JP5366946B2 - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、シングルキャリア通信方式及びマルチキャリア通信方式を切り替える無線送信装置及び無線送信方法に関する。

３ＧＰＰ ＬＴＥ（3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution）の拡張版であるＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、上り回線において、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single
Carrier-Frequency Division Multiple Access）とＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）とを切り替えるハイブリッド送信が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。

ＯＦＤＭＡの利点は、ＳＣ−ＦＤＭＡと比較して、柔軟な周波数リソース割り当てができるので、周波数スケジューリングゲインが得られることである。よって、ＯＦＤＭＡの方がスループット性能を向上させることができる。一方、ＳＣ−ＦＤＭＡの利点は、ＯＦＤＭＡと比較して、送信信号のピークと平均電力の比を示すＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）及びＣＭ（Cubic Metric）が小さいことである。そのため、最大送信電力の規格が同じ電力増幅器をＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとに用いた場合、送信信号を歪なく送信するために必要な電力増幅器のバックオフをＳＣ−ＦＤＭＡの方がより小さくすることができる。よって、ＳＣ−ＦＤＭＡの方が実際に送信可能な最大電力を大きくすることができるので、カバレッジ性能を向上させることができる。

ハイブリッド送信は、移動局の通信環境に応じてＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとを適応的に切り替えることにより、上記それぞれの利点を得ることができる。

ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとの切り替えを、移動局の送信電力の余力（増加可能な電力）を示すパワーヘッドルーム（以下、「ＰＨＲ：Power headroom」という）情報に基づいて、基地局が制御することが検討されている。非特許文献１には、送信電力が小さいため、ＰＨＲに余裕がある移動局にはＯＦＤＭＡを適用し、送信電力が大きいため、ＰＨＲに余裕がない移動局にはＳＣ−ＦＤＭＡを適用することが記載されている。

ここで、ＬＴＥで検討されているＰＨＲの定義と送信方法について説明する。ＬＴＥでは、基地局が送信電力制御、ＭＣＳ（Modulation and channel Coding Scheme）制御及び送信帯域幅制御を行う際にＰＨＲを用いるため、移動局がＰＨＲをデータチャネルによって送信する。非特許文献２には、式（１）によるＰＨＲの定義とＰＨＲの送信条件が記載されている。

ここで、ＰＨＲはパワーヘッドルーム［ｄＢ］、Ｐ_ＭＡＸは最大送信電力［ｍＷ］、Ｍは割り当て周波数リソースブロック数、Ｐ_０はオフセット（基地局からシグナリングされるパラメータ）［ｄＢ］、ＰＬはパスロスレベル［ｄＢ］、αはパスロスに対する重み係数、Δ_ＭＣＳはＭＣＳに依存したオフセット、ｆ（Δ_ｉ）はクローズドループ制御される送信電力制御値を示す。

移動局が移動するとパスロスが変動するため、ＰＨＲも時間的に変動する。そのため、移動局は、所定の周期や所定の条件を満たす場合に、ＰＨＲを基地局に通知する必要があ
る。非特許文献２には、ＰＨＲがＹ［ｄＢ］以下の場合、あるいは、パスロスがＸ［ｄＢ］変化した場合、移動局はＰＨＲを基地局に通知することが開示されている。また、Ｎフレーム間隔でＰＨＲを通知することも記載されている（Ｙ、Ｘ、Ｎはパラメータ）。

また、非特許文献３には、ＰＨＲはデータのＭＡＣ（Medium Access Control）情報として、データチャネル（ＬＴＥではＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel））によって送信されることが記載されている。

図１にＰＨＲとスループット性能の関係を示す。図１において、実線はＯＦＤＭＡの特性を示し、点線はＳＣ−ＦＤＭＡの特性を示す。図１に示すように、ＰＨＲに余裕がある（ＰＨＲが大きい）場合は、ＯＦＤＭＡの方がＳＣ−ＦＤＭＡよりも周波数スケジューリング効果等のメリットにより、スループット性能が良好である。一方、ＰＨＲに余裕がない（ＰＨＲが小さい）場合は、ＯＦＤＭＡとＳＣ−ＦＤＭＡのスループット性能は逆転し、ＳＣ−ＦＤＭＡのスループット性能が良好となる。

ＯＦＤＭＡのスループット性能が劣化するのは、ＰＨＲが小さくなると、ＣＭ及びＰＡＰＲ分の電力増幅器のバックオフが必要となり、基地局から指示された送信電力レベルで移動局がデータを送信することができないためである。一方、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＣＭ及びＰＡＰＲはＯＦＤＭＡよりも小さく、電力増幅器に必要なバックオフも小さいため、基地局の指示通りの送信電力レベルで移動局はデータを送信することができ、スループット性能の劣化を抑制することができる。よって、スループット性能が一致するＰＨＲでＯＦＤＭＡとＳＣ−ＦＤＭＡの切り替えを行うことが理想的である。

また、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、上り回線において、プリコーディングを適用すること（ここでは、送信パワーアンプの前でストリーム多重することを意味する）が検討されている。以下、プリコーディングを適用することをプリコーディングＯＮ、プリコーディングを適用しないことをプリコーディングＯＦＦと記載する。

プリコーディングＯＮで指向性送信することにより、受信ＳＩＮＲを向上させることができるという利点がある。しかしながら、ＯＦＤＭＡでは、もともと送信信号のＣＭが十分大きいため、プリコーディングＯＮとＯＦＦとではＣＭの変化はほとんどないが、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、プリコーディングＯＮとＯＦＦとではＣＭに差が生じてしまう。

図２に、発明者らが行った計算機シミュレーション結果を示す。図２から分かるように、ＯＦＤＭＡではプリコーディングＯＮとＯＦＦとでＣＭに差がほとんどない。一方、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、プリコーディングＯＦＦとＯＮとでは、ＣＭに１．３ｄＢの差が生じることが分かる。そのため、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、プリコーディングＯＦＦの方が、実際に送信可能な最大電力を大きくすることができるので、カバレッジ性能を向上させることができる。よって、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＰＨＲ情報に基づいて、基地局がプリコーディングのＯＮ/ＯＦＦの切り替えを制御することが考えられる。

図３にＳＣ−ＦＤＭＡにおけるＰＨＲとスループット性能の関係を示す。図３において、実線はプリコーディングＯＮの特性を示し、点線はプリコーディングＯＦＦの特性を示す。図３に示すように、ＰＨＲに余裕がある（ＰＨＲが大きい）場合は、プリコーディングＯＮの方がＯＦＦよりも、指向性送信によるＳＩＮＲ向上等のメリットにより、スループット性能が良好である。一方、ＰＨＲに余裕がない（ＰＨＲが小さい）場合は、プリコーディングＯＮとＯＦＦのスループット性能は逆転し、プリコーディングＯＦＦのスループット性能が良好となる。

プリコーディングＯＮのスループット性能が劣化するのは、ＰＨＲが小さくなると、Ｃ
Ｍ及びＰＡＰＲ分の電力増幅器のバックオフが必要となり、基地局から指示された送信電力レベルで移動局がデータを送信することができないためである。一方、プリコーディングＯＦＦでは、ＣＭ及びＰＡＰＲはプリコーディングＯＮのときよりも小さく、電力増幅器に必要なバックオフも小さいため、基地局の指示通りの送信電力レベルで移動局はデータを送信することができ、スループット性能の劣化を抑制することができる。よって、スループット性能が一致するＰＨＲで、ＳＣ−ＦＤＭＡにおけるプリコーディングのＯＮ／ＯＦＦの切り替えを行うことが理想的である。

