大規模mimo方式のためのグルーピングベースの参照信号送信

著者らは特許

H04B7/0413 - MIMOシステム
H04L1 - 受信情報中の誤りを検出または防止するための配置
H04L5/00 - 伝送路の多重使用を可能にするための配置
H04W72/04 - 無線リソース割り当て

の所有者の特許 JP2016528776:

エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド

 

【課題】大規模MIMOのためのグルーピングベース参照信号送信方法を提供する。
【解決手段】端末は、グルーピングされ、それぞれの端末グループは、基地局から、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を受信する。第1情報は、第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定される。第2情報は、同一端末グループの端末に直交シーケンスを割り当てるように決定される。
【選択図】図9

 

 

本発明は、無線通信システムに関し、特に、大規模MIMOシステムのためのグルーピング−ベース参照信号送信のための方法及び装置に関する。
本発明を適用可能な無線通信システムの一例として3GPP LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution;以下。“LTE”という。)通信システムについて概略的に説明する。
図1は、無線通信システムの一例としてE−UMTSネットワーク構造を概略的に示す図である。E−UMTS(Evolved Universal Mobile Telecommunications System)は、既存のUMTS(Universal Mobile Telecommunications System)から進展したシステムであり、現在3GPPで基礎的な標準化作業が進行中である。一般に、E−UMTSをLTE(Long Term Evolution)システムと呼ぶこともできる。UMTS及びE−UMTSの技術規格(technical specification)の詳細な内容はそれぞれ、「3rd Generation Partnership Project;Technical Specification Group Radio Access Network」のRelease7及びRelease8を参照すればよい。
図1を参照すると、E−UMTSは、端末(User Equipment;UE)、基地局(eNodeB;eNB)、及びネットワーク(E−UTRAN)の終端に位置して外部ネットワークに接続するアクセスゲートウェイ(Access Gateway;AG)を含んでいる。基地局は、ブロードキャストサービス、マルチキャストサービス及び/又はユニキャストサービスのために多重データストリームを同時に送信することができる。
一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、1.25、2.5、5、10、15、20MHzなどの帯域幅のいずれか一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なったセルは、互いに異なった帯域幅を提供するように設定されればよい。基地局は、複数の端末に関するデータ送受信を制御する。下りリンク(Downlink;DL)データについて、基地局は下りリンクスケジューリング情報を送信し、該当の端末にデータが送信される時間/周波数領域、符号化、データサイズ、HARQ(Hybrid Automatic Repeat and reQuest)関連情報などを知らせる。また、上りリンク(Uplink;UL)データについて、基地局は上りリンクスケジューリング情報を該当の端末に送信し、該当の端末が使用可能な時間/周波数領域、符号化、データサイズ、HARQ関連情報などを知らせる。基地局同士の間には、ユーザトラフィック又は制御トラフィックの送信のためのインターフェースを用いることができる。コアネットワーク(Core Network;CN)は、AG、及び端末のユーザ登録などのためのネットワークノードなどで構成可能である。AGは、複数のセルで構成されるTA(Tracking Area)単位に端末の移動性を管理する。
無線通信技術は、WCDMA(登録商標)に基づいてLTEにまで開発されてきたが、ユーザと事業者の要求と期待は増す一方である。その上、他の無線接続技術の開発が続いており、将来、競争力を持つためには新しい技術進化が要求される。ビット当たりのコストの削減、サービス可用性の増大、柔軟な周波数バンドの使用、単純構造と開放型インターフェース、端末の適度な電力消耗などが要求される。
したがって、本発明は、従来技術の限界及び短所による一つ以上の問題を実質的に除去するために、大規模MIMO方式のためのグルーピング−ベース参照信号送信のための方法及び装置を提案する。
本発明の更なる利点、目的及び特徴は、以下の詳細な説明で説明されるか、当該技術の分野における通常の知識を有する者にとって、詳細な説明から明らかになったり本発明の実施から習得されるであろう。本発明の目的及び他の利点は、添付した図面、詳細な説明及び特許請求の範囲によって具体化され、達成可能な構造となるだろう。
上記の目的及び利点を達成するために、本発明の一実施例に係る、大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて第1端末(user equipment、UE)が動作する方法は、基地局から、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び前記上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を受信するステップであって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、前記第1端末グループに直交シーケンスを割り当てるように決定される、ステップと、前記第2情報によって識別された前記シーケンスを用いて、前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに基地局に前記上りリンク参照信号を送信するステップと、を有することができる。
前記第1端末は、前記第2端末グループの端末が前記上りリンク参照信号を送信する上りリンク送信時間ユニットと異なる上りリンク送信時間ユニットに前記上りリンク参照信号を送信することができる。
前記方法は、前記第1情報によって識別された前記上りリンク送信時間ユニット内で前記第1端末が前記上りリンク参照信号をいつ送信するかに関する第3情報を受信するステップをさらに有することができる。
前記第3情報は周期情報及びオフセット情報を含むことができ、前記第3情報は端末特定情報であってもよい。
前記第3情報は、前記第1端末がいつ前記上りリンク参照信号を送信するかを明示的に示す指示情報を含んでもよい。
前記基地局は多重アンテナを有することができ、前記多重アンテナの個数は臨界個数よりも大きい。
本発明の他の実施例によれば、大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて基地局が動作する方法は、端末に、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を送信するステップであって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、同一端末グループの端末に直交シーケンスを割り当てるように決定される、ステップと、前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに前記端末から上りリンク参照信号を受信するステップと、前記第2情報によって識別されたシーケンスを用いてチャネルを推定するステップと、を有することができる。
