JP6120157B2 - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、広帯域離散ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式を用いた無線送信装置及び無線送信方法に関する。

限られた資源である周波数は、広帯域（例えば、１ＭＨｚ〜１ＧＨｚ）にわたって放送、通信といった既存のシステムに割り当てられている。これらの既存のシステムに割り当てられた周波数間は、互いに干渉しないように空き周波数として間隔が空けられている（図１（ａ）参照）。

このような空き周波数を有効利用するため、離散的に複数のＯＦＤＭサブキャリアを配置する広帯域離散ＯＦＤＭ方式が知られている（図１（ｂ）参照）。この方式によれば、他の既存システムの使用状況により変化する空き周波数を柔軟に利用することができる。

一方で、パイロット信号を離散配置する技術が、例えば、非特許文献１に開示されている。非特許文献１には、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式を用いた基地局が、パイロット信号（ＬＴＥ方式では「reference signal」とも呼ぶ）を時間的及び周波数的に間隔を空けて送信することにより、パイロット信号の送信数を抑えることが開示されている。このように送信されたパイロット信号は、移動局において、平均化や補完により全サブキャリア及び全タイミングのチャネル推定値の算出に用いられる。

このように、ＬＴＥ方式では、図２に示すように、まとまった数（例えば、１２００）のサブキャリアが常に連続して配置されるため、離散して送信されるパイロット信号を用いた内挿補間により、チャネル推定を比較的簡単に行うことができる。

3GPP TS36.211 V8.9.0

しかしながら、上述した非特許文献１に開示の技術を離散ＯＦＤＭ方式に適用した場合、図３に示すように、連続した帯域及び時間では等間隔に配置されたパイロット信号が、複数の周波数帯（図３では、周波数帯Ａ〜Ｃ）、すなわち、空き周波数に離散配置されると、各周波数帯に少ない数のパイロット信号が配置されることになる。ここで、離散配置された各周波数帯は、チャネル特性がそれぞれ異なっている可能性が高い。そのため、離散ＯＦＤＭ方式では、複数の周波数帯を跨いで内挿補完を行っても精度の高いチャネル推定を行うことは難しい。このような理由により、各周波数帯では、割り当てられた少ないパイロット信号を用いてチャネル推定を実施することになる。図３の離散配置された様子を周波数軸上に模式的に示したのが図４である。ここで、周波数軸方向または時間軸方向に複数のパイロット信号が配置された箇所では、複数のパイロット信号の平均化等による内挿補完を実施することができるが、既存システムとの周波数境界では、周波数帯域内に平均化等が実施可能な複数のパイロット信号が存在しないため、外挿補完によるチャネル推定を実施せざるを得ない。外挿補完では、パイロット信号が配置されたリソースのチャネル特性と、その周辺のリソースのチャネル特性の傾向を用いて、パイロット信号が配置されていないリソースのチャネル特性を推定する。そのため、外挿補完は、本質的に内挿補完よりも精度が低くなりがちであり、特に、パイロット信号数が少ないことによりチャネル特性の傾向自体が推定困難な離散ＯＦＤＭ方式では、チャネル推定精度が劣化するという問題がある。

本発明の目的は、複数の周波数で構成される各周波数に配置された信号のチャネル推定精度を向上させる無線送信装置及び無線送信方法を提供することである。

本発明の無線送信装置は、複数の周波数で構成される周波数帯に対応するサブキャリア群が所定数以下のサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに第１パイロット信号を配置し、前記サブキャリア群が前記所定数より多くのサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに前記第１パイロット信号を配置しない配置調整手段と、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに配置された前記第１パイロット信号、及び、予めマッピングパターンが決められた第２パイロット信号を周波数及び時間によって定義されるリソースにマッピングするマッピング手段と、前記リソースにマッピングされた信号を、前記周波数帯を構成する各周波数に配置する配置手段と、を具備する構成を採る。

