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JP6328843B2 - 無線通信システムにおけるアップリンクデータの送信方法及びこのための装置 - Google Patents
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無線通信システムにおけるアップリンクデータの送信方法及びこのための装置 Download PDF

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Description

本明細書は、無線通信システムに関し、さらに詳細に端末がアップリンクデータを基地局に送信するための方法及びこれを支援する装置に関する。
移動通信システムは、ユーザの活動性を保障しながら音声サービスを提供するために開発された。しかしながら、移動通信システムは、音声だけでなくデータサービスまで領域を拡張し、現在には、爆発的なトラフィックの増加によって資源の不足現象が引き起こされ、ユーザがより高速のサービスに対して要求するので、より発展した移動通信システムが要求されている。
次世代移動通信システムの要求条件は、大きく爆発的なデータトラフィックの収容、ユーザ当たりの送信率の画期的な増加、大幅増加された接続デバイス数の収容、非常に低いエンド・ツー・エンド遅延(End‐to‐End Latency)、高エネルギー効率を支援できなければならない。このために、二重接続性(Dual Connectivity)、大規模多重入出力(Massive MIMO:Massive Multiple Input Multiple Output)、全二重(In‐band Full Duplex)、非直交多元接続(NOMA:Non‐Orthogonal Multiple Access)、超広帯域(Super wideband)支援、端末ネットワーキング(Device Networking)等、多様な技術が研究されている。
本明細書は、CPRBに対した循環シフト(Cyclic Shift)値をCPRB指示情報に基づいて割り当てることによって、端末の同一CPRB選択により発生できるULデータチャネル推定不可及びこれにマッピングされるエラー訂正応答(HARQ ACK/NACK)送受信の衝突を防止するための方法を提供するのに目的がある。
本発明において達成しようとする技術的課題は、以上言及した技術的課題に制限されず、言及しないさらに他の技術的課題は、以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者にとって明確に理解されることができるはずである。
本明細書は、無線通信システムにおける低い遅延(low latency)を要求するアップリンクデータ(UL data)の送信方法において、端末により行われる前記方法は、特定端末及び/またはデータを区別するために使用されるCPRB(Contention PUSCH Resource Block)指示情報を基地局に送信するステップと、CPゾーン(Contention based PUSCH Zone)のCPRB資源を介してUL(Uplink)データを前記基地局に送信するステップと、 前記基地局から前記ULデータに対するHARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest)応答をPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)を介して受信するステップとを含むものの、前記CPゾーンは、アップリンクグラント(UL grant)割り当て無しでULデータを送信できる資源領域であり、前記CPRB資源及び前記PHICHは、前記CPRB指示情報に基づいて設定される循環シフト(Cyclic Shift:CS)値がマッピングされることを特徴とする。
また、本明細書において、前記CPRB指示情報は、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)またはPUCCH(Physical Uplink Control Channel)を介して送信される信号またはシーケンスであることを特徴とする。
また、本明細書において、前記循環シフト値は、同じCPRBに対して0から<(CPRB指示情報値の最大値+1)/N>-1まで設定されることを特徴とする。
また、本明細書において、前記PHICHは、前記循環シフト値に応じて端末別に区分されることを特徴とする。
また、本明細書において、前記CPRB指示情報及び前記ULデータは、同一のサブフレームで送信されるか、または連続したサブフレームを介して送信されることを特徴とする。
また、本明細書は、無線通信システムにおける低い遅延(low latency)を要求するアップリンクデータ(UL data)の受信方法において、基地局により行われる前記方法は、特定端末及び/またはデータを区別するために使用されるCPRB(Contention PUSCH Resource Block)指示情報を少なくとも二つ以上の端末らから受信するステップと、CPゾーン(Contention based PUSCH Zone)のCPRB資源を介してUL(Uplink)データを前記少なくとも二つ以上の端末から受信するステップと、前記少なくとも二つ以上の端末に前記ULデータに対するHARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest)応答をPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)を介して送信するステップとを含むものの、前記CPゾーンは、アップリンクグラント(UL grant)割り当て無しでULデータを送信できる資源領域であり、前記CPRB資源及び前記PHICHは、前記CPRB指示情報に基づいて設定される循環シフト(Cyclic Shift:CS)値がマッピングされることを特徴とする。
また、本明細書は、無線通信システムにおいてUL(Uplink)データを送信するための端末であって、無線信号を送受信するためのRF(Radio Frequency)ユニットと、プロセッサを含み、前記プロセッサは、特定端末及び/またはデータを区別するために使用されるCPRB(Contention PUSCH Resource Block)指示情報を基地局に送信し、CPゾーン(Contention based PUSCH Zone)のCPRB資源を介してUL(Uplink)データを前記基地局に送信し、前記基地局から前記ULデータに対するHARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest)応答をPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)を介して受信するように制御するものの、前記CPゾーンは、アップリンクグラント(UL grant)割り当て無しでULデータを送信できる資源領域であり、前記CPRB資源及び前記PHICHは、前記CPRB指示情報に基づいて設定される循環シフト(Cyclic Shift:CS)値がマッピングされることを特徴とする。
本明細書は、CPRBに対した循環シフト(Cyclic Shift)値をCPRB指示情報に基づいて割り当てることによって、端末の同一CPRB選択により発生できるULデータ資源(いわゆる、DMRS:Demodulation-Reference Signal)の衝突問題を解決することによって、成功的なULデータ送受信確率を高めることができるという効果がある。
また、本明細書は、CPRB指示情報に基づいて循環シフト(Cyclic Shift)値を割り当てることによって、同一のCPRBを介して送信されるULデータに対するエラー訂正応答(HAQR ACK/NACK)送受信の衝突問題を解決できるという効果がある。
本発明において得ることができる効果は、以上言及した効果に制限されず、言及しないさらに他の効果は、以下の記載から本発明が属する技術分野における通常の知識を有した者にとって明確に理解されることができるはずである。
本発明に関する理解に役立つために、詳細な説明の一部として含まれる、添付図面は、本発明に対する実施の形態を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的特徴を説明する。
本発明が適用されることができるE‐UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造の一例を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける端末とE‐UTRANとの間の無線インタフェースプロトコル(radio interface protocol)構造を示す。 本発明が適用されることができる3GPP LTE/LTE‐Aシステムに利用される物理チャネル及びこれらを利用した一般的な信号送信方法を説明するための図である。 本発明が適用されることができる3GPP LTE/LTE‐Aにおいて無線フレームの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一つのダウンリンクスロットに対する資源グリッド(resource grid)を示した図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるダウンリンクサブフレームの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるアップリンクサブフレームの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合にACK/NACKチャネルの構造を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるACK/NACKとSRを多重化する方法を例示する。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるMACエンティティ(entity)で使用するMAC PDUを例示する図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるMAC PDUのサブヘッダを例示する。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるMAC PDUのサブヘッダを例示する。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるバッファ状態報告のためのMAC制御要素のフォーマットを例示する図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるコンポーネントキャリヤ及びキャリヤ併合の一例を示す。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける競争基盤ランダムアクセス手順を説明するための図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける非競争基盤ランダムアクセス手順を説明するための図である。 本発明が適用されることができる無線通信システムにおける端末のアップリンク資源割り当て過程を例示する図である。 本発明が適用されることができる3GPP LTE‐Aシステムにおいて要求する競争基盤ランダムアクセス手順の各過程別かかる遅延時間を説明するための図である。 本発明が適用されることができる3GPP LTE‐Aで要求する制御平面(C‐Plane)での遅延時間(latency)を説明するための図である。 本発明が適用されることができる3GPP LTE‐Aで要求する同期化された端末のドーマント状態(dormant state)からアクティブ状態(active state)への遷移時間を説明するための図である。 ランダム接続過程(Random Access Procedure)の一例を示した図である。 アップリンクサブフレームの構造を示す他の図である。 アップリンクに参照信号を送信するための信号処理過程を説明するための図である。 復調用参照信号を送信するためのサブフレームの構造を示す図である。 CPゾーン設定及び競争PUSCH資源ブロックの一例を示した図である。 競争PUSCH資源ブロックのさらに他の一例を示した図である。 CPゾーンと関連した情報送信方法の一例を示した図である。 バッファ状態報告(BSR)でCPゾーンを使用する方法の一例を示した図である。 バッファ状態報告(BSR)でCPゾーンを利用する場合、多様な方式のCPゾーン設定の一例を示した図である。 バッファ状態報告(BSR)でCPRBマッピング方法の一例を示した図である。 同じCPRB占有によってBSR送信時に発生する衝突現象の一例を示した図である。 本明細書で提案するCPRBのDMRS循環シフトを設定するための方法の一例を示した図である。 本明細書で提案するDMRS循環シフト値を設定する方法の一例を示した図である。 本明細書で提案するDMRS循環シフト値を設定する方法のさらに他の一例を示した図である。 本明細書で提案する方法が適用されることができる無線通信装置のブロック構成図を例示する。
以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付された図面を参照して詳細に説明する。添付された図面とともに以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態を説明しようとするものであり、本発明が実施され得る唯一の実施形態を表そうとするものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、当業者は、本発明がこのような具体的な細部事項無しでも実施され得ることが分かる。
いくつの場合、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されたり、各構造及び装置の核心機能を中心としたブロック図形式で図示され得る。
本明細書において基地局は、端末と直接通信を行うネットワークの終端ノード(terminal node)としての意味を有する。本文書において基地局により行われることと説明された特定動作は、場合によっては基地局の上位ノード(upper node)により行われることもできる。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で端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局または基地局以外の他のネットワークノードにより行われ得ることは自明である。「基地局(BS:Base Station)」は、固定局(fixed station)、NodeB、eNB(evolved−NodeB)、BTS(base transceiver system)、アクセスポイント(AP:Access Point)などの用語により代替され得る。また、「端末(Terminal)」は、固定されるか、移動性を有することができ、UE(User Equipment)、MS(Mobile Station)、UT(user terminal)、MSS(Mobile Subscriber Station)、SS(Subscriber Station)、AMS(Advanced Mobile Station)、WT(Wireless terminal)、MTC(Machine−Type Communication)装置、M2M(Machine−to−Machine)装置、D2D(Device−to−Device)装置などの用語に代替され得る。
以下において、下向きリンク(DL:downlink)は、基地局から端末への通信を意味し、上向きリンク(UL:uplink)は、端末から基地局への通信を意味する。下向きリンクにおいて送信機は、基地局の一部であり、受信機は、端末の一部でありうる。上向きリンクにおいて送信機は、端末の一部であり、受信機は、基地局の一部でありうる。
以下の説明において使用される特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されたものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で他の形態に変更されることができる。
以下の技術は、CDMA(code division multipleaccess)、FDMA(frequency division multiple access)、TDMA(time division multiple access)、OFDMA(orthogonal frequency division multiple access)、SC−FDMA(single carrier frequency division multiple access)、NOMA(non−orthogonal multiple access)などのような様々な無線接続システムに利用され得る。CDMAは、UTRA(universal terrestrial radio access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)で実現されることができる。TDMAは、GSM(登録商標)(global system for mobile communications)/GPRS(general packet radio service)/EDGE(enhanced data rates for GSM(登録商標) evolution)のような無線技術で実現されることができる。OFDMAは、IEEE802.11(Wi−Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802−20、E−UTRA(evolved UTRA)などのような無線技術で実現されることができる。UTRAは、UMTS(universal mobile telecommunications system)の一部である。3GPP(3rd generation partnership project) LTE(long term evolution)は、E−UTRAを使用するE−UMTS(evolved UMTS)の一部であって、下向きリンクでOFDMAを採用し、上向きリンクでSC−FDMAを採用する。LTE−A(advanced)は、3GPP LTEの進化である。
本発明の実施形態は、無線接続システムであるIEEE802、3GPP、及び3GPP2のうち、少なくとも1つに開示された標準文書により裏付けられることができる。すなわち、本発明の実施形態のうち、本発明の技術的思想を明確に表すために、説明していないステップまたは部分は、前記文書により裏付けられることができる。また、本文書で開示しているあらゆる用語は、前記標準文書により説明されることができる。
説明を明確にするために、3GPP LTE−Aを中心として記述するが、本発明の技術的特徴がこれに制限されるものではない。
システム一般
図1は、E−UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造の一例を示す。
E−UTRANシステムは、既存のUTRANシステムから進化したシステムであって、例えば、3GPP LTE−Aシステムでありうる。E−UTRANは、端末に制御平面(control plane)とユーザ平面(user plane)プロトコルを提供する基地局(eNB)等で構成され、基地局は、X2インターフェースを介して連結される。X2ユーザ平面インターフェース(X2−U)は、基地局間に定義される。X2−Uインターフェースは、ユーザ平面PDU(packet data unit)の保障されない伝達(non guaranteed delivery)を提供する。X2制御平面インターフェース(X2−CP)は、2つの隣接基地局間に定義される。X2−CPは、基地局間のコンテキスト(context)伝達、ソース基地局とターゲット基地局との間のユーザ平面トンネルの制御、ハンドオーバ関連メッセージの伝達、上向きリンク負荷管理などの機能を果たす。基地局は、無線インターフェースを介して端末と連結され、S1インターフェースを介してEPC(evolved packet core)に連結される。S1ユーザ平面インターフェース(S1−U)は、基地局とサービングゲートウェイ(S−GW:serving gateway)間に定義される。S1制御平面インターフェース(S1−MME)は、基地局と移動性管理個体(MME:mobility management entity)間に定義される。S1インターフェースは、EPS(evolved packet system)ベアラーサービス管理機能、NAS(non−access stratum)シグナリングトランスポート機能、ネットワークシェアリング、MME負荷バランシング機能などを行う。S1インターフェースは、基地局とMME/S−GW間に複数−対−複数関係(many−to−many−relation)を支援する。
図2は、端末とE−UTRAN間の無線インターフェースプロトコル(radio interface protocol)構造を示す。図2Aは、制御平面(control plane)に対する無線プロトコル構造を示し、図2Bは、ユーザ平面(user plane)に対する無線プロトコル構造を示す。
