JP6462751B2 - ユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法に関する。

ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunication System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ：Long Term Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥ（ＬＴＥ Ｒｅｌ．８ともいう）からのさらなる広帯域化および高速化を目的として、ＬＴＥアドバンスト（ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０、１１又は１２ともいう）が仕様化され、後継システム（ＬＴＥ Ｒｅｌ．１３等ともいう）も検討されている。

ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０／１１のシステム帯域は、ＬＴＥ Ｒｅｌ．８のシステム帯域を一単位とする少なくとも１つのコンポーネントキャリア（ＣＣ：Component Carrier）を含んでいる。このように、複数のコンポーネントキャリアを集めて広帯域化することをキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）という。

また、ＬＴＥ Ｒｅｌ．８から１２のＬＴＥでは、事業者に免許された周波数帯、すなわちライセンスバンドにおいて排他的な運用がなされることを想定して仕様化が行われた。ライセンスバンドとしては、たとえば８００ＭＨｚ、２ＧＨｚまたは１．７ＧＨｚなどが使用される。

Ｒｅｌ．１３以降のＬＴＥでは、免許不要の周波数帯、すなわちアンライセンスバンドにおける運用もターゲットとして検討されている。アンライセンスバンドとしては、たとえばＷｉ−Ｆｉと同じ２．４ＧＨｚまたは５ＧＨｚ帯などが使用される。Ｒｅｌ．１３ ＬＴＥでは、ライセンスバンドとアンライセンスバンドの間でのキャリアアグリゲーション（ＬＡＡ：License-Assisted Access）を検討対象としているが、将来的にデュアルコネクティビティやアンライセンスバンドのスタンドアローンも検討対象となる可能性がある。

3GPP TS 36.300 Rel.8 "Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2"

既存システム（ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０−１２）のキャリアアグリゲーション（ＣＡ）では、ユーザ端末あたりに設定可能なコンポーネントキャリア（ＣＣ）数が最大５個に制限されている。ＬＴＥ Ｒｅｌ．１３以降のＣＡでは、更なる帯域拡張を実現するため、ユーザ端末あたりに設定可能なＣＣ数を６個以上に拡張することが検討されている。

ところで、既存システムでは、各ＣＣの下り信号に対する送達確認情報（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ：Hybrid Automatic Repeat reQuest-ACKnowledgement）などを含む上り制御情報（ＵＣＩ：Uplink Control Information）は、上り制御信号（上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel））、又は、上りデータ信号（上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel））を用いて送信される。

上り制御信号（ＰＵＣＣＨ）を用いる場合、ユーザ端末は、５ＣＣ以下を前提とする既存フォーマット（例えば、ＰＵＣＣＨフォーマット１ａ／１ｂ／３など）を用いて、各ＣＣの下り信号に対する送達確認情報などを含むＵＣＩを送信する。しかしながら、既存フォーマットは、ＣＣ数が６個以上に拡張される場合のように、多数のＣＣの送達確認情報を含むＵＣＩを送信する場合には適合しないことが想定される。このため、ＣＣ数が６個以上に拡張される場合に適する上り制御信号（ＰＵＣＣＨ）の新たなフォーマットが望まれている。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ユーザ端末あたりに設定可能なコンポーネントキャリア（ＣＣ）数が既存システムより拡張される場合に適するフォーマットを用いて、上り制御信号を送信可能なユーザ端末、無線基地局及び無線通信方法を提供することを目的の一つとする。

本発明のユーザ端末の一態様は、上り制御チャネルを用いて上り制御情報（ＵＣＩ）を送信する送信部と、前記上り制御チャネルの拡散率に基づいて、前記ＵＣＩの生成及び送信の少なくとも一方を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、少なくとも２つの前記拡散率を示す情報に対して、スロット内の復調用参照信号のシンボル数及び位置の少なくとも一つを固定とすることを特徴とする。

本発明によれば、ユーザ端末あたりに設定可能なコンポーネントキャリア（ＣＣ）数が既存システムより拡張される場合に適するフォーマットを用いて、上り制御信号を送信できる。

キャリアアグリゲーションの説明図である。 ＰＵＣＣＨフォーマット３の構成例を示す図である。 新ＰＵＣＣＨフォーマットの第１の構成例を示す図である。 新ＰＵＣＣＨフォーマットの第２の構成例を示す図である。 新ＰＵＣＣＨフォーマットの第３の構成例を示す図である。 第１の態様に係る新ＰＵＣＣＨフォーマットの構成例を示す図である。 第１の態様に係る拡散率とペイロードとの関係を示す図である。 第１の態様に係る信号生成例を示す図である。 第１の態様に係る新ＰＵＣＣＨフォーマットの設定例を示す図である。 第２の態様に係る新ＰＵＣＣＨフォーマットの構成例を示す図である。 第２の態様に係るＰＲＢ数とペイロードとの関係を示す図である。 第２の態様に係るマッピング例を示す図である。 本実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。

図１は、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）の説明図である。図１に示すように、ＬＴＥ Ｒｅｌ．１２までのＣＡでは、ＬＴＥ Ｒｅｌ．８のシステム帯域を一単位とするコンポーネントキャリア（ＣＣ）が最大５個（ＣＣ＃１〜ＣＣ＃５）束ねられる。すなわち、ＬＴＥ Ｒｅｌ．１２までのキャリアアグリゲーションでは、ユーザ端末（ＵＥ：User Equipment）あたりに設定可能なＣＣ数は、最大５個に制限される。

一方、ＬＴＥ Ｒｅｌ．１３のキャリアアグリゲーションでは、６個以上のＣＣを束ねて、更なる帯域拡張を図ることが検討されている。すなわち、ＬＴＥ Ｒｅｌ．１３のＣＡでは、ユーザ端末あたりに設定可能なＣＣ（セル）数を６個以上に拡張すること（CA enhancement）が検討されている。例えば、図１に示すように、３２個のＣＣ（ＣＣ＃１〜ＣＣ＃３２）を束ねる場合、最大６４０ＭＨｚの帯域を確保可能となる。

このように、ユーザ端末あたりに設定可能なＣＣ数を拡張することにより、より柔軟且つ高速な無線通信を実現することが期待されている。また、このようなＣＣ数の拡張は、ライセンスバンドとアンライセンスバンドとの間のＣＡ（ＬＡＡ：License-Assisted Access）による広帯域化に効果的である。例えば、ライセンスバンドの５個のＣＣ（＝１００ＭＨｚ）とアンライセンスバンドの１５個のＣＣ（＝３００ＭＨｚ）とを束ねる場合、４００ＭＨｚの帯域を確保可能となる。

一方で、ユーザ端末に設定可能なＣＣ数が６個以上（例えば、３２個）に拡張される場合、既存システム（ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０−１２）の送信方法（例えば、フォーマットや送信電力など）をそのまま適用することが困難となる。

例えば、既存システム（ＬＴＥ Ｒｅｌ．１０−１２）では、ユーザ端末は、上り制御情報（ＵＣＩ）を上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）を用いて送信する。ここで、ＵＣＩは、各ＣＣの下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）に対する送達確認情報（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）と、チャネル状態を示すチャネル状態情報（ＣＳＩ：Channel State Information）と、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）のスケジューリング要求（ＳＲ：Scheduling Request）と、の少なくとも一つを含む。