また、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄでは、上り回線において、DFT-s-OFDM with SDC方式を用いて、シングルキャリア送信とマルチキャリア送信を切り替えることが検討されている（例えば、非特許文献４参照）。

図４は、DFT-s-OFDM with SDC方式の送信装置の概略構成を示すブロック図である。図４に示すように、この送信装置では、データ信号にＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）処理を行い、ＤＦＴ後のデータ信号を周波数領域にマッピングする。マッピングしたデータ信号をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理及びＣＰ（Cyclic Prefix）付加して送信する。図４に示すサブキャリアマッピング部がデータ信号の周波数領域へのマッピング方法を制御することにより、シングルキャリア送信とマルチキャリア送信とを切り替えることができる。具体的には、周波数領域でのデータ分割数（以下、「ＳＤ：Spectrum Division数」という）が１ならば、シングルキャリア送信となり、ＳＤ数≧２ならばマルチキャリア送信となる。基地局は、移動局の通信環境に応じてＳＤ数を制御することにより、シングルキャリア送信とマルチキャリア送信とを適応的に切り替えることができる。

DFT-s-OFDM with SDC方式では、ＳＤ数を大きくして、送信データの周波数割り当ての自由度を増やすことにより、周波数スケジューリングゲインが得られるという利点がある。しかしながら、ＳＤ数を大きくするほどＣＭが増加してしまう。

図５に、発明者らが行ったDFT-s-OFDM with SDC方式でＳＤ数とＣＭの関係を評価した計算機シミュレーション結果を示す。図５から分かるように、ＳＤ数を大きくするほどＣＭが増加する。そのため、ＳＤ数が小さい方が、実際に送信可能な最大電力を大きくすることができるので、カバレッジ性能を向上させることができる。よって、DFT-s-OFDM with SDC方式では、ＰＨＲ情報に基づいて、基地局がＳＤ数の大小の切り替えを制御することが考えられる。

図６にDFT-s-OFDM with SDC方式におけるＰＨＲとスループット性能の関係を示す。図６において、実線はＳＤ数大（例えばＳＤ数≧３）の特性を示し、点線はＳＤ数小（例えばＳＤ数＜３）の特性を示す。図６に示すように、ＰＨＲに余裕がある（ＰＨＲが大きい）場合は、ＳＤ数大の方がＳＤ数小よりも、送信データの割り当て自由度向上による周波数スケジューリングゲイン向上等のメリットにより、スループット性能が良好である。一方、ＰＨＲに余裕がない（ＰＨＲが小さい）場合は、ＳＤ数大とＳＤ数小のスループット性能は逆転し、ＳＤ数小のスループット性能が良好となる。

ＳＤ数大のスループット性能が劣化するのは、ＰＨＲが小さくなると、ＣＭ及びＰＡＰＲ分の電力増幅器のバックオフが必要となり、基地局から指示された送信電力レベルで移動局がデータを送信することができないためである。一方、ＳＤ数小では、ＣＭ及びＰＡＰＲはＳＤ数大のときよりも小さく、電力増幅器に必要なバックオフも小さいため、基地局の指示通りの送信電力レベルで移動局はデータを送信することができ、スループット性能の劣化を抑制することができる。よって、スループット性能が一致するＰＨＲで、ＳＤ数大／小の切り替えを行うことが理想的である。

Panasonic, REV-080007, "Technical proposals and considerations for LTE advanced" 3GPP TSG RAN IMT Advanced Workshop, Shenzhen, China, April 7-8, 2008 Nokia Siemens Networks, Nokia, R1-081464, "Triggers for Power Headroom Reports in EUTRAN Uplink" 3GPP TSG RAN WG1 Meeting #52bis, Shenzhen, China, 31 March - 4 April, 2008 Ericsson, Nokia Corporation, Nokia Siemens Networks, NTT DoCoMo, Qualcomm Europe, Samsung, R2-074682, "Uplink Scheduling Information in E-UTRAN" 3GPP TSG-RAN WG2 Meeting #60, Jeju, South Korea, 5 - 9 November 2007 NEC, R1-081752, "Proposals on PHY related aspects in LTE Advanced" 3GPP TSG RAN1#53, Kansas City, MO, USA, 5-9 May, 2008

しかしながら、上述したＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとの切り替え方法では、移動局のＰＨＲの変化を基地局が常に把握することができず、基地局が把握しているＰＨＲが実際の移動局のＰＨＲとずれた場合、基地局の切り替え制御が遅延してしまうという問題がある。具体的には、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えが遅延すると、基地局が指示した送信電力レベルよりも移動局が送信できる電力レベルが低くなり、基地局の受信ＳＮＲが小さくなって、受信誤りが発生しやすくなる。

同様に、上述したＳＣ−ＦＤＭＡにおけるプリコーディングのＯＮ／ＯＦＦの切り替え方法では、プリコーディングＯＮからＯＦＦへの切り替えが遅延すると、基地局が指示した送信電力レベルよりも移動局が送信できる電力レベルが低くなり、基地局の受信ＳＮＲが小さくなって、受信誤りが発生しやすくなる。

同様に、上述したＳＤ数大小の切り替え方法では、ＳＤ数大からＳＤ数小への切り替えが遅延すると、基地局が指示した送信電力レベルよりも移動局が送信できる電力レベルが低くなり、基地局の受信ＳＮＲが小さくなって、受信誤りが発生しやすくなる。

なお、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとの切り替え、プリコーディングＯＮ／ＯＦＦの切り替え、ＳＤ数大小の切り替え制御の遅延時間を低減するために、ＰＨＲの報告頻度を多くすると、ＰＨＲ送信によるオーバーヘッドが増加して、データのスループットが低下してしまう。

本発明の目的は、シグナリング量の増加を抑制しつつ、通信方式の切り替えによって生じるスループットの低下を抑制する無線送信装置及び無線送信方法を提供することである。

本発明の無線送信装置は、異なる複数の通信方式の１つを用いて信号を送信する無線送信装置であって、自装置のパワーヘッドルームを算出する算出手段と、通信方式の切り替えを要求するトリガ信号を送信するか否かの判定に用いる閾値を通信方式毎に設定する設定手段と、前記パワーヘッドルームが前記閾値を下回る場合、前記トリガ信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線送信方法は、異なる複数の通信方式の１つを用いて信号を送信する無線送信方法であって、無線送信装置のパワーヘッドルームを算出する算出工程と、通信方式の切り替えを要求するトリガ信号を送信するか否かの判定に用いる閾値を通信方式毎に設定する設定工程と、前記パワーヘッドルームが前記閾値を下回る場合、前記トリガ信号を送信する送信工程と、を具備するようにした。

