以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
また、本明細書及び図面において、実施形態の類似する構成要素については、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合がある。ただし、類似する構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、同一符号のみを付する。
以下に説明される1又は複数の実施形態(実施例、変形例を含む)は、各々が独立に実施されることが可能である。一方で、以下に説明される複数の実施形態は少なくとも一部が他の実施形態の少なくとも一部と適宜組み合わせて実施されてもよい。これら複数の実施形態は、互いに異なる新規な特徴を含み得る。したがって、これら複数の実施形態は、互いに異なる目的又は課題を解決することに寄与し得、互いに異なる効果を奏し得る。
<<1.はじめに>>
<1.1.送信処理の概略>
図1は、本開示の実施形態に係るデータ送信に係る信号処理の一例を概略的に示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態の信号処理(送信処理)を行う通信装置は、FEC(Forward Error Correction)符号化及びレートマッチングブロック1001と、スクランブリング及びインタリービングブロック1002と、を備える。さらに、通信装置は、コンスタレーションマッピング及びリソースエレメントマッピングブロック1003と、波形変調ブロック1004と、アナログ/RF処理ブロック1005と、を備える。図1を参照すると、上位レイヤからの入力情報系列(例えば、ビット系列)が処理されて、RF(radio frequency)信号が出力される。
FEC符号化及びレートマッチングブロック1001は、入力情報系列を取得する。FEC符号化及びレートマッチングブロック1001は、入力情報系列として、上位層(例えば、データリンク層、Layer 2、など)から送られてくるビット系列(例えば、Transport Block、Packet、Frame、など)を取得する。FEC符号化及びレートマッチングブロック1001は、入力情報系列に対し、誤り検出符号化(CRC:Cyclic Redundancy Checkなど)、誤り訂正符号化(FEC:Forward Error Correction、例えば、Turbo Coding、Convolutional Coding、LDPC Coding、Polar Coding、Reed-Solomon Coding、など)、符号化率調整(Rate Matching、例えば、Puncturing、Repetition、など)を実施する。
スクランブリング及びインタリービングブロック1002は、FEC符号化及びレートマッチングブロック1001から出力された符号化ビット系列に対して、スクランブリング及びインタリービングを実施し、誤り訂正の効果をさらに高める。
その後、コンスタレーションマッピング及びリソースエレメントマッピングブロック1003は、スクランブリング及びインタリービングブロック1002から出力されたビット系列を、複素信号点系列への変換及びリソースエレメントへの配置を実施する。なお、本実施形態に係る複素信号点系列への変換及びリソースエレメントへの配置の詳細については後述する。
波形変調ブロック1004は、コンスタレーションマッピング及びリソースエレメントマッピングブロック1003によりリソースエレメントに配置された各々の複素信号点に対し、波形変調(Waveform Modulation)を実施する。例えば、波形変調ブロック1004は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、SC-FDMA(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)、GFDMA(Generalized Frequency Division Multiple Access)、FOFDMA (Filtered OFDMA)、UFMC(Universal Filtered Multi-Carrier)などに従った波形変調を実施する。
アナログ/RF処理ブロック1005は、デジタル-アナログ変換(DAC:Digital-to-Analog Conversion)を行った後、アナログ処理及びRF処理を実施し、アンテナから電波を送信する。
なお、本実施形態において、リソースエレメントとは、周波数リソース(サブキャリア、サブチャネル、リソースブロックなど)、時間リソース(シンボル、スロット、フレームなど)、空間リソース(アンテナ、アンテナポート、空間レイヤ、空間ストリームなど)又は符号パターン(拡散符号パターン、インタリーブパターン、スクランブルパターンなど)の少なくともいずれかにより特定されるリソースの1つの単位(即ち、単位リソース)のことである。以下、説明を簡略化するために、リソースエレメントが周波数リソースであるとして説明するが、リソースエレメントは周波数リソースに限定されない。
<1.2.送信処理の概略>
図2は、本開示の実施形態に係るデータ受信に係る信号処理の一例を概略的に示すブロック図である。図2に示すように、本実施形態の信号処理(受信処理)を行う通信装置は、アナログ/RF処理ブロック1011と、波形復調ブロック1012と、リソースエレメントデマッピング及びコンスタレーションデマッピングブロック1013と、を備える。通信装置は、さらにデインタリービング及びデスクランブリングブロック1014と、レートデマッチング及びFEC復調ブロック1015と、を備える。
アナログ/RF処理ブロック1011は、アンテナで受信された信号に対して、アナログ処理、周波数変換処理、アナログ-デジタル変換処理などを実行する。これにより、アンテナで受信された信号はデジタル信号へ変換される。
その後、波形復調ブロック1012は、利用されている波形(Waveform)に応じた復調処理を実行する。例えば、波形復調ブロック1012は、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access)の復調として離散フーリエ変換(DFT)、逆離散フーリエ変換(IDFT)や高速フーリエ変換(FFT)、逆高速フーリエ変換(IFFT)などを実行する。
その後、リソースエレメントデマッピング及びコンスタレーションデマッピングブロック1013は、リソースエレメントデマッピング(Resource Element De-Mapping)を実行する。例えば、リソースエレメントデマッピング及びコンスタレーションデマッピングブロック1013は、物理チャネル構成、参照信号構成、ユーザごとのリソースエレメントの割り当てなどに応じて、復調及び復号の対象にしたい信号のリソースエレメントを取り出す処理を実施する。
その後、リソースエレメントデマッピング及びコンスタレーションデマッピングブロック1013は、コンスタレーションデマッピング(Constellation De-Mapping)を実行する。例えば、リソースエレメントデマッピング及びコンスタレーションデマッピングブロック1013は、本実施形態に従った送信方法に対応した受信、復調、及び復号を実施する。ここで、リソースエレメントデマッピング及びコンスタレーションデマッピングブロック1013は、対象となる符号化後ビット系列(または送信ビット系列)の硬判定値(Hard Decision Value)または軟判定値(Soft Decision Value)を出力する。硬判定値は、{0,1}(あるいは{-1,1})の2値の離散値を取る系列となる。軟判定値は、軟判定(Soft Decision)、軟情報(Soft Information)、LLR情報(Log Likelihood Ratio Information:対数尤度比情報)とも呼ばれ、連続的な値の系列または複数レベルの離散値の系列となる。コンスタレーションデマッピングのアルゴリズムとしては、ZF(Zero Forcing)やMMSE(Minumum Mean Square Error)などの線形フィルタリング、または、ML検出(Maximum Likelihood Detection:最尤検出)、ML推定(Maximum Likelihood Estimation:最尤推定)などの非線形アルゴリズムを利用し得る。
軟判定値やLLRが生成された後、デインタリービング及びデスクランブリングブロック1014は、送信側で実施されたインタリービング(Interleaving)やスクランブリング(Scrambling)の処理に対応したデインタリービング(De-Interleaving)やデスクランブリング(De-Scrambling)を実施する。
さらに、レートデマッチング及びFEC復調ブロック1015は、送信側の処理に対応したレートでマッチング(Rate De-Matching)やFECデコーディング(FEC Decoding)を実施し、上位レイヤの情報ビット系列を復号する。
受信側の通信装置は、一旦復号した上位レイヤの情報ビット系列から、送信信号レプリカ(例えばSoft Replica、Soft Interference Replica、など)を再生成して、コンスタレーションデマッピングや軟判定値の生成処理にフィードバックして、繰り返し復号(Iterative/Turbo De-Mapping、Iterative/Turbo Equalization、Iterative/Turbo Decoding、Iterative/Turbo Cancellation、など)を実施してもよい。このような繰り返し処理によって、受信性能を向上させることが期待できる。
<1.3.設定処理>
本実施形態の送信処理または受信処理を実行するためには、コンスタレーションマッピング/デマッピング関する情報を、送信側の通信装置と受信側の通信装置との間で、何らかの方法を使って共有しておく(共通の知識として設定しておく)ことが必要になる。この情報の共有は、システム情報(System Information)、RRCシグナリング(RRC Signaling)、制御情報(Control Information)などを介して、通信装置間で共有されることが望ましい。以下、情報共有のための設定処理について説明する。
(上りリンク又は下りリンク)
最初に、上りリンク又は下りリンク通信における情報共有のための設定処理を説明する。図3は、上りリンク又は下りリンク通信における設定処理を示すシーケンス図である。
まず、端末装置は、自身が接続している基地局装置に対して、ケイパビリティ情報を通知する(ステップS201)。例えば、端末装置は、基地局装置に対して、自身が本実施形態で提案する通信方式に対応しているか否かを通知する。なお、本実施形態で提案する通信方式の詳細については後述する。
本実施形態で提案する通信方式に対応していない場合、端末装置は通常の通信方式(例えば、OFDMA方式またはDFT-Spread-OFDMA方式など)を利用して基地局装置と通信を行う。本実施形態で提案する通信方式に対応している場合、本実施形態で提案する通信方式の実施に必要なパラメータの具体的な値を通信装置間で共有する(ステップS202、及び/又はステップS203)。
通信を物理制御チャネル(PDCCH(Physical Downlink Control Channel)、PUCCH(Physical Uplink Control Channel)、など)で実施する場合、本実施形態の通信方式に使用するパラメータは、準静的(Semi-static)な情報、またはCell-specificな情報として基地局装置から端末装置へ通知されることが望ましい。例えば、システム情報、RRCシグナリングとして、物理報知チャネル(PBCH(Physical Broadcast Channel))や下りリンク共通チャネル(PDSCH(Physical Downlink Shared Channel))を用いて、基地局装置から端末装置へ通知されてもよい。
通信を物理共通チャネル(PDSCH、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)、など)で実施する場合、本実施形態の通信方式に使用するパラメータは、準静的な情報、動的(Dynamic)な情報、または端末特有(UE-specific、UE-group-specific)な情報として基地局装置から端末装置へ通知されることが望ましい。例えば、下りリンク制御情報(DCI(Downlink Control Information))として、物理制御チャネル(PDCCH)を用いて基地局装置から端末装置へ通知されることが望ましい。このとき、本実施形態の通信方式に使用するパラメータと一緒に、その端末装置が利用するべき無線リソース(周波数(リソースブロック、コンポーネントキャリア)、時間(サブフレーム、スロット、ミニスロット)、空間(MIMOレイヤ(Spatial Layers、Spatial Streams)数)など)についても通知してもよい。
パラメータを基地局装置から受けた端末装置は、本実施形態の通信方式を使用して通信を行う(ステップS204)。例えば、上りリンクであれば、端末装置は、基地局装置から通知されたパラメータの値及び無線リソースを利用して、本実施形態の通信方式を用いて基地局装置へと信号を送信する。また下りリンクであれば、端末装置は、基地局装置から通知されたパラメータ及び無線リソースを使って基地局装置が端末装置あてに信号を送信しているものと想定して、受信処理を実施する。
基地局装置又は端末装置は、ステップS204の送信に応答してACK又はNACKを送信する(ステップS205)。
(サイドリンク)
次に、サイドリンクでの設定処理について説明する。サイドリンクの場合も、端末装置は自身が接続している基地局装置に対して本実施形態で提案する通信方式の対応の可否を通知しておくことが望ましい。図4は、サイドリンク通信における設定処理を示すシーケンス図である。なお、以下の説明では、サイドリンク通信の一方の端末装置を端末A、他方の端末装置を端末Bと呼ぶ。
端末A、Bは、自身が接続している基地局装置に対して、ケイパビリティ情報を通知する(ステップS301)。例えば、端末A、Bは、それぞれ、自身が接続している基地局装置に対して本実施形態で提案する通信方式の対応の可否を通知する。
基地局装置は、サイドリンク通信のために利用してよい無線リソースの情報(例えば、時間及び周波数で指定された無線リソースプール(Radio Resource Pool)の情報)を端末A、Bへ通知する。この無線リソースの情報の通知は、準静的な情報として通知されることが望ましい。このとき、基地局装置は、本実施形態で提案する通信方式を利用する場合に適用するべきパラメータの値も、準静的な情報として、併せて端末A、Bに通知してもよい(ステップS302)。
端末A、Bは、基地局装置から指定された無線リソース(無線リソースプール)を使って、互いに自身のケイパビリティ情報を通知する(ステップS303)。例えば、端末A、Bは、それぞれ、相手方の端末装置に対して、本実施形態で提案する通信方式の対応の可否を通知してもよい。
端末A、Bの一方又は双方が本実施形態の通信方式に対応していない場合には、端末A、Bは、通常の通信方式でサイドリンク通信を行う。端末A、Bの双方が本実施形態の通信方式に対応している場合には、端末A、Bは、基地局装置から準静的に通知されたパラメータの値を使って、本実施形態の通信方式を使った通信を実行してもよい(ステップS305)。例えば、端末A、Bは、サイドリンク制御チャネル(PSCCH(Physical Sidelink Control Channel)など)を使った通信では、基地局装置から通知されたパラメータを利用して、本実施形態の通信方式を使った通信を実行してもよい。
なお、サイドリンク共通チャネル(PSSCH(Physical Sidelink Shared Channel)など)を使った通信では、端末A、Bは、PSCCHを使って、サイドリンク制御情報(SCI(Sidelink Control Information))として、本実施形態のIMに使用するパラメータを互いに通知してもよい(ステップS304)。そして、端末A、Bは、互いに通知されたパラメータを利用して本実施形態の通信方式を使った通信を実行してもよい(ステップS305)。
端末A又は端末Bは、ステップS305の送信に応答してACK又はNACKを送信する(ステップS306)。
このように、端末装置は、上記のように通知したパラメータの値を利用して、サイドリンクの信号についても送信または受信することが可能となる。
また、本実施形態の通信方式で使用するパラメータの値を端末装置及び基地局装置で共有する方法は、上述した設定処理による方法に限定されない。例えば、本実施形態の通信方法で使用するパラメータの値を予め固有の値として設定しておくことで、端末装置及び基地局装置が当該パラメータの値を共有するようにしてもよい。
例えば、最初のシステム情報の通知に使用する報知チャネル(PBCH)で本実施形態の通信方式を利用する場合、基地局装置は、PBCHの前に端末装置にパラメータを通知することが難しい。そのため、このような場合には、基地局装置及び端末装置が、予め固有の値として設定されたパラメータを使用して、本実施形態の通信方式で通信を行うことが望ましい。
<1.4.IMの概略>
次に、IM(Index Modulation)について説明する。本実施形態に係るIMでは、入力情報系列の一部が複素信号点に変調され、使用可能なリソースエレメントのうち入力情報系列の一部に対応する位置に、変調された複素信号点が配置される。即ち、IMでは、複素信号点に加えて、複素信号点が配置される位置により、情報が表される。複素信号点の配置は、リソースエレメントのON/OFF(アクティブなリソース/非アクティブなリソース)として捉えられる場合がある。
(複素信号点系列)
まず、入力信号系列の複素信号系列への変換について説明する。
入力信号系列の複素信号系列への変換には、2PSK(BPSK)、QPSK(4PSK)、16QAM、64QAM、256QAMなど、M=2mの関係にあるM-PSK、M-QAMなどの複素信号点集合(Constellation)を利用してもよい。または、複素信号系列への変換には、2PSK(BPSK)、QPSK(4PSK)、16QAM、64QAM、256QAMなど、M=2mの関係にあるM-PSK、M-QAMなどの複素信号点集合にゼロ点(原点)を追加した、M=2m+1の関係にあるM-PSK+原点、M-QAM+原点を利用してもよい。ここで、2PSK(BPSK)、QPSK(4PSK)、16QAM、64QAM、256QAMなどの信号点に対して、位相回転シフトを適用してもよい。
(リソースエレメント)
次に、複素信号点の集合をマッピングするリソースエレメントについて説明する。
まず、IMの実施対象とするリソースエレメントの個数をN個とし、N個のリソースエレメントから、K(≦N)個のリソースエレメントを選択して複素信号点を配置するものとする。また、選択したK個のリソースエレメントには、M=2mまたはM≠2m個で構成される非ゼロ複素信号点集合に含まれる複素信号点が配置されるものとする。
この場合、N個のリソースエレメントを用いて送信し得るビット系列のビット数NBは、式(1)及び式(2)に基づいて求められる。
ここで、式(2)は、N個の中から重複無しでK個を選ぶ組み合わせ数を意味しており、式(2)の右辺は、NCKとも表される。また、式(1)のfloor(x)は、切り捨て(x以下の最大の整数)を意味している。
