JP5583115B2 - 無線通信システム、無線送信装置および無線送信装置の制御プログラム - Google Patents

無線通信システム、無線送信装置および無線送信装置の制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、送信アンテナを少なくとも２本以上使用し、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう技術に関する。
第３．９世代の携帯電話の無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化がほぼ完了し、最近ではＬＴＥシステムをより発展させた第４世代の無線通信システムであるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、IMT-Aなどとも呼称する。）の標準化が３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で開始された。ＬＴＥ−Ａシステムの上り回線（移動局装置から基地局装置への通信）では、ＬＴＥシステムをさらに拡張したシステムであるため、移動局装置の消費電力やコストを考慮してＬＴＥの上り回線では定義されていなかった複数の送信アンテナを用いる送信ダイバーシチ法が定義される予定になっている。
ところで、ＬＴＥの下り回線（基地局装置から移動局装置への通信）では、各サブキャリアが独立に変調されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が採用されている。さらに、基地局装置が信号を送信することから消費電力に関する制限は弱いため、既に送信ダイバーシチ法が定義されており、例えば送信アンテナ数が２の場合は空間周波数ブロック符号（ＳＦＢＣ：Space Frequency Block Code）と、循環遅延ダイバーシチ（ＣＤＤ：Cyclic Delay Diversity）が定義されている（例えば、非特許文献１）。
図７は、ＳＦＢＣの概念を示す図である。図７において、送信データは、ＳＦＢＣ符号化部１０００によりＳＦＢＣ符号化され、送信アンテナ１００１と送信アンテナ１００２から送信される。ＳＦＢＣ符号化は、例えば、２アンテナの場合は、サブキャリアＳ１００３はサブキャリアＳ１０００の複素共役にマイナスを付した関係にあり、サブキャリアＳ１００１とサブキャリアＳ１００２は複素共役関係にある。つまり、元の送信データ（ＳＦＢＣ符号化部１０００）に入力された２ｋ−１番目のサブキャリアの振幅をＳ（２ｋ−１）。２ｋ番目のサブキャリアの振幅をＳ（２ｋ）とすると、サブキャリアＳ１０００からサブキャリアＳ１００３の振幅はそれぞれ次式で表される。
Figure 0005583115
Figure 0005583115
Figure 0005583115
Figure 0005583115
 ただし、Ｓ１（２ｋ−１）、Ｓ１（２ｋ）は、送信アンテナ１００１から送信される２ｋ−１、２ｋ番目のサブキャリアの複素数で表される振幅であり、Ｓ２（２ｋ−１）、Ｓ２（２ｋ）は送信アンテナ１００２から送信される２ｋ−１、２ｋ番目のサブキャリアの振幅である。
このように送信された送信信号は、受信アンテナ１００３で受信され、ＳＦＢＣ復号部１００４により、ＳＦＢＣ復号されたデータが取り出される。２ｋ−１および２ｋ番目のサブキャリアにおける送信アンテナ１００１から受信アンテナ１００３への伝搬路の複素利得をＨ１（２ｋ−１）、Ｈ１（２ｋ）、および送信アンテナ１００１から受信アンテナ１００３への伝搬路の複素利得をＨ２（２ｋ−１）、Ｈ２（２ｋ）とすると、受信信号Ｒ（２ｋ−１）およびＲ（２ｋ）は次式で表される。
Figure 0005583115
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 式（５）、式（６）から、Ｓ（２ｋ−１）、Ｓ（２ｋ）を受信信号で表現すると、次式のようになる。ただし、実際には受信機からの雑音や隣接セルからの干渉も含まれるが、ここでは説明を簡単にするために省略している。
Figure 0005583115
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 式（７）、式（８）において、サブキャリア２ｋ−１とサブキャリア２ｋにおける伝搬路の利得がほぼ同じ（変動が緩慢）であれば、Ｈ１（２ｋ−１）＝Ｈ１（２ｋ）およびＨ２（２ｋ−１）＝Ｈ２（２ｋ）とみなせるので、この場合、式（７）、式（８）の右辺第２項がゼロになるため、各送信アンテナからの伝搬路の利得の大きさで重み付けして合成する最大比合成（ＭＲＣ：Maximum Ratio Combining）の効果が得られる。
図８は、ＣＤＤの一例を示す図である。図８において、ＣＤＤの場合には２送信アンテナの場合、一方のアンテナだけサイクリックシフト部１００５があり、送信アンテナ１００６から送信された送信信号１００８に対し、送信アンテナ１００７からの送信信号１００９はサイクリックシフト部１００５によりサイクリックシフトされ、送信信号１００８に対して２シンボル分ずれている。受信側では、受信アンテナ１０１０で全送信アンテナからの信号が加算されたまま受信される。これは、送信アンテナ１００７からの送信信号は伝搬路によりサイクリックシフトされたシンボル数だけずれているように受信側で観測されるため、等価的に伝搬路のインパルス応答の最大遅延時間が長くなる。そのため、周波数変動を激しくすることで伝搬路利得の良好な周波数と劣悪な周波数を混在させ、信号帯域全体が劣悪な伝搬路利得の周波数帯に落ち込むことを防いでおり、ＳＦＢＣほどの特性は出ないものの、高速移動時や伝搬路の変動が全く予想できない場合に有効である。
