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 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。
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8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8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(S801)。
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(S803)、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(S805)。
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(S807)。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(S809)。
図8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8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(S811)。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(S813)。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(S815)。
図9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9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10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10では、先の図8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2のような遅延時間が要求される。
表2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10及び表2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11a及び図11b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ー、RRC_CONNECTED中にランダム接続過程が要求される上向きリンクまたは下向きリンクデータ発生の際に行われる。RRC連結要請メッセージ(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にマッピングされ得る。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送信を指示すれば、端末物理階層は、まず1つの接続スロット(access slot)と1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に送信する。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11aは、競争基盤(Contention based)のランダム接続過程の一例を示し、図11b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11aを参照して説明する。
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保存する。その後、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(S1101)。
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れば、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(S1102)。具体的に、前記ランダム接続応答メッセージに対する下向きスケジュールリング情報は、RA−RNTI(Random Access−Radio Network Temporary Identifier)によりCRCマスキングされて、L1またはL2制御チャネル(PDCCH)上で送信されることができる。RA−RNTIによりマスキングされた下向きスケジュール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することができる。その後、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否かは、端末が送信したプリアンブルに対するRAID(Random Access Preamble ID)が存在するか否かで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)、上向きリンクに使用される無線資源割当情報、端末識別のための臨時識別子(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当情報に応じて上向きリンクSCH(Uplink Shared Channel)で上向きリンク送信(メッセージ3とも表現する)を行う(S1103)。ここで、上向きリンク送信は、スケジュールされた送信(Scheduled Transmission)として表現されることもできる。
基地局は、端末から前記上向き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とも表現する)を下向き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(S1104)。
次に、非競争基盤のランダム接続過程について図11bを参照して説明する。
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(S1111)。
