(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフレームを複数含む無線フレームを、直交分割多重アクセス方式を用いて基地局と端末装置とで送受信する無線通信システムにおける前記基地局であって、
前記サブフレームは、
時間方向の３つ以下のＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）シンボルと周波数方向の複数のサブキャリアとで構成され、
前記基地局は、
複数のサブキャリアで構成されるリソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、下りリンクの制御情報を前記サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第１の多重部と、
前記リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、ユーザ情報を前記サブフレームの前記第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第２の多重部と、
前記第１ＯＦＤＭシンボル位置の前後にガード時間を挿入する挿入部と、
を備えることを特徴とする基地局。  
【請求項２】
前記サブフレームは、
２つのＯＦＤＭシンボルで構成され、
前記第２の多重部は、
前記ユーザ情報を第２ＯＦＤＭシンボル位置に多重することを特徴とする請求項１に記載の基地局。  
【請求項３】
前記サブフレームは、
３つのＯＦＤＭシンボルで構成され、
前記第２の多重部は、
前記ユーザ情報を第２ＯＦＤＭシンボル位置および第３ＯＦＤＭシンボル位置に多重することを特徴とする請求項１に記載の基地局。  
【請求項４】
前記第１の多重部は、
下りリンクの報知情報に含まれるセル固有の制御情報を用いて、前記無線フレームの中の下りリンク用のサブフレーム、および上りリンク用のサブフレームを決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の基地局。  
【請求項５】
前記第２の多重部は、
前記リソースブロックを時間分割デュープレクスで割り当てることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の基地局。  
【請求項６】
前記第２の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記ユーザ情報の情報シンボル数が、１リソースブロック未満である場合、前記第２ＯＦＤＭシンボル位置および前記第３ＯＦＤＭシンボル位置のそれぞれ異なる前記リソースブロックに前記ユーザ情報を多重しサブフレーム内の周波数ホッピングを適用することを特徴とする請求項３に記載の基地局。  
【請求項７】
前記第１の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記制御情報の情報シンボル数が、１リソースブロック以上である場合、前記制御情報を前記リソースブロックの単位で分散して多重し、
前記第２の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記ユーザ情報の情報シンボル数が、１リソースブロック以上である場合、前記ユーザ情報を前記リソースブロックの単位で分散して多重することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の基地局。  
【請求項８】
前記第１の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記制御情報の情報シンボル数が１サブフレーム区間に多重できない場合、前記制御情報を複数の前記サブフレームに分割して多重し、
前記第２の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記ユーザ情報の情報シンボル数が１サブフレーム区間に多重できない場合、前記ユーザ情報を複数の前記サブフレームに分割して多重することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の基地局。  
【請求項９】
前記第１の多重部は、
前記無線フレームの先頭サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル区間に下りリンクの前記制御情報に予め設定した第１のモードの上り専用のリンクまたは下り専用のリンクのサブフレームの割り当てか、否かを示すサブフレーム割り当ての制御情報を多重することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の基地局。  
【請求項１０】
サブフレームを複数含む無線フレームを、直交分割多重アクセス方式を用いて基地局と端末装置とで送受信する無線通信システムにおける前記端末装置であって、
前記サブフレームは、
時間方向の３つ以下のＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）シンボルと周波数方向の複数のサブキャリアで構成され、
前記端末装置は、
下りリンクの制御情報を復調および復号する復調復号部と、
リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、前記サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置の下りリンクの前記制御情報が多重されていないリソースブロックに、上りリンクの前記制御情報を周波数領域で多重する第３の多重部と、
