JP5667682B2 - 端末装置および通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に１つ以上の周波数信号からなるセグメントは連続したサブキャリアに割り当てられるようにしたスペクトラム制御シングルキャリア通信を用いた端末装置および通信方法に関する。

近年、次世代移動体通信システムの研究が盛んに行われ、システムの周波数利用効率を高めるための方式として、各セルが同じ周波数帯域を使用する１周波数繰り返しセルラシステムが提案されている。
下りリンク（基地局装置から移動局への通信）においては、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplex Access：直交周波数多元接続）方式が最も有力な候補となっている。ＯＦＤＭＡ方式は、情報データに６４ＱＡＭ（６４-Quadrature Amplitude Modulation：６４値直交振幅変調） やＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：２相位相変調）などの変調をかけたＯＦＤＭ信号を用いて、時間軸と周波数軸で構成されるアクセス単位であるリソースブロックを複数の移動端末装置で分割して通信を行うシステムである。ＯＦＤＭ信号を使用するため、非常にＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が高くなることがあり、高いピーク電力が、送信電力増幅機能に比較的余裕のある下りリンクの通信においては大きな問題とはならないが、送信電力増幅機能に余裕のない上りリンク（移動局から基地局装置への通信）では致命的な問題となってしまう。

そこで、上りリンクの通信においては、ＰＡＰＲが比較的低いシングルキャリアの通信方式が提案されている。その１つがＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform-spread-OFDM：離散フーリエ変換拡散ＯＦＤＭ）である。（非特許文献１）図１８に送信ブロック図を示す。入力された送信データを符号化部１１１が誤り訂正符号化し、さらにＢＰＳＫなどの変調を施して生成した時間軸信号をＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１０１により並列信号に変換した後に、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）部１０２にてフーリエ変換することより時間軸信号を周波数信号に変換し、変換された周波数信号をサブキャリア割り当て部１０４を介することにより、後述する規則に従ってＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform：逆離散フーリエ変換）部１０５入力に配置する。入力がないＩＤＦＴポイントには０を挿入し、逆離散フーリエ変換することにより時間波形を得る。これらの時間波形を次にＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）挿入部１０６を介することにより、ガードインターバルを挿入し、次にＰ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部１０７により直列信号に変換する。この直列信号は、Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換部１０８によりアナログ信号に変換し、ＲＦ（高周波）部１０９により無線周波数帯域信号にさらにアップコンバートして、図示しないアンテナを介して送信する。複数のユーザのデータを多重するシステムでは離散フーリエ変換ＤＦＴのポイント数より逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴのポイント数の方を大きくして、０入力されたサブキャリアは他の移動端末装置によって使用される。

このように生成されたデータはシングルキャリアの変調と同等であり、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲは低い。しかも、離散フーリエ変換ＤＦＴにより周波数波形を一旦作っているため、周波数軸の制御が容易にできるといったメリットがある。
この周波数配置の規則として２つの方法が提案されている。１つはローカライズド（Localized：以降「Ｌ配置」という）という方式であり、もう１つはディストリビューティッド（Distributed：以降「Ｄ配置」という）という方式である。図１９（ａ）に示すようにＬ配置は離散フーリエ変換ＤＦＴ後の周波数データを逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴの入力にその配置を変えずに連続して割り当てる方式であり、図１９（ｂ）に示すようにＤ配置は同データを逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴの入力に一定間隔でばらして割り当てる方式である。

Ｌ配置ではユーザ間で適切な周波数帯域を選択することで得られるダイバーシチ効果、即ちユーザダイバーシチ効果を得ることでき、Ｄ配置では、周波数帯域を広く使用することから、周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。しかしながら、両方式とも通信に最適なサブキャリアを選択しているわけではなく、特に周波数選択性が強い伝搬路環境、他セルからの干渉信号が多い環境においては、十分な性能が得られない。

一方で同様の上りリンクの通信方式としてシングルキャリアＣＩ（Carrier Interferometry）法も提案されている。（非特許文献２）この方式もＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭと同じ信号生成方法により、送信信号を生成することが可能である。この参考文献中には、前述の配置規則に対して柔軟な配置規則が提案されている。
これは、離散フーリエ変換ＤＦＴ出力の周波数信号を数本のサブキャリアにブロック（セグメント）化し、逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴ入力に配置する際、他のセルからの影響の少ないサブキャリアを選択して配置する方法である。（以降ＬＳ配置と定義する）先に示したＬ配置に対して、より通信精度の高いサブキャリアを選択することが可能となる。また、セグメント内の周波数信号数を多くすることで、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの増加を、軽減することが可能となる。また、このセグメント内の周波数信号数を１とした場合、最適なサブキャリアを選択することが可能となる。（ここでは結局逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴ入力にランダムな位置関係配置されることからＲ配置と定義する）この場合、ＰＡＰＲが高くなる。

図２０にこれらの方式のＩＤＦＴ部１０５出力におけるピーク対平均電力比ＰＡＰＲの分布の一例を示す。横軸がシンボル毎のＰＡＰＲ（ｄＢ）で、縦軸が累積分布（％）である。ただし、離散フーリエ変換ＤＦＴポイント数は１６、逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴポイント数は６４とし、時間軸のデータをＢＰＳＫで変調した場合である。ＰＡＰＲはＩＤＦＴ部１０５出力の比較である。図２０において、ＬはＬ配置、ＤはＤ配置、ＲはＲ配置であり、ＳはＬＳ配置の一例である。ＬＳ配置において、１セグメント内の周波数信号数は４としている。それぞれの配置において使用するサブキャリアを図２１に示す。
この図より、Ｌ配置、Ｄ配置はＰＡＰＲ特性に差はない。また、Ｒ配置が最もＰＡＰＲが大きく、ＬＳ配置の特性はＬ（Ｄ）配置とＲ配置のほぼ中間の分布になっている。

次にＬＳ配置において、セグメント内に含まれる周波数信号数すなわちサブキャリア数を変えた場合のピーク対平均電力比ＰＡＰＲの分布を図２２に示す。同図において、サブキャリアの配置は図２３に示すように、ＬＳ１はサブキャリア数が１（Ｒ配置と同じ）、ＬＳ２、ＬＳ４（図２０のＬＳ配置と同じ）、ＬＳ８がそれぞれ、２本、４本、８本でＬＳ１６は１６本であり、Ｌ配置と同じである。この図からわかるように、セグメント内の周波数信号数が多くなるに従って、ＰＡＰＲは小さくなる。
また、本明細書においては、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ法やＣＩ法のように、マルチキャリア信号を生成するような方法で、シングルキャリアの信号を生成し、生成されるスペクトルを制御して通信する方法を総称して、スペクトラム制御シングルキャリア通信（SC^2：Spectrum Controlled Single Carrier通信）と称する。

3GPP R1−050702 "DFT-Spread OFDM with Pulse Shaping Filter in Frequency Domain in Evolved UTRA Uplink" NTT DoCoMo The 17th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC’06) "MICROSCOPIC SPECTRUM CONTROL TECHNIQUE USING CARRIER INTERFEROMETRY FOR ONE-CELL REUSE SINGLE CARRIER TDMA SYSTEMS" 大阪大学

