JPWO2014155494A1 - 無線通信システム、基地局、無線通信装置および無線通信方法 - Google Patents

Abstract

あるチャネルでデータを送信することを許可する無線通信装置の数を増やす。基地局（１０）は、同一セルに属する無線通信装置（２１〜２５）の少なくとも一部を複数のグループに分類する。基地局（１０）は、第１のグループに対して、自身を巡回シフトしたものと直交する信号系列（３１）を割り当て、第２のグループに対して、信号系列（３１）および信号系列（３１）を巡回シフトしたものと異なり、自身を巡回シフトしたものと直交する信号系列（３３）を割り当てる。第１のグループに属する無線通信装置（２１，２２）は、信号系列（３１）または信号系列（３１）を巡回シフトした信号系列（３２）を用いてデータを拡散変調する。第２のグループに属する無線通信装置（２３，２４）は、信号系列（３３）または信号系列（３３）を巡回シフトした信号系列（３４）を用いてデータを拡散変調する。

Description

本発明は無線通信システム、基地局、無線通信装置および無線通信方法に関する。

現在、複数の無線通信装置が基地局にアクセスするセルラ方式の無線通信システムが利用されている。このような無線通信システムの中には、同一チャネル上で同時に２以上の無線通信装置が基地局にデータを送信できるように、２以上の無線通信装置のデータを拡散用の信号系列を用いて符号分割多重するようにしたものがある。

例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる無線通信規格では、上り制御チャネル上に２以上のユーザ端末の制御データを符号分割多重することができる。ＬＴＥの基地局は、セルＩＤに応じた１つのＣＡＺＡＣ（Constant Amplitude Zero Auto-Correlation）系列を使用する。ＣＡＺＡＣ系列は、位相差がゼロでない限り自己相関がゼロであり、自身を巡回シフトした何れの信号系列とも直交する特性を備える。ただし、ＣＡＺＡＣ系列は、それを巡回シフトしたものではない他のＣＡＺＡＣ系列との間では、相互相関がある程度低いという準直交性を有するものの、完全な直交性は保証していない。

ＬＴＥの基地局は、同一セルに属する一のユーザ端末と他の一のユーザ端末に異なるシフト量（ゼロを含む）を指定する。２つのユーザ端末は、それぞれ、セルＩＤに応じた同じＣＡＺＡＣ系列を基地局から指定されたシフト量だけ巡回シフトし、制御データの拡散変調に用いる。これにより、当該一のユーザ端末が送信する上り制御チャネル信号と当該他の一のユーザ端末が送信する上り制御チャネル信号とは直交することになり、基地局は２つの上り制御チャネル信号を重畳して受信しても互いに分離することができる。

ところで、無線通信システムの利用形態の１つとして、ＭＴＣ（Machine Type Communication）またはＭ２Ｍ（Machine-to-Machine）通信と呼ばれるものが議論されている。ＭＴＣ端末は、携帯電話機などユーザ操作に応じて無線通信を行うユーザ端末と異なり、ユーザが操作しなくても自律的にデータを送信し得る。ＭＴＣ端末の例として、エネルギー消費量を測定して報告するスマートメータ、走行状況を監視して報告する車載器、稼働状況を監視して報告する家電機器などが挙げられる。ＭＴＣの普及によって、１つのセルに属する無線通信装置が大きく増加することになる可能性がある。

多数のＭＴＣ端末をサポートするにあたり、ユーザが操作する従来のユーザ端末とＭＴＣ端末とへの無線リソースの割当方法についても議論が行われている。例えば、ＬＴＥの無線通信規格の議論の中で、従来のユーザ端末が使用する従来の上り制御チャネルに加えて、ＭＴＣ端末専用の上り制御チャネルを別途設けることが提案されている。

Vodafone, "Proposed SID: Provision of low-cost MTC UEs based on LTE", RP-111112, 3GPP TSG-RAN meeting #53, Sept. 2011. Huawei, HiSilicon, CMCC, "Overview on low-cost MTC UEs based on LTE", R1-112912, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #66bis, Nov. 2011. Sony Corporation, Sony Europe Limited, "Consideration on Approaches for Low-Cost MTC UEs", R1-112917, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #66bis, Nov. 2011. Ericsson, ST-Ericsson, "Standards aspects impacting UE costs", R1-112929, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #66bis, Nov. 2011. IPWireless Inc., "Backwards compatible support for reduced bandwidth MTC LTE UEs", R1-114268, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #67, Nov. 2011.

２以上の無線通信装置に符号分割多重のための信号系列を割り当てるとき、上記のような従来技術では、これらの無線通信装置がいつデータを送信しても干渉が生じないように信号系列の間の直交性を重視している。例えば、ＬＴＥの基地局は、１つのセル内では１つのＣＡＺＡＣ系列から巡回シフトによって得られる直交する複数の信号系列を使用する。しかし、互いに直交な信号系列の数には限りがあるため、従来技術では、セルに属する無線通信装置が増加すると符号分割多重のための信号系列が不足するおそれがある。

割り当てる信号系列が不足する場合、一部の無線通信装置によるデータ送信を待たせるか、または、当該データを送信するためのチャネルを増やすことが考えられる。前者の場合、無線通信のスループットが低下し得る。後者の場合、無線リソースの利用効率が低下し、また、スケジューリングが複雑になるおそれがある。

一方で、同一セルに属する無線通信装置の中には、他の種類の無線通信装置と比べてデータ送信量やデータ送信頻度が小さいものも存在し得る。例えば、多くのＭＴＣ端末は、少量のデータを長周期で間欠的に送信する可能性が高い。このような無線通信装置からの送信信号は、他の無線通信装置からの送信信号と頻繁に干渉するわけではない。

１つの側面では、本発明は、あるチャネルでデータを送信することを許可する無線通信装置の数を増やすことができる無線通信システム、基地局、無線通信装置および無線通信方法を提供することを目的とする。

１つの態様では、基地局と複数の無線通信装置とを有する無線通信システムが提供される。基地局は、複数の無線通信装置が同一セルに属するとき、複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類する。また、基地局は、第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、第２のグループに対して、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる。複数の無線通信装置それぞれは、第１のグループに属する場合、第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して基地局に送信する。また、複数の無線通信装置それぞれは、第２のグループに属する場合、第２の信号系列または第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して基地局に送信する。

１つの態様では、同一セルに属する複数の無線通信装置と通信可能な基地局が提供される。基地局は、制御部と受信部とを有する。制御部は、複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類し、第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、第２のグループに対して、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる。受信部は、第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調された第１のグループからの送信信号と、第２の信号系列または第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調された第２のグループからの送信信号とが、重畳されて受信されることを許容する。

１つの態様では、受信部と変調部とを有する無線通信装置が提供される。受信部は、同一セルに属する複数の無線通信装置の少なくとも一部を複数のグループに分類する基地局から、自装置の属するグループについての情報を受信する。変調部は、自装置の属するグループに応じた信号系列を用いて、基地局に送信するデータを拡散変調する。変調部は、自装置が第１のグループに属する場合、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて、データを拡散変調する。変調部は、自装置が第１のグループと異なる第２のグループに属する場合、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列、または、第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて、データを拡散変調する。

１つの態様では、基地局および同一セルに属する複数の無線通信装置を含む無線通信システムが実行する無線通信方法が提供される。同一セルに属する複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類する。第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、第２のグループに対して、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる。第１のグループに属する無線通信装置が基地局に、第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して送信する。第２のグループに属する無線通信装置が基地局に、第２の信号系列または第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して送信する。

１つの側面では、あるチャネルでデータを送信することを許可する無線通信装置の数を増やすことができる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。

第１の実施の形態の無線通信システムを示す図である。 第２の実施の形態の無線通信システムを示す図である。 無線フレームの例を示す図である。 無線フレームに含まれるＰＵＣＣＨの例を示す図である。 ＰＵＣＣＨ信号の生成手順の例を示す第１の図である。 ＰＵＣＣＨ信号の生成手順の例を示す第２の図である。 ＣＡＺＡＣ系列とその巡回シフトの例を示す図である。 ＣＡＺＡＣ系列とシフト量とＯＣＣの割当方法の例を示す図である。 基地局の例を示すブロック図である。 ＭＴＣ端末の例を示すブロック図である。 基地局の受信制御の手順例を示すフローチャートである。 ＭＴＣ端末の送信制御の手順例を示すフローチャートである。 基地局とＭＴＣ端末の間の通信例を示すシーケンス図である。 基地局の他の例を示すブロック図である。 ＭＴＣ端末の他の例を示すブロック図である。 基地局とＭＴＣ端末の間の他の通信例を示すシーケンス図である。

以下、本実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の無線通信システムを示す図である。

第１の実施の形態の無線通信システムは、基地局１０および無線通信装置２１〜２５を有する。基地局１０は、少なくとも１つのセルを管理し、当該セルに属する無線通信装置からのアクセスを受け付ける。無線通信装置２１〜２５は、基地局１０にアクセスすることができる。ここでは、無線通信装置２１〜２５が同一のセルに属しているとする。

無線通信装置２１〜２５は、固定無線通信装置でもよいし移動無線通信装置でもよい。無線通信装置２１〜２５のうち、無線通信装置２１〜２４は第１の種類の無線通信装置であり、無線通信装置２５は第２の種類の無線通信装置である。第１の種類の無線通信装置は、例えば、スマートメータや車載器や家電機器など、ユーザ操作がなくても自律的にデータ通信を行い得るＭＴＣ端末である。第２の種類の無線通信装置は、例えば、携帯電話機など、ユーザ操作に応じてデータ通信を行うユーザ端末である。好ましくは、第１の種類の無線通信装置は、第２の種類の無線通信装置よりも送信量や送信頻度が小さい。

基地局１０は、制御部１１および受信部１２を有する。
制御部１１は、無線通信装置２１〜２５の少なくとも一部を、第１および第２のグループを含む複数のグループに分類する。例えば、制御部１１は、第１の種類の無線通信装置を複数のグループに分類し、第２の種類の無線通信装置を何れのグループにも分類しない。ここでは、無線通信装置２１，２２がグループ１に属し、無線通信装置２３，２４がグループ２に属するようにグループ化されたとする。無線通信装置２１〜２４のグループ化は、無線通信装置２１〜２４の現在位置に基づいて行ってもよい。例えば、制御部１１は、近い位置にある無線通信装置同士が同じグループに属し、離れた位置にある２つの無線通信装置が異なるグループに属するようにグループ化する。

また、制御部１１は、複数のグループそれぞれに、データの符号分割多重化のための信号系列を割り当てる。制御部１１は、グループ１に対して信号系列＃１（信号系列３１）を割り当て、グループ２に対して信号系列＃２（信号系列３３）を割り当てる。信号系列３３は、信号系列３１および信号系列３１を巡回シフトした何れの信号系列とも異なるものである。信号系列３１，３３は、例えば、異なるＣＡＺＡＣ系列である。信号系列３１，３３は、それぞれ、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備える。一方で、信号系列３１または信号系列３１を巡回シフトしたものと、信号系列３３または信号系列３３を巡回シフトしたものとの間では、直交性が保証されていないものの、相互相関が比較的小さいという準直交性（または、疑似直交性）が成立し得る。