既存システムでは、ＰＵＣＣＨのフォーマット（以下、ＰＵＣＣＨフォーマットという）として、ＰＵＣＣＨフォーマット１／１ａ／１ｂ、２／２ａ／２ｂ及び３（総称して既存ＰＵＣＣＨフォーマットという）がサポートされている。ＰＵＣＣＨフォーマット１は、ＳＲの送信に用いられる。ＰＵＣＣＨフォーマット１ａ／１ｂ／チャネルセレクションに基づく１ｂ／３は、５ＣＣ以下のＨＡＲＱ−ＡＣＫの送信に用いられる。ＰＵＣＣＨフォーマット２／２ａ／２ｂは、特定のＣＣのＣＳＩの送信に用いられる。ＰＵＣＣＨフォーマット２ａ／２ｂは、特定のＣＣのＣＳＩに加えて、ＨＡＲＱ−ＡＣＫの送信に用いられてもよい。ＰＵＣＣＨフォーマット３は、ＨＡＲＱ−ＡＣＫに加えて、ＳＲ及び／又はＣＳＩの送信に用いられてもよい。

図２は、既存ＰＵＣＣＨフォーマットのうちで最大ペイロードのＰＵＣＣＨフォーマット３の構成例を示す図である。ＰＵＣＣＨフォーマット３では、ＦＤＤにおいて１０ビット、ＴＤＤにおいて２２ビットまでのＵＣＩ（例えば、最大５ＣＣのＨＡＲＱ−ＡＣＫ）を送信可能である。図２に示すように、ＰＵＣＣＨフォーマット３は、スロットあたり２つの復調用参照信号（ＤＭＲＳ：DeModulation Reference Signal）と、５つのＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）シンボルで構成される。各スロットの各シンボル（例えば、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル）には同一ビット列がマッピングされ、複数のユーザ端末を多重するために拡散符号（直交符号、ＯＣＣ：Orthogonal Cover Codeとも呼ぶ）が乗算されている。

また、各スロットの各ＤＭＲＳにはユーザ端末間で異なる巡回シフト（サイクリックシフト、ＣＳとも呼ぶ）が適用されている。直交符号とサイクリックシフトを適用することにより、最大で５つのＰＵＣＣＨフォーマット３を同一のリソース（ＰＲＢ）に符号分割多重（ＣＤＭ：Code Division Multiplexing）することが可能となる。例えば、ユーザ端末毎に異なる拡散符号（ＯＣＣ）を用いてＨＡＲＱビット列を直交多重し、ユーザ端末毎に異なるＣＳ系列を用いてＤＭＲＳを直交多重することができる。

しかしながら、ユーザ端末あたりに設定可能なＣＣ数が６以上（例えば、３２個）に拡張される場合、上記ＰＵＣＣＨフォーマット３では、ペイロードの不足により、スケジューリングされる全ＣＣについてのＵＣＩを送信できなくなることが想定される。

例えば、ＦＤＤにおいて、３２ＣＣについて２コードワード（トランスポートブロック）のＨＡＲＱ−ＡＣＫを送信する場合、６４ビットを送信可能なＰＵＣＣＨフォーマットが必要となる。また、ＴＤＤにおいて、３２ＣＣについて２コードワードのＨＡＲＱ−ＡＣＫを送信する場合で１上りサブフレームに４下りサブフレームが対応する場合、１２８ビット（空間バンドリング適用時）又は２５６ビットを送信可能なＰＵＣＣＨフォーマットが必要となる。

そこで、６ＣＣ以上のＵＣＩ（例えば、ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）を送信できるように、既存ＰＵＣＣＨフォーマットよりも送信可能なビット数（ペイロード、容量）が大きいＰＵＣＣＨフォーマット（以下、新ＰＵＣＣＨフォーマットという）が検討されている。なお、新ＰＵＣＣＨフォーマットは、ＰＵＣＣＨフォーマット４、大容量ＰＵＣＣＨフォーマット、拡張ＰＵＣＣＨフォーマット、新フォーマット等と呼ばれてもよい。

図３−５を参照し、新ＰＵＣＣＨフォーマットの構成例について説明する。なお、図３−５は、例示にすぎず、ＤＭＲＳの位置及び数、ＰＲＢ数、複数のユーザ端末の多重方法は、図３−５に示すものに限られない。また、不図示の参照信号（例えば、サウンディング参照信号（ＳＲＳ：Sounding Reference Signal））が配置されてもよい。また、図３−５で説明する構成例の少なくとも２つは、組み合わせて用いられてもよい。

図３は、新ＰＵＣＣＨフォーマットの第１の構成例を示す図である。図３に示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットで配置されるＤＭＲＳの位置及び数は、ＰＵＣＣＨフォーマット３と同一であってもよいし、ＰＵＣＣＨフォーマット３と異なっていてもよい。新ＰＵＣＣＨフォーマットで配置されるＤＭＲＳの数を増やすと、低ＳＩＮＲ（Signal−to−Interference plus Noise power Ratio）環境や高速移動環境においても高い精度でチャネル推定を行うことができる。一方、ＤＭＲＳの数を減らすと、ペイロード（伝送可能なビット数）を増やすことができるため、より高い符号化利得を得易くなる。

例えば、図３Ａに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、ＰＵＣＣＨフォーマット３（図２参照）と同様に、各スロットの２番目及び６番目のシンボルにＤＭＲＳが配置されてもよい。各スロットのＤＭＲＳシンボル数を増やすことでチャネル推定精度を高めることができ、高速移動環境や周波数オフセットの影響を低減することができる。或いは、図３Ｂに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、各スロットの４番目のシンボルにＤＭＲＳが配置されてもよい。各スロットのＤＭＲＳでないシンボル数を増やすことで符号化率を下げることができ、信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ）の低い環境でも受信品質を高めることができる。

図４は、新ＰＵＣＣＨフォーマットの第２の構成例（ＰＲＢ数）を示す図である。図４に示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットに用いられる周波数リソース（物理リソースブロック（ＰＲＢ）、リソースブロック等ともいう。以下、ＰＲＢという）の数は、ＰＵＣＣＨフォーマット３と同一であってもよいし、ＰＵＣＣＨフォーマット３より大きくてもよい。新ＰＵＣＣＨフォーマットに用いられるＰＲＢ数を増やすと、ＰＲＢあたりのペイロードが減少するので、符号化利得を高めることができる一方で、オーバーヘッドが増加する。

例えば、図４Ａに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、ＰＵＣＣＨフォーマット３（図２参照）と同様に、スロットあたり１ＰＲＢが用いられ、スロット間で周波数ホッピングが適用されてもよい。或いは、図４Ｂに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、スロットあたり複数のＰＲＢ（図４では、３ＰＲＢ）が用いられ、スロット間で周波数ホッピングが適用されてもよい。ＰＲＢ数が少ない場合、上りリンクシステム帯域におけるＰＵＣＣＨのオーバーヘッドを低減することができ、なおかつ送信電力を小さな帯域に集中できることから、より大きなカバレッジを実現することができる。ＰＲＢ数が多い場合、送信情報量に対する無線リソースの量が大きくなることから、符号化率を低減することができ、ＳＩＮＲの低い環境でも受信品質を高めることができる。