図2に示すように、端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコルの階層は、通信システムの技術分野に公知となった、広く知られた開放型システム間相互接続(OSI:open system interconnection)標準モデルの下位3階層に基づいて、第1の階層L1、第2の階層L2、及び第3の階層L3に分割されることができる。端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコルは、水平的に物理階層(physical layer)、データリンク階層(data link layer)、及びネットワーク階層(network layer)からなり、垂直的には、データ情報送信のためのプロトコルスタック(protocol stack)ユーザ平面(user plane)と制御信号(signaling)伝達のためのプロトコルスタックである制御平面(control plane)とに区分される。
制御平面は、端末とネットワーク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を意味する。ユーザ平面は、アプリケーション階層で生成されたデータ、例えば、音声データまた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を意味する。以下、無線プロトコルの制御平面とユーザ平面の各階層を説明する。第1の階層L1である物理階層(PHY:physical layer)は、物理チャネル(physical channel)を使用することにより、上位階層への情報送信サービス(information transfer service)を提供する。物理階層は、上位レベルに位置した媒体接続制御(MAC:medium access control)階層に送信チャネル(transport channel)を介して連結され、送信チャネルを介してMAC階層と物理階層との間でデータが送信される。送信チャネルは、無線インターフェースを介してデータがどのように、どの特徴で送信されるかによって分類される。そして、互いに異なる物理階層間、送信端の物理階層と受信端の物理階層との間には、物理チャネル(physical channel)を介してデータが送信される。物理階層は、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)方式で変調され、時間と周波数を無線資源として活用する。
物理階層で使用されるいくつかの物理制御チャネルがある。物理下向きリンク制御チャネル(PDCCH:physical downlink control channel)は、端末にページングチャネル(PCH:paging channel)と下向きリンク共有チャネル(DL−SCH:downlink shared channel)の資源割当及び上向きリンク共有チャネル(UL−SCH:uplink shared channel)と関連したHARQ(hybrid automatic repeat request)情報を知らせる。また、PDCCHは、端末に上向きリンク送信の資源割当を知らせる上向きリンク承認(UL Grant)を運ぶことができる。物理制御フォーマット指示子チャネル(PDFICH:physical control format indicator channel)は、端末にPDCCH等に使用されるOFDMシンボルの数を知らせ、サブフレーム毎に送信される。物理HARQ指示子チャネル(PHICH:physical HARQ indicator channel)は、上向きリンク送信の応答としてHARQ ACK(acknowledge)/NACK(non−acknowledge)信号を運ぶ。物理上向きリンク制御チャネル(PUCCH:physical uplink control channel)は、下向きリンク送信に対するHARQ ACK/NACK、スケジューリング要請、及びチャネル品質指示子(CQI:channel quality indicator)などのような上向きリンク制御情報を運ぶ。物理上向きリンク共有チャネル(PUSCH:physical uplink shared channel)は、UL−SCHを運ぶ。
第2の階層L2のMAC階層は、論理チャネル(logical channel)を介して上位階層である無線リンク制御(RLC:radio link control)階層にサービスを提供する。また、MAC階層は、論理チャネルと送信チャネルとの間のマッピング及び論理チャネルに属するMACサービスデータユニット(SDU:service data unit)の送信チャネル上に物理チャネルに提供される送信ブロック(transport block)への多重化/逆多重化機能を含む。
第2の階層L2のRLC階層は、信頼性のあるデータ送信を支援する。RLC階層の機能は、RLC SDUの連結(concatenation)、分割(segmentation)、及び再結合(reassembly)を含む。無線ベアラー(RB:radio bearer)が要求する様々なQoS(quality of service)を保障するために、RLC階層は、透明モード(TM:transparent mode)、非確認モード(UM:unacknowledged mode)、及び確認モード(AM:acknowledge mode)の3つの動作モードを提供する。AM RLCは、ARQ(automatic repeat request)を介してエラー訂正を提供する。一方、MAC階層がRLC機能を果たす場合、RLC階層は、MAC階層の機能ブロックとして含まれることができる。
第2の階層L2のパケットデータコンバージェンスプロトコル(PDCP:packet data convergence protocol)階層は、ユーザ平面でユーザデータの伝達、ヘッダ圧縮(header compression)、及び暗号化(ciphering)機能を果たす。ヘッダ圧縮機能は、小さい帯域幅を有する無線インターフェースを介してIPv4(internet protocol version 4)またはIPv6(internet protocol version 6)のようなインターネットプロトコル(IP:internet protocol)パケットを効率的に送信させるために、相対的に大きさが大きく、不要な制御情報を含んでいるIPパケットヘッダサイズを減らす機能を意味する。制御平面でのPDCP階層の機能は、制御平面データの伝達及び暗号化/完全性保護(integrity protection)を含む。
第3の階層L3の最下位部分に位置した無線資源制御(RRC:radioresource control)階層は、制御平面にのみ定義される。RRC階層は、端末とネットワークとの間の無線資源を制御する役割を果たす。このために、端末とネットワークは、RRC階層を介してRRCメッセージを互いに交換する。RRC階層は、無線ベアラー等の設定(configuration)、再設定(re−configuration)、及び解除(release)と関連して論理チャネル、送信チャネル、及び物理チャネルを制御する。無線ベアラーは、端末とネットワークとの間のデータ送信のために、第2の階層L2によって提供される論理的な経路を意味する。無線ベアラーが設定されるとは、特定サービスを提供するために、無線プロトコル階層及びチャネルの特性を規定し、それぞれの具体的なパラメータ及び動作方法を設定することを意味する。無線ベアラーは、さらにシグナリング無線ベアラー(SRB:signaling RB)とデータ無線ベアラー(DRB:data RB)の2つに分けられることができる。SRBは、制御平面においてRRCメッセージを送信する通路として使用され、DRBは、ユーザ平面においてユーザデータを送信する通路として使用される。
RRC階層上位に位置するNAS(non−access stratum)階層は、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。
eNBを構成する1つのセルは、1.25、2.5、5、10、20Mhzなどの帯域幅のうちの1つとして設定されて、種々の端末に下向きまたは上向き送信サービスを提供する。互いに異なるセルは、互いに異なる帯域幅を提供するように設定されることができる。
ネットワークから端末にデータを送信する下向き送信チャネル(downlink transport channel)は、システム情報を送信する放送チャネル(BCH:broadcast channel)、ページングメッセージを送信するPCH、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信するDL−SCHなどがある。下向きマルチキャストまたは放送サービスのトラフィック若しくは制御メッセージの場合、DL−SCHを介して送信されることができ、或いは別の下向きマルチキャストチャネル(MCH:multicast channel)を介して送信されることもできる。一方、端末からネットワークにデータを送信する上向き送信チャネル(uplink transport channel)としては、初期制御メッセージを送信するランダムアクセスチャネル(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UL−SCH(uplink shared channel)がある。
論理チャネル(logical channel)は、送信チャネルの上位にあり、送信チャネルにマッピングされる。論理チャネルは、制御領域情報の伝達のための制御チャネルとユーザ領域情報の伝達のためのトラフィックチャネルとに区分されることができる。論理チャネルとしては、放送制御チャネル(BCCH:broadcast control channel)、ページング制御チャネル(PCCH:paging control channel)、共通制御チャネル(CCCH:common control channel)、専用制御チャネル(DCCH:dedicated control channel)、マルチキャスト制御チャネル(MCCH:multicast control channel)、専用トラフィックチャネル(DTCH:dedicated traffic channel)、マルチキャストトラフィックチャネル(MTCH:multicast traffic channel)などがある。
端末とMMEの制御平面に位置したNAS階層で端末の移動性を管理するために、EMM(EPS mobility management)登録状態(EMM−REGISTERED)及びEMM登録解除状態(EMM−DEREGISTERED)が定義され得る。EMM登録状態及びEMM登録解除状態は、端末とMMEに適用されることができる。端末の電源を最初につけた場合のように、初期端末はEMM登録解除状態にあり、この端末がネットワークに接続するために、初期接続(initial attach)手順を介して当該ネットワークに登録する過程を行う。接続手順が成功的に行われれば、端末及びMMEは、EMM登録状態に遷移(transition)される。
また、端末とネットワークとの間のシグナリング連結(signaling connection)を管理するために、ECM(EPS connection management)連結状態(ECM−CONNECTED)及びECMアイドル状態(ECM−IDLE)が定義され得る。ECM連結状態及びECMアイドル状態も端末とMMEに適用され得る。ECM連結は、端末と基地局との間に設定されるRRC連結と、基地局とMMEとの間に設定されるS1シグナリング連結とで構成される。RRC状態は、端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが論理的に連結(connection)されているか否かを表す。すなわち、端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが連結されている場合、端末は、RRC連結状態(RRC_CONNECTED)にあるようになる。端末のRRC階層と基地局のRRC階層とが連結されていない場合、端末は、RRCアイドル状態(RRC_IDLE)にあるようになる。
ネットワークは、ECM連結状態にある端末の存在をセル単位で把握することができ、端末を効果的に制御することができる。それに対し、ネットワークは、ECMアイドル状態にある端末の存在を把握することができず、コアネットワーク(CN:core network)がセルよりさらに大きい地域単位であるトラッキング領域(tracking area)単位で管理する。端末がECMアイドル状態にあるときには、端末は、トラッキング領域で唯一に割り当てられたIDを用いてNASにより設定された不連続受信(DRX:Discontinuous Reception)を行う。すなわち、端末は、端末−特定ページングDRXサイクル毎に、特定ページング機会にページング信号をモニタリングすることにより、システム情報及びページング情報のブロードキャストを受信することができる。また、端末がECMアイドル状態にあるときには、ネットワークは、端末のコンテキスト(context)情報を有していない。したがって、ECMアイドル状態の端末は、ネットワークの命令を受ける必要無しでセル選択(cell selection)またはセル再選択(cell reselection)のような端末基盤の移動性関連手順を行うことができる。ECMアイドル状態で端末の位置がネットワークが知っている位置と異なるようになる場合、端末は、トラッキング領域アップデート(TAU:tracking area update)手順を介してネットワークに当該端末の位置を知らせることができる。それに対し、端末がECM連結状態にあるときには、端末の移動性は、ネットワークの命令によって管理される。ECM連結状態でネットワークは、端末が属したセルを知る。したがって、ネットワークは、端末にまたは端末からデータを送信及び/又は受信し、端末のハンドオーバのような移動性を制御し、周辺セルに対するセル測定を行うことができる。
上記のように、端末が音声やデータのような通常の移動通信サービスを受けるためには、ECM連結状態に遷移しなければならない。端末の電源を最初につけた場合のように、初期端末は、EMM状態と同様にECMアイドル状態にあり、端末が初期接続(initial attach)手順を介して当該ネットワークに成功的に登録するようになると、端末及びMMEは、ECM連結状態に遷移(transition)される。また、端末がネットワークに登録されているが、トラフィックが非活性化されて無線資源が割り当てられていない場合、端末は、ECMアイドル状態にあり、当該端末に上向きリンク或いは下向きリンクの新しいトラフィックが発生されれば、サービス要請(service request)手順を介して端末及びMMEは、ECM連結状態に遷移(transition)される。
図3は、3GPP LTE−Aシステムに利用される物理チャネル及びこれらを利用した一般的な信号送信方法を説明するための図である。
電源が消えた状態で再度電源がつけられるか、新しくセルに進入した端末は、S301ステップで基地局と同期を合わせる等の初期セル探索(initial cell search)作業を行う。このために、端末は、基地局から主同期チャネル(P−SCH:primary synchronization channel)及び副同期チャネル(S−SCH:secondary synchronization channel)を受信して基地局と同期を合わせ、セルID(identifier)などの情報を取得する。
その後、端末は、基地局から物理放送チャネル(PBCH:physical broadcast channel)信号を受信してセル内の放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索ステップで下向きリンク参照信号(DL RS:downlink reference signal)を受信して下向き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、S302ステップでPDCCH及びPDCCH情報に応じるPDSCHを受信して、さらに具体的なシステム情報を取得できる。
その後、端末は、基地局に接続を完了するために、ステップS303ないしステップS306のようなランダムアクセス手順(random access procedure)を行うことができる。このために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル(PRACH:physical random access channel)を介してプリアンブル(preamble)を送信し(S303)、PDCCH及びこれに対応するPDSCHを介してプリアンブルに対する応答メッセージを受信できる(S304)。競争基盤ランダムアクセスの場合、端末は、追加的なPRACH信号の送信(S305)及びPDCCH信号、並びにこれに対応するPDSCH信号の受信(S306)のような衝突解決手順(contention resolution procedure)を行うことができる。
上述したような手順を行った端末は、その後、一般的な上/下向きリンク信号送信手順としてPDCCH信号及び/又はPDSCH信号の受信(S307)及び物理上向きリンク共有チャネル(PUSCH)信号及び/又は物理上向きリンク制御チャネル(PUCCH)信号の送信(S308)を行うことができる。
端末が基地局に送信する制御情報を通称して上向きリンク制御情報(UCI:uplink control information)と称する。UCIは、HARQ−ACK/NACK、スケジューリング要請(SR:scheduling request)、チャネル品質指示子(CQI)、プリコーディング行列指示子(PMI:precoding matrix indicator)、ランク指示子(RI:rank indication)情報などを含む。
LTE−AシステムにおいてUCIは、一般的にPUCCHを介して周期的に送信されるが、制御情報とトラフィックデータが同時に送信されるべき場合、PUSCHを介して送信されることができる。また、ネットワークの要請/指示によりPUSCHを介してUCIを非周期的に送信することができる。
図4は、3GPP LTE−Aで無線フレームの構造を示す。
セルラーOFDM無線パケット通信システムにおいて、上向きリンク/下向きリンクデータパケット送信は、サブフレーム(sub frame)単位でなされ、1つのサブフレームは、複数のOFDMシンボルを含む一定時間区間として定義される。3GPP LTE−A標準では、FDD(Frequency Division Duplex)に適用可能なタイプ1の無線フレーム(radio frame)構造とTDD(Time Division Duplex)に適用可能なタイプ2の無線フレーム構造を支援する。FDD方式によれば、上向きリンク送信と下向きリンク送信とが互いに異なる周波数帯域を占めながらなされる。TDD方式によれば、上向きリンク送信と下向きリンク送信とが同じ周波数帯域を占めながら互いに異なる時間になされる。TDD方式のチャネル応答は、実質的に相互的(reciprocal)である。これは、与えられた周波数領域で下向きリンクチャネル応答と上向きリンクチャネル応答とがほとんど同様であるということを意味する。したがって、TDDに基づいた無線通信システムにおいて下向きリンクチャネル応答は、上向きリンクチャネル応答から得られるという長所がある。TDD方式は、全体周波数帯域を上向きリンク送信と下向きリンク送信とが時分割されるので、基地局による下向きリンク送信と端末による上向きリンク送信とが同時に行われることができない。上向きリンク送信と下向きリンク送信とがサブフレーム単位で区分されるTDDシステムにおいて、上向きリンク送信と下向きリンク送信とは、互いに異なるサブフレームで行われる。
図4Aは、タイプ1の無線フレームの構造を例示する。下向きリンク無線フレーム(radio frame)は、10個のサブフレーム(sub frame)で構成され、1つのサブフレームは、時間領域(time domain)において2個のスロット(slot)で構成される。1つのサブフレームが送信されるのにかかる時間をTTI(transmission time interval)という。例えば、1つのサブフレームの長さは1msであり、1つのスロットの長さは0.5msでありうる。1つのスロットは、時間領域で複数のOFDM(orthogonal frequency division multiplexing)シンボルを含み、周波数領域で複数の資源ブロック(RB:Resource Block)を含む。3GPP LTE−Aは、下向きリンクでOFDMAを使用するので、OFDMシンボルは、1つのシンボル区間(symbol period)を表現するためのものである。OFDMシンボルは、1つのSC−FDMAシンボルまたはシンボル区間といえる。資源割当単位としての資源ブロックは、1つのスロットで複数の連続的な副搬送波(subcarrier)を含む。
1つのスロットに含まれるOFDMシンボルの数は、循環前置(CP:Cyclic Prefix)の構成(configuration)によって変わることができる。CPには、拡張循環前置(extended CP)と一般循環前置(normal CP)とがある。例えば、OFDMシンボルが一般循環前置により構成された場合、1つのスロットに含まれるOFDMシンボルの数は7個でありうる。OFDMシンボルが拡張循環前置により構成された場合、1つのOFDMシンボルの長さが増えるので、1つのスロットに含まれるOFDMシンボルの数は、一般循環前置の場合より少ない。拡張循環前置の場合に、例えば、1つのスロットに含まれるOFDMシンボルの数は6個でありうる。端末が速い速度で移動するなどの場合のように、チャネル状態が不安定な場合、シンボル間干渉をより一層減らすために拡張循環前置が使用され得る。