本発明によれば、シグナリング量の増加を抑制しつつ、通信方式の切り替えによって生じるスループットの低下を抑制することができる。

ＰＨＲとスループット性能の関係を示す図 ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとにおいてそれぞれプリコーディングＯＮ／ＯＦＦとしたときのＣＭを示す図 ＳＣ−ＦＤＭＡにおけるＰＨＲとスループット性能の関係を示す図 DFT-s-OFDM with SDC方式の送信装置の概略構成を示すブロック図 DFT-s-OFDM with SDC方式でＳＤ数とＣＭの関係を示す図 DFT-s-OFDM with SDC方式におけるＰＨＲとスループット性能の関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る移動局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る基地局の構成を示すブロック図 図７に示した移動局と図８に示した基地局との通信手順を示すシーケンス図 ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え判定に用いる閾値を示す図 ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡへの切り替え判定に用いる閾値を示す図 本発明の実施の形態２に係る移動局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る移動局の構成を示すブロック図 ＰＭＩの一例を示す図 本発明の実施の形態３に係る基地局の構成を示すブロック図 プリコーディングＯＮ／ＯＦＦの切り替え判定に用いる閾値を示す図 本発明の実施の形態４に係る移動局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る基地局の構成を示すブロック図 ＳＤ数の大小の切り替え判定に用いる閾値を示す図

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。ただし、実施の形態において、同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図７は、本発明の実施の形態１に係る移動局１００の構成を示すブロック図である。以下、図７を用いて移動局１００の構成について説明する。

データ生成部１０１は、移動局１００が送信するデータを生成し、生成したデータをスイッチ部１０２に出力する。また、データ生成部１０１は、後述するトリガ信号送信判定部１１７からＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとの通信方式の切り替えを促す切り替えトリガ信号が出力された場合には、データのＭＡＣ情報に切り替えトリガ信号を含め、ＭＡＣ情報をスイッチ部１０２に出力する。

スイッチ部１０２は、後述する通信方式設定部１１５からの指示に従って、データ生成部１０１から出力されたデータをＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部１０３に出力するかＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１０４に出力するかを切り替える。具体的には、スイッチ部１０２は、通信方式設定部１１５からＳＣ−ＦＤＭＡの指示があった場合
には、ＤＦＴ部１０３にデータを出力し、通信方式設定部１１５からＯＦＤＭＡの指示があった場合には、Ｓ／Ｐ変換部１０４にデータを出力する。

ＤＦＴ部１０３は、スイッチ部１０２から出力されたデータにＤＦＴ処理を施してマッピング部１０５に出力する。一方、Ｓ／Ｐ変換部１０４は、スイッチ部１０２から出力されたデータをシリアル系列からパラレル系列に変換してマッピング部１０５に出力する。

マッピング部１０５は、ＤＦＴ部１０３から出力されたデータ又はＳ／Ｐ変換部１０４から出力されたデータを基地局によってスケジューリングされた周波数帯域にマッピングしてＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）部１０６に出力する。すなわち、ＤＦＴ部１０３から出力されたデータの各データシンボルが送信周波数帯域全体にマッピングされる。一方、Ｓ／Ｐ変換部１０４から出力されたデータの各データシンボルがそれぞれ１つのサブキャリアにマッピングされる。

ＩＤＦＴ部１０６は、マッピング部１０５から出力された周波数領域の信号にＩＤＦＴ処理を施し、時間領域の信号に変換してＣＰ（Cyclic Prefix）付加部１０７に出力する。

ＣＰ付加部１０７は、ＩＤＦＴ部１０６から出力された信号のフレーム後端の一部をＣＰとしてコピーし、ＣＰを信号のフレーム先頭に付加する。ＣＰが付加された信号は送信ＲＦ部１０８に出力される。

送信ＲＦ部１０８は、ＣＰ付加部１０７から出力された信号にＤ／Ａ変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を施してアンテナ１０９から基地局へ送信する。

受信ＲＦ部１１０は、基地局から送信された信号をアンテナ１０９を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を施して復調部１１１に出力する。

復調部１１１は、受信ＲＦ部１１０から出力された信号に等化処理及び復調処理を行い、復調結果をパスロス測定部１１２及びスケジューリング情報検出部１１３に出力する。

パスロス測定部１１２は、復調部１１１から出力された信号のうち、送信電力が既知である下り回線の共通パイロット信号の受信レベルを測定して、測定した受信レベルに基づいて、伝播路で受けたパスロスレベルを測定する。測定したパスロスレベルはＰＨＲ算出部１１４に出力される。

スケジューリング情報検出部１１３は、復調部１１１から出力された信号のうち、基地局によって指示されたＭＣＳ、送信帯域幅及び送信電力制御情報などのスケジューリング情報と、データチャネルの通信方式を示す情報とを検出し、検出したスケジューリング情報及びデータチャネルの通信方式を示す情報をＰＨＲ算出部１１４及び通信方式設定部１１５に出力する。

ＰＨＲ算出部１１４は、パスロス測定部１１２から出力されたパスロスレベル及びスケジューリング情報検出部１１３から出力されたスケジューリング情報及びデータチャネルの通信方式を示す情報に基づいて、データチャネルの送信電力レベルを求め、式（１）に示したように、ＰＨＲを算出する。算出されたＰＨＲはトリガ信号送信判定部１１７に出力される。

通信方式設定部１１５は、スケジューリング情報検出部１１３から出力された信号のう
ち、データチャネルの通信方式を示す情報、すなわち、ＳＣ−ＦＤＭＡ又はＯＦＤＭＡをスイッチ部１０２及びＰＨＲ閾値設定部１１６に設定する。

ＰＨＲ閾値設定部１１６は、通信方式設定部１１５によって設定された通信方式に応じて、ＰＨＲ閾値を決定し、決定したＰＨＲ閾値をトリガ信号送信判定部１１７に出力する。

トリガ信号送信判定部１１７は、ＰＨＲ算出部１１４から出力されたＰＨＲとＰＨＲ閾値設定部１１６から出力されたＰＨＲ閾値との大小比較、すなわち、閾値判定を行い、判定結果に基づいて、通信方式の切り替えを促す切り替えトリガ信号（ＰＨＲ又は切り替え要求フラグ）を生成する。生成された切り替えトリガ信号はデータ生成部１０１に出力される。なお、切り替えトリガ信号の送信判定方法の詳細については後述する。

図８は、本発明の実施の形態１に係る基地局２００の構成を示すブロック図である。以下、図８を用いて基地局２００の構成について説明する。

受信ＲＦ部２０２は、移動局１００から送信された信号をアンテナ２０１を介して受信し、受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を施してＣＰ除去部２０３に出力する。

ＣＰ除去部２０３は、受信ＲＦ部２０２から出力された信号のＣＰを除去し、ＣＰを除去した信号をＤＦＴ部２０４に出力する。

ＤＦＴ部２０４は、ＣＰ除去部２０３から出力された信号にＤＦＴ処理を施して、時間領域から周波数領域に変換した信号をデマッピング部２０５に出力する。

デマッピング部２０５は、ＤＦＴ部２０４から出力された周波数領域の信号のうち、基地局２００がスケジューリングした周波数帯域から受信データを抽出し、周波数領域等化部２０６に出力する。

周波数領域等化部２０６は、パイロット信号から求めたチャネル推定値を用いて、デマッピング部２０５から出力された受信データが、伝播路で受けた周波数領域での振幅、位相変動を補正する等化処理を行い、等化処理後の受信データをＩＤＦＴ部２０７及びＰ／Ｓ変換部２０８に出力する。

