JP6877452B2 - 無線送信装置、無線受信装置、送信方法及び受信方法 - Google Patents

無線送信装置、無線受信装置、送信方法及び受信方法 Download PDF

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Description

本開示は、無線送信装置、無線受信装置、送信方法及び受信方法に関する。
近年のモバイルブロードバンドを利用したサービスの普及に伴い、モバイル通信におけるデータトラフィックは指数関数的に増加を続けており、将来に向けてデータ伝送容量の拡大が急務となっている。また、今後はあらゆる「モノ」がインターネットを介してつながるIoT（Internet of Things）の飛躍的な発展が期待されている。IoTによるサービスの多様化を支えるには、データ伝送容量だけではなく、低遅延性及び通信エリア（カバレッジ）などのさまざまな要件について、飛躍的な高度化が求められる。こうした背景を受けて、第４世代移動通信システム(4G: 4th Generation mobile communication systems)と比較して性能及び機能を大幅に向上する第５世代移動通信システム(5G)の技術開発・標準化が進められている。
4Gの無線アクセス技術（RAT：Radio Access Technology）の１つとして、3GPPにより標準化されたLTE-Advancedがある。3GPPでは、5Gの標準化において、LTE-Advancedとは必ずしも後方互換性を持たない新しい無線アクセス技術（NR: New RAT）の技術開発を進めている。5Gでは、NRの導入により、性能の大幅な向上が求められる。
LTEでは、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）伝送において、信号を伝送する個々の搬送波（サブキャリア又は副搬送波とも呼ばれる）の周波数間隔であるサブキャリア間隔（subcarrier spacing）が15kHzであるOFDMシンボルを信号波形として適用している。一方で、高周波数帯域では、サブキャリア間隔を広げることで、位相雑音に起因するサブキャリア間の干渉の影響を低減できる。また、サブキャリア間隔を広げることで、OFDMシンボル長が短縮されるのでパケット伝送の送信区間（TTI（Transmission Time Interval））を短縮することができ、低遅延化が実現できる。そこで、NRでは、セル毎、キャリア周波数帯毎、又は、サブバンド毎に、複数のサブキャリア間隔を柔軟に適用することが検討されている。また、NRでは、サブキャリア間隔を時間的に可変にすることも検討されている。
具体的には、NRでは、LTEで適用されている15kHzのサブキャリア間隔を基準として、2n×15kHz（nは整数）のサブキャリア間隔を適用することが合意されている。NRでは、いずれのサブキャリア間隔を適用する場合においても、固定数（例えば１２個）のサブキャリアで構成される周波数リソース単位であるRB（Resource block）をセル間で共通のグリッドで配置する（つまり、RB境界を揃える）ことが合意されている（例えば、非特許文献１を参照）。つまり、帯域幅が狭いRB（サブキャリア間隔が狭いRB）は、帯域幅が広いRB（サブキャリア間隔が広いRB）の帯域内に配置され、周波数領域に入れ子状でRBが定義される。
また、NRでは、サブキャリア間隔が2m×15kHz（mは整数）であるOFDMシンボルの時間長は、1/2mの比率に正確にスケーリングされることが合意されている（例えば、非特許文献１）。例えば、サブキャリア間隔が15kHz（m=0）のOFDMシンボルの時間長（＝時間長A）と、サブキャリア間隔が60kHz（m=2）のOFDMシンボルの時間長（＝時間長B）との関係は、「時間長A ＝ 4×時間長B」となる。なお、OFDMシンボル長はCP（Cyclic Prefix）を含んだ時間長を示す。
NRでは、LTEと同様に、CP-OFDM（CPを付加するOFDM）をベースとした送信方法が検討されている。そこで、NRにおいてもLTEと同様に、参照信号（DMRS（Demodulation Reference Signal）又はSRS（Sounding Reference Signal）等）としてZadoff-Chu系列（ZC系列）を用いることが検討されている（例えば、非特許文献２，３を参照）。
ZC系列は、周波数特性が均一であり、自己相関特性及び相互相関特性が良好であり、Cubic Metric（CM）/PAPR（Peak to Average Power Ratio）が低いという特性を有する。これらの特性により、参照信号としてZC系列を用いることで、セル間干渉及びストリーム間干渉を低減でき、チャネル推定精度を改善できる。NRでも、参照信号として、LTEと同様のZC系列を用いることで、チャネル推定精度改善によるシステム性能向上が期待される。
LTEの上り回線で用いるデータ復調用参照信号（DMRS）のZC系列xq(m)は、以下の式（１）で表される。
Figure 0006877452
ここで、qは系列グループ番号であり1≦q≦NZC-1の整数である。NZCはZC系列の系列長を示す。参照信号の帯域幅がNSC [subcarrier]の場合、NZCは式（２）のように算出される。
Figure 0006877452
式（２）において、関数primes(X)は整数Xの素数を示し、関数max(Y)は数値群Yの最大値を示す。つまり、系列長NZCは、帯域幅NSCを超えない最大の素数である。
例えば、1RBあたり12[subcarrier]とすると、参照信号の帯域幅が24RBsの場合、NSC=24×12=288[subcarrier]となる。この場合、式（２）よりNZC=283となる。さらに、NZC=283のZC系列を巡回拡張（系列の前方データを後方にコピー）してNSC=288の参照信号が生成される。
またLTEでは、各セルで用いる系列グループ番号（式（１）のq）を時間的にランダムに切り替える系列グループホッピングが適用され、参照信号へ与えるセル間干渉のランダム化により、チャネル推定精度の改善を図っている。
"RAN1 Chairman's Notes,"3GPP TSG RAN WG1 #86, August 2016 R1-167222, Huawei, HiSilicon, "Discussion on Channel Multiplexing of RS for High Frequency,"3GPP TSG RAN WG1 #86, August 2016 R1-167080, Ericsson, "Concatenated block RS design," 3GPP TSG RAN WG1 #86, August 2016
