JP2018011209A - 通信システム、基地局装置、通信端末装置および通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のデータを長さが異なる送信時間間隔で送信することができ、通信の待ち時間を短縮することができる通信システムおよび通信方法、ならびに前記通信システムを構成する基地局装置および通信端末装置を提供する。
【解決手段】通信システムにおいて、基地局装置は、送信時間間隔(TTI)の長さ(TTI長)が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して通信端末装置に送信するとともに、複数のデータの標準TTIにおける配置に関する配置情報を通信端末装置に通知する。通信端末装置は、配置情報が基地局装置から通知されると、TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して基地局装置に送信してもよい。
【選択図】図8
【解決手段】通信システムにおいて、基地局装置は、送信時間間隔(TTI)の長さ(TTI長)が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して通信端末装置に送信するとともに、複数のデータの標準TTIにおける配置に関する配置情報を通信端末装置に通知する。通信端末装置は、配置情報が基地局装置から通知されると、TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して基地局装置に送信してもよい。
【選択図】図8
Description
本発明は、移動端末装置などの通信端末装置と基地局装置との間で無線通信を行う通信システムおよび通信方法、ならびに前記通信システムを構成する基地局装置および通信端末装置に関する。
移動体通信システムの規格化団体である3GPP(3rd Generation Partnership Project)において、無線区間についてはロングタームエボリューション(Long Term Evolution:LTE)と称し、コアネットワークおよび無線アクセスネットワーク(以下、まとめて、ネットワークとも称する)を含めたシステム全体構成については、システムアーキテクチャエボリューション(System Architecture Evolution:SAE)と称される通信方式が検討されている(例えば、非特許文献1〜10参照)。この通信方式は3.9G(3.9 Generation)システムとも呼ばれる。
LTEのアクセス方式としては、下り方向はOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、上り方向はSC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)が用いられる。また、LTEは、W−CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)とは異なり、回線交換を含まず、パケット通信方式のみになる。
非特許文献1(5章)に記載される、3GPPでの、LTEシステムにおけるフレーム構成に関する決定事項について、図1を用いて説明する。図1は、LTE方式の通信システムで使用される無線フレームの構成を示す説明図である。図1において、1つの無線フレーム(Radio frame)は10msである。無線フレームは10個の等しい大きさのサブフレーム(Subframe)に分割される。サブフレームは、2個の等しい大きさのスロット(slot)に分割される。無線フレーム毎に1番目および6番目のサブフレームに下り同期信号(Downlink Synchronization Signal)が含まれる。同期信号には、第一同期信号(Primary Synchronization Signal:P−SS)と、第二同期信号(Secondary Synchronization Signal:S−SS)とがある。
3GPPでの、LTEシステムにおけるチャネル構成に関する決定事項が、非特許文献1(5章)に記載されている。CSG(Closed Subscriber Group)セルにおいてもnon−CSGセルと同じチャネル構成が用いられると想定されている。
物理報知チャネル(Physical Broadcast Channel:PBCH)は、基地局装置(以下、単に「基地局」という場合がある)から移動端末装置(以下、単に「移動端末」という場合がある)などの通信端末装置(以下、単に「通信端末」という場合がある)への下り送信用のチャネルである。BCHトランスポートブロック(transport block)は、40ms間隔中の4個のサブフレームにマッピングされる。40msタイミングの明白なシグナリングはない。
物理制御フォーマットインジケータチャネル(Physical Control Format Indicator Channel:PCFICH)は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。PCFICHは、PDCCHsのために用いるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)シンボルの数を、基地局から通信端末へ通知する。PCFICHは、サブフレーム毎に送信される。
物理下り制御チャネル(Physical Downlink Control Channel:PDCCH)は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。PDCCHは、後述のトランスポートチャネルの1つである下り共有チャネル(Downlink Shared Channel:DL−SCH)のリソース割り当て(allocation)情報、後述のトランスポートチャネルの1つであるページングチャネル(Paging Channel:PCH)のリソース割り当て(allocation)情報、DL−SCHに関するHARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)情報を通知する。PDCCHは、上りスケジューリンググラント(Uplink Scheduling Grant)を運ぶ。PDCCHは、上り送信に対する応答信号であるAck(Acknowledgement)/Nack(Negative Acknowledgement)を運ぶ。PDCCHは、L1/L2制御信号とも呼ばれる。
物理下り共有チャネル(Physical Downlink Shared Channel:PDSCH)は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。PDSCHには、トランスポートチャネルである下り共有チャネル(DL−SCH)、およびトランスポートチャネルであるPCHがマッピングされている。
物理マルチキャストチャネル(Physical Multicast Channel:PMCH)は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。PMCHには、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル(Multicast Channel:MCH)がマッピングされている。
物理上り制御チャネル(Physical Uplink Control Channel:PUCCH)は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。PUCCHは、下り送信に対する応答信号(response signal)であるAck/Nackを運ぶ。PUCCHは、CQI(Channel Quality Indicator)レポートを運ぶ。CQIとは、受信したデータの品質、もしくは通信路品質を示す品質情報である。またPUCCHは、スケジューリングリクエスト(Scheduling Request:SR)を運ぶ。
物理上り共有チャネル(Physical Uplink Shared Channel:PUSCH)は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。PUSCHには、トランスポートチャネルの1つである上り共有チャネル(Uplink Shared Channel:UL−SCH)がマッピングされている。
物理HARQインジケータチャネル(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel:PHICH)は、基地局から通信端末への下り送信用のチャネルである。PHICHは、上り送信に対する応答信号であるAck/Nackを運ぶ。物理ランダムアクセスチャネル(Physical Random Access Channel:PRACH)は、通信端末から基地局への上り送信用のチャネルである。PRACHは、ランダムアクセスプリアンブル(random access preamble)を運ぶ。
下り参照信号(リファレンスシグナル(Reference Signal):RS)は、LTE方式の通信システムとして既知のシンボルである。以下の5種類の下りリファレンスシグナルが定義されている。セル固有参照信号(Cell-specific Reference Signal:CRS)、MBSFN参照信号(MBSFN Reference Signal)、UE固有参照信号(UE-specific Reference Signal)であるデータ復調用参照信号(Demodulation Reference Signal:DM−RS)、位置決定参照信号(Positioning Reference Signal:PRS)、チャネル状態情報参照信号(Channel State Information Reference Signal:CSI−RS)。通信端末の物理レイヤの測定として、リファレンスシグナルの受信電力(Reference Signal Received Power:RSRP)測定がある。
非特許文献1(5章)に記載されるトランスポートチャネル(Transport channel)について、説明する。下りトランスポートチャネルのうち、報知チャネル(Broadcast Channel:BCH)は、その基地局(セル)のカバレッジ全体に報知される。BCHは、物理報知チャネル(PBCH)にマッピングされる。
下り共有チャネル(Downlink Shared Channel:DL−SCH)には、HARQ(Hybrid ARQ)による再送制御が適用される。DL−SCHは、基地局(セル)のカバレッジ全体への報知が可能である。DL−SCHは、ダイナミックあるいは準静的(Semi-static)なリソース割り当てをサポートする。準静的なリソース割り当ては、パーシステントスケジューリング(Persistent Scheduling)ともいわれる。DL−SCHは、通信端末の低消費電力化のために通信端末の間欠受信(Discontinuous reception:DRX)をサポートする。DL−SCHは、物理下り共有チャネル(PDSCH)へマッピングされる。