ＩＤＦＴ部２０７は、周波数領域等化部２０６から出力された受信データにＩＤＦＴ処理を施し、時間領域の信号に変換してスイッチ部２０９に出力する。

Ｐ／Ｓ変換部２０８は、周波数領域等化部２０６から出力された受信データをパラレル系列からシリアル系列に変換してスイッチ部２０９に出力する。

スイッチ部２０９は、後述する通信方式決定部２１２から出力された通信方式がＳＣ−ＦＤＭＡの場合、ＩＤＦＴ部２０７から出力されたデータをデータ復号部２１０に出力し、通信方式決定部２１２から出力された通信方式がＯＦＤＭＡの場合、Ｐ／Ｓ変換部２０８から出力されたデータをデータ復号部２１０に出力する。

データ復号部２１０は、スイッチ部２０９から出力されたデータを復号し、復号したデータをトリガ信号検出部２１１に出力する。

トリガ信号検出部２１１は、データ復号部２１０から出力されたデータに含まれる切り
替えトリガ信号を検出し、検出した切り替えトリガ信号を通信方式決定部２１２に出力する。

通信方式決定部２１２は、トリガ信号検出部２１１から出力された切り替えトリガ信号に基づいて、移動局１００が次回送信するデータチャネルの通信方式の切り替えを決定し、切り替え指示情報を変調部２１３に出力する。具体的には、切り替えトリガ信号が通信方式の切り替えを要求する信号である場合、通信方式決定部２１２は、通信方式を切り替える。つまり、現在の通信方式がＳＣ−ＦＤＭＡであれば、移動局１００が次回送信するデータチャネルはＯＦＤＭＡとする。現在の通信方式がＯＦＤＭＡであれば、移動局が次回送信するデータチャネルはＳＣ−ＦＤＭＡとする。また、トリガ信号検出部２１１から出力された切り替えトリガ信号が、通信方式の切り替えを要求する信号ではない場合、現在の通信方式を、移動局１００が次回送信するデータチャネルの通信方式として決定する。

変調部２１３は、通信方式決定部２１２から出力された切り替え指示情報を変調し、変調信号を送信ＲＦ部２１４に出力する。

送信ＲＦ部２１４は、変調部２１３から出力された変調信号にＤ／Ａ変換、増幅及びアップコンバート等の送信処理を施してアンテナ２０１から移動局１００へ送信する。

次に、図７に示した移動局１００と図８に示した基地局２００との通信手順について図９を用いて説明する。

図９において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）３０１では、基地局２００が上り回線のデータチャネルのスケジューリング情報（ＭＣＳ、送信帯域幅及び送信電力制御情報など）を移動局１００に送信する。

ＳＴ３０２では、移動局１００は、基地局２００から指示されたスケジューリング情報によって決まる送信電力レベルと移動局１００の最大送信電力レベルとの電力比に基づいて、ＰＨＲを算出し、ＳＴ３０３では、算出したＰＨＲに基づいて、基地局２００から指示されているデータチャネルの通信方式を切り替える必要があるか否か判定する（トリガ信号送信判定）。具体的には、現在のデータチャネルの通信方式に応じて予め設定した閾値と、算出したＰＨＲとを大小比較（閾値判定）することにより、通信方式の切り替えが必要か否かを決定する。なお、閾値の設定方法の詳細については後述する。

ＳＴ３０３において通信方式の切り替えが必要と判定された場合、ＳＴ３０４では、移動局１００が切り替えトリガ信号（ＰＨＲ又は切り替え要求フラグ）をデータのＭＡＣ情報に含めて、データチャネルを用いて基地局２００に送信し、ＳＴ３０５では、基地局２００は、移動局１００から送信されたデータを復調し、切り替えトリガ信号を取得する。

ＳＴ３０６では、基地局２００が切り替えトリガ信号及び移動局１００のＰＨＲに基づいて、次回のデータチャネルの通信方式を決定し、ＳＴ３０７では、決定した通信方式に切り替える指示を移動局１００に送信する。

ここで、ＰＨＲ閾値設定方法とトリガ信号送信判定方法について説明する。

まず、図１０に示すように、ＰＨＲ閾値設定部１１６は、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致するＰＨＲよりもＰＨＲが大きい位置に閾値Ｘ１を設ける。この閾値Ｘ１は、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えの判定に用いられる。具体的には、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致するＰＨＲから、所定値だ
け大きい位置に閾値Ｘ１を設定する。

ＰＨＲ閾値設定部１１６は、通信方式設定部１１５によって設定される通信方式がＯＦＤＭＡの場合に、閾値としてＸ１をトリガ信号送信判定部１１７に設定する。トリガ信号送信判定部１１７は、ＰＨＲ算出部１１４からのＰＨＲと閾値Ｘ１との関係が下記の式（２）を満たす場合に、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えトリガ信号の送信を決定する。
ＰＨＲ≦Ｘ１ ・・・（２）

このように、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致するＰＨＲから、所定値だけ大きい位置に閾値Ｘ１を予め設定し、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡの切り替えトリガ信号を送信することにより、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え制御が遅延することによるスループット性能の劣化を低減することができる。また、ＰＨＲが式（２）を満たす場合のみ、切り替えトリガ信号を送信するので、シグナリング量を抑制することができる。

なお、図１０では、ＯＦＤＭＡのスループット性能が急激に劣化するブレークポイントに閾値Ｘ１を設定しているが、必ずしもそのポイントに閾値Ｘ１を設定する必要はない。ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致する位置（スループット性能のクロスポイント）より大きい位置に閾値Ｘ１を設定することにより、切り替えの制御遅延があり、基地局が想定するＰＨＲがずれた場合でも、性能劣化を低減することができる。

なお、閾値Ｘ１は、スループット性能のクロスポイントとブレークポイントとの間に設定されることが望ましい。閾値Ｘ１に上限をつけることで、ＰＨＲ通知によるオーバーヘッドの増加を防止することができる。また、このようなＰＨＲの範囲では、ＯＦＤＭＡのスループット性能の傾きが大きく、ＯＦＤＭＡとＳＣ−ＦＤＭＡのスループット性能差が小さくなるため、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡに早めに切り替えても、スループット性能の低下量を小さく抑えることができる。

また、想定する移動局のＰＨＲの時間変動速度に応じて、閾値Ｘ１を決めてもよい。例えば、移動速度が低速であるため、ＰＨＲの時間変化が小さいことが想定される移動局には、より小さい閾値Ｘ１を設定する。逆に、移動速度が高速であるため、ＰＨＲの時間変化が大きいことが想定される移動局には、より大きい閾値Ｘ１を設定する。これにより、各移動局は、ＯＦＤＭＡの利点を最大限に得ることができると共に、ＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え遅延による性能劣化を防止することができる。

次に、上述したＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えに用いる閾値Ｘ１に加えて、図１１に示すように、ＰＨＲ閾値設定部１１６は、ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡへの切り替えに用いる閾値Ｘ２を設ける。具体的には、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致する位置に閾値Ｘ２（ただし、Ｘ２≦Ｘ１）を設ける。

ＰＨＲ閾値設定部１１６は、通信方式設定部１１５によって設定される通信方式がＳＣ−ＦＤＭＡの場合に、閾値としてＸ２をトリガ信号送信判定部１１７に設定する。トリガ信号送信判定部１１７は、閾値Ｘ２とＰＨＲ算出部１１４からのＰＨＲとの関係が下記の式（３）を満たす場合に、ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡへの切り替えトリガ信号の送信を決定する。
ＰＨＲ≧Ｘ２ ・・・（３）