しかしながら、隣接するセル間で異なるサブキャリア間隔が適用される場合、OFDMシンボル長が異なる参照信号（例えば、DMRS）間で干渉が発生し、チャネル推定精度が劣化してしまう可能性がある。
本開示の非限定的な実施例は、複数のサブキャリア間隔が適用される場合でも、参照信号間での干渉を抑えて、チャネル推定精度を向上することができる無線送信装置、無線受信装置、送信方法及び受信方法の提供に資する。
本開示の一態様に係る無線送信装置は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号を生成する生成部と、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、前記参照信号の前記系列を所定のサブキャリアにマッピングするマッピング部と、前記送信データ及び前記参照信号を送信する送信部と、を具備する。
本開示の一態様に係る無線受信装置は、無線送信装置から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信する受信部と、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、前記送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて前記参照信号のレプリカを生成する生成部と、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、前記参照信号から、所定のサブキャリアにマッピングされた前記系列を抽出するデマッピング部と、前記抽出された系列と、前記レプリカとを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定部と、前記チャネル推定値を用いて前記送信データの等化処理を行う周波数領域等化部と、を具備する。
本開示の一態様に係る送信方法は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号を生成し、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、前記参照信号の前記系列を所定のサブキャリアにマッピングし、前記送信データ及び前記参照信号を送信する。
本開示の一態様に係る受信方法は、無線送信装置から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信し、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、前記送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて前記参照信号のレプリカを生成し、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、前記参照信号から、所定のサブキャリアにマッピングされた前記系列を抽出し、前記抽出された系列と、前記レプリカとを用いてチャネル推定値を算出し、前記チャネル推定値を用いて前記送信データの等化処理を行う。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一態様によれば、複数のサブキャリア間隔が適用される場合でも、参照信号間での干渉を抑えて、チャネル推定精度を向上することができる。
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
図１は、異なるサブキャリア間隔を適用したセル間の干渉を示す。 図２は、異なるサブキャリア間隔を適用したセル間のシンボル構成例を示す。 図３は、ZC系列の相互相関特性の一例を示す。 図４は、本開示に係る無線送信装置の要部構成を示す。 図５は、本開示に係る無線受信装置の要部構成を示す。 図６は、本開示に係る無線送信装置の構成を示す。 図７は、本開示に係る無線受信装置の構成を示す。 図８Ａは、LTEのアップリンクにおける参照信号のマッピング例を示す。 図８Ｂは、本開示に係る参照信号のマッピング例を示す。 図９は、本開示に係る異なるサブキャリア間隔を適用したセル間のシンボル構成例を示す。 図１０は、ZC系列の相互相関特性の一例を示す。 図１１は、本開示に係る参照信号の他のマッピング例を示す。 図１２は、本開示に係る参照信号及びデータのマッピング例を示す。
複数のサブキャリア間隔が適用される一例として、図１に示すように、隣接するセル間で異なるサブキャリア間隔が適用される場合、OFDMシンボル長が異なる参照信号（例えばDMRS）間で干渉が発生する。具体的には、セル間で系列長が異なるZC系列を参照信号として用いる場合、系列グループ番号の組み合わせによっては非常に大きな相互相関値（つまり、セル間干渉に相当）が発生する可能性がある。大きなセル間干渉が発生した場合、チャネル推定精度が劣化し、NRのシステム性能が劣化してしまう。
例えば、図１に示す隣接するセル１及びセル２において、セル１のサブキャリア間隔は15kHzであり、セル２のサブキャリア間隔は60kHzである。この場合、参照信号のOFDMシンボルの時間長はセル１の方がセル２よりも４倍長くなる。例えば、図２に示すように、セル１及びセル２で参照信号のシンボルがマッピングされる時間・周波数リソースが重なる場合、セル２の受信側（基地局又は端末）における参照信号の受信処理でのFFT（Fast Fourier Transform）窓幅は、セル１の参照信号の一部(1/4の時間長)となる。つまり、セル２の参照信号に用いられるZC系列では、セル１の参照信号に用いられるZC系列の一部分との相互相関が発生する可能性がある。
ここで、或るZC系列と、当該ZC系列の系列長が全て含まれるZC系列との間（つまり、同一系列長のZC系列間）では相互相関特性は良好となる。一方、或るZC系列と、当該ZC系列の系列長の一部が含まれるZC系列との間（つまり、異なる系列長のZC系列間）では、系列グループ番号の組み合わせによっては、大きな相互相関値が発生してしまう。つまり、系列グループ番号の組み合わせによっては、系列長全てを含むZC系列（系列長が短いZC系列）の波形と、干渉信号であるZC系列（系列長が長いZC系列）の一部の波形とが非常に近くなり、大きな相互相関値が発生する。