一般循環前置が使用される場合、1つのスロットは、7個のOFDMシンボルを含むので、1つのサブフレームは、14個のOFDMシンボルを含む。このとき、各サブフレームの1番目の最大3個のOFDMシンボルは、PDCCH(physical downlink control channel)に割り当てられ、残りのOFDMシンボルは、PDSCH(physical downlink shared channel)に割り当てられることができる。
図4Bは、タイプ2のフレーム構造(frame structure type 2)を示す。タイプ2の無線フレームは、2個のハーフフレーム(half frame)で構成され、各ハーフフレームは、5個のサブフレームで構成され、1個のサブフレームは、2個のスロットで構成される。5個のサブフレームのうち、特に、スペシャルサブフレーム(special sub frame)は、DwPTS(Downlink Pilot Time Slot)、保護区間(GP:Guard Period)、UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)で構成される。DwPTSは、端末での初期セル探索、同期化、またはチャネル推定に使用される。UpPTSは、基地局でのチャネル推定と端末の上向きリンク送信同期を合わせるのに使用される。保護区間は、上向きリンクと下向きリンクとの間に下向きリンク信号の多重経路遅延のため、上向きリンクで生じる干渉を除去するための区間である。
上述した無線フレームの構造は、1つの例示に過ぎず、無線フレームに含まれるサブフレームの数またはサブフレームに含まれるスロットの数、スロットに含まれるシンボルの数は様々に変更されることができる。
図5は、1つの下向きリンクスロットに対する資源グリッド(resource grid)を例示した図である。
図5に示すように、1つの下向きリンクスロットは、時間領域で複数のOFDMシンボルを含む。ここで、1つの下向きリンクスロットは、7個のOFDMシンボルを含み、1つの資源ブロックは、周波数領域で12個の副搬送波を含むことを例示的に記述するが、これに限定されるものではない。
資源グリッド上で各要素(element)を資源要素(RE:resource element)とし、1つの資源ブロックは、12×7個の資源要素を含む。資源グリッド上の資源要素は、スロット内のインデックスペア(pair)(k、l)により識別されることができる。ここで、k(k=0、…、NRB×12−1)は、周波数領域内の副搬送波インデックスであり、l(l=0、...、6)は、時間領域内のOFDMシンボルインデックスである。下向きリンクスロットに含まれる資源ブロックの数(NRB)は、下向きリンク送信帯域幅(bandwidth)に従属する。上向きリンクスロットの構造は、下向きリンクスロットの構造と同様でありうる。
図6は、下向きリンクサブフレームの構造を示す。
図6に示すように、サブフレーム内の1番目のスロットで先の最大3個のOFDMシンボルが制御チャネルが割り当てられる制御領域(control region)であり、残りのOFDMシンボルは、PDSCHが割り当てられるデータ領域(data region)である。3GPP LTE−Aで使用される下向きリンク制御チャネルの一例として、PCFICH、PDCCH、PHICHなどがある。
PCFICHは、サブフレームの1番目のOFDMシンボルで送信され、サブフレーム内に制御チャネルの送信のために使用されるOFDMシンボルの数(すなわち、制御領域の大きさ)に関する情報を運ぶ。PHICHは、上向きリンクに対する応答チャネルであり、HARQに対するACK/NACK信号を運ぶ。PDCCHを介して送信される制御情報を下向きリンク制御情報(DCI:downlink control information)という。下向きリンク制御情報は、上向きリンク資源割当情報、下向きリンク資源割当情報、または任意の端末グループに対する上向きリンク送信(Tx)パワー制御命令を含む。
基地局は、端末に送ろうとするDCIによってPDCCHフォーマットを決定し、制御情報にCRC(cyclic redundancy check)を付ける。CRCには、PDCCHの所有者(owner)や用途によって固有な識別子(RNTI:radio network temporary identifier)がマスキング(masking)される。特定端末のためのPDCCHであれば、端末の固有識別子(例えば、C−RNTI(cell−RNTI))がCRCにマスキングされ得る。または、ページングメッセージのためのPDCCHであれば、ページング指示識別子(例えば、P−RNTI(paging−RNTI))がCRCにマスキングされ得る。システム情報ブロック(SIB:system information block)のためのPDCCHであれば、システム情報識別子(SI−RNTI(system information−RNTI))がCRCにマスキングされ得る。また、端末のランダムアクセスプリアンブルの送信に対する応答であるランダムアクセス応答を指示するために、RA−RNTI(random access−RNTI)がCRCにマスキングされ得る。
図7は、上向きリンクサブフレームの構造を示す。
図7に示すように、上向きリンクサブフレームは、周波数領域で制御領域とデータ領域とに分けることができる。制御領域には、上向きリンク制御情報を運ぶPUCCHが割り当てられる。データ領域は、ユーザデータを運ぶPUSCHが割り当てられる。上位階層で指示される場合、端末は、PUSCHとPUCCHの同時送信を支援できる。1つの端末に対するPUCCHには、サブフレーム内に資源ブロックペア(pair)が割り当てられる。PUCCHに割り当てられる資源ブロックペアに属する資源ブロックは、スロット境界(slot boundary)を基準として2個のスロットの各々で互いに異なる副搬送波を占める。これを、PUCCHに割り当てられた資源ブロックペアは、スロット境界で周波数跳躍(frequency hopping)されるという。
PDCCH(Physical Downlink Control Channel)
PDCCHを介して送信される制御情報をダウンリンク制御情報(DCI:Downlink Control Indicator)という。PDCCHは、DCIフォーマットに従って制御情報の大きさ及び用途が異なり、また符号化率に応じて大きさが変わることができる。
表1は、DCIフォーマットに応じるDCIを示す。
表1を参照すると、DCIフォーマットには、PUSCHスケジューリングのためのフォーマット0、一つのPDSCHコードワードのスケジューリングのためのフォーマット1、一つのPDSCHコードワードの簡単な(compact)スケジューリングのためのフォーマット1A、DL‐SCHの非常に簡単なスケジューリングのためのフォーマット1C、閉ループ(Closed‐loop)空間多重化(spatial multiplexing)モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット2、開ループ(Openloop)空間多重化モードでPDSCHスケジューリングのためのフォーマット2A、アップリンクチャネルのためのTPC(Transmission Power Control)命令の送信のためのフォーマット3及び3A、多重アンテナポート送信モード(transmission mode)で一つのアップリンクセル内のPUSCHスケジューリングのためのフォーマット4がある。
DCIフォーマット1Aは、端末に如何なる送信モードが設定されても、PDSCHスケジューリングのために使用されることができる。
このような、DCIフォーマットは、端末別に独立的に適用されることができ、一つのサブフレーム中に複数の端末のPDCCHが同時に多重化(multiplexing)されることができる。PDCCHは、一つまたはいくつかの連続的なCCE(control channel elements)の集合(aggregation)から構成される。CCEは、無線チャネルの状態に応じる符号化率をPDCCHに提供するために使用される論理的割り当て単位である。CCEは、4個の資源要素から構成されたREGの9個のセットに対応する単位のことを意味する。基地局は、一つのPDCCH信号を構成するために、{1、2、4、8}個のCCEを使用することができ、このときの{1、2、4、8}は、CCE集合レベル(aggregation level)と呼ぶ。特定PDCCHの送信のために使用されるCCEの数は、チャネル状態に応じて基地局によって決定される。各端末によって構成されたPDCCHは、CCEに対したREマッピング規則(CCE‐to‐RE mapping rule)によって各サブフレームの制御チャネル領域にインターリビング(interleaving)されてマッピングされる。PDCCHの位置は、各サブフレームの制御チャネルのためのOFDMシンボル数、PHICHグループ数、及び送信アンテナ及び周波数遷移などによって変わることができる。
上述のように、多重化された各端末のPDCCHに独立的にチャネルコーディングが行われ、CRC(Cyclic Redundancy Check)が適用される。各端末の固有の識別子(UE ID)をCRCにマスキング(masking)して、端末が自身のPDCCHを受信することができるようにする。しかしながら、サブフレーム内で割り当てられた制御領域において地局は、端末に該当するPDCCHがどこにあるかに関する情報を提供しない。端末は、基地局から送信された制御チャネルを受信するために、自身のPDCCHがどの位置でどんなCCE集合レベルまたはDCIフォーマットで送信されるかが分からないので、端末は、サブフレーム内でPDCCH候補(candidate)の集合をモニタリングして、自身のPDCCHを探す。これをブラインドデコード(BD:Blind Decoding)という。ブラインドデコードは、ブラインド探索(Blind Detection)またはブラインドサーチ(Blind Search)と呼ばれることができる。ブラインドデコードは、端末がCRC部分に自身の端末識別子(UE ID)をデマスキング(De‐Masking)させた後、CRCエラーを検討して該当PDCCHが自身の制御チャネルであるかどうかを確認する方法をいう。
以下、DCIフォーマット0を介して送信される情報を説明する。
図8は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるDCIフォーマット0の構造を例示する図である。
DCIフォーマット0は、一つのアップリンクセルでのPUSCHをスケジューリングするために使用される。
表2は、DCIフォーマット0で送信される情報を示す。
図8及び表2を参照すると、DCIフォーマット0を介して送信される情報は、次の通りである。
1)キャリヤ指示子(Carrier indicator)‐0または3ビットから構成される。
2)DCIフォーマット0とフォーマット1Aを区分するためのフラグ‐1ビットから構成され、0値は、DCIフォーマット0を指示し、1値は、DCIフォーマット1Aを指示する。
3)周波数跳躍(hopping)フラグ‐1ビットから構成される。このフィールドは、必要な場合、該当資源割り当ての最上位ビット(MSB:Most Significant bit)を多重クラスタ(multi‐cluster)割り当てのために使用されることができる。
資源ブロック割り当て(Resource block assignment)と跳躍(hopping)資源割り当て‐
ビットから構成される。
ここで、単一クラスタ(single‐cluster allocation)割り当てにおいてPUSCH跳躍の場合、
の値を獲得するために、NUL_hop個の最上位ビット(MSB)が使用される。
ビットは、アップリンクサブフレーム内に第1番目のスロットの資源割り当てを提供する。また、単一クラスタ割り当てにおいてPUSCH跳躍がない場合、
ビットがアップリンクサブフレーム内に資源割り当てを提供する。また、多重クラスタ割り当て(multi‐cluster allocation)においてPUSCH跳躍がない場合、周波数跳躍フラグフィールド及び資源ブロック割り当てと跳躍資源割り当てフィールドの接続(concatenation)から資源割り当て情報が得られ、
ビットがアップリンクサブフレーム内に資源割り当てを提供する。このとき、P値は、ダウンリンク資源ブロックの数により決まる。
5)変調及びコーディング技法(MCS:Modulation and coding scheme) ‐5ビットから構成される。
6)新しいデータ指示子(New data indicator) ‐1ビットから構成される。
7)PUSCHのためのTPC(Transmit Power Control)コマンド‐2ビットから構成される。
8)DMRS(demodulation reference signal)のための循環シフト(CS:cyclic shift)と直交カバーコード(OC/OCC:orthogonal cover/orthogonal cover code)のインデックス‐3ビットから構成される。
9)アップリンクインデックス‐2ビットから構成される。このフィールドは、アップリンク‐ダウンリンク構成0に応じるTDD動作のみに存在する。
10)ダウンリンク割り当てインデックス(DAI:Downlink Assignment Index) ‐2ビットから構成される。このフィールドは、アップリンク‐ダウンリンク構成(uplink‐downlink configuration)1‐6に応じるTDD動作のみに存在する。
11)チャネル状態情報(CSI:Channel State Information)要請‐1または2ビットから構成される。ここで、2ビットフィールドは、一つ以上のダウンリンクセルが設定された端末に端末特定(UE specific)に該当DCIがC‐RNTI(Cell‐RNTI)によりマッピングされた場合のみに適用される。
12)サウンディング参照信号(SRS:Sounding Reference Signal)要請‐0または1ビットから構成される。ここで、このフィールドは、スケジューリングするPUSCHが端末特定(UE specific)にC‐RNTIによりマッピングされた場合のみに存在する。
13)資源割り当てタイプ(Resource allocation type)‐1ビットから構成される。
DCIフォーマット0内に情報ビットの数がDCIフォーマット1Aのペイロード大きさ(追加されたパディングビットを含む)より小さな場合、DCIフォーマット0にDCIフォーマット1Aのペイロード大きさが同じになるように0が追加される。
PUCCH(Physical Uplink Control Channel)
PUCCHは、フォーマット(format)に従って次のような多様な種類のアップリンク制御情報(UCI:uplink control information)を運ぶ。
‐SR(Scheduling Request):アップリンクUL‐SCH資源を要請するのに使用される情報である。OOK(On‐off Keying)方式を利用して送信される。
‐HARQ ACK/NACK:PDSCH上のダウンリンクデータパケットに対する応答信号である。ダウンリンクデータパケットが成功的に受信されたかどうかを表す。単一ダウンリンクコードワード(codeword)に対する応答としてACK/NACK1ビットが送信され、2個のダウンリンクコードワードに対する応答としてACK/NACK2ビットが送信される。
‐CSI(Channel State Information):ダウンリンクチャネルに対するフィードバック情報である。CSIは、CQI(Channel Qualoty Indicator)、RI(rank indicator)、PMI(Precoding Matrix Indicator)及びPTI(Precoding Type Indicator)のうち、少なくともいずれか一つを含むことができる。以下、説明の便宜のために「CQI」と通称して説明する。
PUCCHは、BPSK(Binary Phase Shift Keying)とQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)技法を使用して変調されることができる。PUCCHを介して複数の端末の制御情報が送信されることができ、各端末の信号を区別するために、コード分割多重化(CDM:Code Division Multiplexing)を行う場合に、長さ12のCAZAC(Constant Amplitude Zero Autocorrelation)シーケンスを主に使用する。CAZACシーケンスは、時間領域(time domain)及び周波数領域(frequency domain)で一定の大きさ(amplitude)を維持する特性を有するので、端末のPAPR(Peak‐to‐Average Power Ratio)またはCM(Cubic Metric)を低くして、カバレッジを増加させるのに適した性質を有する。また、PUCCHを介して送信されるダウンリンクデータ送信に対するACK/NACK情報は、直交シーケンス(orthgonal sequence)または直交カバー(OC:orthogonal cover)を利用してカバーリングされる。
また、PUCCH上に送信される制御情報は、互いに異なる循環シフト(CS:cyclic shift)値を有する循環シフトされたシーケンス(cyclically shifted sequence)を利用して区別されることができる。循環シフトされたシーケンスは、基本シーケンス(base sequence)を特定CS量(cyclic shift amount)だけ循環シフトさせて生成できる。特定CS量は、循環シフトインデックス(CS index)により指示される。チャネルの遅延拡散(delay spread)によって使用可能な循環シフトの数は変わることができる。多様な種類のシーケンスが基本シーケンスとして使用されることができ、上述のCAZACシーケンスは、その一例である。
また、端末が一つのサブフレームで送信できる制御情報の量は、制御情報の送信に利用可能なSC‐FDMAシンボルの数(すなわち、PUCCHのコーヒレント(coherent)検出のための参照信号(RS)の送信に利用されるSC‐FDMAシンボルを除いたSC‐FDMAシンボルを意味するが、SRS(Sounding Reference Signal)が設定されたサブフレームの場合、サブフレームの最後のSC‐FDMAシンボルも除く)に応じて決定されることができる。
PUCCHは、送信される制御情報、変調技法、制御情報の量などに応じて、総7通りの異なるフォーマットとして定義され、各々のPUCCHフォーマットに従って送信されるアップリンク制御情報(UCI:uplink control information)の属性は、次の表3のように要約できる。
表3を参照すると、PUCCHフォーマット1は、スケジューリング要請(SR:Scheduling Request)の単独送信に使用される。SR単独送信の場合には、変調されない波形が適用される。
PUCCHフォーマット1aまたは1bは、HARQ ACK/NACK(Acknowledgement/Non‐Acknowledgement)の送信に使用される。任意のサブフレームにおいてHARQ ACK/NACKが単独に送信される場合には、PUCCHフォーマット1aまたは1bを使用することができる。または、PUCCHフォーマット1aまたは1bを使用してHARQ ACK/NACK及びSRが同一サブフレームで送信されることもできる。
PUCCHフォーマット2は、CQIの送信に使用され、PUCCHフォーマット2aまたは2bは、CQI及びHARQ ACK/NACKの送信に使用される。拡張CPの場合には、PUCCHフォーマット2がCQI及びHARQ ACK/NACKの送信に使用されることもできる。
PUCCHフォーマット3は、48ビットのエンコードされたUCIを運ぶのに使用される。PUCCHフォーマット3は、複数のサービングセルに対するHARQ ACK/NACK、SR(存在する場合)及び一つのサービングセルに対するCSI報告を運ぶことができる。
図9は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるPUCCHフォーマットがアップリンク物理資源ブロックのPUCCH領域にマッピングされる形態の一例を示す。
一つの端末に対するPUCCHは、サブフレームにおいて資源ブロック対(RB pair)に割り当てられる。資源ブロック対に属する資源ブロックは、第1スロットと第2スロットの各々で互いに異なる副搬送波を占める。PUCCHに割り当てられる資源ブロック対に属する資源ブロックが占める周波数は、スロット境界(slot boundary)に基づいて変更される。これをPUCCHに割り当てられるRB対がスロット境界で周波数がホッピング(frequency‐hopped)されたという。端末がアップリンク制御情報を時間に応じて互いに異なる副搬送波を介して送信することによって、周波数ダイバーシチ利得を得ることができる。
図9において
は、アップリンクでの資源ブロックの数を示し、0、1,...,
は、物理資源ブロックの番号を意味する。基本的に、PUCCHは、アップリンク周波数ブロックの両側エッジ(edge)にマッピングされる。図9に示すように、m=0,1に表示されるPUCCH領域にPUCCHフォーマット2/2a/2bがマッピングされ、これは、PUCCHフォーマット2/2a/2bが帯域‐エッジ(bandedge)に位置した資源ブロックにマッピングされると表現できる。また、m=2に表示されるPUCCH領域にPUCCHフォーマット2/2a/2b及びPUCCHフォーマット1/1a/1bが共に(mixed)マッピングされることができる。次に、m=3,4,5に表示されるPUCCH領域にPUCCHフォーマット1/1a/1bがマッピングされることができる。PUCCHフォーマット2/2a/2bにより使用可能なPUCCH RBの数(