図５は、新ＰＵＣＣＨフォーマットの第３の構成例を示す図である。図５に示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、複数のユーザ端末は、符号分割多重（ＣＤＭ）されてもよいし、周波数分割多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）又は／及び時分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）されてもよい。符号分割多重の場合、同一のＰＲＢに複数のユーザ端末を収容できる一方で、ユーザ端末あたりのペイロードが小さくなり、符号化利得が得難くなる。

例えば、図５Ａに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、複数のユーザ端末が符号分割多重されてもよい。具体的には、ＰＵＣＣＨフォーマット３（図２参照）と同様に、ユーザ端末毎に異なる拡散符号（ＯＣＣ：Orthogonal Cover Code）を用いて複数のユーザ端末のＵＣＩを直交多重し、ユーザ端末毎に異なる巡回シフト（ＣＳ：Cyclic Shift）を適用して複数のユーザ端末のＤＭＲＳを直交多重してもよい。ＣＤＭすることを前提に新ＰＵＣＣＨフォーマットを設計する場合、ＣＤＭの多重容量に応じてユーザ端末あたりのＰＵＣＣＨペイロードが制約されることになるが、その分多数のユーザ端末が同時に新ＰＵＣＣＨフォーマットを送信する場合のオーバーヘッドを抑えることができる。

或いは、図５Ｂに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマットでは、複数のユーザ端末が周波数分割多重されてもよい。具体的には、複数のユーザ端末のＵＣＩ及びＤＭＲＳがそれぞれ異なるＰＲＢにマッピングされてもよい。ＦＤＭすることを前提に新ＰＵＣＣＨフォーマットを設計する場合（ＣＤＭすることを前提としない場合）、ユーザあたりのＰＵＣＣＨペイロードを大きくとることができるため、ユーザ端末あたりの符号化率を下げ、ＳＩＮＲの低い環境でも受信品質を高めることができる。

以上のような新ＰＵＣＣＨフォーマットは、無線通信システムの状態（例えば、無線基地局に収容されるユーザ端末数、カバレッジ、移動特性、シナリオ、運用形態など）によって最適な構成が異なることが想定される。例えば、無線基地局に多数のユーザ端末を収容しようとする場合、複数のユーザ端末を符号分割多重してオーバーヘッドを小さくすること（図５Ａ参照）が望ましい。一方、カバレッジを広くしようとする場合、複数のＰＲＢを用いて複数のユーザ端末を周波数分割多重すること（図５Ｂ参照）が望ましい。また、移動特性を向上させようとする場合、多数のＤＭＲＳを配置すること（図３Ａ参照）が望ましい。また、ペイロードを増加させようとする場合、拡散率を低くしたり、ＰＲＢ数を増加させること（図４Ｂ）が望ましい。

このように、新ＰＵＣＣＨフォーマットの最適な構成は、無線通信システムの状態によって異なることが想定される。そこで、本発明者らは、新ＰＵＣＣＨフォーマットとして、例えば、拡散率（ＳＦ：Spreading Factor）やＰＲＢ数などの構成をパラメータとして設定可能なフォーマット（統合（Unified）フォーマット）を用いること着想し、本発明に至った。統合フォーマットを用いることにより、無線通信システムの状態に応じて新ＰＵＣＣＨフォーマットを最適な構成に設定できる。

以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態において、ユーザ端末は、新ＰＵＣＣＨフォーマットの構成を制御可能（設定可能：Configurable）である。なお、以下では、ユーザ端末が、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられる拡散率（第１の態様）及び新ＰＵＣＣＨフォーマットを構成するＰＲＢ数（リソースブロック数）（第２の態様）の少なくとも一つを設定する場合について説明する。しかしながら、パラメータとして設定される新ＰＵＣＣＨフォーマットの構成は、拡散率及びＰＲＢ数に限られず、他の構成（例えば、ＤＭ−ＲＳの数など）がパラメータとして設定されてもよい。

（第１の態様）
第１の態様では、拡散率（ＳＦ）を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いた無線通信方法について説明する。なお、拡散率は、直交符号長などと呼ばれてもよい。

図６は、拡散率を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットの一例の説明図である。なお、図６では、スロットあたりのＤＭＲＳが１シンボルである例を説明するが、ＤＭＲＳの数及び位置は図６に示すものに限られない。また、図６において、新ＰＵＣＣＨフォーマットの最終シンボルには、ＳＲＳが配置されてもよい。また、図６では、ＰＲＢ数が１である例を説明するが、ＰＲＢ数は２以上であってもよい。

図６Ａに示すように、拡散率が１である場合、新ＰＵＣＣＨフォーマット内に１２種類の符号化ビット系列（スロットあたり６種類の符号化ビット系列）がマッピングされる。また、図６Ｂに示すように、拡散率が２である場合、６種類の符号化ビット系列（スロットあたり３種類の符号化ビット系列）がマッピングされる。また、図６Ｃに示すように、拡散率が３である場合、４種類の符号化ビット系列（スロットあたり２種類の符号化ビット系列）がマッピングされる。

なお、図６Ａ−６Ｃにおいて、前半スロット及び後半スロットにおける同一のハッチングのＵＣＩは、同一のＵＣＩでなくともよい。すなわち、前半スロット及び後半スロットで送信されるＵＣＩは、同一のビット系列であってもよいし、異なるビット系列であってもよい。以下では、前半スロット及び後半スロットには異なるビット系列が収容される場合を例にとって説明する。

図７は、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられる拡散率と、新ＰＵＣＣＨフォーマットのペイロード（収容可能な符号化ビット系列のビット数）と、新ＰＵＣＣＨフォーマットに収容可能なＵＣＩビットの最大数（以下、最大ＵＣＩビット数という）との関係を示す図である。なお、図７では、スロットあたり１ＤＭＲＳが配置される場合（すなわち、スロットあたり６シンボルに符号化ビット系列を配置できる場合）を想定するが、これに限られない。また、図７では、符号化率が１２／４８であり、８ビットのＣＲＣが付加される場合を想定するが、これに限られない。

上述のように、拡散率が１である場合、新ＰＵＣＣＨフォーマット内に１２種類の符号化ビット（encoded bit）系列がマッピングされる。この場合、新ＰＵＣＣＨフォーマットには、１２シンボル×１２種類（スロットあたり６種類）×２（ＱＰＳＫ）＝２８８ビットの符号化ビット系列を収容可能である。また、符号分割多重（ＣＤＭ）可能なユーザ端末数は１である。また、符号化率が１２／４８で８ビットのＣＲＣが付加される場合、最大ＵＣＩビット数は、６４ビットである。

また、拡散率が２である場合、図６Ｂに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマット内に６種類の符号化ビット系列がマッピングされる。この場合、新ＰＵＣＣＨフォーマットには、１２シンボル×６種類（スロットあたり３種類）×２（ＱＰＳＫ）＝１４４ビットの符号ビット列を収容可能である。また、ＣＤＭ可能なユーザ端末数は２である。また、符号化率が１２／４８で８ビットのＣＲＣが付加される場合、最大ＵＣＩビット数は、２８ビットである。

また、拡散率が３である場合、図６Ｃに示すように、新ＰＵＣＣＨフォーマット内に４種類の符号化ビット系列がマッピングされる。この場合、新ＰＵＣＣＨフォーマットには、１２シンボル×４種類（スロットあたり２種類）×２（ＱＰＳＫ）＝９６ビットの符号ビット列を収容可能である。また、ＣＤＭ可能なユーザ端末数は３である。また、符号化率が１２／４８で８ビットのＣＲＣが付加される場合、最大ＵＣＩビット数は、１６ビットである。