しかしながら、スペクトラム制御シングルキャリア通信の無線送信装置にあっては、移動端末装置などアンプの性能に余裕がない装置にて、送信電力を大きくして送信すると、送信した信号の波形が歪むことがあるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、送信電力を大きくしても、スペクトラム制御シングルキャリア通信における送信信号の波形が歪まないようにすることができる端末装置および通信方法を提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の端末装置は、使用可能なサブキャリアの割り当てに関する第１の情報を基地局装置に送信する送信部と、データを送信するために使用するサブキャリアの割り当てを示す第２の情報を前記基地局装置から受信する受信部とを備え、前記第１の情報は、ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てに制限を加える情報であり、前記ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てには、連続する２以上のサブキャリアへの第１の割り当てであるときと、連続する２以上のサブキャリアから各々が構成される少なくとも２以上のセグメントであって、少なくとも一のセグメントが他のセグメントと連続しない該２以上のセグメントへの第２の割り当てであるときとがあることを特徴とする。
また、本発明の端末装置における第１の割り当てのＰＡＰＲ特性は、前記第２の割り当てのＰＡＰＲ特性よりも優れていることを特徴とする。
また、本発明の端末装置の送信部は、受信した前記第２の情報を用いて生成されたDiscrete Fourier Transform-spread-OFDM（DFT-S-OFDM）信号を送信することを特徴とする。
また、本発明の端末装置における第１の情報は、前記第２の割り当てに対して制限を加える情報であることを特徴とする。
また、本発明の端末装置は、基地局装置から受信したデータを送信するために使用するサブキャリアの割り当てに関する情報に応じて、前記データを２以上のサブキャリアに割り当てる割り当て部と、前記データを送信するための送信電力を制御する制御部とを備え、前記情報は、連続する２以上のサブキャリアへの第１の割り当てを示すときと、連続する２以上のサブキャリアから各々が構成される少なくとも２以上のセグメントであって、少なくとも一のセグメントが他のセグメントと連続しない該２以上のセグメントへの第２の割り当てを示すときとがあり、前記制御部は、受信した前記情報が前記第１の割り当てを示す場合、前記送信電力の最大値が、前記第２の割り当てを示す情報を受信した場合よりも小さくなるように制御することを特徴とする。
また、本発明の通信方法は、使用可能なサブキャリアの割り当てに関する第１の情報を基地局装置に送信するステップと、データを送信するために使用するサブキャリアの割り当てを示す第２の情報を受信するステップとを少なくとも含み、前記第１の情報は、ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てに制限を加える情報であり、前記ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てには、連続する２以上のサブキャリアへの第１の割り当てであるときと、連続する２以上のサブキャリアから各々が構成される少なくとも２以上のセグメントであって、少なくとも一のセグメントが他のセグメントと連続しない該２以上のセグメントへの第２の割り当てであるときとがあることを特徴とする。
また、本発明の無線送信装置は、時間軸信号を時間周波数軸変換して複数の周波数信号を生成する時間周波数軸変換手段と、前記周波数信号各々をサブキャリアに割り当てるサブキャリア割当手段と、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手段と、前記送信電力が大きいときほど、周波数信号を割り当てるサブキャリアの並びにより決まるピーク対平均電力比特性が良くなるように、前記サブキャリア割当手段と前記送信電力調整手段とのいずれか一方または双方を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

これにより、無線送信装置は、送信電力が大きいときは、ピーク対平均電力比が小さくなり、アンプの出力を飽和させることなく送信することができるため、送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の無線送信装置は、時間軸信号を時間周波数軸変換して複数の周波数信号を生成する時間周波数軸変換手段と、前記周波数信号をセグメント化して、各セグメントを構成する前記周波数信号が連続したサブキャリアに割り当てられるように構成されたサブキャリア割当手段と、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手段と、前記送信電力が大きいときほど１つのセグメントを構成する周波数信号数が多くなるように、前記サブキャリア割当手段と前記送信電力調整手段とのいずれか一方または双方を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

これにより、無線送信装置は、送信電力が大きいときは、１つのセグメントを構成する周波数信号数が多くなるので、ピーク対平均電力比が小さくなり、アンプの出力を飽和させることなく送信することができるため、送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の無線送信装置は、複数のサブキャリアからなる送信信号を増幅して送信アンテナに供給する送信アンプを具備する無線送信装置であって、時間軸信号を時間周波数軸変換して複数の周波数信号を生成する時間周波数軸変換手段と、前記周波数信号をセグメント化して、各セグメントを構成する前記周波数信号が連続したサブキャリアに割り当てられるように構成されたサブキャリア割当手段と、１つのセグメントを構成する周波数信号数を、前記送信アンプの出力の飽和特性により定まる前記周波数信号数と送信電力との関係と前記送信アンプの出力信号の所望電力とに基づき決定する制御手段とを具備することを特徴とする。

これにより、無線送信装置は、周波数信号数と送信電力との関係を、送信アンプの出力が飽和しないように、送信電力が大きいときは周波数信号数が多くなるようにしておくことで、送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるため、送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の無線送信装置は、複数のサブキャリアからなる送信信号を増幅して送信アンテナに供給する送信アンプを具備する無線送信装置であって、時間軸信号を時間周波数軸変換して複数の周波数信号を生成する時間周波数軸変換手段と、前記周波数信号をセグメント化して、各セグメントを構成する前記周波数信号が連続したサブキャリアに割り当てられるように構成されたサブキャリア割当手段と、前記送信アンプの出力信号の所望電力を、前記送信アンプの出力の飽和特性により定まる前記周波数信号数と送信電力との関係と１つのセグメントを構成する周波数信号数とに基づき決定する制御手段とを具備することを特徴とする。

これにより、無線送信装置は、周波数信号数と送信電力との関係を、送信アンプの出力が飽和しないように、周波数信号数が少ないときは送信電力が小さくなるようにしておくことで、送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるため、送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の無線送信装置は、上述のいずれかの無線送信装置であって、前記周波数信号数と送信電力との関係は、前記送信アンプに入力するバイアス電圧に基づいた関係であることを特徴とする。

これにより、無線送信装置は、バイアス電圧が変わって送信アンプの飽和特性が変わっても、送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるため、送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の無線送信装置は、上述のいずれかの無線送信装置であって、前記周波数信号数と送信電力との関係は、前記送信アンプに入力するバイアス電圧に基づいた関係であることを特徴とする。

これにより、無線送信装置は、消費電力モードが変わって送信アンプの飽和特性が変わっても、送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるため、送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の制御装置は、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号それぞれを、サブキャリアに割り当てて送信する複数の無線送信装置のサブキャリアの割り当てを決定する制御装置において、前記無線送信装置各々が送信する信号について所望のピーク対平均電力比特性が得られるように、前記無線送信装置各々に割り当てるサブキャリアを決定するサブキャリア割り当て決定手段を具備することを特徴とする。

これにより、制御装置は、無線送信装置各々の所望のピーク対平均電力比特性を、無線送信装置各々にて送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるピーク対平均電力比特性にしておくことで、各無線送信装置が出力する送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の制御装置は、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号それぞれを、サブキャリアに割り当てて送信する複数の無線送信装置のサブキャリアの割り当てを決定する制御装置において、前記無線送信装置各々の伝搬路に関する情報と、前記無線送信装置各々の１つのセグメントを構成する前記周波数信号数とに基づき、前記無線送信装置各々に割り当てるサブキャリアを決定するサブキャリア割り当て決定手段を具備することを特徴とする。

これにより、制御装置は、無線送信装置各々の１つのセグメントを構成する周波数信号数を、無線送信装置各々にて送信アンプの出力を飽和させずに送信することができる周波数信号数にしておくことで、各無線送信装置が出力する送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の制御装置は、上述の制御装置であって、前記サブキャリア割り当て決定手段は、１つのセグメントを構成する前記周波数信号数が多い前記無線送信装置を優先して、割り当てるサブキャリアを決定することを特徴とする。

これにより、制御装置は、より多くの連続したサブキャリアの空きがないと割り当てられない無線送信装置を優先して割り当てるので、効率的にサブキャリア割り当てを行うことができる。

また、本発明の制御装置は、上述の制御装置であって、複数の情報データを時間周波数軸変換した複数の周波数信号それぞれを、サブキャリアに割り当てて送信する複数の無線送信装置のサブキャリアの割り当てを決定する制御装置において、前記無線送信装置各々の送信電力または前記無線送信装置各々の送信距離に基づき定まる所望のピーク対平均電力比特性が得られるように、前記無線送信装置各々に割り当てるサブキャリアを決定するサブキャリア割り当て決定手段を具備することを特徴とする。

これにより、制御装置は、無線送信装置からの受信電力をほぼ一定にする電力制御を行ないつつ、無線送信装置各々にて送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるピーク対平均電力比特性にしておくことで、各無線送信装置が出力する送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の制御装置は、上述の制御装置であって、前記サブキャリア割り当て決定手段は、前記所望のピーク対平均電力比特性が得られるように、前記無線送信装置各々の１つのセグメントを構成する前記周波数信号数を決定し、該決定した周波数信号数と前記無線送信装置各々の伝搬路に関する情報とに基づき、前記無線送信装置各々に割り当てるサブキャリアを決定することを特徴とする。

