JP6252586B2 - 送信装置、受信装置、送信方法および受信方法 - Google Patents

送信装置、受信装置、送信方法および受信方法 Download PDF

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Description

本発明は、送信装置、受信装置、送信方法および受信方法に関する。
近年、携帯電話システム（セルラーシステム）等の無線通信システムにおいて、無線通信の更なる高速化・大容量化等を図るため、次世代の無線通信技術について議論が行われている。例えば、標準化団体である3GPP（3rd Generation Partnership Project）では、LTE（Long Term Evolution）と呼ばれる通信規格や、LTEの無線通信技術をベースとしたLTE-A（LTE-Advanced）と呼ばれる通信規格が提案されている。
3GPPにおいて完成された最新の通信規格は、LTE-Aに対応するRelease 10であり、これはLTEに対応するRelease 8および9を大幅に機能拡張したものである。現在は、Release 10をさらに拡張したRelease 11の主要な部分の議論は終わり、完成に向けて細部が詰められているところである。さらにはRelease 12の議論が開始されている。以降では、特に断りが無い限り、「LTE」はLTEおよびLTE-Aに加え、これらを拡張したその他の無線通信システムを含むものとする。
3GPPのRelease 11は様々な技術を含んでいるが、それらの技術の一つにMTC（Machine Type Communication）がある。MTCは、3GPPにおけるいわゆるM2M（Machine To Machine）通信に相当しており、機械（Machine）同士が人間を介さずに情報をやり取りする通信形態を指す。なお、3GPPにおいてはD2D(Device to Device)通信という用語が用いられることもあるが、これもMTCやM2M通信と同様の概念を示すものである。更には、3GPPでは、近距離無線端末間の通信やそれに関わるサービスやアプリケーション等の広い概念を、ProSe (Proximity Services)と呼んでいる。
MTCの具体的適用例としては、電気、ガス、水道等のメーターの監視、防犯監視、各種機器の監視、センサーネットワーク等がある。また、例えば家庭内の電気機器等がMTCに対応することにより相互に連携することも想定されている。3GPPにおいてMTCに対する議論はまだ始まったばかりであるが、MTCは適用分野が極めて広いと考えられていることから、3GPPにおいて将来有望な技術として今後も活発な議論が続いて行くものと予想される。
3GPP TS36.211 V11.2.0(2013-02) 3GPP TS36.212 V11.2.0(2013-02) 3GPP TS36.213 V11.2.0(2013-02) 3GPP TS36.321 V11.2.0(2013-03) 3GPP TS36.331 V11.3.0(2013-03) 3GPP TR22.803 V12.1.0(2013-03)
MTCに対応する各種装置は一般にMTCデバイスと呼ばれるが、MTCデバイスは一般的な携帯電話端末（いわゆるセルラー端末）と比較して、いくつかの異なる性質があると考えられている。例えば、一般的に、MTCデバイスは通常のセルラー端末よりも端末数が膨大になることが想定されている。MTCデバイスに対しては、このような性質の違いを踏まえたうえで、一般的な携帯電話端末に適用される各種制御や処理を必要に応じて変更（拡張や簡略化等）することを検討する必要がある。一般的な携帯電話端末に適用される各種制御や処理をMTCデバイスにそのまま適用すると、MTCデバイスを扱う無線システムのシステム動作に弊害が発生したり（例えば、大多数のMTCデバイスが無線システム内の無線基地局に対し同時にアクセスし負荷が過大になりすぎることが発生したり、大多数のMTCデバイスへのデータあるいは大多数のMTCデバイスからのデータの送信に使用する無線リソースが極度に不足したりする）、機能的に冗長であったりする場合もあると考えられるためである。
しかしながら、MTCデバイスに関する議論はまだ始まったばかりであり、MTCの性質を踏まえた各種制御や処理に関する検討は数えるほどであるのが実情である。特に、MTCの性質を踏まえたスケジューリング方式に関する検討はほとんど進んでいない側面がある。現状のLTEシステムにおいてはいくつかのスケジューリング方式が既に規定されているが、MTCデバイスを始めとする現在および今後の携帯電話端末の利用形態の多様化を踏まえると、これらは必ずしも十分に効率的ではない可能性がある。
なお、上記の課題に至る説明はLTEシステムにおけるMTCデバイスに基づいて行ってきたが、この課題は一般的な携帯電話端末にも拡張できる。すなわち、現状のLTEシステムにおいてはいくつかのスケジューリング方式が既に規定されているが、現在及び今後の携帯電話端末の利用形態の変化を踏まえると、これらは必ずしも十分に効率的ではない恐れがある。
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、現在及び今後の携帯電話端末の利用形態の多様化を踏まえた、効率的なスケジューリングを行える送信装置、受信装置、送信方法および受信方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、開示の送信装置は、受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信する送信部を備え、前記第１信号には前記識別情報を示す制御信号が付随しないように構成される。
本件の開示する送信装置、受信装置、送信方法および受信方法の一つの態様によれば、現在及び今後の携帯電話端末の利用形態の多様化を踏まえた、効率的なスケジューリングを行えるという効果を奏する。
図１は、本願の第１実施形態における下りデータ送受信のシーケンスの一例を示す図である。 図２Ａ〜Ｃは、位相変調方式を説明する図である。 図３Ａ〜Ｅは、本願の第１実施形態における移相参照信号の一例を説明する図である。 図４Ａ〜Ｂは、下りサブフレームを示す図である 図５は、本願の第１実施形態における宛先検出の処理フローの一例を示す図である。 図６Ａ〜Ｂは、本願の第１実施形態における宛先検出の概念を説明する図である。 図７は、直交振幅変調方式を説明する図である 図８は、各実施形態の無線通信システムのネットワーク構成の一例を示す図である。 図９は、各実施形態の無線通信システムにおける無線基地局の機能構成図の一例である。 図１０は、各実施形態の無線通信システムにおける携帯電話端末の機能構成図の一例である。 図１１は、各実施形態の無線通信システムにおける無線基地局のハードウェア構成図の一例である。 図１２は、各実施形態の無線通信システムにおける携帯電話端末のハードウェア構成図の一例である。
以下、図面を用いながら、開示の送信装置、受信装置、送信方法および受信方法の実施形態について説明する。尚、便宜上別個の実施形態として説明するが、各実施形態を組み合わせることで、組合せの効果を得て、更に、有用性を高めることもできることはいうまでもない。
［問題の所在］
まず、各実施形態を説明する前に、従来技術における問題の所在を説明する。この問題は、発明者が従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものであることに注意されたい。
上述したように、現状のLTEシステムにおいてはいくつかのスケジューリング方式が既に規定されているが、MTCデバイスを始めとする現在および今後の携帯電話無線端末の利用形態の多様化を踏まえると、これらは必ずしも十分に効率的ではない可能性がある。以下ではこの点について考察するため、LTEシステムにおいて規定されている通常のスケジューリング方式であるダイナミックスケジューリングと、所定の場合に用いられるスケジューリング方式であるSPS(Semi-Persistent Scheduling)とを順に説明する。なお、以下では無線基地局から無線端末にデータを送信する下りデータ通信を例に説明するが、無線端末から無線基地局にデータを送信する上りデータ通信についても同様に説明できることに注意されたい。
LTEにおける通常のスケジューリング方式であるダイナミックスケジューリングを説明する。ここでは例として、下りデータ通信のダイナミックスケジューリングを説明する。
ダイナミックスケジューリングでは、無線基地局は無線端末に下りデータを送信する場合に、動的にスケジューリングを行う。そして無線基地局はスケジューリング結果に基づいて、下り無線フレームにデータをマッピングして無線端末に送信する。このとき無線基地局はデータに付随する制御情報をデータと同じサブフレーム（１ミリ秒）にマッピングして無線端末に送信する。ダイナミックスケジューリングではサブフレーム上のデータの配置やデータの変調方式・符号化方式等がその都度変わるため、無線基地局はこれらをパラメータとして制御情報に格納して無線端末に通知するのである。
データに付随する制御情報はDCI(Downlink Control Information)と呼ばれている。DCIはいわゆるL1(Layer 1)の制御信号であり、物理下り制御チャネルPDCCH(Physical Downlink Control CHannel)を介して送信される。前述したように、DCIにはサブフレーム上のデータの配置（サブフレームにおいてデータに割当てられた無線リソース）を示す情報であるリソース割当て(resource allocation)や、データの変調方式・符号化方式を示す情報であるMCS(Modulation and Coding Scheme)を含む。なお、LTEシステムにおいては、データ送信の時間軸上の単位は１サブフレームと決まっているため、リソース割当てにおいては、周波数成分のみをリソースブロックと呼ばれる単位で割当てる。
