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技術 通信装置および通信方法

出願人 シャープ株式会社鴻穎創新有限公司
発明者 白川淳山田良太浜口泰弘府川和彦
出願日 2018年12月26日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2018-242660
公開日 2020年7月9日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-107949
状態 未査定
技術分野 移動無線通信システム 交流方式デジタル伝送 無線伝送方式一般(ダイバーシチ方式等)
主要キーワード 洗濯機器 サブ区間 キッチン機器 電力振幅 人工雑音 最小システム 特性条件 生活機器
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

盗聴者が複数のアンテナを備えている場合であっても、安全に通信することが可能な通信装置及び通信方法を提供すること。

解決手段

3本以上の送信アンテナから定振幅信号を送信する送信部と、前記定振幅信号の位相を、チャネル情報及び目標シンボルに基づいて制御する制御部と、ビットから変調シンボルを生成する変調部と,を備え、前記目標シンボルは、前記変調シンボルに振幅係数乗算して生成される。

概要

背景

2020年の商業サービス開始を目指し、第5世代移動無線通信システム(5Gシステム)に関する研究・開発活動が盛んに行なわれている。最近、国際標準機関である国際電気通信連合無線通信部門(International Telecommunication Union Radio communications Sector:ITU−R)より、5Gシステムの標準方式(International mobile telecommunication - 2020 and beyond:IMT-2020)に関するビジョン勧告報告された(非特許文献1参照)。

無線通信は、今後ますます重要になり、通信装置の数もさらに増加すると考えられる。このときにセキュリティが問題となる可能性がある。セキュリティは通信ステムにおいて、最重要技術の1つである。一般に、セキュリティは、物理層よりも上位レイヤでの暗号化による安全な通信が良く用いられる。しかしながら、無線通信は、広範囲に送信されるため、盗聴者は暗号化されていない制御情報などを受信できる可能性がある。このような、物理層において、安全な通信をするための技術として、物理層セキュリティがある。物理層セキュリティ技術としては、例えば、正規ユーザに対してヌル、盗聴者に対して非ヌルとした、人工雑音送信信号に付加して送信する技術がある。人工雑音は、送信側と正規ユーザとの間のチャネル情報を鍵として安全な通信を可能とし、盗聴者の盗聴を困難とする技術である。人工雑音を用いた物理層セキュリティ技術については非特許文献2に記載されている。

概要

盗聴者が複数のアンテナを備えている場合であっても、安全に通信することが可能な通信装置及び通信方法を提供すること。3本以上の送信アンテナから定振幅信号を送信する送信部と、前記定振幅信号の位相を、チャネル情報及び目標シンボルに基づいて制御する制御部と、ビットから変調シンボルを生成する変調部と,を備え、前記目標シンボルは、前記変調シンボルに振幅係数乗算して生成される。

目的

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、盗聴者が複数のアンテナを備えている場合であっても、安全に通信することが可能な通信装置及び通信方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

3本以上の送信アンテナから定振幅信号を送信する送信部と、前記定振幅信号の位相を、チャネル情報及び目標シンボルに基づいて制御する制御部と、ビットから変調シンボルを生成する変調部と,を備え、前記目標シンボルは、前記変調シンボルに振幅係数乗算して生成される、通信装置

請求項2

目標振幅は、少なくとも目標振幅の基準、目標振幅の適用単位、又は目標振幅の変更タイミング、に従って選択され、前記目標振幅は目標シンボルの振幅である、請求項1に記載の通信装置。

請求項3

前記目標振幅の基準は、復調参照信号の振幅である請求項2に記載の通信装置。

請求項4

前記目標振幅の基準は、前記変調シンボルの振幅である請求項2に記載の通信装置。

請求項5

前記目標振幅の基準は、参照リソースエレメントの振幅である、請求項2に記載の通信装置。

請求項6

前記目標振幅の適用単位は1又は複数のリソースエレメントである請求項2に記載の通信装置。

請求項7

前記目標振幅の適用単位は、1又は複数のOFDMシンボルである、請求項2に記載の通信装置。

請求項8

前記目標振幅の適用単位は、1又は複数のリソースブロックである、請求項2に記載の通信装置。

請求項9

前記目標振幅の変更タイミングは、周期的である、請求項2に記載の通信装置。

請求項10

前記目標振幅の変更タイミングは、非周期的である、請求項2に記載の通信装置。

請求項11

第1の制御情報を送信し、前記第1の制御情報は少なくとも前記目標振幅の基準、前記目標振幅の適用単位、前記目標振幅の変更タイミング、の何れか一つを含む請求項2に記載の通信装置。

請求項12

第2の制御情報を送信し、前記第2の制御情報は1つの前記目標振幅、もしくは複数の前記目標振幅から構成され変更パターン、の何れか一つを含む請求項2に記載の通信装置。

請求項13

第1の制御情報、及び目標シンボルを受信する受信部と、前記目標シンボルを復調する復調部と、を備え、目標振幅は前記目標シンボルの振幅であり、前記第1の制御情報は、少なくとも前記目標振幅の基準、前記目標振幅の適用単位、前記目標振幅の変更タイミング、の何れか一つを含み、前記目標シンボルは、ビットから生成された変調シンボルに前記目標振幅が乗算されたものであり、前記第1の制御情報に基づいて受信した前記目標シンボルを復調する、通信装置。

請求項14

前記受信部は、第2の制御情報を受信し、前記第2の制御情報は、1又は複数の前記目標振幅から構成される変更パターンを含み、前記第1の制御情報及び前記第2の制御情報に基づいて前記目標シンボルを復調する、請求項13に記載の通信装置。

請求項15

3本以上の送信アンテナから定振幅信号を送信するステップと、前記定振幅信号の位相を、チャネル情報及び目標シンボルに基づいて制御するステップと、ビットから変調シンボルを生成するステップと,を備え、前記目標シンボルは、前記変調シンボルに振幅係数を乗算して生成される、通信方法

請求項16

第1の制御情報、及び目標シンボルを受信するステップと、前記目標シンボルを復調するステップと、を備え、目標振幅は前記目標シンボルの振幅であり、前記第1の制御情報は、少なくとも前記目標振幅の基準、前記目標振幅の適用単位、前記目標振幅の変更タイミング、の何れか一つを含み、前記目標シンボルは、ビットから生成された変調シンボルに前記目標振幅が乗算されたものであり、前記第1の制御情報に基づいて受信した前記目標シンボルを復調する、通信方法。

技術分野

0001

本発明は、通信装置および通信方法に関する。

背景技術

0002

2020年の商業サービス開始を目指し、第5世代移動無線通信システム(5Gシステム)に関する研究・開発活動が盛んに行なわれている。最近、国際標準機関である国際電気通信連合無線通信部門(International Telecommunication Union Radio communications Sector:ITU−R)より、5Gシステムの標準方式(International mobile telecommunication - 2020 and beyond:IMT-2020)に関するビジョン勧告報告された(非特許文献1参照)。

0003

無線通信は、今後ますます重要になり、通信装置の数もさらに増加すると考えられる。このときにセキュリティが問題となる可能性がある。セキュリティは通信ステムにおいて、最重要技術の1つである。一般に、セキュリティは、物理層よりも上位レイヤでの暗号化による安全な通信が良く用いられる。しかしながら、無線通信は、広範囲に送信されるため、盗聴者は暗号化されていない制御情報などを受信できる可能性がある。このような、物理層において、安全な通信をするための技術として、物理層セキュリティがある。物理層セキュリティ技術としては、例えば、正規ユーザに対してヌル、盗聴者に対して非ヌルとした、人工雑音送信信号に付加して送信する技術がある。人工雑音は、送信側と正規ユーザとの間のチャネル情報を鍵として安全な通信を可能とし、盗聴者の盗聴を困難とする技術である。人工雑音を用いた物理層セキュリティ技術については非特許文献2に記載されている。

先行技術

0004

“IMT Vision - Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond,” RecommendationITU-R M.2083-0, Sept. 2015.
S. Goel and R. Negi, “Guaranteeing secrecy using artificial noise,”IEEE trans. Wireless Commun. Vol. 7, No. 6, pp. 2180-2189, Jun. 2008.

