JP5420275B2 - 符号多重伝送方法、送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）ベースの無線アクセス方式における符号多重伝送方法、送信装置及び受信装置に関する。

ワイドバンド符号分割多重接続(ＷＣＤＭＡ)方式、高速ダウンリンクパケットアクセス(ＨＳＤＰＡ)方式、高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ）方式等の後継となる通信方式、すなわちロングタームエボリューション(ＬＴＥ：Long Term Evolution）が、ＷＣＤＭＡの標準化団体３ＧＰＰにおいて定められた。ＬＴＥでの無線アクセス方式として、下りリンクについては直交周波数分割多重接続(ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式が、上りリンクについては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）方式が規定されている。

ＯＦＤＭＡ方式は、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載せて伝送を行うマルチキャリア伝送方式である。サブキャリアを周波数軸上に直交させながら密に並べることで高速伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることが期待できる。

ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、周波数帯域を端末毎に分割し、複数の端末間で異なる周波数帯域を用いて伝送するシングルキャリア伝送方式である。端末間の干渉を簡易且つ効果的に低減することができることに加えて送信電力の変動を小さくできるので、この方式は端末の低消費電力化及びカバレッジの拡大等の観点から好ましい。

ところで、ＬＴＥには様々な符号多重伝送（又は拡散系列を用いた拡散伝送）が適用されている（例えば、非特許文献１参照）。例えば、下りリンクのＰＨＩＣＨ(Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel）ではＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）に対するハイブリッドＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＫを伝送するためにウオルシュ符号(Walsh code)を用いた符号多重が行われている。また、上りリンクのＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel）ではCAZAC系列を用いた拡散伝送が行われている。

3GPP,TS36.211

しかしながら、ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式において符号多重伝送方法を適用する場合には、更なる特性改善が求められている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、大きな周波数ダイバーシティ効果を得ることができ、特性改善された符号多重伝送方法、送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面では、ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式における符号多重伝送方法であって、複数系列の情報シンボルが並列に入力するステップと、直交符号系列を基に異なる拡散符号を生成するステップと、前記情報シンボル又は前記拡散符号に対してシンボル系列毎に異なる位相回転を付与した上で、シンボル系列毎に前記情報シンボルを前記拡散符号で拡散するステップと、異なるシンボル系列の拡散シンボルを多重するステップと、前記拡散シンボルが多重化された多重化拡散シンボルを周波数軸上に配置して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）し、ＯＦＤＭ信号として出力するステップと、を備え、異なる情報シンボルを送信する拡散シンボルの極座標での信号点配置の重複が所要範囲内に抑えられる位相回転量を、前記情報シンボル又は前記拡散符号に付与し、前記多重化拡散シンボルを、それぞれ独立なフェージングを受ける複数の周波数サブキャリアに割り当てて伝送する。

本発明の第１の側面によれば、拡散シンボルの信号点配置の重複が所要範囲内に抑えられる位相回転量を、前記情報シンボル又は前記拡散符号に付与するので、拡散シンボル間の距離をなるべく大きくでき、十分な周波数ダイバーシティ利得と符号化利得を得ることができる。

また、本発明の第２の側面では、ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式における符号多重伝送方法であって、送信装置からの受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して、異なるシンボル系列の拡散シンボルが多重化された多重化拡散シンボルをデマッピングするステップと、前記送信装置における符号多重化の際に、情報シンボル又は拡散符号に付与された位相回転情報を取得するステップと、前記位相回転情報に基づいて前記デマッピングされた多重化拡散シンボルを信号検出するステップと、を具備し、前記多重化拡散シンボルは、それぞれ独立なフェージングを受ける複数の周波数サブキャリアに割り当てられて伝送される。

本発明によれば、ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式における符号多重伝送においてコード間干渉を抑制でき、大きな周波数ダイバーシティ効果を得ることができ、特性改善を図ることができる。

無線送信機の主要部の構成を示す図 回転ウオルシュ符号を用いた場合の拡散シンボルのコンスタレーションを示す図 通常のウオルシュ符号を用いた場合の拡散シンボルのコンスタレーションを示す図 ＱＡＭ符号を用いる無線送信機の構成を示す図 改良型ＱＡＭ符号を用いた符号多重の概念図 通常のＱＡＭ符号を用いた符号多重の概念図 （ａ）基地局装置のベースバンド処理部における送信系の機能ブロック図、（ｂ）基地局装置のベースバンド処理部における受信系の機能ブロック図 移動局及び基地局装置を有する移動通信システムの概略図 図８に示す基地局装置の概略的な構成図 図８に示す移動局の概略的な構成図 （ａ）移動局のベースバンド処理部における送信系の機能ブロック図、（ｂ）移動局のベースバンド処理部における受信系の機能ブロック図

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。
最初に、シンボル系列毎に既知の位相回転を付与する符号多重伝送方法について説明する。

符号多重伝送方法では、一般に複数系列のデータシンボルに対してシンボル系列毎に割り当てられた直交拡散符号を掛合わせて拡散変調し、拡散変調で生成された拡散シンボルを異なるシンボル系列の拡散シンボル同士を加算して多重し、この符号多重化シンボルを周波数軸上に配置して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）し、ＯＦＤＭ信号として出力する。

