JP2011029743A - 無線通信システム、基地局装置および移動局装置 - Google Patents

無線通信システム、基地局装置および移動局装置 Download PDF

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Abstract

【課題】上り回線における移動局装置の消費電力やＰＨを考慮することで、通信品質を維持しつつ、消費電力の効率化を図る。
【解決手段】移動局装置からＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）信号を受信するＰＵＳＣＨ受信部１４と、前記受信したＰＵＳＣＨ信号から、ＰＨ（Power Headroom）を検出するＰＨ検出部１５と、前記検出したＰＨから、前記移動局装置が使用する送信アンテナ数を決定する送信アンテナ数決定部１６と、上りリンクにおける前記移動局装置の周波数割当情報に基づいて、ＤＣＩ（Downlink Control Information）を生成するＤＣＩ生成部１０と、前記生成したＤＣＩおよび前記決定した送信アンテナ数情報を、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）信号に変換し、前記移動局装置に対して送信するＰＤＣＣＨ送信部１１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の送信アンテナを用いて送信する場合の、消費電力を考慮した無線通信システム、基地局装置および移動局装置に関する。
第３．９世代の携帯電話の無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化がほぼ完了し、最近ではＬＴＥシステムをより発展させた第４世代の無線通信システムであるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、IMT-Aなどとも称する。）の標準化が開始された。
ＬＴＥシステムでは、上り回線における消費電力を考慮してシングルキャリア周波数分割多元接続方式（SC-FDMA:Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が採用されている。
また、ＬＴＥ−Ａシステムでは、ノートパソコンのような規模の大きな端末において上り回線での大容量通信を実現するために、複数の送受信アンテナを用いて異なるデータを同一時刻・同一周波数で多重するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）技術や、複数の送信アンテナを用いて同一データを送信する送信ダイバーシチ技術を導入することが決定している（例えば、非特許文献１）。
3GPP TR 36.814
しかしながら、複数の送信アンテナを用いた送信は、増幅器やＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器などが送信アンテナ本数必要であり、単にアンテナ数を増やして通信を行なうと、移動局装置の消費電力を著しく大きくしてしまうという問題があった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、上り回線における移動局装置の消費電力やＰＨを考慮することで、通信品質を維持しつつ、消費電力の効率化を図ることができる無線通信システム、基地局装置および移動局装置を提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを備える第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、前記第１の通信装置における送信電力値に基づいて、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数を決定することを特徴とする。
このように、本発明は、第１の通信装置における送信電力値に基づいて、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数を決定するので、消費電力を考慮した適切な複数アンテナ送信が可能になる。
（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信電力値は、ＰＨ（Power Headroom）であることを特徴とする。
このように、ＰＨ（Power Headroom）に基づいて、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数を決定するので、移動局装置の最大送信電力だけでなく、パスロスやシャドウィング、割り当てられた伝送帯域幅を考慮した、適切な複数送信アンテナ送信が可能になる。