M=2mのIMでは、NBは、式(3)のように書き直すことができる。
式(3)は、つまり、組み合わせ数Cの値についてC≠2n(nは正整数)の場合に、対数変換及び切り捨てによって、乗せられるビット数NBの増加に寄与しない組み合わせが発生することを表している。
(配置例1)
図5A~図5Cは、IMによる変調の一例を説明するための図である。図5A~図5Cでは、N=4個のリソースエレメントを対象として、K=2個のリソースエレメント上に複素信号点(BPSK)を配置する例を示している。以下、このIMを2/4SIM(Subcarrier Index Modulation)とも呼ぶ。
図5Aの右上に、4個のリソースエレメントの中から、周波数が低い方から2個のリソースエレメントを選択し、選択した2個のリソースエレメントに、((Es/2)1/2,0)の複素信号点をそれぞれ配置した例を示している。また、図5Aの左上には、周波数が低い方から2個選択したリソースエレメントに対して、周波数の低い方から順に(-(Es/2)1/2,0)、((Es/2)1/2,0)の複素信号点を配置した例を示している。
このように、N=4個のリソースエレメントを対象として、K=2個のリソースエレメント上に複素信号点(BPSK)を配置する場合、ビット系列を割り当て得るリソースエレメントの組み合わせ方の総数は24個となる。
また、2/4SIMの場合、選択したリソースエレメントに割り当て得るビット系列のビット数NBは、以下の式(4)、(5)から求められ、NB=4となる。
(配置例2)
上述した配置例では、N個のリソースエレメントを対象として、K(=K1)個のリソースエレメントを選択する場合について説明したが、リソースエレメントを選択する個数はK1個に限定されない。例えば、IMが、K1個に加えK2、K3、・・・、KL(≦N)個のリソースエレメントを選択し、選択したリソースエレメントに複素信号点を配置する変調方式であってもよい。なお、Lは、L≧2の整数である。
かかる変調方式において、リソースエレメントに配置する複素信号点としてM=2mまたはM≠2m個で構成される非ゼロ複素信号点集合に含まれる複素信号点が配置されるものとする。この場合、N個のリソースエレメントを用いて送信し得るビット系列のビット数NBは、式(6)及び式(7)に基づいて求められる。
ここで、例えば、N=4個のリソースエレメントを対象として、K1=2個のリソースエレメントに加えて、K2=1個のリソースエレメントを選択する場合の例について説明する。ここで、選択したK1=2又はK2=1個のリソースエレメントには、複素信号点(BPSK)を配置する。以下、このIMを(2/4+1/4)SIMとも呼ぶ。
この場合、図5A~図5Cに加え、図6に示す複素信号点の配置が行われる。なお、図6は、IMによる変調の一例を説明するための図である。
具体的には、図5A~図5Cに示すように、2個のリソースエレメントに((Es/2)1/2,0)又は(-(Es/2)1/2,0)の複素信号点が配置される。さらに、図6に示すように、1個のリソースエレメントに、(0,Es1/2i)又は(0,-Es1/2i)の複素信号点が配置される。図6の右上では、4個のリソースエレメントの中から、周波数が低い方から1個のリソースエレメントを選択し、選択した1個のリソースエレメントに(0,Es1/2i)の複素信号点を配置した例を示している。
このように、N=4個のリソースエレメントを対象として、K1=2又はK2=1個のリソースエレメント上に複素信号点(BPSK)を配置する場合、ビット系列を割り当て得るリソースエレメントの組み合わせ方の総数は24+8=32個となる。
また、(2/4+1/4)SIMの場合、選択したリソースエレメントに割り当て得るビット系列のビット数NBは、以下の式(8)~(9)から求められ、NB=5となる。
このように、リソースエレメントの総数Nが同じでも選択するリソースエレメントの数Kを複数(K1、K2、・・・、KL)とすることで、送信し得るビット系列のビット数を増加させることができる。
(配置例3)
上述した配置例1、2では、N=4個のリソースエレメントを対象として、K(=K1)個のリソースエレメントを選択する場合について説明したが、リソースエレメントの総数はN=4に限定されない。例えば、IMがN=2個のリソースエレメントを対象として、K個のリソースエレメントを選択する変調方式であってもよい。
例えば、IMが、N=2個のリソースエレメントを対象として、K=2個のリソースエレメントを選択する変調方式(以下、1/2SIMとも呼ぶ)であってもよい。あるいは、IMが、N=2個のリソースエレメントを対象として、K=2個のリソースエレメントを選択する変調方式(以下、2/2SIMとも呼ぶ)であってもよい。また、IMが、N=2個のリソースエレメントを対象として、K1=1又はK2=2個のリソースエレメントを選択する変調方式(以下、(1/2+2/2)SIMとも呼ぶ)であってもよい。
図7A及び図7Bは、IMによる変調の一例を説明するための図である。図7A及び図7Bでは、(1/2+2/2)SIMにおいて複素信号点としてQPSKの信号点を配置した例を示している。
この場合、図7Aに示すように、2個のリソースエレメントから選択された1個のリソースエレメントに((Es/2)1/2,(Es/2)1/2i)、((Es/2)1/2,-(Es/2)1/2i)、(-(Es/2)1/2,(Es/2)1/2i)、及び、(-(Es/2)1/2,-(Es/2)1/2i)のうちのいずれかの複素信号点が配置される。さらに、図7Bに示すように、2個のリソースエレメントから選択された2個のリソースエレメントに((Es/2)1/2,0)、(-(Es/2)1/2,0)、(0,(Es/2)1/2i)、及び、(0,-(Es/2)1/2i)のうちのいずれかの複素信号点が配置される。
図7Aの右上には、2個のリソースエレメントの中から、周波数が低い方から1個のリソースエレメントを選択し、選択した1個のリソースエレメントに((Es/2)1/2,(Es/2)1/2i)の複素信号点を配置した例を示している。
また、図7Bの右上には、2個のリソースエレメントの中から2個のリソースエレメントを選択した場合の例を示している。ここでは、選択した2個のリソースエレメントそれぞれに((Es/2)1/2,0)の複素信号点を配置した例を示している。
このように、N=2個のリソースエレメントを対象として、K1=1又はK2=2個のリソースエレメント上に複素信号点(BPSK)を配置する場合、ビット系列を割り当て得るリソースエレメントの組み合わせ方の総数は8+16=24個となる。
(配置例4)
なお、上記配置例3で示した(1/2+2/2)SIMに対して振幅変化及び位相回転を加えてもよい。かかる場合について配置例4として図8を用いて説明する。図8は、IMによる変調の一例を説明するための図である。なお、図7A及び図7Bに示した(1/2+2/2)SIMと区別するために、図8に示す(1/2+2/2)SIMを、Block SIMと呼ぶ場合がある。
図8に示すように、2個のリソースエレメントの中から1個のリソースエレメントを選択した場合(すなわち1/2SIM)、選択された1個のリソースエレメントに(Es1/2,0)、(-Es1/2,0)、(0,Es1/2i)、及び、(0,-Es1/2i)のうちのいずれかの複素信号点が配置される。
また、2個のリソースエレメントの中から2個のリソースエレメントを選択した場合(すなわち2/2SIM)、選択された2個のリソースエレメントに((Es/4)-2,(Es/4)1/2i)、((Es/4)1/2,-(Es/4)1/2i)、(-(Es/4)1/2,(Es/4)1/2i)、及び、(-(Es/4)1/2,-(Es/4)1/2i)のうちのいずれかの複素信号点が配置される。なお、図8の信号点配置例は模式図であり、実際の信号点配置とは異なる。
図8に示すように、Block SIMでは、2/2SIMの信号点配置を、1/2SIMの信号点配置と比較して、θ=π/4位相回転させ、振幅も変更している。
このように、複素信号点を位相回転シフトして配置することで、最小符号語間距離を拡大し、復号時の誤りをより低減させることができる。
なお、上述した配置例2、3でも同様の理由から配置する複素信号点に振幅変化及び/または位相回転を加え得る。例えば、配置例2では、図5A~図5C及び図6に示すように、1/4SIMの信号点配置を、2/4SIMの信号点配置と比較して、θ=π/2位相回転させ、振幅も変更している。
このように、選択する個数Kが複数(K1、K2、・・・、KL)ある場合、選択する個数に応じて異なる量の位相回転を行うことで、最小符号語間距離を拡大し、復号時の誤りをより低減させることができる。
ここで、リソースエレメントの数とマッピングするビット系列のビット数NBとの関係は、以下の式(11)、(12)で表される。
式(11)、(12)において、左辺及び右辺が等しくなる場合、換言すると、リソースエレメントの数とマッピングするビット系列の数が等しくなる場合、全てのリソースエレメントに異なるビット系列がマッピングされる。
一方、式(11)、(12)において、右辺が左辺より大きくなる場合、換言すると、リソースエレメントの数がマッピングするビット系列の数より多くなる場合がある。例えば、上述した配置例3で示したQPSKの(1/2+2/2)SIMの場合、リソースエレメントの数が24個であるのに対し、マッピング可能なビット系列の数は16となる。この場合、リソースエレメントの中からマッピングに使用するリソースエレメントが選択され、ビット系列がマッピングされる。
<1.5.本実施形態の概要>
ここで、複数の通信装置が通信を行うマルチアクセス環境において、通信装置間で干渉が発生すること(マルチユーザ干渉)によって誤り率特性が劣化するという問題がある。これに対して、通信装置が使用するリソースの境界にガードを設けることで、マルチユーザ干渉を低減する技術が知られている(例えば、上述した非特許文献参照)。
しかしながら、ガードを設けると、リソースの利用効率が低下してしまうという問題が発生する。
そこで、本実施形態にかかる通信装置は、通信に使用する所定リソースのうち、第1のリソースに第1の変調方式で変調した信号を割り当て、第2のリソースに第2の変調方式で変調した信号を割り当てて通信を行う。第1の変調方式は、例えば上述したIMであり、アクティブなリソース及び非アクティブなリソースの組み合わせによって信号変調を行う方式である。第2の変調方式は、第1の変調方式とは異なる変調方式であり、例えば、QPSK等の通常の通信で使用される変調方式である。
第1の変調方式は、第2の変調方式と比較してマルチユーザ干渉が起こりにくい。そこで、第1のリソース(例えば、他の端末装置40が使用するリソースに隣接するリソース)に第1の変調方式で変調した信号を割り当てることで、マルチユーザ干渉を低減することができる。また、ガード区間と異なり、第1のリソースに信号を割り当てることで、リソースの利用効率の低下を抑制することができる。
このように、本実施形態に係る通信方式では、第1のリソースに第1の変調方式で変調した信号を割り当て、第2のリソースに第2の変調方式で変調した信号を割り当てる。これにより、マルチユーザ干渉を低減しつつ、リソースの利用効率の低下を抑制することができ、無線リンク間の品質をより向上させることができる。
以上、本実施形態の概要を述べたが、以下、本実施形態に係る通信システム1を詳細に説明する。
<<2.通信システムの構成>>
通信システム1は、基地局装置を備え、端末装置と無線接続が可能である。
なお、通信システム1は、LTE(Long Term Evolution)、NR(New Radio)等の無線アクセス技術(RAT:Radio Access Technology)に対応していてもよい。LTE及びNRは、セルラー通信技術の一種であり、基地局がカバーするエリアをセル状に複数配置することで端末装置の移動通信を可能にする。
なお、以下の説明では、「LTE」には、LTE-A(LTE-Advanced)、LTE-A Pro(LTE-Advanced Pro)、及びEUTRA(Evolved Universal Terrestrial Radio Access)が含まれるものとする。また、NRには、NRAT(New Radio Access Technology)、及びFEUTRA(Further EUTRA)が含まれるものとする。なお、単一の基地局は複数のセルを管理してもよい。以下の説明において、LTEに対応するセルはLTEセルと呼称され、NRに対応するセルはNRセルと呼称される。
NRは、LTE(LTE-Advanced、LTE-Advanced Proを含む第4世代通信)の次の世代(第5世代)の無線アクセス技術(RAT)である。NRは、eMBB(Enhanced Mobile Broadband)、mMTC(Massive Machine Type Communications)及びURLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications)を含む様々なユースケースに対応できる無線アクセス技術である。NRは、これらのユースケースにおける利用シナリオ、要求条件、及び配置シナリオなどに対応する技術フレームワークを目指して検討されている。
以下、通信システム1の構成を具体的に説明する。
<2.1.通信システムの全体構成>
図9は、本開示の実施形態に係る通信システム1の構成例を示す図である。通信システム1は、端末装置に無線アクセスネットワークを提供する無線通信システムである。例えば、通信システム1は、LTE、NR等の無線アクセス技術を使ったセルラー通信システムである。ここで、無線アクセスネットワークは、E-UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)やNG-RAN(Next Generation Radio Access Network)であってもよい。
通信システム1は、図9に示すように、管理装置10と、基地局装置20と、中継装置30と、端末装置40と、を備える。通信システム1は、通信システム1を構成する各通信装置が連携して動作することで、ユーザに対し、移動通信が可能な無線ネットワークを提供する。本実施形態の無線ネットワークは、無線アクセスネットワークRANとコアネットワークCNとで構成される。なお、通信装置は、無線通信の機能を有する装置のことであり、図9の例では、基地局装置20、中継装置30、及び端末装置40が該当する。
通信システム1は、管理装置10、基地局装置20、中継装置30、及び端末装置40をそれぞれ複数備えていてもよい。図9の例では、通信システム1は、管理装置10として管理装置101、102等を備えている。また、通信システム1は、基地局装置20として基地局装置201、202、203等を備えており、中継装置30として中継装置301、302等を備えている。また、通信システム1は、端末装置40として端末装置401、402、403等を備えている。
なお、図中の装置は、論理的な意味での装置と考えてもよい。つまり、同図の装置の一部が仮想マシン(VM:Virtual Machine)、コンテナ(Container)、ドッカー(Docker)などで実現され、それらが物理的に同一のハードウェア上で実装されてもよい。
なお、LTEの基地局は、eNodeB(Evolved Node B)又はeNBと称されることがある。また、NRの基地局は、NGRAN Node(Next Generation RAN node)、gNodeB又はgNBと称されることがある。また、LTE及びNRでは、端末装置(移動局、移動局装置、又は端末ともいう。)はUE(User Equipment)と称されることがある。なお、端末装置は、通信装置の一種であり、移動局、移動局装置、又は端末とも称される。
本実施形態において、通信装置という概念には、携帯端末等の持ち運び可能な移動体装置(端末装置)のみならず、構造物や移動体に設置される装置も含まれる。構造物や移動体そのものを通信装置とみなしてもよい。また、通信装置という概念には、端末装置のみならず、基地局装置及び中継装置も含まれる。通信装置は、処理装置及び情報処理装置の一種である。また、通信装置は、送信装置又は受信装置と言い換えることが可能である。
[管理装置]
管理装置10は、無線ネットワークを管理する装置である。例えば、管理装置10は基地局装置20の通信を管理する装置である。例えば、管理装置10は、MME(Mobility Management Entity)、AMF(Access and Mobility Management Function)、或いは、SMF(Session Management Function)として機能する装置である。なお、MMEは、EUTRANとS1インタフェースで接続され、UEとの間のNAS(Non-Access Stratum)シグナリングの制御や、UEのモビリティの管理を行う。AMFは、NGRANとNGインタフェースで接続され、UEとの間のNAS(Non-Access Stratum)シグナリングの制御や、UEのモビリティの管理を行う。
管理装置10は、ゲートウェイ装置等とともに、コアネットワークCNに含まれていてもよい。コアネットワークCNは、例えば、移動体通信事業者等の所定のエンティティ(主体)が有するネットワークである。例えば、コアネットワークCNは、EPC(Evolved Packet Core)や5GC(5G Core network)である。なお、所定のエンティティは、基地局装置20を利用、運用、及び/又は管理するエンティティと同じであってもよいし、異なっていてもよい。
なお、コアネットワークは、管理装置10のようなコントロールプレーン(C-Plane)ノードのほかに、パケットデータネットワーク(OPDN)又はデータネットワーク(DN)とRANとの間でユーザデータを転送する。ユーザプレーン(U-Plane)ノードを含んでいてもよい。EPCにおけるU-PlaneノードはS-GW(Serving Gateway)やP-GW(PDN-Gateway)を含んでもよい。5GCにおけるU-Planeノードは、UPF(U-Plane Function)を含んでいてもよい。例えば、管理装置10は、通信システム1内の端末装置40(UE)が、どの位置に存在するかを、複数のセルからなるエリア単位(例えば、Tracking Area、RAN Notification Area)で端末装置40ごとに管理する。なお、管理装置10は、端末装置40がどの基地局(或いはどのセル)に接続しているか、どの基地局(或いはどのセル)の通信エリア内に存在しているか、等を端末装置40ごとにセル単位で把握して管理してもよい。
なお、管理装置10はゲートウェイの機能を有していてもよい。例えば、コアネットワークがEPCなのであれば、管理装置10は、S-GWやP-GWとしての機能を有していてもよい。また、コアネットワークが5GCなのであれば、管理装置10は、UPF(User Plane Function)としての機能を有していてもよい。また、管理装置10は、SMF、PCF、UDMなどであってもよい。コアネットワークCNはSMF、PCF、UDMなどを含んでいてもよい。