これにより、制御装置は、無線送信装置からの受信電力をほぼ一定にする電力制御を行ないつつ、無線送信装置各々にて送信アンプの出力を飽和させずに送信することができるピーク対平均電力比特性が得られるような周波数信号数となるので、各無線送信装置が出力する送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

また、本発明の無線通信システムは、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号をサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置と、該無線送信装置が送信した信号を受信する無線受信装置とを具備する無線通信システムにおいて、前記無線送信装置は、自装置の送信電力が大きいときほど、送信する信号のピーク対平均電力比特性が良くなるように、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てることを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号をセグメント化して、各セグメントを構成する前記周波数信号を連続したサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置と、該無線送信装置が送信した信号を受信する無線受信装置とを具備する無線通信システムにおいて、前記無線送信装置は、自装置の送信電力が大きいときほど、１つのセグメントを構成する周波数信号数が多くなるように、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てることを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号をセグメント化して、各セグメントを構成する前記周波数信号を連続したサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置と、該無線送信装置が送信した信号を受信する制御装置とを具備する無線通信システムにおいて、前記制御装置は、前記無線送信装置との送信電力あるいは送信電力を推定できるパラメータに基づき、該無線送信装置においてセグメントを構成する周波数信号数を決定し、該周波数信号数を満たすように、該無線送信装置に割り当てるサブキャリアを決定する割り当て決定手段と、前記割り当て決定手段が決定した送信装置へのサブキャリアの割り当てを表す情報を、該無線送信装置に通知する割り当て通知手段とを具備し、前記無線送信装置は、前記サブキャリアの割り当てを表す情報を受信する割当受信手段と、前記割り当てを表す情報に従い、前記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手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号をセグメント化して、各セグメントを構成する前記周波数信号を連続したサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置と、該無線送信装置が送信した信号を受信する制御装置とを具備する無線通信システムにおいて、前記制御装置は、前記無線送信装置との距離あるいは距離を推定できるパラメータに基づき、該無線送信装置においてセグメントを構成する周波数信号数を決定し、該周波数信号数を満たすように、該無線送信装置に割り当てるサブキャリアを決定する割り当て決定手段と、前記割り当て決定手段が決定した送信装置へのサブキャリアの割り当てを表す情報を、該無線送信装置に通知する割り当て通知手段とを具備し、前記無線送信装置は、前記サブキャリアの割り当てを表す情報を受信する割当受信手段と、前記割り当てを表す情報に従い、前記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手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、上述の無線通信システムであって、前記無線送信装置は、前記制御装置から自装置までの距離を推定する距離推定手段と、前記距離を表す情報を前記制御装置に通知する距離通知手段とを具備し、前記制御装置は、前記無線送信装置から前記距離を表す情報を受信する通知受信手段を具備し、前記制御装置の割り当て決定手段は、前記無線送信装置においてセグメントを構成する周波数信号数の決定を、前記受信した距離を表す情報に基づき行うことを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、上述のいずれかの無線通信システムであって、前記割り当て決定手段は、前記周波数信号数が同じ送信装置には、使用可能な周波数帯域を複数に分割した領域のうち、同じ領域に属するサブキャリアを割り当てることを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、上述のいずれかの無線通信システムであって、前記セグメントを構成する周波数信号数が所定の閾値より小さいときは、前記周波数信号に代えて、ＯＦＤＭ信号を用いることを特徴とする。

また、本発明の通信方法は、時間軸信号を時間周波数軸変換した複数の周波数信号をサブキャリアに割り当てて送信する送信側と、該送信側が送信した信号を受信する制御側とを具備する無線通信システムにおける通信方法において、前記制御側が、前記送信側との距離あるいは距離を推定できるパラメータに基づき、該情報の送信元の送信側においてセグメントを構成する周波数信号数を決定し、該周波数信号数を満たすように、該送信側に割り当てるサブキャリアを決定する第１の過程と、前記制御側が、前記第１の過程にて決定した送信側へのサブキャリアの割り当てを表す情報を、該送信側に通知する第２の過程と、前記送信側が、前記制御側から、サブキャリアの割り当てを表す情報を受信する第３の過程と、前記送信側が、前記割り当てを表す情報に従い、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てる第４の過程とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、セグメントを構成する周波数信号数が大きいほどピーク対平均電力比ＰＡＰＲは小さくなるので、スペクトラム制御シングルキャリア通信における送信信号の波形が歪まないようにすることができる。

この発明の第１の実施形態による送信機の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるＲＦ部９が具備するＴＰＣアンプ９１とＨＰアンプ９２の接続関係を示す図である。 同実施形態におけるＨＰアンプ９２の信号入力電力と信号出力電力の関係例を示すグラフである。 同実施形態におけるセグメント内の周波数信号数とＨＰアンプ９２の動作点（信号入力電力）との関係例を示す表である。 同実施形態におけるＨＰアンプ９２の信号入力電力と信号出力電力の関係例を示すグラフである。 同実施形態におけるバイアス電圧とその電圧で使用可能なセグメント内の周波数信号数との関係例を示す表である。 この発明の第２の実施形態による基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるサブキャリアとそのサブキャリアを使用する移動端末装置の関係を格納するテーブルの記憶内容を例示した図である。 同実施形態におけるサブキャリア割り当て決定部２３のサブキャリア割り当てを行うための処理を説明するフローチャートである。 同実施形態におけるサブキャリア割り当て決定部２３が、複数の移動端末装置に対して行う場合の動作を説明するフローチャートである。 この発明の第３の実施形態における移動端末装置の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における基地局装置と移動端末装置との位置関係の例を示した図である。 同実施形態において、基地局装置と移動端末装置とが図１２のような位置関係にあるときのサブキャリア割り当て例を示した図である。 同実施形態におけるセルの周波数分割例について示したものである。 同実施形態における基地局装置の構成を示す概略ブロック図である。 この発明の第４の実施形態における送信機の構成を示す概略ブロック図である 同実施形態におけるセグメント内の周波数信号数と選択される信号形式の関係例を示す。 従来のＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ方式による送信ブロックの構成を示す概略構成図である。 ＩＤＦＴ部１０５の入力における周波数配置の規則を説明する図である。 各周波数配置規則によるＩＤＦＴ部１０５出力におけるＰＡＰＲの分布の一例を示す図である。 図２０に示した各周波数配置規則において使用するサブキャリアを示す図である。 ＬＳ配置において、セグメント内に含まれる周波数信号数を変えた場合のＰＡＰＲの分布を示す図である。 図２２に示した各周波数信号数において使用するサブキャリアを示す図である。

以下の実施形態においては、前述のスペクトラム制御シングルキャリアＳＣ＾２方式はセルラの上りリンク（移動端末装置から基地局装置への通信）に使用されるものとし、移動端末装置はサブキャリア単位のＦＤＭ（Frequency Division Multiplex：周波数分割多重）かつＴＤＭ（Time Division Multiplex：時間分割多重）で基地局装置にアクセスするものとする。そして、基地局装置では各移動端末装置のサブキャリア毎のＳＩＮＲ（Signal to Interference plus Noise Power Ratio：信号電力対干渉および雑音電力比）が何らかの方法で測定できるものとする。その簡単な方法としては、移動端末装置が一定周期で帯域全てのサブキャリアのＳＩＮＲが測定可能な基地局装置で既知の信号を送信する方法などが考えられる。

以下の実施形態ではＳＣ＾２方式に使用できるサブキャリア総数は３８４本とし、移動端末装置は６４本のサブキャリアを単位としてアクセスする。即ち最大同時アクセス数移動端末装置数は６となる。ただし、１セグメント内の周波数信号数は移動端末装置毎に異なり、６４（分割しない、Ｌ配置相当）、１６、４、１（Ｒ配置相当）から選択する。
本発明では、セグメント内の周波数信号数を、移動端末装置毎また通信システムにより適応的に変化させており、以下、順次説明を行う。

