JP5094991B2 - ユーザ装置、送信方法及び移動通信システム - Google Patents

Description

本発明は次世代移動通信方式に関連し、特にそのような移動通信システムにおけるユーザ装置、基地局装置、送信方法及び移動通信システムに関連する。

この種の技術分野では、次世代の通信システムに関する研究開発が急速に進められている。現在のところ想定されている通信システムでは、ピーク電力対平均電力比(PAPR: Peak−to−Average Power Ratio)を抑制しつつカバレッジを広くする観点から、上りリンクにシングルキャリア方式を利用することが提案されている。また、この通信システムでは、上下リンク共に無線リソースが、複数のユーザ間で共有されるチャネル(shared channel)の形式で、各ユーザの通信状況等に応じて適宜割り当てられる。より具体的には、上りリンクにおけるユーザのデータ信号は、物理上りリンク共有チャネル(PUSCH: Physical Uplink Shared Channel)で伝送される。下りリンクにおけるユーザのデータ信号は、物理下りリンク共有チャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared Channel)で伝送される。

割当内容を決定する処理はスケジューリングと呼ばれる。上りリンクのスケジューリングを適切に行うため、各ユーザ装置はリファレンス信号（パイロットチャネルとも呼ばれる）を基地局に送信し、基地局はその受信品質によって上りリンクのチャネル状態を評価する。また、下りリンクのスケジューリングを行うため、基地局はユーザ装置にリファレンス信号を送信し、ユーザ装置はそのリファレンス信号の受信品質に基づいて、チャネル状態を示す情報（CQI: Channel Quality Indicator）を基地局に報告する。各ユーザ装置から報告されたCQIに基づいて、基地局は下りリンクのチャネル状態を評価し、下りリンクのスケジューリングを行う。スケジューリングの内容は下り制御信号で各ユーザ装置に通知される。この制御信号は、下りL1/L2制御チャネル又は下りL1/L2制御信号と呼ばれる。

上り制御チャネルには、上りデータチャネルに付随して伝送されなければならない制御情報（便宜上、第１制御情報と呼ぶ）と、上りデータチャネルの有無によらず伝送される制御情報（便宜上、第２制御情報と呼ぶ）とがある。第１制御情報には、データチャネルの変調方式、チャネル符号化率等のようなデータチャネルの復調に不可欠な情報が含まれる。第２制御情報には、下りチャネルのCQI情報、下りデータチャネルの送達確認情報（ACK/NACK）、リソース割当要求等の情報が含まれる。従って、ユーザ装置は上り制御チャネルで、第１制御情報のみを、第２制御情報のみを、或いは第１及び第２制御情報双方を伝送する可能性がある。

上りデータチャネルの伝送用にリソースブロック（無線リソース）が割り当てられた場合には、第１制御情報（及び必要に応じて第２制御情報）はそのリソースブロックで伝送されるが、上りデータチャネルが伝送されない場合には専用のリソース（専用の帯域）で第２制御チャネルを伝送することが検討されている。以下、そのようにして帯域を利用する例を概説する。

図１は上りリンクの帯域利用例を示す。図１には、上り共有データ信号(PUSCH)を伝送するためのリソース(複数のリソースブロック)と、そのようなリソースが割り当てられていないユーザが上り制御チャネルを送信するためのリソース（上記の専用の帯域に相当する）とが示されている。後者のリソースは、物理上りリンク制御チャネル(PUCCH: Physical Uplink Control CHannel)と呼ばれる。図示の例では、４つのリソースブロックの1つ以上がユーザに割り当てられ、第１，第２のホッピング制御信号が或る送信時間間隔(TTI: Transmission Time Interval)で用意され、後続のTTIで第３，第４のホッピング制御信号が用意されている。各ホッピング制御信号はPUCCHに相当する。TTI又はサブフレームの中で時間及び周波数に関してホッピングを行うことで、ダイバーシチ効果を得ることができる。第１乃至第４のホッピング制御信号の各々は、一人のユーザで占有されてもよいし、複数のユーザで多重されてもよい。この種の上り制御チャネルの伝送方式については、非特許文献１に記載されている。
3GPP,R1-071245

ところで、上り制御チャネルでは様々な制御情報が伝送され、各制御情報に要求される所要品質やビット数は同様ではない。ＣＱＩは複数のビットで表現され、ビット数は表現しようとするＣＱＩの数値範囲に依存する。例えば０乃至３１までの段階でＣＱＩを表現する場合、５ビットが必要になる。また、５ビットで表現されるビットの内、上位ビットほど確実に伝送されることを要する。上位ビットが誤ってしまうと、表現される数値は大きく誤ってしまう反面、下位ビットが誤ったとしても上位ビットが正しければ、表現される数値は近似的に正しいからである。仮にＣＱＩが基地局で誤って受信されたとしても、誤ったチャネル状態の認識に基づいてスケジューリング等が行われるに過ぎず、直ちにスループットの悪化等には結びつかないことが予想される。

これに対して、ＡＣＫ／ＮＡＣＫのような送達確認情報は、本質的には１ビットで表現可能である。送達確認情報がＮＡＣＫであればそのパケットは再送され、ＡＣＫであれば次のパケットの送信に進む。従って、送達確認情報は、パケットが再送されるか否かに直接的に影響し、スループットに直接的な影響を及ぼす。従って送達確認情報はかなり高品質に伝送されることが望ましい。

伝送される信号の誤り率を改善する手法に、誤り訂正符号化（チャネル符号化）を行うことが一般的には可能である。ＣＱＩのように多ビットで表現される情報に対しては、符号化率を小さくすることで（冗長度を大きくすることで）、基地局での誤り率を改善できるかもしれない。しかしながら、送達確認情報のような情報は、本質的には１ビットで済むので符号化利得を大きくかせぐことは困難である。

しかしながら非特許文献１を含む従来技術では、このような制御情報個々の性質に配慮し、上り制御チャネルを効率的に伝送することについて、十分な研究はなされていないようである。

