JP2006287895A - 無線送信装置および無線受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スループットを向上させること。
【解決手段】 互いに異なる第一の信号および第二の信号を送信する無線送信装置１００において、ＦＦＴ部１０３は、第１データに対してＦＦＴ処理を施す。サブキャリア割当部１０６は、ＦＦＴ処理を施された第１データと第２データとを互いに異なる周波数にマッピングする。ＩＦＦＴ部１０７は、マッピングされた信号に対してＩＦＦＴ変換を施す。送信無線処理部１０９は、ＩＦＦＴ処理を施された信号をシングルキャリアで送信する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線送信装置および無線受信装置に関し、特に、シングルキャリア周波数等化技術を適用した移動通信システムにおいて用いられる無線送信装置および無線受信装置に関する。

近年、次世代の移動通信システムに向けて例えば１００Ｍｂｐｓを超えるデータレートを実現すべく、高速パケット伝送に適した無線伝送方式の検討が行われている。このような高速伝送のためには使用周波数帯域の広帯域化が必要であり、例えば１００ＭＨｚ程度の帯域幅の使用が検討されている。

移動通信において、このような広帯域伝送をシングルキャリアを用いて行うと、マルチパス（遅延波）による干渉に起因してＢＥＲ（Bit Error Rate）性能が著しく劣化することがある。ちなみに、マルチパスの存在する伝搬路は、周波数選択性フェージングを受ける、すなわち、周波数によってフェージング変動が異なるという性質を有している。

マルチパス干渉の影響を除去し波形を再生するための技術として、シングルキャリア周波数等化技術が検討されている。この技術は、簡易な構成で実現できる等化技術である。また、シングルキャリアで送信された信号に対して、周波数領域において、伝搬路の周波数特性推定値の逆特性を受信信号に乗算することにより等化処理を行う（例えば、非特許文献１参照）。また、シングルキャリアで伝送を行うため、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio: 最大電力対平均電力比）がマルチキャリアでの伝送に比べて低く、マルチキャリアの送信装置ほどは線形領域の広いアンプを必要としないという利点がある。
"Frequency Domain Equalization for single-Carrier Broadband Wireless Systems", IEEE Communications Magazine, April 2002, pp.58-66

しかしながら、広帯域伝送をシングルキャリアを用いて行う従来の移動通信システムにおいては、伝搬路特性が周波数ごとに異なり受信品質の良い周波数と悪い周波数とが存在するにもかかわらず、それらを区別して適応的な送信を行うことが困難である。このため、スループットの向上に一定の限界がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、スループットを向上させることができる無線送信装置および無線受信装置を提供することを目的とする。

本発明の無線送信装置は、互いに異なる第一の信号および第二の信号を送信する無線送信装置において、時間領域から周波数領域への変換を第一の信号に対して施す変換手段と、変換を施された第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングするマッピング手段と、周波数領域から時間領域への逆変換を、前記マッピング手段のマッピングにより生成された信号に対して施す逆変換手段と、逆変換を施された信号をシングルキャリアで送信する送信手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えつつ、周波数方向において信号を多重することができ、スループットを向上させることができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記マッピング手段は、変換を施された第一の信号を成す複数の周波数成分のうちいずれかの周波数成分を、第二の信号で置き換える構成を採る。より好ましくは、本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記マッピング手段は、変換を施された第一の信号を成す複数の周波数成分のうちいずれかの周波数成分を間引く間引き手段と、間引かれた周波数成分に該当する周波数に第二の信号を割り当てる割当手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、第一の信号を成す複数の周波数成分のいずれかの周波数成分を間引き、間引かれた周波数成分に該当する周波数に第二の信号をマッピングすることにより、上記と同様の作用効果を実現することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記間引き手段による間引きが行われる場合に、第一の信号の送信電力を制御する制御手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、間引きが行われる場合に、第一の信号の送信電力を制御するため、間引きが行われた場合の受信機側での誤り率特性を改善することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記制御手段は、いずれかの周波数成分を間引かれた第一の信号の送信電力を、第一の信号に予め割り当てられた送信電力と同じ値になるように増加させる構成を採る。

この構成によれば、いずれかの周波数成分を間引かれた第一の信号の送信電力を、第一の信号に予め割り当てられた送信電力と同じ値になるように増加させるため、第一の信号の総送信電力を一定に保つことができるとともに第一の信号に予め割り当てられた送信電力を無駄なく使用することができ、受信機の誤り率特性を改善することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記間引き手段は、前記複数の周波数成分のうち所定周波数に該当する周波数成分を間引く構成を採る。

この構成によれば、第一の信号を成す複数の周波数成分のうち所定周波数に該当する周波数成分を間引くため、間引かれた周波数成分に該当する周波数に関する情報を送受信機間でシグナリングすることなく、信号の置き換えを行うことができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記間引き手段は、最大電力対平均電力比についての所定の許容値に基づいて予め決定された数の周波数に該当する周波数成分を間引く構成を採る。

この構成によれば、最大電力対平均電力比についての所定の許容値に基づいて予め決定された数の周波数に該当する周波数成分を間引くため、例えばＰＡＰＲが許容値を超過しないように周波数の数が決定された場合、アンプの線形領域の拡大を防ぐことができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記複数の周波数成分にそれぞれ対応する複数の周波数のうち、前記間引き手段によって間引かれる周波数成分に該当する周波数を可変設定する設定手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、第一の信号を成す複数の周波数成分にそれぞれ対応する複数の周波数のうち、間引かれる周波数成分に該当する周波数を可変設定するため、複数の周波数のうち第二の信号をマッピングする周波数を可変とすることができ、例えば受信品質が一定のレベルよりも良好な周波数が選択されるように可変設定を行った場合、スループットを一段と向上させることができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記複数の周波数の各々のチャネル品質を取得する取得手段をさらに有し、前記設定手段は、取得されたチャネル品質の中で最良のチャネル品質を有する周波数を選択する構成を採る。

この構成によれば、複数の周波数の各々のチャネル品質の中で最良のチャネル品質を有する周波数を選択するため、最良のチャネル品質を有する周波数に第二の信号をマッピングすることができ、スループットを一段と向上させることができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記複数の周波数の各々のチャネル品質を取得する取得手段をさらに有し、前記設定手段は、前記複数の周波数のうち所定数の周波数を、取得されたチャネル品質の高い順に選択する構成を採る。

この構成によれば、複数の周波数のうち所定数の周波数を、取得されたチャネル品質の高い順に選択するため、複数の周波数の中で比較的受信品質が良好な周波数に第二の信号をマッピングすることができ、受信品質が良好な周波数を有効利用することができ、スループットを一段と向上させることができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記設定手段は、設定する周波数の数を、最大電力対平均電力比についての所定の許容値に基づいて決定する構成を採る。

この構成によれば、選択する周波数の数を、最大電力対平均電力比つまりＰＡＰＲについての所定の許容値に基づいて決定するため、例えばＰＡＰＲが許容値を超過しないように周波数の数を決定する場合、アンプの線形領域の拡大を防ぐことができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、固定伝送レートで伝送すべき信号を第一の信号として取得するとともに、可変伝送レートで伝送すべき信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、固定伝送レートで伝送すべき信号と可変伝送レートで伝送すべき信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、制御情報を伝送する信号を第一の信号として取得するとともに、ユーザデータを伝送する信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、制御情報を伝送する信号とユーザデータを送信する信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、マルチキャストデータまたはブロードキャストデータを第一の信号として取得するとともに、ユニキャストデータを第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、複数ユーザ宛ての信号であるマルチキャストデータまたはブロードキャストデータと個別ユーザ宛ての信号であるユニキャストデータとを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、ギャランティ型の通信システムで伝送すべき信号を第一の信号として取得するとともに、ベストエフォート型の通信システムで伝送すべき信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、ギャランティ型の通信システムで伝送すべき信号とベストエフォート型の通信システムで伝送すべき信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、シングルキャリアで伝送すべき信号を第一の信号として取得するとともに、マルチキャリアで伝送すべき信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、シングルキャリアで伝送すべき信号とマルチキャリアで伝送すべき信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、データ信号を第一の信号として取得するとともに、パイロット信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、データ信号とパイロット信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、周波数間で共通に設定された変調方式で第一の信号を変調するとともに、周波数毎に個別に設定された変調方式で第二の信号を変調する変調手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、周波数間で共通に設定された変調方式で変調された信号と周波数毎に個別に設定された変調方式で変調された信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、周波数間で共通に設定された符号化率で第一の信号を符号化するとともに、周波数毎に個別に設定された符号化率で第二の信号を符号化する符号化手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、周波数間で共通に設定された符号化率で符号化された信号と周波数毎に個別に設定された符号化率で符号化された信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記マッピング手段は、変換を施された第一の信号に第二の信号を挿入する構成を採る。