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、非特許文献2に記載の方法では、盗聴者が複数のアンテナを備えていれば、チャネル情報を含むダイバーシチ合成ウェイトを統計的にブラインド推定し、ダイバーシチ合成により希望信号を抽出できる可能性がある。

0006

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、盗聴者が複数のアンテナを備えている場合であっても、安全に通信することが可能な通信装置及び通信方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上述した課題を解決するために本発明に係る通信装置、及び通信方法の構成は、次の通りである。

0008

本発明の一態様に係る通信装置は、3本以上の送信アンテナから定振幅信号を送信する送信部と、前記定振幅信号の位相を、チャネル情報及び目標シンボルに基づいて制御する
制御部と、ビットから変調シンボルを生成する変調部と,を備え、前記目標シンボルは、前記変調シンボルに振幅係数乗算して生成される。

0009

また、本発明の一態様に係る通信装置において、目標振幅は、少なくとも目標振幅の基準、目標振幅の適用単位、又は目標振幅の変更タイミング、に従って選択され、前記目標振幅は目標シンボルの振幅である。

0010

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記目標振幅の基準は、復調参照信号の振幅である。

0011

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記目標振幅の基準は、前記変調シンボルの振幅である。

0012

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記目標振幅の基準は、参照リソースエレメントの振幅である。

0013

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記目標振幅の適用単位は、1又は複数のリソースエレメントである。

0014

また、本発明の一態様に係る通信装置において、1又は複数のOFDMシンボルである。

0015

また、本発明の一態様に係る通信装置において、1又は複数のリソースブロックである。

0016

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記目標振幅の変更タイミングは、周期的である。

0017

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記目標振幅の変更タイミングは、非周期的である。

0018

また、本発明の一態様に係る通信装置において、第1の制御情報を送信し、前記第1の制御情報は少なくとも前記目標振幅の基準、前記目標振幅の適用単位、前記目標振幅の変更タイミング、の何れか一つを含む

0019

また、本発明の一態様に係る通信装置において、第2の制御情報を送信し、前記第2の制御情報は1つの前記目標振幅、もしくは複数の前記目標振幅から構成され変更パターン、の何れか一つを含む

0020

また、本発明の一態様に係る通信装置において、第1の制御情報、及び目標シンボルを受信する受信部と、前記目標シンボルを復調する復調部と、を備え、目標振幅は前記目標シンボルの振幅であり、前記第1の制御情報は、少なくとも前記目標振幅の基準、前記目標振幅の適用単位、前記目標振幅の変更タイミング、の何れか一つを含み、前記目標シンボルは、ビットから生成された変調シンボルに前記目標振幅が乗算されたものであり、前記第1の制御情報に基づいて受信した前記目標シンボルを復調する。

0021

また、本発明の一態様に係る通信装置において、前記受信部は、第2の制御情報を受信し、前記第2の制御情報は、1又は複数の前記目標振幅から構成される変更パターンを含み、前記第1の制御情報及び前記第2の制御情報に基づいて前記目標シンボルを復調する。

0022

また、本発明の一態様に係る通信方法において、3本以上の送信アンテナから定振幅信号を送信するステップと、前記定振幅信号の位相を、チャネル情報及び目標シンボルに基づいて制御するステップと、ビットから変調シンボルを生成するステップと,を備え、前記目標シンボルは、前記変調シンボルに振幅係数を乗算して生成される。

0023

また、本発明の一態様に係る通信方法において、第1の制御情報、及び目標シンボルを受信するステップと、前記目標シンボルを復調するステップと、を備え、目標振幅は前記目標シンボルの振幅であり、前記第1の制御情報は、少なくとも前記目標振幅の基準、前記目標振幅の適用単位、前記目標振幅の変更タイミング、の何れか一つを含み、前記目標シンボルは、ビットから生成された変調シンボルに前記目標振幅が乗算されたものであり、前記第1の制御情報に基づいて受信した前記目標シンボルを復調する。

発明の効果

0024

本発明によれば、送信アンテナのそれぞれから、チャネル情報を鍵とした位相制御を施した信号を送信し、送信側と正規ユーザの間の安全な通信を可能とし、盗聴者の盗聴を困難とする。また各送信アンテナから定振幅信号を送信することで、増幅器に求められる線形性条件、ダイナミックレンジ条件を緩和し、省電力の効果がある。また、短い期間で希望信号の統計的性質を変えることで、盗聴者が盗聴するためのダイバーシチ合成ウェイトのブラインド推定を困難にし、さらに安全な通信が可能となる。

図面の簡単な説明

0025

本実施形態に係る通信システムの例を示す図である
本実施形態に係る基地局装置の構成例を示すブロック図である
本実施形態に係る端末装置の構成例を示すブロック図である

実施例

0026

本実施形態における通信システムは、基地局装置(送信装置セル送信点送信アンテナ群送信アンテナポート群、コンポーネントキャリア、eNodeB、送信ポイント送受信ポイント、送信パネルアクセスポイントサブアレー、通信装置)および端末装置(端末移動端末受信点受信端末受信装置受信アンテナ群受信アンテナポート群、UE、受信ポイント受信パネルステーション、サブアレー、通信装置)を備える。また端末装置と接続している(無線リンク確立している)基地局装置をサービングセルと呼ぶ。なお、以下の実施形態において、通信装置といった場合、基地局装置又は端末装置を表す。

0027

本実施形態における基地局装置及び端末装置は、免許が必要な周波数帯域ライセンスバンド)及び/又は免許不要の周波数帯域(アンライセンスバンド)で通信することができる。

0028

本実施形態において、“X/Y”は、“XまたはY”の意味を含む。本実施形態において、“X/Y”は、“XおよびY”の意味を含む。本実施形態において、“X/Y”は、“Xおよび/またはY”の意味を含む。

0029

図1は、本実施形態に係る通信システムの例を示す図である。図1に示すように、本実施形態における通信システムは、基地局装置1A、端末装置2Aを備える。また、カバレッジ1−1は、基地局装置1Aが端末装置と接続可能な範囲(通信エリア)である。また基地局装置1Aを単に基地局装置とも呼ぶ。また端末装置2Aを単に端末装置とも呼ぶ。

0030

図1において、端末装置2Aから基地局装置1Aへの上りリンクの無線通信では、以下の上りリンク物理チャネルが用いられる。上りリンク物理チャネルは、上位層から出力さ
れた情報を送信するために使用される。
・PUCCH(Physical Uplink Control Channel)
・PUSCH(Physical Uplink Shared Channel)
・PRACH(Physical Random Access Channel)

0031

PUCCHは、上りリンク制御情報(Uplink Control Information: UCI)を送信する
ために用いられる。ここで、上りリンク制御情報は、下りリンクデータ下りリンクトランスポートブロック、Downlink-Shared Channel: DL-SCH)に対するACK(a positive acknowledgement)またはNACK(a negative acknowledgement)(ACK/NACK
)を含む。下りリンクデータに対するACK/NACKを、HARQ−ACK、HARQフィードバックとも称する。