データシンボルを拡散するために用いられる拡散符号は直交符号系列を用いることができる。ＬＴＥにおいて拡散符号として用いられる直交符号系列として、ウオルシュ符号、ＣＡＺＡＣ系列、位相回転（ＤＦＴ）系列が挙げられる。ＰＨＩＣＨにはウオルシュ符号を用いた符号多重伝送が採用され、ＰＵＣＣＨにはカザック（ＣＡＺＡＣ）系列を用いた拡散伝送が採用されている。ＰＵＳＣＨは位相回転（ＤＦＴ）系列を用いた符号多重伝送としてとらえることができる。直交符号系列としてウオルシュ符号、カザック符号、位相回転（ＤＦＴ）系列、直交Ｍ系列等が挙げられるが、その他の直交符号系列を適用可能である。
長さ（拡散率）Ｌ＝２^ｎのウオルシュ符号系列は、（１）式により再帰的に定義される。

（１）式に示されるウオルシュ符号系列において、各列ベクトルがあるシンボルに対する拡散符号となる。ウオルシュ符号系列は直交系列のため、符号多重されたシンボル間の直交性が保たれるようにフェージング相関の高いサブキャリアに拡散シンボルをマッピングする場合や、受信機で符号の直交性を回復するようにチャネル等化を行う場合であれば十分な伝送特性を実現できる。

ところで、ＭＣ-ＣＤＭＡにおいて、最大の周波数ダイバーシティ効果を得て、ＭＣ-ＣＤＭＡの伝送特性を改善するには、拡散率分の拡散シンボルをそれぞれ独立なフェージング変動を受けるサブキャリアに割当て、受信側において最尤検出を行うことが有効である。このとき、各サブキャリアのフェージング変動が独立なレーリー分布に従うと仮定すると、ペアワイズ誤り率ＰｅのChernoff限界に基づく上限値は（２）式で表わされる。

ここで、SNRは信号電力対雑音電力比、ｄｉは着目する２種類の符号多重数分の情報シンボルの組み合わせに対するｉ番目の符号多重後の拡散シンボル間の距離である。ただし、データ変調にはＱＰＳＫ変調を仮定している。

十分な周波数ダイバーシティ利得と符号化利得を得るためには、拡散シンボル間の距離ｄｉが全て０ではなく、拡散シンボル間の２乗積距離がなるべく大きいことが望ましい。ところが、ウオルシュ符号系列から生成される拡散符号を用いると、異なる情報シンボルの組み合わせを送信する場合に、同一の拡散シンボルを生成することとなるｄｉ＝０の場合が生じる。

図３は拡散シンボル間距離ｄｉ＝０の発生状況を説明するための図である。ＱＰＳＫ変調した２つの情報シンボルを、長さ（拡散率）Ｌ＝２のウオルシュ符号でそれぞれ拡散した拡散シンボルを加算している。２つの情報シンボルから生成される１６個の拡散シンボルによる多重拡散シンボルの信号点配置（コンスタレーション）を見ると、最大４つの拡散シンボルが同一位置（ｄｉ＝０）に配置されている。また、２つ拡散シンボルが同一位置（ｄｉ＝０）に配置される位置が５箇所存在する。

本発明者は、ウオルシュ符号における符号間距離が０となる問題を回避するために、拡散符号毎に固定（既知）の位相回転を与える符号系列（以下、「回転直交符号」という）を考えた。以下の説明では位相回転を与えたウオルシュ符号系列のことを「回転ウオルシュ符号」と呼ぶ。長さ（拡散率）＝Ｌの回転ウオルシュ符号系列Ｒ_Ｌは、ウオルシュ符号系列Ｗ_Ｌを基に（３）式で生成される。

ｄｉaｇ｛…｝は｛｝内の要素を対角成分に持つ対角行列である。拡散符号毎に０からπ／４の範囲で等間隔に離れた固有の位相回転を与えている。これにより、コンスタレーション上における拡散シンボルの信号点が重ならないようにすることができる。

情報シンボルの系列毎に異なる位相回転を付与してから、各系列に割当てたウオルシュ符号を乗算することにより、拡散符号毎に固有の位相回転を与えたことになる。シンボル系列ごとに拡散符号（又は情報シンボル）に位相回転を付与すれば、直交座標上における拡散シンボルの信号点が重ならないように制御できる。

拡散シンボルの信号点が重ならないとは、全ての拡散シンボルが完全に重ならない状態の他に、一部の拡散シンボルが重なる状態が存在する場合を含むことができる。情報シンボルの系列毎に固定の位相回転を付与することにより、拡散シンボルの信号点の重なり状態を所望の状態に制御できることが重要である。このことは、ウオルシュ符号に限るものではなく、他の直交符号系列を拡散符号に用いて拡散変調する場合にも該当する。

次に、以上のような回転直交符号を用いて符号多重する符号多重伝送方法が適用される無線送信機について具体的に説明する。
図１は、本発明の符号多重伝送方法が適用される無線送信機の主要部の構成を示す図である。この無線送信機は、直交拡散符号生成部１０と、位相回転付与部１１と、拡散変調部１２と、符号多重部１３と、サブキャリアマッピング部１４と、逆高速フーリエ変換部１５とを備える。