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、直前の通信機会で決定した送信アンテナ数が複数である場合、前記第１の通信装置における最大送信電力値が、１本の送信アンテナを用いて送信するときの最大送信電力値であるとして、前記ＰＨを算出し、前記算出したＰＨを用いて、次の通信機会で使用する送信アンテナ数を決定することを特徴とする。
このように、第１の通信装置における最大送信電力値が、１本の送信アンテナを用いて送信するときの最大送信電力値であるとして、ＰＨを算出するので、適切に安定して送信アンテナ数を決定することができる。
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、直前の通信機会で決定した送信アンテナ数が複数である場合、各送信アンテナにおける最大送信電力に基づいて求めたＰＨに、前記送信アンテナ数を乗算して得た値を用いて、次の通信機会で使用する送信アンテナ数を決定することを特徴とする。
このように、各送信アンテナにおける最大送信電力に基づいて求めたＰＨに、送信アンテナ数を乗算して得た値を用いて、次の通信機会で使用する送信アンテナ数を決定するので、適切に安定して送信アンテナ数を決定することができる。
（５）また、本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを備える第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、前記第２の通信装置における所望の受信品質を満たす最大のビットレートを達成する変調方式、符号化率およびランクの組み合わせのうち、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数が、最も少なくなる組合せを選択することを特徴とする。
このように、所望の受信品質を満たす最大のビットレートを達成する変調方式、符号化率およびランクの組み合わせのうち、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数が、最も少なくなる組合せを選択することにより、最大のスループット特性を達成すると共に、最も送信アンテナ数が少ないものを選択することができ、移動局の消費電力を抑えることができる。
（６）また、本発明の基地局装置は、複数の送信アンテナを備える移動局装置と無線通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置からＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）信号を受信するＰＵＳＣＨ受信部と、前記受信したＰＵＳＣＨ信号から、ＰＨ（Power Headroom）を検出するＰＨ検出部と、前記検出したＰＨから、前記移動局装置が使用する送信アンテナ数を決定する送信アンテナ数決定部と、上りリンクにおける前記移動局装置の周波数割当情報に基づいて、ＤＣＩ（Downlink Control Information）を生成するＤＣＩ生成部と、前記生成したＤＣＩおよび前記決定した送信アンテナ数情報を、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）信号に変換し、前記移動局装置に対して送信するＰＤＣＣＨ送信部と、を備えることを特徴とする。
このように、基地局装置が、検出したＰＨから移動局装置が使用する送信アンテナ数を決定するので、移動局装置は、消費電力を考慮した適切な複数アンテナ送信が可能になる。
（７）また、本発明の移動局装置は、複数の送信アンテナを備え、上記（６）記載の基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、前記基地局装置からＰＤＣＣＨを受信するＰＤＣＣＨ受信部と、前記受信したＰＤＣＣＨから、ＤＣＩを検出するＤＣＩ検出部と、前記検出したＤＣＩに基づいて、ＰＨを算出するＰＨ算出部と、前記受信したＰＤＣＣＨから、送信アンテナ数を示す情報を検出する送信アンテナ数検出部と、前記算出したＰＨを、ＰＵＳＣＨ信号に変換し、前記検出した数の送信アンテナを用いて前記基地局装置に対して送信するＰＵＳＣＨ送信部と、を備えることを特徴とする。
このように、移動局装置は、検出したＤＣＩに基づいてＰＨを算出し、検出した数の送信アンテナを用いて基地局装置に対して送信するので、消費電力を考慮した適切な複数アンテナ送信が可能になる。