この構成によれば、第一の信号を成す複数の周波数成分のいずれかを間引くことなく、第一の信号と第二の信号とを周波数方向において多重することができ、第一の信号の品質の劣化を回避することができる。

本発明の無線受信装置は、シングルキャリアで送信された信号であって、互いに異なる第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングすることによって生成された信号を受信する受信手段と、時間領域から周波数領域への変換を、受信信号に対して施す変換手段と、変換を施された受信信号から、第一の信号および第二の信号を抽出する抽出手段と、周波数領域から時間領域への逆変換を、抽出された第一の信号に対して施す逆変換手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えつつ周波数方向において多重された信号をそれぞれ受信することができ、スループットを向上させることができる。

本発明の無線受信装置は、上記構成において、前記受信手段は、複数のユーザから送信されたシングルキャリア信号およびＯＦＤＭ信号を受信する構成を採る。

この構成によれば、複数のユーザから送信されたシングルキャリア信号とＯＦＤＭ信号とが周波数方向において多重された信号をそれぞれ受信することができる。

本発明の無線受信装置は、上記構成において、ユーザ毎にシングルキャリア信号およびＯＦＤＭ信号を割り当てる割当手段をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、ユーザ毎にシングルキャリア信号およびＯＦＤＭ信号を割り当てることにより、複数のユーザから送信されたシングルキャリア信号とＯＦＤＭ信号とを周波数方向において多重することができる。

本発明の無線受信装置は、上記構成において、前記割当手段は、受信信号の受信品質が所定の閾値以上となるユーザにはＯＦＤＭ信号を割り当て、受信品質が前記閾値未満となるユーザにはシングルキャリア信号を割り当てる構成を採る。

本発明の無線受信装置は、上記構成において、前記割当手段は、ユーザから送信されるデータのデータ量又はデータ種別に応じてシングルキャリア信号又はＯＦＤＭ信号を割り当てる構成を採る。

これらの構成によれば、ＯＦＤＭ信号を割り当てることにより、スループットを向上させることができ、シングルキャリア信号を割り当てることにより、受信品質を向上させることができるので、受信品質、データ量、データ種別に応じて適宜シングルキャリア信号又はＯＦＤＭ信号を割り当てることができる。

本発明の無線受信装置は、上記構成において、前記割当手段は、あるユーザのシングルキャリア信号の一部の周波数成分に他のユーザのＯＦＤＭ信号を重ねて割り当てる構成を採る。

この構成によれば、ＯＦＤＭ信号が重ねられた周波数成分のシングルキャリア信号は非送信にする必要がないので、このシングルキャリア信号を送信するユーザに対して、このシングルキャリア信号を非送信にする旨の通知を省略することができる。

本発明の無線受信装置は、上記構成において、前記割当手段は、シングルキャリア信号として等間隔に分散したスペクトルを有するＩＦＤＭＡ信号を割り当てる構成を採る。

この構成によれば、ＩＦＤＭＡ原理により、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えることができる。

本発明の無線通信基地局装置は、上記の無線受信装置を有する構成を採る。

この構成によれば、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えつつ周波数方向において多重された信号をそれぞれ受信することができ、スループットを向上させることができる。

本発明の無線送信方法は、互いに異なる第一の信号および第二の信号を送信する無線送信方法において、時間領域から周波数領域への変換を第一の信号に対して施す変換ステップと、変換を施された第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングするマッピングステップと、周波数領域から時間領域への逆変換を、マッピングにより生成された信号に対して施す逆変換ステップと、逆変換を施された信号をシングルキャリアで送信する送信ステップと、を有するようにした。

この方法によれば、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えつつ、周波数方向において信号を多重することができ、スループットを向上させることができる。

本発明の無線受信方法は、互いに異なる第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングすることによって生成された信号であってシングルキャリアで送信された信号を受信する受信ステップと、時間領域から周波数領域への変換を、受信信号に対して施す変換ステップと、変換を施された受信信号から第一の信号および第二の信号を抽出する抽出ステップと、周波数領域から時間領域への逆変換を、抽出された第一の信号に対して施す逆変換ステップと、を有するようにした。

この方法によれば、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えつつ周波数方向において多重された信号をそれぞれ受信することができ、スループットを向上させることができる。

本発明によれば、スループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、図１の無線送信装置１００と無線通信を行う無線受信装置の構成を示すブロック図である。

図１の無線送信装置１００は、符号化部１０１、変調部１０２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１０３、パンクチャ部１０４、送信電力補正部１０５、サブキャリア割当部１０６、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１０７、ＧＩ（Guard Interval）挿入部１０８、送信無線処理部１０９、アンテナ１１０、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の符号化部１１１−１、…、１１１−Ｎ、Ｎ個の変調部１１２−１、…、１１２−Ｎ、適応制御部１１３、復号部１１４、復調部１１５、チャネル推定部１１６、パイロット抽出部１１７および受信無線処理部１１８を有する。

符号化部１０１および符号化部１１１−１〜１１１−Ｎには、前段のデータ取得部（不図示）で取得した第１データ信号（以下「第１データ」と言う）および第１データと異なる第２データ信号（以下「第２データ」と言う）がそれぞれ入力される。また、第１データには、パイロット信号が、多重（例えば時分割多重）されている。

符号化部１０１は、入力された第１データを符号化する。ここで、符号化部１０１は、シングルキャリアで伝送される第１データに対して符号化を行う。よって、符号化部１０１による符号化で用いられる符号化率は、シングルキャリアの帯域内の複数（例えばＫ個）の周波数に対して個別に設定されるものではない。つまり、符号化部１０１は、使用する符号化率を、Ｋ個の周波数の間で共通なものに設定する。

Ｎ個の符号化部１１１−１〜１１１−Ｎは、入力された第２データを、適応制御部１１３から周波数毎に指示された符号化率を用いて符号化する。ここで入力される第２データは、Ｎ個のパケットまたは１個のパケットをシリアルパラレル変換した後のパラレルデータとする。

なお、本実施の形態および後続の実施の形態では、使用するシングルキャリアの帯域内の各周波数（または各周波数帯）を、通信帯域における仮想的なサブキャリアとみなして扱うことができる。また、通信帯域を細分化したサブバンドとみなして扱うこともできる。よって以下の説明では、便宜上、各周波数（または各周波数帯）を「サブキャリア」と言うこともある。また、各周波数（または各周波数帯）に該当する信号成分、つまり周波数成分を単に「成分」と言う。

変調部１０２は、符号化部１０１によって符号化された第１データを変調する。ここで、変調部１０２は、シングルキャリアで伝送される第１データに対して変調を行う。よって、変調部１０２による変調で用いられる変調方式は、Ｋ個の周波数に対して個別に設定されるものではない。つまり、変調部１０２は、使用する変調方式を、Ｋ個の周波数の間で共通なものに設定する。

変調部１１２−１〜１１２−Ｎは、符号化部１１１−１〜１１１−Ｎによってそれぞれ符号化された第２データを、適応制御部１１３から周波数毎に指示された変調方式を用いて変調する。

適応制御部１１３は、復号部１１４によって取得されたチャネル品質情報に基づいて、周波数毎に符号化率および変調方式を適応的に設定する。この設定に際しては、予め用意されたテーブルであって、チャネル品質情報に対応付けられた変調方式および符号化率の組み合わせを示したテーブルが参照される。

なお、符号化率や変調方式の設定に使用する情報は、チャネル品質情報だけに限定されない。例えば、受信電力、干渉電力、誤り率、実現可能な伝送レート、スループット、所定誤り率を達成するのに必要な送信電力、ＳＩＲ（Signal to Interference Ratio）、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、ＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）、ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）、所定誤り率を達成するのに必要なＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）レベルなどを用いてもよい。

また、本実施の形態の適応制御部１１３においては、伝搬路の状態または受信品質に基づいて変調方式および符号化率を適応的に制御する適応ＭＣＳ制御が用いられている。ただし、適応制御部１１３が使用する制御方式は前述のものだけに限定されない。適応制御部１１３は、伝搬路の状態や受信品質が比較的良好なユーザを選択して、各タイムスロットに選択ユーザ宛てのデータを割り当てる適応スケジューリングを、単独で、あるいは、適応ＭＣＳ制御と併用してもよい。