この無線送信機には、データシンボルを所定のデータ変調方式で変調した複数系列の変調シンボル＃１〜＃Ｌが入力している。本発明ではデータシンボルのデータ内容は限定されないが、１つのデータシンボル系列を所定のシンボル単位でシリアル−パラレル変換してＬ個の系列としたもの、又はユーザ数（＝Ｌ）に対応して各ユーザのデータ系列であっても良い。図１では符号多重の対象となるシンボル系列が複数存在している様子を示している。データシンボルのデータ変調方式は、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、その他の変調方式でも良いが、ここではＱＰＳＫでデータ変調して得られた変調シンボル＃１〜＃Ｌであるものとする。

図１に示す無線送信機では、直交拡散符号生成部１０が複数のシンボル系列に対応してシンボル系列毎に異なる拡散符号を生成する。ここでは、拡散符号が長さ（拡散率）＝Ｌのウオルシュ符号を生成する。一方、Ｌ個のシンボル系列に対して位相回転付与部１１でシンボル系列毎に固定（既知）の位相回転を付与する。位相回転付与部１１を構成する位相重み乗算部１１−１〜１１−Ｌには、（３）式におけるＬ個の系列に対して（π／４）×（Ｌ−１）から計算される位相回転量が重みｒ１〜ｒＬとして与えられる。具体的には、（π／４）×（Ｌ−１）ずつ位相回転させる重みｒ１〜ｒＬを予め計算して位相重み乗算部１１−１〜１１−Ｌに設定する。すなわち、Ｌ個のシンボル系列に対してシンボル系列毎に重みｒ１〜ｒＬにより異なる重み付け（位相回転量）された位相回転が付与される。

拡散変調部１２はシンボル系列数に対応した数の拡散処理部１２−１〜１２−Ｌを備えており、直交拡散符号生成部１０で生成された異なる拡散符号が各拡散処理部１２−１〜１２−Ｌに与えられる。これら拡散処理部１２−１〜１２−Ｌには、位相回転付与部１１の対応する位相重み乗算部１１−１〜１１−Ｌから出力される系列毎に異なる位相回転が付与された情報シンボルが入力する。各拡散処理部１２−１〜１２−Ｌは、それぞれ位相回転が付与された１情報シンボルにそれぞれの拡散符号を乗算して拡散し、１つの情報シンボルにつき拡散率に応じてＬ個の拡散シンボルを生成する。

このように拡散対象の情報シンボル側を位相回転させてから拡散符号を乗算することで、情報シンボルに回転ウオルシュ符号を乗算したことと等価の効果を得られる。すなわち、シンボル系列の異なる拡散シンボル間ではコンスタレーション上で信号点を重ならなくする作用がある。

図２（ａ）はＬ＝２の回転ウオルシュ符号で拡散した拡散シンボルの直交座標での信号点配置を示している。同図に示すように、１６個の拡散シンボルの信号点は１つも重なることなく配置されている。また、図２（ｂ）はＬ＝４の回転ウオルシュ符号で拡散した拡散シンボルの直交座標での信号点配置を示している。同図に示すように、２^４個の拡散シンボルの信号点は１つも重なることなく配置されている。Ｌ＝２，４ともにデータシンボルの変調方式はＱＰＳＫ変調を仮定している。

回転ウオルシュ符号は、シンボル系列毎に等間隔に離れた位相回転を加えることにより、異なる情報シンボルの組み合わせを送信する場合には、必ず異なる拡散シンボルが得られていることが判る。

符号多重部１３は、拡散変調部１２の拡散率に対応した数の拡散シンボル加算部１３−１〜１３−Ｌを備えている。各拡散シンボル加算部１３−１には、各拡散処理部１２−１〜１２−Ｌから異なる情報シンボル（＃１〜＃Ｌ）の拡散シンボルが入力する。各拡散シンボル加算部１３−１〜１３−Ｌは、拡散変調部１２から出力される異なるシンボル系列（＃１〜＃Ｌ）の拡散シンボルを加算して符号多重化送信シンボルを生成する。

符号多重部１３の各拡散シンボル加算部１３−１〜１３−Ｌから出力される符号多重化送信シンボルはサブキャリアマッピング部１４へ与えられる。サブキャリアマッピング部１４は、符号多重化送信シンボルを複数のサブキャリアに分割して周波数軸上にマッピングし、符号多重化送信シンボルに応じてサブキャリア変調する。このマルチキャリア信号列を逆高速フーリエ変換部１５に入力して逆高速フーリエ変換することにより時間軸上の波形に変換し、無線送信部へ送出する。

このような無線送信機によれば、拡散シンボル加算部１３−１〜１３−Ｌにおいて加算される各シンボル系列（＃１〜＃Ｌ）の拡散シンボルは、コンスタレーション上の信号点が必ず異なる拡散シンボル同士となる。したがって、伝搬経路において各サブキャリアが独立なレイリーフェージングを受けていたときに、受信機で最尤検出した場合に、最大となるＬ次のダイバーシティ効果を得られる。

