JP2012090013A - 無線送信装置、無線受信装置、無線通信システム、無線送信装置の制御プログラムおよび集積回路 - Google Patents

無線送信装置、無線受信装置、無線通信システム、無線送信装置の制御プログラムおよび集積回路 Download PDF

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Abstract

【課題】クリッピングに関する情報を受信装置あるいは送信装置が送信装置あるいは受信装置に通知することを必要としないクリッピング技術を実現する。
【解決手段】データを無線受信装置に送信する際、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なう無線送信装置であって、前記無線受信装置から通知される、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送信装置と受信装置の間で、クリッピングに関する情報を、制御情報量を増やすことなく共有するクリッピング技術に関する。
近年のデータ通信量の増加に伴い、より高い周波数利用効率を実現する無線通信システムの必要性が高まっている。その様な中で第３．９世代無線通信規格と呼ばれるＬＴＥ（Long Term Evolution）規格の標準化が完了しており、アップリンク（移動局装置から基地局装置への通信：上り回線とも称される）では、マルチアクセス時の移動局装置間で直交性を保ちやすい、シングルキャリアスペクトルを周波数領域で連続した周波数に割り当てるＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing : SC-FDMA（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）やDFT-precoded OFDMや、OFDM with DFT Precoding等とも称される）方式が用いられている。この背景として、アップリンクでは移動局装置が限られた送信電力で増幅器の電力利用効率を高く維持する必要があり、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio : ピーク対平均電力比）特性が良好であるシングルキャリア方式が適しているということがある。
上記のＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式の周波数利用効率を向上する手法の一つとしてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式の一部の周波数スペクトルを送信しない周波数クリッピング技術が検討されている（以下Clipped DFT-S-OFDMと称する）（非特許文献１参照）。Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭでは、クリッピングを行なわない場合に比べ、より少ない周波数帯域により効率的に伝送を行なう、あるいは同じ周波数帯域を用いてより多くの情報を伝送するといった用法が可能であるため、ユーザ数や情報量の増大により周波数資源の逼迫が加速している現在の通信環境において有効な技術である。
図１９は、Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをアップリンク伝送に用いた場合の送信装置の構成例を示すブロック図である。送信装置ではデータの送信を行なう前に伝送に使用される各種パラメータ（割当リソース数やマッピング情報、変調方式、符号化率等）を制御情報として受信装置から通知される必要がある。そのためまず受信アンテナ部１０１で受信した受信装置からの信号を無線受信部１０３においてダウンコンバートした後、制御情報抽出部１０５において制御情報を抽出する。送信装置は抽出した制御情報に基づいて、伝送に適用される各種パラメータの設定を行なう。
送信データは、まず符号部１０７において誤り訂正符号化が行なわれ、その後、変調部１０９において変調が行なわれる。この時、符号部１０７で適用される誤り訂正符号の符号化率および変調部１０９で適用される変調多値数は、制御情報抽出部１０５から通知される制御情報に含まれる符号化率情報１００１および変調方式情報１００２（２つの情報を統一した情報としてＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）等とも称される）に基づいて各々選択される。変調信号はＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）部１１１においてＤＦＴにより周波数領域信号に変換される。ここで、ＤＦＴ部１１１の出力のサイズ（以後ＤＦＴサイズと称する）ＮＤＦＴは制御情報抽出部１０５から出力される制御情報に含まれる割当リソース数情報１００３によって決定される。ただし、割当リソース数情報は割当リソースの周波数位置を示すマッピング情報１００５を用いて算出されて良い。
次にクリッピング部１１３は、クリッピング制御部１１５から出力されるクリッピング情報１００４に基づいて、ＤＦＴ部１１１の出力の一部をクリッピングし、残りのＮポイントの信号を出力する。ここでクリッピングするとは信号がなかったものとすることを意味し、本明細書ではクリッピング率を「１−（クリッピング部１１３の出力成分数（Ｎ）／ＤＦＴサイズ（ＮＤＦＴ））」（ＮＤＦＴ≧Ｎ）と定義する。クリッピングされた信号はサブキャリアマッピング部１１７において伝送に用いるサブキャリアに割り当てられる。この際、割当は制御情報抽出部１０５より与えられるマッピング情報１００５に基づいて行なわれ、伝送に用いられないサブキャリアにはゼロが挿入される。
ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１１９は、サブキャリアマッピング部１１７より出力される送信信号を逆フーリエ変換することにより、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。その後、得られた時間領域の信号は、ＣＰ（Cyclic Prefix：サイクリックプレフィックス）挿入部１２１においてＣＰ（ＩＦＦＴ後のシンボル後方一部をコピーした信号）が挿入される。次に、無線送信部１２３で、無線周波数帯域信号にアップコンバートされ、送信アンテナ部１２５から送信される。
一方、受信装置では、Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いて一部のスペクトルがクリッピングされた送信信号は非線形繰り返し等化（例えば、周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥ（Soft Canceller followed by Minimum Mean Square Error）ターボ等化）技術を用いることで特性をさほど劣化させることなく送信データの復元が可能となる。
図２０は、周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥターボ等化を用いた受信装置の構成例を示すブロック図である。受信装置では、まず受信アンテナ部２０１で受信された信号が無線受信部２０３にてダウンコンバートされた後、ＣＰ除去部２０５においてＣＰが除去される。得られたパラレル信号はＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部２０７においてＦＦＴにより時間領域信号から周波数領域信号へ変換され、サブキャリアデマッピング部２０９においてユーザ毎の信号に分離される。分離された各ユーザの周波数領域信号の成分数（Ｎ）は送信装置において用いられたＤＦＴ部１１１の出力成分数（ＮＤＦＴ）以下となるため、クリッピング制御部２１１より与えられるクリッピング情報２００１に基づき、第１のゼロ挿入部２１３において、送信側でクリッピングされた信号と同じ周波数成分にゼロを挿入する。これは、サブキャリアデマッピング部２０９の出力信号の両端または片側の端にゼロを付加する動作となり、この動作により送信側で用いられたＤＦＴの出力成分数（ＮＤＦＴ）と同じサイズの周波数信号が第１のゼロ挿入部２１３より出力されることになる。ここで、クリッピング制御部２１１から与えられるクリッピング情報２００１は、送信装置で決定されたものが制御情報として通知されたものでも良く、受信装置が決定したものでも良い。
伝搬路推定部２１５は、伝搬路推定用のパイロット信号が入力され、入力されたパイロット信号を用いて伝搬路推定値を算出する。算出された伝搬路推定値は第２のゼロ挿入部２１７において、クリッピング制御部２１１から与えられるクリッピング情報２００１に基づき、クリッピングされたスペクトルの位置にゼロが挿入される。ゼロが挿入された伝搬路推定値は、伝搬路乗算部２１９と等化部２２１に出力される。伝搬路乗算部２１９は、ＤＦＴ部２２３より出力された周波数領域信号に対し、第２のゼロ挿入部２１７より入力されたゼロが挿入された伝搬路推定値を乗算し、得られた信号をキャンセル部２２５に出力する。
キャンセル部２２５では、第１のゼロ挿入部２１３より与えられる周波数領域信号に対し伝搬路乗算部２１９から与えられる周波数領域信号を減算することで希望信号のレプリカがキャンセルされ、残留信号成分が計算される。但し、キャンセル部２２５の１回目の処理では信号レプリカが生成されていないため、キャンセル処理は行なわれず第１のゼロ挿入部２１３より与えられる周波数領域信号がそのまま等化部２２１へ出力される。等化部２２１は、キャンセル部２２５の出力と第２のゼロ挿入部２１７の出力である伝搬路推定値を用いて等化処理を行ない、その後ＩＤＦＴ（Inverse DFT：逆離散フーリエ変換）により時間領域への変換が行なわれた後、レプリカ生成部２２７の出力である信号レプリカを用いて所望信号を復元する。