このように、新ＰＵＣＣＨフォーマットの拡散率を小さくすると、ペイロードが増加する一方で、ＣＤＭ可能なユーザ端末数が少なくなる。そこで、無線基地局は、状態（例えば、収容ユーザ端末数、ＵＣＩのビット数など）に応じた拡散率を指定し、当該拡散率を示す情報をユーザ端末に送信する。ユーザ端末は、新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いるＣＡ（すなわち、６ＣＣ以上を設定可能なＣＡ）が設定された場合に、上位レイヤシグナリング、又は、物理レイヤシグナリングにより無線基地局から指定された拡散率を、新ＰＵＣＣＨフォーマットの拡散率として設定する。

なお、上位レイヤシグナリングとは、例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリングである。また、物理レイヤシグナリングとは、例えば、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）又はＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel））により伝送される下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）に含まれる情報である。

或いは、ユーザ端末は、新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いるＣＡ（すなわち、６ＣＣ以上を設定可能なＣＡ）が設定された場合に、ＵＣＩのビット数に基づいて、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられる拡散率を決定（選択）して、当該拡散率を設定してもよい。例えば、ユーザ端末は、ＰＵＣＣＨで送信されるＵＣＩのビット数と、拡散率に応じた最大ＵＣＩビット数（図７参照）とに基づいて、新ＰＵＣＣＨフォーマットの拡散率を決定してもよい。

＜信号生成処理＞
以上のように拡散率が設定される新ＰＵＣＣＨフォーマットにおける信号生成処理について説明する。図８は、新ＰＵＣＣＨフォーマットにおける信号生成処理の一例を示す図である。なお、図８は、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を用いてデータシンボル変調を行うものとするが、変調方式はＱＰＳＫに限られない。また、図８は、新ＰＵＣＣＨフォーマットが１ＰＲＢ（１２サブキャリア）で構成される場合を想定するが、新ＰＵＣＣＨフォーマットは、２以上のＰＲＢで構成されてもよい。

図８に示すように、ユーザ端末は、ＵＣＩに対して必要に応じてＣＲＣを付加して、ｘビットのＵＣＩをチャネル符号器（Channel encoder）に入力する。上述の通り、ＵＣＩは、送達確認情報（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ）、スケジューリング要求（ＳＲ）、チャネル状態情報（ＣＳＩ）の少なくとも一つを含む。また、ＵＣＩのビット系列は、ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＳＲ、ＣＳＩの優先順序で構成される。例えば、ユーザ端末は、ＨＡＲＱ−ＡＣＫが所定のビット数以上である場合、当該ＨＡＲＱ−ＡＣＫを含むＵＣＩにＣＲＣを付加してもよい。

ユーザ端末は、チャネル符号器において、ｘビットのＵＣＩの符号化及びレートマッチングを行う。具体的には、ユーザ端末は、所定の符号化率（例えば、１２／４８）で、ｘビットのＵＣＩを符号化する。また、ユーザ端末は、符号化されたビット数（以下、符号化ビット数という）が、新ＰＵＣＣＨフォーマットに設定された拡散率のペイロードを超える場合、符号化ビット系列の少なくとも一部をパンクチャする。一方、ユーザ端末は、符号化ビット数が上記ペイロードに満たない場合、ペイロードに一致するまで少なくとも一部の符号化ビット系列の繰り返し（repetition）を行う。なお、上記符号化手順は、ＵＣＩの種別（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＳＲ、ＣＱＩ）毎に別々に行ってもよいし、全てのＵＣＩビット列を１つのビット系列とみなし、一度に行ってもよい。

例えば、新ＰＵＣＣＨフォーマットの拡散率が３に設定される場合、ユーザ端末は、符号化ビット数が９６ビット（図７参照）を超えると、符号化ビット系列の一部（例えば、超過ビット）をパンクチャする。一方、符号化ビット数が９６ビットに満たなければ、９６ビットに一致するまで符号化ビット系列の繰り返しを行う。

ユーザ端末は、チャネル符号器から得られたｙビットの符号化ビット系列を、変調シンボル（ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル）にマッピング（データシンボル変調）する。例えば、ＱＰＳＫの場合、ユーザ端末は、ｙ／２個の変調シンボルについて、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）を行う。ユーザ端末は、ＤＦＴにより、時間領域の変調シンボルを周波数領域の信号に変換する。

ユーザ端末は、周波数領域の各信号を、所定の周波数帯域幅（例えば、１ＣＣ）を有する高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）の所定のサブキャリア位置に入力して、時間領域のシンボルに変換する。なお、図６に示すように、スロット間での周波数ホッピングが行われる場合、当該所定のサブキャリア位置は、図８に示すように、スロット間で切り替えられる（switching）。

ユーザ端末は、時間領域のシンボルに対して１２シンボル（ＱＰＳＫの場合、２４ビット）毎にブロック拡散を行う。具体的には、ユーザ端末は、設定された拡散率（ｎ）の拡散符号（ＯＣＣ：Orthogonal Cover Code）をＩＦＦＴされたシンボル系列に乗算する。これにより、ｎ個のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに同一のシンボル系列がマッピングされ、異なるＯＣＣにより複数のユーザ端末が多重される。ユーザ端末は、ブロック拡散された各シンボルと参照信号（例えば、ＤＭＲＳ）とを多重して送信する。

例えば、新ＰＵＣＣＨフォーマットの拡散率が３（ｎ＝３）に設定される場合、図９に示すように、同一の１２シンボル系列（２４ビット）が３シンボルにブロック拡散され、新ＰＵＣＣＨフォーマット全体で、４種類の１２シンボル系列（２４ビット）がマッピングされることになる。また、ユーザ端末毎に異なるＯＣＣを乗算することにより、図９では、３ユーザ端末が符号分割多重される。

以上のように、第１の態様では、拡散率を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットが用いられるので、状態（例えば、収容ユーザ端末数、ＵＣＩのペイロードサイズなど）に応じた最適な拡散率でＰＵＣＣＨを送信できる。

（第２の態様）
第２の態様では、ＰＲＢ数を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いた無線通信方法について説明する。なお、第２の態様は、単独で用いられてもよいし、第１の態様と組み合わせて用いられてもよい。

ユーザ端末あたりに設定可能なＣＣ数が６以上（例えば、３２個）に拡張される場合、少なくとも１２８ビットのＨＡＲＱ−ＡＣＫを新ＰＵＣＣＨフォーマットで送信することが望まれる。上述の通り、拡散率を小さくすれば収容可能なビット数は増加する。しかしながら、少なくとも１２８ビットを１ＰＲＢで収容しようとすると、拡散率を１にしたとしても、符号化率を上げざるを得ないことが想定される。

例えば、符号化率が１２／４８である場合、拡散率が１であっても最大ＵＣＩビット数は６４であり（図７参照）、少なくとも１２８ビットのＨＡＲＱ−ＡＣＫを収容することができない。このため、符号化率を上げて少なくとも１２８ビットを収容することも考えられるが、符号化率を上げると、所要ＳＩＮＲ（Signal−to−Interference plus Noise power Ratio）が高くなるため、カバレッジが小さくなってしまう。