なお、回転ウオルシュ符号系列は直交符号なので、最尤検出の代わりにＭＭＳＥ（デコリレータ）のような信号検出を行う場合も、良好な伝送特性が得られると考えられる。

ところで、上記した回転ウオルシュ符号系列を含む回転直交符号は、図２に示すように拡散シンボルの信号点密度が不均一である。

そこで、符号間距離ｄｉが平均的に大きくなるように符号多重後の拡散シンボルのコンスタレーションが格子状に配列される拡散符号を提案する。振幅変調(AM)と位相変調(PM)を組み合わせた直角位相振幅変調方式（典型的にはＱＡＭ、１６ＱＡＭ）は、シンボルに割り当てられた振幅／位相を二次元平面の極座標上の点として表わした信号点配置が等間隔の格子状となる。本明細書では、符号多重後の拡散シンボルの信号点配置が格子状に配列される拡散符号を、「ＱＡＭ符号」と呼ぶこととする。

長さ（拡散率）Ｌ＝２の場合に、ＱＰＳＫ変調を仮定して、２つの拡散シンボル間で２つの情報シンボルがそれぞれ１６ＱＡＭの第１層と第２層に交互にマッピングされるようにしようとすると、その拡散符号は（４）式となる。

なお、表記を簡単化するために、電力の正規化を行わずに表現している。

ところが、（４）式で表わされる拡散符号は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、２つの拡散シンボル間で常に符号間距離が小さくなる情報シンボルの組み合わせが生じる。図６では、２系列の情報シンボルとして、一方のシンボル系列は記号（丸、三角、四角、五角形）で表わされるシンボル、他方のシンボル系列は数字（１，２，３，４）で表わされるシンボルを示している。拡散前の情報シンボルはＱＰＳＫ変調していると仮定すると、記号で表すシンボルであれば丸、三角、四角、五角形のいずれかの信号点、数字で表すシンボルであれば１，２，３，４のいずれかの信号点に配置される。

「記号」で表すＱＰＳＫ変調シンボルを、（４）式の拡散符号で拡散することにより図６（ａ）に示す「記号」拡散シンボル１と、図６（ｂ）に示す「記号」拡散シンボル２とが生成される。また、「数字」で表すＱＰＳＫ変調シンボルを、（４）式の拡散符号で拡散して「数字」拡散シンボル１と、図６（ｂ）に示す「数字」拡散シンボル２とが生成される。そして、「記号」拡散シンボル１と「数字」拡散シンボル１とを加算して、図６（ａ）に示す第１の符号多重化シンボルが生成され、「記号」拡散シンボル２と「数字」拡散シンボル２とを加算して、図６（ｂ）に示す第２の符号多重化シンボルが生成される。

第１の符号多重化シンボルと第２の符号多重化シンボルとを比較すると、情報シンボル「丸」と「２」とが組み合わされた拡散シンボルと、情報シンボル「三角」と「１」とが組み合わされた拡散シンボルとの符号間距離が常に小さくなっていることが判る。

そこで、どの情報シンボルを組み合わせても平均的に大きな符号間距離を得るように、（５）式で示す拡散符号を生成する。

図５（ａ）（ｂ）には（５）式で表わされる拡散符号を用いた場合の符号多重化シンボル符号間距離について図示している。図５（ａ）に示す第１の符号多重化シンボルと図５（ｂ）に示す第２の符号多重化シンボルとを比較すると、情報シンボル「丸」と「２」とが組み合わされた拡散シンボルと、情報シンボル「三角」と「１」とが組み合わされた拡散シンボルとの符号間距離が、第２の符号多重化シンボルでは大きくなっていることが判る。

どの情報シンボルを組み合わせても平均的に大きな符号間距離を得られるＱＡＭ符号系列は、（６）式により再帰的に定義できる。

次に、以上のようなＱＡＭ符号を用いる符号多重伝送方法が適用される無線送信機について具体的に説明する。

図４は、ＱＡＭ符号を用いる無線送信機の主要部の構成を示す図である。
この無線送信機は、直交符号生成部２０と、拡散変調部２１と、符号多重部２２と、マッピング部２３と、逆高速フーリエ変換部２４とを備える。符号多重部２２と、マッピング部２３と、逆高速フーリエ変換部２４については、上述した図１に示す無線送信機と同様の機能を有する。

ＱＡＭ符号生成部２０は、（６）式で定義されるＱＡＭ符号系列を生成し、拡散変調部２１を構成している各拡散処理部２１−１〜２１−Ｌに異なるＱＡＭ符号（拡散符号）を与える。拡散変調部２１に与えられたＱＡＭ符号は、符号間距離ｄｉが平均的に大きくなるように符号多重後の拡散シンボルの信号点配置が格子状に配列されるように設計されている。従って、図５（ａ）（ｂ）に示すように、ＱＰＳＫ変調されてＩＱ平面上に配置された「記号」シンボル、「数字」シンボルは、ＱＡＭ符号で拡散変調されると、信号点配置が格子状に配列された「記号」拡散シンボル１，２、「数字」拡散シンボル１，２に変換される。図５に示すＬ＝２の場合、「記号」拡散シンボル１、「数字」拡散シンボル１が符号多重部２２の一方の拡散シンボル加算部２２−１に入力さて加算され、「記号」拡散シンボル２、「数字」拡散シンボル２が他方の拡散シンボル加算部２２−２に入力さて加算される。

（５）式又は（６）式で定義されたＱＡＭ符号を用いて拡散しているので、第１の符号多重化シンボルと第２の符号多重化シンボルとの符号距離は、どの情報シンボルを組み合わせも平均的に大きな符号間距離を得られることとなる。

次に、上記回転直交符号系列を用いる符号多重伝送方法を、ＬＴＥ又はＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄにおける物理チャネルへ適用した実施例について説明する。