すなわち、符号化部１０１および符号化部１１１−１〜１１１−Ｎの組み合わせは、周波数間で共通に設定された符号化率で第１データを符号化するとともに、周波数毎に個別に設定された符号化率で第２データを符号化する符号化手段を構成する。また、変調部１０２および変調部１１２−１〜１１２−Ｎの組み合わせは、周波数間で共通に設定された変調方式で第１データを変調するとともに、周波数毎に個別に設定された変調方式で第２データを変調する変調手段を構成する。よって、周波数間で共通に設定された変調方式で変調された信号と周波数毎に個別に設定された変調方式で変調された信号とを周波数方向において多重することができる。また、周波数間で共通に設定された符号化率で符号化された信号と周波数毎に個別に設定された符号化率で符号化された信号とを周波数方向において多重することができる。

ＦＦＴ部１０３は、変調部１０２によって変調された第１データに対して、ＦＦＴ処理を施す。この処理によって、第１データは時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。周波数領域に変換された第１データは、Ｋ個の周波数にそれぞれ対応するＫ個の成分から構成される。なお、本実施の形態では、時間領域から周波数領域への変換としてＦＦＴ処理を採用しているが、採用可能な変換処理はＦＦＴ処理だけに限定されず、他の適切な処理、例えば、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform）処理またはWavelet変換処理などを採用することも可能である。

パンクチャ部１０４は、ＦＦＴ処理を施された第１データを構成するＫ個の成分のうち所定周波数（例えばＮ個の周波数）に該当する成分を間引く。このように、Ｋ個の成分のうち所定周波数に該当する成分を間引くため、間引かれた成分に該当する周波数に関する情報を送受信機間でシグナリングすることなく、後述の信号置き換えを行うことができる。

また、パンクチャ部１０４は、所定周波数に該当する成分、すなわち間引かれた成分の合計送信電力を計算する。そして、計算された合計送信電力を送信電力補正部１０５に出力する。

送信電力補正部１０５は、パンクチャ部１０４による間引きが行われるときに、第１データの送信電力を制御する。より具体的には、いずれかの成分を間引かれた第１データの送信電力が、第１データに予め割り当てられた送信電力と同じ値になるように増加させることによって、第１データの送信電力を補正する。例えば、パンクチャ部１０４から入力された合計送信電力を、いずれかの成分を間引かれた第１データの送信電力に加算する。

このように、間引きが行われるときに、第１データの送信電力を制御するため、間引きが行われたときの受信機側での誤り率特性を改善することができる。また、いずれかの成分を間引かれた第１データの送信電力を、第１データに予め割り当てられた送信電力と同じ値になるように増加させるため、第１データの総送信電力を一定に保つことができるとともに第１データに予め割り当てられた送信電力を無駄なく使用することができ、受信機の誤り率特性を改善することができる。

なお、本実施の形態では、送信電力の補正を、間引きが行われた後に行っているが、間引きが行われる前に行ってもよい。

サブキャリア割当部１０６では、送信電力補正部１０５により送信電力を補正された第１データの各成分は、対応するサブキャリアに割り当てられた信号としてそのまま出力される。一方、変調部１１２−１〜１１２−Ｎによりそれぞれ変調された第２データは、間引かれた成分に該当するサブキャリアに割り当てられる。換言すれば、サブキャリア割当部１０６は、間引かれた成分に該当する周波数に第２データをマッピングする。

すなわち、パンクチャ部１０４、送信電力補正部１０５およびサブキャリア割当部１０６の組み合わせは、ＦＦＴ処理を施された第１データを成すＫ個の成分のいずれかを第２データで置き換える置き換え部を構成する。

ＩＦＦＴ部１０７は、いずれかの成分を第２データで置き換えられた第１データに対してＩＦＦＴ処理を施す。この処理によって、第１データは、周波数領域の信号から時間領域の信号に逆変換される。なお、本実施の形態では、周波数領域から時間領域への逆変換としてＩＦＦＴ処理を採用しているが、採用可能な逆変換処理はＩＦＦＴ処理だけに限定されず、他の適切な処理、例えば、逆ＤＣＴ処理または逆Wavelet変換処理などを採用することも可能である。

ＧＩ挿入部１０８は、ＩＦＦＴ処理を施された第１データに、シンボル間干渉の影響を低減するためのＧＩを挿入する。送信無線処理部１０９は、ＧＩを挿入された第１データに対して、Ｄ／Ａ変換やアップコンバートなどを含む所定の送信無線処理を施し、アンテナ１１０を介して、通信相手装置つまり図２の無線受信装置１５０に対してシングルキャリアで送信する。

受信無線処理部１１８は、アンテナ１１０を介して受信した無線信号に対して、ダウンコンバートやＡ／Ｄ変換などを含む所定の受信無線処理を施し、ベースバンドの受信信号を得る。パイロット抽出部１１７は、受信無線処理部１１８で得られた受信信号からパイロット信号を抽出する。チャネル推定部１１６は、抽出されたパイロット信号を用いてチャネル推定を行う。復調部１１５は、チャネル推定部１１６によるチャネル推定の結果に基づいて、受信無線処理部１１８で得られた受信信号を復調する。復号部１１４は、復調された受信信号を復号する。この復号によって、無線受信装置１５０から送信された受信データが得られるとともに、無線受信装置１５０から報告されたチャネル品質情報が取得される。

図２の無線受信装置１５０は、アンテナ１５１、受信無線処理部１５２、ＧＩ除去部１５３、ＦＦＴ部１５４、周波数等化部１５５、ヌルサブキャリア挿入部１５６、ＩＦＦＴ部１５７、復調部１５８、復号部１５９、チャネル測定部１６０、チャネル品質測定部１６１、Ｎ個の復調部１６２−１、…、１６２−Ｎ、Ｎ個の復号部１６３−１、…、１６３−Ｎ、符号化部１６４、変調部１６５、符号化部１６６、変調部１６７、多重部１６８、送信無線処理部１６９およびサブキャリア分離部１７０を有する。

受信無線処理部１５２は、アンテナ１５１を介して受信した無線信号、つまり、無線送信装置１００からシングルキャリアで送信された第１データに対して、ダウンコンバートやＡ／Ｄ変換などを含む所定の受信無線処理を施す。ＧＩ除去部１５３は、第１データに挿入されたＧＩを除去する。

ＦＦＴ部１５４は、ＧＩを除去された第１データに対してＦＦＴ処理を施す。この処理によって、第１データは、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される、すなわち、変換された第１データは、Ｋ個の成分で構成される。なお、本実施の形態では、時間領域から周波数領域への変換としてＦＦＴ処理を採用しているが、採用可能な変換処理はＦＦＴ処理に限定されず、他の適切な処理、例えば、ＤＣＴ処理またはWavelet変換処理などを採用してもよい。

チャネル推定部１６０は、ＧＩを除去された第１データに多重されたパイロット信号を抽出して、チャネル推定を行う。このチャネル推定の結果として、伝搬路の周波数特性を取得する。

周波数等化部１５５は、チャネル推定部１６０で取得された周波数特性の逆特性を、ＦＦＴ処理を施された第１データに乗算することにより、周波数領域での等化処理を行う。

サブキャリア分離部１７０は、Ｋ個の成分のうち第１データ、第２データそれぞれに対応する成分を抽出する。抽出した第１データに対応する全ての成分は、ヌルサブキャリア挿入部１５６へ出力される。また、抽出した第２データに対応する成分（例えばＮ個の成分）の各々は、Ｎ個の復調部１６２−１〜１６２−Ｎのいずれかに出力される。

ヌルサブキャリア挿入部１５６は、抽出された第２データが割り当てられていた周波数（サブキャリア）に「０」を挿入する。

ＩＦＦＴ部１５７は、ヌルサブキャリア挿入部１５６から入力された第１データに対して、ＩＦＦＴ処理を施す。この処理によって、第１データは、周波数領域の信号から時間領域の信号に逆変換される。なお、本実施の形態では、周波数領域から時間領域への逆変換処理としてＩＦＦＴ処理が採用されているが、採用可能な逆変換処理はＩＦＦＴ処理に限定されず、他の適切な処理、例えば逆ＤＣＴ処理または逆Wavelet変換処理を採用してもよい。

復調部１５８は、変調部１０２で用いられた変調方式に基づいて、ＩＦＦＴ処理を施された第１データを復調する。復号部１５９は、符号化部１０１で用いられた符号化率に基づいて、復調部１５８で復調された第１データを復号する。