（８）また、本発明の基地局装置は、複数の送信アンテナを備える移動局装置と無線通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置からＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）を受信する無線受信部と、前記受信したＰＵＳＣＨからＳＲＳ（Sounding Reference Symbol）を検出するＳＲＳ検出部と、前記検出したＳＲＳに基づいて、伝搬路状態を推定する伝搬路状態推定部と、前記推定した伝搬路状態を示す情報に基づいて、前記移動局装置に対する周波数の割り当てを行なって、周波数割当情報を出力するスケジューリング部と、前記周波数割当情報および前記伝搬路状態を示す情報に基づいて、所望の受信品質を満たす最大のビットレートを達成する変調方式、符号化率およびランクを選択するリンク・ランク・レイヤ数選択部と、前記選択された変調方式、符号化率およびランクの組み合わせのうち、前記移動局装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数が、最も少なくなる組合せを選択するリンク・ランク・レイヤ数決定部と、前記選択した変調方式、符号化率およびランクの組み合わせを示す情報および前記組み合わせに対応する送信アンテナ数を示す情報を、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）信号に変換するＰＤＣＣＨ信号生成部と、前記ＰＤＣＣＨ信号を前記移動局装置に対して無線送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする。
このように、基地局装置が、選択された変調方式、符号化率およびランクの組み合わせのうち、移動局装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数が、最も少なくなる組合せを選択するので、移動局装置は、最大送信電力だけでなく、パスロスやシャドウィング、割り当てられた伝送帯域幅を考慮した、適切な複数送信アンテナ送信が可能になる。
（９）また、本発明の移動局装置は、複数の送信アンテナを備え、上記（８）記載の基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、前記基地局装置からＰＤＣＣＨを受信する無線受信部と、前記受信したＰＤＣＣＨから、変調方式、符号化率およびランクの組み合わせを示す情報を検出する変調方式・符号化率・ランク検出部と、前記受信したＰＤＣＣＨから、送信アンテナ数を検出するアンテナ数検出部と、前記検出した変調方式、符号化率およびランクに基づいて、送信データをＰＵＳＣＨ信号に変換し、前記検出した数の送信アンテナを用いて前記基地局装置に対して送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする。
このように、移動局装置は、検出した変調方式、符号化率およびランクに基づいて、送信データをＰＵＳＣＨ信号に変換し、検出した数の送信アンテナを用いて基地局装置に対して送信するので、最大送信電力だけでなく、パスロスやシャドウィング、割り当てられた伝送帯域幅を考慮した、適切な複数送信アンテナ送信が可能になる。
本発明によれば、複数の送信アンテナを用いて送信する場合に、送信電力、受信品質を満たす伝送方法の組み合わせに応じて使用する送信アンテナ数を決定することで、消費電力を考慮した効率的なシステムを提供できる。
本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る基地局装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動局装置と基地局装置の動作を示すシーケンスチャートの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る基地局装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動局装置と基地局装置の動作を示すシーケンスチャートの一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、消費電力が問題となる上り回線を対象とするが、これに限定されない。さらに、以下の実施形態では、ＬＴＥ−Ａシステムを想定してＳＣ−ＦＤＭＡ方式で記載するが、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭやＯＦＤＭなどで送信アンテナ数を制御する場合も本質的に同一である。
［第１の実施形態］
第１の実施形態として、送信電力に応じて送信アンテナ数を制御する方法について述べる。送信電力の大きさは移動局装置の消費電力に大きな影響を及ぼすため、ＬＴＥの上り回線では、移動局装置の送信電力にどの程度余裕があるかを示すパワーヘッドルーム（PH:Power Headroom）がデータの一部として送信されている。本形態ではこのＰＨを消費電力の基準とする。
