JP5522835B2 - 無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法に関する。

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有する移動体通信システムの必要性が高まっており、全てのセルで同じ周波数帯域を使用する１セルリユース・セルラシステムに関する様々な検討が進められている。１セルリユース・セルラシステムの１つである３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ；第三世代パートナシッププロジェクト）を中心に標準化が進められているＥ−ＵＴＲＡ（Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ；高機能無線アクセス方式におけるエアインタフェース）システムでは、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；直交周波数分割多重）方式が、ダウンリンクの伝送方式の候補として検討されている。また、ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭ；周波数の非連続使用（ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）と周波数の連続使用（ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ）をサポートする離散フーリエ変換拡散ＯＦＤＭ）方式がアップリンクの伝送方式の有力な候補として検討されている。

このＯＦＤＭＡ方式は、マルチパスフェージングに対する耐性に優れたＯＦＤＭ信号を用いて、時間及び周波数で分割されたリソースブロック（ＲＢ）単位でユーザがアクセスする方式である。しかし、ＯＦＤＭＡ方式は、高いＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ−ｔｏ−Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ；平均出力電力と最大出力電力との比）特性を有するため、送信電力制限の厳しいアップリンクの伝送方式としては適していない。
一方ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式は、周波数（ＲＢ）を連続で使用することでＯＦＤＭ等のマルチキャリア方式に対してＰＡＰＲ特性を良好に保つことができ、広いカバレッジを確保できる。また、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式は、周波数を非連続で使用することで柔軟に周波数を使用しながら、ある程度のＰＡＰＲ特性の劣化を抑えることができる。また、ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭにおいて、ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓとｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓの切り替えは、送信電力に基づいて行われることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。

このｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式をアップリンクの伝送に用いた場合の端末装置の構成の例を図１１に示す。図１１のように、まず、符号部７００は送信データの誤り訂正符号化を行い、次に、変調部７０１は送信データの変調を行う。次に、Ｓ／Ｐ変換部７０２は、変調された送信信号をシリアル・パラレル変換し、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；離散フーリエ変換）部７０３は、シリアル・パラレル変換された送信信号を周波数領域の信号に変換する。
次に、サブキャリアマッピング部７０４は、周波数領域の信号に変換された送信信号を、伝送に用いるサブキャリア（リソースブロック）に割り当てる。また、サブキャリアマッピング部７０４は、この割り当てを、基地局装置から送信され、受信アンテナ部７１１で受信され無線部７１２、Ａ／Ｄ（アナログ信号−デジタル信号）変換部７１３を介して受信部７１４で復調されたマッピング情報に基づいて行い、伝送に用いられないサブキャリアにはゼロを挿入する。サブキャリアマッピング部７０４は、時間−周波数変換後の全信号を、与えられたサブキャリア（リソースブロック）に割り当てている。

送信信号を伝送に用いるサブキャリアに割り当てる手法は、連続的にサブキャリアを使用するＳＣ−ＦＤＭＡ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ；シングルキャリア周波数分割多元接続）と、不連続に割り当てるＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭがある。ＳＣ−ＦＤＭＡは、非常にＰＡＰＲ特性の優れた手法であり、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、ＰＡＰＲ特性の劣化を許容し、割り当ての柔軟性を重視した手法である。
図１２（ａ）はＳＣ−ＦＤＭＡの場合の配置を示した図であり、図１２（ｂ）はＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭの場合の配置を示した図であり、６つのＲＢは、それぞれサブキャリア数が１２で構成され、ユーザＡに３ＲＢ、ユーザＢに１ＲＢ、ユーザＣに２ＲＢ割り当てた場合の図である。図１２（ａ）では、周波数の低い方からユーザＡ、Ｂ、ＣにリソースブロックＲＢを順次割り当てるが、図１２（ｂ）では、周波数の低い方から先ずユーザＡに１ＲＢを割り当て、ユーザＢに１ＲＢを割り当て、ユーザＣに１ＲＢを割り当て、ユーザＡに２ＲＢを割り当て、最後にユーザＢに１ＲＢを割り当てる。つまり、図１２（ｂ）では、ユーザＡに３ＲＢを不連続に割り当てている。

図１１に戻り、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ逆変換）部７０５は、伝送に用いられるサブキャリア上に割り当てられた送信信号が入力され、入力された送信信号を周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。そして、変換された信号がＰ／Ｓ変換部７０６を経由してパラレル信号からシリアル信号に変換され、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ；サイクリックプレフィックス）挿入部７０７に入力される。ＣＰ挿入部７０７は、変換された信号にＣＰ（ＩＦＦＴ後のシンボル後方をコピーした信号）を挿入する。次に、Ｄ／Ａ（アナログ信号−デジタル信号）変換部７０８は、ＣＰが挿入された信号をアナログ信号に変換する。次に、無線部７０９は、アナログ信号に変換された信号を無線周波数帯域信号にアップコンバートし、送信アンテナ部７１０から送信する。このように生成された送信信号は、ＳＣ−ＦＤＭＡの場合でも、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭの場合でも、マルチキャリア信号と比較してＰＡＰＲ特性が優れているという特長を有する。

また、図１１の端末装置から送信されるｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式の信号を受信する基地局装置の構成を図１３に示す。図１３のように、まず、無線部８０１は、アンテナ部８００で受信された信号をＡ／Ｄ変換可能な周波数に変換し、Ａ／Ｄ変換部８０２は、周波数が変換された信号をデジタル信号に変換する。
次に、同期部８０３は、このデジタル信号についてシンボル同期を確立し、ＣＰ除去部８０４は、シンボル毎にＣＰを除去する。そして、ＣＰ除去後、Ｓ／Ｐ変換部８０５を経由して、シリアル信号からパラレル信号に変換され、ＦＦＴ部８０６は、この時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。そして、伝搬路推定部８０７にはＦＦＴ部８０６から、周波数領域の信号に変換された伝搬路推定用のパイロット信号（端末装置でデータ信号と共に送信された既知の信号）が入力され、入力された伝搬路推定用のパイロット信号を用いて伝搬路状態の推定を行う。
基地局装置が受信する信号は、図１２に示すように複数の端末装置から送信された信号が周波数分割多重されたものであり、サブキャリアデマッピング部８０８は、ＦＦＴ部８０６の出力信号について、スケジューリング部８１２で事前に決められたマッピング情報（どの端末装置がどのサブキャリアを使用しているかを示す情報）を基に、端末装置毎の使用サブキャリアをまとめる。そして、等化部８０９は、端末装置毎にまとめられた受信サブキャリアに対する等化処理を、伝搬路推定部８０７から出力される伝搬路推定値を用いて周波数軸上で行う。さらに、ＩＤＦＴ部８１０は、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換する。そして、変換後、この時間軸領域の信号は、復調・誤り訂正復号部８１１によって復調され、誤り訂正複合がされて、端末装置毎の送信データの再生が行われる。

また、ＦＦＴ部８０６は、受信レベル測定用のパイロット信号をスケジューリング部８１２へ送る。この信号を用いた受信レベルの測定結果に基づいて、スケジューリング部８１２は、この信号を用いた受信レベルの測定結果に基づいて、各端末装置の伝搬状況を考慮したスケジューリングを行い、マッピング情報を決定する。そして、送信部２０１３は、スケジューリング部８１２で決定されたマッピング情報の変調等を行う。変調等後、Ｄ／Ａ部８１４、無線部８１５等を経由し、アンテナ部８１６は、マッピング情報を各端末装置へ送信する。そして、このマッピング情報は、次フレーム以降の端末装置側の送信に利用される。

