JP2011035844A - 移動端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法 - Google Patents

移動端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】上り共有チャネルにおいて、より多くのユーザを多重することができるユーザ多重法に対応できる移動端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法を提供すること。
【解決手段】本発明の無線通信方法は、移動端末装置において、ユーザ毎に異なる符号をデータ信号に乗算する拡散処理を行い、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信し、前記無線基地局装置において、前記データ信号を受信し、前記ユーザ毎に異なる拡散符号が乗算された複数ユーザが混在した受信信号から所望ユーザ信号をユーザ分離してユーザ毎のデータ信号とすることを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、次世代移動通信システムにおける移動端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法に関する。
第３世代移動通信システムの無線アクセス方式として採用された広帯域符号分割多重接続（Ｗ−ＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access）方式の無線インターフェースを拡張し、更なる高速化を目的として、下りリンク高速パケットアクセス（ＨＳＤＰＡ：High-Speed Downlink Packet Access）及び上りリンク高速パケットアクセス（ＨＳＵＰＡ：High-Speed Uplink Packet Access）が検討され、仕様化された。これらの後継システムとして、更なる周波数利用効率及びピークデータレートの向上、接続遅延の低減などを目的とし、現行システムの長期的発展（ＬＴＥ：Long-Term Evolution）システムの検討が、Ｗ−ＣＤＭＡの標準化団体である３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において検討され、仕様化されている（非特許文献１）。ＬＴＥでは、Ｗ−ＣＤＭＡとは異なり、無線アクセス方式として、下り回線（下りリンク）に直交周波数分割多重接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式、上り回線（上りリンク）にシングルキャリア周波数分割多重接続（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Single Carrier Frequency Division Multiple Access）をベースとした方式が採用されている。
ＯＦＤＭＡは、送信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載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。マルチキャリア方式は、広帯域化により影響が顕著となる周波数選択性フェージング（マルチパス干渉）に対する耐性が強いため、シングルキャリア伝送方式よりも高品質な信号伝送が期待できる。
ＳＣ−ＦＤＭＡは、シングルキャリア伝送のため送信電力の時間的な変動（ピーク対平均電力比）が小さく、カバレッジの拡大あるいは端末の低消費電力化の観点から好ましい。また、Ｗ−ＣＤＭＡとは異なり、ある送信区間において、異なるユーザからのデータをそれぞれ異なる周波数帯域を用いて伝送（周波数分割多重）する、シングルキャリア伝送方式である。
ＬＴＥでは、無線リソースの利用効率を現在よりも向上させるため、各ユーザ装置に対して時間方向及び周波数方向の双方を用いた無線リソース割り当てが行われる。無線リソースは、ある帯域（例えば１８０ｋＨｚ）及びある送信区間（例えば１ｍｓｅｃ）で占められる大きさのブロックを単位として割り当てられる。この単位は、リソースブロック（ＲＢ：Resource Block）と呼ばれる。周波数及び時間方向に関し、瞬時によりチャネル状態のユーザに優先的に１以上のリソースブロックを割り当てることで、システム全体のスループットを向上させることができる。どのリソースブロックをどのユーザに割り当てるかは基地局で決定され、その処理はスケジューリングと呼ばれる。
第３世代移動通信システムが回線交換型のネットワークに最適化されていたのとは異なり、ＬＴＥではパケット交換型のネットワークに最適化されている。一方、ＬＴＥにおいても、少なくとも音声データ（ＶｏＩＰ）は、回線交換型ネットワークを使用した音声伝送並みの良好な無線品質を実現しなくてはならない。このため、ＬＴＥでは、音声データについては回線交換的な無線リソース割り当てを行っている。具体的には、音声データに対しては周期的（固定時間間隔）に一定パターンの無線リソースを割り当てることにより、データ通信よりも優先的に無線リソースが割り当てられる。
上りリンクで送信される信号は、図１に示すように、適切な無線リソースにマッピングされて移動端末装置から無線基地局装置に送信される。この場合において、ユーザデータ（端末（ＵＥ：User Equipment）＃１，ＵＥ＃２からのユーザデータ）は、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）に割り当てられ、制御情報はユーザデータと同時に送信する場合は、ＰＵＳＣＨ内でデータ信号と時間多重され、制御情報のみを送信する場合は、上り制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）に割り当てられる。ＰＵＣＣＨは、図１に示すように、システム帯域の両端の狭い周波数帯域幅を有する無線リソースに多重され、１サブフレーム内の異なる周波数帯域を有する２スロット間で周波数ホッピング(Inter-slot ＦＨ：Frequency Hopping)が適用されており、大きな周波数ダイバーシチ利得が得られる構成となっている。
ＰＵＳＣＨの送信帯域幅は、無線基地局装置の指示により決定され（周波数スケジューリング）、典型的には狭帯域のＰＵＣＣＨより多くの情報シンボルが伝送される。図２に示すように、ＰＵＳＣＨのサブフレームは２スロットから構成され、１スロットは７つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルから構成される。スロット内の４番目のシンボルにデータの同期検波復調のための伝搬路（チャネル）推定に用いる参照信号（ＲＳ：Reference Signal）を多重し、他のシンボル（１番目のシンボル（＃１）〜３番目のシンボル（＃３）、５番目のシンボル（＃４）７番目のシンボル（＃６））にデータ及び制御情報が多重される。なお、１サブフレームにおいては、前記スロットが２回繰り返されている。ＰＵＣＣＨと同様にスロット間で周波数ホッピングを適用することも可能である。
ＰＵＳＣＨにおいて複数のユーザからのデータ信号を送信する場合においては、図１に示すように、周波数及び時間スケジューリングにより、周波数分割や時間分割したリソースブロックを各ユーザに割り当てる（周波数分割多重／時間分割多重）。ＬＴＥシステムや、さらに次世代の移動通信システム（ＬＴＥ−Advancedシステム）においては、周波数利用効率を更に高めるために、より多くのユーザを移動通信システム内に収容することが望まれている。特に、固定レートの音声通信については、より多くのユーザを移動通信システム内に効率的に収容することが望まれている。このため、上り共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）において、より多くのユーザを効率的に多重することができるユーザ多重法が求められている。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、上り共有チャネルにおいて、より多くのユーザを効率的に多重することができるユーザ多重法に対応できる移動端末装置、無線基地局装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明の移動端末装置は、ユーザ毎に異なる符号をデータ信号に乗算処理する拡散処理手段と、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信する送信手段と、を具備することを特徴とする。
本発明の無線基地局装置は、ユーザ毎に異なる符号で拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルを介して受信する受信手段と、前記ユーザ毎に異なる拡散符号が乗算された複数ユーザが混在した受信信号から所望ユーザ信号を分離してユーザ毎のデータ信号とするユーザ分離手段と、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、移動端末装置において、ユーザ毎に異なる符号をデータ信号に乗算する拡散処理を行い、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信し、前記無線基地局装置において、前記データ信号を受信し、前記ユーザ毎に異なる拡散符号が乗算された複数ユーザが混在した受信信号から所望ユーザ信号をユーザ分離してユーザ毎のデータ信号とするため、直交の周波数領域、時間領域、符号領域のそれぞれの無線リソースのみにユーザを割り当てる現在の方法よりも多くのユーザを多重することができる。