ページングチャネル(Paging Channel:PCH)は、通信端末の低消費電力を可能とするために通信端末のDRXをサポートする。PCHは、基地局(セル)のカバレッジ全体への報知が要求される。PCHは、動的にトラフィックに利用できる物理下り共有チャネル(PDSCH)のような物理リソースへマッピングされる。
マルチキャストチャネル(Multicast Channel:MCH)は、基地局(セル)のカバレッジ全体への報知に使用される。MCHは、マルチセル送信におけるMBMS(Multimedia Broadcast Multicast Service)サービス(MTCHとMCCH)のSFN合成をサポートする。MCHは、準静的なリソース割り当てをサポートする。MCHは、PMCHへマッピングされる。
上りトランスポートチャネルのうち、上り共有チャネル(Uplink Shared Channel:UL−SCH)には、HARQ(Hybrid ARQ)による再送制御が適用される。UL−SCHは、ダイナミックあるいは準静的(Semi-static)なリソース割り当てをサポートする。UL−SCHは、物理上り共有チャネル(PUSCH)へマッピングされる。
ランダムアクセスチャネル(Random Access Channel:RACH)は、制御情報に限られている。RACHは、衝突のリスクがある。RACHは、物理ランダムアクセスチャネル(PRACH)へマッピングされる。
HARQについて説明する。HARQとは、自動再送要求(Automatic Repeat reQuest:ARQ)と誤り訂正(Forward Error Correction)との組合せによって、伝送路の通信品質を向上させる技術である。HARQには、通信品質が変化する伝送路に対しても、再送によって誤り訂正が有効に機能するという利点がある。特に、再送にあたって初送の受信結果と再送の受信結果との合成をすることで、更なる品質向上を得ることも可能である。
再送の方法の一例を説明する。受信側にて、受信データが正しくデコードできなかった場合、換言すればCRC(Cyclic Redundancy Check)エラーが発生した場合(CRC=NG)、受信側から送信側へ「Nack」を送信する。「Nack」を受信した送信側は、データを再送する。受信側にて、受信データが正しくデコードできた場合、換言すればCRCエラーが発生しない場合(CRC=OK)、受信側から送信側へ「Ack」を送信する。「Ack」を受信した送信側は次のデータを送信する。
非特許文献1(6章)に記載される論理チャネル(ロジカルチャネル:Logical channel)について、説明する。報知制御チャネル(Broadcast Control Channel:BCCH)は、報知システム制御情報のための下りチャネルである。論理チャネルであるBCCHは、トランスポートチャネルである報知チャネル(BCH)、あるいは下り共有チャネル(DL−SCH)へマッピングされる。
ページング制御チャネル(Paging Control Channel:PCCH)は、ページング情報(Paging Information)およびシステム情報(System Information)の変更を送信するための下りチャネルである。PCCHは、通信端末のセルロケーションをネットワークが知らない場合に用いられる。論理チャネルであるPCCHは、トランスポートチャネルであるページングチャネル(PCH)へマッピングされる。
共有制御チャネル(Common Control Channel:CCCH)は、通信端末と基地局との間の送信制御情報のためのチャネルである。CCCHは、通信端末がネットワークとの間でRRC接続(connection)を有していない場合に用いられる。下り方向では、CCCHは、トランスポートチャネルである下り共有チャネル(DL−SCH)へマッピングされる。上り方向では、CCCHは、トランスポートチャネルである上り共有チャネル(UL−SCH)へマッピングされる。
マルチキャスト制御チャネル(Multicast Control Channel:MCCH)は、1対多の送信のための下りチャネルである。MCCHは、ネットワークから通信端末への1つあるいはいくつかのMTCH用のMBMS制御情報の送信のために用いられる。MCCHは、MBMS受信中の通信端末のみに用いられる。MCCHは、トランスポートチャネルであるマルチキャストチャネル(MCH)へマッピングされる。
個別制御チャネル(Dedicated Control Channel:DCCH)は、1対1にて、通信端末とネットワークとの間の個別制御情報を送信するチャネルである。DCCHは、通信端末がRRC接続(connection)である場合に用いられる。DCCHは、上りでは上り共有チャネル(UL−SCH)へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル(DL−SCH)にマッピングされる。
個別トラフィックチャネル(Dedicated Traffic Channel:DTCH)は、ユーザ情報の送信のための個別通信端末への1対1通信のチャネルである。DTCHは、上りおよび下りともに存在する。DTCHは、上りでは上り共有チャネル(UL−SCH)へマッピングされ、下りでは下り共有チャネル(DL−SCH)へマッピングされる。
マルチキャストトラフィックチャネル(Multicast Traffic channel:MTCH)は、ネットワークから通信端末へのトラフィックデータ送信のための下りチャネルである。MTCHは、MBMS受信中の通信端末のみに用いられるチャネルである。MTCHは、マルチキャストチャネル(MCH)へマッピングされる。
CGIとは、セルグローバル識別子(Cell Global Identifier)のことである。ECGIとは、E−UTRANセルグローバル識別子(E-UTRAN Cell Global Identifier)のことである。LTE、後述のLTE−A(Long Term Evolution Advanced)およびUMTS(Universal Mobile Telecommunication System)において、CSG(Closed Subscriber Group)セルが導入される。
CSG(Closed Subscriber Group)セルとは、利用可能な加入者をオペレータが特定しているセル(以下「特定加入者用セル」という場合がある)である。特定された加入者は、PLMN(Public Land Mobile Network)の1つ以上のセルにアクセスすることが許可される。特定された加入者がアクセスを許可されている1つ以上のセルを「CSGセル(CSG cell(s))」と呼ぶ。ただし、PLMNにはアクセス制限がある。
CSGセルは、固有のCSGアイデンティティ(CSG identity:CSG ID;CSG−ID)を報知し、CSGインジケーション(CSG Indication)にて「TRUE」を報知するPLMNの一部である。予め利用登録し、許可された加入者グループのメンバーは、アクセス許可情報であるところのCSG−IDを用いてCSGセルにアクセスする。
CSG−IDは、CSGセルまたはセルによって報知される。LTE方式の通信システムにCSG−IDは複数存在する。そして、CSG−IDは、CSG関連のメンバーのアクセスを容易にするために、通信端末(UE)によって使用される。
通信端末の位置追跡は、1つ以上のセルからなる区域を単位に行われる。位置追跡は、待受け状態であっても通信端末の位置を追跡し、通信端末を呼び出す、換言すれば通信端末が着呼することを可能にするために行われる。この通信端末の位置追跡のための区域をトラッキングエリアと呼ぶ。
3GPPにおいて、Home−NodeB(Home−NB;HNB)、Home−eNodeB(Home−eNB;HeNB)と称される基地局が検討されている。UTRANにおけるHNB、およびE−UTRANにおけるHeNBは、例えば家庭、法人、商業用のアクセスサービス向けの基地局である。非特許文献2には、HeNBおよびHNBへのアクセスの3つの異なるモードが開示されている。具体的には、オープンアクセスモード(Open access mode)と、クローズドアクセスモード(Closed access mode)と、ハイブリッドアクセスモード(Hybrid access mode)とが開示されている。
各々のモードは、以下のような特徴を有する。オープンアクセスモードでは、HeNBおよびHNBは、通常のオペレータのノーマルセルとして操作される。クローズドアクセスモードでは、HeNBおよびHNBは、CSGセルとして操作される。このCSGセルは、CSGメンバーのみアクセス可能なCSGセルである。ハイブリッドアクセスモードでは、HeNBおよびHNBは、非CSGメンバーも同時にアクセス許可されているCSGセルとして操作される。言い換えれば、ハイブリッドアクセスモードのセル(ハイブリッドセルとも称する)は、オープンアクセスモードとクローズドアクセスモードとの両方をサポートするセルである。
3GPPでは、全ての物理セル識別子(Physical Cell Identity:PCI)のうち、CSGセルで使用するためにネットワークによって予約されたPCI範囲がある(非特許文献1 10.5.1.1章参照)。PCI範囲を分割することをPCIスプリットと称することがある。PCIスプリットに関する情報(PCIスプリット情報とも称する)は、システム情報によって基地局から傘下の通信端末に対して報知される。基地局の傘下とは、該基地局をサービングセルとすることを意味する。
非特許文献3は、PCIスプリットを用いた通信端末の基本動作を開示する。PCIスプリット情報を有していない通信端末は、全PCIを用いて、例えば504コード全てを用いて、セルサーチを行う必要がある。これに対して、PCIスプリット情報を有する通信端末は、当該PCIスプリット情報を用いてセルサーチを行うことが可能である。
また3GPPでは、リリース10として、ロングタームエボリューションアドヴァンスド(Long Term Evolution Advanced:LTE−A)の規格策定が進められている(非特許文献4、非特許文献5参照)。LTE−Aは、LTEの無線区間通信方式を基本とし、それにいくつかの新技術を加えて構成される。
LTE−Aシステムでは、100MHzまでのより広い周波数帯域幅(transmission bandwidths)をサポートするために、二つ以上のコンポーネントキャリア(Component Carrier:CC)を集約する(「アグリゲーション(aggregation)する」とも称する)、キャリアアグリゲーション(Carrier Aggregation:CA)が検討されている。