このように、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致するＰＨＲに閾値Ｘ２を予め設定し、ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡの切り替えトリガ信号を送信すること
により、ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡの切り替えを早急に行うことができ、ＯＦＤＭＡの利点である周波数スケジューリングゲインをより得ることができる。また、ＰＨＲが式（３）を満たす場合のみ、切り替えトリガ信号を送信するので、シグナリング量を抑制することができる。

なお、Ｘ１とＸ２の関係式を式（４）のように予め定義すれば、基地局から移動局への閾値のシグナリング量を低減することができる。ここで、αは基地局と移動局とが既知の係数を意味する。
Ｘ１＝Ｘ２＋α ・・・（４）

スループット性能のブレークポイントとなるＰＨＲは送信信号のＣＭ［ｄＢ］に依存するため、αはＳＣ−ＦＤＭＡ信号とＯＦＤＭＡ信号のＣＭをもとに定義するとよい。例えば、ＱＰＳＫの場合、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号のＣＭは１．２ｄＢ、ＯＦＤＭＡ信号のＣＭは４．０ｄＢになるので、その差から、α＝２．８ｄＢと定義すればよい。

これにより、閾値Ｘ１又はＸ２のいずれか１つの閾値を基地局から移動局へ通知すればよいので、シグナリング量を低減することができる。移動局は、一方の閾値と予めシステムで決めたαとから、他方の閾値を導出することができる。

また、移動局のＰＨＲの変動速度、又は、移動局のＭＣＳと式（４）に示したαとを関連付けてもよい。具体的には、移動局のＰＨＲの変動速度が速いほどαを大きく設定し、移動局のＰＨＲの変動速度が遅いほどαを小さく設定する。また、ＭＣＳによってスループット性能のＰＨＲに対する傾きが変わるため、傾きが急峻になるＭＣＳの場合（符号化率が低いＭＣＳなど）には、αをより大きく設定し、傾きが緩やかになるＭＣＳの場合には、αをより小さく設定する。これにより、閾値Ｘ２を予め決めておくと、各移動局の状況に応じた閾値Ｘ１を設定することができる。

また、通信方式を切り替えた後の所定時間内に限り、ＰＨＲ閾値設定部１１６は、閾値を切り替えないようなヒステリシス制御を行うことにより、切り替えトリガ信号の送信頻度を低減することができる。すなわち、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへ切り替えた後の所定時間（所定フレーム）＝Ｔ１内は、ＳＣ−ＦＤＭＡ送信であるけれども、ＯＦＤＭＡへの切り替えの判定に、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え判定に用いる閾値Ｘ１を用いる。また、ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡへ切り替えた後の所定時間＝Ｔ２（ただし、Ｔ２≦Ｔ１）内は、ＯＦＤＭＡ送信であるけれども、ＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えの判定に、ＳＣ−ＦＤＭＡからＯＦＤＭＡへの切り替え判定に用いる閾値Ｘ２を用いる。

これにより、ＰＨＲが閾値Ｘ１とＸ２との間に位置する場合でも、切り替えトリガ信号の頻繁な発生を防止することができるため、シグナリング量を抑制することができる。

また、ＯＦＤＭＡへ切り替えた後のヒステリシスな時間Ｔ２をＴ１より小さくすることにより、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え遅延をより低減することができる。

このように実施の形態１によれば、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡのスループット性能が一致するＰＨＲから所定値だけ大きい位置に閾値Ｘ１を予め設定し、ＯＦＤＭＡ通信方式におけるＰＨＲが閾値Ｘ１を下回る場合に、移動局がＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡの切り替えトリガ信号を送信することにより、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え制御遅延を低減することができ、遅延によるスループット性能の劣化を回避することができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、切り替えトリガ信号をデータチャネルのＭＡＣ情報としてデータに含めて送信する場合について説明したが、本発明の実施の形態２では、ＯＦＤＭＡ送信時のみＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えトリガ信号を専用の制御チャネルによって送信する場合について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態２に係る移動局４００の構成を示すブロック図である。以下、図１２を用いて移動局４００の構成について説明する。なお、図１２が図７と異なる点は、トリガ信号生成部４０１及びＤＦＴ部４０２を追加したことである。

トリガ信号生成部４０１は、トリガ信号送信判定部１１７から出力された信号に基づいて、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えトリガ信号を生成し、生成した切り替えトリガ信号をＤＦＴ部４０２に出力する。トリガ信号生成部４０１が生成する切り替えトリガ信号は、切り替え要求をするか否かを示す１ビットの情報でよいので、例えば、トリガ信号生成部４０１は、その１ビットを所定の符号で拡散して、切り替えトリガ信号を生成する。

ＤＦＴ部４０２は、トリガ信号生成部４０１から出力された時間領域の切り替えトリガ信号にＤＦＴ処理を施して周波数領域に変換し、マッピング部１０５に出力する。

マッピング部１０５は、ＤＦＴ部１０３から出力されたデータ又はＳ／Ｐ変換部１０４から出力されたデータを基地局によってスケジューリングされた周波数帯域にマッピングしてＩＤＦＴ部１０６に出力する。また、マッピング部は、基地局によって周期的に割り当てられた制御チャネルの送信リソースにＤＦＴ部４０２から出力された切り替えトリガ信号をマッピングしてＩＤＦＴ部１０６に出力する。

なお、図１２には、データチャネルと切り替えトリガ信号を送信する制御チャネルの送信構成を示したが、これら２つのチャネルを同時送信する必要はなく、どちらか１つのチャネルを送信してもよい。

ここで、切り替えトリガ信号送信用の制御チャネルについて説明する。基地局は、ＯＦＤＭＡ送信を行う移動局に対して、切り替えトリガ信号を送信するための制御チャネルの送信リソース（時間、周波数、符号など）を周期的に割り当てる。切り替えトリガ信号は切り替えを要求するか否かの１ビットの情報でよいので、必要な送信リソースはデータチャネルに比較して小さい。トリガ信号送信判定部１１７では、パスロスレベルと前回送信したデータチャネルのスケジューリング情報に基づいて、実施の形態１と同様な方法により、切り替えトリガ信号を送信するか否かを決定する。

よって、移動局４００へのデータチャネルの割り当てがない場合にも、移動局４００は、専用の制御チャネルを使って、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えトリガ信号を送信することができる。

このように実施の形態２によれば、データチャネルの割り当てがない場合でも、専用の制御チャネルを用いて、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替えトリガ信号を送信することにより、ＯＦＤＭＡからＳＣ−ＦＤＭＡへの切り替え遅延を低減することができ、遅延による性能劣化を低減することができる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、ＯＦＤＭＡとＳＣ−ＦＤＭＡとの切り替えに使うトリガ信号について説明したが、本発明の実施の形態３では、プリコーディングＯＮとＯＦＦとの切り替えに使うトリガ信号（ＰＨＲ情報など）について説明する。