図８を参照しながら、移動局及び基地局装置を有する移動通信システムについて説明する。

移動通信システム１０００は、ＬＴＥシステムをベースとしており、下りリンクでのＡＣＫ/ＮＡＣＫを伝送する物理チャネルであるＰＨＩＣＨと、上りリンクのＰＵＳＣＨとに、上記回転直交符号系列を用いた符号多重伝送方法が適用されている。移動通信システム１０００は、基地局装置２００と、基地局装置２００と通信する複数の移動局１００（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ、ｎはｎ＞０の整数）とを備える。基地局装置２００は、上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００と接続され、アクセスゲートウェイ装置３００は、コアネットワーク４００と接続される。移動局１００ｎはセル５０において基地局装置２００とＬＴＥにより通信を行っている。尚、前記アクセスゲートウェイ装置３００は、ＭＭＥ／ＳＧＷ (Mobility Management Entity/Serving Gateway)と呼ばれてもよい。

各移動局（１００１、１００２、１００３、・・・１００ｎ）は、同一の構成、機能、状態を有するので、以下では特段の断りがない限り移動局１００ｎとして説明を進める。説明の便宜上、基地局装置と無線通信するのは移動局であるが、より一般的には移動端末も固定端末も含むユーザ装置（ＵＥ： User Equipment）でよい。

移動通信システム１０００では、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が、上りリンクについては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。上述したように、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。

ここで、ＬＴＥシステムにおける通信チャネルについて説明する。
下りリンクについては、各移動局１００ｎで共有される物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ）と、物理下りリンク制御チャネル(下りＬ１／Ｌ２制御チャネル)とが用いられる。上記物理下りリンク共有チャネルにより、ユーザデータ、すなわち、音声データ及び送信データの信号が伝送される。また、物理下りリンク制御チャネルにより、スケジューリング情報、ＰＨＩＣＨの送信シンボルの符号多重化に割り当てられた拡散符号情報及び各シンボル系列に付与される位相回転情報、ＰＵＳＣＨの送信シンボルの符号多重化に割り当てられた拡散符号情報及び各シンボル系列に付与される位相回転情報、物理下りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Downlink Scheduling Information、及び、物理上りリンク共有チャネルを用いて通信を行うユーザＩＤや、そのユーザデータのトランスポートフォーマットの情報、すなわち、Uplink Scheduling Grantなどが通知される。なお、ＰＨＩＣＨ、ＰＵＳＣＨの送信シンボルの符号多重化に関する制御情報（拡散符号情報及び位相回転情報）はシグナリングするのではなく、移動局１００に予め定義された既知情報としておき、移動局１００では基地局装置２００からのシグナリングを受けずに送信シンボルの符号多重化を可能にしても良い。

また、下りリンクにおいては、Physical-Broadcast Channel（Ｐ−ＢＣＨ）やDynamic Broadcast Channel（Ｄ−ＢＣＨ）等の報知チャネルが送信される。前記Ｐ−ＢＣＨにより伝送される情報は、Master Information Block（ＭＩＢ）であり、前記Ｄ−ＢＣＨにより伝送される情報は、System Information Block（ＳＩＢ）である。前記Ｄ−ＢＣＨは、前記ＰＤＳＣＨにマッピングされて、基地局装置２００より移動局１００ｎに伝送される。

上りリンクについては、各移動局１００で共有して使用される物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ）と、上りリンクの制御チャネルである物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）とが用いられる。上記物理上りリンク共有チャネルにより伝送されるユーザデータ、すなわち、音声データ及び送信データのシンボル系列を回転直交符号による符号多重化で伝送する。また、前記物理上りリンク制御チャネルにより、下りリンクMIMO伝送のためのプリコーディング情報、下りリンクの共有チャネルに対する送達確認情報や、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ:Channel Quality Indicator）等が伝送される。

また、上りリンクにおいては、初期接続等のための物理ランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）が定義されている。移動局１００は、前記ＰＲＡＣＨにおいて、ランダムアクセスプリアンブルを送信する。

図９を参照しながら、本発明の実施例に係る基地局装置２００について説明する。
本実施例に係る基地局装置２００は、送受信アンテナ２０２と、アンプ部２０４と、送受信部２０６と、ベースバンド信号処理部２０８と、呼処理部２１０と、伝送路インターフェース２１２とを備える。本発明はＭＩＭＯ伝送にも適用可能であるが、実施例ではＭＩＭＯ伝送に関する構成要素は省略している。

下りリンクで基地局装置２００から移動局１００に送信されるユーザデータ（音声通信のための音声データ又はデータ通信のための送信データ）は、基地局装置２００の上位に位置する上位局、例えばアクセスゲートウェイ装置３００から伝送路インターフェース２１２を介してベースバンド信号処理部２０８に入力される。

ベースバンド信号処理部２０８では、ＰＤＣＰレイヤーの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（radio link control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤーの送信処理、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）処理が行われて、送受信部２０６に転送される。また、物理下りリンク制御チャネルの信号（下り制御情報）に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、送受信部２０６に転送される。