上りリンクの信号をマッピングするチャネル構成を説明するための図である。 上りリンクのＰＵＳＣＨのサブフレーム構成を示す図である。 ブロック拡散法による直交多重法を説明するための図である。 巡回シフトによる直交多重法を説明するための図である。 非直交多重法によるユーザ多重を説明するための図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る無線通信方法におけるユーザ多重について説明するための図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る無線通信方法におけるＰＵＳＣＨのリソース割り当てを説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る移動端末装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る無線基地局装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る移動端末装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る無線基地局装置の概略構成を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
ＬＴＥシステムにおけるＰＵＳＣＨの送信では、図１に示すように、周波数分割多重や時間分割多重を用いて複数のユーザを多重している。本発明者は、ＰＵＳＣＨの送信において、周波数分割多重や時間分割多重に加えて符号分割多重を用いることにより、ＰＵＳＣＨにおいて、より多くのユーザを効率的に多重することを実現した。
本発明においては、ＰＵＳＣＨで多重するユーザ数をより多くするために、多重法として符号分割多重を用いることを特徴とする。すなわち、本発明においては、ＰＵＳＣＨで伝送される異なる移動端末装置からのデータ信号（特に、固定レートの音声などを対象）にユーザ固有の符号を乗算することを特徴とする。ここで、符号とは、直交符号と非直交符号とを含む。直交符号を用いるユーザ間の信号の多重法としては、ユーザ毎に異なる直交符号系列を割り当てることによりＳＣ−ＦＤＭＡシンボルのブロック単位での直交を実現するブロック拡散法や、同一符号系列に対してユーザ毎に異なる巡回シフト量を付与することによりユーザ間の直交を実現する巡回シフト法が挙げられる。一方、非直交多重法としては、例えば、ユーザ毎に異なるスクランブル符号によりデータ信号を拡散する方法などが挙げられる。
直交符号を用いるユーザ間の多重法であるブロック拡散法は、ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルをひとつのブロック単位として、複数のブロックに渡り時間方向に直交符号を適用する直交多重法である。例えば、図３に示すように、２ユーザ間の信号をブロック拡散法により直交多重する場合、ユーザ＃ｐについては、１ＳＣ−ＦＤＭＡ内のデータ信号Ａを複製し、２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（第１シンボル及び第２シンボル）にマッピングし、１ＳＣ−ＦＤＭＡ内のデータ信号Ｂを複製し、２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（第３シンボル及び第５シンボル）にマッピングし、１ＳＣ−ＦＤＭＡ内のデータ信号Ｃを複製し、２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（第６シンボル及び第７シンボル）にマッピングする。そして、データ信号Ａ〜データ信号Ｃのそれぞれ２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに、それぞれ第１直交符号（Ｗｐ１，Ｗｐ２）＝（１，１）を乗算する。ユーザ＃ｑについては、１ＳＣ−ＦＤＭＡ内のデータ信号Ｄを複製し、２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（第１シンボル及び第２シンボル）にマッピングし、１ＳＣ−ＦＤＭＡ内のデータ信号Ｅを複製し、２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（第３シンボル及び第５シンボル）にマッピングし、１ＳＣ−ＦＤＭＡ内のデータ信号Ｆを複製し、２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル（第６シンボル及び第７シンボル）にマッピングする。そして、データ信号Ｄ〜データ信号Ｆのそれぞれ２つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに、それぞれ第２直交符号（Ｗｑ１，Ｗｑ２）＝（１，−１）を乗算する。
ユーザ毎に異なる第１直交符号（Ｗｐ１，Ｗｐ２）＝（１，１）と、第２直交符号（Ｗｑ１，Ｗｑ２）＝（１，−１）とは、互いに直交しているので、この直交符号の乗算によりユーザ間の直交を実現でき、無線基地局装置において、２ユーザからの信号が混在した受信信号から、ユーザ毎の上り共有チャネル信号を分離することが可能となる。したがって、本明細書において、データ信号に対して、互いに直交する直交符号（ユーザ毎に異なる直交符号）をＳＣ−ＦＤＭＡシンボルのブロック単位で複数ブロックに渡り時間方向に乗算する処理を、ブロック拡散法による直交拡散処理という。
直交符号を用いるユーザ間の信号の多重法である巡回シフト法は、ＣＡＺＡＣ符号あるいはこれに類似する系列の巡回シフトを用いた直交多重法である。すなわち、巡回シフト法は、符号長ＬのＣＡＺＡＣ符号系列を第１のシフト量だけ巡回シフトした系列と、そのＣＡＺＡＣ符号系列を（第１のシフト量とは異なる）第２のシフト量だけ巡回シフトした系列とが互いに直交する性質を利用した直交多重法である。この方法においては、例えば、図４に示すように、ユーザ＃ｐについては、符号長ＬのＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃１）を△ｐだけ巡回シフトし、ユーザ＃ｑについては、同じ符号長ＬのＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃１）を△ｑだけ巡回シフトする。また、データ信号は１つのＳＣ−ＦＤＭＡシンボル全体を１つのデータ信号（シンボル）により変調（ブロック変調）することにより多重するため、同一系列の巡回シフトによるユーザ間の信号の直交性は保たれる。なお、ユーザに割り当てるＣＡＺＡＣ符号系列の巡回シフトの間隔は、マルチパスの最大遅延量よりも長く設定することが好ましい。
このように、ユーザ毎に異なる巡回シフト量を割り当てることにより、ユーザ間の直交を実現でき、無線基地局装置において、２ユーザからの信号が混在した受信信号から、ユーザ毎の上り共有チャネル信号を分離することが可能となる。したがって、本明細書においては、同一ＣＡＺＡＣ符号系列に対して、ユーザ間で異なる巡回シフト量を付与しブロック変調する処理を、巡回シフト法による直交拡散処理と呼ぶことにする。
一方、Ｗ−ＣＤＭＡの上りリンクのように、ユーザ間で異なるスクランブル符号をデータ信号に乗算する場合、ユーザ間の信号は非直交の符号分割多重となる。固定レートの音声通信を考えると、端末は音声データを間欠的に送信（話をしているときは音声パケットを送信し、相手の話を聞いているときは音声パケットを受信）する。この場合、図５に示すように、接続ユーザ数が多くても、あるサブフレームにおいてすべてのユーザが同時に音声パケットを送信することはなく、ユーザ間の信号は非直交ではあるが必ずしも大きな干渉とはならい（統計多重効果）ため、結果として、直交する時間あるいは周波数あるいは符号の無線リソースを各ユーザに割り当てる場合よりも、前述のような統計多重効果を利用することで、より多くのユーザを同時に収容することが可能となる（キャパシティを増大することができる）。
したがって、本明細書において、データ信号に対して、ユーザ毎に非直交の異なる符号を乗算する拡散処理を、非直交拡散処理という。なお、非直交多重法を用いる場合においては、無線基地局装置の受信部において、他ユーザの干渉信号を除去する干渉キャンセラや線形フィルタなどの信号処理を用いることで受信性能を向上させることができる。
本発明においては、ユーザ多重数に応じて直交多重法によるユーザ多重と非直交多重法によるユーザ多重とを適応的に切り替えても良く、ユーザ多重数に応じて直交多重法によるユーザ多重と非直交多重法によるユーザ多重とを組み合わせても良い。例えば、ユーザ多重数が相対的に少ない場合には、図６（ａ）に示すように、直交符号によりユーザ間の信号を直交多重する（直交符号分割多重）。さらにユーザ多重数が多くなる場合には、図６（ｂ）に示すように、直交符号分割多重及び異なる周波数帯域を用いる周波数分割多重を併用して、ユーザ間の信号を直交多重する。さらに、ユーザ多重数が多くなる場合には、図６（ｃ）に示すように、直交符号分割多重及び周波数分割多重を併用する直交多重に加えて、同一の周波数帯域内で非直交符号により、ユーザ間の信号を符号多重する。このような段階的な直交及び非直交多重の組み合わせにより、ユーザ多重数を効率的に増加させることができ、移動通信システムにおけるキャパシティを増大させることができる。
ここで、直交符号によるユーザ間の信号の多重と非直交符号によるユーザ間の多重を組み合わせる場合について説明する。まず、ブロック拡散法と非直交多重法を組み合わせる場合について説明する。ブロック拡散法で使用する直交符号の数には限りがある。このため、使用できるブロック拡散の直交符号の数が、多重したいユーザ数を超える場合には、ユーザ間で異なるスクランブル符号をデータ信号に乗算する。このようにすることで、ユーザ間で同一のブロック拡散符号を用いた場合でも、データに乗算されているスクランブル符号が異なるため、無線基地局装置におけるスクランブル符号の相関検出に基づく受信処理により、ユーザ間の信号を分離することができる。
