2本の送信アンテナの送信電力を合計して23dBmとする場合には、1本当たりの送信電力が20dBmとなることから、移動局装置の持つPA(Power Amplifier)の容量は20dBmにすることが考えられる。ここで、本明細書中のPAの容量とは、PAの1dBコンプレッションポイントまたは、1dB利得圧縮時の出力電力などのことであり、PAの能力を示すものである。一方で、シングルアンテナモードにおける移動局装置の最大送信電力について、23dBmもサポートを可能とする観点から、容量が異なるPAを移動局装置が持つなど様々なPAの構成が考えられている。例えば、移動局装置が23dBmのPAを複数持つ場合や23dBmと20dBmを持つなどの場合がある。
しかしながら、移動局装置が複数のPAを持つ場合において、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合に、Clustered DFT−S−OFDMとDFT−S−OFDMの切替えや多アンテナ送信、マルチキャリア送信などの異なるピーク電力の送信信号をPAの許容送信電力値を考慮せずに割り当てると、PAの非線形性によって歪みが生じ、伝搬特性が劣化する問題があった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、複数のPAを有する移動局装置において、ピーク電力の異なる送信信号を各々のPAを用いて送信する場合に、ピーク電力が高い送信信号を容量の大きいPAから送信するように割り当てることによって、伝搬特性の向上を図ることができる基地局装置、送信装置および送信方法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、送信信号が割り当てられるサブキャリアに関する情報を送信装置に送信する基地局装置であって、前記サブキャリアを示すフォーマットは、2以上の連続するサブキャリアへの割り当である第1のフォーマットと、各々が2以上の連続するサブキャリアからなる少なくとも2つのクラスタを離散的に割り当てる第2のフォーマットとがあり、前記第1のフォーマットを用いて前記送信信号を送信する前記送信装置に、前記第1のフォーマットと前記第2のフォーマットを含む第1の制御情報または前記第1のフォーマットを示す第2の制御情報のいずれか1つの制御情報を送信し、前記第2のフォーマットを用いて前記送信信号を送信する前記送信装置に、前記第1の制御情報を送信する送信部を備えることを特徴としている。
また、前記送信部によって送信される制御情報は、前記送信装置が前記送信信号を送信するコンポーネントキャリア毎に設定されることを特徴としている。
また、前記第2のフォーマットに関する情報を送信する場合、前記送信装置が前記送信信号を送信するコンポーネントキャリア毎に、前記クラスタを構成するリソースブロック(Resource Block)の最小数が設定されることを特徴としている。
また、前記リソースブロックの最小数は、前記コンポーネントキャリア内の前記送信装置に割当可能な前記リソースブロックの数に基づいて設定されることを特徴としている。
また、サブキャリアに関する情報を用いてデータ伝送を行う送信装置であって、前記サブキャリアを示すフォーマットは、2以上の連続するサブキャリアへの割り当である第1のフォーマットと、各々が2以上の連続するサブキャリアからなる少なくとも2つのクラスタを離散的に割り当てる第2のフォーマットとがあり、少なくとも前記第1のフォーマットに示されるサブキャリアを用いてデータ伝送が要求されるPA(Power Amplifier)を含む2以上のPA部と、前記第1のフォーマットに示されるサブキャリアを用いてデータ伝送が要求される前記PAが使用されるコンポーネントキャリアでは、前記第1のフォーマットと前記第2のフォーマットを含む第1の制御情報または前記1のフォーマットを示す第2の制御情報のいずれか1つをブラインドデコーディングし、前記第2のフォーマットに示されるサブキャリアを用いてデータ伝送が要求されるPAが使用されるコンポーネントキャリアでは、前記第1の制御情報をブラインドデコーディングする復号部とを備えることを特徴としている。
また、ブラインドデコーディングされる前記制御情報は、前記コンポーネントキャリア毎に設定されることを特徴としている。
また、前記第1の制御情報をブラインドデコーディングする場合、前記コンポーネントキャリア毎に、前記クラスタを構成するリソースブロック(Resource Block)の最小数が設定されることを特徴としている。
また、前記リソースブロックの最小数は、前記コンポーネントキャリア内の前記送信装置に割当可能な前記リソースブロックの数に基づいて設定されることを特徴としている。
また、2以上のコンポーネントキャリアを用いてデータ伝送する場合、該2以上のコンポーネントキャリアのうち少なくとも2つのコンポーネントキャリアでは、前記送信信号のPAPR特性が異なることを特徴としている。
また、前記PAの能力は、1dBコンプレッションポイントまたは1dB利得圧縮時の出力電力であることを特徴としている。
また、送信信号が割り当てられるサブキャリアに関する情報を送信装置に送信する送信方法であって、前記サブキャリアを示すフォーマットは、2以上の連続するサブキャリアへの割り当である第1のフォーマットと、各々が2以上の連続するサブキャリアからなる少なくとも2つのクラスタを離散的に割り当てる第2のフォーマットとがあり、前記第1のフォーマットを用いて前記送信信号を送信する前記送信装置に、前記第1のフォーマットと前記第2のフォーマットを含む第1の制御情報または前記第1のフォーマットを示す第2の制御情報のいずれか1つの制御情報を送信し、前記第2のフォーマットを用いて前記送信信号を送信する前記送信装置に、前記第1の制御情報を送信するステップを少なくとも含むことを特徴としている。
また、サブキャリアに関する情報を用いてデータ伝送を行う送信方法であって、前記サブキャリアを示すフォーマットは、2以上の連続するサブキャリアへの割り当である第1のフォーマットと、各々が2以上の連続するサブキャリアからなる少なくとも2つのクラスタを離散的に割り当てる第2のフォーマットとがあり、前記第1のフォーマットに示されるサブキャリアを用いてデータ伝送が要求される前記PAが使用されるコンポーネントキャリアでは、前記第1のフォーマットと前記第2のフォーマットを含む第1の制御情報または前記1のフォーマットを示す第2の制御情報のいずれか1つをブラインドデコーディングし、前記第2のフォーマットに示されるサブキャリアを用いてデータ伝送が要求されるPAが使用されるコンポーネントキャリアでは、前記第1の制御情報をブラインドデコーディングするステップとを少なくとも含むことを特徴としている。