図３は、計算機シミュレーションにより得た、異なる系列グループ番号の組合せにおけるZC系列間の相互相関特性の一例を示す図である。
図３に示す「異なるサブキャリア間隔のZC系列間相関」（実線）は、図１及び図２に示す条件におけるZC系列間の相互相関特性を示す。具体的には、セル１では、サブキャリア間隔を15kHzとし、参照信号帯域を24RBs（= 24×12×15kHz = 4.32MHz）とし、参照信号の帯域幅NSC =288（=12×24）[subcarrier]とし、系列長NZC=283（NZCはNSCを超えない最大の素数。式（２）を参照）とする。一方、セル２では、サブキャリア間隔を60kHzとし、参照信号帯域を6RBs（= 24×12×60kHz = 4.32MHz）とし、NSC =72（=12×6）[subcarrier]とし、NZC=71とする。また、セル２を受信側とし、セル１を干渉信号を送信する送信側とする。
また、図３に示す「同一サブキャリア間隔のZC系列間相関」（一点鎖線）は、参考データとして、LTEの参照信号におけるZC系列間の相互相関特性を示す。具体的には、セル１では、サブキャリア間隔を15kHzとし、参照信号帯域を24RBs(4.32MHz)とし、NSC=288[subcarrier]とし、NZC=283とする。また、セル２では、サブキャリア間隔を15kHzとし、参照信号帯域を6RBs(= 6×12×15kHz = 1.08MHz)とし、NSC =72（=12×6）[subcarrier]とし、NZC=71とする。
また、図３に示す「異なるサブキャリア間隔のZC系列とDataの相関」（破線）は、参考データとして、図１及び図２に示す条件において、セル２の参照信号に対してセル１のDataが干渉となる場合の相関特性を示す。具体的には、セル１のDataは、サブキャリア間隔が15kHzであり、Data帯域が24RBs(4.32MHz)であるランダムなQPSKデータとする。また、セル２では、サブキャリア間隔を60kHzとし、参照信号帯域を6RBs(4.32MHz)とし、NSC =72（=12×6）[subcarrier]とし、NZC=71とする。
図３より、「異なるサブキャリア間隔のZC系列間相関」は、「同一サブキャリア間隔のZC系列間相関」よりもZC系列間の相互相関値が高くなる（つまり、セル間干渉が大きくなる）ことが分かる。
また、セル間において時間同期がとれない場合、参照信号（ZC系列）及びデータの時間・周波数リソースが重なり干渉が発生し、図３に示す「異なるサブキャリア間隔のZC系列とDataの相関」の特性となる。図３より、「異なるサブキャリア間隔のZC系列とDataの相関」において、相互相関値が大きくなる確率（例えば、相互相関値が０．４以上となる確率）はほとんど無いのに対して、「異なるサブキャリア間隔のZC系列間相関」において相互相関値が大きくなる（例えば、相互相関値が０．４以上となる）系列グループの組み合わせは、約4%ほどの確率で発生することが分かる。
上述した異なるサブキャリア間隔のZC系列間の相互相関値の増加は、セル間干渉の増加につながるため、ZC系列を用いた参照信号（DMRS又はSRS等）のチャネル推定精度が劣化してしまう。
そこで、本開示の一態様は、異なるサブキャリア間隔のZC系列間の相互相関値の増加を防止し、ZC系列を用いた参照信号のチャネル推定精度を向上させることであるに資する。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［通信システムの概要］
本開示の一実施の形態に係る通信システムは、無線送信装置１００及び無線受信装置２００を備える。下り回線の場合、無線送信装置１００は基地局装置（eNBあるいはgNBとも呼ばれる）であり、無線受信装置２００は端末装置（UEとも呼ばれる）である。また、上り回線の場合、無線送信装置１００は端末装置であり、無線受信装置２００は基地局装置である。
また、以下では、参照信号とデータとを時間多重する場合を前提として説明する。ただし、本開示の一態様は、後述するように参照信号とデータとを周波数多重する場合でも同様に適用することができる。
図４は、本開示の実施の形態に係る無線送信装置１００の要部構成を示すブロック図である。図４に示す無線送信装置１００において、参照信号生成部１０６は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列（例えば、ZC系列）を用いて参照信号を生成し、マッピング部１０７は、上記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、参照信号の系列を周波数リソースにマッピングし、送信部１１０は、送信データ及び参照信号を送信する。
図５は、本開示の実施の形態に係る無線受信装置２００の要部構成を示すブロック図である。図５に示す無線受信装置２００において、受信部２０２は、無線送信装置１００から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信し、参照信号生成部２０６は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号のレプリカを生成し、デマッピング部２０７は、第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、受信信号から、参照信号の系列を抽出し、チャネル推定部２０８は、抽出された系列と、レプリカとを用いてチャネル推定値を算出し、周波数領域等化部２１１は、チャネル推定値を用いて送信データの等化処理を行う。
［無線送信装置の構成］
図６は、本実施の形態に係る無線送信装置１００の構成を示すブロック図である。図６において、無線送信装置１００は、符号化部１０１と、変調部１０２と、マッピング部１０３と、IFFT（Inverse Fast Fourier Transform）部１０４と、サブキャリア間隔設定部１０５と、参照信号生成部１０６と、マッピング部１０７と、IFFT部１０８と、信号多重部１０９と、送信部１１０と、アンテナ１１１と、を有する。
無線送信装置１００は、送信データ及び参照信号（DMRS）を無線受信装置２００へ送信する。
無線送信装置１００において、符号化部１０１は、無線送信装置１００と同一セル内に存在する無線受信装置２００向けの送信データに対して所定の誤り訂正符号化を施し、符号化後の送信データを変調部１０２に出力する。
