JP4654250B2 - 通信装置及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、マルチキャリア伝送方式において適応的に周波数割り当てを行うための受信装置及び通信システムに関するものである。

近年、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式は様々な通信システムの伝送方式に採用され、高い周波数利用効率による高速データ通信を実現している。ＯＦＤＭ方式は、送信データを複数に分割し、その分割された送信データを直交する複数の搬送波（サブキャリア）にそれぞれマッピングし、周波数軸上で並列に伝送する方式である。

このようなマルチキャリア伝送方式を用いる通信システムの各受信装置では、それぞれの受信環境の違いから、周波数選択性フェージングにより影響を受ける周波数帯域がそれぞれ異なる。そこで、送信側の装置が通信相手となる各受信装置をできるだけフェージングを受け難い周波数帯域（サブキャリア）にそれぞれ割り当てるようなスケジューリングを行うことにより、通信システム全体としてセルスループットを増加させる手法が提案されている。

このようなＯＦＤＭ等のマルチキャリア伝送方式で用いられる周波数スケジューリングについて図１０及び１１を用いて以下に説明する。図１０は、周波数選択性フェージングの例を示す図であり、図１１は、周波数スケジューリングの例を示す図である。具体的には、図１０は、図１１における時刻２Ｔから３Ｔの時間ブロックにおける周波数選択性フェージングの様子を示している。

図１０に示す例では、ユーザ１の受信装置で受信される信号は、時刻２Ｔから３Ｔにおいてサブキャリアブロック（周波数ブロック）ｆ１で最も高い信号対雑音比（以降、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）と表記する）を有し、ユーザの受信装置で受信される信号は、サブキャリアブロックｆ４において最も高いＳＮＲを有する。

この場合に、送信装置では、図１１に示すように、時刻２Ｔから３Ｔにおいて良好なＳＮＲを有するサブキャリアブロックｆ１をユーザ１用の送信データに割り当て、サブキャリアブロックｆ４をユーザ２用の送信データに割り当てるようにスケジューリングされる。

このように送信装置において適切な周波数スケジューリングを行うためには、当該送信装置が各受信装置における受信ＳＮＲ等の受信環境をそれぞれ正確に知る必要がある。このような必要性から、各受信装置は自身の受信環境を送信装置にそれぞれフィードバックするという手法が採られる。

しかし、１台の送信装置で複数の受信装置を通信相手とするような通信システムの場合には、全ての受信装置が全てのサブキャリアブロックに関する受信ＳＮＲを送信装置にフィードバックすることは、フィードバックリンクのリソース消費量を非常に増加させることとなる。これにより、周波数利用効率が下がり、結果としてフィードバックリンクでのデータ伝送のスループットが下がってしまうという問題があった。

このような問題を解決するために、各受信装置において、受信される各サブキャリアブロックのうち平均ＳＮＲが高いものから順にＮ個のサブキャリアブロックの位置のみを送信装置にフィードバックすることにより、フィードバック情報量を減らすという方式が提案されている（下記非特許文献１参照）。図１２は、このような従来技術によるフィードバック情報生成の概念を示す図である。

図１２は、通信周波数帯域を１８個のサブキャリアブロックに分割している場合の例である。受信装置は、周波数選択性フェージングによる各サブキャリアブロックの平均ＳＮＲのうち上位５つ（図１３に示す＃ｎ１から＃ｎ５）をフィードバックする。このとき、受信装置は、例えば、各サブキャリアブロックにおけるＳＮＲをフィードバックする（ＳＮＲ（ｎ１）、ＳＮＲ（ｎ２）、ＳＮＲ（ｎ３）、ＳＮＲ（ｎ４）、ＳＮＲ（ｎ５））。
Zhong-Hai Han、Yong-Hwan Lee、「Opportunistic scheduling with partial channel information in OFDMA/FDD systems」、VTC2004-Fall. 2004 IEEE 60th Volume1、26-29 Sept.2004、P511-514 Vol.1

しかしながら、上述の従来技術では、最大ＳＮＲからＳＮＲの大きい順にＮ個のＳＮＲをフィードバックするようにしているが、精密な周波数スケジューリングを実現するためにはフィードバックする個数（Ｎ）をある程度大きくする必要があるため、やはりフィードバック情報量を十分には削減できないという問題があった。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであり、周波数利用効率を上げ、通信スループットを向上させる受信装置及び通信システムを提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。即ち、本発明は、複数のサブキャリアが、少なくとも１つのサブキャリアを含む複数のサブキャリアブロック（周波数ブロック）に分割されており、各受信装置への信号が当該サブキャリアブロック単位で配置されたマルチキャリア信号を受信する受信手段と、各サブキャリアブロックにそれぞれ配置された信号の受信状態を示す品質値を各サブキャリアブロックについてそれぞれ推定する推定手段と、当該品質値のうち高い品質値を有する高品質サブキャリアブロックを示す情報、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値、及び、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の閾値内にある品質値を有するサブキャリアブロックの区間を送信装置に通知する通知手段とを備える受信装置についてのものである。

本発明では、各受信装置が、複数のサブキャリアが少なくとも１つのサブキャリアを含む複数のサブキャリアブロックに分割されているマルチキャリア信号に関し、送信装置において各サブキャリアブロックに各受信装置への送信信号を配置するにあたって考慮される情報をそれぞれ通知する。

この通知される情報は、受信されたマルチキャリア信号の各サブキャリアブロックに配置された信号の受信状態を示す品質値に基づいて生成される。すなわち、通知される情報は、推定された各サブキャリアブロックの品質値のうち高い品質値を有する高品質サブキャリアブロックを示す情報、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値、及び、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の閾値内にある品質値を有するサブキャリアブロックの区間を含むように生成される。

