WO2014163045A1 - ユーザ端末、スモール基地局及び通信方法 - Google Patents

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WO2014163045A1
WO2014163045A1 PCT/JP2014/059483 JP2014059483W WO2014163045A1 WO 2014163045 A1 WO2014163045 A1 WO 2014163045A1 JP 2014059483 W JP2014059483 W JP 2014059483W WO 2014163045 A1 WO2014163045 A1 WO 2014163045A1
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WO
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base station
user terminal
uplink signal
cell
hopping pattern
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PCT/JP2014/059483
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祥久 岸山
真平 安川
聡 永田
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株式会社Ｎｔｔドコモ
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    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames

Definitions

  • the present invention relates to a user terminal, a small base station, and a communication method in a next-generation mobile communication system.
  • LTE Long Term Evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • LTE-A LTE advanced or LTE enhancement
  • a small cell for example, a pico cell, a femto cell, etc.
  • a macro cell having a wide coverage area with a radius of several kilometers.
  • Heterogeneous Network is being studied (for example, Non-Patent Document 2).
  • 3GPP TS 36.300 “Evolved UTRA and Evolved UTRAN Overall description”
  • 3GPP TR 36.814 E-UTRA further advancements for E-UTRA physical layer aspects”
  • a wireless communication system is designed to support a macro cell, and in addition to a macro cell environment, it is assumed to provide a high-speed wireless service by short-range communication in a small cell such as an indoor or shopping mall. .
  • a large number of small cells are arranged in the macro cell, and there is a possibility that the uplink control signal may not be sufficiently randomized between the small cells, and cell planning when incorporating an infinite number of small cells in the macro cell. It is difficult to simplify.
  • the present invention has been made in view of the above points, and a user who can sufficiently randomize an uplink control signal among a large number of small cells arranged in a macro cell and can simplify cell planning of the small cell.
  • An object is to provide a terminal, a small base station, and a communication method.
  • a user terminal is a user terminal capable of communicating with a macro base station that covers a macro cell and a small base station that covers a small cell arranged in the macro cell, and the autocorrelation other than the synchronization point is zero.
  • a signal generator that generates an uplink signal using the uplink signal sequence and a signal allocation that assigns the uplink signal to a subframe using a hopping pattern that switches a sequence number of the uplink signal sequence for each subframe within a predetermined period
  • the hopping pattern for the small base station has a longer period for hopping the uplink signal sequence than the hopping pattern for the macro base station.
  • an uplink signal sequence is hopped in a small cell using a hopping pattern having a longer period than that of a macro cell, so that the uplink signal sequence is sufficiently randomized between the small cells without increasing the number of signal sequences. can do. For this reason, it is possible to randomize the uplink control signal generated from the uplink signal sequence, and to simplify the cell planning when incorporating a large number of small cells in the macro cell.
  • HetNet HetNet
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of HetNet.
  • HetNet is a wireless communication system in which at least a part of a macro cell M and a small cell S are arranged geographically overlapping.
  • the HetNet is a radio base station (hereinafter referred to as a macro base station) MeNB that forms a macro cell M, a radio base station (hereinafter referred to as a small base station) SeNB that forms a small cell S, a macro base station MeNB, and a small base station. It is comprised including the user terminal UE which communicates with SeNB.
  • the small cell S is a concept including a phantom cell, a pico cell, a nano cell, a femto cell, and a micro cell.
  • a scenario in which a separate carrier is applied to the macro cell M and the small cell S to perform CA (Carrier Aggregation) is assumed.
  • a relatively low frequency band carrier hereinafter referred to as a low frequency band carrier
  • a relatively high frequency band carrier hereinafter, referred to as a high frequency band carrier
  • the macro cell M secures a wide coverage by supporting a high transmission power density in the low frequency band carrier F1.
  • the small area S a high-speed wireless service by short-range communication is realized by securing capacity with the high frequency band carrier F2.
  • the carrier frequency bands of the macro cell M and the small cell S are merely examples.
  • As a carrier of the macro cell M 3.5 GHz may be used, and as a carrier of the small cell S, 800 MHz, 2 GHz, 800 MHz, 2 GHz, 1.7 GHz, or the like may be used.
  • the small cell S is required to support power saving and random cell planning as requests other than capacity.
  • a frequency carrier specialized for the small cell S may be designed.
  • the frequency carrier for the small cell S is preferably configured so as not to transmit when there is no traffic in consideration of power saving and interference due to random cell planning. Therefore, the frequency carrier for the small cell S can be set to UE-specific new carrier type NCT (New Carrier Type) without limitation.
  • NCT New Carrier Type
  • the NCT may be referred to as an additional carrier type, or may be referred to as an extension carrier type.
  • NCT does not use PSS / SSS (Primary Synchronization Signal / Secondary Synchronization Signal), CRS (Cell-specific Reference Signal), PDCCH (Physical Downlink Control Channel), etc. in LTE, EPDCCH (Enhanced Physical Downlink Control Channel), DM -Designed based on RS (Demodulation-Reference Signal).
  • the EPDCCH uses a predetermined frequency band in the PDSCH region (data signal region) as the PDCCH region (control signal region).
  • the EPDCCH allocated to the PDSCH region is demodulated using DM-RS.
  • the macro base station MeNB and the small base station SeNB may be connected by a wired line such as an optical fiber or a non-optical fiber (X2 interface). It may be connected wirelessly.
  • a wired line such as an optical fiber or a non-optical fiber (X2 interface).
  • X2 interface non-optical fiber
  • the ideal backhaul can control transmission / reception of information between base stations with a low delay compared to the non-ideal backhaul.
  • the cell ID (PCI: Physical Cell Identity) is insufficient in the current macro cell environment in urban areas. Therefore, when planning a large number of small cells S in the macro cell M, it is considered that more cell IDs are required.
  • PCI Physical Cell Identity
  • the physical channel and the signal can be randomized with an ID assigned for each user instead of a fixed cell ID. For this reason, it is conceivable to use a UE-Specific ID (hereinafter referred to as USID) introduced in Rel-11.
  • USID may be referred to as a virtual cell ID.
  • the USID defined in Rel-11 is identification information used for various processing of physical channels and signals.
  • DM-RS, CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal) and EPDCCH are introduced in the downlink, and DM-RS and PUCCH (Physical Uplink Shared Channel) for PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) in the uplink. Uplink Control Channel).
  • DM-RS, CSI-RS (Channel State Information-Reference Signal) and EPDCCH are introduced in the downlink
  • DM-RS and PUCCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • Uplink Control Channel Physical Uplink Control Channel
  • CoMP Coordinatd Multiple Point
  • one cell ID of the existing 504 is applied to the carrier (PCell) of the macro cell M, and the carrier (SCell) of the small cell S is applied.
  • the number of USIDs of the small cells S is expanded, it is necessary to achieve randomization between the small cells S for the uplink physical channel and the signal.
  • signals are generated using uplink signal sequences such as Zadoff-Chu sequences, but group hopping is not possible because only 30 route sequences in the uplink signal sequence cannot be randomized. Is used.
  • the sequence number (sequence group number) of the uplink signal sequence is switched for each subframe (for each slot) within a predetermined period. For this reason, although there are only 30 types of uplink signal sequences that can be assigned to each subframe (each slot), randomization is achieved by looking at the entire hopping period by using different hopping patterns. That is, there is a possibility that signal sequences collide in some subframes between cells, but collision is avoided except for some subframes.
  • the uplink signal sequence is a CAZAC sequence having a constant amplitude in the time domain and the frequency domain and having autocorrelation other than the synchronization point being 0 (no correlation).
  • the uplink control signal cannot be randomized with the same number of uplink signal sequences (sequence length) and hopping pattern as the macro cell M. For example, when the USID of the small cell S increases to 10,000, about 330 or more hopping patterns are required. For this reason, there is a limit in increasing the hopping pattern in the current hopping cycle (10 msec).
  • the present inventors have arrived at the present invention in order to randomize the uplink signal sequence accompanying the increase in the small cells S. That is, the gist of the present invention is to use a hopping pattern having a longer period than that of the macro cell M in the small cell S, thereby increasing the hopping pattern and randomizing the upstream signal sequence. Further, in the case of wideband transmission, the uplink signal sequence is randomized by increasing the number of uplink signal sequences (sequence length). With such a configuration, it becomes possible to simplify the cell planning of the small cell S.
  • transmission power control using path loss values and uplink interference amounts (IoT) with a plurality of small cells S are used to determine virtual path loss values and upper limit values of transmission power.
  • the frequency utilization efficiency can be expected to increase. For example, consider a case where the user terminal UE belongs to a TP group consisting of TP (Transmission Point) # 1 to TP # 4. In this case, the user terminal UE estimates the path loss value (PL 1 -PL 4 ) of TP # 1- # 4 and performs the first transmission power control based on the virtual path loss value or the first value based on the upper limit value of the transmission power. 2 transmission power control is performed.
  • a virtual path loss value is calculated by the following equation (1).
  • f (PL i ⁇ ) is a function for obtaining a harmonic average.
  • P 1 -CMAX is an upper limit value of virtual transmission power (P 1- is obtained by adding-to P above), P CMAX is an upper limit value of transmission power, and ⁇ is TP
  • P i is a path loss value of each small cell S
  • IoT Max is an uplink interference amount
  • g (PL i ⁇ , IoT Max ) is a function for obtaining transmission power at a predetermined interference level.
  • the transmission power of the user terminal UE is suppressed to such an extent that the first and second transmission power controls do not interfere with the surroundings, the interference between the user terminals UE (between the small cells S) is reduced, The frequency utilization efficiency in each user terminal UE (small cell S) is improved.
  • the sequence number of the upstream signal sequence is hopped at a period of 10 msec in the PCell. That is, the sequence number hopping pattern is repeated in a period of 10 subframes. For example, a sequence number [3, 10, 12, 25, 4, 13, 7, 29, 15, 11] is assigned from the first subframe to the 10th subframe, and a similar hopping pattern is also assigned from the 11th subframe. Applied.