非競争ランダム接続プリアンブルは、ハンドオーバー命令やPDCCHのような専用シグナリング(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を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(S1112)。
その後、前記基地局は、競争基盤ランダム接続過程でのS1102ステップと同様に、ランダム接続応答(Random Access Response;メッセージ2とも表現する)を端末に送信することができる(S1113)。
前述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上向きリンク送信や競争解決のためのメッセージに対してはHARQが適用され得る。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。
以下において、5Gシステム(または、Future IMT−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説明する。
CPゾーン定義及び設定
図12aは、CPゾーン設定の一例を示し、図12b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、端末の上向きリンクデータ(UL data)送信と関連して、基地局から別の資源割当スケジュールリング無しで端末が直ちに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12aに示すように、1210は、PUCCHが送信される資源領域であり、1220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、1つのサブフレーム(Sub−Frame:SF)または1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ことがある。
図12bは、CPRBを示すものであって、CPゾーンは、1つ以上のCPRBで構成されることができる。
CPRBは、1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って、1つのCPRB(1230)に1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1つの端末に複数のCPRBがマッピングされることができ、複数の端末が1つのCPRBを共有することもできる。
図12bに示されたように、1つのCPゾーンには、N(Nは自然数)個のCPRBが定義され得る。
一例として、CPゾーンを用いる端末が3個あり(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)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が各々割り当てられ得る。
ここで、それぞれ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、各端末が希望する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、基地局でCPRBをそれぞれの端末に割り当てるにあたって、セルで収容することができる端末数(またはユーザ数)が制限的なスモールセル(small cell)の場合、前記基地局は、セルに進入した端末とCPRBとを一対一にマッピングすることができる。
例えば、small cellで収容することが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さないことにより、セル内の端末とCPRBとが一対一にマッピングされるようにすることができる。
もし、端末とCPRBとの一対一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)CPRB割当方法が互いに約束される。すなわち、マクロセル(macro cell)と連結性のある端末がdual connectivityを介してsmall cellとの連結を追加する場合、前記small cellと前記macro cellとの間のバックホールインターフェース(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を基地局に直ちに送信することができる。
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/又は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13に示されたように、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1つ以上のゾーンに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して設定されることができる。すなわち、他の目的で定義される各CPゾーンは、他のSub−Frameに各々設定されるか、同一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13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ゾーンと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14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(特定セル内の)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(S1410)。
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否かを表すCPゾーン設定報知情報を含む。
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上向きリンク資源(UL resource)情報、CPゾーン内のCPRBに送信され得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上向きリンク資源情報は、Resource utilizationを考慮して、CPゾーンが設定されていないUL Sub−Frameの情報を含むこともできる。
