JP2008053906A - 通信装置及びそのｓｉｒ推定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により通信を行う通信装置において、マルチパス環境に依存せずに適切なMCSを選択できるようにSIRを推定する。
【解決手段】シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により通信を行う通信装置のSIR推定方法において、信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周波数数等化に用いる重み係数とを用いて所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定する。
【選択図】図１

Description

本発明は通信装置及びそのSIR推定方法に係わり、特に、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により通信を行う通信装置およびそのSIR推定方法に関する。
無線伝搬路は、刻一刻と変化するため、伝搬路状態に合わせた信号送信が必要となってくる。一例として、送信電力を制御する方法がある。伝搬路状態が悪い場合、送信電力を増加させることで、受信局における受信品質をあるレベルに保証する。しかし、この方式では送信電力が変化するため、他の受信局や隣接するセルに対する干渉特性が変わってしまうことが考えられる。
そこで、別の考え方として、送信電力は一定として、変調パラメータ（データ変調方式、符号化率など）を伝搬路状態に合わせて変える方法がある。この方式は適応変調方式（AMC：Adaptive Modulation and Coding）と呼ばれる。データは、一般的に、各種の多値変調方式により変調され、誤り訂正が施される。データ変調方式の多値数が大きいほど、また誤り訂正における符号化率Ｒが１に近いほど、一時に送られるデータ量が多くなり、そのため伝送誤りに対する耐性が弱くなる。伝搬路状態が良い場合、多値数を増やし、符号化率を1に近づけることで、送信データ量を増加させ、伝送スループットを高くする。逆に、伝搬路状態が悪い場合、多値数を減らし、符号化率を小さくすることで、送信データ量を減らし、伝送誤り率の上昇を防止する。
図１２は移動局と基地局間の無線通信において、移動局から基地局への上り通信において適応変調する場合のシステム構成図であり、無線部１ｂ，２ｃは送信機と受信機を備えている。
移動局１のパイロット信号送信部１aはパイロット信号を発生し、該パイロット信号に所定の送信処理を施し、無線部1ｂはベースバンドのパイロット信号を無線信号に変換してアンテナ１cより基地局２に向けて送信する。
基地局２のパイロット信号受信部２aはアンテナ２b、無線部２cを介して入力する受信信号よりパイロット信号を分離し、チャネル推定部２dに入力する。チャネル推定部２dは該パイロット信号を用いてチャネルを推定し、SIR計算部2eは推定されたチャネルを用いてSIR（Signal to Interference Ratio）を計算する。スケジューラ２fは推定されたSIRに基づいてMCS(Modulation and Coding Scheme：変調方式と符号化率)を適応的に決定し、MCS送信部２gは該MCSに所定の送信処理を施し、無線部２ｃはベースバンドのMCS信号を無線信号に変換してアンテナ２ｂより移動局１に向けて送信する。
移動局１のMCS受信部１dは基地局から送信されたMCSを復調し、該MCSを符号化/変調部１eに入力する。符号化/変調部１eは、指示された符号化率で送信データを符号化すると共に、指示された変調方式（BPSK，QPSK，16QAM，．．．）で送信データを変調し、データ信号送信部１fは該送信データに所定の送信処理を施し、無線部１bはベースバンドのデータ信号を無線信号に変換してアンテナ１cより基地局２に向けて送信する。
基地局２のデータ信号受信部２ｈはアンテナ２b、無線部２cを介して入力する受信信号よりデータ信号を分離して復調/複合部２iに入力する。復調/複合部２iは受信データ信号に復調処理を施し、しかる後、復号処理してデータを取得して出力する。
図１３は移動局と基地局間の無線通信において、基地局から移動局への下り通信において適応変調する場合のシステム構成図であり、無線部１１ｃ，１２ｂは送信機と受信機を備えている。