前記リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、下りリンクの制御情報の復号情報で割りあてられた前記サブフレームにユーザ情報を、前記サブフレームの前記第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第４の多重部と、
前記第１ＯＦＤＭシンボル位置の前後にガード時間を挿入する挿入部と、
を備えることを特徴とする端末装置。  
【請求項１１】
前記サブフレームは、
２つのＯＦＤＭシンボルで構成され、
前記第４の多重部は、
前記ユーザ情報を第２ＯＦＤＭシンボル位置に多重することを特徴とする請求項１０に記載の端末装置。  
【請求項１２】
前記サブフレームは、
３つのＯＦＤＭシンボルで構成され、
前記第４の多重部は、
前記ユーザ情報を第２ＯＦＤＭシンボル位置および第３ＯＦＤＭシンボル位置に多重することを特徴とする請求項１０に記載の端末装置。  
【請求項１３】
前記第４の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記ユーザ情報の情報シンボル数が、１リソースブロック未満である場合、前記第２ＯＦＤＭシンボル位置および前記第３ＯＦＤＭシンボル位置のそれぞれ異なる前記リソースブロックに前記ユーザ情報を多重し前記サブフレーム内の周波数ホッピングを適用することを特徴とする請求項１２に記載の端末装置。  
【請求項１４】
前記第３の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記制御情報の情報シンボル数が、１リソースブロック以上である場合、前記制御情報をリソースブロックの単位で分散して多重し、
前記第４の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記ユーザ情報の情報シンボル数が、１リソースブロック以上である場合、前記ユーザ情報をリソースブロックの単位で分散して多重することを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１つに記載の端末装置。  
【請求項１５】
前記第３の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記制御情報の情報シンボル数が１サブフレーム区間に多重できない場合、前記制御情報を複数のサブフレームに分割して多重し、
前記第４の多重部は、
誤り訂正符号化後の前記ユーザ情報の情報シンボル数が１サブフレーム区間に多重できない場合、前記ユーザ情報を複数のサブフレームに分割して多重することを特徴とする請求項１０から１４のいずれか１つに記載の端末装置。  
【請求項１６】
前記復調復号部は、
前記基地局が送信した第１のモードのサブフレームの割り当てか検知し、前記第１のモードである場合、上りリンクのデータチャネルに割り当てられたサブフレームに対応するサブフレーム位置の上りリンク用の制御情報のみを復調および復号し、前記第１のモードでない場合、上りリンクのデータチャネルに割り当てられたサブフレームに対応するサブフレーム位置の上りリンク用の制御情報のみを復調および復号することを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１つに記載の端末装置。  
【請求項１７】
サブフレームを複数含む無線フレームを、直交分割多重アクセス方式を用いて基地局と端末装置とで送受信する無線通信システムにおける前記基地局を制御するための制御回路であって、
前記サブフレームは、
時間方向の３つ以下のＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）シンボルと周波数方向の複数のサブキャリアとで構成され、
前記制御回路は、
複数のサブキャリアで構成されるリソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、下りリンクの制御情報を前記サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第１の多重処理と、
前記リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、ユーザ情報を前記サブフレームの前記第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第２の多重処理と、
前記第１ＯＦＤＭシンボル位置の前後にガード時間を挿入する挿入処理と、
を前記基地局に行わせることを特徴とする制御回路。  
【請求項１８】
サブフレームを複数含む無線フレームを、直交分割多重アクセス方式を用いて基地局と端末装置とで送受信する無線通信システムにおける前記基地局を制御するためのプログラムであって、
前記サブフレームは、
時間方向の３つ以下のＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）シンボルと周波数方向の複数のサブキャリアとで構成され、
前記プログラムは、
複数のサブキャリアで構成されるリソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、下りリンクの制御情報を前記サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第１の多重処理と、
前記リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、ユーザ情報を前記サブフレームの前記第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第２の多重処理と、
前記第１ＯＦＤＭシンボル位置の前後にガード時間を挿入する挿入処理と、