また、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、本発明の送信装置は、複数のPA(Power Amplifier)および複数のアンテナを備える送信装置であって、前記各PAを用いて送信する送信信号を、前記各PAの能力に基づいて決定し、前記各アンテナからPAPR(Peak to Average Power Ratio)特性が異なる信号を送信することを特徴としている。
このように、送信装置は、各PAを用いて送信する送信信号を、各PAの能力に基づいて決定し、各アンテナからPAPR(Peak to Average Power Ratio)特性が異なる信号を送信するので、PAPR特性に応じたPAの使用が可能となり、例えば、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができ、伝送特性を向上させることができる。
(2)また、本発明の送信装置において、送信信号を時間周波数変換により周波数信号に変換し、前記周波数信号を複数のクラスタに分割し、離散的に帯域への割り当てを行なう信号を、送信するPAPR特性が異なる信号の少なくとも一つとすることを特徴としている。
このように、周波数信号を複数のクラスタに分割し、離散的に帯域への割り当てを行なう信号を、送信するPAPR特性が異なる信号の少なくとも一つとするので、移動局装置が複数のPAを用いた送信をする際に、ピーク電力の高い該信号に容量の大きいPAを用いることで、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができ、常に離散的な帯域の割り当てとすることができる。そのため、容量の大きいPAでは、連続的な帯域の割り当て情報を通知する必要がなくなるため、ブラインドデコーディングする制御情報のフォーマット数も減らすことができる。
(3)また、本発明の送信装置において、送信信号を時間周波数変換により周波数信号に変換し、前記周波数信号を連続的な帯域への割り当てを行なう信号を、送信するPAPR特性が異なる信号の少なくとも一つとすることを特徴としている。
このように、周波数信号を連続的な帯域への割り当てを行なう信号を、送信するPAPR特性が異なる信号の少なくとも一つとするので、移動局装置が複数のPAを用いた送信をする際に、ピーク電力の低い該信号を容量の小さいPAを用いることで、連続的な帯域の割り当てを示す制御情報のフォーマットを基地局装置より通知されれば良くなる。これにより、容量の小さいPAでは、ブラインドデコーディングする制御情報のフォーマット数も減らすことができる。
(4)また、本発明の送信装置において、異なるPAPR特性を有する信号として、前記周波数信号をクラスタに分割し、異なるクラスタサイズの信号を送信することを特徴としている。
このように、送信装置は、異なるPAPR特性を有する信号として、周波数信号をクラスタに分割し、異なるクラスタサイズの信号を送信するので、ピーク電力の高くなるクラスタの帯域幅が狭い信号を容量の大きいPAを用いることが可能となり、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができ、PAの非線形性による歪みを大きくなることがなく、高い周波数選択ダイバーシチ利得が得られ、伝送特性を向上させることができる。
(5)また、本発明の送信装置において、送信に使用するキャリア数が異なる信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信することを特徴としている。
このように、送信装置は、PAPR特性が異なる信号として、送信に使用するキャリア数が異なる信号を送信する時に、容量の大きいPAを使用するアンテナに対して、制御情報の加算をしたり、複数のCCへ送信する信号が加算されたピーク電力の高い信号を割り当てることで、容量の大きいPAを使用するアンテナについて、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性を向上させることができる。
(6)また、本発明の送信装置において、前記キャリア数が異なる信号のうち、キャリア数が多い信号には、データ送信用のキャリアと制御信号送信用のキャリアとが含まれることを特徴としている。
このように、キャリア数が多い信号には、データ送信用のキャリアと制御信号送信用のキャリアとが含まれるので、移動局装置が複数のアンテナを用いたデータ送信時にデータと制御情報の同時送信が必要な場合、容量の大きいPAを使用するアンテナに対して、制御情報の加算を行なうことで、容量の大きいPAを使用するアンテナについて、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性を向上させることができる。
(7)また、本発明の送信装置において、プリコーディングベクトルを適用する帯域幅が異なる信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信することを特徴としている。
このように、プリコーディングベクトルを適用する帯域幅が異なる信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信するので、移動局装置がMIMOでデータ送信を行なう際に、使用するPAの容量が大きいアンテナに対して、クラスタ単位でプリコーディングを適用した信号を割り当てるため、PAのバックオフを考慮せずに送信電力を決定でき、空間多重された信号を受信側で分離しやすくなることから、伝送特性を向上させることができる。
(8)また、本発明の送信装置において、送信信号を時間周波数変換により周波数信号に変換し、SFBC(Space Frequency Block Code)符号化した信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信することを特徴としている。
このように、送信信号を時間周波数変換により周波数信号に変換し、SFBC(Space Frequency Block Code)符号化した信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信するので、移動局装置がSFBCを用いたデータ送信する場合において、容量の大きいPAを使用するアンテナに対して、SFBCの符号化によりピーク電力の高い信号を割り当てることで、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性を向上させることができる。