ここで、サブキャリアブロックを示す情報とは、例えば、サブキャリアブロックの位置に関する情報であり、また、サブキャリアブロックを特定するためのブロック番号等であってもよい。また、品質値とは、例えば、信号対雑音比（ＳＮＲ）を示す値である。

このように、本発明では、受信装置がそれぞれ全てのサブキャリアブロックに関する品質値を送ることなく必要最小限の情報として、高い品質値を有する高品質サブキャリアブロックに関する情報（品質値を含む）及びその高品質サブキャリアブロックを基準とする所定の閾値に基づくサブキャリアブロック区間が通知される。

これにより、基地局装置では、受信品質が良いサブキャリアブロック付近の広い周波数領域に渡って良好な受信環境であることが保証されるという周波数選択性フェージングの一般的な性質に基づき、この高品質サブキャリアブロックに関する情報を基準にそれ以外のサブキャリアブロックに関する品質値等の受信環境情報を推定することができる。

よって、本発明によれば、受信装置から送信装置への通知情報の情報量を抑えることができ、かつ、各受信装置の正確な受信環境情報を送信装置へ提供することができるようになる。ひいては、当該受信装置と送信装置とからなる通信システムを考えた場合においても、システム全体として周波数利用効率を上げ、通信スループットを向上させることができるようになる。

また、上記通知手段により通知される、高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の閾値内にある品質値を有するサブキャリアブロックの区間としては、当該区間に含まれるサブキャリアブロックのうち最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報と最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報とが通知されるようにしてもよい。

これにより、送信装置では、受信装置におけるこの所定の閾値に関する情報を知っていさえすれば、高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の閾値内にある品質値を有するサブキャリアブロックについての品質値を推定することができる。

従って、本発明によれば、対象となるサブキャリアブロックを示す情報を通知すればよいため、受信装置から送信装置への通知情報の情報量をより抑えることができる。

また、上記通知手段は、当該最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報と当該最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報と共に、当該最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックにおける品質値、及び当該最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックにおける品質値も通知するようにしてもよい。

これにより、通知を受けた送信装置では、受信装置における受信状態をより正確に推定することができるようになる。

また、本発明は、上述の構成に加えて更に、受信された前記マルチキャリア信号の遅延分散を推定する分散推定手段を備えるようにしてもよい。この場合には、上記通知手段は、当該サブキャリアブロックの区間に替え、この分散推定手段により推定された遅延分散を通知するようにすればよい。

本発明では、高品質サブキャリアブロックにおける品質値、その高品質サブキャリアブロックを示す情報の他、遅延分散が送信装置へ通知される。

これにより、送信装置は、当該遅延分散により高品質サブキャリアブロックの有する周波数帯域周辺のサブキャリアブロックについて品質値の広がりを検知することができるため、そのような高品質サブキャリアブロックの有する周波数帯域周辺のサブキャリアブロックについて個々に品質値を通知されることなく、高品質サブキャリアブロックの品質値から推定することができる。

これにより、本発明によれば、受信装置における受信情報について少ない情報量の通知でも送信装置が正確な受信情報を推定することができる。

また、本発明は、上記通知手段が、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値と各サブキャリアブロックにおける品質値との差が、当該高品質サブキャリアブロックの周波数帯域から遠い周波数帯域を有するサブキャリアブロック程少ない情報量により、それぞれ表された差分情報を生成する生成手段を更に有するようにしてもよい。この場合、上記通知手段は、当該サブキャリアブロックの区間に替え、この差分情報を送信装置に通知するようにしてもよい。

本発明では、高品質サブキャリアブロックの周波数帯域周辺にあるサブキャリアブロックに関する高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の情報量により表された差分情報が、高品質サブキャリアブロックを示す情報、その高品質サブキャリアブロックの品質値と共に送信装置に通知される。

更に、当該差分情報は、当該高品質サブキャリアブロックの周波数帯域から遠い周波数帯域を有するサブキャリアブロック程少ない情報量となるように生成される。

これにより、上述の情報を受けた送信装置では、当該差分情報が表される情報量に関する情報を知ることにより、高品質サブキャリアブロックの周波数帯域周辺のサブキャリアブロックにおける品質情報を推定することができるようになる。

このように、本発明によれば、高い品質値を有する高品質サブキャリアブロック周辺の品質値を少ない情報量で送信装置に通知することができるため、受信装置から送信装置への通知情報の情報量を抑えながら、受信装置の受信状態を正確に通知することができる。

また、本発明は、上述の各受信装置からそれぞれ通知される情報に基づいて、各受信装置における各サブキャリアブロックに関する品質値をそれぞれ推定するようにし、この推定された品質値を元に、各受信装置への信号を当該サブキャリアブロック単位に配置する際に、対象となるサブキャリアブロックに関し高い品質値を有する受信装置への信号を優先的に配置する送信装置に関するものでもある。

すなわち、上述の本発明に係る受信装置によって情報量が抑えられたフィードバック情報においても、当該送信装置が各受信装置における受信状態を正確に把握することができるようにするものである。

従って、本発明は、上述の受信装置及び送信装置とからなる通信システムに関しても適用可能である。

また、本発明は、上述の本発明に係る受信装置及び送信装置と同様の特徴を有する通信方法、情報処理装置（コンピュータ）を本発明に係る受信装置及び送信装置として機能させるプログラム、或いは、当該プログラムを記録した記録媒体として実現可能である。また、本発明に係る受信装置及び送信装置とは、例えば、無線により相互に通信を行う通信装置であっても、有線により通信を行う通信装置であっても、また、コンピュータ内でインタフェース信号としての通信を行う装置、素子等であってもよい。

なお、本発明は、サブキャリアブロックへの信号割り当てに関するもの、すなわち、周波数スケジューリングに焦点を当てたものであり、時間軸における時間スケジューリングについては何ら限定するものではない。