ここで、等化処理に用いられる伝搬路推定値は第２のゼロ挿入部２１７においてゼロが挿入されているため、受信装置は送信装置においてクリッピングされたスペクトルをあたかも伝搬路の落ち込みによって欠けてしまったかのように扱い等化を行なう。このような処理により送信装置においてクリッピングされる以前の信号を正しく再生することが可能となる。
その後、等化部２２１より出力される信号は復調部２２９において復調され、続いて復号部２３１において誤り訂正が行なわれ、符号ビットのＬＬＲ（Log likelihood Ratio：対数尤度比）を算出する。等化処理の繰り返しは繰り返し制御部２３３においてＬＬＲに基づいて決定され、処理を繰り返す場合には、信号のソフトレプリカを生成するためにＬＬＲはレプリカ生成部２２７に出力され、繰り返し処理を終了する場合にはＬＬＲは判定部２３５に出力される。レプリカ生成部２２７は、符号ビットのＬＬＲに応じてその信頼性に応じたソフトレプリカを生成する。生成されたレプリカは、ＤＦＴ部２２３に入力された後、前述の伝搬路乗算部２１９に入力される。また、レプリカ生成部２２７は、等化の際の希望信号再構成のために生成したレプリカを等化部２２１に出力する。
このような等化処理を、繰り返し制御部２３３で決定される繰り返し回数に基づいて複数回行なうことにより、最後に判定部２３５において情報ビット列のＬＬＲを硬判定することで復号ビットを得る。
前述したＣｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いて伝送を行ない、送信装置でスペクトルのクリッピングを行なった際に、受信装置では、送信されなかったスペクトルの位置の周波数を利得がゼロの伝搬路とみなす必要があるため、互いにクリッピングされたスペクトル位置の情報を共有する必要がある。共有する為の手段は過去の文献では明記されていないが、単純な手段として、符号化率情報や変調方式情報等と同様に、送信装置あるいは受信装置が制御情報を用いて実際の伝送に用いるクリッピングの情報を通知する方法が挙げられる。しかしながら、各送信機会においてクリッピングに関する情報を通知することは制御情報の情報量増加につながり、結果的に、データ伝送のスループット低下につながる問題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、クリッピングを行なう無線通信システムにおいてクリッピングに関する情報を受信装置あるいは送信装置が送信装置あるいは受信装置に通知することを必要としない無線送信装置、無線受信装置、無線通信システム、無線送信装置の制御プログラムおよび集積回路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、本発明の無線送信装置は、データを無線受信装置に送信する際、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なう無線送信装置であって、前記無線受信装置から通知される、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定することを特徴としている。
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定するので、クリッピング処理の対象とする周波数を直接的に特定する情報が不要となる。その結果、制御情報の情報量の増加を抑制し、データ伝送のスループットを向上させることが可能となる。
（２）また、本発明の無線送信装置において、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する際に用いられる情報は、受信装置から通知される制御情報に含まれる情報の内の少なくとも１つであることを特徴としている。
このように、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する際に用いられる情報は、受信装置から通知される制御情報に含まれる情報の内の少なくとも１つであるので、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする周波数を直接的に特定する情報が不要となる。その結果、制御情報の情報量の増加を抑制し、データ伝送のスループットを向上させることが可能となる。
（３）また、本発明の無線送信装置において、前記通知される制御情報の少なくとも１つは、割当無線リソースの帯域幅を示す情報であることを特徴としている。
このように、前記通知される制御情報の少なくとも１つは、割当無線リソースの帯域幅を示す情報であるので、無線送信装置は、クリッピングに関する情報を送信装置・受信装置間で通知することなくクリッピングに必要な処理を行なうことができる。その結果、制御情報量の低減およびクリッピング技術の実装負荷の軽減を達成することが可能となる。
（４）また、本発明の無線送信装置において、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とが対応付けられたテーブルに基づいて決定することを特徴としている。
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とが対応付けられたテーブルに基づいて決定するので、クリッピングに関する情報を送信装置・受信装置間で通知することなくクリッピングに必要な処理を行なうことができる。その結果、制御情報量の低減およびクリッピング技術の実装負荷の軽減を達成することが可能となる。
（５）また、本発明の無線送信装置において、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を、前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率に基づいて決定することを特徴としている。
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を、無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率に基づいて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（６）また、本発明の無線送信装置において、割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ＲＣＬＩＰを前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率とし、ｆｌｏｏｒ（ｘ）を実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数としたときに、前記クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰを、次の数式を用いて決定することを特徴としている。
Figure 2012090013
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰを、上の数式を用いて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（７）また、本発明の無線送信装置において、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換した後、前記クリッピング処理を行なう場合、前記周波数領域の信号のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）サイズを、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とに基づいて決定することを特徴としている。
このように、無線送信装置は、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換した後、クリッピング処理を行なう場合、周波数領域の信号のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）サイズを、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とに基づいて決定するので、送信装置と受信装置の双方で既知である割当リソース数情報をクリッピング後に使用可能な無線リソースとみなし、送信装置および受信装置に共通で定められた定義に基づき、クリッピング処理を行なうことが可能となる。その結果、クリッピングを行なわない場合から制御情報を増加させることなく伝送レートの増加およびクリッピング処理を行なうことができる。
（８）また、本発明の無線送信装置において、前記周波数領域の信号のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）サイズを、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とが対応付けられたテーブルに基づいて決定することを特徴としている。
このように、無線送信装置は、周波数領域の信号のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）サイズを、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とが対応付けられたテーブルに基づいて決定するので、送信装置と受信装置の双方で既知である割当リソース数情報をクリッピング後に使用可能な無線リソースとみなし、送信装置および受信装置に共通で定められた定義に基づき、クリッピング処理を行なうことが可能となる。その結果、クリッピングを行なわない場合から制御情報を増加させることなく伝送レートの増加およびクリッピング処理を行なうことができる。