本発明の課題は、所要品質及びビット数がそれぞれ異なる複数の制御情報を上りリンクで効率的に伝送することである。

一実施例によるユーザ装置は、
シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置であって、
下りデータ信号の復調結果から、該下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報を用意するＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部と、
下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報であって、かつ前記送達確認情報よりもビット数の多いチャネル状態情報を用意するＣＱＩ推定部と、
前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報をチャネル符号化する符号化部と、
前記符号化部においてチャネル符号化した結果をもとに、上り制御信号を生成する変調部と、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信する送信部とを有し、
前記符号化部は、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を多重化してからまとめてチャネル符号化する場合、前記チャネル状態情報を表現するための複数のビットを連続させたまま多重化を実行し、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を別々にチャネル符号化する場合、前記送達確認情報を所定回数だけ反復させることを特徴とするユーザ装置である。

本発明によれば、所要品質及びビット数がそれぞれ異なる複数の制御情報を上りリンクで効率的に伝送することができる。

上りリンクで使用される帯域利用例を示す図である。 本発明の第１実施例によるユーザ装置のブロック図を示す。 TTI、サブフレーム及びブロックの一例を示す図である。 ロングブロックに乗算される情報の具体例を示す図である。 カザック符号の性質を説明するための図である。 本発明の第１実施例による基地局装置のブロック図を示す。 本発明による動作手順を示すフローチャートである。 報知情報及び割当番号から符号情報を特定するためのフローチャートである。 図８のフローを実行することで実現されるカザック符号、巡回シフト量及び帯域の設定例を示す図である。 送達確認情報及びチャネル状態情報が処理される様子を示す図である。 本発明の第２実施例によるユーザ装置のブロック図を示す。 本発明の第２実施例による基地局装置のブロック図を示す。 ロングブロックに乗算される情報の具体例を示す図である。 送達確認情報及びチャネル状態情報が別々に処理される様子を示す図である。

説明の便宜上、本発明が幾つかの実施例に分けて説明されるが、各実施例の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例が必要に応じて使用されてよい。

図２は本発明の一実施例によるユーザ装置のブロック図を示す。図２には、CQI推定部３０２、ACK/NACK判定部３０３、制御情報多重部３０４、符号化部３０５、ブロック毎の変調パターン生成部３０６、ブロック毎の変調部３０８、離散フーリエ変換部（DFT）３１０、サブキャリアマッピング部３１２、逆高速フーリエ変換部（IFFT）３１４、サイクリックプレフィックス（CP）付加部３１６、多重部３１８、RF送信回路３２０、電力増幅器３２２、デュプレクサ３２４、リファレンス信号生成部３３８及び送信電力判定部３４０が描かれている。

CQI推定部３０２は、下りチャネル状態を示す量−即ちチャネル状態情報（CQI: Channel Quality Indicator）を測定し、出力する。チャネル状態情報は、例えば、基地局から送信されたリファレンス信号の受信品質（SIR、SINR等で表現されてよい）を測定し、その測定値を所定の数値に変換することで導出される。例えば、測定された受信品質（SIR）が、３２段階の内のどのレベルであるかを示す数値に変換され、５ビットで表現可能なCQIが導出されてもよい。

ACK/NACK判定部３０３は、受信した下りデータチャネルを構成するパケット各々に誤りがあるか否かを判定し、判定結果を送達確認情報として出力する。送達確認情報は、誤りがなかったことを示す肯定応答（ACK）又は誤りがあったことを示す否定応答（NACK）で表現されてよい。送達確認情報は、受信パケットに対する誤りの有無を表現できればよいので、本質的には１ビットで表現できるが、より多くのビット数で表現されてもよい。

制御情報多重部３０４は、ＣＱＩを表す情報と、送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）とを多重し、多重制御情報を出力する（多重は、連結又は結合と表現されてもよい）。例えばＣＱＩが５ビットで表現され、送達確認情報が１ビットで表現される場合に、多重制御情報は６ビットで表現される。

符号化部３０５は、多重制御情報をチャネル符号化する。チャネル符号化は、当該技術分野で既知の適切な様々な方式でなされてもよい。例えば、畳み込み符号化、ターボ符号化、リードマーラー(Reed Muller)符号化等が行われてもよい。符号化部３０５は、必要に応じてチャネル符号化後の信号をパンクチャリングし、伝送レート又は品質を調整してもよい。この場合において、ＣＱＩに相当するビットだけが抽出されるように、パンクチャリングが行われてもよい。更にはＣＱＩの下位ビットがなるべく抽出されるようにパンクチャリングが行われてもよい。

ブロック毎の変調パターン生成部３０６は、チャネル状態情報（CQI）及び送達確認情報（ACK/NACK）をブロック毎の変調パターンにそれぞれ整える。ここで、ブロックとはサブフレームを構成する情報単位であり、サブフレームは、リソースの割当単位である送信時間間隔（TTI: Transmission Time Interval）を構成し、複数のスロットを含む。

図３はブロック、サブフレーム及びTTIの一例を示す。図示の例では、1.0msのTTIの中に、0.5msのサブフレームが２つ含まれ、各サブフレームは６つのロングブロック（LB）と２つのショーとブロック（SB）とを含み、ロングブロックは例えば66.7μsであり、ショートブロックは例えば33.3μsである。これらの数値例は単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。一般に、ロングブロックは受信側で未知のデータ（制御チャネルやデータチャネル等）を伝送するのに使用され、ショートブロックは受信側で既知のデータ（リファレンス信号等）を伝送するのに使用される。図示の例では、１つのTTIに１２個のロングブロック（LB1〜LB12）及び４つのショートブロック（SB1〜SB4）が含まれる。

図２のブロック毎の変調パターン生成部３０６は、サブフレーム中の１２個のブロック（LB1〜LB12）と符号化ビットとの対応関係を決定する。

図４はサブフレームを構成する各ブロックに、チャネル符号化後の多重制御情報がマッピングされている。図示の例では、Ck(k=1〜12)は、CQIとACK/NACKとが合成及び多重された後に符号化された場合の符号化ビットを示す。