前記第1端末グループの第1端末からの前記上りリンク参照信号は、前記第2端末グループの第2端末からの上りリンク参照信号が受信される上りリンク送信時間ユニットと異なる上りリンク送信時間ユニットに受信されてもよい。
前記方法は、前記第1情報によって識別された前記上りリンク送信時間ユニット内で前記第1端末グループの第1端末が前記上りリンク参照信号をいつ送信するかに関する第3情報を送信するステップをさらに有することができる。
前記第3情報は周期情報及びオフセット情報を含むことができ、前記第3情報は端末特定情報であってもよい。
前記第3情報は、前記第1端末がいつ前記上りリンク参照信号を送信するかを明示的に示す指示情報を含んでもよい。
前記基地局は、多重アンテナを有することがでて、前記多重アンテナの個数は臨界個数よりも大きい。
本発明の更に他の実施例によれば、大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて第1端末(user equipment、UE)として動作する端末は、基地局から、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び前記上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を受信する受信器であって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、前記第1端末グループに直交シーケンスを割り当てるように決定される、受信器と、前記第2情報によって識別された前記シーケンスを用いて、前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに基地局に前記上りリンク参照信号を送信する送信器と、前記受信器及び送信器に接続されたプロセッサと、を備えることができる。
本発明の更に他の実施例によれば、大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて動作する基地局は、端末に、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を送信する送信器であって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、同一端末グループの端末に直交シーケンスを割り当てるように決定される、送信器と、前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに前記端末から上りリンク参照信号を受信する受信器と、前記送信器及び受信器に接続され、前記第2情報によって識別されたシーケンスを用いてチャネルを推定するプロセッサと、を備えることができる。
本発明の実施例によれば、無線通信システムにおいてネットワーク及びユーザ端末が効率的に信号を送信及び受信することができる。
上述した一般的な説明と本発明の詳細な説明はいずれも例示的なものであり、請求された発明の更なる説明を提供するためのものである。
本発明の関する理解を助けるために詳細な説明の一部として含まれる添付の図面は、本発明に関する実施例を提供し、詳細な説明と共に本発明の技術的思想を説明する。
図1は、無線通信システムの一例としてE−UMTSネットワーク構造を概略的に例示する図である。
図2は、E−UTRANのネットワーク構造を示す概念図である。
図3は、3GPP無線接続ネットワーク規格に基づく端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)のコントロールプレーン(Control Plane)及びユーザプレーン(User Plane)の構造を例示する図である。
図4は、3GPPシステムに用いられる物理チャネル及びそれらを用いた一般的な信号送信方法を例示する図である。
図5は、一般的な多重アンテナ(MIMO)通信システムの構成を例示する図である。
図6は、4個のアンテナを有する基地局がチャネル推定のためのセル−特定参照信号を送信する例を示す図である。
図7は、8個のアンテナを有する基地局がチャネル推定のためのCSI−RSを送信する例を示す図である。
図8は、TDD方式を用いる無線通信システムのフレーム構造を示す図である。
図9は、本発明の一実施例に係る参照信号送信方式に基づくUEグルーピングを示す図である。
図10は、本発明の他の好適な実施例を説明するための図である。
図11は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック図である。
以下に添付の図面を参照して説明された本発明の実施例から、本発明の構成、作用及び他の特徴が容易に理解されるであろう。以下に説明される実施例は、本発明の技術的特徴が3GPPシステムに適用された例である。
本明細書ではLTEシステム及びLTE−Aシステムを用いて本発明の実施例を説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、上述した定義に該当するいかなる通信システムにも適用可能である。また、本明細書は、TDD方式を基準にして本発明の実施例について説明するが、これは例示に過ぎず、本発明の実施例は、H−FDD方式又はFDD方式にも容易に変形されて適用されてもよい。
図2は、E−UTRAN(evolved universal terrestrial radio access network)のネットワーク構造を示す概念図である。E−UTRANシステムは、従来のUTRANから進展したものである。E−UTRANは、互いにX2インターフェースを介して接続されたセル(eNB)を含む。セルは、無線インターフェースを介してユーザ端末(user equipment、UE)と接続され、S1インターフェースを介してEPC(evolved packet core)と接続される。
EPCは、MME(mobility management entity)、S−GW(serving−gateway)及びPDN−GW(packet data network−gateway)を含む。MMEは、端末の移動性を管理する上で用いるための端末の接続及び容量に関する情報を有する。S−GWは終端点(end point)としてE−UTRANを有するゲートウェイであり、PDN−GWは、終端点としてPDN(packet data network)を有するゲートウェイである。
図3は、3GPP無線接続網規格に基づく端末とE−UTRANとの間の無線インターフェースプロトコル(Radio Interface Protocol)のコントロールプレーン及びユーザプレーンの構造を示す図である。コントロールプレーンとは、端末(UE)とネットワークと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のことを意味する。ユーザプレーンとは、アプリケーション層で生成されたデータ、例えば、音声データ又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のことを意味する。