基地局１２のパイロット信号送信部１２aはパイロット信号を発生し、該パイロット信号に所定の送信処理を施し、無線部１２bはベースバンドのパイロット信号を無線信号に変換してアンテナ１２cより移動局１１に向けて送信する。
移動局１１のパイロット信号受信部１１aはアンテナ１１b、無線部１１cを介して入力する受信信号からパイロット信号を分離し、チャネル推定部１１dに入力する。チャネル推定部１１dは該パイロット信号を用いてチャネルを推定し、SIR計算部１１eは推定されたチャネルを用いてSIRを計算する。CQI送信部１１ｆは該SIRに応じたCQI(Channel Quality Indicator)値を求め、CQI値に送信処理を施し、無線部１１cはベースバンドのCQI値信号を無線信号に変換してアンテナ１１ｂより基地局１２に向けて送信する。
基地局１２のCQI受信部１２ｄは受信信号よりCQI値を復調し、スケジューラ１２eに入力する。スケジューラ１２eはCQI値に基づいてMCS(変調方式と符号化率)を適応的に決定し、該MCSを符号化/変調部１２ｆに指示する。符号化/変調部１２ｆは指示された符号化率で送信データを符号化すると共に、指示された変調方式で送信データを変調し、データ信号送信部１２ｇは該送信データに所定の送信処理を施し、無線部１２bはベースバンドのデータ信号を無線信号に変換してアンテナ１２cより移動局１１に送信する。
移動局１１のデータ信号受信部１１ｇはアンテナ１１ｂ、無線部１１cより入力する受信信号よりデータ信号を分離して復調/複合部１１ｈに入力する。復調/複合部１１ｈは受信データ信号に復調処理を施し、しかる後、復号処理してデータを取得して出力する。
以上のように、適応変調を行うシステムにおいて、MCSを決定するにはSIRを推定する必要がある。従来、OFDM伝送方式やSC(Single Carrier)-FDMA伝送方式などにより通信する場合、 (１)式により信号帯域幅内の全サブキャリアのSIRを平均して平均SIRを計算し、該平均SIRとしきい値とを比較することによりMCS（変調方式と符号化率)を決定していた。
Figure 2008053906
 ただし、(１)式においてMは信号帯域内のサブキャリア数、σ2は信号帯域における平均干渉電力、
Figure 2008053906
はi番目の送信アンテナの１（エル）番目のサブキャリアにおけるチャネル推定ベクトル（受信アンテナの次元）である。また、
Figure 2008053906
は、ベクトル
Figure 2008053906
のノルムすなわち各成分の絶対値の2乗和を表す。
従来のSIRは(１)式より明らかなように雑音成分のみを考慮して推定され、干渉成分が考慮されていなかった。SIRに対する最適なMCSの関係はマルチパス環境に依存し、このため、従来のSIRでは状況によって適切なMCSを決定することができずスループットが劣化するという問題があった。
以上からは、本発明の目的は、SC-FDMA伝送方式において、マルチパス環境に依存せずに適切なMCSを選択可能なSIRを推定するSIR推定方法、および該SIR推定方法を利用する基地局装置及び移動局を提供することである。
上記課題は本発明によれば、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により通信を行う通信装置のSIR推定方法において、信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周数等化に用いる重み係数を用いて所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定することにより達成される。
上記SIR推定方法において、i番目の送信アンテナのSIRを次式
Figure 2008053906
により、算出する。ただし、
Figure 2008053906
はi番目の送信アンテナのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるチャネル推定ベクトル（受信アンテナ数の次元）であり、
Figure 2008053906
は周波数等化に用いるMMSEのウェイトベクトル（受信アンテナ数の次元）である。また、
Figure 2008053906
はMMSEのウェイトベクトルの共役転置行列を表し、Mは信号帯域内のサブキャリア数を表す。
上記により推定したSIRに基づいてシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式における符号化率及び変調方式を決定する。また、MIMO伝送方式により複数の送信アンテナから複数の受信アンテナにSC-FDMAで送信する場合に、前記SIRを測定して適応変復調制御する。