受信部１２は、グループ１に属する無線通信装置２１，２２から、信号系列３１または信号系列３１を巡回シフトした信号系列（信号系列３２を含む）を用いて拡散変調されたデータが、あるチャネルで受信されることを許容する。また、受信部１２は、グループ２に属する無線通信装置２３，２４から、信号系列３３または信号系列３３を巡回シフトした信号系列（信号系列３４を含む）を用いて拡散変調されたデータが、上記と同じチャネルで受信されることを許容する。このチャネルは上り制御チャネルでもよく、データは上り制御チャネルで伝送する制御データでもよい。無線通信装置２１〜２４のうちの２以上の無線通信装置のデータが、同一の周波数および同一の時間に重畳されて受信され得る。

このとき、受信部１２は、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）や空間分割多元接続の技術を用いて、異なるグループに異なる指向性のビームを割り当ててもよい。その場合、受信部１２は、グループ１に第１のビームを割り当て、無線通信装置２１，２２から第１のビームに従ってデータを受信する。また、受信部１２は、グループ２に第１のビームと指向性の異なる第２のビームを割り当て、無線通信装置２３，２４から第２のビームに従ってデータを受信する。データ受信におけるビームフォーミングは、例えば、複数のアンテナで受信された無線信号を重み付けして合成することで行う。

無線通信装置２１，２２は、信号系列３１または信号系列３１を巡回シフトした信号系列を用いて、データを拡散変調して基地局１０に送信する。例えば、無線通信装置２１が信号系列３１を使用し、無線通信装置２２が信号系列３２を使用する。その場合、無線通信装置２１，２２の送信信号は互いに直交し、干渉しないことが期待できる。同様に、無線通信装置２３，２４は、信号系列３３または信号系列３３を巡回シフトした信号系列を用いて、データを拡散変調して基地局１０に送信する。例えば、無線通信装置２３が信号系列３３を使用し、無線通信装置２４が信号系列３４を使用する。その場合、無線通信装置２３，２４の送信信号は互いに直交し、干渉しないことが期待できる。

一方で、信号系列３１，３２は、信号系列３３，３４と直交することが保証されていない。よって、無線通信装置２１，２２の送信信号が無線通信装置２３，２４の送信信号と干渉するリスクはゼロではない。ただし、信号系列３１，３２と信号系列３３，３４との間の準直交性（または、疑似直交性）により、干渉が低減される。また、無線通信装置２１〜２４のデータ送信量やデータ送信頻度が小さければ、実質的な干渉リスクは小さくなる。更に、各無線通信装置の現在位置に応じて無線通信装置２１〜２４をグループ化する方法やビームフォーミング技術を利用すれば、干渉をより低減し得る。

もし、無線通信装置２１〜２５に割り当て可能な信号系列が、セル固有の１つの信号系列（例えば、１つのＣＡＺＡＣ系列）を巡回シフトして得られる直交性の保証された信号系列のみである場合、信号系列が不足してしまう可能性がある。この場合、無線通信のスループットが低下する可能性や無線リソースの利用効率が低下する可能性がある。これに対し、第１の実施の形態の無線通信システムによれば、ＣＡＺＡＣ系列のような信号系列が複数用意されて複数のグループに割り振られる。これにより、割り当て可能な信号系列を増やすことができる。また、グループ内では干渉を生じさせないようにすることが容易であり、グループ間の干渉も低減される。その結果、セル内の無線通信装置が多いときでも、無線通信のスループットや無線リソースの利用効率を改善できる。

［第２の実施の形態］
図２は、第２の実施の形態の無線通信システムを示す図である。
第２の実施の形態の無線通信システムは、セルラ方式の通信システムである。この無線通信システムは、基地局１００、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３を含む複数のＭＴＣ端末、および、ユーザ端末３００を含む１またはそれ以上のユーザ端末を有する。ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００は、基地局１００が管理する同一のセルに属している。なお、隣接するセルおよび隣接する基地局も存在するが、図２では記載を省略している。

基地局１００は、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００と無線通信を行い、また、図示しない有線ネットワークに接続されている無線通信装置である。基地局１００は、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００からアクセスを受け付けて無線コネクションを確立し、各種のユーザデータや制御データを無線コネクション上で送受信する。基地局１００は、有線ネットワークを介して隣接する基地局と通信することもある。

ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３は、ユーザが操作しなくても自律的に基地局１００にデータを送信し得る、ＭＴＣ（または、Ｍ２Ｍ通信）用の無線端末装置である。ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３の例としては、スマートメータ、車載器、家電機器などが挙げられる。ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３は、例えば、定期的に基地局１００にアクセスし、各ＭＴＣ端末で測定された指標値を示すユーザデータを、基地局１００を介して所定のサーバ装置に報告する。ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３のデータ送信量やデータ送信頻度は、ユーザ端末３００と比べて十分に小さいことが多い。

ユーザ端末３００は、ユーザが操作する無線端末装置である。ユーザ端末３００の例としては、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型コンピュータ、ノード型コンピュータなどが挙げられる。ユーザ端末３００は、例えば、ユーザ操作に応じて、基地局１００を介してメールサーバに電子メールを送信し、また、基地局１００を介してＷｅｂサーバに静止画像や動画像などのコンテンツを要求する。ユーザ端末３００は、バースト的に短時間に大量のデータを送受信することがある。なお、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００は、固定無線通信装置であってもよいし、移動無線通信装置であってもよい。

なお、基地局１００は第１の実施の形態の基地局１０の一例である。ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３は、第１の実施の形態の無線通信装置２１〜２４の一例である。ユーザ端末３００は第１の実施の形態の無線通信装置２５の一例である。

図３は、無線フレームの例を示す図である。
このような無線フレームが、基地局１００とＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００との間で伝送される。ここでは、復信方式として周波数分割復信（ＦＤＤ：Frequency Division Duplex）を用いるとする。すなわち、各無線端末装置から基地局１００への上りリンク（ＵＬ：Uplink）方向と基地局１００から各無線端末装置への下りリンク（ＤＬ：Downlink）方向とで、それぞれ無線フレームが送信される。ただし、第２の実施の形態において、復信方式として時分割復信（ＴＤＤ：Time Division Duplex）を用いるようにすることも可能である。

無線フレームは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplex）変調されている。無線フレーム内の無線リソースは、周波数軸方向および時間軸方向に細分化されて管理される。周波数軸方向の無線リソースの最小単位はサブキャリアであり、時間軸方向の無線リソースの最小単位はシンボルである。

長さ１０ｍｓの無線フレームは、長さ１ｍｓのサブフレームを１０個含む（サブフレーム＃０〜＃９）。周波数軸方向では、サブフレームは、１２サブキャリアに相当するリソースブロック（ＲＢ：Resource Block）を複数含む。サブフレームに含まれるリソースブロックの数は、基地局１００が使用する周波数帯域（システム帯域）の幅に応じて異なる。時間軸方向では、サブフレームは、長さ０．５ｍｓのスロットを２個含む。スロットに含まれるシンボルの数は、後述するように７個または６個である。

上記のような無線リソースを用いて、基地局１００とＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００との間に、各種の物理チャネルが設定される。ＵＬ物理チャネルには、主にユーザデータを伝送する物理上りリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：Physical Uplink Shared Channel）や、主に制御データを伝送する物理上りリンク制御チャネル（ＰＵＣＣＨ：Physical Uplink Control Channel）が含まれる。ＤＬ物理チャネルには、主にユーザデータを伝送する物理下りリンク共有チャネル（ＰＤＳＣＨ：Physical Downlink Shared Channel）や、主に制御データを伝送する物理下りリンク制御チャネル（ＰＤＣＣＨ：Physical Downlink Control Channel）が含まれる。

図４は、無線フレームに含まれるＰＵＣＣＨの例を示す図である。
無線通信におけるマルチパスを考慮して、隣接するシンボルの間にはＣＰ（Cyclic Prefix）と呼ばれるガードインターバルが挿入される。ＣＰは、本来のデータ信号の一部分をコピーしたものである。ＣＰの種類には、ノーマルＣＰとノーマルＣＰより長い拡張ＣＰの２つがある。ノーマルＣＰが用いられるとき、スロットは７個のシンボルを含み、拡張ＣＰが用いられるとき、スロットは６個のシンボルを含む。

ここでは、１スロット・１リソースブロックに相当する無線リソースを用いて、１つのＰＵＣＣＨが設定されているとする。ノーマルＣＰが用いられる場合、シンボル＃２〜＃４で参照信号（ＲＳ：Reference Signal）が送信される。参照信号は、無線同期や品質測定などに用いられる既知信号である。参照信号が送信されないシンボル＃０，＃１，＃５，＃６では、制御データを送信することが可能である。また、拡張ＣＰが用いられる場合、シンボル＃２，＃３で参照信号が送信される。参照信号が送信されないシンボル＃０，＃１，＃４，＃５では、制御データを送信することが可能である。

ＰＵＣＣＨで伝送され得る制御データには、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）、ＡＣＫ（Acknowledgment）／ＮＡＣＫ（Negative Acknowledgment）およびスケジューリング要求が含まれる。ＣＱＩは、無線端末装置で測定されたＤＬ無線品質を示す品質情報であり、基地局１００によるスケジューリングに用いられる。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、ＤＬユーザデータが無線端末装置において正常に受信されたか否かを示す応答情報であって、基地局１００による再送制御に用いられる。スケジューリング要求は、無線端末装置にＵＬ無線リソースが割り当てられておらず、当該無線端末装置がＵＬユーザデータを送信したいときに、基地局１００にＵＬ無線リソースを要求するものである。

ここで、ＵＬ無線リソースを節約するため、共通のＰＵＣＣＨ用無線リソース上に複数の無線端末装置の制御データが符号分割多重される。各無線端末装置への符号の割り当ては、基地局１００が制御する。第２の実施の形態では、基地局１００は、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００が同じＰＵＣＣＨ用無線リソース上で制御データを同時に送信することを許可する。符号分割多重に用いられる符号としては、以下に説明するＣＡＺＡＣ系列とＯＣＣ（Orthogonal Cover Code）の組み合わせが用いられる。

図５は、ＰＵＣＣＨ信号の生成手順の例を示す第１の図である。
ここでは、ＭＴＣ端末２００が基地局１００にＰＵＣＣＨの制御データを送信する場合を考える。また、ＰＵＣＣＨが割り当てられたスロットではノーマルＣＰが用いられている、すなわち、シンボル＃０，＃１，＃５，＃６で制御データが送信されるとする。

ＭＴＣ端末２００は、ＣＱＩやＡＣＫ／ＮＡＣＫやスケジューリング要求などの制御データを、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）またはＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）を用いてデジタル変調する。ＭＴＣ端末２００は、周波数軸上においてＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボル１つを、長さ１２のＣＡＺＡＣ系列またはこれを巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調する。ＣＡＺＡＣ系列の長さ１２は、ＰＵＣＣＨが割り当てられたリソースブロックのサブキャリア数に対応している。