3GPP TS 36.211, v 8.5.0
しかしながら、ＬＴＥの上り回線ではピーク電力の低い伝送方式が望まれる。これは、ピーク電力の高い伝送方式では、増幅器の線形領域を越えてしまうため、送信信号が歪んでしまうためである。そこでＬＴＥやＬＴＥ−Ａでは、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）方式やＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread）といったピーク電力の低い伝送方式が採用されている。しかしながら、ＳＦＢＣはサブキャリアの並びを入れ替えるため、ピーク電力が高くなってしまう。その結果、ピーク電力が高くなった分だけ送信電力を低くしなければならないため、セル端のような高い送信電力を必要とする移動局装置には向かない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上り回線において送信ダイバーシチ法を所要の送信電力に応じて切り替えることにより、上り回線の送信ダイバーシチを効率的に行なうことができる無線通信システム、無線送信装置および無線送信装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう第１の通信装置と、前記第１の通信装置と無線通信を行なう第２の通信装置と、から構成される無線通信システムであって、前記第１の通信装置は、送信電力に基づいて、前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、送信電力に基づいて、複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択するので、ピーク電力が高い送信ダイバーシチ法と、ピーク電力が高くならない送信ダイバーシチ法とを切り替えることができるので、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置は、ピーク電力の大きさを表す指標に基づいて、送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、第１の通信装置は、ピーク電力の大きさを表す指標に基づいて、送信ダイバーシチ法を選択するので、送信電力に応じて適切な送信ダイバーシチ法を選択することが可能となり、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記ピーク電力の大きさを表す指標が、ＣＭ（Cubic Metric）またはＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）であることを特徴としている。
このように、ピーク電力の大きさを表す指標が、ＣＭ（Cubic Metric）またはＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）であるので、これらの指標に基づいて、送信ダイバーシチ法を選択するので、送信電力に応じて適切な送信ダイバーシチ法を選択することが可能となり、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置は、送信電力を決定する際に算出されるＰｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍ、および前記ＣＭまたは前記ＰＡＰＲの少なくとも１つに基づいて送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、第１の通信装置は、送信電力を決定する際に算出されるＰｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍ、およびＣＭまたはＰＡＰＲの少なくとも１つに基づいて送信ダイバーシチ法を選択するので、送信電力に応じて適切な送信ダイバーシチ法を選択することが可能となり、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（５）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置は、伝送に用いる周波数の割り当てに基づいて、送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、第１の通信装置は、伝送に用いる周波数の割り当てに基づいて、送信ダイバーシチ法を選択するので、送信ダイバーシチを選択するための情報が不要となる。その結果、システムの制御情報に影響を与えることがなく、効率的な送信ダイバーシチを行なうことが可能となる。
（６）また、本発明の無線通信システムは、送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類のプレコーディング法のいずれかを選択してプレコーディングを行なう第１の通信装置と、前記第１の通信装置と無線通信を行なう第２の通信装置と、から構成される無線通信システムであって、前記第１の通信装置は、伝送に用いる周波数の割り当てに基づいて、前記複数種類のプレコーディング法のうちいずれか１つのプレコーディング法を選択することを特徴としている。