第1層である物理層は、物理チャネル(Physical Channel)を用いて上位層に情報送信サービス(Information Transfer Service)を提供する。物理層は、上位の媒体接続制御(Medium Access Control)層とは伝送チャネル(Transport Channel)を介して接続されている。該伝送チャネルを通じて媒体接続制御層と物理層との間にデータが移動する。送信側の物理層と受信側の物理層との間には物理チャネルを通じてデータが移動する。該物理チャネルは、時間及び周波数を無線リソースとして活用する。具体的に、物理チャネルは、下りリンクにおいてOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)方式で変調され、上りリンクにおいてSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式で変調される。
第2層の媒体接続制御(Medium Access Control;MAC)層は、論理チャネル(Logical Channel)を通じて、上位層である無線リンク制御(Radio Link Control;RLC)層にサービスを提供する。第2層のRLC層は、信頼できるデータ送信を支援する。RLC層の機能は、MAC内部の機能ブロックとしてもよい。第2層のPDCP(Packet Data Convergence Protocol)層は、帯域幅の狭い無線インターフェースでIPv4やIPv6のようなIPパケットを効率的に送信するために、余分の制御情報を減らすヘッダー圧縮(Header Compression)機能を果たす。
第3層の最下部に位置する無線リソース制御(Radio Resource Control;RRC)層は、コントロールプレーンにのみ定義される。RRC層は、無線ベアラー(Radio Bearer)の設定(Configuration)、再設定(Re−configuration)及び解除(Release)に関連して、論理チャネル、伝送チャネル及び物理チャネルの制御を担当する。無線ベアラー(RB)とは、端末とネットワーク間のデータ伝達のために第2層により提供されるサービスのことを意味する。そのために、端末のRRC層とネットワークのRRC層とはRRCメッセージを互いに交換する。
一つの基地局には一つ以上のセルが存在する。セルは、1.25、2.5、5、10、15、20MHzなどの帯域幅のうち一つに設定され、複数の端末に下り又は上り送信サービスを提供する。異なるセルは異なる帯域幅を提供するように設定されてもよい。
ネットワークから端末にデータを送信する下り伝送チャネルとしては、システム情報を送信するBCH(Broadcast Channel)、ページングメッセージを送信するPCH(Paging Channel)、ユーザトラフィックや制御メッセージを送信する下りSCH(Shared Channel)などがある。下りマルチキャスト又は放送サービスのトラフィック又は制御メッセージは、下りSCHを通じて送信されてもよく、別の下りMCH(Multicast Channel)を通じて送信されてもよい。
端末からネットワークにデータを送信する上り伝送チャネルとしては、初期制御メッセージを送信する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上りSCH(Shared Channel)がある。伝送チャネルの上位に存在し、伝送チャネルにマッピングされる論理チャネル(Logical Channel)としては、BCCH(Broadcast Control Channel)、PCCH(Paging Control Channel)、CCCH(Common Control Channel)、MCCH(Multicast Control Channel)、MTCH(Multicast Traffic Channel)などがある。
図4は、3GPPシステムに用いられる物理チャネル及びこれらのチャネルを用いた一般の信号送信方法を説明するための図である。
端末は、電源が入ったり、新しくセルに進入したりした場合に、基地局と同期を取る等の初期セル探索(Initial cell search)作業を行う(S301)。そのために、端末は、基地局からプライマリ同期チャネル(Primary Synchronization Channel;P−SCH)及びセカンダリ同期チャネル(Secondary Synchronization Channel;S−SCH)を受信して基地局と同期を取り、セルIDなどの情報を取得すればよい。その後、端末は、基地局から物理放送チャネル(Physical Broadcast Channel)を受信し、セル内放送情報を取得できる。一方、端末は、初期セル探索段階で、下りリンク参照信号(Downlink Reference Signal;DLRS)を受信し、下り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、物理下りリンク制御チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDCCH)、及び該PDCCHに載せられた情報に基づいて物理下りリンク共有チャネル(Physical Downlink Control Channel;PDSCH)を受信することによって、より具体的なシステム情報を取得できる(S402)。
基地局に最初に接続したり信号送信のための無線リソースがない場合には、端末は、基地局にランダムアクセス手順(Random Access Procedure;RACH)を行ってよい(S403乃至S406)。そのために、端末は、物理ランダムアクセスチャネル(Physical Random Access Channel;PRACH)を通じて特定シーケンスをプリアンブルとして送信し(S403)、PDCCH及び対応するPDSCHを通じて、プリアンブルに対する応答メッセージを受信すればよい(S404)。競合ベースのRACHについては、衝突解決手順(Contention Resolution Procedure)をさらに行ってもよい。
上述の手順を行った端末は、その後、一般的な上りリンク/下りリンク信号送信手順として、PDCCH/PDSCH受信(S407)、及び物理上りリンク共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel;PUSCH)/物理上りリンク制御チャネル(Physical Uplink Control Channel;PUCCH)送信(S408)を行えばよい。特に、端末はPDCCHを通じて下りリンク制御情報(Downlink Control Information;DCI)を受信する。ここで、DCIは、端末に対するリソース割り当て情報のような制御情報を含んでおり、その使用目的によってフォーマットが異なっている。
端末が上りリンクを通じて基地局に送信する又は端末が基地局から受信する制御情報としては、下りリンク/上りリンクACK/NACK信号、CQI(Channel Quality Indicator)、PMI(Precoding Matrix Index)、RI(Rank Indicator)などを含む。3GPP LTEシステムでは、端末は、これらのCQI/PMI/RIなどの制御情報をPUSCH及び/又はPUCCHを通じて送信してもよい。
一般的な多重アンテナ(MIMO)通信システムの構成図が、図5に示されている。
送信端では送信アンテナがN個設けられており、受信端では受信アンテナがN個が設けられている。このように送信端及び受信端の両方とも複数個のアンテナを使用する場合は、送信端又は受信端のいずれか一方のみ複数個のアンテナを使用する場合に比べて、理論的なチャネル伝送容量がより増加する。チャネル伝送容量の増加はアンテナの数に比例する。これにより、伝送レートが向上し、周波数効率が向上する。1個のアンテナを使用する場合の最大伝送レートをRとすれば、多重アンテナを使用する場合の伝送レートは、理論的に、下記の数式1のように、最大伝送レートRにレート増加率Rを掛けた分だけ増加可能となる。ここで、Rは、NとNのうちの小さい値を表す。