なお、管理装置10は必ずしもコアネットワークCNを構成する装置でなくてもよい。例えば、コアネットワークCNがW-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)やcdma2000(Code Division Multiple Access 2000)のコアネットワークであるとする。このとき、管理装置10はRNC(Radio Network Controller)として機能する装置であってもよい。
管理装置10は、複数の基地局装置20それぞれと接続される。例えば5GSの場合、AMFとNG-RANとの間には、N2レファレンスポイントが存在し、NGインタフェースを介してAMFとNG-RANが互いに論理接続される。
管理装置10は、基地局装置20の通信を管理する。例えば、管理装置10は、端末装置40が、どの位置に存在するかを、複数のセルからなるエリア単位(例えば、Tracking Area、RAN Notification Area)で端末装置40ごとに管理する。なお、管理装置10は、端末装置40がどの基地局装置(或いはどのセル)に接続しているか、どの基地局装置(或いはどのセル)の通信エリア内に存在しているか、等を端末装置40ごとに把握して管理してもよい。
(基地局装置)
基地局装置20は、端末装置40と無線通信する無線通信装置である。基地局装置20は通信装置の一種である。また、基地局装置20は情報処理装置の一種である。
基地局装置20は、例えば、無線基地局(Base Station、Node B、eNB、gNB、など)や無線アクセスポイント(Access Point)に相当する装置であってもよい。なお、基地局装置20がeNB、gNBなどである場合、基地局装置20が3GPPアクセス(3GPP Access)と称されてもよい。また、基地局装置20が無線アクセスポイント(Access Point)である場合、非3GPPアクセス(Non-3GPP Access)と称されてもよい。また、基地局装置20は、無線リレー局(Relay Node)であってもよい。また、基地局装置20は、RRH(Remote Radio Head)と呼ばれる光張り出し装置であってもよい。また、基地局装置20は、FPU(Field Pickup Unit)等の受信局装置であってもよい。また、基地局装置20は、無線アクセス回線と無線バックホール回線を時分割多重、周波数分割多重、或いは、空間分割多重で提供するIAB(Integrated Access and Backhaul)ドナーノード、或いは、IABリレーノードであってもよい。
なお、基地局装置20がgNBである場合、基地局装置はgNB CU(Central Unit)とgNB DU(Distributed Unit)の組み合わせ又はこれらのいずれかと称されてもよい。本実施形態では、無線通信システムの基地局のことを基地局装置ということがある。基地局装置20は、他の基地局装置20と無線通信可能に構成されていてもよい。例えば、複数の基地局装置20がeNB同士、又はeNBとgNBの組み合わせである場合、当該装置間はX2インタフェースで接続されてもよい。また、複数の基地局装置20がgNB同士又はeNBとgNBの組み合わせである場合、当該装置間はXnインタフェースで接続されてもよい。また、複数の基地局装置20がgNB CUとgNB DUの組み合わせである場合、当該装置間はF1インタフェースで接続されてもよい。後述されるメッセージ・情報(RRCシグナリング又はDCIの情報)は複数の基地局装置20間で(例えばX2、Xn、F1インタフェースを介して)通信されてもよい。
なお、基地局装置20が使用する無線アクセス技術は、セルラー通信技術であってもよいし、無線LAN技術であってもよい。勿論、基地局装置20が使用する無線アクセス技術は、これらに限定されず、他の無線アクセス技術であってもよい。基地局装置20が使用する無線アクセス技術は、LPWA(Low Power Wide Area)通信技術であってもよい。ここで、LPWA通信は、LPWA規格に準拠した通信のことである。LPWA規格としては、例えば、ELTRES、ZETA、SIGFOX、LoRaWAN、NB-Iot等が挙げられる。勿論、LPWA規格はこれらに限定されず、他のLPWA規格であってもよい。その他、基地局装置20が使用する無線通信は、ミリ波を使った無線通信であってもよい。また、基地局装置20が使用する無線通信は、電波を使った無線通信であってもよいし、赤外線や可視光を使った無線通信(光無線)であってもよい。
なお、基地局装置20は、基地局装置-コアネットワーク間インタフェース(例えば、S1 Interface等)を介してお互いに通信可能であってもよい。このインタフェースは、有線及び無線のいずれであってもよい。また、基地局装置は、基地局装置間インタフェース(例えば、X2 Interface、S1 Interface等)を介して互いに通信可能であってもよい。このインタフェースは、有線及び無線のいずれであってもよい。
なお、複数の基地局装置20は、基地局装置-コアネットワーク間インタフェース(例えば、NG Interface、S1 Interface等)を介してお互いに通信可能であってもよい。このインタフェースは、有線及び無線のいずれであってもよい。また、基地局装置は、基地局装置間インタフェース(例えば、Xn Interface、X2 Interface等)を介して互いに通信可能であってもよい。このインタフェースは、有線及び無線のいずれであってもよい。
さらに、基地局装置20は、複数の物理的又は論理的装置の集合で構成されていてもよい。例えば、本実施形態において基地局は、BBU(Baseband Unit)及びRU(Radio Unit)の複数の装置に区別され、これら複数の装置の集合体として解釈されてもよい。さらに又はこれに代えて、本開示の実施形態において基地局は、BBU及びRUのうちいずれか又は両方であってもよい。BBUとRUとは所定のインタフェース(例えば、eCPRI)で接続されていてもよい。さらに又はこれに代えて、RUはRRU(Remote Radio Unit)又はRD(Radio DoT)と称されていてもよい。さらに又はこれに代えて、RUは後述するgNB-DUに対応していてもよい。さらに又はこれに代えてBBUは、後述するgNB-CUに対応していてもよい。さらに又はこれに代えて、RUはアンテナと一体的に形成された装置であってもよい。基地局が有するアンテナ(例えば、RUと一体的に形成されたアンテナ)はAdvanced Antenna Systemを採用し、MIMO(例えば、FD-MIMO)やビームフォーミングをサポートしていてもよい。アドバンスドアンテナシステム(Advanced Antenna System)は、基地局が有するアンテナ(e.g., RUと一体的に形成されたアンテナ)は、例えば、64個の送信用アンテナポート及び64個の受信用アンテナポートを備えていてもよい。
なお、基地局装置20は、複数が互いに接続されていてもよい。1つ又は複数の基地局装置20は無線アクセスネットワーク(Radio Access Network: RAN)に含まれていてもよい。すなわち、基地局は単にRAN、RANノード、AN(Access Network)、ANノードと称されてもよい。LTEにおけるRANはEUTRAN(Enhanced Universal Terrestrial RAN)と呼ばれる。NRにおけるRANはNGRANと呼ばれる。W-CDMA(UMTS)におけるRANはUTRANと呼ばれる。
なお、LTEの基地局は、eNodeB(Evolved Node B)又はeNBと称されることがある。すなわち、EUTRANは1又は複数のeNodeB(eNB)を含む。また、NRの基地局は、gNodeB又はgNBと称されることがある。すなわち、NGRANは1又は複数のgNBを含む。さらに、EUTRANは、LTEの通信システム(EPS)におけるコアネットワーク(EPC)に接続されたgNB(en-gNB)を含んでいてもよい。同様にNGRANは5G通信システム(5GS)におけるコアネットワーク5GCに接続されたng-eNBを含んでいてもよい。
さらに、基地局がeNB、gNBなどである場合、3GPP Accessと称されてもよい。さらに、基地局が無線アクセスポイント(Access Point)である場合、Non-3GPP Accessと称されてもよい。さらに、基地局は、RRH(Remote Radio Head)と呼ばれる光張り出し装置であってもよい。さらに又はこれに代えて、基地局がgNBである場合、基地局は前述したgNB CU(Central Unit)とgNB DU(Distributed Unit)の組み合わせ又はこれらのうちいずれかと称されてもよい。
gNB CU(Central Unit)は、UEとの通信のために、Access Stratumのうち、複数の上位レイヤ(例えば、RRC、SDAP、PDCP)をホストする。一方、gNB-DUは、Access Stratumのうち、複数の下位レイヤ(例えば、RLC、MAC、PHY)をホストする。すなわち、後述されるメッセージ及び情報のうち、RRC signalling(準静的な通知)はgNB CUで生成され、DCI(動的な通知)はgNB-DUは生成されてもよい。又は、RRC configuration(準静的な通知)のうち、例えばcellGroupConfig IE(Information Elements)など一部のconfigurationについてはgNB-DUで生成され、残りのconfigurationはgNB-CUで生成されてもよい。これらのconfigurationは、F1インタフェースで送受信されてもよい。
基地局装置20は、他の基地局装置20と通信可能に構成されていてもよい。例えば、複数の基地局装置20がeNB同士又はeNBとen-gNBの組み合わせである場合、当該基地局装置20間はX2インタフェースで接続されてもよい。さらに、複数の基地局装置20がgNB同士又はgn-eNBとgNBの組み合わせである場合、当該装置間はXnインタフェースで接続されてもよい。さらに、複数の基地局装置20がgNB CU(Central Unit)とgNB DU(Distributed Unit)の組み合わせである場合、当該装置間は前述したF1インタフェースで接続されてもよい。メッセージ、情報(RRC signalling又はDCIの情報)は複数基地局間で(例えばX2、Xn、F1インタフェースを介して)通信されてもよい。
基地局装置20は、さまざまなエンティティ(主体)によって利用、運用、及び/又は管理されうる。例えば、エンティティとしては、移動体通信事業者(MNO:Mobile Network Operator)、仮想移動体通信事業者(MVNO:Mobile Virtual Network Operator)、仮想移動体通信イネーブラ(MVNE:Mobile Virtual Network Enabler)、ニュートラルホストネットワーク(NHN:Neutral Host Network)事業者、エンタープライズ、教育機関(学校法人、各自治体教育委員会、等)、不動産(ビル、マンション等)管理者、個人などが想定されうる。
勿論、基地局装置20の利用、運用、及び/又は管理の主体はこれらに限定されない。基地局装置20は1事業者が設置及び/又は運用を行うものであってもよいし、一個人が設置及び/又は運用を行うものであってもよい。勿論、基地局装置20の設置・運用主体はこれらに限定されない。例えば、基地局装置20は、複数の事業者または複数の個人が共同で設置・運用を行うものであってもよい。また、基地局装置20は、複数の事業者または複数の個人が利用する共用設備であってもよい。この場合、設備の設置及び/又は運用は利用者とは異なる第三者によって実施されてもよい。
なお、基地局装置(基地局ともいう。)という概念には、ドナー基地局のみならず、リレー基地局(リレー局、中継局、中継基地局、或いは中継局装置ともいう。)も含まれる。また、基地局という概念には、基地局の機能を備えた構造物(Structure)のみならず、構造物に設置される装置も含まれる。
構造物は、例えば、高層ビル、家屋、鉄塔、駅施設、空港施設、港湾施設、スタジアム等の建物である。なお、構造物という概念には、建物のみならず、トンネル、橋梁、ダム、塀、鉄柱等の構築物(Non-building structure)や、クレーン、門、風車等の設備も含まれる。また、構造物という概念には、陸上(狭義の地上)又は地中の構造物のみならず、桟橋、メガフロート等の水上の構造物や、海洋観測設備等の水中の構造物も含まれる。基地局装置は、処理装置、或いは情報処理装置と言い換えることができる。
基地局装置20は、ドナー局であってもよいし、リレー局(中継局)であってもよい。また、基地局装置20は、固定局であってもよいし、移動局であってもよい。移動局は、移動可能に構成された無線通信装置(例えば、基地局装置)である。このとき、基地局装置20は、移動体に設置される装置であってもよいし、移動体そのものであってもよい。例えば、移動能力(Mobility)をもつリレー局装置は、移動局としての基地局装置20とみなすことができる。また、車両、ドローン(Aerial Vehicle)、スマートフォンなど、もともと移動能力がある装置であって、基地局装置の機能(少なくとも基地局装置の機能の一部)を搭載した装置も、移動局としての基地局装置20に該当する。
ここで、移動体は、スマートフォンや携帯電話等のモバイル端末であってもよい。また、移動体は、陸上(狭義の地上)を移動する移動体(例えば、自動車、自転車、バス、トラック、自動二輪車、列車、リニアモーターカー等の車両)であってもよいし、地中(例えば、トンネル内)を移動する移動体(例えば、地下鉄)であってもよい。
また、移動体は、水上を移動する移動体(例えば、旅客船、貨物船、ホバークラフト等の船舶)であってもよいし、水中を移動する移動体(例えば、潜水艇、潜水艦、無人潜水機等の潜水船)であってもよい。
また、移動体は、大気圏内を移動する移動体(例えば、飛行機、飛行船、ドローン等の航空機(Aerial Vehicle))であってもよいし、大気圏外を移動する移動体(例えば、人工衛星、宇宙船、宇宙ステーション、探査機等の人工天体)であってもよい。大気圏外を移動する移動体は宇宙移動体と言い換えることができる。
また、基地局装置20は、地上に設置される地上基地局装置(地上局装置)であってもよい。例えば、基地局装置20は、地上の構造物に配置される基地局装置であってもよいし、地上を移動する移動体に設置される基地局装置であってもよい。より具体的には、基地局装置20は、ビル等の構造物に設置されたアンテナ及びそのアンテナに接続する信号処理装置であってもよい。勿論、基地局装置20は、構造物や移動体そのものであってもよい。「地上」は、陸上(狭義の地上)のみならず、地中、水上、水中も含む広義の地上である。なお、基地局装置20は、地上基地局装置に限られない。基地局装置20は、空中又は宇宙を浮遊可能な非地上基地局装置(非地上局装置)であってもよい。例えば、基地局装置20は、航空機局装置や衛星局装置であってもよい。
航空機局装置は、航空機等、大気圏(成層圏を含む)内を浮遊可能な無線通信装置である。航空機局装置は、航空機等に搭載される装置であってもよいし、航空機そのものであってもよい。なお、航空機という概念には、飛行機、グライダー等の重航空機のみならず、気球、飛行船等の軽航空機も含まれる。また、航空機という概念には、重航空機や軽航空機のみならず、ヘリコプターやオートジャイロ等の回転翼機も含まれる。なお、航空機局装置(又は、航空機局装置が搭載される航空機)は、ドローン(Aerial Vehicle)等の無人航空機であってもよい。なお、航空機局装置がUE(User Equipment)として機能する場合、当該航空機局装置は、Aerial UEであってもよい。
なお、無人航空機という概念には、無人航空システム(UAS:Unmanned Aircraft Systems)、つなぎ無人航空システム(tethered UAS)も含まれる。また、無人航空機という概念には、軽無人航空システム(LTA:Lighter than Air UAS)、重無人航空システム(HTA:Heavier than Air UAS)が含まれる。その他、無人航空機という概念には、高高度無人航空システムプラットフォーム(HAPs:High Altitude UAS Platforms)も含まれる。
衛星局装置は、大気圏外を浮遊可能な無線通信装置である。衛星局装置は、人工衛星等の宇宙移動体に搭載される装置であってもよいし、宇宙移動体そのものであってもよい。衛星局装置となる衛星は、低軌道(LEO:Low Earth Orbiting)衛星、中軌道(MEO:Medium Earth Orbiting)衛星、静止(GEO:Geostationary Earth Orbiting)衛星、高楕円軌道(HEO:Highly Elliptical Orbiting)衛星の何れであってもよい。勿論、衛星局装置は、低軌道衛星、中軌道衛星、静止衛星、又は高楕円軌道衛星に搭載される装置であってもよい。
基地局装置20のカバレッジの大きさは、マクロセルのような大きなものから、ピコセルのような小さなものであってもよい。勿論、基地局装置20のカバレッジの大きさは、フェムトセルのような極めて小さなものであってもよい。また、基地局装置20はビームフォーミングの能力を有していてもよい。この場合、基地局装置20はビームごとにセルやサービスエリアが形成されてもよい。
基地局装置20により提供されるセルはサービングセル(Serving cell)と呼ばれる。サービングセルはpCell(Primary Cell)及びsCell(Secondary Cell)を含んでいてもよい。デュアルコネクティビティ(Dual Connectivity)がUE(例えば、端末装置40)に提供される場合、マスターノード(MN:Master Node)によって提供されるpCell及びsCell(s)はマスターセルグループ(Master Cell Group)と呼ばれる。デュアルコネクティビティの例としては、EUTRA-EUTRA Dual Connectivity、EUTRA-NR Dual Connectivity(ENDC)、EUTRA-NR Dual Connectivity with 5GC、NR-EUTRA Dual Connectivity(NEDC)、NR-NR Dual Connectivityが挙げられる。
さらに、サービングセルはPSCell(Primary Secondary Cell又はPrimary SCG Cell)を含んでもよい。すなわち、デュアルコネクティビティがUEに提供される場合、SN(Secondary Node)によって提供されるPSCell及びsCell(s)はSCG(Secondary Cell Group)と呼ばれる。
1つのセルには、1つのダウンリンクコンポーネントキャリア(Downlink Component Carrier)と1つのアップリンクコンポーネントキャリア(Uplink Component Carrier)が対応付けられてもよい。また、1つのセルに対応するシステム帯域幅は、複数の帯域部分(BWP:Bandwidth Part)に分割されてもよい。この場合、1又は複数のBWPがUEに設定され、1つのBWPがアクティブBWP(Active BWP)として、UEに使用されてもよい。また、セルごと、コンポーネントキャリアごと、又はBWPごとに、端末装置40が使用できる無線資源(例えば、周波数帯域、ヌメロロジー(サブキャリアスペーシング)、スロットフォーマット(Slot configuration))が異なっていてもよい。また、一つの基地局装置が複数のセルを提供してもよい。