  • PCell it is possible to sufficiently randomize an upstream signal sequence even if a hopping pattern is repeated at a period of 10 subframes.
  • the hopping pattern is repeated in the PCell with a period of 10 subframes because it is necessary to first establish frame synchronization with the PCell. Since the frame number has not yet been established, it is necessary to define a hopping pattern as a function of the subframe number.
  • sequence number hopping pattern is repeated at a period of 10 subframes or more.
  • sequence numbers [3, 10, 12, 25, 4, 13, 7, 29, 15, 11, 8, 20,...] are assigned in order from the first subframe, and the same hopping pattern is applied in the next cycle. Has been.
  • the hopping cycle can be made relatively longer than in PCell in this way, so that the hopping pattern can be increased. Therefore, randomization of the uplink signal sequence, that is, randomization of the uplink DM-RS and PUCCH can be sufficiently achieved, and the cell planning of the small cell can be simplified. Further, since randomization can be achieved without increasing the number of upstream signal sequences, it is also effective in narrowband transmission where the number of sequences cannot be increased. In SCell, it is possible to define a hopping pattern as a function of not only the subframe number but also the frame number.
  • the hopping pattern may be determined by the user terminal or the radio base station.
  • the hopping pattern may be notified by RRC signaling. Further, since the hopping pattern is defined so as to be determined according to the cell ID or the USID, the hopping pattern may be notified in association with the USID. Further, notification may be made in association with only the second USID described later.
  • the USID notification method will be described later.
  • the number of uplink signal sequences can be as many as the number of subcarriers, a large number of uplink signal sequences cannot be obtained in the case of narrowband transmission shown in FIG. 4A.
  • the case of wideband transmission shown in FIG. 4B it is possible to increase the number of uplink signal sequences in accordance with the number of subcarriers. For this reason, it is also possible to achieve randomization by increasing the number of uplink signal sequences during wideband transmission over a predetermined band. For example, if the bandwidth is 5 MHz, the number of subcarriers is 300, and the number of upstream signal sequences can be increased to about 300.
  • the number of upstream signal sequences is increased in the case of broadband transmission over a predetermined band (for example, 50 resource blocks or more).
  • a predetermined band for example, 50 resource blocks or more.
  • SCell wideband transmission using a high frequency band carrier is the main, so increasing the number of uplink signal sequences is effective. With such a configuration, it is possible to randomize the upstream signal sequence without increasing the hopping pattern. Further, group hopping of uplink signal sequences may be invalidated when a sufficient number of sequences can be obtained during wideband transmission.
  • orthogonalization may be performed using a comb (comb tooth) used in SRS (Sounding Reference Signal) instead of OCC.
  • a comb comb tooth
  • SRS Sounding Reference Signal
  • OCC that assigns the same upstream signal sequence to the first half slot and the second half slot is used together. Therefore, the switching may be notified to the user terminal using the control signal.
  • the increase of the uplink signal sequence and the on / off of the group hopping may be determined by the user terminal or the radio base station.
  • the instruction to increase the uplink signal sequence and turn on / off the group hopping may be notified by RRC signaling or may be notified in association with the USID. Further, notification may be made in association with only the second USID described later.
  • the first randomizing method and the second randomizing method may be combined.
  • the first randomizing method is applied in the case of narrowband transmission narrower than a predetermined band
  • the second randomizing method is applied in the case of wideband transmission of a predetermined band or higher.
  • the user terminal or the radio base station may determine which randomizing method to change to. Good.
  • the randomization method may be notified by RRC signaling or USID. The USID notification method will be described later.
  • the USID for SCell is generated by extending the USID (virtual cell ID) defined by Rel-11.
  • the existing 504 USIDs are set as the first USID (first identifier), and the number of USIDs is increased by defining the second USID (second identifier) in addition to the first USID.
  • the number of USIDs is increased by spreading (multiplying) the first USID by the second USID.
  • the number of second USIDs may be 504, which is the same as the USID defined by Rel-11, may be more than 504, or may be less than 504.
  • the SCell USID may be calculated from the first USID and the second USID, and the calculation method is not particularly limited.
  • the first USID and the second USID may be added.
  • the number of USIDs for SCell may match the number of USIDs defined by Rel-11 when the second USID is zero.
  • following Formula (3) is only an example and is not limited to this structure.
  • the first USID is applied independently to each physical channel and signal, but the second USID may be applied to each physical channel and signal in common or in group units.
  • group unit of the second USID may be grouped, for example, in uplink and downlink.
  • the second identifier is not limited to a user-specific identifier such as a second USID.
  • the second identifier may be an identifier that generates a USID by calculation with the first USID.
  • the USID for SCell may be notified individually from the PCell (macro cell) by RRC signaling, or may be notified from the SCell (small cell) by a broadcast channel or RRC signaling. When notified from the SCell, it may be associated with a DS (Discovery Signal) signal sequence defined for SCell detection.
  • the USID for SCell is generated by the first USID and the second USID, the first USID and the second USID may be notified by different methods.
  • the first USID may be notified from the PCell, and the second USID may be notified from the SCell in association with the DS.
  • 1st USID may be notified from PCell and 2nd USID may be alert
  • the first USID may be notified from the PCell by RRC signaling, and the second USID may be notified in association with the PCell cell ID.
  • the presence / absence of application of the second USID may be associated with signaling indicating whether NCT or a specific TM (Transmission Mode) is applied to the user terminal.
  • the radio communication system according to the present embodiment will be described in detail.
  • the first and second randomization methods for the uplink signal sequence described above are applied.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the radio communication system according to the present embodiment.
  • the radio communication system shown in FIG. 6 is a system including, for example, an LTE system or SUPER 3G.
  • carrier aggregation (CA) in which a plurality of basic frequency blocks (component carriers) having the system bandwidth of the LTE system as one unit can be applied.
  • this wireless communication system may be called IMT-Advanced, or may be called 4G, FRA (Future Radio Access).
  • the radio communication system 1 shown in FIG. 6 includes a radio base station 11 that forms a macro cell C1 and radio base stations 12a and 12b that are arranged in the macro cell C1 and form a small cell C2 that is narrower than the macro cell C1. Moreover, the user terminal 20 is arrange
  • CA Carrier Aggregation
  • Communication between the user terminal 20 and the radio base station 11 is performed using a carrier having a relatively low frequency band (for example, 2 GHz) and a narrow bandwidth (referred to as a legacy carrier).
  • a carrier having a relatively high frequency band for example, 3.5 GHz
  • a new carrier type may be used as a carrier type between the user terminal 20 and the radio base station 12.
  • the wireless base station 11 and the wireless base station 12 (or between the wireless base stations 12) are wired (Optical fiber, X2 interface, etc.) or wirelessly connected.
  • the radio base station 11 and each radio base station 12 are connected to the higher station apparatus 30 and connected to the core network 40 via the higher station apparatus 30.
  • the upper station device 30 includes, for example, an access gateway device, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • Each radio base station 12 may be connected to the higher station apparatus 30 via the radio base station 11.
  • the radio base station 11 is a radio base station having a relatively wide coverage, and may be referred to as an eNodeB, a macro base station, a transmission / reception point, or the like.
  • the radio base station 12 is a radio base station having local coverage, such as a small base station, a pico base station, a femto base station, a Home eNodeB, an RRH (Remote Radio Head), a micro base station, and a transmission / reception point. May be called.
  • RRH Remote Radio Head
  • Each user terminal 20 is a terminal that supports various communication schemes such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single-carrier transmission scheme that reduces interference between terminals by dividing the system bandwidth into bands consisting of one or continuous resource blocks for each terminal and using a plurality of terminals with mutually different bands. is there.
  • the downlink communication channel includes a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 20 and a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, PCFICH, PHICH, extended PDCCH).
  • PDSCH and PUSCH scheduling information and the like are transmitted by PDCCH (Physical Downlink Control Channel).
  • the number of OFDM symbols used for PDCCH is transmitted by PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel).
  • the HARQ ACK / NACK for PUSCH is transmitted by PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel).
  • scheduling information and the like of PDSCH and PUSCH may be transmitted by EPDCCH.
  • This EPDCCH is frequency division multiplexed with PDSCH (downlink shared data channel).
  • the uplink communication channel includes a PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) as an uplink data channel shared by each user terminal 20 and a PUCCH (Physical Uplink Control Channel) as an uplink control channel.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • User data and higher control information are transmitted by this PUSCH.
  • downlink radio quality information CQI: Channel Quality Indicator
  • ACK / NACK and the like are transmitted by PUCCH.
  • FIG. 7 is an overall configuration diagram of the radio base station 10 (including the radio base stations 11 and 12) according to the present embodiment.
  • the radio base station 10 includes a plurality of transmission / reception antennas 101 for MIMO transmission, an amplifier unit 102, a transmission / reception unit (transmission unit, reception unit) 103, a baseband signal processing unit 104, a call processing unit 105, a transmission And a road interface 106.
  • User data transmitted from the radio base station 10 to the user terminal 20 via the downlink is input from the higher station apparatus 30 to the baseband signal processing unit 104 via the transmission path interface 106.
  • the baseband signal processing unit 104 performs PDCP layer processing, user data division / combination, RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • RLC layer transmission processing such as RLC (Radio Link Control) retransmission control transmission processing, MAC (Medium Access Control) retransmission control, for example, HARQ transmission processing, scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • HARQ transmission processing scheduling, transmission format selection, channel coding, Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) processing, and precoding processing are performed and transferred to each transceiver 103.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the baseband signal processing unit 104 notifies the control information for communication in the cell to the user terminal 20 through the broadcast channel.
  • the radio base station 12 functioning as a central control station can notify the user terminal of information using a broadcast channel. it can.
  • Each transmission / reception unit 103 converts the baseband signal output by precoding from the baseband signal processing unit 104 for each antenna to a radio frequency band.
  • the amplifier unit 102 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmission / reception antenna 101.