［第１の実施形態］
本実施形態では、上りリンクにおいてＳＣ＾２方式の周波数制御を行うことのできる移動端末装置の構成について示す。
図１は、本発明におけるセグメント内の周波数信号数を可変にすることのできるＳＣ＾２方式の移動端末装置（無線送信装置）の構成を示す概略ブロック図である。

図１において、１１は、入力された送信データに対して、誤り訂正などの符号化を行い、さらに、ＢＰＳＫやＱＰＳＫなどの変調を行って時間軸信号を生成する符号化部である。１は符号化等が施された時間軸信号をＤＦＴ部２に入力するためにシリアル／パラレル変換を行うＳ／Ｐ（Serial／Parallel）変換部である。２は時間軸信号に離散フーリエ変換ＤＦＴを行い、周波数信号を生成するＤＦＴ部（時間周波数軸変換手段）である。３は、制御部１０からの制御情報Ｃ１により指定される周波数信号数毎にセグメント化を行うセグメント化部である。セグメント化部３には、セグメント内の周波数信号数がフレーム単位等で入力される。４は送信するサブキャリアにセグメント化された周波数信号を割り当てるサブキャリア割り当て部（サブキャリア割当手段）である。５はサブキャリアに割り当てられた周波数信号に逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴを行うＩＤＦＴ部である。６はＩＤＦＴ部５の出力にシステムで規定されるガードインターバル（ＧＩ）を挿入するＧＩ挿入部である。７はＧＩ挿入部６の出力に対してパラレル／シリアル変換を行うＰ／Ｓ変換部である。８はＰ／Ｓ変換部７が出力したディジタル信号をアナログ信号に変換するディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部である。
なお、図１に構成を示した本実施形態の移動端末装置は、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ（３ＧＰＰ寄書Ｒ１−０５０７０２“DFT-Spread OFDM with Pulse Shaping Filter in Frequency Domain in Evolved UTRA Uplink”参照）と呼ばれる方式にて送信するが、ＤＦＴ部２がフーリエ変換することにより周波数信号を生成する代わりに、各時間軸信号に異なる位相回転を与えることで周波数信号を生成するシングルキャリアＣＩ法（The 17th Annual IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications(PIMRC'06)“MICROSCOPIC SPECTRUM CONTROL TECHNIQUE USING CARRIER INTERFEROMETRY FOR ONE CELLREUSE SINGLE CARRIER TDMA SYSTEMS”参照）と呼ばれる方式にて送信してもよい。以降の実施形態においても同様である。

９は図示しないアンテナで送信するための周波数変換などを、Ｄ／Ａ変換部８の出力したアナログ信号に対して行うＲＦ（Radio Frequency：高周波）部であり、送信電力制御を行うために増幅率を変更可能なＴＰＣ（Transmission Power Control）アンプ（送信電力調整手段）９１、ＴＰＣアンプ９１の出力に高利得増幅を行うためのＨＰ（High Power）アンプ９２が含まれている。ここで、ＨＰアンプ９２は、非常に高い利得を有するアンプであり、様々な入出力特性を持つアンプを利用可能である。何れのアンプを使用する場合においても、非線形領域で信号を増幅する可能性がある場合は、信号の歪みなどに注意を払う必要がある。制御部１０から入力される制御情報Ｃ２により、ＴＰＣアンプ９１は、その利得を変更することによりの送信電力制御を制御する。また、入力される制御情報Ｃ２により、ＨＰアンプ９２のバイアス電圧制御が行われる。制御部（制御手段）１０は制御情報Ｃ１、２を生成する機能を有し、専用のハードウェアまたはソフトウェアによりその機能を実現しているが、これに限定されない。７０は、図示しないアンテナを介して信号を受信し、該信号から受信データを取り出して出力する受信部である。
このように、本実施形態の移動端末装置は、符号化部１１、Ｓ／Ｐ変換部１、ＤＦＴ部２、セグメント化部３、サブキャリア割り当て部４、ＩＤＦＴ部５、ＧＩ挿入部６、Ｐ／Ｓ変換部７、Ｄ／Ａ変換部８、ＲＦ部９、制御部１０、受信部７０を具備する。

図２はＴＰＣアンプ９１とＨＰアンプ９２の接続を示す概略ブロック図である。ＴＰＣアンプ９１はシステム等で要求される送信電力に応じて、増幅率を指示された値に変えることができるアンプであり、ＨＰアンプ９２への入力電力を制御できるものである。本実施形態では、ＨＰアンプ９２への入力電力を制御する方法としてＴＰＣアンプ９１を例に示しているが、これに限るものではない。例えば、Ｄ／Ａ変換部８の出力を変えることによって、ＨＰアンプ９２への入力を変えることも可能である。ＨＰアンプ９２は、増幅率は固定で、入力信号のバイアス電圧を制御することができるアンプである。バイアス電圧を変えることにより消費電力が変わるため、低消費電力モード時には、バイアス電圧が低くなるように制御部１０が指示し、ＨＰアンプ９２は、その指示によりバイアス電圧を低くして動作する。

次に制御情報Ｃ１、制御情報Ｃ２とそれぞれのブロックの動作の関係について２つのケースを示す。
まずＨＰアンプ９２が、線形増幅を行う電力範囲が狭い場合について示す。
図３に、このようなＨＰアンプ９２の信号入力電力と信号出力電力の関係の一例を示す。入力電力がＩ１からＩ４に近づくに従って増幅率に歪が加わっている（出力に飽和特性が見られる）。このような特性の場合、入力信号の平均電力がＩ４に近づくほど線形に動作する領域が少なくなるため、ＰＡＰＲが大きくピーク電力が高い信号が入力されると歪が無視できなくなる。

基地局装置等により、セグメント内の周波数信号数が決定される場合は、その値が制御部１０に読み込まれ、制御情報としてセグメント化部３に入力される。このような条件下で、信号が歪まないように送信するためには、セグメント内の周波数信号数に応じて、ＨＰアンプ９２への入力電力を変化させなくてはならい。
本実施形態の場合のセグメント内の周波数信号数（制御情報Ｃ１の入力）とＨＰアンプ９２の動作点（制御情報Ｃ２によりＴＰＣアンプ９１の増幅率を変化させることで変更する）の関係の例を図４に示す。図４に例示するように、セグメント内の周波数信号数とＨＰアンプ９２の動作点の関係は、ＨＰアンプ９２の飽和特性を考慮し、セグメント内の周波数信号数が「１」、「４」、「１６」、「６４」と大きくなると、これに対応するＨＰアンプ９２の動作点もＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と大きくなる（ＴＰＣアンプ９１の増幅率およびＨＰアンプの出力電力も大きくなる）。制御部１０が、このような制御を行うことで、送信電力を大きくしたときでも、信号に与える歪みを最小限に抑えて通信を行うことが可能になる。制御情報Ｃ２にはＴＰＣアンプ９１の増幅率を制御する情報が含まれ、この制御情報Ｃ２に基づき、ＨＰアンプ９２の入力電力がＩ１からＩ４のいずれか所望の値になるようにＴＰＣアンプ９１の増幅率は制御される。

なお、ここでは、セグメント内の周波数信号数が基地局装置などによって決定され、これを与えられた制御部１０が、この周波数信号数と図４に例示したような関係、すなわち、ＨＰアンプ９２の飽和特性に応じて定まるセグメント内の周波数信号数と送信電力との関係に基づき、ＨＰアンプ９２の動作点すなわち送信電力を決定するとして説明したが、逆に、先に送信電力の所望電力が決定され、これを与えられた制御部１０が、この所望電力と図４に例示したような関係、すなわち、ＨＰアンプ９２の飽和特性に応じて定まるセグメント内の周波数信号数と送信電力との関係に基づき、セグメント内の周波数信号数を決定してもよい。