を前記基地局に行わせることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交分割多重アクセス方式を用いて通信する基地局および端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用制御機器、センサ、メータ、自動車などの機械をインターネットプロトコルで接続するＩｏＴ（Internet-of-Things）は、将来の重要なビジネスと考えられている。ＩｏＴで用いられる無線方式では、端末装置（ＵＥ：User  Equipment）の伝送の低遅延化が求められている。端末装置の伝送の低遅延化を実現するためには、ＲＴＴ（Round-Trip  Time）を短縮することが必要である。ＲＴＴを短縮するためにはＴＴＩ（Transmission  Time  Interval）長を短くする方法が考えられる。ＴＴＩはサブフレームとも呼ばれる。３ＧＰＰ（Third  Generation  Partnership  Project）が策定するＲｅｌｅａｓｅ８仕様のＬＴＥ（Long  Term  Evolution）では、１４ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）シンボル長のＴＴＩが採用されている。【０００３】
非特許文献１は、伝送の低遅延化のために、物理レイヤにおいてＦＤＤ（Frequency  Division  Duplex）モードでは２ＯＦＤＭシンボル長、および７ＯＦＤＭシンボル長のＴＴＩを採用し、ＴＤＤ（Time  Division  Duplex）モードでは、７ＯＦＤＭシンボル長のＴＴＩのみを採用する無線方式を開示する。ＴＴＩ長を短縮することにより、処理時間を短縮できるため、無線通信の伝送遅延を低減することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】P.  Schulz,M.  Matthe,H.  Klessig,M.  Simsek,G.  Fettweis,J.  Ansari,S.  Ali  Ashraf,B.  Almeroth,J.  Voigt,I.  Riedel,A.  Puschmann,A.  Mitschele-Thiel,M.  Muller,T.  Elste,and  M.  Windisch,“Latency  Critical  IoT  Applications  in  5G:  Perspective  on  the  Design  of  Radio  Interface  and  Network  Architecture,”IEEE  Commun.  Mag.,  vol.  55,  no.  2,  pp.70-78,  Feb.  2017.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＬＴＥでは、Ｒｅｌｅａｓｅ８仕様の１４ＯＦＤＭシンボルで構成されるＴＴＩ長のフレーム構成と、２ＯＦＤＭシンボル長および７ＯＦＤＭシンボル長のＴＴＩ長のフレーム構成とを共存させる必要がある。このため、ＲＴＴの異なる物理チャネルを同一キャリア周波数に多重するため、再送を含めたリソース割り当てが複雑になるという問題があった。【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複雑なリソース割り当てを抑制し、無線通信の伝送遅延を低減することができる基地局を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明はサブフレームを複数含む無線フレームを、直交分割多重アクセス方式を用いて基地局と端末装置とで送受信する無線通信システムにおける基地局であって、サブフレームは、時間方向の３つ以下のＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）シンボルと周波数方向の複数のサブキャリアとで構成され、基地局は、複数のサブキャリアで構成されるリソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、下りリンクの制御情報をサブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第１の多重部と、リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、ユーザ情報をサブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する第２の多重部と、第１ＯＦＤＭシンボル位置の前後にガード時間を挿入する挿入部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる基地局は、複雑なリソース割り当てを抑制し、無線通信の伝送遅延を低減することができる基地局を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる無線通信システムの構成を示す図
【図２】実施の形態にかかるサブフレームの構成の例を示す図
【図３】実施の形態にかかるサブフレームの構成の別の例を示す図
【図４】実施の形態にかかる基地局の送信部の機能ブロックを示す図
【図５】実施の形態にかかる端末装置の送信部の機能ブロックを示す図
【図６】実施の形態にかかる制御回路を示す図
【図７】実施の形態にかかる周波数領域におけるリソース割り当て方法を示す図
【図８】実施の形態にかかる誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロック内のリソースエレメント数未満である場合のリソース割り当て法の例を示す図