DCIには巡回冗長検査(CRC: Cyclic Redundancy Check)が付加されており、当該CRCは無線端末の識別子であるRNTIでマスク（スクランブル）されている。無線端末は、各サブフレームのPDCCHをモニタし、自分のRNTIを用いてDCIに付加されたCRCのチェックを行う。ここでCRCのチェックに成功すると、無線端末はCRCが付加されたDCIを自分宛てと判断する。一方、CRCのチェックに失敗すると、無線端末はCRCが付加されたDCIを自分以外宛てと判断する。DCIはデータに付随する制御情報であるので、このようなDCIの宛先の判定は、データの宛先の判定にもなっている。無線端末は自分宛てのDCIを検出すると、当該DCIに付随するデータを自分宛てと判断し、当該DCIに含まれるリソース割当てやMCSに基づいて、当該データの復調および復号を行って自分宛てのデータを得る。
以上より、無線端末はDCIに基づいてデータが自分宛であるか否かを判断する。また、無線端末はDCIに基づいて、下りサブフレームからデータの抽出を行うとともに、復調・復号を行うことができる。したがって、ダイナミックスケジューリングにおいては、各データにDCIが付随することが不可欠であると言える。
このようなダイナミックスケジューリングによれば、無線基地局は無線端末に対して必要な時に必要なだけの無線リソースを割り当てることができるため、効率的な無線通信システムが実現できる。しかしながら、ダイナミックスケジューリングにおいては、無線基地局がデータを送信する際には必ず制御信号（DCI）を付随させる必要がある。これにより、以下で示すようにいくつかの問題が生じうる。
データに制御信号が付随することに基づく１つ目の問題としては、データの伝送効率の低下が挙げられる。無線リソースは有限であるところ、制御信号を送るための無線リソースにおいてはデータを送信することができない。したがって、制御信号の数が多くなるほど、データの送信に使用できる無線リソースが減少し、結局、データの伝送効率が低下することになる。ダイナミックスケジューリングにおいては一つ一つのデータそれぞれに制御信号が付随するため、データの伝送効率に関しては十分ではないという側面がある。
データに制御信号が付随することに基づく２つ目の問題としては、DCIをマッピングする無線フレーム上の領域である制御信号領域の欠乏が挙げられる。DCIをマッピングするための領域である制御信号領域は、下り無線フレームを構成する各下りサブフレームの先頭から最大３OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)シンボルと決まっている。仮に制御信号領域をこれ以上に増やすと、旧来の無線端末（Release 8までのみに対応した無線端末等）に対する互換性を保てなくなるため、この最大３OFDMシンボルの制約を変更するのは現実的ではない。しかしながら、この制約のため、送信するデータの数が多い場合等において、制御信号領域が欠乏しうる。ダイナミックスケジューリングにおいては、無線基地局がデータを送信する際には必ずDCIを付随させる必要があるためである。
したがって、LTEシステムのダイナミックスケジューリングによれば、一つ一つのデータそれぞれに制御信号(DCI)が付随する。これにより、データの伝送効率の低下や制御信号領域の欠乏という問題が生じうる。
ところで、データの伝送効率の低下や制御信号領域の欠乏という問題は、データそれぞれに制御信号が付随することに起因する。したがって、これらの問題を回避するためには、制御信号の伝送効率を向上させること、特に、制御信号の数を削減することが有効であるものと考えられる。これに対し、LTEシステムにおいて規定されているもう一つのスケジューリング方式であるSPSによれば、制御信号の数を減らすことができる。
SPSは、ダイナミックスケジューリングのように毎回動的に無線リソースを割当てるものではなく、１個のDCIによって半持続的（semi-persistent）に周期的な無線リソースを割当てるものである。そのため、SPSによれば、無線基地局は無線端末に対し、スケジューリング用の制御情報をその都度付随させることなく、周期的なデータ通信を行うことができる。SPSは、典型的には音声通信に適用されるが、MTCデバイス等によるデータ通信に適用することも可能である。
SPSの動作を説明する。SPSを行うに際して、無線基地局はデータ送信（受信）の周期等を無線端末にあらかじめ通知しておく。この通知は、上位の制御信号であるRRC信号で実現される。その後、無線基地局は無線端末に対するSPSを開始する場合、当該無線端末にSPSを活性化(Activation)するための制御信号を送信する。この制御信号は、上述したDCIにより実現される。この時のDCIにも、ダイナミックスケジューリングの場合と同様に、リソース割当てやMCSを含んでいる。無線基地局は、DCIを送信するサブフレームにおいて、当該DCIで指定したリソース割当てやMCSを用いて、周期的データ送信における１回目のデータをマッピングして送信する。
無線端末は、ダイナミックスケジューリングの場合と同様にしてDCIに付加されたCRCのチェックに成功すると、当該DCIを自分宛てと判断する。そして当該DCIに付随するデータ（周期的データ送信における１回目のデータ）を当該DCIに基づいて受信（復調・復号）する。また、無線端末はDCIに基づいてSPSが活性化したことを認識する。これにより、これ以降の無線端末は、予め無線基地局から通知された周期に基づいて、周期的にデータを受信（復調・復号）する。
無線基地局は、SPSの周期的データ送信における２回目以降のデータについては、DCIを付随させない。しかしながら、無線端末は２回目以降のデータも問題なく受信することが可能である。具体的には、SPSにおいては、アクティベーションを通知するDCIの受信タイミングと、予め通知された周期とに基づいて、データの受信タイミングが定まる。そのため、無線端末は２回目以降のデータの受信タイミングを認識することができる。また、SPSにおいては、周期的データ送信における２回目以降のデータについても、１回目のデータと同じリソース割当てやMCSが適用される。そのため、無線端末は２回目以降のデータの復調及ぶ復号を行うことができる。これらにより、SPSの２回目以降のデータにはDCIは付随しないが、無線端末はこれらを受信することが可能となる。
以上説明したSPSによれば、ダイナミックスケジューリングと比較して、データに制御信号(DCI)が逐一付随しない。そのため、前述したデータの伝送効率の低下や制御信号領域の欠乏といった問題が一応は解決されるようにも思われる。
しかしながら、SPSを用いても、DCIに由来する上記の問題が必ずしも十分に解決されない場合もあると考えられる。具体的には、前述したようにSPSでは予め設定した周期に基づく周期的なデータ送信を行うことしかできない。言い換えると、SPSでは、無線基地局は無線端末に任意のタイミングでデータ送信を行うことはできない。SPSはデータ送信のタイミングの自由度が低いと言うこともできる。
そのため、例えば無線基地局において無線端末向けの下りデータが発生した場合、SPSにおいては、少なくとも周期的送信の次の送信タイミングまで当該データの送信を待たなければならない。そのため、下りデータに送信遅延が生ずることになる。特に下りデータがバースト的に発生した場合、周期的なタイミングでしか送信できないSPSでは送信遅延が累積的に大きくなっていくものと考えられる。
このようなSPSに基づく送信遅延を回避するためには、無線基地局はデータをダイナミックスケジューリングで送信する必要がある。しかしながら、ダイナミックスケジューリングにはデータを送信する度にDCIが必要となる。したがって、このような場合、DCIに由来する上記の問題は十分に解決されないものと考えられる。
また、SPSは各周期におけるデータの初送（新規送信）のみに対応している。言い換えれば、SPSにおいても、データの再送時にはダイナミックスケジューリングを行う必要がある。しかしながら、ダイナミックスケジューリングにはデータを送信する度にDCIが必要となる。したがって、このような場合にも、DCIに由来する上記の問題は十分に解決されないものと考えられる。
以上のように、SPSを用いてもDCIに由来する上記の問題が必ずしも十分に解決されない場合がある。そのため、この問題をより解決できる新たなスケジューリング方式を規定するのが望ましいものと考えられる。
そこで以下のような方式（便宜上「参考方式」と称する）を考える。まず、無線基地局は無線端末に対して予め、データ送信に使用するリソース割当てやMCS等の情報を予め通知しておく。ここで予め通知する情報は、通常のダイナミックスケジューリングにおいてDCIに含まれている任意の情報を含んでいてよい。この通知は、例えばL3制御信号であるRRC信号で実現されるが、L1制御信号である通常のDCIを拡張して実現することとしても良い。
参考方式においては、無線基地局は、前述の通知以降の任意のサブフレームで、データを無線端末に送信することができるものとする。ただし、無線基地局は、データを送信する際にDCIを付随させないものとする。その代わりに、無線基地局はデータを送信する際に、予め通知されたMCSに基づいて当該データを符号化・変調し、予め通知したリソース割当てに基づいて当該データを配置するものとする。このような参考方式により無線端末は、データにDCIが付随せずとも、サブフレームからデータを抽出して復調・復号を行うことが可能となる。
ここで、参考方式においては、複数の無線端末が共有するような無線リソースを割当てるのが望ましい。言い換えると、複数の無線端末が属する無線端末グループに対して無線リソースを割当てるのが望ましい。
参考方式は、所定期間または所定事象（無線基地局による終了通知等）が発生するまでの間、ある無線リソースを連続的に無線端末に予め割当てるものである。参考方式において、仮にある無線リソースを唯１つの無線端末に予め割当ててしまうと、当該無線端末に対するデータ送信が行われないサブフレームにおいては、割当てられた無線リソースが無駄（無線リソースのロスが発生）となってしまう。この場合、１つの無線端末に対するデータ送信が行われる頻度はそれほど大きくない（例えばVoIPによる会話区間でも20サブフレームに1サブフレーム程度と言われている）ことから、無線リソースの利用効率が非常に低いものとなってしまう。これを避けるためには、無線リソースを複数の無線端末が属する無線端末グループに割当てるのが望ましいものと考えられる。