そこで、ＰＲＢ数を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いることで、新ＰＵＣＣＨフォーマットに収容可能な最大ＵＣＩビット数を拡大させることが望まれる。図１０は、ＰＲＢ数を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットの一例の説明図である。なお、図１０では、スロットあたりのＤＭＲＳが１シンボルである例を説明するが、ＤＭＲＳの数及び位置は図１０に示すものに限られない。また、図１０では、最終シンボルにＳＲＳが配置されてもよい。また、図１０では、拡散率が１である例を説明するが、拡散率はこれに限られない。また、図１０では、ＵＣＩに単一のハッチングが用いられるが、当該ハッチングは、単一の種類のＵＣＩであることを示すものではない。

図１０Ａに示すように、拡散率が１でＰＲＢ数が１である場合、新ＰＵＣＣＨフォーマット内に１２種類の符号化ビット系列（スロットあたり６種類の符号化ビット系列）がマッピングされる。また、図１０Ｂに示すように、拡散率が１でＰＲＢ数が２である場合、２４種類の符号化ビット系列（スロットあたり１２種類の符号化ビット系列）がマッピングされる。また、図１０Ｃに示すように、拡散率が１でＰＲＢ数が３である場合、３６種類の符号化ビット系列（スロットあたり１８種類の符号化ビット系列）がマッピングされる。

図１１は、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられるＰＲＢ数及び拡散率と、新ＰＵＣＣＨフォーマットのペイロードと、新ＰＵＣＣＨフォーマットに収容可能な最大ＵＣＩビット数との関係を示す図である。なお、図１１では、スロットあたり１ＤＭＲＳが配置される場合（すなわち、スロットあたり６シンボルに符号化ビット系列を配置できる場合）を想定するが、これに限られない。また、図１１では、符号化率が１２／４８であり、８ビットのＣＲＣが付加される場合を想定するが、これに限られない。

上述のように、拡散率が１でＰＲＢ数が１である場合、２８８ビットの符号化ビット系列を収容可能である。一方、拡散率が１でＰＲＢ数が２である場合、新ＰＵＣＣＨフォーマットには、１２シンボル×１２種類（スロットあたり６種類）×２（ＰＲＢ）×２（ＱＰＳＫ）＝５７６ビットの符号化ビット系列を収容可能である。この場合、符号化率が１２／４８で８ビットのＣＲＣが付加されるとすると、最大ＵＣＩビット数は、１１２ビットである。

また、拡散率が１でＰＲＢ数が３である場合、新ＰＵＣＣＨフォーマットには、１２シンボル×１２種類（スロットあたり６種類）×３（ＰＲＢ）×２（ＱＰＳＫ）＝８６４ビットの符号化ビット系列を収容可能である。この場合、符号化率が１２／４８で８ビットのＣＲＣが付加されるとすると、最大ＵＣＩビット数は、１７２ビットである。

このように、新ＰＵＣＣＨフォーマットのＰＲＢ数を増加させると、ペイロードが増加する一方で、オーバーヘッドが大きくなる。そこで、無線基地局は、状態（例えば、収容ユーザ端末数、ＵＣＩのビット数など）に応じたＰＲＢ数を指定し、当該ＰＲＢ数を示す情報をユーザ端末に送信する。ユーザ端末は、新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いるＣＡ（すなわち、６ＣＣ以上を設定可能なＣＡ）が設定された場合に、上位レイヤシグナリング、又は、物理レイヤシグナリングにより無線基地局から指定されたＰＲＢ数を、新ＰＵＣＣＨフォーマットのＰＲＢ数として設定する。

なお、上位レイヤシグナリングとは、例えば、ＲＲＣシグナリングである。また、物理レイヤシグナリングとは、例えば、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨ）により伝送されるＤＣＩに含まれる情報である。

或いは、ユーザ端末は、新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いるＣＡ（すなわち、６ＣＣ以上を設定可能なＣＡ）が設定された場合に、ＵＣＩのビット数に基づいて、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられるＰＲＢ数を決定（選択）し、当該ＰＲＢ数を設定してもよい。例えば、ユーザ端末は、ＰＵＣＣＨで送信されるＵＣＩのビット数と、ＰＲＢ数に応じた最大ＵＣＩビット数（図１１参照）とに基づいて、新ＰＵＣＣＨフォーマットのＰＲＢ数を決定してもよい。

＜信号生成処理＞
以上のようにＰＲＢ数が設定される新ＰＵＣＣＨフォーマットにおける信号生成処理について第１の態様との相違点を中心に説明する。以下では、ＱＰＳＫを用いてデータシンボル変調を行うものとするが、変調方式はＱＰＳＫに限られない。また、拡散率（ＳＦ）が１である場合を想定するが、拡散率は１に限られない。

レートマッチングにおいて、ユーザ端末は、新ＰＵＣＣＨフォーマットに設定されたＰＲＢ数のペイロードを超える場合、符号化ビット系列の少なくとも一部をパンクチャする。一方、ユーザ端末は、符号化ビット数が上記ペイロードに満たない場合、ペイロードに一致するまで少なくとも一部の符号化ビット系列の繰り返し（repetition）を行う。

例えば、新ＰＵＣＣＨフォーマットのＰＲＢ数が２に設定される場合、ユーザ端末は、符号化ビット数が５７６ビット（図１１参照）を超えると、符号化ビット系列の一部（例えば、超過ビット）をパンクチャする。一方、符号化ビット数が５７６ビットに満たなければ、５７６ビットに一致するまで符号化ビット系列の繰り返しを行う。

ユーザ端末は、符号化ビット系列を変調シンボル（ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル）にマッピングし、変調シンボルについてＤＦＴを行う。ユーザ端末は、ＤＦＴ後の周波数領域の信号に対してＩＦＦＴを行い、時間領域のシンボルに変換する。

新ＰＵＣＣＨフォーマットを構成するＰＲＢ数をｍとすると、ユーザ端末は、ＩＦＦＴ後のシンボルに対して１２×ｍシンボル（ＱＰＳＫの場合、１２×ｍ×２ビット）毎のブロック拡散を行う。具体的には、ユーザ端末は、設定された拡散率（ｎ）の拡散符号（ＯＣＣ）をＩＦＦＴされたシンボル系列に乗算する。これにより、ｎ個のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに同一のシンボル系列がマッピングされ、異なるＯＣＣにより複数のユーザ端末が多重される。ユーザ端末は、ブロック拡散された各シンボルと参照信号（例えば、ＤＭＲＳ）とを多重して送信する。

＜マッピング処理＞
次に、以上のように生成されるシンボル系列の各ＰＲＢのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対するマッピング処理について詳細に説明する。図１２は、シンボル系列のマッピングの一例を示す図である。

図１２Ａに示すように、ユーザ端末は、設定されたＰＲＢ数のＰＲＢのうちで、時間（ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル）方向から順番に、シンボル系列をマッピング（インタリーブ）してもよい。すなわち、ユーザ端末は、同じリソースブロックの時間方向に先のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルから順番に、シンボル系列をマッピング（インタリーブ）してもよい。この場合、シンボル系列（ビット列）に対する周波数ホッピングを、より多く（図１２Ａの例では、系列全体に対して２回）適用できるため、周波数ダイバーシチ効果を高く得られるので、性能改善効果を期待できる。