図9の例では、基地局装置201は、中継装置301と接続されており、基地局装置202は、中継装置302と接続されている。基地局装置201は中継装置301を介して端末装置40と間接的に無線通信することが可能である。同様に、基地局装置202は、中継装置302を介して端末装置40と間接的に無線通信することが可能である。
(中継装置)
中継装置30は、基地局の中継局となる装置である。中継装置30は、基地局装置の一種である。また、中継装置30は情報処理装置の一種である。中継装置は、リレー基地局装置(或いはリレー基地局)と言い換えることができる。
中継装置30は、端末装置40と無線通信をすることが可能である。中継装置30は、基地局装置20と端末装置40との通信を中継する。なお、中継装置30は、他の中継装置30及び基地局装置20と無線通信可能に構成されていてもよい。中継装置30は、地上局装置であってもよいし、非地上局装置であってもよい。中継装置30は基地局装置20とともに無線アクセスネットワークRANを構成する。
なお、本実施形態の中継装置は、固定された装置であっても、可動可能な装置であっても、浮遊可能な装置であってもよい。また、本実施形態の中継装置のカバレッジの大きさは特定の大きさに限定されない。例えば、中継装置がカバーするセルは、マクロセルであっても、ミクロセルであっても、スモールセルであってもよい。
また、本実施形態の中継装置は、中継の機能が満たされるのであれば、搭載される装置に限定されない。例えば、当該中継機は、スマートフォン等の端末装置に搭載されてもよいし、自動車や人力車に搭載されてもよいし、気球や飛行機、ドローンに搭載されてもよいし、テレビやゲーム機、エアコン、冷蔵庫、照明器具などの家電に搭載されてもよい。
その他、中継装置30の構成は上述した基地局装置20の構成と同様であってもよい。例えば、中継装置30は、上述した基地局装置20と同様に、移動体に設置される装置であってもよいし、移動体そのものであってもよい。移動体は、上述したように、スマートフォンや携帯電話等のモバイル端末であってもよい。また、移動体は、陸上(狭義の地上)を移動する移動体であってもよいし、地中を移動する移動体であってもよい。勿論、移動体は、水上を移動する移動体であってもよいし、水中を移動する移動体であってもよい。その他、移動体は、大気圏内を移動する移動体であってもよいし、大気圏外を移動する移動体であってもよい。また、基地局装置20は、地上局装置であってもよいし、非地上局装置であってもよい。このとき、中継装置30は、航空機局装置や衛星局装置であってもよい。
また、中継装置30のカバレッジの大きさは、基地局装置20と同様に、マクロセルのような大きなものから、ピコセルのような小さなものであってもよい。勿論、中継装置30のカバレッジの大きさは、フェムトセルのような極めて小さなものであってもよい。また、中継装置30はビームフォーミングの能力を有していてもよい。この場合、中継装置30はビームごとにセルやサービスエリアが形成されてもよい。
その他、中継装置30の構成は上述した基地局装置20の構成と同様であってもよい。
(端末装置)
端末装置40は、基地局装置20或いは中継装置30と無線通信する無線通信装置である。端末装置40は、例えば、携帯電話、スマートデバイス(スマートフォン、又はタブレット)、PDA(Personal Digital Assistant)、パーソナルコンピュータである。また、端末装置40は、通信機能が具備された業務用カメラといった機器であってもよいし、FPU(Field Pickup Unit)等の通信機器が搭載されたバイクや移動中継車等であってもよい。また、端末装置40は、M2M(Machine to Machine)デバイス、又はIoT(Internet of Things)デバイスであってもよい。端末装置40は、例えば、MTC UE、NB-IoT UE、Cat.M UEと称呼されることがある。また、端末装置は、MS(Mobile Station)やWTRU(Wireless Transmission Reception Unit)と称されてもよい。
また、端末装置40は、他の端末装置40とサイドリンク通信が可能であってもよい。端末装置40は、サイドリンク通信を行う際、HARQ等の自動再送技術を使用可能であってもよい。また、端末装置40は、他の通信装置(例えば、基地局装置20、中継装置30、及び他の端末装置40)とLPWA通信が可能であってもよい。その他、端末装置40が使用する無線通信は、ミリ波を使った無線通信であってもよい。なお、端末装置40が使用する無線通信(サイドリンク通信を含む。)は、電波を使った無線通信であってもよいし、赤外線や可視光を使った無線通信(光無線)であってもよい。
また、端末装置40は、移動体装置であってもよい。ここで、移動体装置は、移動可能な無線通信装置である。このとき、端末装置40は、移動体に設置される無線通信装置であってもよいし、移動体そのものであってもよい。例えば、端末装置40は、自動車、バス、トラック、自動二輪車等の道路上を移動する車両(Vehicle)、或いは、当該車両に搭載された無線通信装置であってもよい。なお、移動体は、モバイル端末であってもよいし、陸上(狭義の地上)、地中、水上、或いは、水中を移動する移動体であってもよい。また、移動体は、ドローン(Aerial UE)、ヘリコプター等の大気圏内を移動する移動体であってもよいし、人工衛星等の大気圏外を移動する移動体であってもよい。
端末装置40は、同時に複数の基地局装置または複数のセルと接続して通信を実施してもよい。例えば、1つの基地局装置が複数のセルを提供できる場合、端末装置40は、あるセルをpCellとして使用し、他のセルをsCellとして使用することでキャリアアグリゲーションを実行することができる。また、複数の基地局装置20がそれぞれ1又は複数のセルを提供できる場合、端末装置40は、一方の基地局装置(MN(例えば、MeNB又はMgNB))が管理する1又は複数のセルをpCell、又はpCellとsCell(s)として使用し、他方の基地局装置(Sn(例えば、SeNB又はSgNB))が管理する1又は複数のセルをpCell、又はpCellとsCell(s)として使用することでDC(Dual Connectivity)を実現することができる。DCはMC(Multi Connectivity)と称されてもよい。
なお、異なる基地局装置20のセル(異なるセル識別子又は同一セル識別子を持つ複数セル)を介して通信エリアをサポートしている場合に、キャリアアグリゲーション(CA:Carrier Aggregation)技術やデュアルコネクティビティ(DC:Dual Connectivity)技術、マルチコネクティビティ(MC:Multi-Connectivity)技術によって、それら複数のセルを束ねて基地局装置20と端末装置40とで通信することが可能である。或いは、異なる基地局装置20のセルを介して、協調送受信(CoMP:Coordinated Multi-Point Transmission and Reception)技術によって、端末装置40とそれら複数の基地局装置20が通信することも可能である。
なお、端末装置40は、必ずしも人が直接的に使用する装置である必要はない。端末装置40は、いわゆるMTC(Machine Type Communication)のように、工場の機械等に設置されるセンサであってもよい。また、端末装置40は、M2M(Machine to Machine)デバイス、又はIoT(Internet of Things)デバイスであってもよい。また、端末装置40は、D2D(Device to Device)やV2X(Vehicle to everything)に代表されるように、リレー通信機能を具備した装置であってもよい。また、端末装置40は、無線バックホール等で利用されるCPE(Client Premises Equipment)と呼ばれる機器であってもよい。
以下、実施形態に係る通信システム1を構成する各装置の構成を具体的に説明する。なお、以下に示す各装置の構成はあくまで一例である。各装置の構成は、以下の構成とは異なっていてもよい。
<2.2.管理装置の構成>
図10は、本開示の実施形態に係る管理装置10の構成例を示す図である。管理装置10は、無線ネットワークを管理する装置である。管理装置10は、通信部11と、記憶部12と、制御部13と、を備える。なお、図10に示した構成は機能的な構成であり、ハードウェア構成はこれとは異なっていてもよい。また、管理装置10の機能は、複数の物理的に分離された構成に分散して実装されてもよい。例えば、管理装置10は、複数のサーバ装置により構成されていてもよい。
通信部11は、他の装置と通信するための通信インタフェースである。通信部11は、ネットワークインタフェースであってもよいし、機器接続インタフェースであってもよい。例えば、通信部11は、NIC(Network Interface Card)等のLAN(Local Area Network)インタフェースであってもよいし、USB(Universal Serial Bus)ホストコントローラ、USBポート等により構成されるUSBインタフェースであってもよい。また、通信部11は、有線インタフェースであってもよいし、無線インタフェースであってもよい。通信部11は、管理装置10の通信手段として機能する。通信部11は、制御部13の制御に従って基地局装置20と通信する。
記憶部12は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、SRAM(Static Random Access Memory)、フラッシュメモリ、ハードディスク等のデータ読み書き可能な記憶装置である。記憶部12は、管理装置10の記憶手段として機能する。記憶部12は、例えば、端末装置40の接続状態を記憶する。例えば、記憶部12は、端末装置40のRRC(Radio Resource Control)の状態やECM(EPS Connection Management)の状態を記憶する。記憶部12は、端末装置40の位置情報を記憶するホームメモリとして機能してもよい。
制御部13は、管理装置10の各部を制御するコントローラ(controller)である。制御部13は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサにより実現される。例えば、制御部13は、管理装置10内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムを、プロセッサがRAM(Random Access Memory)等を作業領域として実行することにより実現される。なお、制御部13は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。CPU、MPU、ASIC、及びFPGAは何れもコントローラとみなすことができる。
<2.3.基地局装置の構成>
次に、基地局装置20の構成を説明する。図11は、本開示の実施形態に係る基地局装置20の構成例を示す図である。
基地局装置20は、通信部21と、記憶部22と、ネットワーク通信部23と、制御部24と、を備える。なお、図11に示した構成は機能的な構成であり、ハードウェア構成はこれとは異なっていてもよい。また、基地局装置20の機能は、複数の物理的に分離された構成に分散して実装されてもよい。
通信部21は、他の無線通信装置(例えば、端末装置40、中継装置30、及び他の基地局装置20)と無線通信するための信号処理部である。通信部21は、制御部24の制御に従って動作する。通信部21は1又は複数の無線アクセス方式に対応する。例えば、通信部21は、NR及びLTEの双方に対応する。通信部21は、NRやLTEに加えて、W-CDMAやcdma2000に対応していてもよい。
通信部21は、受信処理部211と、送信処理部212と、アンテナ214と、を備える。通信部21は、受信処理部211、送信処理部212、及びアンテナ214をそれぞれ複数備えていてもよい。なお、通信部21が複数の無線アクセス方式に対応する場合、通信部21の各部は、無線アクセス方式毎に個別に構成されうる。例えば、受信処理部211及び送信処理部212は、LTEとNRとで個別に構成されてもよい。
受信処理部211は、アンテナ214を介して受信された上りリンク信号の処理を行う。受信処理部211は、無線受信部211aと、多重分離部211bと、復調部211cと、復号部211dと、を備える。
無線受信部211aは、上りリンク信号に対して、ダウンコンバート、不要な周波数成分の除去、増幅レベルの制御、直交復調、デジタル信号への変換、ガードインターバル(サイクリックプレフィックス)の除去、高速フーリエ変換による周波数領域信号の抽出等を行う。多重分離部211bは、無線受信部211aから出力された信号から、PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)、PUCCH(Physical Uplink Control Channel)等の上りリンクチャネル及び上りリンク参照信号を分離する。
復調部211cは、上りリンクチャネルの変調シンボルに対して、BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)等の変調方式を使って受信信号の復調を行う。復調部211cが使用する変調方式は、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM、又は256QAMであってもよい。この場合、コンスタレーション上の信号点は必ずしも等距離である必要はない。コンスタレーションは、不均一コンスタレーション(NUC:Non Uniform Constellation)であってもよい。
また、復調部211cは、本実施形態で提案する通信方式に応じて変調シンボルを復調する。この場合、復調部211cは、第1リソースに対応する変調シンボルを、通常の変調方式(第1の変調方式)を使用して復調し、第2リソースに対応する変調シンボルを、IM(第2の変調方式)を使用して復調する。本実施形態で提案する通信方式の詳細については後述する。
復号部211dは、復調された上りリンクチャネルの符号化ビットに対して、復号処理を行う。復号された上りリンクデータ及び上りリンク制御情報は制御部24へ出力される。
送信処理部212は、下りリンク制御情報及び下りリンクデータの送信処理を行う。このように、送信処理部212は、制御部24から例えば、下りリンク制御情報や下りリンクデータ等のビット系列を取得する取得部である。送信処理部212は、例えば図1を用いて上述した送信処理を実施する。送信処理部212は、符号化部212aと、変調部212bと、多重部212cと、無線送信部212dと、を備える。
符号化部212aは、制御部24から入力された下りリンク制御情報及び下りリンクデータを、ブロック符号化、畳み込み符号化、ターボ符号化等の符号化方式を用いて符号化を行う。なお、符号化部212aは、ポーラ符号(Polar code)による符号化、LDPC符号(Low Density Parity Check Code)による符号化を行ってもよい。
変調部212bは、符号化部212aから出力された符号化ビットをBPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等の所定の変調方式で変調する。この場合、コンスタレーション上の信号点は必ずしも等距離である必要はない。コンスタレーションは、不均一コンスタレーションであってもよい。
また、変調部212bは、本実施形態で提案する通信方式に応じて符号化ビットを変調する。この場合、変調部212bは、第1リソースに対応する符号化ビットを通常の変調方式(第1の変調方式)で変調し、第2リソースに対応する符号化ビットをIM(第2の変調方式)で変調する。変調部212bは、IMに従って、第2リソースに対応する符号化ビット系列をリソースエレメントにマッピングするマッピング部であるとも言える。本実施形態で提案する通信方式の詳細については後述する。
多重部212cは、各チャネルの変調シンボルと下りリンク参照信号とを多重化し、所定のリソースエレメントに配置する。無線送信部212dは、多重部212cからの信号に対して、各種信号処理を行う。例えば、無線送信部212dは、高速フーリエ変換による時間領域への変換、ガードインターバル(サイクリックプレフィックス)の付加、ベースバンドのデジタル信号の生成、アナログ信号への変換、直交変調、アップコンバート、余分な周波数成分の除去、電力の増幅等の処理を行う。送信処理部212で生成された信号は、アンテナ214から送信される。
記憶部22は、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスク等のデータ読み書き可能な記憶装置である。記憶部22は、基地局装置20の記憶手段として機能する。
ネットワーク通信部23は、ネットワーク上で上位に位置するノード(例えば、管理装置10)と通信するための通信インタフェースである。例えば、ネットワーク通信部23は、NIC等のLANインタフェースである。ネットワーク通信部23は、有線インタフェースであってもよいし、無線インタフェースであってもよい。ネットワーク通信部23は、基地局装置20のネットワーク通信手段として機能する。
制御部24は、基地局装置20の各部を制御するコントローラ(controller)である。制御部24は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)により実現される。例えば、制御部24は、基地局装置20内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムを、プロセッサがRAM(Random Access Memory)等を作業領域として実行することにより実現される。なお、制御部24は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路により実現されてもよい。CPU、MPU、ASIC、及びFPGAは何れもコントローラとみなすことができる。
<2.4.中継装置の構成>
次に、中継装置30の構成を説明する。図12は、本開示の実施形態に係る中継装置30の構成例を示す図である。
中継装置30は、通信部31と、記憶部32と、ネットワーク通信部33と、制御部34と、を備える。なお、図12に示した構成は機能的な構成であり、ハードウェア構成はこれとは異なっていてもよい。また、中継装置30の機能は、複数の物理的に分離された構成に分散して実装されてもよい。
通信部31は、他の無線通信装置(例えば、基地局装置20、端末装置40、及び他の中継装置30)と無線通信するための信号処理部である。通信部31は、制御部34の制御に従って動作する。通信部31は1又は複数の無線アクセス方式に対応する。例えば、通信部41は、NR及びLTEの双方に対応する。通信部31は、NRやLTEに加えて、W-CDMAやcdma2000に対応していてもよい。
通信部31は、受信処理部311と、送信処理部312と、アンテナ314と、を備える。通信部31は、受信処理部311、送信処理部312、及びアンテナ314をそれぞれ複数備えていてもよい。通信部31、受信処理部311、送信処理部312、及びアンテナ314の構成は、基地局装置20の通信部21、受信処理部211、送信処理部212、及びアンテナ214と同様である。