国際公開第２００８／０８１８７６号

しかしながら、ｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いた場合でも、ユーザ数や情報量の増大に伴い周波数資源の逼迫がさらに加速している現在の通信環境では、セルスループットや端末装置のスループットが不足することがあるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、セルスループットや端末装置のスループットを改善することを可能にする無線通信システム、無線送信装置および無線送信方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る無線通信システムにおいて、無線送信装置と無線受信装置から構成され、前記無線送信装置は時間領域の信号を周波数変換することで得られる第1の周波数信号に対し、一部の周波数信号をクリッピングさせて生成する第２の周波数信号をサブキャリアに割り当ててデータを送信し、前記無線受信装置は受信した信号から送信された時間領域のデータを復調する無線通信システムにおいて、前記無線送信装置毎に設定される第２の周波数信号数／第１の周波数信号数であるクリッピング率により通信を行うことを特徴としている。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記クリッピング率に基づき前記無線送信装置の送信電力に関する情報を決定するか、あるいは、前記無線送信装置の送信電力に関する情報に基づき前記クリッピング率を決定するようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記送信電力に関する情報は、前記無線送信装置の送信電力、前記無線送信装置の送信アンプの可能な最大電力、前記無線送信装置からの前記無線受信装置までの距離の少なくとも１つであるようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、データを送信するための送信電力が所定の値より大きい場合、クリッピングを行わないで通信を行うようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線送信装置を前記無線受信装置からの距離毎にグループ化し、前記無線受信装置からの距離が遠いグループに属する前記無線送信装置はクリッピングを行わないようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線受信装置は前記無線送信装置に対し、第２の周波数信号を割り当てるサブキャリア位置と第1の周波数信号数あるいはクリッピング率のいずれか一方を通知するようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線受信装置は前記無線送信装置に対し、前記無線送信装置が使用する周波数位置に関する情報通知し、前記無線送信装置は通知された前記周波数位置の一部の周波数を使用せず送信を行うようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線送信装置が低消費電力モードで動作している場合、クリッピングを行わないようにしてもよい。

また、本発明に係る無線通信システムにおいて、前記無線受信装置は前記無線送信装置がクリッピングを行ってデータを送信した場合、繰り返し復調処理を行うようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明に係る無線送信装置において、時間軸信号を周波数軸信号に変換して第１の周波数信号を生成する時間周波数軸変換部と、前記第１の周波数信号に対し、一部の周波数信号をクリッピングして第２の周波数信号を生成するクリッピング部と、第２の周波数信号数／第１の周波数信号数であるクリッピング率に基づきクリッピング制御情報を生成し、前記クリッピング部の制御を行うクリッピング制御部と、前記第２の周波数信号をサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て部と、前記クリッピング制御情報に基づき前記サブキャリアからなる送信信号の送信電力を調整する送信電力調整部と、前記クリッピング制御部で制御される前記クリッピング率と前記送信電力調整部により調整される送信電力とに基づき送信データを送信する無線部とを備えることを特徴としている。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記電力調整部は、同一の無線受信装置と通信を行える通信範囲内にある複数の無線送信装置の前記第1の周波数信号数が同一の場合、前記クリッピング率が大きいほど、送信電力が大きくなるように電力を調整するようにしてもよい。

また、本発明に係る無線送信装置において、前期送信電力調整部は、前記クリッピング率に基づき送信電力の最大値を異なる値に設定するようにしてもよい。

また、本発明に係る無線送信装置において、前記無線部は、高利得増幅を行うハイパワーアンプ部を更に備え、前記送信電力調整部は、前記クリッピング率に応じて前記ハイパワーアンプ部の動作領域が異なるように送信電力を調整するようにしてもよい。

また、本発明に係る無線送信装置において、前期送信電力調整部は、前記クリッピング率に応じて前記ハイパワーアンプ部へ平均入力電力を制御するようにしてもよい。

また、本発明に係る無線送信装置において、前期送信電力調整部は、クリッピング率に基づき、前記無線送信装置の最大可能送信電力内且つ線形領域動作範囲内に収めるように前記ハイパワーアンプ部へ平均入力電力を制御するようにしてもよい。

上記目的を達成するため、本発明に係る無線送信装置における無線送信方法において、時間周波数軸変換部が、時間軸信号を周波数軸信号に変換して第１の周波数信号を生成する時間周波数軸変換工程と、クリッピング部が、前記第１の周波数信号に対し、一部の周波数信号をクリッピングして第２の周波数信号を生成するクリッピング工程と、クリッピング制御部が、第２の周波数信号数／第１の周波数信号数であるクリッピング率に基づきクリッピング制御情報を生成し、前記クリッピング部の制御を行うクリッピング制御工程と、サブキャリア割り当て部が、前記第２の周波数信号をサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て工程と、送信電力調整部が、前記クリッピング制御情報に基づき前記サブキャリアからなる送信信号の送信電力を調整する送信電力調整工程と、無線部が、前記クリッピング制御部で制御される前記クリッピング率と前記送信電力調整部により調整される送信電力とに基づき送信データを送信する無線工程とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、セルスループットや端末装置のスループットを改善することが可能になる。

第１実施形態に係る無線送信装置のブロック図である。 同実施形態に係る２４０サブキャリアを使用し変調方式をＱＰＳＫとした時の非クリッピング率とＣＭの関係を示す図である。 同実施形態に係るＨＰアンプの入出力特性を示す図である。 同実施形態に係るＨＰアンプへの平均入力電力と非クリッピング率の関係を説明する図である。 （ａ）は第３実施形態に係るセルラシステムにおいてＣｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する無線送信装置（端末装置）と無線受信装置（基地局装置）の位置関係を示した図である。（ｂ）は同実施形態に係るセルラシステムにおいて無線送信装置における第１の周波数信号と第２の周波数信号の様子を、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃについて示す図である。 同実施形態におけるそれぞれの端末装置と非クリッピング率の関係を示す図である。 （ａ）は第４実施形態に係るクリッピングを行わない従来の場合の割り当てを示す図である。（ｂ）は同実施形態に係る端末装置が指定される、あるいはあらかじめ通知される非クリッピング率に従って、各端末装置がクリッピングを行う様子を示す図である。（ｃ）は同実施形態に係るクリッピング後の配置を示す図である。 同実施形態に係る端末装置あたりのスループットの改善を行う方法を説明する図である。 同実施形態に係る端末装置あたりのスループットの改善を行う方法を説明する図である。 第５実施形態に係る基地局装置のブロック図である。 従来秘術に係るｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式をアップリンクの伝送に用いた場合の端末装置の構成の例を示す図である。 （ａ）は従来秘術に係るＳＣ−ＦＤＭＡの場合の配置を示した図であり、（ｂ）は従来秘術に係るＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭの場合の配置を示した図である。 従来秘術に係る図１１の端末装置から送信されるｎｏｎ−ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ／ｃｏｎｔｉｇｕｏｕｓ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式の信号を受信する基地局装置の構成の例を示す図である。

以下、図１〜図１０を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は斯かる実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係る無線送信装置のブロック図である。この無線通信装置は、一例として、無線通信システムにおいて基地局装置と送信を行う端末装置である。なお、以下では、基地局装置のことを無線受信装置と称する。この無線送信装置は、符号部１００、変調部１０１、Ｓ／Ｐ変換部１０２、ＤＦＴ部１０３、スペクトルクリッピング部１０４、サブキャリアマッピング部１０５、ＩＦＦＴ部１０６、Ｐ／Ｓ変換部１０７、ＣＰ挿入部１０８、Ｄ／Ａ変換部１０９、無線部１１０、送信アンテナ部１１１、受信アンテナ部１１２、無線部１１３、Ａ／Ｄ変換部１１４、受信部１１５、クリッピング制御部１２０、および送信電力調整部１２２を備える。