本発明によれば、周波数利用効率を上げ、通信スループットを向上させる受信装置、通信システム及び通信方法を提供することができる。

図１は実施形態における基地局装置（送信装置）の機能構成を示す図である。 図２はＯＦＤＭフレームの構成例を示す図である。 図３はサブキャリア（周波数）ブロックの構成例を示す図である。 図４は実施形態における移動端末（受信装置）の機能構成を示す図である。 図５は実施形態における周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。 図６はユーザ割り当てに関する処理フローを示す図である。 図７は第一変形例における周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。 図８は第二変形例における周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。 図９は第三変形例における周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。 図１０は周波数選択性フェージングの例を示す図である。 図１１は周波数スケジューリングの例を示す図である。 図１２は従来技術によるフィードバック情報生成の概念を示す図である。

符号の説明

１０ パイロット多重部
１１、４３ シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部
１２ ＩＤＦＴ部
１３、４５ パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
１４、５２ デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部
１５、５１ アップコンバージョン部
２１、４１ ダウンコンバージョン部
２２、４２ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
２３ フィードバック情報抽出部
２４ ユーザ割当部
４４ ＤＦＴ部
４７ 信号対雑音比（ＳＮＲ）推定部
５３ フィードバック情報生成部

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における受信装置及び送信装置を有する通信システムについて説明する。以下の説明では、説明の便宜のため、本実施形態における受信装置と送信装置とは別々の通信装置として説明するが、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、以下に述べる受信機能及び送信機能双方を備える通信装置であってもよい。

また、本実施形態では、受信装置として移動端末を例に挙げ、送信装置として複数の移動端末と無線通信する基地局装置を例に挙げる。なお、それら通信装置はマルチキャリア伝送方式としてＯＦＤＭ方式を実現し得る機能を備えるものとする。また、本実施形態における通信装置としては、他に、有線により通信を行う電力線通信装置等やコンピュータ内でインタフェース信号としての通信を行う装置、素子等であってもよい。あくまで、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

〔送信装置〕
まず、本実施形態における送信装置としての基地局装置について説明する。以下、本実施形態における基地局装置の機能構成について図１を用いて説明する。図１は、基地局装置の機能構成を示す図である。

基地局装置は、パイロット多重部１０、シリアル／パラレル（以降、Ｓ／Ｐと表記する）変換部１１、ＩＤＦＴ部１２、パラレル／シリアル（以降、Ｐ／Ｓと表記する）変換部１３、デジタル／アナログ（以降、Ｄ／Ａと表記する）変換部１４、アップコンバージョン部１５、ダウンコンバージョン部２１、アナログ／デジタル（以降、Ａ／Ｄと表記する）変換部２２、フィードバック情報抽出部２３、ユーザ割当部２４等を有する。

パイロット多重部１０は、送信すべきデータ信号（制御信号等も含む）をユーザ割当部２４から受け、それと共にパイロット信号を受けると、当該データ信号とパイロット信号をＯＦＤＭフレームに基づく所定の位置に配置したシリアル信号列を生成する。ここで、ＯＦＤＭフレーム構成について図２を用いて簡単に説明する。図２は、本実施形態におけるＯＦＤＭフレーム構成の例を示す図である。

本実施形態におけるＯＦＤＭフレームは、各フレームがＮ_C個のサブキャリアから構成され、各フレームにはパイロット信号、データ信号等が所定の位置に配置される。図２は、Ｐ１からＰＮ_Cがパイロット信号を示し、Ｄａ（ｂ）（ａは２から１０、ｂは１からＮ_C）が各フレーム内のａシンボル目のｂサブキャリアに配置されるデータ信号を示す。なお、本発明は、ＯＦＤＭフレームを図２に示す構成に限定するものではない。

Ｓ／Ｐ変換部１１は、パイロット多重部１０により生成されたシリアル信号列をサブキャリア数（Ｎ_C）分並列に並べたパラレル信号に変換する。

ＩＤＦＴ部１２は、Ｓ／Ｐ変換部１１から出力されるパラレル信号に対して各ＯＦＤＭシンボル単位でＩＤＦＴ処理を行う。通常、このＩＤＦＴ処理で利用されるＩＤＦＴサイズＮは有効なサブキャリア数（Ｎ_C）よりも大きいため、ＩＤＦＴ部１２は、入力されたＮ_C個のパラレル信号の残りのＮ_C＋１からＮの区間にゼロ（０）信号を設定し、全部でＮ個のパラレル信号に対して、ＩＤＦＴ処理を行う。

ＩＤＦＴ部１２から出力される各サブキャリアの時間軸上の信号ＴＥ（ｆ）は、Ｐ／Ｓ変換部１３により合成多重され、ガードインターバル付加部（図示せず）等によりガードインターバルが付加され、Ｄ／Ａ変換部１４によりアナログ信号に変換される。この変換されたアナログ信号は、アップコンバージョン部１５により信号の中心周波数を無線送信周波数に変換され、アンテナ素子から送信される。

一方、基地局装置は、通信相手となる複数の移動端末から各移動端末の受信環境情報を受信する。受信された受信環境情報は以下の機能部により処理される。受信環境情報の内容の詳細については後述する。また、本実施形態では、この受信環境情報は単に無線通信により伝送されるものとするが、本発明は各移動端末から当該基地局装置へのこの受信環境情報の伝送方法について限定するものではない。

当該受信環境情報を含む無線周波数信号は、アンテナ素子により受信され、ダウンコンバージョン部２１によりベースバンド信号に変換される。このベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換部２２によりデジタル信号に変換された後、フィードバック情報抽出部２３に入力される。

フィードバック情報抽出部２３は、入力された信号から各移動端末の受信環境情報を取得する。フィードバック情報抽出部２３は、通信相手となる複数の移動端末の個々に関する受信環境情報をそれぞれ取得する。