次に、巡回シフト法と非直交多重法を組み合わせる場合について説明する。この場合においては、前述の場合と同様に、巡回シフト法で使用する直交符号の数には限りがある。このため、使用できる巡回シフトの直交符号の数が、多重したいユーザ数を超える場合には、ユーザ間で異なるＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃２、Ｃｏｄｅ＃３…）を用いる。このようにすることで、同一のＣＡＺＡＣ符号系列について異なる巡回シフト量が付与されたユーザは互いに直交多重しており、異なるＣＡＺＡＣ符号系列を用いたユーザは互いに非直交の符号分割多重となる。例えば、図４を用いて説明すると、ＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃１）を△ｐだけ巡回シフトしたユーザと、同じ符号長ＬのＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃１）を△ｑだけ巡回シフトしたユーザとは互いに直交多重しており、ＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃１）を用いたユーザと、異なるＣＡＺＡＣ符号系列（Ｃｏｄｅ＃２）を用いたユーザとは巡回シフト量に拘わらず非直交多重している。よって、ユーザ間で同一の巡回シフトを付与した場合でも、ＣＡＺＡＣ符号系列の異なるため、無線基地局装置におけるＣＡＺＡＣ符号系列の相関検出に基づく受信処理により、ユーザ間の信号を分離することができる。
本発明では、ＰＵＳＣＨにおいて、符号分割多重によりユーザ間の信号を多重するリソースブロック（Resource Block：ＲＢ）は、通常（ＬＴＥシステムで規定された）の周波数多重／時間多重するＲＢと分離して使用する。すなわち、移動端末装置においては、シグナリングにより、ユーザ間で符号分割多重を行う信号を特定の（通常の周波数分割多重／時間分割多重するＲＢと分離した）ＲＢにマッピングする（図７（ａ），（ｂ）参照）。
このように、符号分割多重するＲＢを特定の周波数帯域のみで使用する場合においては、図７（ａ）に示すように、符号分割多重するＲＢを時間領域で連続して割り当てて、符号多重専用帯域としても良く、図７（ｂ）に示すように、符号多重するＲＢを時間領域で離散的に割り当てても良い。
また、本発明において、音声伝送などの固定レートのデータ信号を対象としたＰＵＳＣＨでの符号分割多重の適用は、トラヒックなどの状況に応じて、適応的に切り替えるように制御しても良い。例えば、トラヒック量が相対的に少ない場合には、通常（ＬＴＥシステムで規定された）の周波数分割多重／時間分割多重でユーザ多重し、トラヒック量が大きくなってきた場合に、上記符号分割多重によるユーザ多重を適用する。この場合においては、無線基地局装置で上りリンクのトラヒック量を監視しておき、トラヒック量が所定の要件を満たしたとき、例えば、所定のしきい値を超えたときに、周波数分割多重／時間分割多重によるユーザ多重から符号分割多重によるユーザ多重に切り替える。これに伴って、符号分割多重したデータ信号を特定のＲＢに割り当てるスケジューリングや、符号系列についての情報（符号系列番号）のシグナリングを移動端末装置に対して行う。なお、シグナリングは、例えば、長周期で通知する報知情報として、報知チャネルでセル内の全ユーザに対して通知する。
次に、本発明に係る無線通信方法について詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、符号多重として、ブロック拡散法と非直交多重法とを組み合わせて適用した場合について説明する。
図８は、本発明の実施の形態１に係る移動端末装置の概略構成を示す図である。図８に示す移動端末装置は、送信部と、受信部とを備えている。送信部は、データ信号処理部１０１と、参照信号処理部１０２と、データ信号と参照信号とを時間多重する時間多重部１０３とを備えている。
データ信号処理部１０１は、送信すべきデータ系列を誤り訂正符号化するチャネル符号化部１０１１と、符号化後のデータ信号を拡散符号でスクランブル処理するスクランブル部１０１２と、スクランブル後のデータ信号をデータ変調するデータ変調部１０１３と、データ変調後のデータ信号を直交符号で直交拡散処理する拡散部１０１４と、直交拡散後の時間領域のデータ信号を周波数領域の信号に変換する離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform：ＤＦＴ）部１０１５と、ＤＦＴ後のデータ信号をサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部１０１６と、マッピング後の信号を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）するＩＦＦＴ部１０１７と、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰ（Cyclic Prefix）を付与するＣＰ付与部１０１８とを有する。
参照信号処理部１０２は、系列番号に対応する参照信号系列を生成する参照信号系列生成部１０２１と、参照信号系列に巡回シフトを付与する巡回シフト部１０２２と、巡回シフトが付与された信号をサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部１０２３と、マッピング後の信号をＩＦＦＴするＩＦＦＴ部１０２４と、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを付与するＣＰ付与部１０２５とを有する。
移動端末装置では、報知チャネル（Broadcast Channel：ＢＣＨ）で報知チャネル信号や下り制御チャネル（Physical Downlink Control Channel：ＰＤＣＣＨ）で下り制御信号を受信する。移動端末装置は、これらの信号を復号することにより、参照信号の系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、拡散符号の符号番号、直交符号の直交符号番号、ＭＣＳ（Modulation and channel Coding Scheme：チャネル符号化率、データ変調方式）番号を得る。そして、系列番号は参照信号処理部１０２の参照信号系列生成部１０２１に送られ、リソースマッピング情報はサブキャリアマッピング部１０１６，１０２３に送られ、巡回シフト番号は巡回シフト部１０２２に送られ、符号番号はスクランブル部１０１２に送られ、直交符号番号は拡散部１０１４に送られ、ＭＣＳ番号に対応するチャネル符号化率はチャネル符号化部１０１１に送られ、ＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式はデータ変調部１０１３に送られる。
チャネル符号化部１０１１は、ＭＣＳ番号に対応するチャネル符号化率を用いて、送信すべきデータ系列を誤り訂正符号化する。チャネル符号化部１０１１は、誤り訂正符号化されたデータ信号をスクランブル部１０１２に出力する。
スクランブル部１０１２は、チャネル符号化されたデータ信号に、符号番号に対応する拡散符号を乗算してスクランブル処理する。スクランブル部１０１２は、スクランブル処理されたデータ信号をデータ変調部１０１３に出力する。
データ変調部１０１３は、ＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式で、スクランブルされたデータ信号をデータ変調する。データ変調部１０１３は、データ変調後のデータ信号を拡散部１０１４に出力する。
拡散部１０１４は、データ変調後のデータ信号に、直交符号番号に対応する直交符号を乗算してブロック拡散のための直交拡散処理をする。拡散部１０１４は、直交拡散処理されたデータ信号をＤＦＴ部１０１５に出力する。
ＤＦＴ部１０１５は、時間領域の直交拡散処理後のデータ信号を周波数領域の信号に変換する。ＤＦＴ部１０１５は、ＤＦＴ後のデータ信号をサブキャリアマッピング部１０１６に出力する。
サブキャリアマッピング部１０１６は、ＤＦＴ後のデータ信号を、リソースマッピング情報に基づいてサブキャリアにマッピングする。この場合においては、符号多重法による処理（スクランブル処理及び／又は直交拡散処理）されたデータ信号は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、特定の周波数領域（符号多重専用の周波数領域）にマッピングされる。サブキャリアマッピング部１０１６は、サブキャリアマッピングされたデータ信号をＩＦＦＴ部１０１７に出力する。
ＩＦＦＴ部１０１７は、サブキャリアマッピングされた信号をＩＦＦＴして時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部１０１７は、ＩＦＦＴ後の信号をＣＰ付与部１０１８に出力する。ＣＰ付与部１０１８は、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを付与する。ＣＰ付与部１０１８は、ＣＰを付与した信号を時間多重部１０３に出力する。
参照信号処理部１０２の参照信号系列生成部１０２１は、系列番号に対応する参照信号系列を生成する。参照信号系列生成部１０２１は、参照信号系列を巡回シフト部１０２２に出力する。巡回シフト部１０２２は、巡回シフト番号に対応する巡回シフト量を参照信号系列に付与する。巡回シフト部１０２２は、巡回シフト後の信号をサブキャリアマッピング部１０２３に出力する。