  • radio frequency signals received by the respective transmission / reception antennas 101 are amplified by the amplifier units 102 and frequency-converted by the respective transmission / reception units 103. It is converted into a baseband signal and input to the baseband signal processing unit 104.
  • the baseband signal processing unit 104 performs FFT processing, IDFT processing, error correction decoding, MAC retransmission control reception processing, RLC layer, and PDCP layer reception processing on user data included in the input baseband signal.
  • the data is transferred to the higher station apparatus 30 via the transmission path interface 106.
  • the call processing unit 105 performs call processing such as communication channel setting and release, status management of the radio base station 10, and radio resource management.
  • FIG. 8 is a main functional configuration diagram of the baseband signal processing unit 104 included in the radio base station 10 (including the radio base stations 11 and 12) according to the present embodiment.
  • the baseband signal processing unit 104 included in the radio base station 10 includes a scheduler 111, a data signal generation unit 112, a control signal generation unit 113, a reference signal generation unit 114, and a higher control signal generation. Part 115.
  • the baseband signal processing unit 104 also includes functional units that perform retransmission control transmission processing, channel coding, precoding, IFFT processing, and the like.
  • the scheduler 111 schedules downlink user data transmitted on the PDSCH, downlink control information transmitted on the PDCCH and / or enhanced PDCCH (EPDCCH), and reference signals. Specifically, the scheduler 111 assigns radio resources based on instruction information from the higher station apparatus 30 and feedback information from each user terminal 20 (for example, CSI including CQI, RI, etc.). Note that the scheduler 111 may be configured to schedule each small base station 12.
  • the higher control signal generation unit 115 generates information related to the cell ID of the macro cell C1, information related to the USID of the small cell C2, information related to the system bandwidth, and the like.
  • the information regarding the USID includes the first and second USIDs when the user terminal 20 generates the USID from the first and second USIDs.
  • the USID-related information includes the USID generated from the first and second USIDs when the radio base station 10 generates the USID for the small cell C2 from the first and second USIDs.
  • the data signal generation unit 112 generates a data signal (PDSCH signal) for the user terminal 20 whose assignment to each subframe is determined by the scheduler 111.
  • the data signal generated by the data signal generation unit 112 includes a higher control signal generated by the higher control signal generation unit 115.
  • the control signal generation unit 113 generates a control signal (PDCCH signal and / or EPDCCH signal) for the user terminal 20 that is determined to be assigned to each subframe by the scheduler 111. Further, the reference signal generation unit 114 generates various reference signals to be transmitted on the downlink. When the radio base station 10 is the radio base station 12 of the small cell C2, the reference signal generation unit 114 generates a DS (Discovery Signal) that is a small cell synchronization signal.
  • DS Discovery Signal
  • the information regarding USID is notified by a high-order control signal
  • Information regarding the USID may be notified through a control channel and a broadcast channel.
  • the USID may be notified to the user terminal 20 from the radio base station 11 of the macro cell C1, or may be notified to the user terminal 20 from the radio base station 12 of the small cell C2.
  • the USID When the USID is notified from the radio base station 12, it may be notified in association with the DS for small cell detection.
  • first and second USIDs may be notified by different methods.
  • the first USID may be notified to the user terminal 20 from the radio base station 11 of the macro cell C1
  • the second USID may be notified to the user terminal 20 from the radio base station 12 of the small cell C2 in association with the DS.
  • the first USID may be notified from the radio base station 11 of the macro cell C1 to the user terminal 20 by RRC signaling, and the second USID may be notified in association with the cell ID for the macro cell C1.
  • the application of the second USID may be associated with the presence or absence of application of NCT or TM.
  • FIG. 9 is an overall configuration diagram of the user terminal 20 according to the present embodiment.
  • the user terminal 20 includes a plurality of transmission / reception antennas 201 for MIMO transmission, an amplifier unit 202, a transmission / reception unit (reception unit) 203, a baseband signal processing unit 204, and an application unit 205.
  • radio frequency signals received by a plurality of transmission / reception antennas 201 are each amplified by an amplifier unit 202, converted in frequency by a transmission / reception unit 203, and converted into a baseband signal.
  • the baseband signal is subjected to FFT processing, error correction decoding, retransmission control reception processing, and the like by the baseband signal processing unit 204.
  • downlink user data is transferred to the application unit 205.
  • the application unit 205 performs processing related to layers higher than the physical layer and the MAC layer. Also, broadcast information in the downlink data is also transferred to the application unit 205.
  • uplink user data is input from the application unit 205 to the baseband signal processing unit 204.
  • transmission processing for retransmission control H-ARQ (Hybrid ARQ)
  • channel coding precoding
  • DFT processing IFFT processing
  • the like are performed and transferred to each transmission / reception unit 203.
  • the transmission / reception unit 203 converts the baseband signal output from the baseband signal processing unit 204 into a radio frequency band.
  • the amplifier unit 202 amplifies the frequency-converted radio frequency signal and transmits the amplified signal using the transmitting / receiving antenna 201.
  • the transmission / reception unit 203 functions as a reception unit that receives information on the subframe type notified from the radio base station.
  • FIG. 10 is a main functional configuration diagram of the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20.
  • the baseband signal processing unit 204 included in the user terminal 20 includes a data signal generation unit 211, a control signal generation unit (signal generation unit) 212, a reference signal generation unit (signal generation unit) 213, and upper control. It has at least a signal acquisition unit 214, a hopping pattern determination unit 215, and a mapping unit (signal allocation unit) 216.
  • the baseband signal processing unit 204 also includes functional units that perform retransmission control transmission processing, channel coding, precoding, DFT processing, IFFT processing, and the like.
  • the data signal generator 211 generates a data signal (PUSCH signal) for the radio base station 10 based on the downlink control signal.
  • the control signal generation unit 212 generates feedback information (PUCCH signal) for the radio base station 10 based on an uplink signal sequence such as a Zadoff-Chu sequence.
  • the reference signal generation unit 213 generates various reference signals (DM-RS and the like) to be transmitted on the downlink based on an uplink signal sequence such as a Zadoff-Chu sequence. Note that when the group hopping is disabled by the hopping pattern determination unit 215, the control signal generation unit 212 and the reference signal generation unit 213 generate a signal from an uplink signal sequence having a large number of signal sequences (a long sequence length).
  • the upper control signal acquisition unit 214 acquires the upper control signal notified from the radio base station 10.
  • the higher control signal includes information related to the cell ID of the macro cell C1, information related to the USID of the small cell C2, information related to the system bandwidth, and the like.
  • the upper control signal acquisition unit 214 may acquire the USID generated by the radio base station 10 as information regarding the USID. In this case, the upper control signal acquisition unit 214 may acquire the USID from the radio base station 11 of the macro cell C1, or may acquire the USID from the radio base station 12 of the small cell C2.
  • the upper control signal acquisition unit 214 may acquire the first and second USIDs individually from the radio base station 10 and generate the USIDs in the user terminal 20 (see FIG. 5). In this case, the higher control signal acquisition unit 214 may acquire the first USID from the radio base station 11 of the macro cell C1, and may acquire the second USID from the radio base station 12 of the small cell C2.
  • the hopping pattern determination unit 215 determines a hopping pattern based on the upper control signal acquired by the upper control signal acquisition unit 214.
  • Hopping pattern determination section 215 determines a hopping pattern for macro cell C1 (PCell) based on a pseudo-random sequence that is initialized based on the cell ID of macro cell C1.
  • the hopping pattern determination unit 215 determines a hopping pattern for the small cell C (SCell) based on a pseudo-random sequence that is initialized based on the USID of the small cell C2.
  • the initial value C init of the pseudo random sequence is initialized by, for example, Expression (4).
  • n RS ID is a cell ID or a USID.
  • the hopping pattern determined by the hopping pattern determination unit 215 is set to be longer in the small cell C2 than in the macro cell C1 (see FIG. 3). For this reason, even if there is a limit to the number of upstream signal sequences, it is possible to randomize upstream channels and signals by group hopping. This is particularly effective when the number of upstream signal sequences cannot be increased as in narrowband transmission.
  • the hopping pattern determination unit 215 can control on / off of the group hopping based on the system bandwidth acquired by the upper control signal acquisition unit 214. For example, group hopping is enabled when the system bandwidth of the small cell C2 is narrow band transmission narrower than a predetermined bandwidth, and group hopping is disabled when broadband transmission wider than the predetermined bandwidth is performed. Also good.
  • group hopping is enabled when the system bandwidth of the small cell C2 is narrow band transmission narrower than a predetermined bandwidth
  • group hopping is disabled when broadband transmission wider than the predetermined bandwidth is performed. Also good.
  • disabling group hopping the number of upstream signal sequences is increased instead of disabling group hopping.
  • randomization between small cells is achieved by increasing the number of signal sequences up to the number of subcarriers.
  • group hopping may be enabled during broadband transmission. As a result, the number of uplink signal sequences can be increased and randomization by a hopping pattern can be achieved.
  • the mapping unit 216 maps the data signal generated by the data signal generation unit 211, the control signal generated by the control signal generation unit 212, and the reference signal generated by the reference signal generation unit 213 to a predetermined resource.
  • the DM-RS and the PUCCH signal generated from the uplink signal sequence are mapped based on the hopping pattern determined by the hopping pattern determination unit 215.
  • DM-RS and PUCCH signals for macro cells are mapped by a hopping pattern having a relatively short 10 subframe period (see FIG. 3A).
  • DM-RS and PUCCH signals for small cells are mapped by a relatively long hopping pattern (see FIG. 3B).
  • the mapping unit 216 performs mapping without using a hopping pattern when group hopping is disabled.
  • the user terminal 20 can randomize the uplink signal sequence corresponding to the increase of the small cells C2 by using a hopping pattern having a longer period than the macro cell C1 for the small cells C2. Further, at the time of broadband transmission, it is possible to increase the number of uplink signal sequences in accordance with the number of subcarriers and to orthogonalize the uplink signal sequences. Therefore, when a large number of small cells C2 are arranged in the macro cell C1, cell planning of the small cell C2 is simplified.