0032

また、上りリンク制御情報は、下りリンクに対するチャネル状態情報(Channel State Information: CSI)を含む。また、上りリンク制御情報は、上りリンク共用チャネル(Uplink-Shared Channel: UL-SCH)のリソースを要求するために用いられるスケジューリング要求(Scheduling Request: SR)を含む。前記チャネル状態情報は、好適な空間多重数を指定するランク指標RI(Rank Indicator)、好適なプレコーダを指定するプレコーディング行列指標PMI(Precoding Matrix Indicator)、好適な伝送レートを指定するチャネル品質指標CQI(Channel Quality Indicator)、好適なCSI−RSリソースを示すCSI−RS(Reference Signal、参照信号)リソース指標CRI(CSI-RS Resource Indicator)、CSI−RS又はSS(Synchronization Signal;同期信号)により測定されたRSRP(Reference Signal Received Power)などが該当する。

0033

前記チャネル品質指標CQIは(以下、CQI値)、所定の帯域(詳細は後述)における好適な変調方式(例えば、QPSK、16QAM、64QAM、256QAMなど)、符号化率(coding rate)とすることができる。CQI値は、前記変更方式や符号化率に
より定められたインデックス(CQI Index)とすることができる。前記CQI値は、予め
当該システムで定めたものをすることができる。

0034

前記CRIは、複数のCSI−RSリソースから受信電力受信品質が好適なCSI−RSリソースを示す。

0035

なお、前記ランク指標、前記プレコーディング品質指標は、予めシステムで定めたものとすることができる。前記ランク指標や前記プレコーディング行列指標は、空間多重数やプレコーディング行列情報により定められたインデックスとすることができる。なお、前記CQI値、PMI値、RI値及びCRI値の一部又は全部をCSI値とも総称する。

0036

PUSCHは、上りリンクデータ(上りリンクトランスポートブロック、UL-SCH)を送信するために用いられる。また、PUSCHは、上りリンクデータと共に、ACK/NACKおよび/またはチャネル状態情報を送信するために用いられても良い。また、PUSCHは、上りリンク制御情報のみを送信するために用いられても良い。

0037

また、PUSCHは、RRCメッセージを送信するために用いられる。RRCメッセージは、無線リソース制御(Radio Resource Control:RRC)層において処理される情報/
信号である。また、PUSCHは、MAC CE(Control Element)を送信するために
用いられる。ここで、MAC CEは、媒体アクセス制御(MAC: Medium Access Control)層において処理(送信)される情報/信号である。

0038

例えば、パワーヘッドルームは、MAC CEに含まれ、PUSCHを経由して報告されても良い。すなわち、MAC CEのフィールドが、パワーヘッドルームのレベルを示
すために用いられても良い。

0039

PRACHは、ランダムアクセスプリアンブルを送信するために用いられる。

0040

また、上りリンクの無線通信では、上りリンク物理信号として上りリンク参照信号(Uplink Reference Signal: UL RS)が用いられる。上りリンク物理信号は、上位層から出力された情報を送信するためには使用されないが、物理層によって使用される。ここで、上りリンク参照信号には、DMRS(Demodulation Reference Signal)、SRS(Sounding Reference Signal)、PT−RS(Phase-Tracking reference signal)が含まれる。

0041

DMRSは、PUSCHまたはPUCCHの送信に関連する。例えば、基地局装置1Aは、PUSCHまたはPUCCHの伝搬路補正を行なうためにDMRSを使用する。例えば、基地局装置1Aは、上りリンクのチャネル状態を測定するためにSRSを使用する。またSRSは上りリンクの観測サウンディング)に用いられる。またPT−RSは位相雑音補償するために用いられる。なお、上りリンクのDMRSを上りリンクDMRSとも呼ぶ。

0042

図1において、基地局装置1Aから端末装置2Aへの下りリンクの無線通信では、以下の下りリンク物理チャネルが用いられる。下りリンク物理チャネルは、上位層から出力された情報を送信するために使用される。
・PBCH(Physical Broadcast Channel;報知チャネル
・PCFICH(Physical Control Format Indicator Channel;制御フォーマット指示
チャネル
・PHICH(Physical Hybrid automatic repeat request Indicator Channel;HARQ指示チャネル)
・PDCCH(Physical Downlink Control Channel;下りリンク制御チャネル
・EPDCCH(Enhanced Physical Downlink Control Channel;拡張下りリンク制御チャネル)
PDSCH(Physical Downlink Shared Channel;下りリンク共有チャネル

0043

PBCHは、端末装置で共通に用いられるマスターインフォメーションブロック(Master Information Block:MIB, Broadcast Channel: BCH)を報知するために用いられる。
PCFICHは、PDCCHの送信に用いられる領域(例えば、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;直交周波数分割多重)シンボルの数)を指示する情報
を送信するために用いられる。なお、MIBは最小システムインフォメーションとも呼ぶ。

0044

PHICHは、基地局装置1Aが受信した上りリンクデータ(トランスポートブロック、コードワード)に対するACK/NACKを送信するために用いられる。すなわち、PHICHは、上りリンクデータに対するACK/NACKを示すHARQインディケータ(HARQフィードバック)を送信するために用いられる。また、ACK/NACKは、HARQ−ACKとも呼称する。端末装置2Aは、受信したACK/NACKを上位レイヤに通知する。ACK/NACKは、正しく受信されたことを示すACK、正しく受信しなかったことを示すNACK、対応するデータがなかったことを示すDTXである。また、上りリンクデータに対するPHICHが存在しない場合、端末装置2AはACKを上位レイヤに通知する。

0045

PDCCHおよびEPDCCHは、下りリンク制御情報(Downlink Control Information: DCI)を送信するために用いられる。ここで、下りリンク制御情報の送信に対して、複数のDCIフォーマットが定義される。すなわち、下りリンク制御情報に対するフィールドがDCIフォーマットに定義され、情報ビットマップされる。

0046

例えば、下りリンクに対するDCIフォーマットとして、1つのセルにおける1つのPDSCH(1つの下りリンクトランスポートブロックの送信)のスケジューリングに使用されるDCIフォーマット1Aが定義される。

0047

例えば、下りリンクに対するDCIフォーマットには、PDSCHのリソース割り当てに関する情報、PDSCHに対するMCS(Modulation and Coding Scheme)に関する情報、PUCCHに対するTPCコマンドなどの下りリンク制御情報が含まれる。ここで、下りリンクに対するDCIフォーマットを、下りリンクグラント(または、下りリンクアサインメント)とも称する。

0048

また、例えば、上りリンクに対するDCIフォーマットとして、1つのセルにおける1つのPUSCH(1つの上りリンクトランスポートブロックの送信)のスケジューリングに使用されるDCIフォーマット0が定義される。

0049

例えば、上りリンクに対するDCIフォーマットには、PUSCHのリソース割り当てに関する情報、PUSCHに対するMCSに関する情報、PUSCHに対するTPCコマンドなど上りリンク制御情報が含まれる。上りリンクに対するDCIフォーマットを、上りリンクグラント(または、上りリンクアサインメント)とも称する。

0050

また、上りリンクに対するDCIフォーマットは、下りリンクのチャネル状態情報(CSI;Channel State Information。受信品質情報とも称する。)を要求(CSI request)するために用いることができる。

0051

また、上りリンクに対するDCIフォーマットは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告(CSI feedback report)をマップする上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。例えば、チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報(Periodic CSI)を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定(CSI report mode)のために用いることができる。

0052

例えば、チャネル状態情報報告は、不定期なチャネル状態情報(Aperiodic CSI)を報
告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、不定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定(CSI report mode)のために
用いることができる。

