール基地局300(スモールセルC2)が拡張サブフレームEに対応している場合にはその旨を示す情報をマクロ基地局200に通知する(S10)。
以下、拡張サブフレームEに対応するスモール基地局300およびユーザ端末100が実行する送受信動作を説明する。下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSに関する送受信動作は従来と同様であるから、拡張サブフレームEにおける送受信動作について以下に説明する。
拡張サブフレームEに対応していないユーザ端末100aは、拡張サブフレームEにおいて、従来の上りリンクサブフレームUと同じ動作を実行する。換言すると、ユーザ端末100aは、基地局eNBより通知された当該基地局eNBが形成するセルCのUL−DLコンフィギュレーションに基づき、図8の拡張サブフレームEに相当するサブフレームを従来の上りリンクサブフレームUとして認識する。より具体的には、ユーザ端末100aの上りリンク送信部134は、所定数前の下りリンクサブフレームDが含む下りリンク制御信号(L1/L2制御信号)が当該拡張サブフレームEにおける上りリンク送信を指示する場合、または事前にRRC等の上位レイヤシグナリングによって上りリンク送信が指示された場合には、その指示に従ってスモール基地局300へ上りリンク信号を送信する。一方で、以上の下りリンク制御信号またはRRC等の上位レイヤシグナリングが上りリンク送信を指示しない場合には、上りリンク信号を送信しない。
拡張サブフレームEに対応するユーザ端末100bは、拡張サブフレームEにおいて、下りリンク制御信号(例えば、物理下りリンク制御チャネル(PDCCH)で送信されるL1/L2制御信号)または上位レイヤシグナリング(例えば、RRCメッセージ)に基づき、スモールセルC2における上りリンク送信または下りリンク受信を実行する。
1(6)−1. 参照信号
拡張サブフレームEにおいて下りリンク送信部344から送信される下りリンク参照信号の構成は、下りリンクサブフレームDにおいて下りリンク送信部344から送信される参照信号の構成と異なる。
スモール基地局300の下りリンク送信部344は、拡張サブフレームEでの下りリンク送信電力を、下りリンクサブフレームDでの下りリンク送信電力よりも低くすると好適である。例えば、下りリンク送信部344は、下りリンクサブフレームDでは下り送信電力として30dBm(または46dBm)を採用する一方、拡張サブフレームEでは下り送信電力として23dBm(上りリンク最大送信電力と同じ送信電力)を採用する。
以上の本実施形態によれば、新たな拡張サブフレームEが導入される。拡張サブフレームEは、基地局eNB(本実施形態では、マクロ基地局200に制御されるスモール基地局300)からのスケジューリングに基づいて、下りリンク伝送にも上りリンク伝送にも使用されることが可能である。したがって、全てのサブフレームSFの用途(D/U/Sの種別)が固定されている構成と比較して、時分割複信における上りリンク通信と下りリンク通信との無線リソース配分を柔軟に実行することが可能である。
本発明の第2実施形態を以下に説明する。以下に例示する各実施形態において、作用、機能が第1実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の説明を適宜に省略する。
仮想セル識別子VCIDは、1つ以上の基地局eNB(好適には複数の基地局eNB)に対応する識別子である。物理セル識別子PCIと同様、仮想セル識別子VCIDは、参照信号等の無線信号のスクランブリングや符号系列の生成に用いられるスクランブリングコードに対応する。
図15を参照して、本実施形態の仮想セル識別子を用いた拡張サブフレームの運用について説明する。マクロ基地局200の送受信制御部244は、ユーザ端末100に対し、下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSにおいて、前述と同様、物理セル識別子PCIを用いたセル特異的な(Cell-specific)通信を実行するように制御する。一方、送受信制御部244は、ユーザ端末100に対し、拡張サブフレームEにおいては仮想セル識別子VCIDを用いた端末特異的な(UE-specific)通信を実行するように制御する。
以上の構成によれば、図16に示すように、下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSでは仮想セル識別子VCIDを用いないセル特異的な通信が実行され、拡張サブフレームEでは仮想セル識別子VCIDを用いた端末特異的な通信が実行される。したがって、拡張サブフレームEにおける下りリンク伝送を停止することにより、端末特異的な通信せずセル特異的な通信のみを実行するセル運用(仮想セル識別子VCIDを使用しないセル運用)に柔軟にフォールバックすることが可能である。