例えば、4個の送信アンテナと4個の受信アンテナを用いるMIMO通信システムでは、単一アンテナシステムに比べて理論上、4倍の伝送レートを取得できる。
上述したMIMOシステムは、無線通信システムの送信機がチャネルを知っていると仮定する。特定の送信方法(例えば、STC、アラモウチ(alamouti)方法)ではチャネルについて知る必要はないが、これを一般化することはできない。したがって、MIMOのためのチャネル推定は必要であり、そのために、受信機/送信機は参照信号(RS)を送信することができる。
干渉無しでチャネルを推定するために、多重送信機の参照信号は互いに直交性を有しなければならない。万一第1送信機から第1受信機への参照信号と第2送信機から第2受信機への参照信号とにコリレーションがある場合には、第1受信機におけるチャネル推定は、第1送信機から第1受信機へのチャネルだけでなく、第2送信機から第1受信機へのチャネルも反映しうる。この場合、第1送信機から第1受信機へのチャネルが第2送信機から第1受信機へのチャネルによって汚染された(contaminated)といえる。これを、‘パイロット汚染’と呼ぶことができる。
上述したパイロット汚染は、それに起因するエラーによってリンク性能を制限しうる。このような制限によって、送信機が送信パワーを増加させてもリンク性能が向上しないことがあり、このため、特定タイミングに送信された参照信号は相互直交性を有しなければならない。
これに基づいて、本出願の大規模MIMOシステムの概念を説明する。
近年、大規模MIMO方式が5世帯移動通信システムのための構成技術の候補として注目されている。大規模MIMO方式は、多重アンテナを有する基地局及び1つのアンテナを有する端末を含むシステムに適用することができる。たとえ各端末が1つのアンテナを有していても、多重アンテナを有する基地局から多重端末がサービスを受ける場合には、全体システムがMIMOシステムのように見えることができる。端末の個数をKと仮定すれば、高いSNRにおいて容量の階調(gradation of capacity)は
と表現することができる。
基地局のアンテナ個数は制限されなくてもよい。しかし、事実上、従来のMIMO方式と大規模MIMO方式とを区別するために、基地局のアンテナ個数は特定の臨界個数を超えると仮定することができる。一例として、臨界値は4又は8でよいが、本発明は、1つの基地局のアンテナ個数が例示の臨界個数よりも多い場合を仮定する。
理論上、1つの基地局のアンテナ個数が無限帯になる場合、基地局において、最適の送信アルゴリズムは最大比送信(maximal ration transmission、MRT)であり、最適の受信アルゴリズムは最大比結合(maximal ration combining、MRC)である。このようなMRT及びMRCは簡単であるが、従来のMIMO方式を用いる場合、このような方式は干渉を考慮しておらず、性能が制限されうる。しかし、1つの基地局のためのアンテナの個数が増加すると、1つのアンテナからのビームが鋭くなり、このアンテナからの信号は、他の受信機に干渉を及ぼすことなく受信することができる。
一方、上述した大規模MIMO方式を効率的に用いるために、本発明の好適な実施例は、FDD(Frequency Division Duplex)の代わりにTDD(Time Division Duplex)を用いると仮定する。
図6には、4個のアンテナを有する基地局がチャネル推定のためのセル−特定参照信号を送信する例を示す。
FDDを用いる無線通信システムにおいて、下りリンクチャネル推定を行うために、基地局は多重アンテナのそれぞれから参照信号を送信しなければならず、端末は各アンテナからの各チャネルに対するチャネル状態をフィードバックしなければならない。図6は、基地局が、それぞれのアンテナポート0,1,2及び3で参照信号R、R、R及びRを送信する4個のアンテナを有する場合を示している。図6に示すように、異なるアンテナのための参照信号は時間−周波数リソースにおいてそれぞれ異なるリソース要素(resource elements)を取る。このため、アンテナの個数が非常に増加すると、参照信号オーバーヘッドも非常に増加しうる。
図7は、8個のアンテナを有する基地局がチャネル推定のためのセル−特定参照信号を送信する例を示す図である。
チャネル状態情報参照信号(Channel Status Information Reference Signal、CSI−RS)は、参照信号オーバーヘッドを減少させる目的で導入された。図7に示すように、8個の送信アンテナ(アンテナポート15〜22)を有する基地局は、図6に示したセル特定参照信号を用いる場合に比べて、リソースの量を減少させながらそれぞれのアンテナからCSI−RSを送信することができる。したがって、本発明の可能な一例は、上述した大規模MIMOが用いられるとき、下りリンクチャネルを推定するためにCSI−RSを用いることができる。ただし、本発明の好適な実施例では、TDD方式を利用し、上りリンク参照信号は、下りリンクチャネル推定に用いることができる。
図8は、TDD方式を用いる無線通信システムにおけるフレーム構造を示す図である。
FDD方式が用いられる場合、下りリンク周波数帯域は上りリンク周波数帯域とは異なる。このため、下りリンクチャネルの推定は上りリンクチャネルの推定とは全く異なる。しかし、TDD方式を用いる場合には、下りリンクの周波数帯域は上りリンクチャネルの推定と同一であるので、上りリンク参照信号を下りリンクチャネル推定に用いることができる。
図8は、TDD方式を用いる本発明の好適な一実施例のフレーム構造を例示する図である。ここで、長さ
の各無線フレームは、長さ
の2つのハーフ−フレームで構成されている。各ハーフ−フレームは、長さ
の5個のサブフレームで構成されている。無線フレームにおいて各サブフレームに対して、支援される上りリンク−下りリンク構成は表1に示されている。ここで、“D”は、下りリンク送信のために予約されたサブフレームを表し、“U”は、上りリンク送信のために予約されたサブフレームを表し、“S”は、3個のフィールドDwPTS、GP及びUpPTSのために予約された特別サブフレームを表す。DwPTS及びUpPTSの長さは、DwPTS、GP及びUpPTSの全体長さが
となるように表2によって与えられる。各サブフレーム
は、長さ
の2つのスロット
及び
と定義される。