次に、ＭＴＣ端末２００は、周波数軸上の長さ１２の拡散信号が、時間軸上で更に拡散変調されるようにする。例えば、ＭＴＣ端末２００は、周波数軸上の拡散信号を、制御データの送信に用いられるＯＦＤＭシンボルの数（ここでは、４個）にコピーする。ＭＴＣ端末２００は、周波数軸上の拡散信号に、長さ４のＯＣＣの１シンボル目を掛けて逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）する。これにより、シンボル＃０のＯＦＤＭ信号が生成される。同様に、ＭＴＣ端末２００は、周波数軸上の拡散信号に、ＯＣＣの２〜４シンボル目をそれぞれ掛けて逆高速フーリエ変換する。これにより、シンボル＃１，＃５，＃６のＯＦＤＭ信号が生成される。

ただし、ＭＴＣ端末２００は、周波数領域上でＯＣＣを掛ける代わりに時間軸上でＯＣＣを掛けるようにしても、上記と同様のＯＦＤＭ信号を生成することができる。その場合、ＭＴＣ端末２００は、ＣＡＺＡＣ系列を用いてＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボルを拡散変調した後に逆高速フーリエ変換を行い、時間軸上の拡散信号をＯＦＤＭシンボルの数にコピーする。ＭＴＣ端末２００は、時間軸上の拡散信号にＯＣＣの１〜４シンボル目をそれぞれ掛けることで、シンボル＃０，＃１，＃５，＃６のＯＦＤＭ信号を生成する。なお、参照信号についても、複数の無線通信装置のものが符号分割多重される。

図６は、ＰＵＣＣＨ信号の生成手順の例を示す第２の図である。
ＭＴＣ端末２００は、ＣＡＺＡＣ系列またはそれを巡回シフトしたものとして、Ｃ（０），Ｃ（１），Ｃ（２），…，Ｃ（１０），Ｃ（１１）の信号系列が基地局１００から割り当てられているとする。また、ＭＴＣ端末２００は、ＯＣＣとして、ＯＣＣ（０），ＯＣＣ（１），ＯＣＣ（２），ＯＣＣ（３）の信号系列が割り当てられているとする。また、ＭＴＣ端末２００が送信するＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボルをＳとする。

この場合、例えば、周波数軸上でＳ×Ｃ（０）×ＯＣＣ（０），Ｓ×Ｃ（１）×ＯＣＣ（０），Ｓ×Ｃ（２）×ＯＣＣ（０），…，Ｓ×Ｃ（１０）×ＯＣＣ（０），Ｓ×Ｃ（１１）×ＯＣＣ（０）という拡散信号が生成される。この拡散信号が逆高速フーリエ変換されることで、シンボル＃０のＯＦＤＭ信号が生成される。また、周波数軸上でＳ×Ｃ（０）×ＯＣＣ（１），Ｓ×Ｃ（１）×ＯＣＣ（１），Ｓ×Ｃ（２）×ＯＣＣ（１），…，Ｓ×Ｃ（１０）×ＯＣＣ（１），Ｓ×Ｃ（１１）×ＯＣＣ（１）という拡散信号が生成される。この拡散信号が逆高速フーリエ変換されることで、シンボル＃１のＯＦＤＭ信号が生成される。シンボル＃５，＃６のＯＦＤＭ信号も同様の方法で生成できる。

ここで、ＣＡＺＡＣ系列は、それを巡回シフトした信号系列との間で自己相関がゼロになり直交する特性を有する。すなわち、同じＣＡＺＡＣ系列から用意される複数の信号系列は互いに直交することが保証される。第２の実施の形態では、長さ１２のＣＡＺＡＣ系列１つから、６個の直交する信号系列を用意できるとする。一方、ＣＡＺＡＣ系列は、それを巡回シフトしたものでない他のＣＡＺＡＣ系列との間では、相互相関がある程度低いという準直交性（または、疑似直交性）を有するものの、完全な直交性は保証していない。第２の実施の形態では、長さ１２のＣＡＺＡＣ系列を１１個用意できるとする。

ＯＣＣは、ＣＡＺＡＣ系列とは独立して用意することができる、他のＯＣＣと直交する信号系列である。第２の実施の形態では、長さ４のＯＣＣを３個用意できるとする。この３個のＯＣＣは時間軸上で互いに直交している。１つのＣＡＺＡＣ系列に対して、ＣＡＺＡＣ系列のシフト量（ゼロを含む）とＯＣＣの組み合わせが異なるＯＦＤＭ信号は、互いに直交するため分離することができる。第２の実施の形態では、１つのＣＡＺＡＣ系列に対して、６個×３個＝１８通りのシフト量とＯＣＣの組み合わせが存在する。すなわち、１つのＰＵＣＣＨ上で１８個以下の無線端末装置が同時に制御データを送信しても、それらのＯＦＤＭ信号は互いに干渉せずに基地局１００によって分離される。ただし、第２の実施の形態では、セル内で複数のＣＡＺＡＣ系列を使用することで、共通のＰＵＣＣＨ用無線リソース上で送信が許可される無線端末装置の数を１８より多くすることを目指す。

図７は、ＣＡＺＡＣ系列とその巡回シフトの例を示す図である。
上記の通り、基地局１００は、セル内で１１個のＣＡＺＡＣ系列と６通りのシフト量を使用可能である。ここで、第２の実施の形態において２つのＣＡＺＡＣ系列が異なるとは、一方のＣＡＺＡＣ系列が、他方のＣＡＺＡＣ系列と同一ではなく、他方のＣＡＺＡＣ系列を任意のシフト量だけ巡回シフトした信号系列とも同一ではないことを意味するものとする。すなわち、基地局１００は、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３やユーザ端末３００がＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボルを拡散変調するための信号系列として、１１×６＝６６個の信号系列を用意する。１１個のＣＡＺＡＣ系列は系列番号０〜１０で識別され、６通りのシフト量はシフト番号０〜５で識別される。

例えば、シフト番号＝０はシフト量＝０、シフト番号＝１はシフト量＝２、シフト番号＝２はシフト量＝４、シフト番号＝３はシフト量＝６、シフト番号＝４はシフト量＝８、シフト番号＝５はシフト量＝１０に対応付ける。ここで、系列番号＝０のＣＡＺＡＣ系列がＣ０（０），Ｃ０（１），Ｃ０（２），Ｃ０（３），Ｃ０（４），…，Ｃ０（９），Ｃ０（１０），Ｃ０（１１）という信号系列であるとする。その場合、系列番号＝０／シフト番号＝０の信号系列は、系列番号＝０のＣＡＺＡＣ系列そのものである。また、系列番号＝０／シフト番号＝１の信号系列は、Ｃ０（１０），Ｃ０（１１），Ｃ０（０），Ｃ０（１），Ｃ０（２），…，Ｃ０（７），Ｃ０（８），Ｃ０（９）という信号系列である。

なお、上記の例では、ＣＡＺＡＣ系列を後方へと巡回シフトしている。すなわち、シフト番号が示すシフト量だけ前方から後方に向かってＣＡＺＡＣ系列をシフトし、末尾から溢れた信号を先頭に移動している。ただし、ＣＡＺＡＣ系列を前方へと巡回シフトしてもよい。すなわち、シフト番号が示すシフト量だけ後方から前方に向かってＣＡＺＡＣ系列をシフトし、先頭から溢れた信号を末尾に移動するようにしてもよい。

系列番号が同じでありシフト番号が異なる２つの信号系列は直交している。例えば、系列番号＝０／シフト番号＝０の信号系列と系列番号＝０／シフト番号＝１の信号系列とは直交する。一方、系列番号が異なる２つの信号系列は、相互相関が比較的小さいものの直交するとは限らない。例えば、系列番号＝０／シフト番号＝０の信号系列と系列番号＝１０／シフト番号＝１の信号系列とは直交するとは限らない。

図８は、ＣＡＺＡＣ系列とシフト量とＯＣＣの割当方法の例を示す図である。
第２の実施の形態では、基地局１００は、同じセルに属するＭＴＣ端末を複数のＭＴＣグループに分類する。そして、基地局１００は、各ＭＴＣグループに対して１つのＣＡＺＡＣ系列を割り当てる。１１個のＣＡＺＡＣ系列のうち１つは、セル固有のＣＡＺＡＣ系列として、ＭＴＣ端末でないユーザ端末のために用いられる。セル固有のＣＡＺＡＣ系列以外の１０個のＣＡＺＡＣ系列が、ＭＴＣ端末のために用いられる。

セル固有のＣＡＺＡＣ系列の系列番号は、セルＩＤから所定の計算式に従って算出される。基地局１００は、セルＩＤに応じた系列番号を除いた１０個の系列番号を、複数のＭＴＣグループに割り振る。できる限り、異なるＭＴＣグループには異なる系列番号が割り振られることが好ましい。ＭＴＣグループに割り当てられたＣＡＺＡＣ系列の系列番号は、当該ＭＴＣグループのグループＩＤから所定の計算式に従って算出できるようにする。よって、基地局１００は、できる限り異なるＭＴＣグループに異なる系列番号が割り振られるように、複数のＭＴＣグループそれぞれのグループＩＤを決定する。

ＭＴＣ端末以外のユーザ端末それぞれに対しては、基地局１００は、セル固有のＣＡＺＡＣ系列に対するシフト量とＯＣＣとの組み合わせを指定する。例えば、基地局１００は、シフト番号＝０／ＯＣＣ番号＝０をユーザ端末３００に対して通知する。なお、ユーザ端末３００は、セルサーチの際に基地局１００のセルＩＤを知ることができる。

一方、ＭＴＣ端末それぞれに対しては、基地局１００は、ＭＴＣグループに割り当てたＣＡＺＡＣ系列、および、当該ＣＡＺＡＣ系列に対するシフト量とＯＣＣの組み合わせを指定する。同じＭＴＣグループ内のＭＴＣ端末の間では、シフト量とＯＣＣの組み合わせが異なることが好ましい。すなわち、基地局１００は、１つのＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末の数が１８個以下になるよう、ＭＴＣ端末をグループ化することが好ましい。

ここで、ＭＴＣ端末２００，２００−１がＭＴＣグループ１に属し、ＭＴＣ端末２００−２，２００−３がＭＴＣグループ２に属するとする。例えば、基地局１００は、系列番号＝１に相当するグループＩＤ＝ｎとシフト番号＝０／ＯＣＣ番号＝０をＭＴＣ端末２００に通知し、グループＩＤ＝ｎとシフト番号＝０／ＯＣＣ番号＝１をＭＴＣ端末２００−１に通知する。また、例えば、基地局１００は、系列番号＝２に相当するグループＩＤ＝ｍとシフト番号＝２／ＯＣＣ番号＝０をＭＴＣ端末２００−２に通知し、グループＩＤ＝ｍとシフト番号＝２／ＯＣＣ番号＝１をＭＴＣ端末２００−３に通知する。