前述したように、1つのCPゾーンは、1つ以上の端末が占有できるN(自然数)個のCPRBで構成されることができる。
前記CPゾーンが設定された上向きリンク資源情報は、特定時点に任意の1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ゾーンの個数(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1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1つのCPグループを形成)、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としては、端末毎の最大資源ブロックサイズ(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)に送信されるか、特定端末のためにユニキャストメッセージ(unicast message)に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、下記のような4つの方式で送信されることができるが、これに限定されず、様々な方式で送信されることができ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得る。
第2に、CPゾーン関連制御情報は、既存の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ゾーンに関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(例えば、2−step RA)を介してセルに接続できることを予め認知させる。
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情報を受信すべき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することができる。
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ゾーンを用い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り、前記CPゾーン関連制御情報を特定端末のみが受信するようにさせることができる。
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の際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り、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させることができる。
前記CPゾーン設定報知情報及び前記CPゾーン設定情報は、前述したように、前記CPゾーン関連制御情報に含まれて様々な形式(SIB、MIB、Unicast Message等)によって端末に送信されることができ、前記CPゾーン報知情報と前記CPゾーン設定情報とが各々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ゾーン設定報知情報と前記CPゾーン設定情報とが別に送信される場合にも、前述したSIB、MIB、Unicast Messageなど、様々な形式によって送信され得ることはもちろんである。
競争基盤PUSCHゾーン(CPゾーン)動的設定方法
基地局スケジュールリング基盤でUL資源割当を介してULデータを送信する無線通信システムにおいて、前述したCPゾーンを用いる場合、基地局は、CPゾーンに該当するPUSCH資源を予め定義しなければならない。
また、基地局は、非競争基盤のスケジュールされたUL資源領域と競争基盤のUL資源領域(CPゾーン)とを介してULデータ送信の際、衝突が発生しないようにスケジュールされたUL資源領域とCPゾーンとを各々分離して予め設定しなければならない。
様々な実施形態に適用するために、前記非競争基盤のスケジュールされたUL資源領域は、第1のUL資源領域として、前記CPゾーン、すなわち、前記競争基盤のUL資源領域は、第2のUL資源領域として表現されることができる。
しかし、前記第1のUL資源領域と前記第2のUL資源領域領域とを常に固定的に予め占有しておく場合、スケジューリングしなければならない端末が多く、使用しない競争基盤のUL資源がある場合、不要に資源を浪費するという問題がありうる。
以下において、CPゾーン設定を介して発生できる資源の非効率性問題を緩和するために、セル内のスケジュールされた(scheduled)上向きリンク資源を基盤としてCPゾーンを動的に設定するための方法について具体的に説明する。
CPゾーンを動的に設定するために、(1)セルの基本CPゾーン(Contention−based PUSCH Zone)/基本CPRB(Contention−based PUSCH Resource Block)定義及び(2)N番目のサブフレーム(subframe:SF)のCPゾーンを動的に設定する方法について説明する。
(2)の場合、N−x番目のサブフレームの物理下向きリンク制御チャネル(PDCCH)または物理下向きリンクデータチャネル(PDSCH)を介してn番目のサブフレームのCP zoneを設定するようにさせることができる。
説明の都合上、x=4である場合(N−4番目)を一例に挙げて説明するが、前記x値は、端末のプロセシング遅延(processing delay)及びシステムTTI(Transmission Timing Interval)を考慮して他の値に設定されることができる。
本明細書において使用されるCPゾーン、CPゾーン資源、CPゾーン資源領域は、競争基盤の上向きリンク資源領域を表すものであって、同じ意味に解釈することができ、以下では、説明の都合上、混用する。
図15は、本明細書において提案する動的に設定されたCPゾーンの一例を示した図である。
図15に示されたように、UL資源領域にはPUCCHとPUSCHが割り当てられ、PUCCHは、周波数資源領域の上側部分と下側部分に割り当てられる。
また、PUSCHは、前記PUCCHが割り当てられたUL資源領域を除いたUL資源領域に割り当てられ、前記PUSCHが割り当てられる領域にスケジュールされたUL資源領域とCPゾーン領域とが各々分離されて設定されることができる。