このように、第１の通信装置は、伝送に用いる周波数の割り当てに基づいて、前記複数種類のプレコーディング法のうちいずれか１つのプレコーディング法を選択するので、ピーク電力が高いプレコーディング法と、ピーク電力が高くならないプレコーディング法とを切り替えることができるので、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（７）また、本発明の無線送信装置は、送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう無線送信装置であって、送信先となる受信装置から通知された情報に基づいて、送信電力を決定する送信電力決定部と、前記決定された送信電力に基づいて、前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択する送信ダイバーシチ法選択部と、前記選択した送信ダイバーシチ法で前記受信装置に対して無線送信を行なう送信部と、を備えることを特徴としている。
このように、送信電力に基づいて、複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択するので、ピーク電力が高い送信ダイバーシチ法と、ピーク電力が高くならない送信ダイバーシチ法とを切り替えることができるので、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（８）また、本発明の無線送信装置において、前記送信ダイバーシチ法選択部は、ピーク電力の大きさを表す指標に基づいて、送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、ピーク電力の大きさを表す指標に基づいて、送信ダイバーシチ法を選択するので、送信電力に応じて適切な送信ダイバーシチ法を選択することが可能となり、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（９）また、本発明の無線送信装置において、前記ピーク電力の大きさを表す指標が、ＣＭ（Cubic Metric）またはＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）であることを特徴としている。
このように、ピーク電力の大きさを表す指標が、ＣＭ（Cubic Metric）またはＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）であるので、これらの指標に基づいて、送信ダイバーシチ法を選択するので、送信電力に応じて適切な送信ダイバーシチ法を選択することが可能となり、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（１０）また、本発明の無線送信装置において、前記送信電力決定部は、送信電力を決定する際に算出するＰｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍを前記送信ダイバーシチ法選択部に出力し、前記送信ダイバーシチ法選択部は、前記Ｐｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍ、および前記ＣＭまたは前記ＰＡＰＲの少なくとも１つに基づいて送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、送信電力を決定する際に算出されるＰｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍ、およびＣＭまたはＰＡＰＲの少なくとも１つに基づいて送信ダイバーシチ法を選択するので、送信電力に応じて適切な送信ダイバーシチ法を選択することが可能となり、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（１１）また、本発明の無線送信装置は、送信先となる受信装置から通知された情報に基づいて、伝送に用いる周波数の割り当てを検出する検出部をさらに備え、前記送信ダイバーシチ法選択部は、前記検出された周波数の割り当てに基づいて、送信ダイバーシチ法を選択することを特徴としている。
このように、伝送に用いる周波数の割り当てに基づいて、送信ダイバーシチ法を選択するので、送信ダイバーシチを選択するための情報が不要となる。その結果、システムの制御情報に影響を与えることがなく、効率的な送信ダイバーシチを行なうことが可能となる。
（１２）また、本発明の無線送信装置は、送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類のプレコーディング法のいずれかを選択してプレコーディングを行なう無線送信装置であって、送信先となる受信装置から通知された情報に基づいて、伝送に用いる周波数の割り当てを検出する検出部と、前記検出された周波数の割り当てに基づいて、前記複数種類のプレコーディング法のうちいずれか１つのプレコーディング法を選択するプレコーディング法選択部と、を備えることを特徴としている。