記憶部32は、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスク等のデータ読み書き可能な記憶装置である。記憶部32は、中継装置30の記憶手段として機能する。記憶部32の構成は、基地局装置20の記憶部22と同様である。
ネットワーク通信部33は、ネットワーク上で上位に位置するノードと通信するための通信インタフェースである。例えば、ネットワーク通信部33は、NIC等のLANインタフェースである。ネットワーク通信部33は、有線インタフェースであってもよいし、無線インタフェースであってもよい。ネットワーク通信部33は、中継装置30のネットワーク通信手段として機能する。ネットワーク通信部33は、制御部34の制御に従って基地局装置20と通信する。
制御部34は、中継装置30の各部を制御するコントローラである。制御部34は、例えば、CPU、MPU等のプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)により実現される。例えば、制御部34は、中継装置30内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムを、プロセッサがRAM等を作業領域として実行することにより実現される。なお、制御部34は、ASICやFPGA等の集積回路により実現されてもよい。CPU、MPU、ASIC、及びFPGAは何れもコントローラとみなすことができる。
<2.5.端末装置の構成>
次に、端末装置40の構成を説明する。図13は、本開示の実施形態に係る端末装置40の構成例を示す図である。
端末装置40は、通信部41と、記憶部42と、ネットワーク通信部43と、入出力部44と、制御部45と、を備える。なお、図13に示した構成は機能的な構成であり、ハードウェア構成はこれとは異なっていてもよい。また、端末装置40の機能は、複数の物理的に分離された構成に分散して実装されてもよい。なお、端末装置40の構成において、ネットワーク通信部43及び入出力部44は必須の構成要素でなくてもよい。
通信部41は、他の無線通信装置(例えば、基地局装置20、中継装置30、及び他の端末装置40)と無線通信するための信号処理部である。通信部41は、制御部45の制御に従って動作する。通信部41は1又は複数の無線アクセス方式に対応する。例えば、通信部41は、NR及びLTEの双方に対応する。通信部41は、NRやLTEに加えて、W-CDMAやcdma2000に対応していてもよい。
通信部41は、受信処理部411と、送信処理部412と、アンテナ414と、を備える。通信部41は、受信処理部411、送信処理部412、及びアンテナ414をそれぞれ複数備えていてもよい。通信部41、受信処理部411、送信処理部412、及びアンテナ414の構成は、基地局装置20の通信部21、受信処理部211、送信処理部212、及びアンテナ214と同様である。
記憶部42は、DRAM、SRAM、フラッシュメモリ、ハードディスク等のデータ読み書き可能な記憶装置である。記憶部42は、端末装置40の記憶手段として機能する。
ネットワーク通信部43は、ネットワーク上で上位に位置するノードと通信するための通信インタフェースである。例えば、ネットワーク通信部43は、NIC等のLANインタフェースである。ネットワーク通信部43は、有線インタフェースであってもよいし、無線インタフェースであってもよい。ネットワーク通信部43は、端末装置40のネットワーク通信手段として機能する。ネットワーク通信部43は、制御部45の制御に従って、他の装置と通信する。
入出力部44は、ユーザと情報をやりとりするためのユーザインタフェースである。例えば、入出力部44は、キーボード、マウス、操作キー、タッチパネル等、ユーザが各種操作を行うための操作装置である。又は、入出力部44は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(Organic Electroluminescence Display)等の表示装置である。入出力部44は、スピーカー、ブザー等の音響装置であってもよい。また、入出力部44は、LED(Light Emitting Diode)ランプ等の点灯装置であってもよい。入出力部44は、端末装置40の入出力手段(入力手段、出力手段、操作手段又は通知手段)として機能する。
制御部45は、端末装置40の各部を制御するコントローラである。制御部45は、例えば、CPU、MPU等のプロセッサ(ハードウェアプロセッサ)により実現される。例えば、制御部45は、端末装置40内部の記憶装置に記憶されている各種プログラムを、プロセッサがRAM等を作業領域として実行することにより実現される。なお、制御部45は、ASICやFPGA等の集積回路により実現されてもよい。CPU、MPU、ASIC、及びFPGAは何れもコントローラとみなすことができる。
<<3.技術的特徴>>
<3.1.動作環境>
ここで、通信システム1が動作する環境について説明する。通信システム1が動作する環境は、以下のリソースの少なくとも1つにおいて、信号間干渉が存在する環境である。
・周波数軸リソース
・時間軸リソース
・電力軸リソース
・空間軸リソース
・符号軸リソース(インタリーブ、スクランブル、拡散など)
本実施形態に係る信号間干渉が存在する通信として、例えば非直交軸を用いた通信、非同期環境における通信、シンボル間干渉やサブキャリア間干渉が発生する通信、セル間干渉が存在する通信、及び、RF Impairmentsによる干渉が発生する通信などが一例として挙げられる。
また、本実施形態に係る信号間干渉として、例えば、複数の通信装置(例えば端末装置40)間の信号干渉が挙げられる。あるいは、本実施形態に係る信号間干渉として、1つの通信装置における複数の送信レイヤ信号間干渉、又は、複数セル間干渉が挙げられる。本実施形態に係る信号間干渉は、上述した信号間干渉の少なくとも1つを含む。
具体例として、異なる端末装置40が隣接するリソースを使用して通信を行う場合、端末間干渉が発生する場合がある。このような信号間干渉が存在する環境として、例えば非直交軸を利用した通信環境が考えられる。
あるいは、例えば、1つの端末装置40が、複数の送信レイヤで信号を送信する場合、レイヤ間で干渉が発生する場合がある。
また、複数の基地局装置20がそれぞれ異なるセルにおいて同一の周波数帯域及び時間リソースを使用して通信を行う場合、セル間干渉が発生する場合がある。
このように、本実施形態に係る通信システム1は、信号間干渉が存在する環境で動作する。
<3.2.変調方式>
そこで、本実施形態に係る通信システム1では、通信装置が、一部のリソース(第1のリソース)において、第1の変調方式を使用した通信を行う。第1の変調方式は、アクティブなリソースと非アクティブなリソースの組で構成される変調方式(例えば、IM)である。また、通信システム1では、信号間干渉の抑圧を目的に第1の変調方式が使用される。
ここで、第1の変調方式を使用する通信手段は、例えば、リソースの電力がゼロ(非アクティブ)かゼロでない(アクティブ)か、又は、リソースを使用している(アクティブ)か使用していない(非アクティブ)か、に情報をのせて通信を行う手段のことを示す。
なお、第1の変調方式が適用される信号は、1又は複数の信号であってもよい。
上述したように、アクティブなリソースと非アクティブなリソースとの組み合わせで構成される第1の変調方式は、一例として以下のリソースの少なくとも1つを使用したIM(Index Modulation)である。
・周波数(軸)リソース
・時間(軸)リソース
・プリコーダ
・送受信ビーム
・インタリーブ
・スクランブル
・送信アンテナ
・伝搬路(Reconfigurable intelligent surfaceなどの、電波の反射体などで生成される伝搬路を含む)
なお、第1の変調方式で使用する、すなわち、ON/OFFの切り替え対象とするリソースは、上述した通信システム1の動作環境で発生する干渉のリソースと同じであることが望ましい。第1の変調方式は、上述したように、信号間干渉の抑制のために使用される。そのため、通信装置が、干渉が発生し得るリソースにおいて第1の変調方式を適用することで、信号間干渉をより抑制することができるようになる。
また、本実施形態に係る通信システム1では、通信装置が、第2のリソース(例えば、第1のリソースを除くリソース)において、第2の変調方式を使用した通信を行う。第2の変調方式は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM、256QAM等であり、第1の変調方式とは異なる変調方式である。
<3.3.リソースの配置>
本実施形態に係る通信システム1では、通信装置は、所定のリソースを使用して無線通信を行う。所定のリソースには、第1の変調方式で変調された信号が割り当てられる第1のリソースと、第2の変調方式で変調された信号が割り当てられる第2のリソースと、が含まれる。
ここで、第1のリソース及び第2のリソースの位置は、例えば基地局装置20からの準静的な通知、又は、動的な通知の少なくとも一方に基づいて決定される。
上述したように、第1の変調方式は、信号間干渉が発生しても誤り率特性が劣化しにくい変調方式である。そのため、第1の変調方式に対応する(第1の変調方式で変調された信号が割り当てられる)第1のリソースは、信号間干渉が発生しやすいリソースに配置されることが望ましい。
ここで、図14を用いて、本開示の実施形態に係る第1及び第2のリソースの配置例について説明する。図14は、本開示の実施形態に係る第1及び第2のリソースの配置例を示す図である。
ここでは、基地局装置20が、周波数リソースを複数の分割リソース(帯域)に分割し、分割リソースを、それぞれ端末装置40に割り当てることで、複数の端末装置40と同時に無線通信を行うものとする。なお、ここで、基地局装置20と無線通信を行う端末装置40をそれぞれ端末A、端末B、・・・と記載する。
図14に示す例では、基地局装置20は、端末Aとの無線通信にリソースAを割り当て、端末Bとの無線通信にリソースBを割り当てる。なお、図14では図示を省略しているが、例えば、基地局装置20が、端末Cとの無線通信に使用するリソースCを、リソースBより高周波側に割り当ててもよい。また、図14では、基地局装置20は、リソースAより低周波側に端末装置40との無線通信に使用するリソースを割り当てないものとして説明する。
このとき、基地局装置20は、例えば端末Aとの無線通信において、リソースAの一部のリソースを第1のリソースとし、残りのリソースを第2のリソースとする。同様に、基地局装置20は、例えば端末Bとの無線通信において、リソースBの一部のリソースを第1のリソースとし、残りのリソースを第2のリソースとする。
上述したように、第1のリソースには、信号間干渉を抑制するために第1の変調方式で変調された信号が割り当てられる。そのため、第1のリソースは、信号間干渉が発生しやすいリソースに割り当てられることが望ましい。
図14に示す例では、他の端末装置40に割り当てられたリソースと隣接するリソースにおいて信号間干渉が発生しやすい。そこで、基地局装置20は、他の端末装置40に割り当てられたリソースに隣接する1以上のリソースに第1のリソースを割り当てる。例えば、図14の例では、基地局装置20は、端末装置40に割り当てたリソースの端部を第1のリソースとし、残りのリソースを第2のリソースとする。
例えば、図14では、基地局装置20は、16個のサブキャリア(#1~#16)を1つの端末装置40に割り当てる。基地局装置20及び端末装置40は、16個のサブキャリアのうち、他の端末装置40に割り当てられたサブキャリアとの境界から4サブキャリアを第1のリソースとして無線通信を行い、残りのサブキャリアを第2のリソースとして無線通信を行う。
具体的には、端末Aは、リソースAのサブキャリア#1~#12を第2のリソースとし、サブキャリア#13~#16を第1のリソースとして無線通信を行う。また、端末Bは、リソースBのサブキャリア#5~#12を第2のリソースとし、サブキャリア#1~#4、#13~#16を第1のリソースとして無線通信を行う。
なお、端末AがリソースAの一端を第1のリソースとして割り当てているのに対し、端末BはリソースBの両端を第1のリソースとして割り当てている。これは、リソースAが高周波側でリソースBと隣接しているのに対して、リソースBは、低周波側でリソースAと、高周波側でリソースC(図示省略)と隣接しているためである。
このように、無線通信に使用するリソースの端部であっても、他の端末装置40に割り当てられたリソースに隣接していない場合、当該端部では信号間干渉が発生しにくいため、当該端部に第1のリソースが割り当てられないとしてもよい。
例えば、コンポーネントキャリアの帯域の端のリソース(図14のリソースA)では、第1のリソースを必ずしも配置しなくてもよい。帯域の端のリソースは、上述したように、干渉を与える隣接端末が存在していないと考えられるためである。
第2のリソースに対応する第2の変調方式は、第1の変調方式と比較してリソースの使用効率が高い。そのため、帯域の端のリソースに第2のリソースを配置することで、通信システム1は、リソースの使用効率をより向上させることができる。
なお、上述したように、第1のリソースに対応する第1の変調方式は、アクティブなリソースと非アクティブなリソースとの組で構成される。そのため、図14では、第1のリソースのうちアクティブなリソース(例えば、リソースAのサブキャリア#13、#15)を実線で、非アクティブなリソース(例えば、リソースBのサブキャリア#14、#16)を点線で示している。
また、図14では、隣接するリソース境界から4個のサブキャリアを第1のリソースとするとしたが、これに限定されない。第1のリソースとして配置するリソース(サブキャリア)数は1以上であればよく、3個以下であっても、5個以上であってもよい。例えば、基地局装置20は、端末装置40に割り当てられたサブキャリア(リソース)全てを第1のリソースとしてもよい。第1のリソースとして配置するリソースの数は、例えば、干渉の大きさや端末装置40の処理能力等によって適宜変更が可能である。従って、基地局装置20は、干渉や端末装置40の処理能力等に応じて第1のリソースのサイズ(リソース数)を決定し得る。
<3.4.制御情報の通知>
上述した第1のリソースに関する情報を含む制御情報は、準静的な通知及び/又は動的な通知として、基地局装置20から端末装置40に通知される。
例えば、基地局装置20は、以下の情報を、準静的な通知として端末装置40に送信する。
・第1の変調方式及び第2の変調方式を使用した無線通信の実施に関する情報
・第1のリソースに関する情報
・第1の変調方式を実施する際の情報ビットとアクティブ/非アクティブなリソースとの対応関係に関する情報
基地局装置20は、例えば、MIB、SIB、RRC signalingなどを使用して、これらの情報を端末装置40に通知する。
ここで、第1の変調方式を実施する際の情報ビットとアクティブ/非アクティブなリソースとの対応関係に関する情報は、アクティブ及び非アクティブなリソースの組と情報ビットとの対応関係を示す情報である。例えば、当該情報は、上述した図5A~図5Cに示すアクティブ及び非アクティブなリソースの組に、どの情報ビットを割り当てたかを示す割り当て情報である。かかる割り当て情報の一例については後述する。
また、例えば、基地局装置20は、以下の情報を、動的な通知として端末装置40に送信する。
・リソースマッピングに関する情報
・第1の変調方式及び第2の変調方式を使用した無線通信の実施に関する情報
基地局装置20は、例えば、DCI、MAC CEなどを使用して、これらの情報を端末装置40に通知する。
<3.5.送信信号サイズの決定>
通信システム1が第1の変調方式を使用して無線通信を行う場合、送信信号サイズ(例えば、Transport block size)の決定方法が、以下のように変更される。
ここで、従来の送信信号サイズ(Intermediate number of information bits(Ninfo))は、TS38.214の5.1.3.2章に記載されるように、以下の式(13)に従って決定される。
ここで、NREはリソースエレメント数、Rはターゲットコードレート、Qmは変調次数、υはレイヤ数である。ここで、以下の説明で使用する変調次数Qmは、例えばQPSKであればQm=2、16QAMであればQm=4、64QAMであればQm=6、である。もし、変調次数の定義がQAM変調の次数Qm'(例えばQPSKはQm'=4、16QAMはQm'=16、64QAMはQm'=64 等)である場合は、Qm = log2Qm'とすることで同様に計算し得る。なお、以下、式(13)に従って決定される送信信号サイズの決定方法を第2の決定方法とも記載する。
一方、本実施形態に係る通信システム1では、第1の変調方式を使用して無線通信が行われる。この場合の送信信号サイズ(Intermediate number of information bits(Ninfo))は、以下の通り、式(14)に従って決定される。なお、ここでは、全てのリソースにおいて第1の変調方式が適用される、すなわち、端末装置40との通信に使用されるリソースの全てが第1のリソースであるものとする。
ここで、NREはリソースエレメント数である。また、Nは、第1の変調方式におけるアクティブ及び非アクティブの組1つに含まれるリソースエレメント数である。NBは、N個のリソースエレメントで送信可能な送信ビット数である。Rはターゲットコードレート、Qmは変調次数、υはレイヤ数である。なお、以下、式(14)に従って決定される送信信号サイズの決定方法を第1の決定方法とも記載する。
また、一部のリソースにおいて第1の変調方式が適用される、すなわち、端末装置40との通信に使用されるリソースに第1のリソース及び第2のリソースが含まれる場合の送信信号サイズは、以下の通り決定される。
第1のリソースで送信される送信信号サイズNinfo_config1は、以下の式(15)に従って決定される。
ここで、NRE_config1は、第1の変調方式に対応する(第1のリソースの)リソースエレメント数である。Nは、第1の変調方式におけるアクティブ及び非アクティブの組1つに含まれるリソースエレメント数である。NBは、N個のリソースエレメントで送信可能な送信ビット数である。Rはターゲットコードレート、Qmは変調次数、υはレイヤ数である。
また、第2のリソースで送信される送信信号サイズNinfo_config2は、以下の式(16)に従って決定される。
NRE_config2は、第2の変調方式に対応する(第2のリソースの)リソースエレメント数である。Rはターゲットコードレート、Qmは変調次数、υはレイヤ数である。
従って、端末装置40に割り当てられたリソース(所定のリソース)で送信される送信信号サイズNinfoは、以下の式(17)に従って決定される。
このように、本実施形態に係る通信システム1では、第1のリソースで送信される送信信号サイズは、第1の決定方法に従って決定され、第2のリソースで送信される送信信号サイズは、第1の決定方法とは異なる第2の決定方法に従って決定される。また、第1のリソースと第2のリソースとを合わせた所定のリソースで送信される送信信号サイズは、第1のリソースで送信される送信信号サイズと、第2のリソースで送信される送信信号サイズと、を合わせたサイズとなる。
<<4.通信処理>>
<4.1.通信処理>
