JP5557644B2 - 通信装置、通信方法およびプログラム - Google Patents
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Description
しかし、無線通信では、受信機の熱雑音や周波数選択性フェージングなどにより伝送した情報に誤りが生じ、周波数利用効率が低下することがある。情報の誤りを訂正するために、ターボ符号及び復号を応用することが提案されている(特許文献1及び非特許文献1参照)。
(3)また、本発明の他の態様は、制御情報決定部が、重複率が大きいほど、少なくとも1のストリームについて、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
(4)また、本発明の他の態様は、制御情報決定部が、使用するリソースブロックが多いストリームほど、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
(5)また、本発明の他の態様は、制御情報決定部が、第1の通信装置からのデータ送信に係る全ストリームの総送信電力に基づき各ストリームの送信電力を決定すること、を特徴とする。
(7)また、本発明の他の態様は、制御情報が送信電力情報を含み、制御情報決定部において、変調方式情報が周波数利用効率が低い変調方式のストリームほど、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
(8)また、本発明の他の態様は、制御情報が符号化率情報であること、を特徴とする。
(9)また、本発明の他の態様は、制御情報が送信電力情報を含み、制御情報決定部において、周波数利用効率が低い符号化率のストリームほど、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
(11)また、本発明の他の態様は、第2の通信装置において、第1の通信装置と第2の通信装置との間の伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定部を有し、制御情報決定部が、ストリーム毎の送信信号への重み係数を要素とするプレコーダ行列を少なくとも2以上記憶する記憶部を有し、制御情報決定部が、重複率が予め設定した値より大きい場合、伝搬路特性からなる伝搬路ベクトルと前記プレコーダ行列との積ベクトルの二次行列の最大固有値と最小固有値の差が最も大きいプレコーダ行列を制御情報として選択し、送信制御部が、プレコーダ行列を、ストリーム毎のデータを要素とするベクトルに乗ずること、を特徴とする。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図1は無線通信システム1の一構成例を示す。無線通信システム1は、1台以上の移動局装置2−1、2−2と基地局装置3を含んで構成される。図1は、2台の移動局装置を示しているが、説明の都合上これらを区別する必要がない場合には単に移動局装置2とする。一台の移動局装置2−1は、基地局装置3を介して他の移動局装置2−2との間で情報を送受信する通信装置である。移動局装置とは、例えば、携帯電話機である。基地局装置3は、移動局装置2−1及び2−2から各々情報を受信し、互いに他の移動局装置2−2及び2−1へ送信する通信装置である。情報の送受信において、主に大気中を伝搬する電磁波を伝搬路として用いる。
受信部221は、受信アンテナ部220からの入力信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、さらにアナログ/ディジタル変換及び離散フーリエ変換をして、制御情報とデータ情報を生成する。受信部221は、当該制御情報を制御部211に出力する。当該制御情報は、送信電力情報と、RB割当情報とを含んで構成される。当該送信電力情報とRB割当情報については後述する。
制御部211は、受信部221から入力された制御情報から送信電力情報とRB割当情報を抽出する。また、制御部211は、RB割当情報をRB割当部204−xに出力し、送信電力情報を電力制御部230−xに出力する。
DFT部203−xは、S/P変換部202−xから入力された信号に対して離散フーリエ変換を行い、周波数領域信号を生成し、RB割当部204−xに出力する。
RB割当部204−xは、DFT部203−xから入力された周波数領域信号を、制御部211−xから入力されたRB割当情報に基づき各RBに割り当て、送信電力制御部230−xに出力する。
なお、全てのサブキャリアについて、送信電力を同時に等しい倍率で変更する場合は、送信電力制御部230−xの代わりに、P/S変換部207−xからの出力信号又はD/A変換部208−xからの出力信号に対して算出した送信電力が得られるように振幅を調整してもよい。この場合、電力制御部230−xは送信電力をサブキャリア毎に算出する必要はなく、ストリーム毎に算出すればよい。
CP挿入部206−xは、IDFT部205−xからの出力信号に所定の長さのCPを挿入し、P/S変換部207−xに出力する。
P/S変換部207−xは、CP挿入部206−xからの出力信号を入力され、当該信号に対して並直列変換を行い、ストリーム毎の直列信号を生成し、D/A変換部208−xに出力する。
RF部209−xは、D/A変換部208−xから入力されたベースバンド信号を無線周波数信号にアップコンバートし、送信アンテナ部210−xに出力する。送信アンテナ部210−xは、RF部209−xから無線周波数信号を入力され、基地局装置3に当該無線周波数信号を電磁波として送信する。