このように図２のブロック毎の変調パターン生成部３０６は、１２個のブロック各々に１つの因子を用意し、１つのTTIにつき全部で１２個の因子（第１因子〜第１２因子）を用意する。

ブロック毎の変調部３０８は、ユーザ装置に割り当てられたカザック符号系列（チップ長はロングブロック１つ分に関連付けることができる）の全チップに第１因子を乗算し、同じカザック符号系列の全チップに第２因子を乗算し、以下同様に同じカザック符号系列の全チップに第１２因子を乗算することで、１つのTTIで送信される情報系列を導出する。全ブロックに共通に使用されるカザック符号系列は、ユーザ装置を区別するために在圏セルで割り当てられた直交符号系列であり、カザック符号の性質については後述される。カザック符号に関する情報は、直交系列情報としてブロック毎の変調部３０８に与えられる。 直交系列情報は、ユーザ装置で使用されるカザック符号系列（系列番号）、カザック符号系列の巡回シフト量及び送信帯域に関する符号情報を含む。この符号情報は、報知チャネルからの報知情報から導出されてもよいし、基地局からの個別的に通知されてもよい。個別的な通知は例えばL3制御チャネルのような上位レイヤのシグナリングでなされてもよい。

離散フーリエ変換部（DFT）３１０は離散フーリエ変換を行い、時系列の情報を周波数領域の情報に変換する。

サブキャリアマッピング部３１２は、周波数領域でのマッピングを行う。特に複数のユーザ装置の多重化に周波数分割多重化（FDM）方式が使用される場合には、サブキャリアマッピング部３１２は、周波数設定部３３６で設定されている帯域に合わせて信号をマッピングする。FDM方式には、ローカライズド(localized)FDM方式及びディストリビュート(distributed)FDM方式の２種類がある。ローカライズドFDM方式では、周波数軸上で個々のユーザに連続的な帯域がそれぞれ割り当てられる。ディストリビュートFDM方式では、広帯域にわたって（上り制御チャネル用の専用帯域F_RB2全体にわたって）断続的に複数の周波数成分を有するように下り信号が作成される。

逆高速フーリエ変換部（IFFT）３１４は、逆フーリエ変換を行うことで、周波数領域の信号を時間領域の信号に戻す。

サイクリックプレフィックス（CP）付加部３１６は、送信する情報にサイクリックプレフィックス（CP: Cyclic Prefix）を付加する。サイクリックプレフィックス（CP）は、マルチパス伝搬遅延および基地局における複数ユーザ間の受信タイミングの差を吸収するためのガードインターバルとして機能する。

多重部３１８は、送信する情報にリファレンス信号を多重し、送信シンボルを作成する。リファレンス信号は、図３のフレーム構成で示されるショートブロック（SB1,SB2）で伝送されてよい。

RF送信回路３２０は、送信シンボルを無線周波数で送信するためのディジタルアナログ変換、周波数変換及び帯域制限等の処理を行う。

電力増幅器３２２は送信電力を調整する。

デュプレクサ３２４は、同時通信が実現されるように、送信信号及び受信信号を適切に分離する。

以下、カザック符号(CAZAC code)について概説する。

図５に示されるように、ある１つのカザック符号Ａの符号長がＬであるとする。説明の便宜上、この符号長はＬサンプル又はＬチップの期間に相当するものと仮定するが、このような仮定は本発明に必須ではない。このカザック符号Ａの末尾のサンプル（Ｌ番目のサンプル）を含む一連のΔ個のサンプル（図中、斜線で示される）を、カザック符号Ａの先頭に移行することで、図５下側に示されるような別の符号Ｂが生成される。この場合において、Δ＝０〜（Ｌ−１）に関してカザック符号Ａ及びＢは互に直交する関係を有する。即ち、ある１つのカザック符号とそのカザック符号を循環的に(cyclically)シフトさせた符号は互に直交する。従って符号長Ｌのカザック符号の系列が１つ用意された場合には、理論上Ｌ個の互に直交する符号群を用意することができる。或るカザック符号Ａと、カザック符号Ａの巡回シフトでは得られない別のカザック符号Ｃとは互いに直交しない。しかしながら、カザック符号Ａとカザック符号でないランダム符号との相互相関値は、カザック符号Ａとカザック符号Ｃとの相互相関値よりかなり大きい。従ってカザック符号は非直交の符号同士の相互相関量（干渉量）を抑制する観点からも好ましい。

本実施例では、このような性質を有する一群のカザック符号（或るカザック符号を巡回式にシフトさせることで導出される符号系列群）の中から選択されたカザック符号が、個々のユーザ装置に使用される。但し、本実施例ではＬ個の互いに直交する符号群のうち、基本となるカザック符号をΔ＝ｎ×Ｌ_Δだけ循環的にシフトさせることで得られるＬ／Ｌ_Δ個の符号が、移動局のリファレンス信号して実際に使用される（ｎ＝０，１，...，(Ｌ−１)／Ｌ_Δ）。Ｌ_Δはマルチパス伝搬遅延量に基づいて決定される量である。このようにすることで、個々のユーザ装置から送信される上り制御チャネルは、マルチパス伝搬環境化でも互に直交関係を適切に維持できる。カザック符号についての詳細は、例えば次の文献に記載されている：D.C.Chu, "Polyphase codes with good periodic correlation properties", IEEE Trans.Inform.Theory,vol.IT-18,pp.531-532,July 1972；3GPP,R1-050822,Texas Instruments, "On allocation of uplink sub-channels in EUTRA SC-FDMA"。