ユーザ割当部２４は、フィードバック情報抽出部２３から渡された各移動端末に関する受信環境情報に基づき、送信要求を受けた各移動端末（ユーザ）用のデータ信号のうちどのユーザのデータ信号をどのサブキャリアブロック（周波数ブロックとしてもよい）で送信するかをスケジューリングする（以降、この処理をユーザ割当処理とも表記する）。ユーザ割当部２４は、Ｎ_C個のサブキャリアを複数のサブキャリアブロックに分割し、このサブキャリアブロック単位でユーザ割当処理を行う。

サブキャリア数Ｎ_Cに対するサブキャリアブロック数Ｎ_fblkの数の設定方法は特に限定されるものではなく、通信装置の設置環境等に応じて最適化されるべきである。また、Ｎ_C＞Ｎ_fblkであれば、Ｎ_CはＮ_fblkの整数倍になっている必要は無く、各ブロックが異なるサブキャリア数で構成されるようにしてもよい。また、送信装置及び受信装置間でサブキャリアブロックの構成を予め固定値として持つようにしてもよいし、当該サブキャリアブロックの構成を可変なものとし送信装置から受信装置に対して通知するようにしてもよい。

本実施形態では、Ｎ_CがＮ_fblkの整数倍になっており、各サブキャリアブロックがＮ_C／Ｎ_fblk個のサブキャリアを含むような構成とする。図３は、本実施形態におけるサブキャリアブロックの構成例を示す図である。図３に示すように、本実施形態では、サブキャリアＮ_Cがサブキャリアブロック数Ｎ_fblkで分割され、１つのサブキャリアブロックが４サブキャリアで構成される。

なお、ユーザ割当部２４における当該ユーザ割当処理の詳細については＜ユーザ割当処理＞の項にて説明する。ユーザ割当部２４は、送信フレームの所定の配置にユーザへの送信信号を適応的に割り当てたデータ信号を生成する。ユーザ割当部２４は、生成されたデータ信号をパイロット多重部１０に渡す。

〔受信装置〕
以下、本発明の実施形態における受信装置としての移動端末について図４を用いて説明する。図４は、本実施形態における移動端末の機能構成を示す図である。

本実施形態における移動端末は、ダウンコンバージョン部４１、Ａ／Ｄ変換部４２、Ｓ／Ｐ変換部４３、ＤＦＴ部４４、Ｐ／Ｓ変換部４５、信号対雑音比（以降、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）と表記する）推定部４７、アップコンバージョン部５１、Ｄ／Ａ変換部５２、フィードバック情報生成部５３等を有する。

ダウンコンバージョン部４１は、アンテナ素子により、上述のＯＦＤＭフレームにより構成される無線送信周波数信号を受信すると、この無線送信周波数信号をベースバンド信号に変換する。このベースバンド信号は、Ａ／Ｄ変換部４２によりデジタル信号に変換された後、Ｓ／Ｐ変換部４３により基地局装置でのＩＤＦＴサイズと同じＮサンプルのパラレル信号に変換される。なお、このとき、パラレル信号からガードインターバルが除去される。

ＤＦＴ部４４は、入力されたパラレル信号に対してＤＦＴ処理を行い、各サブキャリア成分に対応するＮ個の信号を出力する。このＤＦＴ処理で利用されるＤＦＴサイズは、送信装置で利用されたＩＤＦＴサイズと同じものである。このとき、出力されたＮ個の信号のうち、Ｎ_C＋１〜Ｎ個の信号は基地局装置により設定されたゼロ信号である。この出力されたパラレル信号は、Ｐ／Ｓ変換部４５によりシリアル信号列に並べ替えられ、その他の機能部（例えば、復調部）に渡される。また、この出力されたパラレル信号はＳＮＲ推定部４７にも渡される。

ＳＮＲ推定部４７は、ＤＦＴ部４４から渡された各サブキャリアに相当する信号列に基づいて、各サブキャリアブロックの平均ＳＮＲをそれぞれ推定する。この平均ＳＮＲは、例えば、対象となるサブキャリアブロックを構成する各サブキャリアのＳＮＲがそれぞれ求められ、それらを平均することにより得られるものとしてもよい。各サブキャリアブロックを構成するサブキャリア数等の情報は、移動端末内のメモリ等に記憶されるようにしてもよいし、予め基地局装置から通知されるようにしてもよい。推定された平均ＳＮＲは、フィードバック情報生成部５３に渡される。

フィードバック情報生成部５３は、渡された各サブキャリアブロックの平均ＳＮＲに基づき、基地局装置へフィードバックするための受信環境情報を生成する。なお、受信環境情報の生成処理については＜受信環境情報生成処理＞の項で説明する。

生成された受信環境情報は、Ｄ／Ａ変換部５２によりアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は、アップコンバージョン部５１により信号の中心周波数を無線送信周波数に変換され、アンテナ素子から送信される。

なお、本実施形態では、周波数―時間変換処理をＩＤＦＴとし、時間―周波数変換処理をＤＦＴとしているが、本発明はこれらに限定するものではなく、周波数―時間変換処理をＩＦＦＴとし、時間―周波数変換処理をＦＦＴとしてもよい。また、移動端末から基地局装置への上記受信環境情報の伝送方法はどのような手法を用いてもよい。

＜受信環境情報生成処理＞
以下、移動端末における受信環境情報生成処理について図５を用いて説明する。図５は、周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。

移動端末は、図５に示すような周波数選択性フェージングの影響を受けた信号を受信する。移動端末のＳＮＲ推定部４７は、当該フェージングの影響を受けた信号に関し各サブキャリアに相当する信号列をそれぞれ受けると、各サブキャリアブロックの平均ＳＮＲ（以降、単にＳＮＲと表記する）を推定する。図５では、棒線（四角）それぞれがサブキャリアブロックを示す。