  • the radio base station 10 may determine the hopping pattern, and the radio base station 10 may notify the user terminal 20 of the hopping pattern.
  • the notification of the hopping pattern may be notified by any one of the upper control signal, the control channel, and the broadcast channel.
  • the hopping pattern may be notified in association with the USID and the second USID.
  • the radio base station 10 notifies the user terminal 20 of the system bandwidth, thereby instructing an increase in the number of uplink signal sequences and on / off of group hopping.
  • the radio base station 10 may determine the number of uplink signal sequences and group hopping on / off, and the radio base station 10 may notify the user terminal 20 of the number of uplink signal sequences and group hopping on / off.
  • the number of uplink signal sequences and the on / off notification of group hopping may be notified by any of the higher control signal, control channel, and broadcast channel.
  • the hopping pattern may be notified in association with the USID and the second USID.
  • the uplink signal sequence is hopped using a hopping pattern having a longer period in the small cell C2 than in the macro cell C1, the number of signal sequences is increased. Without any problem, the uplink signal sequence can be sufficiently randomized between the small cells C2. For this reason, it is possible to randomize the uplink control signal generated from the uplink signal sequence, and to simplify the cell planning when incorporating a large number of small cells C2 into the macro cell C1.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
  • the number of carriers, the carrier bandwidth, the signaling method, the number of processing units, and the processing procedure in the above description can be appropriately changed and implemented without departing from the scope of the present invention.
  • Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the hopping pattern for the small cell is determined based on the USID, but is not limited to this configuration.
  • the hopping pattern may be determined in any way as long as a hopping pattern having a longer period than the macro cell is determined for the small cell. Therefore, the randomizing method according to the present embodiment can also be applied to a communication system that does not apply USID.
  • the present invention is applied to a communication system to which NCT is applied for a small cell, but the present invention is not limited to this configuration.
  • the present invention is also applicable to the case where the same frequency carrier as that of the macro cell is used for the small cell.
  • DM-RS and PUCCH signals generated by uplink signal sequences have been described as examples, but the present invention is not limited to this configuration.
  • the present invention is also applicable to other reference signals such as SRS and other physical channel signals.
  • the hopping pattern determination unit 215 determines whether or not the system bandwidth is equal to or greater than the predetermined bandwidth, but is not limited to this configuration.
  • the baseband signal processing unit 204 may be separately provided with a determination unit that determines whether or not the system bandwidth is equal to or greater than a predetermined bandwidth.

Landscapes

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Abstract

　マクロセル内に配置された多数のスモールセル間で上り制御信号のランダム化を十分に図り、スモールセルのセルプランニングを簡易化すること。マクロセルをカバーするマクロ基地局と、マクロセル内に配置されたスモールセルをカバーするスモール基地局と通信可能なユーザ端末が、同期点以外の自己相関が０になる上り信号系列を用いて上り信号を生成し、所定周期内のサブフレーム毎に上り信号系列の系列番号を切り替えるホッピングパターンを用いて、サブフレームに上り信号を割り当て、マクロ基地局に対するホッピングパターンよりも、スモール基地局に対するホッピングパターンにおいて、上り信号系列をホッピングさせる周期を長周期にした。

Description

ユーザ端末、スモール基地局及び通信方法
　本発明は、次世代移動通信システムにおけるユーザ端末、スモール基地局及び通信方法に関する。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long　Term　Evolution）が仕様化された（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用いている。
　また、ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されてきた（例えば、ＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ－Ａ」という））。ＬＴＥ－Ａシステムでは、半径数キロメートル程度の広範囲のカバレッジエリアを有するマクロセル内に、半径数十メートル程度の局所的なカバレッジエリアを有するスモールセル（例えば、ピコセル、フェムトセルなど）が形成されるＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous　Network）が検討されている（例えば、非特許文献２）。
　上記のＨｅｔＮｅｔでは、マクロセルをサポートするように無線通信方式が設計される他、マクロセル環境に加えてインドア、ショッピングモール等のスモールセルでの近距離通信による高速無線サービスを提供することが想定される。このため、マクロセル内に多数のスモールセルが配置されることになり、スモールセル間で上り制御信号のランダム化を十分に図れないおそれがあり、マクロセル内に無数のスモールセルを組み込む際のセルプランニングを簡易化することが難しい。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マクロセル内に配置された多数のスモールセル間で上り制御信号のランダム化を十分に図ることができ、スモールセルのセルプランニングを簡易化できるユーザ端末、スモール基地局及び通信方法を提供することを目的とする。
　本発明のユーザ端末は、マクロセルをカバーするマクロ基地局と、前記マクロセル内に配置されたスモールセルをカバーするスモール基地局と通信可能なユーザ端末であって、同期点以外の自己相関が０になる上り信号系列を用いて上り信号を生成する信号生成部と、所定周期内のサブフレーム毎に前記上り信号系列の系列番号を切り替えるホッピングパターンを用いて、サブフレームに前記上り信号を割り当てる信号割当部とを備え、前記マクロ基地局に対するホッピングパターンよりも、前記スモール基地局に対するホッピングパターンにおいて、前記上り信号系列をホッピングさせる周期が長周期であることを特徴とする。
　本発明によれば、スモールセルではマクロセルよりも長周期のホッピングパターンを用いて上り信号系列がホッピングされるため、信号系列数を増加させることなく、スモールセル間で上り信号系列を十分にランダム化することができる。このため、上り信号系列から生成される上り制御信号のランダム化を図り、さらにマクロセル内に多数のスモールセルを組み込む際のセルプランニングを簡易化することができる。