また上記課題は本発明によれば、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式によりデータを送信する移動局の符号化率及び変調方式を決定する適応変調制御機能を備えた基地局装置において、移動局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定するSIR推定部、該SIRに基づいて前記移動局の所定送信アンテナから送信するデータの符号化率及び変調方式を決定するスケジューラ、該符号化率及び変調方式を移動局に送信する送信部を備え、前記SIR推定部は、信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周波数等化に用いる重み係数を用いて前記移動局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定する基地局装置により達成される。
また上記課題は本発明によれば、シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により基地局から送信された信号を受信し、受信情況を基地局に送信する移動局において、基地局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定するSIR推定部、該SIRに基づいて前記基地局の所定送信アンテナから害移動局に向けて送信するデータの符号化率及び変調方式を決定するために必要なＣＱＩ値を決定するＣＱＩ決定部、該ＣＱＩ値を基地局に送信する送信部を備え、前記SIR推定部は、信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周波数等化に用いる重み係数を用いて前記基地局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定する移動局により達成される。
本発明によれば、SC-FDMA伝送方式において、周波数等化によって抑圧しきれない干渉成分を考慮してSIRを推定でき、このSIRを用いてマルチパス環境に依存せずに適切なMCS(変調方式と符号化率)を選択して、通信システムのスループットの向上を図ることが出来る。
また本発明のSIR推定方法は、MIMO伝送方式におけるSIR推定に適用できる。この場合、本発明のSIR推定方法は、周波数等化やMIMO受信によって抑圧しきれない干渉成分を考慮してSIRを推定でき、このSIRを用いて適応変復調をすることにより通信システムのスループットの向上を図ることができる。
また、本発明のSIR推定方法により推定したSIRを用いてスケジューリング(ユーザの送信機会割り当て)を行なうことが可能である。
（A）SC-FDMA(Single Carrier-Frequency Division Multiplex Access)
本発明のSIR測定方法はSC-FDMA方式に適用できるものである。始めに、SC-FDMA方式を送受信アンテナが１本の場合について説明する。なお、本項および[００１０]および[００１１]におけるM、Ｎの定義は他の項と異なることに注意する。
（a）シングルキャリア伝送
シングルキャリア伝送における上りユーザ多重方式としては時間多重(TDM: Time Division Multiplexing)に加えて、Localized FDM(Frequency Division Multiplexing)方式、Distributed FDM方式がある。Localized FDM方式は図１（A）に示すようにユーザ毎に連続したサブキャリアを割り当てる方式である。Distributed FDM方式は図１（B）に示すように一定間隔の複数のサブキャリアをユーザに割り当てると共に、ユーザ毎に割り当てサブキャリアをシフトする方式である。