（９）また、本発明の無線送信装置において、割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ＲＣＬＩＰを前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率とし、Ｘを素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合としたときに、前記ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、次の数式を用いて決定することを特徴としている。
Figure 2012090013
このように、ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、上の数式を用いて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（１０）また、本発明の無線送信装置において、前記通知される制御情報の少なくとも１つは、前記無線受信装置に対する伝送に適用するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）であることを特徴としている。
このように、通知される制御情報の少なくとも１つは、無線受信装置に対する伝送に適用するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）であるので、ＭＣＳにより変化する最適なクリッピング率に対応してクリッピング処理を行なうことが可能となる。また送信装置および受信装置の各々で既知であるＭＣＳ情報および割当リソース数情報に基づいてクリッピングを行なうことにより、クリッピング情報による制御情報量の増大を防止することができる。
（１１）また、本発明の無線送信装置において、割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ＲＣＬＩＰ３を前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率とし、符号化率がＰであり変調方式がＱであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ３（Ｐ，Ｑ）とし、ｆｌｏｏｒ（ｘ）を実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数としたときに、前記クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰ３を、次の数式を用いて決定することを特徴としている。
Figure 2012090013
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰ３を、上の数式を用いて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（１２）また、本発明の無線送信装置において、割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、符号化率がＰであり変調方式がＱであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ（Ｐ，Ｑ）とし、Ｘを素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合としたときに、前記ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、次の数式を用いて決定することを特徴としている。
Figure 2012090013
このように、無線送信装置は、ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、上の数式を用いて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（１３）また、本発明の無線送信装置において、前記通知される制御情報の少なくとも１つは、前記無線受信装置に対する伝送に適用するランク（Rank）を示す情報であることを特徴としている。
このように、前記通知される制御情報の少なくとも１つは、無線受信装置に対する伝送に適用するランク（Rank）を示す情報であるので、ＭＩＭＯ通信のランクにより変化する最適なクリッピング率に対応してクリッピング処理を行なうことが可能となる。また送信装置および受信装置の各々で既知であるランク情報および割当リソース数情報に基づいてクリッピングを行なうことにより、クリッピング情報による制御情報量の増大を防止することができる。
（１４）また、本発明の無線送信装置において、割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ランクがＬであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ４（Ｌ）とし、ｆｌｏｏｒ（ｘ）を実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数としたときに、前記クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰ４を、次の数式を用いて決定することを特徴としている。
Figure 2012090013
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰ４を、上の数式を用いて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（１５）また、本発明の無線送信装置において、割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ランクがＬであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ（Ｌ）とし、Ｘを素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合としたときに、前記ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、次の数式を用いて決定することを特徴としている。
Figure 2012090013
このように、ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、上の数式を用いて決定するので、クリッピング率を変化させるパラメータに応じてクリッピング処理を行なうことができる。
（１６）また、本発明の無線受信装置は、送信側で、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行ない送信されたデータを受信する無線受信装置であって、送信装置に通知した制御情報と、受信側で既知の無線リソースクリッピング周波数位置決定規則に基づき、クリッピング処理の対象となる周波数帯域を決定することを特徴としている。
このように、無線受信装置は、送信装置に通知した制御情報と、受信側で既知の無線リソースクリッピング周波数位置決定規則に基づき、クリッピング処理の対象となる周波数帯域を決定するので、クリッピング処理の対象とする周波数を直接的に特定する情報が不要となる。その結果、制御情報の情報量の増加を抑制し、データ伝送のスループットを向上させることが可能となる。
（１７）また、本発明の無線通信システムは、上記（１）から（１５）のいずれかに記載の無線送信装置と、無線受信装置と、から構成されることを特徴としている。
このように、無線通信システムは、上記（１）から（１５）のいずれかに記載の無線送信装置と、無線受信装置と、から構成されるので、クリッピング処理の対象とする周波数を直接的に特定する情報が不要となる。その結果、制御情報の情報量の増加を抑制し、データ伝送のスループットを向上させることが可能となる。
（１８）また、本発明の無線送信装置の制御プログラムは、データを無線受信装置に送信する際、周波数信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理と、前記無線受信装置から通知される前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
このように、無線送信装置は、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定するので、クリッピング処理の対象とする周波数を直接的に特定する情報が不要となる。その結果、制御情報の情報量の増加を抑制し、データ伝送のスループットを向上させることが可能となる。
（１９）また、本発明の集積回路は、無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、データを無線受信装置に送信する機能と、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なう機能と、前記無線受信装置から通知される、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴としている。
このように、集積回路は、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する機能を有するので、クリッピング処理の対象とする周波数を直接的に特定する情報が不要となる。その結果、制御情報の情報量の増加を抑制し、データ伝送のスループットを向上させることが可能となる。
本発明を用いることにより、無線通信システムにおいて送信装置と受信装置の間でクリッピングに関する情報を伝送することなく共有することが可能となり、制御情報量への負荷を増やすことなくクリッピング技術の実装が可能となる。