或いは、図１２Ｂに示すように、ユーザ端末は、サブフレームの先頭のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルから順番に、設定されたＰＲＢ数のＰＲＢのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに（すなわち周波数（ＰＲＢ）方向から順番に）、シンボル系列をマッピング（インタリーブ）してもよい。すなわち、ユーザ端末は、サブフレームの先頭のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの周波数方向（ＰＲＢ方向）から順番に、シンボル系列をマッピング（インタリーブ）してもよい。この場合、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル単位でマッピングが完了するため、マッピング（インタリーブ）後に必要となる処理（例えば、ＤＦＴプリコーディング）とマッピング（インタリーブ）とを同時並列で行うことができ、送信局（ユーザ端末）の処理遅延を改善できる。

以上のように、第２の態様では、ＰＲＢ数を設定可能な新ＰＵＣＣＨフォーマットが用いられるので、状態（例えば、収容ユーザ端末数、ＵＣＩのペイロードサイズなど）に応じた最適なＰＲＢ数でＰＵＣＣＨを送信できる。

（無線通信システム）
以下、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの構成について説明する。この無線通信システムでは、本発明の上記各態様に係る無線通信方法が適用される。なお、上記各態様に係る無線通信方法は、それぞれ単独で適用されてもよいし、組み合わせて適用されてもよい。

図１３は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。無線通信システム１では、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅（例えば、２０ＭＨｚ）を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）及び／又はデュアルコネクティビティ（ＤＣ）を適用することができる。なお、無線通信システム１は、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＬＴＥ−Ａ（ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ）、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）などと呼ばれても良い。

図１３に示す無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成する無線基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成する無線基地局１２ａ〜１２ｃとを備えている。また、マクロセルＣ１及び各スモールセルＣ２には、ユーザ端末２０が配置されている。

ユーザ端末２０は、無線基地局１１及び無線基地局１２の双方に接続することができる。ユーザ端末２０は、異なる周波数を用いるマクロセルＣ１とスモールセルＣ２を、ＣＡ又はＤＣにより同時に使用することが想定される。また、ユーザ端末２０は、複数のセル（ＣＣ）（例えば、６個以上のＣＣ）を用いてＣＡ又はＤＣを適用することができる。

ユーザ端末２０と無線基地局１１との間は、相対的に低い周波数帯域（例えば、２ＧＨｚ）で帯域幅が狭いキャリア（既存キャリア、Legacy carrierなどと呼ばれる）を用いて通信を行うことができる。一方、ユーザ端末２０と無線基地局１２との間は、相対的に高い周波数帯域（例えば、３．５ＧＨｚ、５ＧＨｚなど）で帯域幅が広いキャリアが用いられてもよいし、無線基地局１１との間と同じキャリアが用いられてもよい。なお、各無線基地局が利用する周波数帯域の構成はこれに限られない。

無線基地局１１と無線基地局１２との間（又は、２つの無線基地局１２間）は、有線接続（例えば、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）に準拠した光ファイバ、Ｘ２インターフェースなど）又は無線接続する構成とすることができる。

無線基地局１１及び各無線基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）などが含まれるが、これに限定されるものではない。また、各無線基地局１２は、無線基地局１１を介して上位局装置３０に接続されてもよい。

なお、無線基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、マクロ基地局、集約ノード、ｅＮＢ（eNodeB）、送受信ポイント、などと呼ばれてもよい。また、無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、スモール基地局、マイクロ基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、ＨｅＮＢ（Home eNodeB）、ＲＲＨ（Remote Radio Head）、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。以下、無線基地局１１及び１２を区別しない場合は、無線基地局１０と総称する。

各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでもよい。

無線通信システム１においては、無線アクセス方式として、下りリンクにＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクにＳＣ−ＦＤＭＡ（シングルキャリア−周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ−ＦＤＭＡは、システム帯域幅（ＣＣ）を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。なお、上り及び下りの無線アクセス方式は、これらの組み合わせに限られず、上りリンクでＯＦＤＭＡが適用されてもよい。

無線通信システム１では、下りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される下り共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）、報知チャネル（ＰＢＣＨ：Physical Broadcast Channel）、下りＬ１／Ｌ２制御チャネルなどが用いられる。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータや上位レイヤ制御情報、ＳＩＢ（System Information Block）などが伝送される。また、ＰＢＣＨにより、ＭＩＢ（Master Information Block）が伝送される。

下りＬ１／Ｌ２制御チャネルは、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced Physical Downlink Control Channel））、ＰＣＦＩＣＨ（Physical Control Format Indicator Channel）、ＰＨＩＣＨ（Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）などを含む。ＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報を含む下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink Control Information）などが伝送される。ＰＣＦＩＣＨにより、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨにより、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱの送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）が伝送される。ＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重され、ＰＤＣＣＨと同様にＤＣＩなどの伝送に用いられる。

無線通信システム１では、上りリンクのチャネルとして、各ユーザ端末２０で共有される上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）、ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ：Physical Random Access Channel）などが用いられる。ＰＵＳＣＨにより、ユーザデータ、上位レイヤ制御情報が伝送される。送達確認情報（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）や無線品質情報（ＣＱＩ）などの少なくも一つを含む上り制御情報（ＵＣＩ：Uplink Control Information）は、ＰＵＳＣＨ又はＰＵＣＣＨにより、伝送される。ＰＲＡＣＨにより、セルとの接続確立のためのランダムアクセスプリアンブルが伝送される。

＜無線基地局＞
図１４は、本発明の一実施形態に係る無線基地局の全体構成の一例を示す図である。無線基地局１０は、複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。なお、送受信アンテナ１０１、アンプ部１０２、送受信部１０３は、それぞれ１つ以上を含むように構成されてもよい。

下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。

ベースバンド信号処理部１０４では、ユーザデータに関して、ＰＤＣＰ（Packet Data Convergence Protocol）レイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio Link Control）再送制御などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium Access Control）再送制御（例えば、ＨＡＲＱ（Hybrid Automatic Repeat reQuest）の送信処理）、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）処理、プリコーディング処理などの送信処理が行われて送受信部１０３に転送される。また、下り制御信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換などの送信処理が行われて、送受信部１０３に転送される。

送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部１０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部１０２により増幅され、送受信アンテナ１０１から送信される。

本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置から構成することができる。なお、送受信部１０３は、一体の送受信部として構成されてもよいし、送信部及び受信部から構成されてもよい。

一方、上り信号については、送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がアンプ部１０２で増幅される。送受信部１０３はアンプ部１０２で増幅された上り信号を受信する。送受信部１０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部１０４に出力する。

ベースバンド信号処理部１０４では、入力された上り信号に含まれるユーザデータに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理、逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ：Inverse Discrete Fourier Transform）処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ及びＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放などの呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

伝送路インターフェース１０６は、所定のインターフェースを介して、上位局装置３０と信号を送受信する。また、伝送路インターフェース１０６は、基地局間インターフェース（例えば、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）に準拠した光ファイバ、Ｘ２インターフェース）を介して隣接無線基地局１０と信号を送受信（バックホールシグナリング）してもよい。

図１５は、本実施形態に係る無線基地局の機能構成の一例を示す図である。なお、図１５は、本実施形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、無線基地局１０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。図１５に示すように、ベースバンド信号処理部１０４は、制御部３０１と、送信信号生成部３０２と、受信信号処理部３０３と、を備えている。

制御部３０１は、無線基地局１０全体の制御を実施する。制御部３０１は、例えば、送信信号生成部３０２による下り信号の生成や、受信信号処理部３０３による信号の受信処理を制御する。