ＨｅｔＮｅｔの概念図である。 マクロ基地局とスモール基地局、スモール基地局間の接続状態を示す図である。 上り信号系列の第１のランダム化方法の説明図である。 上り信号系列の第２のランダム化方法の説明図である。 ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤの拡張方法の説明図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係る無線基地局の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係る無線基地局の機能構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の全体構成の説明図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の機能構成の説明図である。 上り信号系列の第２のランダム化方法の変形例の説明図である。 本実施の形態に係る上り送信電力制御の説明図である。
　図１は、ＨｅｔＮｅｔの概念図である。図１に示すように、ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルＭとスモールセルＳとの少なくとも一部が地理的に重複して配置される無線通信システムである。ＨｅｔＮｅｔは、マクロセルＭを形成する無線基地局（以下、マクロ基地局という）ＭｅＮＢと、スモールセルＳを形成する無線基地局（以下、スモール基地局という）ＳｅＮＢと、マクロ基地局ＭｅＮＢとスモール基地局ＳｅＮＢと通信するユーザ端末ＵＥとを含んで構成される。なお、スモールセルＳは、ファントムセル、ピコセル、ナノセル、フェムトセル、マイクロセルを含む概念である。
　このようなＨｅｔＮｅｔ構成では、マクロセルＭとスモールセルＳとに別キャリアを適用してＣＡ（Carrier　Aggregation）するシナリオ（Separate　frequency）が想定される。マクロセルＭでは、例えば、８００ＭＨｚや２ＧＨｚなど、相対的に低い周波数帯のキャリア（以下、低周波数帯キャリアという）Ｆ１が用いられる。一方、多数のスモールセルＳでは、例えば、３．５ＧＨｚなど、相対的に高い周波数帯のキャリア（以下、高周波数帯キャリアという）Ｆ２が用いられる。
　すなわち、マクロセルＭでは、低周波数帯キャリアＦ１で高い送信電力密度をサポートすることで広いカバレッジを確保する。一方で、スモールエリアＳでは、高周波帯キャリアＦ２でキャパシティを確保することで近距離通信による高速無線サービスを実現する。なお、マクロセルＭ及びスモールセルＳのキャリアの周波数帯はあくまでも一例である。マクロセルＭのキャリアとして、３．５ＧＨｚが用いられてもよいし、スモールセルＳのキャリアとして、８００ＭＨｚや２ＧＨｚ、８００ＭＨｚや２ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ等が用いられてもよい。
　また、スモールセルＳには、キャパシティ以外の要求として、省消費電力化やランダムセルプランニングのサポートが求められている。このため、スモールセルＳに対しては、スモールセルＳに特化した周波数キャリアが設計されてもよい。スモールセルＳ用の周波数キャリアは、省消費電力化やランダムセルプランニングに起因した干渉を考慮すると、トラヒックが無い場合には無送信にする構成が望ましい。よって、スモールセルＳ用の周波数キャリアは、限りなくUE-specificな新たなキャリアタイプＮＣＴ（New　Carrier　Type）にすることができる。なお、ＮＣＴは、追加キャリアタイプ（Additional　Carrier　Type）と呼ばれてもよいし、拡張キャリアタイプ（Extension　Carrier　Type）と呼ばれてもよい。
　ＮＣＴは、ＬＴＥにおけるＰＳＳ／ＳＳＳ（Primary　Synchronization　Signal/Secondary　Synchronization　Signal）、ＣＲＳ（Cell-specific　Reference　Signal）、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）等を使用せず、ＥＰＤＣＣＨ（Enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＤＭ－ＲＳ（Demodulation　－　Reference　Signal）をベースとして設計される。ここで、ＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ領域（データ信号領域）内の所定周波数帯域をＰＤＣＣＨ領域（制御信号領域）として使用するものである。ＰＤＳＣＨ領域に割り当てられたＥＰＤＣＣＨは、ＤＭ－ＲＳを用いて復調される。
　図２に示すように、上記したＨｅｔＮｅｔのシナリオでは、マクロ基地局ＭｅＮＢとスモール基地局ＳｅＮＢは、光ファイバ（Optical　fiber）や非光ファイバ（Ｘ２インターフェース）等の有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。なお、基地局間の接続において、光ファイバを用いて低遅延で行う場合をｉｄｅａｌ　ｂａｃｋｈａｕｌ、Ｘ２インターフェースを用いて行う場合をＮｏｎ－ｉｄｅａｌ　ｂａｃｋｈａｕｌと呼ぶ。ｉｄｅａｌ　ｂａｃｋｈａｕｌは、Ｎｏｎ－ｉｄｅａｌ　ｂａｃｋｈａｕｌと比較して、基地局間の情報の送受信を低遅延で制御することができる。
　ところで、都市部では現状のマクロセル環境でもセルＩＤ（PCI:　Physical　Cell　Identity）が足りなくなることが想定される。したがって、マクロセルＭ内に多数のスモールセルＳをプランニングする場合には、より多くのセルＩＤが必要になると考えられる。上記したように、スモールセルＳのセルプランニングを簡略化したいという要望があり、固定的なセルＩＤの代わりにユーザ毎に払い出されるＩＤで物理チャネル及び信号をランダム化できること望ましい。このため、Ｒｅｌ－１１で導入されたＵＥ－Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＩＤ（以下、ＵＳＩＤという）を利用することが考えられる。なお、ＵＳＩＤは仮想セルＩＤ（Virtual　Cell　ID）と呼ばれてもよい。
　Ｒｅｌ－１１で規定されたＵＳＩＤは、物理チャネル及び信号の各種処理に用いられる識別情報である。例えば、Ｒｅｌ－１１において、下りリンクではＤＭ－ＲＳ、ＣＳＩ－ＲＳ（Channel　State　Information　－　Reference　Signal）、ＥＰＤＣＣＨに導入され、上りリンクではＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）用のＤＭ－ＲＳ、ＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）に導入されている。また、スモールセルＳでは、５０４個のＵＳＩＤをスモールセルＳ間のランダム化に十分な数まで拡張することが検討されている。
　具体的には、図１に示すＣｏＭＰ（Coordinated　Multiple　Point）送信では、マクロセルＭのキャリア（PCell）に既存の５０４個のうちの１つのセルＩＤを適用し、スモールセルＳのキャリア（SCell）に５０４個以上のＵＳＩＤを適用するようにする。このように、スモールセルＳのＵＳＩＤ数が拡張された場合には、上り物理チャネルや信号について、スモールセルＳ間でのランダム化を図る必要がある。ＤＭ－ＲＳやＰＵＣＣＨでは、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列等の上り信号系列を用いて信号生成されるが、上り信号系列の３０個のルート系列数だけではランダム化が図れないため、グループホッピング（Group　Hopping）が用いられている。
　グループホッピングでは、所定の周期内のサブフレーム毎（スロット毎）に上り信号系列の系列番号（シーケンスグループ番号）が切り替えられる。このため、各サブフレーム（各スロット）に割当可能な上り信号系列は３０種類しかないが、異なるホッピングパターンを用いることによってホッピング周期全体を見ればランダム化が図られている。すなわち、セル間で一部のサブフレームでは信号系列が衝突する可能性があるが、一部のサブフレームを除いて衝突が回避される。なお、上り信号系列は、時間領域と周波数領域において一定振幅で、かつ同期点以外の自己相関が０（無相関）になるＣＡＺＡＣ系列のことである。
　マクロセルＭのセルＩＤ数は５０４個なので、上り信号系列の３０個のルート系列数と１７パターンのホッピングパターンとにより上り信号系列のランダム化を図ることが可能である。しかしながら、スモールセルＳのＵＳＩＤ数がさらに増加すると、マクロセルＭと同じ上り信号系列の系列数（系列長）とホッピングパターンでは上り制御信号のランダム化を図ることはできない。例えば、スモールセルＳのＵＳＩＤが１００００に増加した場合には、約３３０パターン以上のホッピングパターンが必要になる。このため、現状のホッピング周期（１０ｍｓｅｃ）では、ホッピングパターンを増加させるのに限界があった。
　そこで、本発明者らは、スモールセルＳの増加に伴う上り信号系列のランダム化を図るために、本発明に至った。すなわち、本発明の骨子は、スモールセルＳにおいて、マクロセルＭよりも長周期のホッピングパターンを用いることで、ホッピングパターンを増やして上り信号系列のランダム化を図ることである。また、広帯域送信の場合に、上り信号系列数（系列長）を増加させることで、上り信号系列のランダム化を図ることである。このような構成により、スモールセルＳのセルプランニングを簡易化することが可能になる。
　また、図１２に示すように複数のスモールセルＳとの間のパスロス値や上り干渉量（ＩｏＴ）を用いた送信電力制御（図ではこれらを用いて仮想的なパスロス値や送信電力の上限値を設定している）を行うことで、周波数利用効率の増大が期待できる。例えば、ＴＰ（Transmission　Point）＃１－ＴＰ＃４からなるＴＰグループ内にユーザ端末ＵＥが属する場合を考える。この場合、ユーザ端末ＵＥは、ＴＰ＃１－＃４のパスロス値（ＰＬ１－ＰＬ４）を推定して、仮想的なパスロス値による第１の送信電力制御、又は送信電力の上限値による第２の送信電力制御が実施される。
　第１の送信電力制御では、ＰＬを仮想的なパスロス値、ΩをＴＰグループ、ＰＬｉを各スモールセルＳのパスロス値とすると、次式（１）により仮想的なパスロス値が算出される。なお、ｆ（ＰＬｉ∈Ω）は調和平均を求める関数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　これにより、仮想的なパスロス値が算出され、この仮想的なパスロス値に基づいて、周囲に干渉を与えない程度にユーザ端末ＵＥの送信電力が制御される。
　第２の送信電力制御では、Ｐ～ ＣＭＡＸを仮想的な送信力の上限値（Ｐ～は、Ｐの上に～を付したものである）、ＰＣＭＡＸを送信電力の上限値、ΩをＴＰグループ、ＰＬｉを各スモールセルＳのパスロス値、ＩｏＴＭａｘを上り干渉量とすると、次式（２）により仮想的な送信電力の上限値が算出される。なお、ｇ（ＰＬｉ∈Ω，ＩｏＴＭａｘ）は、所定の干渉レベルの送信電力を求める関数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　これにより、仮想的な送信電力の上限値が算出され、この仮想的な送信電力の上限値に基づいて、周囲に干渉を与えない程度にユーザ端末ＵＥの送信電力が制御される。
　このように、第１、第２の送信電力制御によって、周囲に干渉を与えない程度にユーザ端末ＵＥの送信電力が抑えられるので、ユーザ端末ＵＥ間（スモールセルＳ間）の干渉を減らして、各ユーザ端末ＵＥ（スモールセルＳ）での周波数利用効率が向上される。
　以下、図３及び図４を参照して、上り信号系列のランダム化について説明する。なお、ユーザ端末は、マクロセルをＰＣｅｌｌとし、スモールセルをＳＣｅｌｌ（ＮＣＴ）としてキャリアアグリゲーションしているものとする。また、図３においては、実際には各サブフレームの前半スロット及び後半スロットに異なる系列番号が割り当てられるが、説明の便宜上、ここでは各スロットに対する割り当てを省略して記載している。