複数のＭＴＣ端末をグループ化するにあたり、第２の実施の形態では、基地局１００は位置が近いＭＴＣ端末を同じＭＴＣグループに分類し、位置が遠いＭＴＣ端末を異なるＭＴＣグループに分類するようにする。そして、基地局１００は、マルチユーザＭＩＭＯや空間分割多元接続のビームフォーミング技術を用いて、ＭＴＣグループ毎に異なる指向性のビームを用いて無線通信を行う。すなわち、基地局１００は、ＭＴＣグループ１に属するＭＴＣ端末２００からの制御データと、ＭＴＣグループ２に属するＭＴＣ端末２００−２からの制御データとを、異なる指向性のビームによって受信する。

なお、基地局１００は、セルに属するＭＴＣ端末の数が多い場合には、ＭＴＣグループの数が１０を超えることを許容してもよい。すなわち、基地局１００は、あるＭＴＣグループと他の１つのＭＴＣグループとに同じＣＡＺＡＣ系列が割り当てられることを許容してもよい。その場合、基地局１００は、できる限り離れた位置にあるＭＴＣグループに同じＣＡＺＡＣ系列を割り当てるようにすることが好ましい。

また、２つのセルが接するセル境界付近では、一方のセルのＭＴＣグループと他方のセルのＭＴＣグループに異なるＣＡＺＡＣ系列が割り当てられることが好ましい。そこで、基地局１００は、セル境界付近に位置するＭＴＣグループのグループＩＤを決定するにあたり、隣接する基地局とネゴシエーションしてグループＩＤを調整することが好ましい。

図９は、基地局の例を示すブロック図である。
基地局１００は、複数の無線周波（ＲＦ：Radio Frequency）受信部（ＲＦ受信部１１１−１，…，１１１−ｎ）、複数の重み付け部（重み付け部１１２−１，…，１１２−ｎ）、合成部１１３、ＣＰ削除部１１４、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）部１１５および分離部１１６を有する。また、基地局１００は、ＰＵＳＣＨ復調部１２１、ＰＵＳＣＨ復号部１２２、ＰＵＣＣＨ復調部１２３、ＰＵＣＣＨ復号部１２６、チャネル推定部１２７およびビーム制御部１２８を有する。また、基地局１００は、位置情報抽出部１３１、グループ決定部１３２、ＰＤＣＣＨ変調部１４１、ＩＦＦＴ部１４２、ＣＰ付加部１４３およびＲＦ送信部１４４を有する。

ＲＦ受信部１１１−１，…，１１１−ｎは、それぞれ異なるアンテナで受信された無線信号をデジタルベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）する。基地局１００は、４つのアンテナで無線信号を受信する場合、これら４つのアンテナに対応する４つのＲＦ受信部を備える。ＲＦ受信部１１１−１，…，１１１−ｎは、ダウンコンバートのために、例えば、直交復調器、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Band-pass Filter）、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ：Analog to Digital Converter）などの信号処理回路を備える。

重み付け部１１２−１，…，１１２−ｎは、それぞれ対応するＲＦ受信部から取得するデジタルベースバンド信号としての受信信号に対して、ビーム制御部１２８から指定される重み（ウェイト）を掛ける。基地局１００は、４つのアンテナで無線信号受信する場合、４つのＲＦ受信部に対応する４つの重み付け部を備える。

合成部１１３は、重み付け部１１２−１，…，１１２−ｎで重み付けされた受信信号を合算することで、複数のアンテナの受信信号を合成する。なお、基地局１００が複数の指向性のビームを形成する場合、ビームによって重みが異なる。重み付け部１１２−１，…，１１２−ｎおよび合成部１１３は、ビームの数だけ並列に受信信号を処理してもよい。

ＣＰ削除部１１４は、合成部１１３から取得するＯＦＤＭ受信信号におけるＯＦＤＭシンボルのタイミングを検出し、ＯＦＤＭシンボルに付加されているＣＰを削除する。なお、ＣＰは元のＯＦＤＭシンボルの一部分をコピーしたものであるため、ＯＦＤＭ受信信号とそれを遅延させた信号との間の自己相関を求めることでＣＰを探すことができる。

ＦＦＴ部１１５は、ＣＰが削除されたＯＦＤＭ受信信号をＯＦＤＭシンボル単位で高速フーリエ変換する。すなわち、ＦＦＴ部１１５は、時間軸上のＯＦＤＭシンボルに重畳されている複数のサブキャリア信号を分離する。なお、基地局１００は、ＦＦＴ部１１５に代えて、他の種類のフーリエ変換を行う信号処理回路を用いてもよい。

分離部１１６は、ＵＬ無線フレームに含まれる各種の物理チャネルの受信信号を分離する。分離部１１６は、ＰＵＳＣＨの受信信号をＰＵＳＣＨ復調部１２１に出力し、ＰＵＣＣＨの受信信号をＰＵＣＣＨ復調部１２３に出力する。また、分離部１１６は、参照信号などの既知のパイロット信号をチャネル推定部１２７に出力する。

ＰＵＳＣＨ復調部１２１は、ＰＵＳＣＨの受信信号を復調して符号化されたユーザデータを抽出する。変調方式には、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）などのデジタル変調方式が含まれる。ＰＵＳＣＨの変調方式は、各無線端末装置のＵＬ無線品質に応じて適応的に変化することがある。

ＰＵＳＣＨ復号部１２２は、ＰＵＳＣＨ復調部１２１で抽出されたユーザデータを誤り訂正復号する。誤り訂正符号化方式としては、畳み込み符号やターボ符号や低密度パリティ検査（ＬＤＰＣ：Low Density Parity Check）符号などが用いられ得る。ＰＵＳＣＨの符号化率は、各無線端末装置のＵＬ無線品質に応じて適応的に変化することがある。

ＰＵＣＣＨ復調部１２３は、ＰＵＣＣＨの受信信号を復調して符号化された制御データを抽出する。ＰＵＣＣＨの復調を行うにあたり、グループ決定部１３２からＰＵＣＣＨ復調部１２３に、使用中である系列番号とシフト番号とＯＣＣ番号が通知される。ＰＵＣＣＨ復調部１２３は、ＯＣＣ逆拡散部１２４およびＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５を有する。

ＯＣＣ逆拡散部１２４は、グループ決定部１３２から通知されたＯＣＣ番号に対応する長さ４のＯＣＣを生成する。そして、ＯＣＣ逆拡散部１２４は、ＰＵＣＣＨの参照信号用シンボルを除く４つのＯＦＤＭシンボル（例えば、シンボル＃０，＃１，＃５，＃６）を、長さ４のＯＣＣを用いて逆拡散し合成する。かかる逆拡散が、使用中のＯＣＣ番号の数だけ行われる。これにより、１スロット・１リソースブロックのＰＵＣＣＨから、ＯＣＣ番号１つにつき、周波数軸上の長さ１２の拡散信号が抽出される。

ＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５は、グループ決定部１３２から通知された系列番号に対応する長さ１２のＣＡＺＡＣ系列を生成する。ＣＡＺＡＣ系列としては、例えば、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を用いる。また、ＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５は、グループ決定部１３２からゼロ以外のシフト番号が通知されると、ＣＡＺＡＣ系列をシフト番号に対応するシフト量だけ巡回シフトする。そして、ＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５は、周波数軸上の長さ１２の拡散信号を、長さ１２のＣＡＺＡＣ系列またはそれを巡回シフトした信号系列を用いて逆拡散する。かかる逆拡散が、使用中の系列番号とシフト番号の組み合わせの数だけ行われる。これにより、系列番号とシフト番号とＯＣＣ番号の組み合わせ１つにつき、制御データのＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボルが抽出される。ＰＵＣＣＨ復調部１２３は、ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボルをデジタル復調して符号化された制御データを抽出する。

ＰＵＣＣＨ復号部１２６は、ＰＵＣＣＨ復調部１２３で抽出された制御データを誤り訂正復号する。誤り訂正符号化方式としては、所定の符号化方式が用いられ得る。制御データには、ＣＱＩやＡＣＫ／ＮＡＣＫやスケジューリング要求が含まれる。

チャネル推定部１２７は、ＰＵＣＣＨの参照信号などの既知のパイロット信号に基づいて、各無線端末装置と基地局１００との間の上りリンクのチャネル状態を推定する。チャネル推定によって得られるチャネル情報には、例えば、送信信号の減衰量や移相回転量が含まれる。なお、ＰＵＣＣＨの参照信号用のＯＦＤＭシンボル（例えば、シンボル＃２〜＃４）には、複数の無線端末装置が送信した参照信号が符号分割多重されている。チャネル推定部１２７は、逆拡散によって複数の無線端末装置の参照信号を分離することができる。チャネル推定部１２７は、ＰＵＣＣＨについてのチャネル情報をＰＵＣＣＨ復調部１２３に通知し、また、各種チャネルのチャネル情報をビーム制御部１２８に通知する。

ビーム制御部１２８は、複数のＭＴＣ端末とＭＴＣグループとの対応関係を示すグループ情報をグループ決定部１３２から取得し、また、各ＭＴＣ端末のチャネル情報を示すチャネル推定部１２７から取得する。ビーム制御部１２８は、グループ情報とチャネル情報とに基づいて、異なるＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末からは異なる指向性のビームに従って基地局１００がデータを受信するように、複数のビームを形成する。すなわち、ビーム制御部１２８は、ビーム毎に、複数のアンテナそれぞれの受信信号に掛ける重み（ウェイト）を決定し、重み付け部１１２−１，…，１１２−ｎに重みを通知する。

位置情報抽出部１３１は、ＰＵＳＣＨ復号部１２２で復号されたユーザデータから、位置情報を抽出する。位置情報は、各ＭＴＣ端末が送信するユーザデータに含まれており、当該ＭＴＣ端末がＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて測定した現在位置を示すものである。位置情報抽出部１３１は、定期的（例えば、１時間毎）に各ＭＴＣ端末の位置情報を取得することが好ましい。なお、位置情報は、データチャネル（ＰＵＳＣＨ）ではなく制御チャネル（ＰＵＣＣＨ）で伝送されてもよい。その場合、位置情報抽出部１３１は、ＰＵＣＣＨ復号部１２６で復号された制御データから位置情報を抽出する。

グループ決定部１３２は、位置情報抽出部１３１から各ＭＴＣ端末の位置情報を取得し、位置情報に基づいて同一セルに属する複数のＭＴＣ端末を複数のＭＴＣグループに分類する。このとき、位置が近いＭＴＣ端末同士が同じＭＴＣグループに属し、位置が遠いＭＴＣ端末が異なるＭＴＣグループに属するようにグループ化する。例えば、グループ決定部１３２は、距離の閾値を予め決めておき、任意の２つのＭＴＣ端末の間の距離が閾値以下であるようなＭＴＣ端末の集合を、１つのＭＴＣグループに割り当てる。ただし、１つのＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末の数が、ＣＡＺＡＣ系列のシフト量とＯＣＣとの組み合わせ数（例えば、６×３＝１８通り）以下になることが好ましい。