このように、伝送に用いる周波数の割り当てに基づいて、前記複数種類のプレコーディング法のうちいずれか１つのプレコーディング法を選択するので、ピーク電力が高いプレコーディング法と、ピーク電力が高くならないプレコーディング法とを切り替えることができるので、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
（１３）また、本発明の無線送信装置の制御プログラムは、送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう無線送信装置の制御プログラムであって、送信電力決定部において、送信先となる受信装置から通知された情報に基づいて、送信電力を決定する処理と、送信ダイバーシチ法選択部において、前記決定された送信電力に基づいて、前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択する処理と、送信部において、前記選択された送信ダイバーシチ法で前記受信装置に対して無線送信を行なう処理と、を含む一連の処理をコンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
このように、送信電力に基づいて、複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択するので、ピーク電力が高い送信ダイバーシチ法と、ピーク電力が高くならない送信ダイバーシチ法とを切り替えることができるので、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
本発明によれば、送信電力に基づいて、複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択するので、ピーク電力が高い送信ダイバーシチ法と、ピーク電力が高くならない送信ダイバーシチ法とを切り替えることができるので、システムの伝送効率を高めることが可能となる。
第１の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す図である。 ＳＦＢＣとＣＤＤを切り替える移動局装置の概略構成を示す図である。 基地局装置の概略構成を示す図である。 第２の実施形態に係る移動局装置の概略構成を示す図である。 プレコーディングの概念の一例を示す図である。 第３の実施形態に係る無線送信装置の一例を示す図である。 ＳＦＢＣの概念を示す図である。 ＣＤＤの一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態では、ＳＦＢＣとＣＤＤを切り替えているが、ピーク電力の上がる方式（例えば、波形を分割するＦＳＴＤなど）とピーク電力の上がらない送信ダイバーシチ方式（例えば、ＳＴＢＣやＴＳＴＤ、ＤＦＴポイント数を小さくするＦＳＴＤなど）を切り替える形態も本発明に含まれる。また、以下の実施形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式に送信ダイバーシチを適用する場合を示しているが、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式のような方式を用いても良い。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す図である。図１では、システムとして基地局装置Ａ、第１の移動局装置Ｂ、第２の移動局装置Ｃが存在する上り回線の無線通信システムを表している。ここで、第１の移動局装置Ｂは、基地局装置Ａからの距離が遠いため、ピーク電力の高い送信方式を用いると、所望の受信品質を満たせない場合がある。また、第２の移動局装置Ｃは、基地局装置Ａからの距離が比較的近いため、ピーク電力の高い送信方式を用いたとしても、送信増幅器には影響がなく、所望の品質で通信を行なうことができる。
このような場合、伝送特性とピーク電力を考慮すれば、第１の移動局装置Ｂには、ピーク電力の上がらない送信ダイバーシチ法が適しており、第２の移動局装置Ｃには、最大比合成利得が得られる送信ダイバーシチ法が適している。このように、本実施形態では、基地局装置から近い移動局装置はＳＦＢＣなどのようなピーク電力が高くなる送信ダイバーシチを適用し、基地局装置から遠い移動局装置は、ＣＤＤなどのようなピーク電力が高くならない送信ダイバーシチ法を適用する。
このように、基地局装置からの距離、即ち必要な送信電力に応じて移動局装置の適用する送信ダイバーシチ法を適用することで、電力利用効率と伝送特性を考慮した効率的な無線通信システムを提供することができる。
図２は、ＳＦＢＣとＣＤＤを切り替える移動局装置の概略構成を示す図である。図２において、移動局装置は、符号化部１０、インターリーブ部１１、変調部１２、ＤＦＴ部１３、送信電力決定部１４、送信ダイバーシチ法選択部１５、切替部１６、ＳＦＢＣ符号化部１７、ＣＤＤ部１８、ＩＦＦＴ部１９−１、１９−２、ＣＰ挿入部２０−１、２０−２、および送信アンテナ２１−１、２１−２から構成される。
送信する情報ビット列は、符号化部１０により誤り訂正符号化され、インターリーブ部１１によりビットの系列順が並び替えられる。インターリーブ部１１より出力されたビット列は変調部１２により変調され、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（Qaudrature Amplitude Modulation）などの変調信号が出力される。出力された変調信号はＤＦＴ部１３により、周波数信号に変換される。