まず、移動局装置は下り回線のＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）に含まれるＤＣＩ（Downlink Control Information）から上り回線の周波数割当情報（システム帯域内のどの周波数を使用するかに関する情報であり、上り回線の情報を通知しているのはLTEではフォーマット０という名前のDCI）を検出する。得られた周波数割当を用いて上り回線のＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）と呼ばれるチャネルを用いてデータ通信が行なわれる。このとき、送信されるデータの中にＰＨが含まれており、ＰＵＳＣＨの通信で必要な送信電力の余裕が移動局装置の送信電力に対して４０ｄＢ〜−２３ｄＢの１ｄＢ刻みで表現されている。このＰＨの値から送信アンテナ数を決定する。例えば、ＰＨの値が１０ｄＢ以上であれば、送信アンテナ数を４とし、７〜１０ｄＢであれば送信アンテナ数を３本、４〜７ｄＢであれば送信アンテナ数を２本、４ｄＢ以下であれば送信アンテナを１本にするなどと設定できる。これはあくまで一例であるが、例えば、移動局装置で使用される増幅器の消費電力などを考慮してこれらの値を設定してもよい。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の概略構成を示すブロック図である。移動局装置は、受信アンテナ１、ＰＤＣＣＨ受信部２、ＤＣＩ検出部３、送信アンテナ数検出部４、ＰＨ算出部５、ＰＵＳＣＨ送信部６、送信アンテナ７から構成される。
受信アンテナ１で受信したＰＤＣＣＨ信号は、ＰＤＣＣＨ受信部２により内部に含まれる制御情報に関するビットを検出し、ＤＣＩ検出部３により上り回線で割り当てられる周波数の位置や伝送帯域幅を検出する。同時に、ＰＤＣＣＨに多重されている送信アンテナ数を送信アンテナ数検出部４で検出し、ＰＵＳＣＨ送信部６に入力する。検出されたＤＣＩに基づき、ＰＨ算出部５によりＰＨを算出する。
ＰＨは、Ｐｍａｘ−Ｐｔｘと表される。Ｐｍａｘは移動局装置の最大送信電力であり、例えば２３ｄＢｍなどであり、Ｐｔｘは基地局装置において所望の受信電力を達成するために必要な送信電力であり、パスロスやシャドウィング、割り当てられた伝送帯域幅を考慮して決定される。ＰＨの値が大きいほど電力に余裕があり、少ない場合には余裕がないことを表す。ひいては、負の数になった場合には所望の受信電力を達成することができないことを意味している。なお、ＰＨは４０ｄＢ〜−２３ｄＢの１ｄＢ刻みであるため、４０ｄＢ以上の場合は４０ｄＢ、−２３ｄＢ以下の場合は−２３ｄＢとするものとする。
このようにして計算されたＰＨの値を送信アンテナ数と同時にＰＵＳＣＨ送信部６に入力し、その他送信するデータとともにＰＵＳＣＨの伝送方式（SC-FDMA）に従って送信信号を生成し、送信アンテナ７−１〜７−Ｎまでの送信アンテナのうち、決定された送信アンテナ数のアンテナから同時に送信する。なお、送信アンテナ７は可変であるため、実際には送信アンテナ数検出部４で検出された送信アンテナ数分の送信アンテナを用いて送信する。なお、使用されない送信アンテナについては、増幅器の電源を切ることで消費電力を下げることになる。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る基地局装置の概略構成を示すブロック図である。基地局装置は、ＤＣＩ生成部１０、ＰＤＣＣＨ送信部１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、ＰＵＳＣＨ受信部１４、ＰＨ検出部１５、送信アンテナ数決定部１６から構成される。
基地局装置では、上り回線における各移動局装置の割当周波数を決定するスケジューリングにより得られた周波数割当情報を用いて、ＤＣＩ生成部１０は、移動局装置に通知するＤＣＩを生成する。生成されたＤＣＩはＰＤＣＣＨ送信部１１により送信アンテナ数決定部１６から得られた送信アンテナ数に関する情報とともにＰＤＣＣＨ信号として多重され、送信信号に変換して送信アンテナ１２により送信される。一方で、移動局装置から送信されたＰＵＳＣＨ信号は受信アンテナ１３により受信され、ＰＵＳＣＨ受信部１４により送信されたビット系列を検出する。得られたビット系列からＰＨ検出部１５によりＰＨを検出し、その値を送信アンテナ数決定部１６に入力し、送信アンテナ数決定部１６が送信アンテナ数を決定し、ＰＤＣＣＨ送信部１１に入力する。
このように、ＰＨに応じて使用する送信アンテナ数を決定することで、消費電力を考慮した適切な複数アンテナ送信が可能になる。なお、本発明では送信電力を示すＰＨを用いたが、その他送信電力や消費電力の把握できる無線、回路パラメータを用いて制御したものも本発明に含まれる。また、送信アンテナ本数を切り替えているが、各送信アンテナに接続されている増幅器やＤ／Ａ変換器などの数も制御されている。