本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るクリッピング数決定方法の一例について示す表である。 本発明の第１の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るクリッピング数およびＤＦＴサイズの決定法の一例を示す表である。 本発明の第２の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線送信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ｃおよびクリッピング制御部２１１ｃにおけるクリッピング数の決定手段の一例を示す表である。 本発明の第３の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態において、割当リソース数をクリッピング後の送信スペクトル数と設定した場合の送信機構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態の送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ｄおよびクリッピング制御部２１１ｃにおけるクリッピング数の決定手段の一例を示す表である。 本発明の第４の実施形態に係る送信装置の例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ｅおよびクリッピング制御部２１１ｄにおけるクリッピング数の決定手段の一例を示す表である。 本発明の第４の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための表である。 Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをアップリンク伝送に用いた場合の送信装置の構成例を示すブロック図である。 周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥターボ等化を用いた受信装置の構成例を示すブロック図である。
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上り回線の通信を対象としているが、同一の手法を下り回線に用いても本発明と本質的に同一である。すなわち、クリッピング情報を決定する際に入力されるマッピング情報、あるいはＭＣＳといった制御情報は、送信装置と受信装置のどちらで生成されても良く、送信装置から受信装置に通知されるものであっても良い。また、以下の実施形態の説明では、割当リソース数の割当単位としてＲＢ（Resource Block）を用いているが、異なる割当単位が用いられても本発明における効果は同様である。
［第１の実施形態］（割り当てRB数に応じてクリッピング数を決定）
本実施形態では、送信装置と受信装置で既知の情報である割当無線リソース量に基づいてクリッピングする無線リソース数を決定し、送信装置および受信装置の各々でクリッピング位置を特定する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線送信装置構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の送信装置は図１９に示す送信装置とはクリッピング制御部１１５がクリッピング制御部１１５ａである点が異なり、図１９と同じ符号を付してある箇所については、図１９記載の送信装置と同一の機能をもつため、ここでは説明を省略する。クリッピング制御部１１５ａは制御情報抽出部１０５より出力される割当リソース数情報１００３が入力できるようになっており、クリッピング制御部１１５ａは入力された割当リソース数情報１００３により与えられる割当リソース数ＮＲに基づいてクリッピング数ＮＣＬＩＰを決定する（決定法については後述する）。さらにＮＲ個の割当リソースのどの位置をクリッピングするかについては予め定められたクリッピング位置決定手段を用いて決定し、クリッピング情報１００４ａとしてクリッピング部１１３へ出力する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の受信装置は図２０に示す受信装置とはクリッピング制御部２１１がクリッピング制御部２１１ａである点が異なる。クリッピング制御部２１１ａはスケジューリング部３０１から割当リソース数情報３００１を受け取り、前述の無線装置におけるクリッピング制御部１１５ａと同様の処理によりクリッピング数およびクリッピング位置を決定しクリッピング情報２００１ａとして出力する。出力されたクリッピング情報２００１ａは第１のゼロ挿入部２１３および第２のゼロ挿入部２１７に入力され、デマッピングされた受信信号および伝搬路推定値においてクリッピング位置に対するゼロの挿入が為される。
ここで同じ伝送機会のクリッピング処理では、図１における割当リソース数情報１００３と図２における割当リソース数情報３００１は同一の情報であるため、共通の処理を行なうことにより得られる図１の送信装置におけるクリッピング情報１００４ａおよび図２におけるクリッピング情報２００１ａも同一の情報となる。よって制御情報に新たにクリッピングに関する情報を追加することなく装置間でのクリッピング情報の共有が可能となる。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るクリッピング数決定方法の一例について示す表である。クリッピング数決定の一手法としては、図３に示されるような割当リソース数に対するクリッピング数を定義している対応テーブルが、送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ａおよびクリッピング制御部２１１ａに用意され、各々に入力された割当リソース数情報を基にクリッピング数の特定を行なう。図３に示されるテーブルでは、ＮＲが１〜２ＲＢであるときにＮＣＬＩＰは０ＲＢとなり、クリッピングは行なわれない。ＮＲが３〜５ＲＢである時にはＮＣＬＩＰは１ＲＢとなり、同様にＮＲが６〜８ＲＢではＮＣＬＩＰは２ＲＢ、ＮＲが９〜１２ＲＢではＮＣＬＩＰは３ＲＢ、ＮＲが１３〜１６ＲＢでは４ＲＢ、そしてＮＲが１７〜２０ＲＢであった場合にはＮＣＬＩＰは５ＲＢと決定される。ここでＮＲとＮＣＬＩＰは必ずしも比例関係でなくてよく、任意の関係が設定されて良い。
また、割当リソース数に対し許容されるクリッピング数の割合（クリッピング率）を一定とする場合には、図３の様なテーブルを用いずに次式により決定してもよい。
Figure 2012090013
 ここで、ＲＣＬＩＰは送信装置および受信装置で共通に定められているクリッピング率であり、ｆｌｏｏｒ（ｘ）は実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数（床関数とも呼ばれる）である。
また、図３の様なテーブルや式（１）の計算式を用いず、割当リソース数に対してクリッピング数が一意に定められるものであれば、他の計算式が用いられても良い。ただし、これらのテーブルや計算式等が送信装置において用いられる場合には同一の決定法が受信装置においても用意されることが必要となることに注意されたい。
また、クリッピング数が定められた後、割り当てられた無線リソース内でクリッピングされる無線リソースの位置については、送信装置と受信装置で共通の定義（無線リソースクリッピング周波数位置決定規則）が為されていれば、どの位置がクリッピングされても良い。例えば割り当てられたＮＲ個の無線リソースのうち周波数の低い順にＮＣＬＩＰ個がクリッピングされて良いし、周波数の高い順にＮＣＬＩＰ個がクリッピングされても良いし、あるいは送信装置と受信装置双方で既知である情報に基づいて決定されるＮＣＬＩＰ個がクリッピングされても良い。
図４は、本発明の第１の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための図である。図４では受信装置より通知された割当リソース数情報において送信装置に対し１２ＲＢがＮＲとして入力されている。ここで送信装置と受信装置で共有される既知の情報として図３のテーブルと、クリッピングが割当リソースのうち周波数の高いものから行なわれることが設定されるものとする。図３のテーブルによりＮＲ＝１２であるときのクリッピング数ＮＣＬＩＰは３ＲＢとなり与えられた１２ＲＢの割当リソースのうち周波数の高い３ＲＢを伝送しないというクリッピング情報がクリッピング部１１３に入力され、図４のような９ＲＢのクリッピングされたスペクトルが生成され伝送される。
一方で受信装置においても図３のテーブルと、「ＮＲ＝１２」、「周波数の高い順にクリッピング」という情報は既知であるため、前述の送信装置の場合と同様の手段によりクリッピング情報の生成が可能となり、割り当てリソースである１２ＲＢの内、周波数の高い３ＲＢがクリッピングされたものとして第１のゼロ挿入部２１３および第２のゼロ挿入部２１７においてゼロ挿入が行なわれる。
本実施形態では、送信装置と受信装置の双方で既知である割当リソース数情報を用いてクリッピング数を決定することにより、クリッピングに関する情報を送信装置・受信装置間で通知することなくクリッピングに必要な処理を行なうことができる。結果、制御情報量の低減およびクリッピング技術の実装負荷の軽減を達成することが可能となる。
［第２の実施形態］（マッピング情報をクリッピング後のＲＢとして利用）