具体的には、制御部３０１は、ユーザ端末２０から報告されるチャネル状態情報（ＣＳＩ）に基づいて、下りユーザデータの送信制御（例えば、変調方式、符号化率、リソース割り当て（スケジューリング）などの制御）を行う。

また、制御部３０１は、下り／上りユーザデータに対するリソース割り当て情報（ＤＬ／ＵＬグラント）などを含む下り制御情報（ＤＣＩ）の下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ及び／又はＥＰＤＣＣＨ）に対するマッピングを制御する。また、制御部３０１は、ＣＲＳ（Cell-specific Reference Signal）、ＣＳＩ−ＲＳ（Channel State Information Reference Signal）などの下り参照信号のマッピングを制御する。

また、制御部３０１は、ユーザ端末２０のキャリアアグリゲーション（ＣＡ）の制御を行う。具体的には、制御部３０１は、ユーザ端末２０から報告されるＣＳＩなどに基づいてＣＡの適用／ＣＣ数の変更などを決定し、当該適用／変更を示す情報を生成するように送信信号生成部３０２を制御してもよい。なお、当該適用／変更を示す情報は、上位レイヤシグナリングされる制御情報に含まれてもよい。

また、制御部３０１は、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられる拡散率及び／又はＰＲＢ数を制御する。具体的には、制御部３０１は、状態（例えば、収容ユーザ端末数、ＵＣＩのペイロードサイズなど）に応じた拡散率及び／又はＰＲＢ数を決定し、当該拡散率及び／又はＰＲＢ数を示す情報を生成するように送信信号生成部３０２を制御してもよい。

なお、当該拡散率及び／又はＰＲＢ数を示す情報は、新ＰＵＣＣＨフォーマットを用いるＣＡ（すなわち、６ＣＣ以上を設定可能なＣＡ）が設定された場合に、上位レイヤシグナリングによりユーザ端末２０に送信されてもよいし、又は、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ又はＥＰＤＣＣＨ）により伝送されるＤＣＩに含まれてもよい。

制御部３０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置から構成することができる。

送信信号生成部３０２は、制御部３０１からの指示に基づいて、下り信号（下りデータ信号、下り制御信号を含む）の生成処理（例えば、ＣＲＣビットの付加、符号化、変調、マッピング、ＩＦＦＴ、拡散符号の乗算など）を行う。

具体的には、送信信号生成部３０２は、上述の上位レイヤシグナリングによる通知情報（制御情報）やユーザデータを含む下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）を生成して、送受信部１０３に出力する。また、送信信号生成部３０２は、上述のＤＣＩを含む下り制御信号（ＰＤＣＣＨ）を生成して、送受信部１０３に出力する。また、送信信号生成部３０２は、ＣＲＳ、ＣＳＩ−ＲＳなどの下り参照信号を生成して、送受信部１０３に出力する。

送信信号生成部３０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路又は信号生成装置とすることができる。

受信信号処理部３０３は、ユーザ端末２０から送信される上り信号に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号、ＦＦＴ、ＩＤＦＴなど）を行う。処理結果は、制御部３０１に出力される。

具体的には、受信信号処理部３０３は、ＰＵＣＣＨフォーマットを検出し、ＵＣＩ（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＣＱＩ、ＳＲの少なくとも一つ）の受信処理を行う。また、受信信号処理部３０３は、新ＰＵＣＣＨフォーマットに設定された拡散率及び／又はＰＲＢ数を検出し、ＵＣＩの受信処理を行う。なお、当該拡散率及び／又はＰＲＢ数は、制御部３０１より指示されてもよいし、ユーザ端末２０から通知されてもよい。

受信信号処理部３０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置、並びに、測定器、測定回路又は測定装置から構成することができる。

＜ユーザ端末＞
図１６は、本発明の一実施形態に係るに係るユーザ端末の全体構成の一例を示す図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５と、を備えている。

複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号は、それぞれアンプ部２０２で増幅される。各送受信部２０３はアンプ部２０２で増幅された下り信号を受信する。送受信部２０３は、受信信号をベースバンド信号に周波数変換して、ベースバンド信号処理部２０４に出力する。

ベースバンド信号処理部２０４は、入力されたベースバンド信号に対して、ＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理などを行う。下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理などを行う。また、下りリンクのデータのうち、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。

一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御の送信処理（例えば、ＨＡＲＱの送信処理）や、チャネル符号化、プリコーディング、離散フーリエ変換（ＤＦＴ：Discrete Fourier Transform）処理、ＩＦＦＴ処理などが行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換して送信する。送受信部２０３で周波数変換された無線周波数信号は、アンプ部２０２により増幅され、送受信アンテナ２０１から送信される。

送受信部２０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるトランスミッター／レシーバー、送受信回路又は送受信装置とすることができる。また、送受信部２０３は、一体の送受信部として構成されてもよいし、送信部及び受信部から構成されてもよい。

図１７は、本実施形態に係るユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。なお、図１７においては、本実施形態における特徴部分の機能ブロックを主に示しており、ユーザ端末２０は、無線通信に必要な他の機能ブロックも有しているものとする。図１７に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、制御部４０１と、送信信号生成部４０２と、受信信号処理部４０３と、測定部４０４と、を備えている。

制御部４０１は、ユーザ端末２０全体の制御を実施する。制御部４０１は、例えば、送信信号生成部４０２による信号の生成や、受信信号処理部４０３による信号の受信処理を制御する。

具体的には、制御部４０１は、ＵＣＩ（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＣＱＩ、ＳＲの少なくとも一つ）の送信に適用するＰＵＣＣＨフォーマットを制御する。具体的には、制御部４０１は、ユーザ端末２０に設定されるＣＣ数、或いは、ユーザ端末２０にスケジュールされるＣＣ数に応じて、新ＰＵＣＣＨフォーマット、既存ＰＵＣＣＨフォーマットを適用するかを決定してもよい。また、複数の新ＰＵＣＣＨフォーマットが設けられる場合、制御部４０１は、ＵＣＩのペイロードに応じて、適用する新ＰＵＣＣＨフォーマットを決定してもよい。

また、制御部４０１は、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられる拡散率及び／又はＰＲＢ数を設定する。例えば、制御部４０１は、６個以上のＣＣを統合するＣＡが設定された場合に、上位レイヤシグナリング又は物理レイヤシグナリングにより無線基地局１０から指定される拡散率及び／又はリソースブロック数を、新ＰＵＣＣＨフォーマットに設定してもよい。或いは、制御部４０１は、６個以上のＣＣを統合するＣＡが設定された場合に、ＵＣＩのビット数に基づいて、新ＰＵＣＣＨフォーマットで用いられる拡散率及び／又はリソースブロック数を設定してもよい。

また、制御部４０１は、キャリアアグリゲーション（ＣＡ）の制御を行う。具体的には、制御部４０１は、無線基地局１０からのＣＡの適用／変更を示す情報に基づいて、ＣＡを行う。

制御部４０１は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明されるコントローラ、制御回路又は制御装置から構成することができる。

送信信号生成部４０２は、制御部４０１からの指示に基づいて、上り信号（上りデータ信号、上り制御信号を含む）を生成して、送受信部２０３に出力する。例えば、送信信号生成部４０２は、ＵＣＩ（ＨＡＲＱ−ＡＣＫ、ＣＱＩ、ＳＲの少なくとも一つ）を含む上り制御信号（ＰＵＣＣＨ）を生成する。