図２のリファレンス信号生成部３３８は、上り制御チャネルに含めるリファレンス信号を用意する。上述したようにリファレンス信号は、図３のフレーム構成で示されるショートブロック（SB1,SB2）で伝送される。リファレンス信号も個々のユーザ装置に割り当てられた何らかのカザック符号で構成される。リファレンス信号用のカザック符号も系列番号及び巡回シフト量で特定されてよい。一般にロングブロック（LB）とショートブロック（SB）の長さ、期間又はチップ数は異なるので、ロングブロック（LB）に含まれるカザック符号C_Lとショートブロック（SB）に含まれるカザック符号C_Sは別々に用意されてよい。但し、双方とも同じユーザ装置について使用されるので、カザック符号C_L及びC_Sの間に何らかの関係があってもよい（例えば、C_Lの一部がC_Sを構成してもよい。）。

送信電力判定部３４０は、ブロック毎の変調パターン生成部３０６及び基地局からの送信電力指示情報に基づいて、送信信号の電力（単位帯域当たりの電力密度）を調整する。

図６は本発明の一実施例による基地局装置を示す。図６には、デュプレクサ７０２、RF受信回路７０４、受信タイミング推定部７０６、高速フーリエ変換部（FFT）７０８、チャネル推定部７１０、サブキャリアデマッピング部７１２、周波数領域等化部７１４、逆離散フーリエ変換部（IDFT）７１６、復調部７１８、復号部７２０、制御情報分離部７２２が描かれている。

デュプレクサ７０２は、同時通信が実現されるように、送信信号及び受信信号を適切に分離する。

RF受信回路７０４は、受信シンボルをベースバンドで処理するためにディジタルアナログ変換、周波数変換及び帯域制限等の処理を行う。

受信タイミング推定部７０６は、受信信号中の同期チャネル又はパイロットチャネルに基づいて受信タイミングを特定する。

高速フーリエ変換部（FFT）７０８は、フーリエ変換を行い、時系列の情報を周波数領域の情報に変換する。

チャネル推定部７１０は、上りパイロットチャネルの受信状態に基づいて上りリンクのチャネル状態を推定し、チャネル補償を行うための情報を出力する。

サブキャリアデマッピング部７１２は、周波数領域でのデマッピングを行う。この処理は個々のユーザ装置で行われた周波数領域でのマッピングに対応して行われる。

周波数領域等化部７１４は、チャネル推定値に基づいて受信信号の等化を行う。

逆離散フーリエ変換部（IDFT）７１６は、逆離散フーリエ変換を行うことで、周波数領域の信号を時間領域の信号に戻す。

復調部７１８は受信信号を復調する。本発明に関しては、上り制御チャネルが復調され、下りチャネルのチャネル状態情報（CQI）及び／又は下りデータチャネルに対する送達確認情報（ACK/NACK）が出力される。

復号部７２０は、データ復調後の信号を復号する。本実施例では、チャネル状態情報及び送達確認情報の多重された多重制御信号が誤り訂正符号化されているので、復号部７２０で復号された信号は、チャネル状態情報及び送達確認情報の多重された多重制御信号を表す。

制御信号分離部７２２は、復号された多重制御信号からチャネル状態情報及び送達確認情報を分離し、それらを出力する。

図示されてはいないが、送達確認情報は再送制御に使用され、ACKの場合には次の新規パケットが準備され、NACKの場合には再送パケットが用意される。チャネル状態情報はスケジューラで使用され、スケジューラは、下りチャネルのチャネル状態情報（CQI）の良否や他の判断基準に基づいて、下りリンクのリソース割り当て内容を決定する。また、各ユーザ装置から送信されるリファレンス信号の受信状態や他の判断基準に基づいて、上りリンクのリソース割り当ての内容を決定する。決定された内容は、スケジューリング情報として出力される。スケジューリング情報は、信号の伝送に使用される周波数、時間、伝送フォーマット（データ変調方式及びチャネル符号化率等）等を特定する。

図７は本発明の一実施例による動作手順を示す。この動作例では全ユーザ装置に関連する一般的な符号情報が報知チャネル（BCH）で送信される。個々のユーザ装置は自装置に特有の符号情報を報知情報から一意に導出する。一般的な符号情報は、例えば、セル内で使用されるカザック符号系列がＮ系列（Ｃ＃１，Ｃ＃２，...，Ｃ＃Ｎ）あること、各系列について巡回シフト量はＭ個（０，Ｌ_Δ，...，（Ｍ−１）×Ｌ_Δ）あること、周波数多重方式(FDM)が使用され、利用可能な帯域はＦ通り（Ｂｗ１，Ｂｗ２，...，ＢｗＦ）あること等を含んでよい。

ステップＢ１では、基地局装置で下りリンクのスケジューリングが行われ、下り制御チャネル（L1/L2制御チャネル）、下りデータチャネル及びパイロットチャネルがユーザ装置に送信される。

ステップＭ１では、ユーザ装置は下り制御チャネルに含まれている情報に基づいて、上り制御チャネルで使用する符号に関する情報（そのユーザ装置用の符号情報）を特定する。

図８はステップM1で使用されてもよい符号情報の特定方法例を示す。簡明化のため、カザック符号系列は２系列（Ｃ＃１，Ｃ＃２）用意され、各系列について巡回シフト量は３個（０，Ｌ_Δ，２Ｌ_Δ）用意され、利用可能な帯域は２通り（Ｂｗ１，Ｂｗ２）用意されているものとする。従って、２×３×２＝１２通りのユーザ装置を区別することができる。数値例は一例に過ぎず、適切な他の如何なる数値が使用されてもよい。

ステップＳ１では、下りL1/L2制御チャネルで指定された自装置の割当番号Ｐ（＝１，２，...，１２）が何であるかが確認される。

ステップＳ２では割当番号Ｐが３より大きいか否かが判定される。判定結果がＮｏの場合（Ｐ＝１，２，３の場合）、系列番号はＣ＃１、シフト量は（Ｐ−１）×Ｌ_Δ及び帯域はＢｗ１に特定される。割当番号Ｐが３より大きかった場合、フローはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では割当番号Ｐが６より大きいか否かが判定される。判定結果がＮｏの場合（Ｐ＝４，５，６の場合）、系列番号はＣ＃１、シフト量は（Ｐ−４）×Ｌ_Δ及び帯域はＢｗ２に特定される。割当番号Ｐが６より大きかった場合、フローはステップＳ４に進む。