サブキャリアマッピング部１０２３は、周波数領域の信号をリソースマッピング情報に基づき、サブキャリアにマッピングする。サブキャリアマッピング部１０２３は、マッピングされた参照信号をＩＦＦＴ部１０２４に出力する。ＩＦＦＴ部１０２４は、マッピングされた信号をＩＦＦＴして時間領域の参照信号に変換する。ＩＦＦＴ部１０２４は、ＩＦＦＴ後の参照信号をＣＰ付与部１０２５に出力する。ＣＰ付与部１０２５は、ＩＦＦＴ後の参照信号にＣＰを付与する。ＣＰ付与部１０２５は、ＣＰを付与した参照信号を時間多重部１０３に出力する。時間多重部１０３では、データ信号処理部１０１からの信号と参照信号処理部１０２から参照信号を時間多重して、上り共有チャネル信号を含む送信信号とする。
このようにして、ユーザ毎に異なる符号（スクランブル符号及び／又は直交符号）でデータ信号に対して拡散処理し、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信する。
受信部は、ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ信号復調部１０４と、報知チャネル（ＢＣＨ：Broadcast Channel）信号、下り制御信号を復号する報知チャネル信号／下り制御信号復号部１０５とを有する。
ＯＦＤＭ信号復調部１０４は、下りＯＦＤＭ信号を受信し、復調する。すなわち、下りＯＦＤＭ信号からＣＰを除去し、高速フーリエ変換し、ＢＣＨ信号あるいは下り制御信号が割り当てられたサブキャリアを取り出し、データ復調する。ＯＦＤＭ信号復調部１０４は、データ復調後の信号をＢＣＨ信号／下り制御信号復号部１０５に出力する。
ＢＣＨ信号／下り制御信号復号部１０５は、データ復調後の信号を復号して、系列番号、リソースマッピング情報（リソースブロック番号を含む）、巡回シフト番号、符号番号（拡散符号番号）、直交符号番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）を得る。ＢＣＨ信号／下り制御信号復号部１０５は、系列番号を参照信号系列生成部１０２１に出力し、リソースマッピング情報をサブキャリアマッピング部１０１６，１０２３に出力し、巡回シフト番号を巡回シフト部１０２２に出力し、符号番号をスクランブル部１０１２に出力し、直交符号番号を拡散部１０１４に出力し、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率）をチャネル符号化部１０１１に出力し、ＭＣＳ番号（データ変調方式）をデータ変調部１０１３に出力する。
図９は、本発明の実施の形態１に係る無線基地局装置の概略構成を示す図である。図９に示す無線基地局装置は、送信部と、受信部とを備えている。送信部は、スケジューラ２０１と、上りリソース割り当て情報信号生成部２０２と、他の下りリンクチャネル信号と、上りリソース割り当て情報信号とを多重してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部２０３とを有する。他の下りリンクチャネル信号は、データ、参照信号、制御信号等を含み、上りリソース割り当て情報信号は、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、符号番号、直交符号番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）を含む。
なお、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、符号番号、直交符号番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）は、ＢＣＨで移動端末装置に送信しても良く、下り制御チャネル（ＰＤＣＣＨ:Physical Downlink Control Channel）で移動端末装置に送信しても良い。あるいは、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、符号番号、直交符号番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）は、上位レイヤで移動端末装置に通知しても良い。
スケジューラ２０１は、上り共有チャネルの無線リソースを割り当てる。スケジューラ２０１には、上りリンクの接続している全ユーザのトラヒック量に関連する情報が通知される。したがって、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量に基づいてユーザ多重法を周波数多重／時間多重から符号多重に切り替える。例えば、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量を監視して、トラヒック量があるしきい値を超えた場合に、ユーザ多重法を周波数多重／時間多重から符号多重に切り替え、符号多重用のスケジューリングを行う。すなわち、図７（ａ），（ｂ）に示すような符号多重専用の周波数領域を利用するように上り共有チャネルの無線リソースを割り当てる（ユーザ多重処理に符号多重処理を適用する場合に、データ信号を特定のリソースブロックに割り当てる）。一方、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量があるしきい値以下である場合に、ユーザ多重法に周波数多重／時間多重を適用してスケジューリングする。このように、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量に応じて、ユーザ多重に符号多重を適用するかどうかを判断する。
上りリソース割り当て情報信号生成部２０２は、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、符号番号、直交符号番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）を生成し、これらの情報をＯＦＤＭ信号生成部２０３に出力する。
ＯＦＤＭ信号生成部２０３は、他の下りリンクチャネル信号及び上りリソース割り当て情報信号を含む下り信号をサブキャリアにマッピングし、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）し、ＣＰを付加することにより、下り送信信号を生成する。
受信部は、参照信号処理部２０４と、データ信号処理部２０５とを備えている。受信部では、ユーザ毎に異なる符号（スクランブル符号及び／又は直交符号）で拡散処理された複数ユーザからのデータ信号が混在した信号を上り共有チャネルを介して受信する。
参照信号処理部２０４は、受信信号からＣＰを除去するＣＰ除去部２０４１と、ＣＰ除去後の受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するＦＦＴ部２０４２と、ＦＦＴ後の信号をデマッピングするサブキャリアデマッピング部２０４３と、ユーザ毎の参照信号に分離するユーザ分離部２０４４と、ユーザ分離された参照信号を用いてチャネル変動を推定するチャネル推定部２０４５とを有する。
データ信号処理部２０５は、受信信号からＣＰを除去するＣＰ除去部２０５１と、ＣＰ除去後の受信信号をＦＦＴするＦＦＴ部２０５２と、ＦＦＴ後の信号をデマッピングするサブキャリアデマッピング部２０５３と、サブキャリアデマッピングされたデータ信号に対してチャネル変動を補償する周波数領域等化部２０５４と、チャネル変動が補償された信号を逆離散フーリエ変換（ＩＤＦＴ）するＩＤＦＴ部２０５５と、ＩＤＦＴ後の信号を直交符号で逆拡散処理する逆拡散部２０５６と、逆拡散後のデータ信号をデータ復調するデータ復調部２０５７と、データ復調後の信号を拡散符号でデスクランブルするデスクランブル部２０５８と、デスクランブル後のデータ信号をデータ復号するデータ復号部２０５９とを有する。
参照信号については、参照信号処理部２０４のＣＰ除去部２０４１で、受信信号からＣＰに相当する部分を除去して有効な信号部分を抽出する。ＣＰ除去部２０４１は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴ部２０４２に出力する。ＦＦＴ部２０４２は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴして周波数領域の信号に変換する。ＦＦＴ部２０４２は、ＦＦＴ後の信号をサブキャリアデマッピング部２０４３に出力する。サブキャリアデマッピング部２０４３は、リソースマッピング情報を用いて周波数領域の信号から参照信号を抽出する。サブキャリアデマッピング部２０４３は、参照信号をユーザ分離部２０４４に出力する。
ユーザ分離部２０４４は、系列番号、巡回シフト番号を用いて巡回シフトにより直交多重しているユーザ毎の参照信号を分離する。ユーザ分離部２０４４は、ユーザ分離された参照信号をチャネル推定部２０４５に出力する。チャネル推定部２０４５は、系列番号を用い、ユーザ分離された参照信号を用いてチャネル推定する。すなわち、系列番号から得られる既知のサブキャリアと、ユーザ分離された参照信号のサブキャリアとを比較してチャネル変動を推定する。チャネル推定部２０４５は、推定されたチャネル変動を、データ信号処理部２０５の周波数領域等化部２０５４に出力する。
データ信号については、データ信号処理部２０５のＣＰ除去部２０５１で、受信信号からＣＰに相当する部分を除去して有効な信号部分を抽出する。ＣＰ除去部２０５１は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴ部２０５２に出力する。ＦＦＴ部２０５２は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴして周波数領域の信号に変換する。ＦＦＴ部２０５２は、ＦＦＴ後の信号をサブキャリアデマッピング部２０５３に出力する。サブキャリアデマッピング部２０５３は、リソースマッピング情報を用いて周波数領域の信号からデータ信号を抽出する。サブキャリアデマッピング部２０５３は、データ信号を周波数領域等化部２０５４に出力する。