(9)また、本発明の送信装置において、複数のCCの信号を加算した信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信することを特徴としている。
このように、各PAの容量に基づいて、複数のCCの信号を加算した信号を送信することにより、PAPR特性が異なる信号を送信するので、容量の大きいPAを使用するアンテナに対して、複数のCCの信号が加算されたピーク電力の高い信号を割り当てることで、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性を向上させることができる。
(10)また、本発明の無線通信システムは、複数のPA(Power Amplifier)および複数のアンテナを備える移動局装置、および送信方法または使用する周波数帯域の少なくとも一方を決定し、前記決定した結果を前記移動局装置に通知する基地局装置から構成される無線通信システムであって、前記移動局装置は、前記PAの能力を示す情報を前記基地局装置に対して通知し、前記基地局装置は、前記移動局装置から通知されたPAの能力に応じて、プリコーディングベクトルを適用する帯域幅およびプリコーディングベクトルによって位相回転を与える送信信号を決定することを特徴としている。
このように、基地局装置が、移動局装置から通知されたPAの能力に応じて、プリコーディングベクトルを適用する帯域幅およびプリコーディングベクトルによって位相回転を与える送信信号を決定するので、移動局装置は、移動局装置がMIMOでデータ送信を行なう際に、使用するPAの容量が大きいアンテナに対して、クラスタ単位でプリコーディングを適用した信号を割り当てることができる。これにより、PAのバックオフを考慮せずに送信電力を決定し、空間多重された信号を受信側で分離しやすくなるので、伝送特性を向上させることができる。
(11)また、本発明の無線通信システムは、複数のPA(Power Amplifier)および複数のアンテナを備える移動局装置、および送信方法または使用する周波数帯域の少なくとも一方を決定し、前記決定した結果を前記移動局装置に通知する基地局装置から構成される無線通信システムであって、前記基地局装置は、前記移動局装置から通知された前記PAの能力に応じて、前記移動局装置がデータを送信するための送信方法または周波数帯域の少なくとも一方を決定することを特徴としている。
このように、基地局装置が、移動局装置から通知されたPAの能力に応じて、移動局装置がデータを送信するための送信方法または周波数帯域の少なくとも一方を決定するので、移動局装置は、移動局装置が複数のアンテナを用いた送信時に容量の大きいPAに対して、常に離散的な帯域の割り当てとし、容量の小さいPAに対して、常に連続的な帯域の割り当てとすることで、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができる。また、容量の大きいPAでは、連続的な帯域の割り当てを示す制御情報が通知する必要がなくなり、ブラインドデコーディングする制御情報のフォーマット数も減らすことができる。
(12)また、本発明の移動局装置の制御プログラムは、複数のPA(Power Amplifier)および複数のアンテナを備える移動局装置の制御プログラムであって、前記各PAを用いて送信する送信信号を、前記各PAの能力に基づいて決定する処理と、前記各アンテナからPAPR(Peak to Average Power Ratio)特性が異なる信号を送信する処理と、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、各PAを用いて送信する送信信号を、各PAの能力に基づいて決定し、各アンテナからPAPR(Peak to Average Power Ratio)特性が異なる信号を送信するので、PAPR特性に応じたPAの使用が可能となり、例えば、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができ、伝送特性を向上させることができる。
(13)また、本発明の基地局装置の制御プログラムは、複数のPA(Power Amplifier)および複数のアンテナを備える移動局装置、および送信方法または使用する周波数帯域の少なくとも一方を決定し、前記決定した結果を前記移動局装置に通知する基地局装置から構成される無線通信システムに適用される基地局装置の制御プログラムであって、前記移動局装置から前記PAの能力を示す情報を受信する処理と、前記受信したPAの能力を示す情報に応じて、プリコーディングベクトルを適用する帯域幅およびプリコーディングベクトルによって位相回転を与える送信信号を決定する処理と、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、移動局装置から通知されたPAの能力に応じて、プリコーディングベクトルを適用する帯域幅およびプリコーディングベクトルによって位相回転を与える送信信号を決定するので、移動局装置は、移動局装置がMIMOでデータ送信を行なう際に、使用するPAの容量が大きいアンテナに対して、クラスタ単位でプリコーディングを適用した信号を割り当てることができる。これにより、PAのバックオフを考慮せずに送信電力を決定し、空間多重された信号を受信側で分離しやすくなるので、伝送特性を向上させることができる。
(14)また、本発明の基地局装置の制御プログラムは、複数のPA(Power Amplifier)および複数のアンテナを備える移動局装置、および送信方法または使用する周波数帯域の少なくとも一方を決定し、前記決定した結果を前記移動局装置に通知する基地局装置から構成される無線通信システムに適用される基地局装置の制御プログラムであって、前記移動局装置から前記PAの能力を示す情報を受信する処理と、前記受信したPAの能力を示す情報に応じて、前記移動局装置がデータを送信するための送信方法または周波数帯域の少なくとも一方を決定する処理と、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、移動局装置から通知されたPAの能力に応じて、移動局装置がデータを送信するための送信方法または周波数帯域の少なくとも一方を決定するので、移動局装置は、移動局装置が複数のアンテナを用いた送信時に容量の大きいPAに対して、常に離散的な帯域の割り当てとし、容量の小さいPAに対して、常に連続的な帯域の割り当てとすることで、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができる。また、容量の大きいPAでは、連続的な帯域の割り当てを示す制御情報が通知する必要がなくなり、ブラインドデコーディングする制御情報のフォーマット数も減らすことができる。