ステップＳ４では割当番号Ｐが９より大きいか否かが判定される。判定結果がＮｏの場合（Ｐ＝７，８，９の場合）、系列番号はＣ＃２、シフト量は（Ｐ−７）×Ｌ_Δ及び帯域はＢｗ１に特定される。割当番号Ｐが９より大きかった場合（Ｐ＝１０，１１，１２の場合）、系列番号はＣ＃２、シフト量は（Ｐ−１０）×Ｌ_Δ及び帯域はＢｗ２に特定される。

図９は図８のフローを実行することで実現されるカザック符号、巡回シフト量及び帯域を例示する。図示されているように、先ず同一系列のカザック符号による符号多重(CDM)方式でユーザが多重される。ユーザ数が更に増えると別の帯域で同じカザック符号系列によりユーザが符号多重される。以後利用可能な帯域各々でCDMが行われる。言い換えれば、CDMもFDMも行われるが、CDMが優先される。或るカザック符号系列による符号多重及び周波数多重で区別可能なユーザ数を上回るユーザを多重する場合は、別のカザック符号系列が用意され、CDMにより、CDM及びFDMにより、ユーザが多重される。セル内で使用されるカザック符号系列がＮ系列（Ｃ＃１，Ｃ＃２，...，Ｃ＃Ｎ）用意され、各系列について巡回シフト量がＭ個（０，Ｌ_Δ，...，（Ｍ−１）×Ｌ_Δ）用意され、周波数多重方式(FDM)が使用され、利用可能な帯域はＦ通り（Ｂｗ１，Ｂｗ２，...，ＢｗＦ）用意されていたとする。この場合、カザック符号の系列番号は、
（Ｐ／（Ｍ×Ｆ））の小数点以下切り上げ値
で表現され、帯域は、
（（Ｐ−（ｎ−１）×（Ｍ×Ｆ））／Ｍ）番目
が使用され、巡回シフト量は、
Ｐ−（（ｎ−１）×（Ｍ×Ｆ））−（ｆ−１）×Ｍ＝ＰｍｏｄＭ
のＬ_Δ倍で表現される。

図８及び図９に関して説明された例では、割当番号又はユーザ多重数が３を超えた時点で別の帯域Ｂｗ２が使用され始めている。しかしながら、ユーザ多重数が３より大きく６以下の場合でも同じ帯域Ｂｗ１を利用し、その代わりに別のカザック符号系列Ｃ＃２を利用することも考えられる。カザック符号Ｃ＃１とＣ＃２は互いに循環シフトで導出できない関係にあり、非直交である。しかしながら相互相関値は比較的小さくて済むからである。

このように報知情報及び割当情報Ｐからユーザ装置各自の符号情報が特定される。特定された符号情報は、図２のブロック毎の変調部３０８に通知される。

図７のステップＭ２では、下りデータチャネルのパケット各々について誤りの有無が判定される。誤り検出は例えば巡回冗長検査(CRC)法で行われてもよいし、当該技術分野で既知の適切な他の如何なる誤り検出法が行われてもよい。誤りがなかったこと（又は誤りがあったとしても許容範囲内であったこと）を示す肯定応答（ACK）又は誤りのあったことを示す否定応答（NACK）がパケット毎に判定され、肯定応答（ACK）及び否定応答（NACK）は送達確認情報をなす。

ステップＭ３では、下りパイロットチャネルの受信品質を測定し、その測定値を或る範囲内の数値に変換することで、チャネル状態情報（CQI）が導出される。例えば、受信品質の良否が３２段階で表現される場合に、現在の受信品質(SIR等)がどのレベルであるかを示す数値に変換することで、５ビットで表現可能なCQIが導出される。

ステップＭ２及びＭ３がこの順序で行われることは必須ではない。送達確認情報の判定及びチャネル状態情報の測定は適切な如何なる時点で行われてもよい。

ステップＭ４では、送達確認情報（ACK/NACK）及びチャネル状態情報（CQI）の双方又は一方を基地局に通知するための上り制御チャネルが作成される。

図１０は送達確認情報及びチャネル状態情報がどのように処理されるかを示す。ステップS1では、送達確認情報及びチャネル状態情報が多重され、双方のビット数の和に等しい長さを有する多重制御信号が用意される。ステップS2では多重制御信号がチャネル符号化される。ステップS3ではチャネル符号化後のビット列から、必要に応じてパンクチャリングがなされる。一般に、パンクチャリングは伝送レート又は品質を調整するために行われる。しかしながら本実施例では、ＣＱＩに相当するビットだけが抽出されるように、パンクチャリングが行われてもよいし、更にはＣＱＩの下位ビットがなるべく抽出されるようにパンクチャリングが行われてもよい。ステップS4では、各シンボルの電力が(単位帯域当たりの電力密度)が調整される。図示の例では全シンボルが同じ電力に揃っているが、シンボル毎に電力が調整されてもよい。

上述したように、図２のブロック毎の変調パターン生成部では、１２個のブロック各々に１つの因子が用意され、１つのTTIにつき全部で１２個の因子（第１因子〜第１２因子）が用意される。１２個の因子が送達確認情報及びチャネル状態情報を表す。上り制御チャネルは図３及び図４に示されるようなフレーム構成を有する。例えば、ユーザ装置に割り当てられた１つのカザック符号系列（巡回シフト済み）全体に第１因子を乗算することで、第１のロングブロック（LB1）が作成される。同じカザック符号系列に第２因子を乗算することで、第２のロングブロック（LB2）が作成される。以下同様に同じカザック符号にＫ番目の因子を乗算することで、Ｋ番目のロングブロック(LBK)が作成される。こうして、１２個のロングブロックを含む上り制御チャネル用のフレームが作成される。より正確にはそのフレームに、カザック符号より成るリファレンス信号も含まれる。