受信部302は、受信アンテナ部301から入力された無線周波数信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、パイロット分離部303に出力する。
パイロット分離部303は、受信部302から入力されたベースバンド信号をパイロット信号と受信データ信号とに分離する。パイロット分離部303は、当該パイロット信号を伝搬路推定部304に出力し、当該受信データ信号をCP除去部305に出力する。
FFT部306−xは、CP除去部305から入力された受信データ信号を高速フーリエ変換して周波数領域信号を生成する。FFT部306−xは、さらにRB割当決定部308から入力されたRB割当情報に基づき、各ストリームに割り当てられるRBの周波数領域信号を抽出し、等化復号部307−xに出力する。
等化復号部307−xは、等化復号部306−xからの出力信号、伝搬路推定部304からの伝搬路の周波数応答情報と熱雑音分散情報、及び他ストリームyの等化復号部307−yからの受信信号レプリカを入力し、送信データのビット列を復号する。等化復号部307−xの詳細については後述する。
RB割当決定部308は、決定したRB割当情報を送信電力決定部309及び送信部310に出力する。当該RB割当情報は、送信アンテナ311を介して移動局装置2に送信される。移動局装置2は、当該RB割当情報を受信し、RB割当部204−xは当該RB割当情報に対応する周波数帯域に送信信号の周波数成分を割り当てる。これにより、基地局装置3へのデータの送信が行われる。
送信アンテナ部311は、送信アンテナ部から入力された無線周波数信号を電磁波とし
て移動局装置2に送信する。
復調部3072−xは、等化部3071−xから入力された等化信号に基づいてビット値+1をとる尤度とビット値−1をとる尤度の比の対数値、即ち外部LLR(Log Likelihood Ratio、対数尤度比)を算出する。復調部3072−xは、当該外部LLRをデインターリーバ3073−xに出力する。
ソフトレプリカ生成部3076−xは、インターリーバ3075−xから入力された第2の事後LLRに基づきソフトレプリカを生成する。例えば、符号化部201−xにおけが変調方式としてBPSKを採用する場合には、ソフトレプリカを構成する信号値を tanh(λ/2)と算出する。ここで、λは、あるビットの第2の事後LLRの値である。つまり、ソフトレプリカを構成する信号値は、その値の範囲を定める最大値、最小値を変調方式BPSKにおいて扱うビット値+1、−1とする関数tanh(λ/2)を用いて求められる。ソフトレプリカ生成部3076−xは、当該ソフトレプリカを高速フーリエ変換して周波数領域信号を生成し、伝搬路特性乗算部3077−xに出力する。
上記の条件のもとで、(1)式に基づいて決定した送信電力を使用されるサブキャリア数で除算して、RB毎の送信電力を決定しただけでは、各送信アンテナから送信される各RBあたりの送信電力(以下、送信電力密度)は同一となる。ここで、サブキャリアがオーバーロード状態となると、基地局装置3におけるターボ等化が十分機能しない場合がある。そのような状況が起こる場合について、図6を用いて説明する。
(a)は、ストリーム1がRB番号2,3,4、及び6のRBを、ストリーム2がRB番号1,5,6、及び8のRBを使用していることを示す。即ち、2つのストリーム間で重複するRB数が1である。(b)は、ストリーム1がRB番号2,3,4、及び6のRBを、ストリーム2がRB番号1,3,4、及び6のRBを使用していることを示す。即ち、2つのストリーム間で重複するRB数が3であることを示す。このことは、ターボ等化処理の成否が、ストリーム間におけるRBの重複の度合いに依存することを示す。ここで、ターボ等化処理の開始当初、つまり、伝搬路特性乗算部3077−xにおいて受信信号のレプリカが未算出の段階において、RBの重複により受信信号間の干渉が著しくなると復調部3072−xにおいて算出される尤度が低くなり送信データを復号できなくなる可能性が高くなる。反対に、信号の干渉が少ない場合には算出される尤度が高くなり送信データを復号できなくなる可能性が低くなる。
例えば、電力制御部230−xが重複率に基づき送信電力をストリーム間で異なるように算出する。より好ましくは、少なくとも1つのストリームについて送信電力を増加させる。これにより、重複率が高くなってもストリーム間で信号の干渉による影響を緩和し、ターボ等化処理が失敗する可能性を低減することができる。例えば、図7に示すように重複率が増加するほどストリーム間で送信電力の差を増加させることができる。
ストリーム1は、いずれの場合もRB番号2,3,4、及び6のRBを使用し、RBの割当を変更しない。ストリーム2では、各段においてRBの割当を変更している。ストリーム2は、最上段ではRB番号1,5,7及び8のRBを、2番目の段ではRB番号1,4,5及び7のRBを、3番目の段ではRB番号1,3,4及び7のRBを、4番目の段では、RB番号1,3,4及び6のRBを、5番目の段ではRB番号2,3,4及び6のRBを使用する。ストリーム1の塗りつぶし部分は重複RB数が0の場合の送信電力からの減少分を示す。ストリーム2の網掛け部分はRB数が0の場合の送信電力からの増加分を示す。即ち、重複率が増加するほどストリーム1の送信電力を増加させ、ストリーム2の送信電力を減少させている。但し、重複率が1になってもストリーム2の送信電力は一定の正値をとるものとする。この値は、少なくとも熱雑音や伝送歪からストリーム2の送信データを検出可能な最低値よりも大きくする。