また、複数の送信アンテナを用いる伝送方式としては、ＳＴＢＣ（Space Time Block Code）やＳＦＢＣ（Space Frequency BlockCode)、ＦＳＴＤ（Frequency Switching Transmit Diversity)などの送信アンテナダイバーシチやＭＩＭＯ技術だけでなく、プレコーディングを用いた閉ループ制御の空間多重技術があり、これらを適用したとしても本発明に含まれる。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置と基地局装置の動作の一例を示すシーケンスチャートである。基地局装置は移動局装置に対して周波数帯域の割り当てと目標となる受信電力の通知を行なう（ステップＳ１０１）。移動局装置は、基地局装置から送信された報知情報に基づいて、ＰｔｘとＰＨの算出をする（ステップＳ１０２）。次に移動局装置は算出したＰＨを基地局装置に送信する（ステップＳ１０３）。基地局装置は受信したＰＨから送信アンテナ数を決定する（ステップＳ１０４）。決定した送信アンテナ数は移動局装置に通知される（ステップＳ１０５）。移動局装置は、通知された送信アンテナ本数分の送信アンテナを用いて送信する（ステップＳ１０６）。
次に、ＰＨの設定方法について説明する。送信アンテナ数を決定した場合、最大送信電力は全ての送信アンテナの合計として規定されるので、複数の送信アンテナを用いると、各送信アンテナの最大送信電力は移動局装置の最大送信電力を送信アンテナ数で割ったものになるため、ＰＨの値が実際より低くなってしまう。例えば、移動局装置の最大送信電力が２３ｄＢｍで、前の送信機会で送信アンテナ数が４本となった場合、各送信アンテナの最大送信電力は４分の１である１７ｄＢｍとなる。したがって、各送信アンテナで算出されたＰＨは最大送信電力１７ｄＢｍとなる。仮にこれを基地局装置に通知すると、送信アンテナ数は、実際に４送信アンテナのまま送信可能であるにも関わらず、アンテナ１本の場合とアンテナ数決定に用いるＰＨの基準が同じでは送信アンテナ数が減ってしまうといった現象が起こり、不安定になる。
そこで、基地局装置に送信するＰＨは送信アンテナ１本で送信した場合の最大送信電力に対する送信電力の余裕となるよう調整して送信する。例えば上述の例では、送信アンテナ４本用いる場合には、各送信アンテナから送信されるＰＨは１７ｄＢｍから実際に各送信アンテナから送信された送信電力を減算して算出するが、その値を送信アンテナ数倍したＰＨを送信する。例えば、次の表に示すように設定する。
Figure 2011029743
 これにより、適切に安定して送信アンテナ数を決定することができる。なお、本発明では伝送機会ごとに送信アンテナ数を決定しているが、低速な送信電力制御（距離減衰とシャドウィングを補償するような送信電力制御）を用いる場合には準静的に決定しても良い。勿論、本発明における送信アンテナ数の設定は基地局装置が行なっているが、移動局装置で設定して基地局装置に通知しても良い。また、ＰＨの設定は移動局装置で設定しているが、送信アンテナ数は基地局装置も把握できるので、基地局装置で設定しても良い。
［第２の実施形態］
本実施形態では、無線回線（リンク）による通信方法の最適化を図るリンクアダプテーションおよびランクアダプテーションを行なうことで所望の無線品質（受信品質）を満たしつつ最大のビットレート（スループット）を達成することを前提とした場合に、受信品質を満たす伝送方法の組み合わせが複数存在する場合に、最も受信アンテナ数が小さくなる組み合わせを選択することで、移動局装置の消費電力を最も低く抑えるよう制御する手法である。ここで、リンクアダプテーションとは、適応変調符号化方式（AMC:Adaptive Modulation and Coding schemes）などの無線品質に応じて変調方式や符号化率を適応的に制御するものであり、ランクアダプテーションとは、ＭＩＭＯ多重する場合に、無線伝搬路で多重可能なストリーム数（ランク）を推定して、適応的にランクを変更する手法である。ここでは、まず説明を簡単にするために、送信アンテナ数とランクが一致するフルランクと呼ばれる場合で説明する。
例えば、ある受信品質において、最もスループットが高くなる組み合わせとして、ランク３の符号化率１／３のＱＰＳＫ、ランク２の符号化率１／２のＱＰＳＫ、ランク１の符号化率１／２の１６ＱＡＭが選択可能である場合、これらは全て同一のビットレートで送信することができるが、移動局装置の消費電力の観点からは最も送信アンテナ数が少ないものが望ましい。そのため、この場合にはランク１の符号化率１／２の１６ＱＡＭを選択し、送信アンテナ１本から送信する。
このように、本発明では、同一スループットを達成する複数の送信方法がある場合に、最も送信アンテナ数が小さくなるよう制御することで、移動局装置の消費電力を低く抑えることができる。