5ms及び10msの下りリンク−対−上りリンクスイッチ−ポイント周期を有する上りリンク−下りリンク設定が支援される。
5msの下りリンク−対−上りリンクスイッチ−ポイント周期の場合、ハーフ−フレームの両側に特別サブフレームが存在する。
10msの下りリンク−to−上りリンクスイッチ−ポイント周期の場合、特別サブフレームは最初のハーフ−フレームにのみ存在する。
サブフレーム0、5及びDwPTSは常に下りリンク送信のために予約されている。UpPTS及び特別サブフレーム直後のサブフレームは常に上りリンク送信のために予約されている。
多重セルが集成された(aggregated)場合、端末は、異なるセル内の特別サブフレームのガード周期が少なくとも
の重複を有すると仮定することができる。
異なる上りリンク−下りリンク設定を有する多重セルが集成され、端末が、集成されたセルに同時に受信及び送信ができない場合、下記の制約が適用される。
− プライマリセル(primary cell)のサブフレームが下りリンクサブフレームである場合、端末は、同一サブフレームにおいてセカンダリセル(secondary cell)で信号又はチャネルを送信しない。
− プライマリセルのサブフレームが上りリンクサブフレームである場合、端末は、同一サブフレームにおいてセカンダリセルから下りリンク送信を受信することを一切期待しない。
− プライマリセルのサブフレームが特別サブフレームであり、セカンダリセルの同一サブフレームが下りリンクサブフレームである場合、端末は、セカンダリセルの同一サブフレームでPDSCH/EPDCCH/PMCH/PRS送信を受信することを期待しなく、また、端末は、プライマリセルのガード周期又はUpPTSとオーバーラップするOFDMシンボルでセカンダリセルのいかなる他の信号も受信することを期待しない。
上述したTDD方式のためのフレーム構造を用いて、本発明は、下りリンクチャネルを推定するために上りリンク参照信号を用いることができる。また、基地局のアンテナ個数が増加しても参照信号の個数は増加しなく、また、端末が基地局にチャネル状態情報をフィードバックする必要もなくなる。
しかし、無線通信システムがマルチ−セルに拡張される場合には、端末の個数が増加し、よって、これを支援するために上りリンク参照信号のための直交シーケンスが増加しなければならない。しかし、直交シーケンスの個数には限界があり、直交シーケンスの個数が端末の個数よりも少ない場合には、依然として、上述したパイロット汚染の問題が残る。
このような問題を解決するために、本発明の好適な一実施例は、以下に説明するように、端末グルーピングベースの参照信号送信を仮定する。
図9は、本発明の一実施例に係る端末グルーピングベース参照信号送信方式を示す図である。
この実施例で、無線通信システム内の端末は、多重端末グループにグルーピングされる(例えば、図9のUE group 1、UE group 2及びUE group 3)。同一端末グループ内の端末は上りリンク参照信号のために互いに直交性を有する直交シーケンスを用いる。これにより、チャネル推定のためのパイロット汚染の問題が発生しない。
各端末グループはそれぞれ異なるタイミングで基地局と同期している。そして、異なる端末グループの端末は、異なる上りリンク送信時間ユニットに上りリンク参照信号を送信することができる。例えば、端末グループ1の端末1は、端末グループ2の端末2が基地局から下りリンク信号を受信する間に、サブフレーム0,1及び2に上りリンクサウンディング参照信号を送信することができる。図9の時間ユニットは、スロット、サブフレーム又はこれに相当するもの(equivalents)でよい。端末グループ1の端末1から参照信号が基地局に受信されると、基地局はサブフレーム4で、端末グループ2の端末2が上りリンク参照信号を送信する間に処理することができる。基地局(又は、多重−BS動作のための基地局)によってサービングされる全ての端末グループは基地局と同期しており、端末は上りリンクデータを送信することができる(例えば、図9のサブフレーム9から)。
上述した方式の効果について説明する。
2つのセル‘A’及び‘B’があると仮定し、2つの端末‘a’及び‘b’がそれぞれセル‘A’及び‘B’内にあると仮定する。チャネル
は、m番目の基地局及びn番目の端末間のチャネルを表す。説明の便宜のために雑音は考慮していない。この場合、端末a及び端末bがSRS(sounding reference signal)を送信し、基地局Aがチャネルを推定する場合、推定されたチャネルは、
のように示すことができる。ここで、
及び
は定数を表す。当該推定されたチャネルは
によって汚染されたといえる。
基地局Aが、
を送信する端末a及び端末bからデータを受信すると、MRCフィルターの結果は、下記のように示すことができる。