以上、通信システム1で実行される通信処理の一例について説明する。図15は、本開示の実施形態に係る通信システム1で実行される通信処理の一例を示すシーケンス図である。
図15に示すように、端末装置40は、基地局装置20に自装置のCapability情報を通知する(ステップS401)。ここで、Capability情報には、第1の変調方式を使用した無線通信をサポートしているか否かを示す情報が含まれていてもよい。
基地局装置20は、端末装置40に準静的な情報を通知する(ステップS402)。ここで通知する準静的な情報には、上述した第1の変調方式を使用した無線通信に関する情報が含まれ得る。
端末装置40は、受信した準静的な情報に基づいて、第1の変調方式による無線通信の制御(制御A)を実施する(ステップS403)。制御Aの詳細については後述する。
続いて、基地局装置20は、例えば、下りリンク制御情報などを用いて、端末装置40に動的な情報を通知する(ステップS404)。ここで通知する動的な情報には、上述した第1の変調方式を使用した無線通信に関する情報が含まれ得る。
端末装置40は、受信した準静的な情報に基づいて、第1の変調方式による無線通信の制御(制御B)を実施する(ステップS405)。制御Bの詳細については後述する。
(制御A)
ここで、上述した通信処理のステップS403で端末装置40が実施する制御Aの詳細について説明する。
例えば、端末装置40は、初期アクセス時の通信(例えば2-Step RACHなど)や、RRC IdleやRRC Inactiveなどの状態から送信を行う場合に制御Aを実施する。この場合、端末装置40は、基地局装置20から取得した通信可能なリソースに関する情報を用いて制御Aを実施する。かかる情報は、例えば、System informationなどで通知される。また、ここで通知される通信可能なリソースに関する情報は、例えば、初期アクセス時の通信(例えば2-Step RACHなど)や、RRC IdleやRRC Inactiveなどの状態から送信を行う場合に使用可能なリソースに関する情報が含まれる。
端末装置40は、第1の変調方式を使用した通信を行うか否かに関する実施情報に基づき、第1の変調方式又は/及び第2の変調方式を使用した通信を行うことで、制御Aを実施する。実施情報は、基地局装置20から通知される。実施情報は、基地局装置20からexplicitに通知されてもよい。あるいは、実施情報は、コンポーネントキャリアやBWP、リソースブロック、サブキャリア、スロット、シンボル、非直交軸リソースなどの情報と紐づけられることでimplicitに通知されてもよい。
また、端末装置40は、通信に割り当てられたリソース(以下、通信リソースとも言う)のうち、第1の変調方式を適用するリソース(第1のリソース)に関する割り当て情報に基づき、制御Aとして基地局装置20との通信を実施する。かかる割り当て情報は、基地局装置20から通知される情報であり、例えば、通信リソースの端から何番目までのリソースを第1のリソースとするかといった第1のリソースの配置や大きさに関する情報が含まれる。具体的に、リソースが周波数リソース(サブキャリア)の場合、割り当て情報には、例えば、通信リソースの両端又は片端からm(mは1以上の整数)サブキャリアを第1のリソースとすることを示す情報が含まれる。
また、端末装置40は、第1の変調方式に関する変調情報に基づき、制御Aとして基地局装置20との通信を実施する。かかる変調方式は、第1の変調方式において、アクティブなリソースと非アクティブなリソースとの組み合わせパターンと情報ビットとの対応関係を示す情報であり、例えば変調テーブルである。変調情報は、例えば、予め仕様等で決められた複数の変調テーブルの中から、使用する変調テーブルを指定する情報が含まれうる。あるいは、変調情報が、組み合わせパターンに情報ビットをどうマッピングしたかを示す変調テーブルそのものを含んでいてもよい。
端末装置40は、基地局装置20から準静的に通知される実施情報、割り当て情報、及び、変調情報等を使用して、第1の変調方式及び/又は第2の変調方式を適用した通信を制御Aとして実施する。
(制御B)
上述した制御Aでは、端末装置40は、準静的な通知として取得した情報に基づいて通信を行う。一方、制御Bでは、制御Aと同様に準静的な通知として取得した情報に加え、動的な通知として取得した情報に基づいて通信を行う。
例えば、端末装置40は、通信に第1の変調方式を適用するか否かを示す実施情報を動的な通知として取得したとする。この場合、端末装置40は、準静的な通知として取得した実施情報によらず、動的な通知として取得した実施情報に基づき、第1の変調方式の適用の有無を判断する。例えば、動的な通知に基づいて第1の変調方式を適用した通信を実施する場合、端末装置40は、制御Aと同様に、準静的な通知として取得した割り当て情報及び変調情報に基づいた通信を行う。一方、第1の変調方式を適用した通信を実施しない場合、端末装置40は、例えば、全ての通信リソースに対して第2の変調方式を適用した通信を実施する。
<4.2.送信信号処理>
ここで、図16を用いて、本開示の実施形態に係る送信信号処理の一例について説明する。図16は、本開示の実施形態に係る送信信号処理の一例について説明するための図である。ここでは、通信装置がサブキャリアIMを適用して送信信号処理を行う場合について説明する。
図16に示すように、周波数領域の送信信号Xkに対して、周波数領域の拡散行列Cproを用いた周波数拡散が行われ、IDFTを施すことで、時間領域の送信信号xkが算出される。かかる処理は、以下の式(18)として表される。
なお、Xkは、ユーザkの送信信号である。Cproは、周波数領域の拡散行列であり、cproは、時間領域の拡散行列である。FHは、IDFT行列である。
通信装置は、式(18)に基づいて生成した時間領域の送信信号xkに対してCPを付加することで、通信相手に送信する送信信号を生成する。
<4.3.受信信号処理>
ここで、図17を用いて、本開示の実施形態に係る受信信号処理の一例について説明する。図17は、本開示の実施形態に係る受信信号処理の一例について説明するための図である。ここでは、通信装置がサブキャリアIMを適用された受信信号に対して受信信号処理を行う場合について説明する。
図17に示すように、通信装置は、受信信号に付加されたCPを除去し、時間領域で逆拡散を行い、自装置宛ての信号を抽出する。通信装置は、抽出した信号に対してDFTを施すことで周波数領域に変換し、周波数等価を行って、IDFTを行うことで、受信信号から自装置宛ての受信データを生成する。
かかる受信信号処理は、以下の式(19)として表される。
なお、cproは、時間領域の拡散行列であり、上述の式(20)で表される。また、Λkは、チャネル巡回行列である。
<<5.シミュレーション>>
第1の変調方式を適用した場合と、第1の変調方式を適用しなかった場合とで誤り率特性を比較するためにシミュレーションを行った。以下、まずシミュレーションを行った環境について説明する。
<5.1.ユーザ間干渉>
まず、通信装置が受信する受信信号は、以下の式(21)で表されるものとする。
また、複数ユーザの受信信号のチャネル応答が図18に示すチャネル応答であるとする。図18は、本開示の実施形態に係るユーザ間干渉の一例を説明するための図である。
図18では、ユーザ0~ユーザ3の4つのユーザの受信信号のチャネル応答を示している。図18の例では、リソースの上から順にユーザ0、ユーザ1、ユーザ2、ユーザ3が割り当てられているが、伝搬路を通り、受信信号がユーザ0に到達すると、ユーザ0の受信信号の一部がユーザ1のリソースに漏れ込み、干渉が発生するものとする。同様に、ユーザ1の受信信号の一部は、ユーザ2の受信信号に干渉し、ユーザ2の受信信号の一部は、ユーザ3の受信信号に干渉するものとする。なお、ユーザ3の受信信号の一部は、ローテションしてユーザ1の受信信号に干渉するものとする。
このようにチャネルのパス数に応じてユーザ間干渉が発生するものとする。このとき、各ユーザの信号に、第1の変調方式を適用した場合に、第1の変調方式を適用せず、第1の変調方式を適用せずに第2の変調方式を適用した場合より干渉を低減できる理由について図19を用いて説明する。図19は、本開示の実施形態に係る信号干渉の一例について説明するための図である。なお、図19では、説明を簡略化するためにユーザ0が与える干渉について説明するが、上述したようにユーザ1~3も同様に他のユーザに干渉を与える。
図19の左上図に示すように、各ユーザの信号に対して第2の変調方式を適用すると、サブキャリアごとに情報が伝達される。上述したように、ユーザ1の受信信号に対して、ユーザ0の受信信号の一部が干渉となるユーザ間干渉が発生する。そのため、図19の左下図に示すように、ユーザ1の受信信号の一部に多重ユーザ干渉(MUI)が発生する。
一方、各ユーザの信号に対して第1の変調方式を適用する場合、図19の右上図に示すように、信号ブロック全体で情報が伝達される。より具体的には、アクティブなサブキャリア(斜線を付した四角)と、非アクティブなサブキャリア(白抜きの四角)と、の組み合わせで情報が伝達される。
ここで、非アクティブなサブキャリアは、例えば送信信号電力がゼロであり、他の受信信号に干渉を与えにくい。そのため、信号に第1の変調方式を適用して送信することで、全てのサブキャリアを使用した第2の変調方式と比較して、一部のサブキャリアを使用する第1の変調方式は他のユーザの受信信号に干渉を与えにくい。これにより、図19の右下図に示すように、多重ユーザ干渉(MUI)が低減される。
<5.2.情報ビットの割り当て例>
次に、シミュレーションに使用した第1の変調方式における情報ビットの割り当て(マッピング)について説明する。シミュレーションでは、通信に使用する全てのリソース(サブキャリア)に対して第1の変調方式を適用するものとした。すなわち、通信に使用する使用リソース全てが第1のリソースであるとした。
ここでは、例えば、通信に使用する使用リソース(第1のリソース)が8サブキャリアであり、8サブキャリアのうち2サブキャリアをアクティブなサブキャリアとし、残りの6サブキャリアを非アクティブなサブキャリアとするものとして説明する。なお、アクティブなサブキャリアは、送信電力がゼロでないサブキャリアであり、非アクティブなサブキャリアは、送信電力がゼロであるサブキャリアである。
また、以下では、8つのサブキャリアそれぞれを区別するため、8つのサブキャリアに、周波数が低い方から順にサブキャリア#1~#8のインデックスを付して説明する場合がある。
本実施形態では、例えば、他のユーザに割り当てられたサブキャリアに隣接するサブキャリア(例えば、サブキャリア#1、#8)を使用する、すなわち、アクティブなサブキャリアに割り当てる優先度を低くする。すなわち、他のユーザに割り当てられたリソースとの境界に近いほど、アクティブなサブキャリアとして選択する優先度が低くなるようにする。これにより、他のユーザに与える干渉をより小さくすることができる。
表1に、8サブキャリアのうち2サブキャリアをアクティブサブキャリアに割り当てる割り当て例を示す。
なお、ここでは、使用リソース全てを第1のリソースとする場合について説明したが、使用リソースの一部を第1のリソースとする場合も同様である。すなわち、使用リソースの一部を第1のリソースとする場合であっても、他のリソースとの境界に近いリソースほど、非アクティブなリソースとして選択する優先度を高くし、アクティブなリソースとして選択する優先度を低くする。これにより、他のユーザに与える干渉をより小さくすることができる。
<5.3.シミュレーション結果>
上述したユーザ間干渉が発生する環境において、送信信号に第1の変調方式を適用した場合と、第1の変調方式を適用しなかった場合の誤り率特性をシミュレーションによって算出した。なお、上述した環境等以外のシミュレーション条件を表2に示す。
図20は、本開示の実施形態に係るシミュレーション結果の一例を示す図である。図20の横軸は、1ビット当たりの信号電力と雑音密度の比(Eb/N0)を示しており、縦軸は、BER(Bit Error Rate)を示している。また、図20に示す実線が第1の変調方式を適用した場合(Proposed)を示しており、点線が第1の変調方式を適用せず第2の変調方式を適用した場合(Conventional)を示している。
図20に示すように、例えばBER=10-6を達成する所要Eb/N0で比較をした場合、第1の変調方式を適用した場合、適用しなかった場合と比べて、所要Eb/N0をおよそ10dB低減していることがわかる。
このように、第1の変調方式を用いた通信によって、ユーザ間干渉を低減することができる。そのため、例えば、リソースの境界などユーザ間干渉が発生しやすいリソースを第1のリソースとして第1の変調方式を適用することで、ユーザ間干渉をより低減することができる。また、第1のリソースをガード区間とするのではなく、第1の変調方式を適用して信号伝送を行うことで、リソースの利用効率を向上させることができる。これにより無線リンク間の品質をより向上させることができる。
<<6.その他の実施形態>>
上述した実施形態では、所定のリソースのうち、第1のリソースに第1の変調方式で変調した信号を割り当て、第2のリソースに第2の変調方式で変調した信号を割り当てるとした。このとき、第1のリソースの少なくとも一部が、第2のリソースの少なくとも一部と多重されていてもよい。すなわち、第1のリソースの少なくとも一部は、第2のリソースの少なくとも一部と、送信装置、又は、チャネル上で多重され得る。
例えば、第1のリソースの一部は、第2のリソースの一部又は全部と多重され得る。あるいは、第2のリソースの一部が、第1のリソースの一部又は全部と多重され得る。
ここで、第1の変調方式は、例えば、所定の拡散系列によって送信信号を拡散するか否かで構成される変調方式であるとする。すなわち、第1の変調方式は、拡散符号を用いたIM(Index Modulation)である。
このように、拡散符号を用いたIMで変調された信号が、第1のリソースに割り当てられることで、第1のリソースの少なくとも一部と第2のリソースの少なくとも一部とが多重される。より具体的には、第3のリソースに割り当てられた送信信号が、拡散符号を用いた第1の変調方式で第1のリソースに拡散される。第1のリソースの少なくとも一部は、第2のリソースの少なくとも一部と重複する。これにより、第1のリソースの少なくとも一部と第2のリソースの少なくとも一部とが多重される。
上述したように、第1の変調方式は、アクティブなリソースと非アクティブなリソースの組で構成される変調方式である。第1の変調方式は、例えば、Frequency、Time、Resource Element(REG、CCE、CORESETを含む)、Resource Block、Bandwidth Part、Component Carrierなどを使用したIMである。また、第1の変調方式は、例えば、Symbol、Sub-Symbol、Slot、Mini-Slot、Subslot、Subframe、Frameなどを使用したIMである。また、第1の変調方式は、Spreading Code、Multi-access physical resource、Multi-access signatureなどを使用したIMである。
第2の変調方式は、例えば、M-PSK、M-QAMなどの複素信号点の集合で構成される変調方式である。
通信システム1は、第1の変調方式及び第2の変調方式を組み合わせた通信を行う。例えば、通信システム1は、第1の変調方式と第2の変調方式とを、割り当てられた所定の周波数帯域内、又は、割り当てられた所定の時間リソース内で組み合わせて通信を行う。
ここで、割り当てられた所定の周波数帯域として、例えば、コンポーネントキャリアやBand width part(BWP)、スケジューリングされた周波数リソースなどが挙げられる。また、割り当てられた所定の時間リソースとして、例えば、Symbol、Sub-Symbol、Slot、Mini-Slot、Subslot、Subframe、Frameなどが挙げられる。
第1の変調方式が適用されるデータ(以下、第1送信データとも記載)及び第2の変調方式が適用されるデータ(以下、第2送信データとも記載)は、例えばQoS(Quality of Service)に応じて決定され得る。
例えば、よりスループットが要求されるデータは、第2送信データとして、第2の変調方式が適用され得る。スループットが要求されないショートパケットのデータは、第1送信データとして、第1の変調方式が適用され得る。
例えば、第1の変調方式が適用される第1のチャネルと、第2の変調方式が適用される第2のチャネルと、が、それぞれ静的、又は、準静的に決定され得る。第1のチャネル及び第2のチャネルとして、例えば、以下に示すデータチャネルやコントロールチャネルが挙げられる。
・論理チャネル(Logical channel):BCCH、PCCH、CCCH、DCCH、DTCHなど
・輸送チャネル(Transport channel):BCH、DL-SCH、UL-SCH、PCHなど
・物理チャネル(Physical channel):PBCH、PDCCH、PUCCH、PSCCH、PDSCH、PUSCH、PSSCH、PRACHなど
このように、ここでは、第1の変調方式を適用する第1のリソースの少なくとも一部と、第2の変調方式を適用する第2のリソースの少なくとも一部と、が、送信装置、又は、伝搬チャネル上で多重される。
このように、第1のリソースの少なくとも一部が、第2のリソースの少なくとも一部と多重される。例えば、第1のリソース及び第2のリソースが多重される割合は、予め決定され得る。あるいは、当該割合が、動的又は準静的に決定されてもよい。
当該割合が予め決定される場合、例えば、第1のリソース及び第2のリソースは、一意に決定された割合で多重される。
当該割合が、準静的に、例えば、RRC signalingやSystem information等の制御情報による通知によって決定されるものとする。この場合、送信装置は、通知を受信後、予め決定された時間の経過後から、通知された割合に変更して、第1のリソース及び第2のリソースの多重を行う。
当該割合が、動的に、例えば、物理層やMAC層などのレイヤで通知される、DCI やMAC CE等の制御情報によって決定されるものとする。この場合、送信装置は、制御情報による通知を受信後、予め決定された時間の経過後から、通知された割合に変更して、第1のリソース及び第2のリソースの多重を行う。
このように、第1のリソースの少なくとも一部と、第2のリソースの少なくとも一部と、が多重されることで、送信リソース量が増加する。これにより、周波数利用効率が向上する。また、第1のリソース及び第2のリソース全てが多重されないことで、第1のリソース及び/又は第2のリソースの一部は多重されずに、信号が送信される。多重されないリソースを用いて信号が送信されることで、当該信号は干渉の影響を受けにくくなる。これにより、通信システム1の送信装置は、チャネル品質や受信側の干渉除去能力に応じて柔軟に第1、第2のリソースを多重し、信号を送信することができる。
(リソースの多重例)
図21及び図22は、本開示の他の実施形態に係る第1のリソース及び第2のリソースの多重について説明するための図である。ここでは、第1の変調方式として、拡散符号を用いる場合について説明するが、第1の変調方式として、拡散符号以外の変調方式が用いられてもよい。また、ここでは、信号送信に使用する所定のリソースが8個のサブキャリアであるとする。