CAが構成される場合、UEはネットワーク(Network:NW)と唯一つのRRC接続(RRC connection)を有する。RRC接続において、一つのサービングセルがNASモビリティ情報とセキュリティ入力を与える。このセルをプライマリセル(Primary Cell:PCell)と呼ぶ。下りリンクで、PCellに対応するキャリアは、下りプライマリコンポーネントキャリア(Downlink Primary Component Carrier:DL PCC)である。上りリンクで、PCellに対応するキャリアは、上りプライマリコンポーネントキャリア(Uplink Primary Component Carrier:UL PCC)である。
UEの能力(ケーパビリティ(capability))に応じて、セカンダリセル(Secondary Cell:SCell)が、PCellとサービングセルの組を形成するために構成される。下りリンクで、SCellに対応するキャリアは、下りセカンダリコンポーネントキャリア(Downlink Secondary Component Carrier:DL SCC)である。上りリンクで、SCellに対応するキャリアは、上りセカンダリコンポーネントキャリア(Uplink Secondary Component Carrier:UL SCC)である。
一つのUEに対して、一つのPCellと、一つ以上のSCellとからなるサービングセルの組が構成される。
また、LTE−Aでの新技術としては、より広い帯域をサポートする技術(Wider bandwidth extension)、および多地点協調送受信(Coordinated Multiple Point transmission and reception:CoMP)技術などがある。3GPPでLTE−Aのために検討されているCoMPについては、非特許文献6に記載されている。
モバイルネットワークのトラフィック量は、増加傾向にあり、通信速度も高速化が進んでいる。LTEおよびLTE−Aが本格的に運用を開始されると、更に通信速度が高速化され、トラフィック量が増加することが見込まれる。
また、スマートフォンおよびタブレット型端末装置の普及によって、セルラー系無線通信によるトラフィック量が爆発的に増加しており、世界中で無線リソースの不足が懸念されている。
トラフィック量の増加の問題に対して、3GPPにおいて、リリース12版の規格書の策定が進められている。リリース12版の規格書では、将来の膨大なトラフィック量に対応するために、スモールeNBを用いることが検討されている。例えば、多数のスモールeNBを設置して、多数のスモールセルを構成することによって、周波数利用効率を高めて、通信容量の増大を図る技術などが検討されている。
その中で、マクロセルとスモールセルとがオーバラップしている場合に、通信端末がマクロセルとスモールセルとの両方に接続する技術として、デュアルコネクティビティ(dual connectivity)が議論されている(非特許文献8参照)。非特許文献8には、マクロセルとスモールセルとがオーバラップしている場合に、通信端末がマクロセルとスモールセルとの両方に接続する技術として、デュアルコネクティビティ(dual connectivity)が開示されている。
さらに、高度化する移動体通信に対して、2020年以降にサービスを開始することをターゲットとした第5世代(以下「5G」という場合がある)無線アクセスシステムが検討されている。例えば、欧州では、METISという団体で5Gの要求事項がまとめられている(非特許文献9参照)。
5G無線アクセスシステムでは、LTEシステムに対して、システム容量は1000倍、データ伝送速度は100倍、データ処理遅延は10分の1(1/10)、通信端末の同時接続数は100倍として、更なる低消費電力化、および装置の低コスト化を実現することが要件として挙げられている。
このような要件を満たすために、周波数を広帯域で使用してデータの伝送容量を増やすこと、ならびに周波数利用効率を上げてデータの伝送速度を上げるために、空間多重を可能とする、多素子アンテナを用いたMIMO(Multiple Input Multiple Output)およびビームフォーミングなどの技術が検討されている。
3GPP TS 36.300 V11.7.0
3GPP S1−083461
3GPP R2−082899
3GPP TR 36.814 V9.0.0
3GPP TR 36.912 V10.0.0
3GPP TR 36.819 V11.1.0
3GPP TS 36.141 V11.1.0
3GPP TR 36.842 V0.2.0
"Scenarios, requirements and KPIs for 5G mobile and wireless system"、[online]、平成25(2013)年4月30日、ICT−317669−METIS/D1.1、[平成28年6月27日検索]、インターネット<https://www.metis2020.com/documents/deliverables/>
3GPP TS 36.211 V12.7.0
3GPPおよびMETISにおいて、5Gの必須の要件の1つとして、低レイテンシ(latency)、すなわち、送信データが生成されてから相手先に伝わるまでの時間の中でも、特に、データの送信が完了するまでの待ち時間を短くすることが求められ、送信時間間隔 (Transmission Time Interval;略称:TTI)の短縮化が議論されている。
従来の3GPPのLTE/LTE−Aの規格(非特許文献1参照)に準拠した基地局では、送信単位であるTTIは、時間長(以下「TTI長」という場合がある)が1msのサブフレームの1種類しか定義されていない。
したがって、基地局から通信端末への下りリンクを考えたときに、基地局が通信端末にデータを送信する期間、および通信端末が受信したデータのACK/NACK信号を基地局に送るまでの時間が、TTI長に制約される。これによって、到達確認を含めた伝送のレイテンシが大きくなるという問題がある。
本発明の目的は、複数のデータを長さが異なる送信時間間隔で送信することができ、通信の待ち時間を短縮することができる通信システムおよび通信方法、ならびに前記通信システムを構成する基地局装置および通信端末装置を提供することである。
本発明の通信システムは、通信端末装置と、前記通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備える通信システムであって、前記基地局装置は、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置して、前記通信端末装置に送信するとともに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報を前記通信端末装置に通知することを特徴とする。
本発明の基地局装置は、通信端末装置と、前記通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備える通信システムを構成する前記基地局装置であって、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置して、前記通信端末装置に送信するとともに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報を前記通信端末装置に通知することを特徴とする。
本発明の通信端末装置は、通信端末装置と、前記通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備える通信システムを構成する前記通信端末装置であって、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置されて前記基地局装置から自装置に送信されるときに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報が前記基地局装置から自装置に通知されると、前記送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを同一の前記標準時間間隔に配置して、前記基地局装置に送信することを特徴とする。
本発明の通信方法は、通信端末装置と基地局装置との間で無線通信を行う通信方法であって、前記基地局装置は、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置して、前記通信端末装置に送信するとともに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報を前記通信端末装置に通知することを特徴とする。
本発明の通信システムによれば、通信端末装置と、通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備えて構成される。基地局装置によって、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが同一の標準送信時間間隔に配置されて、通信端末装置に送信される。また、複数のデータの標準送信時間間隔における配置に関する配置情報が、基地局装置によって通信端末装置に通知される。これによって、複数のデータを異なる送信時間間隔で、基地局装置から通信端末装置に送信することができる。したがって、通信の待ち時間を短縮することができる。
本発明の基地局装置によれば、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが同一の標準送信時間間隔に配置されて、通信端末装置に送信される。また、複数のデータの標準送信時間間隔における配置に関する配置情報が通信端末装置に通知される。これによって、複数のデータを異なる送信時間間隔で、基地局装置から通信端末装置に送信することができる。したがって、通信の待ち時間を短縮することができる。
本発明の通信端末装置によれば、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが同一の標準送信時間間隔に配置されて基地局装置から通信端末装置に送信されるときに、複数のデータの標準送信時間間隔における配置に関する配置情報が基地局装置から通信端末装置に通知されると、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが同一の標準時間間隔に配置されて、基地局装置に送信される。これによって、複数のデータを異なる送信時間間隔で、通信端末装置から基地局装置に送信することができる。したがって、通信の待ち時間を短縮することができる。
本発明の通信方法によれば、通信端末装置と基地局装置との間で無線通信が行われるときに、基地局装置によって、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが同一の標準送信時間間隔に配置されて、通信端末装置に送信される。また、複数のデータの標準送信時間間隔における配置に関する配置情報が、基地局装置によって通信端末装置に通知される。これによって、複数のデータを異なる送信時間間隔で、基地局装置から通信端末装置に送信することができる。したがって、通信の待ち時間を短縮することができる。
実施の形態1.