【図９】実施の形態にかかる誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロックのリソースエレメント数以上である場合のリソース割り当て法の例を示す図
【図１０】実施の形態にかかる誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１サブフレーム区間に多重できない場合のリソース割り当て法の実施例を示す図
【図１１】実施の形態にかかる１フレーム内のサブフレーム多重法を示す図
【図１２】実施の形態にかかるサブフレーム割り当ての制御情報の結果に基づく端末装置の送信部の処理フローを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態にかかる基地局および端末装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる無線通信システムの構成を示す図である。無線通信システム１は、基地局１０と、複数の端末装置２０とを備える。基地局１０は、複数の端末装置２０と通信可能な装置である。基地局１０は、送信部１００および受信部１１０を備える。端末装置２０は、送信部２００および受信部２１０を備える。端末装置２０は、通信機能を備えたＩｏＴ機器である。具体的には、端末装置２０は、民生用の機器、産業用制御機器、センサ、メータ、自動車などである。基地局１０と端末装置２０との間では、双方向にサブフレームを複数含む無線フレームを伝送することが可能である。サブフレームは、時間方向の３つ以下のＯＦＤＭシンボルと周波数方向の複数のサブキャリアで構成される
【００１２】
無線通信システム１は、ＩｏＴ機器を備えるＩｏＴシステムである。基地局１０と端末装置２０との間の無線通信は、ＩｏＴ伝送に特化した無線仕様に従って行われる。ＩｏＴ伝送に求められる条件としては、端末装置２０の長寿命低消費電力化、低コスト化、広カバレッジ化などが挙げられる。ＩｏＴ伝送に特化した無線仕様は、ＬＰＷＡＮ（Low  Power  Wide  Area  Network）と呼ばれる。電波免許が不要な周波数帯を使用するＬＰＷＡＮとしては、SIGFOX社が作製した無線仕様であるSIGFOX、非営利団体LoRa  AllianceがサポートするLoRaWANなどが挙げられる。電波免許が必要な周波数帯を使用するＬＰＷＡＮとしては、３ＧＰＰのカテゴリＭ１（ｅＭＴＣ：Machine  Type  Communications）、ＮＢ（Narrow  Band）−ＩｏＴなどが挙げられる。
【００１３】
ＩｏＴ伝送では、一般的なスマートフォンなどの情報端末が行う通信と比べて、情報ビット数が少なく、情報ビットレートが低速であるという特徴がある。このため、端末装置２０の低消費電力化のためには、送信帯域幅の狭帯域化が有効である。信号帯域が狭帯域になるほど、ベースバンドの変調および復調処理のクロック周波数は低くなり、端末装置２０の消費電力を低減することができる。また、信号帯域を狭帯域にするほど、１Ｈｚ当たりの送信電力密度および受信電力密度を高くすることができるため、電波の到達距離すなわちカバレッジエリアを拡大することができる。
【００１４】
したがって、上記で例示したＩｏＴ伝送に特化した無線仕様では、１００Ｈｚ、１２５ｋＨｚ，２５０ｋＨｚなどの帯域が用いられている。この場合、端末装置２０の消費電力を低減することはできるものの、周波数フラットフェージングを受けるため、受信レベルが低下した際には、復号誤りが生じてしまう。つまり、広帯域信号では、周波数ダイバーシチ効果が得られるのに対して、狭帯域信号では、周波数ダイバーシチ効果が得られにくい。さらに、ＩｏＴ端末である端末装置２０の消費電力を低減するために１アンテナ構成である場合、空間ダイバーシチ効果も得られない。このため、１アンテナ構成である場合、周波数フラットフェージングを受けやすく、受信レベルが低下した際には、復号誤りが生じる。
【００１５】
図２は、実施の形態にかかるサブフレームの構成の例を示す図である。サブフレームは、スケジューリングの最小時間単位であり複数のシンボルから構成される。また、１ＴＴＩは１サブフレームである。図２に示される第１のサブフレーム３００は、送信部１００および送信部２００によって送信される。また、第１のサブフレーム３００は、直交分割多重アクセス（ＯＦＤＭＡ:Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Access）で用いられる場合のサブフレームである。また、第１のサブフレーム３００は、時間方向の２つのＯＦＤＭシンボル３０１と周波数方向の複数のサブキャリアとにより定義され、制御情報とユーザ情報とを含む。第１のサブフレーム３００は、２つのＯＦＤＭシンボル３０１で構成される。なお、本実施の形態では、制御情報、およびユーザ情報の周波数領域におけるリソースの最小割り当て単位をリソースブロックとして定義する。第１のサブフレーム３００の下りリンクおよび上りリンクの制御情報は、第１ＯＦＤＭシンボル区間に多重される。また、第１のサブフレーム３００のユーザ情報は第２ＯＦＤＭシンボル区間に多重される。第１のサブフレーム３００の第１ＯＦＤＭシンボルの前後には、基地局１０と端末装置２０との間の伝搬遅延時間差を吸収するためのガード時間３０２（ＧＴ：Guard  Time）が挿入される。制御情報およびユーザ情報それぞれの各ＯＦＤＭシンボルの先頭には、図示しないＣＰ（Cyclic  Prefix）が付加される。
【００１６】
図３は、実施の形態にかかるサブフレームの構成の別の例を示す図である。図３に示される第２のサブフレーム３１０は、第１のサブフレーム３００と同様に送信部１００および送信部２００によって送信される。また、第２のサブフレーム３１０は直交分割多重アクセスで用いられる場合のサブフレームである。また、第２のサブフレーム３１０は、時間方向の３つのＯＦＤＭシンボル３０１と周波数方向の複数のサブキャリアとにより定義され、制御情報とユーザ情報とを含む。第２のサブフレーム３１０は、３つのＯＦＤＭシンボル３０１から構成される。