Distributed FDM方式およびLocalized FDM方式は、時間軸上で見ると信号を繰り返して送信していることと同じになり、シングルキャリア伝送とみなすことができる。例えば、図２（A）に示すようにサブキャリアに１つおきにデータA0〜AN-1をマッピングしてDistributed FDM方式で伝送することは、（B）に示すようにデータa0〜aN-1を時間軸上で２回繰り返してシングルキャリアで伝送することと同じである。そこで、Nサンプルの送信データa0,a1,….aN-1を図２（A）のDistributed FDM方式で伝送する場合、送信側は図３に示す構成によりシングルキャリア伝送する。図３において、NサンプルFFT部２１は送信データa0,a1,….aN-1にFFT処理を施してサブキャリア成分A0,A1,….AN-1を発生し、マッピング部２２はA0,A1,….AN-1をそれぞれサブキャリアｆ0,f2,….f2N-2にマッピングし、0をサブキャリアｆ1,f3,….f2N-1にマッピングしてIFFT部２３に入力する。IFFT部２３は２×N個のサブキャリアにIFFT処理を施して送信データa0〜aN-1を時間軸上で2回繰り返すデータ列にして送信部（図示せず）に入力し、シングルキャリアで送信する。
以上のサブキャリアマッピングの原理は図４で表わすことができる。一般に、Distributed FDMのサブキャリアマッピングは、Mを任意の自然数(図２の例ではM=2)、Lを0≦L<Mを満たす整数とすると、次式のように表される。
Figure 2008053906
 FFTおよびIFFTはそれぞれ以下の式で表される
Figure 2008053906
 これらを用いると、
Figure 2008053906
 となる。よって、
Figure 2008053906
 となり、結局a'mはan(n=0,1,…N-1)をM回繰り返した信号をLサブキャリア周波数シフトしたものとなり、シングルキャリアとみなせることがわかる。なお、マッピング部２２における割り当て周波数はＮ，Ｍ，Ｌより特定することができる。Localized FDM方式も同様にシングルキャリアとみなすことができる。
（ｂ）周波数等化技術
シングルキャリア伝送における受信側では送信側と逆の処理を行なって送信データを復調する。図５は受信部の要部構成図であり、データ／パイロット分離部４３は受信信号よりパイロットとデータを分離し、チャネル推定部４７と周波数等化部４８に入力する。チャネル推定部４７においてFFT部４７ａはN×M サンプルのパイロットにFFT処理を施してN×M の周波数成分を発生し、周波数別チャネル推定部４７ｂは該N×M 個の周波数成分と既知パイロットのN×M 個の周波数成分を用いて周波数毎にチャネル推定を行なってチャネル補償信号を周波数等化部４８の周波数等化ウェイト部（チャネル補償部）に入力する。
周波数等化部４８のFFT部４８ａはN×M サンプルデータにFFT処理を施してN×M 個の周波数成分を発生してデマッピング部４８ｂに入力する。デマッピング部４８ｂは送信側においてデータ送信する際に使用した周波数（割り当て周波数）に基づいてN×M 個の周波数成分よりN個の周波数成分を選択して周波数等化ウェイト部４８ｃに入力する。割り当て周波数は(2)式におけるＭとＬで特定できる。周波数等化ウェイト部４８ｃはチャネル推定値を用いてMMSE(Minimum Mean Square Error：最小二乗平均誤差法)のウェイトを計算し、該ウェイトをデマッピング部４８ｂから出力するN 個の周波数成分に乗算し、乗算結果をIFFT処理部４８ｄに入力する。IFFT処理部４８ｄはN個の周波数成分にIFFT処理を施して時間信号にして出力する。
（Ｂ）基地局
図６は本発明の基地局の構成図であり、移動局からパイロットとデータがそれぞれSC-FDMA方式で送信されてくる場合である。本発明は、送信側の複数の送信アンテナよりSC-FDMAでデータ送信し、受信側が複数の受信アンテナで受信してデータ復調するMIMO伝送方式のSIR推定に適用できるが、図では説明を簡単にするために送受信アンテナは１本の場合を示している。
無線部４１は送信機、受信機を内蔵しており、受信機はユーザからの受信信号を無線周波数からベースバンド周波数に周波数変換して上り信号ベースバンド処理部４２に入力する。ベースバンド処理部４２は入力信号より時分割多重データを復調し、データ/パイロット分離部４３は該時分割多重データよりパイロットとデータ分離する。チャネル推定部４７は図５で説明したようにチャネル推定を行なってNtx×Nrxのリンクに対するM 個のサブキャリアのチャネル推定値をSIR測定部４４と周波数等化部４８に入力する。
SIR推定部４４は次式
Figure 2008053906
 により、SIRを算出する。ただし、
Figure 2008053906
はi番目の送信アンテナのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるチャネル推定ベクトル（受信アンテナ数の次元）であり、