本発明によれば、移動局装置が複数のアンテナを用いてデータ送信する時にピーク電力の高い送信信号に対してPAの非線形性によるバックオフを考慮する必要がなくなり、より高い送信電力でピーク電力の高い信号の送信が可能となるので、伝送特性を向上させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、送信装置は移動局装置であるとして説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る送信装置である移動局装置の一例を示すブロック図である。ただし、本発明を説明するのに必要な最小限のブロック図としている。移動局装置では、複数のPAとアンテナを持ち、各々送信信号に同様の処理を行なうため、複数の送信アンテナを代表して、1つの送信アンテナから出力される信号について、図1を用いて説明する(送信アンテナ数をMとする)。符号ビットが変調部101−1に入力され、QPSK(Quaternary Phase Shift Keying;四相位相偏移変調)、16QAM(16-ary Quadrature Amplitude Modulation;16直交振幅変調)などの変調シンボルへ変調され、DFT部102−1で周波数領域の信号に変換される。一方、受信アンテナ103では基地局装置より通知される制御情報を受信し、無線部401でベースバンド周波数にダウンコンバートされ、受信処理部104において予め通知されている復号情報を用いて制御信号を得る。帯域割当情報取得部105では、制御信号に含まれる帯域の割り当て情報をマッピング部106−1へ入力する。
マッピング部106−1は、帯域割当情報取得部105より入力された帯域の割り当て情報を基に周波数領域の信号の割り当てを行なう。帯域割り当て情報が連続的な帯域の場合は、DFT−S−OFDMであり、離散的な帯域の場合はClustered DFT−S−OFDMのアクセス方式が用いられることになる。IDFT部107−1より周波数領域から時間領域へ変換された信号は、伝搬路推定に用いられる参照信号が多重される。本図では省略しているが、ベースバンド周波数からアップコンバートされた後にPA部108−1で増幅され、送信アンテナ109−1(送信アンテナ109−1〜109−Mを送信アンテナ109と表す)から出力される。以下、本実施形態ではPA部に入力される信号はアンプコンバート処理が施された信号が入力されるものとする。本実施形態は記載していないが、CP(Cyclic Prefix;サイクリックプレフィックス)を時間領域の信号に付加しても良い。
複数のアンテナを用いる場合には、同一時刻に同一の周波数を使用するMIMOや送信ダイバーシチがある。また、LTEで用いる帯域をコンポーネントキャリア(CC:Component Carrier)と呼び、LTE−Aでは後方互換性を保ちつつ帯域を拡張する方法として、LTE−Aの帯域を複数のLTEシステム(CC)を周波数軸で並べて統合し、複数のCCを同時に使用するキャリアアグリゲーション(CA)がサポートされる。また、複数のアンテナで異なるCCを同一時刻で用いるCAについても適用することが考えられる。
LTEでは、制御情報をPDCCH(Physical Downlink Control Channel)と呼ばれるダウンリンクの無線リソースを用いた制御信号により通知し、DCI(Downlink Control Information)フォーマットと呼ばれるフィールドを用いて帯域の割り当てに関する情報が基地局装置から移動局装置へ通知される。DCIフォーマットにはアップリンクの連続的な帯域割り当てを示すフォーマット0やダウンリンクの連続的な帯域の割り当てを示すフォーマット1A、ダウンリンクの離散的な帯域の割り当てを示すフォーマット1などが存在する。LTE−Aにおいては、さらにアップリンクの離散的な帯域割り当てを示すフォーマットが追加される。DCIフォーマットは、各フォーマットによりサイズが決まっており、移動局装置はサイズを基にどのDCIフォーマットであるかを決め打ちして復号するブラインドデコーディングにより制御情報を得る。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る受信処理部104の構成例を示したブロック図である。図2を用いて、ブラインドデコーディングについて説明する。受信処理部104は、予め復号情報がフォーマット情報取得部1041に入力される。フォーマット情報取得部1041は、復号するフォーマットのサイズを復号部1042へ入力し、フォーマット情報をフォーマットチェック部1043へ入力する。復号部1042は、制御情報が割り当てられるサーチスペースと呼ばれる予め規定されている周波数位置の候補からフォーマット情報取得部1041より入力されたフォーマットサイズを基に受信信号に対して復号処理を行なう。ユーザ判別処理部1044において制御情報に付加されている巡回冗長検査(CRC:Cyclic Redundancy Check)ビットに対してユーザIDと排他的論理和をとり、マスクを行なう。
巡回冗長検査部1045において、復号結果を巡回冗長検査により正しく復号できているかのチェックを行なう。復号結果が正しい場合、フォーマットチェック部において同一サイズのフォーマットを判別するビットの値から受信した制御情報を確認する。ただし、巡回冗長検査部1045において、復号結果が正しくない場合は他ユーザへの制御情報と判断し、サーチスペース内の別の信号に対して同様の受信処理を行なう。以上の処理を制御情報が正しく復号されるまで繰り返し行なう。正しく復号できた制御情報内に帯域割り当て情報取得部が含まれている。