復調部１６２−１〜１６２−Ｎは、変調部１１２−１〜１１２−Ｎでそれぞれ用いられた変調方式に基づいて、抽出された第２データを復調する。復号部１６３−１〜１６３−Ｎは、符号化部１１１−１〜１１１−Ｎでそれぞれ用いられた符号化率に基づいて、復調部１６２−１〜１６２−Ｎでそれぞれ復調された第２データを復号する。復調部１６２−１〜１６２−Ｎおよび復号部１６３−１〜１６３−Ｎは、周波数毎のデータの復調および復号をそれぞれ行う。

チャネル品質測定部１６１は、ＧＩを除去された第１データに多重されたパイロット信号を用いて、第２データがマッピングされる周波数（サブキャリア）の各々のチャネル品質、つまり周波数毎の受信ＳＩＲを測定する。測定されたチャネル品質は、チャネル品質情報として符号化部１６４に入力され、符号化部１６４で符号化され、変調部１６５で変調される。

符号化部１６６は、無線送信装置１００宛ての送信データを符号化する。変調部１６７は、符号化部１６６で符号化された送信データを変調する。多重部１６８は、変調部１６５で変調されたチャネル品質情報と変調部１６７で変調された送信データとを多重する。多重によって得られた信号は、送信無線処理部１６９で、Ｄ／Ａ変換やアップコンバートなどを含む所定の送信無線処理を施され、アンテナ１５１を介して、無線送信装置１００に対して送信される。

次いで、無線送信装置１００における信号置き換え動作および送信電力補正動作について説明する。図３は、周波数毎の送信電力の変動を示す図である。なお、ここでは、８個の周波数（周波数ｆ１〜ｆ８）を用いるものとし、また、置き換えの対象となる周波数の数を、周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７の３個とした場合を例にとって説明する。

ＦＦＴ処理によって、周波数毎の送信電力が図３（Ａ）に示すとおりとなった第１データは、図３（Ｂ）に示すように、パンクチャ部１０４の間引き処理によって周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７の成分を間引かれる。そして、送信電力補正部１０５では、間引かれた成分の合計送信電力を例えば均等に５分割する。そして、図３（Ｃ）に示すように、５分割された送信電力を補正分の送信電力として、周波数ｆ１、ｆ３、ｆ４、ｆ６、ｆ８の各成分に加算する。そして、サブキャリア割当部１０６では、図３（Ｄ）に示すように、第２データに割り当てられている周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７に、第２データをマッピングする。第２データには、送信電力が予め割り当てられており、周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７にそれぞれマッピングされた第２データは、一定値の送信電力で送信されることとなる。このように信号置き換えを施された第１データは、ＩＦＦＴ処理を施されてから、シングルキャリアで送信される。

前述のとおり、周波数ｆ１〜ｆ８の中の複数の周波数（ここでは、３個の周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７）に第２データがマッピングされた場合は、複数の周波数を用いて第２データの送信を行うことができる。つまり、第１データをシングルキャリアで送信すると同時に、第２データをマルチキャリアで送信することができる。

次に、無線送信装置１００における適応制御部１１３の適応制御について図４を参照しながら説明する。

あるタイミングでの各周波数のチャネル品質が図４（Ａ）に示すものであったとする。適応制御部１１３は、報告されたチャネル品質情報に示された、第２データに割り当てられている周波数ｆ２、ｆ５、ｆ７の各チャネル品質を参照する。この例示においては、周波数ｆ２のチャネル品質は、変調方式がＱＰＳＫに設定され且つ符号化率が１／３に設定される範囲に該当する。よって、図４（Ｂ）に示すように、符号化部１１１−１〜１１１−Ｎのうちの１つには、符号化率Ｒ＝１／３の使用が指示され、また、変調部１１２−１〜１１２−Ｎのうちの１つには、変調方式ＱＰＳＫの使用が指示される。

また、周波数ｆ５のチャネル品質は、変調方式がＱＰＳＫに設定され且つ符号化率が３／４に設定される範囲に該当する。よって、符号化部１１１−１〜１１１−Ｎのうち他の１つには、符号化率Ｒ＝３／４の使用が指示される。また、変調部１１２−１〜１１２−Ｎのうち他の１つには、変調方式ＱＰＳＫの使用が指示される。周波数ｆ７のチャネル品質は、変調方式が１６ＱＡＭに設定され且つ符号化率が３／４に設定される範囲に該当する。よって、符号化部１１１−１〜１１１−Ｎのうちさらに他の１つには、符号化率Ｒ＝３／４の使用が指示される。また、変調部１１２−１〜１１２−Ｎのうちさらに他の１つには、変調方式１６ＱＡＭの使用が指示される。

このようにして、第２データは、マッピングされる周波数毎に適応的に符号化および変調される。

続いて、第２データに割り当てられる周波数（サブキャリア）の数の決定方法について説明する。

無線送信装置１００では、第２データに割り当てるサブキャリア数を増やすほどＰＡＰＲが大きくなると考えられる。また、第２データに割り当てるサブキャリア数を増やすほど、サブキャリア毎の適応的な変調および符号化によって伝送可能なシンボル数が増加しスループットを向上させることができる。ところが、ＰＡＰＲが一定のレベルよりも大きくなると、ピーク信号がアンプの非線形歪の影響を受け、ＢＥＲ特性が劣化するおそれがある。そこで、本実施の形態では、第２データに割り当てるサブキャリア数を、図５に示すように、ＰＡＰＲが無線送信装置１００において許容される値（ＰＡＰＲ許容値）以下となるように予め決定しておく。したがって、パンクチャ部１０４は、ＰＡＰＲがＰＡＰＲ許容値以下となるように決定された数の周波数に該当する成分を間引く。こうすることで、アンプの線形領域の拡大を防ぐことができる。

このように、本実施の形態によれば、無線送信装置１００においては、ＦＦＴ処理を施された第１データを成すＫ個の成分のいずれかを、第１データと異なる第２データで置き換える。また、無線受信装置１５０においては、受信された第１データに対してＦＦＴ処理を行い、ＦＦＴ処理を施された第１データから第２データを抽出するとともに、ＦＦＴ変換を施された第１データに対してＩＦＦＴ処理を施す。このため、シングルキャリア伝送におけるピーク電力の増加を抑えつつ、送信機側では周波数方向において信号を多重することができ、受信機側では周波数方向において多重された信号をそれぞれ受信することができ、よって、スループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、データ取得部がシングルキャリアで伝送する信号を第１データとして取得し、マルチキャリアで伝送する信号を第２データとして取得し、多重して同時に送信している。ただし、どのような種類のデータを第１データとして扱いどのような種類のデータを第２データとして扱うかについては、様々なバリエーションが挙げられる。

第１データおよび第２データは、元々互いに独立した信号系列であってもよいし、元々同一信号系列に属していたものがデータ取得部によって２つの信号系列に振り分けられたものであってもよい。１つの信号系列から第１データおよび第２データを取得する場合、データ取得部は、その信号系列に属する各情報の種類によって、１つの信号系列を２つの信号系列すなわち第１データおよび第２データに振り分ける。一方、元々互いに独立していた２つの信号系列から第１データおよび第２データを取得する場合、データ取得部は、例えば、固定伝送レートで伝送する信号を第１データとして取得するとともに、可変伝送レートで伝送する信号を第２データとして取得する。あるいは、例えば、ギャランティ型の通信システムで伝送する信号を第１データとして取得するとともに、ベストエフォート型の通信システムで伝送する信号を第２データとして取得する。あるいは、例えば、データチャネルの信号であるデータ信号を第１データとして取得するとともに、パイロットチャネルの信号であるパイロット信号を第２データとして取得する。あるいは、例えば、複数のユーザ宛の信号であるブロードキャストデータやマルチキャストデータを第１データとして取得し、個別ユーザ宛のデータであるユニキャストデータを第２データとして取得する。あるいは、例えば、制御データは第１データとして取得し、ユーザデータは第２データとして取得する。ちなみに、固定伝送レートで伝送する信号またはギャランティ型の通信システムで伝送する信号の一例としては、音声信号、映像信号、制御情報などが挙げられる。また、可変伝送レートで伝送する信号またはベストエフォート型の通信システムで伝送する信号の一例としては、ウェブ閲覧用データ、ファイル転送用データなどが挙げられる。また、本実施の形態では、第１データは符号化部１０１に、第２データは符号化部１１１に、それぞれ入力される構成となっているが、第１データが符号化部１１１に、第２データが符号化部１０１に、それぞれ入力される構成であってもよい。