リリース12のLTE規格では、ユーザ端末100が、セルCを発見するのに用いられるディスカバリ信号が提案されている。ディスカバリ信号は、下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSにて基地局eNBから送信されることが規定されている。当然ながら、今回新たに提案される拡張サブフレームEに言及しないリリース12以前のLTE規格においては、拡張サブフレームEにおけるディスカバリ信号の送信が規定されていない。
図17を参照して、第3実施形態におけるディスカバリ信号dの送信について説明する。本実施形態では、下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSにおいて第1ディスカバリ信号d1が送信され、拡張サブフレームEにおいて第2ディスカバリ信号d2が送信される。
以上の構成によれば、通常のセルCと仮想セルVCとが別個に検出され、ディスカバリ結果も別個に報告されるので、セルCの選択および仮想セルVCの選択がより適切に行われる。また、拡張サブフレームEに対応しないユーザ端末100は、従来通り、第1ディスカバリ信号d1のみを用いて検出動作を実行すればよいので、第2ディスカバリ信号d2が送信されていてもオーバヘッドが増大することがない。
リリース8から12のLTE規格では、下りリンク伝送が所定の期間にわたって実行されない場合、ユーザ端末100が間欠的な受信動作を実行する間欠受信(discontinuous reception,DRX)状態に遷移することが規定されている。
パターン1では、間欠受信制御部136は、拡張サブフレームEにおいてユーザ端末100宛てのデータ信号が送信されるか否かに関わらず、その拡張サブフレームEをPDCCHサブフレームとしてカウントしない。なお、下りリンク受信部132は、以上の拡張サブフレームEにおけるPDCCH(又はE−PDCCH)の受信及び復号を実行する。
以上のパターン1の構成によれば、PDCCHサブフレームのカウント手法が、拡張サブフレームEに対応していないユーザ端末100aと拡張サブフレームEに対応するユーザ端末100bとで共通する。したがって、新たな拡張サブフレームEが導入されるにも関わらず間欠受信制御アルゴリズムを改変せずに適用可能となる。また、拡張サブフレームEにおける上りリンク伝送と下りリンク伝送との割当てが間欠受信制御に影響しないので、柔軟に以上の割当てを行うことが可能である。
パターン2では、間欠受信制御部136は、拡張サブフレームEにおいて下りリンク受信部132がPDCCH(又はE−PDCCH)の受信を試みた場合に、その拡張サブフレームEをPDCCHサブフレームとしてカウントする。換言すると、間欠受信制御部136は、拡張サブフレームEにおいてユーザ端末100が上りリンク送信を実行する場合に、その拡張サブフレームEをPDCCHサブフレームとしてカウントしない。
以上のパターン2の構成によれば、パターン1の構成と比較してPDCCHサブフレームとしてカウントされるサブフレームSFの個数が増大する。したがって、ユーザ端末100がより早期に間欠受信状態に遷移するので、ユーザ端末100の消費電力をより低減することが可能である。
以上の実施形態は多様に変形される。具体的な変形の態様を以下に例示する。以上の実施の形態および以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない限り適宜に併合され得る。
サブフレームSFにおいて、RRC層での制御に基づいて準静的(semi-static)に設定される上りリンク制御信号(例えば、SRS,PRACH,又はPeriodic CSI/SR)の送信がスケジュールされている場合、ユーザ端末100は、そのサブフレームSFを拡張サブフレームEと認識しなくてもよい。その場合、ユーザ端末100がそのサブフレームSFを上りリンクサブフレームUと認識してもよい。また、ユーザ端末100は、RRC層での制御に基づいて準静的(semi-static)に設定される上りリンク制御信号(例えば、SRS,PRACH,又はPeriodic CSI/SR)の送信がスケジュールされている当該サブフレームSFにおいては、下りリンク制御信号の検出を試みなくてよい。また、ユーザ端末100は、拡張サブフレームEであると通知されていないサブフレームに対応するHARQフィードバックビットは生成しない。