また、ベースバンド信号処理部２０８は、上述した報知チャネルにより、移動局１００に対して、当該セルにおける通信のための制御情報を通知する。当該セルにおける通信のための制御情報には、例えば、上りリンクまたは下りリンクにおけるシステム帯域幅、移動局１００に割当てた無線リソースの割り当て情報、ＰＲＡＣＨにおけるランダムアクセスプリアンブルの信号を生成するためのルート系列の識別情報（Root Sequence Index）等を含むことができる。

また、ベースバンド信号処理部２０８は、下り制御チャネルにより、移動局１００に対して、ＰＨＩＣＨの符号多重化のために移動局１００に割当てた回転ウオルシュ符号及び位相回転情報を通知する。ただし、移動局１００に予めＰＨＩＣＨの符号多重パラメータとして回転ウオルシュ符号及び位相回転情報を既知情報として記憶する場合はこの限りでない。

送受信部２０６では、ベースバンド信号処理部２０８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する周波数変換処理が施され、その後、アンプ部２０４で増幅されて送受信アンテナ２０２より送信される。

一方、上りリンクにより移動局１００から基地局装置２００に送信されるデータについては、送受信アンテナ２０２で受信された無線周波数信号がアンプ部２０４で増幅され、送受信部２０６で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部２０８に入力される。

ベースバンド信号処理部２０８では、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＭＬＤ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤー、ＰＤＣＰレイヤーの受信処理がなされ、伝送路インターフェース２１２を介してアクセスゲートウェイ装置３００に転送される。ＭＬＤ処理では、位相回転（ＤＦＴ）系列で符号多重されているＰＵＳＣＨを位相回転量情報に基づいて復号し、最尤検出する。ＰＵＳＣＨの位相回転量情報は移動局１００からシグナリングされる方式と、基地局２００から移動局１００へシグナリングする方式のいずれでもよい。或いは、ＰＵＳＣＨの位相回転量情報はシグナリング方式ではなく、予め基地局２００及び移動局１００のＰＵＳＣＨの符号多重パラメータとして記憶しておく方式としても良い。

呼処理部２１０は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局２００の状態管理や、無線リソースの管理を行う。

図７は無線基地局２００のベースバンド信号処理部２０８の構成図であり、同図（ａ）は送信処理系の機能ブロック、同図（ｂ）は受信処理系の機能ブロックを示している。

送信処理系は、下り送信データに誤り訂正及びインターリーバを加えるチャネル符号化部３１、符号化データを所定の変調方式（例えばＱＰＳＫ）データ変調するデータ変調部３２、シンボル系列毎に異なる位相回転を付与する位相回転付与部３３、回転ウオルシュ符号を用いて情報シンボルを拡散して拡散シンボルを多重化する拡散／多重化部３４、コード多重化シンボルを周波数領域にマッピングするマッピング部３５、符号多重化シンボルを逆高速フーリエ変換する逆高速フーリエ変換部３６、サイクリックフレフィックスを付与するＣＰ付与部３７を備える。図１に示す送信機の構成が、送信処理系における位相回転付与部３３、拡散／多重化部３４、マッピング部３５、逆高速フーリエ変換部３６に相当する。本実施例は、チャネル符号化部３１の入力データがＰＨＩＣＨで伝送される送信データであり、拡散／多重化部３４では（３）式で再帰的に定義される回転ウオルシュ符号を用いて情報シンボルに位相回転を付与して拡散している。マッピング部３５は多重化拡散シンボルをそれぞれ独立なフェージング変動を受けるサブキャリアに割り当てる。

受信処理系は、受信信号からサイクリックフレフィックスを除去するＣＰ除去部４１、受信信号を高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部４２、フーリエ変換によって周波数領域に変換された信号をデマッピングするデマッピング部４３、デマッピングされた受信シンボルを最尤検出法にしたがって信号検出するＭＬＤ受信部４４、ＭＬＤ受信部４４で検出された受信シンボルを逆拡散（ＩＤＦＴ）するＩＤＦＴ部４５、逆拡散された受信シンボル系列をデインターリーブしてチャネル復号化するチャネル復号化部４６を備える。本実施例は、受信信号がＰＵＳＣＨで伝送された受信データであり、移動局１００において送信シンボルに位相回転を付与してから位相回転（ＤＦＴ）符号を用いて符号多重されている。ＭＬＤ受信部４４は送信側（移動局）において付与されている位相回転情報にしたがって送信側で加えられている位相回転を加味して信号点を特定し、受信シンボルを推定する。ＭＬＤ受信部４４で検出された受信信号はＩＤＦＴ部４５で逆拡散してからチャネル復号化部４６へ出力される。

以上のように、無線基地局２００はＰＨＩＣＨで伝送される送信データを、シンボル系列毎に位相回転を付与してから拡散／多重化部３４でウオルシュ符号を用いて拡散し、符号多重して下りリンクで伝送するので、最大の周波数ダイバーシティ効果を得て伝送特性を改善できる。

図１０を参照しながら、本発明の実施例に係る移動局１００について説明する。
同図において、移動局１００は、送受信アンテナ１０２と、アンプ部１０４と、送受信部１０６と、ベースバンド信号処理部１０８と、アプリケーション部１１０とを具備する。