ここで、前記CPゾーンは、サブフレーム別に設定されることができ、サブフレーム別に割り当てられるCPゾーンのサイズは、サブフレーム別に異なるように設定されることができる。
図16は、本明細書において提案するCPゾーンを動的に設定するための方法の一例を示したフローチャートである。
CPゾーンを動的に設定する方法として、まず、セル内の基本CPゾーンを設定し(または割り当て)、前記基本CPゾーンの資源情報を参照してサブフレーム毎に動的に設定され得る実際CPゾーンを設定する。
前記実際CPゾーンは、必要に応じて設定されることができる。
前記基本CPゾーンは、サブフレーム別に設定(または割当)され得る競争基盤のUL資源領域の基本になる情報をいい、セルのCPゾーンまたは参照CPゾーンなどとして表現されることができる。
前記基本CPゾーンは、非競争基盤のスケジュールされたUL資源領域と区分されてPUSCH領域上に設定されることができる。
ここで、前記基本CPゾーンの資源情報、すなわち、基本CPゾーン資源情報は、サブフレーム毎に変わり得る実際CPゾーンのレファレンス(reference)値で使用されることができる。
ここで、前記基本CPゾーン資源情報は、基本CPゾーン資源領域情報、1つのCPRBに対する資源サイズ情報、前記基本CPゾーン内のCPRB個数(N)情報、CPRBを介して送信するULデータの情報などを含むことができる。
前記基本CPゾーン資源領域情報は、前記基本CPゾーンのUL資源領域を表す情報をいい、RB index、CPゾーン資源の開始/終了オフセット(offset)値などで表示されることができる。
すなわち、前記基本CPゾーン資源領域情報は、RB index、資源の開始及び/又は終了オフセット値などを用いてスケジュールされたUL資源領域との境界地点情報を表すことができる。
前記資源の開始及び/又は終了オフセット値を用いた基本CPゾーン資源領域については、後述する図17を介して具体的に説明する。
前記基本CPゾーンには、少なくとも1つのCPRBが定義され得る。
前記CPRBを介して送信するULデータの情報は、端末当たり最大ULデータサイズ(Maximum data size per UE)、MCSレベル(MCS level)、初期送信パワーレファレンス(initial transmission power reference)などがありうる。
前記基本CPゾーン資源情報は、図14で説明したように、CPゾーン関連制御情報に含まれて送信されることができる。
したがって、前記基本CPゾーン資源情報は、SIB(System Information Block)などのシステム情報メッセージを介して送信されることができる。
前記基本CPゾーン資源情報の送信方法と関連した具体的な内容は、図14を参照する。
図17は、本明細書において提案する様々な基本CPゾーン資源領域の一例を示した図である。
図17aは、資源の開始オフセット値及び終了オフセット値を用いたCPゾーン資源領域の一例を示し、図17bは、資源の開始オフセット値のみを用いたCPゾーン資源領域の一例を示し、図17cは、資源の終了オフセット値のみを用いたCPゾーン資源領域の一例を示す。
図17の場合、基本CPゾーン資源領域は、CPゾーンの最初資源offset値とCPゾーンの最後資源offset値で表示されることが分かる。
この場合、基本CPゾーン資源領域情報は、基本CPゾーン資源領域の最初資源offset値と基本CPゾーン資源領域の最後資源offset値を含むことができる。
図17bの場合、基本CPゾーン資源領域は、CPゾーンの最初資源offset値のみで表示されることが分かる。
すなわち、基本CPゾーン資源領域がUL資源毎の最後資源領域として定義される場合、前記基本CPゾーン資源領域情報は、基本CPゾーンの最初資源offset値のみを含むことができる。
図17cの場合、基本CPゾーン資源領域は、CPゾーンの最後資源offset値のみで表示されることが分かる。
すなわち、基本CPゾーン資源領域がUL資源毎の最初資源領域として定義される場合、前記基本CPゾーン資源領域情報は、基本CPゾーンの最後資源offset値のみを含むことができる。
図17dは、基本CPゾーンを構成する少なくとも1つの基本CPRBを示す。
1つの基本CPゾーン資源領域には、N個のCPRBが含まれ得る。
以下において、CPゾーンの動的設定方法のうち、N番目のサブフレームのみでCPゾーンを設定する方法について具体的に説明する。
特定時点に端末数の増加などのため、ULデータトラフィック量が増加した場合、CPゾーン設定により限定されたUL資源のため、基地局は、スケジューリングを介して端末に割り当てるべきUL資源を次のサブフレームに遅らせなければならない状況が発生できる。この場合、ULデータ送信において遅延が発生するようになる。
したがって、以下では、基地局のスケジュールされたUL資源が不足した時点(または場合)に対してのみ、予め設定されたCPゾーンを一時的に減らすことにより、端末に割り当てることができるスケジュールされたUL資源を増やすことができる方法について説明する。
すなわち、前述した基本CPゾーン資源情報をレファレンス(reference)として特定サブフレーム(sub−frame)のみでCPゾーン資源領域を動的に設定するようにさせることができる。
また、特定サブフレームのみでCPゾーンを設定する方法は、N−4番目のサブフレームでN番目のサブフレームに対するUL資源をスケジューリングするとき、スケジューリングするUL資源が多く残る場合には、CPゾーンを増やすために使用されることもできる。
図18は、本明細書において提案する動的CPゾーン設定方法の一例を示したフローチャートである。
すなわち、N番目のsub−frameでCP zoneを動的に設定するために、N−x番目のsub−frameの物理下向きリンクチャネル(PDCCHまたはPDSCH)を介してN番目のsub−frameのCPゾーンに関する情報、すなわち、CPゾーン資源情報を送信できるようにする。
ここで、前記x値は、データを送信した時点から当該データを受信、デコード、新しいデータをエンコードするまでにかかる遅延を全て考慮した時間を表す。
一例として、LTE(−A)の場合、processing delayとTTIによって前記x値は4msに定義される。