0053

例えば、チャネル状態情報報告は、半永続的なチャネル状態情報(semi-persistent CSI)を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、半永続的にチャネル状態情報を報告するモード設定(CSI report mode)のために用いることができる。なお、半永続的なCSI報告は、上位層の信号又は下りリンク制御情報でアクティベーションされてからデアクティベーションされる期間に、周期的にCSI報告ことである。

0054

また、上りリンクに対するDCIフォーマットは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告の種類を示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告の種類は、広帯域CSI(例えばWideband CQI)と狭帯域CSI(例えば、Subband CQI)などがある。

0055

端末装置は、下りリンクアサインメントを用いてPDSCHのリソースがスケジュール
された場合、スケジュールされたPDSCHで下りリンクデータを受信する。また、端末装置は、上りリンクグラントを用いてPUSCHのリソースがスケジュールされた場合、スケジュールされたPUSCHで上りリンクデータおよび/または上りリンク制御情報を送信する。

0056

PDSCHは、下りリンクデータ(下りリンクトランスポートブロック、DL-SCH)を送信するために用いられる。また、PDSCHは、システムインフォメーションブロックタイプ1メッセージを送信するために用いられる。システムインフォメーションブロックタイプ1メッセージは、セルスペフィック(セル固有)な情報である。

0057

また、PDSCHは、システムインフォメーションメッセージを送信するために用いられる。システムインフォメーションメッセージは、システムインフォメーションブロックタイプ1以外のシステムインフォメーションブロックXを含む。システムインフォメーションメッセージは、セルスペシフィック(セル固有)な情報である。

0058

また、PDSCHは、RRCメッセージを送信するために用いられる。ここで、基地局装置から送信されるRRCメッセージは、セル内における複数の端末装置に対して共通であっても良い。また、基地局装置1Aから送信されるRRCメッセージは、ある端末装置2Aに対して専用のメッセージ(dedicated signalingとも称する)であっても良い。す
なわち、ユーザ装置スペシフィック(ユーザ装置固有)な情報は、ある端末装置に対して専用のメッセージを使用して送信される。また、PDSCHは、MAC CEを送信するために用いられる。

0059

ここで、RRCメッセージおよび/またはMAC CEを、上位層の信号(higher layer signaling)とも称する。

0060

また、PDSCHは、下りリンクのチャネル状態情報を要求するために用いることができる。また、PDSCHは、端末装置が基地局装置にフィードバックするチャネル状態情報報告(CSI feedback report)をマップする上りリンクリソースを送信するために用いる
ことができる。例えば、チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報(Periodic
CSI)を報告する上りリンクリソースを示す設定のために用いることができる。チャネル状態情報報告は、定期的にチャネル状態情報を報告するモード設定(CSI report mode)
のために用いることができる。

0061

下りリンクのチャネル状態情報報告の種類は広帯域CSI(例えばWideband CSI)と狭帯域CSI(例えば、Subband CSI)がある。広帯域CSIは、セルのシステム帯域に対
して1つのチャネル状態情報を算出する。狭帯域CSIは、システム帯域を所定の単位に区分し、その区分に対して1つのチャネル状態情報を算出する。

0062

また、下りリンクの無線通信では、下りリンク物理信号として同期信号(Synchronization signal:SS)、下りリンク参照信号(Downlink Reference Signal: DL RS)が用いられる。下りリンク物理信号は、上位層から出力された情報を送信するためには使用されないが、物理層によって使用される。なお、同期信号には、プライマリ同期信号(Primary Synchronization Signal: PSS)とセカンダリ同期信号(Secondary Synchronization Signal:SSS)がある。

0063

同期信号は、端末装置が、下りリンクの周波数領域および時間領域の同期を取るために用いられる。また、同期信号は受信電力、受信品質又は信号対干渉雑音電力比(Signal-to-Interference and Noise power Ratio: SINR)を測定するために用いられる。なお、同期信号で測定した受信電力をSS−RSRP(Synchronization Signal - Reference Signal Received Power)、同期信号で測定した受信品質をSS−RSRQ(Reference Signal Received Quality)、同期信号で測定したSINRをSS−SINRとも呼ぶ。なお、SS−RSRQはSS−RSRPとRSSIの比である。RSSI(Received Signal Strength Indicator)はある観測期間におけるトータル平均受信電力である。また、同期信号/下りリンク参照信号は、端末装置が、下りリンク物理チャネルの伝搬路補正を行なうために用いられる。例えば、同期信号/下りリンク参照信号は、端末装置が、下りリンクのチャネル状態情報を算出するために用いられる。

0064

ここで、下りリンク参照信号には、DMRS(Demodulation Reference Signal;復調
参照信号)、NZP CSI−RS(Non-Zero Power Channel State Information - Reference Signal)、ZP CSI−RS(Zero Power Channel State Information - Reference Signal)、PT−RS、TRS(Tracking Reference Signal)が含まれる。なお、下りリンクのDMRSを下りリンクDMRSとも呼ぶ。なお、以降の実施形態で、単にCSI−RSといった場合、NZP CSI−RS及び/又はZP CSI−RSを含む。

0065

DMRSは、DMRSが関連するPDSCH/PBCH/PDCCH/EPDCCHの送信に用いられるサブフレームおよび帯域で送信され、DMRSが関連するPDSCH/PBCH/PDCCH/EPDCCHの復調を行なうために用いられる。

0066

ここで、下りリンク物理チャネルおよび下りリンク物理信号を総称して、下りリンク信号とも称する。また、上りリンク物理チャネルおよび上りリンク物理信号を総称して、上りリンク信号とも称する。また、下りリンク物理チャネルおよび上りリンク物理チャネルを総称して、物理チャネルとも称する。また、下りリンク物理信号および上りリンク物理信号を総称して、物理信号とも称する。

0067

また、BCH、UL−SCHおよびDL−SCHは、トランスポートチャネルである。MAC層で用いられるチャネルを、トランスポートチャネルと称する。また、MAC層で用いられるトランスポートチャネルの単位を、トランスポートブロック(Transport Block: TB)、または、MACPDU(Protocol Data Unit)とも称する。トランスポートブロックは、MAC層が物理層に渡す(deliverする)データの単位である。物理層において、トランスポートブロックはコードワードにマップされ、コードワード毎に符号化処理などが行なわれる。

0068

また、キャリアアグリゲーション(CA; Carrier Aggregation)をサポートしている端
末装置に対して、基地局装置は、より広帯域伝送のため複数のコンポーネントキャリア(CC; Component Carrier)を統合して通信することができる。キャリアアグリゲーションでは、1つのプライマリセル(PCell;Primary Cell)及び1または複数のセカンダリセル(SCell;Secondary Cell)がサービングセルの集合として設定される。

0069

また、デュアルコネクティビティ(DC; Dual Connectivity)では、サービングセルの
グループとして、マスターセルグループ(MCG; Master Cell Group)とセカンダリセルグループ(SCG; Secondary Cell Group)が設定される。MCGはPCellとオプション
で1又は複数のSCellから構成される。またSCGはプライマリSCell(PSCell)とオプションで1又は複数のSCellから構成される。

0070

基地局装置は無線フレームを用いて通信することができる。無線フレームは複数のサブフレーム(サブ区間)から構成される。フレーム長を時間で表現する場合、例えば、無線フレーム長は10ミリ秒(ms)、サブフレーム長は1msとすることができる。この例では無線フレームは10個のサブフレームで構成される。