符号部１００は、送信データが入力され、入力された送信データの誤り訂正符号化を行い、誤り訂正符号化した送信データを変調部１０１に出力する。
変調部１０１は、誤り訂正符号化された送信データが入力され、誤り訂正符号化された送信データを変調し、変調した送信信号をＳ／Ｐ変換部１０２に出力する。
Ｓ／Ｐ変換部１０２は、変調された送信信号が入力され、変調された送信信号をシリアル信号からパラレル信号に変換し、パラレル信号に変換した信号をＤＦＴ部１０３に出力する。
ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；離散フーリエ変換）部（時間周波数軸変換部）１０３は、シリアル・パラレル変換後の送信データが入力され、パラレル信号に変換された送信データを離散フーリエ変換して、時間軸信号から周波数軸信号に変換する。この周波数軸信号に変換された信号を、以後、第１の周波数信号と称する。

スペクトルクリッピング部（クリッピング部）１０４は、周波数軸信号に変換された周波数信号（スペクトル）に対して、クリッピング制御部１２０が出力するクリッピング制御信号Ｓ１に基づきクリッピング(欠落)を行う。クリッピング率については、使用するサブキャリア情報のように、送信装置毎に基地局装置等から通知される場合や、端末装置の位置情報（セルエッジにいるのか、否か）が変わる毎に同期して通知される場合や、送信装置が独自に設定する場合等、様々な場合が考えられる。クリッピング動作は、ＤＦＴ部１０３の出力を一定の規則に基づき幾つかの信号（スペクトル）を削除する動作であり、スペクトルクリッピング部１０４の入力信号数をＭ、出力信号数Ｎとすると、Ｍ≧Ｎが成り立つ。以後、Ｎ／Ｍを非クリッピング率、（Ｍ−Ｎ）／Ｍをクリッピング率と定義する。これは非クリッピング率が低い程クリッピングの割合が高くなる。また、スペクトルクリッピング部１０４の出力を、以後、第２の周波数信号と称す。クリッピング率が１の場合、スペクトルクリッピング部１０４は、クリッピングを行わずに、入力された第１の周波数信号を、そのまま第２の周波数信号として出力する。また、クリッピング動作において、ＤＦＴ部１０３の出力を一定の規則に基づき幾つかの信号（スペクトル）を削除する場合、例えば、クリッピングは高い周波数帯域から行っても良く、低い周波数から行っても良く、さらに、クリッピングを帯域の両側から行っても良い。

サブキャリアマッピング部（サブキャリア割り当て部）１０５は、スペクトルクリッピング部１０４でクリッピングされた信号と受信部１１５で復調されたマッピング情報とが入力される。また、サブキャリアマッピング部１０５は、マッピング情報に基づき、入力された信号を伝送に用いるサブキャリアに割り当てる。さらに、サブキャリアマッピング部１０５は、伝送に用いられないサブキャリアにはゼロを挿入する。また、割り当てられるサブキャリアは連続の場合も、不連続の場合もある。
このマッピング情報は、基地局装置（無線受信装置）から送信され、受信アンテナ部１１２で受信され、無線部１１３、Ａ／Ｄ変換部１１４を経て受信部１１５が復調する。そして、受信部１１５は、復調したマッピング情報をサブキャリアマッピング部１０５に出力する。

ＩＦＦＴ部１０６には、サブキャリアマッピング部１０５が伝送に用いられるサブキャリア上に割り当てた送信信号が入力され、入力された送信信号を逆フーリエ変換することで、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換し、変換した時間領域の信号をＰ／Ｓ変換部１０７に出力する。
Ｐ／Ｓ（パラレルーシリアル）変換部１０７は、変換された時間領域の信号が入力され、変換された時間領域の信号をパラレル信号からシリアル信号に変換し、シリアル信号に変換した信号をＣＰ挿入部１０８に出力する。
ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）挿入部１０８は、シリアル信号に変換された信号が入力され、シリアル信号に変換された信号にＣＰ（ＩＦＦＴ後のシンボル後方をコピーした信号）を挿入し、ＣＰを挿入した信号をＤ／Ａ変換部１０９に出力する。

Ｄ／Ａ変換部１０９は、ＣＰ挿入された信号をデジタル信号からアナログ信号に変換し、
アナログ信号に変換した信号を無線部１１０に出力する。
無線部１１０は、アナログ信号に変換された信号が入力され、アナログ信号に変換された信号を無線周波数帯域信号にアップコンバートし、無線周波数帯域信号にアップコンバートした信号を送信アンテナ部１１１から送信する。なお、無線部１１０には、送信電力を可変するためのＴＰＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ；送信電力制御）アンプ（高電力増幅器、利得が１以下のものもＴＰＣアンプに含まれる）と、高出力化を図るためのＨＰ（Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ）アンプが含まれている。さらに、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が出力する制御情報Ｓ２に基づき、例えばＴＰＣアンプの増幅率を制御する。
送信電力調整部１２２は、クリッピング制御部１２０が出力するクリッピング情報Ｓ１をパラメータの１つとして、無線部１１０のＴＰＣアンプのゲインやＨＰアンプの出力である最大送信電力等を制御する制御信号Ｓ２を生成し、生成した制御信号Ｓ２を無線部１１０に出力する。本発明においては、ＴＰＣのゲインを制御することで調整される信号の送信電力や、送信可能な最大送信電力等を送信電力に関する情報と呼ぶ。また、ＴＰＣアンプのゲインを制御する上で考慮される基地局装置からの距離をこの情報に含める場合もある。ＴＰＣアンプの制御に際してＳ１を考慮する理由は、クリッピングの有無、あるいはクリッピング率の変化によって総送信電力が変わらないような調整を行うためである。ただし、この調整はデジタル信号中でも行うことが可能であり、また、必ず必要となる調整ではない。
図１では、クリッピング情報に基づいて送信電力に関する情報を制御することを前提にクリッピング制御部と送信電力調整部の関係を図示したが、送信電力に関する情報とクリッピング制御は独立して制御される場合もあり、本発明からそれを除外する意味ではない。
また、送信電力に関する情報を先に決定してから、クリッピング率を決定するようにしてもよい。

図２は、２４０（２４０とはサブキャリアの数）サブキャリアを使用し変調方式をＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ；四位相偏移変調）とした場合の非クリッピング率とＣＭ（Ｃｕｂｉｃ Ｍｅｔｒｉｃ）の関係を示す図である。ＣＭとは、ＨＰアンプのバックオフ（飽和出力電力と実際の動作出力電力との差）を考慮した送信信号の評価手法であり、ＰＡＰＲ特性に準ずるものである。ＣＭはその値が低いほどＰＡＰＲ特性が優れている（ＰＡＰＲが小さい）ことを示している。

図２は、スペクトルクリッピング部１０４の入力信号数Ｍを一定とした場合であり、非クリッピング率が低くなるほどＣＭ値が劣化する。ただし、このＣＭ値は条件の一例であり、使用するサブキャリア数や変調方式等によっても異なる値となる。また、図２はクリッピング後のデータを連続するサブキャリアに割り当てたものであり、これらを離散的に割りあてると更にＣＭ特性は劣化する。また、セルラシステムにおいてクリッピングを使用する際は、無線受信装置で正確に復調できることを前提におくと、非クリッピング率をできるだけ低くすれば、より多くのユーザを多重でき、セルスループットが向上する。
以降、本明細書ではＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号に対してクリッピングを行うものとし、Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭと称する。ただし、本発明は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号に対してのみ用いることができるのではなく、１つの情報を複数のデータに分割して送信する方法に適用することができる。その他の代表的な方法は、ＭＣ−ＣＤＭ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；マルチキャリア符号分割多重）方式である。また、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｅ Ｏｕｔｐｕｔ；複数のアンテナを使用する空間分割多重方式）などの複数の送受信アンテナを具備する伝送方法と組み合わせても良い。