図3は、本発明の第1の実施形態に係る受信装置である基地局装置の一例を示すブロック図である。基地局装置では、複数のアンテナを持っているが、受信ダイバーシチやMIMO分離やCAで送信された信号の受信などを行なうことが考えられるが、各々のアンテナの受信処理は基本的に同じであることから、複数の受信アンテナを代表して、1つの受信アンテナの受信処理を説明する(受信アンテナ数をMとする)。移動局装置から送信された信号を受信アンテナ201−1で受信する。本例では省略しているが、受信信号をベースバンド周波数にダウンコンバートし、CPが付加されている場合は、CPの除去を行なう。DFT部202−1では送信信号に含まれる伝搬路推定用信号を抽出し、伝搬路推定部203へ入力し、データ信号は周波数領域の信号に変換される。該信号が割り当てられている帯域の情報がバッファ204に保存されており、帯域割り当て情報がデマッピング部205−1に入力される。デマッピング部205−1では、帯域割り当て情報が入力され、周波数領域の信号から送信された信号を抽出する。
伝搬路補償部206−1では、伝搬路推定部203より入力された送信に用いられた帯域の伝搬路情報を用いて、最小平均二乗誤差(MMSE:Minimum Mean Square Error)重みを乗算する等の無線伝搬路のひずみを補償する処理を施す。MIMOの場合は、それぞれの伝搬路補償部206−1より得られた信号から分離処理を行なう。受信ダイバーシチやMIMOでは、信号の合成が行なわれる。IDFT部207−1においては、時間領域の信号に変換され、復調部208−1に入力される。復調部208−1では、IDFT部207−1より入力された変調信号の復調処理を行なう。一方、伝搬路推定部203では、各々アンテナで受信された既知信号である伝搬路推定用信号より周波数応答を推定し、伝搬路補償部206−1と帯域割当決定部209に入力する。
帯域割当決定部209では、送信ダイバーシチやMIMOではすべての送信アンテナ109−1〜109−Mに対して同一の帯域割り当て、CAの適用時においてアンテナ毎に異なる帯域を割り当てることもある。帯域割り当て情報は、制御情報生成部210で送信する制御情報データにされ、送信処理部211で信号処理により送信信号に変換し、ベースバンド周波数からアップコンバートされ、送信アンテナ212より送信される。
[第1の実施形態]
本実施形態では、移動局装置が複数のアンテナとPAでデータ送信を行なう際に、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合、各々のアンテナで用いるPAの容量により、帯域の割り当て方法を変える一例について説明する。ただし、各PAの容量は予め移動局装置から基地局装置へ通知されているものとする。図1の構成の移動局装置がCAを行なう場合において、各CCで用いる符号化率や変調方式、帯域の割り当て情報などが基地局装置から制御情報として、移動局装置に通知される。
図4は、本発明の第1の実施形態に係る移動局装置が複数の送信アンテナ109を用いたデータ送信において、送信アンテナ109毎に異なるCCを用いた場合を示す図である。図4のように、送信アンテナ109毎に異なるCCを用いることも可能である。送信アンテナ109毎に異なるCCを使用する場合は、移動局装置は送信アンテナ109毎に帯域の割り当てが行なわれるため、離散的な帯域を使用するClustered DFT−S−OFDMと連続的な帯域を使用するSC−FDMAを必要に応じて切り替えて使用することが可能である。Clustered DFT−S−OFDMとSC−FDMAは、信号のピーク電力が異なり、切り替えて使用する場合、必要な送信電力やバックオフとアンテナが使用するPAの容量から決定される。
しかしながら、移動局装置の受信処理部104では、送信アンテナ109毎に使用するCCでアップリンクの連続的な帯域の割り当てと離散的な帯域の割り当てを示す制御情報のブラインドデコーディングを行なう必要があり、ブラインドデコーディングの最大の回数が増える。ところで、移動局装置の最大送信電力をTXMAXとした時に複数の送信アンテナ109がそれぞれ等電力で送信する場合、送信アンテナ109の1本当たりの最大送信電力は表1のようになる。そのため、PAの容量がTXMAXdBmであり、送信アンテナ109が2本の場合は3dBの余裕ができ、3dBm以下のバックオフを考慮する必要が無くなる。さらに送信アンテナ109が2本でPAの容量がTXMAX−3dBmの場合は従来と変わらずにバックオフを考慮する必要がある。よって、離散的な帯域の割り当てでも容量が大きいPAであれば、送信電力とバックオフの合計がPAの容量を上回りにくくなり、送信信号の歪みが発生しにくくなる。
よって、容量の大きいPA、例えば23dBmまで許容するPAを用いて信号を送信するCCでは、基地局装置は常に離散的な帯域の割り当てを示す制御情報のみを移動局装置に通知し、移動局装置は離散的な帯域の割り当てのフォーマットの制御情報のみブラインドデコーディングする。また、容量が小さいPA、例えば20dBmまで許容するPAが使用するCCでは、送信電力とバックオフの合計がPAの容量を超える場合があるため、基地局装置は連続的な帯域の割り当てと離散的な帯域の割り当てを示す制御情報の両方のフォーマットを通知し、あるいは、連続的な割り当てのフォーマットのみを通知し、移動局装置はその通知方法に従って、必要なフォーマットの制御情報のみをブラインドデコーディングする。
本実施形態では、CAを適用する場合について説明したが、アンテナが同一のCCを用いる場合においてもアンテナ毎に同様の制御情報による通知を行なえば、本発明の範囲内とする。本実施形態を適用することにより、移動局装置が複数のアンテナを用いた送信をする際に、容量の大きいPAに対して、常に離散的な帯域の割り当てとすることで、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができる。そのため、容量の大きいPAでは、ブラインドデコーディングする制御情報のフォーマット数も減らせる。
[第2の実施形態]
本実施形態では、移動局装置が複数の送信アンテナ109でデータ送信を行なう際に、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合、各々の送信アンテナ109で用いるPAの容量により、離散的に割り当てる周波数領域の信号の分割数を変える一例について、説明する。ただし、各PAの容量は予め移動局装置から基地局装置へ通知されているものとする。LTEのダウンリンクでは、1つのCC内で割り当て可能なリソースブロック数に応じて、リソースブロックの整数倍からなるリソースブロックグループが定義されており、表2によって定義されている。
また、LTEのダウンリンクの離散配置は最小の割り当て単位をリソースブロックグループの単位で割り当てることが決まっている。同様に、Clustered DFT−S−OFDMでも、離散配置によりスケジューリングの柔軟性が増し、周波数選択ダイバーシチ効果も高まり、スループットが高くなるが、ピーク電力も分割数に応じて高くなる。