上記の式2から、項
はアンテナの個数が無限帯になる時にも0に到達しないということがわかる。このため、パイロット汚染によって性能低下が発生しうる。
しかし、上述した端末グルーピングベース方式を用いると、1つの端末(例えば、端末a)のみが、他の端末(例えば、端末b)がSRSを送信しない間にSRSを送信する。端末aがSRSを送信する間に端末bが基地局Bからデータを受信すると仮定する。この場合、基地局Aにおけるチャネル推定は、下記のように示すことができる。

端末aが参照信号を送信する時に基地局Bがデータを送信することから、項

に取り替えられることに注意されたい。基地局Aが
を送信する端末aと端末bからデータを受信する場合、MRCフィルターの結果は、次のように示すことができる。

ここで、アンテナの個数が無限帯になる時、干渉が0になることに注意されたい。したがって、直交シーケンスが制限される間に、端末グルーピングベース参照信号送信方法の使用によってパイロット汚染問題を解決することができる。
上述した端末グルーピングベース参照信号方式は、後述する方式によって向上させることができる。
図10は、本発明の他の好適な実施例を示す図である。
上述したとおり、端末グルーピングベース参照信号送信は、各端末グループ別に異なる上りリンク送信時間ユニットを割り当てることができる。図10で、各端末グループは、セル内の端末に対応する。すなわち、セルAの端末は共に端末グループAにグルーピングされ、セルBの端末は共に端末グループBにグルーピングされる。セルA、B及びCは、上りリンク参照信号が互いに干渉を発生させうるセルであってもよい。これをコロケートされた(co−located)セルと呼ぶこともでき、他の用語と呼ぶこともできる。セルは、1つの基地局(例えば、eNBのp−cell及び/又はs−cells)であってもよく、隣接する基地局であってもよい。図10で、Aセル内の端末は{100100110}を受信することができ、‘1’は、上りリンク送信ユニット(サブフレーム)を示し、‘0’は下りリンク受信ユニット(サブフレーム)を示すことができる。
上述したとおり、‘セル’は、物理的IDによって識別されるセルに対応してもよいが、仮想又は論理セルIDによって識別されるセルであってもよい。また、これは、同一セル内で送信ポイントをカバーするように拡張されてもよい。例えば、分散アンテナシステムにおける一つのアンテナノードのカバレッジを、上述の‘セル’と呼んでもよい。
一実施例によれば、端末は、上りリンク送信時間ユニットが上りリンク参照信号送信に可用か否かに関する情報を受信することができる。この情報を‘SRS−enabled’及び‘SRS disabled’と呼ぶことができ、同一端末グループ内(同一セル内)の端末に共通に適用することができる。例えば、図10のセルA内の端末は{1110}を受信することができ、ここで、‘1’は‘SRS−enabled(SE)’を示し、‘0’は‘SRS−disabled(SD)’を示すことができる。そして、図10のセルB内の端末は{1100}を受信することができる。この例で、上りリンク送信時間ユニットは各端末グループ(セル)別にあらかじめ決定されると仮定することができ、端末は、上りリンク送信時間ユニットが上りリンク参照信号送信に可用か否かに関する情報(例えば、{1110})を受信する前に又は時に、セルA内の端末のためのこの情報(例えば、セルA内の端末のための{100100110})を取得することができる。図10で、‘UL/SE’は、当該端末グループ内の端末が基地局にSRSを送信する時間ユニットを表す。‘UL/SD’は、当該端末グループ内の端末がSRSを送信しないが、ULデータは送信する時間ユニットを表す。これら情報の2つのタイプは結合されてもよく、2ビットで1つのサブフレームの3つの状態を示すことができる。例えば、‘00’は‘DL’を示し、‘01’は‘UL/SE’を示し、‘10’は‘UL/SD’を示すことができる。この情報は、PBCH又はPDCCH共通検索領域(common search space)でシグナルすることができる。
この実施例によれば、端末はまた、基地局から、上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する情報を受信することができる。上述したとおり、同時にSRSを送信する端末は、パイロット汚染の問題を解決するために直交シーケンスを用いることができる。したがって、このシーケンス割り当て情報は、同一時間ユニットに非−直交シーケンスの使用を防止する。
一例として、上りリンクSRSを送信する一つの端末グループのための上りリンク送信時間は、上りリンクSRSを送信する他の端末グループと同一であってもよい。図10で、セルCのために同一に指定される間にサブフレーム0はセルAのための‘UL/SE’と指定されてもよい。これは。特定時間に使用可能な直交シーケンスの個数を考慮すれば発生可能である。そして、これは、基地局から上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する上記情報を用いることによって調節可能である。
本発明の一例によれば、一つのセルのために‘UL/SD’と指定されたサブフレームは、他のセルのための‘UL/SE’と指定されたサブフレームがある場合には許容されない。したがって、一つのセルのための‘UL/SE’と指定されたサブフレームがある場合、‘UL/SE’と指定されたサブフレーム及び‘DL’と指定されたサブフレームだけが他のセルに許容されればよい。これは、一つのセルの上りリンクデータと他のセルの上りリンク参照信号との干渉を減少させるためである。