また、グループ決定部１３２は、セルＩＤに応じたセル固有のＣＡＺＡＣ系列を除いた複数（例えば、１０個）のＣＡＺＡＣ系列のうちの１つを、ＭＴＣグループそれぞれに割り当てる。異なるＭＴＣグループには、異なるＣＡＺＡＣ系列が割り当てられることが好ましい。グループ決定部１３２は、かかる条件を満たすように、系列番号を算出するためのグループＩＤを各ＭＴＣグループに割り当てる。また、グループ決定部１３２は、ＭＴＣグループ毎に、各ＭＴＣ端末に対しシフト量とＯＣＣを指定する。同じＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末の間では、シフト量とＯＣＣの組み合わせが異なることが好ましい。

そして、グループ決定部１３２は、複数のＭＴＣ端末と複数のＭＴＣグループとの対応関係を示すグループ情報をビーム制御部１２８に通知する。また、グループ決定部１３２は、ＭＴＣ端末毎に、当該ＭＴＣ端末が属するＭＴＣグループのグループＩＤとグループ内割当情報とを含む制御データを生成する。グループ内割当情報には、当該ＭＴＣ端末に対して指定したシフト量を示すシフト番号と、当該ＭＴＣ端末に対して指定したＯＣＣを示すＯＣＣ番号とが含まれる。なお、グループ決定部１３２は、定期的（例えば、１時間毎）に複数のＭＴＣ端末のグループ化を再実行することが好ましい。

ＰＤＣＣＨ変調部１４１は、ＰＤＣＣＨで送信する各無線端末装置宛ての制御データを変調する。制御データには、グループ決定部１３２が生成したグループＩＤやグループ内割当情報が含まれる。また、制御データには、各無線端末装置に割り当てたＵＬ無線リソースを示すスケジューリング情報が含まれる。ＵＬ無線リソースの割当は、図示しないスケジューラが、例えば、ＰＵＣＣＨで受信されたスケジューリング要求などに応じて決定する。変調方式には、ＱＰＳＫなどの所定のデジタル変調方式が用いられる。

ＩＦＦＴ部１４２は、複数のサブキャリアにマッピングされた変調信号（ＰＤＣＣＨの変調信号を含む）を逆高速フーリエ変換する。すなわち、ＩＦＦＴ部１４２は、複数のサブキャリア信号を時間軸上のＯＦＤＭシンボルに重畳する。なお、基地局１００は、ＩＦＦＴ部１４２に代えて、他の種類の逆フーリエ変換を行う信号処理回路を用いてもよい。

ＣＰ付加部１４３は、ＩＦＦＴ部１４２によって生成されたＯＦＤＭシンボルにＣＰを付加する。ＣＰは元のＯＦＤＭシンボルの一部分をコピーしたものである。
ＲＦ送信部１４４は、ＣＰが付加されたＯＦＤＭ送信信号であるデジタルベースバンド信号を無線信号に変換（アップコンバート）する。ＲＦ送信部１４４は、アップコンバートのために、例えば、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital to Analog Converter）、直交変調器、電力増幅器などの信号処理回路を備える。ＲＦ送信部１４４は、無線信号をアンテナから出力する。受信用のアンテナと送信用のアンテナは同一でもよい。

なお、グループ決定部１３２は、第１の実施の形態の制御部１１の一例である。ＰＵＣＣＨ復調部１２３は、第１の実施の形態の受信部１２の一例である。
図１０は、ＭＴＣ端末の例を示すブロック図である。

ＭＴＣ端末２００は、ＲＦ受信部２１１、ＣＰ削除部２１２、ＦＦＴ部２１３、ＰＤＣＣＨ復調部２１４、ＧＰＳ受信部２１５および位置算出部２１６を有する。また、ＭＴＣ端末２００は、ＣＡＺＡＣ判定部２２１、ＯＣＣ判定部２２２、スケジューラ２２３、ユーザデータ生成部２２４および制御データ生成部２２５を有する。また、ＭＴＣ端末２００は、ＰＵＳＣＨ符号化部２３１、ＰＵＳＣＨ変調部２３２、ＲＳ生成部２３３、ＰＵＣＣＨ符号化部２３４、ＰＵＣＣＨ変調部２３５、多重化部２４１、ＩＦＦＴ部２４２、ＣＰ付加部２４３およびＲＦ送信部２４４を有する。

ＲＦ受信部２１１は、ＭＴＣ端末２００が備えるアンテナで受信された無線信号をデジタルベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）する。ＲＦ受信部２１１は、ダウンコンバートのために、例えば、直交復調器、ＢＰＦ、ＡＤＣなどの信号処理回路を備える。

ＣＰ削除部２１２は、ＲＦ受信部２１１から取得するＯＦＤＭ受信信号におけるＯＦＤＭシンボルのタイミングを検出し、ＯＦＤＭシンボルに付加されているＣＰを削除する。
ＦＦＴ部２１３は、ＣＰが削除されたＯＦＤＭ受信信号をＯＦＤＭシンボル単位で高速フーリエ変換する。すなわち、ＦＦＴ部２１３は、時間軸上のＯＦＤＭシンボルに重畳されている複数のサブキャリア信号を分離する。なお、ＭＴＣ端末２００は、ＦＦＴ部２１３に代えて、他の種類のフーリエ変換を行う信号処理回路を用いてもよい。

ＰＤＣＣＨ復調部２１４は、ＤＬ無線フレームに含まれるＰＤＣＣＨの受信信号を復調する。変調方式には、ＱＰＳＫなどの所定のデジタル変調方式が用いられている。
ＧＰＳ受信部２１５は、ＭＴＣ端末２００が備えるＧＰＳアンテナを用いてＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ信号には、複数のＧＰＳ衛星が送信した時刻データが含まれている。

位置算出部２１６は、ＧＰＳ受信部２１５から複数のＧＰＳ衛星の時刻データを取得し、複数のＧＰＳ衛星それぞれの送信時刻とＭＴＣ端末２００の内部時計が示す受信時刻とに基づいて、ＭＴＣ端末２００の現在位置（経度および緯度）を算出する。そして、位置算出部２１６は、算出した現在位置を示す位置情報を生成する。

ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、ＰＵＣＣＨの拡散変調に用いる、基地局１００から割り当てられたＣＡＺＡＣ系列およびシフト量を判定する。すなわち、ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、ＰＤＣＣＨで受信された制御データからグループＩＤを抽出し、グループＩＤから所定の計算式（例えば、グループＩＤを１１で割った余りを求める計算式）に従って系列番号を算出する。また、ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、ＰＤＣＣＨで受信された制御データからグループ内割当情報に含まれるシフト番号を抽出する。そして、ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、系列番号とシフト番号をＰＵＣＣＨ変調部２３５に通知する。

ＯＣＣ判定部２２２は、ＰＵＣＣＨの拡散変調に用いる、基地局１００から割り当てられたＯＣＣを判定する。すなわち、ＯＣＣ判定部２２２は、ＰＤＣＣＨで受信された制御データからグループ内割当情報に含まれるＯＣＣ番号を抽出する。そして、ＯＣＣ判定部２２２は、ＯＣＣ番号をＰＵＣＣＨ変調部２３５に通知する。

なお、グループＩＤおよびグループ内割当情報は、制御チャネル（ＰＤＣＣＨ）ではなくデータチャネル（ＰＤＳＣＨ）で伝送されてもよい。その場合、ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、ユーザデータからグループＩＤおよびシフト番号を抽出し、ＯＣＣ判定部２２２は、ユーザデータからＯＣＣ番号を抽出することができる。

スケジューラ２２３は、ＰＤＣＣＨで受信した制御データに含まれるスケジューリング情報を取得する。スケジューラ２２３は、スケジューリング情報に従って、ＰＵＳＣＨでのユーザデータの送信およびＰＵＣＣＨでの制御データの送信をスケジューリングする。

ユーザデータ生成部２２４は、スケジューラ２２３からの指示に応じて、ＰＵＳＣＨで送信するユーザデータを生成する。ユーザデータには、位置算出部２１６が生成したＭＴＣ端末２００の現在位置を示す位置情報が含まれる。ただし、位置情報は、ＰＵＳＣＨではなくＰＵＣＣＨで送信するようにしてもよい。

制御データ生成部２２５は、スケジューラ２２３からの指示に応じて、ＰＵＣＣＨで送信する制御データを生成する。制御データには、ＣＱＩ、ＡＣＫ／ＮＡＣＫおよびスケジューリング要求が含まれる。ＣＱＩは、ＭＴＣ端末２００で測定されたＤＬ無線品質を示し、定期的または基地局１００からの指示に応じて生成され得る。ＡＣＫ／ＮＡＣＫは、基地局１００からユーザデータが受信されたことに応答して生成され得る。スケジューリング要求は、基地局１００に送信したいユーザデータが発生したときに生成され得る。

ＰＵＳＣＨ符号化部２３１は、ユーザデータ生成部２２４が生成したユーザデータを誤り訂正符号化する。誤り訂正符号化方式としては、畳み込み符号やターボ符号や低密度パリティ検査符号などが用いられ得る。ＰＵＳＣＨの符号化率は、ＭＴＣ端末２００のＵＬ無線品質に応じて基地局１００から指定されることがある。

ＰＵＳＣＨ変調部２３２は、符号化されたユーザデータを変調する。変調方式には、ＱＰＳＫや１６ＱＡＭなどのデジタル変調方式が含まれる。ＰＵＳＣＨの変調方式は、ＭＴＣ端末２００のＵＬ無線品質に応じて基地局１００から指定されることがある。

ＲＳ生成部２３３は、ＰＵＣＣＨの所定のＯＦＤＭシンボル（例えば、シンボル＃２〜＃４）で送信する参照信号を生成する。ＲＳ生成部２３３は、ＭＴＣ端末２００に割り当てられる拡散コードを用いて参照信号を拡散変調する。この拡散コードは、制御データの拡散変調に用いられるＯＣＣに応じて決まるようにしてもよい。

ＰＵＣＣＨ符号化部２３４は、制御データ生成部２２５が生成した制御データを誤り訂正符号化する。誤り訂正符号化方式としては、所定の符号化方式が用いられ得る。
ＰＵＣＣＨ変調部２３５は、符号化された制御データを変調する。すなわち、ＰＵＣＣＨ変調部２３５は、制御データをＢＰＳＫ方式またはＱＰＳＫ方式でデジタル変調し、ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボルをＣＡＺＡＣ系列およびＯＣＣを用いて拡散変調する。ＰＵＣＣＨ変調部２３５は、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６およびＯＣＣ拡散部２３７を有する。

ＣＡＺＡＣ拡散部２３６は、ＣＡＺＡＣ判定部２２１から通知された系列番号に対応する長さ１２のＣＡＺＡＣ系列を生成する。ＣＡＺＡＣ拡散部２３６が生成するＣＡＺＡＣ系列は、基地局１００のＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５が生成するものと同じである。ＣＡＺＡＣ系列としては、例えば、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を用いる。また、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６は、ＣＡＺＡＣ判定部２２１からゼロ以外のシフト番号が通知される。ＣＡＺＡＣ系列をシフト番号に対応するシフト量だけ巡回シフトする。そして、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６は、ＣＡＺＡＣ系列またはそれを巡回シフトした信号系列を用いて、ＢＰＳＫ／ＱＰＳＫシンボル１つを周波数軸上の長さ１２の拡散信号へと拡散変調する。