図１３は、本発明の実施の形態３に係る移動局５００の構成を示すブロック図である。以下、図１３を用いて移動局５００の構成について説明する。なお、図１３が図７と異なる点は、通信方式設定部１１５をプリコーディング情報設定部５０１に、ＰＨＲ閾値設定部１１６をＰＨＲ閾値設定部５０２に、トリガ信号送信判定部１１７をトリガ信号送信判定部５０３に、スイッチ部１０２をデータ分割部５０４にそれぞれ変更し、プリコーディング部５０５を追加したことである。また、Ｓ／Ｐ変換部１０４を削除し、ＤＦＴ部１０３、マッピング部１０５、ＩＤＦＴ部１０６、ＣＰ付加部１０７、送信ＲＦ部１０８及びアンテナ１０９をそれぞれ２系統に変更した。

プリコーディング情報設定部５０１は、スケジューリング情報検出部１１３から出力された信号のうち、プリコーディングマトリクス情報（以下、「ＰＭＩ：Precoding Matrix
Information」という）をＰＨＲ閾値設定部５０２及びプリコーディング部５０５に設定する。ＰＭＩの一例としては、図１４に示すように、ＰＭＩ番号（ＰＭＩ＃）１〜３にそれぞれプリコーディング部５０５で乗算すべき行列が予め対応付けられている。

ＰＨＲ閾値設定部５０２は、プリコーディング情報設定部５０１によって設定されたＰＭＩに応じて、ＰＨＲ閾値を決定し、決定したＰＨＲ閾値をトリガ信号送信判定部５０３に出力する。

トリガ信号送信判定部５０３は、ＰＨＲ算出部１１４から出力されたＰＨＲとＰＨＲ閾値設定部５０２から出力されたＰＨＲ閾値との大小比較、すなわち、閾値判定を行い、判定結果に基づいて、プリコーディングＯＮ／ＯＦＦの切り替えを促す切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を生成する。生成された切り替えトリガ信号はデータ生成部１０１に出力される。なお、切り替えトリガ信号の送信判定方法の詳細については後述する。

データ分割部５０４は、データ生成部１０１から出力されたデータを２つのストリームに分割し、一方のストリームをＤＦＴ部１０３−１に出力し、他方のストリームをＤＦＴ部１０３−２に出力する。

プリコーディング部５０５は、プリコーディング情報設定部５０１によって設定されたＰＭＩに対応する行列をＤＦＴ部１０３−１，１０３−２から出力された２つのストリームに乗算して、マッピング部１０５−１，１０５−２に出力する。具体的には、プリコーディング部５０５に入力する２つのストリーム信号をＳ１，Ｓ２、乗算する行列をＰ、ＩＤＦＴ部１０６へ出力する２つのストリーム信号をＳ１’、Ｓ２’とすると、図１４のＰＭＩ＃１が設定された場合、式（５）となる。

また、図１４のＰＭＩ＃２が設定された場合、式（６）となる。

式（５）から分かるように、ＰＭＩ＃１の場合、出力信号Ｓ１’、Ｓ２’は、入力信号Ｓ１とＳ２が加算されない信号になる。このように、ＰＭＩ＃１を用いた場合、送信ＲＦ部１０８−１，１０８−２（送信パワーアンプ）の前でストリーム多重しないため、プリコーディングＯＦＦとなる。また、式（６）から分かるように、ＰＭＩ＃２及びＰＭＩ＃
３の場合、出力信号Ｓ１’、Ｓ２’は、入力信号Ｓ１とＳ２が加算された信号になる。このように、送信ＲＦ部１０８−１，１０８−２（送信パワーアンプ）の前でストリーム多重するため、プリコーディングＯＮとなる。

図１５は、本発明の実施の形態３に係る基地局６００の構成を示すブロック図である。以下、図１５を用いて基地局６００の構成について説明する。なお、図１５が図８と異なる点は、ＭＩＭＯ信号分離部６０１及びデータ結合部６０２を追加し、通信方式決定部２１２をプリコーディング情報決定部６０３に変更したことである。また、Ｐ／Ｓ変換部２０８及びスイッチ部２０９は削除し、アンテナ２０１、受信ＲＦ部２０２、ＣＰ除去部２０３、ＤＦＴ部２０４、デマッピング部２０５及びＩＤＦＴ部２０７をそれぞれ２系統に変更した。

ＭＩＭＯ信号分離部６０１は、２つのアンテナ２０１−１，２０１−２を経由した受信パイロット信号からチャネル推定値を求め、求めたチャネル推定値を用いて、デマッピング部２０５−１，２０５−２から出力された信号を２つのストリームに分離し、一方のストリームをＩＤＦＴ部２０７−１に出力し、他方のストリームをＩＤＦＴ部２０７−２に出力する。

データ結合部６０２は、ＩＤＦＴ部２０７−１，２０７−２から出力された２つのストリームを結合し、データ復号部２１０に出力する。

プリコーディング情報決定部６０３は、トリガ信号検出部２１１から出力された切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）に基づいて、移動局５００が次回送信に用いるＰＭＩを決定する。具体的には、プリコーディング情報決定部６０３は、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を検出した場合、移動局５００の次回送信はプリコーディングＯＦＦに決定し、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を検出しない場合、移動局５００の次回送信はプリコーディングＯＮに決定する。

ここで、移動局５００のＰＨＲ閾値設定方法とトリガ信号送信判定方法について説明する。

図１６に示すように、ＰＨＲ閾値設定部５０２は、実施の形態１と同様に閾値を設ける。ここでは、実施の形態１のＳＣ−ＦＤＭＡがプリコーディングＯＦＦに対応し、ＯＦＤＭＡがプリコーディングＯＮに対応する。

まず、プリコーディングＯＮとＯＦＦのスループット性能が一致するＰＨＲよりもＰＨＲが大きい位置に閾値Ｙ１を設ける。この閾値Ｙ１は、プリコーディングＯＮのときに用いる。

ＰＨＲ閾値設定部５０２は、プリコーディング情報設定部５０１によって設定されるＰＭＩがプリコーディングＯＮの行列の場合（図１４ではＰＭＩ＃２及び＃３の場合）、閾値としてＹ１をトリガ信号送信判定部５０３に設定する。トリガ信号送信判定部５０３は、ＰＨＲ算出部１１４からのＰＨＲと閾値Ｙ１との関係が下記の式（７）を満たす場合に、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）の送信を決定する。
ＰＨＲ≦Ｙ１ ・・・（７）
このように、プリコーディングＯＮとＯＦＦのスループット性能が一致するＰＨＲから、所定値だけ大きい位置に閾値Ｙ１を予め設定し、ＰＨＲを送信することにより、プリコーディングＯＮからＯＦＦへの切り替え制御が遅延することによるスループット性能の劣化を低減することができる。

さらに、プリコーディングＯＮとＯＦＦのスループット性能が一致するＰＨＲに閾値Ｙ２（ただし、Ｙ２≦Ｙ１）を設ける。この閾値Ｙ２は、プリコーディングＯＦＦのときに用いる。