次にＨＰアンプ９２が、線形増幅を行う電力範囲が広い場合について示す。
図５（実線Ｌ１）に、このようなＨＰアンプ９２の信号入力電力と信号出力電力の関係の一例を示す。なお、ここで、信号入力電力と信号出力電力とは、バイアス成分を除いた電力である。システム上必要となる最大送信電力が信号出力電力Ｏ５の場合は、そのときのＨＰアンプ９２の信号入力電力はＩ５である。信号入力電力がＩ５近傍では線形特性が維持されている。この場合は信号のＰＡＰＲが高くなっても信号を歪ませず送信が可能なため、セグメント内の周波数信号数が１、即ちＲ配置で信号を送信することが可能である。

図５（一点鎖線Ｌ２）は同じＨＰアンプ９２に対し、バイアス電圧を低くした場合の特性である。バイアス電圧とはアンプの入力信号に重畳する信号であり、適切な電圧が加えられない場合はアンプの入出力特性が歪み飽和特性が劣化することになる。ただしバイアス電圧を低く設定すると、飽和特性（アンプの線形性）は劣化するが、消費電力を低減することが可能となる。電池の残量が少なくなったときなど、低消費電力モードで動作中であり、移動端末装置の低消費電力化を図る場合、バイアス電圧を下げることは非常に有効な手段である。しかしながら、飽和特性が劣化するため、同じ出力電力が必要となる場合、信号の歪が大きくなってしまうという問題が生じる。従って、印加するバイアス電圧、すなわち、低消費電力モードであるか否かによって、制御部１０が、セグメント内の周波数信号数を次に説明するように限定することで、移動端末装置が低消費電力モードで動作中の場合でも、信号を歪ませず、また、出力電力を大きく変えることなく、信号を送信することが可能となる。

図６にバイアス電圧とその電圧で使用可能なセグメント内の周波数信号数の一例を示す。ここで示す例はバイアス電圧として大小２通りの場合であり、大のときの特性が図５の実線Ｌ１であり、小のときの特性が一点鎖線Ｌ２である。セグメント内の周波数信号数が基地局装置によって制御される場合は、セグメント内の周波数信号数に限定があることを基地局装置に通知する必要がある。
この場合、制御部１０は、使用中のバイアス電圧によって限定が加えられたセグメント内の周波数信号数を制御情報Ｃ１にて出力し、ＨＰアンプ９２のバイアス電圧あるいはバイアス電圧を制御する信号を制御情報Ｃ２にて出力する。

この図５に示すように低消費電力モードで動作する際、ＨＰアンプ９２への信号入力電力が同じでも送信電力がわずかながら低下してしまう。例えば、信号入力電力がＩ５のときには、通常のモードでは信号出力電力はＯ５であるのに対し、低消費電力モードでは信号出力電力はＯ６となる。これは実質上、通信可能エリアが小さくなってしまう可能性があるということを意味する。この場合は、ＨＰアンプ９２への入力電力を大きくして送信電力を維持するという方法も考えられる。すなわち、図５に示す特性においては、ＨＰアンプ９２への入力をＩ６にすればよい。この場合でもセグメント内の周波数信号数を予め少なくしておくことで、信号の歪みを最小限に抑えておくことができる。

なお、本実施形態において、セグメント化部３とサブキャリア割り当て部４とは、異なる部分として説明したが、サブキャリア割り当て部４が、各周波数信号をサブキャリアに割り当てる際に、セグメントを構成する周波数信号が連続したサブキャリアに割り当てられるように、周波数信号をセグメント化してサブキャリアに割り当てるようにすることで、セグメント化部３の処理およびサブキャリア割り当て部４の処理を、サブキャリア割り当て部４のみで、実現してもよい。

このように、移動端末装置（無線送信装置）は、セグメント内の周波数信号数を可変にし、その周波数信号数とＨＰアンプ９２の特性とを関連付けて制御することで、送信信号の歪みを抑えて送信することができる。
また、移動端末装置（無線送信装置）は、セグメント内の周波数信号数を可変にし、その周波数信号数と送信電力とを関連付けて制御することで、送信信号の歪みを抑えて送信することができる。
また、移動端末装置（無線送信装置）は、セグメント内の周波数信号数を可変にし、その周波数信号数とＨＰアンプ９２に負荷するバイアス電圧とを関連付けて制御することで、送信信号の歪みを抑えて送信することができる。
また、移動端末装置（無線送信装置）は、セグメント内の周波数信号数を可変にし、移動端末装置の消費電力モードに応じてその周波数信号数を制御することで、低消費電力モード下でも送信信号の歪みを抑えて送信することができる。

［第２の実施形態］
次にセグメント内の周波数信号数が異なる移動端末装置に対して、ＳＣ＾２方式のサブキャリアの割り当てを決定する方法を、第２の実施形態にて示す。ただし、本実施形態においては、移動端末装置はセグメント内の周波数信号数について可能な最小値を予め割り当てを行う基地局装置（制御装置）に通知しているものとする。基地局装置はその各移動端末装置から通知されたセグメント内の周波数信号数に基づき、各移動端末装置に割り当てるサブキャリアを決定する。このサブキャリアの割り当て決定は、基地局装置内のサブキャリア割り当て決定部２３で行われるものとし、ソフトウェアによる実現が一般的である。以下に図７に示す基地局装置の概略構成、図９、４に示すフロー、及び図８に基づいて、基地局装置での割り当てについての例を示す。

図７に、上りリンクについて各移動端末装置へのサブキャリア割り当てを決定するサブキャリア割り当て決定部２３を有する制御装置である基地局装置のブロック図を示す。図７において、２１は、各移動端末装置からの信号を、アンテナを介して受信し、該信号から受信データを生成するとともに、各サブキャリアにおける各移動端末装置からの信号のＳＩＮＲなどの伝搬路特性を含んだ伝搬路情報を生成する受信部である。２２は、送信データから送信信号を生成してアンテナを介して送信するとともに、移動端末装置に制御データを送信する送信部である。これらの受信、送信に使用される通信方式に特に限定はなく、受信部２１は各移動端末装置の伝搬路状態がわかる方式、送信部２２は制御データを送信できる方式であればよい。サブキャリア割り当て決定部２３は、受信部２１が生成した各移動端末装置の伝搬路情報のほか、各移動端末装置から受信するデータのサービス品質ＱｏＳなどの送信優先度（ｑ）が含まれるデータ情報、移動端末装置毎のセグメント内の周波数信号数（ｓ）が含まれる移動端末装置情報が入力される。これらの情報を用いて、サブキャリア割り当て決定部２３は後述するフローに従って、サブキャリアの割り当てを決定し、そのサブキャリアの割り当てを表す情報を制御データとして送信部２２に出力して、各移動端末装置に通知する。なお、図７に示したように、データ情報および移動端末装置情報は、基地局装置の外部からサブキャリア割り当て決定部２３に入力されてもよいし、移動端末装置から受信部２１が受信して、サブキャリア割り当て決定部２３に入力されるようにしてもよい。このように、本実施形態における基地局装置は、受信部２１、送信部２２、サブキャリア割り当て決定部２３を具備する。

図８は、サブキャリアとそのサブキャリアを使用する移動端末装置の関係を格納するテーブルの記憶内容を例示した図である。サブキャリア割り当て決定部２３は、図８に示すような全てのサブキャリア番号とそのサブキャリアを使用する移動端末装置の関係を記憶するテーブルを具備している。この図８ではサブキャリア番号が１から４、及び、６９から７２のサブキャリアは移動端末装置ａが、サブキャリア５から６８を移動端末装置ｂが、７７から９２を移動端末装置ｃが使用することを意味している。なお、本実施形態では各移動端末装置は６４サブキャリアを使用するので、移動端末装置ａとｃは他の領域に残りのサブキャリアが割り当てられていることになる。また、サブキャリア番号７３から７６は０となっているが、これは割り当てが行われなかったことを意味する。
割り当てが終わると最終的には、サブキャリア割り当て決定部２３は、このテーブルの全てあるいは一部の情報を制御データにして送信部２２に出力して、送信部２２は、この制御データを基地局装置から各移動端末装置に下りリンクで通知し、各移動端末装置はこの情報に従って、上りリンク（移動端末装置から基地局装置へのリンク）で使用するサブキャリアに周波数信号を割り当てる。