第１の実施形態では、送信装置および受信装置は通知された割当リソース数情報からクリッピング数の決定を行なった。本実施形態では、通知される割当リソース数情報から、クリッピング数の決定に加え、伝送するデータのサイズ（ＤＦＴサイズ）の決定を行なう。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る無線送信装置構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の送信装置は図１に示す送信装置とはクリッピング制御部１１５ａがクリッピング制御部１１５ｂである点が異なる。クリッピング制御部１１５ｂは制御情報抽出部１０５から出力される割当リソース数情報１００３に基づきクリッピング数を決定する点では第１の実施形態と同様である。クリッピング制御部１１５ｂは得られたクリッピング数（ＮＣＬＩＰ２）およびクリッピング位置に関する定義に基づいてクリッピング情報１００４ｂを生成し、クリッピング部１１３に入力する。一方で、第１の実施形態では入力された割当リソース数情報１００３（ＮＲ）をクリッピング前のＤＦＴサイズ（ＮＤＦＴ）とみなし、クリッピング数（ＮＣＬＩＰ）を決定していたが、本実施形態では割当リソース数情報１００３をクリッピング後の要素数（クリッピング部１１３の出力サイズ）とみなしＮＣＬＩＰ２とＮＤＦＴを決定する。すなわちＤＦＴサイズは「ＮＤＦＴ＝ＮＲ＋ＮＣＬＩＰ２」となり、ＤＦＴサイズ情報４００１としてＤＦＴ部１１１に入力される。
図６は、本発明の第２の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の受信装置は図２に示す受信装置とはクリッピング制御部２１１ａがクリッピング制御部２１１ｂである点が異なる。クリッピング制御部２１１ｂは、送信装置における図５のクリッピング制御部１１５ｂと同様に、スケジューリング部３０１から入力された割当リソース数情報３００１をクリッピング後の要素数とみなす。そして、送信装置と同様の手段でクリッピング数ＮＣＬＩＰ２を算出し、クリッピング位置を決定した後、クリッピング情報２００１ｂを第１のゼロ挿入部２１３および第２のゼロ挿入部２１７に出力する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係るクリッピング数およびＤＦＴサイズの決定法の一例を示す表である。第２の実施形態における図５のクリッピング制御部１１５ｂおよび図６のクリッピング制御部２１１ｂのクリッピング数ＮＣＬＩＰ２およびＤＦＴサイズＮＤＦＴの決定法の一例として図７に示されるテーブルを用いた場合を説明する。図７では入力された割当リソース数（ＮＲ）に対しクリッピング数（ＮＣＬＩＰ２）およびＤＦＴサイズ（ＮＤＦＴ）が対応付けられている。ただし、ＤＦＴサイズは「ＮＤＦＴ＝ＮＲ＋ＮＣＬＩＰ２」で算出されるためＤＦＴサイズあるいはクリッピング数がテーブルに明記されなくても良い。本例では、割当リソース数毎にクリッピング数を定義しているが、この様に設定する要因の一つとしてＤＦＴサイズの制限が挙げられる。例えばＬＴＥシステムのＤＦＴ部では回路規模の増大を避けるため、入力信号数が素因数「２、３、５」のみで表現できることが求められ、「７」、「１１」、「１３」といったＤＦＴサイズは使用されない。例えば、図７の割当リソース数が５である時に、クリッピング数を２ＲＢとした場合、算出されるＤＦＴサイズは７となり前述のように使用できない。よって同図では割当リソース数５の時のクリッピング数を１に減らし、ＤＦＴサイズを６ＲＢと設定している。
図８は、本発明の第２の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための図である。図８において、図７のテーブルを用いた場合のクリッピング情報生成の例を示す。図８では、第１の実施形態における図４の場合と同様、受信装置より通知された割当リソース数情報において送信装置に対し１２ＲＢがＮＲとして割り当てられている。また、送信装置と受信装置で既知の情報としてクリッピング位置は周波数の高い順に設定されるものとする。図７においてＮＲが１２ＲＢのときのクリッピング数は４ＲＢであるため、４ＲＢがクリッピングされた後、送信されるスペクトルが１２ＲＢとなる。よってクリッピング前のＤＦＴサイズは１２ＲＢ＋４ＲＢ＝１６ＲＢとなり、ＤＦＴ部１１１に対し、ＤＦＴサイズが１６ＲＢという情報が出力され、生成された１６ＲＢのスペクトルのうち、周波数の高い４ＲＢを伝送しないというクリッピング情報がクリッピング部１１３に入力され、図８に示されるような１２ＲＢのクリッピングされたスペクトルが生成され伝送に用いられる。
一方で受信装置においても、図７に示されるテーブル、「ＮＲ＝１２」、「周波数の高い順にクリッピング」という情報は既知であるため、前述の送信装置の場合と同様の手段によりクリッピング情報の生成が可能となり、ＤＦＴサイズが１６ＲＢのデータに対し、周波数の高い４ＲＢがクリッピングされたものとして第１のゼロ挿入部２１３および第２のゼロ挿入部２１７においてゼロ挿入が行なわれる。
また、クリッピング数ＮＣＬＩＰ２およびＤＦＴサイズＮＤＦＴは、前述のようなテーブルを用いずに数式等により決定されても良い。例えば許容されるクリッピングの数が一定のクリッピング率ＲＣＬＩＰにより設定される場合、本実施形態におけるＮＤＦＴは次式により決定されてよい。
Figure 2012090013
 ここで、Ｘは素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合である。式（２）より求められたＮＤＦＴと割当リソース数ＮＲの差を取ることで、クリッピング数ＮＣＬＩＰ２が算出される。
また、図７の様なテーブルや式（２）の計算式を用いず、割当リソース数に対してクリッピング数およびＤＦＴサイズが一意に定められるものであれば、他の計算式が用いられても良い。ただし、これらのテーブルや計算式等が送信装置において用いられる場合には同一の決定法が受信装置においても用意されることが必要となることに注意されたい。
本実施形態では、送信装置と受信装置の双方で既知である割当リソース数情報をクリッピング後に使用可能な無線リソースとみなし、送信装置および受信装置に共通で定められた定義に基づき、クリッピング処理を行なう。結果、クリッピングを行なわない場合から制御情報を増加させることなく伝送レートの増加およびクリッピング処理を行なうことができる。
［第３の実施形態］（MCSに応じてクリッピングレートを決定）
第１の実施形態および第２の実施形態では、制御情報として通知されるため送信装置と受信装置の双方で既知である割当リソース数情報に応じてクリッピング数を決定している。本実施形態では、伝送特性に対して、より適応的にクリッピング数の決定を行なうために、制御情報として通知される変調方式および誤り訂正符号の符号化率を示すＭＣＳに基づいてクリッピング率を決定する形態について示す。
本実施形態は、クリッピングを適用し信号伝送を行なう場合において非線形繰り返し等化処理の信頼性が送受信間で使用されるＭＣＳにより大きな差異が出る点に注目している。クリッピング処理において送信されなかったスペクトル（クリッピングスペクトル）に関する情報を受信装置で獲得する為には、送信されたスペクトル（送信スペクトル）の誤り訂正符号による復号およびレプリカによる干渉キャンセルの繰り返しが必要である。この時、獲得できるクリッピングスペクトルの情報量は送信スペクトルの情報の信頼性に左右され、すなわち伝送に使用された変調方式あるいは符号化率等に依存する。一般的に、変調方式は多値になるほど、また符号化率が高いほど復号時の誤り率が高くなるため、送信スペクトルに対するクリッピングスペクトルの比率は低く設定されることが望ましい。
図９は、本発明の第３の実施形態に係る無線送信装置構成の一例を示すブロック図である。送信装置は、第１の実施形態における図１の送信装置と構成要素はほぼ同様であるが、クリッピング制御部１１５ａがクリッピング制御部１１５ｃである点が異なる。クリッピング制御部１１５ｃには制御情報抽出部１０５から出力される制御情報のうち、割当リソース数情報１００３に加え、ＭＣＳを構成する符号化率情報１００１と変調方式情報１００２が入力される。クリッピング制御部１１５ｃは入力された符号化率情報１００１、変調方式情報１００２および割当リソース数情報１００３に基づいてクリッピング数ＮＣＬＩＰ３を決定する。クリッピング制御部１１５ｃは算出されたＮＣＬＩＰ３と、送信装置および受信装置で共通に定められているクリッピング位置決定法を用いてクリッピング位置を特定するクリッピング情報１００４ｃを生成し、クリッピング部１１３に出力する。
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。本実施形態の受信装置は図２に示す受信装置とはクリッピング制御部２１１ａがクリッピング制御部２１１ｃである点が異なる。受信装置はＭＣＳ決定部４０１を具備し、符号化率情報５００１および変調方式情報５００２が出力され、制御情報生成部３０３およびクリッピング制御部２１１ｃに入力される。クリッピング制御部２１１ｃは図９のクリッピング制御部１１５ｃと同一のクリッピング数決定手段を保有し、入力された符号化率情報５００１および変調方式情報５００２および割当リソース数情報３００１より、クリッピング数を決定する。
その後送信装置と同様の処理によりクリッピング位置の決定を行ない、クリッピング情報２００１ｃを出力する。ここで同じ伝送機会のクリッピング処理において「割当リソース数情報３００１」、「符号化率情報５００１」、「変調方式情報５００２」と図９における「割当リソース数情報１００３」、「符号化率情報１００１」、「変調方式情報１００２」はそれぞれ制御情報として通知された同一の情報であるため、出力されるクリッピング情報２００１ｃと図９におけるクリッピング情報１００４ｃも同一の情報となる。生成されたクリッピング情報２００１ｃは第１のゼロ挿入部２１３および第２のゼロ挿入部２１７に入力され、デマッピングされた受信信号および伝搬路推定値においてクリッピング位置に対するゼロの挿入が為される。
図１１は、本発明の第３の実施形態の送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ｃおよびクリッピング制御部２１１ｃにおけるクリッピング数の決定手段の一例を示す表である。クリッピング制御部１１５ｃおよびクリッピング制御部２１１ｃは図１１に示すようなＭＣＳとクリッピング率を対応付けたクリッピング率テーブルを保有し、変調方式をＰ、符号化率をＱとした時のクリッピング率をＲＣＬＩＰ３（Ｐ，Ｑ）とすると、クリッピング部１１３においてクリッピングされる無線リソースの数ＮＣＬＩＰ３は