ＰＨＲ閾値設定部５０２は、プリコーディング情報設定部５０１によって設定されるＰＭＩがプリコーディングＯＦＦの行列の場合（図１４ではＰＭＩ＃１の場合）に、閾値としてＹ２をトリガ信号送信判定部５０３に設定する。トリガ信号送信判定部５０３は、閾値Ｙ２とＰＨＲ算出部１１４からのＰＨＲとの関係が下記の式（８）を満たす場合に、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）の送信を決定する。
ＰＨＲ≦Ｙ２ ・・・（８）
このように、プリコーディングＯＮとＯＦＦのスループット性能が一致するＰＨＲに閾値Ｙ２を予め設定し、ＰＨＲを送信することにより、プリコーディングＯＦＦからＯＮの切り替えを早急に行うことができ、プリコーディングＯＮの利点である受信ＳＩＮＲ向上を図ることができる。

また、式（７）又は式（８）を満たす場合は、常に切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を送信するので、切り替え遅延を低減でき、よりダイナミックなプリコーディングＯＮ／ＯＦＦの切り替え制御が可能になる。

このように実施の形態３によれば、プリコーディングＯＮとＯＦＦのスループット性能が一致するＰＨＲから所定値だけ大きい位置に閾値Ｙ１を予め設定し、プリコーディングＯＮのときにＰＨＲが閾値Ｙ１を下回る場合、及び、プリコーディングＯＦＦのときにＰＨＲが閾値Ｙ２を下回る場合、移動局が切り替えトリガ信号を送信することにより、プリコーディングＯＮ／ＯＦＦの切り替え制御を低減することができ、遅延によるスループット性能の劣化を回避することができる。

なお、ＯＦＤＭＡ送信時は、プリコーディングＯＮ／ＯＦＦでＣＭの変化はほとんどないため、実施の形態３のように、プリコーディングＯＮ／ＯＦＦでＰＨＲ閾値を変える必要はない。実施の形態３で示したように、もともとＣＭが低いＳＣ−ＦＤＭＡのプリコーディングＯＮ／ＯＦＦに用いることで効果が得られる。

なお、実施の形態１と同様に、Ｙ１とＹ２の関係式を式（４）のように予め定義すれば、基地局から移動局への閾値のシグナリング量を低減することができる。ただし、αはプリコーディングＯＮとＯＦＦのＣＭをもとに定義するとよい。図２より、ＳＣ−ＦＤＭＡのプリコーディングＯＦＦのときのＣＭは１．２ｄＢ、プリコーディングＯＦＦのときのＣＭは２．５ｄＢになるので、その差から、α＝１．３ｄＢと定義すればよい。

（実施の形態４）
実施の形態１では、ＯＦＤＭＡとＳＣ−ＦＤＭＡの切り替えに使うトリガ信号について説明したが、本発明の実施の形態４では、DFT-s-OFDM with SDC方式でＳＤ数の大小の切り替えに使うトリガ信号について説明する。

図１７は、本発明の実施の形態４に係る移動局７００の構成を示すブロック図である。以下、図１７を用いて移動局７００の構成について説明する。なお、図１７が図７と異なる点は、マッピング部１０５をマッピング部７０１に、ＰＨＲ閾値設定部１１６をＰＨＲ閾値設定部７０３に、トリガ信号送信判定部１１７をトリガ信号送信判定部７０４にそれぞれ変更し、ＳＤ数設定部７０２を追加したことである。また、スイッチ部１０２及びＳ／Ｐ変換部１０４は削除した。

マッピング部７０１は、後述するＳＤ数設定部７０２から設定されたＳＤ数（周波数領
域における送信データの分割数（連続帯域数））にしたがって、ＤＦＴ部１０３から出力されたデータを周波数領域にマッピングしてＩＤＦＴ部１０６に出力する。

ＳＤ数設定部７０２は、スケジューリング情報検出部１１３から出力された信号のうち、ＳＤ数情報をマッピング部７０１及びＰＨＲ閾値設定部７０３に設定する。

ＰＨＲ閾値設定部７０３は、ＳＤ数設定部７０２によって設定されたＳＤ数に応じて、ＰＨＲ閾値を決定し、決定したＰＨＲ閾値をトリガ信号送信判定部７０４に出力する。

トリガ信号送信判定部７０４は、ＰＨＲ算出部１１４から出力されたＰＨＲとＰＨＲ閾値設定部７０３から出力されたＰＨＲ閾値との大小比較、すなわち、閾値判定を行い、判定結果に基づいて、ＳＤ数の大小の切り替えを促す切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を生成する。生成された切り替えトリガ信号はデータ生成部１０１に出力される。なお、切り替えトリガ信号の送信判定方法の詳細については後述する。

図１８は、本発明の実施の形態４に係る基地局８００の構成を示すブロック図である。以下、図１８を用いて基地局８００の構成について説明する。なお、図１８が図８と異なる点は、通信方式決定部２１２をＳＤ数決定部８０１に変更し、Ｐ／Ｓ変換部２０８及びスイッチ部２０９を削除したことである。

ＳＤ数決定部８０１は、トリガ信号検出部２１１から出力された切り替えトリガ信号に基づいて、移動局７００が次回送信に用いるＳＤ数を決定する。具体的には、ＳＤ数決定部８０１は、切り替えトリガ信号としてＰＨＲを検出した場合、移動局７００の次回送信はＳＤ数小（例えばＳＤ数＜３）の範囲で最も周波数スケジューリングゲインが得られると推定されるＳＤ数に決定し、ＰＨＲを検出しない場合、移動局７００の次回送信はＳＤ数大（例えばＳＤ数≧３）の範囲で最も周波数スケジューリングゲインが得られると推定されるＳＤ数に決定する。

ここで、移動局７００のＰＨＲ閾値設定方法とトリガ信号送信判定方法について説明する。

図１９に示すように、ＰＨＲ閾値設定部７０３は、実施の形態１と同様に閾値を設ける。ここでは、実施の形態１のＳＣ−ＦＤＭＡがＳＤ数小に対応し、ＯＦＤＭＡがＳＤ数大に対応する。

ＳＤ数大とＳＤ数小のスループット性能が一致するＰＨＲよりもＰＨＲが大きい位置に閾値Ｚ１を設ける。この閾値Ｚ１は、ＳＤ数大のときに用いる。

ＰＨＲ閾値設定部７０３は、ＳＤ数設定部７０２によって設定されるＳＤ数が大の範囲である場合（例えば、ＳＤ数≧３の場合）、閾値としてＺ１をトリガ信号送信判定部７０４に設定する。トリガ信号送信判定部７０４は、ＰＨＲ算出部１１４からのＰＨＲと閾値Ｚ１との関係が下記の式（９）を満たす場合に、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）の送信を決定する。
ＰＨＲ≦Ｚ１ ・・・（９）
このように、ＳＤ数大とＳＤ数小のスループット性能が一致するＰＨＲから、所定値だけ大きい位置に閾値Ｚ１を予め設定し、ＰＨＲを送信することにより、ＳＤ数大からＳＤ数小への切り替え制御が遅延することによるスループット性能の劣化を低減することができる。

さらに、ＳＤ数大とＳＤ数小のスループット性能が一致するＰＨＲに閾値Ｚ２（ただし
、Ｚ２≦Ｚ１）を設ける。この閾値Ｚ２は、ＳＤ数小のときに用いる。

ＰＨＲ閾値設定部７０３は、ＳＤ数設定部７０２によって設定されるＳＤ数が小の範囲である場合（例えば、ＳＤ数＜３の場合）に、閾値としてＺ２をトリガ信号送信判定部７０４に設定する。