ただし、前記x値は、システムの物理構造及び端末性能によって様々な値に設定されることができ、前記x値は、サブフレーム単位(整数値)、時間単位(ms)などとして表現されることもできる。
まず、基地局は、図16で説明したように、CPゾーンを動的に設定するに先立ち、セル内の基本CPゾーン資源情報を端末に送信する(S1810)。
その後、基地局は、PDCCHまたはPDSCHを介してN−X番目のサブフレームでN番目のサブフレームに設定されるCPゾーン資源情報を端末に送信する(S1820)。
ここで、前記CPゾーン資源情報の送信は、(1)新しいRadio Network(Temporary) Identifier設定(e.g.、CP−RNTI)及び(2)System Informationを介して行われることができる。
前記(1)及び(2)のCPゾーン資源情報送信と関連した事項については、後述する図19〜図21を参照して具体的に説明する。
その後、前記端末は、前記CPゾーン資源情報を参照してN番目のサブフレームに設定されたCPゾーンのCPRBを介して前記基地局にULデータを送信する(S1830)。
図19は、本明細書において提案する動的CPゾーン設定方法の一例を示したフローチャートである。
図19に示すように、基地局は、端末に基本(または参照)CPゾーン資源情報を含む第1の制御メッセージを送信する(S1910)。
前記第1の制御メッセージは、システム情報メッセージであって、SIB−2でありうる。
前記基本CPゾーン資源情報は、図15において説明した基本CPゾーン資源領域情報、基本CPRB関連情報を含む。
前記CPゾーン資源情報及びこれを送信する制御メッセージに対する具体的な内容は、図15を参照する。
ここで、前記端末は、Low latencyを要求するデータを有する端末でありうる。
その後、前記基地局は、ULデータトラフィック増加などによりUL資源割当の調節(または変動)が必要な場合、すなわち、S1910ステップを介して予め割り当てられた基本CPゾーン資源の調節が必要な場合、変動されたCPゾーン資源情報を含む第2の制御メッセージを送信する(S1920)。
前記第2の制御メッセージは、(1)PDCCHを介して送信されるUL Grantまたは(2)System Informationでありうる。
前記UL Grantは、UL資源割当メッセージなどとして表現されることもできる。
前記第2の制御メッセージがUL Grantである場合、前記基地局は、前記端末で前記変動されたCPゾーン資源情報を受信できるように、新しいRNTI(Radio Network Temporary Identifier)により前記第2の制御メッセージをCRCマスキング(masking)して前記端末に送信する。
前記新しいRNTIは、CP(Contention−based PUSCH)−RNTIに定義されることができる。
また、前記第2の制御メッセージがUL Grantである場合、(1)既存のLTE(−A)システムで定義されているUL Grantを使用するか、または(2)CPゾーン割当のための新しいUL Grantを定義して使用することができる。
前記新しいUL Grantを定義する場合、これは、UL CPゾーンGrantとして表現されることができる。
既存のUL Grant((1)の場合)を使用して変動されたCPゾーン資源情報を送信する場合、基地局は、既存のUL資源割当方法(e.g.、LTE(−A)の場合、DCI format 0を介してのUL Grant)を利用してCPゾーンの資源割当のために使用されるユーザIdentifier(e.g.、CP−RNTI)によりCRC maskingされたUL GrantをPDCCHに送信する。
また、既存のUL Grantを介しての変動されたCPゾーン資源情報は、common search spaceまたはUE−specific search spaceに全て送信されることができる。
ただし、前記変動されたCPゾーン資源情報は、1つ以上の端末に送信されるbroadcast情報とみることができるので、common search spaceに送信されることが好ましい。
または、新しく定義されたUL Grant((2)の場合)を使用して変動されたCPゾーン資源情報を送信する場合、UL CPゾーン割当のために必要な情報フィールドのみで構成されたUL Grantを定義することができる。
この場合、新しいDCI formatを(DCI format 0A)定義し、これを介して変動されたCPゾーン資源情報を送信できる。
前記変動されたCPゾーン資源情報は、CP zone資源領域フィールド(e.g.、CPゾーン資源の開始及び/又は終了RB index)、CPRB個数フィールド(e.g.、Nまたは±i、ここで、iはCPRB変化数)などを含むことができる。
CPゾーン割当のために新しく定義されたUL Grantを介しての変動されたCPゾーン資源情報は、common search spaceまたはUE−specific search spaceに全て送信されることができる。
ただし、前記変動されたCPゾーン資源情報は、1つ以上の端末に送信されるbroadcast情報とみることができるので、common search spaceに送信されることが好ましい。
次に、前記第2の制御メッセージがSystem Informationである場合、前記基地局は、前記端末で前記変動されたCPゾーン資源情報を受信できるように、SI−RNTIにより前記第2の制御メッセージをCRCマスキング(masking)して、前記端末に送信する。
前記System Informationは、SIB、SIB−2、SIB−Xなどでありうる。
前述したように、前記変動されたCPゾーン資源情報は、CP zone資源領域フィールド(e.g.、CPゾーン資源の開始及び/又は終了RB index)、CPRB個数フィールド(e.g.、Nまたは±i、ここで、iはCPRB変化数)などを含むことができる。
ここで、System Informationは、全ての端末が受信するメッセージであって、前記System Informationを介して変動されたCPゾーン資源情報を送信する場合、CPゾーンを用いてデータを送信しようとする端末でなければ、端末で不要な情報受信になることができる。