周波数領域等化部２０５４は、サブキャリアデマッピング後のデータ信号に対して、チャネル推定部２０４５で推定されたチャネル変動を補償する。周波数領域等化部２０５４は、等化されたデータ信号をＩＤＦＴ部２０５５に出力する。ＩＤＦＴ部２０５５は、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。ＩＤＦＴ部２０５５は、ＩＤＦＴ後の信号を逆拡散部２０５６に出力する。
逆拡散部２０５６は、ＩＤＦＴ後のデータ信号に、直交符号番号に対応する直交符号を乗算して逆拡散処理する。逆拡散部２０５６は、逆拡散処理されたデータ信号をデータ復調部２０５７に出力する。
データ復調部２０５７は、ＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式で、ＩＤＦＴ後のデータ信号、あるいは逆拡散処理されたデータ信号をデータ復調する。データ復調部２０５７は、データ復調後のデータ信号をデスクランブル部２０５８に出力する。
デスクランブル部２０５８は、データ復調後のデータ信号に、符号番号に対応する拡散符号を乗算してスクランブル処理する。デスクランブル部２０５８は、デスクランブル処理されたデータ信号をデータ復号部２０５９に出力する。
データ復号部２０５９は、デスクランブル後のデータ信号をデータ復号してデータ信号として出力する。このようにして、符号多重されたデータ信号を逆拡散処理及び／又はでスクランブル処理によりユーザ分離してユーザ毎のデータ信号とする。
上記構成を有する無線基地局装置と移動端末装置とを用いた本発明に係る無線通信方法について説明する。本発明に係る無線通信方法においては、移動端末装置において、ユーザ毎に異なる符号をデータ信号に乗算する拡散処理を行い、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信し、前記無線基地局装置において、前記データ信号を受信し、前記ユーザ毎に異なる拡散符号が乗算された複数ユーザが混在した受信信号から所望ユーザ信号をユーザ分離してユーザ毎のデータ信号とする。
まず、無線基地局装置のスケジューラ２０１が上りリンクのトラヒック量を監視し、トラヒック量が所定のしきい値以下の場合に、ユーザ多重に周波数多重／時間多重を適用する。一方、上りリンクのトラヒック量が所定のしきい値を超えた場合に、ユーザ多重に符号多重を適用する。
ＯＦＤＭ信号生成部２０３において、系列番号、リソースマッピング情報（リソースブロック番号を含む）、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号を含み、必要に応じて符号番号、直交符号番号を含む上りリソース割り当て情報と、他の下りリンクチャネル信号とを多重してＯＦＤＭ信号とし、そのＯＦＤＭ信号が下り送信信号として送信される。
移動端末装置においては、下りＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ信号復調部１０４で受信し、復調する。そして、報知チャネル信号／下り制御信号復号部１０５で系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号、必要に応じて符号番号、直交符号番号が抽出されて、系列番号が参照信号系列生成部１０２１に出力され、リソースマッピング情報がサブキャリアマッピング部１０１６，１０２３に出力され、巡回シフト番号が巡回シフト部１０２２に出力され、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率）がチャネル符号化部１０１１に出力され、ＭＣＳ番号（データ変調方式）がデータ変調部１０１３に出力され、符号番号がスクランブル部１０１２に出力され、直交符号番号が拡散部１０１４に出力される。
チャネル符号化部１０１１において、送信すべきデータ系列を無線基地局装置から報知されたＭＣＳ番号に対応するチャネル符号化率でチャネル符号化する。ただし、音声信号のような固定レートの場合には、予め決められたチャネル符号化率でチャネル符号化する。
次いで、スクランブル部１０１２において、ユーザ多重に符号多重を適用する場合であって、所定の要件を満たしたときに、例えば、ユーザ多重数が所定のしきい値を超えれば、無線基地局装置から報知された符号番号に対応する拡散符号で、チャネル符号化後のデータ信号をスクランブル処理する。
次いで、データ変調部１０１３において、チャネル符号化後のデータ信号、あるいはスクランブル後のデータ信号を無線基地局装置から報知されたＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式でデータ変調する。
次いで、拡散部１０１４において、ユーザ多重に符号多重を適用する場合に、データ変調後のデータ信号を無線基地局装置から報知された直交符号番号に対応する直交符号で拡散処理する。一方、ユーザ多重に符号多重を適用しない場合には、データ変調後のデータ信号がＤＦＴ部１０１５に出力される。
次いで、データ変調後のデータ信号、あるいは拡散処理後のデータ信号がＤＦＴ部１０１５でＤＦＴされ、ＤＦＴ後のデータ信号がサブキャリアマッピング部１０１６でリソースマッピング情報に基づきマッピングされる。この場合においては、図７（ａ），（ｂ）に示すように、符号多重を適用したデータ信号は特定の周波数領域にマッピングされる。サブキャリアマッピングされた信号は、ＩＦＦＴ部１０１７においてＩＦＦＴにより時間領域の信号とされ、ＣＰ付与１０１８においてＣＰが付与される。
一方、参照信号処理部１０２の巡回シフト部１０２２では、参照信号系列に対応する複数のサブキャリアにそれぞれ位相回転を付与する。巡回シフトされた信号は、サブキャリアマッピング部１０２３でリソースマッピング情報に基づきマッピングされる。サブキャリアマッピングされた信号は、ＩＦＦＴ部１０２４においてＩＦＦＴにより時間領域の信号とされ、ＣＰ付与１０２５においてＣＰが付与される。
このようにして得られたデータ信号と参照信号が時間多重されて、直交多重（ブロック拡散）と非直交多重を組み合わせて適用した上り共有チャネル信号が無線基地局装置に送信される。無線基地局装置においては、ユーザ間で直交多重した上り共有チャネル信号を受信する。
無線基地局装置において、参照信号については、ＣＰ除去部２０４１でＣＰが除去される。次いで、ＦＦＴ部２０４２において、ＣＰ除去された信号にＦＦＴして周波数領域の信号とし、サブキャリアデマッピング部２０４３において、リソースマッピング情報に基づいてサブキャリアからデマッピングされる。デマッピングされた参照信号は、ユーザ分離部２０４４でユーザ毎の参照信号に分離される。そして、チャネル推定部２０４５では、ユーザ分離された参照信号を用いてチャネル変動を推定する。
データ信号については、ＣＰ除去部２０５１でＣＰが除去される。次いで、ＦＦＴ部２０５２において、ＣＰ除去された信号にＦＦＴして周波数領域の信号とし、サブキャリアデマッピング部２０５３において、リソースマッピング情報に基づいてサブキャリアからデマッピングされる。このデマッピングされたデータ信号については、周波数領域等化部２０５４において、チャネル推定部２０４５で推定されたチャネル変動が補償され、その後、ＩＤＦＴ部２０５５でＩＤＦＴされて時間領域の信号に変換される。
次いで、逆拡散部２０５６において、ユーザ多重に符号多重を適用する場合に、ＩＤＦＴ後のデータ信号を直交符号番号に対応する直交符号（移動端末装置で使用した直交符号）で逆拡散処理する。一方、ユーザ多重に符号多重を適用しない場合には、ＩＤＦＴ後のデータ信号がデータ復調部２０５７に出力される。
次いで、データ復調部２０５７において、逆拡散後のデータ信号、あるいはＩＤＦＴ後のデータ信号をＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式（移動端末装置で使用したデータ変調方式）でデータ復調する。
次いで、デスクランブル部２０５８において、データ復調後のデータ信号をデスクランブル処理され、デスクランブル後のデータ信号がデータ復号２０５９に出力される。次いで、データ復号部２０５９において、デスクランブル後のデータ信号を復号してデータ信号を得る。
（実施の形態２）
本実施の形態においては、符号多重法として、巡回シフト法と非直交多重法とを組み合わせて適用した場合について説明する。
図１０は、本発明の実施の形態２に係る移動端末装置の概略構成を示す図である。図１０に示す移動端末装置は、送信部と、受信部とを備えている。送信部は、データ信号処理部１０１と、参照信号処理部１０２と、データ信号と参照信号とを時間多重する時間多重部１０３とを備えている。
データ信号処理部１０１は、送信すべきデータ系列を誤り訂正符号化するチャネル符号化部１０１１と、チャネル符号化後のデータ信号をデータ変調するデータ変調部１０１３と、系列番号に対応する送信信号系列を生成する送信信号系列生成部１０１９と、送信信号系列に巡回シフトを付与する巡回シフト部１０２０と、送信信号系列をデータ変調後の信号によりブロック変調するブロック変調部１０２６と、ブロック変調後の信号をサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部１０１６と、マッピング後の信号をＩＦＦＴするＩＦＦＴ部１０１７と、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを付与するＣＰ付与部１０１８とを有する。
参照信号処理部１０２は、系列番号に対応する参照信号系列を生成する参照信号系列生成部１０２１と、参照信号系列に巡回シフトを付与する巡回シフト部１０２２と、巡回シフトが付与された信号をサブキャリアにマッピングするサブキャリアマッピング部１０２３と、マッピング後の信号をＩＦＦＴするＩＦＦＴ部１０２４と、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを付与するＣＰ付与部１０２５とを有する。