移動局装置が複数の送信アンテナ109を用いて、各送信アンテナ109で異なるCCを使用するCAのデータ送信をする場合には、基地局装置の帯域割当決定部209において、各送信アンテナ109に対して帯域の割り当てを決定し、制御情報により通知する。ここで、本実施形態では送信アンテナ109とPAが一対一で関連付けられているものとする。帯域の割り当てを決定する際には、容量の小さいPAを用いる送信アンテナ109に対しては、PAの非線形性を考慮する必要があるため、バックオフを考慮してクラスタサイズを決定し、容量の大きいPAを用いる送信アンテナ109ではバックオフを考慮せずにより小さいクラスタサイズで割り当てを決定する。例えば、容量の小さいPAを20dBmまで許容するPAとし、容量の大きいPAを23dBmまで許容するPAとすると、以下の表3の様に送信アンテナ109が用いるPAの容量とクラスタサイズを決めても良い。
ただし、N
Clusterは、容量の小さいPAのクラスタを構成するリソースブロック数であり、N
RBGはリソースブロックグループを構成するリソースブロック数とする。
上記の方法により、決定された帯域の割り当て情報は、制御情報として送信アンテナ212から各送信アンテナ109が使用するCCより通知される。移動局装置は通知された制御情報を基に周波数領域でデータをマッピングし、各々のCCから送信を行なう。ただし、本実施形態では、最小の割り当て可能な帯域幅をリソースブロック単位としたが、容量の大きいPAを用いる送信アンテナ109に対して、サブキャリア単位にしても良いし、容量の小さいPAを用いる送信アンテナ109のクラスタを構成するリソースブロック数より小さい帯域幅であれば本発明の範囲内とする。また、本実施形態では送信アンテナ109毎に異なるCCを使用するCAによるデータ送信時において説明したが、送信アンテナ109毎に制御情報で帯域の割り当てを通知し、送信アンテナ109が用いるPAの容量によりクラスタサイズを変える場合には、複数の送信アンテナ109が同一のCCからのデータ送信時も本実施形態と同一とする。
本実施形態を適用することにより、移動局装置が複数の送信アンテナ109を用いた送信をする際に、容量の大きいPAに対して、クラスタサイズを小さくすることで、バックオフを考慮せずに送信電力を決定することができ、高い周波数選択ダイバーシチ利得が得られ、伝送特性を向上させることができる。また、実施形態1、2では、あらかじめPAの容量を基地局装置に通知し、ブラインドデコーディングが効率的に行なえることを効果として示したが、あらかじめ通知しない場合でも、CC毎のリソースブロックの割り当て方(連続/非連続、クラスタサイズの多/少、割りあてられるリソースブロック数の多・少等)により適応的に送信アンテナ109を切り替えることで、PAの出力端の信号が飽和することにより歪む確率を減らすことも可能になる。
[第3の実施形態]
本実施形態では、移動局装置がMIMOでデータ送信を行なう際に、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合、各々の送信アンテナ109で用いるPAの容量を考慮して、プリコーディングの適用方法を変える一例について、説明する。ただし、各PAの容量は予め移動局装置から基地局装置へ通知されているものとする。
図5は、本発明の第3の実施形態において、MIMOでデータ送信する場合について、送信アンテナ109を2本有する場合の移動局装置の一例を示すブロック図である。移動局装置は、MIMO送信を行なう場合に、基地局装置より制御情報として、送信信号に乗算するプリコーディングのマトリックスを表すPMI(Precoding Matrix Indicator)を帯域割り当て情報と一緒に受信アンテナ103で受信する。受信した制御情報は、無線部401に入力され、ベースバンド周波数にダウンコンバートされる。続いて、図1と同様に制御情報受信処理が施される。帯域割当情報取得部105では、制御情報に含まれる帯域割り当て情報をマッピング部106−1と106−2へ入力し、PMI情報取得部402では制御情報に含まれるPMIの情報をプリコーディング部403−1と403−2に入力する。
一方、符号ビットは、図1と同様にDFT部102−1、102−2まで処理が行なわれ、周波数領域の信号が生成される。プリコーディング部403−1と403−2ではPMI情報に基づき、各送信アンテナ109の伝搬路に応じた位相回転を与えるプリコーディングベクトル(Precoding Vector、送信重みとも呼称される)を乗算することで、空間多重する信号が逆相加算により品質劣化するのを抑える。送信アンテナ109が2本の場合は、どちらか一方にのみ位相回転を与えるだけでよく、受信側で空間多重された信号が適切に合成される。また、プリコーディングは周波数領域の信号により狭い帯域幅での適用が好ましく、特にClustered DFT−S−OFDMのような離散的に帯域を使用する場合においてはクラスタの配置によって、クラスタ毎に伝搬路が大きく違うことがあるため、クラスタ単位でのプリコーディングが好ましい。ただし、プリコーディングをクラスタより狭い帯域で適用すると、ピーク電力が上がるためにPAの非線形性を考慮し、バックオフ分の送信出力を下げる必要がある。
図6は、本発明の第3の実施形態において、空間多重した信号を受信する基地局装置の一例を示すブロック図である。本実施形態では、受信アンテナを2本として説明するが、受信アンテナが3本以上でも同様である。基地局装置では、図3と同様にデマッピング部205−1と205−2より帯域割り当て情報を基に抽出された周波数領域の信号が信号分離部501に入力される。信号分離部501では、空間多重されている信号の分離を行ない、分離した信号をIDFT部207−1と207−2でそれぞれ時間領域の信号に変換する。
一方、伝搬路推定部203では、各受信アンテナ201の伝搬路推定値を帯域割当決定部209とプリコーディング決定部502に入力する。プリコーディング決定部502では、送信アンテナ109が2本のMIMOの場合、1本の送信アンテナ109に対して位相回転を与えるプリコーディングを決定し、PMIの情報を制御情報生成部210に入力し、制御情報として、帯域割り当て情報と一緒に送信アンテナ212より送信する。ここで、プリコーディングを決定する際に、送信アンテナ109が用いるPAの容量によりプリコーディングを適用する帯域幅を決定する。