0071

またスロットは、14個のOFDMシンボルで構成される。OFDMシンボル長はサブキャリア間隔によって変わり得るため、サブキャリア間隔でスロット長も代わり得る。またミニスロットは、スロットよりも少ないOFDMシンボルで構成される。スロット/ミニスロットは、スケジューリング単位になることができる。なお端末装置は、スロットベーススケジューリング/ミニスロットベーススケジューリングは、最初の下りリンクDMRSの位置(配置)によって知ることができる。スロットベーススケジューリングでは、スロットの3番目又は4番目のシンボルに最初の下りリンクDMRSが配置される。またミニスロットベーススケジューリングでは、スケジューリングされたデータ(リソース、PDSCH)の最初のシンボルに最初の下りリンクDMRSが配置される。

0072

またリソースブロックは、12個の連続するサブキャリアで定義される。またリソースエレメントは、周波数領域のインデックス(例えばサブキャリアインデックス)と時間領域のインデックス(例えばOFDMシンボルインデックス)で定義される。リソースエレメントは、上りリンクリソースエレメント、下りリンクエレメント、フレキシブルリソースエレメント、予約されたリソースエレメントとして分類される。予約されたリソースエレメントでは、端末装置は、上りリンク信号を送信しないし、下りリンク信号を受信しない。

0073

また複数のサブキャリア間隔(Subcarrier spacing:SCS)がサポートされる。例えば
SCSは、15/30/60/120/240/480 kHzである。

0074

図2は、本実施形態における基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。図2に示すように、基地局装置は、上位層処理部(上位層処理ステップ)101、制御部(制御ステップ)102、送信部(送信ステップ)103、受信部(受信ステップ)104と送受信アンテナ105、測定部(測定ステップ)106を含んで構成される。また、上位層処理部101は、無線リソース制御部(無線リソース制御ステップ)1011、スケジューリング部(スケジューリングステップ)1012を含んで構成される。また、送信部103は、符号化部(符号化ステップ)1031、変調部(変調ステップ)1032、下りリンク参照信号生成部(下りリンク参照信号生成ステップ)1033、多重部(多重ステップ)1034、無線送信部(無線送信ステップ)1035を含んで構成される。また、受信部104は、無線受信部(無線受信ステップ)1041、多重分離部(多重分離ステップ)1042、復調部(復調ステップ)1043、復号部(復号ステップ)1044を含んで構成される。

0075

上位層処理部101は、媒体アクセス制御(Medium Access Control: MAC)層、パケットデータ統合プロトコル(Packet Data Convergence Protocol: PDCP)層、無線リンク制御(Radio Link Control: RLC)層、無線リソース制御(Radio Resource Control:RRC)層の処理を行なう。また、上位層処理部101は、送信部103および受信部104の制御を行なうために必要な情報を生成し、制御部102に出力する。

0076

上位層処理部101は、端末装置の機能(UE capability)等、端末装置に関する情報
を端末装置から受信する。言い換えると、端末装置は、自身の機能を基地局装置に上位層の信号で送信する。

0077

なお、以下の説明において、端末装置に関する情報は、その端末装置が所定の機能をサポートするかどうかを示す情報、または、その端末装置が所定の機能に対する導入およびテストの完了を示す情報を含む。なお、以下の説明において、所定の機能をサポートするかどうかは、所定の機能に対する導入およびテストを完了しているかどうかを含む。

0078

例えば、端末装置が所定の機能をサポートする場合、その端末装置はその所定の機能をサポートするかどうかを示す情報(パラメータ)を送信する。端末装置が所定の機能をサポートしない場合、その端末装置はその所定の機能をサポートするかどうかを示す情報(パラメータ)を送信しない。すなわち、その所定の機能をサポートするかどうかは、その所定の機能をサポートするかどうかを示す情報(パラメータ)を送信するかどうかによって通知される。なお、所定の機能をサポートするかどうかを示す情報(パラメータ)は、1または0の1ビットを用いて通知してもよい。

0079

無線リソース制御部1011は、下りリンクのPDSCHに配置される下りリンクデータ(トランスポートブロック)、システムインフォメーション、RRCメッセージ、MAC CEなどを生成、又は上位ノードから取得する。無線リソース制御部1011は、下りリンクデータを送信部103に出力し、他の情報を制御部102に出力する。また、無線リソース制御部1011は、端末装置の各種設定情報の管理をする。

0080

スケジューリング部1012は、物理チャネル(PDSCHおよびPUSCH)を割り当てる周波数およびスロット、物理チャネル(PDSCHおよびPUSCH)の符号化率および変調方式(あるいはMCS)および送信電力などを決定する。スケジューリング部1012は、決定した情報を制御部102に出力する。

0081

スケジューリング部1012は、スケジューリング結果に基づき、物理チャネル(PDSCHおよびPUSCH)のスケジューリングに用いられる情報を生成する。スケジューリング部1012は、生成した情報を制御部102に出力する。

0082

制御部102は、上位層処理部101から入力された情報に基づいて、送信部103および受信部104の制御を行なう制御信号を生成する。制御部102は、上位層処理部101から入力された情報に基づいて、下りリンク制御情報を生成し、送信部103に出力する。

0083

送信部103は、制御部102から入力された制御信号に従って、下りリンク参照信号を生成し、上位層処理部101から入力されたHARQインディケータ、下りリンク制御情報、および、下りリンクデータを、符号化および変調し、PHICH、PDCCH、EPDCCH、PDSCH、および下りリンク参照信号を多重して、送受信アンテナ105を介して端末装置2Aに信号を送信する。

0084

符号化部1031は、上位層処理部101から入力されたHARQインディケータ、下りリンク制御情報、およ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、LDPC(低密度パリティチェック:Low density parity check)符号化、Polar符号化等の予め定められた符号化方式を用いて符号化を行なう、または無線リソース制御部1011が決定した符号化方式を用いて符号化を行なう。変調部1032は、符号化部1031から入力された符号化ビットをBPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(quadrature amplitude modulation)、64QAM、256QAM等の予め定められた、または無線リソース制御部1011が決定した変調方式で変調する。

0085

下りリンク参照信号生成部1033は、基地局装置1Aを識別するための物理セル識別子PCI、セルID)などを基に予め定められた規則で求まる、端末装置2Aが既知系列を下りリンク参照信号として生成する。

0086

多重部1034は、変調された各チャネルの変調シンボルと生成された下りリンク参照信号と下りリンク制御情報とを多重する。つまり、多重部1034は、変調された各チャ
ネルの変調シンボルと生成された下りリンク参照信号と下りリンク制御情報とをリソースエレメントに配置する。

0087

無線送信部1035は、多重された変調シンボルなどを逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)してOFDMシンボルを生成し、OFDMシンボルにサイクリックプレフィックス(cyclic prefix: CP)を付加してベースバンドディジタル
信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号アナログ信号に変換し、フィルタリングにより余分な周波数成分を除去し、搬送周波数アップコンバートし、電力増幅し、送受信アンテナ105に出力して送信する。

0088

受信部104は、制御部102から入力された制御信号に従って、送受信アンテナ105を介して端末装置2Aから受信した受信信号を分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部101に出力する。

0089

無線受信部1041は、送受信アンテナ105を介して受信された上りリンクの信号を、ダウンコンバートによりベースバンド信号に変換し、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信された信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。

0090

無線受信部1041は、変換したディジタル信号からCPに相当する部分を除去する。無線受信部1041は、CPを除去した信号に対して高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)を行い、周波数領域の信号を抽出し多重分離部1042に出力する。

0091

多重分離部1042は、無線受信部1041から入力された信号をPUCCH、PUSCH、上りリンク参照信号などの信号に分離する。なお、この分離は、予め基地局装置1Aが無線リソース制御部1011で決定し、各端末装置2Aに通知した上りリンクグラントに含まれる無線リソースの割り当て情報に基づいて行なわれる。