　まず、上り信号系列の第１のランダム化方法について説明する。図３Ａに示すように、ＰＣｅｌｌでは１０ｍｓｅｃ周期で上り信号系列の系列番号がホッピングされている。すなわち、１０サブフレーム周期で、系列番号のホッピングパターンが繰り返されている。例えば、先頭サブフレームから１０サブフレーム目までに系列番号［３、１０、１２、２５、４、１３、７、２９、１５、１１］が割り当てられ、１１サブフレーム目からも同様のホッピングパターンが適用される。
　ＰＣｅｌｌでは、１０サブフレーム周期でホッピングパターンが繰り返されても十分に上り信号系列のランダム化を図ることができる。なお、ＰＣｅｌｌにおいて１０サブフレーム周期でホッピングパターンが繰り返されるのは、最初にＰＣｅｌｌとのフレーム同期を確立する必要があるからである。フレーム番号が確立する前なので、サブフレーム番号の関数としてホッピングパターンを定義する必要がある。
　一方、図３Ｂに示すように、ＳＣｅｌｌでは、フレーム同期がＰＣｅｌｌで確立済みなので、ＰＣｅｌｌよりも長周期（１０ｍｓｅｃ以上）で上り信号系列の系列番号をホッピングすることができる。すなわち、１０サブフレーム以上の周期で、系列番号のホッピングパターンが繰り返されている。例えば、先頭サブフレームから順に系列番号［３、１０、１２、２５、４、１３、７、２９、１５、１１、８、２０、…］が割り当てられ、次に周期でも同様のホッピングパターンが適用されている。
　ＳＣｅｌｌでは、このようにＰＣｅｌｌよりもホッピングの周期を比較的長くできるため、ホッピングパターンを増加させることができる。よって、上り信号系列のランダム化、すなわち上りのＤＭ－ＲＳ、ＰＵＣＣＨのランダム化を十分に図ることができ、スモールセルのセルプランニングを簡易化することが可能になっている。また、上り信号系列の系列数を増やすことなく、ランダム化を図ることができるため、系列数を多くとることができない狭帯域送信の場合にも有効である。なお、ＳＣｅｌｌでは、サブフレーム番号だけでなく、フレーム番号の関数としてホッピングパターンを定義することも可能である。
　なお、第１のランダム化方法において、ホッピングパターンをユーザ端末で決定してもよいし、無線基地局で決定してもよい。ホッピングパターンは、ＲＲＣシグナリングで通知されてもよい。また、ホッピングパターンは、セルＩＤやＵＳＩＤに応じて決定されるように規定されているため、ＵＳＩＤに関連付けて通知されてもよい。また、後述する第２のＵＳＩＤのみに関連付けて通知されてもよい。なお、ＵＳＩＤの通知方法については後述する。
　次に、上り信号系列の第２のランダム化方法について説明する。上り信号系列は、サブキャリアと同数程度とることができるため、図４Ａに示す狭帯域送信の場合には、上り信号系列を多くとることができない。これに対し、図４Ｂに示す広帯域送信の場合には、サブキャリア数に合わせて上り信号系列を多くとることができる。このため、所定帯域以上の広帯域送信時に、上り信号系列を増加させることでランダム化を図ることも可能である。例えば、５ＭＨｚの広帯域であれば３００サブキャリアであり、上り信号系列数を約３００個まで増やすことができる。
　この場合、所定帯域以上（例えば、５０リソースブロック以上）の広帯域送信の場合に上り信号系列数を増加するようにする。特にＳＣｅｌｌでは、高周波数帯キャリアを用いた広帯域送信がメインとなるため、上り信号系列数を増やすことは有効である。このような構成により、ホッピングパターンを増やすことなく、上り信号系列のランダム化を図ることが可能である。また、広帯域送信時に十分な系列数がとれる場合に、上り信号系列のグループホッピングを無効してもよい。
　グループホッピングでは、前半スロットと後半スロットに異なる上り信号系列が割り当てられるが（図４Ａ参照）、第２のランダム化方法を採用してグループホッピングを無効にすると、前半スロットと後半スロットに同じ上り信号系列が割り当てられる（図４Ｂ参照）。このように、広帯域送信時にはグループホッピングによる上り信号系列のランダム化の代わりに、上り信号系列の系列数を増加させている。この場合、複数のユーザ間でＯＣＣ（Orthogonal　Cover　Code）による直交化が図られている。
　また、図１１に示すように、ＯＣＣの代わりにＳＲＳ（Sounding　Reference　Signal）で用いられているＣｏｍｂ（くしの歯）を用いて直交化を行ってもよい。この場合、くし歯の間でデータを送信しなくてもよいし、くしの歯の隙間でデータを送信してもよい。また、くしの歯に加えてさらに前半スロットと後半スロットに同じ上り信号系列を割り当てるＯＣＣを併用するような例も挙げられる。従って、これらの切り替えを、制御信号を用いてユーザ端末に通知してもよい。
　また、第２のランダム化方法において、上り信号系列の増加及びグループホッピングのオンオフを、ユーザ端末で決定してもよいし、無線基地局で決定してもよい。上り信号系列の増加及びグループホッピングのオンオフの指示は、ＲＲＣシグナリングで通知されてもよいし、ＵＳＩＤに関連付けて通知されてもよい。また、後述する第２のＵＳＩＤのみに関連付けて通知されてもよい。
　また、第１のランダム化方法と第２のランダム化方法を組み合わせてもよい。この場合、所定帯域よりも狭い狭帯域送信の場合に第１のランダム化方法を適用し、所定帯域以上の広帯域送信の場合に第２のランダム化方法を適用するようにする。このような構成により、狭帯域送信時にはホッピングパターンを増やして上り信号系列の衝突確立が下げられ、広帯域送信時には上り信号系列の系列数を増やして上り信号系列の衝突確立が下げられる。よって、ＳＣｅｌｌの送信帯域に応じて適切なランダム化方法を動的に選択することが可能になっている。
　第１のランダム化方法及び第２のランダム化方法を動的に変更する場合、いずれのランダム化方法に変更するかを、ユーザ端末で決定してもよいし、無線基地局で決定してもよい。無線基地局でランダム化方法を決定する場合、ＲＲＣシグナリングやＵＳＩＤによってランダム化方法が通知されてもよい。なお、ＵＳＩＤの通知方法については後述する。
　次に図５を参照して、ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤの拡張方法について説明する。ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤは、Ｒｅｌ－１１で規定されたＵＳＩＤ（仮想セルＩＤ）を拡張して生成される。この場合、既存の５０４個のＵＳＩＤを第１のＵＳＩＤ（第１の識別子）とし、この第１のＵＳＩＤに加えて第２のＵＳＩＤ（第２の識別子）を定義することでＵＳＩＤ数を増加させる。図５Ａに示すように、第１のＵＳＩＤを第２のＵＳＩＤによって拡散（乗算）することでＵＳＩＤ数を増加させる。この場合、第２のＵＳＩＤの数は、Ｒｅｌ－１１で規定されたＵＳＩＤと同数の５０４個でもよいし、５０４個より多くてもよいし、５０４個より少なくてもよい。
　なお、ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤは、第１のＵＳＩＤと第２のＵＳＩＤとから算出されればよく、算出方法は特に限定されない。例えば、第１のＵＳＩＤと第２のＵＳＩＤとを加算するようにしてもよい。また、次式（３）に示すように、ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤ数は、第２のＵＳＩＤが０個の場合にＲｅｌ－１１で規定されたＵＳＩＤ数と一致するようにしてもよい。なお、次式（３）は一例に過ぎず、この構成に限定されない。
（３）
ＵＳＩＤ＝第１のＵＳＩＤ＋第２のＵＳＩＤ×第１のＵＳＩＤ数（５０４）
　また、図５Ｂに示すように、第１のＵＳＩＤは各物理チャネル及び信号に独立に適用されるが、第２のＵＳＩＤは各物理チャネル及び信号に対して共通又はグループ単位で適用されてもよい。なお、第２のＵＳＩＤのグループ単位は、例えば上りリンクと下りリンクでグループ化されてもよい。また、第２の識別子は、第２のＵＳＩＤ等のユーザ固有の識別子に限定されない。第２の識別子は、第１のＵＳＩＤとの演算によってＵＳＩＤを生成する識別子であればよい。
　なお、ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤは、ＰＣｅｌｌ（マクロセル）からＲＲＣシグナリングによってユーザ個別に通知されてもよいし、ＳＣｅｌｌ（スモールセル）から報知チャネルやＲＲＣシグナリングによって通知されてもよい。ＳＣｅｌｌから通知される場合、ＳＣｅｌｌ検出用に規定されたＤＳ（Discovery　Signal）の信号系列に関連付けられてもよい。また、ＳＣｅｌｌ用のＵＳＩＤが第１のＵＳＩＤと第２のＵＳＩＤとで生成される場合、第１のＵＳＩＤと第２のＵＳＩＤとが異なる方法で通知されてもよい。
　例えば、第１のＵＳＩＤはＰＣｅｌｌから通知され、第２のＵＳＩＤはＳＣｅｌｌからＤＳに関連付けて通知されてもよい。また、第１のＵＳＩＤはＰＣｅｌｌから通知され、第２のＵＳＩＤはＳＣｅｌｌから報知されてもよい。さらに、第１のＵＳＩＤはＰＣｅｌｌからＲＲＣシグナリングで通知され、第２のＵＳＩＤはＰＣｅｌｌのセルＩＤに関連付けて通知されてもよい。第２のＵＳＩＤの適用の有無は、ユーザ端末に対してＮＣＴや特定のＴＭ（Transmission　Mode）を適用するか否かを示すシグナリングに関連付けられてもよい。
　以下、本実施の形態に係る無線通信システムについて、詳細に説明する。この無線通信システムでは、上記した上り信号系列の第１、第２のランダム化方法が適用される。
　図６は、本実施の形態に係る無線通信システムの概略構成図である。なお、図６に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ　３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域幅を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーション（ＣＡ）を適用することができる。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）と呼ばれても良い。
　図６に示す無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成する無線基地局１１と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成する無線基地局１２ａ、１２ｂを備えている。また、マクロセルＣ１及び各スモールセルＣ２には、ユーザ端末２０が配置されている。ユーザ端末２０は、無線基地局１１及び無線基地局１２の双方に接続すること（dual　connectivity）ができる。この場合、ユーザ端末２０は、異なる周波数を用いるマクロセルＣ１とスモールセルＣ２を、ＣＡ（Carrier　Aggregation）により同時に使用することが想定される。
　ユーザ端末２０と無線基地局１１との間は、相対的に低い周波数帯域（例えば、２ＧＨｚ）で帯域幅が狭いキャリア（Legacy　carrier等と呼ばれる）を用いて通信が行なわれる。一方、ユーザ端末２０と無線基地局１２との間は、相対的に高い周波数帯域（例えば、３．５ＧＨｚ等）で帯域幅が広いキャリアが用いられてもよいし、無線基地局１１との間と同じキャリアが用いられてもよい。ユーザ端末２０と無線基地局１２間のキャリアタイプとしてニューキャリアタイプ（ＮＣＴ）を利用してもよい。無線基地局１１と無線基地局１２（又は、無線基地局１２間）は、有線接続（Optical　fiber、Ｘ２インターフェース等）又は無線接続されている。
　無線基地局１１及び各無線基地局１２は、それぞれ上位局装置３０に接続され、上位局装置３０を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置３０には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。また、各無線基地局１２は、無線基地局１１を介して上位局装置３０に接続されてもよい。