したがって、前記変動されたCPゾーン資源情報をSIBを介して送信してもLow latency送信を要求する端末のみ、すなわち、CPゾーンを用いる端末のみが前記System Informationを受信できるように特定SIB−xを新しく定義することもできる。
S1920ステップにおいて、前記基地局は、N番目のサブフレームのみにCPゾーンを設定するために、N−4番目のサブフレームで前記変動されたCPゾーン資源情報を含む第2の制御メッセージを送信する。
また、S1920ステップにおいて、前記端末は、CP−RNTIまたはSI−RNTIによりCRC maskingされた第2の制御メッセージを受信するためにブラインドデコードを行うようになる。
前述したように、CP−RNTIによりCRC maskingされた場合は、前記第2の制御メッセージがUL Grantであり、SI−RNTIによりCRC maskingされた場合は、前記第2の制御メッセージがSystem Informationである場合に該当し得る。
その後、前記端末は、N−4番目のサブフレームを介して受信された第2の制御メッセージに基づいて、N番目のサブフレームに予め割り当てられたCPゾーン資源領域(基本CPゾーン資源領域)に変動があることを確認し、前記変動されたCPゾーンを介してULデータを前記基地局に送信する(S1930)。
図20は、本明細書において提案する動的CPゾーン設定方法のさらに他の一例を示したフローチャートである。
図20は、図19の第2の制御メッセージがUL Grantであり、前記UL GrantがCP−RNTIによりCRCマスキングされた場合を示す。
図20のS2010ないしS2030ステップは、図19のS1910ないしS1930ステップと対応するので、具体的な内容は図19を参照する。
図21は、本明細書において提案する動的CPゾーン設定方法のさらに他の一例を示したフローチャートである。
図21は、図19の第2の制御メッセージがSystem Informationであり、前記System InformationがSI−RNTIによりCRCマスキングされた場合を示す。
図21のS2110ないしS2130ステップは、図19のS1910ないしS1930ステップと対応するので、具体的な内容は図19を参照する。
本発明が適用され得る装置一般
図22は、本明細書において提案する方法が適用され得る無線通信装置のブロック構成図を例示する。
図22に示すように、無線通信システムは、基地局2210と、基地局2210領域内に位置した複数の端末2220とを備える。
基地局2210は、プロセッサ(processor、2211)、メモリ(memory、2212)、及びRF部(radio frequency unit、2213)を備える。プロセッサ2211は、前述した図1〜図21において提案された機能、過程、及び/又は方法を実現する。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ2211により実現されることができる。メモリ2212は、プロセッサ2211と連結されて、プロセッサ2211を駆動するための様々な情報を格納する。RF部2213は、プロセッサ2211と連結されて、無線信号を送信及び/又は受信する。
端末2220は、プロセッサ2221、メモリ2222、及びRF部2223を備える。プロセッサ2221は、前述した図1〜図21において提案された機能、過程、及び/又は方法を実現する。無線インターフェースプロトコルの階層は、プロセッサ2221により実現されることができる。メモリ2222は、プロセッサ2221と連結されて、プロセッサ2221を駆動するための様々な情報を格納する。RF部2223は、プロセッサ2221と連結されて、無線信号を送信及び/又は受信する。
メモリ2212、2222は、プロセッサ2211、2221内部または外部にありうるし、よく知られた様々な手段でプロセッサ2211、2221と連結されることができる。
また、基地局2210及び/又は端末2220は、1つのアンテナ(single antenna)または多重アンテナ(multiple antenna)を有することができる。
以上で説明された実施形態は、本発明の構成要素と特徴が所定の形態で組み合わせられたものである。各構成要素または特徴は、別の明示的言及がない限り、選択的なことと考慮されなければならない。各構成要素または特徴は、他の構成要素や特徴と組み合わせられなかった形態で実施されることができる。また、一部構成要素及び/又は特徴を組み合わせて本発明の実施形態を構成することも可能である。本発明の実施形態で説明される動作等の順序は変更されることができる。ある実施形態の一部構成や特徴は、他の実施形態に含まれることができ、あるいは、他の実施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。特許請求の範囲で明示的な引用関係がない請求項を結合して実施形態を構成したり、出願後の補正により新しい請求項として含めることができることは自明である。
本発明に係る実施形態は、様々な手段、例えば、ハードウェア、ファームウエア(firmware)、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせなどにより実現されることができる。ハードウェアによる実現の場合、本発明の一実施形態は、1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実現されることができる。
ファームウエアやソフトウェアによる実現の場合、本発明の一実施形態は、以上で説明された機能または動作を行うモジュール、手順、関数などの形態で実現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、前記プロセッサ内部または外部に位置し、既に公知された様々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を外れない範囲で他の特定の形態で具体化され得ることは当業者に自明である。したがって、上述した詳細な説明は、あらゆる面で制限的に解釈されてはならず、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釈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あらゆる変更は、本発明の範囲に含まれる。