このようにして作成された上り制御チャネルはユーザ装置から基地局に専用帯域(PUCCH)で送信される。

ステップＢ２では、基地局装置が複数のユーザ装置から上り制御チャネルを受信し、復調及び復号する。各ユーザ装置は同様な上り制御チャネルを送信するが、それらは異なる巡回シフト量のカザック符号系列、異なる帯域、又は異なる系列のカザック符号を使用する。上述したように、各ロングブロックではカザック符号全体に１つの因子が乗算されているに過ぎないので、基地局装置は各ユーザ装置から受信した上り制御チャネルを同相で加算できる。従って、同一系列の異なる巡回シフト量のカザック符号間の直交性は、崩れずに済むので、基地局装置は、各ユーザ装置からの信号を直交分離できる。非直交のカザック符号が使用されていたとしても、ランダムシーケンスが使用される場合よりは低い干渉レベルでユーザ装置を区別することができる。更に、個々のユーザ装置に関する上り制御チャネルに使用された第１乃至第１２因子の内容を判別することで、送達確認情報及び／又はチャネル状態情報の内容を判別することができる。

更に、各ユーザ装置毎に分離された制御信号は、データ復調され、復号される。復号後の信号は更に送達確認情報及びチャネル状態情報に分離される。

ステップＢ３では、上り制御チャネルでユーザ装置から報告された送達確認情報（ACK/NACK）及び／又はチャネル状態情報（CQI）に基づいて再送制御及びリソース割当等の処理が行われる。

本実施例では、送達確認情報とチャネル状態情報とが結合（多重）され、結合後の信号がまとめてチャネル符号化される。チャネル符号化される情報単位が大きくなるので、符号化利得が大きくなり、誤り訂正能力を高めることができる。本実施例は、送達確認情報の誤り耐性を高める観点から特に好ましい。

図１１は本発明の第２実施例によるユーザ装置のブロック図を示す。概して図２のブロック図と同様であり、同じ処理ブロックには同じ参照番号が付されており、重複的な説明は省略される。図１１には、図３とは異なり、CQI用のチャネル符号化部３０４−１と、送達確認用のチャネル符号化部３０４−２と、符号化ビット多重部３５０とが描かれている。

CQI用のチャネル符号化部３０４−１は、チャネル状態情報をチャネル符号化し、出力する。符号化は畳み込み符号化、ターボ符号化、リードマーラー符号化等適切な様々な方式が使用されてもよい。

送達確認用のチャネル符号化部３０４−２は、送達確認情報を表すビットを所定回数だけ反復し、出力する。例えば、送達確認情報が"１"で表現される場合に、符号化部３−４−２はそれを例えば４回繰り返すことで、"１１１１"を出力する。反復回数は適宜調整可能である。

符号化ビット多重部３５０は、符号化後の信号を多重し、ブロック毎の変調パターン生成部３０６にそれを与える。

このように、本発明の第２実施例では、送達確認情報及びチャネル状態情報が別々に符号化される。送達確認情報についての誤り率を改善するため、送達確認情報は複数回反復された後に多重される。

ブロック毎の変調パターン生成部３０６は、サブフレーム中の１２個のブロック（LB1〜LB12）の内の１つ以上とチャネル状態情報（CQI）を表現するビットとの対応関係、１２個のブロック（LB1〜LB12）の内の１つ以上と送達確認情報（ACK/NACK）を表現するビットとの対応関係を決定する。

図１２は本発明の第２実施例による基地局装置のブロック図を示す。概して図６のブロック図と同様であり、同じ処理ブロックには同じ参照番号が付されており、重複的な説明は省略される。図１２には、図６とは異なり、符号化ビット分離部７２１と、送達確認情報用の復号部７２３−１と、チャネル状態情報用の復号部７２３−２とが描かれている。

符号化ビット分離部７２１は、制御信号を送達確認情報とチャネル状態情報に分離する。

送達確認情報用の復号部７２３−１は、送達確認情報を復号する。ただし、送達確認情報は反復的に同じビットが伝送されているに過ぎない点に留意を要する。

チャネル状態情報用の復号部７２３−２は、チャネル状態情報を復号する。

ユーザ装置は、上り制御チャネルでチャネル状態情報だけを送信する場合と、送達確認情報だけを送信する場合と、それら双方を送信する場合とがある。従って、（Ａ）１２個のブロック全てが送達確認情報に関連付けられるかもしれないし、（Ｂ）１２個のブロックが全てチャネル状態情報に関連付けられるかもしれないし、（Ｃ）１２個のブロックの一部がチャネル状態情報に及び残りが送達確認情報に関連付けられるかもしれない。いずれにせよ、そのような対応関係に基づいて、１２個のブロック各々に１つの因子が用意され、１つのTTIにつき全部で１２個の因子（第１因子〜第１２因子）が用意される。

図１３はロングブロックに関連付けられる因子の具体例を示す。図示の（Ａ）では、送達確認情報（ACK/NACK）だけが送信される様子が示されている。一例として、肯定応答（ACK）又は否定応答（NACK）は様々な値による様々なパターンで表現されてよい。例えば、１つの因子でACK/NACKが区別されてもよいし、（＋１，＋１）と（＋１，−１）のように２つの因子でACK/NACKが区別されてもよいし、それより多くの因子でACK/NACKが区別されてもよい。１つの因子でACK/NACKを区別することは最も簡易な判定法であるが、より判定精度を向上させる観点からは、複数の因子の位相変化を利用してACK/NACKを区別することが好ましい。因子は±１だけでなく、一般的には任意の複素数でよい。但し、因子が±１の場合は単なる符号反転で演算が可能な点で有利である。ブロック中のカザック符号系列の全チップに同じ因子が乗算される限り、カザック符号の直交性が維持されるからである。