下りリンクのデータについては、送受信アンテナ１０２で受信された無線周波数信号がアンプ部１０４で増幅され、送受信部１０６で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部１０８でＦＦＴ処理や、ＭＬＤ処理、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。上記下りリンクのデータの内、下りリンクのユーザデータ（音声データ、送信データ）は、アプリケーション部１１０に転送される。アプリケーション部１１０は、物理レイヤーやＭＡＣレイヤーより上位のレイヤーに関する処理等を行う。また、上記下りリンクのデータの内、報知情報も、アプリケーション部１１０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１１０からベースバンド信号処理部１０８に入力される。ベースバンド信号処理部１０８では、再送制御（Ｈ−ＡＲＱ（Hybrid ARQ））の送信処理や、チャネル符号化、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて送受信部１０６に転送される。送受信部１０６では、ベースバンド信号処理部１０８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する周波数変換処理が施され、その後、アンプ部１０４で増幅されて送受信アンテナ１０２より送信される。

図１１は移動局１００のベースバンド信号処理部１０８の構成図であり、同図（ａ）は送信処理系の機能ブロック、同図（ｂ）は受信処理系の機能ブロックを示している。

送信処理系は、上り送信データに誤り訂正及びインターリーバを加えるチャネル符号化部１３１、符号化データを所定の変調方式（例えばＱＰＳＫ）データ変調するデータ変調部１３２、シンボル系列毎に異なる位相回転を付与する位相回転付与部３３、回転位相（ＤＦＴ)符号を用いて情報シンボルを拡散して拡散シンボルを多重化するＤＦＴ符号化部１３４、コード多重化シンボルを周波数領域にマッピングするマッピング部１３５、符号多重化シンボルを逆高速フーリエ変換する逆高速フーリエ変換部１３６、サイクリックフレフィックスを付与するＣＰ付与部１３７を備える。図１に示す送信機の構成が、送信処理系における位相回転付与部１３３、ＤＦＴ符号化部１３４、マッピング部１３５、逆高速フーリエ変換部１３６に相当する。本実施例は、チャネル符号化部３１の入力データがＰＵＳＣＨで伝送される送信データであり、ＤＦＴ符号化部１３４では位相回転（ＤＦＴ）符号であるＤＦＴにて拡散している。マッピング部１３５は多重化拡散シンボルを連続するサブキャリアからなるシングルキャリアに割り当てる。

受信処理系は、送受信部１０６から出力される受信信号がＣＰ除去部１４１に入力されてサイクリックフレフィックスが除去される。高速フーリエ変換部１４２は、ＣＰ除去された受信信号を高速フーリエ変換して時系列の信号成分を周波数成分の列に変換する。デサブキャリアマッピング部１４３は、サブキャリアデマッピングして、RS系列信号を送信しているリファレンス・シグナル、下り制御情報を送信している制御チャネル（例えば、PHICH，PDCCH)、ユーザデータを送信している共有チャネル（例えば、PDSCH)を分離する。

PHICHの受信シンボルはMLD受信部１４４へ入力される。MLD受信部１４４は、デマッピングされた受信シンボルを最尤検出法にしたがって信号検出する。ＭＬＤ受信部１４４で検出された受信シンボル系列はチャネル復号化部１４５でデインターリーブしてチャネル復号化する。

以上のように、移動局１００はＰＵＳＣＨで伝送される送信データを、シンボル系列毎に位相回転を付与してから位相回転（ＤＦＴ）符号を用いて拡散（ＤＦＴ）し、符号多重して上りリンクで伝送するので、最大の周波数ダイバーシティ効果を得て伝送特性を改善できる。

以上のように、ＬＴＥシステムにおいて符号多重伝送している既存の物理チャネル（ＰＨＩＣＨ，ＰＵＳＣＨ）、拡散伝送している既存の物理チャネル（ＰＵＣＣＨ）に対して回転直交符号を用いた符号多重伝送方法を適用できる。また、回転直交符号に代えてＱＡＭ符号を用いた符号多重伝送方法を適用できる。

また、ＬＴＥにおいて符号多重が定義されていない既存物理チャネルに対しても、本発明の回転直交符号又はＱＡＭ符号を用いた符号多重伝送方法を適用できる。たとえば、ＬＴＥでは、上りリンクでＣＱＩ、ＡＣＫ/ＮＡＣＫを伝送する物理チャネル（ＰＵＣＣＨ）にＣＡＺＡＣ系列を用いた拡散伝送が規定されているが（１ユーザ内での符号多重はなし）、ＣＡＺＡＣ系列に対して複数の巡回シフト（周波数領域で位相回転系列）を用いた符号多重伝送方法を適用することができる。また、下りリンクでＬ１/Ｌ２制御情報を伝送する物理チャネル（ＰＤＣＣＨ）に対して、本発明の回転直交符号又はＱＡＭ符号を用いた符号多重伝送方法を適用することができる。

今後、広帯域化によるフィードバック情報量、Ｌ１/Ｌ２制御情報の増大が予想されるなか、最大の周波数ダイバーシティ効果を得て伝送特性を改善できる本発明の回転直交符号又はＱＡＭ符号を用いた符号多重伝送方法を適用することは有効な対策になると期待される。

本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

本発明は、無線通信システムに適用可能である。

１０ 直交拡散符号生成部
１１、３３、１３３ 位相回転付与部
１２、２１ 拡散変調部
１３、２２ 符号多重部
１４、２３ マッピング部
１５、２４ 逆高速フーリエ変換部
２０ ＱＡＭ符号生成部
３１、１３１ チャネル符号化
３２、１３２ データ変調部
１００ 移動局
１０２ 送受信アンテナ
１０４ アンプ部
１０６ 送受信部
１０８ ベースバンド信号処理部
１１０ アプリケーション部