Figure 2012090013
 によって与えられる。ここで、ＰおよびＱは一つのＭＣＳ情報Ｘとしてクリッピング部１１３に入力され、ＲＣＬＩＰ３はＸによって決定されても良い。このようにクリッピング数ＮＣＬＩＰ３を算出することで、送信装置および受信装置の各々で、ＭＣＳに対応したクリッピング数を設定することができる。
図１２は、本発明の第３の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための図である。図１２では、第１の実施形態における図４の場合と同様、受信装置より通知された割当リソース数情報において送信装置に対し１２ＲＢがＮＲとして入力され、さらに、伝送で用いられる変調方式（Ｐ）がＱＰＳＫ、誤り訂正符号の符号化率（Ｑ）が２／３であることが入力される。また、送信装置と受信装置で既知の情報としてクリッピング位置は周波数の高い順に設定されるものとする。クリッピング率ＲＣＬＩＰ３（Ｐ，Ｑ）は図１１で示されるテーブルに従い、変調方式および符号化率によって決定され、ここではＲＣＬＩＰ３＝０．２５となる。よってクリッピング数ＮＣＬＩＰ３は式（３）を用いてＮＣＬＩＰ３＝ｆｌｏｏｒ（０．２５×１２）＝３となり３ＲＢがクリッピングされるリソースブロック数となる。よって与えられた１２ＲＢのうち周波数の高い３ＲＢを伝送しないというクリッピング情報がクリッピング部１１３に入力され、図１２のような９ＲＢのクリッピングされた送信スペクトルが伝送される。
一方で受信装置においても「ＮＲＢ＝１２」、「変調方式：ＱＰＳＫ」、「符号化率：２／３」、「周波数の高い順にクリッピング」という情報は既知であるため、前述の送信装置の場合と同様の手段によりクリッピング情報の生成が可能となり、割当リソース１２ＲＢの内周波数の高い３ＲＢがクリッピングされたものとして第１のゼロ挿入部２１３および第２のゼロ挿入部２１７においてゼロ挿入が行なわれる。
尚、前述の構成例においては、第１の実施形態と同様に割当リソース数をクリッピング前のＤＦＴサイズ（ＮＤＦＴ＝ＮＲ）として設定を行なったが、本実施形態においても第２の実施形態と同様に割当リソース数をクリッピング後の送信スペクトル数（ＮＤＦＴ−ＮＣＬＩＰ３＝ＮＲ）と設定してもよい。
図１３は、本発明の第３の実施形態において、割当リソース数をクリッピング後の送信スペクトル数と設定した場合の送信機構成の一例を示すブロック図である。図１３では図９のクリッピング制御部１１５ｃがクリッピング制御部１１５ｄである点が異なっている。クリッピング制御部１１５ｄは入力情報として、制御情報抽出部１０５から符号化率情報１００１、変調方式情報１００２、割当リソース数情報１００３が与えられ、クリッピングを考慮したＤＦＴサイズの決定を行ないＤＦＴ部１１１にＤＦＴサイズ情報４００１ａを出力する。さらにＤＦＴサイズと割当リソース数の差分であるクリッピング数からクリッピング位置の決定を行ない、クリッピング情報１００４ｄとしてクリッピング部１１３に出力する。
この様に、割当リソース数をクリッピング後の送信スペクトル数とした場合のＤＦＴサイズＮＤＦＴの決定法の一例としては図１２のようなＰ、ＱとＲＣＬＩＰの関係を示したテーブルと次式により算出できる。
Figure 2012090013
 ここで、Ｘは素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合である。
図１４は、本発明の第３の実施形態の送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ｄおよびクリッピング制御部２１１ｃにおけるクリッピング数の決定手段の一例を示す表である。式（３）および式（４）のような数式を用いずに、図１４に示すようにＭＣＳ毎に異なるテーブルが用意されても良い。図１４にあるテーブル＃１からテーブル＃６には例えば、第１の実施形態における図３に示されるテーブルや、第２の実施形態における図７に示されるテーブルが用いられて良く、ＭＣＳ毎のテーブルに入る数値は異なってよい。
本実施形態では、ＭＣＳにより変化する最適なクリッピング率に対応してクリッピング処理を行なうことができ、また送信装置および受信装置の各々で既知であるＭＣＳ情報および割当リソース数情報に基づいてクリッピングを行なうことにより、クリッピング情報による制御情報量の増大を防止することができる。
［第４の実施形態］（ランクに応じてクリッピングレートを決定）
第３の実施形態では、適切にクリッピング率を変化させるパラメータとして、送信装置および受信装置の双方で既知であるＭＣＳを用いたが、同様に制御情報として通知され、最適なクリッピング率を変化させるような特徴をもつパラメータであれば他のものが用いられても良い。
本実施形態では、ＭＩＭＯ送信におけるランク（同時に送信を行なうストリーム数）によりクリッピング率を変更する。同一の送信アンテナ数においてランクが異なる場合、ランクが低くなるほど送信データレートは低下するが、プリコーディングを適用し同一のデータを複数の送信アンテナ部１２５を用いて送信することによる送信ダイバーシチ効果が得られるため一般的に誤り率は改善する。よってランクにより異なるクリッピング率、あるいはクリッピング数を設定することによりＭＣＳ毎に設定する場合と同様の効果を得ることができる。
図１５は、本発明の第４の実施形態に係る送信装置の例を示すブロック図である。図１５では、Ｃ個の送信データが入力されているが、これは異なる物理チャネルを同時にＣ個多重していることを意味する。入力された送信データは符号部５０１−１〜Ｃにおいて誤り訂正符号化が為された後、変調部５０３−１〜Ｃにおいて変調が行なわれる。変調信号はレイヤマッピング部５０５に入力され、指定されたランクＬに応じて各レイヤにマッピングされる。各レイヤの出力はそれぞれＤＦＴ部５０７−１〜Ｌに入力され、ＤＦＴにより周波数領域信号に変換される。プリコーディング部５０９は、アンテナストリーム間でダイバーシチ効果をとれるようにプリコーディングを行なう機能を有し、ランクＬが送信装置の送信アンテナ本数Ｔを下回る場合にプリコーディングが行なわれる。
次にプリコーディング部５０９から出力されたＴ個の各送信アンテナ部５１１−１〜Ｔに対応する信号はクリッピング部５１３に入力され、クリッピング部５１３はクリッピング制御部１１５ｅから出力されるクリッピング情報１００４ｅに基づいて入力された信号の一部をクリッピングし、残りの信号を出力する。クリッピング制御部１１５ｅには制御情報抽出部１０５から出力される制御情報のうち、割当リソース数情報１００３に加え、ランク情報６００１が入力され、入力された制御情報に基づいてクリッピング数ＮＣＬＩＰ４を決定する。クリッピング制御部１１５ｅは算出されたＮＣＬＩＰ４と、送信装置および受信装置で共通に定められているクリッピング位置決定法を用いてクリッピング位置を特定するクリッピング情報１００４ｅを生成し、クリッピング部５１３に出力する。
出力された信号は送信アンテナ部５１１−１〜Ｔに対応するサブキャリアマッピング部５１５−１〜Ｔにおいてマッピング情報１００５に基づき伝送に用いるサブキャリアに割り当てられる。ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部５１７−１〜Ｔは、各サブキャリアマッピング部５１５−１〜Ｔより出力される送信信号を逆フーリエ変換することにより、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換される。さらに、ＣＰ挿入部５１９−１〜ＴにおいてＣＰが挿入され、無線送信部５２１−１〜Ｔで無線周波数帯域信号にアップコンバートされ、送信アンテナ部５１１−１〜Ｔから送信される。
図１６は、本発明の第４の実施形態に係る無線受信装置構成の一例を示すブロック図である。図１６において、図２と同一の機能を有するブロックについては同じブロック番号を使用し、ここでは説明を省略する。送信装置から送信された信号はＲ個の受信アンテナ部６０１−１〜Ｒ（受信アンテナ部６０１−１〜Ｒを合わせて受信アンテナ部６０１と表す。）で受信された後、無線受信部６０３−１〜Ｒにおいてダウンコンバートされ、ＣＰ除去部６０５−１〜Ｒにおいてサイクリックプレフィックスを除去された後、ＦＦＴ部６０７−１〜ＲにおいてＦＦＴにより周波数変換される。サブキャリアデマッピング部６０９−１〜Ｒにより所望の送信装置が割り当てられた周波数から信号が抽出される。受信アンテナ部６０１毎に抽出されたＲ個の周波数領域信号は、第１のゼロ挿入部６１１においてクリッピング制御部２１１ｄより与えられるクリッピング情報に基づき、送信側でクリッピングされた信号と同じ周波数成分にゼロを挿入する。
伝搬路推定部６１３は、伝搬路推定用のパイロット信号が入力され、入力されたパイロット信号を用いて伝搬路推定値を算出する。算出された伝搬路推定値は第２のゼロ挿入部６１５において、クリッピング制御部２１１ｄから与えられるクリッピング情報２００１ｄに基づき、クリッピングされたスペクトルの位置にゼロが挿入される。ゼロが挿入された伝搬路推定値は、伝搬路乗算部６１７とＭＩＭＯ分離・合成部６１９に出力される。伝搬路乗算部６１７は、ＤＦＴ部６２１−１〜Ｌより出力された各レイヤの周波数領域信号に対し、送信装置と同様のプリコーディング処理を行なった後、第２のゼロ挿入部６１５より入力されたゼロが挿入された伝搬路推定値を乗算し、得られた信号をキャンセル部６２３に出力する。
キャンセル部６２３では、第１のゼロ挿入部６１１より与えられる周波数領域信号に対し伝搬路乗算部６１７から与えられる周波数領域信号を減算することで希望信号のレプリカがキャンセルされ、残留信号成分が計算される。但し、キャンセル部６２３の１回目の処理では信号レプリカが生成されていないため、キャンセル処理は行なわれず第１のゼロ挿入部６１１より与えられる周波数領域信号がそのままＭＩＭＯ分離・合成部６１９へ出力される。ＭＩＭＯ分離・合成部６１９において送信されたレイヤ毎に信号の復元・合成が行なわれ、Ｌ個のレイヤ毎にＩＤＦＴ部６２５−１〜Ｌに入力され、ＩＤＦＴにより時間領域信号に変換される。