（Ｂ）に示される例では、チャネル状態情報（CQI）だけが送信される様子が示されている。図示の例ではCQIは５ビットで表現され、各ビットは上位ビットから順にCQI1,CQI2, CQI2, CQI3, CQI4, CQI5で表現されるものとする。１つのロングブロックは５ビットの内の何れか１ビットに関連付けられる。言い換えれば、１２個のブロック各々に用意される因子は、CQI1〜CQI5の何れかである。図示の例では、１つのTTIの中で上位ビットの送信回数が下位ビットの送信回数以上になるように工夫がなされている。最上位ビットCQI1は４ブロックに、CQI2は３ブロックに、CQI3は２ブロックに、CQI4も２ブロックに、そして最下位ビットCQI5は１ブロックに割り当てられている。このようにすることで、何らかの誤りが生じた場合であっても、なるべくCQIの値が激変しないようにすることができる。

（Ｃ）に示される例では、送達確認情報（ACK/NACK）及びチャネル状態情報（CQI）が同一ユーザから同一TTIで送信される様子が示される。図示の例では、４ブロックが送達確認情報（ACK/NACK）に関連付けられ、残りの８ブロックがチャネル状態情報（CQI）に関連付けられている。同一ユーザが送達確認情報（ACK/NACK）及びチャネル状態情報（CQI）を送信する場合でも、複数のTTIが利用可能ならば、（Ａ）や（Ｂ）の方法が利用されてもよい。また、セル中央からセル端に移動したユーザのようにチャネル状態が当初よりも悪くなった場合には、CQIの報告を止めて、ACK/NACKのフィードバックだけが行われるようにしてもよい。上り制御チャネルでどのような情報を送信するかについては、例えば上位レイヤのシグナリングで適宜変更されてもよい。

このようにブロック毎の変調パターン生成部３０６は、１２個のブロック各々に１つの因子を用意し、１つのTTIにつき全部で１２個の因子（第１因子〜第１２因子）を用意する。

図１４は本発明の第２実施例における送達確認情報及びチャネル状態情報がどのように処理されるかを模式的に示す。第1実施例とは異なり、第２実施例では送達確認情報及びチャネル状態情報は、別々にチャネル符号化される。ただし、送達確認情報は所定回数だけ反復することで冗長度が増やされる。送達確認情報及びチャネル状態情報の電力（単位帯域当たりの電力密度）は個々に調整される。図示の例では送達確認情報の品質を高くするため、送達確認情報の電力がチャネル状態情報の電力より大きくなるように設定されている。

本実施例によれば、チャネル状態情報については従来と同程度の誤り率を期待することができ、送達確認情報については反復による冗長度に応じた誤り率の改善効果を期待できる。なお、伝送レート又は品質を調整するために、パンクチャリングが行われてもよい。本実施例ではチャネル状態情報と送達確認情報とが別々に処理されるので、CQI用のビットだけをパンクチャリングしたり電力を調整することや、CQIの下位ビットだけをパンクチャリングしたり電力を調整することが比較的簡易に実行できる。

本実施例では、図１３に示されるように、基地局は３種類の信号フォーマットを区別しなければならない。この場合において、基地局が（Ａ）と（Ｂ）のフォーマットを誤った場合は、基地局は有意義な信号を取り出すことはできない。しかしながら、基地局が（Ａ）及び（Ｃ）のフォーマットを誤った場合には、基地局は少なくとも送達確認情報を正確に受信することができる。また、基地局が（Ｂ）と（Ｃ）のフォーマットを誤った場合には、基地局は少なくともチャネル状態情報の大部分を正確に受信することができる。言い換えれば、それが可能になるように、ＡＣＫ／ＮＡＣＫがマッピングされるかもしれないブロックに、より多く用意される冗長ビット（上位ビットの冗長ビット）がマッピングされることが好ましい。

例えば、ユーザ装置が下りL1/L2制御信号を誤って受信し、そのユーザ装置宛の下りデータ信号がユーザ装置で復調されなかったとする。ユーザ装置はそのような下りデータ信号が存在したことさえ知らない。この場合、基地局はACK/NACKの含まれた上り制御信号（Ａ）又は（Ｃ）を期待する。ＣＱＩの報告タイミングは既知なので、上り信号が（Ａ）であるべきか（Ｃ）であるべきかは既知である。ユーザ装置は下りデータ信号の存在さえ知らないので、（Ｂ）のフォーマットで次回のCQI報告タイミングでCQIを報告する。その結果、基地局は（Ｃ）のフォーマットを期待する一方、ユーザ装置は（Ｂ）のフォーマットで上り制御信号を送信する。このような場合でも、基地局はＣＱＩに関する８つのブロックの受信に成功すれば、ＣＱＩを正確に受信できる。

以下、本発明の実施形態を例示的に列挙する。

（１）シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置であって、
下りデータ信号の復調結果から、該下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報を用意する手段と、
下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報を用意する手段と、
前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報の多重された多重制御情報をチャネル符号化し、上り制御信号を用意する手段と、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信する手段と、
を有するユーザ装置。

（２）前記上り制御チャネルは、当該ユーザ装置用の直交符号系列の全チップに同じ因子の乗算された単位ブロック系列を複数個含む（１）記載のユーザ装置。

（３）単位ブロック系列各々に乗算される因子が、送達確認情報又はチャネル状態情報を表す（２）記載のユーザ装置。

（４）シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置で使用される方法であって、
下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報と、下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報とを多重するステップと、
多重された多重制御情報をチャネル符号化し、上り制御信号を用意するステップと、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信するステップと、
を有する方法。

（５）シングルキャリア方式で上り制御信号をユーザ装置から受信する基地局装置であって、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、上り制御信号を受信する手段と、
前記上り制御信号を復号する手段と、
復号後の信号から、下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報と、下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報とを抽出する手段と、
を有する基地局装置。

（６）シングルキャリア方式で上り制御信号をユーザ装置から受信する基地局装置で使用される方法であって、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、上り制御信号を受信するステップと、
前記上り制御信号を復号するステップと、
復号後の信号から、下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報と、下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報とを抽出するステップと、
を有する方法。