　なお、無線基地局１１は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ、マクロ基地局、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。また、無線基地局１２は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、スモール基地局、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ　ｅＮｏｄｅＢ、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）、マイクロ基地局、送受信ポイントなどと呼ばれてもよい。以下、無線基地局１１及び１２を区別しない場合は、無線基地局１０と総称する。各ユーザ端末２０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。
　無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリア－周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域幅を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
　ここで、図６に示す無線通信システムで用いられる通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有されるＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ、拡張ＰＤＣＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid-ARQ　Indicator　Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ／ＮＡＣＫが伝送される。また、ＥＰＤＣＣＨにより、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送されてもよい。このＥＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨ（下り共有データチャネル）と周波数分割多重される。
　上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末２０で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（ＣＱＩ：Channel　Quality　Indicator）、ＡＣＫ／ＮＡＣＫ等が伝送される。
　図７は、本実施の形態に係る無線基地局１０（無線基地局１１及び１２を含む）の全体構成図である。無線基地局１０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ１０１と、アンプ部１０２と、送受信部（送信部、受信部）１０３と、ベースバンド信号処理部１０４と、呼処理部１０５と、伝送路インターフェース１０６とを備えている。
　下りリンクにより無線基地局１０からユーザ端末２０に送信されるユーザデータは、上位局装置３０から伝送路インターフェース１０６を介してベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４では、ＰＤＣＰレイヤの処理、ユーザデータの分割・結合、ＲＬＣ（Radio　Link　Control）再送制御の送信処理などのＲＬＣレイヤの送信処理、ＭＡＣ（Medium　Access　Control）再送制御、例えば、ＨＡＲＱの送信処理、スケジューリング、伝送フォーマット選択、チャネル符号化、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse　Fast　Fourier　Transform）処理、プリコーディング処理が行われて各送受信部１０３に転送される。また、下りリンクの制御チャネルの信号に関しても、チャネル符号化や逆高速フーリエ変換等の送信処理が行われて、各送受信部１０３に転送される。
　また、ベースバンド信号処理部１０４は、報知チャネルにより、ユーザ端末２０に対して、当該セルにおける通信のための制御情報を通知する。なお、ユーザ端末が無線基地局１１と無線基地局１２の双方に接続する場合（dual　connection）、中央制御局として機能する無線基地局１２からユーザ端末へ報知チャネルを用いて情報を通知することができる。
　各送受信部１０３は、ベースバンド信号処理部１０４からアンテナ毎にプリコーディングして出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。アンプ部１０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ１０１により送信する。
　一方、上りリンクによりユーザ端末２０から無線基地局１０に送信されるデータについては、各送受信アンテナ１０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部１０２で増幅され、各送受信部１０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換され、ベースバンド信号処理部１０４に入力される。
　ベースバンド信号処理部１０４では、入力されたベースバンド信号に含まれるユーザデータに対して、ＦＦＴ処理、ＩＤＦＴ処理、誤り訂正復号、ＭＡＣ再送制御の受信処理、ＲＬＣレイヤ、ＰＤＣＰレイヤの受信処理がなされ、伝送路インターフェース１０６を介して上位局装置３０に転送される。呼処理部１０５は、通信チャネルの設定や解放等の呼処理や、無線基地局１０の状態管理や、無線リソースの管理を行う。
　図８は、本実施の形態に係る無線基地局１０（無線基地局１１及び１２を含む）が有するベースバンド信号処理部１０４の主な機能構成図である。図８に示すように、無線基地局１０が有するベースバンド信号処理部１０４は、スケジューラ１１１と、データ信号生成部１１２と、制御信号生成部１１３と、参照信号生成部１１４と、上位制御信号生成部１１５と、を含んで構成されている。なお、上述したように、ベースバンド信号処理部１０４は、再送制御の送信処理、チャネル符号化、プリコーディング、ＩＦＦＴ処理等を行う機能部も有している。
　スケジューラ１１１は、ＰＤＳＣＨで伝送される下りユーザデータ、ＰＤＣＣＨ及び／又は拡張ＰＤＣＣＨ（ＥＰＤＣＣＨ）で伝送される下り制御情報、参照信号のスケジューリングを行う。具体的に、スケジューラ１１１は、上位局装置３０からの指示情報や各ユーザ端末２０からのフィードバック情報（例えば、ＣＱＩ、ＲＩなどを含むＣＳＩ）に基づいて、無線リソースの割り当てを行う。なお、スケジューラ１１１が各スモール基地局１２のスケジューリングを行う構成とすることもできる。
　上位制御信号生成部１１５は、マクロセルＣ１のセルＩＤに関する情報、スモールセルＣ２のＵＳＩＤに関する情報、システム帯域幅に関する情報等を生成する。ＵＳＩＤに関する情報には、ユーザ端末２０において第１、第２のＵＳＩＤからＵＳＩＤを生成する場合に第１、第２のＵＳＩＤが含まれる。またＵＳＩＤに関する情報には、無線基地局１０において第１、第２のＵＳＩＤからスモールセルＣ２用のＵＳＩＤを生成する場合に、第１、第２のＵＳＩＤから生成されたＵＳＩＤが含まれる。
　データ信号生成部１１２は、スケジューラ１１１により各サブフレームへの割当てが決定されたユーザ端末２０に対するデータ信号（ＰＤＳＣＨ信号）を生成する。データ信号生成部１１２により生成されるデータ信号には、上位制御信号生成部１１５により生成される上位制御信号が含まれる。
　制御信号生成部１１３は、スケジューラ１１１により各サブフレームへの割当てが決定されたユーザ端末２０に対する制御信号（ＰＤＣＣＨ信号及び／又はＥＰＤＣＣＨ信号）を生成する。また、参照信号生成部１１４は、下りリンクで送信する各種参照信号を生成する。無線基地局１０がスモールセルＣ２の無線基地局１２の場合、参照信号生成部１１４はスモールセル用の同期信号であるＤＳ（Discovery　Signal）を生成する。
　なお、本実施の形態では、ＵＳＩＤに関する情報が上位制御信号で通知される構成としているが、この構成に限定されない。ＵＳＩＤに関する情報は、制御チャネル、報知チャネルで通知されてもよい。また、ＵＳＩＤは、マクロセルＣ１の無線基地局１１からユーザ端末２０に通知されてもよいし、スモールセルＣ２の無線基地局１２からユーザ端末２０に通知されてもよい。無線基地局１２からＵＳＩＤが通知される場合、スモールセル検出用のＤＳに関連付けて通知されてもよい。
　また、第１、第２のＵＳＩＤを異なる方法で通知してもよい。第１のＵＳＩＤは、マクロセルＣ１の無線基地局１１からユーザ端末２０に通知され、第２のＵＳＩＤは、ＤＳに関連付けてスモールセルＣ２の無線基地局１２からユーザ端末２０に通知されてもよい。また、第１のＵＳＩＤは、マクロセルＣ１の無線基地局１１からユーザ端末２０にＲＲＣシグナリングで通知され、第２のＵＳＩＤは、マクロセルＣ１用のセルＩＤに関連付けて通知されてもよい。また、第２のＵＳＩＤの適用は、ＮＣＴやＴＭの適用の有無に関連づけられてもよい。
　図９は、本実施の形態に係るユーザ端末２０の全体構成図である。ユーザ端末２０は、ＭＩＭＯ伝送のための複数の送受信アンテナ２０１と、アンプ部２０２と、送受信部（受信部）２０３と、ベースバンド信号処理部２０４と、アプリケーション部２０５とを備えている。
　下りリンクのデータについては、複数の送受信アンテナ２０１で受信された無線周波数信号がそれぞれアンプ部２０２で増幅され、送受信部２０３で周波数変換されてベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、ベースバンド信号処理部２０４でＦＦＴ処理や、誤り訂正復号、再送制御の受信処理等がなされる。この下りリンクのデータの内、下りリンクのユーザデータは、アプリケーション部２０５に転送される。アプリケーション部２０５は、物理レイヤやＭＡＣレイヤより上位のレイヤに関する処理等を行う。また、下りリンクのデータの内、報知情報もアプリケーション部２０５に転送される。
　一方、上りリンクのユーザデータについては、アプリケーション部２０５からベースバンド信号処理部２０４に入力される。ベースバンド信号処理部２０４では、再送制御（Ｈ－ＡＲＱ　（Ｈｙｂｒｉｄ　ＡＲＱ））の送信処理や、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等が行われて各送受信部２０３に転送される。送受信部２０３は、ベースバンド信号処理部２０４から出力されたベースバンド信号を無線周波数帯に変換する。その後、アンプ部２０２は、周波数変換された無線周波数信号を増幅して送受信アンテナ２０１により送信する。送受信部２０３は、無線基地局から通知されるサブフレーム種別に関する情報等を受信する受信部として機能する。
　図１０は、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４の主な機能構成図である。図１０に示すように、ユーザ端末２０が有するベースバンド信号処理部２０４は、データ信号生成部２１１、制御信号生成部（信号生成部）２１２、参照信号生成部（信号生成部）２１３、上位制御信号取得部２１４、ホッピングパターン決定部２１５、マッピング部（信号割当部）２１６を少なくとも有している。なお、上述したように、ベースバンド信号処理部２０４は、再送制御の送信処理、チャネル符号化、プリコーディング、ＤＦＴ処理、ＩＦＦＴ処理等を行う機能部も有している。
　データ信号生成部２１１は、下りの制御信号に基づき無線基地局１０に対するデータ信号（ＰＵＳＣＨ信号）を生成する。制御信号生成部２１２は、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列等の上り信号系列に基づき無線基地局１０に対するフィードバック情報（ＰＵＣＣＨ信号）を生成する。参照信号生成部２１３は、Ｚａｄｏｆｆ－Ｃｈｕ系列等の上り信号系列に基づき、下りリンクで送信する各種参照信号（ＤＭ－ＲＳ等）を生成する。なお、制御信号生成部２１２及び参照信号生成部２１３は、ホッピングパターン決定部２１５でグループホッピングが無効にされると、信号系列数の多い（系列長の長い）上り信号系列から信号を生成する。