図7は、本発明の第3の実施形態において、プリコーディングを適用する一例を表す図である。送信アンテナ109−2が容量の大きいPAを用いるものとした場合は、ピーク電力が高くなるプリコーディングをクラスタ単位で変えたとしても送信電力を下げる必要がないため、プリコーディングベクトルのPV#1、PV#2、…、PV#5はそれぞれのクラスタを配置する周波数帯域での伝搬路に基づき決定する。送信アンテナ109−2が容量の小さいPAを用いる場合は、バックオフの考慮が必要なため、PV#1=PV#2=…=PV#5とする。全部のクラスタに単一の位相回転を与える処理となり、プリコーディングを適用してもプリコーディングを施さない場合と同じピーク電力となる。本実施形態では、送信アンテナ109−2にプリコーディングを適用したが、送信アンテナ109−1で使用するPAの容量が大きい場合は送信アンテナ109−1に対して、クラスタ毎にプリコーディングを適用しても良い。また、本実施形態ではClustered DFT−S−OFDMの場合について説明したが、SC−FDMAにおいても適用可能である。
図8は、本発明の第3の実施形態において、SC−FDMAによる伝送について、プリコーディングを適用する一例を表す図である。SC−FDMAによる伝送について、送信アンテナ109−2が用いるPAの容量が大きい場合には、図8のようにリソースブロック単位でPV#1〜PV#5を伝搬路に応じて異なるプリコーディングベクトルを適用し、送信アンテナ109が用いるPAの容量が小さい場合はPV#1=PV#2=…=PV#5としても良い。また、SC−FDMAのプリコーディングベクトルを適用する単位をリソースブロックの整数倍やサブキャリア単位としてもよい。Clustered DFT−S−OFDMも同様にクラスタより狭い帯域幅に対してプリコーディングベクトルを適用しても良い。
図9は、本発明の第3の実施形態において、送信アンテナ109を4本持つ移動局装置の一例を示すブロック図である。送信アンテナ109が4本の場合においては、空間多重される信号が増える。そのため、PMI情報取得部402では、受信したPMI情報よりプリコーディングベクトルを送信アンテナ109−1〜109−4毎に入力する。
図10は、本発明の第3の実施形態において、送信アンテナ109を4本持つ移動局装置の場合に、プリコーディングを適用する一例を表す図である。プリコーディングは、図10のように3本の送信アンテナ109から送信する信号に対して、位相回転を与える。送信アンテナ109−1〜送信アンテナ109−4の中で使用するPAの容量が大きい送信アンテナ109のみをクラスタ単位でプリコーディングベクトルを変更する。
例えば、送信アンテナ109−4のみが使用するPAの容量が大きい場合は、PV#21=PV#22=…=PV#25、PV#31=PV#32=…=PV#35とし、PV#41〜PV#45はクラスタを配置する周波数帯域の伝搬路により決定する。ただし、PV#21とPV#31はそれぞれの送信アンテナ109−2、109−3の伝搬路により決定するものとする。また、本実施形態ではプリコーディングによる位相回転を適用しない送信アンテナ109を送信アンテナ109−1としたが、別の送信アンテナ109にしても良く、使用するPAの容量が小さい送信アンテナ109としても良い。本実施形態において、使用するPAの容量が大きい送信アンテナ109に対してクラスタ単位でのプリコーディングとして説明したが、リソースブロック単位やサブキャリア単位でのプリコーディングとしても良い。
本実施形態を適用することにより、移動局装置がMIMOでデータ送信を行なう際に、使用するPAの容量が大きい送信アンテナ109に対して、クラスタ単位でプリコーディングを適用することにより、PAのバックオフを考慮せずに送信電力を決定し、空間多重された信号を受信側で分離しやすくなることから、伝送特性を向上させることができる。
[第4の実施形態]
本実施形態では、移動局装置が複数の送信アンテナ109を用いてデータ送信する際に、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合において、データと制御情報を同時に送信する必要があるときに、各々の送信アンテナ109で用いるPAの容量を考慮して、データと制御情報を多重して送信する送信アンテナ109を決定する一例について、説明する。LTE−Aでは、移動局装置が持つ送信アンテナ109が増えることや複数のCCを使用するCAが仕様化されることから、PUCCHで移動局装置から基地局装置に通知するACK、NACKやCQI(Channel Quality Indication)などの制御情報が増加する。そのため、データ送信と制御情報を同一時刻に送信するマルチキャリア送信も可能とすることが検討されている。
図11は、本発明の第4の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。ここで、移動局装置のPAの構成について、PA部108−1が容量の小さいPAとし、PA部108−2は容量の大きいPAとする。また、送信に用いる送信アンテナ109を2本として説明しているが、3本以上においても適用可能である。移動局装置では、基地局装置からダウンリンクで受信したデータに対するACK、NACKやダウンリンクのための制御情報として定期的に基地局装置へ送信するCQI、RI(Rank Indication)、PMIなどを制御情報生成部601で生成する。制御情報は、送信処理部602において時間領域の信号に変換される。一方、IDFT部107−2は時間領域の送信データの信号を出力する。ここで、データ送信と制御情報の送信を同一タイミングで行なう必要がある場合は、マルチキャリア化によるピーク電力の高い送信信号となることから、容量の大きいPA部108−2を用いることが好ましい。そのため、送信処理部602からの出力である制御情報の信号をIDFT部107−2からの出力と加算し、PA部108−2を介し、送信アンテナ109−2から送信される。
また、容量の小さいPA部108−1ではピーク電力の高い信号を送信すると、PAの非線形性により送信信号に歪みが生じるため、制御情報を多重せずにデータ信号のみを送信アンテナ109−1で送信する。制御情報とデータの時間領域の信号を加算した信号は、マルチキャリアとなることからピーク電力が高くなるため、PAの非線形性からバックオフを考慮した送信電力制御が必要になる。本実施形態では、データ送信と同一タイミングで制御情報を送信する必要がある場合に、使用するPAの容量が大きい送信アンテナ109へ制御情報の時間領域の信号を加算するため、データと制御情報の同時送信によるピーク電力の増加に伴うバックオフ分については送信電力を下げる必要がない。