変調部１０２は、符号化部１０１から出力される符号化後の送信データを変調し、変調後の送信データをマッピング部１０３に出力する。
マッピング部１０３は、変調部１０２から出力される変調後の送信データを所定の送信帯域（サブキャリア）にマッピングし、マッピング後の送信データをIFFT部１０４に出力する。
IFFT部１０４は、マッピング部１０３から出力される送信データにIFFT処理を施し、IFFT処理が施された信号にCPを付加したOFDMシンボルを信号多重部１０９に出力する。
サブキャリア間隔設定部１０５は、送信データのサブキャリア間隔（例えば、2n×15kHz (nは整数)）、及び、通信システムにおいて想定される（あるいは考慮される）設定可能な最大サブキャリア間隔（例えば、2Nmax×15kHz (Nmaxは整数)）を設定する。サブキャリア間隔設定部１０５は、設定したサブキャリア間隔を示す情報を参照信号生成部１０６及びマッピング部１０７へ出力する。
参照信号生成部１０６は、サブキャリア間隔設定部１０５で設定されたサブキャリア間隔（2n×15kHz及び2Nmax×15kHz)、及び、参照信号の送信帯域幅（NSC [subcarrier]）に応じた系列長のZC系列を用いて参照信号を生成する。例えば、参照信号生成部１０６は、最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定されるサブキャリア間隔の比（2n/2Nmax）に参照信号の帯域幅NSC を乗算した値を超えない最大の素数を系列長として算出する。参照信号生成部１０６は、算出した系列長のZC系列を参照信号としてマッピング部１０７へ出力する。
マッピング部１０７は、サブキャリア間隔設定部１０５で設定されたサブキャリア間隔(2n×15kHz及び2Nmax×15kHz)に基づいて、参照信号生成部１０６から出力される参照信号（ZC系列）のマッピング間隔を算出し、算出したマッピング間隔で参照信号を所定の送信帯域（サブキャリア）内にマッピングする。具体的には、マッピング部１０７は、送信データに設定されるサブキャリア間隔に対する、最大サブキャリア間隔の比（2Nmax/2n）（つまり、参照信号生成部１０６で用いる比の逆数）と同数のサブキャリア毎にZC系列を等間隔にマッピングする。そして、マッピング部１０７は、マッピング後の参照信号をIFFT部１０８に出力する。
IFFT部１０８は、マッピング部１０７から出力される参照信号に対してIFFT処理を施し、IFFT処理が施された信号にCPを付加したOFDMシンボルを信号多重部１０９に出力する。
信号多重部１０９は、所定のフレームフォーマットに基づいて、IFFT部１０４から出力されるOFDMシンボル（送信データ）及びIFFT部１０８から出力されるOFDMシンボル（参照信号）を時間多重し、送信部１１０へ出力する。
送信部１１０は、信号多重部１０９から出力される信号に対してD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、送信処理を施した信号をアンテナ１１１を介して送信する。
［無線受信装置の構成］
図７は、本実施の形態に係る無線受信装置２００の構成を示すブロック図である。図７において、無線受信装置２００は、アンテナ２０１と、受信部２０２と、信号分離部２０３と、FFT（Fast Fourier Transform）部２０４と、サブキャリア間隔設定部２０５と、参照信号生成部２０６と、デマッピング部２０７と、チャネル推定部２０８と、FFT部２０９と、デマッピング部２１０と、周波数領域等化部２１１と、IFFT部２１２と、復調部２１３と、復号部２１４と、を有する。
図７に示す無線受信装置２００は、無線送信装置１００から送信された送信データ及び参照信号（DMRS）を受信し、受信データを復号する。
無線受信装置２００において、受信部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した信号（データ及び参照信号を含む）に対してダウンコンバート又はA/D変換等の受信処理を施し、受信処理を施した信号を信号分離部２０３に出力する。
信号分離部２０３は、所定のフレームフォーマットに基づいて、受信部２０２から出力される信号から、受信データ及び参照信号のOFDMシンボルをそれぞれ分離し、参照信号をFFT部２０４に出力し、受信データをFFT部２０９に出力する。
FFT部２０４は、信号分離部２０３から出力される時間領域の参照信号に対してFFT処理を施して周波数領域の信号に変換し、周波数領域に変換された参照信号をデマッピング部２０７に出力する。
サブキャリア間隔設定部２０５は、無線送信装置１００のサブキャリア間隔設定部１０５（図６）と同様の動作を行う。つまり、サブキャリア間隔設定部２０５は、受信データ（無線送信装置１００から送信される送信データ）のサブキャリア間隔（例えば、2n ×15kHz (nは整数)）、及び、通信システムにおいて想定される設定可能な最大サブキャリア間隔（例えば、2Nmax×15kHz (Nmaxは整数)）を設定する。サブキャリア間隔設定部２０５は、設定したサブキャリア間隔を示す情報を参照信号生成部２０６及びデマッピング部２０７へ出力する。
参照信号生成部２０６は、無線送信装置１００の参照信号生成部１０６と同様の動作を行う。つまり、参照信号生成部２０６は、サブキャリア間隔設定部２０５で設定されたサブキャリア間隔（2n ×15kHz及び2Nmax×15kHz）、及び、参照信号の送信帯域幅(NSC [subcarrier])に基づいてZC系列の系列長を算出し、算出した系列長のZC系列を用いて参照信号のレプリカを生成する。そして、参照信号生成部２０６は、参照信号のレプリカをチャネル推定部２０８に出力する。
デマッピング部２０７は、サブキャリア間隔設定部２０５で設定されたサブキャリア間隔（2n×15kHz及び2Nmax×15kHz）に基づいて、参照信号のマッピング間隔を算出し、算出したマッピング間隔に基づいて、FFT部２０４から出力される周波数領域の参照信号から、無線送信装置１００の送信帯域（サブキャリア）にマッピングされたZC系列を抽出し、抽出したZC系列（受信ZC系列と呼ぶ）をチャネル推定部２０８に出力する。
チャネル推定部２０８は、デマッピング部２０８から出力される無線送信装置１００からの受信ZC系列を、参照信号生成部２０６から出力される、無線送信装置１００に対応するZC系列(参照信号のレプリカ)を用いて周波数領域で除算し、周波数領域のチャネル推定値（周波数応答に相当）を算出し、チャネル推定値を周波数領域等化部２１１に出力する。