トリガ信号送信判定部７０４は、閾値Ｚ２とＰＨＲ算出部１１４からのＰＨＲとの関係が下記の式（１０）を満たす場合に、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）の送信を決定する。
ＰＨＲ≦Ｚ２ ・・・（１０）
このように、ＳＤ数大とＳＤ数小のスループット性能が一致するＰＨＲに閾値Ｚ２を予め設定し、ＰＨＲを送信することにより、ＳＤ数小からＳＤ数大の切り替えを早急に行うことができ、ＳＤ数大の利点である周波数割り当て自由度の向上による周波数スケジューリング効果をより得ることができる。

このように実施の形態４によれば、ＳＤ数大とＳＤ数小のスループット性能が一致するＰＨＲから所定値だけ大きい位置に閾値Ｚ１を予め設定し、ＳＤ数大のときにＰＨＲが閾値Ｚ１を下回る場合、及び、ＳＤ数小のときにＰＨＲが閾値Ｚ２を下回る場合、移動局が切り替えトリガ信号を送信することにより、ＳＤ数の大小の切り替え制御を低減することができ、遅延によるスループット性能の劣化を回避することができる。

なお、ＯＦＤＭＡ送信時は、ＳＤ数大とＳＤ数小でＣＭの変化はほとんどないため、実施の形態４のように、ＳＤ数大とＳＤ数小でＰＨＲ閾値を変える必要はない。実施の形態４で示したように、もともとＣＭが低いＳＣ−ＦＤＭＡのＳＤ数制御に用いることで効果が得られる。

なお、上記実施の形態３、４の移動局において、さらに切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）の報告周期を設けてもよい。具体的には、ＰＨＲが式（７）又は式（８）を満たし、かつ、前回の切り替えトリガ信号報告から所定の報告周期を超えている場合に、切り替えトリガ信号を送信する。これにより、切り替えトリガ信号報告のオーバーヘッドが低減できる。また、ＰＨＲが閾値Ｚ１と閾値Ｚ２の間にある場合に、ＰＨＲ報告周期をより短くすることで、切り替え遅延を低減することができる。

なお、実施の形態１と同様に、Ｚ１とＺ２の関係式を式（４）のように予め定義すれば、基地局から移動局への閾値のシグナリング量を低減することができる。ただし、αはＳＤ数大とＳＤ数小のＣＭをもとに定義するとよい。図５より、ＳＤ数小（例えば、ＳＤ数＜３）のときのＣＭは平均１．７ｄＢ、ＳＤ数大(例えば、ＳＤ数≧３)のときのＣＭは平均３．０ｄＢになるので、その差から、α＝１．３ｄＢと定義すればよい。

なお、上記実施の形態３、４でも、実施の形態１、２と同様に、ＰＨＲが閾値をまたぐ場合のみ、切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を送信してもよい。これにより、切り替えトリガ信号報告によるオーバーヘッドを低減することができる。

なお、上記実施の形態１、２でも、実施の形態３、４と同様に、ＰＨＲが閾値以下となる場合に、常に切り替えトリガ信号（ＰＨＲ）を送信してもよい。これにより、よりダイナミックに通信方式を切り替えたい場合には、切り替え遅延を低減することができる。

また、上記各実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡと記載したが、本発明はこれに限定されず、シングルキャリア（Single-Carrier）通信方式であればよい。また、上記各実施の形態では、ＯＦＤＭＡと記載したが、本発明はこれに限定されず、マルチキャリア（Multi-Carrier）通信方式であればよい。ただし、マルチキャリア信号は、例えば、複数のシン
グルキャリア信号を周波数領域で多重した信号も含み、上記実施の形態におけるＯＦＤＭＡ信号と同様に扱うことができる。

また、上記各実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとを切り替える移動局について記載したが、本発明はこれに限定されず、ＣＭ及びＰＡＰＲの大きさが異なる２つの通信方式をＰＨＲに基づいて切り替える通信システムであればよい。すなわち、上記各実施の形態では、ＣＭ及びＰＡＰＲが小さい通信方式をＳＣ−ＦＤＭＡ、ＣＭ及びＰＡＰＲが大きい通信方式をＯＦＤＭＡとして扱っている場合を例示している。これ以外の通信方式として、例えば、ＣＭ及びＰＡＰＲが小さい通信方式をＳＣ−ＦＤＭＡ、ＣＭ及びＰＡＰＲが大きい通信方式をＣＤＭＡとして扱ってもよいし、ＣＭ及びＰＡＰＲが小さい通信方式をＣＤＭＡ、ＣＭ及びＰＡＰＲが大きい通信方式をＯＦＤＭＡとして扱ってもよい。

また、上記各実施の形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡとＯＦＤＭＡとの切り替えは基地局が決定するものとして説明したが、本発明はこれに限定されず、切り替えを移動局が決定するようにしてもよい。この場合、移動局は、切り替えを要求する切り替えトリガ信号の代わりに、切り替えを行ったか否かを示す信号を基地局に送信すればよい。

また、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

２００８年６月１７日出願の特願２００８−１５８０１７及び２００８年９月１１日出願の特願２００８−２３３７１０の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明にかかる無線送信装置及び無線送信方法は、例えば、移動通信システム等に適用できる。

Claims (7)

1. 異なる複数の通信方式の１つを用いて信号を送信する無線送信装置であって、
   自装置のパワーヘッドルームを算出する算出手段と、
   通信方式の切り替えを要求するトリガ信号を送信するか否かの判定に用いる閾値を通信方式毎に設定する設定手段と、
   前記パワーヘッドルームが前記閾値を下回る場合、前記トリガ信号を送信する送信手段と、
   を具備する無線送信装置。
2. 前記設定手段は、各通信方式のキュービックメトリック又はＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）が大きいほど、前記閾値を大きくする、
   請求項１に記載の無線送信装置。
3. 前記複数の通信方式は、マルチキャリア通信方式と、前記マルチキャリア通信方式よりキュービックメトリック又はＰＡＰＲが小さいシングルキャリア通信方式である、
   請求項２に記載の無線送信装置。
4. 前記複数の通信方式は、ストリーム多重する通信方式と、前記ストリーム多重する通信方式のキュービックメトリック又はＰＡＰＲよりも小さいストリーム多重しない通信方式である、
   請求項２に記載の無線送信装置。
5. 前記複数の通信方式は、周波数領域における送信データの分割数が所定値以上の通信方式と、周波数領域における送信データの分割数が所定値以上の通信方式のキュービックメトリック又はＰＡＰＲよりも小さい、周波数領域における送信データの分割数が所定値未満の通信方式である、
   請求項２に記載の無線送信装置。
6. 前記送信手段は、前記パワーヘッドルームが前記閾値を下回り、かつ、前回のトリガ信号の送信タイミングから、前記トリガ信号を送信する周期である報告周期を超えている場合、前記トリガ信号を送信する、
   請求項１に記載の無線送信装置。
7. 異なる複数の通信方式の１つを用いて信号を送信する無線送信方法であって、
   無線送信装置のパワーヘッドルームを算出する算出工程と、
   通信方式の切り替えを要求するトリガ信号を送信するか否かの判定に用いる閾値を通信方式毎に設定する設定工程と、
   前記パワーヘッドルームが前記閾値を下回る場合、前記トリガ信号を送信する送信工程と、
   を具備する無線送信方法。

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