フィードバック情報生成部５３は、この各サブキャリアブロックに関するＳＮＲに基づき、受信環境情報を以下のように生成する。まず、フィードバック情報生成部５３は、各サブキャリアブロックに関するＳＮＲの中からＳＮＲが最大のサブキャリアブロック番号を検出する（図５のサブキャリアブロック＃ｎ）。

次に、フィードバック情報生成部５３は、ＳＮＲの最大値から所定の閾値（−Ｘデシベル（ｄＢ））以内のＳＮＲを有するサブキャリアブロックのサブキャリアブロック番号を検出する。フィードバック情報生成部５３は、この検出されたサブキャリアブロックのうち最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックと最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックの番号をそれぞれ検出する（図５のサブキャリアブロック＃ｎ０及び＃ｎ１）。この所定の閾値（ＸｄＢ）は、システム共通の固定値として移動端末内のメモリ等に予め記憶されるようにしてもよいし、基地局装置から制御情報として通知されるようにしてもよい。

フィードバック情報生成部５３は、ＳＮＲの最大値（ＳＮＲ（ｎ））とこのサブキャリアブロック番号（ｎ）と検出された最小の周波数のサブキャリアブロック番号（ｎ０）と最大の周波数のサブキャリアブロック番号（ｎ１）とを含めた受信環境情報を生成する。なお、本実施形態では、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックを基準に受信環境情報を生成することとしているが、最大ＳＮＲに限定せず最大ＳＮＲに近いＳＮＲを有するサブキャリアブロックを基準にするようにしてもよい。

＜ユーザ割当処理＞
基地局装置では、上述の受信環境情報（ｎ、ＳＮＲ（ｎ）、ｎ０、ｎ１）を含んだ信号が受信されると、フィードバック情報抽出部２３により当該受信環境情報が抽出され、ユーザ割当部２４に渡される。

ユーザ割当部２４は、このように各移動端末に関する受信環境情報（ｎ、ＳＮＲ（ｎ）、ｎ０、ｎ１）をそれぞれ受けると、この受信環境情報に基づき、各移動端末に関するｎ０からｎ１区間の各サブキャリアブロックに関するＳＮＲをそれぞれ推定する。

各サブキャリアブロックに関するＳＮＲの推定においては、ｎ０及びｎ１でのＳＮＲを所定の閾値Ｘを用いてＳＮＲ（ｎ０）＝ＳＮＲ（ｎ）−Ｘ、ＳＮＲ（ｎ１）＝ＳＮＲ（ｎ）−Ｘと推定し、その他のサブキャリアブロックに関するＳＮＲを以下の（式１）のように推定する。

そして、ユーザ割当部２４は、この推定された情報を保持することにより、各移動端末に関するユーザ割当処理を実行する。このユーザ割当処理に関しては、ＭＡＸ−ＣＩやプロポーショナルフェア（proportional fair）などの技術が一般的に知られており、本発明はこれらいずれの手法若しくはその他の手法を用いるようにしてもよい。例えば、ＭＡＸ−ＣＩをもとにしたユーザ割当処理では、受信環境情報によりフィードバックされた各サブキャリアブロックに関するＳＮＲのうち、最も高いＳＮＲとなっているユーザがそのサブキャリアブロックに割り当てられる。受信環境情報に基づくＳＮＲが存在しなかったサブキャリアブロックに関しては、各ユーザの平均ＳＮＲのうち最も平均ＳＮＲが高いユーザが割り当てられる。

このＭＡＸ−ＣＩをもとにしたユーザ割当についての処理フローを図６に示す。図６に示す処理フローでは、まず、各サブキャリアブロックについて受信環境情報に基づいて推定されたＳＮＲが存在するかどうかが調べられる（Ｓ６０１）。対象となるサブキャリアブロックについていずれかの移動端末に関するＳＮＲが存在すると判定されると（Ｓ６０１；ＹＥＳ）、そのＳＮＲのうち最大ＳＮＲを有する移動端末を選択し、その移動端末を対象となるサブキャリアブロックへ割り当てる（Ｓ６０２）。

一方、対象となるサブキャリアブロックについてのＳＮＲが存在しないと判定されると（Ｓ６０１；ＮＯ）、各移動端末についてＳＮＲの平均値となる平均ＳＮＲが求められ、その平均ＳＮＲが最大となる移動端末を対象となるサブキャリアブロックへ割り当てる（Ｓ６０３）。

対象となるサブキャリアブロックについてのユーザ割当が完了すると、次のサブキャリアブロックを対象とし（Ｓ６０４）、上述の処理を全てのサブキャリアブロック分行う（Ｓ６０５）。

〈実施形態における作用／効果〉
本実施形態における基地局装置（送信装置）及び移動端末（受信装置）では、Ｎ_C個のサブキャリアからなるマルチキャリア信号であって、当該Ｎ_C個のサブキャリアがそれぞれ４つのサブキャリアからなるＮ_fblk個のサブキャリアブロック（周波数ブロック）に分割されており、各移動端末へのデータ信号が当該サブキャリアブロック単位で配置された信号が送受される。

各移動端末では、周波数選択性フェージングの影響を受けた上述のマルチキャリア信号が受信されると、ＳＮＲ推定部４７により当該受信された信号の各サブキャリアブロックに関するＳＮＲがそれぞれ推定される。

続いて、フィードバック情報生成部５３は、この各サブキャリアブロックに関するＳＮＲに基づき受信環境情報を生成する。この受信環境情報は、各サブキャリアブロックに関するＳＮＲのうちＳＮＲが最大のサブキャリアブロックのサブキャリアブロック番号（ｎ）、その最大ＳＮＲ、その最大ＳＮＲとの差分が所定の閾値（−ＸｄＢ）以内のＳＮＲを有するサブキャリアブロックのうち最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックと最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックの番号が含められる。この生成された受信環境情報は、基地局装置へ送信される。