本実施形態を適用することにより、移動局装置が複数の送信アンテナ109を用いたデータ送信をする際に、データと制御情報の同時送信が必要な場合、容量の大きいPAを使用する送信アンテナ109に対して制御情報の信号を加算することで、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性を向上させることができる。
[第5の実施形態]
本実施形態では、複数の送信アンテナ109を有する移動局装置がSFBC(Space Frequency Block Code)でデータ送信する際に、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合において、各々の送信アンテナ109で用いるPAの容量を考慮して、SFBCの符号化によるピーク電力の高い信号の割り当てを決定する一例について、説明する。
図12は、本発明の第5の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。ここで、移動局装置のPAの構成について、PA部108−1が容量の大きいPAとし、PA部108−2は容量の小さいPAとする。セルエッジの移動局装置では送信電力が不足し、所望の通信品質を確保できない場合がある。そのような移動局装置では、セルエッジでも所望の通信品質を満たすために、送信ダイバーシチ法であるSFBCを適用することが考えられる。
図12の移動局装置は、SFBCを用いる移動局装置であり、DFT部102−1、102−2から周波数領域の信号がそれぞれ送信信号処理部701−1、701−2に入力される。ここで、送信ダイバーシチでは同一のデータを送信するため、DFT部102−1と102−2は同じ信号が出力されることから、変調部101、DFT部102は1つでも良い。送信信号処理部701−1、701−2ではSFBCの符号化が行なわれる。SFBCの符号化では、送信信号の片方のみがピーク電力が高くなり、もう片方はピーク電力が変わらない。本実施形態では容量の大きいPA部108−1を用いて送信される信号に対して、ピーク電力の高くなるSFBCの符号化をする。そのため、本実施形態では送信信号処理部701−1の処理がピーク電力の高くなる処理となる。
図13は、本発明の第5の実施形態に係るSFBCの符号化方法を示す図である。本実施形態では送信信号処理部701−1ではS(1)、S(2)、…、S(N)の周波数領域の信号に対して行なう。2サブキャリア単位で符号化が行なわれ、k−1番目とk番目のサブキャリであれば、S(k−1)、S(k)の信号をS(k)*、―S(k−1)*と符号化する。ただし、X*はXの複素共役とする。また、送信信号処理部701−2は入力信号と同じS(1)、S(2)、…、S(N)を出力する。送信信号処理部701−1より出力される信号はマッピング部106−1、IDFT部107−1、PA部108−1を介し、送信アンテナ109−1から送信される。送信アンテナ109−2からの送信処理も同様のため、説明を省略する。容量の小さいPAを用いてピーク電力の高い信号を送信する場合は、PAの非線形性により送信信号に歪みが生じるため、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がある。
本実施形態では、容量の大きいPAを用いる送信アンテナ109の信号を選択してピーク電力の高くなる符号化を施すことで、符号化によるピーク電力に増加分を考慮し、送信電力を下げる必要はなくなる。本実施形態を適用することにより、移動局装置がSFBCを用いたデータ送信する場合において、容量の大きいPAを使用する送信アンテナ109に対して、SFBCの符号化によりピーク電力の高い信号を割り当てることで、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性を向上させることができる。
[第6の実施形態]
本実施形態では、移動局装置が複数の送信アンテナ109でデータ送信し、CAを適用する際に、移動局装置の持つPAの許容送信電力値の合計値が移動局装置の許容最大送信電力値より大きい場合において、各々の送信アンテナ109で用いるPAの容量を考慮して、複数のCCを使用する送信アンテナ109を決定する一例について説明する。ただし、各PAの容量は予め移動局装置から基地局装置へ通知されているものとする。複数のCCに同一タイミングでデータ送信を行なうCAについて、CC毎に使用するPAが異なる場合や使用するCCを一つのPAを用いてデータ送信する等が考えられる。ただし、CAにおいては一つのCCに対して、一つのDFTを用いたシングルキャリアの信号を周波数領域で割り当てる。一つのPAを用いて複数のCCの送信するCAにおいては、マルチキャリア化し、ピーク電力の高い信号を送信することとなる。
図14は、本発明の第6の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。PA部108−1は容量の小さいPAとし、PA部801−2は容量の大きいPAとする。本実施形態の移動局装置は、容量の小さいPAと容量の大きいPAの両方を持つ場合について説明するが、本実施形態と本質的に同じであれば、移動局装置が異なるPAの構成であっても本発明と同様とする。送信アンテナ109−1は、容量の小さいPAを用いるため、ピーク電力の高い複数のCCの信号を送信すると、PAの非線形性により送信信号に歪みが生じる。また、バックオフを考慮して送信電力を下げるなどが必要になることから、1つのCCに対する信号のみを送信する。それに対し、送信アンテナ802−2は容量の大きいPA部801−2を用いるため、複数のCCの信号を送信することによるピーク電力の増加分のバックオフを考慮する必要がなく、送信電力を下げる必要がない。そのため、送信アンテナ802−2から送信する信号は、IDFT部803−2とIDFT部803−3でそれぞれ異なるCCへ送信する時間領域の信号を生成し、加算したものを送信する。
本実施形態を適用することにより、移動局装置がCAを用いたデータ送信する場合において、容量の大きいPAを使用する送信アンテナ802−2に対して、複数のCCへ送信する信号が加算されたピーク電力の高い信号を割り当てることで、バックオフを考慮して送信電力を下げる必要がなく、伝送特性の向上させることができる。
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。
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特許請求の範囲に含まれる。