FFT部２０９は、信号分離部２０３から出力される時間領域の受信データ信号に対しFFT処理を施して周波数領域の信号に変換し、周波数領域に変換された受信データ信号をデマッピング部２１０に出力する。
デマッピング部２１０は、FFT部２０９から出力される受信データ信号から、無線送信装置１００の送信帯域に対応する受信データ信号を抽出し、抽出した各信号を周波数領域等化部２１１に出力する。
周波数領域等化部２１１は、チャネル推定部２０８から出力されるチャネル推定値（伝搬路の周波数応答）を用いて、デマッピング部２１０から出力される受信データ信号に対して周波数領域での等化処理を施し、等化処理が施された受信データ信号をIFFT部２１２に出力する。
IFFT部２１２は、周波数領域等化部２１１から出力される受信データ信号に対してIFFT処理を施し、IFFT処理が施された時間領域の受信データ信号を復調部２１３に出力する。
復調部２１３は、IFFT部２１２から出力される時間領域の受信データ信号に対して復調処理を施し、復調後の受信データ信号を復号部２１４に出力する。
復号部２１４は、復調部２１３から出力される復調後の受信データ信号に対して復号処理を施し、受信データを抽出する。
［無線送信装置１００及び無線受信装置２００の動作］
以上の構成を有する無線送信装置１００及び無線受信装置２００における動作について詳細に説明する。
＜参照信号生成方法＞
まず、無線送信装置１００及び無線受信装置２００の参照信号生成部１０６，２０６における参照信号（レプリカ）の生成処理について詳細に説明する。
なお、以下では、基準となるサブキャリア間隔を、LTEにおけるサブキャリア間隔15kHzとする場合について説明するが、基準となるサブキャリア間隔は15kHzに限定されるものではない。
また、以下の説明では、送信データ及び参照信号の帯域幅をNSC[subcarrier]とし、送信データに設定されるサブキャリア間隔を2n ×15kHz (nは整数)とし、セルあるいは通信システムにおいて考慮する最大サブキャリア間隔を2Nmax×15kHz (Nmaxは整数)とする。考慮する最大サブキャリア間隔は、通信システムにおいて設定可能な最大サブキャリア間隔としてもよい。また、考慮する最大サブキャリア間隔は、低遅延で高信頼度な通信が要求されるサービス（URLLC（Ultra Reliable Low Latency Communication）とも呼ばれる）等、高品質が要求されるサービスに適用する最大サブキャリア間隔としてもよい。
この場合、参照信号生成部１０６，２０６は、ZC系列の系列長NZCを式（３）のように算出する。
Figure 0006877452
つまり、ZC系列の系列長NZCは、NSC×(2n /2Nmax)を超えない最大の素数である。
ここで、セルあるいは通信システムにおいて考慮する最大サブキャリア間隔（2Nmax×15kHz）を設定するためのパラメータNmax（又は最大サブキャリア間隔（2Nmax×15kHz）そのもの）は、基地局がキャリア周波数毎又はサブバンド毎に、当該基地局に接続する端末に対して予め通知してもよく、通信システムにおいて固定の値を予め設定してもよい。
同様に、送信データに設定されるサブキャリア間隔（2n×15kHz）を設定するためのパラメータn（又は設定されるサブキャリア間隔（2n×15kHz）そのもの）は、セル毎、キャリア周波数毎又はサブバンド毎に、基地局に接続する端末に対して通知してもよい。
例えば、参照信号の帯域幅が24RBs (NSC=12×24=288 [subcarrier])であり、送信データのサブキャリア間隔が15kHz (n=0)であり、最大サブキャリア間隔が60kHz (Nmax=2)である場合について説明する。この場合、参照信号生成部１０６，２０６は、式（３）に従って、288×(1/4)=72を超えない最大の素数である71を、ZC系列の系列長NZCとする。そして、参照信号生成部１０６，２０６は、参照信号のサイズをRB単位(12[subcarrier])に合わせるため、系列長NZC= 71のZC系列を巡回拡張（系列の前方データを後方にコピー）して、帯域幅NSC = 288×(1/4) = 72の参照信号を生成する。
＜参照信号のマッピング方法＞
次に、無線送信装置１００のマッピング部１０７及び無線受信装置２００のデマッピング部２０７における参照信号のマッピング（デマッピング）処理の詳細について説明する。
マッピング部１０７は、上述したように生成した参照信号（ZC系列）を、周波数領域において(2Nmax/2n)のマッピング間隔でマッピングする。換言すると、マッピング部１０７は、周波数領域において、ZC系列の系列長の算出に用いたサブキャリア間隔の比(2n/2nNmax)の逆数である(2Nmax/2n)と同数のサブキャリア毎にZC系列を等間隔にマッピングする。
例えば、送信データ（参照信号）に設定されたサブキャリア間隔が15kHz (n=0)であり、最大サブキャリア間隔が60kHz (Nmax=2)である場合（つまり、(2Nmax/2n)=4の場合）、図８Ｂに示すように、マッピング部１０７は、４サブキャリア（=60kHz）のマッピング間隔で参照信号を等間隔にマッピングする。
周波数領域における(2Nmax/2n)個のサブキャリアのマッピング間隔での等間隔のマッピングは、時間領域において(2Nmax / 2n)個のZC系列を繰り返すことと等価である。例えば、図８Ｂでは、無線送信装置１００は、参照信号として、時間領域において４(=2Nmax / 2n)個のZC系列を連続して送信する。
一方、無線受信装置２００のデマッピング部２０７は、FFT部２０４から入力される参照信号から、周波数領域において(2Nmax/2n)個のサブキャリアのマッピング間隔でマッピングされたZC系列を抽出する。
以上、マッピング方法（デマッピング方法）について説明した。
このように、本実施の形態の参照信号の生成方法では、無線送信装置１００及び無線受信装置２００は、最大サブキャリア間隔に対する、データのサブキャリア間隔の比(2n/2Nmax)に応じた系列長のZC系列を用いて参照信号として生成する。
また、無線送信装置１００は、データのサブキャリア間隔に対する、最大サブキャリア間隔の比(2Nmax /2n)に応じたマッピング間隔で、生成したZC系列をサブキャリアにマッピングする。換言すると、無線送信装置１００は、時間領域において、上記比(2Nmax / 2n)と同数のZC系列を連続して送信する。また、無線受信装置２００は、上記比(2Nmax /2n)に応じたマッピング間隔に基づいて、受信した参照信号からZC系列を抽出する。