基地局装置は、通信相手となる複数の移動端末のそれぞれから当該受信環境情報を受信する。この受信環境情報を受信した基地局装置では、当該受信環境情報に基づき、各移動端末における各サブキャリアブロックのＳＮＲがそれぞれ推定される。このＳＮＲの推定においては、基地局装置が複数の移動端末と共通に有する所定の閾値（ＸｄＢ）が利用される。

そして、各移動端末についての各サブキャリアブロックのＳＮＲがそれぞれ推定されると、それら推定されたＳＮＲを元に、送信信号における各サブキャリアブロックに関し高いＳＮＲを有する移動端末へ送信すべき信号が優先的に配置される。このようにデータ信号が配置されたマルチキャリア信号は複数の移動端末へ送信される。

このように、本実施形態では、各移動端末がそれぞれ全てのサブキャリアブロックに関するＳＮＲを送ることなく必要最小限の情報として、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックに関する情報（ＳＮＲ値を含む）及びそのサブキャリアブロックを基準とするサブキャリアブロック区間が通知される。基地局装置では、この最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックに関する情報を基準に、それ以外のサブキャリアブロックに関するＳＮＲが推定される。

これは、周波数選択性フェージングによる影響に比べ、相対的に１つのサブキャリアブロックの幅が小さくなることから各サブキャリアブロックのＳＮＲの変化が緩やかとなる傾向を用い、受信品質が最大となるサブキャリアブロック付近の広い周波数領域に渡って良好な受信環境であることが保証されるという考えに基づくものである。

これにより、本実施形態によれば、フィードバックリンクの情報量を抑えながら、正確な受信環境情報に基づく適応的な周波数割り当てを実現することができ、ひいては、当該基地局装置と複数の移動端末とからなる通信システム全体として周波数利用効率を上げ、通信スループットを向上させることができる。

〔第一変形例〕
上述の本実施形態における受信環境情報生成手法及びユーザ割当処理では、移動端末と基地局装置とがそれぞれ所定の閾値（ＸｄＢ）を共有し、移動端末が最大ＳＮＲからこの閾値以内のＳＮＲを有するサブキャリアブロックのうち最小周波数のサブキャリアブロック（ｎ０）と最大周波数のサブキャリアブロック（ｎ１）をそれぞれ通知することとしているが、基地局装置ではこの閾値の情報を持たず、移動端末からはサブキャリアブロック番号ｎ０及びｎ１と共に、サブキャリアブロックｎ０におけるＳＮＲとサブキャリアブロックｎ１におけるＳＮＲとをそれぞれ基地局装置へ通知するようにしてもよい（図７参照）。

この場合、本実施形態に比べ受信環境情報の情報量が増加するものの、ＳＮＲ（ｎ０）、ＳＮＲ（ｎ１）をＳＮＲ（ｎ）と閾値Ｘから推定していたものに比べ正確な値を用いることができるため、より正確にｎ０からｎ１区間のＳＮＲを推定することができる。

〔第二変形例〕
上述の本実施形態における受信環境情報生成手法及びユーザ割当処理では、移動端末が所定の閾値（ＸｄＢ）を用いて、最大ＳＮＲからの差分がこの閾値以内のＳＮＲを有するサブキャリアブロックに関する情報を通知することとしているが、移動端末からは、最大ＳＮＲ、そのサブキャリアブロック番号（ｎ）の他、遅延分散に関する情報を基地局装置へ通知するようにしてもよい。以下、第二変形例における移動端末の受信環境情報生成処理、及び基地局装置のユーザ割当処理について説明する。その他、移動端末及び基地局装置の機能構成等は上述の実施形態と同様とする。

＜受信環境情報生成処理＞
以下、移動端末における受信環境情報生成処理について図８を用いて説明する。図８は、第二変形例における周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。

移動端末は、図８に示すような周波数選択性フェージングの影響を受けたマルチキャリア信号を受信する。移動端末のＳＮＲ推定部４７は、当該フェージングの影響を受けた信号に関し各サブキャリアに相当する信号列をそれぞれ受けると、各サブキャリアブロックの平均ＳＮＲ（以降、単にＳＮＲと表記する）を推定する。図８では、棒線（四角）それぞれがサブキャリアブロックを示す。

フィードバック情報生成部５３は、まず、各サブキャリアブロックに関するＳＮＲの中からＳＮＲが最大のサブキャリアブロック番号を検出する（図８のサブキャリアブロック＃ｎ）。

次に、フィードバック情報生成部５３は、受信された信号の遅延分散を求める。この遅延分散は、図８に示すような受信信号について遅延プロファイル、すなわち、時間軸領域（時間−受信電力軸）の波形情報を得ることにより求められる。フィードバック情報生成部５３は、この得られた遅延プロファイルに基づき、当該遅延分散を求める。遅延分散σは、例えば、遅延プロファイルをＰ（ｔ）とした場合、以下の（式２）により求められる。この遅延分散情報の逆数は、当該受信信号のＳＮＲの分散（広がり）を示す。

フィードバック情報生成部５３は、ＳＮＲの最大値（ＳＮＲ（ｎ））とこのサブキャリアブロック番号（ｎ）と上述の遅延分散情報とを含めた受信環境情報を生成する。

＜ユーザ割当処理＞
基地局装置では、上述の受信環境情報（ｎ、ＳＮＲ（ｎ）、σ）を含んだ信号が受信されると、フィードバック情報抽出部２３により当該受信環境情報が抽出され、ユーザ割当部２４に渡される。

ユーザ割当部２４は、このように各移動端末に関する受信環境情報（ｎ、ＳＮＲ（ｎ）、σ）をそれぞれ受けると、各受信環境情報に基づき、各移動端末について、各サブキャリアブロックのＳＮＲをそれぞれ推定する。最大ＳＮＲ以外の各サブキャリアブロックｋに関するＳＮＲ（ＳＮＲ_est（ｋ））の推定は、例えば、以下の（式３）のように推定される。