)は、ブロードキャストシグナリングによってセル内の端末に指示されることができる。
表4は、PUCCHフォーマットに応じる変調方式とサブフレーム当たりのビット数を表す。表4におけるPUCCHフォーマット2aと2bは、一般循環のケースに該当する。
表5は、PUCCHフォーマットに応じるスロット当たりのPUCCH復調参照信号(demodulation reference signal)のシンボルの数を示す。
表6は、PUCCHフォーマットに応じるPUCCH復調参照信号(demodulation reference signal)のSC‐FDMAシンボル位置を表した表である。表6中、
は、シンボルインデックスを表す。
以下、PUCCHフォーマット2/2a/2bについて説明する。
PUCCHフォーマット2/2a/2bは、ダウンリンク送信に対するCQIフィードバック(または、CQIフィードバックと共にACK/NACK送信)するために利用される。CQIとACK/NACKが共に送信されるために、ACK/NACK信号は、CQI RSに埋め込まれて(embedded)送信されるか(一般CPの場合)、またはCQIとACK/NACKがジョイントコーディング(joint coding)されて送信されることができる(拡張CPの場合)。
図10は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合のCQIチャネルの構造を示す。
一つのスロットのSC‐FDMAシンボル0ないし6のうち、SC‐FDMAシンボル1及び5(第2番目及び第6番目のシンボル)は、復調参照信号(DMRS:Demodulation Reference Signal)送信に使用され、残りのSC‐FDMAシンボルにおいてCQI情報が送信されることができる。一方、拡張されたCPの場合には、一つのSC‐FDMAシンボル(SC‐FDMAシンボル3)がDMRS送信に使用される。
PUCCHフォーマット2/2a/2bでは、CAZACシーケンスによる変調を支援し、QPSK変調されたシンボルが長さ12のCAZACシーケンスで掛け算される。シーケンスの循環シフト(CS)は、シンボル及びスロット間に変更される。DMRSに対して直交カバーリングが使用される。
一つのスロットに含まれる7個のSC‐FDMAシンボルのうち、3個のSC‐FDMAシンボル間隔分だけ離れた2個のSC‐FDMAシンボルには、参照信号(DMRS)が載せられ、残りの5個のSC‐FDMAシンボルには、CQI情報が載せられる。一つのスロット中に二つのRSが使用されたのは、高速の端末を支援するためである。また、各端末は、循環シフト(CS)シーケンスを使用して区分される。CQI情報シンボルは、SC‐FDMAシンボル全体に変調されて伝達され、SC‐FDMAシンボルは、一つのシーケンスから構成されている。すなわち、端末は、各シーケンスにCQIを変調して送信する。
一つのTTIに送信できるシンボル数は、10個であり、CQI情報の変調は、QPSKまで決まっている。初めの5個シンボルは、第1番目のスロットから送信され、残りの5個シンボルは、第2番目のスロットから送信される。SC‐FDMAシンボルに対してQPSKマッピングを使用する場合、2ビットのCQI値が載せられることができるので、一つのスロットに10ビットのCQI値を載せることができる。したがって、一つのサブフレームに最大20ビットのCQI値を載せることができる。CQI情報を周波数領域で拡散させるために、周波数領域拡散符号を使用する。
周波数領域拡散符号には、長さ‐12のCAZACシーケンス(例えば、ZCシーケンス)を使用することができる。各制御チャネルは、互いに異なる循環シフト(cyclic shift)値を有するCAZACシーケンスを適用して区分されることができる。周波数領域に広がったCQI情報にIFFT(inverse fast fourier tramsform)が行われる。
12個の同等な間隔を有した循環シフトによって、12個の互いに異なる端末が同じPUCCH RB上において直交多重化されることができる。一般CP場合に、SC‐FDMAシンボル1及び5上の(拡張されたCP場合に、SC‐FDMAシンボル3上の)DMRSシーケンスは、周波数領域上のCQI信号シーケンスと似ているが、CQI情報のような変調が適用されない。
端末は、PUCCH資源インデックス(
)で指示されるPUCCH資源上において周期的に互いに異なるCQI、PMI及びRIタイプを報告するよう 上位階層シグナリングによって、半‐静的に(semi‐statically)設定されることができる。ここで、PUCCH資源インデックス(
)は、PUCCHフォーマット2/2a/2bの送信に使用されるPUCCH領域及び使用される循環シフト(CS)値を指示する情報である。
表7は、PUCCHフォーマット2/2a/2b/3においてRSのための直交シーケンス(OC)
を表す。
次に、PUCCHフォーマット1/1a/1bについて説明する。
図11は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける一般CPの場合にACK/NACKチャネルの構造を示す。
図11では、CQIなしでHARQ ACK/NACK送信のためのPUCCHチャネル構造を例示的に示す。
1ビット及び2ビットの確認応答情報(スクランブルされない状態)は、各々BPSK及びQPSK変調技法を使用して一つのHARQ ACK/NACK変調シンボルで表現されることができる。肯定確認応答(ACK)は、「1」でエンコードされることができ、不正確認応答(NACK)は、「0」でエンコードされることができる。
割り当てられる帯域内で制御信号を送信する時、多重化用量を高めるために、2次元拡散が適用される。すなわち、多重化できる端末数または制御チャネルの数を上げるために、周波数領域拡散と時間領域拡散を同時に適用する。
ACK/NACK信号を周波数領域で拡散させるために、周波数領域シーケンスを基本シーケンスとして使用する。周波数領域シーケンスには、CAZACシーケンスのうちの一つであるZadoff‐Chu(ZC)シーケンスを使用することができる。
すなわち、PUCCHフォーマット1a/1bにおいて、BPSKまたはQPSK変調方式を利用して変調されたシンボルは、長さ12のCAZACシーケンス(例えば、ZCシーケンス)で掛け算(multiply)される。例えば、変調シンボルd(0)に長さNのCAZACシーケンスr(n)(n=0,1,2,...,N‐1)が掛け算された結果は、y(0),y(1),y(2),...,y(N‐1)になる。y(0),...,y(N‐1)シンボルをシンボルブロック(block of symbol)と称することができる。
このように、基本シーケンスであるZCシーケンスに互いに異なる循環シフト(CS:Cyclic Shift)が適用されることによって、互いに異なる端末または互いに異なる制御チャネルの多重化が適用されることができる。HARQ ACK/NACK送信のためのPUCCH RBのためのSC‐FDMAシンボルで支援されるCS資源の数は、セル‐特定上位‐階層シグナリングパラメータ(
)により設定される。
変調シンボルにCAZACシーケンスを掛け算した後に、直交シーケンス直交シーケンス(orthgonal sequence)を利用したブロック‐単位(block‐wise)拡散が適用される。すなわち、周波数領域で拡散されたACK/NACK信号は、直交拡散(spreading)コードを使用して時間領域で拡散される。直交拡散コード(または、直交カバーシーケンス(orthogonal cover sequence)または直交カバーコード(OCC:orthogonal cover code))では、ウォルシュ・アダマール(Walsh‐Hadamard)シーケンスまたはDFT(Discrete Fourier Transform)シーケンスが使用されることができる。例えば、ACK/NACK信号は、4シンボルに対して長さ4の直交シーケンス(w0、w1、w2、w3)を利用して拡散されることができる。また、RSも長さ3または長さ2の直交シーケンスを介して拡散させる。これを直交カバーリング(OC:Orthogonal Covering)という。
ACK/NACK情報または復調参照信号のCDMに対してウォルシュコード(Walsh code)、DFT行列などの直交カバーリングが使用されることができる。
DFT行列は、正方行列からなり、DFT行列は、N×N(Nは、自然水)の大きさで構成されることができる。
DFT行列は、式1のように定義できる。
また、式1と同様に、下記の式2のような行列で表すこともできる。
式2中、
は、N自乗原始根(primitive Nth root of unity)を意味する。
2ポイント、4ポイント、8ポイントDFT行列は、それぞれ以下の式3、4、5のとおりである。
一般CPの場合、一つのスロットに含まれる7個のSC‐FDMAシンボルのうち、中間部分の3個の連続するSC‐FDMAシンボルには、参照信号(RS)が載せられ、残りの4個のSC‐FDMAシンボルには、ACK/NACK信号が載せられる。これに対し、拡張されたCPの場合には、中間の2個の連続するシンボルにRSが載せられることができる。RSに使用されるシンボルの数及び位置は、制御チャネルに応じて変わることができ、これと関連したACK/NACK信号に使用されるシンボルの数及び位置も、それによって変更されることができる。
一般ACK/NACK情報に対しては、長さ4のウォルシュ・アダマール(Walsh‐Hadamard)シーケンスが使用され、短い(shortened)ACK/NACK情報及び参照信号(Reference Signal)に対しては、長さ3のDFTシーケンスが使用される。
拡張されたCPの場合の参照信号に対しては、長さ2のアダマールシーケンスが使用される。
表8は、PUCCHフォーマット1a/1bのための長さ4である直交シーケンス(OC)
を表す。
表9は、PUCCHフォーマット1a/1bのための長さ3である直交シーケンス(OC)
を表す。
表10は、PUCCHフォーマット1/1a/1bにおいてRSのための直交シーケンス(OC)
を表す。
上述の周波数領域でのCS資源及び時間領域でのOC資源を利用して、多数の端末がコード分割多重化(CDM:Code Division Multiplexing)方式で多重化されることができる。すなわち、同じPUCCH RB上において多くの数の端末のACK/NACK情報及びRSが多重化されることができる。
このような時間領域拡散CDMに対して、ACK/NACK情報に対して支援される拡散コードの数は、RSシンボルの数によって制限される。すなわち、RS送信SC‐FDMAシンボルの数は、ACK/NACK情報送信SC‐FDMAシンボルの数より少ないから、RSの多重化用量(capacity)がACK/NACK情報の多重化用量に比べて少なくなる。
例えば、一般CPの場合に、4個のシンボルにおいてACK/NACK情報が送信されることができ、拡張されたCPの場合、ACK/NACK情報のために4個でない3個の直交拡散コードが使用されることができ、これは、RS送信シンボルの数が3個に制限されて、RSのために3個の直交拡散コードのみが使用されうるからである。
一般CPのサブフレームにおいて、一つのスロットで3個のシンボルがRS送信のために使用され、4個のシンボルがACK/NACK情報送信のために使用される場合に、例えば、周波数領域で6個の循環シフト(CS)及び時間領域で3個の直交カバー(OC)資源を使用することができる場合、総18個の互いに異なる端末からのHARQ確認応答が一つのPUCCH RB内で多重化されることができる。仮に、拡張されたCPのサブフレームにおいて一つのスロットで2個のシンボルがRS送信のために使用され、4個のシンボルがACK/NACK情報送信のために使用される場合に、例えば、周波数領域で6個の循環シフト(CS)及び時間領域で2個の直交カバー(OC)資源を使用することができる場合、総12個の互いに異なる端末からのHARQ確認応答が一つのPUCCH RB内で多重化されることができる。
次に、PUCCHフォーマット1について説明する。スケジューリング要請(SR)は、端末がスケジューリングされることを要請するか、または要請しない方式で送信される。SRチャネルは、PUCCHフォーマット1a/1bでのACK/NACKチャネル構造を再使用し、ACK/NACKチャネル設計に基づいてOOK(On‐Off Keying)方式で構成される。SRチャネルでは、参照信号が送信されない。したがって、一般CPの場合には、長さ7のシーケンスが利用され、拡張されたCPの場合には、長さ6のシーケンスが利用される。SR及びACK/NACKに対して互いに異なる循環シフトまたは直交カバーが割り当てられることができる。
図12は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるACK/NACKとSRを多重化する方法を例示する。
SR PUCCHフォーマット1の構造は、図12に示すACK/NACK PUCCHフォーマット1a/1bの構造と同一である。
SRは、OOK(On‐off Keying)方式を利用して送信される。具体的に、端末は、PUSCH資源を要請(positive SR)するために、変調シンボルd(0)=1を有するSRを送信し、スケジューリングを要請しない場合(negative SR)、なんにも送信しない。ACK/NACKのためのPUCCH構造がSRのために再使用されるので、同一PUCCH領域内の互いに異なるPUCCH資源インデックス(すなわち、互いに異なる循環シフト(CS)と直交コードとの組み合わせ)がSR(PUCCHフォーマット1)またはHARQ ACK/NACK(PUCCHフォーマット1a/1b)に割り当てられることができる。SR送信のために、端末により使用されるPUCCH資源インデックスは、端末特定上位階層シグナリングにより設定される。
端末は、CQI送信がスケジューリングされたサブフレームでpositive SRを送信する必要がある場合、CQIをドロップ(drop)し、ただSRだけを送信できる。同様に、SR及びSRSを同時に送信する状況が発生すると、端末は、CQIをドロップし、ただSRだけを送信できる。
SRとACK/NACKが同じサブフレームで発生した場合、端末は、肯定SR(positive SR)のために割り当てられたSR PUCCH資源上においてACK/NACKを送信する。これに対し、否定SR(negative SR)の場合、端末は、割り当てられたACK/NACK資源上においてACK/NACKを送信する。
図12は、ACK/NACKとSR同時送信のための星状マッピングを例示する。具体的にNACK(または、二つのMIMOコードワードの場合、NACK、NACK)が+1に変調マッピングされることを例示する。これによって、DTX(Discontinuous Transmission)発生時にNACKで処理する。
SR、持続的スケジューリング(persistent scheduling)のために、CS、OC及びPRB(Physical Resource Block)から構成されるACK/NACK資源は、RRC(Radio Resource Control)を介して端末に割り当てられることができる。これに対し、動的ACK/NACK送信、非持続的スケジューリング(non‐persistent scheduling)のために、ACK/NACK資源は、PDSCHに対応するPDCCHの最も小さな(lowest)CCEインデックスにより暗黙的に(implicitly)端末に割り当てられることができる。
端末は、アップリンクデータ送信のための資源が必要な場合に、SRを送信できる。すなわち、SRの送信は、イベントによって誘発される(event‐triggered)。
SR PUCCH資源は、PUCCHフォーマット3を使用してSRがHARQ ACK/NACKと共に送信される場合を除いて、上位階層シグナリングにより設定される。すなわち、RRC(Radio Resource Control)メッセージ(例えば、RRC接続再設定(RRC connection reconfiguration)メッセージ)を介して送信されるSchedulingRequestConfig情報要素(information element)により設定される。
表11は、SchedulingRequestConfig情報要素(information element)を例示する。
表12は、SchedulingRequestConfig情報要素(information element)に含まれたフィールドを表す。
表12を参照すると、端末は、SRの送信のためにRRCメッセージを介してsr‐PUCCH‐ResourceIndexパラメータとSR構成インデックスを指示するsr‐ConfigIndexパラメータ(
)を受信する。sr‐ConfigIndexパラメータによってSRが送信される周期を指示する
とSRが送信されるサブフレームを指示する
が設定されることができる。すなわち、SRは、上位階層により与えられる
によって周期的に繰り返される特定サブフレームで送信される。また、SRのための資源は、サブフレーム資源とCDM/FDM(Frequency Division Multiplexing)資源が割り当てられることができる。
表13は、SR構成インデックスに応じるSR送信周期とSRサブフレームオフセットを表す。
バッファ状態報告(BSR:buffer status reporting)
図13は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるMACエンティティ(entity)で使用するMAC PDUを例示する図である。
図13を参照すると、MAC PDUは、MACヘッダ(header)、少なくとも一つのMAC SDU(service data unit)及び少なくとも一つのMAC制御要素(control element)を含み、付加的にパディング(padding)をさらに含むことができる。場合によって、MAC SDU及びMAC制御要素のうち、少なくとも一つは、MAC PDUに含まれなくても良い。
図13の例示のように、MAC制御要素は、MAC SDUより先行して位置することが通常である。そして、MAC制御要素の大きさは、固定されるか、または可変的でありうる。MAC制御要素の大きさが可変的な場合、拡張されたビット(extentded bit)を介してMAC制御要素の大きさが拡張されたかどうかを判断できる。MAC SDUの大きさもやはり、可変的でありうる。
MACヘッダは、少なくとも一つ以上のサブヘッダ(sub‐header)を含むことができる。このとき、MACヘッダに含まれる少なくとも一つ以上のサブヘッダは、各々のMAC SDU、MAC制御要素及びパディングに対応するものであって、サブヘッダの順序は、対応する要素の配置順序と同一である。例えば、図10の例示のように、MAC PDUにMAC制御要素1、MAC制御要素2、複数のMAC SDU及びパディングが含まれている場合、MACヘッダでは、MAC制御要素1に対応するサブヘッダ、MAC制御要素2に対応するサブヘッダ、複数のMAC SDU各々に対応する複数のサブヘッダ及びパディングに対応するサブヘッダが順に配置されることができる。
MACヘッダに含まれるサブヘッダは、図10の例示のように、6個のヘッダフィールドを含むことができる。具体的に、サブヘッダは、R/R/E/LCID/F/Lの6個のヘッダフィールドを含むことができる。
固定された大きさのMAC制御要素に対応するサブヘッダ及びMAC PDUに含まれたデータフィールドのうち、最後のものに対応するサブヘッダに対しては、図10に示した例の通りに、4個のヘッダフィールドを含むサブヘッダが使用されることができる。このようにサブヘッダが4個のフィールドを含む場合、4個のフィールドは、R/R/E/LCIDでありうる。
図14及び図15は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるMAC PDUのサブヘッダを例示する。
図14及び図15を参照して、各フィールドを説明すると、以下のとおりである。
1)R:予約ビット(Reserved bit)であり、使用されないビットである。
2)E:拡張フィールド(Extended field)であって、サブヘッダに対応する要素の拡張有無を表す。例えば、Eフィールドが「0」である場合、サブヘッダに対応する要素は、繰り返しなしで終了し、Eフィールドが「1」である場合、サブヘッダに対応する要素は、1回より繰り返されてその長さが2個拡張されることができる。
3)LCID:論理チャネル識別フィールド(Logical Channel Identification field)は、該当MAC SDUと対応する論理チャネル(logical channel)を識別するか、または該当MAC制御要素及びパディングのタイプを識別する。仮に、サブヘッダと関連したものがMAC SDUであると、どんな論理チャネルに該当するMAC SDUであるかを表し、仮にサブヘッダと関連したものがMAC制御要素であると、どんなMAC制御要素であるかを表すことができる。
表14は、DL‐SCHのためのLCIDの値を示す。
表15は、UL‐SCHのためのLCIDの値を表す。
LTE/LTE‐Aシステムにおける端末は、LCIDフィールドに短縮されたBSR(Truncated BSR)、短いBSR(Short BSR)及び長いBSR(Long BSR)のうちのいずれか一つのインデックス値を設定することによって、ネットワークに自身のバッファ状態を報告できる。