これにより、固定伝送レートで伝送する信号と可変伝送レートで伝送する信号とを周波数方向において多重したり、ギャランティ型の通信システムで伝送する信号とベストエフォート型の通信システムで伝送する信号とを周波数方向において多重したり、データ信号とパイロット信号とを周波数方向において多重したり、ブロードキャストデータやマルチキャストデータと個別ユーザ宛のデータを周波数方向において多重することができる。この場合、異なる種類のデータを効率良く送信することができ、これらのデータを全てシングルキャリアで伝送する場合および全てマルチキャリアで伝送する場合に比べて、ＢＥＲ特性およびスループット特性を改善することができる。

例えば、固定伝送レートで伝送する信号と可変伝送レートで伝送する信号とを多重する場合には、固定伝送レートで伝送する信号はシングルキャリアで伝送することによりＰＡＰＲを増加させることがないため、マルチキャリアで伝送する場合に比べて線形領域の広い高性能な送信アンプを用いる必要性が低い。つまり、線形領域の狭い低性能な送信アンプを用いた場合でも高い送信電力で送信することができるため、全体のＢＥＲ特性およびスループット特性を改善することができる。なお、固定伝送レートで伝送する信号は適応制御を行ってもスループットは変わらないため、マルチキャリアで伝送する場合よりもスループットが低下することはない。

一方、可変伝送レートで伝送する信号は、マルチキャリア伝送による周波数毎の適応制御を行うことにより、シングルキャリアで送信するよりもスループットを向上させることができる。

また、ブロードキャストデータやマルチキャストデータと個別ユーザ宛のデータとを多重する場合には、ブロードキャストデータやマルチキャストデータはシングルキャリアで伝送することによりＰＡＰＲを増加させることがないため、マルチキャリアで伝送する場合に比べて線形領域の広い高性能な送信アンプを用いる必要性が低い。つまり、線形領域の狭い低性能な送信アンプを用いた場合でも高い送信電力で送信することができるため、全体のＢＥＲ特性およびスループット特性を改善することができる。なお、複数ユーザに宛てて送信されるブロードキャストデータやマルチキャストデータは、ユーザ毎に伝搬路状態が異なることを考慮すると、マルチキャリア伝送による周波数毎の適応制御を行ってもスループットの向上は見込めない。そのため、マルチキャリアで伝送する場合に比べてスループットが低下する可能性は低い。

一方、個別ユーザ宛のデータで伝送する信号は、個別のユーザ毎にマルチキャリア伝送による周波数毎の適応制御を行うことによりシングルキャリアで伝送するよりもスループットを向上させることができる。

また、本実施の形態の無線送信装置１００および無線受信装置１５０は、シングルキャリア周波数等化技術を適用した移動通信システムに用いられる基地局装置および移動局装置のどちらにも適用することができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。また、図７は、図６の無線送信装置２００と無線通信を行う無線受信装置の構成を示すブロック図である。なお、無線送信装置２００および図７の無線受信装置２５０は、実施の形態１で説明した無線送信装置１００および無線受信装置１５０とそれぞれ同一の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

無線送信装置２００は、実施の形態１で説明したパンクチャ部１０４およびサブキャリア割当部１０６の代わりに、パンクチャ部２０１およびサブキャリア割当部２０２を有する。また、制御情報処理部２０３およびサブキャリア設定部２０４をさらに加えた構成を採る。制御情報処理部２０３は、符号化部２０５、変調部２０６およびスイッチ部２０７を有する。

サブキャリア設定部２０４は、復号部１１４で取得されたチャネル品質情報に基づいて、第２データに割り当てるサブキャリアをＫ個のサブキャリアの中で設定する。換言すれば、Ｋ個の周波数のうち、パンクチャ部２０１で間引かれる成分の周波数を、チャネル品質情報に基づいて適応的に可変設定する。例えば受信品質が一定のレベルよりも良好な周波数が選択されるように可変設定を行う。設定された周波数は、パンクチャ部２０１、サブキャリア割当部２０２および符号化部２０５に通知される。

パンクチャ部２０１は、サブキャリア設定部２０４から通知された周波数に該当する成分を間引く。また、パンクチャ部２０１は、通知された周波数に該当する成分、すなわち間引かれた成分の合計送信電力を計算する。そして、計算された合計送信電力を送信電力補正部１０５に出力する。

サブキャリア割当部２０２では、送信電力補正部１０５により送信電力を補正された第１データの各成分は、対応するサブキャリアに割り当てられた信号としてそのまま出力される。一方、変調部１１２−１〜１１２−Ｎによりそれぞれ変調された第２データは、間引かれた成分に該当するサブキャリアに割り当てられる。つまり、サブキャリア割当部２０２は、サブキャリア設定部２０４からの通知に従って、間引かれた成分に該当する周波数に第２データをマッピングする。

制御情報処理部２０３において、符号化部２０５は、サブキャリア設定部２０４から通知された周波数に関する情報を第２データ用サブキャリア情報として符号化する。変調部２０６は、符号化された第２データ用サブキャリア情報を変調する。スイッチ部２０７は、所定のタイミングで、ＧＩ挿入部１０８に出力する信号を切り替える。この切替によって、変調された第２データ用サブキャリア情報とＩＦＦＴ処理を施された第１データとが時分割多重される。

無線受信装置２５０は、実施の形態１で説明した無線受信装置１５０の構成要素のうち、サブキャリア分離部１７０、ヌルサブキャリア挿入部１５６、復号部１５９およびチャネル品質測定部１６１を、サブキャリア分離部２５１、ヌルサブキャリア挿入部２５２、復号部２５３およびチャネル品質測定部２５４で置き換えた構成を採る。

復号部２５３は、復号部１５９と同様に、復調部１５８で復調された第１データを復号する。この復号によって、第１データに多重されていた第２データ用サブキャリア情報が取得される。

サブキャリア分離部２５１は、周波数等化部１５５で等化処理を施された第１データのＫ個の成分のうち、取得された第２データ用サブキャリア情報に示された周波数に該当する成分（すなわち第２データに対応する成分）と、それ以外の成分（すなわち第１のデータに対応する成分）と、をそれぞれ抽出し、互いに分離する。抽出した第１データに対応する全ての成分は、ヌルサブキャリア挿入部２５２へ出力される。また、抽出した第２データに対応する成分（例えばＮ個の成分）の各々は、Ｎ個の復調部１６２−１〜１６２−Ｎのいずれかに出力される。

ヌルサブキャリア挿入部２５２は、取得された第２データ用サブキャリア情報に従って、抽出された第２データが割り当てられていた周波数（サブキャリア）に「０」を挿入する。

チャネル品質測定部２５４は、Ｋ個の周波数の各々のチャネル品質を測定し、この測定結果をチャネル品質情報として符号化部１６４に出力する。

次いで、無線送信装置２００におけるサブキャリア設定部２０４のサブキャリア設定動作について説明する。ここでは、８個の周波数（周波数ｆ１〜ｆ８）を用いた場合を前提として、チャネル品質の高い順に３つのサブキャリアが選択される場合を例にとって説明する。

あるタイミングにて報告された各周波数のチャネル品質が図８（Ａ）に示すとおりであった場合、周波数ｆ１〜ｆ８の中で最もチャネル品質の良い周波数ｆ５、２番目にチャネル品質の良い周波数ｆ４および３番目にチャネル品質の良い周波数ｆ２が選択される。このようにして、周波数ｆ２、ｆ４、ｆ５が第２データ用のサブキャリアとして設定される。

そして、その次のタイミングにて報告された各周波数のチャネル品質が図８（Ｂ）に示すとおりであった場合、周波数ｆ１〜ｆ８の中で最もチャネル品質の良い周波数ｆ７、２番目にチャネル品質の良い周波数ｆ３および３番目にチャネル品質の良い周波数ｆ５が選択される。このようにして、周波数ｆ３、ｆ５、ｆ７が第２データ用のサブキャリアとして設定される。

このように、最良のチャネル品質を有する周波数を選択するため、最良のチャネル品質を有する周波数に第２データをマッピングすることができ、受信品質が最も良い周波数を有効利用することができ、スループットを一段と向上させることができる。また、所定数の周波数を、チャネル品質の高い順に選択するため、比較的受信品質が良好な周波数に第２データをマッピングすることができ、受信品質が良好な周波数を有効利用することができ、スループットを一段と向上させることができる。

なお、サブキャリア設定部２０４では、実施の形態１で図５を参照しながら説明したように、ＰＡＰＲがＰＡＰＲ許容値以下となるように、設定する周波数の数を決定する。このように、設定する周波数の数をＰＡＰＲが許容値を超過しないように決定するため、アンプの線形領域の拡大を防ぐことができる。