図2は、3GPPにおいて議論されているLTE方式の通信システム200の全体的な構成を示すブロック図である。図2について説明する。無線アクセスネットワークは、E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)201と称される。通信端末装置である移動端末装置(以下「移動端末(User Equipment:UE)」という)202は、基地局装置(以下「基地局(E-UTRAN NodeB:eNB)」という)203と無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。
図2は、3GPPにおいて議論されているLTE方式の通信システム200の全体的な構成を示すブロック図である。図2について説明する。無線アクセスネットワークは、E−UTRAN(Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)201と称される。通信端末装置である移動端末装置(以下「移動端末(User Equipment:UE)」という)202は、基地局装置(以下「基地局(E-UTRAN NodeB:eNB)」という)203と無線通信可能であり、無線通信で信号の送受信を行う。
ここで、「通信端末装置」とは、移動可能な携帯電話端末装置などの移動端末装置だけでなく、センサなどの移動しないデバイスも含んでいる。以下の説明では、「通信端末装置」を、単に「通信端末」という場合がある。
移動端末202に対する制御プロトコル、例えばRRC(Radio Resource Control)と、ユーザプレイン、例えばPDCP(Packet Data Convergence Protocol)、RLC(Radio Link Control)、MAC(Medium Access Control)、PHY(Physical layer)とが基地局203で終端するならば、E−UTRANは1つあるいは複数の基地局203によって構成される。
移動端末202と基地局203との間の制御プロトコルRRC(Radio Resource Control)は、報知(Broadcast)、ページング(paging)、RRC接続マネージメント(RRC connection management)などを行う。RRCにおける基地局203と移動端末202との状態として、RRC_IDLEと、RRC_CONNECTEDとがある。
RRC_IDLEでは、PLMN(Public Land Mobile Network)選択、システム情報(System Information:SI)の報知、ページング(paging)、セル再選択(cell re-selection)、モビリティなどが行われる。RRC_CONNECTEDでは、移動端末はRRC接続(connection)を有し、ネットワークとのデータの送受信を行うことができる。またRRC_CONNECTEDでは、ハンドオーバ(Handover:HO)、隣接セル(Neighbour cell)の測定(メジャメント(measurement))などが行われる。
基地局203は、eNB207と、Home−eNB206とに分類される。通信システム200は、複数のeNB207を含むeNB群203−1と、複数のHome−eNB206を含むHome−eNB群203−2とを備える。またコアネットワークであるEPC(Evolved Packet Core)と、無線アクセスネットワークであるE−UTRAN201とで構成されるシステムは、EPS(Evolved Packet System)と称される。コアネットワークであるEPCと、無線アクセスネットワークであるE−UTRAN201とを合わせて、「ネットワーク」という場合がある。
eNB207は、移動管理エンティティ(Mobility Management Entity:MME)、あるいはS−GW(Serving Gateway)、あるいはMMEおよびS−GWを含むMME/S−GW部(以下「MME部」という場合がある)204とS1インタフェースにより接続され、eNB207とMME部204との間で制御情報が通信される。一つのeNB207に対して、複数のMME部204が接続されてもよい。eNB207間は、X2インタフェースにより接続され、eNB207間で制御情報が通信される。
Home−eNB206は、MME部204とS1インタフェースにより接続され、Home−eNB206とMME部204との間で制御情報が通信される。一つのMME部204に対して、複数のHome−eNB206が接続される。あるいは、Home−eNB206は、HeNBGW(Home-eNB GateWay)205を介してMME部204と接続される。Home−eNB206とHeNBGW205とは、S1インタフェースにより接続され、HeNBGW205とMME部204とはS1インタフェースを介して接続される。
一つまたは複数のHome−eNB206が一つのHeNBGW205と接続され、S1インタフェースを通して情報が通信される。HeNBGW205は、一つまたは複数のMME部204と接続され、S1インタフェースを通して情報が通信される。
MME部204およびHeNBGW205は、上位装置、具体的には上位ノードであり、基地局であるeNB207およびHome−eNB206と、移動端末(UE)202との接続を制御する。MME部204は、コアネットワークであるEPCを構成する。基地局203およびHeNBGW205は、E−UTRAN201を構成する。
さらに3GPPでは、以下のような構成が検討されている。Home−eNB206間のX2インタフェースはサポートされる。すなわち、Home−eNB206間は、X2インタフェースにより接続され、Home−eNB206間で制御情報が通信される。MME部204からは、HeNBGW205はHome−eNB206として見える。Home−eNB206からは、HeNBGW205はMME部204として見える。
Home−eNB206が、HeNBGW205を介してMME部204に接続される場合および直接MME部204に接続される場合のいずれの場合も、Home−eNB206とMME部204との間のインタフェースは、S1インタフェースで同じである。
基地局203は、1つのセルを構成してもよいし、複数のセルを構成してもよい。各セルは、移動端末202と通信可能な範囲であるカバレッジとして予め定める範囲を有し、カバレッジ内で移動端末202と無線通信を行う。1つの基地局203が複数のセルを構成する場合、1つ1つのセルが、移動端末202と通信可能に構成される。
図3は、本発明に係る通信端末である図2に示す移動端末202の構成を示すブロック図である。図3に示す移動端末202の送信処理を説明する。まず、プロトコル処理部301からの制御データ、およびアプリケーション部302からのユーザデータが、送信データバッファ部303へ保存される。送信データバッファ部303に保存されたデータは、エンコーダー部304へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部303から変調部305へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコーダー部304でエンコード処理されたデータは、変調部305にて変調処理が行われる。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部306へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ307から基地局203に送信信号が送信される。
また、移動端末202の受信処理は、以下のように実行される。基地局203からの無線信号がアンテナ307により受信される。受信信号は、周波数変換部306にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部308において復調処理が行われる。復調後のデータは、デコーダー部309へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部301へ渡され、ユーザデータはアプリケーション部302へ渡される。移動端末202の一連の処理は、制御部310によって制御される。よって制御部310は、図3では省略しているが、各部301〜309と接続している。
図4は、本発明に係る基地局である図2に示す基地局203の構成を示すブロック図である。図4に示す基地局203の送信処理を説明する。EPC通信部401は、基地局203とEPC(MME部204など)、HeNBGW205などとの間のデータの送受信を行う。他基地局通信部402は、他の基地局との間のデータの送受信を行う。EPC通信部401および他基地局通信部402は、それぞれプロトコル処理部403と情報の受け渡しを行う。プロトコル処理部403からの制御データ、ならびにEPC通信部401および他基地局通信部402からのユーザデータおよび制御データは、送信データバッファ部404へ保存される。