ここでｔａｂｌｅ（ｘ）は、例えば、予めメモリ等に記憶されるテーブルから取得される値であってもよい。この場合、当該テーブルには、遅延分散σと最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックｎから対象となるサブキャリアブロックの周波数帯域の近さ（ｋ−ｎ）との関係におけるＳＮＲの減衰量がそれぞれ記憶されるようにしてもよい。

また、テーブルを用いるのではなく、ｔａｂｌｅ（ｘ）＝ａｘ²のように最大ＳＮＲからの減推量を放物線を示す関数等により予め定義しておくようにしてもよい。このように予めテーブルとして記憶された、若しくは予め関数として定義された減衰量算出に用いられる情報は、送信装置の設置環境、無線電波の伝搬環境等に応じて外部から調整可能となるようにしてもよい。

そして、ユーザ割当部２４は、この推定された情報を保持することにより、各移動端末に関するユーザ割当処理を実行する。以降のユーザ割当処理に関しては、本実施形態と同様である。

〈第二変形例における作用／効果〉
第二変形例における基地局装置（送信装置）及び移動端末（受信装置）では、最大ＳＮＲ、そのサブキャリアブロック番号（ｎ）の他、遅延分散情報σが基地局装置へ通知される。

基地局装置では、通信相手となる複数の移動端末のそれぞれから当該受信環境情報を受信すると、当該受信環境情報に基づき、各移動端末における各サブキャリアブロックのＳＮＲがそれぞれ推定される。第二変形例では、このＳＮＲの推定にあたって、最大ＳＮＲと遅延分散σとの関係において、実値のＳＮＲが通知されていないサブキャリアブロックについてのＳＮＲが推定される。

そして、各移動端末についての各サブキャリアブロックのＳＮＲがそれぞれ推定されると、それら推定されたＳＮＲを元に、送信信号における各サブキャリアブロックに関し高いＳＮＲを有する移動端末へ送信すべき信号が優先的に配置される。

このように、本実施形態では、各移動端末から通知される受信環境情報は、最大ＳＮＲに関する情報の他、遅延分散情報が含められる。

これにより、第二変形例によれば、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロック周辺のＳＮＲを少ない情報量（３つの情報）で基地局装置に通知することができるため、フィードバックリンクの情報量を抑えながら、正確な受信環境情報に基づく適応的な周波数割り当てを実現することができる。

〔第三変形例〕
上述の本実施形態における受信環境情報生成手法及びユーザ割当処理では、移動端末が所定の閾値（ＸｄＢ）を用いて、最大ＳＮＲからの差分がこの閾値以内のＳＮＲを有するサブキャリアブロックに関する情報を通知することとしているが、移動端末からは、最大ＳＮＲ、そのサブキャリアブロック番号（ｎ）の他、そのサブキャリアブロック番号（ｎ）の周辺のサブキャリアブロックに関するＳＮＲの最大ＳＮＲとの相対値を基地局装置へ通知するようにしてもよい。以下、第三変形例における移動端末の受信環境情報生成処理、及び基地局装置のユーザ割当処理について説明する。その他、移動端末及び基地局装置の機能構成等は上述の実施形態と同様とする。

＜受信環境情報生成処理＞
以下、移動端末における受信環境情報生成処理について図９を用いて説明する。図９は、第三変形例における周波数選択性フェージングと受信環境情報生成概念を示す図である。

移動端末は、図９に示すような周波数選択性フェージングの影響を受けたマルチキャリア信号を受信する。移動端末のＳＮＲ推定部４７は、当該フェージングの影響を受けた信号に関し各サブキャリアに相当する信号列をそれぞれ受けると、各サブキャリアブロックの平均ＳＮＲ（以降、単にＳＮＲと表記する）を推定する。図９では、棒線（四角）それぞれがサブキャリアブロックを示す。

フィードバック情報生成部５３は、まず、各サブキャリアブロックに関するＳＮＲの中からＳＮＲが最大のサブキャリアブロック番号を検出する（図９のサブキャリアブロック＃ｎ）。

次に、フィードバック情報生成部５３は、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックを中心にその周辺周波数帯域を有するサブキャリアブロックに関して最大ＳＮＲからのＳＮＲの差分情報を算出する。各サブキャリアブロックのＳＮＲの差分情報は、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックｎに対してサブキャリアブロックｋについてのＳＮＲ差分情報をΔＳＮＲ（ｋ）とすると、ΔＳＮＲ（ｋ
）＝ＳＮＲ（ｎ）−ＳＮＲ（ｋ）で表すことができる。

フィードバック情報生成部５３は、上述のように算出された各サブキャリアブロックに関するＳＮＲ差分情報を所定のビット数に設定する。このＳＮＲ差分情報を示すこのビット構成は、システムとして予め決まった固定のビット構成を用いるようにしてもよい。図９の例では、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックから所定の範囲（サブキャリアブロック分）離れる度に当該ＳＮＲ差分情報を示すために利用されるビット数が減少するように構成される場合の例を示している。

この場合には、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックｎにおけるＳＮＲを８ビットで示し、ＳＮＲ差分情報をサブキャリアブロックｎから３サブキャリアブロック内のサブキャリアブロックについては３ビットで示し、それ以降３サブキャリアブロック毎に１ビットずつ減らすようにしている。これをサブキャリアブロックｋで以下のように表すことができる。