また、一般的には送信アンテナ数がランクとは一致しないため、ランク２でも送信アンテナを３本以上使用することもありうる。この場合には、変調方式と符号化率・ランクに加え、消費電力をできるだけおさえることができる送信アンテナ数も決定する。例えば、端末の使用可能な送信アンテナ数を４とすると、ランク２を実現できる送信アンテナ数は２本から４本の３通りが考えられる。この３通りについて、所望の通信品質を満たすことのできる変調方式、符号化率を算出した結果、最大ビットレートを実現できるアンテナ数のうち、最も送信アンテナ数が少ないものを選択することで、所望の通信品質、最大の送信ビットレートを維持しながら、端末の消費電力を抑えることが可能になる。なお、規格によっては送信アンテナ数はレイヤ数と呼ばれることもある。
具体的な場合で示すために、次の表に、ある状態で送信アンテナ数とランクが決定された場合の最大ビットレートを実現できる変調方式、符号化率の例を示す。ただし端末の最大送信アンテナ数は４とする。
Figure 2011029743
 上の表の“-----”は、通信を実現できない組み合わせを意味する。また、Ｒは符号化率を意味する。また、（ ｘ ）で示される値は、ビットレートを示す値であり、ランク×（変調方式で送信できるビット数）×Ｒで算出される。変調方式で送信できるビット数はＢＰＳＫは１、ＱＰＳＫは２、１６ＱＡＭは４である。この表で示すような状態になった場合、最大ビットレートはランク２のアンテナ数３あるいは４、ランク１のアンテナ数４である。端末の低消費電力化を考慮すると使用するアンテナ数が少ない方がよいので、選択されるアンテナ本数・ランク・変調方式はそれぞれ、アンテナ数３本、ランク２、変調方式１６ＱＡＭ、符号化率１／２となる。
図４は、本発明の第２の実施形態に係る基地局装置の概略構成を示すブロック図である。基地局装置は、受信アンテナ２０、無線受信部２１、ＳＲＳ検出部２２、伝搬路状態推定部２３、スケジューリング部２４、リンク・ランク・レイヤ数選択部２５、リンク・ランク・レイヤ数決定部２６、ＰＤＣＣＨ信号生成部２７、無線送信部２８、送信アンテナ２９から構成される。
まず、受信アンテナ２０では、移動局装置が送信した信号を受信し、無線受信部２１においてベースバンドにダウンコンバートする。ＳＲＳ検出部２２では、移送局装置の信号からＳＲＳ（Sounding Reference Symbol）と呼ばれるシステム帯域の周波数応答を測定するための既知の信号を検出し、伝搬路状態推定部２３において伝搬路の状態（周波数利得）を推定する。スケジューリング部２４では、推定された周波数利得から受信状況が良好かどうかや他のユーザの利用状況まで考慮して割り当てる周波数を選択し、リンク・ランク・レイヤ数選択部２５に入力する。
リンク・ランク・レイヤ数選択部２５では、スケジューリング部２４により設定された周波数割当情報と伝搬路状態推定部２３により推定された受信状況から所要品質を満たす最も送信ビットレートが高くなる変調方式・符号化率・ランクを選択する。このとき、同一の送信ビットレートについて複数の候補がある場合には、全て候補としてリンク・ランク・レイヤ数決定部２６に入力する。リンク・ランク・レイヤ数決定部２６では、最も送信アンテナ数が少なくなる組み合わせを生成し、ＰＤＣＣＨ信号生成部２７に入力する。
ＰＤＣＣＨ信号生成部２７では、これらの情報を多重した移動局装置宛の制御情報であるＰＤＣＣＨ信号を生成し、無線送信部２８において無線周波数にアップコンバートし、送信アンテナ２９から送信する。
なお、ここではＰＤＣＣＨに送信アンテナ数に関する情報を多重しているが、その他の信号（下り回線のデータ信号であるPDSCH:Physical Downlink Shared CHannel）に多重しても良いし、その他の通知を用いてもよい。また、後述するが、基地局装置はリンク・ランクだけを決めて送信アンテナ本数を示すレイヤ数に関しては移動局装置で決めても良い。また、リンク・ランク・レイヤ数を決定する際に、最もランクの小さいものを選択しても結果的に物理アンテナ数を少なく制御することと等価になるので、最終的に送信アンテナ数を制御する手段を有していれば本発明と本質的に同一である。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の概略構成を示すブロック図である。まず、受信アンテナ３１で、ＰＤＣＣＨを受信し、無線受信部３２においてベースバンド信号に変換する。その後、ＰＤＣＣＨ検出部３３において基地局装置で設定した変調方式、符号化率、ランク、アンテナ数など多重された情報を検出する。次に、変調方式・符号化率・ランク検出部３４において変調方式に関する情報と符号化率に関する情報を送信アンテナ数検出部３５、どの周波数を用いて伝送するかに関する周波数割当情報を検出する割当情報検出部４０において検出する。