送信データバッファ部404に保存されたデータは、エンコーダー部405へ渡され、誤り訂正などのエンコード処理が施される。エンコード処理を施さずに、送信データバッファ部404から変調部406へ直接出力されるデータが存在してもよい。エンコードされたデータは、変調部406にて変調処理が行われる。変調されたデータは、ベースバンド信号に変換された後、周波数変換部407へ出力され、無線送信周波数に変換される。その後、アンテナ408より一つもしくは複数の移動端末202に対して送信信号が送信される。
また、基地局203の受信処理は以下のように実行される。一つもしくは複数の移動端末202からの無線信号が、アンテナ408により受信される。受信信号は、周波数変換部407にて無線受信周波数からベースバンド信号に変換され、復調部409で復調処理が行われる。復調されたデータは、デコーダー部410へ渡され、誤り訂正などのデコード処理が行われる。デコードされたデータのうち、制御データはプロトコル処理部403あるいはEPC通信部401、他基地局通信部402へ渡され、ユーザデータはEPC通信部401および他基地局通信部402へ渡される。基地局203の一連の処理は、制御部411によって制御される。よって制御部411は、図4では省略しているが、各部401〜410と接続している。
図5は、本発明に係るMMEの構成を示すブロック図である。図5では、前述の図2に示すMME部204に含まれるMME204aの構成を示す。PDN GW通信部501は、MME204aとPDN GWとの間のデータの送受信を行う。基地局通信部502は、MME204aと基地局203との間のS1インタフェースによるデータの送受信を行う。PDN GWから受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、PDN GW通信部501から、ユーザプレイン通信部503経由で基地局通信部502に渡され、1つあるいは複数の基地局203へ送信される。基地局203から受信したデータがユーザデータであった場合、ユーザデータは、基地局通信部502から、ユーザプレイン通信部503経由でPDN GW通信部501に渡され、PDN GWへ送信される。
PDN GWから受信したデータが制御データであった場合、制御データは、PDN GW通信部501から制御プレイン制御部505へ渡される。基地局203から受信したデータが制御データであった場合、制御データは、基地局通信部502から制御プレイン制御部505へ渡される。
HeNBGW通信部504は、HeNBGW205が存在する場合に設けられ、情報種別によって、MME204aとHeNBGW205との間のインタフェース(IF)によるデータの送受信を行う。HeNBGW通信部504から受信した制御データは、HeNBGW通信部504から制御プレイン制御部505へ渡される。制御プレイン制御部505での処理の結果は、PDN GW通信部501経由でPDN GWへ送信される。また、制御プレイン制御部505で処理された結果は、基地局通信部502経由でS1インタフェースにより1つあるいは複数の基地局203へ送信され、またHeNBGW通信部504経由で1つあるいは複数のHeNBGW205へ送信される。
制御プレイン制御部505には、NASセキュリティ部505−1、SAEベアラコントロール部505−2、アイドルステート(Idle State)モビリティ管理部505−3などが含まれ、制御プレインに対する処理全般を行う。NASセキュリティ部505−1は、NAS(Non-Access Stratum)メッセージのセキュリティなどを行う。SAEベアラコントロール部505−2は、SAE(System Architecture Evolution)のベアラの管理などを行う。アイドルステートモビリティ管理部505−3は、待受け状態(アイドルステート(Idle State);LTE−IDLE状態、または、単にアイドルとも称される)のモビリティ管理、待受け状態時のページング信号の生成および制御、傘下の1つあるいは複数の移動端末202のトラッキングエリアの追加、削除、更新、検索、トラッキングエリアリスト管理などを行う。
MME204aは、1つまたは複数の基地局203に対して、ページング信号の分配を行う。また、MME204aは、待受け状態(Idle State)のモビリティ制御(Mobility control)を行う。MME204aは、移動端末が待ち受け状態のとき、および、アクティブ状態(Active State)のときに、トラッキングエリア(Tracking Area)リストの管理を行う。MME204aは、UEが登録されている(registered)追跡領域(トラッキングエリア:Tracking Area)に属するセルへ、ページングメッセージを送信することで、ページングプロトコルに着手する。MME204aに接続されるHome−eNB206のCSGの管理およびCSG−IDの管理、そしてホワイトリスト管理は、アイドルステートモビリティ管理部505−3で行われてもよい。
次に通信システムにおけるセルサーチ方法の一例を示す。図6は、LTE方式の通信システムにおいて通信端末(UE)が行うセルサーチから待ち受け動作までの概略を示すフローチャートである。通信端末は、セルサーチを開始すると、ステップST601で、周辺の基地局から送信される第一同期信号(P−SS)、および第二同期信号(S−SS)を用いて、スロットタイミング、フレームタイミングの同期をとる。
P−SSとS−SSとを合わせて、同期信号(Synchronization Signal:SS)という。同期信号(SS)には、セル毎に割り当てられたPCIに1対1に対応するシンクロナイゼーションコードが割り当てられている。PCIの数は504通りが検討されている。この504通りのPCIを用いて同期をとるとともに、同期がとれたセルのPCIを検出(特定)する。
次に同期がとれたセルに対して、ステップST602で、基地局からセル毎に送信される参照信号(リファレンスシグナル:RS)であるセル固有参照信号(Cell-specific Reference Signal:CRS)を検出し、RSの受信電力(Reference Signal Received Power:RSRP)の測定を行う。参照信号(RS)には、PCIと1対1に対応したコードが用いられている。そのコードで相関をとることによって他セルと分離できる。ステップST1で特定したPCIから、該セルのRS用のコードを導出することによって、RSを検出し、RSの受信電力を測定することが可能となる。
次にステップST603で、ステップST602までで検出された一つ以上のセルの中から、RSの受信品質が最もよいセル、例えば、RSの受信電力が最も高いセル、つまりベストセルを選択する。
次にステップST604で、ベストセルのPBCHを受信して、報知情報であるBCCHを得る。PBCH上のBCCHには、セル構成情報が含まれるMIB(Master Information Block)がマッピングされる。したがって、PBCHを受信してBCCHを得ることで、MIBが得られる。MIBの情報としては、例えば、DL(ダウンリンク)システム帯域幅(送信帯域幅設定(transmission bandwidth configuration:dl-bandwidth)とも呼ばれる)、送信アンテナ数、SFN(System Frame Number)などがある。
次にステップST605で、MIBのセル構成情報をもとに該セルのDL−SCHを受信して、報知情報BCCHの中のSIB(System Information Block)1を得る。SIB1には、該セルへのアクセスに関する情報、セルセレクションに関する情報、他のSIB(SIBk;k≧2の整数)のスケジューリング情報が含まれる。また、SIB1には、トラッキングエリアコード(Tracking Area Code:TAC)が含まれる。
次にステップST606で、通信端末は、ステップST605で受信したSIB1のTACと、通信端末が既に保有しているトラッキングエリアリスト内のトラッキングエリア識別子(Tracking Area Identity:TAI)のTAC部分とを比較する。トラッキングエリアリストは、TAIリスト(TAI list)とも称される。TAIはトラッキングエリアを識別するための識別情報であり、MCC(Mobile Country Code)と、MNC(Mobile Network Code)と、TAC(Tracking Area Code)とによって構成される。MCCは国コードである。MNCはネットワークコードである。TACはトラッキングエリアのコード番号である。