ＯＣＣ拡散部２３７は、ＯＣＣ判定部２２２から通知されたＯＣＣ番号に対応する長さ４のＯＣＣを生成する。また、ＯＣＣ拡散部２３７は、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６によって生成された長さ１２の拡散信号を、制御データ用のＯＦＤＭシンボルの数（４つ）にコピーする。そして、ＯＣＣ拡散部２３７は、周波数軸上で長さ１２の拡散信号にＯＣＣの１番目を掛けて、１番目のＯＦＤＭシンボルに対応するサブキャリア信号を生成する。同様に、ＯＣＣ拡散部２３７は、長さ１２の拡散信号にＯＣＣの２〜４番目を掛けて、２〜４番目のＯＦＤＭシンボルに対応するサブキャリア信号を生成する。

多重化部２４１は、各種の物理チャネルをＵＬ無線フレームにマッピングすることで、これら物理チャネルの送信信号を多重化する。多重化する送信信号には、ＰＵＳＣＨ変調部２３２が生成したユーザデータの変調信号、ＲＳ生成部２３３が生成した参照信号、および、ＰＵＣＣＨ変調部２３５が生成した制御データの変調信号が含まれる。

ＩＦＦＴ部２４２は、複数のサブキャリアにマッピングされた変調信号を逆高速フーリエ変換する。すなわち、ＩＦＦＴ部２４２は、複数のサブキャリア信号を時間軸上のＯＦＤＭシンボルに重畳する。なお、ＭＴＣ端末２００は、ＩＦＦＴ部２４２に代えて、他の種類の逆フーリエ変換を行う信号処理回路を用いてもよい。

ＣＰ付加部２４３は、ＩＦＦＴ部２４２によって生成されたＯＦＤＭシンボルにＣＰを付加する。ＣＰは元のＯＦＤＭシンボルの一部分をコピーしたものである。
ＲＦ送信部２４４は、ＣＰが付加されたＯＦＤＭ送信信号であるデジタルベースバンド信号を無線信号に変換（アップコンバート）する。ＲＦ送信部２４４は、アップコンバートのために、例えば、ＤＡＣ、直交変調器、電力増幅器などの信号処理回路を備える。ＲＦ送信部２４４は、無線信号をアンテナから出力する。ＲＦ受信部２１１が無線信号を受信するアンテナとＲＦ送信部２４４が無線信号を送信するアンテナは同一でもよい。

なお、ＭＴＣ端末２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００も、ＭＴＣ端末２００と同様のブロック構成によって実現できる。ただし、ユーザ端末３００は、グループＩＤではなくセルＩＤに応じたＣＡＺＡＣ系列を生成する。

図１１は、基地局の受信制御の手順例を示すフローチャートである。
（Ｓ１１）位置情報抽出部１３１は、同一セルに属する複数のＭＴＣ端末それぞれから位置情報を取得する。すなわち、位置情報抽出部１３１は、各ＭＴＣ端末が送信するユーザデータから位置情報を抽出する。１またはそれ以上のＭＴＣ端末が移動する可能性を考慮して、位置情報は継続的に（例えば、１時間毎に）取得することが好ましい。位置情報を取得したいときに、グループ決定部１３２が各ＭＴＣ端末に位置情報を要求してもよい。位置情報抽出部１３１は、ユーザ端末３００などのＭＴＣ端末でない無線端末装置からは位置情報を取得しなくてもよい。各無線端末装置がＭＴＣ端末であるか否かは、当該無線端末装置が基地局１００に接続するときに基地局１００に通知してもよい。

（Ｓ１２）グループ決定部１３２は、位置情報抽出部１３１によって取得された位置情報が示す現在位置に基づいて、同一セルに属するＭＴＣ端末を複数のＭＴＣグループに分類する。位置が近いＭＴＣ端末同士が同じＭＴＣグループに属し、位置が離れたＭＴＣ端末が異なるＭＴＣグループに属することが好ましい。例えば、ＭＴＣ端末２００，２００−１がＭＴＣグループ１に割り当てられ、ＭＴＣ端末２００−２，２００−３がＭＴＣグループ２に割り当てられる。グループ決定部１３２は、ユーザ端末３００などのＭＴＣ端末でない無線端末装置についてはグループ分けしなくてよい。

（Ｓ１３）グループ決定部１３２は、複数のＭＴＣグループそれぞれに１つのＣＡＺＡＣ系列を割り当てる。ＭＴＣグループに割り当てるＣＡＺＡＣ系列は、セルＩＤに応じて決まるセル固有のＣＡＺＡＣ系列とは異なるものとする。異なるＭＴＣグループには異なるＣＡＺＡＣ系列が割り当てられることが好ましい。グループ決定部１３２は、このような条件が満たされるように各ＭＴＣグループにグループＩＤを付与する。

（Ｓ１４）グループ決定部１３２は、ＭＴＣグループ毎に、当該ＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末に対してシフト量とＯＣＣを割り当てる。同一のＭＴＣグループの中では、シフト量とＯＣＣの組み合わせがＭＴＣ端末によって異なることが好ましい。グループ決定部１３２は、異なるＭＴＣグループに属する任意の２つのＭＴＣ端末に対しては、同一のシフト量とＯＣＣの組み合わせを割り当ててよい。なお、ステップＳ１４と上記のステップＳ１３とを逆順または並列に実行するようにしてもよい。

（Ｓ１５）グループ決定部１３２は、各ＭＴＣ端末宛ての制御データとして、当該ＭＴＣ端末が属するＭＴＣグループのグループＩＤと、当該ＭＴＣ端末に対して指定したシフト番号およびＯＣＣ番号を含むグループ内割当情報とを生成する。生成されたグループＩＤおよびグループ内割当情報は、ＰＤＣＣＨで各ＭＴＣ端末に送信される。

なお、ユーザ端末３００などのＭＴＣ端末でない無線端末装置に対しては、セルＩＤによって決まるＣＡＺＡＣ系列に対するシフト量とＯＣＣとが割り当てられる。例えば、基地局１００からユーザ端末３００に、シフト番号およびＯＣＣ番号を含む制御データが送信される。ＭＴＣ端末でない無線端末装置の集合の中では、シフト量とＯＣＣの組み合わせが無線端末装置によって異なることが好ましい。ＭＴＣ端末とＭＴＣ端末でない無線端末装置との間では、同一のシフト量とＯＣＣの組み合わせが割り当てられてもよい。なお、セルＩＤは各無線端末装置がセルサーチを行うことで知ることができるため、基地局１００はＭＴＣ端末でない無線端末装置にセルＩＤを通知しなくてもよい。

（Ｓ１６）ビーム制御部１２８は、複数のＭＴＣグループそれぞれに対して他のＭＴＣグループとは異なる指向性のビームを割り当てる。これを実現するために、マルチユーザＭＩＭＯや空間分割多元接続のビームフォーミング技術を用いることができる。ビーム制御部１２８は、異なるＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末が送信したＰＵＣＣＨの制御データを分離できるように、複数のアンテナそれぞれの受信信号に掛ける重みを決定する。

（Ｓ１７）グループ決定部１３２は、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２，２００−３およびユーザ端末３００を含む無線端末装置に指定した、使用中のＣＡＺＡＣ系列とシフト番号とＯＣＣ番号の組み合わせを特定する。そして、グループ決定部１３２は、特定した組み合わせによって拡散変調された制御データを抽出できるように、ＯＣＣ逆拡散部１２４およびＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５のシーケンス生成器の設定を変更する。なお、ステップＳ１５〜Ｓ１７は任意の順序または並列に実行するようにしてもよい。

（Ｓ１８）合成部１１３は、複数のアンテナの受信信号を重み付けすることで、指向性の異なる複数のビームの受信信号、すなわち、複数のＭＴＣグループからの受信信号を互いに分離する。ＰＵＣＣＨ復調部１２３は、ＯＣＣ逆拡散部１２４およびＣＡＺＡＣ逆拡散部１２５を用いて、ＭＴＣグループ毎に、シフト量とＯＣＣの組み合わせが異なる拡散信号それぞれを逆拡散する。これにより、複数のＭＴＣ端末の制御データを分離できる。

なお、ユーザ端末３００などのＭＴＣ端末でない無線端末装置からの受信信号に対しては、ビームフォーミング技術を適用しなくてもよい。ＰＵＣＣＨ復調部１２３は、ＭＴＣ端末でない無線端末装置の制御データについては、セル固有のＣＡＺＡＣ系列を用いて、シフト量とＯＣＣの組み合わせが異なる拡散信号それぞれを逆拡散する。

図１２は、ＭＴＣ端末の送信制御の手順例を示すフローチャートである。
ここでは、ＭＴＣ端末２００によって実行される送信制御を説明する。他のＭＴＣ端末においてもＭＴＣ２００と同様の送信制御が実行される。

（Ｓ２１）位置算出部２１６は、受信されたＧＰＳ信号に基づいてＭＴＣ端末２００の現在位置を算出する。すなわち、位置算出部２１６は、複数のＧＰＳ衛星それぞれのＧＰＳ信号の送信時刻とＭＴＣ端末２００の内部時計が示すＧＰＳ信号の受信時刻との差に基づいて、ＭＴＣ端末２００の現在位置の経度および緯度を推定する。位置算出部２１６は、定期的または基地局１００からの指示に応じて現在位置を算出してもよい。

（Ｓ２２）ユーザデータ生成部２２４は、位置算出部２１６で算出された現在位置を示す位置情報を含むユーザデータを生成する。この位置情報は、ＰＵＳＣＨで基地局１００に送信される。位置情報の生成および送信は、基地局１００からの指示なしに定期的に行ってもよいし、基地局１００から指示を受けたときに行ってもよい。

（Ｓ２３）ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、基地局１００からＰＤＣＣＨで受信されたグループＩＤとグループ内割当情報のシフト番号とを取得する。ＯＣＣ判定部２２２は、基地局１００からＰＤＣＣＨで受信されたグループ内割当情報のＯＣＣ番号を取得する。グループＩＤは、ＭＴＣ端末２００が属するＭＴＣグループに付与されたものである。シフト番号とＯＣＣ番号は、ＭＴＣ端末２００に割り当てられたものである。

（Ｓ２４）ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、グループＩＤから所定の計算式に従って系列番号を算出することで、ＭＴＣ端末２００が属するＭＴＣグループに対して割り当てられたＣＡＺＡＣ系列を判定する。グループＩＤから系列番号を算出する計算式は、セルＩＤからセル固有のＣＡＺＡＣ系列を示す系列番号を算出するための計算式と同じでもよい。