本発明の他の例によれば、一つのセルのために‘UL/SD’と指定されたサブフレームは、他のセルのために‘UL/SE’と指定されたサブフレームがある場合であっても許容されてもよい。しかし、この例で、他のセルの上りリンクデータからの干渉を防止するための手段が必要である。
上述したSE又はSDに関する情報は、端末特定シグナリングでシグナルされるようにすることができる。本発明の他の例で、上りリンク参照信号を送信するための上りリンク送信時間ユニットに関する情報は、SRS送信の周期を含むことができ、選択的にオフセット情報を含むことができる。これは、特定端末に対する臨界値設定のように表すことができ、端末は、上りリンクサブフレームをカウントすることができる。カウントが臨界値に到達すると、端末はサブフレームにSRSを送信することができる。
上述した端末特定シグナリングは端末グループ特定情報と併せて用いられてもよい。例えば、端末グループ特定情報は、どのサブフレームがSRSを送信するために用いられる候補かを示すことができ、端末特定情報は、そのためにどの候補が用いられるかを示すことができる。
上述したいつSRSの送信が可能かに関する情報は、トリガリングメッセージ(triggering message)の形態であってもよい。基地局は、特定時間に直交シーケンスの個数及び異なる端末グループの異なる端末に下りリンクデータを送信するための端末のSRSに起因する干渉のレベルについて考慮することができる。場合によっては、基地局はいくつかの端末に準−直交シーケンス(semi−orthogonal sequence)を割り当てることができる。
好ましくは、上述した実施例のためのフレーム構造は、図10に示すように、事前−保護区間(pre−guard period)を含むことができる。この事前−保護区間は、送信遅延によって発生しうる干渉を防止するためのものである。このような事前−保護区間では端末はSRSを送信しない。
例えば、セルAの端末がサブフレーム0でSRSを送信し、このSRSが
だけ遅れた場合、セルBの端末に干渉を招くだろう。したがって、セルBの端末が
の事前−保護区間後にSRSを送信することによって、上述した干渉は防止することができる。
図11は、本発明の一実施例に係る通信装置のブロック図である。
図11に示す装置は、上述したメカニズムを実行する端末(UE)及び/又は基地局(eNB)であればよく、上記の動作を実行するいかなる装置も可能である。
図11に示すように、装置は、DSP/マイクロプロセッサ110及びRFモジュール(送受信器)135を備えることができる。DSP/マイクロプロセッサ110は、送受信器135と電気的に接続してこれを制御することができる。装置は、具現及び設計者の選択に基づいて、電力管理モジュール105、バッテリー155、ディスプレイ115、キーボード120、SIMカード125、メモリ装置130、スピーカー145及び入力装置150をさらに備えることができる。
特に、図11は、基地局から、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかを示す第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を受信する受信器135、第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに、第2情報によって識別されたシーケンスを用いて基地局に上りリンク参照信号を送信する送信器135、及び送信器135及び受信器135に接続されたプロセッサ110を備える端末を示す。
上記の第1情報は、第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定される。そして、上述した第2情報は、端末グループに直交シーケンスを割り当てるように決定される。
また、図11は、大規模MIMO方式を用いる無線通信システムで動作する基地局を示す。この基地局は、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を端末に送信する送信器135(ここで、第1情報は、第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、第2情報は、同一端末グループの端末に直交シーケンスを割り当てるように決定される。)、第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに端末から上りリンク参照信号を受信する受信器135と、送信器135及び受信器135に接続され、第2情報によって識別されたシーケンスを用いてチャネルを推定するプロセッサ110と、を備えることができる。
本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態として具体化可能であることは当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、添付した請求項の合理的解釈によって決定されなければならず、本発明の等価的範囲内における変更はいずれも本発明の範囲に含まれる。
上述した方法は、3GPP LTEシステムに用いられる例を中心に説明されているが、本発明は、3GPP LTEシステムの他にも、様々な無線通信システムに適用可能である。