次に、制御情報処理部２０３において行われる、第１データおよび第２データ用サブキャリア情報の多重動作について説明する。

図９に、第２データ用サブキャリア情報が多重された第１データのフレーム構成を示す。このフレームにおいて、１タイムスロットが送信単位である。また、１フレームは１０個のタイムスロットから構成される。第２データ用サブキャリア情報は、サブキャリア設定部２０４で１フレーム毎に更新される。更新された第２データ用サブキャリア情報は、フレーム先頭部に位置するパイロット信号の次に位置する制御情報用タイムスロットで送信される。よって、第２データ用サブキャリア情報は、第１データと同様にシングルキャリアで伝送されることとなる。

このように、本実施の形態によれば、第１データを成すＫ個の成分にそれぞれ対応するＫ個の周波数のうち、間引かれる成分に該当する周波数を可変設定するため、第２データをマッピングする周波数を可変とすることができ、例えば受信品質が一定のレベルよりも良好な周波数が選択されるように可変設定を行った場合、スループットを一段と向上させることができる。

なお、本実施の形態では、サブキャリア設定部２０４は、チャネル品質情報のみに基づいて周波数の数を決定するが、数の決定方法は、これだけに限定されない。例えば、サブキャリア設定部２０４は、データ取得部で取得された第２データの量、符号化部１１１で符号化された第２データの量または変調部１１２で変調された第２データの量のいずれかを測定し、測定されたデータ量に応じて、選択される周波数の数を適応的に決定してもよい。この場合、第２データのデータ量が増加したときには、ＰＡＰＲが許容値を超過しない範囲で第２データ用のサブキャリア数を増やすことができるとともに、第２データのデータ量が減少したときには、第２データ用のサブキャリア数を減らすことができる。

また、本実施の形態の無線送信装置２００および無線受信装置２５０は、シングルキャリア周波数等化技術を適用した移動通信システムに用いられる基地局装置および移動局装置のどちらにも適用することができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。また、図１１は、図１０の無線送信装置３００と無線通信を行う無線受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０の無線送信装置３００および図１１の無線受信装置３５０は、実施の形態１で説明した無線送信装置１００および無線受信装置１５０とそれぞれ同一の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

無線送信装置３００は、実施の形態１で説明したパンクチャ部１０４および送信電力補正部１０５を有しておらず、また、サブキャリア割当部１０６の代わりにサブキャリア割当部３０１を、ＩＦＦＴ部１０７の代わりにＩＦＦＴ部３０２をそれぞれ有する構成を採る。

サブキャリア割当部３０１は、ＦＦＴ部１０３によってＦＦＴ処理を施された第１データを構成するＫ個の成分と、周波数毎に変調処理が行われたＮ個の第２データと、を送信信号の各周波数成分にマッピングする。マッピング方法は後述する。

ＩＦＦＴ部３０２は、サブキャリア割当部３０１によって各周波数成分にマッピングされた信号に対してＩＦＦＴ処理を行う。ＩＦＦＴ部３０２におけるＩＦＦＴポイント数は、ＦＦＴ部１０３のＦＦＴポイント数Ｋよりも第２データの周波数成分の数Ｎだけ大きくなり、Ｋ＋Ｎポイントとなる。

無線受信装置３５０は、実施の形態１で説明したヌルサブキャリア挿入部１５６を有しておらず、また、ＦＦＴ部１５４の代わりにＦＦＴ部３５１を有する構成を採る。

ＦＦＴ部３５１は、ＧＩ除去部１５３によってＧＩを除去された第１データに対してＦＦＴ処理を施す。この処理によって、第１データは、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ＩＦＦＴ部１５７のＩＦＦＴポイント数がＫであるのに対しＦＦＴ部３５１のＦＦＴポイント数はＫ＋Ｎであるため、変換された第１データはＫ＋Ｎ個の成分で構成される。

次に、無線送信装置３００のサブキャリア割当部３０１におけるマッピング方法について説明する。ここでは、Ｋ＝８、Ｎ＝８の場合を例に挙げて説明する。

まず、ＦＦＴ部１０３によってＦＦＴ処理を施された第１データの周波数毎の送信電力が図３（Ａ）に示すとおりとなったとする。サブキャリア割当部３０１には、ＦＦＴ処理を施された図３（Ａ）に示す信号と、周波数成分毎に変調された８個の信号と、が入力される。サブキャリア割当部３０１は、これらの信号を、例えば図１２に示すように、各周波数成分（ｆ１〜ｆ１６）にマッピングする。この例示では、第１データの成分と第２データの成分とが周波数軸上で交互にマッピングされる。

なお、マッピング方法は前述のものだけに限定されない。例えば、図１３（Ａ）に示すように、第１データの１つの成分と第２データの複数の成分とが周波数軸上で交互にマッピングされるようにしてもよい（この例示では、Ｋ＝８、Ｎ＝１６）。あるいは、図１３（Ｂ）に示すように、第１データの複数の成分と第２データの１つの成分とが周波数軸上で交互にマッピングされるようにしてもよい（この例示では、Ｋ＝８、Ｎ＝４）。あるいは、図１３（Ｃ）に示すように、全帯域のうち低域側に第１データの成分がマッピングされるとともに全帯域のうち高域側に第２データの成分がマッピングされるようにしてもよい（この例示では、Ｋ＝８、Ｎ＝４）。

このように、本実施の形態によれば、第１データの周波数成分を間引かずに第２データが挿入されるため、第１データを成すＫ個の周波数成分は保持されたまま送信される。これにより、第１データの伝送品質の劣化を防ぐことができる。

なお、第１のデータが、例えば図１２に示すように、周波数軸上で周期的に現れるようにマッピングされた場合には、ＩＦＦＴ部３０２でのＩＦＦＴ処理後の時間波形における第１データの成分は時間繰り返し波形となる。したがって、無線送信装置３００において、変調後の第１データの時間波形を複数回繰り返した信号に対して、第２データつまりマルチキャリア信号の時間上の信号を多重する多重部をＩＦＦＴ部３０２とＧＩ挿入部１０８の間に設けてもよい。

また、実施の形態２で説明したように、第２データをマッピングする周波数成分を選択してもよい。この場合、実施の形態２と同様の効果が得られる。

（実施の形態４）
上記実施の形態１から実施の形態３では、無線送信装置として基地局を想定し、無線受信装置として移動局を想定した場合について説明したが、本発明の実施の形態４では、無線送信装置として移動局を想定し、無線受信装置として基地局を想定した場合について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態４に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である。また、図１５は、図１４の無線送信装置４００と無線通信を行う無線受信装置の構成を示すブロック図である。

無線送信装置４００は、実施の形態１で説明した適応制御部１１３およびサブキャリア割当部１０６の代わりに、適応制御部４０１およびサブキャリア割当部４０２を有する。

適応制御部４０１は、復号データから第２データの送信パラメータ（符号化率、変調方式および使用するサブキャリアの情報）を抽出し、抽出した符号化率を符号化部１１１−１〜１１１−Ｎに設定し、変調方式を変調部１１２−１〜１１２−Ｎに設定し、使用するサブキャリアをサブキャリア割当部４０２に設定する。

サブキャリア割当部４０２は、適応制御部４０１によって設定されたサブキャリアに第２データを割り当て、その他のサブキャリアに第１データを割り当てる。

無線受信装置４５０は、実施の形態１で説明したチャネル品質測定部１６１およびサブキャリア分離部１７０の代わりに、チャネル品質測定部４５１およびサブキャリア分離部４５３を有し、ユーザ割当部４５２および受信処理部４５４−１〜４５４−Ｎをさらに加えた構成を採る。受信処理部４５４−１〜４５４−Ｎは、ＩＦＦＴ部１５７、復調部１５８、復号部１５９、復調部１６２−１〜１６２−Ｎ、復号部１６３−１〜１６３−Ｎをそれぞれ有する。

チャネル品質測定部４５１は、ＧＩを除去された第１データに多重されたパイロット信号を用いて、第２データが割り当てられたサブキャリアの各々のチャネル品質、すなわち周波数毎の受信品質（例えば受信ＳＩＲ等）をユーザ毎に測定する。測定されたチャネル品質は、チャネル品質情報としてユーザ割当部４５２に入力される。

ユーザ割当部４５２は、ユーザ毎に測定された各サブキャリアの受信品質に基づいて、ユーザ毎に第１データと第２データ割り当てると共に、ユーザ毎に使用するサブキャリア、符号化率および変調方式を割り当てる。これらの割当情報は送信パラメータとして符号化部１６４に入力され、サブキャリアの割当情報はサブキャリア分離部４５３にも入力される。なお、第１データおよび第２データの割当方法、サブキャリア割当方法の詳細については後述する。