【００１７】
第２のサブフレーム３１０の下りリンクおよび上りリンクの制御情報は、第１ＯＦＤＭシンボル区間に多重される。また、下りリンクおよび上りリンクの制御情報は、同一のＯＦＤＭシンボル区間に、リソースブロック単位で異なるリソースブロックに分散して多重される。第２のサブフレーム３１０の場合、ユーザ情報は第２ＯＦＤＭシンボル区間および第３ＯＦＤＭシンボル区間に多重される。これは、誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロック内のリソースエレメント数に満たない場合に、サブフレーム（ＴＴＩ）内の周波数ホッピングを適用するためである。周波数ホッピングの詳細については後述する。各ＯＦＤＭシンボルには、ＣＰ（Cyclic  Prefix）が付加される。基地局１０および端末装置２０は、第１のサブフレーム３００または第２のサブフレーム３１０のいずれか１種類のみを用いる。このため、往復遅延時間（ＲＴＴ：Round  Trip  Time）も１種類のみであり、複雑なタイミング制御を必要としない構成となる。
【００１８】
図４は、実施の形態にかかる基地局１０の送信部１００の機能ブロックを示す図である。送信部１００は、第１の多重部１０１と、第２の多重部１０２と、挿入部１０３とを備える。第１の多重部１０１は、複数のサブキャリアで構成されるリソースブロックを単位として、周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、下りリンクの制御情報をサブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する。リソースブロックは周波数領域があらかじめ決定された複数のサブキャリアで構成される。また、第１の多重部１０１は、下りリンクの報知情報(ＢＣＨ:Broadcast  CHannel)に含まれるセル固有の制御情報を用いて、無線フレームの中の下りリンク用のサブフレーム、および上りリンク用のサブフレームを決定し、端末装置２０に割り当てる。無線フレームは、複数のサブフレームを含むフレームである。セルとは、基地局１０が形成する端末装置２０と通信可能な範囲である。第２の多重部１０２は、第１のサブフレーム３００の場合は第２ＯＦＤＭシンボル位置に、第２のサブフレーム３１０の場合は第２および第３ＯＦＤＭシンボル位置に、リソースブロックを単位として周波数方向に分散させるようにリソース割り当てを行うことによって、ユーザ情報を周波数領域で多重する。つまり、第２の多重部１０２は、ユーザ情報をサブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する。また、第２の多重部１０２は、下りリンクのユーザ情報および上りリンクのユーザ情報を多重するリソースブロックをサブフレーム単位で割り当てる。下りリンクのユーザ情報はサブフレームごとに同一の周波数帯域に割り当てられる。同様に、上りリンクのユーザ情報はサブフレームごとに同一の周波数帯域に割り当てられる。すなわち、第２の多重部１０２は、リソースブロックを時間分割デュープレクス（ＴＤＤ）で割り当てる。挿入部１０３は、第１ＯＦＤＭシンボルの前後にガード時間を挿入する。
【００１９】
図５は、実施の形態にかかる端末装置２０の送信部２００の機能ブロックを示す図である。送信部２００は、復調復号部２０１と、第３の多重部２０２と、第４の多重部２０３と、挿入部１０３とを備える。復調復号部２０１は、下りリンクの制御情報を復調および復号する。また、復調復号部２０１は、基地局１０から送信された下りリンクの報知情報のセル固有の制御情報を復調および復号し、無線フレームの中の下りリンク用のサブフレーム、および上りリンク用のサブフレームの割り当て情報を抽出する。
【００２０】
第３の多重部２０２は、第１ＯＦＤＭシンボル位置の下りリンクの制御情報が多重されていないリソースブロックに、上りリンクの制御情報を多重する。第４の多重部２０３は、第１のサブフレーム３００の場合、下りリンクの制御情報の復号情報で割りあてられたサブフレーム内の第２ＯＦＤＭシンボル位置に、ユーザ情報の情報シンボルをリソースブロック単位で多重する。つまり第４の多重部２０３は、ユーザ情報を、サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル位置以外のＯＦＤＭシンボル位置に周波数領域で多重する。また、第４の多重部２０３は、第２のサブフレーム３１０の場合、下りリンクの制御情報の復号情報で割りあてられたサブフレーム内の第２および第３ＯＦＤＭシンボル位置に、ユーザ情報の情報シンボルをリソースブロック単位で多重する。
【００２１】
送信部１００および送信部２００は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。
【００２２】
本処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリ及びメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスクなどが該当する。図６は、実施の形態にかかる制御回路を示す図である。本処理回路がＣＰＵを備える制御回路である場合、この制御回路は例えば、図６に示す構成の制御回路４００となる。
【００２３】