一方、後述する基地局装置より通知された送信電力に関する情報から、送信電力決定部１４により、通信するために必要な送信電力が算出され、送信電力に応じて送信ダイバーシチ法選択部１５により送信ダイバーシチ法が選択される。ここで、送信ダイバーシチ法選択部１５では、ピーク電力の大きさを表す指標であるＣＭ（Cubic Metric）やＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）などのピーク電力から選択される。選択された送信ダイバーシチ法を示す情報は、切替部１６に入力される。ＤＦＴ部１３から切替部１６に入力された周波数信号は、ＳＦＢＣ符号化部１７またはＣＤＤ部１８のいずれか一方に、選択された送信ダイバーシチ法に応じて入力される。
図８では、時間軸のサイクリックシフトで説明したが、ここでは、ＣＤＤの処理を時間軸のサイクリックシフトと等価な各サブキャリアの位相を回転させることで実現している。なお、サイクリックシフトでもサブキャリアの位相回転も物理的に等価である。ＳＦＢＣ符号化部１７またはＣＤＤ部１８から出力された信号は、ＩＦＦＴ部１９−１、１９−２により時間信号に変換され、ＣＰ挿入部２０−１、２０−２によりＣＰ（Cyclic Prefix）が挿入され、送信アンテナ２１−１、２１−２から送信される。
図３は、基地局装置の概略構成を示す図である。基地局装置は、受信アンテナ９０、ＣＰ除去部１００、受信電力測定部１０１、送信電力情報生成部１０２、ＦＦＴ部１０３、送信ダイバーシチ法検出部１０４、ＳＦＢＣ復号部１０５、等化部１０６、ＩＤＦＴ部１０７、復調部１０８、デインターリーブ部１０９、復号部１１０より構成される。
受信信号は、受信アンテナ９０で受信され、ＣＰ除去部１００によりＣＰを除去される。同時に、受信電力測定部１０１により受信電力が測定され、送信電力情報生成部１０２に入力される。送信電力情報生成部１０２では、移動局装置が送信すべき送信電力に関する情報が生成され、移動局装置へ通知される。また、それと同時に、信号検出のため送信ダイバーシチ法検出部１０４に出力される。
一方、ＣＰを除去された受信信号は、ＦＦＴ部１０３により周波数信号に変換され、送信ダイバーシチ法検出部１０４に入力される。送信ダイバーシチ法検出部１０４では、送信電力情報生成部１０２により生成された必要な送信電力の値を用いて、移動局装置がどの送信ダイバーシチ法を用いたかを検出し、送信ダイバーシチ法がＳＦＢＣである場合は、ＳＦＢＣ復号部１０５に出力し、ＣＤＤである場合は等化部１０６に出力する。移動局装置がＳＦＢＣで送信していた場合は、ＳＦＢＣ復号部１０５により各送信アンテナからの信号を検出し、送信信号の歪みを除去する等化部１０６に入力される。ＣＤＤの場合は、受信処理での合成処理は必要ないため、そのまま等化部１０６に入力され、伝搬路による歪みを補償する。
等化部１０６により等化された信号は、ＩＤＦＴ部１０７により時間信号に変換され、復調部１０８に入力され、変調シンボルから受信符号ビットを検出する。復調された符号ビットは、デインターリーブ部１０９において符号ビットの系列順を元に戻し、復号部１１０において誤り訂正復号が行われ、復号データを得る。
ここで、送信電力情報生成部１０２は、送信電力情報に関する情報を生成すると前述したが、これは、基地局装置が送信電力を決定するという構成を採るためである。一方、ＬＴＥでは、Ｐｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍと呼ばれる移動局装置の送信電力にどれほど余裕があるかを示す情報を、移動局装置が基地局装置に通知するため、その値を見て移動局装置が送信ダイバーシチを設定しても良い。この場合、図２の送信電力決定部１４がＰｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍを算出し、移動局装置が基地局装置に通知し、基地局装置は、Ｐｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍを検出し、送信ダイバーシチ法を送信ダイバーシチ法検出部１０４で検出する構成になる。
これは、Ｐｏｗｅｒ Ｈｅａｄｒｏｏｍが、移動局装置が基地局装置にあとどの程度送信電力を高くできるかを示す相対値であり、この値を用いることでＣＭやＰＡＰＲからＳＦＢＣを適用した際に送信電力を下げることなく送信できるかを判断できるということである。本発明は、この概念も含んでいる。
さらに、本発明では送信アンテナを２本のシングルキャリアの構成例を示したが、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭなどの方式や、送信アンテナが３本以上の場合も本発明に含まれる。
このように、本発明は、ＳＦＢＣのように伝送特性はよいがピーク電力があがる送信ダイバーシチ法と、ピーク電力があがらないＣＤＤ法とを送信電力に応じて切り替えるので、システムの伝送効率を高めることができる。
