JP4163941B2 - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア伝送方式の無線通信装置及び無線送信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、マルチキャリア伝送システムにおいて、サブキャリアをブロック分けしてグループ化された複数のサブキャリア毎に適応変調を行う無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムでは、サブキャリア毎ではなく、複数のサブキャリアからなるブロック毎に適応変調を行うことにより、サブキャリア毎に適応変調を行う場合に比べて、受信装置からのフィードバック情報(SNR等の回線品質情報)をブロック単位にでき、この分、フィードバック情報を少なくすることができる。
【0003】
また、適応変調のパラメータ(変調方式、符号化方式)を受信装置に伝える場合においても、すべてのサブキャリアの変調方式及び符号化方式を伝える必要はなく、ブロック毎に伝えればよいこととなるので、制御チャネルの伝送レートを低くすることができる。
【0004】
このような無線通信システムでは、ブロックのサイズは、各ブロック内でのチャネル変動が一定と見なせる値になるよう、ブロックのサイズ(周波数帯域)が定められ、この定められたブロックサイズでシステムの運用を行うこととされている(例えば非特許文献1参照)。
【0005】
【非特許文献1】
「周波数スケジューリングにおけるMC−CDMにおけるフレーム構成と制御方法に関する検討 原他、電子情報通信学会 無線通信システム研究会技術報告 2002-130 2002年7月」
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非特許文献1に示す従来の無線通信システムでは、ブロック(セグメント)内のチャネル変動が一定であると仮定している。しかしながら、実際の無線通信システムでは、遅延波の遅延時間が長くなると、ブロック内のチャネル変動量が大きくなり、ブロック内のチャネル変動を一定と見なすという前提が崩れてしまう場合がある。また、長い遅延時間の遅延波がある場合であってもブロック内のチャネル変動が一定になるようにしようとすると、ブロックサイズを小さくしなくてはならず、このようにすると、サブキャリアをブロック化しても、制御チャネルに必要な情報量を十分に低減することが困難になるという問題があった。
【0007】
因みに、図8は、従来のブロック割り当て状態例を示す略線図である。この図8に示す従来例のようにブロックサイズ(ブロック内のサブキャリア数)を一定とした場合に、同一のユーザCに対して周波数軸上で連続した複数のブロックが割り当てられる状態が生じることにより、実際の伝搬環境に対して不必要にブロック数が多くなることがある。この場合、各ブロック毎に制御情報(変調方式、符号化方式等)を受信装置に対して送信するようになされていることにより、制御情報の数が無駄に多くなるという問題があった。
【0008】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、一段とシステムスループットを向上させることが出来る無線送信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線送信装置は、複数の送信相手局に対して複数のサブキャリアを用いて同時に送信を行うマルチキャリアシステムの無線送信装置であって、前記複数のサブキャリアをブロックに分割するブロック化手段と1ブロック当たりのサブキャリアの数を、各送信相手局が受信する受信信号の最大遅延時間に基づいて送信相手局毎に制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記最大遅延時間がより長い送信相手局ほど前記1ブロック当たりのサブキャリアの数をより少なくする構成を採る。
【0010】
この構成によれば、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定できることにより、サブキャリアの割り当てに無駄がなくなるとともに、制御チャネルの情報を低減して他セルに与える干渉を少なくすることが可能となる。
【0013】
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、前記1ブロック当たりのサブキャリアの数、前記複数のサブキャリアの帯域幅をW[Hz]、前記最大遅延時間をτmaxとした場合に、w/τ max [本]となるように決定する構成を採る。
【0014】
この構成によれば、ブロック内のチャネル変動が一定となるような、最小のサブキャリア数を選択することが可能となり、この結果、必要にして十分なサブキャリアの数を選択することができる。
【0015】