表14及び表15に例示されるインデックス及びLCID値のマッピング関係は、説明の便宜のために例示されたものであり、本発明がこれに限定されるものではない。
4)F:フォーマットフィールド(Format field)であって、Lフィールドの大きさを表す。
5)L:長さフィールド(Length field)であって、サブヘッダと対応するMAC SDU及びMAC制御要素の大きさを表す。サブヘッダに対応するMAC SDUまたはMAC制御要素の大きさが127ビットより同じであるか、または小さいと、7ビットのLフィールドが使用され(図14の(a))、その他の場合には、15ビットのLフィールドが使用されることができる(図14の(b))。MAC制御要素が可変する大きさである場合、Lフィールドを介してMAC制御要素の大きさが定義されることができる。MAC制御要素の大きさが固定される場合、LフィールドにMAC制御要素の大きさが定義されなくても、MAC制御要素の大きさを決定できるから、図15のようにF及びLフィールドは省略できる。
図16は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるバッファ状態報告のためのMAC制御要素のフォーマットを例示する図である。
サブヘッダのLCIDフィールドに短縮されたBSR及び短いBSRが定義される場合、サブヘッダに対応するMAC制御要素は、図16の(a)の例示のように、一つの論理チャネルグループID(LCG ID:Logical Channel Group Identification)フィールド及び論理チャネルグループのバッファ状態を示す一つのバッファサイズ(Buffer Size)フィールドを含むように構成されることができる。LCG IDフィールドは、バッファ状態を報告しなければならない論理チャネルグループを識別するためのものであって、LCG IDフィールドは、2ビットの大きさを有することができる。
バッファサイズフィールドは、MAC PDUが生成された以後、論理チャネルグループに属したすべての論理チャネルの使用可能な総データ量を識別するためである。使用可能なデータは、RLC階層及びPDCP階層で送信可能なすべてのデータを含み、データ量は、バイト(byte)数で表す。このとき、データ量を演算する時にRLCヘッダ及びMACヘッダの大きさを排除できる。バッファサイズフィールドは、6ビットの大きさを有することができる。
サブヘッダのLCIDフィールドに長いBSRが定義される場合、サブヘッダに対応するMAC制御要素は、図16の(b)の例示のように、0ないし3のLCG IDを有する4個のグループのバッファ状態を示す4個のバッファサイズフィールドが含まれることができる。各バッファサイズフィールドは、互いに異なる論理チャネルグループ別に使用可能な総データ量を識別するのに利用されることができる。
キャリヤ併合(Carrier Aggregation)一般
本発明の実施の形態において考慮する通信環境は、マルチキャリヤ(Multi‐carrier)支援環境を全部含む。すなわち、本発明で用いられるマルチキャリアシステムまたはキャリヤ併合(CA:Carrier Aggregation)システムとは、広帯域を支援するために、目標とする広帯域を構成する時に目標帯域より小さな帯域幅(bandwidth)を有する1個以上のコンポーネントキャリヤ(CC:Component Carrier)を併合(aggregation)して使用するシステムのことを意味する。
本発明でマルチキャリヤは、キャリヤの併合(または、搬送波集成)を意味し、このとき、キャリヤの併合は、隣接した(contiguous)キャリヤ間の併合だけでなく隣接していない(non‐contiguous)キャリヤ間の併合を全部意味する。また、ダウンリンクとアップリンクとの間に集成されるコンポーネントキャリヤの数は、異なるように設定されることができる。ダウンリンクコンポーネントキャリヤ(以下、「DL CC」という。)数とアップリンクコンポーネントキャリヤ(以下、「UL CC」という。)数とが同じである場合を対称的(symmetric)集成といい、その数が異なる場合を非対称的(asymmetric)集成という。このようなキャリヤ併合は、搬送波集成、帯域幅集成(bandwidth aggregation)、スペクトル集成(spectrum aggregation)などのような用語と混用して使用されることができる。
二つ以上のコンポーネントキャリヤが結合されて構成されるキャリヤ併合は、LTE‐Aシステムでは、100MHz帯域幅まで支援するのを目標とする。目標帯域より小さな帯域幅を有する1個以上のキャリヤを結合する時に、結合するキャリヤの帯域幅は、従来のIMTシステムとの互換性(backward compatibility)維持のために、従来のシステムにおいて使用する帯域幅に制限できる。例えば、従来の3GPP LTEシステムでは、{1.4,3,5,10,15,20}MHz帯域幅を支援し、3GPP LTE‐advancedシステム(すなわち、LTE‐A)では、従来のシステムとの互換のために、上記の帯域幅だけを利用して20MHzより大きな帯域幅を支援するようにすることができる。また、本発明で用いられるキャリヤ併合システムは、従来のシステムで使用する帯域幅と関係なしで新しい帯域幅を定義して、キャリヤ併合を支援するようにすることもできる。
LTE‐Aシステムは、無線資源を管理するために、セル(cell)の概念を使用する。
上述のキャリヤ併合環境は、多重セル(multiple cells)環境と呼ぶことができる。セルは、ダウンリンク資源(DL CC)とアップリンク資源(UL CC)との一対の組み合わせと定義されるが、アップリンク資源は、必須要素ではない。したがって、セルは、ダウンリンク資源単独、またはダウンリンク資源とアップリンク資源とから構成されることができる。特定端末がただ一つの設定されたサービングセル(configured serving cell)を有する場合、1個のDL CCと1個のUL CCを有することができるが、特定端末が2個以上の設定されたサービングセルを有する場合には、セルの数だけのDL CCを有し、UL CCの数は、それと同一であるか、またはそれより小さくありうる。
または、それと反対に、DL CCとUL CCが構成されることができる。すなわち、特定端末が多数の設定されたサービングセルを有する場合、DL CCの数よりUL CCがより多いキャリヤ併合環境も支援されることができる。すなわち、キャリヤ併合(carrier aggregation)は、各々キャリヤ周波数(セルの重心周波数)が互いに異なる二つ以上のセルの併合として理解されることができる。ここで言及する「セル(Cell)」は、一般に使用される基地局がカバーする領域としての「セル」とは区分されなければならない。
LTE‐Aシステムで使用されるセルは、プライマリセル(PCell:Primary Cell)及びセコンダリーセル(SCell:Secondary Cell)を含む。PセルとSセルは、サービングセル(Serving Cell)として使用されることができる。RRC_CONNECTED状態にあるが、キャリヤ併合が設定されないか、またはキャリヤ併合を支援しない端末の場合、Pセルから構成されたサービングセルがただ一つ存在する。これに対し、RRC_CONNECTED状態にあり、キャリヤ併合が設定された端末の場合、一つ以上のサービングセルが存在でき、全体サービングセルには、Pセルと一つ以上のSセルが含まれる。
サービングセル(PセルとSセル)は、RRCパラメータを介して設定されることができる。PhysCellIdは、セルの物理階層識別子であって、0から503までの整数値を有する。SCellIndexは、Sセルを識別するために使用される簡略な(short)識別子であって、1から7までの整数値を有する。ServCellIndexは、サービングセル(PセルまたはSセル)を識別するために使用される簡略な(short)識別子であって、0から7までの整数値を有する。0値は、Pセルに適用され、SCellIndexは、Sセルに適用するために予め付与される。すなわち、ServCellIndexにおいて最も小さなセルID(またはセルインデックス)を有するセルがPセルになる。
Pセルは、プライマリ周波数(または、primary CC)上において動作するセルを意味する。端末が初期接続設定(initial connection establishment)過程を行うか、接続再‐設定過程を行うのに使用されることができ、ハンドオーバ過程で指示されたセルを指し示すこともできる。また、Pセルは、キャリヤ併合環境で設定されたサービングセルのうち、制御関連通信の重心になるセルを意味する。すなわち、端末は、自身のPセルにおいてのみPUCCHの割り当てを受けて送信でき、システム情報を獲得するか、またはモニタリング手順を変更するのにPセルだけを利用できる。E‐UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)は、キャリヤ併合環境を支援する端末に移動性制御情報(mobilityControlInfo)を含む上位階層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを利用して、ハンドオーバ手順のためにPセルだけを変更することもできる。
Sセルは、セコンダリー周波数(または、Secondary CC)上において動作するセルを意味できる。特定端末にPセルは一つだけが割り当てられ、Sセルは、一つ以上割り当てられることができる。Sセルは、RRC接続が設定がなされた以後に構成可能であり、追加的な無線資源を提供するのに使用されることができる。キャリヤ併合環境で設定されたサービングセルのうち、Pセルを除いた残りのセル、すなわちSセルには、PUCCHが存在しない。E‐UTRANは、Sセルをキャリヤ併合環境を支援する端末に追加する時に、RRC_CONNECTED状態にある関連したセルの動作と関連したすべてのシステム情報を特定シグナル(dedicated signal)を介して提供できる。システム情報の変更は、関連したSセルの解除及び追加によって制御されることができ、このとき、上位階層のRRC接続再設定(RRCConnectionReconfigutaion)メッセージを利用できる。E‐UTRANは、関連したSセル内でブロードキャストするよりは、端末別に異なるパラメータを有する特定シグナリング(dedicated signaling)を行うことができる。
初期セキュリティー活性化過程が始まった以後に、E‐UTRANは、接続設定過程で初期に構成されるPセルに付加して、一つ以上のSセルを含むネットワークを構成できる。キャリヤ併合環境でPセル及びSセルは、各々のコンポーネントキャリヤとして動作できる。以下の実施の形態では、プライマリコンポーネントキャリヤ(PCC)は、Pセルと同じ意味として使用されることができ、セコンダリーコンポーネントキャリヤ(SCC)は、Sセルと同じ意味として使用されることができる。
図17は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおけるコンポーネントキャリヤ及びキャリヤ併合の一例を示す。
図17の(a)は、LTEシステムにおいて使用される単一キャリヤ構造を示す。コンポーネントキャリヤには、DL CCとUL CCがある。一つのコンポーネントキャリヤは、20MHzの周波数範囲を有することができる。
図17の(b)は、LTE_Aシステムにおいて使用されるキャリヤ併合構造を示す。図17の(b)の場合に、20MHzの周波数大きさを有する3個のコンポーネントキャリヤが結合された場合を示す。DL CCとUL CCが各々3個ずつあるが、DL CCとUL CCの数に制限があるのてはない。キャリヤ併合の場合、端末は、3個のCCを同時にモニタリングでき、ダウンリンク信号/データを受信することができ、アップリンク信号/データを送信できる。
仮に、特定セルにおいてN個のDL CCが管理される場合には、ネットワークは、端末にM(M≦N)個のDL CCを割り当てることができる。このとき、端末は、M個の制限されたDL CCだけをモニタリングし、DL信号を受信することができる。また、ネットワークは、L(L≦M≦N)個のDL CCに優先順位を与えて、主なDL CCを端末に割り当てることができ、このような場合、端末は、L個のDL CCは、必ずモニタリングしなければならない。このような方式は、アップリンク送信にも全く同じく適用されることができる。
ダウンリンク資源の搬送波周波数(または、DL CC)とアップリンク資源の搬送波周波数(または、UL CC)との間のリンケージ(linkage)は、RRCメッセージのような上位階層メッセージまたはシステム情報により指示されることができる。例えば、SIB2(System Information Block Type2)によって定義されるリンケージによって、DL資源とUL資源との組み合わせが構成されることができる。具体的に、リンケージは、ULグラントを運ぶPDCCHが送信されるDL CCと前記ULグラントを使用するUL CCとの間のマッピング関係を意味でき、HARQのためのデータが送信されるDL CC(または、UL CC)とHARQ ACK/NACK信号が送信されるUL CC(または、DL CC)との間のマッピング関係を意味することもできる。
アップリンク資源割り当て手順
3GPP LTE/LTE‐Aシステムの場合、資源の活用を最大化するために、基地局のスケジューリング基盤のデータ送受信方法を使用する。これは、端末が送信するデータがある場合、優先的に基地局にアップリンク資源割り当てを要請し、基地局から割り当てられたアップリンク資源だけを利用してデータを送信できることを意味する。
図18は、本発明が適用されることができる無線通信システムにおける端末のアップリンク資源割り当て過程を例示する図である。
アップリンクの無線資源の効率的な使用のために、基地局は、各端末別にどんな種類のデータをどのくらいアップリンクに送信するのかを知っていなければならない。したがって、端末が直接自身が送信しようとするアップリンクデータに関する情報を基地局に伝達し、基地局は、これに基づいて該当端末にアップリンク資源を割り当てることができる。この場合、端末が基地局に伝達するアップリンクデータに関する情報は、自身のバッファに格納されているアップリンクデータの量であって、これをバッファ状態報告(BSR:Buffer Status Report)と呼ぶ。BSRは、端末が現在TTIでPUSCH上の資源が割り当てられ、報告イベント(reporting event)がトリガーリングされた場合、MAC制御要素(MAC control element)を使用して送信される。
図18の(a)は、端末がバッファ状態報告(BSR:buffer status reporting)のためのアップリンク無線資源が端末に割り当てられない場合に、実際のデータ(actual data)のためのアップリンク資源割り当て過程を例示する。すなわち、DRXモードからアクティブモードの状態を転換する端末の場合、予め割り当てられたデータ資源がないから、PUCCHを介したSR送信をはじめとして上向きデータに対する資源を要請しなければならなく、この場合、5ステップのアップリンク資源割り当て手順が使用される。
図18の(a)を参照すると、端末は、BSRを送信するためのPUSCH資源が割り当てられない場合、端末は、PUSCH資源の割り当てを受けるために、まずスケジューリング要請(SR:scheduling request)を基地局に送信する(S1801)。
スケジューリング要請は、報告イベント(reporting event)が発生したが、端末が現在のTTIでPUSCH上に無線資源がスケジューリングされない場合、端末がアップリンク送信のためのPUSCH資源の割り当てを受けるために、基地局に要請するために利用される。すなわち、端末は、正規的バッファ状態報告(regular BSR)がトリガー(trigger)されたが、BSRを基地局に送信するためのアップリンク無線資源を有しない場合にPUCCH上にSRを送信する。端末は、SRのためのPUCCH資源が設定されたかどうかに応じて、端末は、PUCCHを介してSRを送信するか、またはランダムアクセス手順を開始する。具体的に、SRが送信されることができるPUCCH資源は、端末特定的に上位階層(例えば、RRC階層)によって設定され、SR設定(SR configuration)は、SR送信周期(SR periodicity)及びSRサブフレームオフセット情報を含む。
端末は、基地局からBSR送信のためのPUSCH資源に対するUL grantを受信すると(S1803)、UL grantにより割り当てられたPUSCH資源を介してトリガーリングされたBSRを基地局に送信する(S1805)。
基地局は、BSRを介して実際の端末がアップリンクに送信するデータの量を確認し、実際データ送信のためのPUSCH資源に対するUL grantを端末に送信する(S1807)。実際データ送信のためのUL grantを受信した端末は、割り当てられたPUSCH資源を介して実際アップリンクデータを基地局に送信する(S1809)。
図18の(b)は、端末がBSRのためのアップリンク無線資源が端末に割り当てられている場合に、実際データのためのアップリンク資源割り当て過程を例示する。
図18の(b)を参照すると、端末がBSR送信のためのPUSCH資源が既に割り当てられた場合、端末は、割り当てられたPUSCH資源を介してBSRを送信し、これと共にスケジューリング要請を基地局に送信する(S1811)。次に、基地局は、BSRを介して実際端末がアップリンクに送信するデータの量を確認し、実際データ送信のためのPUSCH資源に対するUL grantを端末に送信する(S1813)。実際データ送信のためのUL grantを受信した端末は、割り当てられたPUSCH資源を介して実際アップリンクデータを基地局に送信する(S1815)。
図19は、本発明が適用されることができる3GPP LTE‐Aで要求する制御平面(C‐Plane)での遅延時間(latency)を説明するための図である。
図19を参照すると、3GPP LTE‐Aは、アイドルモード(Idle mode)(IPアドレスが割り当てられた状態)から接続モード(Connected mode)への遷移(transition)時間が50ms以下になるように要求する。このとき、遷移時間は、ユーザ平面(U‐Plane)の設定時間(S1伝達遅延時間は除外)を含む。また、接続モード内でドーマント状態(dormant state)からアクティブ状態(active state)への転換時間は、10ms以下に要求される。
ドーマント状態(dormant state)からアクティブ状態(active state)への遷移は、次の通りに4種類のシナリオで発生できる。
‐同期化された端末の場合、アップリンク送信により開始された遷移(Uplink initiated transition、synchronized)
‐非同期化された端末の場合、アップリンク送信により開始された遷移(Uplink initiated transition、unsynchronized)
‐同期化された端末の場合、ダウンリンク送信により開始された遷移(Downlink initiated transition、synchronized)
‐非同期化された端末の場合、ダウンリンク送信により開始された遷移(Downlink initiated transition、unsynchronized)
図20は、本発明が適用されることができる3GPP LTE‐Aで要求する同期化された端末のドーマント状態(dormant state)からアクティブ状態(active state)への遷移時間を説明するための図である。
図20では、先の図18で説明した3ステップ(BSRのためのアップリンク無線資源が割り当てられた場合)アップリンク資源割り当て手順を例示する。LTE‐Aシステムでは、アップリンク資源割り当てのために、以下の表16のような遅延時間が要求される。
表16は、LTE‐Aシステムで要求される、同期化された端末の場合、アップリンク送信により開始されたドーマント状態(dormant state)からアクティブ状態(active state)への遷移時間を表す。
図20及び表16を参照すると、1ms/5msPUCCH循環(cycle)を有するPUCCH区間によって平均的な遅延(delay)が0.5ms/2.5msが要求され、端末がSR送信するのに1msが要求される。そして、基地局がSRをデコードしスケジューリング承認(scheduling grant)を生成するまで3msが要求され、スケジューリング承認を送信するのに1msが要求される。そして、端末がスケジューリング承認をデコードし、L1階層でアップリンクデータをエンコードするまで3msが要求され、アップリンクデータを送信するのに1msが要求される。
このように端末がアップリンクデータを送信する手順を完了するのに総9.5/15.5msが要求される。
ランダム接続過程(RACHプロシージャ)
図21A及び図21Bは、LTEシステムにおけるランダム接続過程(Random Access Procedure)の一例を示す。