サブキャリア分離部４５３は、周波数領域等化されたサブキャリアをサブキャリア割当情報に従ってユーザ毎の第１データおよび第２データに分離し、分離した第１データおよび第２データをユーザ毎の受信処理部４５４−１〜４５４−Ｎに入力する。

受信処理部４５４−１〜４５４−Ｎは、それぞれユーザ＃１〜ユーザ＃ｎのユーザ毎に対応しており、各受信処理部において、第１データについてはＩＦＦＴ、復調および復号処理が行われ、受信データが得られる。また、第２データについては復調および復号処理が行われ、受信データが得られる。

次に、上述したユーザ割当部４５２における第１データと第２データの割当方法について説明する。ユーザ割当部４５２は、チャネル品質測定部４５１によって測定された受信品質が高いユーザは、基地局の近くに存在するなどの理由により送信電力に余裕があるとみなし、このようなユーザには第２データ（ＯＦＤＭ信号）を割り当てる。一方、受信品質が低いユーザは、基地局から離れて存在するなどの理由により送信電力に余裕がないものとみなし、このようなユーザには第１データ（シングルキャリア信号）を割り当てる。

具体的には、チャネル品質測定部４５１によって測定された受信ＳＩＲの全サブキャリアの平均値が所定の閾値（例えば１５ｄＢ）以上であれば、第２データを割り当て、閾値未満であれば、第１データを割り当てる。

これにより、送信電力に余裕のあるユーザは高いピーク電力による信号の歪みの影響が少ないため、ＯＦＤＭ伝送を行うことにより高いスループットを得ることができる。また、送信電力に余裕のないユーザは高いピーク電力が存在すると信号の歪みの影響により受信品質が劣化してしまうため、シングルキャリア伝送を行うことにより受信品質を向上させることができる。

なお、ユーザ割当部４５２は、送信データ量が多いユーザには第２データ（ＯＦＤＭ信号）を割り当て、送信データ量が少ないユーザには第１データ（シングルキャリア信号）を割り当てるようにしてもよい。また、データ種別に応じて割り当ててもよく、例えば、制御情報を送信するユーザには第１データを、データパケットを送信するユーザには第２データを割り当てるようにしてもよい。ちなみに、制御情報とデータパケットとを送信するユーザには、同時に第１データと第２データとを割り当てるようにしてもよい。

次に、上述したユーザ割当部４５２におけるサブキャリア割当方法について説明する。ここでは、ユーザ＃１〜ユーザ＃４の４ユーザにサブキャリアを割り当てる場合を想定し、ユーザ＃１、ユーザ＃３が基地局とセルエッジとの中間付近に位置し、ユーザ＃２がセルエッジ付近に位置し、ユーザ＃４が基地局付近に位置しているものとする。

まず、シングルキャリア伝送としてＩＦＤＭＡ方式を用いる場合について説明する。ＩＦＤＭＡ方式は１ユーザ当たり分散させた帯域を用いることにより周波数軸上でユーザ多重する方式であり、ＩＦＤＭＡ原理によりＰＡＰＲの増加を防止することができる。図１６に示すように、ユーザ＃２およびユーザ＃３に割り当てられた第１データ（シングルキャリア信号）はユーザ毎に定められた等間隔のサブキャリアに割り当てられる。また、ユーザ＃１、ユーザ＃３及びユーザ＃４に割り当てられた第２データ（ＯＦＤＭ信号）はユーザ毎に受信品質の良好なサブキャリアが割り当てられる。なお、第２データの割り当てにはＭａｘ ＣＩＲなどのスケジューリングが用いられる。また、ＯＦＤＭ信号は１つのサブキャリアに割り当ててもよいし、複数のサブキャリアに割り当ててもよい。

ここで、シングルキャリア信号とＯＦＤＭ信号の多重方法について説明する。図１７に第１の多重方法を示す。この図では、ユーザ＃１およびユーザ＃２の第１データ（シングルキャリア信号）には等間隔のサブキャリアが割り当てられ、第２データ（ＯＦＤＭ信号）にはシングルキャリア信号に用いられている成分の間のサブキャリアが割り当てられる。図１６に示した多重方法も図１７に示した第１の多重方法と同様である。

図１８に第２の多重方法を示す。この図では、ユーザ＃１およびユーザ＃２の第１データ（シングルキャリア信号）には等間隔のサブキャリアが割り当てられ、第２データ（ＯＦＤＭ信号）にはシングルキャリア信号の一部のサブキャリアを置き換えて割り当てられる。これにより、図１９に示すように、図１８において信号が割り当てられていない成分にさらに他のユーザ（ユーザ＃３およびユーザ＃４）を多重することができるようになり、収容ユーザ数を増大させることができる。ここでは、ユーザ＃３及びユーザ＃４はシングルキャリア信号のみを送信するものとする。

図２０に第３の多重方法を示す。この図では、ユーザ＃１およびユーザ＃２の第１データ（シングルキャリア信号）には等間隔のサブキャリアが割り当てられ、第２データ（ＯＦＤＭ信号）には他のユーザのシングルキャリア信号の一部のサブキャリアを同じサブキャリアが割り当てられる。これにより、シングルキャリア信号を送信する他のユーザに対してそのサブキャリアのみ非送信にする旨の通知を省略することができる。

ここで、第３の多重方法では、同一のサブキャリアにＯＦＤＭ信号とシングルキャリア信号とを多重することから、これらの信号間で干渉が生じると考えられるが、ＯＦＤＭ信号がシングルキャリア信号から受ける干渉については、シングルキャリア信号のサブキャリア当たりの電力が小さいことを考慮するとＯＦＤＭ信号に重畳する干渉はもともと小さいものである。また、シングルキャリア信号の電力が落ち込んでいるサブキャリア（例えば、受信品質差が１０ｄＢ以上あるサブキャリア）に異なるユーザのＯＦＤＭ信号を割り当てれば、さらに干渉を小さくすることができる。一方、シングルキャリア信号がＯＦＤＭ信号から受ける干渉については、無線受信装置（基地局）においてシングルキャリア信号を復調する際、他のユーザのＯＦＤＭ信号が割り当てられているサブキャリアを０（ヌル）に置き換えて復調することにより、干渉の影響を小さくすることができる。

このとき、無線受信装置（基地局）４６０の構成は図２１に示すようになり、ヌルサブキャリア挿入部４６１を備える。ヌルサブキャリア挿入部４６１は、他のユーザのＯＦＤＭ信号が割り当てられているサブキャリアにヌルを挿入する。

このように、本実施の形態によれば、上り回線においてもユーザ間でシングルキャリア信号とＯＦＤＭ信号とを多重して伝送することができるため、基地局における各ユーザのＰＡＰＲの増加を抑制しつつ、システムスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態では、シングルキャリア伝送としてＩＦＤＭＡ方式を用いる場合について説明したが、図２２に示すように、１ユーザ当たり局所的にまとまった帯域を用いることにより周波数軸上でユーザ多重する方式であるLocalized ＦＤＭＡ方式を用いてもよい。

また、本実施の形態では、無線受信装置において受信処理をユーザ毎に行うように説明したが、ユーザ毎に受信タイミングが異なる場合があるので、ＦＦＴ処理および周波数等化処理もユーザ毎に行ってもよい。

なお、上記各実施の形態では、第２データが適応変調されるものとして説明したが、本発明はこれに限らず、適応変調されない場合も同様に実現することができる。

また、上記各実施の形態において、ＰＡＰＲを低減するため、データ量の少ない情報を第２データとして送信し、データ量の多い情報を第１データとして送信するようにしてもよい。