本発明の無線送信方法は、複数の送信相手局に対して複数のサブキャリアを用いて同時に送信を行うマルチキャリアシステムの無線送信方法であって、前記複数のサブキャリアをブロックに分割するブロック化ステップと1ブロック当たりのサブキャリアの数を、各送信相手局が受信する受信信号の最大遅延時間に基づいて送信相手局毎に制御する制御ステップと、を具備し、前記制御ステップにおいて、前記最大遅延時間がより長い送信相手局ほど前記1ブロック当たりのサブキャリアの数をより少なくするようにした。
【0016】
この方法によれば、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定できることにより、サブキャリアの割り当てに無駄がなくなるとともに、制御チャネルの情報を低減して他セルに与える干渉を少なくすることが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、マルチキャリアシステムにおいて、送信相手局ごとにブロックサイズ(サブキャリア数)を適応的に変化させることである。
【0018】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0019】
図1は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。図1に示すように、この無線通信システムでは、送信装置100が複数の受信装置200、300、400、…との間でマルチキャリア伝送方式で無線通信を行うようになされている。
【0020】
図2は、送信装置100の構成を示すブロック図である。図2に示すように、送信装置100は、各受信装置200、300、400、…(ユーザ♯1〜♯n)に送信する送信データD1〜Dnをブロック化部101−1〜101−nに受ける。ブロック化部101−1〜101−nは、それぞれ、ブロック内サブキャリア数制御部116から供給されるブロック内サブキャリア数を制御するための信号に基づいて、各送信データD1〜Dnについてそれぞれ使用する数のサブキャリアを割り当て、スケジューラ102に供給する。
【0021】
スケジューラ102は、周波数軸上に複数のサブキャリアでブロック化された送信データD1〜Dnを配置し、それぞれを適応変調部103−1〜103−nに供給する。適応変調部103−1〜103−nは、それぞれ、変調制御部115から供給される各ユーザ毎に決定された変調多値数に基づいて変調を行い、その結果をIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)処理部104に供給する。
【0022】
IFFT処理部104は、各送信データのサブキャリアを重畳することにより、OFDM信号(マルチキャリア信号)を生成し、これをGI(Gird Interval)付加部105に供給する。GI付加部105は、OFDM信号に対してガードインターバルを付加した後、送信RF(Radio Frequency)部106に供給する。送信RF部106は、ガードインターバル挿入後の信号に対して所定の無線送信処理(例えば、D/A変換やアップコンバードなど)を行い、この無線送信処理後の信号を無線信号としてアンテナ107を介して送信する。
【0023】
また、アンテナ107を介して受信RF部111において受信された受信信号は、ここで所定の無線受信処理(例えば、ダウンコンバートやA/D変換など)が施される。受信RF部111は、この無線受信処理後の信号を、ユーザ数分だけ設けられたチャネル推定値最大遅延時間受信部112−1〜112−nに供給する。
【0024】
チャネル推定値最大遅延時間受信部112−1〜112−nは、受信信号からチャネル推定値及び最大遅延時間をユーザ毎に抽出し、変調制御部115、スケジューラ102及びブロック内サブキャリア数制御部116に供給する。変調制御部115は、各受信装置200、300、400からチャネル推定値として送信されてきた受信電力値やSNR等の回線品質情報に基づいて、ブロック毎に適応変調制御を行う。ブロック内サブキャリア数制御部116は、各受信装置毎の最大遅延時間に基づいて、各受信装置毎のブロックサイズ(サブキャリア数)を決定する。また、スケジューラ102は、各受信装置からのチャネル推定値に基づいて、周波数軸上の各帯域ごとに最も伝搬環境の良い受信装置を選択し、その受信装置(ユーザ)に対してその受信装置のブロックを割り当てることにより、各ブロックの周波数軸上への配置を行う。
【0025】
なお、送信装置100において、各ブロック単位でサブキャリアの変調方式や符号化方式、ブロックサイズ(サブキャリア数)や周波数軸上でのブロックの配置に関する情報は、いずれも制御チャネルによってブロック毎に送信されるようになされている。
【0026】
図3は、受信装置200の構成を示すブロック図である。受信RF部202は、アンテナ201を介して受信した受信信号に対して、ダウンコンバートやA/D変換等の無線受信処理を行った後、これをGI除去部203及び最大遅延時間測定部207に供給する。
【0027】