本発明の無線送信方法は、無線送信装置における無線送信方法であって、複数の周波数で構成される周波数帯に対応するサブキャリア群の端に位置するサブキャリアが所定数以下のサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群に第１パイロット信号を配置し、前記サブキャリア群が前記所定数より多くのサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに前記第１パイロット信号を配置しないステップと、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに配置された前記第１パイロット信号、及び、予めマッピングパターンが決められた第２パイロット信号を周波数及び時間によって定義されるリソースにマッピングするステップと、前記リソースにマッピングされた信号を、前記周波数帯を構成する各周波数に配置するステップと、を具備するようにした。

本発明によれば、複数の周波数で構成される各周波数に離散配置された信号のチャネル推定精度を向上させることができる。

既存システム間の空き周波数にサブキャリアを配置する様子を示す模式図 ＬＴＥ方式におけるパイロット信号の配置の様子を示す模式図 ＲＥに等間隔に配置されたパイロット信号が離散配置される様子を示す模式図 図３の離散配置された様子を周波数軸上に示した模式図 本発明の実施の形態１に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 図５に示したサブキャリア配置部における処理手順を示すフロー図 図５に示したＲＥマッピング部及び離散配置部における処理の様子を示す模式図 図５に示したＲＥマッピング部及び離散配置部における他の処理の様子を示す模式図 本発明の実施の形態２に係るサブキャリア配置部における処理手順を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係るＲＥマッピング部及び離散配置部における処理の様子を示す模式図 本発明の実施の形態３に係るＲＥマッピング部及び離散配置部における処理の様子を示す模式図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図５は、本発明の実施の形態１に係る無線送信装置１００の構成を示すブロック図である。以下、図５を用いて無線送信装置１００の構成について説明する。

符号化部１０１は、情報データを入力し、入力した情報データに誤り訂正符号化方式等の符号化処理を施し、符号化した情報データを変調部１０２に出力する。

変調部１０２は、符号化部１０１から出力された情報データに変調処理を施し、変調した情報データをサブキャリア配置部１０６に出力する。

符号化部１０３は、制御データを入力し、入力した制御データに誤り訂正符号化方式等の符号化処理を施し、符号化した制御データを変調部１０４に出力する。

変調部１０４は、符号化部１０３から出力された制御データに変調処理を施し、変調した制御データをサブキャリア配置部１０６に出力する。

変調部１０５は、パイロット信号を入力し、入力したパイロット信号に変調処理を施し、変調したパイロット信号をサブキャリア配置部１０６に出力する。

サブキャリア配置部１０６は、配置調整部１０７、ＲＥマッピング部１０８及び離散配置部１０９を備えており、無線送信装置１００に割り当てられた複数の空き周波数にそれぞれ対応するサブキャリア群を示すサブキャリア離散配置パターン情報を図示せぬ制御部等から入力する。サブキャリア配置部１０６は、サブキャリア離散配置パターン情報に基づいて、変調部１０２、１０４、１０５から出力された各種の信号を、リソースエレメント（以下、「ＲＥ」という）にマッピングし、割り当てられた複数の周波数に離散配置して、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１１０に出力する。なお、ＲＥは、１ＯＦＤＭシンボル（時間）と１サブキャリア（周波数）とによって１つのＲＥが定義される。

ここで、サブキャリア配置部１０６における各部の構成について説明する。

配置調整部１０７は、サブキャリア離散配置パターン情報に基づいて、変調部１０５から出力されたパイロット信号（予めマッピングパターンが決められたパイロット信号）に対して、離散配置した際、割り当てられた複数の周波数にそれぞれ対応するサブキャリア群の端に位置するサブキャリアにパイロット信号を追加し、追加したパイロット信号を含めてＲＥマッピング部１０８に出力する。

なお、配置調整部１０７にてパイロット信号を追加した結果、情報データおよび制御データを配置できるＲＥ数が変わるため、配置調整部１０７より符号化部１０１および符号化部１０３に対して追加パイロット信号数の情報を出力し、符号化部１０１および符号化部１０３において、その情報をもとに符号化処理を調整してもよい。