通信端末は、ステップST606で比較した結果、ステップST605で受信したTACがトラッキングエリアリスト内に含まれるTACと同じならば、該セルで待ち受け動作に入る。比較して、ステップST605で受信したTACがトラッキングエリアリスト内に含まれなければ、通信端末は、該セルを通して、MMEなどが含まれるコアネットワーク(Core Network,EPC)へ、TAU(Tracking Area Update)を行うためにトラッキングエリアの変更を要求する。
コアネットワークを構成する装置(以下「コアネットワーク側装置」という場合がある)は、TAU要求信号とともに通信端末から送られてくる該通信端末の識別番号(UE−IDなど)をもとに、トラッキングエリアリストの更新を行う。コアネットワーク側装置は、通信端末に更新後のトラッキングエリアリストを送信する。通信端末は、受信したトラッキングエリアリストに基づいて、通信端末が保有するTACリストを書き換える(更新する)。その後、通信端末は、該セルで待ち受け動作に入る。
スマートフォンおよびタブレット型端末装置の普及によって、セルラー系無線通信によるトラフィックが爆発的に増大しており、世界中で無線リソースの不足が懸念されている。これに対応して周波数利用効率を高めるために、小セル化し、空間分離を進めることが検討されている。
従来のセルの構成では、eNBによって構成されるセルは、比較的広い範囲のカバレッジを有する。従来は、複数のeNBによって構成される複数のセルの比較的広い範囲のカバレッジによって、あるエリアを覆うように、セルが構成されている。
小セル化された場合、eNBによって構成されるセルは、従来のeNBによって構成されるセルのカバレッジに比べて範囲が狭いカバレッジを有する。したがって、従来と同様に、あるエリアを覆うためには、従来のeNBに比べて、多数の小セル化されたeNBが必要となる。
以下の説明では、従来のeNBによって構成されるセルのように、カバレッジが比較的大きいセルを「マクロセル」といい、マクロセルを構成するeNBを「マクロeNB」という。また、小セル化されたセルのように、カバレッジが比較的小さいセルを「スモールセル」といい、スモールセルを構成するeNBを「スモールeNB」という。
マクロeNBは、例えば、非特許文献7に記載される「ワイドエリア基地局(Wide Area Base Station)」であってもよい。
スモールeNBは、例えば、ローパワーノード、ローカルエリアノード、ホットスポットなどであってもよい。また、スモールeNBは、ピコセルを構成するピコeNB、フェムトセルを構成するフェムトeNB、HeNB、RRH(Remote Radio Head)、RRU(Remote Radio Unit)、RRE(Remote Radio Equipment)またはRN(Relay Node)であってもよい。また、スモールeNBは、非特許文献7に記載される「ローカルエリア基地局(Local Area Base Station)」または「ホーム基地局(Home Base Station)」であってもよい。
図7は、マクロeNBとスモールeNBとが混在する場合のセルの構成の概念を示す図である。マクロeNBによって構成されるマクロセルは、比較的広い範囲のカバレッジ701を有する。スモールeNBによって構成されるスモールセルは、マクロeNB(マクロセル)のカバレッジ701に比べて範囲が小さいカバレッジ702を有する。
複数のeNBが混在する場合、あるeNBによって構成されるセルのカバレッジが、他のeNBによって構成されるセルのカバレッジ内に含まれる場合がある。図7に示すセルの構成では、参照符号「704」または「705」で示されるように、スモールeNBによって構成されるスモールセルのカバレッジ702が、マクロeNBによって構成されるマクロセルのカバレッジ701内に含まれる場合がある。
また、参照符号「705」で示されるように、複数、例えば2つのスモールセルのカバレッジ702が、1つのマクロセルのカバレッジ701内に含まれる場合もある。移動端末(UE)703は、例えばスモールセルのカバレッジ702内に含まれ、スモールセルを介して通信を行う。
また図7に示すセルの構成では、参照符号「706」で示されるように、マクロeNBによって構成されるマクロセルのカバレッジ701と、スモールeNBによって構成されるスモールセルのカバレッジ702とが複雑に重複する場合が生じる。
また、参照符号「707」で示されるように、マクロeNBによって構成されるマクロセルのカバレッジ701と、スモールeNBによって構成されるスモールセルのカバレッジ702とが重複しない場合も生じる。
さらには、参照符号「708」で示されるように、多数のスモールeNBによって構成される多数のスモールセルのカバレッジ702が、1つのマクロeNBによって構成される1つのマクロセルのカバレッジ701内に構成される場合も生じる。
3GPPおよびMETISにおいて、5Gの必須の要件の1つとして、低レイテンシ(latency)、すなわち、送信データが生成されてから相手先に伝わるまでの時間の中でも、特に、データの送信が完了するまでの待ち時間を短くすることが求められ、送信時間間隔(Transmission Time Interval;略称:TTI)の短縮化が議論されている。
従来の3GPPのLTE/LTE−Aの規格(非特許文献1参照)に準拠した基地局では、送信単位であるTTIは、時間長であるTTI長が1msのサブフレームの1種類しか定義されていない。
したがって、基地局から通信端末への下りリンクを考えたときに、基地局が通信端末にデータを送信する期間、および通信端末が受信したデータのACK/NACK信号を基地局に送るまでの時間が、TTI長に制約される。これによって、到達確認を含めた伝送のレイテンシが大きくなるという問題がある。
この問題を解決するために、本発明の実施の形態1では、基地局を、「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能」、および「複数のデータの標準TTI長における配置に関する配置情報を通信端末に通知する機能」を有するように構成する。
「標準TTI長」とは、基地局が複数の通信端末と通信している場合でも、データの通信をまたがって行わない最小の時間間隔である。また、「標準TTI長」は、またがってデータの通信を行わないという条件を満たせば、最大のTTIの長さでもよい。
従来のLTEにおいて、時間方向に「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能」の例を説明する。非特許文献10のTable5.2.3−1に記載されているNormal cyclic prefixのときには、以下の式(1)に示すようになる。このときのフレーム構成で、標準TTI長をサブフレーム長の1ms、14OFDMシンボルとした例で説明する。
図8は、本発明の実施の形態1の通信システムにおけるユーザデータのTTI長と標準TTI長との関係の一例を示す図である。図8では、14OFDMシンボルの標準TTI長に対して、14OFDMシンボル、7OFDMシンボル、2OFDMシンボルのTTI長を使用した例を示している。図8において、横軸は時間tを示す。
図8に示す例では、標準TTIをまたがるデータを生じさせることなく、標準TTIよりも短いTTIのデータを配置することができる。標準TTI長は、使用する全TTI長の公倍数でなくてもよい。標準TTI長が、使用する全TTI長の公倍数でない場合は、各TTI長のデータは、標準TTI長の単位に収まるTTI数分だけ時間方向にマッピングする。余ったOFDMシンボルは、さらに短いTTI長のデータに使用するか、または未使用とする。
図9は、本発明の実施の形態1の通信システムにおけるユーザデータのマッピングの一例を示す図である。図9では、標準TTI長を14OFDMシンボルとして、ユーザデータのTTI長が標準TTI長の約数である場合と、ユーザデータのTTI長が標準TTI長の約数でない場合とについて、ユーザデータを時間方向にマッピングする一例を示す。図9において、横軸は時間tを示す。
例えば、5Gで提案されている1OFDMシンボル、2OFDMシンボル、3OFDMシンボル、4OFDMシンボル、7OFDMシンボルを送信単位とする下り無線フォーマットでは、図9に示すように、各TTI長のデータをマッピングする。TTI長が標準TTI長の約数でない3OFDMシンボルまたは4OFDMシンボルを使用する場合には、標準TTI長の時間で余ったOFDMシンボルを、TTI長が1OFDMシンボルのデータ用リソースに割り当てる。
図9では、1OFDMシンボルをTTI長とする例を示している。この場合の制御チャネルの送信方法としては、例えば、制御チャネルの情報量を削減した上で、同じ1シンボル上にデータと制御チャネルとを配置する方法が挙げられる。または、ユーザデータ用のOFDMシンボルとは別の短いシンボル長の制御チャネル専用OFDMシンボルを各TTIに付け加えることなどの方法などがある。これらの方法は、本実施の形態におけるマッピングの妨げにはならない。