さらに、無線リソースを無線端末グループに割当てる場合、当該無線端末グループに属する複数の無線端末は、類似する性質を有するものであるのが望ましい。例えばデータを受信する頻度や、受信するデータの大きさが類似する無線端末を同じグループとすることが考えられる。また、無線環境の類似する無線端末を同じグループとすることが考えられる。
ここで、前述したMTCデバイスは、参考方式と相性が比較的良いものと考えられる。その理由の一つとしては、MTCデバイスは多くの場合は移動しないものであるため（準静止状態）、無線環境（チャネル特性）が変化しにくく、そのためMCSおよびリソース割当てをダイナミックに変更する必要性があまり無いからである。また、種類が同じMTCデバイスは、データを受信する頻度や受信するデータの大きさが類似するため、グルーピングを行いやすいものと考えられる。さらに、MTCデバイスは数が膨大となることが想定されている上に、受信データは比較的小さい場合も多いと考えられているため、制御信号を削減したいという要求が通常の無線端末以上に強いと考えられるためである。
ただし、参考方式には無線端末側でデータがどの無線端末宛なのか（自分宛てなのか否か）が分からないという問題が残っている。従来のダイナミックスケジューリングではDCIに付加されたCRCに基づいてデータの宛て先を判断していたが、参考方式においてはデータにDCIが付随しないことを想定しているためである。参考方式を実用化するためには、この問題を解決する必要があると考えられる。
なお、以上の説明は例としてMTCデバイスに基づいて行った部分もあるが、上記の問題は必ずしもMTCデバイスに限られるものではない。上記の問題は、例えばMTCデバイスと同様なもしくは類似した形態で利用される通常の携帯電話無線端末についても起こりうるものであると考えられる。
以上をまとめると、MTCデバイス等においては制御信号を削減することでデータの伝送効率の低下や制御信号領域の欠乏を防ぐ必要がある。そのためには従来のLTEシステムにおけるダイナミックスケジューリングやSPSでは十分ではなく、予め割当てた連続的な無線リソースでデータに制御情報を付随させずに送信する参考方式（前述）が考えられる。しかしながら、参考方式によると、受信側が受信したデータの宛先を認識することができない。前述したようにこの問題は、発明者が従来技術を仔細に検討した結果として新たに見出したものであり、従来は知られていなかったものである。以降では、この問題を解決するための本願の各実施形態を説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態は、参照信号を受信側（無線端末側）の識別子に応じて移相させた移相参照信号を用いることで、受信側が移相参照信号に基づいて送信先（宛先）を検出できるようにしたものである。
言い換えれば、第１実施形態は、受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信する送信部を備える送信装置を具現化するものある。また、受信装置であって第１信号と第２信号とを受信し、該第２信号が既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した信号である場合に、該第１信号が前記受信装置宛てであると決定する受信部を備える受信装置を具現化するものである。
図１は、第１実施形態に係る無線通信システムの処理シーケンスの一例を示す図である。
まず図１の前提を説明する。図１には、一例として、無線基地局１０と２台の無線端末２０ａと２０ｂが登場する。以降の説明では、特に断りがない限り、２台の無線端末２０ａと２０ｂとをまとめて無線端末２０と称する。
２台の無線端末２０ａと２０ｂは同じ無線端末グループに属しているものとする。ここで、無線端末グループは任意の基準により設定することができるが、何らかの性質が類似する無線端末２０を同じ無線端末グループとするのが望ましい。例えば、無線端末種別（所定のMTCデバイス等）が同じ無線端末２０をまとめた無線端末グループを設定したり、無線環境（チャネル特性）が類似する無線端末２０をまとめた無線端末グループを設定することができる。
図１は無線基地局１０から無線端末２０ａに下りデータを送信する場合の処理シーケンスとなっている。なお、第１実施形態は、一例として、本願発明をLTEシステムに適用したものとなっている。しかしながら、本願発明はLTEシステム以外の任意の無線通信システムに同様に適用できることに留意されたい。
また、本願においてはこれまでは主としてLTEシステムにおけるMTCデバイスに焦点を当てて問題点等を説明してきたが、前述したように、本願発明は必ずしもMTCデバイスに限られるものではない。前記の問題点は、例えばMTCデバイスと同様なもしくは類似した形態で利用される通常の携帯電話無線端末２０についても起こりうるものであると考えられる。そのため以降は、MTCデバイスの上位概念に相当する無線端末２０に基づいて説明を行う。特に断りのない限り、説明中の無線端末２０をMTCデバイスと適宜読み変えても構わない。
図１のＳ１０１で無線基地局１０は、下りデータの受信に必要な各種パラメータを無線端末２０に送信（通知）する。一方、無線端末２０は下りデータの受信に必要な各種パラメータを無線基地局１０から受信する。Ｓ１０１で送受信される各種パラメータを、便宜上、下りデータ用パラメータと呼ぶことにする。
下りデータ用パラメータの送信は、無線基地局１０の配下の複数の無線端末２０に対するマルチキャストまたはブロードキャストにより実現することができる。例えば、所定の無線端末２０グループに所属する無線端末２０に対するマルチキャストで行っても良い。下りデータ用パラメータの送信は、物理下り共有チャネル(PDSCH: Physical Downlink Shared CHannel)で送信される上位(L3)の制御信号であるRRC信号により実現することもできるし、物理下り制御チャネル(PDCCH: Physical Downlink Control CHannel)で送信される下位(L1)の制御信号であるDCIにより実現することもできる。
下りデータ用パラメータは、下りデータの受信に必要な任意のものを含んでいてよく、通常のダイナミックスケジューリングにおいてDCIに含まれている任意の情報を含むことができる。例えば、下りデータ用パラメータには、前述したリソース割当てやMCSを含むことができる。リソース割当ては、LTEシステムにおける周波数割当の単位であるリソースブロックに基づいて行うことができる。また、下りデータ用パラメータは、これら以外の任意のパラメータを含むこととしても良い。
本実施形態においては、無線基地局１０は、Ｓ１０１における下りデータ用パラメータの送受信を契機として、後に示す方法で下りデータを無線端末２０に送信することができるものとする。ただし、下りデータを送受信可能な期間の開始タイミング（契機）を、Ｓ１０１の下りデータ用パラメータの送受信において又はこれとは別の信号によって、無線基地局１０から無線端末２０に送信することとしても良い。また、下りデータを送受信可能な期間の終了タイミングを、Ｓ１０１の下りデータ用パラメータの送受信において又はこれとは別の信号によって、無線基地局１０から無線端末２０に送信することとしても良い。
図１のＳ１０２で無線基地局１０において無線端末２０ａ向けのデータである下りデータが発生する。下りデータは、他の無線端末２０ｂと無線端末２０ａとが通話する場合や、無線端末２０ａがネットワーク上のサーバ等からWebページやメールを受信する場合等に発生する。
図１においては図示していないが、下りデータが発生した場合、無線基地局１０は当該下りデータを送信するためのスケジューリングを行い、当該下りデータを送信するタイミング（サブフレーム）を決定する。このタイミングの決定は、他の下りデータの発生具合や、それらの優先度の差を踏まえて行われても良い。これには種々の方式が考えられるが、任意の既存技術を適用すれば事足りるため、ここでは説明を割愛する。
ただし、１点強調すべきは、本実施形態においては、例えばＳ１０１における下りデータ用パラメータの送受信以降、無線基地局１０は、任意のタイミング（サブフレーム）で、下りデータを無線端末２０に送信することができる点である。よって、下りデータのスケジューリングにおいて、前述したSPSのように周期的送信のタイミングに縛られる必要はない。この点は、本実施形態をSPSと比較した場合の優位性の一つとなる。
次に図１のＳ１０３で無線基地局１０は参照信号を生成する。参照信号は、既知信号の一種であり、基準信号やパイロット信号等と呼ばれることもある。参照信号にはいくつかの種類があるが、チャネル推定（同期検波と呼ばれることもある）または受信データの復調、品質測定等に用いられ、受信側（本実施形態の場合は無線端末２０）がデータを受信するために不可欠な信号であるということができる。
LTEシステムにおける下りの参照信号としては、セル固有参照信号(Cell-specific reference signal)、ユーザ固有参照信号(UE(User Equipment)-specific reference signal)、チャネル状態情報参照信号(CSI(Channel State Information) reference signal)等がある。セル固有参照信号は、初期のLTEシステム(Release 8)から用いられているものであり、セル識別子に基づく既知信号であるため、セル固有の信号となっている。セル固有参照信号は汎用的な参照信号であり、チャネル推定または受信データの復調、品質測定等に広く用いられる。