0092

また、多重分離部1042は、PUCCHとPUSCHの伝搬路の補償を行なう。また、多重分離部1042は、上りリンク参照信号を分離する。

0093

復調部1043は、PUSCHを逆離散フーリエ変換(Inverse Discrete Fourier Transform: IDFT)し、変調シンボルを取得し、PUCCHとPUSCHの変調シンボルそれぞれに対して、BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM等の予め定められた、または自装置が端末装置2Aに上りリンクグラントで予め通知した変調方式を用いて受信信号の復調を行なう。

0094

復号部1044は、復調されたPUCCHとPUSCHの符号化ビットを、予め定められた符号化方式の、予め定められた、又は自装置が端末装置2Aに上りリンクグラントで予め通知した符号化率で復号を行ない、復号した上りリンクデータと、上りリンク制御情報を上位層処理部101へ出力する。PUSCHが再送信の場合は、復号部1044は、上位層処理部101から入力されるHARQバッファに保持している符号化ビットと、復調された符号化ビットを用いて復号を行なう。

0095

測定部106は、受信信号を観測し、RSRP/RSRQ/RSSIなどの様々な測定値を求める。また測定部106は、端末装置から送信されたSRSから受信電力、受信品質、好適なSRSリソースインデックスを求める。

0096

図3は、本実施形態における端末装置の構成を示す概略ブロック図である。図3に示す
ように、端末装置は、上位層処理部(上位層処理ステップ)201、制御部(制御ステップ)202、送信部(送信ステップ)203、受信部(受信ステップ)204、測定部(測定ステップ)205と送受信アンテナ206を含んで構成される。また、上位層処理部201は、無線リソース制御部(無線リソース制御ステップ)2011、スケジューリング情報解釈部(スケジューリング情報解釈ステップ)2012を含んで構成される。また、送信部203は、符号化部(符号化ステップ)2031、変調部(変調ステップ)2032、上りリンク参照信号生成部(上りリンク参照信号生成ステップ)2033、多重部(多重ステップ)2034、無線送信部(無線送信ステップ)2035を含んで構成される。また、受信部204は、無線受信部(無線受信ステップ)2041、多重分離部(多重分離ステップ)2042、信号検出部(信号検出ステップ)2043を含んで構成される。

0097

上位層処理部201は、ユーザの操作等によって生成された上りリンクデータ(トランスポートブロック)を、送信部203に出力する。また、上位層処理部201は、媒体アクセス制御(Medium Access Control: MAC)層、パケットデータ統合プロトコル(Packet
Data Convergence Protocol: PDCP)層、無線リンク制御(Radio Link Control: RLC)
層、無線リソース制御(Radio Resource Control:RRC)層の処理を行なう。

0098

上位層処理部201は、自端末装置がサポートしている端末装置の機能を示す情報を、送信部203に出力する。

0099

無線リソース制御部2011は、自端末装置の各種設定情報の管理をする。また、無線リソース制御部2011は、上りリンクの各チャネルに配置される情報を生成し、送信部203に出力する。

0100

無線リソース制御部2011は、基地局装置から送信された設定情報を取得し、制御部202に出力する。

0101

スケジューリング情報解釈部2012は、受信部204を介して受信した下りリンク制御情報を解釈し、スケジューリング情報を判定する。また、スケジューリング情報解釈部2012は、スケジューリング情報に基づき、受信部204、および送信部203の制御を行なうために制御情報を生成し、制御部202に出力する。

0102

制御部202は、上位層処理部201から入力された情報に基づいて、受信部204、測定部205および送信部203の制御を行なう制御信号を生成する。制御部202は、生成した制御信号を受信部204、測定部205および送信部203に出力して受信部204、および送信部203の制御を行なう。

0103

制御部202は、測定部205が生成したCSI/RSRP/RSRQ/RSSIを基地局装置に送信するように送信部203を制御する。

0104

受信部204は、制御部202から入力された制御信号に従って、送受信アンテナ206を介して基地局装置から受信した受信信号を、分離、復調、復号し、復号した情報を上位層処理部201に出力する。

0105

無線受信部2041は、送受信アンテナ206を介して受信した下りリンクの信号を、ダウンコンバートによりベースバンド信号に変換し、不要な周波数成分を除去し、信号レベルが適切に維持されるように増幅レベルを制御し、受信した信号の同相成分および直交成分に基づいて、直交復調し、直交復調されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。

0106

また、無線受信部2041は、変換したディジタル信号からCPに相当する部分を除去し、CPを除去した信号に対して高速フーリエ変換を行い、周波数領域の信号を抽出する。

0107

多重分離部2042は、抽出した信号をPHICH、PDCCH、EPDCCH、PDSCH、および下りリンク参照信号に、それぞれ分離する。また、多重分離部2042は、チャネル測定から得られた所望信号のチャネルの推定値に基づいて、PHICH、PDCCH、およびEPDCCHのチャネルの補償を行ない、下りリンク制御情報を検出し、制御部202に出力する。また、制御部202は、PDSCHおよび所望信号のチャネル推定値を信号検出部2043に出力する。

0108

信号検出部2043は、PDSCH、チャネル推定値を用いて、復調、復号し、上位層処理部201に出力する。

0109

測定部205は、CSI測定、RRM(Radio Resource Management)測定、RLM(Radio Link Monitoring)測定などの各種測定を行い、CSI/RSRP/RSRQ/RSSIなどを求める。

0110

送信部203は、制御部202から入力された制御信号に従って、上りリンク参照信号を生成し、上位層処理部201から入力された上りリンクデータ(トランスポートブロック)を符号化および変調し、PUCCH、PUSCH、および生成した上りリンク参照信号を多重し、送受信アンテナ206を介して基地局装置に送信する。

0111

符号化部2031は、上位層処理部201から入力された上りリンク制御情報又は上りリンクデータを畳み込み符号化、ブロック符号化、ターボ符号化、LDPC符号化、Polar符号化等の符号化を行う。

0112

変調部2032は、符号化部2031から入力された符号化ビットをBPSK、QPSK、16QAM、64QAM等の下りリンク制御情報で通知された変調方式または、チャネル毎に予め定められた変調方式で変調する。

0113

上りリンク参照信号生成部2033は、基地局装置を識別するための物理セル識別子(physical cell identity:PCI、Cell IDなどと称される)、上りリンク参照信号を配置する帯域幅、上りリンクグラントで通知されたサイクリックシフト、DMRSシーケンスの生成に対するパラメータの値などを基に、予め定められた規則(式)で求まる系列を生成する。

0114

多重部2034は、PUCCHとPUSCHの信号と生成した上りリンク参照信号を送信アンテナポート毎に多重する。つまり、多重部2034は、PUCCHとPUSCHの信号と生成した上りリンク参照信号を送信アンテナポート毎にリソースエレメントに配置する。

0115

無線送信部2035は、多重された信号を逆高速フーリエ変換(Inverse Fast Fourier
Transform:IFFT)して、OFDM方式の変調を行い、OFDMAシンボルを生成し、生成されたOFDMAシンボルにCPを付加し、ベースバンドのディジタル信号を生成し、ベースバンドのディジタル信号をアナログ信号に変換し、余分な周波数成分を除去し、アップコンバートにより搬送周波数に変換し、電力増幅し、送受信アンテナ206に出力して送信する。

0116

なお、端末装置はOFDMA方式に限らず、SC−FDMA(DFT−sperad−OFDM)方式の変調を行うことができる。

0117

特に無線通信システムにおいて、通信相手以外に情報を漏らすことなく、安全に通信相手と通信することは、最重要なことの1つである。安全な通信を保つため、上位レイヤによる暗号化が一般的である。安全性をさらに高めるために、物理層においてもセキュリティ対策をすることが望ましい。