図９は、サブキャリア割り当て決定部２３のサブキャリア割り当てを行うための処理を説明するフローチャートである。サブキャリア割り当て決定部２３は、ステップＳ１０１にて、割り当てを行う移動端末装置に対して、できるだけ伝搬路特性の良いサブキャリアを選択する。例えば、全く割り当てが行われていない状態で、ある移動端末装置に対して割り当てを行う際、セグメント内の周波数信号数が６４であることから、連続して６４本のサブキャリアを選択する場合、サブキャリア１から６４、２から６５、…、３２１から３８４と３２１とおりのパターンが考えられる。その中から、サブキャリア割り当て決定部２３は、伝搬路情報に基づき伝搬路特性の良い連続した６４本のサブキャリアを選択する。また、ここで、サブキャリアの連続した本数は、移動端末装置情報に含まれる該移動端末装置のセグメント内の周波数信号数を用いる。
ステップＳ１０２はテーブルを更新するステップである。サブキャリア割り当て決定部２３は、ステップＳ１０１にて割り当てが決定したら、テーブルのサブキャリア番号に対応した位置に、該決定の移動端末装置記号を設定する。

次に、図１０は、図９で示した移動端末装置毎の割り当てを、サブキャリア割り当て決定部２３が、複数の移動端末装置に対して行う場合の動作を説明するフローチャートである。
図１０においてステップＳ１からステップＳ３は初期化処理である。ステップＳ１は、サブキャリア割り当て決定部２３がテーブルを初期化するステップで、各サブキャリアに割り当てられている移動端末装置がない状態、即ち、全てのサブキャリア番号に対して０を入力する。ステップＳ２は、サブキャリア割り当て決定部２３が割り当てを行うフレームにおける移動端末装置の分類を行うステップである。ステップＳ２では、データ情報に含まれるＱｏＳ等の送信優先度と移動端末装置情報に含まれるセグメント内の周波数信号数とに基づいて分類を行う。これを移動端末装置ｍに対してＭＴｍ（ｑ、ｓ）で表し、ｑが送信優先度、ｓがセグメント内の周波数信号数（＝サブキャリア数）である。説明を簡単にするため送信優先度ｑは０（優先度が低い）≦ｑ≦２（優先度が高い）の整数とし、周波数信号数ｓはｓ＝１、４、１６、６４のいずれかの値とする。

ステップＳ３では、サブキャリア割り当て決定部２３は変数の初期化を行う。送信優先度に関する変数ｘを優先度が最も高いｘ＝２とし、サブキャリア数に関する変数ｙを最も多いｙ＝６４にする。ステップＳ４では、送信優先度の高い移動端末装置からサブキャリアを割り当てるために、サブキャリア割り当て決定部２３は、未処理の移動端末装置のうち、送信優先度の最も高い移動端末装置を選択する。

ステップＳ５では、サブキャリア割り当て決定部２３は変数ｙを持つ移動端末装置に対する割り当てが可能か否かを判断する。この判断は、ｙ本連続して０が割り当てられているサブキャリアが、６４÷ｙセットあれば可能であり、無ければ不可能であると判断する。例えば、ｙ＝６４の時は連続して０が割り当てられているサブキャリアが１セット必要で、ｙ＝１６のときは１６本連続して０が割り当てられているサブキャリアが４セット必要であるということを意味している。

ステップＳ５で割り当てが可能と判断されるとステップＳ１１に遷移して、サブキャリア割り当て決定部２３は、ステップＳ４で選択した移動端末装置の中に、送信優先度が変数ｘで、セグメント内の周波数信号数が変数ｙに対応したＭＴｍ（ｘ，ｙ）の移動端末装置があるかどうかの判断を行う。このステップＳ１１で移動端末装置があった場合は、ステップＳ１０で該当した移動端末装置ｍに対するサブキャリア割り当てを伝搬路情報に基づきサブキャリア割り当て決定部２３が行った後、ステップＳ５に戻り、同じステップを繰り返す。ステップＳ５あるいはステップＳ１１で条件を満たさない場合は、ステップＳ６に遷移する。

ステップＳ６では、サブキャリア割り当て決定部２３は、ｙ＞１を満たすか否かを判定し、この条件を満たさなくなるまで、ステップＳ１２からステップＳ５へのループを繰り返す。ここで、ステップＳ１２で、サブキャリア割り当て決定部２３は、ｙ＝ｙ／４として、更新を行っているが、これはセグメント内の周波数信号数が取り得る値を１、４、１６、６４としたので、ｙ＝１、４、１６、６４と最初に便宜上決めたからであってこの式に限定されるものではなく、ｙの取り得る値に対して大きな値から適宜ループが回るようになっていればよい。

ステップＳ６でｙに関してループが終了した場合、すなわちステップＳ７から送信優先度ｘを下げて同様に割り当てを行う。ステップＳ１１では、サブキャリア割り当て決定部２３は、変数ｘ＝ｘ−１とすることで、送信優先度を下げ、再びｙ＝６４とすることで、変数ｙ、すなわち、セグメント内の周波数信号数に関して再度ループが回るように設定する。全ての優先度の移動端末装置で割り当て処理が終了するとステップＳ８でテーブルを決定する。その後、ステップＳ９で、サブキャリア割り当て決定部２３は、決定したテーブルに基づき割り当て情報を送信部２２に出力して処理を終了すると、送信部２２は、下りリンクを用いて、割り当て情報を各移動端末装置に通知する。

このように、サブキャリア割り当て決定部２３が、移動端末装置各々のＳＩＮＲなどの伝搬路に関する伝搬路情報と、移動端末装置各々の１つのセグメントを構成する周波数信号数とに基づき、移動端末装置各々に割り当てるサブキャリアを決定することにより、各異動端末装置の通信効率が良くなるように、サブキャリアを割り当てることが可能となる。
さらに、サブキャリア割り当て決定部２３が、移動端末装置各々に割り当てるサブキャリアを決定する際に、１つのセグメントを構成する周波数信号数が多い移動端末装置を優先して、割り当てるサブキャリアを決定することで、帯域全体を効率よく各移動端末装置に割り当てることが可能となる。

さらに、サブキャリア割り当て決定部２３が、移動端末装置各々に割り当てるサブキャリアを決定する際に、ＱｏＳなどの送信優先度の高い移動端末装置を優先して、割り当てるサブキャリアを決定することで、送信優先度の順序に従い、帯域全体を効率よく各移動端末装置に割り当てることが可能となる。
なお、ここで示した割り当て方法は一例であり、この実施形態の要旨は、送信優先順位の高低とセグメント内の周波数信号数に応じて、割り当てを行っていくことである。

このように、基地局装置（制御装置）は、各移動端末装置に割り当てるサブキャリアを決定する際、セグメント内の周波数信号数が多い移動端末装置を優先して割り当てを行う事で、効率的にサブキャリア割り当てを行うことができる。

［第３の実施形態］
本実施形態ではＳＣ＾２方式をセルラシステムの上りリンクで使用し、第１の実施形態で示したような送信機を具備する移動端末装置（無線送信装置）を使用する場合について説明する。
基地局装置（制御装置）では、同時に複数の移動端末装置からのアクセスがあった場合、基地局装置で受信できる電力が等しい方が処理を行いやすい（送信電力制御）。そのためには、基地局装置から遠い移動端末装置では送信電力を大きくし、基地局装置に近い移動端末装置では送信電力を小さくする必要性がある。基地局装置から遠近を識別する方法の一例としては、長距離であるほど減衰が大きいことを利用して、移動端末装置が受信した基地局装置からの信号電力と、基地局装置から通知される基地局装置の送信電力との関係から算出する。

本発明では基地局装置では、基地局装置内のサブキャリア割り当て決定部において、基地局装置から遠い位置にあると考えられる移動端末装置には連続するサブキャリを割り当て、近い移動端末装置には、サブキャリアを自由に割り当てる。即ち、遠い移動端末装置にはセグメント内の周波数信号数を多くし、近い移動端末装置にはセグメント内の周波数信号を少なく割り当てることになる。このような割り当てを行うと、遠い位置にあると考えられる移動端末装置の送信信号のピーク対平均電力比ＰＡＰＲは低くなり、近い位置にあると考えられる移動端末装置のＰＡＰＲは高くなる。