　上位制御信号取得部２１４は、無線基地局１０から通知された上位制御信号を取得する。上位制御信号には、マクロセルＣ１のセルＩＤに関する情報、スモールセルＣ２のＵＳＩＤに関する情報、システム帯域幅に関する情報等が含まれている。上位制御信号取得部２１４は、ＵＳＩＤに関する情報として、無線基地局１０で生成されたＵＳＩＤを取得してもよい。この場合、上位制御信号取得部２１４は、マクロセルＣ１の無線基地局１１からＵＳＩＤを取得してもよいし、スモールセルＣ２の無線基地局１２からＵＳＩＤを取得してもよい。
　また、上位制御信号取得部２１４は、無線基地局１０から第１、第２のＵＳＩＤを個々に取得して、ユーザ端末２０でＵＳＩＤを生成してもよい（図５参照）。この場合、上位制御信号取得部２１４は、マクロセルＣ１の無線基地局１１から第１のＵＳＩＤを取得し、スモールセルＣ２の無線基地局１２から第２のＵＳＩＤを取得してもよい。
　ホッピングパターン決定部２１５は、上位制御信号取得部２１４で取得した上位制御信号に基づいてホッピングパターンを決定する。ホッピングパターン決定部２１５は、マクロセルＣ１のセルＩＤに基づいて初期化される疑似ランダム系列によって、マクロセルＣ１（ＰＣｅｌｌ）用のホッピングパターンを決定する。また、ホッピングパターン決定部２１５は、スモールセルＣ２のＵＳＩＤに基づいて初期化される疑似ランダム系列によって、スモールセルＣ（ＳＣｅｌｌ）用のホッピングパターンを決定する。疑似ランダム系列の初期値Ｃｉｎｉｔは、例えば、式（４）により初期化される。なお、ｎＲＳ ＩＤは、セルＩＤ又はＵＳＩＤである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ホッピングパターン決定部２１５で決定されるホッピングパターンは、マクロセルＣ１よりもスモールセルＣ２で長周期に設定されている（図３参照）。このため、上り信号系列のルート系列数に制限があっても、グループホッピングによって上りのチャネル及び信号のランダム化を図ることが可能になっている。特に、狭帯域送信のように上り信号系列数を増やすことができない場合に有効である。
　また、ホッピングパターン決定部２１５は、上位制御信号取得部２１４で取得したシステム帯域幅に基づいてグループホッピングのオンオフを制御することもできる。例えば、スモールセルＣ２のシステム帯域幅が、所定の帯域幅よりも狭い狭帯域送信時の場合にグループホッピングを有効にし、所定の帯域幅よりも広い広帯域送信時の場合にグループホッピングを無効してもよい。グループホッピングを無効にする場合には、グループホッピングを無効にする代わりに、上り信号系列の系列数を増加させる。広帯域送信の場合にはサブキャリア数と同等まで信号系列数を増やすことでスモールセル間のランダム化を図っている。なお、広帯域送信時にグループホッピングを有効してもよい。これにより、上り信号系列数を増加させると共に、ホッピングパターンによるランダム化を図ることができる。
　マッピング部２１６は、データ信号生成部２１１で生成されたデータ信号、制御信号生成部２１２で生成された制御信号、参照信号生成部２１３で生成された参照信号を所定のリソースにマッピングする。この場合、上り信号系列から生成されるＤＭ－ＲＳ及びＰＵＣＣＨ信号は、ホッピングパターン決定部２１５で決定されたホッピングパターンに基づいてマッピングされる。例えば、マクロセル用のＤＭ－ＲＳ及びＰＵＣＣＨ信号については、比較的短い１０サブフレーム周期のホッピングパターンによってマッピングされる（図３Ａ参照）。また、スモールセル用のＤＭ－ＲＳ及びＰＵＣＣＨ信号については、比較的長い長周期のホッピングパターンによってマッピングされる（図３Ｂ参照）。また、マッピング部２１６は、グループホッピングが無効にされた場合、ホッピングパターンを使用せずにマッピングする。
　このように、ユーザ端末２０は、スモールセルＣ２に対してマクロセルＣ１よりも長周期のホッピングパターンを用いることにより、スモールセルＣ２の増加に対応して上り信号系列のランダム化を図ることができる。また、広帯域送信時には、サブキャリア数に合わせて上り信号系列数を増加させて上り信号系列の直交化を図ることができる。よって、マクロセルＣ１に多数のスモールセルＣ２が配置される場合に、スモールセルＣ２のセルプランニングが簡易化される。
　なお、本実施の形態では、無線基地局１０からユーザ端末２０にＵＳＩＤを通知することで、ユーザ端末２０にホッピングパターンを決定させる構成としているが、この構成に限定されない。無線基地局１０でホッピングパターンを決定して、無線基地局１０からユーザ端末２０にホッピングパターンを通知してもよい。なお、ホッピングパターンの通知は、上位制御信号、制御チャネル、報知チャネルのいずれにて通知してもよい。また、ホッピングパターンは、ＵＳＩＤ及び第２のＵＳＩＤに関連付けて通知されてもよい。
　また、本実施の形態では、無線基地局１０からユーザ端末２０にシステム帯域幅を通知することで、上り信号系列数の増加やグループホッピングのオンオフを指示する構成としているが、この構成に限定されない。無線基地局１０で上り信号系列数やグループホッピングのオンオフを決定して、無線基地局１０からユーザ端末２０に上り信号系列数やグループホッピングのオンオフを通知してもよい。なお、上り信号系列数やグループホッピングのオンオフの通知は、上位制御信号、制御チャネル、報知チャネルのいずれにて通知してもよい。また、ホッピングパターンは、ＵＳＩＤ及び第２のＵＳＩＤに関連付けて通知されてもよい。
　以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、スモールセルＣ２ではマクロセルＣ１よりも長周期のホッピングパターンを用いて上り信号系列がホッピングされるため、信号系列数を増加させることなく、スモールセルＣ２間で上り信号系列を十分にランダム化することができる。このため、上り信号系列から生成される上りの制御信号のランダム化を図り、さらにマクロセルＣ１内に多数のスモールセルＣ２を組み込む際のセルプランニングを簡易化することができる。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるキャリア数、キャリアの帯域幅、シグナリング方法、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。
　例えば、本実施の形態では、ＵＳＩＤに基づいてスモールセルに対するホッピングパターンが決定される構成としたが、この構成に限定されない。ホッピングパターンは、スモールセルに対してマクロセルよりも長周期のホッピングパターンが決定されれば、どのように決定されてもよい。したがって、本実施の形態に係るランダム化方法は、ＵＳＩＤを適用しない通信システムにおいても適用可能である。
　また、本実施の形態では、スモールセル用にＮＣＴを適用した通信システムに本発明を適用したが、この構成に限定されない。本発明は、スモールセルに対してマクロセルと同じ周波数キャリアが用いられる場合にも適用可能である。
　また、本実施の形態では、上り信号系列により生成されるＤＭ－ＲＳ、ＰＵＣＣＨ信号を例示して説明したが、この構成に限定されない。本発明は、ＳＲＳ等の他の参照信号、他の物理チャネル信号にも適用可能である。
　また、本実施の形態では、ホッピングパターン決定部２１５において、システム帯域幅が所定帯域幅以上か否かを判定する構成としたが、この構成に限定されない。ベースバンド信号処理部２０４には、システム帯域幅が所定帯域幅以上か否かを判定する判定部が別途設けられていてもよい。
　本出願は、２０１３年４月５日出願の特願２０１３－０７９２９７に基づく、この内容は、全てここに含めておく。

Claims (10)

  1. 　マクロセルをカバーするマクロ基地局と、前記マクロセル内に配置されたスモールセルをカバーするスモール基地局と通信可能なユーザ端末であって、
    　同期点以外の自己相関が０になる上り信号系列を用いて上り信号を生成する信号生成部と、
    　所定周期内のサブフレーム毎に前記上り信号系列の系列番号を切り替えるホッピングパターンを用いて、サブフレームに前記上り信号を割り当てる信号割当部とを備え、
    　前記マクロ基地局に対するホッピングパターンよりも、前記スモール基地局に対するホッピングパターンにおいて、前記上り信号系列をホッピングさせる周期が長周期であることを特徴とするユーザ端末。
  2. 　前記マクロ基地局との同期が確立した後に、前記スモール基地局に接続可能であることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  3. 　前記信号生成部は、所定帯域よりも広い広帯域送信の場合に前記上り信号系列の系列数を増やして上り信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のユーザ端末。
  4. 　前記信号割当部は、所定帯域よりも狭い狭帯域送信の場合にホッピングを有効にし、所定帯域よりも広い広帯域送信の場合にホッピングを無効にすることを特徴とする請求項３に記載のユーザ端末。
  5. 　前記信号割当部は、前記ホッピングパターンが有効の場合には、前記サブフレーム内の前半スロットと後半スロットとに異なる系列番号の前記上り信号を割り当て、前記ホッピングパターンが無効の場合には、前記サブフレーム内の前半スロットと後半スロットとに同じ系列番号の前記上り信号を割り当てることを特徴とする請求項４に記載のユーザ端末。
  6. 　前記上り信号系列は、ＤＭ－ＲＳ（Demodulation　－　Reference　Signal）又はＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）の生成に用いられることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  7. 　ユーザ固有の第１の識別子と第２の識別子とから算出される前記スモールセル用の識別子に基づいて、前記ホッピングパターンが決定されることを特徴とする請求項１に記載のユーザ端末。
  8. 　前記第１の識別子は物理チャネル及び信号毎に異なり、前記第２の識別子は前記物理チャネル及び信号で共通であることを特徴とする請求項７に記載のユーザ端末。
  9. 　マクロ基地局にカバーされるマクロセル内にスモールセルが配置され、当該スモールセルをカバーするスモール基地局であって、
    　スモールセル用のセル識別子をユーザ端末に送信する送信部と、
    　同期点以外の自己相関が０になる上り信号系列を用いて生成された上り信号を前記ユーザ端末から受信する受信部とを備え、
    　前記スモールセル用のセル識別子は、前記上り信号系列の系列番号が所定周期内のサブフレーム毎に切り替わるように、ホッピングパターンを前記ユーザ端末に決定させ、
    　前記マクロ基地局に対するホッピングパターンよりも、前記スモール基地局に対するホッピングパターンにおいて、前記上り信号系列をホッピングさせる周期が長周期であることを特徴とするスモール基地局。
  10. 　マクロセルをカバーするマクロ基地局及び前記マクロセル内に配置されたスモールセルをカバーするスモール基地局とユーザ端末とが通信する通信方法であって、
    　前記スモール基地局が、スモールセル用のセル識別子を前記ユーザ端末に送信し、
    　前記ユーザ端末が、同期点以外の自己相関が０になる上り信号系列を用いて上り信号を生成し、
    　前記ユーザ端末が、前記スモールセル用のセル識別子に基づいて所定周期内のサブフレーム毎に前記上り信号系列の系列番号を切り替えるホッピングパターンを決定し、当該ホッピングパターンを用いてサブフレームに前記上り信号を割り当て、
    　前記マクロ基地局に対するホッピングパターンよりも、前記スモール基地局に対するホッピングパターンにおいて、前記上り信号系列をホッピングさせる周期が長周期であることを特徴とする通信方法。
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