移動端末装置では、報知チャネルで報知チャネル信号や下り制御チャネルで下り制御信号を受信する。移動端末装置は、これらの信号を復号することにより、送信信号の系列番号、参照信号の系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ（チャネル符号化率、データ変調方式）番号を得る。そして、系列番号は参照信号処理部１０２の参照信号系列生成部１０２１、データ信号処理部１０１の送信信号系列生成部１０１９に送られ、リソースマッピング情報はサブキャリアマッピング部１０１６，１０２３に送られ、巡回シフト番号は巡回シフト部１０２０，１０２２に送られ、ＭＣＳ番号に対応するチャネル符号化率はチャネル符号化部１０１１に送られ、ＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式はデータ変調部１０１３に送られる。
チャネル符号化部１０１１は、ＭＣＳ番号に対応するチャネル符号化率を用いて、送信すべきデータ系列を誤り訂正符号化する。チャネル符号化部１０１１は、誤り訂正符号化されたデータ信号をデータ変調部１０１３に出力する。
データ変調部１０１３は、ＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式で、チャネル符号化されたデータ信号をデータ変調する。データ変調部１０１３は、データ変調後のデータ信号をブロック変調部１０２６に出力する。
符号多重を適用する場合において、上りリンクのユーザ多重数が比較的少ない場合（図６（ａ），（ｂ））には、直交多重法でユーザが多重されるため、１つの系列番号が無線基地局装置から報知される。送信信号系列生成部１０１９は、この一つの系列番号に対応して送信信号系列を生成する。なお、上りリンクのトラヒック量が少ない場合には、符号多重が適用されず、周波数多重／時間多重でユーザが多重されるため、無線基地局装置から系列番号や巡回シフト番号が報知されず、送信信号系列生成部１０１９に系列番号が送られず、巡回シフト部１０２０に巡回シフト番号送られない。また、符号多重を適用する場合において、上りリンクのユーザ多重数が比較的多い場合（図６（ｃ））には、直交多重法と非直交多重法とでユーザが多重されるため、複数の系列番号が無線基地局装置から報知される。送信信号系列生成部１０１９は、この複数の系列番号に対応して複数の送信信号系列を生成する。送信信号系列生成部１０１９は、送信信号系列を巡回シフト部１０２０に出力する。
ブロック変調部１０２６は、１ＳＣ−ＦＤＭＡに対応するブロック単位毎に送信信号系列をデータ変調後のデータ信号でブロック変調する。サブキャリアマッピング部１０１６は、ブロック変調後のデータ信号を、リソースマッピング情報に基づいてサブキャリアにマッピングする。この場合においては、符号多重法による処理（スクランブル処理及び／又は直交拡散処理）されたデータ信号は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、特定の周波数領域（符号多重専用の周波数領域）にマッピングされる。サブキャリアマッピング部１０１６は、サブキャリアマッピングされたデータ信号をＩＦＦＴ部１０１７に出力する。
ＩＦＦＴ部１０１７は、サブキャリアマッピングされた信号をＩＦＦＴして時間領域の信号に変換する。ＩＦＦＴ部１０１７は、ＩＦＦＴ後の信号をＣＰ付与部１０１８に出力する。ＣＰ付与部１０１８は、ＩＦＦＴ後の信号にＣＰを付与する。ＣＰ付与部１０１８は、ＣＰを付与した信号を時間多重部１０３に出力する。
参照信号処理部１０２の参照信号系列生成部１０２１は、系列番号に対応する参照信号系列を生成する。参照信号系列生成部１０２１は、参照信号系列を巡回シフト部１０２２に出力する。巡回シフト部１０２２は、巡回シフト番号に対応する巡回シフト量を参照信号系列に付与する。巡回シフト部１０２２は、巡回シフト後の信号をサブキャリアマッピング部１０２３に出力する。
サブキャリアマッピング部１０２３は、周波数領域の信号をリソースマッピング情報に基づき、サブキャリアにマッピングする。サブキャリアマッピング部１０２３は、マッピングされた参照信号をＩＦＦＴ部１０２４に出力する。ＩＦＦＴ部１０２４は、マッピングされた信号をＩＦＦＴして時間領域の参照信号に変換する。ＩＦＦＴ部１０２４は、ＩＦＦＴ後の参照信号をＣＰ付与部１０２５に出力する。ＣＰ付与部１０２５は、ＩＦＦＴ後の参照信号にＣＰを付与する。ＣＰ付与部１０２５は、ＣＰを付与した参照信号を時間多重部１０３に出力する。時間多重部１０３では、データ信号処理部１０１からの信号と参照信号処理部１０２から参照信号を時間多重して、上り共有チャネル信号を含む送信信号とする。
このようにして、ユーザ毎に異なる符号（巡回シフト量）でデータ信号に対して符号多重処理し、符号多重処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信する。
受信部は、ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ信号復調部１０４と、報知チャネル信号、下り制御信号を復号する報知チャネル信号／下り制御信号復号部１０５とを有する。
ＯＦＤＭ信号復調部１０４は、下りＯＦＤＭ信号を受信し、復調する。すなわち、下りＯＦＤＭ信号からＣＰを除去し、高速フーリエ変換し、ＢＣＨ信号あるいは下り制御信号が割り当てられたサブキャリアを取り出し、データ復調する。ＯＦＤＭ信号復調部１０４は、データ復調後の信号をＢＣＨ信号／下り制御信号復号部１０５に出力する。
ＢＣＨ信号／下り制御信号復号部１０５は、データ復調後の信号を復号して、系列番号、リソースマッピング情報（リソースブロック番号を含む）、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）を得る。ＢＣＨ信号／下り制御信号復号部１０５は、系列番号を参照信号系列生成部１０２１、送信信号系列生成部１０１９に出力し、リソースマッピング情報をサブキャリアマッピング部１０１６，１０２３に出力し、巡回シフト番号を巡回シフト部１０２０，１０２２に出力し、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率）をチャネル符号化部１０１１に出力し、ＭＣＳ番号（データ変調方式）をデータ変調部１０１３に出力する。
図１１は、本発明の実施の形態２に係る無線基地局装置の概略構成を示す図である。図１１に示す無線基地局装置は、送信部と、受信部とを備えている。送信部は、スケジューラ２０１と、上りリソース割り当て情報信号生成部２０２と、他の下りリンクチャネル信号と、上りリソース割り当て情報信号とを多重してＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部２０３とを有する。他の下りリンクチャネル信号は、データ、参照信号、制御信号等を含み、上りリソース割り当て情報信号は、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）を含む。
なお、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）は、ＢＣＨで移動端末装置に送信しても良く、下り制御チャネルで移動端末装置に送信しても良い。あるいは、系列番号、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）は、上位レイヤで移動端末装置に通知しても良い。
スケジューラ２０１は、上り共有チャネルの無線リソースを割り当てる。スケジューラ２０１には、上りリンクの接続している全ユーザのトラヒック量に関連する情報が通知される。したがって、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量に基づいてユーザ多重法を周波数多重／時間多重から符号多重に切り替える。例えば、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量を監視して、トラヒック量があるしきい値を超えた場合に、ユーザ多重法を周波数多重／時間多重から符号多重に切り替え、符号多重用のスケジューリングを行う。すなわち、図７（ａ），（ｂ）に示すような符号多重専用の周波数領域を利用するように上り共有チャネルの無線リソースを割り当てる（ユーザ多重処理に符号多重処理を適用する場合に、データ信号を特定のリソースブロックに割り当てる）。一方、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量があるしきい値を以下である場合に、ユーザ多重法に周波数多重／時間多重を適用してスケジューリングする。このように、スケジューラ２０１は、上りリンクのトラヒック量に応じて、ユーザ多重に符号多重を適用するかどうかを判断する。
上りリソース割り当て情報信号生成部２０２は、系列番号（送信信号系列番号、参照信号系列番号）、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率、データ変調方式）を生成し、これらの情報をＯＦＤＭ信号生成部２０３に出力する。上りリソース割り当て情報信号生成部２０２は、ユーザ多重数に応じて、符号多重に直交多重を適用するか、直交多重に非直交多重を組み合わせて適用するかを判断する。この判断は、例えば、ユーザ多重数に対してしきい値判定することにより行う。すなわち、上りリソース割り当て情報信号生成部２０２は、ユーザ多重数の情報を受けるので、このユーザ多重数の情報に基づいて、送信信号系列番号を一つにするか複数にするかを決定する。具体的には、上りリソース割り当て情報信号生成部２０２は、ユーザ多重に符号多重を適用する場合において、ユーザ多重数が比較的少ない場合（図６（ａ），（ｂ））には、送信信号系列番号を一つ選択し、ユーザ多重に符号多重を適用する場合において、ユーザ多重数が比較的多い場合（図６（ｃ））には、送信信号系列番号を複数選択する。