0118

無線通信では、送信信号は広範囲に届いてしまうため、盗聴者(非正規ユーザ)が無線信号を受信することは可能である。仮に、暗号化されていない制御情報などが漏れてしまった場合、盗聴者は復調・復号できる確率が高まる。従って、物理層において、盗聴者による復調・復号を困難にすることによって安全な通信が可能となる。

0119

例えば、通信装置は、複数の送信アンテナから正規ユーザの希望信号及び人工雑音と呼ばれる信号を送信することができる(人工雑音法とも呼ぶ)。通信相手との間のチャネルが既知であれば、人工雑音は正規ユーザに対してヌルとなるように制御することができる。一方、非正規ユーザには、人工雑音はヌルとはならずに通信品質劣化するため、復調・復号は困難になる。

0120

また、通信装置は、正規ユーザは正しく希望信号を受信でき、非正規ユーザは正しく希望信号を受信できないように、複数の送信アンテナの各々からランダムな位相・振幅で希望信号を送信することができる(ランダム位相法とも呼ぶ)。また、送信電力が小さくなるように振幅を求めれば、送信電力を抑えながら、安全な通信が可能となる。

0121

なお、人工雑音法やランダム位相法は、盗聴者が複数のアンテナを備えている場合、ブラインド推定でダイバーシチ合成ウェイトを推定すれば、希望信号を抽出できてしまう。従って、安全性を高めるためには盗聴者のブラインド推定を困難にすることが望ましい。

0122

ブラインド推定は、ある観測期間で希望信号の統計的性質が変わらないとして、パラメータを推定する。従って、ブラインド推定の観測期間よりも短い期間で希望信号の統計的性質を変えることで、盗聴者のブラインド推定を困難にすることができる。

0123

前述したように送信電力が小さくなるように振幅を求めた場合、送信アンテナの各々から送信する信号の振幅は基本的には異なり、一定ではない。つまり、一例として、ある送信アンテナから送信する信号の振幅は小さく、別の送信アンテナから送信する信号の振幅は大きく、また別の送信アンテナから送信する信号の振幅はさらに大きい、というように分散が大きくなる。この場合、送信機の増幅器には、広いダイナミックレンジにわたる線形性特性の保証など高い性能が求められ、消費電力も増大し、価格も高価となる。

0124

送信アンテナの各々から位相のみ制御して定振幅で希望信号を送信することができれば、増幅器に求められる線形性特性条件は緩和され、消費電力も抑えた上で、安全な通信が可能となるので、この要求に適合する位相の決定方法について説明する。

0125

例えば、送信アンテナを備えた送信局(例えば下りリンクの基地局装置、上りリンクの端末装置)と、送信局からの信号を受信するための受信アンテナを備えた受信局(例えば下りリンクの端末装置、上りリンクの基地局装置)との無線通信を考える。

0126

送信局の送信アンテナ数K(≧3)とし、第k(1≦k≦K)送信アンテナと受信局の受信アンテナ間のチャネル情報(インパルス応答周波数応答)をhkとする。また、第k送信アンテナの送信信号をAexp(jθk)と表す。ただし、jは虚数単位、Aは送信
電力振幅係数を表す正の定数である。また、θkは制御すべき位相である。またexp()は指数関数を表す。さらに受信局の受信アンテナにおける受信シンボルをArexp(jΦ)とする。Arは受信振幅を表す正数、Φは受信シンボルの位相である。なお、rexp(jΦ)を目標シンボルとも呼ぶ。

0127

0128

送信局は前記受信シンボルに相当する目標シンボルと、測定部から取得したチャネル情報とを制御部に設定し、受信局側における受信シンボルがrexp(jΦ)となるように振幅係数rと位相θkを決定する。チャネル情報が既知、又は正確に推定できる場合には、送信局における目標シンボルと受信局における受信シンボルとは一致する。

0129

振幅係数rについて説明する。受信シンボルをrexp(jΦ)と表す。まず、QPSKの場合、exp(jΦ)は平均電力1のQSPKの変調シンボルを示し、振幅係数rはQPSKの変調マッピングを拡大/縮小するスケーリング係数である。なお、変調マッピングは平均電力1でのビット系列から変調シンボルへのマッピングを示す。また、変調シンボルは、変調マッピングによって得られる複素シンボルを示す。次に、16QAM、64QAM、又は256QAMなど振幅変調の場合、ビット系列によって変調シンボルの振幅は変化する。つまり、この場合、振幅係数rは、変調シンボルの振幅と、変調マッピングを拡大/縮小するスケーリング係数の、双方を含む。

0130

一方、変調シンボルの振幅をaとして受信シンボルをraexp(jΦ)と表すこともできる。なお、aは、QPSKでは1、16QAM、64QAM、又は256QAMの場合は、変調マッピングによって得られる複素シンボルの振幅である。この場合、振幅係数rは、変調マッピングを拡大/縮小するスケーリング係数を示す。

0131

式(1)を満足するように位相θk(1≦k≦K)を決定することが可能であれば、各々の送信アンテナから送信される定振幅信号に、それぞれ位相回転θk(1≦k≦K)を適用することで、正規ユーザは希望信号を受信可能となる。

0132

まず、位相θk(1≦k≦K)の内、2つを残し他はランダムに定める。例えば、アンテナ番号k=1、k=2以外の位相をランダムに決定する場合を説明するが、アンテナ番号はこの組み合わせに限らず任意の2本であってよい。また所定のパターンに基づいて2本のアンテナが選択されてもよい。

0133

式(1)を式(2)のように変形する。ただしr´とΦ´はそれぞれ、振幅と位相を表す正数並びに実数である。

0134

式(2)を満足するようにθ1とθ2を求めると、例えば式(3)、(4)のように求められる。ただし、Ψkはhk(k=1、2)の位相を表す実数である。また、arccos()は余弦関数逆関数である。

0135

このように、各送信アンテナから送信する定振幅信号のそれぞれに、θ1、θ2とランダムに決定した位相θk(k>2)の位相回転を適用することで、正規ユーザが希望信号を受信可能となる。一方、非正規ユーザは、基本的には、送信局の送信アンテナと正規ユーザの受信アンテナ間のチャネル情報が分からないため盗聴することが困難である。なお、この方法を定振幅ランダム位相法とも呼ぶ。

0136

前記目標シンボルの振幅を目標振幅と呼称する。目標振幅に関わる情報は、送信局から受信局に対して制御情報として伝達されることで、受信局における復調が効率的に実施される。例えば、目標振幅の基準、目標振幅の適用単位、目標振幅の変更タイミング、目標振幅の変更パターン(一つの目標振幅であってもよいし、複数の目標振幅から構成する変更パターンでもいい)が制御情報として有効である。

0137

制御情報の伝達手段としては、RRCなどの上位層経由でのシグナリング、DCI/UCIなどの下位層経由でのシグナリングがあるが、例えば、即時性の必要がないと想定される目標振幅の基準、目標振幅の適用単位、目標振幅の変更タイミングは上位層経由でシグナリングされ、即時性が必要と想定される目標振幅の変更パターンについては下位層経由でシグナリングされる。もちろん、各制御情報のシグナリング手段は前述した例に限られるものではなく、目標振幅の基準、目標振幅の適用単位、目標振幅の変更タイミングは下位層経由でシグナリングされてもよいし、目標振幅の変更パターンを上位層経由でシグナリングされてもよい。なお、上位層経由でシグナリングする制御情報を第1の制御情報とも呼ぶ。なお、下位層経由でシグナリングする制御情報を第2の制御情報とも呼ぶ。