これに対し、ユーザ固有参照信号とチャネル状態情報参照信号はRelease 10で導入された比較的新しい参照信号である。ユーザ固有参照信号は無線端末識別子（ユーザ識別子と言い換えても良い）に基づく既知信号であるため、ユーザ固有の参照信号となっている。ここでの無線端末識別子としては、LTEシステムにおいて無線端末２０に一時的に割当てられる論理的な識別子であるRNTI(Radio Network Temporary ID)が用いられる。ユーザ固有参照信号はチャネル推定またはデータ復調用に特化した参照信号であり、データが送信される場合にサブフレーム中の当該データがマッピングされる領域(PDSCH)のみにおいて比較的高密度に配置される。一方、チャネル状態情報参照信号は品質測定用に特化した参照信号であり、比較的長い送信周期で、サブフレームが占める周波数幅に渡って配置されて送信される。Release 10において８アンテナのMIMO(Multiple Input Multiple Output)伝送が導入された際に、汎用的な参照信号であるセル固有参照信号またはその拡張では不十分となった。そのため、新たに用途別の参照信号として、チャネル推定またはデータ復調用のユーザ固有参照信号と品質測定用のチャネル状態情報参照信号とが規定されることとなったものである。
本実施形態においては、以降は特に断りのない限り、「参照信号」とはユーザ固有参照信号を指すものとする。これは、追って述べるように、本実施形態においては参照信号を特定の無線端末識別子（RNTI）に基づいて移相して送信するため、特定の無線端末２０のみが受信する参照信号を用いる必要があるためである。一方、セル固有参照信号やチャネル状態情報参照信号は、無線基地局１０の配下の全ての無線端末２０が受信するものであるため、本実施形態にそぐわないと考えられる。なお、本願発明はユーザ固有参照信号に限定されるものではなく、特定のユーザのみが受信する任意の参照信号に対して適用可能である。特に、本願発明の参照信号は、ユーザ固有参照信号のように無線端末識別子に基づいて生成されることは要件ではなく、ユーザに依存しないものであっても全く構わないことに留意されたい。
Ｓ１０３で無線基地局１０は、無線端末識別子(RNTI)に基づく所定の規則を用いて参照信号（ユーザ固有参照信号）を生成する。上述したように、参照信号はいわゆる既知信号である。受信側（無線端末２０）も無線端末識別子および所定の規則を予め認識しているため、参照信号を生成することができるからである。参照信号の具体的な生成手順については従来技術に過ぎないため、ここでは割愛する。
次にＳ１０４で無線基地局１０は、移相参照信号を生成するq。移相参照信号は、端的にいえば、Ｓ１０３で生成された参照信号を、Ｓ１０２で発生した下りデータの宛先である無線端末２０ａの識別子(RNTI)に基づいて移相した信号である。ここで、移相を位相回転と言い換えても良い。
以下では移相参照信号の生成について詳細に説明する。まず、その準備として、デジタル変調方式（以下では単に変調方式と呼ぶ）について説明する。ここでは変調方式の一例として位相変調方式の一種である４相位相変調(QPSK: Quadrature Phase Shift Keying)を説明する。QPSKの変調度は２(=log24)であり、言い換えれば、QPSKは１シンボルで２ビットの情報を伝達することができる変調方式である。なお、本実施形態における変調方式としては、QPSKに限らず任意の位相変調方式を用いることができ、例えば２相位相変調(BPSK: Binary Phase Shift Keying)や８相位相変調(8PSK: Octuplet Phase Shift Keying)等を用いることができる。
ここで、一般的に、デジタル変調方式はI-Q平面と呼ばれる平面上で考えることが広く行われている。ここで、Iは同相(In-phase）成分、Qは直交(Quadrature)成分を意味している。交流信号は基準信号（基準となる周波数）が定まると、振幅と位相で表現できるため、平面上の点(ベクトル)で表すことができるのである。
図２Ａ〜２Ｃに主要な位相変調方式をI-Q平面で表現した図を示す。図２ＡはBPSKを、図２ＢはQPSKを、図２Ｃは8PSKをそれぞれ表している。図２Ａ〜２Ｃのような図は、変調方式のコンスタレーション表示と呼ばれることがある。
以下ではQPSKを表す図２Ｂについて説明する。前述したようにQPSKの各シンボルは２ビット分の情報であり、４種類の状態を取り得る。これらの４種類の状態が、図２Ｂに示されるI-Q平面上の４つの信号点で表現されている。QPSKの４つの信号点は、２ビットが取り得る値である00、01、10、11のそれぞれに対応している。
図２Ｂに示されるQPSKの４つの信号点は、振幅は全て同じであり、位相のみが異なっている。具体的には、00に対応する信号点は位相が225°であり、01に対応する信号点は位相が135°であり、11に対応する信号点は位相が45°であり、10に対応する信号点は位相が315°である。例えばQPSKにより２ビットの情報00を送信する場合、基準信号を135°移相した信号を送信する。
図１の説明に戻る。Ｓ１０４において無線基地局１０は２段階の処理により移相参照信号を生成する。まず無線基地局１０は、Ｓ１０２で発生した下りデータの宛先である無線端末識別子(RNTI)に対応するビット列を、所定の変調方式の変調度に基づくビット数毎に分割する。これにより、無線端末２０の識別子を所定の変調方式のシンボル系列に変換することが可能となる。次に無線基地局１０は、Ｓ１０３で生成した参照信号を、先に生成した所定の変調方式のシンボル系列に含まれる各シンボル（当該変調方式におけるI-Q平面上の各信号点に相当）が有する位相に基づいて移相する。これにより、無線基地局１０は移相参照信号を生成することができる。
以下ではＳ１０４の処理を具体例に基づいて説明する。LTEシステムにおける無線端末識別子であるRNTIは16ビットの値である。ここでは一例として、Ｓ１０２で発生した下りデータの宛先である無線端末２０ａのRNTIが0001101110011100であるとする。また、所定の変調方式として、前述したQPSKを例に説明する。
この具体例においては、Ｓ１０４で無線基地局１０はまず、RNTIをQPSKの変調度に基づくビット数である２ビット毎に分割する。これにより、RNTI=0001101110011100は、８個のビット列である00、01、10、11、10、01、11、00に分割される。ここでは便宜上８個のビット列を分割RNTIと呼ぶことにする（または、より一般的に分割無線端末識別子と称してもよい）。RNTIを８個に分割することにより、RNTIをQPSKの長さ８のシンボル系列に変換することが可能となる。
Ｓ１０４で無線基地局１０は次に、Ｓ１０３で生成した参照信号を、先に生成したQPSKのシンボル系列に含まれる各シンボルに対応する位相量で移相させることによって、当該シンボル系列長と同数の移相参照信号を生成する。
図３Ａ〜３Ｅは参照信号の移相を説明する図である。今、一例として、移相前の参照信号が図３Ａで表される信号であるものとする。このとき、QPSKシンボル00に対応する移相参照信号は、図３Ｂに示す通り、参照信号を225°移相したものとなる。同様に、QPSKシンボル01に対応する移相参照信号は、図３Ｃに示す通り、参照信号を135°移相したものとなる。QPSKシンボル10に対応する移相参照信号は、図３Ｄに示す通り、参照信号を315°移相したものとなる。QPSKシンボル11に対応する移相参照信号は、図３Ｅに示す通り、参照信号を45°移相したものとなる。
前述した具体的に沿って説明する。０番目の移相参照信号は、Ｓ１０３で生成した参照信号を、０番目の分割RNTIである00に相当するQPSKの位相量、すなわち225°だけ移相することによって生成される（図３Ｂに対応）。１番目の移相参照信号は、Ｓ１０３で生成した参照信号を、１番目の分割RNTIである01に相当するQPSKの位相量、すなわち135°だけ移相することによって生成される（図３Ｃに対応）。以降も同様にして、無線基地局１０は７番目までの合計８個の移相参照信号を生成することができる。なお、本願の説明においては、無線通信分野の慣例に従い、Ｎ個の要素（任意）がある場合にそれらを０番目からＮ−１番目と順序付ける（インデックスを付ける）こととしている点に注意されたい。
以上で説明したようにして、Ｓ１０４で無線基地局１０は、Ｓ１０３で生成した参照信号を無線端末識別子(RNTI)に基づいて移相することで移相参照信号を生成することができる。
次にＳ１０５で無線基地局１０は、Ｓ１０４で生成した移相参照信号を無線端末２０に送信する。移相参照信号は、下り無線フレーム中の所定の無線リソースにマッピングされて送信される。例えば、LTEにおけるユーザ固有参照信号は、下り無線フレームを構成する各下りサブフレームにおいて、下りデータを送信する物理チャネルであるPDSCHをマッピングするための無線リソース（後述するリソースエレメント）の一部を用いてマッピングされる。前述したようにユーザ固有参照信号はデータ復調用の参照信号であり、データを精度よく復調するためには参照信号とデータとのチャネル特性が一致または類似するのが望ましい。そのため、データ送信に用いられる無線リソースの一部を用いて送信されるのである。
図４Ａおよび４Ｂに、LTEにおけるユーザ固有参照信号を下りサブフレームへマッピングした例を示す。図４Ａは、従来のLTEシステムにおける下りサブフレームにおける配置例である。一方、図４Ｂは将来のLTEシステムで採用される可能性がある下りサブフレームにおける配置例である。なお、図４Ａおよび４Ｂは、一例としてリソースブロックが１個の場合（リソース割当量が最小の場合に相当）を示しているが、複数個の場合にも容易に拡張することができることは言うまでもない。
図４Ａおよび４Ｂに示されるように、下りサブフレームにおける各リソースブロックは時間軸方向が１４等分されるとともに周波数軸方向に１２等分されることで、１６８個に分割される。この１６８個に分割されたリソースはリソースエレメントと呼ばれる。リソースエレメントは変調の基本単位であり、別の言い方をすれば、１個のリソースエレメントが、変調方式における１個のシンボルに対応する。