（Ｓ２５）ＣＡＺＡＣ判定部２２１は、系列番号およびシフト番号をＣＡＺＡＣ拡散部２３６に通知することで、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６のシーケンス生成器の設定を変更する。これにより、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６は、系列番号およびシフト番号によって特定される信号系列を生成できる。ＯＣＣ判定部２２２は、ＯＣＣ番号をＯＣＣ拡散部２３７に通知することで、ＯＣＣ拡散部２３７のシーケンス生成器の設定を変更する。これにより、ＯＣＣ拡散部２３７は、ＯＣＣ番号によって特定されるＯＣＣを生成できる。

（Ｓ２６）ＰＵＣＣＨ変調部２３５は、ＣＡＺＡＣ拡散部２３６およびＯＣＣ拡散部２３７を用いて、ＰＵＣＣＨの制御データを拡散変調する。これにより、ＭＴＣ端末２００の制御データと他の無線端末装置の制御データとを共通のＰＵＣＣＨ用無線リソースで送信できる。

図１３は、基地局とＭＴＣ端末の間の通信例を示すシーケンス図である。
ここでは、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２を制御することを考える。
（Ｓ３１）ＭＴＣ端末２００は、ＭＴＣ端末２００の現在位置を算出し、現在位置を示す位置情報を基地局１００に送信する。同様に、ＭＴＣ端末２００−１は、ＭＴＣ端末２００−１の現在位置を算出して位置情報を基地局１００に送信し、ＭＴＣ端末２００−２は、ＭＴＣ端末２００−２の現在位置を算出して位置情報を基地局１００に送信する。基地局１００による位置情報の収集は、例えば、１時間毎に定期的に行われる。

（Ｓ３２）基地局１００は、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２から受信した位置情報に基づいて、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２をグループ化する。ここでは、基地局１００は、ＭＴＣ端末２００，２００−１をＭＴＣグループ１に割り当て、ＭＴＣ端末２００−２をＭＴＣグループ２に割り当てる。

（Ｓ３３）基地局１００は、ＭＴＣグループ１を示すグループＩＤ＝ｎをＭＴＣ端末２００に通知する。また、基地局１００は、シフト番号＝０とＯＣＣ番号＝０をＭＴＣ端末２００に割り当て、これをＭＴＣ端末２００に通知する。

（Ｓ３４）基地局１００は、ＭＴＣグループ１を示すグループＩＤ＝ｎをＭＴＣ端末２００−１に通知する。また、基地局１００は、シフト番号＝１とＯＣＣ番号＝１をＭＴＣ端末２００−１に割り当て、これをＭＴＣ端末２００−１に通知する。

（Ｓ３５）基地局１００は、ＭＴＣグループ２を示すグループＩＤ＝ｍをＭＴＣ端末２００−２に通知する。また、基地局１００は、シフト番号＝２とＯＣＣ番号＝０をＭＴＣ端末２００−２に割り当て、これをＭＴＣ端末２００−２に通知する。なお、ステップＳ３３〜Ｓ３５の通知は、同時に行ってもよいし異なるタイミングで行ってもよい。

（Ｓ３６）ＭＴＣ端末２００は、基地局１００にＰＵＣＣＨで制御データを送信するとき、グループＩＤ＝ｎに対応するＣＡＺＡＣ系列とＯＣＣ番号＝０のＯＣＣとを用いて、制御データを拡散変調する。ＭＴＣ端末２００−１は、基地局１００にＰＵＣＣＨで制御データを送信するとき、グループＩＤ＝ｎに対応するＣＡＺＡＣ系列を巡回シフトしたものとＯＣＣ番号＝１のＯＣＣとを用いて、制御データを拡散変調する。基地局１００は、ＭＴＣグループ１に対応する指向性のビーム＃１によって、ＭＴＣ端末２００，２００−１が送信したＰＵＣＣＨのＯＦＤＭ信号を受信する。

（Ｓ３７）ＭＴＣ端末２００−２は、基地局１００にＰＵＣＣＨで制御データを送信するとき、グループＩＤ＝ｍに対応するＣＡＺＡＣ系列を巡回シフトしたものとＯＣＣ番号＝０のＯＣＣとを用いて、制御データを拡散変調する。基地局１００は、ＭＴＣグループ２に対応する指向性のビーム＃２（ビーム＃１とは指向性が異なる）によって、ＭＴＣ端末２００−２が送信したＰＵＣＣＨのＯＦＤＭ信号を受信する。ステップＳ３６のＯＦＤＭ信号とステップＳ３７のＯＦＤＭ信号とは、共通のＰＵＣＣＨ用無線リソースに重畳されていてもよい。

上記の場合、ＭＴＣ端末２００の拡散信号とＭＴＣ端末２００−１の拡散信号とは、系列番号が同じでシフト番号が異なる信号系列を用いているため、直交しており干渉しない。また、ＭＴＣ端末２００−１の拡散信号とＭＴＣ端末２００−２の拡散信号とは、異なるＯＣＣを使用しているため、直交しており干渉しない。一方、ＭＴＣ端末２００の拡散信号とＭＴＣ端末２００−２の拡散信号とは、異なるＣＡＺＡＣ系列に基づく信号系列および同じＯＣＣを使用しているため、準直交（または、疑似直交とも言う）している。

ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２は、互いに共通のＰＵＣＣＨ用無線リソースで拡散信号を送信することが許容され、また、ユーザ端末３００と共通のＰＵＣＣＨ用無線リソースで拡散信号を送信することが許容される。ただし、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２は、制御データの送信量や送信頻度が比較的小さいことが多い。このため、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２の拡散信号が共通のＰＵＣＣＨ用無線リソース上に重なる可能性や、ＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２の拡散信号とユーザ端末３００の拡散信号とが共通のＰＵＣＣＨ用無線リソース上に重なる可能性は、大きくはないと期待できる。

第２の実施の形態の無線通信システムによれば、同一セルに属する複数のＭＴＣ端末が複数のＭＴＣグループに分類され、ＭＴＣグループに対して１つのＣＡＺＡＣ系列が割り当てられる。このため、セル内で１つのＣＡＺＡＣ系列のみを使用する場合と比べて、共通のＰＵＣＣＨ用無線リソース上で送信が許可されるＭＴＣ端末の数を増やすことができる。

このとき、同一のＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末の間では、拡散信号を直交させることができ干渉を避けることができる。また、異なるＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末の間であっても、使用するＯＣＣが異なれば拡散信号が直交するため、干渉が発生する確率を抑えられる。また、異なるＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末が同じＯＣＣを使用する場合であっても、拡散信号が準直交するため干渉がある程度抑えられる。

更に、ＭＴＣ端末は制御データの送信量や送信頻度が比較的小さいと考えられるため、異なるＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末が同じＯＣＣを用いて同時に拡散信号を送信する確率は高くなく、実質的な干渉発生の可能性が抑制される。また、基地局１００が異なるＭＴＣグループに属するＭＴＣ端末からは異なる指向性のビームに従って拡散信号を受信することで、更に干渉発生が抑制される。また、各ＭＴＣ端末がユーザ端末３００と共通のＰＵＣＣＨ用無線リソースを用いて制御データを送信することができるため、基地局１００によるスケジューリングが簡潔になり、また、ＰＵＣＣＨ用のＵＬ無線リソースの量を低減できる。

［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態を説明する。第２の実施の形態との違いを中心に説明し、第２の実施の形態と同様の事項については説明を省略する。第３の実施の形態の無線通信システムは、各ＭＴＣ端末の現在位置を算出する方法が第２の実施の形態と異なる。第３の実施の形態の無線通信システムは、図２の基地局１００に代えて基地局１００ａを有する。また、第３の実施の形態の無線通信システムは、図２のＭＴＣ端末２００，２００−１，２００−２に代えて、ＭＴＣ端末２００ａ，２００ａ−１，２００ａ−２を有する。

図１４は、基地局の他の例を示すブロック図である。
基地局１００ａは、ＲＦ受信部１１１−１，…，１１１−ｎ、重み付け部１１２−１，…，１１２−ｎ、合成部１１３、ＣＰ削除部１１４、ＦＦＴ部１１５および分離部１１６を有する。また、基地局１００ａは、ＰＵＳＣＨ復調部１２１、ＰＵＳＣＨ復号部１２２、ＰＵＣＣＨ復調部１２３、ＰＵＣＣＨ復号部１２６、チャネル推定部１２７、ビーム制御部１２８および到来方向（ＤｏＡ：Direction of Arrival）推定部１２９を有する。また、基地局１００ａは、グループ決定部１３２ａ、ＰＤＣＣＨ変調部１４１、ＩＦＦＴ部１４２、ＣＰ付加部１４３およびＲＦ送信部１４４を有する。

ＤｏＡ推定部１２９は、基地局１００ａが管理するセルに属する各ＭＴＣ端末と基地局１００ａとの間の上りリンクのチャネル状態を示すチャネル情報を、チャネル推定部１２７から取得する。そして、ＤｏＡ推定部１２９は、各ＭＴＣ端末のチャネル情報に基づいて、基地局１００ａから見た当該ＭＴＣ端末の存在する方向（各ＭＴＣ端末の無線信号が到来している方向）を推定する。到来方向の推定には、ビームフォーマ法や複数のアンテナの受信信号の間の位相差を利用する方法など、種々の推定方法を用いてもよい。

このように、基地局１００ａは、各ＭＴＣ端末からの受信信号に基づいて、当該ＭＴＣ端末が存在する方向を推定する。よって、基地局１００ａは、複数のＭＴＣ端末それぞれから、当該ＭＴＣ端末においてＧＰＳを用いて測定された現在位置を示す位置情報を取得しなくてもよく、図９に示した位置情報抽出部１３１を有していなくてもよい。

ただし、基地局１００ａは、ＤｏＡ推定部１２９による到来方向の推定と、位置情報抽出部１３１による位置情報の収集の両方を行ってもよい。例えば、基地局１００ａは、ＧＰＳ受信機能を備えたＭＴＣ端末の位置は位置情報に基づいて特定し、ＧＰＳ受信機能を備えていないＭＴＣ端末の位置は無線信号の到来方向によって推定してもよい。また、基地局１００ａは、位置情報と到来方向の推定結果の両方を用いることで、各ＭＴＣ端末の位置をより高い信頼性で特定できるようにしてもよい。

グループ決定部１３２ａは、ＤｏＡ推定部１２９から、基地局１００ａから見て各ＭＴＣ端末が存在する方向（例えば、所定の方角を基準とした水平面上の角度）を示す方向情報を取得する。グループ決定部１３２ａは、取得した方向情報に基づいて、同一セルに属する複数のＭＴＣ端末を複数のＭＴＣグループに分類する。このとき、方向が近いＭＴＣ端末同士が同じＭＴＣグループに属し、方向が離されたＭＴＣ端末が異なるＭＴＣグループに属するようにグループ化する。例えば、グループ決定部１３２ａは、角度の閾値を予め決めておき、任意の２つのＭＴＣ端末の方向の差（角度）が閾値以下であるようなＭＴＣ端末の集合を、１つのＭＴＣグループに割り当てる。グループ化以外のグループ決定部１３２ａの処理は、図９のグループ決定部１３２と同様である。