第1実施形態では、拡張サブフレームEの用途が、基地局eNB(マクロ基地局200に制御されるスモール基地局300)からユーザ端末100へ暗示的に通知される(すなわち、上りリンクまたは下りリンクのスケジューリング情報として通知される)。しかしながら、あるサブフレームSFが拡張サブフレームEであることが基地局eNBからユーザ端末100へ明示的に通知されてもよい。以上の通知は、スモール基地局300から通知されてもよいが、スモール基地局300を制御するマクロ基地局200から通知されると好適である。以上の通知は、例えば、RRCメッセージ等の上位レイヤシグナリングを用いて行われる。
基地局eNBが明示的に拡張サブフレームEを通知する変形例1において、基地局eNBが、特定のサブフレーム番号を有する拡張サブフレームEを下りリンク伝送に準永続的(semi-persistent)に使用すべきことを、ユーザ端末100に更に通知してもよい。
第2実施形態において、マクロ基地局200の送受信制御部244は、拡張サブフレームEのための仮想セル識別子VCID(VCID1)に加えて、下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSのための仮想セル識別子VCID(VCID2)を更に設定してもよい。その場合、送受信制御部244は、ユーザ端末100に対し、下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームS用において、仮想セル識別子VCID2を用いた端末特異的な通信を実行するように制御する。
第2実施形態において、ユーザ端末100の上りリンク送信部134は、チャネル状態情報(Channel State Information,CSI)を、セル特異的通信を実行する下りリンクサブフレームDおよび特別サブフレームSと、端末特異的通信を実行する拡張サブフレームEとで、個別に報告してもよい。以上のセル特異的通信と端末特異的通信とでは無線通信環境が互いに相違するので、本変形例の構成によれば、それぞれの通信環境に応じたより適切なリンクアダプテーションが実現される。なお、以上のチャネル状態情報の報告は、周期的に実行されてもよいし、非周期的に実行されてもよい。
第3実施形態において、ユーザ端末100に対する第2ディスカバリ信号d2の受信タイミングの通知は、RRCメッセージ等の上位レイヤシグナリングによって行われてもよいし、MACシグナリングまたはPHY(L1/L2)シグナリングによって行われてもよい。上位レイヤシグナリングによって通知が行われる場合には、準静的な(semi-static)第2ディスカバリ信号d2の送信周期および送信タイミングのオフセットがユーザ端末100に通知されると好適である。一方、MACシグナリングまたはPHYシグナリングによって通知が行われる場合には、第2ディスカバリ信号d2の検出タイミングがユーザ端末100に対して動的に指示されると好適である。
以上の実施形態では、セルラ無線通信システムCSにおいてキャリアアグリゲーションが採用され、副セルとしてのスモール基地局300が拡張サブフレームEを送信する。しかしながら、主セルとしてのマクロ基地局200が拡張サブフレームEを送信する構成も採用可能である。以上の構成においては、ユーザ端末100からのフィードバックを確保するため、無線フレームFに少なくとも1つの上りリンクサブフレームUが含まれると好適である。換言すると、主セルにおいては、拡張サブフレームEと上りリンクサブフレームUとを含むUL−DLコンフィギュレーションが採用されると好適である。
ユーザ端末100は、マクロ基地局200およびスモール基地局300と無線通信が可能な任意の装置である。ユーザ端末100は、例えば、フィーチャーフォンまたはスマートフォン等の携帯電話端末でもよく、デスクトップ型パーソナルコンピュータでもよく、ノート型パーソナルコンピュータでもよく、UMPC(Ultra-Mobile Personal Computer)でもよく、携帯用ゲーム機でもよく、その他の無線端末でもよい。
セルラ無線通信システムCS内の各要素(ユーザ端末100,マクロ基地局200,スモール基地局300)においてCPUが実行する各機能は、CPUの代わりに、ハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
Claims (10)
- 時分割複信(TDD)方式による時分割無線通信をユーザ端末と実行する基地局であって、
前記時分割無線通信において用いられる無線通信リソースである無線フレームは、
下りリンク信号の伝送期間である下りリンクサブフレームと、