図４Ａに示されるLTEシステムにおける従来の下りサブフレームでは、先頭の１〜３OFDMシンボル分に制御信号を配置するための領域が設けられることになっている。図４Ａでは一例として先頭から３OFDMシンボル分が制御信号用の領域（斜線部分）となっている。下りデータは制御信号用の領域以外の領域（斜線がない部分）に配置することができ、図４Ａの例では先頭から４OFDMシンボル目以降に下りデータを配置することができる。
一方、図４Ｂに示される将来のLTEシステムにおいて採用されうる下りサブフレームでは、制御信号用の領域が設けられていない。これにより、先頭のOFDMシンボルからデータを配置することができ、データ送信効率（スループット）の向上が期待される。図４Ｂの下りサブフレームは図４Ａのそれに比べてデータ用の領域が広いため、１サブフレームでより多くのデータを送信することができるためである。なお、図４Ｂに示すサブフレームは制御信号を完全に排除するものではなく、例えば拡張制御信号(E-PDCCH)やマルチフレームスケジューリング等の技術により、データに制御信号(DCI)を付随させることが想定されているが、ここでは詳細は割愛する。
図４Ａおよび４Ｂにおいて、ユーザ固有参照信号は、下りデータ信号用の領域に配置される。具体的には、図４Ａにおいてユーザ固有参照信号は、０〜２３の数字が付されたリソースエレメントに配置される。一方、図４Ｂにおいてユーザ固有参照信号は、０〜３５の数字が付されたリソースエレメントに配置される。ユーザ固有参照信号が配置されるリソースエレメントにはデータは配置されない。ユーザ固有参照信号は、データ用の無線リソースの一部を用いて送信されると言うこともできる。そのため、受信側はユーザ固有参照信号によりチャネル推定を行い、得られたチャネル推定値に基づいてデータの復調を行えるのである。なお、ユーザ固有参照信号は、PDSCHにおける最大８空間レイヤーの空間多重伝送に対応し、各空間レイヤーのチャネル推定を個別に行えるように、８個の直交するユーザ固有参照信号(空間レイヤー０〜７用の参照信号がそれぞれantenna port ７〜14として区別される)をリソースブロック内に多重できるようになっている。具体的には、図４Ａの例では、空間レイヤー{0,1,4,6}用の参照信号がそれぞれ異なる直交符号を用いてリソースエレメント{0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22}に符号多重され、空間レイヤー{2,3,5,7}用の参照信号がそれぞれ異なる直交符号を用いてリソースエレメント{1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23}に符号多重される。以降では、説明の簡単のために、割り当てられたリソースブロック内で、１空間レイヤーのPDSCH送信を行い、その復調に用いるユーザ固有参照信号をリソースエレメント０〜23において送信する場合について説明する。
図１の説明に戻って、Ｓ１０５の処理を図４Ａの例に沿って説明する。例えば、無線基地局１０は図４Ａにおける０番目のリソースエレメントに、Ｓ１０４で生成した０番目の移相参照信号を配置する。また、図４Ａにおける１番目のリソースエレメントに、Ｓ１０４で生成した１番目の移相参照信号を配置する。以降も同様に、無線基地局１０は７番目までの移相参照信号を配置することができる。
一方、例えば図４Ａの下りサブフレームにおいて、８〜２３番目のリソースエレメントに対しては、Ｓ１０２で生成した参照信号（移相していない参照信号）を配置することができる。また、図４Ａの８〜１５番目と１６〜２３番目のリソースエレメントそれぞれに対し、０〜７番目と同様に移相参照信号を配置することとしても良い。
図１の説明に戻って、Ｓ１０５で無線基地局１０は、Ｓ１０４で生成した移相参照信号に加えて、Ｓ１０２で発生した下りデータに対応するデータ信号を送信する。前述したように、図４Ａや４Ｂに示される下りサブフレーム中のデータ信号領域（斜線がない部分）において、数字が付されたリソースエレメントには移相参照信号（あるいは参照信号）が配置される。これに対し、データ信号領域において数字が付されていないリソースエレメントにおいて、データ信号が配置される。下りサブフレームに配置されるデータ信号は、Ｓ１０２で発生した下りデータに対し、Ｓ１０１で通知されたMCSが示す符号化および変調等を行うことで生成される。また、データ信号は、Ｓ１０１で通知されたリソース割当てが示すリソースブロックに配置される。
したがって、Ｓ１０５においては、移相参照信号と下りデータ信号とは同じサブフレームにおいて、同じリソースブロックで送受信される。下りデータ信号と同じサブフレームおよびリソースブロックで送信される移相参照信号は、当該下りデータ信号の宛先である無線端末２０ａの識別子に基づいて移相された参照信号となっている。言い換えれば、同じサブフレームおよびリソースブロックで送信される移相参照信号および下りデータ信号は宛先が同じとなる。
ところで、従来のLTEシステムのダイナミックスケジューリングにおいては、下りデータ信号には制御信号(DCI)が付随するが、本実施形態のＳ１０５で送信される下りデータ信号には制御信号は付随しない。これにより、先に述べたデータの伝送効率の低下や制御信号領域の欠乏といった問題を回避することができる。
また、前述したように、本実施形態のＳ１０５における下りデータの送信は、Ｓ１０１における下りデータ用パラメータの送受信以降の任意のタイミング（サブフレーム）で行うことができる。そのため、本実施形態によれば、従来のLTEシステムにおけるSPSのような予め決められた周期に基づく周期的送信に限定されることなく、例えば連続するサブフレームに跨って下りデータ送信を行うことも可能となる。
これに対し、図１のＳ１０５で無線端末２０は、複数の移相参照信号および下りデータ信号を受信する。受信した下りデータ信号は一時的にバッファリングしておく。後の復調等に備えるためである。
次にＳ１０６で無線端末２０は、Ｓ１０５で受信した移相参照信号に基づいてデータの宛先を検出する。
ここで、無線端末２０ａがＳ１０５で受信した移相参照信号は、無線基地局１０と無線端末２０の間のチャネル特性（無線品質）に基づいて変化するため、無線基地局１０がＳ１０５で送信した移相参照信号と物理的には同じではない（すなわち振幅や位相が異なる）ことに留意する。これと同様に、無線端末２０ｂが受信するデータ信号も、チャネル特性に基づいて変化するため無線基地局１０が送信したデータ信号とは物理的には異なるものとなる。
そこで、一般的なLTEシステムにおいては、無線端末２０は参照信号とデータ信号とを受信し、受信した参照信号に基づいてチャネル特性の推定（チャネル推定）を行い、そこで得られたチャネル推定値に基づいてデータ信号の復調を行う。これにより、例えばチャネル特性が悪く、送信されたデータ信号と受信したデータ信号との差が大きい場合であっても、受信したデータ信号を適切に復調することが可能となる。
このように一般的なLTEシステムにおいては、データ信号の復調を参照信号に基づいて行うが、本願実施形態に係る無線通信システムにおいては、データ信号の復調を移相参照信号に基づいて行う。また、前述したように、一般的なLTEシステムにおいては、データ信号の宛先は当該データ信号に付随する制御信号(DCI)に基づいて通知されるが、本願実施形態に係る無線通信システムにおいては、データ信号の宛先は当該データ信号に付随する移相参照信号に基づいて通知される。
以下ではＳ１０６の宛先検出処理について順を追って詳細に説明する。
図５に、Ｓ１０６において無線端末２０がデータ宛先を検出する処理の詳細な処理フローを示す。
図５のＳ２０１で無線端末２０は、図１のＳ１０５で受信した移相参照信号を移相させる。前述したように、無線基地局１０は、参照信号を無線端末識別子(RNTI)に基づいて移相した複数の移相参照信号を無線端末２０に送信している。無線端末２０は、受信した移相参照信号を無線端末識別子に基づいて、無線基地局１０が行ったのと反対の移相を行うことで、元々の参照信号（移相前の参照信号）に対応する受信信号を得るのである。
図５のＳ２０１の処理を上述した具体例に沿って説明する。今、無線端末２０が第０〜第７の８個の移相参照信号を受信した場合を考える。このとき、無線端末２０は、無線基地局１０が図１のＳ１０３で行ったのと同様に、無線端末識別子である１６ビットのRNTIを、QPSKの変調度に基づくビット数である２ビットずつの分割RNTIに分割する。上述したように、この無線端末２０のRNTI=0001101110011100は、８個の分割RNTIである00、01、10、11、10、01、11、00に分割される。これにより、RNTIをQPSKの長さ８のシンボル系列に変換することが可能となる。
Ｓ２０１で無線端末２０は次に、Ｓ１０５で受信した複数の移相参照信号を、無線基地局１０が図１のＳ１０３で行ったのと反対方向に移相させ、複数の参照信号を得る。すなわち無線端末２０は、複数の移相参照信号を、先に生成したQPSKのシンボル系列(分割RNTIに対応)に含まれる各シンボルに対応する位相量で反対方向に移相させることによって、当該シンボル系列長と同数の参照信号（移相する前の参照信号）を生成する。具体的には、０番目の参照信号は、Ｓ１０５で受信した移相参照信号を、０番目の分割RNTIである00に相当するQPSKの位相量、すなわち225°だけ反対方向に移相（-225°の移相と同じ）することによって生成される。１番目の参照信号は、Ｓ１０５で受信した移相参照信号を、１番目の分割RNTIである01に相当するQPSKの位相量、すなわち135°だけ反対方向に移相（-135°の移相と同じ）することによって生成される。以降も同様に、無線端末２０は７番目までの参照信号を生成することができる。
次に図５のＳ２０２で無線端末２０は、Ｓ２０１で得られた複数の参照信号それぞれに基づいて、チャネル推定を行う。これにより、無線端末２０は複数のチャネル推定値を得ることができる。上述した具体例では、無線端末２０はＳ２０１で得られた８個の参照信号それぞれに基づいて別個にチャネル推定を行い、８個のチャネル推定値を得る。ここで、チャネル推定値とは、チャネルの特性を示す物理量であり、I-Q平面上の点（ベクトル）で表すことができる。または、チャネル推定値は振幅と位相の組で表現することもできる。チャネル推定は任意の従来技術に基づいて行うことができるため、ここでは説明を割愛する。