次に、無線部１１０が非クリッピング率に応じて、ＨＰアンプの動作点を変える方法を説明する。
図３は、本実施形態におけるＨＰアンプの入出力特性を示す図である。アンプは、一般的に線形領域と非線形領域があり、非線形領域では、入力電力の増加にともなって、出力電力が比例して増加しない領域を示すことが多く、入力電力では高電力入力の領域に相当する。無線送信装置において、この非線形領域では送信信号に歪が生じるため、自信号の特性が劣化するだけでなく、同時送信を行っている他ユーザへの影響、あるいはシステム帯域外への漏洩電力が生じることになる。即ち、ＨＰアンプを非線形領域で使用するのは好ましくないといえる。

図３（ａ）、（ｂ）において、Ｉ１からＩ３は、ＨＰアンプへの平均入力電力、Ｏ１からＯ３は、Ｉ１からＩ３に対応した平均出力電力であり、Ｉ３はＩ２より大きく且つＩ２はＩ１より大きく（Ｉ１＜Ｉ２＜Ｉ３）、Ｏ３はＯ２より大きく且つＯ２はＯ１より大きい（Ｏ１＜Ｏ２＜Ｏ３）。また、両側に矢印のある点線ａ１〜ａ６は、非クリッピング率Ｃ１からＣ３における入力信号の瞬時電力が変化する範囲を示すものであり、Ｃ３はＣ２より大きく且つＣ２はＣ１より大きい（Ｃ１＜Ｃ２＜Ｃ３）。非クリッピング率が低くなるほど瞬時電力の変化が大きいのは、図２に示したＣＭ特性に起因している。
また、従来技術の考え方によれば、図３（ａ）に示すように全ての非クリッピング率Ｃ１〜Ｃ３で信号が歪まないような動作点、例えばＩ１でＨＰアンプを動作させる。このときの入力信号の瞬間電力の変化を両側に矢印のある点線ａ１〜ａ３で示す。
一方、本発明では、図３（ｂ）に示すように、非クリッピング率に従って、ＨＰアンプへの入力電力を変えている。すなわち、非クリッピング率が低いＣ１であって、このときの入力信号の瞬間電力の変化が両側に矢印のある点線ａ４で示されるように大きいときは、HPアンプへの平均入力電力を小さなＩ１とし、非クリッピング率がＣ２、Ｃ３と高くなるに従ってHPアンプへの平均入力電力をＩ２、Ｉ３と大きくする方法により、送信信号に歪みを与えることなく、非クリッピング率が高いときに送信出力を大きくすることができ、通信距離を長くできるといったメリットがある。
すなわち、送信電力調整部１２２は、クリッピング制御部１２０が出力するクリッピング情報Ｓ１に基づき制御信号Ｓ２を生成し、生成された制御信号Ｓ２に基づき無線部１１０のＴＰＣアンプは、送信電力を可変しＨＰアンプへの入力電力を変える。

また、セルラシステムのように送信電力制御を行う場合、ＨＰアンプへの平均入力電力が変化するような場合がある。このような場合、図４に示すようにＨＰアンプへの平均入力電力と非クリッピング率の関係を設定すれば、送信信号を歪ませることなくセルスループットを改善できる。図４は、ＨＰアンプへの平均入力電力と非クリッピング率の関係を説明する図である。すなわち図３（ｂ）も参照して、HPアンプへの平均入力電力Ｘが小さな値Ｉ１よりも小さいときは、非クリッピング率を低い値のＣ１とし、平均入力電力Ｘが大きくなるに従って、非クリッピング率をより高いＣ２、Ｃ３、１とする。図４は一例であり、例えばＨＰアンプへの平均電力を排他的に設定しているが、重複するように設定することも可能である。なお、平均入力電力が最も大きい領域で非クリッピング率を１としたのは、できるだけ歪みを発生しないようにするためである。
すなわち、送信電力調整部１２２は、変調方式、サブキャリア数に応じた関係を記憶し、記憶されている関係とクリッピング制御部１２０からのクリッピング情報Ｓ１に基づいて制御信号Ｓ２を生成し、生成した制御信号Ｓ２を無線部１１０に出力する。そして、無線部１１０は、制御信号Ｓ２に基づいてＨＰアンプへ入力する平均電力を制御する。

以上のように、クリッピング率によりＣＭ特性（ＰＡＰＲ特性）が異なることに着目し、クリッピング率に基づきＨＰアップへの入力電力を制御して送信電力を可変することで、セルスループットや端末装置のスループットを改善できる。

［第２実施形態］
本実施形態では、次世代のセルラ通信（３．９Ｇ）の仕様書に示される方法を参照し、Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをアップリンクに使用する場合を想定し、特に送信電力制御とクリッピングの関係を用いる方法を説明する。３．９ＧではＳＣ−ＦＤＭＡ方式が使用されることが決定している。（１）式は、次世代のセルラ通信（３．９Ｇ）の仕様書に規定されるアップリンクのデータ通信に使用される送信電力値を決定するために用いられる式である。
Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ）＝ｍｉｎ｛Ｐ_ＣＭＡＸ，１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ））＋Ｐ_{Ｏ＿ＰＵＳＣＨ}（ｊ）＋α（ｊ）×ＰＬ＋Δ_ＴＦ（ｉ）＋ｆ（ｉ）｝・・・（１）
（１）式において、ＰＵＳＣＨとはＰｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌの略であり、アップリンクのデータを送信するデータチャネルを示す。Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ）は、第ｉフレームにおける送信電力値を示す。ｊは使用周波数の割り当て方法により定まるパラメータであり、例えば、通信機会毎に周波数割り当てが決定される場合（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｇｒａｎｔ）、半固定的に周波数割り当てが決定される場合（Ｓｅｍｉ−Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ Ｓｃｈｅｄｕｌｅｄ Ｇｒａｎｔ）、ランダムアクセスチャネルを使用する場合で異なる値をとる。ｍｉｎ｛Ｘ，Ｙ｝は、Ｘ，Ｙのうち最小値を選択するための関数である。Ｐ_{Ｏ＿ＰＵＳＣＨ}は、ＰＵＳＣＨの基本となる送信電力であり、基地局装置から指定される値と端末装置個々に設定される値の和で定義される。Ｍ_{ＰＵＳＣＨ}は、データチャネルの送信に使用されるリソースブロック（ＲＢ:端末装置が基地局装置にアクセスする単位）数を示し、使用されるＲＢ数が多くなるに従って、送信電力が大きくなることを示している。また、ＰＬは、パスロス（伝播損失）を示し、αは、パスロスに乗算する係数であり、上位層により指定される。Δ_ＴＦは、変調方式等によるオフセット値であり、ｆは、基地局装置から制御信号で算出されるオフセット値（クローズドループによる送信電力制御値）である。また、Ｐ_ＣＭＡＸは、最大送信電力値であり、物理的な最大送信電力である場合や、上位層から指定される場合がある。以降、式を簡単に示すために、（１）式の一部を（２）式のようにＬＴＥ＿Ｐに置き換える。
ＬＴＥ＿Ｐ＝１０×ｌｏｇ_１０（Ｍ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ））＋Ｐ_{Ｏ＿ＰＵＳＣＨ}（ｊ）＋α（ｊ）×ＰＬ＋Δ_ＴＦ（ｉ）＋ｆ（ｉ）・・・（２）

Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いる方法の問題点として、クリッピングすることによるＣＭの劣化（ＰＡＰＲ特性の劣化）の他、受信性能の劣化という問題点がある（受信性能については、無線受信装置を工夫することで劣化させないことも可能であり、詳細は後述する）。（３）式は、送信電力調整部１２２が行う受信特性の劣化を考慮した送信電力制御を表している。
Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ）＝ｍｉｎ｛Ｐ_ＣＭＡＸ，ＬＴＥ＿Ｐ＋ＣＬ（Ｃ）｝・・・（３）
（３）式は、（１）式に対して、ＣＬ（Ｃ）（正の値）が追加されている。これは、非クリッピング率Ｃにともなって劣化する受信特性を、送信電力を増加させることで補償するものである。例えば、非クリッピング率がＣ１のとき、ＣＬ（Ｃ１）＝３ｄＢ、非クリッピング率がＣ２のとき、ＣＬ（Ｃ２）＝１．５ｄＢ、非クリッピング率がＣ３のとき、ＣＬ（Ｃ３）＝０．５ｄＢのように、それぞれ補正することを意味する。
すなわち、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が生成した制御信号Ｓ２に基づき、送電電力を補正することで、無線受信装置側の受信性能を改善することができる。

また、無線受信装置は後述する高度な無線受信装置（例えば、一部のスペクトルがクリッピングされた信号を受信する場合でも、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）を用いることができる装置）を使用する場合とそうではない場合があり、そのことを考慮して（４）式のようにすることも可能である。
Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ）＝ｍｉｎ｛Ｐ_ＣＭＡＸ，ＬＴＥ＿Ｐ＋Ｒ×ＣＬ（Ｃ）｝・・・（４）
無線受信装置が高度な場合、無線部１１０は、Ｒを例えば０に設定し、無線受信装置が高度ではない場合、Ｒを１に設定する。このため、無線受信装置の高度な処理（例えば、一部のスペクトルがクリッピングされた信号を受信する場合でも、非線形繰り返し等化（例えば、周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥターボ等化）を用いる処理）を用いれば、無線送信装置が送信する電力を抑えることができ、他セルへの影響を極力抑えることが可能になる。
すなわち、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が生成した制御信号Ｓ２に基づき、送信電力を抑え、無線送信装置が送信する電力を抑えることで、非クリッピングにより受信特性の補正ができる。

また、（３）式および（４）式では、無線送信装置の無線部１１０が非クリッピング率を考慮して送信電力を補正する場合について示したが、クローズドループによる送信制御、即ち（１）式におけるｆ（ｉ）を使用して、受信特性の劣化を補正することも可能である。

（１）式では送信帯域幅（ＲＢ数）が可変であることを前提としている。この場合、無線受信装置の無線部１１０が制御に際し、端末装置の送信電力を正確に管理していた場合は問題ないが、管理に不確定性があったり、管理していなかったりする場合に（１）式の右辺で最大値をとる重要性がでてくる。即ち、無線受信装置の無線部１１０が、最大値を制限することで、システム的に送信してはいけない電力にしなようにしたり、送信電力が過剰になることによる人体への影響を防いだりすることが可能になる。更に、端末装置からの送信電力が、ＨＰアンプの能力を超えて動作することにより送信信号が歪むことを防止する目的もあると考えられる。

ここで、説明を簡単にするためにシステムから要求されるＰ_ＣＭＡＸと端末装置の最大可能送信電力（線形領域動作範囲）であるＰ_ＭＡＸが同じ値である場合を想定する。（１）式を（５）式のように変形することで、端末装置は、非クリッピング率が変わっても信号を歪ませることがなくなる。
Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ）＝ｍｉｎ｛Ｐ_ＣＭＡＸ−ＤＳＴ（Ｃ），ＬＴＥ＿Ｐ｝・・・（５）
ＤＳＴ（Ｃ）は、非クリッピング率Ｃに伴い変化する正の値であり、非クリッピング率Ｃの減少とともに大きくなる値である。ＣＬが非クリッピングにより受信特性の補正を目的としたものに対し、ＤＳＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；離散サイン変換）は、クリッピングによる送信信号の歪みを抑えるためのものである。（５）式によると、ＤＳＴは、送信電力がＨＰアンプの動作領域の最大値を超えるときに有効になるものである。
すなわち、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が生成した制御信号Ｓ２に基づき、クリッピングによる送信信号の歪みを抑えられる。

以上のように、クリッピング率によりＣＭ特性（ＰＡＰＲ特性）が異なることに着目し、クリッピング率に基づき、受信特性の劣化を考慮した送信電力制御が行われ、または、無線送信装置が送信する電力を抑えることで、セルスループットや端末装置のスループットを改善できる。

［第３実施形態］
本実施形態は、有効にＣｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをセルラシステムのアップリンクに使用することで、セルスループットや端末装置のスループットを改善する方法を説明する。
図５（ａ）は、セルラシステムにおいてＣｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する無線送信装置（端末装置）２０１〜２０３と無線受信装置（基地局装置）２１０の位置関係を示した図である。図５（ａ）において、端末装置Ａ（２０１）、Ｂ（２０２）、Ｃ（２０３）の順で基地局装置２２０から遠い位置にあるものとしている。楕円２２０は、無線基地局装置が端末装置と通信を行うことができるサービス可能エリアを示している。図６は、本実施形態におけるそれぞれの端末装置と非クリッピング率の関係を示す図である。
図５（ａ）と図６のように、端末装置２０１〜２０３が基地局装置２１０から遠いほど、非クリッピング率を高くすることで信号に歪が生じる確率を低くすることができる。これは、基地局装置２１０から遠い端末装置ほど、同じデータ量の通信を同じ性能で行うために大きな送信電力が必要なことに起因しいている。図５（ｂ）は、無線送信装置２２０における第１の周波数信号と第２の周波数信号の様子を、端末装置Ａ、Ｂ、Ｃについて示す図である。図５（ｂ）において、矢印の左側、即ち、始点側が第１の周波数信号であり、矢印の右側、即ち、終点側が第2の周波数信号である。簡略化のために端末装置Ａ（２０１）〜Ｃ（２０３）において、それぞれの第１の周波数信号数（図１のクリッピング制御部１２０から送信電力調整部１２２に加えられる周波数軸信号）は同じとしている。図５（ｂ）のように、基地局装置２１０から遠い端末装置Ａ（２０１）の非クリッピング率を高くし（図５（ｂ）における第2の周波数信号数と第１の周波数信号数が近い値になる）、基地局装置２１０から近い端末装置Ｃ（２０３）の非クリッピング率を低くすることで（図５（ｂ）における第2の周波数信号数と第１の周波数信号数の違いが大きくなる）、ＰＡＰＲ特性の劣化の影響を小さくしている。
なお、端末装置２０１〜２０３および基地局装置２１０は、特定の箇所に設置されたものでも良く、あるいは、移動する車両等に設置するようにしても良い。
すなわち、クリッピング制御部１２０は、基地局装置２１０と端末装置との距離との関係に基づき非クリッピング率を制御し、さらに、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が出力する非クリッピング率に基づく制御信号Ｓ２に基づき、HPアンプへの平均入力電力を制御することでＨＰアンプの動作点等を制御する。

基地局装置との距離との関係を使用する他に、送信電力余力（ＰＨ）を使うことも可能である。このＰＨは、端末装置から定期的あるいは非定期的に基地局装置に通知される情報とする。ＰＨは（６）式で定義され、基地局装置と端末装置との距離の代わりにＰＨを使うことも可能である。
ＰＨ（ｉ）＝Ｐ_ＭＡＸ−Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}（ｉ）・・・（６）
Ｐ_{ＰＵＳＣＨ}は、第２実施形態で示したデータチャネルの送信電力であり、Ｐ_ＭＡＸは端末装置が送信可能な最大送信電力である。
すなわち、クリッピング制御部１２０は、送信電力余力（ＰＨ）に基づき非クリッピング率を制御し、さらに、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が出力する非クリッピング率に基づく制御信号Ｓ２に基づき、HPアンプへの平均入力電力を制御することでＨＰアンプの動作点等を制御する。