Figure 2008053906
は送信アンテナi、サブキャリア番号1（エル）におけるMMSEのウェイトベクトル（受信アンテナ数の次元）で、
Figure 2008053906
 と表される。係数M/Nはサブキャリアマッピング/デマッピングによる雑音抑圧の効果を示す。(6)式の導出法は後述する。
スケジューラ４５は推定されたSIRに基づいてデータ変調方式と符号化率を適応的に決定して下りベースバンド処理部４６に入力する。なお、スケジューラ４５はSIRを用いてスケジューリング(ユーザの送信機会割り当て)を行なうことができるが、説明は省略する。
下りベースバンド処理部４６は例えばOFDM送信処理を行なって無線部４１より上記データを移動局に送信する。これにより、移動局は基地局からの指示に基づいてパイロットとデータの時分割多重データを送信可能になる。移動局より信号を受信すると、ベースバンド処理部４２は時分割多重データを復調し、データ/パイロット分離部４３は該時分割多重データよりパイロットとデータ分離し、それぞれチャネル推定部４７、周波数等化部４８に入力する。周波数等化部４８は図５で説明した処理を行なって時間信号を出力する。復調部４９は符号化されたデータを復調し、復号部５０は復号処理してデータを出力する。
（Ｃ）移動局
図７は本発明の移動局の構成図である。なお、本項および段落００１５におけるM、Ｎの定義は他の項と異なることに注意する。
無線部６１は、受信機を内蔵しており、受信機は受信信号を無線周波数からベースバンド周波数に周波数変換して下り信号ベースバンド処理部６２に入力する。ベースバンド処理部６２は入力信号に受信処理を施してデータ復調部６３に入力し、データ復調部は受信データを復調する。チャネル符号化部６４は基地局から指示された符号化率に基づいて符号化を行い、データ変調部６５は基地局から指示された変調方式でデータ変調を行い、パイロット発生部６６はパイロットを発生する。
周波数割り当て部６７は図８（A）に示す構成を備え、Distributed FDM方式のデータ送信をシングルキャリア伝送により実現する。FFT部６７aはNサンプルの送信データa0,a1,….aN-1にFFT処理を施して周波数成分A0,A1,….AN-1を発生し、マッピング部６７ｂは割り当て周波数データ（Ｎ，Ｍ，Ｌ）に基づいてＮ個のデータ送信周波数にA0,A1,….AN-1をマッピングし、0を残りの周波数にマッピングしてIFFT部６７ｃに入力する。IFFT部６７ｃはM×N個の周波数成分にIFFT処理を施して送信データa0〜aN-1を時間軸上でM回繰り返すデータ列にして出力する。
周波数割り当て部６８は図８（B）に示す構成を備え、Distributed FDM方式の送信をシングルキャリア伝送により実現する。FFT部６８aはNサンプルのパイロットp0,p1,….pN-1にFFT処理を施して周波数成分B0,B1,….BN-1を発生し、マッピング部６８ｂは割り当て周波数データ（Ｎ，Ｍ，Ｌ）に基づいてＮ個のパイロット送信周波数にB0,B1,….BN-1をマッピングし、0を残りの周波数にマッピングしてIFFT部６８ｃに入力する。IFFT部６８ｃはM×N個の周波数成分にIFFT処理を施してパイロットp0〜pN-1を時間軸上でM回繰り返すデータ列にして出力する。
データ/パイロット多重部６９は各周波数割り当て部６７，６８から出力するデータ及びパイロットを時間多重して無線部６１に入力する。無線部６１の送信機はベースバンド信号を無線周波数に周波数変換した後、増幅して基地局に送信する。
（D）SIRの算出方法
図９は本発明のSIR算出方法の説明図であり、データ送信側７１とデータ受信側７２をチャネル(伝搬路)７３とノイズ重畳部７４で接続した構成を備えている。また、図９ではデータ送信側を移動局、データ受信側を基地局とし、図５、図８と同一部分には同一符号を付している。また、図９では明確でないが、送信側の複数の送信アンテナよりSC-FDMAでデータ送信し、受信側が複数の受信アンテナで受信してデータ復調するMIMO伝送方式のSIR推定を想定している。
本発明は(６)式によりSIRを推定するものである。基本的な考え方は周波数等化やMIMO受信によって抑圧しきれない干渉成分を正確に考慮してSIRを推定する。なお、従来方式（(１)式）は雑音成分のみを考慮して干渉成分が考慮されていないため適応変復調を行った際にスループットの劣化が生じる。
最初に、以下のように記号の定義をする。
Figure 2008053906