そして図５のＳ２０３で無線端末２０は、Ｓ２０２で得られた複数のチャネル推定値の類似度を求める。ここで、類似度とは、複数のチャネル推定値における類似性の度合いを示す物理量であれば任意のものを用いることができる。上述した具体例においては、Ｓ２０２で得られた８個のチャネル推定値の類似度を求めることになる。
類似度の一例としては、複数のチャネル推定値の内積値を用いることができる。Ｓ２０２で得られたＮ個のチャネル推定値をh0〜hN-1で表すとき、これらの内積値IPは式（１）で表される。



（１）


Figure 0006252586
類似度の他の例としては、チャネル推定値の分散を用いることも考えられる。チャネル推定値の分散値Varは式（２）で表される。



（２）


Figure 0006252586
あるいは、類似度の他の例として、複数のチャネル推定値の最大位相差を用いることとしてもよい。ここで、複数のチャネル推定値の最大位相差とは、当該複数のチャネル推定値における位相の範囲の大きさと言い換えることもできる。例えば、複数のチャネル推定値の位相が全て同じ場合、最大位相差は０°となる。また、複数のチャネル推定値の位相が２０°〜１４０°の範囲に収まっている場合、最大位相差は１２０°となる。なお、複数のチャネル推定値の最大位相差に加え、当該複数のチャネル推定値の振幅の範囲も組み合わせて類似度を求めることとしても良い。
次にＳ２０４で無線端末２０は、Ｓ２０３で求めた類似度に基づいて、複数のチャネル推定値が類似しているか否かを判定する。これは例えば次のようにして行う。
例えば複数のチャネル推定値の類似度として内積値を用いる場合、当該内積値が所定値より大きい場合に、当該複数のチャネル推定値が類似するものと判定することができる。一方、当該内積値が所定値以下の場合、当該複数のチャネル推定値が類似しないものと判定することができる。また、例えば複数のチャネル推定値の類似度として分散値を用いる場合、当該分散値が所定値より小さい場合に、当該複数のチャネル推定値が類似するものと判定することができる。一方、当該分散値が所定値以上の場合、当該複数のチャネル推定値が類似しないものと判定することができる。
さらに、例えば複数のチャネル推定値の類似度として各チャネル推定値の最大位相差を用いる場合、当該最大位相差が所定値より小さい場合に、当該複数のチャネル推定値が類似するものと判定することができる。一方、当該最大位相差が所定値以上の場合、当該複数のチャネル推定値が類似しないものと判定することができる。最大位相差に基づく類似度を用いる場合、類似と非類似の境界となる所定値としては、変調方式の信号点間の位相差に基づいて定めることとしても良い。例えば、変調方式としてQPSKを用いる場合、QPSKの信号点間の位相差は９０°であるため、ここでの所定値を９０°とすることができる。
Ｓ２０４で複数のチャネル推定値が類似していると判定した場合（Ｙｅｓ）、無線端末２０はＳ２０５に進む。この場合、Ｓ２０５で無線端末２０（図１の無線端末２０ａの場合）は、図１のＳ１０５で受信した下りデータを自分宛てと判断する。一方、Ｓ２０４で複数のチャネル推定値が類似していないと判定した場合（Ｎｏ）、無線端末２０（図１の無線端末２０ｂの場合）はＳ２０６に進む。この場合、Ｓ２０６で無線端末２０は、図１のＳ１０５で受信した下りデータを自分以外宛てと判断する。
図６Ａ〜６Ｂに基づいて、以上で説明した移相参照信号に基づく宛先検出の概念を説明する。いま、ある無線端末２０である第１無線端末２０宛の移相参照信号が、第１無線端末２０によって受信された場合を考える。この場合、無線基地局１０が第１無線端末２０の識別子に基づいて移相した移相参照信号が、第１無線端末２０による宛先検出処理において、第１無線端末２０の識別子に基づいて無線基地局１０とは反対に移相される。これにより、無線基地局１０が移相した参照信号が、無線端末２０により元に戻されることになる。したがって、この場合、宛先検出処理において移相後に得られる複数の参照信号は類似するものとなる。上述した具体例に沿えば、図６Ａに示されるように、８個の移相参照信号により得られた参照信号は移相が比較的近く、類似するものとなる。したがって、この場合はＳ２０４で類似すると判定され（Ｙｅｓ）、Ｓ２０５で自分宛てと判断される。
一方、ある無線端末２０である第１無線端末２０宛の移相参照信号が、第１無線端末２０とは異なる第２無線端末２０によって受信された場合を考える。この場合、無線基地局１０が第１無線端末２０の識別子に基づいて移相した移相参照信号が、第２無線端末２０による宛先検出処理において、第２無線端末２０の識別子に基づいて無線基地局１０とは反対に移相される。このとき、無線基地局１０が移相した参照信号は、無線端末２０により元に戻らない（偶然に元に戻る場合を除く）。したがって、この場合、宛先検出処理において移相後に得られる複数の参照信号は類似するものとならない。上述した具体例に沿えば、図６Ｂに示されるように、８個の移相参照信号により得られた参照信号は移相がばらついており、類似するものとならない。したがって、この場合はＳ２０４で類似しないと判定され（Ｎｏ）、Ｓ２０６で自分以外宛てと判断される。
ところで、図６Ａに示される複数の参照信号が完全に一致しないのは、当該参照信号の元となっている複数の移相参照信号それぞれの間でチャネル特性が必ずしも同一とはならないためである。例えば図４Ａで例示したように、８個の移相参照信号はそれぞれ０番目〜７番目のリソースエレメントに配置される。ここで、０、２、４、６番目のリソースエレメントと１、３、５、７番目のリソースエレメントとでは周波数成分が僅かではあるが異なる。また、０〜１番目、２〜３番目、４〜５番目、６〜７番目のリソースエレメントは時間成分がそれぞれ異なる。特に、０〜３番目と４〜７番目との間にはリソースエレメント５個分の時間差が存在する。これらの周波数成分や時間成分の差により、複数の移相参照信号それぞれの間でチャネル特性が必ずしも同一とはならず、そのため図６Ａにおいて複数の移相参照信号が完全に一致しないこととなる。
しかしながら、図６Ａに例示される０番目〜７番目のリソースエレメントは、周波数成分の差は僅かであり、時間成分の差も１サブフレームに収まる程度である。このように、移相参照信号を配置する複数のリソースエレメントの周波数成分および時間成分の差が十分に小さい場合には、複数の移相参照信号それぞれのチャネル特性の差も十分に小さいものと考えられる。そのため、複数の移相参照信号に基づいて複数の参照信号を生成したとき、それらの参照信号は類似するものとなる（例えば図６Ａ）可能性が高いと考えられる。
特に、前述した電気メーター等のMTCデバイスにおいては、移動しないまたは移動距離が僅かである（準静止状態）ことが想定される。よって、チャネル特性の時間変動は、高速移動する無線端末２０等と比較して極めて小さいと考えられる。したがって、図６Ａに例示される０番目〜７番目のリソースエレメントは、時間方向で多少の時間差はあるが、特にMTCデバイス等においてはほとんど問題とならないと考えられる。
したがって、図６Ａに例示されるように複数の参照信号は完全に一致はしないが、上述したようないくつかの前提に基づけば、これらは十分に類似する可能性が高いと考えられる。したがって、本実施形態における宛先検出の精度は十分に確保されている（誤検出は十分に少ない）ものと考えられる。
図１に戻って、Ｓ１０６で無線端末２０は、図５等に基づいて説明したようにして、宛先判定処理を行う。図１の例では、無線端末２０ａは自分宛てと判定する。一方、無線端末２０ｂは自分以外宛てと判定する。
Ｓ１０６で自分宛てと判定した場合、Ｓ１０７で無線端末２０は、Ｓ１０５で受信後にバッファリングしている下りデータ信号を復調・復号する。これにより、無線端末２０は下りデータを得ることができる。なお、このときの復調・復号の方式は、図１のＳ１０１で通知されたMCSが示すものを用いる。また、復調においては、Ｓ２０２で得られたチャネル推定値を用いて行う。復調・復号処理は従来技術に過ぎないので、ここでは詳細な説明は割愛する。
一方、Ｓ１０６で自分以外宛てと判定した場合、無線端末２０は、Ｓ１０５で受信後にバッファリングしている下りデータ信号の復調・復号を行わない。この場合、Ｓ１０５で受信後にバッファリングしているデータを削除（フラッシュ）することとしてもよい。
以上説明した第１実施形態によれば、参照信号を受信側（無線端末２０側）の識別子に応じて移相させた移相参照信号を用いることで、受信側が移相参照信号に基づいて送信先（宛先）を検出できるとこ効果を奏する。これにより、前述した参考方式の問題を解決できる。また、第１実施形態によれば、データ信号に制御信号を付随させる必要が無くなるため、制御信号が削減されることによりデータの伝送効率の低下や制御信号領域の欠乏を防げる。さらに、第１実施形態によれば、前述したSPSのような周期的送信に限定されず、任意のタイミングでデータ送信を行うことが可能となる。
［第２実施形態］
第１実施形態は変調方式としてQPSK等の位相変調を用いることとした。これに対し、第２実施形態は位相変調以外の変調方式を用いるものである。
第２実施形態における処理シーケンス等の基本部分は図１、図４、図５等に基づいて説明された第１実施形態と同一である。また、第２実施形態の処理の大部分は、第１実施形態と比較して同一または軽微な変更に留まる。そのため、以下では第２実施形態について第１実施形態と異なる部分を中心に簡単に説明する。
ここでは位相変調以外の変調方式として、一例として、直交振幅変調である16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)を用いる。第２実施形態においては、位相変調以外の変調方式として、直交振幅変調である64QAMや、振幅変調等を用いることもできる。