ＯＦＤＭ信号生成部２０３は、他の下りリンクチャネル信号及び上りリソース割り当て情報信号を含む下り信号をサブキャリアにマッピングし、ＩＦＦＴし、ＣＰを付加することにより、下り送信信号を生成する。
受信部は、参照信号処理部２０４と、データ信号処理部２０５とを備えている。受信部では、ユーザ毎に異なる符号（巡回シフト量）で符号多重処理されたデータ信号を上り共有チャネルを介して受信する。
参照信号処理部２０４は、受信信号からＣＰを除去するＣＰ除去部２０４１と、ＣＰ除去後の受信信号をＦＦＴするＦＦＴ部２０４２と、ＦＦＴ後の信号をデマッピングするサブキャリアデマッピング部２０４３と、ユーザ毎の参照信号に分離するユーザ分離部２０４４と、ユーザ分離された参照信号を用いてチャネル変動を推定するチャネル推定部２０４５とを有する。
データ信号処理部２０５は、受信信号からＣＰを除去するＣＰ除去部２０５１と、ＣＰ除去後の受信信号をＦＦＴするＦＦＴ部２０５２と、ＦＦＴ後の信号をデマッピングするサブキャリアデマッピング部２０５３と、ユーザ毎のデータ信号に分離するユーザ分離部２０６０と、サブキャリアデマッピングされたデータ信号に対してチャネル変動を補償する周波数領域等化部２０５４と、チャネル変動が補償された信号をＩＤＦＴするＩＤＦＴ部２０５５と、ＩＤＦＴ後のデータ信号をデータ復調するデータ復調部２０５７と、データ復調後のデータ信号をデータ復号するデータ復号部２０５９とを有する。
参照信号については、参照信号処理部２０４のＣＰ除去部２０４１で、受信信号からＣＰに相当する部分を除去して有効な信号部分を抽出する。ＣＰ除去部２０４１は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴ部２０４２に出力する。ＦＦＴ部２０４２は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴして周波数領域の信号に変換する。ＦＦＴ部２０４２は、ＦＦＴ後の信号をサブキャリアデマッピング部２０４３に出力する。サブキャリアデマッピング部２０４３は、リソースマッピング情報を用いて周波数領域の信号から参照信号を抽出する。サブキャリアデマッピング部２０４３は、参照信号をユーザ分離部２０４４に出力する。
ユーザ分離部２０４４は、系列番号、巡回シフト番号を用いて巡回シフトにより直交多重しているユーザ毎の参照信号を分離する。ユーザ分離部２０４４は、ユーザ分離された参照信号をチャネル推定部２０４５に出力する。チャネル推定部２０４５は、系列番号を用い、ユーザ分離された参照信号を用いてチャネル推定する。すなわち、系列番号から得られる既知のサブキャリアと、ユーザ分離された参照信号のサブキャリアとを比較してチャネル変動を推定する。チャネル推定部２０４５は、推定されたチャネル変動を、データ信号処理部２０５の周波数領域等化部２０５４に出力する。
データ信号については、データ信号処理部２０５のＣＰ除去部２０５１で、受信信号からＣＰに相当する部分を除去して有効な信号部分を抽出する。ＣＰ除去部２０５１は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴ部２０５２に出力する。ＦＦＴ部２０５２は、ＣＰ除去後の信号をＦＦＴして周波数領域の信号に変換する。ＦＦＴ部２０５２は、ＦＦＴ後の信号をサブキャリアデマッピング部２０５３に出力する。サブキャリアデマッピング部２０５３は、リソースマッピング情報を用いて周波数領域の信号からデータ信号を抽出する。サブキャリアデマッピング部２０５３は、データ信号をユーザ分離部２０６０に出力する。
ユーザ分離部２０６０は、送信信号系列番号に対応する送信信号系列及び巡回シフト番号に対応する巡回シフト量を用いて巡回シフトにより直交多重しているユーザ毎の参照信号を分離する。ユーザ分離部２０６０は、ユーザ分離されたデータ信号を周波数領域等化部２０５４に出力する。直交多重のみが適用されている場合には、ユーザ分離部２０６０において、一つの送信信号系列を用いてユーザ分離される。一方、直交多重と非直交多重が組み合わせて適用されている場合には、ユーザ分離部２０６０において、複数の送信信号系列を用いてユーザ分離される。なお、符号多重が適用されない場合には、デマッピングされたデータ信号が周波数領域等化部２０５４に出力される。
周波数領域等化部２０５４は、ユーザ分離後のデータ信号、あるいはサブキャリアデマッピング後のデータ信号に対して、チャネル推定部２０４５で推定されたチャネル変動を補償する。周波数領域等化部２０５４は、等化されたデータ信号をＩＤＦＴ部２０５５に出力する。ＩＤＦＴ部２０５５は、周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。ＩＤＦＴ部２０５５は、ＩＤＦＴ後の信号をデータ復調部２０５７に出力する。
データ復調部２０５７は、ＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式で、ＩＤＦＴ後のデータ信号、あるいは逆拡散処理されたデータ信号をデータ復調する。データ復調部２０５７は、データ復調後のデータ信号をデータ復号部２０５９に出力する。データ復号部２０５９は、データ復調後のデータ信号をデータ復号してデータ信号として出力する。このようにして、符号多重されたデータ信号をユーザ分離してユーザ毎のデータ信号とする。
上記構成を有する無線基地局装置と移動端末装置とを用いた本発明に係る無線通信方法について説明する。
まず、無線基地局装置のスケジューラ２０１が上りリンクのトラヒック量を監視し、トラヒック量が所定のしきい値以下の場合に、ユーザ多重に周波数多重／時間多重を適用する。この場合には、上りリソース割り当て情報信号に、送信信号系列番号は含まれない。すなわち、この場合には、送信信号系列番号は移動端末装置に報知されない。一方、上りリンクのトラヒック量が所定のしきい値を超えた場合に、ユーザ多重に符号多重を適用する。この場合には、上りリソース割り当て情報信号に、送信信号系列番号が含まれ、送信信号系列番号が移動端末装置に報知される。また、スケジューラ２０１は、上り共有チャネルの無線リソース割り当てを行う。
上りリソース割り当て情報信号生成部２０２は、ユーザ多重数が所定のしきい値以下であれば、符号多重に直交多重（巡回シフト）を適用する。この場合には、上りリソース割り当て情報信号に一つの送信信号系列番号が含まれる。すなわち、この場合には、一つの送信信号系列番号が移動端末装置に報知される。一方、ユーザ多重数が所定のしきい値を超えれば、符号多重として直交多重（巡回シフト）に非直交多重を組み合わせて適用する。この場合には、上りリソース割り当て情報信号に、複数の送信信号系列番号が含まれ、複数の送信信号系列番号が移動端末装置に報知される。また、音声信号のような固定レートのデータ信号を送信する場合は、ＭＣＳ情報（チャネル符号化率、データ変調方式）のシグナリングは不要であるので、この場合には、上りリソース割り当て情報信号にＭＣＳ番号は含まれない。
ＯＦＤＭ信号生成部２０３において、系列番号（送信信号系列番号、参照信号系列番号）、リソースマッピング情報（リソースブロック番号を含む）、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号を含む上りリソース割り当て情報と、他の下りリンクチャネル信号とを多重してＯＦＤＭ信号とし、そのＯＦＤＭ信号が下り送信信号として送信される。
移動端末装置においては、下りＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ信号復調部１０４で受信し、復調する。そして、報知チャネル信号／下り制御信号復号部１０５で系列番号（送信信号系列番号、参照信号系列番号）、リソースマッピング情報、巡回シフト番号、ＭＣＳ番号が抽出されて、送信信号系列番号が送信信号系列生成部１０１９に出力され、参照信号系列番号が参照信号系列生成部１０２１に出力され、リソースマッピング情報がサブキャリアマッピング部１０１６，１０２３に出力され、巡回シフト番号が巡回シフト部１０２０，１０２２に出力され、ＭＣＳ番号（チャネル符号化率）がチャネル符号化部１０１１に出力され、ＭＣＳ番号（データ変調方式）がデータ変調部１０１３に出力される。
チャネル符号化部１０１１において、送信すべきデータ系列を無線基地局装置から報知されたＭＣＳ番号に対応するチャネル符号化率でチャネル符号化する。ただし、音声信号のような固定レートの場合には、予め決められたチャネル符号化率でチャネル符号化する。次いで、データ変調部１０１３において、チャネル符号化後のデータ信号を無線基地局装置から報知されたＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式でデータ変調する。ただし、音声信号のような固定レートの場合には、予め決められたデータ変調方式でデータ変調する。
ユーザ多重に符号多重を適用する場合である場合であって、所定の要件を満たしていないときに、例えば、ユーザ多重数が所定のしきい値以下のときには、送信信号系列生成部１０１９は、一つの送信信号系列を生成する。一方、ユーザ多重に符号多重を適用する場合である場合であって、所定の要件を満たしているときには、例えば、ユーザ多重数が所定のしきい値を超えるときには、送信信号系列生成部１０１９は、複数の送信信号系列を生成する。また、ユーザ多重に周波数多重／時間多重を適用する場合である場合には、送信信号系列生成部１０１９は送信信号系列を生成しない。