また、基地局装置からの距離、ＰＨとは関係は深くないが、端末装置のＱｏＳ（ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ）、特に処理遅延に関するパラメータによって非クリッピング率を設定することも可能である。これは、非クリッピング率が高くなるほど、受信処理が複雑（後述する高度な受信処理における繰り返し処理の繰り返し回数の増加）が複雑になるため、即時性の低いデータに対しては非クリッピング率を低く設定するといった方法である。
すなわち、クリッピング制御部１２０は、端末装置のＱｏＳ、特に処理遅延に関するパラメータに基づき非クリッピング率を制御し、さらに、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が出力する非クリッピング率に基づく制御信号Ｓ２に基づき、HPアンプへの平均入力電力を制御することでＨＰアンプの動作点等を制御する。

通常、一つの基地局装置にはたくさんの端末装置が接続される。このような場合、基地局装置は端末装置の管理を簡単にするために、端末装置毎に非クリッピング率を設定するのではなく、端末装置をグルーピングし、グルーピングした端末装置毎に非クリッピング率を制御すれば、管理が容易になる。
また、グルーピングはクリッピングを行うか否かについてのみ行い、非クリッピング率は通信のたびに設定するといった方法も有効である。この場合、クリッピングを行うグループでは、非クリッピング率が１である場合も含め、端末装置の送信電力のほか、同一タイミングで送信するＲＢ数等で非クリッピング率を決定し、クリッピングを行わないグループでは非クリッピング率は１に設定されることになる。
すなわち、クリッピング制御部１２０は、端末装置毎に非クリッピング率を設定するのではなく、端末装置をグルーピングし、グルーピングした端末装置毎に非クリッピング率を制御し、さらに、無線部１１０は、送信電力調整部１２２が出力する非クリッピング率に基づく制御信号Ｓ２に基づき、HPアンプへの平均入力電力を制御することでＨＰアンプの動作点等を制御する。

以上のように、クリッピング率によりＣＭ特性（ＰＡＰＲ特性）が異なることに着目し、クリッピング率に基づき、HPアンプへの平均入力電力を制御することでＨＰアンプの動作点等を制御することで、セルスループットや端末装置のスループットを改善できる。

［第４実施形態］
本実施形態は、有効にＣｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをセルラシステムのアップリンクに使用する際の制御信号のやり取りと信号の生成方法である。
最初に非クリッピング率を基地局装置が設定する方法について説明する。ただし、説明を簡単にするために基地局装置は高度な受信処理（クリッピングによる復調性能の劣化が少ない）をすることが可能であるとし、端末装置からは定期的に送信電力余力が通知されているものとする。また、同時にアクセスする端末装置は、第３実施形態で示した端末装置Ａ、Ｂ、Ｃ（２０１〜２０３）であり、それぞれの非クリッピング率は図６で示されている値とする。ここでは、１ＲＢは６サブキャリアで構成されるものとし、端末装置Ａ（２０１）とＣ（２０３）には２ＲＢ、端末装置Ｂ（２０２）には４ＲＢ割りあてられる場合を説明する。

図７（ａ）は、クリッピングを行わない従来の場合の割り当てを示す図である。図７（ｂ）は、端末装置が指定される、あるいはあらかじめ通知される非クリッピング率に従って、各端末装置がクリッピングを行う様子を示す図である。ただし、クリッピングはＲＢ単位で行うこととし、各端末装置に対しては図６で示される非クリッピング率を下回らず、かつ、設定された非クリッピング率に近い非クリッピング率でクリッピングを行うこととする。従って、本実施形態の場合、クリッピング後に各端末装置が使用するＲＢ数は端末装置Ａ（２０１）が２ＲＢ、端末装置B（２０２）が３ＲＢ、端末装置Ｃ（２０３）が１ＲＢとなる。また、図７（ｂ）では、クリッピングは高い周波数帯域から行うこととしている。なお、クリッピングは低い周波数から行ってもよい。図７（ｃ）は、クリッピング後の配置を示す図である。ＲＢ７、ＲＢ８には割り当てがなくなり、更に他のユーザが多重できるようになることわかる。
したがって、基地局装置が非クリッピング率を設定する場合、基地局装置から端末装置に対しては、「使用するＲＢの番号」に関する情報と「非クリッピング率、あるいは、クリッピングを行う前のＲＢ数」を通知することで、Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を使用することが可能となる。ただし、基地局装置−端末装置間で非クリッピング率が予め決められている場合は、「非クリッピング率、あるいは、クリッピングを行う前のRB数」を通知しなくても良い。

すなわち、Ｃｌｉｐｐｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を使用する場合、基地局装置から端末装置に対して「使用するＲＢの番号」に関する情報と「非クリッピング率、あるいは、クリッピングを行う前のＲＢ数」を通知することで、非クリッピング率を基地局装置が設定する。

更に図８を用いて、従来の方式に比べ、多重可能なユーザ数を増やす方法ではなく、端末装置あたりのスループットの改善を行うことが可能な方法を説明する。図８は、端末装置あたりのスループットの改善を行う方法を説明する図である。図７とは異なり、図８の（ａ）と（ｃ）は同じ波形である。図７との違いは図８（ｂ）である。この方法では、ユーザに割りあてるサブキャリア数（Ｎ）を決定後、非クリッピング率に従って、スペクトルクリッピング部１０４の入力信号数Ｍを算出することになる。この方法によれば、非クリッピング率が１である端末装置Ａ（２０１）以外のユーザにおいて、従来方式に比べてスループットを改善することが可能になる。図８（ｂ）では、クリッピングは高い周波数帯域から行うこととしている。なお、クリッピングは低い周波数から行ってもよい。
すなわち、ユーザに割りあてるサブキャリア数（Ｎ）を決定後、非クリッピング率に従って、スペクトルクリッピング部１０４の入力信号数Ｍを算出するため、非クリッピング率が１である端末装置Ａ（２０１）以外のユーザにおいて、従来方式に比べてスループットを改善できる。

次に、端末装置が、非クリッピング率を設定する方法について図９を用いて説明する。説明のための基本的な条件は、基地局装置が非クリッピング率を設定する場合と同じである。図９は、端末装置あたりのスループットの改善を行う方法を説明する図である。ただし、各端末装置は、クリッピングをＲＢ単位ではなく、サブキャリア単位で図９（ｂ）のようにクリッピングを帯域の両側から行うものとする。また、端末装置B（２０２）、端末装置C（２０３）については非連続なＲＢを使用する場合を示している。図９（ｃ）は、クリッピング後のＲＢ割り当ての様子であるが、帯域の所々に使用しないサブキャリアが生ずることになる。この場合、図７のクリッピングを基地局装置で設定する場合に比べ、クリッピングしたサブキャリアに対し、新たに他ユーザを多重することはできないが、隣接セルがある場合に、隣接セルへ干渉を与えないサブキャリアとなるため、セルスループットが向上する。また、端末装置が独自にクリッピングを行うため、クリッピングを全く行わないシステムに対して互換性が高い方式といえる。
また、クリッピングする方法をセル毎に設定することで、さらに他のセルが使用しないサブキャリアを使用する確率が高まり、通信性能が向上する。従って、端末装置が非クリッピング率を設定する場合は、基地局装置から端末装置に対しては「使用する番号」のみを通知するに過ぎない。

すなわち、端末装置が非クリッピング率またはクリッピングする方法をセル毎に設定することで、隣接セルがある場合でも、隣接セルへ干渉を与えないサブキャリアとなるため、さらに他のセルが使用しないサブキャリアを使用する確率が高まり通信性能が向上する。

以上のように、クリッピング率によりＣＭ特性（ＰＡＰＲ特性）が異なることに着目し、基地局装置または端末装置が非クリッピング率を設定し、クリッピング率に基づき送信電力を可変することで、セルスループットや端末装置のスループットを改善できる。