Claims (12)

1. ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式における符号多重伝送方法であって、
   複数系列の情報シンボルが並列に入力するステップと、
   直交符号系列を基に異なる拡散符号を生成するステップと、
   前記情報シンボル又は前記拡散符号に対してシンボル系列毎に異なる位相回転を付与した上で、シンボル系列毎に前記情報シンボルを前記拡散符号で拡散するステップと、
   異なるシンボル系列の拡散シンボルを多重するステップと、
   前記拡散シンボルが多重化された多重化拡散シンボルを周波数軸上に配置して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）し、ＯＦＤＭ信号として出力するステップと、を備え、
   異なる情報シンボルを送信する拡散シンボルの極座標での信号点配置の重複が所要範囲内に抑えられる位相回転量を、前記情報シンボル又は前記拡散符号に付与し、
   前記多重化拡散シンボルを、それぞれ独立なフェージングを受ける複数の周波数サブキャリアに割り当てて伝送することを特徴とする符号多重伝送方法。
2. 前記直交符号系列は、ウオルシュ符号系列、ＣＡＺＡＣ符号系列、位相回転（ＤＦＴ）系列、直交Ｍ系列の中ら選択されたいずれかであることを特徴とする請求項１記載の符号多重伝送方法。
3. 前記直交符号系列は、（Ａ）式で生成されるウオルシュ符号系列であることを特徴とする請求項２記載の符号多重伝送方法。
   

   
4. 下りリンクでＡＣＫ／ＮＡＣＫを伝送する物理チャネルのチャネル符号化信号が前記複数系列の情報シンボルであり、該情報シンボルがウオルシュ符号系列を用いて符号多重され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符号多重伝送方法。
5. 上りリンクで複数ユーザが共有で使用する共有データチャネルのチャネル符号化信号が前記複数系列の情報シンボルであり、該情報シンボルが位相回転（ＤＦＴ）符号を用いて符号多重され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符号多重伝送方法。
6. 上りリンクで制御情報を伝送する物理チャネルのチャネル符号化信号が前記複数系列の情報シンボルであり、該情報シンボルがＣＡＺＡＣ符号系列を用いて符号多重され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符号多重伝送方法。
7. 下りリンクでＬ１／Ｌ２制御情報を伝送する物理チャネルのチャネル符号化信号が前記複数系列の情報シンボルであり、該情報シンボルがいずれかの直交符号系列を用いて符号多重され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符号多重伝送方法。
8. ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式における符号多重伝送方法であって、
   送信装置からの受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して、異なるシンボル系列の拡散シンボルが多重化された多重化拡散シンボルをデマッピングするステップと、
   前記送信装置における符号多重化の際に、情報シンボル又は拡散符号に付与された位相回転情報を取得するステップと、
   前記位相回転情報に基づいて前記デマッピングされた多重化拡散シンボルを信号検出するステップと、を具備し、
   前記多重化拡散シンボルは、それぞれ独立なフェージングを受ける複数の周波数サブキャリアに割り当てられて伝送されることを特徴とする符号多重伝送方法。
9. 最尤検出法を用いて前記デマッピングされた多重化拡散シンボルを信号検出することを特徴とする請求項８記載の符号多重伝送方法。
10. 最小二乗誤差等化法（ＭＭＳＥ）を用いて前記デマッピングされた多重化拡散シンボルを信号検出することを特徴とする請求項８記載の符号多重伝送方法。
11. ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式における符号多重伝送方法を用いた送信装置であって、
    複数系列の情報シンボルが並列に入力する入力部と、
    直交符号系列を基に異なる拡散符号を生成する直交拡散符号生成部と、
    前記情報シンボル又は前記拡散符号に対してシンボル系列毎に異なる位相回転を付与した上で、シンボル系列毎に前記情報シンボルを前記拡散符号で拡散する回転拡散部と、
    異なるシンボル系列の拡散シンボルを多重する多重部と、
    前記拡散シンボルが多重化された多重化拡散シンボルを周波数軸上に配置して逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）し、ＯＦＤＭ信号として出力するＩＦＦＴ部と、を備え、
    異なる情報シンボルを送信する拡散シンボルの極座標での信号点配置の重複が所要範囲内に抑える位相回転量を、前記情報シンボル又は前記拡散符号に付与し、
    前記多重化拡散シンボルを、それぞれ独立なフェージングを受ける複数の周波数サブキャリアに割り当てて伝送することを特徴とする送信装置。
12. ＯＦＤＭベースの無線アクセス方式において符号多重伝送方法を用いた受信装置であって、
    送信装置からの受信信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して、異なるシンボル系列の拡散シンボルが多重化された多重化拡散シンボルをデマッピングするデマッピング部と、
    前記送信装置における符号多重化の際に情報シンボル又は拡散符号に付与された位相回転情報を取得し、前記位相回転情報に基づいて前記デマッピングされた多重化拡散シンボルを信号検出する信号検出部と、を具備し、
    前記多重化拡散シンボルは、それぞれ独立なフェージングを受ける複数の周波数サブキャリアに割り当てられて伝送されることを特徴とする受信装置。

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