ランダム接続過程は、RRC_IDLEでの初期接続、無線リンク失敗後の初期接続、ランダム接続過程を要求するハンドオーバ、RRC_CONNECTED中にランダム接続過程が要求されるアップリンクまたはダウンリンクデータ発生時に行われる。RRC接続要請メッセージ(RRC Connection Request Message)とセル更新メッセージ(Cell Update Message)、URA(UTRAN Registration Area)更新メッセージ(URA Update Message)などの一部RRCメッセージも、ランダム接続過程を利用して送信される。論理チャネルCCCH(Common Control Channel)、DCCH(Dedicated Control Channel)、DTCH(Dedicated Traffic Channel)が送信チャネルRACHにマッピングされることができる。送信チャネルRACHは、物理チャネルPRACH(Physical Random Access Channel)にマッピングされる。
端末のMAC階層が端末物理階層にPRACH送信を指示すると、端末物理階層は、まず一つの接続スロット(access slot)と一つのシグネチャー(signature)を選択して、PRACHプリアンブルを上向きで送信する。ランダム接続過程は、競争基盤(Contention based)のランダム接続過程と非競争基盤(Non-contention based)のランダム接続過程とに区分される。
図21Aは、競争基盤(Contention based)のランダム接続過程の一例を示し、図21Bは、非競争基盤(Non-contention based)のランダム接続過程の一例を示す。
まず、競争基盤のランダム接続過程について、図21Aを参照して述べることにする。
端末は、システム情報を介して基地局からランダム接続に関する情報を受信して格納する。以後、ランダム接続が必要な場合、端末は、ランダム接続プリアンブル(Random Access Preamble;メッセージ1ともいう)を基地局に送信する(S2101)。
基地局が前記端末からランダム接続プリアンブルを受信すると、前記基地局は、ランダム接続応答メッセージ(Random Access Response;メッセージ2ともいう)を端末に送信する(S2102)。具体的に、前記ランダム接続応答メッセージに対するダウンリンクスケジューリング情報は、RA-RNTI(Random Access-Radio Network Temporary Identifier)でCRCマスキングされて、L1またはL2制御チャネルPDCCH上において送信されることができる。RA-RNTIでマスキングされたダウンリンクスケジューリング信号を受信した端末は、PDSCH(Physical Downlink Shared Channel)からランダム接続応答メッセージを受信してデコードできる。以後、端末は、前記ランダム接続応答メッセージに自分に指示されたランダム接続応答情報があるかどうかを確認する。
自分に指示されたランダム接続応答情報が存在するかどうかは、端末が送信したプリアンブルに対するRAID(Random Access Preamble ID)が存在するかどうかによって確認されることができる。
前記ランダム接続応答情報は、同期化のためのタイミングオフセット情報を表すTA(Timing Alignment)、アップリンクに使用される無線資源割り当て情報、端末識別のための仮識別子(例:Temporary C-RNTI)などを含む。
端末は、ランダム接続応答情報を受信する場合、前記応答情報に含まれた無線資源割り当て情報に応じて、アップリンクSCH(Uplink Shared Channel)でアップリンク送信(メッセージ3ともいう)を行う(S2103)。ここで、アップリンク送信は、スケジュールされた送信(Scheduled Transmission)と表現されることもできる。
基地局は、端末から前記アップリンク送信を受信した後に、競争解決(contention resolution)のためのメッセージ(メッセージ4ともいう)をダウンリンク共有チャネル(Downlink Shared Channel:DL-SCH)を介して端末に送信する(S2104)。
次に、非競争基盤のランダム接続過程について、図21Bを参照して述べることにする。
端末がランダム接続プリアンブルを送信する前に、基地局が非競争ランダム接続プリアンブル(Non-contention Random Access Preamble)を端末に割り当てる(S2111)。
非競争ランダム接続プリアンブルは、ハンドオーバ命令またはPDCCHのような専用シグナルリング(Dedicated Signalling)を介して割り当てられることができる。端末は、非競争ランダム接続プリアンブルが割り当てられた場合、基地局に割り当てられた非競争ランダム接続プリアンブルを送信する(S2112)。
以後、前記基地局は、競争基盤ランダム接続過程でのステップS2102と同様にランダム接続応答(Random Access Response;メッセージ2ともいう)を端末に送信できる(S2113)。
前記説明されたランダム接続過程においてランダム接続応答に対しては、HARQが適用されないが、ランダム接続応答に対するアップリンク送信または競争解決のためのメッセージに対しては、HARQが適用されることができる。したがって、ランダム接続応答に対して端末は、ACKまたはNACKを送信する必要がない。
アップリンク参照信号
図22は、アップリンクサブフレームの構造を示す他の図である。
図22を参照すると、サウンディング参照信号(SRS:Sounding Reference Signal)は、PUSCHが送信される帯域以外のアップリンク帯域(sub band)に対するチャネルを推定するか、または全体アップリンク帯域幅(wide band)に該当するチャネルの情報を獲得するために周期的にあるいは非周期的に端末が送信できる。周期的にサウンディング参照信号を送信する場合は、上位階層シグナルを介して周期が決定され、非周期的なサウンディング参照信号の送信は、基地局がPDCCHアップリンク/ダウンリンクDCIフォーマットの「SRS request」フィールドを利用して指示するか、またはトリガー(triggering)メッセージを送信できる。図22に示す例のように、一つのサブフレーム内でサウンディング参照信号が送信されうる領域は、一つのサブフレームにおいて時間軸上において最も最後に位置するSC-FDMAシンボルがある区間である。同じサブフレームの最後のSC-FDMAに送信される複数の端末のサウンディング参照信号は、周波数の位置に応じて区分が可能である。サウンディング参照信号は、PUSCHとは異なり、SC-FDMAに変換するためのDFT(Discrete Fourier Transform)演算を行わず、PUSCHで使用されたプリコーディング行列を使用しないで送信される。
なお、一つのサブフレーム内で復調用参照信号(DMRS:Demodulation-Reference Signal)が送信される領域は、時間軸上において各スロットの中に位置するSC-FDMAシンボルがある区間であり、同様に、周波数上にはデータ送信帯域を介して送信される。例えば、一般循環前置きが適用されるサブフレームでは、第4番目のSC-FDMAシンボルと第11番目のSC-FDMAシンボルにおいて復調用参照信号が送信される。
復調用参照信号は、PUSCHまたはPUCCHの送信と結合されることができる。サウンディング参照信号は、アップリンクスケジューリングのために、端末が基地局に送信する参照信号である。基地局は、受信されたサウンディング参照信号を介してアップリンクチャネルを推定し、推定されたアップリンクチャネルをアップリンクスケジューリングに利用する。サウンディング参照信号は、PUSCHまたはPUCCHの送信と結合されない。復調用参照信号とサウンディング参照信号のために、同じ種類の基本シーケンスが使用されることができる。一方、アップリンク多重アンテナ送信において復調用参照信号に適用されたプリコーディングは、PUSCHに適用されたプリコーディングと同じくありうる。
図23は、アップリンクに参照信号を送信するための信号処理過程を説明するための図である。
図23に示すように、データは、時間領域で信号を生成しDFTプリコーダー(precoder)を介した周波数マッピング後にIFFTを介して送信されることに対し、参照信号は、DFTプリコーダーを介する過程が省略される。具体的に、周波数領域で参照シーケンスが直に生成(S2310)された後に、ローカル化マッピング(S2320)、IFFT過程(S2330)及び循環前置き(CP:Cyclic Prefix)付着(S2340)過程を順次に経た後に送信される。
図24は、復調用参照信号(DMRS:Demodulation-Reference Signal)を送信するためのサブフレームの構造を示す図である。
図24の(a)は、一般循環前置き(normal CP)の場合に、復調用参照信号を送信するためのサブフレームの構造を示す図で、図24の(b)は、拡張循環前置き(extended CP)の場合に、復調用参照信号を送信するためのサブフレームの構造を示す図である。図24の(a)を参照すると、一般循環前置きでは、第4番目と第11番目のSC-FDMAシンボルを介して復調用参照信号が送信され、図24の(b)を参照すると、拡張循環前置きでは、第3番目と第9番目のSC-FDMAシンボルを介して復調用参照信号が送信される。
PUSCHに対した復調用参照信号(DMRS:Demodulation-Reference Signal)
PUSCHに対した参照信号は、次の通りに決定される。
PUSCHに対した参照信号シーケンス
は、階層インデックスに対応し、以下の式6のように定義される。
式中、mとnは、
を満たし、
を満たす。
直交シーケンス(orthogonal sequence)
は、上位階層パラメータ「Activate-DMRS-with OCC」がセッティングされないか、または最も最近のアップリンクと関連したDCIを送信するために、仮C-RNTIが使用される場合、DCIフォーマット0のために
に設定される。これに対し、該当PUSCH送信と関連した送信ブロック(transport block)に対する最も最近のアップリンクと関連したDCIに含まれた循環シフトフィールド(cyclic shift field)に応じて以下の表17のように設定されることができる。
は、階層インデックス
に対応する直交シーケンスを表し、特に、
は、階層インデックス
の第1スロットに適用される値で、
は、階層インデックス
の第2スロットに適用される値である。
表17は、アップリンクと関連したDCI内の循環シフトフィールドと、
の対応関係を表す。
スロット内で循環シフト(cyclic shift)値
は、以下の式7のように定義され、
は、以下の式8のように定義されることができる。
値は、上位階層パラメータ「cyclic Shift」に指示され、表18は、パラメータ値と
との対応関係を表す。
は、PUSCH送信に対応する送信ブロック(transport block)に対する最も最近のアップリンクと関連したDCI内にDMRSフィールドのための循環シフト値によって決定され、
値は、表18の通りである。
表18を参照すると、同じ送信ブロックでアップリンクと関連したDCIを含むダウンリンク物理制御チャネル(PDCCH)が送信されない場合、同じ送信ブロックで最初PUSCHが半永久的(semi-persistently)にスケジューリングされた場合、または同じ送信ブロックで最初PUSCHがランダムアクセス応答グラント(random access response grant)によりスケジューリングされた場合に、
は表18の第1番目の列と同じ値を有することができる。
値は、以下の式9のように定義されることができる。
は、任意乱数(pseudo-random)シーケンスであり、セル-特定値である。任意乱数シーケンス生成器は、無線フレームの始めにおいて
に初期化されることができる。
参照信号のベクトルは、以下の式10のようにプリコーディングされることができる。
式中、
は、PUSCH送信のために使用されるアンテナポートの数である。一つのアンテナポートを利用してPUSCHを送信する場合、
である。空間マルチプレクス(spatial multiplexing)の場合、
でありえ、プリコーディング行列(Precoding Matrix)
は、同一サブフレーム内でPUSCHのプリコーディングのためのプリコーディング行列を同一に使用することができる。
PUSCHにおいてアップリンク参照信号のための物理的マッピング方法は、以下のとおりである。
PUSCH送信のために使用される各アンテナポートに対して、
シーケンスは、振幅スケーリング因子(amplitude scaling factor)
と掛け算され、
から始めてシーケンスでマッピングされる。マッピングプロセスに使用される物理資源ブロックセット及びインデックス
とアンテナポート番号
の関係は、該当PUSCH送信の場合と同一である。インデックス
が資源要素(RE)に一般循環前置きの場合
、拡張循環前置きの場合
において、
が大きくなる順にマッピングされ、次は、
はスロット番号が大きくなる順にマッピングされる。
TDDシステムにおけるアップリンク/ダウンリンクスケジューリング
TDDシステムでのダウンリンク/アップリンクサブフレーム構成がアップリンク-ダウンリンク構成(configuration)別に異なるから、PUSCH及びPHICH送信時間は、構成によって異なるように設定され、PUSCH及びPHICHの送信時間は、サブフレームのインデックス(または数字)に応じて互いに異なるように構成されることができる。
LTEシステムにおいて、PUSCHとこれに先行するPDCCH、そしてPUSCHに対応するダウンリンクHARQ ACK/NACKが送信されるPHICHのアップ/ダウンリンクタイミング関係は、予め決まっている。
表19は、アップリンク-ダウンリンク構成別にPDCCHとこれに対応するPUSCHの送信タイミングを表す表である。
表19を参照すると、アップリンク-ダウンリンク構成1ないし6の場合、第n番目のダウンリンクサブフレームにおいて基地局からPDCCHによってUL grantを受信するか、またはPHICHを受信した後に再送信しなければならないとき、端末は、PDCCH(またはPHICH)が送信されたダウンリンクサブフレームインデックスに応じて、これに対応する第n+k番目のアップリンクサブフレームにおいてPUSCHを送信する。このとき、k値は、表19のとおりである。
アップリンク-ダウンリンク構成0の場合、アップリンクDCIフォーマット内のアップリンクインデックス(UL index)の値とPHICHが送信されるダウンリンクサブフレーム番号及び上位階層に受信されるか、またはPUSCHが送信されるアップリンクサブフレーム番号により決定される
値に応じて、PUSCH送信を表19に従って送信するか、または第n+7番目のアップリンクサブフレームにおいて送信するか、または表19によるアップリンクサブフレームと第n+7番目のアップリンクサブフレームに全部送信することもできる。
一方、端末がダウンリンクサブフレームiにおいて基地局からHARQ ACK/NACKを含むPHICHを受信すると、該当PHICHは、アップリンクサブフレームi-kにおいて端末が送信したPUSCHに対応する。このとき、k値は、表20のとおりである。
表20は、アップリンク-ダウンリンク構成別にPUSCHとこれに対応するPHICHの送信タイミング関係を表す。
アップリンク-ダウンリンク構成1-6の場合、またはアップリンク-ダウンリンク構成0であり、
の場合、端末がサブフレームiにおいて基地局からHARQ-ACKを送信するPHICHを受信した場合、PHICHは、サブフレームi-kにおいて端末が送信したPUSCHに対応する。これに対し、アップリンク-ダウンリンク構成0であり、
の場合、端末がサブフレームiにおいて基地局からHARQ-ACKを送信するPHICHを受信した場合、PHICHは、サブフレームi-6において端末が送信したPUSCHに対応する。
端末が基地局にダウンリンクサブフレームiに対応するPUSCHサブフレームを介して送信ブロック(transport block)を送信した後、ダウンリンクサブフレームiにおいて送信ブロックに対応するPHICHを受信してACKがデコードされる場合、またはダウンリンクサブフレームiにおいて送信されるPDCCHによって送信ブロックが非活性化(disable)される場合、端末は、送信ブロックに対応するACKを上位階層に伝達する。そうでない場合、送信ブロックに対するNACKが上位階層に伝達される。
端末の立場において述べると、第n番目のアップリンクサブフレームでの端末のPUSCHを介したアップリンク送信に対するACK/NACK応答(またはPHICH)は、該当アップリンクサブフレームインデックスに応じて、これに対応するn+k番目のダウンリンクサブフレームにおいて基地局から送信される。サブフレームバンドルリング(bundling)の場合、該当PHICHは、バンドルの最後のサブフレームに対応する。端末は、n+k番目のダウンリンクサブフレームにおいて自身が送信したPUSCHに対したPHICH応答が基地局から送信されるのを予想して、該当PHICHを検索/検出/復調しなければならない。このとき、k値は、表21のとおりである。
表21は、アップリンク-ダウンリンク構成別にPUSCHとこれに対応するPHICHの送信タイミング関係を表す。
PHICH資源は、
のようなインデックス対で識別される。
は、PHICHグループ番号を、
は、該当PHICHグループ内での直交シーケンスインデックスを表す。
は、式11によって求めることができる。
式中、
は、対応するPUSCH送信に関連した送信ブロックのためのアップリンクDCIフォーマットを有する最も最近のPDCCHでDMRS(demodulation reference signal)フィールドのための循環シフト(cyclic shift)からマッピングされる。反面、同じ送信ブロックのためのアップリンクDCIフォーマットを有するPDCCHが不在である場合に、同じ送信ブロックのための初期PUSCHが半持続的(semi-persistent)にスケジューリングされるか、またはランダムアクセス応答承認信号によってスケジューリングされると、
は、0に設定される。
は、PHICH変調のために使用される拡散係数(spreading factor)の大きさを表す。
は、
がPDCCHと関連したPUSCHの第1番目の送信ブロックである場合であるか、または関連したPDCCHがないときに受動的に認知された送信ブロックの数が該当PUSCHと関連した最も最近のPDCCHで指示された送信ブロックの数と同一でない場合に
と同じである。これに対し、
がPDCCHと関連したPUSCHの第2番目の送信ブロックである場合には、

と同じに戻る。ここで、
は、対応するPUSCH送信の第1番目のスロットの最も低いPRBインデックスに該当する。
は、上位階層により構成されるPHICHグループの番号を表す。
は、TDDシステムのアップリンク-ダウンリンク構成0においてサブフレームインデックス4または9においてPUSCHが送信される場合、1を有し、そうでない場合、0を有する。
表22は、アップリンクDCIフォーマットを有するPDCCHにおいてPHICH資源を決定するために使用されるDMRSフィールドのための循環シフトと
とのマッピング関係を表す表である。
以下、5Gシステム(または、FutureI MT-Advancedシステム)において端末の制御プレーン遅延(C-plane latency)を最小化するための方法として、競争基盤のPUSCHゾーン(Contention based PUSCH zone、以下、「CPゾーン」という)定義、CPゾーン設定方法、CPゾーン利用方法などと関連した事項について、図面を参照して具体的に述べることにする。
CPゾーン定義及び設定
図25Aは、CPゾーン設定の一例を示し、図25Bは、CPゾーンを構成する競争PUSCH資源ブロック(Contention PUSCH Resource Block:CPRB)の一例を示した図である。
まず、CPゾーンとは、端末のアップリンクデータ(UL data)送信と関連して、基地局から別の資源割り当てスケジューリング無しで端末が直にUL dataを送信できる領域を意味する。
前記CPゾーンの場合、low latencyを要求する端末のUL data送信に主に使用されることができる。
図25Aを参照すると、1010は、PUCCHが送信される資源領域であり、1020は、CPゾーンに該当する。
前記CPゾーンは、UL dataを送信できるPUSCH領域の特定資源領域に割り当てられることができる。すなわち、前記CPゾーンは、一つのサブフレーム(Sub-Frame:SF)または一つ以上の連続したSub-Frameに割り当てられることができ、特定Sub-Frameには、前記CPゾーンが割り当てられない場合もある。
図25Bは、CPRBを表すものであり、CPゾーンは、一つ以上のCPRBから構成されることができる。
CPRBは、一つの端末が占有できるCPゾーン内の資源領域を表すものであり、一つのCPRB1030に一つの端末がマッピングされるが、これに限定されず、端末の能力、端末が送信するUL data量などを考慮して、一つの端末に多数のCPRBがマッピングされることもでき、複数の端末が一つのCPRBを共有することもできる。
図25Bに示すように、一つのCPゾーンには、N(Nは、自然数)個のCPRBが定義されることができる。
一例として、CPゾーンを利用する端末が3個があり(端末1、端末2、端末3)、CPゾーンを構成するCPRBが4個(CPRB#1、CPRB#2、CPRB#3、CPRB#4)がある場合、端末1にはCPRB#1、端末2にはCPRB#2、端末3にはCPRB#3がそれぞれ割り当てられることができる。
ここで、各々の端末に割り当てられるCPRBは、基地局により設定されるか、基地局からCPゾーンのCPRB関連情報を端末が受信した場合には、各端末が望むCPRBを基地局に要請することによって割り当てられることもできる。