送信電力制御を更に考慮に入れると、遠い位置にあると考えられる移動端末装置は大きな送信電力が必要となるが、基地局装置から連続したサブキャリアを割り当てられており、ＨＰアンプの動作領域を高くできるため、信号を歪ませることなく送信することが可能となる。また、近い位置にあると考えられる移動端末装置は小さな送信電力でよいため、ＨＰアンプでの動作点を低くできる。これは、使用するサブキャリアをランダムに配置し、ＰＡＰＲが大きくなっても信号を歪ませず、送信することが可能であることを意味する。
このように従来の送信電力制御と、セグメント内の周波数信号数をリンクさせることで、移動端末装置におけるＨＰアンプへの負荷を抑えることができるため、通信におけるスループットを下げずに移動端末装置コストを下げることが可能となる。

図１１は、本実施形態における移動端末装置の構成を示す概略ブロック図である。同図において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。３４は、自装置へのサブキャリアの割り当てを表す情報をサブキャリア割り当て受信部４２から受けて、該情報に従いサブキャリア割り当てを行うサブキャリア割り当て部（サブキャリア割り当て手段）である。４１は、基地局装置からの信号を、アンテナを介して受信し、該信号から受信データを抽出する受信部である。サブキャリア割り当て受信部（割当受信手段）４２は、制御データに含まれる自装置へのサブキャリアの割り当てを表す情報を、受信部４１が受信した信号から取得し、サブキャリア割り当て部３４に出力する。４３は、受信部４１が受信した信号の受信電力から基地局装置までの距離を推定する距離推定部（距離推定手段）である。４４は、距離推定部４３が推定した基地局装置までの距離を表す情報を、符号化部１１に入力することで、基地局装置に送信させる距離通知部（距離通知手段）である。

４０は、距離推定部４３が推定した基地局装置までの距離を受けて、該距離が大きいほど送信電力が大きくなるように、ＴＰＣアンプ９１の増幅率を決定して、ＲＦ部９に該増幅率を含む制御情報Ｃ２を出力する制御部である。このように、本実施形態における移動端末装置は、符号化部１１、Ｓ／Ｐ変換部１、ＤＦＴ部２、サブキャリア割り当て部３４、ＩＤＦＴ部５、ＧＩ挿入部６、Ｐ／Ｓ変換部７、Ｄ／Ａ変換部８、ＲＦ部９、制御部４０、受信部４１、サブキャリア割り当て受信部４２、距離推定部４３、距離通知部４４を具備する。

図１２は、基地局装置と移動端末装置との位置関係の例を示した図であり、図１３は、図１２のような位置関係にあるときのサブキャリア割り当て例を示した図である。なお、図示を容易にするために、図１３においては、移動端末装置Ａ、Ｃが使用するサブキャリア総数をそれぞれ１６、移動端末装置Ｂが使用するサブキャリア総数を３２とし、全帯域のサブキャリア数を６４としている。図１２に示した位置関係例では、移動端末装置Ａが最も基地局装置から遠い距離にあり、移動端末装置Ｂは、その次に遠い距離にあり、移動端末装置Ｃは最も近い距離にある。このとき、最も遠い距離にある移動端末装置Ａは、大きな送信電力が必要なのでＰＡＰＲが小さくなるように、セグメント内の周波数信号数が多く（図１３の例では１６）なるようにサブキャリアが割り当てられる。また、最も近い距離にある移動端末装置Ｃは、送信電力を小さくするのでＰＡＰＲが大きくてもかまわないので、セグメント内の周波数信号数を少なく（図５の例では１）してサブキャリアが割り当てられる。

次に上りリンクが１周波数繰り返しセルラシステムの場合、セル間干渉を更に考慮する場合について示す。第２の実施形態に示したような全帯域を割り当て候補にしてサブキャリアを割り当てると、セルが１つのみの場合は最適な割り当てが可能となるが、干渉セルが存在する場合は干渉が周波数方向にランダムに加わるため、特に、セグメント内の周波数信号数が多い移動端末装置への影響が大きくなる。本実施形態では１周波数繰り返しセルラシステムにおいて、周波数軸に使用する候補を分割して、セル間干渉の影響を軽減する方法を図１４に示す。ただし、説明を簡易にするため、周波数方向への分割数は３とし、この配置を３セル毎に繰り返すものとする。なお、分割された周波数帯域間にガードバンドが存在していてもよい。ここで、ガードバンドとは、周波数的に近接したシステムや他チャンネルへの影響を減らすために設けられた使用しない帯域のことである。

図１４が各セルの周波数分割例について示したものである。セルＡは周波数の小さい方から、白い領域Ａ１１、密な斜線領域Ａ１２、荒い斜線領域Ａ１３に分割され、セルＢは周波数の小さい方から密な斜線領域Ａ２１、荒い斜線領域Ａ２２、白い領域Ａ２３に分割され、セルＣは周波数の小さい方から荒い斜線領域Ａ３１、白い領域Ａ３２、密な斜線領域Ａ３３に分割されている。白い領域Ａ１１、Ａ２３、Ａ３２は、セグメント内の周波数信号数を１、荒い斜線領域Ａ１３、Ａ２２、Ａ３１は１６、密な斜線領域Ａ１２、Ａ２１、Ａ３３は６４としたものである。基地局装置では遠くにいると考えられる移動端末装置には密な斜線領域Ａ１２、Ａ２１、Ａ３３のサブキャリアを、近くにいると考えられる移動端末装置には白い領域Ａ１１、Ａ２３、Ａ３２のサブキャリアを、その中間の移動端末装置には荒い斜線領域Ａ１３、Ａ２２、Ａ３１を割り当てる。

移動端末装置の送信電力は、おおよそ基地局装置との距離により決まるので、これにより、送信電力の面で、セル間干渉のバランスが保たれることになる。更に、セグメント内の周波数信号数は送信電力に応じて領域毎に違う値に設定している。これにより、他セルからの干渉電力が大きくなる白い領域では、各移動端末装置のセグメント内サブキャリア数が１であるため、最適なサブキャリアを選択でき、送信電力における干渉制御に加え、移動端末装置毎に周波数ダイバーシチ効果を得ることができるようになり、干渉の影響を軽減できる。

図１５は、本実施形態における基地局装置（制御装置）の構成を示す概略ブロック図である。５１は、移動端末装置からの信号をアンテナを介して受信し、該信号から受信データを抽出するとともに、受信した信号から各サブキャリアのＳＩＮＲなどの伝搬路を表す伝搬路情報を生成し、また、受信した信号から各移動端末装置との距離を表す情報を抽出する受信部である。５２は、送信データから送信信号を生成して、アンテナを介して送信するとともに、サブキャリア割り当て決定部５３からサブキャリアの割り当てを表す情報を制御データとして受けて、各移動端末装置へ送信する送信部である。サブキャリア割り当て決定部５３は、受信部５１から伝搬路情報と各移動端末装置との距離を表す情報とを受けて、まず、距離を表す情報に基づき、その情報に対応する移動端末装置のセグメント内の周波数信号数を決定する。この周波数信号数の決定は、距離と送信電力の関係、送信電力とセグメント内の周波数信号数の関係に基づき、距離とセグメント内の周波数信号数との関係を予め対応付けて記憶しておき、この記憶内容に基づき、決定する。

さらに、サブキャリア割り当て決定部５３は、先に決定したセグメント内の周波数信号数と受信部５１から受けた伝搬路情報と送信優先度が含まれるデータ情報とに基づき、サブキャリア割り当て決定部２３と同様にして、各移動端末装置へのサブキャリアの割り当てを決定する。ただし、サブキャリア割り当て決定部５３は、周波数帯域（図１４中の白、網掛け、黒）毎に割り当てを決定する。この各周波数帯域ではセグメント内の周波数信号数が一定であるため、図１０のフローチャートに示したセグメント内の周波数信号数ｓに関する変数ｙは固定して割り当てを実行することが可能となる。