その後、レイヤデマッピング部６２７において、レプリカ生成部６２９の出力である各レイヤの信号レプリカを用いて所望信号を復元し、多重されたＣ個の物理チャネル毎の分離が為された後、復調部６３１−１〜Ｃで復調を行ない、復号部６３３−１〜Ｃで誤り訂正が行なわれる。等化処理の繰り返しは繰り返し制御部６３５において復号部６３３−１〜Ｃより入力されるＬＬＲに基づいて決定され、処理を繰り返す場合には、信号のソフトレプリカを生成するためにＬＬＲはレプリカ生成部６２９に出力され、繰り返し処理を終了する場合にはＬＬＲは判定部６３７−１〜Ｃに出力され、情報ビット列のＬＬＲを硬判定することで復号ビットを得る。レプリカ生成部６２９は、符号ビットのＬＬＲに応じてその信頼性に応じたレイヤ毎のソフトレプリカを生成する。生成されたレプリカは、ＤＦＴ部６２１−１〜Ｌに入力された後、前述の伝搬路乗算部６１７に入力される。また、レプリカ生成部６２９は、等化の際の希望信号再構成のために生成したレプリカをレイヤデマッピング部６２７に出力する。
また図１６の受信装置は第１の実施形態における図２の受信装置とクリッピング制御部２１１ａがクリッピング制御部２１１ｄである点が異なる。受信装置はランク決定部６３９を具備し、伝送に使用されるランク情報７００１が出力され、制御情報生成部３０３およびクリッピング制御部２１１ｄに入力される。クリッピング制御部２１１ｄは図１５のクリッピング制御部１１５ｅと同一のクリッピング数決定手段を保有し、入力されたランク情報７００１および割当リソース数情報３００１より、クリッピング数を決定する。その後送信装置と同様の処理によりクリッピング位置の決定を行ない、クリッピング情報２００１ｄを出力する。ここで同じ伝送機会のクリッピング処理において「割当リソース数情報３００１」、「ランク情報７００１」と図１５における「割当リソース数情報１００３」、「ランク情報６００１」はそれぞれ制御情報として通知された同一の情報であるため、出力されるクリッピング情報２００１ｄと図１５におけるクリッピング情報１００４ｅも同一の情報となる。生成されたクリッピング情報２００１ｄは第１のゼロ挿入部６１１および第２のゼロ挿入部６１５に入力され、デマッピングされた受信信号および伝搬路推定値においてクリッピング位置に対するゼロの挿入が為される。
図１７は、本発明の第４の実施形態に係る送信装置および受信装置のクリッピング制御部１１５ｅおよびクリッピング制御部２１１ｄにおけるクリッピング数の決定手段の一例を示す表である。各クリッピング制御部１１５ｅおよび２１１ｄには送信装置と受信装置で同様の内容を示す割当リソース数情報およびランク情報が入力される。各クリッピング制御部１１５ｅおよび２１１ｄは図１７に示すようなランクとクリッピング率を対応付けたクリッピング率テーブルを保有し、ランクをＬとした時のクリッピング率をＲＣＬＩＰ４（Ｌ）とすると、クリッピング部５１３においてクリッピングされる無線リソースの数ＮＣＬＩＰ４は
Figure 2012090013
 によって与えられる。このようにクリッピング数ＮＣＬＩＰ４を算出することで、送信装置および受信装置の各々で、ランクに対応したクリッピング数を設定することができる。
尚、前述の構成例においては、第１の実施形態と同様に割当リソース数をクリッピング前のＤＦＴサイズ（ＮＤＦＴ＝ＮＲ）として設定を行なったが、本実施形態においても第２の実施形態と同様に割当リソース数をクリッピング後の送信スペクトル数（ＮＤＦＴ−ＮＣＬＩＰ４＝ＮＲ）と設定してもよい。この様に、割当リソース数をクリッピング後の送信スペクトル数とした場合のＤＦＴサイズＮＤＦＴの決定法の一例としては図１７のようなＬとＲＣＬＩＰの関係を示したテーブルと次式により算出できる。
Figure 2012090013
 ここで、Ｘは素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合である。
図１８は、本発明の第４の実施形態に係るクリッピング情報生成の一例を説明するための表である。式（５）および式（６）のような数式を用いずに、図１８に示すようにランク毎に異なるテーブルが用意されても良い。図１８にあるテーブル＃７からテーブル＃１０には例えば、第１の実施形態における図３に示されるテーブルや、第２の実施形態における図７に示されるテーブルが用いられて良く、ランク毎にテーブルに入る数値は異なってよい。また、送信装置および受信装置の双方で既知の情報であれば、例えば受信アンテナ本数に基づいてクリッピング率を変更した場合でも同様の効果を得ることができる。また、本実施形態ではランクの値に基づいてクリッピング率（あるいはクリッピング数）を決定する場合について説明したが、送信装置において適用されるプリコーディングに用いられるプリコーディング行列のサイズによって決定されても良い。例えば、送信アンテナ数がＴでランクがＬである場合のプリコーディング行列のサイズをＴ×Ｌとした場合に、Ｌの値が同一であってもＴの値が異なる場合には異なるクリッピング率（あるいはクリッピング数）が用いられても良い。
本実施形態では、ＭＩＭＯ通信のランクにより変化する最適なクリッピング率に対応してクリッピング処理を行なうことができ、また送信装置および受信装置の各々で既知であるランク情報および割当リソース数情報に基づいてクリッピングを行なうことにより、クリッピング情報による制御情報量の増大を防止することができる。
上述した各実施形態は、複数の形態を組み合わせて用いられても良い。例えば、クリッピングされる無線リソースの帯域幅は、第３の実施形態に示したＭＣＳと第４の実施形態に示したランクの双方に基づいて決定されても良く、その際には送信装置および受信装置はＭＣＳおよびランクに対応づけられたクリッピング率テーブルを用いてクリッピング率を決定して良い。
本発明に関わる送信装置および受信装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）である。そして、これら装置で取り扱われる情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の機能が実現される場合もある。また市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明に含まれる。
また、上述した実施形態における送信装置および受信装置の一部、または全部を典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。送信装置および受信装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。本発明は、携帯電話装置を受信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。
１０１ 受信アンテナ部
１０３ 無線受信部
１０５ 制御情報抽出部
１０７ 符号部
１０９ 変調部
１１１ ＤＦＴ部
１１３ クリッピング部
１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、１１５ｅ クリッピング制御部
１１７ サブキャリアマッピング部
１１９ ＩＦＦＴ部
１２１ ＣＰ挿入部
１２３ 無線送信部
１２５ 送信アンテナ部
２０１ 受信アンテナ部
２０３ 無線受信部
２０５ ＣＰ除去部
２０７ ＦＦＴ部
２０９ サブキャリアデマッピング部
２１１、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ クリッピング制御部
２１３ 第１のゼロ挿入部
２１５ 伝搬路推定部
２１７ 第２のゼロ挿入部
２１９ 伝搬路乗算部
２２１ 等化部
２２３ ＤＦＴ部
２２５ キャンセル部
２２７ レプリカ生成部
２２９ 復調部
２３１ 復号部
２３３ 繰り返し制御部
２３５ 判定部
３０１ スケジューリング部
３０３ 制御情報生成部
４０１ ＭＣＳ決定部
５０１、５０１−１、５０１−Ｃ 符号部
５０３、５０３−１、５０３−Ｃ 変調部
５０５ レイヤマッピング部
５０７、５０７−１、５０７−Ｌ ＤＦＴ部
５０９ プリコーディング部
５１１、５１１−１、５１１−Ｔ 送信アンテナ部
５１３ クリッピング部
５１５、５１５−１、５１５−Ｔ サブキャリアマッピング部
５１７、５１７−１、５１７−Ｔ ＩＦＦＴ部
５１９、５１９−１、５１９−Ｔ ＣＰ挿入部
５２１、５２１−１、５２１−Ｔ 無線送信部
６０１、６０１−１、６０１−Ｒ 受信アンテナ部
６０３、６０３−１、６０３−Ｒ 無線受信部
６０５、６０５−１、６０５−Ｒ ＣＰ除去部
６０７、６０７−１、６０７−Ｒ ＦＦＴ部
６０９、６０９−１、６０９−Ｒ サブキャリアデマッピング部
６１１ 第１のゼロ挿入部
６１３ 伝搬路推定部
６１５ 第２のゼロ挿入部
６１７ 伝搬路乗算部
６１９ ＭＩＭＯ分離・合成部
６２１、６２１−１、６２１−Ｌ ＤＦＴ部
６２３ キャンセル部
６２５、６２５−１、６２５−Ｌ ＩＤＦＴ部
６２７ レイヤデマッピング部
６２９ レプリカ生成部
６３１、６３１−１、６３１−Ｃ 復調部
６３３、６３３−１、６３３−Ｃ 復号部
６３５ 繰り返し制御部
６３７、６３７−１、６３７−Ｃ 判定部
６３９ ランク決定部
１００１ 符号化率情報
１００２ 変調方式情報
１００３ 割当リソース数情報
１００４、１００４ａ、１００４ｂ、１００４ｃ、１００４ｄ、１００４ｅ クリッピング情報
１００５ マッピング情報
２００１、２００１ａ、２００１ｂ、２００１ｃ、２００１ｄ クリッピング情報
３００１ 割当リソース数情報
４００１、４００１ａ ＤＦＴサイズ情報
５００１ 符号化率情報
５００２ 変調方式情報
６００１ ランク情報
７００１ ランク情報

Claims (19)