図７に16QAMをI-Q平面で表現した図を示す。16QAMの変調度は４(=log216)であり、言い換えれば、16QAMは１シンボルで４ビットの情報を伝達することができる変調方式である。言い換えれば、16QAMの各シンボルは４ビット分の情報であり、１６種類の状態を取り得る。これらの１６種類の状態が、図７に示されるI-Q平面上の１６個の信号点で表現されている。16QAMの１６個の信号点は、４ビットが取り得る値である0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111のそれぞれに対応している。

図７に示される16QAMの１６個の信号点は、位相のみならず振幅も異なっている。したがって、第２実施形態において、図１のＳ１０４で参照信号から移相参照信号を生成する場合、無線基地局１０は無線端末識別子(RNTI)に基づいて参照信号の位相のみならず振幅も変化させる。一方、図５のＳ２０１で移相参照信号から参照信号を生成する場合、無線端末２０は無線端末識別子(RNTI)に基づいて参照信号の位相のみならず振幅も、無線基地局１０が行ったのとは逆に変化させる。
図７に基づいて具体的に説明する。図７において、各点は等間隔に配置されている。ここで、各信号点の平均電力が１になるようにすると、16QAMシンボルが1111の場合等の振幅は１／√５となり、1011の場合等の振幅は１となり、1010の場合等の振幅は３／√５となる。そこで、例えば、ある分割RNTIが1011の場合、無線基地局１０は参照信号を移相させた上で振幅を１倍することで移相参照信号を生成する。この場合には、無線端末２０は移相参照信号を１倍することで参照信号を得ることができる。また、ある分割RNTIが１０の場合、無線基地局１０は参照信号を移相させた上で振幅を３／√５倍することで移相参照信号を生成する。この場合には、無線端末２０は移相参照信号を√５／３倍することで参照信号を得ることができる。
第２実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
［第３実施形態］
第１実施形態は変調方式としてQPSK等の位相変調を用いて参照信号から移相参照信号を生成した。これに対し、第３実施形態は参照信号をI-Q平面上で反転させることで移相参照信号を得るものである。
第３実施形態における処理シーケンス等の基本部分は図１、図４、図５等に基づいて説明された第１実施形態と同一である。また、第３実施形態の処理の大部分は、第１実施形態と比較して同一または軽微な変更に留まる。そのため、以下では第３実施形態について第１実施形態と異なる部分を中心に簡単に説明する。
第３実施形態において、図１のＳ１０４で参照信号から移相参照信号を生成する場合、無線基地局１０は無線端末識別子(RNTI)に基づいて参照信号をI-Q平面上で反転させる。分割RNTIが２ビットの場合を例に説明すると、分割RNTIが00の場合にはＩ成分とＱ成分の極性をいずれも反転させず、01の場合にはＱ成分の極性のみを反転させることで移相参照信号を生成する。また、10の場合にはＩ成分の極性のみを反転させ、11の場合にはＩ成分とＱ成分の極性をいずれも反転させることで移相参照信号を生成する。一方、図２のＳ２０１で移相参照信号から参照信号を生成する場合、無線端末２０は無線端末識別子(RNTI)に基づいて、基地局が行ったのと同様にして移相参照信号をI-Q平面上で反転させる。これにより、無線基地局１０と宛先の無線端末２０とで同様の反転が行われるため、宛先の無線端末２０において元の参照信号を得ることができる。
第３実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
［各実施形態の無線通信システムのネットワーク構成］
次に図８に基づいて、各実施形態の無線通信システム１のネットワーク構成を説明する。図８に示すように、無線通信システム１は、無線基地局１０と、無線端末２０とを有する。無線基地局１０は、セルＣ１０を形成している。無線端末２０はセルＣ１０に存在している。なお、本願においては無線基地局１０を「送信局」、無線端末２０を「受信局」と称することがあることに注意されたい。
無線基地局１０は、有線接続を介してネットワーク装置３と接続されており、ネットワーク装置３は、有線接続を介してネットワーク２に接続されている。無線基地局１０は、ネットワーク装置３およびネットワーク２を介して、他の無線基地局とデータや制御情報を送受信可能に設けられている。
無線基地局１０は、無線端末２０との無線通信機能とデジタル信号処理及び制御機能とを分離して別装置としてもよい。この場合、無線通信機能を備える装置をRRH（Remote Radio Head）、デジタル信号処理及び制御機能を備える装置をBBU（Base Band Unit）と呼ぶ。RRHはBBUから張り出されて設置され、それらの間は光ファイバなどで有線接続されてもよい。また、無線基地局１０は、マクロ無線基地局、ピコ無線基地局等の小型無線基地局（マイクロ無線基地局、フェムト無線基地局等を含む）の他、様々な規模の無線基地局であってよい。また、無線基地局１０と無線端末２０との無線通信を中継する中継局が使用される場合、当該中継局（無線端末２０との送受信及びその制御）も本願の無線基地局１０に含まれることとしてもよい。
一方、無線端末２０は、無線通信で無線基地局１０と通信を行う。
無線端末２０は、携帯電話機、スマートフォン、PDA（Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ（Personal Computer）、無線通信機能を有する各種装置や機器（センサー装置等）などの無線端末であってよい。また、無線基地局１０と無線端末との無線通信を中継する中継局が使用される場合、当該中継局（無線基地局１０との送受信及びその制御）も本稿の無線端末２０に含まれることとしてもよい。
ネットワーク装置３は、例えば通信部と制御部とを備え、これら各構成部分が、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。ネットワーク装置３は、例えばゲートウェイにより実現される。ネットワーク装置３のハードウェア構成としては、例えば通信部はインタフェース回路、制御部はプロセッサとメモリとで実現される。
なお、無線基地局、無線端末の各構成要素の分散・統合の具体的態様は、第１実施形態の態様に限定されず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することもできる。例えば、メモリを、無線基地局、無線端末の外部装置としてネットワークやケーブル経由で接続するようにしてもよい。
［各実施形態の無線通信システムにおける各装置の機能構成］
次に、図９〜図１０に基づいて、各実施形態の無線通信システムにおける各装置の機能構成を説明する。
図９は、無線基地局１０の構成を示す機能ブロック図である。図９に示すように、無線基地局１０は、送信部１１と、受信部１２と、制御部１３とを備える。これら各構成部分は、一方向または双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。なお、送信部１１と受信部１２とをまとめて通信部１４と称する。
送信部１１は、データ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。送信部１１は、例えば下りのデータチャネルや制御チャネルを介して、下り信号を送信する。下りのデータチャネルは例えば、物理下り共有チャネルPDSCH(Physical Downlink Shared Channel)を含む。また、下りの制御チャネルは例えば、物理下り制御チャネルPDCCH(Physical Downlink Control Channel)を含む。送信する信号は例えば、接続状態の無線端末２０に制御チャネル上で伝送されるL1/L2制御信号や、接続状態の無線端末２０にデータチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control）制御信号を含む。また、送信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
送信部１１が送信する信号の具体例としては、図１で示されている無線基地局１０により送信されている各信号が挙げられる。具体的には、送信部１１は、図１における下りデータ用パラメータ、移相参照信号、下りデータを送信しうる。送信部１１が送信する信号は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線基地局１０が送信するあらゆる信号を含む。
受信部１２は、無線端末２０から送信されたデータ信号や制御信号を、アンテナを介して第１無線通信で受信する。受信部１２は、例えば上りのデータチャネルや制御チャネルを介して、上り信号を受信する。上りのデータチャネルは例えば、物理上り共有チャネルPUSCH（Physical Uplink Shared Channel）を含む。また、上りの制御チャネルは例えば、物理上り制御チャネルPUCCH（Physical Uplink Control Channel）を含む。受信する信号は例えば、接続状態の無線端末２０から制御チャネル上で伝送されるL1/L2制御信号や、接続状態の無線端末２０からデータチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control）制御信号を含む。また、受信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
受信部１２が受信する信号は、上記の各実施形態および変形例で無線基地局１０が受信するあらゆる信号を含む。
制御部１３は、送信するデータや制御情報を送信部１１に出力する。制御部１３は、受信されるデータや制御情報を受信部１２から入力する。制御部１３は、有線接続あるいは無線接続を介して、ネットワーク装置３や他の無線基地局からデータや制御情報を取得する。制御部はこれら以外にも送信部１１が送信する各種の送信信号や受信部１２が受信する各種の受信信号に関連する種々の制御を行う。