図６に示すように、制御回路４００は、ＣＰＵであるプロセッサ４００ａと、メモリ４００ｂとを備える。図６に示す制御回路４００により実現される場合、プロセッサ４００ａがメモリ４００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ４００ｂは、プロセッサ４００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。
【００２４】
図７は、実施の形態にかかる周波数領域におけるリソース割り当て方法を示す図である。第２の多重部１０２は、ユーザ情報を多重するリソースブロックを、同一の周波数領域にサブフレーム単位で割り当てる。リソースブロックのサブキャリア数はＮＲＢで表される。本実施の形態では、多重方式としてＴＤＤを適用する場合を示す。サブキャリア間隔をｆＳＣ＝１５ｋＨｚ、システム帯域幅を２０ＭＨｚであるとし、チャネル占有帯域幅が１８ＭＨｚである場合、サブキャリア数は１２００となる。システム帯域幅とは、無線通信システム１が処理できる帯域幅である。チャネル占有帯域幅とは、システム帯域幅の中で信号の強さが一定以上である帯域幅である。ＮＲＢ＝４８とすると、リソースブロック帯域幅は、７２０ｋＨｚとなる。基地局１０および端末装置２０がビット誤り率（ＢＥＲ：Bit  Error  Rate）を１０−６から１０−９程度とする高品質受信を実現するためには、ダイバーシチが必須である。したがって、第２の多重部１０２は、ユーザ情報を多重するリソースブロックを同一の周波数領域にサブフレーム単位で割り当てることで、周波数ダイバーシチ効果によりマルチパスフェージングに起因するバースト誤りを平均化し、誤り訂正符号化の符号化利得により、低いＢＥＲを実現することができる。第１のサブフレーム３００および第２のサブフレーム３１０は、Ｒｅｌｅａｓｅ８仕様のＬＴＥのサブフレームよりもサブフレーム長が短いため、時間ダイバーシチ効果を得にくい。このため、本実施の形態では、基地局１０および端末装置２０は周波数領域において２０ＭＨｚ程度以上の広帯域送信を行うことにより、充分な周波数ダイバーシチ効果を得る。
【００２５】
図７に示すように、第２のサブフレーム３１０の上りリンクおよび下りリンクの制御情報は、第１の多重部１０１および第３の多重部２０２によって第１ＯＦＤＭシンボル区間に多重される。上りリンクはＵＬ（UpLink）とも呼ばれる。下りリンクはＤＬ（DownLink）とも呼ばれる。１ＴＴＩ区間に含まれるＯＦＤＭシンボル数が少ない場合、上りリンクの制御情報および下りリンクの制御情報でそれぞれ、１ＯＦＤＭシンボル区間を用いると、合計２ＯＦＤＭシンボル区間を必要とし、下りリンクまたは上りリンクの情報シンボルを多重するＯＦＤＭシンボル数が減少する。このため、１つのＴＴＩ区間で伝送可能な最大の情報ビット数が低減してしまう。一方、上りリンク、および下りリンクの制御情報が同一のＯＦＤＭシンボル区間に多重されることにより、下りリンク、または上りリンクの伝送可能なピークの情報ビット数を増大させることができる。なお、本実施の形態では、使用する周波数領域が２０ＭＨｚ程度以上の広帯域送信である。このため、１ＯＦＤＭシンボル区間に、上りリンクおよび下りリンクの制御情報を多重できる充分な数のリソースエレメント（サブキャリア）数が存在している。
【００２６】
第１のサブフレーム３００および第２のサブフレーム３１０の第１ＯＦＤＭシンボルの前後にはガード時間（ＧＴ：Guard  Time）が挿入される。ガード時間の挿入は挿入部１０３が行う。リソースブロック単位に多重された上りリンク、および下りリンクの制御情報は、ＮＲＢサブキャリアで構成されるリソースブロック単位で、全システム帯域にわたり分散して多重される。このため、上りリンク、および下りリンクの制御情報が広帯域信号にＯＦＤＭシンボル区間ごとに多重することにより周波数ダイバーシチ効果が得られ、誤り訂正符号化の符号化利得により、低いＢＬＥＲ、またはＢＥＲを実現できる。なお、本実施の形態では、リソースブロック単位に多重された上りリンク、および下りリンクの制御情報は、ＮＲＢサブキャリアで構成されるリソースブロック単位で、全システム帯域にわたり分散して多重されるが、全システム帯域に限らず、特定の帯域に分散して多重されてもよい。上りリンクおよび下りリンクの制御情報を同一のＯＦＤＭシンボル区間に多重するため、送信部１００および送信部２００では、それぞれ制御情報のＩＦＦＴ（Inverse  Fast  Fourier  Transform）処理後の信号に送信制御情報のみを通過させる帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：  Band-Pass  Filter）を通過させることにより、制御情報を多重するリソースブロック以外のリソースブロックへの漏洩電力を減衰させる。また、上りリンクと下りリンクとの制御情報を多重するリソースブロック間にはガードバンドを挿入する。受信部１１０および受信部２１０では、それぞれ上りリンク、下りリンクの制御情報のみを取り出すＢＰＦセットに受信信号を通過後、ＦＦＴ処理を行う。
【００２７】
下りリンクの制御情報は、報知情報（ブロードキャストチャネル）である。下りリンクの制御情報は、下りリンクのデータチャネルの割り当て情報、変調方式、誤り訂正符号化率シンボル繰り返しファクタ（トランスポートブロックサイズ）、ハイブリッドＡＲＱ（Automatic  Repeat  request）に関する情報、上りリンクのＧｒａｎｔ情報、上りリンクのデータチャネルのＡｃｋまたはＮａｃｋ情報などが挙げられる。基地局１０が送信する下りリンクのデータチャネル用の制御情報および上りリンクのデータチャネル用の制御情報は、独立に誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化後のビットのシンボルへのマッピングが独立に行われることで、それぞれの制御情報を個別に復調および復号できるようになる。