（１）０＜｜ｋ−ｎ｜≦３のとき、
ΔＳＮＲ（ｋ）＝「０００」：０ｄＢ以上１ｄＢ未満
＝「００１」：１ｄＢ以上２ｄＢ未満
・・・
＝「１１１」：７ｄＢ以上
（２）３＜｜ｋ−ｎ｜≦６のとき、
ΔＳＮＲ（ｋ）＝「００」：０ｄＢ以上２ｄＢ未満
＝「０１」：２ｄＢ以上４ｄＢ未満
＝「１０」：４ｄＢ以上６ｄＢ未満
＝「１１」：６ｄＢ以上
（３）６＜｜ｋ−ｎ｜≦９のとき、
ΔＳＮＲ（ｋ）＝「０」：０ｄＢ以上４ｄＢ未満
＝「１」：４ｄＢ以上
（４）９＜｜ｋ−ｎ｜のとき、受信環境情報生成しない。

＜ユーザ割当処理＞
基地局装置では、上述の受信環境情報（ｎ、ＳＮＲ（ｎ）、｜ｋ−ｎ｜≦９の各サブキャリアブロックのＳＮＲ差分情報ΔＳＮＲ（ｋ））を含んだ信号が受信
されると、フィードバック情報抽出部２３により当該受信環境情報が抽出され、ユーザ割当部２４に渡される。

ユーザ割当部２４は、このように各移動端末に関する受信環境情報をそれぞれ受けると、この受信環境情報に基づき、各移動端末に関する｜ｋ−ｎ｜≦９区間の各サブキャリアブロックをそれぞれ推定する。このとき、ユーザ割当部２４は、上述のＳＮＲ差分情報を示すためのビット構成については把握されているものとし、これら情報に基づき、各サブキャリアブロックのＳＮＲを推定する。このＳＮＲ差分情報を示すビット構成については、固定情報として予めメモリ等に記憶されているようにしてもよいし、基地局装置及び移動端末間で必要に応じて相互に通知するようにしてもよい。

そして、ユーザ割当部２４は、この推定された情報を保持することにより、各移動端末に関するユーザ割当処理を実行する。以降のユーザ割当処理に関しては、本実施形態と同様である。

〈第三変形例における作用／効果〉
第三変形例における基地局装置（送信装置）及び移動端末（受信装置）では、最大ＳＮＲ、そのサブキャリアブロック番号（ｎ）の他、そのサブキャリアブロック番号（ｎ）の周辺周波数帯域を有するサブキャリアブロックに関するＳＮＲの最大ＳＮＲとの差分情報が基地局装置へ通知される。

更に、この最大ＳＮＲとの差分情報は、所定のビット構成で示された状態で受信環境情報が生成される。第三変形例では、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックｎから所定のサブキャリアブロック範囲離れる度に利用されるビット数が減少するように構成される。

基地局装置は、通信相手となる複数の移動端末のそれぞれから当該受信環境情報を受信すると、当該受信環境情報に基づき、各移動端末における各サブキャリアブロックのＳＮＲがそれぞれ推定される。このＳＮＲの推定においては、複数の移動端末がＳＮＲの差分情報を設定したビット構成を基地局装置が知っていることにより実現される。

そして、各移動端末についての各サブキャリアブロックのＳＮＲがそれぞれ推定されると、それら推定されたＳＮＲを元に、送信信号における各サブキャリアブロックに関し高いＳＮＲを有する移動端末へ送信すべき信号が優先的に配置される。

このように、本実施形態では、各移動端末から通知される受信環境情報は、最大ＳＮＲに関する情報の他、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロックｎの周辺のサブキャリアブロックについての最大ＳＮＲとのＳＮＲの差分情報が所定のビット数で丸められて生成される。

これも本実施形態と同様、周波数選択性フェージングによる影響に比べ、相対的に１つのサブキャリアブロックの幅が小さくなることから各サブキャリアブロックのＳＮＲの変化が緩やかとなる傾向を用いたものである。

これにより、第三変形例によれば、最大ＳＮＲを有するサブキャリアブロック周辺のＳＮＲを少ない情報量で基地局装置に通知することができるため、フィードバックリンクの情報量を抑えながら、正確な受信環境情報に基づく適応的な周波数割り当てを実現することができる。

Claims (5)

1. 複数のサブキャリアが、少なくとも１つのサブキャリアを含む複数のサブキャリアブロックに分割されており、各通信装置への信号が当該サブキャリアブロック単位で配置されたマルチキャリア信号を他の通信装置から受信する受信手段と、
   各サブキャリアブロックにそれぞれ配置された信号の受信状態を示す品質値を各サブキャリアブロックについてそれぞれ推定する推定手段と、
   前記品質値のうち高い品質値を有する高品質サブキャリアブロックを示す情報、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値、及び、当該高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の閾値内にある品質値を有するサブキャリアブロックの区間を他の通信装置に通知する通知手段と、
   を備える通信装置。
2. 前記通知手段は、前記高品質サブキャリアブロックにおける品質値との差が所定の閾値内にある品質値を有するサブキャリアブロックの区間として、当該区間に含まれるサブキャリアブロックのうち最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報と最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報とを前記他の通信装置に通知する、
   請求項１に記載の通信装置。
3. 前記通知手段は、前記最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報と前記最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックを示す情報と共に、当該最小周波数帯域を有するサブキャリアブロックにおける品質値、及び当該最大周波数帯域を有するサブキャリアブロックにおける品質値も前記他の通信装置に通知する、
   請求項２に記載の通信装置。
4. 受信された前記マルチキャリア信号の遅延分散を推定する分散推定手段を更に備え、
   前記通知手段は、前記サブキャリアブロックの区間に替え、前記分散推定手段により推定された遅延分散を前記他の通信装置に通知する、
   請求項１に記載の通信装置。
5. 前記通知手段は、
   前記高品質サブキャリアブロックにおける品質値と各サブキャリアブロックにおける品質値との差が、当該高品質サブキャリアブロックの周波数帯域から遠い周波数帯域を有するサブキャリアブロック程少ない情報量により、それぞれ表された差分情報を生成する生成手段を更に有し、
   前記サブキャリアブロックの区間に替え、前記差分情報を前記他の通信装置に通知する、
   請求項１に記載の通信装置。

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