本実施の形態では、隣接するセル間で異なるサブキャリア間隔が適用される場合、セル間では参照信号（例えばDMRS）のOFDMシンボル長が異なるものの、これらの参照信号を構成するZC系列の系列長は同一となる。換言すると、通信システム内の各セルでは、実際に設定される送信データのサブキャリア間隔に依らず、最大サブキャリア間隔におけるOFDMシンボル長（又はFFT窓）（つまり、OFDMシンボル長が最も短くなる場合）と同程度の系列長のZC系列が使用される。そして、各セルでは、実際に設定される送信データのサブキャリア間隔におけるOFDMシンボル長に応じて、生成されたZC系列が時間領域において繰り返し送信される。
例えば、図８Ａに示すように、LTEのUplinkでは、ZC系列は、各サブキャリアにマッピングされ、OFDMシンボル長に対応する系列長となる。これに対して、図８Ｂに示すように、本実施の形態では、ZC系列は、設定されるサブキャリア間隔と最大サブキャリア間隔との比に応じて決定されるマッピング間隔（図８Ｂでは４サブキャリア毎）でサブキャリアにマッピングされ、時間領域において、OFDMシンボル長の区間において、当該マッピング間隔（図８Ｂでは４サブキャリア）に対応する個数のZC系列が連続して送信される。
これにより、各セルで生成される参照信号を構成するZC系列間では、各セルに設定されるサブキャリア間隔に依らず、系列長が全て含まれる関係になるので、良好な相互相関特性が得られる。
例えば、図９に示す隣接するセル１及びセル２において、セル１のサブキャリア間隔は15kHzであり、セル２のサブキャリア間隔は60kHzである。この場合、参照信号のOFDMシンボルの時間長は、セル１の方がセル２よりも４倍長くなる。ただし、セル１の参照信号は、セル２の参照信号を構成するZC系列を４回繰り返して構成される。これにより、図９に示すように、セル１の参照信号を構成するZC系列は、セル２の無線受信装置２００（基地局又は端末）におけるFFT窓内に全て含まれる。つまり、セル１及びセル２で参照信号のシンボルがマッピングされる時間・周波数リソースが重なる場合でも、図９に示すように、セル２の無線受信装置２００（基地局又は端末）における参照信号の受信処理でのFFT窓幅は、セル１の参照信号の一部である１つのZC系列と同一の時間長となる。このため、セル１及びセル２の各々で参照信号に用いられるZC系列の相互相関特性は低くなる。よって、セル２では、ZC系列を用いた参照信号のチャネル推定精度の劣化を防止することができる。
図１０は、図３に示した計算機シミュレーション結果に加え、本実施の形態の方法を適用した場合のZC系列間の相互相関特性の一例を示した図である。
図１０において、「異なるサブキャリア間隔のZC系列間相関（実施の形態）」の結果は、本実施の形態で説明した方法を用いて生成した参照信号を用いた結果である。詳細には、セル１では、サブキャリア間隔を15kHzとし、参照信号帯域を24RBs（= 4.32MHz）とし、参照信号の帯域幅NSC =288（=12×24）[subcarrier]とし、ZC系列の系列長NZC=71（NZCはNSC×(1/4)を超えない最大の素数）とする。セル２では、サブキャリア間隔を60kHzとし、参照信号帯域を6RBs（= 4.32MHz）とし、NSC =72（=12×6）[subcarrier]、NZC=71とする。また、セル２を受信側とし、セル１を干渉信号を送信する送信側とする。
図１０より、本実施の形態で説明した方法を用いて生成した参照信号は、「同一サブキャリア間隔のZC系列間相関」（一点鎖線）と同程度の相互相関特性を得ることができ、異なるサブキャリア間隔のZC系列間の相互相関値の増加を防止できていることが分かる。
このように、本実施の形態によれば、無線送信装置１００は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の比（第１の比）に応じた系列長のZC系列を用いて参照信号を生成し、上記第１の比の逆数（第２の比）に応じたマッピング間隔で、参照信号のZC系列を所定のサブキャリアにマッピングする（つまり、時間領域でのZC系列の繰り返し送信回数を決定する）。
これにより、セル間において異なるサブキャリア間隔が適用される場合でも、参照信号を構成するZC系列の系列長をセル間で揃えることができる。よって、セル間で参照信号の時間長が異なる場合でも大きなセル間干渉（参照信号間干渉）を抑え、ZC系列を用いた参照信号のチャネル推定精度を向上させることができる。
また、本実施の形態において、生成される参照信号は、時間領域において、低いCM/PAPR特性を持つZC系列を繰り返して構成されるので、LTEと同様の低いCM/PAPR特性を維持することができる。
［他の実施の形態］
（１）上記実施の形態では、系列長NZCをNSC×(2n /2Nmax)より小さい最大の素数とする場合について説明した。しかし、系列長NZCはNSC×(2n /2Nmax)より大きい最小の素数としてもよい。
例えば、参照信号の帯域幅が24RBs（NSC=288 [subcarrier]）であり、サブキャリア間隔が15kHz (n=0)であり、想定される最大サブキャリア間隔が60kHz（Nmax=2）である場合、NZCは288×(1/4)=72より大きい最小の素数であるNZC=73となる。無線送信装置１００及び無線受信装置２００は、さらに、RB単位（12[subcarrier]）に合わせるため、系列長NZC= 73のZC系列の先頭又は末尾の１サンプルを切り取り、NSC = 288×(1/4) = 72の参照信号を生成する。
この場合も、上記実施の形態と同様、セル間において異なるサブキャリア間隔が適用される場合でも、セル間干渉（参照信号間干渉）を抑え、ZC系列を用いた参照信号のチャネル推定精度を向上させることができる。
（２）上記実施の形態において、異なるセルに対して、周波数領域のマッピング位置（Comb位置）を変えた参照信号を割り当ててもよい。つまり、周波数領域における参照信号のマッピング位置（Comb位置と呼ぶこともある）は、異なる系列グループにそれぞれ対応付けられてもよい。
例えば、LTEでは式（１）のqが異なる系列を異なる系列グループとして用いたのに対して、本開示の一態様では、qに加えて、図１１に示すComb位置（#1〜#4）が異なる系列も異なる系列グループとして扱ってもよい。ここで、同一の系列グループに属するComb位置（マッピング位置）は、上述したように、設定されるサブキャリア間隔と最大サブキャリア間隔との比（2Nmax/2n）と同数のサブキャリア毎に設定される。