制御部１３が制御する処理の具体例としては、図１で示されている無線基地局１０により実行される各処理が挙げられる。制御部１３が制御する処理は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線基地局１０が実行するあらゆる処理を含む。
図１０は、無線端末２０の構成を示す機能ブロック図である。図１０に示すように、無線端末２０は、送信部２１、受信部２２と、制御部２３とを備える。これら各構成部分は、一方向又は双方向に、信号やデータの入出力が可能なように接続されている。なお、送信部２１と受信部２２とをまとめて通信部２４と称する。
送信部２１は、データ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で送信する。なお、アンテナは送信と受信で共通でもよい。送信部２１は、例えば上りのデータチャネルや制御チャネルを介して、上り信号を送信する。上りのデータチャネルは例えば、物理上り共有チャネルPUSCH(Physical Uplink Shared Channel)を含む。また、上りの制御チャネルは例えば、物理上り制御チャネルPUCCH(Physical Uplink Control Channel)を含む。送信する信号は例えば、接続する無線基地局１０に制御チャネル上で伝送されるL1/L2制御信号や、接続する無線基地局１０にデータチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control）制御信号を含む。また、送信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
送信部２１が送信する信号は、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０が送信するあらゆる信号を含む。
受信部２２は、無線基地局１０から送信されたデータ信号や制御信号を、アンテナを介して無線通信で受信する。受信部２２は、例えば下りのデータチャネルや制御チャネルを介して、下り信号を受信する。下りのデータチャネルは例えば、物理下り共有チャネルPDSCH（Physical Downlink Shared Channel）を含む。また、下りの制御チャネルは例えば、物理下り制御チャネルPDCCH（Physical Downlink Control Channel）を含む。受信する信号は例えば、接続する無線基地局１０から制御チャネル上で伝送されるL1/L2制御信号や、接続する無線基地局１０からデータチャネル上で伝送されるユーザデータ信号やRRC（Radio Resource Control）制御信号を含む。また、受信する信号は例えば、チャネル推定や復調のために用いられるリファレンス信号を含む。
受信部２２が受信する信号の具体例としては、図１で示されている無線端末２０により受信されている各信号が挙げられる。具体的には、受信部２２は、図１における下りデータ用パラメータ、移相参照信号、下りデータを受信しうる。受信部２２が受信する信号は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０が受信するあらゆる信号を含む。
制御部２３は、送信するデータや制御情報を送信部２１に出力する。制御部２３は、受信されるデータや制御情報を受信部２２から入力する。制御部２３は、有線接続あるいは無線接続を介して、ネットワーク装置３や他の無線基地局からデータや制御情報を取得する。制御部はこれら以外にも送信部２１が送信する各種の送信信号や受信部２２が受信する各種の受信信号に関連する種々の制御を行う。
制御部２３が制御する処理の具体例としては、図１および図５で示されている無線端末２０により実行される各処理が挙げられる。制御部２３が制御する処理は、これらに限らず、上記の各実施形態および変形例で無線端末２０が実行するあらゆる処理を含む。
［各実施形態の無線通信システムにおける各装置のハードウェア構成］
図１１〜図１２に基づいて、各実施形態および各変形例の無線通信システムにおける各装置のハードウェア構成を説明する。
図１１は、無線基地局１０のハードウェア構成を示す図である。図１１に示すように、無線基地局１０は、ハードウェアの構成要素として、例えばアンテナ３１を備えるRF（Radio Frequency）回路３２と、CPU（Central Processing Unit）３３と、DSP（Digital Signal Processor）３４と、メモリ３５と、ネットワークIF（Interface）３６とを有する。CPUは、バスを介して各種信号やデータの入出力が可能なように接続されている。メモリ３５は、例えばSDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等のRAM（Random Access Memory）、ROM（Read Only Memory)、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。
図９に示す無線基地局１０の機能構成と図１１に示す無線基地局１０のハードウェア構成との対応を説明する。送信部１１および受信部１２（あるいは通信部１４）は、例えばＲＦ回路３２、あるいはアンテナ３１およびRF回路３２により実現される。制御部１３は、例えばCPU３３、DSP３４、メモリ３５、不図示のデジタル電子回路等により実現される。デジタル電子回路としては例えば、例えばASIC（Application Specific Integrated Circuit）、FPGA（Field-Programming Gate Array）、LSI（Large Scale Integration）等が挙げられる。
図１２は、無線端末２０のハードウェア構成を示す図である。図１２に示すように、無線端末２０は、ハードウェアの構成要素として、例えばアンテナ４１を備えるRF回路４２と、CPU４３と、メモリ４４とを有する。さらに、無線端末２０は、CPU４３に接続されるLCD（Liquid Crystal Display）等の表示装置を有してもよい。メモリ４４は、例えばSDRAM等のRAM、ROM、およびフラッシュメモリの少なくともいずれかを含み、プログラムや制御情報やデータを格納する。
図１０に示す無線端末２０の機能構成と図１２に示す無線端末２０のハードウェア構成との対応を説明する。送信部２１および受信部２２（あるいは通信部２４）は、例えばRF回路４２、あるいはアンテナ４１およびRF回路４２により実現される。制御部２３は、例えばCPU４３、メモリ４４、不図示のデジタル電子回路等により実現される。デジタル電子回路としては例えば、例えばASIC、FPGA、LSI等が挙げられる。
１ 無線通信システム
２ ネットワーク
３ ネットワーク装置
１０ 無線基地局
Ｃ１０ セル
２０ 無線端末

Claims (14)

  1. 受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信する送信部、
    を備え、
    前記第１信号には前記識別情報を示す制御信号が付随しない
    送信装置。
  2. 受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信する送信部、
    を備え、
    前記既知信号は、前記宛先受信装置によって前記第１信号の復調に用いられる信号である
    送信装置。
  3. 受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信する送信部、
    を備え、
    前記第２信号は、前記受信装置において、前記第１信号が該受信装置宛か否かを判断するのに用いられる
    送信装置。
  4. 受信装置であって
    第１信号と第２信号とを受信し、該第２信号が既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した信号である場合に、該第１信号が前記受信装置宛てであると決定する受信部
    を備える受信装置。
  5. 前記第１信号には前記識別情報を示す制御信号が付随しない
    請求項４記載の受信装置。
  6. 時間軸上に連続的に設定された送信単位のうちの任意の該送信単位で前記第１信号を受信する
    請求項４記載の受信装置。
  7. 前記第２信号は、第１所定内の周波数および第２所定内の時間において送信される
    請求項４記載の受信装置。
  8. 前記既知信号は、前記受信装置によって前記第１信号の復調に用いられる信号である
    請求項４記載の受信装置。
  9. 受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信し、
    前記第２信号は、前記受信装置において、前記第１信号が該受信装置宛か否かを判断するのに用いられる
    送信方法。
  10. 受信装置にデータを送信する場合、該データを含む第１信号とともに、既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した第２信号を送信し、
    前記既知信号は、前記宛先受信装置によって前記第１信号の復調に用いられる信号である
    送信方法。
  11. 受信装置による受信方法であって
    第１信号と第２信号とを受信し、該第２信号が既知信号に対して前記受信装置の識別情報に基づいて位相変調を施した信号である場合に、該第１信号が前記受信装置宛てであると決定する
    受信方法。
  12. 前記既知信号は、前記受信装置によって前記第１信号の復調に用いられる信号である
    請求項１１記載の受信方法。
  13. 前記第１信号には前記識別情報を示す制御信号が付随しない
    請求項１１記載の受信方法。
  14. 時間軸上に連続的に設定された送信単位のうちの任意の該送信単位で前記第１信号を受信する
    請求項１１記載の受信方法。
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