［第５実施形態］
本実施の形態では、一部のスペクトルがクリッピングされた信号を受信する場合でも、非線形繰り返し等化（例えば、周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥターボ等化）を用いることにより特性をあまり劣化させることなく送信データの再生を可能とする無線受信装置（基地局装置）の構成について説明する。本実施形態は、第１実施形態〜第４実施形態で示した高度な受信処理に相当する。
図１０は、本実施の形態における基地局装置のブロック図である。図１０のように、本実施の形態における基地局装置は、受信アンテナ部５００、無線部５０１、Ａ／Ｄ変換部５０２、同期部５０３、ＣＰ除去部５０４、Ｓ／Ｐ変換部５０５、ＦＦＴ部５０６、サブキャリアデマッピング部５０７、第１ゼロ挿入部５０８、キャンセル部５０９、等化部５１０、復調・誤り訂正復号部５１１、繰り返し制御部５１２、判定部５１３、伝搬路推定部５１４、第２ゼロ挿入部５１５、伝搬路乗算部５１６、ＤＦＴ部５１７、レプリカ生成部５１８、スケジューリング部５１９、送信部５２０、Ｄ／Ａ変換部５２１、無線部５２２、送信アンテナ部５２３を備える。

無線部５０１は、受信アンテナ部５００で受信された信号が入力され、入力された信号をＡ／Ｄ変換可能な周波数に変換し、変換した信号をＡ／Ｄ変換部５０２に出力する。
Ａ／Ｄ変換部５０２は、変換された信号が入力され、入力された信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、変換した信号を同期部５０３に出力する。
同期部５０３は、デジタル信号に変換された信号が入力され、入力された信号に対してシンボル同期を確立し、シンボル同期を確立した信号をＣＰ除去部５０４に出力する。
ＣＰ除去部５０４は、シンボル同期を確立された信号が入力され、入力されたシンボル同期を確立された信号からシンボル毎ＣＰが除去し、シンボル毎ＣＰが除去した信号をＳ／Ｐ変換部５０５に出力する。

Ｓ／Ｐ変換部５０５は、シンボル毎ＣＰが除去された信号が入力され、入力されたシンボル毎ＣＰが除去された信号をシリアル信号からパラレル信号に変換し、パラレル信号に変換された信号をＦＦＴ部５０６に出力する。
ＦＦＴ部５０６は、パラレル信号に変換された信号が入力され、入力されたパラレル信号に変換された信号を時間領域の信号から周波数領域の信号にそれぞれ変換し、周波数領域の信号に変換した信号をサブキャリアデマッピング部５０７に出力する。
サブキャリアデマッピング部５０７は、周波数領域の信号に変換された信号をユーザ毎の信号に分離し、ユーザ毎の信号に分離を第１ゼロ挿入部５０８に出力する。また、サブキャリアデマッピング部５０７で分離された信号は、送信側で用いられたＤＦＴの出力よりも少ない。さらに、サブキャリアデマッピング部５０７は、周波数領域の信号に変換された信号から伝搬路推定用のパイロット信号を抽出し、抽出したパイロット信号を伝送路推定部５１４に出力する。これ以降の信号処理は、各ユーザの受信信号毎に行う。

第１ゼロ挿入部５０８は、ユーザ毎の信号に分離された信号が入力され、入力されたユーザ毎の信号に分離された信号に対して、無線送信装置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し、ゼロを挿入した信号をキャンセル部５０９に出力する。これは、サブキャリアデマッピング部５０７の出力信号の両端または片側の端にゼロを追加する動作であり、これにより送信側で用いられたＤＦＴの出力と同じ数の周波数信号が、第１ゼロ挿入部５０８から出力されることになる。
伝搬路推定部５１４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し、算出した伝搬路推定値を第２ゼロ挿入部５１５に出力する。
第２ゼロ挿入部５１５は、算出された伝搬路推定値が入力され、入力された伝搬路推定値に対してクリッピングされたスペクトルの位置にゼロを挿入し、ゼロを挿入した伝搬路推定値を等化部５１０と伝送路乗算部５１６とに出力する。
伝送路乗算部５１６は、ゼロを挿入された伝搬路推定値が入力され、ＤＦＴ部５１７が出力した周波数領域の信号を、入力されたゼロを挿入された伝搬路推定値に対して乗算をし、伝搬路推定値の乗算結果をキャンセル部５０９に出力する。

キャンセル部５０９は、ゼロを挿入された信号と伝搬路推定値の乗算結果とが入力され、入力された信号に対して自信号の信頼性に基づいてレプリカ生成部５１８で生成されるソフトレプリカと、クリッピングされたスペクトルの位置にゼロを挿入した伝搬路推定値の乗算結果が減算される。このように、本実施形態で対象とする周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥターボ等化では、一旦、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。
これは、後述する等化部５１０が逆行列演算を行うため、希望信号だけ残してキャンセル、等化を繰り返すと、ブロック内に含まれる希望信号数回も逆行列演算をする必要がある。このため、等化部５１０に全てキャンセルした残留成分を入力とすることで、残差はブロック内で共通に扱え、ブロック内で逆行列演算を１回すれば全ての重みを計算できる。すなわち、等化部５１０にレプリカを別に入力して再構成する形にすることで逆行列演算に伴う演算量を削減している。但し、キャンセル部５０９は、１回目の処理では信号レプリカを生成していないため、キャンセル処理は行わず受信信号をそのまま等化部５１０へ出力する。

等化部５１０は、キャンセル部５０９の出力である残留成分と、第２ゼロ挿入部５１５の出力である希望信号の伝搬路推定値、及びレプリカ生成部５１８の出力である希望信号のレプリカを用いて信号の等化を行う。具体的には、等化部５１０は、最適な重みを残留成分や伝搬路推定値、信号のレプリカから算出し、その最適重みを乗積した最終的な等化後の時間軸の信号を復調・誤り訂正復号部５１１に出力する。但し、1回目の処理の場合はレプリカが入力されないので、キャンセルを行わない従来のＭＭＳＥ（ｍｉｎｕｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅｄ ｅｒｒｏｒ；最小２乗誤差法）等化と等しいものとなる。このように、本実施形態における無線受信装置は、無線送信装置側で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って等化を行う。こうすることにより、本来伝送されるはずの信号（送信側におけるクリッピング前の信号）を正しく再生することが可能となる。

復調・誤り訂正復号部５１１は、等化された信号が入力され、入力された信号を復調と誤り訂正を行い、復調と誤り訂正した信号に対して信頼性の高まった符号ビットの対数尤度比（ＬＬＲ：Ｌｏｇ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ）を算出し、算出したＬＬＲと復調と誤り訂正を行った信号とを繰り返し制御部５１２に出力する。
繰り返し数制御部５１２は、算出されたＬＬＲと復調と誤り訂正された信号が入力され、入力されたＬＬＲに基づき処理を繰り返し処理する回数を算出し、算出結果に基づき繰り返し処理を制御する。処理を繰り返す場合、繰り返し数制御部５１２は、信号のソフトレプリカを生成するために、ＬＬＲと復調と誤り訂正を行った信号をレプリカ生成部５１８に出力する。また、繰り返し数制御部５１２は、所定の回数だけ処理を繰り返した後、復調と誤り訂正された信号を判定部５１３に出力する。