GI除去部203では、無線受信処理後の信号に挿入されているガードインターバルを除去し、ガードインターバル除去後の信号をFFT(Fast Fourier Transform)処理部204に供給する。FFT処理部204は、ガードインターバル除去後の信号に対して、シリアル/パラレル(S/P)変換し、S/P変換後の信号にFFT処理を行ってサブキャリア毎の情報に変換し、このFFT処理後の信号のうち既知信号であるパイロットシンボルを、サブキャリア毎にチャネル推定部208に供給する。
【0028】
チャネル推定部208は、サブキャリア毎のパイロットシンボルを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、得られたサブキャリア毎のチャネル推定値をチャネル補償部209に出力する。
【0029】
チャネル補償部209では、FFT処理後のサブキャリア毎の信号に、それぞれのサブキャリア毎のチャネル推定値を、乗算器205−1〜205−nによって乗算して、FFT処理後のサブキャリア毎の信号に対してチャネル補償を行う。チャネル補償されたサブキャリア毎の信号は、データ取り出し部206に出力され受信データが取り出される。
【0030】
また、最大遅延時間測定部207は、受信信号の遅延プロファイルから最大遅延時間を測定し、その結果をフィードバック情報生成部210に供給する。フィードバック情報生成部210は、最大遅延時間測定部207から供給される最大遅延時間情報と、チャネル推定部208から供給されるサブキャリア数分のチャネル推定値とをフィードバック情報として生成し、これを送信RF部211に供給する。送信RF部211は、フィードバック情報に対してアップコンバートやD/A変換等の送信処理を行い、送信処理された信号をアンテナ201を介して送信する。なお、本実施の形態の無線通信システムでは、FDD(Frequency Division Duplex)を採用していることにより、受信装置側において最大遅延時間を測定し、これを送信装置100にフィードバックするようにしているが、TDD(Time Division Duplex)を採用した無線通信システムでは、送信装置側において、受信装置からの信号の遅延プロファイルを測定すれば良い。
【0031】
以上の構成において、各受信装置200、300、400、…に対するブロック内サブキャリア数の割り当て処理について説明する。図4(a)、(b)、(c)は、各受信装置200、300、400における最大遅延時間を示す特性曲線図である。
【0032】
図4に示されるように、受信装置200の最大遅延時間はτA(秒)、受信装置300の最大遅延時間はτB(秒)、受信装置400の最大遅延時間はτC(秒)とする。
【0033】
遅延時間が長くなると、周波数軸上での変動の周期が短くなって変動が激しくなる。従って、この実施の形態のブロック内サブキャリア数制御部116は、最大遅延時間が長い受信装置に対しては、割り当てるサブキャリア数を少なくしてブロックサイズを小さくし、これに対して最大遅延時間が短い受信装置に対しては、割り当てるサブキャリア数を多くしてブロックサイズを大きくする。
【0034】
これにより、例えば、図5に示すように、最大遅延時間の短い受信装置400の周波数−パワーの関係Cは、変動の周期は長くなり、これに対して、最も最大遅延時間の長い受信装置200の周波数−パワーの関係Aは、変動の周期が最も短くなる。また、最大遅延時間τとなる伝搬環境において、周波数軸上におけるチャネルの変動は、1/τ[Hz]以下の周波数成分しか持たなくなる。
【0035】
従って、このような場合には、ブロック内サブキャリア数制御部116は、図6に示すように、各受信装置200、300、400の最大遅延時間τA、τB、τCからそれぞれの周波数割り当て、1/(τA)、1/(τB)、1/(τC)を求め、これにより各ブロックのサブキャリア数を決定する。そして、スケジューラ102によって図6に示すように周波数軸上での割り当てを行う。
【0036】
これにより、最大遅延時間が長い(周波数軸における伝搬路の変動が大きい)受信装置ほど割り当てブロック内のサブキャリア数が少なくなり、また、最大遅延時間が短い(周波数軸における伝搬路の変動が小さい)受信装置ほど割り当てブロック内のサブキャリア数が多くなる。従って、図8に示す従来例のようにブロックサイズを一定とした場合に、例えば8つのブロックが必要であったとすると、本実施の形態では、図6に示すように、ある伝搬環境のもとでは、6つのブロックで足りることとなる。この結果、各ブロックごとに制御チャネルによって送信する必要がある制御情報(適応変調のパラメータ等)の数を少なくすることが可能となる。
【0037】
図7は、送信装置100のブロック内サブキャリア数制御部116における制御処理手順を示すフローチャートである。図7に示すように、ブロック内サブキャリア数制御部116は、ステップST101において、各受信装置毎の伝搬環境情報(最大遅延時間)をチャネル推定値最大遅延時間受信部112−1〜112−nから取得した後、ステップST102に移って、この伝搬環境情報に基づいて、1ブロック当りのサブキャリア数を決定する。この場合、ブロック内のチャネル変動が一定になる最も小さなサブキャリア数が決定される。具体的には、サブキャリアの帯域幅をW[Hz]とした場合に、1ブロック当たりのサブキャリア数を、最大遅延時間τmaxに対して、W/τ max [本]となるように決定することにより、ブロック内のチャネル変動が一定となるような、最小のサブキャリア数を選択することができる。