第１から第３の実施形態では、各移動端末装置が使用する総サブキャリア数を同一としたが、本発明はそれに限定されるものではなく、移動端末装置毎に使用するサブキャリア数が異なる、もしくは、状況に応じて移動端末装置が使用するサブキャリア数を変更するなど、サブキャリア数を可変とする移動端末装置あるいはシステムであってもよく、その場合においても同様な効果を得ることができる。

なお、本実施形態において、移動端末装置は、距離を表す情報を基地局装置に送信し、これを受けた基地局装置のサブキャリア割り当て決定部５３が、セグメント内の周波数信号数を決定するとして説明したが、移動端末装置は、制御部４０が決定した送信電力を表す情報を基地局装置に送信する送信電力通知部を具備し、この送信電力を表す情報を受けた基地局装置のサブキャリア割り当て決定部５３が、セグメント内の周波数信号数を決定するようにしてもよい。また、移動端末装置が、サブキャリア割り当て決定部５３と同様にして送信電力あるいは距離に基づきセグメント内の周波数信号数を決定する周波数信号数決定部と、決定されたセグメント内の周波数信号数を表す情報を基地局装置に送信する周波数信号数通知部とを具備し、このセグメント内の周波数信号数を表す情報を受けた基地局装置のサブキャリア割り当て決定部５３が、該情報に基づきサブキャリアの割り当てをするようにしてもよい。

なお、本実施形態における送信電力とセグメント内の周波数信号数との関係は、第１の実施形態と同様に移動端末装置のＨＰアンプ９２の飽和特性に応じて決められる。

このように、基地局装置（制御装置）は、各移動端末装置に割り当てるサブキャリアを決定する際、各移動端末装置の送信電力に応じてセグメント内の周波数信号数を決定することで、基地局装置と移動端末装置とからなるシステム内で効率的な送信電力制御ができる。
また、本実施形態に示したような基地局装置と移動端末装置とを組み合わせることで、通信効率の高いシステムを提供することが可能となる。
また、更に、セグメント内の周波数信号数によりアクセスする周波数を基地局装置毎に異ならせることにより、1周波数繰り返しシステムにおいて、より効率的な通信システム
の提供が可能となる。

［第４の実施形態］
第１から第３の実施形態では、セグメント内の周波数信号数に関わらず、ＳＣ＾２方式を使用する例を示したが、セグメント内の周波数信号数が少ない場合、特にセグメント内の周波数信号数が１の場合は、情報データに６４ＱＡＭやＢＰＳＫのような変調をかけたシンボルを各サブキャリアに割り当てる通常のＯＦＤＭ信号のようなマルチキャリア信号とＰＡＰＲ特性の差が少なくなってくる。

本実施形態では、セグメント内の周波数信号数が少ない場合にＯＦＤＭ信号を送信する送信機について説明する。
図１６は本実施形態における送信機の構成を示す概略ブロック図である。図１６において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１６において、６０はＯＦＤＭ信号を生成するためのサブキャリア変調部である。６１は、ＳＣ＾２方式の信号とＯＦＤＭ信号の選択を行う信号選択部である。セグメント内の周波数信号数が１の場合は、制御部６０からＯＦＤＭ信号を選択する制御が信号選択部６１に対して行われる。その他は、制御部６０は、制御部１０と同様に動作する。図１７にセグメント内の周波数信号数と選択される信号形式の関係を示す。

ＯＦＤＭ信号はＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）方式との相性が良い、サブキャリア適応変調を使用できるなど、ＳＣ＾２方式に対し、メリットがあるため、更に伝送効率のよい通信を実現することが可能となる。

本発明においては、送信装置の特性、あるいはシステムに応じてピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性の異なる信号を生成し、通信効率を改善することが主な目的である。上述の実施形態では、このＰＡＰＲ特性の異なる信号を生成する際、ＳＣ＾２方式において、サブキャリアを割り当てる際、連続するサブキャリア数（セグメント内の周波数信号数）を変えることで、ＰＡＰＲ特性を変えることを示した。すなわち、セグメント内の周波数信号数を多くすることで、大きなＰＡＰＲの発生が減少し、小さなＰＡＰＲの発生が増加する、つまり、ＰＡＰＲ特性が良くなることを示した。これらの実施形態で示した技術は本発明を実現する上で１つの方法であり、ＰＡＰＲ特性を変えることができるシステムであれば、他の通信方式を適応することも可能である。

一例としては、従来例で示したＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ方式（Ｄ配置）の応用が考えられる。このＤ配置は割り当てるサブキャリア間隔を一定とすることで、ＰＡＰＲ特性を改善する方法である。この方法において、ＰＡＰＲ特性を変えるには、その規則性を一部崩すことで実現できる。規則性を崩し、ＳＩＮＲ特性の良いサブキャリアを選択すればＰＡＰＲ特性が劣化するものの、通信特性がよくなり、伝送容量を改善することが可能となる。この規則性を崩すサブキャリア数を変えることで、異なるＰＡＰＲ特性を持つ通信方式が実現でき、第１から第４の実施形態と同様な効果を得ることが可能となる。

なお、図１におけるＳ／Ｐ変換部１、ＤＦＴ部２、セグメント化部３、サブキャリア割り当て部４、ＩＤＦＴ部５、ＧＩ挿入部６、Ｐ／Ｓ変換部７、制御部１０、および、図７における受信部２１、送信部２２、サブキャリア割り当て決定部２３、および、図１１における制御部４０、サブキャリア割り当て受信部４２、距離推定部４３、距離通知部４４、および、図１５における受信部５１、送信部５２、サブキャリア割り当て決定部５３、および、図１６における制御部６０、信号選択部６１、サブキャリア変調部６２は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、これらの各部はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明は、移動端末装置から基地局装置への上りリンクにスペクトラム制御シングルキャリア方式を用いる移動体通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。

１、１０１…Ｓ／Ｐ変換部
２、１０２…ＤＦＴ部
３…セグメント化部
４、３４、１０４…サブキャリア割り当て部
５、１０５…ＩＤＦＴ部
６、１０６…ＧＩ挿入部
７、１０７…Ｐ／Ｓ変換部
８、１０８…Ｄ／Ａ変換部
９、１０９…ＲＦ部
１０、４０、６０…制御部
１１、１１１…符号化部
２１、５１…受信部
２２、５２…送信部
２３、５３…サブキャリア割り当て決定部
４１…受信部
４２…サブキャリア割り当て受信部
４３…距離推定部
４４…距離通知部
６１…信号選択部
６２…サブキャリア変調部
９１…ＴＰＣアンプ
９２…ＨＰアンプ

Claims (5)

1. 使用可能なサブキャリアの割り当てに関する第１の情報を基地局装置に送信する送信部と、
   データを送信するために使用するサブキャリアの割り当てを示す第２の情報を前記基地局装置から受信する受信部とを備え、
   前記第１の情報は、ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てに制限を加える情報であり、
   前記ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てには、連続する２以上のサブキャリアへの第１の割り当てであるときと、連続する２以上のサブキャリアから各々が構成される少なくとも２以上のセグメントであって、少なくとも一のセグメントが他のセグメントと連続しない該２以上のセグメントへの第２の割り当てであるときとがあることを特徴とする端末装置。
2. 前記第１の割り当てのＰＡＰＲ特性は、前記第２の割り当てのＰＡＰＲ特性よりも優れていることを特徴とする請求項１に記載の端末装置。
3. 前記送信部は、受信した前記第２の情報を用いて生成されたＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕ
   ｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ（ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）信号
   を送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の端末装置。
4. 前記第１の情報は、前記第２の割り当てに対して制限を加える情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の端末装置。
5. 使用可能なサブキャリアの割り当てに関する第１の情報を基地局装置に送信するステップと、
   データを送信するために使用するサブキャリアの割り当てを示す第２の情報を受信するステップとを少なくとも含み、
   前記第１の情報は、ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てに制限を加える情報であり、
   前記ＰＡＰＲ特性の異なる割り当てには、連続する２以上のサブキャリアへの第１の割り当てであるときと、連続する２以上のサブキャリアから各々が構成される少なくとも２以上のセグメントであって、少なくとも一のセグメントが他のセグメントと連続しない該２以上のセグメントへの第２の割り当てであるときとがあることを特徴とする通信方法。