一方、送信データは符号部３６により入力された符号化率で符号化され、変調部３７において入力された変調方式に基づいて変調が施される。その後、Ｓ／Ｐ（Serial to Parallel）変換部３８により、入力されたランク・送信アンテナ数分の信号に並列化される（並列化される信号数をNとし、ここではランクと送信アンテナ数が一致している。一致しない場合は、同じ信号を複数の送信アンテナで送信する処理が施される。例えば、STBCやSFBCなどの送信ダイバーシチ法などが適用される）。各信号はＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部３９−１〜３９−Ｎにより周波数信号に変換され、周波数配置部４１−１〜４１−Ｎにおいて割当情報検出部４０から検出された周波数割当情報に基づき信号を周波数に配置する。
その後、ＩＦＦＴ部４２−１〜４２−Ｎにより時間信号に変換され、ＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部４３−１から４３−Ｎにおいてサイクリックプレフィックスを付加され、無線送信部４４−１〜４４−Ｎにおいて無線周波数にアップコンバートされ、ＰＡ（Power Amplifier）部４５−１〜４５−Ｎにより増幅され、送信アンテナ４６−１〜４６−Ｎから送信される。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る移動局装置と基地局装置の動作を示すシーケンスチャートの一例である。移動局装置は、例えばSRSと呼ばれる上り回線の伝搬路の状態を大まかに把握するための既知のパイロット信号を送信する（ステップＳ２０１）。基地局装置は送信された信号から上りリンク伝搬路推定を行ない、上り回線のデータ伝送におけるランクアダプテーションを行なうことで所望の無線品質（受信品質）を満たしつつ最大のビットレート（スループット）を達成することを前提に最少のアンテナ数を決定する（ステップＳ２０２）。続いて、基地局装置は、決定したアンテナ本数を含む制御信号（PDCCH）を移動局装置に送信する（ステップＳ２０３）。移動局装置は通知されたアンテナ本数分のアンテナを用いて送信を行なう（ステップＳ２０４）。
このように、最大のスループット特性を達成できるもののうち、最も送信アンテナ数が少ないものを選択することで、移動局装置の消費電力を抑えることができる。
本発明は、携帯電話装置を移動局装置とする移動体通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。
２ ＰＤＣＣＨ受信部
３ ＤＣＩ検出部
４、３５ 送信アンテナ数検出部
５ ＰＨ算出部
６ ＰＵＳＣＨ送信部
１０ ＤＣＩ生成部
１１ ＰＤＣＣＨ送信部
１４ ＰＵＳＣＨ受信部
１５ ＰＨ検出部
１６ 送信アンテナ数決定部
２１、３２ 無線受信部
２２ ＳＲＳ検出部
２３ 伝搬路状態推定部
２４ スケジューリング部
２５ リンク・ランク・レイヤ数選択部
２６ リンク・ランク・レイヤ数決定部
２７ ＰＤＣＣＨ信号生成部
２８、４４ 無線送信部
３４ 変調方式・符号化率検出部
４１ 周波数配置部

Claims (9)

  1. 複数の送信アンテナを備える第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、
    前記第１の通信装置における送信電力値に基づいて、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数を決定することを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記送信電力値は、ＰＨ（Power Headroom）であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
  3. 直前の通信機会で決定した送信アンテナ数が複数である場合、前記第１の通信装置における最大送信電力値が、１本の送信アンテナを用いて送信するときの最大送信電力値であるとして、前記ＰＨを算出し、前記算出したＰＨを用いて、次の通信機会で使用する送信アンテナ数を決定することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
  4. 直前の通信機会で決定した送信アンテナ数が複数である場合、各送信アンテナにおける最大送信電力に基づいて求めたＰＨに、前記送信アンテナ数を乗算して得た値を用いて、次の通信機会で使用する送信アンテナ数を決定することを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