0138

非正規ユーザのブラインド推定による盗聴を考慮しないとすると、送信局は希望信号の統計的性質を変更しなくともよい。変調方式がQPSKなどの位相変調の場合には、基本的には目標振幅は一定であるため選択する振幅係数も一意に選択してよい。位相変調であるため、受信局側は受信シンボルの振幅の大小の判別をする必要はなく、位相の判別のみできればよい。

0139

一方で、変調方式がASK(Amplitude Shift Keying)、16QAM、64QAM、又は256QAMのような振幅変調又は位相振幅変調の場合には、目標シンボルに応じた目標振幅となるように送信局側は振幅係数を選択する必要がある。この場合、目標振幅の基準を設けておくことで、受信局側における振幅の大小の判別の確度信頼性)が上がる。目標振幅の基準は、例えば、復調参照信号の振幅としてもよいし、その他の下りリンク参照信号や上りリンク参照信号の振幅、又はあるリソースエレメントで送信された信号の振幅としてもよい。同類概念ではあるが、変調シンボルのオリジナルの振幅(前記振幅係数を乗じない時の振幅値、変調マッピングの振幅値)を基準としても良い。なお、前述した変調方式が位相変調である場合と同様に、受信局側における位相の判別は目標振幅の基準値がなくとも可能である。

0140

非正規ユーザのブラインド推定による盗聴を考慮する場合、希望信号の統計的性質をブ
ラインド推定が収束する観測期間よりも短い期間で変えることで、ブラインド推定を困難とし、ひいては盗聴を困難とすることができる。希望信号の統計的性質の変更は、例えば、送信局側が目標振幅を時間/周波数に依存して変更することで可能である。前述した制御情報に含まれる目標振幅の変更タイミング情報により、変更が所定値に従って周期的に実行されるのか、変更が非周期的に実行されるのかが通知されてもよい。

0141

前段落における所定値は変更タイミング情報の中で時間/周波数として指定されるものであってもいいが、制御情報に含まれる目標振幅の適用単位に従うものであってもいい。適用単位としては、1又は複数のリソースエレメント(サブキャリア、変調シンボル)、1又は複数のOFDMシンボル、1又は複数のリソースブロック、1又は複数のスロットなどがある。基本的には、リソースエレメント単位を採用する場合に最も変更タイミングを細かく設定することができ、リソースブロック単位、OFDMシンボル単位の順番に変更タイミングの粒度が粗くなる。

0142

前記目標振幅の変更パターンには、1つの目標振幅のみ含まれる場合と、複数の目標振幅から構成する変更パターンが含まれている場合がある。前者の場合は目標振幅変更の度に制御情報シグナリングする必要があるが、後者の場合は複数の目標振幅をひとまとめにすることで制御信号シグナリングの頻度を少なくする役割がある。

0143

なお、目標振幅の変更パターンは、目標振幅を変更する候補値であってもよい。この場合、受信局は目標振幅の候補値から好適な1つをブラインド検出して復調することができる。なお、目標振幅の変更パターンに変調シンボルのオリジナルの振幅(前記振幅係数を乗じない時の振幅値、変調マッピングの振幅値)を示す候補値が含まれていない場合、受信局は、変調シンボルのオリジナルの振幅を目標振幅の候補値に加えてブラインド検出及び復調することができる。

0144

本実施形態によれば、送信アンテナの各々から定振幅で、位相のみ制御して希望信号を送信することで、増幅器に求められる線形性特性条件は緩和され、消費電力も抑えた上で、正規ユーザは安全に希望信号を受信することができる。

0145

本実施形態によれば、希望信号の統計的性質を短い期間で変えることによって、盗聴者のブラインド推定が困難となるため、安全な通信が可能となる。また、人工雑音法やランダム位相法、定振幅ランダム位相法に対して、希望信号の統計的性質を短い期間で変えることによって、さらなる安全な通信可能となる。

0146

なお、本実施形態に係る通信装置(基地局装置、端末装置)が使用する周波数バンドは、これまで説明してきたライセンスバンドやアンライセンスバンドには限らない。本実施形態が対象とする周波数バンドには、国や地域から特定サービスへの使用許可が与えられているにも関わらず、周波数間混信を防ぐ等の目的により、実際には使われていないホワイトバンドホワイトスペース)と呼ばれる周波数バンド(例えば、テレビ放送用として割り当てられたものの、地域によっては使われていない周波数バンド)や、これまで特定の事業者排他的に割り当てられていたものの、将来的に複数の事業者で共用することが見込まれる共用周波数バンドライセンス共有バンド)も含まれる。

0147

本発明に関わる装置で動作するプログラムは、本発明に関わる実施形態の機能を実現するように、Central Processing Unit(CPU)等を制御してコンピュータを機能させるプログラムであっても良い。プログラムあるいはプログラムによって取り扱われる情報は、一時的にRandom Access Memory(RAM)などの揮発性メモリあるいはフラッシュメモリなどの不揮発性メモリやHard Disk Drive(HDD)、あるいはその他の記憶装置システムに格納される。

0148

尚、本発明に関わる実施形態の機能を実現するためのプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録しても良い。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。ここでいう「コンピュータシステム」とは、装置に内蔵されたコンピュータシステムであって、オペレーティングシステム周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータが読み取り可能な記録媒体」とは、半導体記録媒体光記録媒体磁気記録媒体、短時間動的にプログラムを保持する媒体、あるいはコンピュータが読み取り可能なその他の記録媒体であっても良い。

0149

また、上述した実施形態に用いた装置の各機能ブロック、または諸特徴は、電気回路、たとえば、集積回路あるいは複数の集積回路で実装または実行され得る。本明細書で述べられた機能を実行するように設計された電気回路は、汎用用途プロセッサデジタルシグナルプロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイFPGA)、またはその他のプログラマブル論理デバイスディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、またはこれらを組み合わせたものを含んでよい。汎用用途プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいし、従来型のプロセッサ、コントローラマイクロコントローラ、またはステートマシンであっても良い。前述した電気回路は、デジタル回路で構成されていてもよいし、アナログ回路で構成されていてもよい。また、半導体技術の進歩により現在の集積回路に代替する集積回路化の技術が出現した場合、本発明の一又は複数の態様は当該技術による新たな集積回路を用いることも可能である。

0150

なお、本願発明は上述の実施形態に限定されるものではない。実施形態では、装置の一例を記載したが、本願発明は、これに限定されるものではなく、屋内外に設置される据え置き型、または非可動型電子機器、たとえば、AV機器キッチン機器掃除洗濯機器空調機器オフィス機器自動販売機、その他生活機器などの端末装置もしくは通信装置に適用出来る。

0151

以上、この発明の実施形態に関して図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、本発明は、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態に記載された要素であり、同様の効果を奏する要素同士を置換した構成も含まれる。

0152

本発明は、通信装置および通信方法に用いて好適である。

0153

1A基地局装置
2A端末装置
101 上位層処理部
102 制御部
103 送信部
104 受信部
105送受信アンテナ
106測定部
1011無線リソース制御部
1012スケジューリング部
1031 符号化部
1032変調部
1033下りリンク参照信号生成部
1034多重部
1035無線送信部
1041無線受信部
1042多重分離部
1043復調部
1044復号部
201 上位層処理部
202 制御部
203 送信部
204 受信部
205 測定部
206 送受信アンテナ
2011 無線リソース制御部
2012スケジューリング情報解釈部
2031 符号化部
2032 変調部
2033上りリンク参照信号生成部
2034 多重部
2035 無線送信部
2041 無線受信部
2042 多重分離部
2043信号検出部

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