上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

本発明の無線送信装置および無線受信装置は、シングルキャリア周波数等化技術を適用した移動通信システムに用いられる基地局装置または移動局装置などに適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 （Ａ）実施の形態１において、ＦＦＴ処理された第１データの送信電力を示す図、（Ｂ）実施の形態１において、間引き処理された第１データの送信電力を示す図、（Ｃ）実施の形態１において、送信電力補正された第１データの送信電力を示す図、（Ｄ）実施の形態１において、第２データをマッピングされた第１データの送信電力を示す図 （Ａ）実施の形態１において、各周波数のチャネル品質を示す図、（Ｂ）（Ａ）に示すチャネル品質に基づいて設定される変調符号化方式を示す図 実施の形態１において、第２データに割り当てるサブキャリア数の決定方法を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 （Ａ）実施の形態２において、設定周波数の一例を示す図、（Ｂ）実施の形態２において、設定周波数の他の例を示す図 実施の形態２に係る第１データのフレーム構成を示す図 本発明の実施の形態３に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るサブキャリア割当部のマッピング方法を説明するための図 （Ａ）本発明の実施の形態３に係るマッピング方法の第１の変形例を示す図、（Ｂ）本発明の実施の形態３に係るマッピング方法の第２の変形例を示す図、（Ｃ）本発明の実施の形態３に係るマッピング方法の第３の変形例を示す図 本発明の実施の形態４に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係るユーザ割当部のサブキャリア割当方法を説明するための図 本発明の実施の形態４に係るユーザ割当部のサブキャリア多重方法を説明するための図 本発明の実施の形態４に係るユーザ割当部のサブキャリア多重方法を説明するための図 本発明の実施の形態４に係るユーザ割当部のサブキャリア多重方法を説明するための図 本発明の実施の形態４に係るユーザ割当部のサブキャリア多重方法を説明するための図 本発明の実施の形態４に係る無線受信装置の構成を示すブロック図 Localized ＦＤＭＡ方式を用いた場合の周波数割り当ての様子を示す図

符号の説明

１００、２００、３００ 無線送信装置
１０１、１１１−１、…、１１１−Ｎ 符号化部
１０２、１１２−１、…、１１２−Ｎ 変調部
１０３、１５４、３５１ ＦＦＴ部
１０４、２０１ パンクチャ部
１０５ 送信電力補正部
１０６、２０２、３０１、４０２ サブキャリア割当部
１０７、１５７、３０２ ＩＦＦＴ部
１１３、４０１ 適応制御部
１５５ 周波数等化部
１５６、２５２、４６１ ヌルサブキャリア挿入部
１５８、１６２−１、…、１６２−Ｎ 復調部
１５９、１６３−１、…、１６３−Ｎ、２５３ 復号部
１６０ チャネル推定部
１６１、２５４、４５１ チャネル品質測定部
１７０、２５１、４５３ サブキャリア分離部
２０４ サブキャリア設定部
４５２ ユーザ割当部
４５４−１、…、４５４−Ｎ 受信処理部

Claims (30)

1. 互いに異なる第一の信号および第二の信号を送信する無線送信装置において、
   時間領域から周波数領域への変換を第一の信号に対して施す変換手段と、
   変換を施された第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングするマッピング手段と、
   周波数領域から時間領域への逆変換を、前記マッピング手段のマッピングにより生成された信号に対して施す逆変換手段と、
   逆変換を施された信号をシングルキャリアで送信する送信手段と、
   を有する無線送信装置。
2. 前記マッピング手段は、
   変換を施された第一の信号を成す複数の周波数成分のうちいずれかの周波数成分を、第二の信号で置き換える、
   請求項１記載の無線送信装置。
3. 前記マッピング手段は、
   変換を施された第一の信号を成す複数の周波数成分のいずれかの周波数成分を間引く間引き手段と、
   間引かれた周波数成分に該当する周波数に第二の信号を割り当てる割当手段と、
   を有する請求項２記載の無線送信装置。
4. 前記間引き手段による間引きが行われる場合に、第一の信号の送信電力を制御する制御手段をさらに有する、
   請求項３記載の無線送信装置。
5. 前記制御手段は、
   いずれかの周波数成分を間引かれた第一の信号の送信電力を、第一の信号に予め割り当てられた送信電力と同じ値になるように増加させる、
   請求項４記載の無線送信装置。
6. 前記間引き手段は、
   前記複数の周波数成分のうち所定周波数に該当する周波数成分を間引く、
   請求項３記載の無線送信装置。
7. 前記間引き手段は、
   最大電力対平均電力比についての所定の許容値に基づいて予め決定された数の周波数に該当する周波数成分を間引く、
   請求項６記載の無線送信装置。
8. 前記複数の周波数成分にそれぞれ対応する複数の周波数のうち、前記間引き手段によって間引かれる周波数成分に該当する周波数を可変設定する設定手段をさらに有する、
   請求項３記載の無線送信装置。
9. 前記複数の周波数の各々のチャネル品質を取得する取得手段をさらに有し、
   前記設定手段は、
   取得されたチャネル品質の中で最良のチャネル品質を有する周波数を選択する、
   請求項８記載の無線送信装置。
10. 前記複数の周波数の各々のチャネル品質を取得する取得手段をさらに有し、
    前記設定手段は、
    前記複数の周波数のうち所定数の周波数を、取得されたチャネル品質の高い順に選択する、
    請求項８記載の無線送信装置。
11. 前記設定手段は、
    設定する周波数の数を、最大電力対平均電力比についての所定の許容値に基づいて決定する、
    請求項８記載の無線送信装置。
12. 固定伝送レートで伝送すべき信号を第一の信号として取得するとともに、可変伝送レートで伝送すべき信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
13. 制御情報を伝送する信号を第一の信号として取得するとともに、ユーザデータを伝送する信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
14. マルチキャストデータまたはブロードキャストデータを第一の信号として取得するとともに、ユニキャストデータを第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
15. ギャランティ型の通信システムで伝送すべき信号を第一の信号として取得するとともに、ベストエフォート型の通信システムで伝送すべき信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
16. シングルキャリアで伝送すべき信号を第一の信号として取得するとともに、マルチキャリアで伝送すべき信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
17. データ信号を第一の信号として取得するとともに、パイロット信号を第二の信号として取得するデータ取得手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
18. 周波数間で共通に設定された変調方式で第一の信号を変調するとともに、周波数毎に個別に設定された変調方式で第二の信号を変調する変調手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
19. 周波数間で共通に設定された符号化率で第一の信号を符号化するとともに、周波数毎に個別に設定された符号化率で第二の信号を符号化する符号化手段をさらに有する、
    請求項１記載の無線送信装置。
20. 前記マッピング手段は、
    変換を施された第一の信号に第二の信号を挿入する、
    請求項１記載の無線送信装置。
21. シングルキャリアで送信された信号であって、互いに異なる第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングすることによって生成された信号を受信する受信手段と、
    時間領域から周波数領域への変換を、受信信号に対して施す変換手段と、
    変換を施された受信信号から第一の信号および第二の信号を抽出する抽出手段と、
    周波数領域から時間領域への逆変換を、抽出された第一の信号に対して施す逆変換手段と、
    を有する無線受信装置。
22. 前記受信手段は、
    複数のユーザから送信されたシングルキャリア信号およびＯＦＤＭ信号を受信する、
    請求項２１記載の無線受信装置。
23. ユーザ毎にシングルキャリア信号およびＯＦＤＭ信号を割り当てる割当手段をさらに有する請求項２１記載の無線受信装置。
24. 前記割当手段は、
    受信信号の受信品質が所定の閾値以上となるユーザにはＯＦＤＭ信号を割り当て、受信品質が前記閾値未満となるユーザにはシングルキャリア信号を割り当てる、
    請求項２３記載の無線受信装置。
25. 前記割当手段は、
    ユーザから送信されるデータのデータ量又はデータ種別に応じてシングルキャリア信号又はＯＦＤＭ信号を割り当てる、
    請求項２３記載の無線受信装置。
26. 前記割当手段は、
    あるユーザのシングルキャリア信号の一部の周波数成分に他のユーザのＯＦＤＭ信号を重ねて割り当てる、
    請求項２３記載の無線受信装置。
27. 前記割当手段は、
    シングルキャリア信号として等間隔に分散したスペクトルを有するＩＦＤＭＡ信号を割り当てる、
    請求項２３記載の無線受信装置。
28. 請求項２３記載の無線受信装置を有する無線通信基地局装置。
29. 互いに異なる第一の信号および第二の信号を送信する無線送信方法において、
    時間領域から周波数領域への変換を第一の信号に対して施す変換ステップと、
    変換を施された第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングするマッピングステップと、
    周波数領域から時間領域への逆変換を、マッピングにより生成された信号に対して施す逆変換ステップと、
    逆変換を施された信号をシングルキャリアで送信する送信ステップと、
    を有する無線送信方法。
30. 互いに異なる第一の信号と第二の信号とを互いに異なる周波数にマッピングすることによって生成された信号であってシングルキャリアで送信された信号を受信する受信ステップと、
    時間領域から周波数領域への変換を、受信信号に対して施す変換ステップと、
    変換を施された受信信号から第一の信号および第二の信号を抽出する抽出ステップと、
    周波数領域から時間領域への逆変換を、抽出された第一の信号に対して施す逆変換ステップと、
    を有する無線受信方法。
    

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