送受信アンテナが複数ある場合は、以下の関係が成り立つ。
Figure 2008053906
 ただし、i(=1, 2, ..., Ntx)は送信アンテナのインデックス、j(=1, 2, ..., Nrx)は受信アンテナのインデックスを表す。
(8a)式を変形すると次式
Figure 2008053906
 が得られる。ただし、
Figure 2008053906
 とおいた。
Figure 2008053906
は巡回行列なので、
Figure 2008053906
は対角行列となる。また、
Figure 2008053906
も対角行列なので、
Figure 2008053906
も対角行列となる。よって、(9)式の右辺第1項のΣの内部は
Figure 2008053906
 と表すことが出来る。ここで、＊はベクトル間の畳み込みを表す。また、次式
Figure 2008053906
 が成り立つ。
ここで、v(X)は行列Xの対角成分をベクトル化することを示す。つまり、
Figure 2008053906
 と表すことができる。また、
Figure 2008053906
 と表すこととする。
式（12）において、k=iの場合の最初の成分
Figure 2008053906
が信号成分となり、その他は干渉成分となる。よって、信号成分S、干渉成分I、雑音成分Zはそれぞれ以下のように求められる。
Figure 2008053906
 また、MMSEウェイトは、次式
Figure 2008053906
 で表わされるので、これを用いてSIRiを導出すると次式
Figure 2008053906
 が得られる。
上式は送信側の複数の送信アンテナよりSC-FDMAでデータ送信し、受信側が複数の受信アンテナで受信してデータ復調するMIMO伝送方式のSIRを推定する場合であるが、MIMO伝送しない場合にも適用できる。
（Ｅ）MIMO伝送システムへの適用
図１０はMIMO(Multiple Input Multiple Output)多重送信システムの適応変調制御におけるSIRの推定に（17）式を用いる場合の構成図であり、TRXは送信局、RECは受信局である。
送信アンテナの数Ntxと同じ数のデータストリームＤ0〜ＤNtx-1が、それぞれの送信装置８１0〜８１Ntx-1でデータ符号化、データ変調、SC-FDMA処理、周波数アップコンバートなどの処理を経て、各送信アンテナ８２0〜８２Ntx-1から送信される。
アンテナ８２0〜８２Ntx-1から送信された信号は、各送受信アンテナ間およびサブキャリア毎にフェージングチャネルhijl（i＝0〜Ntx-1，j = 0〜Nrx-1, l=0〜M-1）を通り、空間で多重された後、Nrx本の受信アンテナ９１0〜９１Nrx-1で受信される。各受信アンテナで受信された信号は、受信装置９２0〜９２Nrx-1で高周波増幅、周波数ダウンコンバート処理等を経て、y0〜yNrx-1の受信データストリームが生成される。各受信データストリームは、Ntx個の送信データストリームが多重された形になっているため、データ処理部９３は所定のアルゴリズム（例えば、MLDアルゴリズムあるいはMMSEアルゴリズム）に従ってデータ分離処理を行うことにより、送信データストリームＤ0〜ＤNtx-1を分離・再生する。すなわち、データ処理部９３は送信アンテナ８２0〜８２Ntx-1から送信されてくるパイロット信号を受信してチャネルhijl（i＝0〜Ntx-1，j = 0〜Nrx-1, l=0〜M-1）を推定し、しかる後、所定のアルゴリズムに従って入力データＤを出力する。
SIR推定部９４は(6)式により各送信アンテナからの信号と干渉信号の比であるSIRを推定する。ただし、(6)式において
Figure 2008053906
 は第i送信アンテナ(i=0〜Ntx-1)からのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるチャネル推定ベクトル（受信アンテナ数の次元）であり、
Figure 2008053906
は第i送信アンテナ(i=0〜Ntx-1)からのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるMMSEウェイトベクトル（受信アンテナ数の次元）である。
MCS決定部９５は推定された各送信アンテナのSIRに基づいて各送信アンテナのMCSを決定し、送信部９６より送信側に送信する。送信側の受信部８４は受信した各アンテナのMCSを各送信装置８１0〜８Ntx-1に入力し、各送信装置は指示された符号化率、変調方式で変調してデータを送信する。