ＲＥマッピング部１０８は、変調部１０２から出力された情報データ、変調部１０４から出力された制御データ、及び、配置調整部１０７から出力されたパイロット信号を使用可能な周波数帯に相当するサブキャリアを含むＲＥにマッピングし、離散配置部１０９に出力する。

離散配置部１０９は、サブキャリア離散配置パターン情報に基づいて、ＲＥマッピング部１０８から出力された信号を割り当てられた複数の周波数帯に離散配置し、ＩＦＦＴ部１１０に出力する。

ＩＦＦＴ部１１０は、サブキャリア配置部１０６から出力された周波数領域の信号にＩＦＦＴ処理を施し、時間領域の信号に変換して無線送信部１１１に出力する。

無線送信部１１１は、ＩＦＦＴ部１１０から出力された信号に増幅、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、アンテナ１１２から無線送信する。

次に、上述したサブキャリア配置部１０６における処理手順について、図６を用いて説明する。

図６において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）２０１では、サブキャリア離散配置パターン情報によって示される割り当てられたサブキャリア群（サブキャリアｎ＝０〜Ｎ−１）の各サブキャリアについてループ処理を開始する。ここで、Ｎは、一つのサブキャリア群に含まれるサブキャリア数である。

ＳＴ２０２では、配置調整部１０７は、パイロットチャネル送信タイミングか否かを判定し、パイロットチャネル送信タイミングである場合（ＳＴ２０２：ＹＥＳ）、ＳＴ２０３に移行し、パイロットチャネル送信タイミングではない場合（ＳＴ２０２：ＮＯ）、ＳＴ２０６に移行する。

ＳＴ２０３では、配置調整部１０７は、サブキャリアｎがサブキャリア群の端か判定する。具体的には、サブキャリアｎ＝０またはＮ−１かを判定する。サブキャリアｎがサブキャリア群の端に位置する場合（ＳＴ２０３：ＹＥＳ）、ＳＴ２０５に移行し、サブキャリア群の端に位置しない場合（ＳＴ２０３：ＮＯ）、ＳＴ２０４に移行する。

ＳＴ２０４では、ＲＥマッピング部１０８は、サブキャリアｎに重畳するチャネル種別を示す変数ＲＥ（ｎ）がパイロットチャネルか否かを判定し、パイロットチャネルである場合（ＳＴ２０４：ＹＥＳ）、ＳＴ２０５に移行し、パイロットチャネルではない場合（ＳＴ２０４：ＮＯ）、ＳＴ２０６に移行する。

ＳＴ２０５では、ＲＥマッピング部１０８がパイロットチャネルをサブキャリアｎに配置する。

ＳＴ２０６では、ＲＥマッピング部１０８は、変数ＲＥ（ｎ）が制御チャネルか否かを判定し、制御チャネルである場合（ＳＴ２０６：ＹＥＳ）、ＳＴ２０７に移行し、制御チャネルではない場合（ＳＴ２０６：ＮＯ）、ＳＴ２０８に移行する。

ＳＴ２０７では、ＲＥマッピング部１０８が制御チャネルをサブキャリアｎに配置し、ＳＴ２０８では、情報チャネルをサブキャリアｎに配置する。

ＳＴ２０９では、サブキャリアｎ＝０〜Ｎ−１の各サブキャリアについてループ処理が終了した場合には、ＳＴ２１０に移行し、ループ処理が終了していない場合には、ＳＴ２０１に戻る。

ＳＴ２１０では、離散配置部１０９がサブキャリア離散配置パターン情報に基づいて、パイロットチャネル、制御チャネル及び情報チャネルがマッピングされたＲＥを複数の周波数に離散配置する。