また、基地局においてCPRBを各々の端末に割り当てるにおいて、セルで収容できる端末数(またはユーザ数)が制約的なスモールセル(small cell)の場合、前記基地局は、セルに進入した端末とCPRBを1対1にマッピングできる。
例えば、small cellにおいて収容できる最大端末の数がN個である場合、前記small cellの基地局は、N個の端末のためのCPゾーンを予め割り当て、N個を超過する端末に対してはセル進入を許容しないことによって、セル内の端末とCPRBとが1対1にマッピングされるようにすることができる。
仮に、端末とCPRBの1対1マッピング方法を端末のセル進入後にRACHプロシージャのために使用する場合には、端末がセルに進入する前に端末と基地局との間に暗示的に(implicitに)CPRB割り当て方法が互いに約束される。すなわち、マクロセル(macro cell)と接続性がある端末がdual connectivityを介してsmall cellとの接続を追加する場合、前記small cellと前記macro cellとの間のバックホールインタフェース(backhaul interface)を介して端末に予めCPRBを割り当てることができる。
ここで、dual connectivityとは、anchor-booster、carrier aggregationまたはsimultaneous multi-RAT communicationなどのような技術のことをいう。
すなわち、CPゾーンが設定されたセルに位置した端末は、low latencyを要求するUL dataがある場合、前記UL data送信のための基地局のスケジューリング無しで(UL grant無しで)端末は、設定されたCPゾーンを介してUL dataを基地局に直に送信できる。
CPゾーンは、low latencyを要求する端末のUL data送信の場合であれば、幅広く使用されることが好ましいが、CPゾーンは、特定プロシージャ内で送信されるUL data(一例として、ランダム接続過程のRRC要請メッセージ及び/またはNAS要請メッセージ、BSRプロシージャ内のBSR送信等)に対してのみ制限的に使用されることもできる。
また、CPゾーンは、図26に示すように、プロシージャ別に異なるように設定されることもできる。
CPゾーンは、目的に応じて一つ以上のゾーンと定義されることができる。例えば、RACHプロシージャのために設定されるCPゾーン領域とBSRプロシージャのために設定されるCPゾーン領域とは区別されるように設定されることができる。すなわち、他の目的として定義される各CPゾーンは、他のSub-Frameにそれぞれ設定されるか、または同一のSub-Frame内の他の資源領域に各々設定されることができる。
図26において、RACHプロシージャのためのCPゾーンとBSRなど、他のプロシージャのためのCPゾーンが異なるように設定されたことが分かる。
CPゾーン関連情報送信方法
図27は、CPゾーンと関連した情報送信方法の一例を示した図である。
特定セルにCPゾーンが設定されている場合、基地局(または特定セル)は、(特定セル内)端末に前記特定セルに設定されたCPゾーン関連制御情報を送信する(S2710)。
ここで、特定セルはフェムトセル、ピコセル、マイクロセルなどのようなスモールセル(Small Cell)またはマクロセルを意味できる。
前記CPゾーン関連制御情報は、前記特定セルにCPゾーンが設定されたかどうかを表すCPゾーン設定お知らせ情報を含む。
また、前記CPゾーン関連制御情報は、前記特定セルにCPゾーンが設定されている場合、前記CPゾーン構成など、前記CPゾーン設定と関連した情報であるCPゾーン設定情報をさらに含む。
前記CPゾーン設定情報は、CPゾーンが設定されたアップリンク資源(UL resource)情報、CPゾーン内のCPRBに送信されうるデータ送信と関連した情報を含むことができる。
前記CPゾーンが設定されたアップリンク資源情報は、Resource utilizationを考慮して、CPゾーンが設定されないUL Sub-Frameの情報を含むこともできる。
上述のように、一つのCPゾーンは、一つ以上の端末が占有できるN(自然数)個のCPRBから構成されることができる。
前記CPゾーンが設定されたアップリンク資源情報は、特定時点に任意の一つの端末がCPゾーンの資源を占有しようと試みることができるCPゾーンの数Mを表す値を含むことができる。
ここで、N*Mの値は、特定時点に任意の一つの端末が選択(または占有)できるCPRBの総数を表す。
例えば、1個のCPゾーンに4個のCPRBを有する同じ目的のCPゾーンが2個である場合(2個のCPゾーンが一つのCPグループ形成)、端末は、8(4*2)個の候補(candidate)CPRBを有することができる。
前記設定されたCPRBに送信されることができるデータ送信と関連した情報には、端末ごとの最大資源ブロック大きさ(Maximum resource block size)、MCS(Modulation and Coding Scheme)レベル、初期送信電力基準信号(initial transmission power reference)などがありうる。
前記CPゾーン関連制御情報は、ブロードキャストメッセージ(Broadcast Message)で送信されるか、または特定端末のためにユニキャストメッセージ(unicast message)で送信されることができる。
具体的に、前記CPゾーン関連制御情報は、以下の4通りの方式により送信されることができるが、これに限定されるものではなく、多様な方式により送信されうることはもちろんである。
第1に、CPゾーン関連制御情報は、MIB(Master Information Block)を介して端末に送信されることができる。Essential physical layer informationを送信するMIBに前記CPゾーン関連制御情報が含まれることができる。
第2に、CPゾーン関連制御情報は、従来のSIB-xを介して端末に送信されることができる。
SIB-xを介して送信される場合は、初期網接続のためにCPゾーンが設定される場合であって、前記CPゾーン関連制御情報は、SIB-2に含まれて送信されることができる。
一例として、RACHプロシージャのためにCPゾーンが設定される場合、SIB-2にCPゾーンに対する情報を追加して端末がセルに接続する前にcontention based RRC connection requestメッセージ送信(例:2-step RA)を介してセルに接続できることを予め認知するようにする。
第3に、CPゾーン関連制御情報は、新しいSIB-yを介して端末に送信されることができる。
すなわち、網接続以後のプロシージャのためにCPゾーンが設定される場合、新しいSIB定義を介して送信されることができる。
ここで、基地局は、新しいSIB情報を受信しなければならないセルであることを知らせるindicationをMIB、SIB-1またはSIB-2に含めて端末に送信できる。
第4に、CPゾーン関連制御情報は、新しいcontrol messageを介してunicast方式で特定端末に送信されることができる。
端末がセルに接続した場合、CPゾーンを利用する必要がある端末のみに前記CPゾーン関連制御情報をユニキャストメッセージを介して送信することによって、前記CPゾーン関連制御情報を特定端末だけが受信するようにすることができる。
この場合、端末は、セルに接続(または進入)する場合、CPゾーン利用を知らせる情報をセル接続時に基地局に送信するメッセージなどに含めて基地局に送信することによって、基地局が前記端末にCPゾーン関連制御情報をユニキャストメッセージを介して送信するようにすることができる。
前記CPゾーン設定お知らせ情報及び前記CPゾーン設定情報は、上述のように、前記CPゾーン関連制御情報に含まれて、多様な形式(SIB、MIB、Unicast Message等)で端末に送信されることもでき、前記CPゾーンお知らせ情報と前記CPゾーン設定情報がそれぞれ異なるメッセージなどを介して別に送信されることもできる。
ここで、前記CPゾーン設定お知らせ情報と前記CPゾーン設定情報が別に送信される場合にも、上述のSIB、MIB、Unicast Messageなど、多様な形式により送信されうることはもちろんである。
CPゾーン基盤のBSRプロシージャ
BSRプロシージャにおいてCPゾーンを使用する方法について、具体的に述べることにする。
図28は、BSRプロシージャにおいてCPゾーンを使用する方法の一例を示した図である。
BSRプロシージャは、UL資源割り当て過程で、SR(Scheduling Request)プロシージャで表現されることができる。
図28は、上述のCPゾーン(contention based PUSCH zone)をBSR(メッセージ)送信のためのUL resourceとして使用する方法を示す。
図28に示すように、BSRは、SRが送信されるサブフレームで同時に送信される。すなわち、端末は、基地局に1TTI(Transmission Timing Interval)でSRとBSRを共に送信する(S2810)。
ここで、SR送信は、ON/OFF Keying方式によりPUCCHを介して送信され、端末別PUCCH資源は、予め割り当てられていると仮定する。
または、図18aの5-step SR方式と図18bの3-step SR方式を同時に使用するシステムのために、特定情報を含めたSRが使用されることができる。
前記特定情報は、一例として、「0」である場合、非競争基盤SR(non-contention based SR)を表すことができ、「1」である場合、競争基盤SR(contention based SR)を表すことができる。
具体的に、端末は、PUCCHを介してSR及びCPゾーンを介してBSRを1 TTIで、すなわち、同じサブフレームにおいて共に基地局に送信する(S2820)。
以後、前記端末は、前記基地局から実際データ送信のためのUL grantを受信する。
以後、前記端末は、前記受信されたUL grantを利用して前記基地局に実際データを送信する(S2830)。
ここで、CPゾーンを利用してUL資源割り当て過程を行うためには、まず、基地局が端末に上述のCPゾーン関連制御情報を送信できる。
前記CPゾーン関連制御情報は、システム関連情報であるから、SIBを介して送信されることが好ましくありうるが、これに限定されずに、多様な方式により送信されることができる。
上述のように、CPゾーンを利用してUL資源割り当て過程を行う場合、端末が基地局にUL resourceを要請し、基地局からUL resourceが割り当てられる時間を減らすことができるから、一般的な基地局スケジューリング基盤のUL resource割り当て過程に比べて、全体procedure latencyを減らすことができるという効果がある。
図29Aないし図29Cは、BSRプロシージャにおいてCPゾーンを利用する場合、多様な方式のCPゾーン設定の一例を示した図である。
CPゾーンを介してBSRを送信する場合、端末は、自分に割り当てられたPUCCH資源を介したSR送信と共に、BSR messageを送信できる。
これにより、端末は、SRとBSR messageを同一時間または連続した時間資源を利用して送信できるようになる。
図29Aは、SR及びBSRが同一サブフレーム内で送信されるCPゾーンのIntra subframe設定方式の一例を示す。
すなわち、図29Aに示すように、SR及びBSRは、同一subframe内で他の資源(時間資源または周波数資源)に分けられて割り当て(TDM/FDM)られるのを確認することができる。
図29Bは、SR及びBSRが隣接サブフレーム内で送信されるCPゾーンのInter subframe設定方式の一例を示す。
すなわち、図29Bに示すように、SR及びBSRは、隣接したsubframeの資源を介して他のTTIに分けられた割り当てられることもできるのを確認することができる。
BSRは、SR送信の次のサブフレームまたはSR送信後に第N番目のサブフレームで送信されることができる。
図29Cは、図29A及び図29Bの方式が混合されて、CPゾーンが設定される方式の一例を示す。
すなわち、図29CのIntra sub frame方式とInter sub frame方式の混合方式は、セル内の資源活用を最大化するために、特定subframeでSR領域またはCPゾーン資源領域を設定しない方式を意味する。
図29Cを参照すると、一つのsubframeにSRだけが割り当てられ、次のsubframeには、SR及びCPゾーン資源領域が共に割り当てられているのを確認することができる。
ここで、SR及びCPゾーン資源領域は、互いに異なる周波数資源を使用して割り当てられていることが分かる。
図29Aないし図29C方式の他にも、SRとCPゾーンの資源領域設定方法は、セル運用技法によって多様な方式で設定されることができる。
以下、SR PUCCH indexに応じるBSR CPRBのマッピング方法について述べることにする。
図30は、BSR CPRBマッピング方法の一例を示した図である。
図30は、SRとCPRBが1対1にマッピングされるように設定する方法の一例を示す。
すなわち、一つのサブフレームSFにN個のSRが割り当てられた場合、N個のCPRBを有するCPゾーンを設定する方法を示す。
SRとCPRBとが1対1にマッピングされるように設定する方法は、下記のように2通りの方法がある。
(1)SRに対したPUCCH physical indexと同一にCPRB indexを選択する方法
(2)SRに対したPUCCH logical indexと同一にCPRB indexを選択する方法
(2)の方法において、SRに対したPUCCH logical indexは、該当sub-frameにおいて端末のSRのために割り当てられたPUCCH resource indexを0からlogicalに新しくマッピングしたindexを意味する。
これは、SR構成情報要素(configuration information element)で新しく定義されて送信されることができる。
図30Aは、CPゾーンのInter subframe設定方法においてSR及びCPRBが1:1にマッピングされる方法を示し、図30Bは、CPゾーンのInfra subframe設定方法においてSR及びCPRBが1:1にマッピングされる方法を示す。
図30Aを参照すると、端末1がサブフレームnでPUCCHインデックス3を介して基地局にSRを送信する場合、次のサブフレーム、すなわち、サブフレームn+1においてPUCCHインデックス3と同じCPRBインデックス3(#3)を使用して、BSRを基地局に送信する。
また、端末2は、サブフレームn+2においてPUCCHインデックス3を介して基地局にSRを送信する場合、次のサブフレーム、すなわち、サブフレームn+3においてPUCCHインデックス3と同じCPRBインデックス3(#3)を使用して、BSRを基地局に送信する。
図30Bを参照すると、端末1がサブフレームnにおいてPUCCHインデックス0を介して基地局にSRを送信する場合、同一のサブフレーム(n)においてPUCCHインデックス0と同じCPRBインデックス0(#0)を使用して、BSRを基地局に送信する。
また、端末2は、サブフレームnにおいてPUCCHインデックス3を介して基地局にSRを送信する場合、同一のサブフレーム(n)においてPUCCHインデックス3と同じCPRBインデックス3(#3)を使用して、BSRを基地局に送信する。
SRとBSR CPRBのさらに他のマッピング方法について述べることにする。
これは、CPRBをSRの資源数より小さな数に設定する方法である。すなわち、一つのSFにN個のSRが割り当てられた場合、1からn-1個のCPRBを有するCPゾーン設定方法を表す。
この方法の場合、CPRB数(x)がSR(n)より小さいから、BSR送信collisionが発生できる。
したがって、BSR送信に対するcollision発生を減らすために、以下のような方法を使用して、端末がBSRのためのCPRBを暗示的に選択するようにすることができる。
(1)端末がランダムにCPRBを選択する方法
(2)CPRB index(#)=modulo(UE ID % X)を介して選択する方法
(3)CPRB index(#)=modulo(SRに対するPUCCH physical index % X)を介して選択する方法
ここで、PUCCH physical indexは、SR Configuration Information elementのうち、PUCCH resource indexに該当する値を意味できる。
(4)CPRB index(#)=modulo(SRに対するPUCCH logical index % X)を介して選択する方法
ここで、PUCCH logical indexは、該当sub-frameにおいて端末のSRのために割り当てられたPUCCH resource indexを0からlogicalに新しくマッピングしたindexを意味でき、該当PUCCH logical indexは、端末のために、SR configuration information elementから追加的に送信されることができる。
(2)の方法において、nの約数でない値がXに設定される場合、特定CPRBは、端末からより多くの選択を受け、collisionが発生する可能性がより高くなりうる。
したがって、このような理由でXは、nの約数と定義されることが好ましくありうるが、これに限定されるものではない。
一例として、n=6である場合、X=1,2,3,6のうちのいずれか一つに設定されることが好ましくありうる。
前記(2)ないし(4)の方法において、Xは、BSRを送信する端末が占有できるCPRBの総数を表す。また、X値は、システム情報などを介して基地局から受信される値である。
任意のsub-frame PUCCHに割り当てられたSRがn個であると仮定するとき、これに相応するBSR送信のためのCPRB(Contention based PUSCH Resource Block)がn個以上である場合、端末は、CPRBにBSRを送信する時に他の端末とのcollisionが発生しない。
しかしながら、上述のように、N個のSRに対して、これに相応する(またはマッピングする)CPRBがn-1個以下に設定される場合、一つ以上の端末が同じCPRBを介して同時にBSRを基地局に送信できる可能性が存在するようになる。
図31は、同じCPRB占有によってBSR送信時に発生する衝突現象の一例を示した図である。
図31の場合、端末が選択するCPRBインデックス(CPRB(#))は、modulo(選択されたSR PUCCH index % X)のように計算されることができ、X=5である場合を表す。
Xは、BSRを送信する端末が占有できるCPRBの総数を表し、X値は、システム情報などを介して基地局から受信される値である。
図31に示すように、端末1は、PUCCHインデックス1に該当するPUCCH資源を介してSRを送信し、CPRB #1に該当するCPRBを介してBSRを基地局に送信する。
また、端末2は、PUCCHインデックス2に該当するPUCCH資源を介してSRを送信し、CPRB #1に該当するCPRBを介してBSRを基地局に送信する。
すなわち、端末1及び端末2が同じCPRBを介してBSRを基地局に送信することによって、前記基地局において端末1及び端末2が送信するBSRを区別できなくなる資源衝突現象が発生するようになる。
以下、二つ以上の端末が同じCPRB資源を利用して同時にBSRを送信する場合、BSRの衝突(collision)を認識する方法及びこれを解決するための方法について述べることにする。
すなわち、二つ以上の端末が同じCPRB資源を利用してBSRを送信することによってcollisionが発生する場合、基地局がBSR送信のcollision発生を認知し、該当端末にBSRを再度送信するようにするものの、該当UL grantは、BSRの再送信を要請するための資源割り当てであることを知らせるためのBSR UL grantを送信する。
すなわち、基地局が端末のBSRをCPRBを介して成功的に受信した場合には、いかなるindicationも無しでactual dataに対するUL grantを端末に送信する。
ただし、二つ以上の端末からPUCCHを介したSRは受信したが、BSRの受信が失敗した場合、基地局は、BSRのためのUL grantを端末に送信しながら該当UL grantがBSR送信のためのものであることを知らせるBSR UL grant indicationを共に送信する。
以下、本明細書で提案する端末間の同じCPRB占有によって発生できる資源衝突を緩和するための方法について、具体的に述べることにする。
すなわち、上述のCPゾーンを利用してULデータを送信する場合、端末間の同じCPRB選択により発生できるULデータ送信の衝突及び前記ULデータのHARQ ACK/NACK送受信の衝突を緩和する方法について、図32ないし図34を参照して具体的に述べることにする。
まず、LTE(-A)システムにおいて使用されるMU(Multi User)-MIMOでのULデータ送信及びエラー訂正応答(HARQ ACK/NACK)送受信方法について、簡略に述べることにする。
現在LTE(-A)システムの場合、基地局スケジューリングに基づいてULデータを送信できるから、基地局は、特定端末が互いにどんな資源を利用してULデータを送信することかが分かる。
すなわち、前記基地局は、自身が知らせた(または割り当てた)PDCCHのUL grantにマッピングされたPUSCH資源を介して送信されるデータは、該当UL grantを受信した端末が送信するULデータであることが分かる。
MU-MIMOを利用して端末が基地局にULデータを送信する場合、二つ以上の端末は、同じ時間及び/または周波数資源を利用して互いに異なるデータを基地局に送信できる。