さらに、図9の3OFDMシンボルまたは4OFDMシンボルを使用する場合のように、標準TTI長の約数ではないTTIも配置できる機能を有するとよい。この機能を有することによって、規定できるユーザデータのTTI長の自由度が高くなる。これによって、将来的なTTI長の追加などの拡張も容易に行うことができる。
図10は、本発明の実施の形態1におけるリソースブロックマッピングの一例を示す図である。図10では、動的にTTI長毎のリソースブロックマッピングを変更する例を示している。図10において、横軸は時間tを示し、縦軸は周波数fを示す。
前述の図9では、TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能の一例として、時間方向に種々のTTI長となるデータを、標準TTIの境目をまたがらないように配置する機能の例を示している。図10では、TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能のもう一つの例として、周波数方向に種々のTTI長となるデータを配置する例を示している。
基地局は、標準TTI長と、選択的にいくつかのTTI長での接続が可能である。基地局は、自局が使用可能な全てのTTI長から、同一の標準TTI長の期間内で1つ以上のTTI長となる接続(リンク)を選択する。基地局は、選択した接続(リンク)のTTI長を通信端末に与える。
図10では、最初の標準TTIの期間は、「TTI長1」、「TTI長2」および「TTI長3」の3種類のTTI長による接続が可能であることを示している。
基地局は、標準時間単位に下りリンクで利用可能なOFDMシンボル上のリソースブロックを周波数方向に分割して、各TTI長データ専用のリソースとして割り当てる。各TTI長で送信するPDCCHおよびPDSCHは、割り当てられた周波数にマッピングする。各TTI長データに割り当てる周波数は、標準TTI単位で動的に変更してもよい。
次に、「対向する通信端末に当該配置情報を通知する機能」の例について説明する。基地局から報知チャネル(PBCH)によって通知する例を説明する。
例えば、送信されるMIB(Master Information Block)に、当該基地局が使用できるTTI長の種類、ならびに各TTI長用の下りリソースとして割り当てる時間および周波数の情報を含めるとよい。
通信端末は、MIBを受信することによって、通信しようとする基地局で送受信されるデータのTTI長の種類と配置情報とを認識することが可能となる。
以上のように本実施の形態では、基地局は、「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して通信端末に送信する機能」と、「複数のデータの標準TTIにおける配置に関する配置情報を通信端末に通知する機能」とを有する。これによって、複数のデータを異なるTTIで、基地局から通信端末に送信することができるので、通信の待ち時間、すなわちレイテンシを短縮することができる。
具体的には、TTI長を可変にすることができるので、通常のTTIよりも短いデータを配置した通信が可能となる。TTIを短くすることによって、データの送信から受信までの片道のレイテンシを短くすることができる。また、受信側からのNACK返送によるデータの再送を考慮した場合、再送するデータのTTIが短くなることによって、再送を含めたレイテンシを低く抑えることができる。
前述の「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して通信端末に送信する機能」の例では、時間方向の配置および周波数方向の配置について説明した。3GPPのリソースブロックのように、特定の周波数および特定の時間を1つの単位(以下「リソースブロック」という場合がある)として、当該単位毎に種々のTTI長を配置してもよい。このようにすることによって、基地局が通信端末に通知するデータのTTI長の種類と配置情報とを低減することができる。
さらに、通信端末は、「標準TTI長」の境界を基地局の報知情報、あるいは同期信号と同期させる機能を有することが望ましい。ここで、基地局の報知情報は、3GPPにおけるPBCHである。同期信号は、3GPPにおけるP−SS、S−SSである。また、「標準TTI長」の境界は、CRS、DMRS、CSI−RS、SRS(Sounding Reference Signal)などのリファレンスシグナルと同期させるのが望ましい。あるいは、完全に同期していなくても固定のオフセットを有してもよい。
このようにすることによって、通信端末は、IDLE状態からセルサーチをして報知チャネルを受信し、接続を開始する時点で、基地局の標準TTI長のタイミングに同期することになる。
これによって、通信端末は、標準TTIの開始時刻からユーザデータのTTIのタイミングを容易に判断することが可能である。したがって、TTI長に依存したタイミング制御を必要としない。
また、通信端末は、RRC接続の後も、ユーザデータのTTI長に関わらず、標準TTI長のタイミングで、基地局との遅延測定および受信電力の測定を行うことができる。
さらに、「標準TTI長」の境界に対して、既定の位置にPDCCHを配置することが望ましい。これによって、各通信端末は、標準TTI長内の処理をする前に、PDCCHの配置を把握することができる。したがって、通信端末における処理量の低減を図ることができる。上記の既定の位置は、MIBまたはSIBなどの報知情報で通知してもよい。
また、「標準TTI長」の境界内のリソースブロック毎に、規定の位置にPDCCHを配置してもよい。前述の図10では、各リソースブロックの先頭の1OFDMシンボルから3OFDMシンボルにPDCCHを配置した例を示している。「標準TTI長」の境界内のリソースブロック毎に、規定の位置にPDCCHを配置することによって、TTIが異なるリソースブロック毎に、TTIに対応した異なるPDCCHの送信が可能となる。
また、「標準TTI長」の境界に対して、既定の位置に、PCCHおよびCCCHなどの各種共通チャネルを配置することが望ましい。これによって、各通信端末は、標準TTI長内の処理をする前に、共通チャネルの配置を把握することができる。したがって、通信端末における処理量の低減を図ることができる。上記の既定の位置は、MIBまたはSIBの報知情報で通知してもよい。
図11および図12は、下りチャネルのマッピングの一例を示す図である。図11は、標準TTI長の制御チャネルのマッピングの一例を示す図である。図12は、各TTI長のユーザデータのマッピングの一例を示す図である。
図11に示すように、基地局では、報知制御チャネル(BCCH)、ページング制御チャネル(PCCH)、および共有制御チャネル(CCCH)などの制御チャネルは、MACにおいて標準TTI長に属するMAC PDU(MAC Protocol Data Unit)に出力して、標準TTI長の物理チャネルにマッピングする。
これに対して、RRC接続状態で使用するユーザデータ用の個別トラフィックチャネル(DTCH)および個別制御チャネル(DCCH)は、図12に示すように、各TTI長に属するMAC PDUに出力して、各TTI長の物理チャネルであるPDSCHおよびPDCCHにマッピングする。
また、基地局は、TTI長だけではなく、ベアラ、サービス、QoS(Quality of Service)、またはコンテンツの種別によって、標準TTI時間内、またはそれ以外の時間単位で、使用する下りリソースを選択し、MAC PDUを分離してもよい。
本実施の形態では、各TTI長のユーザデータがマッピングされる物理下り共有チャネル(PDSCH)および物理下り制御チャネル(PDCCH)を、標準TTI長で全ての通信端末に共通に送信する物理制御チャネルから分離する。そして、各TTI長で独立した下りリソースにマッピングし、コーディング処理を行う。
これによって、TTI長を可変とした基地局および通信端末を実現することができる。特に、複数のTTI長を同時に使用する基地局および通信端末では、制御の簡略化に有効である。
SIBを搬送するためのPDSCHは、周波数利用効率を高めるために、標準TTI長のリソースを使用して全TTI長共通で一括送信するか、または各TTI長でそれぞれ割り当てられたリソースで個別に送信してもよい。
また、ランダムアクセスシーケンスを分類し、ランダムアクセスプリアンブルに続くRACH情報を送信するPDSCHのTTI長に対応させる機能を有するとよい。ランダムアクセスシーケンスは、SIB2に含まれるランダムアクセスプリアンブルを同定するための既知系列である。
具体的には、それぞれのTTI長で異なるシーケンス番号となるように定義して送信する。これによって、通信端末において、標準のTTI長で接続を開始して、その後に所望のTTI長に遷移する必要がないので、データの通信の開始までの時間を短縮することが可能となる。