図21では、第1の変調方式、すなわち、拡散符号を適用する前の所定のリソースが示されている。図21に示す第1~第4サブキャリア#1~#4に、第1の送信信号が割り当てられる。第1の送信信号は、第1の変調方式で変調される送信ビット列である。すなわち、第1~第4サブキャリア#1~#4の信号には拡散符号が適用される。ここでは、第1~第4サブキャリア#1~#4は、第3のリソースとも称される。
また、第5~第8サブキャリア#5~#8に、第2の送信信号が割り当てられる。第2の送信信号は、第2の変調方式で変調される送信ビット列である。すなわち、第5~第8サブキャリア#5~#8の信号にはM-PSK、M-QAMなどの変調が適用される。
図22では、第1の送信信号に第1の変調方式を適用した後の信号S1が示されている。第3のリソース(第1~第4サブキャリア#1~#4)に割り当てられた第1の送信信号は、拡散されて第1のリソース(第1~第8サブキャリア#1~#8)に割り当てられる。
第2の送信信号は、拡散されない。そのため、第2の送信信号(図22の信号S2)は、第5~第8サブキャリア#5~#8に割り当てられる。
図22の例では、第1の送信信号が拡散されることで、第1のリソースの一部が第2のリソースの全部と多重される。第1のリソース及び第2のリソースをあわせたリソースが、所定のリソースとなる。拡散前の第1の送信信号が割り当てられる第3のリソースは、第2のリソースと直交している。すなわち、第1の送信信号及び第2の送信信号は、それぞれ互いに直交するリソース(例えば、第3のリソース及び第2のリソース)に割り当てられる。そして、第1の送信信号が第1のリソースに拡散される。これにより、第1のリソースに割り当てられる信号S1と第2のリソースに割り当てられる第2の送信信号と、が多重される。
図23は、第1の送信信号及び拡散系列との対応関係を示す図表である。図23に示すように、第1の送信信号の各ビットは、サブキャリアごとに割り当てられる。すなわち、1つのサブキャリアに1つのビット(「0」又は「1」)が割り当てられる。ビットの値(「0」又は「1」)ごとに異なる拡散系列が割り当てられる。
図23の例では、第1サブキャリア#1には、拡散系列C0又は拡散系列C1が適用される。例えば、第1サブキャリア#1に「0」が割り当てられる場合、第1サブキャリア#1には、拡散系列C0が割り当てられる。同様に、第2サブキャリア#2には、拡散系列C2又は拡散系列C3が適用される。このように、各サブキャリアに割り当てられるビット値に応じた拡散系列で、第1の送信信号は拡散される。
図24は、本開示の他の実施形態に係る拡散系列の適用例を説明するための図である。図24に示すように、第1サブキャリア#1には「0」のビットが割り当てられる。第2サブキャリア#2には「1」のビットが割り当てられる。第3サブキャリア#3には「0」のビットが割り当てられる。第4サブキャリア#4には「0」のビットが割り当てられる。
第1サブキャリア#1は、「0」のビットが割り当てられた場合、拡散系列C0が適用される(図23参照)。そのため、図24の例では、第1サブキャリア#1に割り当てられるビットに対して拡散系列C0が使用される。一方、拡散系列C1は使用されない。
図24では、各サブキャリアにおいて変調に使用される拡散系列は、使用拡散系列と称される。各サブキャリアにおいて変調に使用されない拡散系列は、未使用拡散系列と称される。
図24の例では、第1~第4サブキャリア#1~#4の使用拡散系列は、拡散系列C0、C3、C4、C6である。第1~第4サブキャリア#1~#4の未使用拡散系列は、拡散系列C1、C2、C5、C7である。
送信装置は、第1~第4サブキャリア#1~#4に割り当てられた第1の送信信号を、各サブキャリアのビット値に応じた拡散系列をして拡散することで、拡散後の信号S1を第1のリソースに割り当てて送信する。送信装置は、第2の変調方式で変調した信号S2(第2の送信信号)を第2のリソースに割り当てて送信する。上述したように、第1のリソース及び第2のリソースは、第5~第8サブキャリア#5~#8において重複する。そのため、拡散後の信号S1は、第2の変調方式で変調した信号S2と多重されて送信される。
なお、ここでは、1つの送信装置が信号S1と信号S2とを多重して送信するとしたが、これに限定されない。例えば、第1の送信装置が信号S1を送信し、第1の送信装置とは異なる第2の送信装置が信号S2を送信するようにしてもよい。この場合、信号S1及び信号S2は、伝搬チャネル上で多重される。
また、信号S1及び信号S2の送信先は、同じユーザ(1つの受信装置)であってもよく、異なるユーザ(異なる受信装置)であってもよい。すなわち、信号S1及び信号S2は、1つの受信装置宛てに送信され得る。あるいは、信号S1が第1の受信装置宛てに送信され、信号S2が第1の受信装置とは異なる第2の受信装置宛てに送信され得る。
(干渉除去処理)
受信装置は、受信した信号に対して、逆拡散を実施し、信号を復調する。当該信号は、信号S1と信号S2とが多重された多重信号である。受信装置は、例えば、逆拡散後の信号の相関値検出などを行い、多重信号に適用されている拡散系列を判定する。受信装置は、拡散系列を判定後、多重信号に対してキャンセラを適用することで、多重信号から干渉を除去し、多重信号の復号を実施する。
例えば、受信装置は、Successive cancellerを用いてSIC(Successive Interference Cancellation)を実施することで、多重信号から干渉を除去する。受信装置は、例えば、Successive cancellerにより、第1のリソース及び第2のリソースのいずれかを起点として順次干渉をキャンセルする。
図25は、本開示の他の実施形態に係る逐次干渉除去処理の一例を説明するための図である。図25に示す逐次干渉除去処理は、受信装置によって実行される。受信装置は、逐次干渉除去処理を実施することで、多重信号から干渉を除去する。
図25の例では、受信装置は、まず、受信信号(多重信号の一例)の第1のリソースを復調する(ステップS501)。具体的には、受信装置は、受信信号のうち第1のリソースに割り当てられた信号を復調し第1復調信号を生成する。受信装置は、第1復調信号に基づき、第1ソフトシンボルレプリカを生成する。
受信装置は、第1ソフトシンボルレプリカを用いて、受信信号から第1のリソースに割り当てられた信号を除去し、第1除去信号を生成する(ステップS502)。受信装置は、第1除去信号の第2のリソースを復調する(ステップS503)。具体的には、受信装置は、第1除去信号のうち第2のリソースに割り当てられた信号を復調し、第2復調信号を生成する。受信装置は、第2復調信号に基づき、第2ソフトシンボルレプリカを生成する。
受信装置は、第2ソフトシンボルレプリカを用いて、受信信号から第2のリソースに割り当てられた信号を除去し、第2除去信号を生成する(ステップS504)。受信装置は、第2除去信号の第1のリソースを復調する(ステップS505)。具体的には、受信装置は、第2除去信号のうち第1のリソースに割り当てられた信号を復調し、第3復調信号を生成する。受信装置は、第3復調信号に基づき、第3ソフトシンボルレプリカを生成する。受信装置は、第3復調信号を、信号S1の復調結果である第1情報ビット列として出力する。
受信装置は、第3ソフトシンボルレプリカを用いて、受信信号から第1のリソースに割り当てられた信号を除去し、第3除去信号を生成する(ステップS506)。受信装置は、第3除去信号の第2のリソースを復調する(ステップS507)。具体的には、受信装置は、第3除去信号のうち第2のリソースに割り当てられた信号を復調し、第4復調信号を生成する。受信装置は、第4復調信号を、信号S2の復調結果である第2情報ビット列として出力する。
なお、ここでは、受信装置による干渉除去の繰り返し回数(SIC回数)が2回であるとしたが、SIC回数はこれに限定されない。例えば、SIC回数は3回以上であってもよい。すなわち、受信装置は、3回以上干渉除去を繰り返し行ってもよい。
また、ここでは、受信装置が逐次干渉除去法により干渉を除去するとしたが、干渉除去方法はこれに限定されない。例えば、受信装置が並列干渉除去法(Parallel Interference Cancellation:PIC)により干渉を除去するようにしてもよい。
図26は、本開示の他の実施形態に係る並列干渉除去処理の一例を説明するための図である。図26に示す並列干渉除去処理は、受信装置によって実行される。受信装置は、並列干渉除去処理を実施することで、多重信号から干渉を除去する。
図26の例では、受信装置は、まず、受信信号(多重信号の一例)の第1のリソースを復調する(ステップS601)。具体的には、受信装置は、受信信号のうち第1のリソースに割り当てられた信号を復調し第1復調信号を生成する。受信装置は、第1復調信号に基づき、第1ソフトシンボルレプリカを生成する。
受信装置は、第1ソフトシンボルレプリカを用いて、受信信号から第1のリソースに割り当てられた信号を除去し、第1除去信号を生成する(ステップS602)。受信装置は、第1除去信号の第2のリソースを復調する(ステップS603)。具体的には、受信装置は、第1除去信号のうち第2のリソースに割り当てられた信号を復調し、第2復調信号を生成する。受信装置は、第2復調信号を、信号S2の復調結果である第2情報ビット列として出力する。
受信装置は、受信信号の第2のリソースを復調する(ステップS604)。具体的には、受信装置は、受信信号のうち第2のリソースに割り当てられた信号を復調し、第5復調信号を生成する。受信装置は、第5復調信号に基づき、第4ソフトシンボルレプリカを生成する。
受信装置は、第4ソフトシンボルレプリカを用いて、受信信号から第2のリソースに割り当てられた信号を除去し、第4除去信号を生成する(ステップS605)。受信装置は、第4除去信号の第1のリソースを復調する(ステップS606)。具体的には、受信装置は、第4除去信号のうち第1のリソースに割り当てられた信号を復調し、第6復調信号を生成する。受信装置は、第6復調信号を、信号S1の復調結果である第1情報ビット列として出力する。
なお、上述した逐次干渉除去処理及び並列干渉除去処理では、受信装置が第1情報ビット列及び第2情報ビット列の両方を出力するとしたが、受信装置が出力するビット列は、これに限定されない。例えば、受信装置は、自装置宛ての信号(例えば信号S1)の復調結果(例えば、第1情報ビット列)を出力し、自装置宛てでない信号(例えば信号S2)の復調結果(例えば、第2情報ビット列)を出力しないようにしてもよい。この場合、受信装置は、第2情報ビット列を破棄するようにしてもよく、そもそも第2情報ビット列を生成しないようにしてもよい。
また、受信装置は、受信信号に対して周波数等化処理を行い、複素信号点に変換した受信信号に対して干渉を除去する処理(例えば、上述した逐次干渉除去処理又は並列干渉除去処理)を行い得る。あるいは、受信装置は、受信信号に対して誤り訂正処理まで実行し、ビット系列に変換した受信信号に対して干渉を除去する処理を行い得る。
図27及び図28は、本開示の他の変形例に係るソフトシンボルレプリカの生成方法について説明するための図である。図27及び図28では、第1の変調方式のソフトシンボルレプリカの生成方法が示される。
受信装置は、各シンボルビットのLLR(Log-Likelihood Ratio)から各シンボルビットに対応するソフトシンボルレプリカを生成する。
図27では、各サブキャリアのCode Indexの確率を示している。図27に示すように、受信装置は、各拡散系列に対応するIndex bit(b)(b=0又は1)の確率P(b)をLLRから計算する。
図28に示すように、受信装置は、全てのビットパターンの確率をP(b)の積を用いて算出し、全てのビットパターンを、算出した確率で重み付けして足しあわせることで、ソフトシンボルレプリカを生成する。
受信装置は、生成したソフトシンボルレプリカを上述した逐次干渉除去処理や並列干渉除去処理に使用し、受信信号から干渉をキャンセルし得る。
(多重したリソースの組に送信情報を重畳)
例えば、送信装置は、第1のリソースと第2のリソースとの組み合わせに応じた送信情報を受信装置に送信し得る。
図29は、本開示の他の実施形態に係る送信情報の重畳方法の一例について説明するための図である。ここでは、第1のリソースは、複数のリソース(図29では、リソースA-1及びリソースA-2)に分割される。第2のリソースは、複数のリソース(図29では、リソースB-1及びリソースB-2)に分割される。
この場合、送信装置は、複数のリソースのうち、どのリソースが多重されるかに応じて送信情報を受信装置に送信する。送信装置は、例えば、表1に示すリソースの組み合わせと送信情報(情報ビット)との対応関係に基づき、多重するリソースを決定する。表3は、リソースの組、及び、情報ビットの第1の割り当て例を示す表である。
表3の例では、送信装置は、送信情報(情報ビット)として「000」を送信する場合、リソースA-1と、リソースB-1と、を多重して送信する。送信装置は、送信情報として「111」を送信する場合、リソースA-2と、第2のリソースの全て(リソースB-1及びリソースB-2)と、を多重して送信する。
この場合、送信装置は、図29に示すように、第3~第10サブキャリア#3~#10を第1のリソースとし、第7~第10サブキャリア#7~#10を第2のリソースとして、信号S1、S2を送信する。
なお、表3では、リソースA-1及びリソースA-2と、リソースB-1及びリソースB-2と、を多重する組み合わせに情報ビットが割り当てられていない「未割当」であるとしている。
図30は、本開示の他の実施形態に係る送信情報の重畳方法の他の例について説明するための図である。ここでは、第1のリソースは、複数のリソース(図30では、リソースA-1、リソースA-2、及び、リソースA-3)に分割される。第2のリソースは、1つのリソース(図30では、リソースB)に分割される。
この場合、送信装置は、複数のリソースのうち、どのリソースが多重されるかに応じて送信情報を受信装置に送信する。送信装置は、例えば、表4に示すリソースの組み合わせと送信情報(情報ビット)との対応関係に基づき、多重するリソースを決定する。表4は、リソースの組、及び、情報ビットの第2の割り当て例を示す表である。
表4の例では、送信装置は、送信情報(情報ビット)として「00」を送信する場合、リソースA-1と、リソースBと、を多重して送信する。送信装置は、送信情報として「10」を送信する場合、リソースA-3と、リソースBと、を多重して送信する。
この場合、送信装置は、図30に示すように、第2~第9サブキャリア#2~#9を第1のリソースとし、第7~第10サブキャリア#7~#10を第2のリソースとして、信号S1、S2を送信する。
このように、送信装置は、分割したリソースを多重するとき、全てのリソースを多重する必要はない。例えば、送信装置が、第2のリソース(リソースB)の一部と、第1のリソースを分割したリソースA-1~A-3のいずれか(図31ではリソースA-3)とを多重してもよい。送信装置は、多重するリソースの組み合わせと送信ビット列との対応関係に応じて、分割したリソースの少なくとも一部を多重すればよい。
なお、ここでは、送信装置が第1のリソース及び/又は第2のリソースを1~3のいずれかに分割する例を挙げたが、第1のリソース及び/又は第2のリソースを分割する個数はこれに限定されない。第1のリソース及び/又は第2のリソースは少なくとも1つ以上に分割され得る。
一方、受信装置は、どのリソースが多重されて送信されたかを検出する必要がある。この場合、受信装置は、例えば、多重される可能性のあるリソースの組を予め設定しておき、それぞれのリソースの受信電力量を計算することで、多重されたリソースを推定し得る。
あるいは、例えば、送信装置が、多重される可能性のあるリソースの組を予め設定しておき、それぞれのリソースの組に、検出に必要となる異なる拡散パターン、スクランブルパターンやインタリーブパターンなどの検出符号を適用しておく。受信装置は、例えば、適用される可能性のある検出符号の逆パターンを受信信号に対して適用する。受信装置は、相関が検出されたリソースの組で多重されたものとして受信処理を行うようにしてもよい。
このように、送信装置が、第1の変調方式を適用した第1のリソースと第2の変調方式を適用した第2のリソースとを多重して信号を送信することで、第2の変調方式で信号を送信する場合と比較して、割り当て可能なビット数が増加する。
送信装置は、増加したビットを、誤り訂正符号により生成されたシステムビット、又は、パリティビットの送信に使用し得る。
送信装置が、増加したビットを、システムビットの送信に使用する場合、送信装置は、送信データサイズを向上させることができる。一方、送信装置が、パリティビットの送信に使用する場合、送信装置は、送信信号の誤り訂正能力を向上させることができる。
(シグナリングの一例)
上述した第1のリソース及び第2のリソースを多重して信号を送信する場合に必要となるシグナリング(以下、本実施形態に係るシグナリングとも記載する)は、準静的又は動的に通知され得る。準静的な通知の一例として、例えば、Master Information Block(MIB)、System Information Block(SIB)、RRC signalingなどが挙げられる。動的な通知の一例として、DCI、MAC CEなどが挙げられる。
通知されるシグナリングの一例として、以下の情報が挙げられる。
・第1の変調方式を使用する通信手段の実施に関する情報
・第1の変調方式を使用する通信手段を適用するリソース(第1のリソース)に関する情報
・第1の変調方式を使用する通信手段における情報ビットと、アクティブリソースインデックスの割り当てに関する情報(例えば、図23参照)
・第1の変調方式を適用するリソースの多重に関する情報(例えば、表3又は表4参照)
図31は、本開示の他の実施形態に係るシグナリングの一例を示す図である。図31では、本実施形態に係るシグナリングがRRCシグナリングを使用して通知される場合が示される。
図31の点線S3で囲むシグナリングが本実施形態に係るシグナリングである。例えば、「activeResourceModulationEnable」は、第1の変調方式を使用する通信手段の実施に関する情報を示すシグナリングである。例えば、「activeResourceModulationEnable」が「Enable」の場合、第1のリソース及び第2のリソースの多重を実施することが示される。「activeResourceModulationEnable」が「Disable」の場合、第1のリソース及び第2のリソースの多重を実施しないことが示される。
例えば、「activeResourceModulationResourceIndex」は、第1の変調方式を適用するリソースの多重に関する情報を示すシグナリングである。通信システム1では、予め多重される可能性のあるリソースが例えばテーブル(例えば、上述した表3又は表4)として事前に定められているものとする。シグナリングを送信する側(例えば基地局)は、「activeResourceModulationResourceIndex」を用いて、当該テーブルに関する情報を通知する。
(通信処理の流れ)
図32は、本開示の他の実施形態に係る通信処理の流れの一例を示すシーケンス図である。なお、図32に示すシーケンス図は一例である。通信システム1では、図32に示す通信処理以外の処理が実施され得る。ここでは、基地局装置20が端末装置40に対して、本実施形態に係る信号(第1のリソース及び第2のリソースを多重した信号)を送信するものとする。