  1. 大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて第1端末(user equipment、UE)が動作する方法であって、
    基地局から、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び前記上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を受信するステップであって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、前記第1端末グループに直交シーケンスを割り当てるように決定される、ステップと、
    前記第2情報によって識別された前記シーケンスを用いて、前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに、基地局に前記上りリンク参照信号を送信するステップと、
    を有する、第1端末が動作する方法。

  2. 前記第1端末は、前記第2端末グループの端末が前記上りリンク参照信号を送信する上りリンク送信時間ユニットと異なる上りリンク送信時間ユニットに、前記上りリンク参照信号を送信する、請求項1に記載の第1端末が動作する方法。

  3. 前記第1情報によって識別された前記上りリンク送信時間ユニット内で、前記第1端末が前記上りリンク参照信号をいつ送信するかに関する第3情報を受信するステップをさらに有する、請求項1に記載の第1端末が動作する方法。

  4. 前記第3情報は周期情報及びオフセット情報を含み、前記第3情報は端末特定情報である、請求項3に記載の第1端末が動作する方法。

  5. 前記第3情報は、前記第1端末がいつ前記上りリンク参照信号を送信するかを明示的に示す指示情報を含む、請求項3に記載の第1端末が動作する方法。

  6. 前記基地局は多重アンテナを有し、前記多重アンテナの個数は臨界個数よりも大きい、請求項1に記載の第1端末が動作する方法。

  7. 大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて基地局が動作する方法であって、
    端末に、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を送信するステップであって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、同一端末グループの端末に直交シーケンスを割り当てるように決定される、ステップと、
    前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに前記端末から上りリンク参照信号を受信するステップと、
    前記第2情報によって識別されたシーケンスを用いてチャネルを推定するステップと、
    を有する、基地局が動作する方法。

  8. 前記第1端末グループの第1端末からの前記上りリンク参照信号は、前記第2端末グループの第2端末からの上りリンク参照信号が受信される上りリンク送信時間ユニットと異なる上りリンク送信時間ユニットに受信される、請求項7に記載の基地局が動作する方法。

  9. 前記第1情報によって識別された前記上りリンク送信時間ユニット内で前記第1端末グループの第1端末が前記上りリンク参照信号をいつ送信するかに関する第3情報を送信するステップをさらに有する、請求項7に記載の基地局が動作する方法。

  10. 前記第3情報は周期情報及びオフセット情報を含み、前記第3情報は端末特定情報である、請求項9に記載の基地局が動作する方法。

  11. 前記第3情報は、前記第1端末がいつ前記上りリンク参照信号を送信するかを明示的に示す指示情報を含む、請求項9に記載の基地局が動作する方法。

  12. 前記基地局は多重アンテナを有し、前記多重アンテナの個数は臨界個数よりも大きい、請求項7に記載の基地局が動作する方法。

  13. 大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて第1端末(user equipment、UE)として動作する端末であって、
    基地局から、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び前記上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を受信する受信器であって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、前記第1端末グループに直交シーケンスを割り当てるように決定される、受信器と、
    前記第2情報によって識別された前記シーケンスを用いて、前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに基地局に前記上りリンク参照信号を送信する送信器と、
    前記受信器及び送信器に接続されたプロセッサと、
    を備える、端末。

  14. 大規模MIMO(massive Multiple Input Multiple Output、massive MIMO)方式を用いる無線通信システムにおいて動作する基地局であって、
    端末に、上りリンク送信時間ユニットのいずれが上りリンク参照信号を送信するように活性化されたかに関する第1情報、及び上りリンク参照信号のために用いられるシーケンスに関する第2情報を送信する送信器であって、前記第1情報は、前記第1端末を含む第1端末グループと異なる第2端末グループと異なるように決定され、前記第2情報は、同一端末グループの端末に直交シーケンスを割り当てるように決定される、送信器と、
    前記第1情報によって識別された上りリンク送信時間ユニットに前記端末から上りリンク参照信号を受信する受信器と、
    前記送信器及び受信器に接続され、前記第2情報によって識別されたシーケンスを用いてチャネルを推定するプロセッサと、
    を備える、基地局。

 

 

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