図13は、本発明の実施の形態1の通信システムにおける通信端末が行う通信処理の手順の一例を示すフローチャートである。図13では、通信処理として、IDLE状態からRRC接続までの処理の手順の一例を示す。通信端末は、セルサーチを開始すると、ステップST1301に移行する。
ステップST1301、ステップST1302、およびステップST1303の処理は、それぞれ、図6のステップST601、ステップST602およびステップST603の処理と同一であるので、説明を省略する。
ステップST1304において、通信端末は、図6のステップST604と同様にして、ベストセルのPBCHを受信して、報知情報であるBCCHを得る。これによって、通信端末は、ベストセルのMIBを得て、基地局のセル構成情報を解析する。本実施の形態では、通信端末は、ステップST1304において、報知情報であるBCCHに加えて、基地局側で使用可能なTTI長情報を取得する。
ステップST1305において、通信端末(UE)は、MIBのTTI長情報に自端末(UE)と一致するものがあるか否かを判断する。具体的には、通信端末は、通信可能なTTI長が基地局でサポートされるか否かを判断することによって、MIBのTTI長情報に自端末(UE)と一致するものがあるか否かを判断する。
通信可能なTTI長が基地局でサポートされると判断された場合は、MIBのTTI長情報に自端末(UE)と一致するものがあると判断して、ステップST1306に移行する。通信可能なTTI長が基地局でサポートされないと判断された場合は、MIBのTTI長情報に自端末(UE)と一致するものがないと判断して、他の基地局(セル)をサーチする。
ステップST1306およびステップST1307の処理は、それぞれ図6のステップST605およびステップST606の処理と同一であるので、説明を省略する。
以上の処理を行うことによって、MIBにTTI長情報が含まれる場合、通信端末は、接続しようとする基地局の利用可能なTTI長を接続前の段階で判別することができる。したがって、接続試行回数を増やすことなく、効率良くRRC接続することが可能である。
実施の形態2.
本発明の実施の形態2の通信システムは、前述の実施の形態1の通信システムと構成が類似するので、共通する説明および図示を省略する。本実施の形態の通信システムは、実施の形態1と同様に、基地局が「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能」および「複数のデータの標準TTI長における配置に関する配置情報を通信端末に通知する機能」を有するように構成される。
本発明の実施の形態2の通信システムは、前述の実施の形態1の通信システムと構成が類似するので、共通する説明および図示を省略する。本実施の形態の通信システムは、実施の形態1と同様に、基地局が「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能」および「複数のデータの標準TTI長における配置に関する配置情報を通信端末に通知する機能」を有するように構成される。
これに加えて、本実施の形態の通信システムは、上りの通信端末の送信についても「TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して送信する機能」、および、「複数のデータの標準TTI長における配置に関する配置情報を通信端末に通知する機能」を有するように構成される。
すなわち、本実施の形態では、通信端末は、「前述の配置情報が基地局から通知されると、TTI長が異なる複数のデータを同一の標準TTIに配置して基地局に送信する機能」を有するように構成される。これによって、複数のデータを異なるTTIで通信端末から基地局に送信することができるので、通信の待ち時間、すなわちレイテンシを短縮することができる。したがって、レイテンシがさらに小さい通信システムを実現することができる。
特に、「標準TTI長」の境界に対して、既定の位置に、各種共通チャネルであるRACHを配置することが望ましい。これによって、各通信端末は、標準TTI長内で処理を行う前に、共通チャネルの配置を把握することができる。したがって、通信端末における処理量の低減を図ることができる。上記の既定の位置は、MIBまたはSIBなどの報知情報で通知してもよい。
本実施の形態の通信システムは、上りリンクについても、下りリンクと同様に、OFDMシンボルの周波数方向に、TTI長によるリソース割り当てを行い、さらに、PRACHの送信可能リソースもTTI長毎のリソースにマッピングする機能を有する。
図14は、本発明の実施の形態2におけるPRACHのリソース割り当ての一例を示す図である。基地局は、TTI長1およびTTI長2の2種類のTTI長の接続方法を提供する。基地局は、図14に示すように、それぞれのTTI長で、一定の間隔および周波数帯に、PRACH送信可能リソースを設定する。
通信端末は、TTI長を選択して、定められたPRACH送信可能リソースで基地局にPRACHを送信する。通信端末は、TTI長毎のPRACH送信可能リソースを、例えば、MIBのTTI長情報を拡張することによって、判断することが可能である。
以上の本実施の形態によれば、前述の実施の形態1と同様に、基地局は、PRACHを受信した時点で、通信端末が期待するTTI長を認識することができる。これに加えて、本実施の形態では、基地局は、TTI長毎にPRACHを送信可能な上りリソースの間隔を変えることによって、最適なランダムアクセスシーケンスの応答時間、およびPRACHで使用される上りリソースのオーバヘッドの調節が可能である。このことは、特に、通信端末がIDLE状態から接続するまでの時間の短縮に有効である。
前述の各実施の形態およびその変形例は、本発明の例示に過ぎず、本発明の範囲内において、各実施の形態およびその変形例を自由に組合せることができる。また各実施の形態およびその変形例の任意の構成要素を適宜変更または省略することができる。
701 マクロセルのカバレッジ、702 スモールセルのカバレッジ、703 移動端末(UE)。
Claims (5)
- 通信端末装置と、前記通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備える通信システムであって、
前記基地局装置は、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置して、前記通信端末装置に送信するとともに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報を前記通信端末装置に通知することを特徴とする通信システム。 - 前記通信端末装置は、前記配置情報が前記基地局装置から通知されると、前記送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを同一の前記標準時間間隔に配置して、前記基地局装置に送信することを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 通信端末装置と、前記通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備える通信システムを構成する前記基地局装置であって、
送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置して、前記通信端末装置に送信するとともに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報を前記通信端末装置に通知することを特徴とする基地局装置。 - 通信端末装置と、前記通信端末装置と無線通信可能な基地局装置とを備える通信システムを構成する前記通信端末装置であって、
送信時間間隔の長さが異なる複数のデータが、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置されて前記基地局装置から自装置に送信されるときに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報が前記基地局装置から自装置に通知されると、前記送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを同一の前記標準時間間隔に配置して、前記基地局装置に送信することを特徴とする通信端末装置。 - 通信端末装置と基地局装置との間で無線通信を行う通信方法であって、
前記基地局装置は、送信時間間隔の長さが異なる複数のデータを、基準となる前記送信時間間隔として予め定める同一の標準送信時間間隔に配置して、前記通信端末装置に送信するとともに、前記複数のデータの前記標準送信時間間隔における配置に関する配置情報を前記通信端末装置に通知することを特徴とする通信方法。
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