（Ｆ）マルチビームMIMO伝送システムへの適用
図１１はマルチビームMIMO(Multiple Input Multiple Output)多重送信システムの適応変調制御におけるSIRの推定に（17）式を用いる場合の構成図であり、TRXは送信局、RECは受信局である。
マルチビームウェイト部８５はマルチビームウェイトNs個のデータストリームＤ0〜ＤNs-1にマルチビームウェイト行列Ｖ（Ntx行×Ns列）を乗算して送信アンテナの数Ntxと同じ数のストリームに変換する。それぞれの送信装置８１0〜８１Ntx-1はデータ符号化、データ変調、SC-FDMA処理、周波数アップコンバートなどの処理を行なって各送信アンテナ８２0〜８２Ntx-1から送信する。
アンテナ８２0〜８２Ntx-1から送信された信号は、各送受信アンテナ間およびサブキャリア毎にフェージングチャネルhijl（i＝0〜Ntx-1，j = 0〜Nrx-1, l=0〜M-1）を通り、空間で多重された後、Nrx本の受信アンテナ９１0〜９１Nrx-1で受信される。各受信アンテナで受信された信号は、受信装置９２0〜９２Nrx-1で高周波増幅、周波数ダウンコンバート処理等を経て、y0〜yNrx-1の受信データストリームが生成される。各受信データストリームは、Ntx個の送信データストリームが多重された形になっているため、データ処理部９３は所定のアルゴリズム（例えば、MLDアルゴリズムあるいはMMSEアルゴリズム）に従ってデータ分離処理を行い送信データストリームＤ0〜ＤNs-1を分離・再生する。すなわち、データ処理部９３は送信アンテナ８２0〜８２Ntx-1から送信されてくるパイロット信号を受信してチャネルhijl（i＝0〜Ntx-1，j = 0〜Nrx-1, l=0〜M-1）を推定し、しかる後、所定のアルゴリズムに従って入力データＤを出力する。
SIR推定部９４は(6)式により各送信アンテナからの信号と干渉信号の比であるSIRを推定する。ただし、(6)式において
Figure 2008053906
を以下のように定義する。
Figure 2008053906
 これは第i送信ストリーム(i=0〜Ns-1)からのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるチャネル推定ベクトル（受信アンテナ数の次元）であり、
Figure 2008053906
はチャネル行列HをHVと置き換えた場合の行列成分である。また、(6)式において
Figure 2008053906
は第i送信ストリーム(i=0〜Ns-1)からのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるMMSEウェイトベクトル（受信アンテナ数の次元）である。
MCS決定部９５は推定された各送信アンテナのSIRに基づいて各送信アンテナのMCSを決定し、送信部９６より送信側に送信する。送信側の受信部８４は受信した各アンテナのMCSを各送信装置８１0〜８Ns-1に入力し、各送信装置は指示された符号化率、変調方式で変調してデータを送信する。
（Ｇ）変形例
図１２の移動局がSC-FDMA伝送方式によりデータを送信する場合において、基地局のSIR計算部2e はSIR計算する際上記SIR測定方法、すなわち、(17)式に従ったSIR計算を適用することができる。
図１３の基地局がSC-FDMA伝送方式によりデータを送信する場合において、移動局のSIR計算部１１e はSIR計算する際上記SIR測定方法、すなわち、(17)式に従ったSIR計算を適用することができる。
Localized FDM(Frequency Division Multiplexing)方式、Distributed FDM方式の説明図である。 SC-FDMAの説明図である。 SC-FDMAの送信構成図である。 サブキャリアマッピングの原理説明図である。 SC-FDMAの受信部の要部構成図である。 本発明の基地局の構成図である。 本発明の移動局の構成図である。 周波数割り当て部の構成図である。 本発明のSIR算出方法の説明図である。 適応変調制御機能を備えたMIMO(Multiple Input Multiple Output)多重送信システムの構成図である。 適応変調制御機能を備えたマルチビームMIMO(Multiple Input Multiple Output)多重送信システムの構成図である。 移動局と基地局間の無線通信において、移動局から基地局への上り通信において適応変調する場合のシステム構成図である。 移動局と基地局間の無線通信において、基地局から移動局への下り通信において適応変調する場合のシステム構成図である。