レプリカ生成部５１８は、符号ビットのＬＬＲに応じてその信頼性に比例したソフトレプリカを生成する。また、レプリカ生成部５１８は、このように生成されたレプリカを、キャンセル部５０９において希望周波数信号を一旦キャンセルするためにＤＦＴ部５１７に出力し、さらに、等化の際に希望信号を再構成するために等化部５１０に出力する。
このように、キャンセル部５０９〜繰り返し制御部５１２、伝送路５１６〜レプリカ生成部５１８の処理を繰り返して行うことにより、徐々に信頼性の高まった符号ビットを得ることができる。
繰り返し制御部５１２が制御する所定の回数だけ繰り返した後、判定部５１３は、繰り返し制御部５１２の出力である復調と誤り訂正された信号が入力され、入力された復調と誤り訂正された信号に対して硬判定を行い、復号データを抽出する。そして、判定部５１３は、抽出した符号データを受信データとして無線受信装置の非図示の信号処理部に出力する。

また、本実施形態では、各ユーザの受信信号を順次選択し、選択された信号に対する処理をシリアルに行う基地局装置の構成例を示したが、第１ゼロ挿入部５０８、キャンセル部５０９、等化部５１０、復調・誤り訂正復号部５１１、レプリカ生成部５１８、ＤＦＴ部５１７、伝搬路乗算部５１６等をユーザ数と同じだけ設けた構成とすることにより、全てのユーザに対して同時に処理を行うこともできる。さらに、所定の繰り返し回数は固定でもよく、復調・誤り訂正復号部５１１ＬＬＲ判定結果に誤りがなくなるまで繰り返すといった適応的な制御も可能である。

本実施形態で示した高度な受信処理の問題点は、繰り返し処理を行うことの処理遅延と消費電力の問題である。そこで、クリッピングを行う端末装置のみ繰り返し処理を行う事で、特性を劣化させることなくこのような問題点を解決できる。
以上の実施形態では基本的にアクセスを行う周波数の単位をＲＢと称し、ＲＢは複数のサブキャリアで構成されることを前提に説明を行ったが、ＲＢが１つのサブキャリアで構成される場合にも適用できる。

以上のように、クリッピング率によりＣＭ特性（ＰＡＰＲ特性）が異なることに着目し、クリッピング率に基づき、一部のスペクトルがクリッピングされた信号を受信する場合でも、非線形繰り返し等化を用いることで、セルスループットや端末装置のスループットを改善できる。

本発明に関わる移動局装置および基地局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移動局装置および基地局装置の一部、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。移動局装置および基地局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。

１００・・・符号部
１０１・・・変調部１０１
１０２・・・Ｓ／Ｐ変換部
１０３・・・ＤＦＴ部
１０４・・・スペクトルクリッピング部
１０５・・・サブキャリアマッピング部
１０６・・・ＩＦＦＴ部
１０７・・・Ｐ／Ｓ変換部
１０８・・・ＣＰ挿入部
１０９・・・Ｄ／Ａ変換部
１１０・・・無線部
１１１・・・送信アンテナ部
１１２・・・受信アンテナ部
１１３・・・無線部
１１４・・・Ａ／Ｄ変換部
１１５・・・受信部
１２０・・・クリッピング制御部
１２２・・・送信電力調整部

Claims (15)

1. 無線送信装置と無線受信装置から構成され、
   前記無線送信装置は時間領域の信号を周波数変換することで得られる第1の周波数信号に対し、一部の周波数信号をクリッピングさせて生成する第２の周波数信号をサブキャリアに割り当ててデータを送信し、
   前記無線受信装置は受信した信号から送信された時間領域のデータを復調する無線通信システムにおいて、
   前記無線送信装置毎に設定される第２の周波数信号数／第１の周波数信号数であるクリッピング率により通信を行い、
   前記クリッピング率に基づき前記無線送信装置の送信電力に関する情報を決定するか、あるいは、前記無線送信装置の送信電力に関する情報に基づき前記クリッピング率を決定する
   ことを特徴する無線通信システム。
2. 前記送信電力に関する情報は、前記無線送信装置の送信電力、前記無線送信装置の送信アンプの可能な最大電力、前記無線送信装置からの前記無線受信装置までの距離の少なくとも１つである
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. データを送信するための送信電力が所定の値より大きい場合、クリッピングを行わないで通信を行う
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記無線送信装置を前記無線受信装置からの距離毎にグループ化し、前記無線受信装置からの距離が遠いグループに属する前記無線送信装置はクリッピングを行わない
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
5. 前記無線受信装置は前記無線送信装置に対し、第２の周波数信号を割り当てるサブキャリア位置と第1の周波数信号数あるいはクリッピング率のいずれか一方を通知する
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. 前記無線受信装置は前記無線送信装置に対し、前記無線送信装置が使用する周波数位置に関する情報通知し、前記無線送信装置は通知された前記周波数位置の一部の周波数を使用せず送信を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
7. 前記無線送信装置が低消費電力モードで動作している場合、クリッピングを行わない
   ことを特徴する請求項１に記載の無線通信システム。
8. 前記無線受信装置は前記無線送信装置がクリッピングを行ってデータを送信した場合、繰り返し復調処理を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
9. 時間軸信号を周波数軸信号に変換して第１の周波数信号を生成する時間周波数軸変換部と、
   前記第１の周波数信号に対し、一部の周波数信号をクリッピングして第２の周波数信号を生成するクリッピング部と、
   第２の周波数信号数／第１の周波数信号数であるクリッピング率に基づきクリッピング制御情報を生成し、前記クリッピング部の制御を行うクリッピング制御部と、
   前記第２の周波数信号をサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て部と、
   前記クリッピング制御情報に基づき前記サブキャリアからなる送信信号の送信電力を調整する送信電力調整部と、
   前記クリッピング制御部で制御される前記クリッピング率と前記送信電力調整部により調整される送信電力とに基づき送信データを送信する無線部と、
   を備えることを特徴とする無線送信装置。
10. 前記電力調整部は、
    同一の無線受信装置と通信を行える通信範囲内にある複数の無線送信装置の前記第1の周波数信号数が同一の場合、前記クリッピング率が大きいほど、送信電力が大きくなるように電力を調整する
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線送信装置。
11. 前期送信電力調整部は、
    前記クリッピング率に基づき送信電力の最大値を異なる値に設定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線送信装置。
12. 前記無線部は、
    高利得増幅を行うハイパワーアンプ部、
    を更に備え、
    前記送信電力調整部は、
    前記クリッピング率に応じて前記ハイパワーアンプ部の動作領域が異なるように送信電力を調整する
    ことを特徴とする請求項９に記載の無線送信装置。
13. 前期送信電力調整部は、
    前記クリッピング率に応じて前記ハイパワーアンプ部へ平均入力電力を制御する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線送信装置。
14. 前期送信電力調整部は、
    クリッピング率に基づき、前記無線送信装置の最大可能送信電力内且つ線形領域動作範囲内に収めるように前記ハイパワーアンプ部へ平均入力電力を制御する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の無線送信装置。
15. 無線送信装置における無線送信方法において、
    時間周波数軸変換部が、時間軸信号を周波数軸信号に変換して第１の周波数信号を生成する時間周波数軸変換工程と、
    クリッピング部が、前記第１の周波数信号に対し、一部の周波数信号をクリッピングして第２の周波数信号を生成するクリッピング工程と、
    クリッピング制御部が、第２の周波数信号数／第１の周波数信号数であるクリッピング率に基づきクリッピング制御情報を生成し、前記クリッピング部の制御を行うクリッピング制御工程と、
    サブキャリア割り当て部が、前記第２の周波数信号をサブキャリアに割り当てるサブキャリア割り当て工程と、
    送信電力調整部が、前記クリッピング制御情報に基づき前記サブキャリアからなる送信信号の送信電力を調整する送信電力調整工程と、
    無線部が、前記クリッピング制御部で制御される前記クリッピング率と前記送信電力調整部により調整される送信電力とに基づき送信データを送信する無線工程と、
    を備えることを特徴とする無線送信方法。

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