送信信号生成部４０２は、ＵＣＩの符号化ビット列のビット数が制御部４０１で設定された拡散率及び／又はＰＲＢ数に基づいて計算されるペイロード（図７、１１）を超える場合、当該符号化ビット列の少なくとも一部をパンクチャし、該ペイロードに満たない場合、前記符号化ビット列の少なくとも一部を繰り返してもよい（図８）。

また、送信信号生成部４０２は、ＵＣＩの符号化ビット列がマッピングされたＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（変調シンボル）にＤＦＴ及びＩＦＦＴを施して得られるシンボル系列に対して、制御部４０１で設定された拡散率の拡散符号を乗算する（図８）。

また、送信信号生成部４０２は、ＵＣＩの符号化ビット列を、制御部４０１で設定されたＰＲＢ数のＰＲＢのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルにマッピングする。具体的には、送信信号生成部４０２は、設定されたＰＲＢ数のＰＲＢのうちで、同じリソースブロックの時間方向に先のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルから順番に、符号化ビット系列をマッピング（インタリーブ）してもよい（図１２Ａ）。或いは、送信信号生成部４０２は、サブフレームの先頭のＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの設定されたＰＲＢ数のＰＲＢ方向（周波数方向）から順番に、符号化ビット系列をマッピング（インタリーブ）してもよい（図１２Ｂ）。

送信信号生成部４０２は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号生成器、信号生成回路又は信号生成装置とすることができる。

受信信号処理部４０３は、下り信号（下り制御信号、下りデータ信号を含む）に対して、受信処理（例えば、デマッピング、復調、復号など）を行う。受信信号処理部４０３は、無線基地局１０から受信した情報を、制御部４０１に出力する。受信信号処理部４０３は、例えば、報知情報、システム情報、ＲＲＣシグナリングなどの上位レイヤシグナリングによる制御情報、ＤＣＩなどを、制御部４０１に出力する。

受信信号処理部４０３は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置から構成することができる。また、受信信号処理部４０３は、本発明に係る受信部を構成することができる。

測定部４０４は、無線基地局１０からの参照信号（例えば、ＣＳＩ−ＲＳ）に基づいて、チャネル状態を測定し、測定結果を制御部４０１に出力する。なお、チャネル状態の測定は、ＣＣ毎に行われてもよい。

測定部４０４は、本発明に係る技術分野での共通認識に基づいて説明される信号処理器、信号処理回路又は信号処理装置、並びに、測定器、測定回路又は測定装置から構成することができる。

なお、上記実施形態の説明に用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的に分離した２つ以上の装置を有線又は無線で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

例えば、無線基地局１０やユーザ端末２０の各機能の一部又は全ては、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを用いて実現されても良い。また、無線基地局１０やユーザ端末２０は、プロセッサ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）と、ネットワーク接続用の通信インターフェースと、メモリと、プログラムを保持したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体と、を含むコンピュータ装置によって実現されてもよい。つまり、本発明の一実施形態に係る無線基地局、ユーザ端末などは、本発明に係る無線通信方法の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。

ここで、プロセッサやメモリなどは情報を通信するためのバスで接続される。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc−ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクなどの記憶媒体である。また、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されても良い。また、無線基地局１０やユーザ端末２０は、入力キーなどの入力装置や、ディスプレイなどの出力装置を含んでいてもよい。

無線基地局１０及びユーザ端末２０の機能構成は、上述のハードウェアによって実現されてもよいし、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールによって実現されてもよいし、両者の組み合わせによって実現されてもよい。プロセッサは、オペレーティングシステムを動作させてユーザ端末２０の全体を制御する。また、プロセッサは、記憶媒体からプログラム、ソフトウェアモジュールやデータをメモリに読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。

ここで、当該プログラムは、上記の各実施形態で説明した各動作を、コンピュータに実行させるプログラムであれば良い。例えば、ユーザ端末２０の制御部４０１は、メモリに格納され、プロセッサで動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。

また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナリング）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ）は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。

また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。

本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的に（例えば、当該所定の情報の通知を行わないことによって）行われてもよい。

情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、ＤＣＩ（Downlink Control Information）、ＵＣＩ（Uplink Control Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング、ＭＡＣ（Medium Access Control）シグナリング、報知情報（ＭＩＢ（Master Information Block）、ＳＩＢ（System Information Block）））、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、ＲＲＣシグナリングは、ＲＲＣメッセージと呼ばれてもよく、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRCConnectionSetup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRCConnectionReconfiguration）メッセージなどであってもよい。

本明細書で説明した各態様／実施形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。

本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

１ 無線通信システム
１０ 無線基地局
２０ ユーザ端末
１０１ 送受信アンテナ
１０２ アンプ部
１０３ 送受信部
１０４ ベースバンド信号処理部
１０５ 呼処理部
１０６ 伝送路インターフェース
２０１ 送受信アンテナ
２０２ アンプ部
２０３ 送受信部
２０４ ベースバンド信号処理部
２０５ アプリケーション部
３０１、４０１ 制御部
３０２、４０２ 送信信号生成部
３０３、４０３ 受信信号処理部
４０４ 測定部

Claims (7)

1. 上り制御チャネルを用いて上り制御情報（ＵＣＩ）を送信する送信部と、
   前記上り制御チャネルの拡散率に基づいて、前記ＵＣＩの生成及び送信の少なくとも一方を制御する制御部と、を具備し、
   前記制御部は、少なくとも２つの前記拡散率に対して、スロット内の復調用参照信号のシンボル数及び位置の少なくとも一つを固定とすることを特徴とするユーザ端末。
2. 前記受信部は、上位レイヤシグナリングを介して前記拡散率を示す情報を受信することを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
3. 前記拡散率は、１、２、又は、３のいずれかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
4. 前記制御部は、前記拡散率、前記スロット内の前記復調用参照信号を除いたシンボル数、変調方式及び前記拡散率を示す情報に基づいて制御される前記上り制御チャネルで用いられるリソースブロック数の少なくとも一つに基づいて、前記上り制御チャネルで送信するビット数を決定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のユーザ端末。
5. 前記制御部は、前記ＵＣＩを、前記上り制御チャネルを用いるサブフレームの先頭のシンボルから順番に、シンボル毎に前記複数のリソースブロックに渡りマッピングすることを特徴する請求項１から請求項４のいずれかに記載のユーザ端末。
6. 上り制御チャネルを用いて、上り制御情報（ＵＣＩ）を受信する受信部と、
   前記上り制御チャネルの拡散率に基づいて、前記ＵＣＩの受信を制御する制御部と、を具備し、
   少なくとも２つの前記拡散率に対して、スロット内の復調用参照信号のシンボル数及び位置の少なくとも一つが固定であることを特徴とする無線基地局。
7. ユーザ端末における無線通信方法であって、
   上り制御チャネルを用いて上り制御情報（ＵＣＩ）を送信する工程と、
   前記上り制御チャネルの拡散率に基づいて、前記ＵＣＩの生成及び送信の少なくとも一方を制御する工程と、を有し、
   少なくとも２つの前記拡散率に対して、スロット内の復調用参照信号のシンボル数及び位置の少なくとも一つを固定であることを特徴とする無線通信方法。

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