符号の説明
４１ 無線部
４２ ベースバンド処理部
４３ データ/パイロット分離部
４４ SIR測定部
４５ スケジューラ
４７ チャネル推定部
４８ 周波数等化部

Claims (7)

  1. シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により通信を行う通信装置のSIR推定方法において、
    信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周波数等化に用いる重み係数を用いて所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定する、
    ことを特徴とするSIR推定方法。
  2. 請求項１記載のSIR推定方法において、i番目の送信アンテナのSIRを次式
    Figure 2008053906
    により、算出することを特徴とするSIR推定方法。上式において、
    Figure 2008053906
    はi番目の送信アンテナのl番目(エル番目)のサブキャリアにおけるチャネル推定ベクトル（受信アンテナ数の次元）であり、
    Figure 2008053906
    は周波数等化に用いるMMSEのウェイトベクトル（受信アンテナ数の次元）である。また、
    Figure 2008053906
    はMMSEのウェイトベクトルの共役転置行列を表し、Mは信号帯域内のサブキャリア数を表す。
  3. 前記SIRに基づいてシングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式における符号化率と変調方式を決定する、
    ことを特徴とする請求項１または２記載のSIR推定方法。
  4. 請求項１乃至２記載のSIR推定方法において、MIMO伝送方式により複数の送信アンテナから複数の受信アンテナにSC-FDMAで送信する場合に、前記SIRを測定して適応変復調制御することを特徴とするSIR推定方法。
  5. 請求項１乃至２記載のSIR推定方法において、MIMO伝送方式により複数の送信ビームを用いて複数の受信アンテナにSC-FDMAで送信する場合に、前記SIRを測定して適応変復調制御することを特徴とするSIR推定方法。
  6. シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式によりデータを送信する移動局の符号化率及び変調方式を決定する適応変調制御機能を備えた基地局装置において、
    移動局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定するSIR推定部、
    該SIRに基づいて前記移動局の所定送信アンテナから送信するデータの符号化率及び変調方式を決定するスケジューラ、
    該符号化率及び変調方式を移動局に送信する送信部を備え、
    前記SIR推定部は、信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周波数等化に用いる重み係数を用いて前記移動局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定することを特徴とする基地局装置。
  7. シングルキャリア周波数分割多重アクセス（SC-FDMA）伝送方式により基地局から送信された信号を受信し、受信情況を基地局に送信する移動局において、
    基地局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定するSIR推定部、
    該SIRに基づいて前記基地局の所定送信アンテナから害移動局に向けて送信するデータの符号化率及び変調方式を決定するために必要なＣＱＩ値を決定するＣＱＩ決定部、
    該ＣＱＩ値を基地局に送信する送信部を備え、
    前記SIR推定部は、信号帯域幅内の各サブキャリアにおけるチャネル推定値と周波数等化に用いる重み係数を用いて前記基地局の所定送信アンテナからの信号と干渉の比であるSIRを推定することを特徴とする移動局。

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