これにより、システム全体で使用可能な系列グループ数が増加するので、同一系列グループを使用したセル間距離を長くすることができ、参照信号のセル間干渉が低減できる。なお、全てのComb位置を使用する必要はなく、相互相関が低い一部のComb位置のみを参照信号として使用してもよい。
（３）上記実施の形態で示す参照信号を適用するか否かは、基地局の指示によって選択可能としてもよい。基地局の指示方法としては、RRC（Radio Resource Control）シグナリング、物理チャネル（PDCCH（Physical Downlink Control Channel）等）又は報知チャネルでシステム情報として通知すればよい。なお、上記実施の形態で示す参照信号を適用しない場合は、サブキャリア間隔設定部１０５，２０５から出力するサブキャリア間隔（2n×15kHz及び2Nmax×15kHz）を同一の値(n=Nmax)としてもよい。
（４）上記実施の形態は、DMRS又はSRSに適用することができる。また、上記実施の形態は、ZC系列又はCAZAC (Constant Amplitude Zero Auto-Correlation) 系列を用いたチャネル(例えばLTEのPUCCH（Physical Uplink Control Channel）等)にも同様に適用できる。
また、上記実施の形態において、参照信号に用いる系列はZC系列に限定されない。例えば、ZC系列と類似の特性を持つCAZAC系列等の系列を適用してもよい。
（５）上記実施の形態において、サブキャリア間隔（2n × 15kHz及び2Nmax ×15kHz）の設定に使用されるパラメータn、Nmaxは、負の値でもよい。例えば、データのサブキャリア間隔が3.75kHz (n = -2)、想定される最大サブキャリアが15kHz (Nmax = 0)の場合、無線送信装置１００及び無線受信装置２００は、ZC系列を周波数領域で４個のサブキャリア毎のマッピング間隔（15kHz間隔）で配置して（つまり、時間領域でZC系列を4回繰り返して）、3.75kHzの参照信号を生成する。
（６）上記実施の形態では、データと参照信号とを異なるOFDMシンボルとし、時間多重する場合について説明したが、本開示はこれに限定されず、例えば、図１２に示すように、データと参照信号とを周波数多重してもよい。周波数多重する場合、マルチキャリア信号となり、OFDMシンボルのCM/PAPRは増加するが、データの伝送効率が向上する。よって、低CM/PAPRが要求されない通信状況と、低CM/PAPRが要求される通信状況で、周波数多重と時間多重とを切り替えてもよい。例えば、無線送信装置１００は、下り回線では周波数多重に切り替え、上り回線では時間多重に切り替えてもよい。
（７）式（３）では、送信データに設定されるサブキャリア間隔と最大サブキャリア間隔との比を、2Nmaxと2nとの比として表したが、これに限定されず、例えば、（2Nmax×15kHz）と（2n ×15kHz）との比として表してもよく、Nmaxとnとの比として表してもよい。
（８）上記実施の形態において用いた各パラメータの値（サブキャリア間隔の基準値：15kHz、参照信号の割当帯域（RB数）など）に限定されるものではない。
（９）上記実施の形態では、本開示の一態様をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。
上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるＬＳＩとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのＬＳＩ又はＬＳＩの組み合わせによって制御されてもよい。ＬＳＩは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部または全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。ＬＳＩはデータの入力と出力を備えてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
本開示の無線送信装置は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号を生成する生成部と、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、前記参照信号の前記系列を所定のサブキャリアにマッピングするマッピング部と、前記送信データ及び前記参照信号を送信する送信部と、を具備する。
本開示の無線送信装置において、前記系列長は、前記第１の比に前記参照信号の帯域幅を乗算した値を超えない最大の素数である。
本開示の無線送信装置において、前記系列長は、前記第１の比に前記参照信号の帯域幅を乗算した値を超える最小の素数である。
本開示の無線送信装置において、前記マッピング部は、前記第２の比と同数のサブキャリア毎に前記系列を等間隔にマッピングする。
本開示の無線送信装置において、前記送信部は、時間領域において、前記第２の比と同数の前記系列を連続して送信する。
本開示の無線送信装置において、周波数領域における前記参照信号のマッピング位置は、異なる系列グループにそれぞれ対応付けられ、同一の前記系列グループに属する前記マッピング位置は、前記第２の比と同数のサブキャリア毎に設定される。
本開示の無線送信装置において、前記系列は、Zadoff-Chu系列である。
本開示の無線送信装置において、前記参照信号は、DMRS（Demodulation Reference Signal）である。
本開示の無線受信装置は、無線送信装置から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信する受信部と、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、前記送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて前記参照信号のレプリカを生成する生成部と、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、前記参照信号から、所定のサブキャリアにマッピングされた前記系列を抽出するデマッピング部と、前記抽出された系列と、前記レプリカとを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定部と、前記チャネル推定値を用いて前記送信データの等化処理を行う周波数領域等化部と、を具備する。