図１５は、ＭＴＣ端末の他の例を示すブロック図である。
ＭＴＣ端末２００ａは、ＲＦ受信部２１１、ＣＰ削除部２１２、ＦＦＴ部２１３、ＰＤＣＣＨ復調部２１４、ＣＡＺＡＣ判定部２２１、ＯＣＣ判定部２２２、スケジューラ２２３、ユーザデータ生成部２２４および制御データ生成部２２５を有する。また、ＭＴＣ端末２００ａは、ＰＵＳＣＨ符号化部２３１、ＰＵＳＣＨ変調部２３２、ＲＳ生成部２３３、ＰＵＣＣＨ符号化部２３４、ＰＵＣＣＨ変調部２３５、多重化部２４１、ＩＦＦＴ部２４２、ＣＰ付加部２４３およびＲＦ送信部２４４を有する。

このように、ＭＴＣ端末２００ａは、図１０に示したＧＰＳ受信部２１５および位置算出部２１６を有していなくてもよい。すなわち、ＭＴＣ端末２００ａは、ＭＴＣ端末２００ａの現在位置を示す位置情報を基地局１００ａに送信しなくてもよい。ただし、ＭＴＣ端末２００ａが基地局１００ａに位置情報を送信することで、基地局１００ａがＭＴＣ端末２００ａの現在位置を精度よく特定できるようにすることも可能である。他のＭＴＣ端末も、ＭＴＣ端末２００ａと同様のブロック構成によって実現できる。

図１６は、基地局とＭＴＣ端末の間の他の通信例を示すシーケンス図である。
ここでは、ＭＴＣ端末２００ａ，２００ａ−１，２００ａ−２を制御することを考える。なお、ステップＳ３３〜Ｓ３７は、図１３に示したものと同様である。

（Ｓ３１ａ）ＭＴＣ端末２００ａは、参照信号などの既知のパイロット信号を基地局１００ａに送信する。同様に、ＭＴＣ端末２００ａ−１，２００ａ−２は、それぞれ既知のパイロット信号を基地局１００ａに送信する。ＭＴＣ端末２００ａ，２００ａ−１，２００ａ−２の参照信号は、基地局１００ａによって互いに区別できるように送信される。

（Ｓ３２ａ）基地局１００ａは、ＭＴＣ端末２００ａ，２００ａ−１，２００ａ−２から受信した参照信号などのパイロット信号を用いて、基地局１００ａから見た各ＭＴＣ端末の存在方向を推定する。そして、基地局１００ａは、推定した存在方向に基づいて、ＭＴＣ端末２００ａ，２００ａ−１，２００ａ−２をグループ化する。ここでは、基地局１００ａは、ＭＴＣ端末２００ａ，２００ａ−１をＭＴＣグループ１に割り当て、ＭＴＣ端末２００ａ−２をＭＴＣグループ２に割り当てる。

第３の実施の形態の無線通信システムによれば、第２の実施の形態の無線通信システムと同様の効果が得られる。更に、第３の実施の形態の無線通信システムによれば、各ＭＴＣ端末からの無線信号に基づいて、基地局１００ａによって当該ＭＴＣ端末の位置が推定される。よって、セルに属する複数のＭＴＣ端末の中にＧＰＳ受信機能を備えていないＭＴＣ端末が含まれていても、これらＭＴＣ端末を適切にグループ化することができる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。更に、多数の変形や変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応する全ての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

１０ 基地局
１１ 制御部
１２ 受信部
２１，２２，２３，２４，２５ 無線通信装置
３１，３２，３３，３４ 信号系列

Vodafone, "Proposed SID: Provision of low-cost MTC UEs based on LTE", RP-111112, 3GPP TSG-RAN meeting #53, Sept. 2011. Huawei, HiSilicon, CMCC, "Overview on low-cost MTC UEs based on LTE", R1-112912, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #66bis, Oct. 2011. Sony Corporation, Sony Europe Limited, "Consideration on Approaches for Low-Cost MTC UEs", R1-112917, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #66bis, Oct. 2011. Ericsson, ST-Ericsson, "Standards aspects impacting UE costs", R1-112929, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #66bis, Oct. 2011. IPWireless Inc., "Backwards compatible support for reduced bandwidth MTC LTE UEs", R1-114268, 3GPP TSG-RAN WG1 meeting #67, Nov. 2011.

図１２は、ＭＴＣ端末の送信制御の手順例を示すフローチャートである。
ここでは、ＭＴＣ端末２００によって実行される送信制御を説明する。他のＭＴＣ端末においてもＭＴＣ端末２００と同様の送信制御が実行される。

１つの態様では、基地局と複数の無線通信装置とを有する無線通信システムが提供される。基地局は、複数の無線通信装置が同一セルに属するとき、複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類する。また、基地局は、第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、第２のグループに対して、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる。複数の無線通信装置それぞれは、第１のグループに属する場合、第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して基地局に送信する。また、複数の無線通信装置それぞれは、第２のグループに属する場合、第２の信号系列または第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して基地局に送信する。また、複数の無線通信装置には、第１および第２の種類の無線通信装置が含まれ、基地局は、第１の種類の無線通信装置を複数のグループに分類し、第２の種類の無線通信装置を何れのグループにも分類せず、第２の種類の無線通信装置に対してはセルに応じて決まる第３の信号系列を割り当てる。

１つの態様では、同一セルに属する複数の無線通信装置と通信可能な基地局が提供される。基地局は、制御部と受信部とを有する。制御部は、複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類し、第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、第２のグループに対して、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる。受信部は、第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調された第１のグループからの送信信号と、第２の信号系列または第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調された第２のグループからの送信信号とが、重畳されて受信されることを許容する。また、複数の無線通信装置には、第１および第２の種類の無線通信装置が含まれ、制御部は、第１の種類の無線通信装置を複数のグループに分類し、第２の種類の無線通信装置を何れのグループにも分類せず、第２の種類の無線通信装置に対してはセルに応じて決まる第３の信号系列を割り当てる。

１つの態様では、受信部と変調部とを有する無線通信装置が提供される。受信部は、同一セルに属する複数の無線通信装置の少なくとも一部を複数のグループに分類する基地局から、自装置の属するグループについての情報を受信する。変調部は、自装置の属するグループに応じた信号系列を用いて、基地局に送信するデータを拡散変調する。変調部は、自装置が第１のグループに属する場合、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて、データを拡散変調する。変調部は、自装置が第１のグループと異なる第２のグループに属する場合、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列、または、第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて、データを拡散変調する。また、複数の無線通信装置には、第１および第２の種類の無線通信装置が含まれ、基地局によって、第１の種類の無線通信装置は複数のグループに分類され、第２の種類の無線通信装置は何れのグループにも分類されず、第２の種類の無線通信装置に対してはセルに応じて決まる第３の信号系列が割り当てられる。

１つの態様では、基地局および同一セルに属する複数の無線通信装置を含む無線通信システムが実行する無線通信方法が提供される。同一セルに属する複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類する。第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、第２のグループに対して、第１の信号系列および第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる。第１のグループに属する無線通信装置が基地局に、第１の信号系列または第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して送信する。第２のグループに属する無線通信装置が基地局に、第２の信号系列または第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して送信する。また、複数の無線通信装置には、第１および第２の種類の無線通信装置が含まれ、基地局は、第１の種類の無線通信装置を複数のグループに分類し、第２の種類の無線通信装置を何れのグループにも分類せず、第２の種類の無線通信装置に対してはセルに応じて決まる第３の信号系列を割り当てる。

Claims (8)

1. 基地局と複数の無線通信装置とを有し、
   前記基地局は、
   前記複数の無線通信装置が同一セルに属するとき、前記複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類し、
   前記第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、前記第２のグループに対して、前記第１の信号系列および前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当て、
   前記複数の無線通信装置それぞれは、
   前記第１のグループに属する場合、前記第１の信号系列または前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して前記基地局に送信し、
   前記第２のグループに属する場合、前記第２の信号系列または前記第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して前記基地局に送信する、
   無線通信システム。
2. 前記基地局は、第１の指向性のビームを用いて前記第１のグループに属する無線通信装置と通信し、前記第１の指向性と異なる第２の指向性のビームを用いて前記第２のグループに属する無線通信装置と通信する、請求の範囲第１項記載の無線通信システム。
3. 前記基地局は、各無線通信装置の位置に基づいて、前記複数の無線通信装置の少なくとも一部を前記複数のグループに分類する、請求の範囲第１項または第２項記載の無線通信システム。
4. 前記複数の無線通信装置には、第１および第２の種類の無線通信装置が含まれ、
   前記基地局は、前記第１の種類の無線通信装置を前記複数のグループに分類し、前記第２の種類の無線通信装置を何れのグループにも分類せず、前記第２の種類の無線通信装置に対してはセルに応じて決まる第３の信号系列を割り当てる、
   請求の範囲第１項乃至第３項の何れか一項に記載の無線通信システム。
5. 前記複数の無線通信装置それぞれは、前記基地局から指定されたシフト量に応じて信号系列の巡回シフトを行ってデータを拡散変調し、
   前記基地局は、前記第１のグループに属する一の無線通信装置と第２のグループに属する一の無線通信装置とに、同一のシフト量を指定することを許容する、
   請求の範囲第１項乃至第４項の何れか一項に記載の無線通信システム。
6. 同一セルに属する複数の無線通信装置と通信可能な基地局であって、
   前記複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類し、前記第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、前記第２のグループに対して、前記第１の信号系列および前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当てる制御部と、
   前記第１の信号系列または前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調された前記第１のグループからの送信信号と、前記第２の信号系列または前記第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて拡散変調された前記第２のグループからの送信信号とが、重畳されて受信されることを許容する受信部と、
   を有する基地局。
7. 同一セルに属する複数の無線通信装置の少なくとも一部を複数のグループに分類する基地局から、自装置の属するグループについての情報を受信する受信部と、
   自装置の属するグループに応じた信号系列を用いて、前記基地局に送信するデータを拡散変調する変調部と、を有し、
   前記変調部は、自装置が第１のグループに属する場合、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列または前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて、前記データを拡散変調し、
   前記変調部は、自装置が前記第１のグループと異なる第２のグループに属する場合、前記第１の信号系列および前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列、または、前記第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いて、前記データを拡散変調する、
   無線通信装置。
8. 基地局および同一セルに属する複数の無線通信装置を含む無線通信システムが実行する無線通信方法であって、
   同一セルに属する前記複数の無線通信装置の少なくとも一部を第１および第２のグループを含む複数のグループに分類し、
   前記第１のグループに対して、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第１の信号系列を割り当て、前記第２のグループに対して、前記第１の信号系列および前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列と異なっており、自身を巡回シフトした信号系列と直交する特性を備えた第２の信号系列を割り当て、
   前記第１のグループに属する無線通信装置が前記基地局に、前記第１の信号系列または前記第１の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して送信し、
   前記第２のグループに属する無線通信装置が前記基地局に、前記第２の信号系列または前記第２の信号系列を巡回シフトした信号系列を用いてデータを拡散変調して送信する、
   無線通信方法。

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