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。ＬＴＥ−Ａの上り回線では、ＳＣ−ＦＤＭＡとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが適用されることが決まっている。一般に、セル端に位置する移動局装置のように、ピーク電力を極力低くする必要がある場合は、ＳＣ−ＦＤＭＡを適用する。また、基地局装置の近くに位置する移動局装置のように、送信電力に余裕がある場合は、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを適用する。Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、ＳＣ−ＦＤＭＡのスペクトル（周波数信号）を分割し、周波数特性や他の移動局装置の割当状況に応じて分散配置するため、ＳＣ−ＦＤＭＡよりもピーク電力が大きくなる。つまり、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、既に送信電力に余裕のある移動局装置に適用されており、この場合には送信電力に制限がないと考えてよいため、ＳＦＢＣのような送信ダイバーシチを適用できるという形態である。
図４は、第２の実施形態に係る移動局装置の概略構成を示す図である。この移動局装置は、符号化部２０１、インターリーブ部２０２、変調部２０３、ＤＦＴ部２０４、スペクトル割当部２０５、スペクトル割当情報検出部２０６、送信ダイバーシチ法選択部２０７、切替部２０８、ＳＦＢＣ符号化部２０９、ＣＤＤ部２１０、ＩＦＦＴ部２１１−１、２１１−２、ＣＰ挿入部２１２−１、２１２−２、送信アンテナ２１３−１、２１３−２から構成される。なお、符号化部２０１、インターリーブ部２０２、変調部２０３、ＤＦＴ部２０４、切替部２０８、ＳＦＢＣ符号化部２０９、ＣＤＤ部２１０、ＩＦＦＴ部２１１−１、２１１−２、ＣＰ挿入部２１２−１、２１２−２、送信アンテナ２１３−１、２１３−２は、第１の実施形態と同一であるため、説明を省略する。
スペクトル割当部２０５は、周波数の割当情報に基づいて信号を配置する。スペクトル割当情報検出部２０６は、基地局装置から通知されるどの周波数に信号を配置するかを示す情報を検出するものであり、例えば、ＬＴＥやＬＴＥ−ＡではＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）から検出される。このとき、連続的に配置されるものであれば、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式であり、離散的に配置される情報であれば、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭである。このことを送信ダイバーシチ法選択部２０７で把握し、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭと判断した場合にはＳＦＢＣを選択し、ＳＣ−ＦＤＭＡであった場合にＣＤＤを選択して切替部２０８に入力する。
第１の実施形態では図示しなかったが、スペクトル割当に関する情報は、ＳＣ−ＦＤＭＡだけでも、どの周波数帯域に連続で割り当てるべきかを基地局装置が把握する目的でＬＴＥにおいて既に規定されており、ＰＤＣＣＨで通知される。本実施形態では、伝送方式を検出すれば切替に関する情報を必要とすることなく送信ダイバーシチを切り替えることができるため、システムの制御情報に影響を与えることがなくなり、効率的な送信ダイバーシチを適用できる。これは、同様の概念により、振幅に情報をのせることで同様にピーク電力が大きくなる１６ＱＡＭなどにおいても同じ考え方が可能であり、ＱＰＳＫであればＣＤＤ、１６ＱＡＭ以上であればＳＦＢＣといった切替も可能であるため、このような態様も本発明に含まれる。
［第３の実施形態］
本実施形態では、プレコーディングを切り替える手法について説明を行う。ＬＴＥの下り回線では、送信ダイバーシチとは別にＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）が定義されている。一般に、ＭＩＭＯ技術は、複数の送信アンテナを用いて各送信アンテナで異なる信号を送信することで空間的に信号を多重し、受信側で多重された信号数以上の受信アンテナを装備していることを前提に、連立一次方程式を解くことで各ストリームを検出する。
図５は、プレコーディングの概念の一例を示す図である。プレコーディングは、特に、空間相関がある場合に効果を発揮する。ＬＴＥでは、下り回線のＯＦＤＭで既に採用されており、送信アンテナ数が２の場合は４種類、送信アンテナ数が４の場合は１６種類のプレコーディング行列が定義されている。図５では、送信されるストリーム数（同時に送信される信号、レイヤ数とも称する）を１、送信アンテナを２として説明する。送信される変調シンボルは、レイヤマップ部３００において、ストリーム数分の信号が並列化される。ここでは、レイヤ数が１なので、そのまま出力される。出力された各レイヤの信号は、プレコーディング部３０１により送信アンテナ数分のプレコーディングされた信号が出力される。ここで、プレコーディング行列は、例えば１レイヤの２送信アンテナの場合、以下の４種類のいずれかが選択される。
Figure 0005583115
 これは、レイヤ数が１の場合、第１行が送信アンテナ１の重み、第２行が送信アンテナ２の重みであり、周波数軸で乗積される。特に、下り回線の場合は、サブバンドと呼ばれる複数の周波数ブロックごとにプレコーディングを変更することで、周波数特性に適したプレコーディングが実現可能となる（これは周波数選択プレコーディングなどとも呼ばれる）。その後、サブキャリアマッピング部３０２−１、３０２−２により割り当てられた周波数にサブキャリアを配置し、ＩＦＦＴ部３０３−１、３０３−２により時間信号に変換され、ＣＰ挿入部３０４−１、３０４−２によりＣＰが挿入され、送信アンテナ３０５−１、３０５−２から送信される。