【0038】
かくしてブロック内サブキャリア数制御部116において決定された各ブロックのサブキャリア数がブロック化部101−1〜101−nにおいて割り当てられる。そして、スケジューラによって、各ブロックが周波数軸上に配置される。この場合、スケジューラ102は、各受信装置200、300、400からそれぞれ得られるフィードバック情報(チャネル推定値)に基づいて、図5に示した受信パワーと周波数の関係を求め、この関係から各ブロックの配置を行う。
【0039】
このように、本実施の形態の送信装置100によれば、複数の送信相手局(受信装置200、300、400、…)毎にサブキャリア数を決定できることにより、サブキャリアの割り当てに無駄がなくなるとともに、制御チャネルの情報を低減して他セルに与える干渉を少なくすることが可能となる。また、1ブロック当たりのサブキャリア数を、受信装置が受信する受信信号の最大遅延波の遅延時間に応じて決定することにより、伝搬環境に適したサブキャリアの数を選択することができる。さらに、サブキャリアの帯域幅をW[Hz]とした場合に、1ブロック当たりのサブキャリア数を、最大遅延時間τmaxに対して、W/τ max [本]となるように決定することにより、ブロック内のチャネル変動が一定となるような、最小のサブキャリア数を選択することが可能となり、この結果、必要にして十分なサブキャリアの数を選択することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、1ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させることにより、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定することができ、サブキャリアの割り当ての無駄をなくすことができる。かくするにつき、システムスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図4】本発明の実施の形態に係る受信波の遅延時間の分布を示す特性曲線図
【図5】本発明の実施の形態に係る受信装置の受信パワー及び周波数の関係を示す特性曲線図
【図6】本発明の実施の形態に係る各ブロック内の割り当ての説明に供する略線図
【図7】本発明の実施の形態に係る送信装置のブロックの割り当て処理手順を示すフローチャート
【図8】従来の各ブロック内の割り当ての説明に供する略線図
【符号の説明】
100 送信装置
101−1〜101−n ブロック化部
102 スケジューラ
103−1〜103−n 適応変調部
104 IFFT処理部
105 GI付加部
106、211 送信RF部
111、202 受信RF部
112−1〜112−n チャネル推定値最大遅延時間受信部
115 変調制御部
116 ブロック内サブキャリア数制御部
200、300、400 受信装置
203 GI除去部
204 FFT処理部
206 データ取り出し部
207 最大遅延時間測定部
208 チャネル推定部
209 チャネル補償部
210 フィードバック情報生成部

Claims (3)

  1. 複数の送信相手局に対して複数のサブキャリアを用いて同時にデータを送信するマルチキャリアシステムの無線送信装置であって、
    前記複数のサブキャリアをブロックに分割するブロック化手段と
    1ブロック当たりのサブキャリアの数を、各送信相手局が受信する受信信号の最大遅延時間に基づいて送信相手局毎に制御する制御手段と、を具備し、
    前記制御手段は、前記最大遅延時間がより長い送信相手局ほど前記1ブロック当たりのサブキャリアの数をより少なくする、
    無線送信装置。
  2. 前記制御手段は、前記1ブロック当たりのサブキャリアの数、前記複数のサブキャリアの帯域幅をW[Hz]、前記最大遅延時間をτmaxとした場合に、w/τ max [本]となるように決定する、
    請求項記載の無線送信装置。
  3. 複数の送信相手局に対して複数のサブキャリアを用いて同時に送信を行うマルチキャリアシステムの無線送信方法であって、
    前記複数のサブキャリアをブロックに分割するブロック化ステップと
    1ブロック当たりのサブキャリアの数を、各送信相手局が受信する受信信号の最大遅延時間に基づいて送信相手局毎に制御する制御ステップと、を具備し、
    前記制御ステップにおいて、前記最大遅延時間がより長い送信相手局ほど前記1ブロック当たりのサブキャリアの数をより少なくする、
    無線送信方法。
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