次いで、巡回シフト部１０２０においては、送信信号系列に巡回シフト番号に対応する巡回シフトを付与する。次いで、ブロック変調部１０２６においては、巡回シフトが付与された送信信号系列を、データ変調後のデータ信号でブロック変調する。次いで、サブキャリアマッピング部１０１６においては、ブロック変調後のデータ信号をリソースマッピング情報に基づきマッピングされる。この場合においては、図７（ａ），（ｂ）に示すように、符号多重を適用したデータ信号は特定の周波数領域にマッピングされる。サブキャリアマッピングされた信号は、ＩＦＦＴ部１０１７においてＩＦＦＴにより時間領域の信号とされ、ＣＰ付与１０１８においてＣＰが付与される。
一方、参照信号処理部１０２の巡回シフト部１０２２では、参照信号系列に対応する複数のサブキャリアにそれぞれ位相回転を付与する。巡回シフトされた信号は、サブキャリアマッピング部１０２３でリソースマッピング情報に基づきマッピングされる。サブキャリアマッピングされた信号は、ＩＦＦＴ部１０２４においてＩＦＦＴにより時間領域の信号とされ、ＣＰ付与１０２５においてＣＰが付与される。
このようにして得られたデータ信号と参照信号が時間多重されて、直交多重（巡回シフト）と非直交多重を組み合わせて適用した上り共有チャネル信号が無線基地局装置に送信される。無線基地局装置においては、ユーザ間で直交多重した上り共有チャネル信号を受信する。
無線基地局装置において、参照信号については、ＣＰ除去部２０４１でＣＰが除去される。次いで、ＦＦＴ部２０４２において、ＣＰ除去された信号にＦＦＴして周波数領域の信号とし、サブキャリアデマッピング部２０４３において、リソースマッピング情報に基づいてサブキャリアからデマッピングされる。デマッピングされた参照信号は、ユーザ分離部２０４４でユーザ毎の参照信号に分離される。そして、チャネル推定部２０４５では、ユーザ分離された参照信号を用いてチャネル変動を推定する。
データ信号については、ＣＰ除去部２０５１でＣＰが除去される。次いで、ＦＦＴ部２０５２において、ＣＰ除去された信号にＦＦＴして周波数領域の信号とし、サブキャリアデマッピング部２０５３において、リソースマッピング情報に基づいてサブキャリアからデマッピングされる。
このデマッピングされたデータ信号については、ユーザ分離部２０６０において、送信信号系列番号に対応する送信信号系列及び巡回シフト番号に対応する巡回シフトを用いて、ユーザ毎のデータ信号に分離される。ユーザ多重に符号多重を適用する場合である場合であって、所定の要件を満たしていないときに、例えば、ユーザ多重数が所定のしきい値以下のときには、ユーザ分離部２０６０は、一つの送信信号系列及び巡回シフトを用いてユーザ分離する。一方、ユーザ多重に符号多重を適用する場合である場合であって、所定の要件を満たしているときには、例えば、ユーザ多重数が所定のしきい値を超えるときには、ユーザ分離部２０６０は、複数の送信信号系列及び巡回シフトを用いてユーザ分離する。また、ユーザ多重に周波数多重／時間多重を適用する場合である場合には、ユーザ分離を行わない。
次いで、周波数領域等化部２０５４において、チャネル推定部２０４５で推定されたチャネル変動が補償され、その後、ＩＤＦＴ部２０５５でＩＤＦＴされて時間領域の信号に変換される。次いで、データ復調部２０５７において、ＩＤＦＴのデータ信号をＭＣＳ番号に対応するデータ変調方式（移動端末装置で使用したデータ変調方式）でデータ復調する。ただし、音声信号のような固定レートの場合には、予め決められたデータ変調方式でデータ復調する。次いで、データ復号部２０５９において、データ復調後のデータ信号を復号してデータ信号を得る。
上記実施の形態１，２から分かるように、本発明によれば、移動端末装置において、ユーザ毎に異なる符号でデータ信号に対して符号多重処理し、符号多重処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信し、前記無線基地局装置において、前記データ信号を受信し、前記符号多重処理によりユーザ分離してユーザ毎のデータ信号を得るので、上り共有チャネルにおいて、より多くのユーザを多重することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態においては、ユーザ多重に符号多重を適用されている場合において、ユーザ多重数が相対的に少ないときに直交多重を適用し、ユーザ多重数が相対的に多いときに直交多重と非直交多重を組み合わせて適用する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、ユーザ多重に符号多重を適用されている場合において、ユーザ多重数が相対的に少ないときに非直交多重を適用し、ユーザ多重数が相対的に多いときに直交多重と非直交多重を組み合わせて適用する場合にも同様に応用することができる。
また、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明における処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。また、図に示される要素の各々は機能を示しており、各機能ブロックがハードウエアで実現されても良く、ソフトウエアで実現されてもよい。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。
１０１，２０５ データ信号処理部
１０２，２０４ 参照信号処理部
１０３ 時間多重部
１０４ ＯＦＤＭ信号復調部
１０５ 報知チャネル信号／下り制御信号復号部
２０１ スケジューラ
２０２ 上りリソース割り当て情報信号生成部
２０３ ＯＦＤＭ信号生成部
１０１１ チャネル符号化部
１０１２ スクランブル部
１０１３ データ変調部
１０１４ 拡散部
１０１５ ＤＦＴ部
１０１６，１０２３ サブキャリアマッピング部
１０１７，１０２４ ＩＦＦＴ部
１０１８，１０２５ ＣＰ付与部
１０１９ 送信信号系列生成部
１０２０，１０２２ 巡回シフト部
１０２６ ブロック変調部
２０４１，２０５１ ＣＰ除去部
２０４２，２０５２ ＦＦＴ部
２０４３，２０５３ サブキャリアデマッピング部
２０４４，２０６０ ユーザ分離部
２０４５ チャネル推定部
２０５４ 周波数領域等化部
２０５５ ＩＤＦＴ部
２０５６ 逆拡散部
２０５７ データ復調部
２０５８ デスクランブル部
２０５９ データ復号部

Claims (13)

  1. ユーザ毎に異なる符号をデータ信号に乗算処理する拡散処理手段と、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信する送信手段と、を具備することを特徴とする移動端末装置。
  2. 前記拡散処理が互いに直交する直交符号を用いた処理であることを特徴とする請求項１記載の移動端末装置。
  3. 前記拡散処理が非直交符号を用いた処理であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の移動端末装置。
  4. 前記拡散処理されたデータ信号を特定の周波数帯域を有するリソースブロックにマッピングするマッピング手段をさらに具備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移動端末装置。
  5. ユーザ毎に異なる符号で拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルを介して受信する受信手段と、前記ユーザ毎に異なる拡散符号が乗算された複数ユーザが混在した受信信号から所望ユーザ信号を分離してユーザ毎のデータ信号とするユーザ分離手段と、を具備することを特徴とする無線基地局装置。
  6. 前記拡散処理が直交符号を用いた処理であることを特徴とする請求項５記載の無線基地局装置。
  7. 前記拡散処理が非直交符号を用いた処理であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の無線基地局装置。
  8. 上りリンクのトラヒック量に応じて、ユーザ多重法として符号分割多重を適用し送信データ信号に前記拡散処理を適用するかどうかを判断するスケジューラを具備することを特徴とする請求項５から請求項７のいずれかに記載の無線基地局装置。
  9. 前記スケジューラは、ユーザ多重法として符号分割多重を適用し送信データ信号に前記符号多重処理を適用する場合に、前記データ信号を特定のリソースブロックに割り当てることを特徴とする請求項８記載の無線基地局装置。
  10. ユーザ多重法として符号分割多重を適用し送信データ信号に前記拡散処理を適用する場合に、前記拡散符号番号を報知することを特徴とする請求項８又は請求項９記載の無線基地局装置。
  11. 移動端末装置において、ユーザ毎に異なる符号をデータ信号に乗算する拡散処理する工程と、拡散処理されたデータ信号を上り共有チャネルで無線基地局装置に送信する工程と、前記無線基地局装置において、前記データ信号を受信する工程と、複数ユーザの信号が混在した受信信号から前記拡散処理されたデータ信号をユーザ分離してユーザ毎のデータ信号とする工程と、を具備することを特徴とする無線通信方法。
  12. 前記無線基地局装置において、上りリンクのトラヒック量に応じて、移動端末装置においてユーザ多重法として符号分割多重を適用し送信データ信号に前記拡散処理を適用するかどうかを判断する工程と、前記移動端末装置でユーザ多重法として符号分割多重を適用し送信データ信号に前記拡散処理を適用する場合に、前記データ信号を特定のリソースブロックに割り当てる工程と、を具備することを特徴とする請求項１１記載の無線通信方法。
  13. 前記無線基地局装置において、前記移動端末装置でユーザ多重法として符号分割多重を適用し送信データ信号に前記拡散処理を適用する場合に、前記符号を報知する工程を具備することを特徴とする請求項１２記載の無線通信方法。
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