上記の例は、ＯＦＤＭの場合であったが、上り回線で適用する場合には、送信ダイバーシチと同様にピーク電力を考慮しなければならない。周波数と時間は１対１であり、プレコーディング行列は一般に単位直交ベクトルを並べたユニタリ行列あるいはその一部の行列で構成されるため、波形を歪ませることはない。このことを考慮すると、電力利用効率を考慮する場合には周波数で同一のプレコーディングをかける必要がある。そのため、本発明ではさらに、周波数の割当情報から周波数の割当単位でプレコーディングを変更する周波数選択プレコーディング（Frequency Selective Precoding）と、伝送帯域全体で同一のプレコーディング行列を使う広帯域プレコーディング（Wideband Precoding）を切り替えることを特徴とする。
図６は、第３の実施形態に係る無線送信装置の一例を示す図である。この無線送信装置は、符号化部４０１、インターリーブ部４０２、変調部４０３、ＤＦＴ部４０４、レイヤマップ部４０５、スペクトル割当情報検出部４０６、プレコーディング法選択部４０７、プレコーディング部４０８、スペクトル割当部４０９、ＩＦＦＴ部４１０−１、４１０−２、ＣＰ挿入部４１１−１、４１１−２、送信アンテナ４１２−１、４１２−２から構成される。符号化部４０１、インターリーブ部４０２、変調部４０３、ＤＦＴ部４０４、ＩＦＦＴ部４１０、ＣＰ挿入部４１１、送信アンテナ４１２は第１の実施形態と同一であるため、説明を省略する。なお、ここではレイヤ数が１、送信アンテナ数が２の場合で説明しているが、レイヤ数が２以上でも送信アンテナ数が２以上でも同様の処理が可能であり、本質的に同一であるため、本発明に含まれる。
スペクトル割当情報検出部４０６は、基地局装置から下り回線で通知された制御情報（例えば、ＬＴＥの場合はＰＤＣＣＨ）から送信信号の周波数への割当に関するスペクトル割当情報を検出し、検出した情報をプレコーディング法選択部４０７とスペクトル割当部４０９に出力する。プレコーディング法選択部４０７は、スペクトル割当が不連続（Clustered DFT-S-OFDM）である場合は、周波数選択プレコーディングを選択する一方、スペクトル割当が連続（SC-FDMA）である場合は、広帯域プレコーディングを選択する。そして、プレコーディング部４０８は、プレコーディング法選択部４０７が選択したプレコーディングが行なわれる。このとき、どのプレコーディングを選択するかについては、プレコーディング情報を基地局装置がフィードバックしない開ループ（ＯＬ：Open Loop）である場合は、任意のプレコーディング行列が選択され、閉ループ（ＣＬ：Closed Loop）である場合は、図示していないが、基地局装置から制御情報として通知されたＰＭＩ（Precoding Matrix Indicator）を用いてプレコーディングがかけられる。このとき、周波数選択プレコーディングの場合の周波数単位は、ＬＴＥと同じサブバンドというサイズでもよいし、１サブキャリアごとでもよい。
この本質は、スペクトル割当情報が連続配置であるか離散配置であるかによって、周波数で異なるプレコーディング行列を使用するか、周波数で同一のプレコーディング行列を使用するかにあるため、基地局装置でプレコーディング法を選択したとしても本質的には同一である。また、第１の実施形態で述べたような送信電力の余裕を表すＰｏｗｅｒ ＨｅａｄｒｏｏｍとＣＭ、ＰＡＰＲなどの情報を用いても可能であるため、本質的に同一であり、本発明に含まれる。
以上説明したように、本実施形態によれば、送信ダイバーシチ法を送信電力に応じて切り替えることで、無線通信システムの送信電力、消費電力および伝送特性の観点から効率的に送信ダイバーシチを適用することが可能となる。
１０ 符号化部
１１ インターリーブ部
１２ 変調部
１３ ＤＦＴ部
１４ 送信電力決定部
１５ 送信ダイバーシチ法選択部
１６ 切替部
１７ ＳＦＢＣ符号化部
１８ ＣＤＤ部
１９−１、１９−２ ＩＦＦＴ部
２０−１、２０−２ ＣＰ挿入部
２１−１、２１−２ 送信アンテナ
９０ 受信アンテナ
１００ ＣＰ除去部
１０１ 受信電力測定部
１０２ 送信電力情報生成部
１０３ ＦＦＴ部
１０４ 送信ダイバーシチ法検出部
１０５ ＳＦＢＣ復号部
１０６ 等化部
１０７ ＩＤＦＴ部
１０８ 復調部
１０９ デインターリーブ部
１１０ 復号部
２０１ 符号化部
２０２ インターリーブ部
２０３ 変調部
２０４ ＤＦＴ部
２０５ スペクトル割当部
２０６ スペクトル割当情報検出部
２０７ 送信ダイバーシチ法選択部
２０８ 切替部
２０９ ＳＦＢＣ符号化部
２１０ ＣＤＤ部
２１１−１、２１１−２ ＩＦＦＴ部
２１２−１、２１２−２ ＣＰ挿入部
２１３−１、２１３−２ 送信アンテナ
３００ レイヤマップ部
３０１ プレコーディング部
３０２−１、３０２−２ サブキャリアマッピング部
３０３−１、３０３−２ ＩＦＦＴ部
３０４−１、３０４−２ ＣＰ挿入部
３０５−１、３０５−２ 送信アンテナ
４０１ 符号化部
４０２ インターリーブ部
４０３ 変調部
４０４ ＤＦＴ部
４０５ レイヤマップ部
４０６ スペクトル割当情報検出部
４０７ プレコーディング法選択部