本開示の送信方法は、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号を生成し、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、前記参照信号の前記系列を所定のサブキャリアにマッピングし、前記送信データ及び前記参照信号を送信する。
本開示の受信方法は、無線送信装置から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信し、設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、前記送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて前記参照信号のレプリカを生成し、前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、前記参照信号から、所定のサブキャリアにマッピングされた前記系列を抽出し、前記抽出された系列と、前記レプリカとを用いてチャネル推定値を算出し、前記チャネル推定値を用いて前記送信データの等化処理を行う。
本開示の一態様は、移動通信システムに有用である。
１００ 無線送信装置
１０１ 符号化部
１０２ 変調部
１０３，１０７ マッピング部
１０４，１０８，２１２ IFFT部
１０５，２０５ サブキャリア間隔設定部
１０６，２０６ 参照信号生成部
１０７ マッピング部
１０９ 信号多重部
１１０ 送信部
１１１，２０１ アンテナ
２００ 無線受信装置
２０２ 受信部
２０３ 信号分離部
２０４，２０９ FFT部
２０７，２１０ デマッピング部
２０８ チャネル推定部
２１１ 周波数領域等化部
２１３ 復調部
２１４ 復号部

Claims (11)

  1. 設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号を生成する生成部と、
    前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、前記参照信号の前記系列を所定のサブキャリアにマッピングするマッピング部と、
    前記送信データ及び前記参照信号を送信する送信部と、
    を具備する無線送信装置。
  2. 前記系列長は、前記第１の比に前記参照信号の帯域幅を乗算した値を超えない最大の素数である、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  3. 前記系列長は、前記第１の比に前記参照信号の帯域幅を乗算した値を超える最小の素数である、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  4. 前記マッピング部は、前記第２の比と同数のサブキャリア毎に前記系列を等間隔にマッピングする、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  5. 前記送信部は、時間領域において、前記第２の比と同数の前記系列を連続して送信する、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  6. 周波数領域における前記参照信号のマッピング位置は、異なる系列グループにそれぞれ対応付けられ、
    同一の前記系列グループに属する前記マッピング位置は、前記第２の比と同数のサブキャリア毎に設定される、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  7. 前記系列は、Zadoff-Chu系列である、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  8. 前記参照信号は、DMRS（Demodulation Reference Signal）である、
    請求項１に記載の無線送信装置。
  9. 無線送信装置から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信する受信部と、
    設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、前記送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて前記参照信号のレプリカを生成する生成部と、
    前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、前記参照信号から、所定のサブキャリアにマッピングされた前記系列を抽出するデマッピング部と、
    前記抽出された系列と、前記レプリカとを用いてチャネル推定値を算出するチャネル推定部と、
    前記チャネル推定値を用いて前記送信データの等化処理を行う周波数領域等化部と、
    を具備する無線受信装置。
  10. 設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて参照信号を生成し、
    前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔で、前記参照信号の前記系列を所定のサブキャリアにマッピングし、
    前記送信データ及び前記参照信号を送信する、
    送信方法。
  11. 無線送信装置から送信される送信データ及び参照信号を含む受信信号を受信し、
    設定可能な最大サブキャリア間隔に対する、前記送信データに設定される第１のサブキャリア間隔の第１の比に応じた系列長の系列を用いて前記参照信号のレプリカを生成し、
    前記第１の比の逆数である第２の比に応じたマッピング間隔に基づいて、前記参照信号から、所定のサブキャリアにマッピングされたの前記系列を抽出し、
    前記抽出された系列と、前記レプリカとを用いてチャネル推定値を算出し、
    前記チャネル推定値を用いて前記送信データの等化処理を行う、
    受信方法。
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