下りリンク信号の伝送と上りリンク信号の伝送とのいずれにも用いられないガード期間を含む特別サブフレームと、
前記基地局によるスケジューリングに基づいて、下りリンク信号の伝送期間と上りリンク信号の伝送期間とのいずれかとして用いられる拡張サブフレームとを含む
基地局。 - 前記基地局が形成するセルに固有のセル固有参照信号を少なくとも前記下りリンクサブフレームにおいて送信し、前記ユーザ端末に固有であり前記ユーザ端末における下りリンク信号の受信動作を制御する端末固有参照信号を少なくとも前記拡張サブフレームにおいて送信する下りリンク送信部を備える
請求項1の基地局。 - 前記下りリンク送信部は、
前記下りリンクサブフレームにおいて送信される前記セル固有参照信号の量よりも少ない量の前記セル固有参照信号を、前記拡張サブフレームにおいて送信する
請求項2の基地局。 - 前記下りリンク送信部は、
前記拡張サブフレームにおいて、前記下りリンクサブフレームでの前記セル固有参照信号の送信に用いる周波数帯域幅よりも狭い周波数帯域幅を用いて、前記端末固有参照信号を送信する
請求項2または請求項3の基地局。 - 時分割複信(TDD)方式による時分割無線通信を基地局と実行するユーザ端末であって、
前記時分割無線通信において用いられる無線通信リソースである無線フレームは、
下りリンク信号の伝送期間である下りリンクサブフレームと、
下りリンク信号の伝送と上りリンク信号の伝送とのいずれにも用いられないガード期間を含む特別サブフレームと、
前記基地局によるスケジューリングに基づいて、下りリンク信号の伝送期間と上りリンク信号の伝送期間とのいずれかとして用いられる拡張サブフレームとを含む
ユーザ端末。 - 少なくとも前記下りリンクサブフレームにおいて前記基地局から送信される、前記基地局が形成するセルに固有のセル固有参照信号に基づいて、前記下りリンクサブフレームにおける下りリンク信号の受信動作を実行し、少なくとも前記拡張サブフレームにおいて前記基地局から送信される、前記ユーザ端末に固有の端末固有参照信号に基づいて、前記拡張サブフレームにおける下りリンク信号の受信動作を実行する下りリンク受信部を備える
請求項5のユーザ端末。 - 下りリンク信号に対する受信動作を実行する下りリンク受信部と、
前記下りリンク受信部が間欠的な受信動作を実行する間欠受信モードに遷移すべきか否かを、当該ユーザ端末宛てのデータ信号が送信されないサブフレームをカウントした結果に応じて判定する間欠受信制御部とを備え、
前記間欠受信制御部は、
前記拡張サブフレームにおいて当該ユーザ端末宛ての前記データ信号が送信されるか否かに関わらず、当該拡張サブフレームをカウントしない
請求項5のユーザ端末。 - 下りリンク信号に対する受信動作を実行する下りリンク受信部と、
前記下りリンク受信部が間欠的な受信動作を実行する間欠受信モードに遷移すべきか否かを、当該ユーザ端末宛てのデータ信号が送信されないサブフレームをカウントした結果に応じて判定する間欠受信制御部を備え、
前記間欠受信制御部は、
前記拡張サブフレームにおいて当該ユーザ端末が上りリンク送信を実行する場合に、当該拡張サブフレームをカウントしない
請求項5のユーザ端末。 - 時分割複信(TDD)方式による時分割無線通信を実行する1以上のユーザ端末および1以上の基地局を備え、
前記時分割無線通信において用いられる無線通信リソースである無線フレームは、
下りリンク信号の伝送期間である下りリンクサブフレームと、
下りリンク信号の伝送と上りリンク信号の伝送とのいずれにも用いられないガード期間を含む特別サブフレームと、
前記基地局によるスケジューリングに基づいて、下りリンク信号の伝送期間と上りリンク信号の伝送期間とのいずれかとして用いられる拡張サブフレームとを含む
無線通信システム。 - 時分割複信(TDD)方式による時分割無線通信を実行する1以上のユーザ端末および1以上の基地局を備える無線通信システムにおける通信制御方法であって、
前記時分割無線通信において用いられる無線通信リソースである無線フレームは、
下りリンク信号の伝送期間である下りリンクサブフレームと、
下りリンク信号の伝送と上りリンク信号の伝送とのいずれにも用いられないガード期間を含む特別サブフレームと、
前記基地局によるスケジューリングに基づいて、下りリンク信号の伝送期間と上りリンク信号の伝送期間とのいずれかとして用いられる拡張サブフレームとを含む
通信制御方法。
Applications Claiming Priority (3)
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