  5. 複数の送信アンテナを備える第１の通信装置と第２の通信装置とが無線通信を行なう無線通信システムであって、
    前記第２の通信装置における所望の受信品質を満たす最大のビットレートを達成する変調方式、符号化率およびランクの組み合わせのうち、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数が、最も少なくなる組合せを選択することを特徴とする無線通信システム。
  6. 複数の送信アンテナを備える移動局装置と無線通信を行なう基地局装置であって、
    前記移動局装置からＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）信号を受信するＰＵＳＣＨ受信部と、
    前記受信したＰＵＳＣＨ信号から、ＰＨ（Power Headroom）を検出するＰＨ検出部と、
    前記検出したＰＨから、前記移動局装置が使用する送信アンテナ数を決定する送信アンテナ数決定部と、
    上りリンクにおける前記移動局装置の周波数割当情報に基づいて、ＤＣＩ（Downlink Control Information）を生成するＤＣＩ生成部と、
    前記生成したＤＣＩおよび前記決定した送信アンテナ数情報を、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）信号に変換し、前記移動局装置に対して送信するＰＤＣＣＨ送信部と、を備えることを特徴とする基地局装置。
  7. 複数の送信アンテナを備え、請求項６記載の基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、
    前記基地局装置からＰＤＣＣＨを受信するＰＤＣＣＨ受信部と、
    前記受信したＰＤＣＣＨから、ＤＣＩを検出するＤＣＩ検出部と、
    前記検出したＤＣＩに基づいて、ＰＨを算出するＰＨ算出部と、
    前記受信したＰＤＣＣＨから、送信アンテナ数を示す情報を検出する送信アンテナ数検出部と、
    前記算出したＰＨを、ＰＵＳＣＨ信号に変換し、前記検出した数の送信アンテナを用いて前記基地局装置に対して送信するＰＵＳＣＨ送信部と、を備えることを特徴とする移動局装置。
  8. 複数の送信アンテナを備える移動局装置と無線通信を行なう基地局装置であって、
    前記移動局装置からＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared CHannel）を受信する無線受信部と、
    前記受信したＰＵＳＣＨからＳＲＳ（Sounding Reference Symbol）を検出するＳＲＳ検出部と、
    前記検出したＳＲＳに基づいて、伝搬路状態を推定する伝搬路状態推定部と、
    前記推定した伝搬路状態を示す情報に基づいて、前記移動局装置に対する周波数の割り当てを行なって、周波数割当情報を出力するスケジューリング部と、
    前記周波数割当情報および前記伝搬路状態を示す情報に基づいて、所望の受信品質を満たす最大のビットレートを達成する変調方式、符号化率およびランクを選択するリンク・ランク・レイヤ数選択部と、
    前記選択された変調方式、符号化率およびランクの組み合わせのうち、前記移動局装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナ数が、最も少なくなる組合せを選択するリンク・ランク・レイヤ数決定部と、
    前記選択した変調方式、符号化率およびランクの組み合わせを示す情報および前記組み合わせに対応する送信アンテナ数を示す情報を、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）信号に変換するＰＤＣＣＨ信号生成部と、
    前記ＰＤＣＣＨ信号を前記移動局装置に対して無線送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする基地局装置。
  9. 複数の送信アンテナを備え、請求項８記載の基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、
    前記基地局装置からＰＤＣＣＨを受信する無線受信部と、
    前記受信したＰＤＣＣＨから、変調方式、符号化率およびランクの組み合わせを示す情報を検出する変調方式・符号化率・ランク検出部と、
    前記受信したＰＤＣＣＨから、送信アンテナ数を検出する送信アンテナ数検出部と、
    前記検出した変調方式、符号化率およびランクに基づいて、送信データをＰＵＳＣＨ信号に変換し、前記検出した数の送信アンテナを用いて前記基地局装置に対して送信する無線送信部と、を備えることを特徴とする移動局装置。
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