  1. データを無線受信装置に送信する際、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なう無線送信装置であって、
    前記無線受信装置から通知される、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定することを特徴とする無線送信装置。
  2. 前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する際に用いられる情報は、受信装置から通知される制御情報に含まれる情報の内の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
  3. 前記通知される制御情報の少なくとも１つは、割当無線リソースの帯域幅を示す情報であることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
  4. 前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とが対応付けられたテーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
  5. 前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を、前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率に基づいて決定することを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
  6. 割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、
    ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ＲＣＬＩＰを前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率とし、ｆｌｏｏｒ（ｘ）を実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数としたときに、前記クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰを、次の数式を用いて決定することを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
    Figure 2012090013
  7. 時間領域の信号を周波数領域の信号に変換した後、前記クリッピング処理を行なう場合、
    前記周波数領域の信号のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）サイズを、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とに基づいて決定することを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
  8. 前記周波数領域の信号のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）サイズを、割当無線リソース帯域幅とクリッピング処理の対象とする周波数帯域幅とが対応付けられたテーブルに基づいて決定することを特徴とする請求項７記載の無線送信装置。
  9. 割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、
    ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ＲＣＬＩＰを前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率とし、Ｘを素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合としたときに、前記ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、次の数式を用いて決定することを特徴とする請求項７記載の無線送信装置。
    Figure 2012090013
  10. 前記通知される制御情報の少なくとも１つは、前記無線受信装置に対する伝送に適用するＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）であることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
  11. 割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、
    ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ＲＣＬＩＰ３を前記無線受信装置との間で予め定められたクリッピング率とし、符号化率がＰであり変調方式がＱであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ３（Ｐ，Ｑ）とし、ｆｌｏｏｒ（ｘ）を実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数としたときに、前記クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰ３を、次の数式を用いて決定することを特徴とする請求項１０記載の無線送信装置。
    Figure 2012090013
  12. 割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、
    ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、符号化率がＰであり変調方式がＱであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ（Ｐ，Ｑ）とし、Ｘを素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合としたときに、前記ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、次の数式を用いて決定することを特徴とする請求項１０記載の無線送信装置。
    Figure 2012090013
  13. 前記通知される制御情報の少なくとも１つは、前記無線受信装置に対する伝送に適用するランク（Rank）を示す情報であることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
  14. 割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、
    ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ランクがＬであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ４（Ｌ）とし、ｆｌｏｏｒ（ｘ）を実数ｘに対してｘ以下の最大の整数を示す関数としたときに、前記クリッピング処理の対象とする割当単位数に相当するクリッピング数ＮＣＬＩＰ４を、次の数式を用いて決定することを特徴とする請求項１３記載の無線送信装置。
    Figure 2012090013
  15. 割当無線リソースの割当単位で前記クリッピング処理を行なう場合、
    ＮＲを割当無線リソースの割当単位数とし、ランクがＬであるときのクリッピング率をＲＣＬＩＰ（Ｌ）とし、Ｘを素因数が２、３、５のみで表わされる自然数の集合としたときに、前記ＤＦＴサイズＮＤＦＴを、次の数式を用いて決定することを特徴とする請求項１３記載の無線送信装置。
    Figure 2012090013
  16. 送信側で、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行ない送信されたデータを受信する無線受信装置であって、
    送信装置に通知した制御情報と、
    受信側で既知の無線リソースクリッピング周波数位置決定規則に基づき、クリッピング処理の対象となる周波数帯域を決定することを特徴とする無線受信装置。
  17. 請求項１から請求項１５のいずれかに記載の無線送信装置と、
    無線受信装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
  18. データを無線受信装置に送信する際、周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理と、
    前記無線受信装置から通知される前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする無線送信装置の制御プログラム。
  19. 無線送信装置に実装されることにより、前記無線送信装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
    データを無線受信装置に送信する機能と、
    周波数領域信号の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なう機能と、
    前記無線受信装置から通知される、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を直接的に指定する情報以外の情報を用いて、前記クリッピング処理の対象とする周波数帯域を決定する機能と、の一連の機能を、前記無線送信装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
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