４０８ プレコーディング部
４０９ スペクトル割当部
４１０−１、４１０−２ ＩＦＦＴ部
４１１−１、４１１−２ ＣＰ挿入部
４１２−１、４１２−２ 送信アンテナ
Ａ 基地局装置
Ｂ 第１の移動局装置
Ｃ 第２の移動局装置

Claims (10)

  1. 送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう第１の通信装置と、前記第１の通信装置と無線通信を行なう第２の通信装置と、から構成される無線通信システムであって、
    前記第１の通信装置は、
    前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択し、
    選択された前記送信ダイバーシチ法を用いて、受信装置と無線送信を行い、
    前記選択された送信ダイバーシチ法は、無線送信に使用する伝送方式に応じて異なり、
    前記伝送方式は、ＰＡＰＲの異なる伝送方式を含むことを特徴とする無線通信システム。
  2. 送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう無線送信装置であって、
    前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択する送信ダイバーシチ法選択部と、
    選択された前記送信ダイバーシチ法を用いて、受信装置と無線送信を行なう送信部と、を備え、
    前記選択された送信ダイバーシチ法は、無線送信に使用する伝送方式に応じて異なり、
    前記伝送方式は、ＰＡＰＲの異なる伝送方式を含むことを特徴とする無線送信装置。
  3. 前記伝送方式は、少なくともＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread）方式を含むことを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
  4. 前記ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いて送信するための制御信号を受信する受信部を備え、
    前記制御信号は、前記送信ダイバーシチ法を選択するための情報を含まないことを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
  5. 前記ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いる場合の前記送信ダイバーシチ法は、ＣＭ（Cubic Metric）またはＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）に影響を与えないことを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
  6. 前記ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いる場合の前記送信ダイバーシチ法は、少なくとも閉ループ（ＣＬ：Closed Loop）の送信ダイバーシチ法を含むことを特徴とする請求項３記載の無線送信装置。
  7. 前記ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ方式を用いる場合の前記送信ダイバーシチ法は、少なくとも伝送帯域全体で同一のプレコーディング行列を乗算する方式を含むことを特徴とする請求項３に記載の無線送信装置。
  8. 前記制御信号には、スペクトル割り当てに関する情報を含み、
    前記送信部は、前記スペクトル割り当てに関する情報に基づいて選択される前記伝送方式と前記送信ダイバーシチ法とを用いて無線通信を行うことを特徴とする請求項４に記載の無線送信装置。
  9. 送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう無線送信方法であって、
    前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択するステップと、
    選択された前記送信ダイバーシチ法を用いて、受信装置と無線送信を行うステップとを少なくとも含み、
    前記選択された送信ダイバーシチ法は、無線送信に使用する伝送方式に応じて異なり、
    前記伝送方式は、ＰＡＰＲの異なる伝送方式を含むことを特徴とする無線送信方法。
  10. 送信アンテナを少なくとも２本以上備え、複数種類の送信ダイバーシチ法のいずれかを選択して送信ダイバーシチを行なう無線送信装置の制御プログラムであって、
    送信ダイバーシチ法選択部において、前記複数種類の送信ダイバーシチ法のうちいずれか１つの送信ダイバーシチ法を選択する処理と、
    送信部において、選択された前記送信ダイバーシチ法を用いて、受信装置と無線送信を行なう処理と、を含み、
    前記選択された送信ダイバーシチ法は、無線送信に使用する伝送方式に応じて異なり、
    前記伝送方式は、ＰＡＰＲの異なる伝送方式を含む一連の処理をコンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする無線送信装置の制御プログラム。
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