以下、図面を参照しながら本発明の第2の実施形態について詳しく説明する。本実施形態において、特に言及しない部分は、第1の実施形態と共通である。
符号化方式決定部321は、当該重複率olに対応する変調方式情報を送信部310に出力する。従って、変調方式情報は、制御信号の一部として移動局装置4に送信される。次に、移動局装置4の構成について説明する。
なお、表1では重複率の増加に伴い、一方のストリームのみ変調方式をよりシンボル値数の少ない変調方式に変更する例を示したが、いずれのストリームも、よりシンボル値数の少ない変調方式に変更してもストリームごとの復号ビットの尤度の低下が緩和され、ターボ等化が失敗する可能性が低減する。
この場合においても、上記の態様に倣い、重複率の増加に伴い、各ストリームについて1フレーム当たりの冗長ビット数を増加させることにより符号化率を低下させてもよい。なお、符号化率情報として、符号化率の他、符号化率に関連する情報、例えば1フレーム当たりの冗長ビット数又は有効ビット数、を用いてもよい。
以下、図面を参照しながら本発明の第3の実施形態について詳しく説明する。本実施形態においても、特に言及しない部分は、第1の実施形態と共通である。図11は、本実施形態に係る基地局装置7の一例を示す構成図である。基地局装置7は、基地局装置3の構成に加え、プレコーダ決定部331を有する。RB割当決定部308は、ストリーム毎のRB割当情報を送信部310の他、プレコーダ決定部331にも出力する。プレコーダ決定部331は、RB割当決定部308から入力されたRB割当情報に基づき、ストリーム間で重複するRB数をカウントし、そのRB数をストリーム毎のRB数で除算することにより、重複率olを算出する。
プレコーダ決定部331は、伝搬路情報推定部304より、ストリームごとの伝搬路の周波数応答情報を入力される。プレコーダ決定部331は、式(6)に基づき当該周波数応答情報を要素値とする周波数応答ベクトル[h1(k) h2(k)]とプレコーダ変数行列W(c,k)を乗算した積ベクトルDを算出する。
このように、本実施形態によれば、等化復号部307−xにおけるターボ等化処理において少なくとも一のストリームについて復調部3072−xにおいて算出される尤度の低下を緩和することができる。ひいては、等化復号部307−xにおけるターボ等化処理が失敗する可能性が低下し、送信信号をより確実に復号することができる。
なお、上記の態様とは異なり、複数のサブキャリアを使用するRB毎にプレコーダを選択しても、全帯域で同一のプレコーダを選択してもよい。
本実施形態では、式(13)、(14)により算出された、CV(x)がゼロかそれ以外の値をとるか否かにより、RBの重複が起きたか否か判断することにより、送信パラメータを変更することもできる。
また、式(13)、(14)において、yの値を受信可能ストリーム数より小さい整数として、CV(x)を算出することができる。この場合、CV(x)は、必ずしもストリーム間におけるRBが重複する度合いを示すものではないが、各ストリームによるRBの利用度を示す尺度となる。このように定義したCV(x)を用いれば、オーバーロードを許容しないシステムにも、本実施形態を適用することが可能になる。
2、2−1、2−2、4、6…移動局装置
201−x、201a−x、201b−x…符号化部
202−x…S/P変換部
203−x…DFT部
204−x…RB割当部
205−x…IDFT部
206−x…CP挿入部
207−x…P/S変換部
208−x…D/A変換部
209−x…RF部
210−x…送信アンテナ部
211、211a、211b…制御部
220…受信アンテナ部
221…受信部
230−x…電力制御部
240…プレコーダ処理部
3、5、7…基地局装置
301…受信アンテナ部
302…受信部
303…パイロット分離部
304…伝搬路推定部
305…CP除去部
306−x…FFT部
307−x…等化復号化部
308…RB割当決定部
309…送信電力決定部
310…送信部
311…送信アンテナ部
321…符号化方式決定部
331…プレコーダ決定部
3070−x…ソフトキャンセル部
3071−x…等化器
3072−x…復調部
3073−x…デインターリーバ
3074−x…復号部
3075−x…インターリーバ
3076−x…ソフトレプリカ生成部
3077−x…及び伝搬路特性乗算部
3078−x…等化機能部
Claims (16)
- 複数のデータストリームを送信する通信装置であって、
各ストリームのリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定部と、
少なくとも1組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも1のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部と、
前記決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御部と、
を有することを特徴とする通信装置。 - 複数のデータストリームを送信する通信装置であって、
各ストリームを送信する為のソースブロックの割当情報を受信する受信部と、