ここで、前記基地局は、端末が同じ資源を介して送信する互いに異なるULデータをよく受信するために、各端末別にDMRS(Demodulation Reference Signal)を異なるように割り当てることによって、各端末が送信するULデータに対するチャネル情報を別に受信して、各端末のULデータを成功的にデコードする。
また、前記基地局は、各端末から成功的に受信されたULデータに対するHARQ ACK/NACKを自身がスケジューリングしたPUSCH資源にマッピングされたPHICH資源を介して各端末に送信するようになる。
前記基地局は、同じ最も低い(lowest)PRB indexを有する二つ以上の端末に対して互いに異なるDMRSに対した循環シフト(Cyclic Shift:CS)を割り当てることによって、該当端末に互いに異なるPHICH資源を利用して、ACK/NACKを送信できるようになる。
仮に、二つ以上の端末間の無線チャネル状態(例えば、H0,H1,…,Hn)がorthogonalしない場合、各端末が同じ資源を介して送信するULデータは、前記基地局で正しく受信できない場合もある。
しかしながら、二つ以上の端末間の無線チャネル状態(例えば、H0,H1,…,Hn)がorthogonalな場合、二つ以上の端末が同じ資源を利用してULデータを基地局に送信しても、前記基地局は、二つ以上の端末から送信されるULデータを成功的に受信するようになる。
しかしながら、競争基盤のPUSCHゾーン(CPゾーン)を利用してULデータを送信する場合、すなわち、基地局からUL grant無しでmulti user(多数の端末)がアップリンクデータを送信する場合、基地局が同じCPRB資源を介して送信される端末のmulti ULデータを成功的にデコードするための情報(例:各ULデータに対するDMRS)が提供される方法は、現在定義されていない。
また、基地局が端末から同じCPRB資源を介して送信される各端末の互いに異なるULデータを成功的に受信したとしても、各端末のULデータに対するエラー訂正応答(HARQ ACK/NACK)の資源情報を各端末に提供できる方法が定義されていないから、各端末は、ULデータ送信エラーに対する確認が現在不可能である。
したがって、以下、本明細書で提案するCPゾーンの同じCPRB資源を利用して、成功的にULデータを送受信する方法及びHARQ ACK/NACKの送受信方法について具体的に述べることにする。
本明細書は、UL grant無しで送信されるULデータ(CPゾーンを利用して送信するULデータ)の成功的な送受信のために、特定方法に従って、循環シフトCS値を設定し、これをCPRB/DMRS設定及びエラー訂正応答(HARQ ACK/NACK)のための資源(例:PHICH)設定に使用する方法を提供する。
図32は、本明細書で提案するCPRBのDMRS循環シフトを設定するための方法の一例を示した図である。
図32は、基地局からUL grantを受信しないでCPゾーンを利用して直にULデータを送信する場合、前記UL grantを介して送信されるDMRS CS値を受信できないから、CPRB指示情報に基づいてDMRS CSを設定する方法を示す。
すなわち、図32は、CPゾーンを利用してULデータを送信することによって、DMRS CS値を受信できない端末が一定規則に従って選択されるCPRBに対し使用するDMRS CS値をCPRB指示情報(例:CPRB indicator)に応じてマッピングすることによって、同じCPRB資源を選択する端末間に発生できる資源衝突を避けることができる方法を提供する。
ここで、資源衝突は、同じ資源を利用して送信される互いに異なるデータに対する資源衝突及びこれに対するエラー訂正応答(PHICH)のため資源衝突を全部含む概念である。
ここで、CPRB指示情報は、PUSCHまたはPUCCHを介して送信されるシグナルまたはシーケンスを意味でき、CPRBと同一(または連続した)sub-frameを介して送信される特定端末及び/またはデータを区別するための認識子として使用されうる値を意味できる。
すなわち、前記CPRB指示情報は、(1)RACHプロシージャのRandomly selected preamble sequence、(2)ハンドオーバ(HO)時の、pre-allocated preamble sequence、(3)SR送信時のPUCCH SRに対する特定資源index(physical indexまたはlogical index)値、(4)CPRBのために新しく定義された資源を利用した特定シーケンスまたはindexまたはcode値でありうる。
また、前記CPRB指示情報は、CPRB indicatorなどで表現されることができる。
図32を参照して、さらに具体的に述べることにする。
図32に示すように、端末1と端末2は、CPRB指示情報と共にCPRBを介してULデータを基地局に送信する(S3210)。
ここで、前記端末1と前記端末2とは、互いに異なるCPRB指示情報を使用し、同じCPRBを選択する。
ここで、各端末別にCPRB指示情報に基づいて一定規則に従って互いに異なるDMRS CS値が暗示的に(implicitly)割り当てられる。
すなわち、各端末と基地局は、前記CPRB指示情報基盤の一定規則に従って互いに異なるDMRS CS値を暗示的に計算できるようになる。
これにより、基地局は、同じCPRBを介して送信される前記端末1及び前記端末2のULデータに対する区別が可能であり、各端末のULデータに対して互いに異なるPHICH資源を割り当てるようになる。
前記一定規則に従って、互いに異なるDMRS CSを割り当てる方法については、後述する図33及び図34を参照して具体的に述べることにする。
したがって、前記基地局は、前記端末1及び前記端末2に互いに異なるDMRS CSを割り当てて、各端末別に互いに異なるPHICH資源を割り当てることによって、前記割り当てられるPHICH資源を介して各端末のULデータ送信に対するHARQ ACK/NACKを各端末に送信する(S3220)。
図33は、本明細書で提案するDMRS循環シフト値を設定する方法の一例を示した図である。
図33は、CPゾーンを利用して、ULデータを送信する場合、同じCPRB資源を介してULデータの送信衝突防止及び前記ULデータとマッピングされるHARQ ACK/NACKを送信するためのDMRS CS値のマッピング方法で、端末と基地局とは、これを介して暗示的にDMRS CS値を計算できるようになる。
すなわち、特定端末に対して割り当てられるCS値は、以下の式12により計算される。
式中、Nは、CPゾーン内のCPRBの総数を表し、CPRB indexは、CPRB指示情報(CPRB indicator)をNで割り算した余り(CPRB indicator value % N)値で、0≦CPRB index<Nに該当する整数値を有する。
LTE(-A)システムの場合、上述のようにDMRSにマッピングされるCSは、0≦CS≦7である整数値で総8個を有することができる。
すなわち、前記式12にて、互いに異なる端末が選択する同じCPRBに対して0から<(CPRB indicator valueの最大値+1)/N>-1だけの互いに異なる循環シフト(CS)値が設定されることができる。
例えば、CPRB indicator valueの最大値が9で、Nが4である場合、前記式12に従って0から2までの互いに異なる循環シフト値が設定される。
ここで、2=<(9+1)/4>-1により算出される値であり、<>は、切り上げを表す記号で、 <2.5>は、3と計算される。
図33に示すように、CPRB指示情報値が0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15まで値を有し、CPゾーン内のCPRBの総数N=4の場合、CPRB indexは、0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,3に設定(CPRB indicatorをNで割り算した値に設定)される。
したがって、前記式12に従って設定されるCSは、0,0,0,0,1,1,1,1,2,2,2,2,3,3,3,3の値を有することが分かる。
ここで、前記CPRB indicator value値は、端末別に互いに異なる値が割り当てられることを仮定する。
上述のように、端末が同じCPRB indexを有するとしても、(CPRB indicator value 0値を有する端末とCPRB indicator value 4値を有する端末は、CPRB indexが0で同一)式12に従って互いに異なる循環シフト値が各端末に割り当てられるから、同じCPRBを介したULデータ送信による衝突が発生するのを避けることができ、これにより端末が送信するULデータに対するHARQ ACK/NACKを区分して、各端末に送信できるようになる。
すなわち、端末が全部異なるCPRB indicator valueを選択するか、または基地局から全部異なるCPRB indicator valueを割り当てて特定CPRBを選択し、前記式12にてCPRBに対したDMRS CSを設定する場合、N個のCPRBを介して総8N個(CS値の数が最大8である場合)のデータをorthogonalに送信できるようになる。
ここで、CS値の数(NCS)に応じてorthogonalに送信できる最大(いわゆる理想的に)ULデータ数がNCS*Nと決められることができる。
仮に、CS値の数が最大8である場合、CPRB indicator valueの範囲が8Nより大きな値を有する場合、図33のように、二つ以上の端末に互いに異なるCPRB indicator valueが設定されても、同じCPRBに応じて同じ循環シフト値が設定されることができるから、二つ以上の端末間にULデータの衝突及びエラー訂正のための応答メッセージ送受信の衝突が発生できる。したがって、CPRB indicator valueの範囲は、8Nより大きな値を有さないように設定することが好ましい。
図34は、本明細書で提案するDMRS循環シフト値を設定する方法のさらに他の一例を示した図である。
図34の場合、CS値が単純にCPRB indicator valueに基づいて設定される方式で、CPRB indexが図33の場合とは異なり、CPRB indicator valueに基づいて設定されない時に使用する場合に好ましくありうる。
すなわち、下記式13にて特定端末に対して割り当てられるDMRS CS値が計算されることができる。
式中、NCSは、CSの最大値+1、すなわち、CS値の総数を表す値である。
一例として、LTE(-A)システムの場合、CSは、0から7までの値を有するので、NCSは、8になる。
図34に示すように、CPRB指示情報値が0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15まで有し、NCS値が8である場合、CPRBに対したDMRS CS値は、0,1,2,3,4,5,6,7,0,1,2,3,4,5,6,7にそれぞれ設定される。
図34の方法によるCPRBに対したDMRS CS設定方法の場合、端末の数に応じて使用されるCSの数が増加することによって、システムでの無線資源に対する使用量が増えることができる。
さらに他の実施の形態として、端末ID(UE ID)を利用してCPRBに対したDMRS CS値を設定することもできる。
すなわち、CPRB indicator value及びUE IDを利用して、CPRBに対したDMRS CSを設定することによって、同じCPRB選択による資源衝突(ULデータ送信の衝突及びHARQ ACK/NACK送受信の衝突)を防止できる。
本発明が適用されることができる装置一般
図35は、本明細書で提案する方法が適用されることができる無線通信装置のブロック構成図を例示する。
図35を参照すると、無線通信システムは、基地局3510と、基地局3510領域内に位置した多数の端末3520とを備える。
基地局3510は、プロセッサ(processor)3511、メモリ(memory)3512及びRF部(radio frequency unit)3513を備える。プロセッサ3511は、上述の図1ないし図34で提案された機能、過程及び/または方法を具現する。無線インタフェースプロトコルの階層は、プロセッサ3511により具現化されることができる。メモリ3512は、プロセッサ3511に接続されて、プロセッサ3511を駆動するための多様な情報を格納する。RF部3513は、プロセッサ3511に接続されて、無線信号を送信及び/または受信する。
端末3520は、プロセッサ3521、メモリ3522及びRF部3523を備える。プロセッサ3521は、上述の図1ないし図34で提案された機能、過程及び/または方法を具現する。無線インタフェースプロトコルの階層は、プロセッサ3521により具現化されることができる。メモリ3522は、プロセッサ3521に接続されて、プロセッサ3521を駆動するための多様な情報を格納する。RF部3523は、プロセッサ3521に接続されて、無線信号を送信及び/または受信する。
メモリ3512,3522は、プロセッサ3511、3521の内部または外部にあることができ、周知の多様な手段によりプロセッサ3511、3521に接続されることができる。
また、基地局3510及び/または端末3520は、一個のアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
以上説明された実施の形態は、本発明の構成要素と特徴が所定形態で結合されたものである。各構成要素または特徴は、別の明示上言及がない限り、選択的なものと考慮されなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素または特徴と結合されない形態で実施されることができる。また、一部構成要素及び/または特徴を結合して、本発明の実施の形態を構成することも可能である。本発明の実施の形態において説明される動作の順序は変更されることができる。ある実施の形態の一部構成または特徴は、他の実施の形態に含まれることができ、または他の実施の形態の対応する構成または特徴と交替されることができる。特許請求の範囲において明示的な引用関係のない請求項を結合して実施の形態を構成するか、または出願後の補正により新しい請求項として含めることができることは明らかである。
本発明に係る実施の形態は、多様な手段、例えば、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェアまたはそれらの結合などにより具現化されることができる。ハードウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、一つまたはそれ以上の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り具現化されることができる。
ファームウェアオイラソフトウェアによる具現の場合、本発明の一実施の形態は、以上説明された機能または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態により具現化されることができる。ソフトウェアコードは、メモリに格納されてプロセッサにより駆動されることができる。前記メモリは、前記プロセッサの内部または外部に位置し、既に公知された多様な手段により前記プロセッサとデータをやり取りすることができる。
本発明は、本発明の必須的特徴から逸脱しない範囲内で他の特定の形態により具体化されうることは当業者にとって自明である。したがって、上述の詳細な説明は、すべての面において制約的に解析されてはならず、例示的なものと考慮されなければならない。本発明の範囲は、添付された請求項の合理的解析により決定されなければならず、本発明の等価的範囲内でのすべての変更は、本発明の範囲に含まれる。
本発明の無線通信システムにおけるアップリンクデータ送信のためのスケジューリングを要請するための方案は、3GPP LTE/LTE-Aシステムに適用される例を中心に説明したが、3GPP LTE/LTE-Aシステムの他にも多様な無線通信システムに適用することが可能である。

Claims (10)

  1. 無線通信システムにおける低い遅延(low latency)を要求するアップリンクデータ(UL data)の送信方法において、端末により行われる前記方法は、
    特定端末及び/またはデータを区別するために使用されるCPRB(Contention PUSCH Resource Block)指示情報を基地局に送信するステップと、
    CPゾーン(Contention based PUSCH Zone)のCPRB資源を介してUL(Uplink)データを前記基地局に送信するステップと、 前記基地局から前記ULデータに対するHARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest)応答をPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)を介して受信するステップとを含むものの、
    前記CPゾーンは、アップリンクグラント(UL grant)割り当て無しでULデータを送信できる資源領域であり、
    前記CPRB資源及び前記PHICHは、前記CPRB指示情報に基づいて設定される循環シフト(Cyclic Shift:CS)値がマッピングされることを特徴とする方法。
  2. 前記CPRB指示情報は、
    PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)またはPUCCH(Physical Uplink Control Channel)を介して送信される信号またはシーケンスであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記循環シフト値(CS value)は、以下の式にて設定されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記CPRBインデックス(index)は、CPRB指示情報値をNで割り算した余りに設定されることを特徴とする 請求項3に記載の方法。
  5. 前記循環シフト値は、同じCPRBに対して0から<(CPRB指示情報値の最大値+1)/N>-1まで設定されることを特徴とする請求項3に記載の方法。
  6. 前記循環シフト値は、以下の式にて設定されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
    CS value=CPRB指示情報%CS値の数
  7. 前記PHICHは、前記循環シフト値に応じて端末別に区分されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 前記CPRB指示情報及び前記ULデータは、同一のサブフレームで送信されるか、または連続したサブフレームを介して送信されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 無線通信システムにおける低い遅延(low latency)を要求するアップリンクデータ(UL data)の受信方法において、基地局により行われる前記方法は、
    特定端末及び/またはデータを区別するために使用されるCPRB(Contention PUSCH Resource Block)指示情報を少なくとも二つ以上の端末らから受信するステップと、
    CPゾーン(Contention based PUSCH Zone)のCPRB資源を介してUL(Uplink)データを前記少なくとも二つ以上の端末から受信するステップと、
    前記少なくとも二つ以上の端末に前記ULデータに対するHARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest)応答をPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)を介して送信するステップとを含むものの、
    前記CPゾーンは、アップリンクグラント(UL grant)割り当て無しでULデータを送信できる資源領域であり、
    前記CPRB資源及び前記PHICHは、前記CPRB指示情報に基づいて設定される循環シフト(Cyclic Shift:CS)値がマッピングされることを特徴とする方法。
  10. 無線通信システムにおいてUL(Uplink)データを送信するための端末であって、
    無線信号を送受信するためのRF(Radio Frequency)ユニットと、
    プロセッサを含み、前記プロセッサは、
    特定端末及び/またはデータを区別するために使用されるCPRB(Contention PUSCH Resource Block)指示情報を基地局に送信し;
    CPゾーン(Contention based PUSCH Zone)のCPRB資源を介してUL(Uplink)データを前記基地局に送信し、
    前記基地局から前記ULデータに対するHARQ(Hybrid Automatic Retransmit reQuest)応答をPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)を介して受信するように制御するものの、
    前記CPゾーンは、アップリンクグラント(UL grant)割り当て無しでULデータを送信できる資源領域であり、
    前記CPRB資源及び前記PHICHは、前記CPRB指示情報に基づいて設定される循環シフト(Cyclic Shift:CS)値がマッピングされることを特徴とする端末。
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