（７）シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置であって、
下りデータ信号の復調結果から、該下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報を用意する手段と、
下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報を用意する手段と、
前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を別々にチャネル符号化するチャネル符号化手段と、
チャネル符号化された送達確認情報及びチャネル状態情報を多重し、上り制御信号を用意する手段と、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信する手段と、
を有するユーザ装置。

（８）前記上り制御チャネルは、当該ユーザ装置用の直交符号系列の全チップに同じ因子の乗算された単位ブロック系列を複数個含む（７）記載のユーザ装置。

（９）単位ブロック系列各々に乗算される因子が、送達確認情報又はチャネル状態情報を表す（８）記載のユーザ装置。

（１０）チャネル状態情報の上位ビットに対応する単位ブロック系列の数が、下位ビットに対応する単位ブロック系列の数以上である（８）記載のユーザ装置。

（１１）シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置で使用される方法であって、
下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報及び下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報を用意するステップと、
前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を別々にチャネル符号化するステップと、
チャネル符号化された送達確認情報及びチャネル状態情報を多重し、上り制御信号を用意するステップと、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信するステップと、
を有する方法。

（１２）シングルキャリア方式で上り制御信号をユーザ装置から受信する基地局装置であって、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、上り制御信号を受信する手段と、
前記上り制御信号から、下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報と、下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報とを抽出する手段と、
抽出された送達確認情報及びチャネル状態情報を別々に復号する手段と、
を有する基地局装置。

（１３）シングルキャリア方式で上り制御信号をユーザ装置から受信する基地局装置で使用される方法であって、
上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、上り制御信号を受信するステップと、
前記上り制御信号から、下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報と、下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報とを抽出するステップと、
抽出された送達確認情報及びチャネル状態情報を別々に復号するステップと、
を有する方法。

３０２ CQI推定部
３０３ ACK/NACK判定部
３０４ 制御情報多重部
３０４−１，２ 符号化部
３０５ 符号化部
３０６ ブロック毎の変調パターン生成部
３０８ ブロック毎の変調部
３１０ 離散フーリエ変換部（DFT）
３１２ サブキャリアマッピング部
３１４ 逆高速フーリエ変換部（IFFT）
３１６ サイクリックプレフィックス（CP）付加部
３１８ 多重部
３２０ RF送信回路
３２２ 電力増幅器
３２４ デュプレクサ
３３０ 符号情報特定部
３３８ リファレンス信号生成部
３４０ 送信電力判定部
３５０ 符号化ビット多重部
７０２ デュプレクサ
７０４ RF受信回路
７０６ 受信タイミング推定部
７０８ 高速フーリエ変換部（FFT）
７１０ チャネル推定部
７１２ サブキャリアデマッピング部
７１４ 周波数領域等化部
７１６ 逆離散フーリエ変換部（IDFT）
７１８ 復調部
７２０ 復号部
７２１ 符号化ビット分離部
７２２ 制御情報分離部
７２３−１，２ 復号部

Claims (5)

1. シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置であって、
   下りデータ信号の復調結果から、該下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報を用意するＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部と、
   下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報であって、かつ前記送達確認情報よりもビット数の多いチャネル状態情報を用意するＣＱＩ推定部と、
   前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報をチャネル符号化する符号化部と、
   前記符号化部においてチャネル符号化した結果をもとに、上り制御信号を生成する変調部と、
   上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信する送信部とを有し、
   前記符号化部は、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を多重化してからまとめてチャネル符号化する場合、前記チャネル状態情報を表現するための複数のビットを連続させたまま多重化を実行し、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を別々にチャネル符号化する場合、前記送達確認情報を所定回数だけ反復させることを特徴とするユーザ装置。
2. 前記上り制御信号は、当該ユーザ装置用の直交符号系列の全チップに同じ因子の乗算された単位ブロック系列を複数個含む請求項１記載のユーザ装置。
3. 単位ブロック系列各々に乗算される因子が、送達確認情報又はチャネル状態情報を表す請求項２記載のユーザ装置。
4. シングルキャリア方式で上り制御信号を基地局装置に送信するユーザ装置で使用される送信方法であって、
   下りデータ信号の復調結果から、該下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報を用意するステップと、
   下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報であって、かつ前記送達確認情報よりもビット数の多いチャネル状態情報を用意するステップと、
   前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報をチャネル符号化するステップと、
   チャネル符号化結果をもとに、上り制御信号を生成するステップと、
   上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信するステップとを有し、
   前記符号化するステップは、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を多重化してからまとめてチャネル符号化する場合、前記チャネル状態情報を表現するための複数のビットを連続させたまま多重化を実行し、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を別々にチャネル符号化する場合、前記送達確認情報を所定回数だけ反復させることを特徴とする送信方法。
5. シングルキャリア方式で上り制御信号を送信するユーザ装置と、
   前記ユーザ装置からの上り制御信号を受信する基地局装置とを備え、
   前記ユーザ装置は、
   下りデータ信号の復調結果から、該下りデータ信号に対する肯定応答又は否定応答を示す送達確認情報を用意するＡＣＫ／ＮＡＣＫ判定部と、
   下りリファレンス信号の受信品質を示すチャネル状態情報であって、かつ前記送達確認情報よりもビット数の多いチャネル状態情報を用意するＣＱＩ推定部と、
   前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報をチャネル符号化する符号化部と、
   前記符号化部においてチャネル符号化した結果をもとに、上り制御信号を生成する変調部と、
   上りデータ信号用のリソースとは別の専用リソースで、前記上り制御信号を送信する送信部とを有し、
   前記符号化部は、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を多重化してからまとめてチャネル符号化する場合、前記チャネル状態情報を表現するための複数のビットを連続させたまま多重化を実行し、前記送達確認情報及び前記チャネル状態情報を別々にチャネル符号化する場合、前記送達確認情報を所定回数だけ反復させることを特徴とする通信システム。

Images