図32に示すように、基地局装置20は、端末装置40に対して同期信号及びシステム情報を送信する(ステップS701)。ここで、システム情報には、本実施形態に係る信号に関する明示的な通知が含まれるものとする。
端末装置40は、基地局装置20から送信される同期信号を受信し、下りリンク同期を実施する。その後、端末装置40は、基地局装置20から送信されるシステム情報を受信し、セル接続に必要となる情報を受信する。
次に、端末装置40は、ランダムアクセス手続きを実施し(ステップS702)、基地局装置20との接続を実施する。これにより、端末装置40は、上りリンクの同期を取り、基地局装置20との接続を完了する。
端末装置40は、基地局装置20に自装置のケイパビリティ情報(端末ケイパビリティ情報)を通知する(ステップS703)。端末ケイパビリティ情報には、例えば、本実施形態に係る信号を受信可能か否かなど本実施形態に係る通信手段に関するケイパビリティ情報が含まれ得る。
基地局装置20は、準静的な制御情報を通知する(ステップS704)。基地局装置20は、準静的な制御情報として、例えばRRCシグナリングを送信する。RRCシグナリングには、例えば本実施形態に係るシグナリングに関する情報が含まれ得る。例えば、端末装置40は、準静的な制御情報として、本実施形態に係る信号に関する制御情報を受信する。例えば、端末装置40は、リソース多重に関するリソース多重候補情報(例えば、表3又は表4に関する情報など)を受信する(ステップS705)。
基地局装置20は、下りリンク制御情報を通知する(ステップS706)。基地局装置20は、下りリンク制御情報として、例えばDCIを送信する。DCIには、例えば本実施形態に係るシグナリングに関する情報が含まれ得る。例えば、端末装置40は、下りリンク制御情報に基づき、どのリソースが多重されているかを判断する(ステップS707)。
基地局装置20は、下りリンクデータを送信する(ステップS708)。基地局装置20は、例えばPDSCHを用いて下りリンクデータを送信する(PDSCH送信)。ここでは、基地局装置20は、上述した準静的な制御情報及び下りリンク制御情報(動的な制御情報)に基づき、第1のリソース及び第2のリソースを多重した信号を下りリンクデータとして送信する。
端末装置40は、上述した干渉除去処理を実行し、下りリンクデータを復号する(ステップS709)。
端末装置40は、下りリンクデータの復号結果に応じて、基地局装置20に再送制御に関する情報を通知する(ステップ710)。端末装置40は、再送制御に関する情報として、ACK/NACK情報、又は、HARD-ACKを送信する。
(シミュレーション)
第1のリソース及び第2のリソースを多重した場合としなかった場合とで誤り率特性を比較するためにシミュレーションを行った。ここでは、第1のリソース及び第2のリソースを多重したとして(第1の条件とも記載)シミュレーションを行った。比較対象として、拡散信号を適用し拡散系列にビット割り当てをせずに(第2の条件とも記載)、シミュレーションを行った。比較対象として、第2の変調方式(PSK又はQAM変調)を適用して(第3の条件とも記載)シミュレーションを行った。比較対象として、第1のリソース及び第2のリソースを多重した場合において、リソース多重による干渉を理想的に除去できたとして(第4の条件とも記載)シミュレーションを行った。
上述したシミュレーションの条件(第2のシミュレーション条件)を表5に示す。表5は、第2のシミュレーション条件を示す表である。なお、ここでは、干渉除去処理として逐次干渉除去処理が実施されるものとする。また、逐次干渉除去処理の繰り返し回数(SIC回数)が4回であるものとする。
図33は、本開示の他の実施形態に係るシミュレーション結果の一例を示す図である。図33の横軸は、1ビット当たりの信号電力と雑音密度の比(Eb/N0)を示しており、縦軸は、BER(Bit Error Rate)を示している。
図33の実線は、上述した第1の条件におけるシミュレーション結果を示している。点線は、上述した第2の条件におけるシミュレーション結果を示している。鎖線は、上述した第3の条件におけるシミュレーション結果を示している。一点鎖線は、上述した第4の条件におけるシミュレーション結果を示している。
図33に示すように、例えば、BER=10-4を達成する所要Eb/N0で比較をした場合、第1の条件を適用した場合、その他の条件を適用した場合と比較して、所要Eb/N0がおよそ1dB低減される。
<<7.むすび>>
上述の実施形態は一例を示したものであり、種々の変更及び応用が可能である。
例えば、上述の実施形態では、使用するサブキャリアを選択する、すなわち、サブキャリアのオン/オフを利用することでIMを実施するSubcarrier Index Modulationを例に説明を行ったが、IMで使用するリソースエレメントはサブキャリアに限定されない。例えば、本実施形態で説明したIMは、Subcarrier Index Modulationによらず、一例として以下に挙げる他のIndex Modulationにも適用し得る。
・周波数Indexを用いたIndex Modulation(サブキャリア、リソースブロック、Band Width Partなど)
・時間Indexを用いたIndex Modulation(シンボル、スロット、フレームなど)
・アンテナポートを用いたIndex Modulation
・Precoding Indexを用いたIndex Modulation
・Layer Indexを用いたIndex Modulation
・ビームIndexを用いたIndex Modulation
・Spreading 系列Index を用いたIndex Modulation
また、上記のIndex Modulation単体に対して、本実施形態で提案したIMが実施されてもよく、上記のIndex Modulationの組み合わせに対して本実施形態で提案したIMが実施されてもよい。
また、上述した実施形態の選択リソースは、送信アンテナ又は受信アンテナのオン/オフを切り替えることにより決定されてもよい。
また、上述の実施形態では、基地局装置20と端末装置40の間で、又は、端末装置40と端末装置40の間で、本実施形態で提案する第1の変調方式及び第2の変調方式を使用した通信を行うものとした。しかしながら、本実施形態で提案する第1の変調方式及び第2の変調方式を使用した通信の適用は、これら装置間の通信に限られない。例えば、基地局装置20と基地局装置20の間の通信、中継装置30と中継装置30の間の通信、基地局装置20と中継装置30の間の通信、中継装置30と端末装置40の間の通信に対して、本実施形態で提案する第1の変調方式及び第2の変調方式を使用した通信は、適用可能である。
例えば、本実施形態の基地局装置20、端末装置40、を制御する制御装置は、専用のコンピュータシステムにより実現してもよいし、汎用のコンピュータシステムによって実現してもよい。
例えば、上述の動作を実行するための通信プログラムを、光ディスク、半導体メモリ、磁気テープ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布する。そして、例えば、該プログラムをコンピュータにインストールし、上述の処理を実行することによって制御装置を構成する。このとき、制御装置は、基地局装置20、端末装置40の外部の装置(例えば、パーソナルコンピュータ)であってもよい。また、制御装置は、基地局装置20、端末装置40の内部の装置(例えば、制御部24、制御部45)であってもよい。
また、上記通信プログラムをインターネット等のネットワーク上のサーバ装置が備えるディスク装置に格納しておき、コンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。また、上述の機能を、OS(Operating System)とアプリケーションソフトとの協働により実現してもよい。この場合には、OS以外の部分を媒体に格納して配布してもよいし、OS以外の部分をサーバ装置に格納しておき、コンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。
また、上記実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、各図に示した各種情報は、図示した情報に限られない。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。なお、この分散・統合による構成は動的に行われてもよい。
また、上述の実施形態は、処理内容を矛盾させない領域で適宜組み合わせることが可能である。また、上述の実施形態のシーケンス図に示された各ステップは、適宜順序を変更することが可能である。
また、例えば、本実施形態は、装置又はシステムを構成するあらゆる構成、例えば、システムLSI(Large Scale Integration)等としてのプロセッサ、複数のプロセッサ等を用いるモジュール、複数のモジュール等を用いるユニット、ユニットにさらにその他の機能を付加したセット等(すなわち、装置の一部の構成)として実施することもできる。
なお、本実施形態において、システムとは、複数の構成要素(装置、モジュール(部品)等)の集合を意味し、全ての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、1つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている1つの装置は、いずれも、システムである。
また、例えば、本実施形態は、1つの機能を、ネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
<<8.ハードウェア構成>>
上述してきた実施形態に係る基地局装置20、端末装置40等の通信装置は、例えば図34に示すような構成のコンピュータ2000によって実現される。図34は、基地局装置20、端末装置40の機能を実現するコンピュータの一例を示すハードウェア構成図である。以下、実施形態に係る基地局装置20を例に挙げて説明する。コンピュータ2000は、CPU2100、RAM2200、ROM(Read Only Memory)2300、HDD(Hard Disk Drive)2400、通信インタフェース2500、及び入出力インタフェース2600を有する。コンピュータ2000の各部は、バス2050によって接続される。
CPU2100は、ROM2300又はHDD2400に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。例えば、CPU2100は、ROM2300又はHDD2400に格納されたプログラムをRAM2200に展開し、各種プログラムに対応した処理を実行する。
ROM2300は、コンピュータ2000の起動時にCPU2100によって実行されるBIOS(Basic Input Output System)等のブートプログラムや、コンピュータ2000のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
HDD2400は、CPU2100によって実行されるプログラム、及び、かかるプログラムによって使用されるデータ等を非一時的に記録する、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。具体的には、HDD2400は、プログラムデータ2450の一例である本開示に係る情報処理プログラムを記録する記録媒体である。
通信インタフェース2500は、コンピュータ2000が外部ネットワーク2550(例えばインターネット)と接続するためのインタフェースである。例えば、CPU2100は、通信インタフェース2500を介して、他の機器からデータを受信したり、CPU2100が生成したデータを他の機器へ送信したりする。
入出力インタフェース2600は、入出力デバイス2650とコンピュータ2000とを接続するためのインタフェースである。例えば、CPU2100は、入出力インタフェース2600を介して、キーボードやマウス等の入力デバイスからデータを受信する。また、CPU2100は、入出力インタフェース2600を介して、ディスプレイやスピーカーやプリンタ等の出力デバイスにデータを送信する。また、入出力インタフェース2600は、所定の記録媒体(メディア)に記録されたプログラム等を読み取るメディアインタフェースとして機能してもよい。メディアとは、例えばDVD(Digital Versatile Disc)、PD(Phase change rewritable Disk)等の光学記録媒体、MO(Magneto-Optical disk)等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、または半導体メモリ等である。
たとえば、コンピュータ2000が実施形態に係る基地局装置20として機能する場合、コンピュータ2000のCPU2100は、RAM2200上にロードされたプログラムを実行することにより、制御部24等の機能を実現する。また、HDD2400には、本開示に係るプログラムや、記憶部22内のデータが格納される。なお、CPU2100は、プログラムデータ2450をHDD2400から読み取って実行するが、他の例として、外部ネットワーク2550を介して、他の装置からこれらのプログラムを取得してもよい。
なお、図21で説明したコンピュータ2000によって、端末装置40の機能を実現することも可能である。たとえば、かかる端末装置40に対応するコンピュータのCPU2100は、RAM2200上にロードされたプログラムを実行することにより、制御部24等の機能を実現する。また、HDD2400には、本開示に係るプログラムや、記憶部42内のデータが格納される。なお、CPU2100は、プログラムデータ2450をHDD2400から読み取って実行するが、他の例として、外部ネットワーク2550を介して、他の装置からこれらのプログラムを取得してもよい。
<<9.むすび>>
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の各実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)
所定リソースを使用して無線通信を行うことと、
前記所定リソースに含まれる第1のリソースに第1の変調方式で変調した信号を割り当て、前記所定リソースに含まれる第2のリソースに前記第1の変調方式とは異なる第2の変調方式で変調した信号を割り当てることとを含み、
前記第1の変調方式は、アクティブなリソース及び非アクティブなリソースの組み合わせによって信号を変調する変調方式である、
通信方法。
(2)
前記第1のリソースは、前記所定リソースのうち他の通信との干渉が発生しうるリソースに配置される、(1)に記載の通信方法。
(3)
前記第1のリソースは、他の通信に使用されるリソースに隣接する、(1)又は(2)に記載の通信方法。
(4)
前記第1のリソースは、他の通信装置が通信に使用する前記リソースに隣接する(3)に記載の通信方法。
(5)
前記第1のリソースのサイズは、基地局装置によって決定される、(1)~(4)のいずれか1つに記載の通信方法。
(6)
前記第1のリソースのうち、他の通信に使用される前記リソースに近いほど、前記非アクティブなリソースを割り当てる優先度が高い、(1)~(5)のいずれか1つに記載の通信方法。
(7)
前記第1の変調方式及び前記第2の変調方式を使用した通信を行うか否かに関する情報、前記第1のリソースに関する情報、及び、前記アクティブなリソース及び前記非アクティブなリソースの前記組み合わせと情報ビットとの対応関係に関する情報、の少なくとも1つに基づき、前記第1の変調方式で変調した前記信号及び前記第2の変調方式で変調した前記信号を前記所定リソースに割り当てること、を含む(1)~(6)のいずれか1つに記載の通信方法。
(8)
前記第1のリソースで送信される第1の送信信号の送信信号サイズの決定方法は、前記第2のリソースで送信される第2の送信信号の送信信号サイズの決定方法と異なる、(1)~(7)のいずれか1つに記載の通信方法。
(9)
所定の通信物理チャネルでの通信において、前記第1のリソースに前記第1の変調方式で変調した前記信号を割り当て、前記第2のリソースに前記第2の変調方式で変調した前記信号を割り当てること、を含む(1)~(8)のいずれか1つに記載の通信方法。
(10)
前記所定の通信物理チャネルは、PDCCHまたはPUCCHまたはPSCCHの制御情報物理チャネルのいずれかである、(9)に記載の通信方法。
(11)
前記所定の通信物理チャネルは、PDSCHまたはPUSCHまたはPSSCHの制御情報物理チャネルのいずれかである、(9)に記載の通信方法。
(12)
前記第1のリソース及び前記第2のリソースの少なくとも一部が多重される、(1)~(11)のいずれか1つに記載の通信方法。
(13)
前記第1のリソースの一部が、前記第2のリソースの少なくとも一部に多重される、(1)~(12)のいずれか1つに記載の通信方法。
(14)
前記第2のリソースの少なくとも一部が、前記第1のリソースの少なくとも一部に多重される、(1)~(12)のいずれか1つに記載の通信方法。
(15)
前記第1のリソース及び前記第2のリソースが多重される割合は、予め規定される、(1)~(14)のいずれか1つに記載の通信方法。
(16)
前記第1のリソース及び前記第2のリソースが多重される割合は、動的又は準静的に規定される、(1)~(14)のいずれか1つに記載の通信方法。
(17)
前記第1の変調方式は、送信信号を前記第1のリソースに拡散することで前記送信信号を変調する変調方式であり、
前記送信信号が前記第1のリソースに拡散されることで、前記第1のリソース及び前記第2のリソースの少なくとも一部が多重される、(1)~(16)のいずれか1つに記載の通信方法。
(18)
拡散前の前記送信信号は、前記第2のリソースと直交する第3のリソースに割り当てられる、(17)に記載の通信方法。
(19)
前記第1のリソースのうち前記第2のリソースと多重される第1多重リソースと、前記第2のリソースのうち前記第1のリソースと多重される第2多重リソースと、の組み合わせ応じた情報を送信すること、を含む(12)~(18)のいずれか1つに記載の通信方法。
(20)
前記第1多重リソース及び前記第2多重リソースの組み合わせに応じた情報に関する組み合わせ情報を通知する、(19)に記載の通信方法。
(21)
所定リソースを使用して無線通信を行う無線通信部と、
前記所定リソースに含まれる第1のリソースに第1の変調方式で変調した信号を割り当て、前記所定リソースに含まれる第2のリソースに前記第1の変調方式とは異なる第2の変調方式で変調した信号を割り当てる制御部と、を備え、
前記第1の変調方式は、アクティブなリソース及び非アクティブなリソースの組み合わせによって信号を変調する変調方式である、
通信装置。
(22)
コンピュータに、
所定リソースを使用して無線通信を行うことと、
前記所定リソースに含まれる第1のリソースに第1の変調方式で変調した信号を割り当て、前記所定リソースに含まれる第2のリソースに前記第1の変調方式とは異なる第2の変調方式で変調した信号を割り当てることと、を実行させるプログラムであって、
前記第1の変調方式は、アクティブなリソース及び非アクティブなリソースの組み合わせによって信号を変調する変調方式である、
プログラム。