【００２８】
上りリンクの制御チャネルは、複数の端末装置２０によって同一サブフレームに同時にアクセスされる。従って、同一サブフレーム内の異なる端末装置２０の制御チャネルは、多重方式として直交ＣＤＭＡ（Code  Division  Multiple  Access）を用いる。これは、ＯＦＤＭ方式による多重も可能であるが、１つの端末装置２０当たりの制御チャネルが狭帯域になってしまうため、周波数ダイバーシチ効果の観点から、直交ＣＤＭＡ多重が有効であるためである。具体的には、Ｗａｌｓｈ−Ｈａｄａｍａｒｄ符号等が適用できる。伝搬遅延時間の異なる端末装置２０の受信タイミング誤差は、ＣＰを用いるガード区間で吸収する。また、上りリンクにおいて、端末装置２０は、下りリンクの参照信号（ＲＳ：Reference  Signal）を用いて推定した距離減衰、シャドウイング変動を含む平均的パスロスを補償する送信電力で送信する。
【００２９】
第２の多重部１０２は、第１のサブフレーム３００を用いる場合、ユーザ情報を多重するリソースブロックを、第２ＯＦＤＭシンボル位置にサブフレーム単位で割り当てる。また、第２の多重部１０２は、第２のサブフレーム３１０を用いる場合、ユーザ情報を多重するリソースブロックを、第２および第３ＯＦＤＭシンボル位置にサブフレーム単位で割り当てる。また、ユーザ情報は第２の多重部１０２よりリソースブロック単位で全システム帯域にわたり、分散して多重される。基地局１０は、どの端末装置２０にどの共通チャネルを用いるかを決定するスケジューリングを行う。このスケジューリング方法として、ＬＴＥでは、ダイナミックスケジューリングが標準化されている。本実施の形態ではダイナミックスケジューリングに代わり、広帯域信号に分散して多重することにより周波数ダイバーシチ効果を得る。ここで、広帯域信号に分散して多重するとは、リソースブロック間を離して分散させた上で多重することを示す。よって、本実施の形態ではダイナミックスケジューリングに起因する基地局１０での複雑なリソース割り当て制御を省略できる。
【００３０】
本実施の形態では、情報ビット数に応じたリソース割り当て法を行う。第２のサブフレーム３１０において、誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１ＯＦＤＭシンボルの１リソースブロック内のリソースエレメント数に満たない場合について説明する。図８は、実施の形態にかかる誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロック内のリソースエレメント数未満である場合のリソース割り当て法の例を示す図である。誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１ＯＦＤＭシンボル区間の１リソースブロック内のリソースエレメント数未満の場合には、第２の多重部１０２および第４の多重部２０３は、第２および第３ＯＦＤＭシンボル位置の異なるリソースブロックにユーザ情報を多重する。すなわち、図８に示すように、１回の送信当たりの情報ビット数が少ない場合には、サブフレーム内の周波数ホッピングを適用する。特に、工場などの制御装置は屋内に設置されているため、遅延波の遅延スプレッドは短い。したがって、チャネル応答の周波数領域の変動は緩やかであるため、広帯域な周波数領域内で周波数ホッピングすることにより周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。
【００３１】
誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロック以上の場合を説明する。図９は、実施の形態にかかる誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロックのリソースエレメント数以上である場合のリソース割り当て法の例を示す図である。誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１リソースブロック以上の場合は、第１の多重部１０１、第２の多重部１０２、第３の多重部２０２、および第４の多重部２０３はリソースブロック単位で分散して多重する。端末装置２０の１回の送信当たりの情報ビット数に応じて、端末装置２０当たりのリソースブロック数が異なる。なお、図９では第２のサブフレーム３１０場合で説明したが、第１のサブフレーム３００においてもリソースブロック単位で分散して多重することができる。
【００３２】
誤り訂正符号化後の情報シンボル数が１サブフレーム区間に多重できない場合について説明する。図１０は、実施の形態にかかる誤り訂正符号化後の情報シンボル数が、１サブフレーム区間に多重できない場合のリソース割り当て法の実施例を示す図である。ユーザ情報が、１サブフレーム区間で多重できない場合、第１の多重部１０１、第２の多重部１０２、第３の多重部２０２、および第４の多重部２０３は複数のサブフレームに分割して多重する。この場合、同一の端末装置２０に割り当てるサブフレームは、連続する必要はない。なお、図１０では第２のサブフレーム３１０場合で説明したが、第１のサブフレーム３００においてもリソースブロック単位で分散して多重することができる。
【００３３】
第２の多重部１０２および第４の多重部２０３では、ＩｏＴトラヒックに応じた目標のＢＬＥＲまたはＰＬＲ（Packet  Loss  Rate）に応じて変調方式、誤り訂正符号化の符号化率、シンボル繰り返しファクタの制御を行う。しかし、ＢＬＥＲが１０−６程度以下の高信頼受信を実現するＵＲＬＬＣでは、変調方式は基本的にＱＰＳＫ（Quadrature  Phase  Shift  Keying）、または１６ＱＡＭ（Quadrature  Amplitude  Modulation）が適用範囲であると考えられる。ＬＴＥでは、ターボ符号の最低の符号化率は１／３であるが、１／９または、より低レートの低密度パリティチェック（ＬＤＰＣ：Low  Density  Parity  Check）符号の適用が有効である。ＬＤＰＣ復号後には、低いＢＥＲの領域に復号誤りが残留する。従って、ＬＤＰＣ符号とＢＣＨ符号、またはリードソロモン（Reed-Solomon）符号との連接符号が有効である。