少なくとも1組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも1のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部と、
前記決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御部と、
を有することを特徴とする通信装置。 - 前記制御情報は送信電力情報であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信装置。
- 前記制御情報決定部は、前記重複率が大きいほど、少なくとも1のストリームについて、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、を特徴とする請求項3に記載の通信装置。
- 前記制御情報決定部は、使用するリソースブロックが多いストリームほど、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、を特徴とする請求項3に記載の通信装置。
- 前記制御情報決定部は、前記第1の通信装置からのデータ送信に係る全ストリームの総送信電力に基づき各ストリームの送信電力を決定すること、を特徴とする請求項3に記載の通信装置。
- 前記制御情報は変調方式情報であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信装置。
- 前記制御情報が送信電力情報を更に含み、
前記制御情報決定部において、前記変調方式情報がより周波数利用効率が低い変調方式のストリームほど、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、
を特徴とする請求項7に記載の通信装置。 - 前記制御情報は符号化率情報であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信装置。
- 前記制御情報が送信電力情報を含み、
前記制御情報決定部において、周波数利用効率が低い符号化率のストリームほど、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、
を特徴とする請求項9に記載の通信装置。 - 前記制御情報は、プレコーダ行列情報であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の通信装置。
- 請求項1または請求項2に記載の通信装置から送信されたデータストリームを受信する通信装置であって、
重複率に基づき生成された制御情報に基づいて、受信信号から少なくとも1のストリームをキャンセルして、他のストリームを復調する受信部、を有することを特徴とする通信装置。 - 複数のデータストリームを送信する通信方法であって、
各ストリームのリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定過程と、
少なくとも1組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも1のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定過程と、
前記決定された制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御過程と、
を有することを特徴とする通信方法。 - 複数のデータストリームを送信する通信方法であって、
各ストリームを送信する為のソースブロックの割当情報を受信する受信過程と、
少なくとも1組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも1のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定過程と、
前記決定された制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御過程と、
を有することを特徴とする通信方法。 - 複数のデータストリームを送信する通信装置のコンピュータに、
各ストリームのリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定ステップと、
少なくとも1組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも1のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定ステップと、
前記決定された制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御ステップと、
を実行させるためのプログラム。 - 複数のデータストリームを送信する通信装置のコンピュータに、
各ストリームを送信する為のソースブロックの割当情報を受信する受信ステップと、
少なくとも1組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも1のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定ステップと、
前記決定された制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御ステップと、
を実行させるためのプログラム。
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