【００３４】
基地局１０では、ＴＤＤにおけるサブフレーム割り当て法を用いる。図１１は、実施の形態にかかる１フレーム内のサブフレーム多重法を示す図である。複数のサブフレームから構成される無線フレームの中で、下りリンクのサブフレーム数ＮＤＬおよび上りリンクのサブフレーム数ＮＵＬは、基地局１０がトラヒック分布から予め決定しておく。端末装置２０は、基地局１０と無線リンクを確立した際に、下りリンクの報知情報で、ノーマルモードの無線フレーム内の下りリンク、および上りリンクのサブフレームリソースが通知される。ノーマルモードとは、１フレーム内のサブフレーム割り当てが、基地局１０からの報知情報で通知された場合を示すモードである。ノーマルモードは第１のモードとも呼ばれる。
【００３５】
第１のサブフレーム３００および第２のサブフレーム３１０は、上りリンク専用、または下りリンク専用のサブフレームに加えて、基本的には下りリンクに使用するが、上りリンクのリソース割り当ても可能なサブフレームと、基本的には上りリンクに使用するが下りリンクのリソース割り当ても可能なサブフレームとなる場合がある。上りリンクの送信データが無い場合には、基地局１０は、基本的には上りリンクに使用するが下りリンクのリソース割り当ても可能なサブフレームを下りリンクのユーザ情報の多重、および送信に割り当てる。また、下りリンクの送信データが無い場合には、基地局１０は、基本的には下りリンクに使用するが上りリンクのリソース割り当ても可能なサブフレームを上りリンクのデータチャネルに割り当てる。
【００３６】
第１の多重部１０１は、各無線フレームの先頭サブフレームの第１ＯＦＤＭシンボル区間に下りリンクの制御情報のリソーススペースに予め設定したノーマルモードの上り専用のリンクまたは下り専用リンクのサブフレームの割り当てか、否かを示すサブフレーム割り当ての制御情報を多重する。図１２は、実施の形態にかかるサブフレーム割り当ての制御情報の結果に基づく端末装置２０の送信部２００の処理フローを示す図である。復調復号部２０１は、サブフレーム割り当ての制御情報を復調および復号する（ステップＳ１）。
【００３７】
復調復号部２０１は、予め設定したノーマルモードか、イレギュラモードのサブフレーム割り当てかを検出する（ステップＳ２）。サブフレーム割り当てがノーマルモードである場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、復調復号部２０１は、上りリンクのデータチャネルに割り当てられたサブフレームに対応するサブフレーム位置の上りリンク用の制御情報のみを復調および復号する（ステップＳ３）。つまり、復調復号部２０１は、下りリンクのデータチャネルに割り当てられたサブフレームに対応するサブフレーム位置以外の下りリンク用の制御情報を復調および復号しない。同様に、復調復号部２０１は、上りリンクのデータチャネルに割り当てられたサブフレームに対応するサブフレーム位置以外の上りリンク用の制御情報を復調および復号しない。一方、イレギュラモードの場合（ステップＳ２，Ｎｏ）、復調復号部２０１は、全てのサブフレームに多重されている下りリンク、および上りリンク用の制御情報を復調および復号する（ステップＳ４）。
【００３８】
ノーマルモードでは、端末装置２０の送信部２００は、上りリンクのデータチャネルの割り当てが可能なサブフフレーム位置に対して予め決められた相対的な時間位置のサブフレーム位置に上りリンクの制御情報を多重して送信する。一方、イレギュラモードでは、端末装置２０の送信部２００は上りリンクのサブフレーム割り当てが可能なサブフフレーム位置に対して予め決められた相対的な時間位置のサブフレーム位置以外のサブフレーム位置においても上りリンクの制御情報を多重して送信する。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態では、送信部１００および送信部２００は、第１のサブフレーム３００、第２のサブフレーム３１０のいずれか１種類のみを送受信することで複雑なリソース割り当てを必要としない構成にした。また、システム帯域を２０ＭＨｚ程度以上の広帯域送信を行うことにより、広帯域信号に分散多重および周波数ホッピングすることにより充分な周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。このため、基地局１０は複雑なリソース割り当てを抑制し、ダイバーシチ効果を得ることで無線通信の伝送遅延を低減することができる。
【００４０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  無線通信システム、１０  基地局、２０  端末装置、１００，２００  送信部、１１０，２１０  受信部、１０１  第１の多重部、１０２  第２の多重部、１０３  挿入部、２０１  復調復号部、２０２  第３の多重部、２０３  第４の多重部、３００  第１のサブフレーム、３０１  ＯＦＤＭシンボル、３０２  ガード時間、３１０  第２のサブフレーム、４００  制御回路、４００ａ  プロセッサ、４００ｂ  メモリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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