以上の処理を、全てのサブキャリア群において１ＯＦＤＭシンボルごとに実施する。

このように、サブキャリア群の端にパイロット信号を配置することにより、離散配置された周波数帯の端にパイロット信号が配置されるタイミングが必ず存在することとなる。したがって、受信側装置では、サブキャリア群の端に位置するサブキャリアについても内挿補完によるチャネル推定を行うことができるので、外挿補間を減らし、チャネル推定精度を向上させることができる。

次に、ＲＥマッピング部１０８及び離散配置部１０９における処理の様子について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、ＲＥマッピング部１０８が情報信号、制御信号、パイロット信号をＲＥにマッピングした様子（マッピングパターン）を示している。図７（ａ）より、サブキャリア群の端にパイロット信号が追加された様子が分かる。

図７（ｂ）は、離散配置部１０９が図７（ａ）に示したマッピングパターンを複数の周波数帯（図７（ｂ）では、周波数帯Ａ〜Ｃ）に離散配置した様子を示している。

このように、実施の形態１によれば、離散ＯＦＤＭ方式において、配置調整部１０７が、無線送信装置１００に割り当てられた複数の周波数にそれぞれ対応するサブキャリア群の端にパイロット信号を配置することにより、サブキャリア群の端に位置するサブキャリアについても内挿補完を用いてチャネル推定を行うことができるので、チャネル推定精度を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、配置調整部１０７がサブキャリア群の端に位置するサブキャリアにパイロット信号を追加するものとして説明した。しかし、本発明はこれに限らず、図８に示すように、配置調整部１０７は、サブキャリア群の端に予めパイロット信号がマッピングされる場合には、パイロット信号を追加しなくてもよい。

また、配置調整部１０７は、サブキャリア群の端にパイロット信号を追加したことにより、マッピングパターンの示す配置位置にマッピングされるパイロット信号と近接する場合には、そのパイロット信号の配置位置を調整し、追加したパイロット信号との間隔を調整してもよい。一般的に、パイロット信号の密度が高い範囲の方がチャネル推定の精度は高まる。そのため、パイロット信号が近接している箇所と離れて配置されている箇所が混在している場合には、配置位置によってチャネル推定の精度に偏りが発生してしまい、推定結果の信頼性が低くなる。したがって、本実施の形態を適用したことでパイロット信号が近接してしまうことになる場合には、パイロット信号の配置位置を分散させることで、チャネル推定の精度を安定させることができる。このとき、周波数帯によって間隔を変えてもよい。特に、周波数選択性フェージング等により特定の周波数のみチャネル特性の変動が激しいことが分かっている場合には、その周波数のパイロット信号の間隔を短くした方がより正確にチャネル特性の変動を推定できる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る無線送信装置の構成は、実施の形態１の図５に示した構成と同様であり、一部の機能が異なるのみなので、異なる機能について、図５を援用して説明する。

本発明の実施の形態２に係るサブキャリア配置部１０６における処理手順について、図９を用いて説明する。ただし、図９が図６と共通する部分には、図６と同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

ＳＴ３０１では、配置調整部１０７は、サブキャリアｎは所定数以下のサブキャリアからなるサブキャリア群の端に位置するか判定する。サブキャリアｎがサブキャリア群の端に位置する場合（ＳＴ３０１：ＹＥＳ）、ＳＴ２０５に移行し、サブキャリア群の端に位置しない場合（ＳＴ３０１：ＮＯ）、ＳＴ２０４に移行する。

このように、所定数以下のサブキャリアからなるサブキャリア群の端にパイロット信号を配置することにより、無線送信装置１００に割り当てられた周波数の帯域が狭い場合に、外挿補間を減らし、チャネル推定精度を向上させることができる。また、所定数を超えるサブキャリアからなるサブキャリア群の端にパイロット信号を配置しないことにより、その分のＲＥに情報信号をマッピングすることができるので、リソースを有効に利用することができる。すなわち、サブキャリア数が少ない周波数帯では、パイロット信号数も少なくなるので、外挿補完しかできなかったり、外挿補完に利用するチャネル特性の傾向の情報が得られにくかったりする。一方、サブキャリア数の多い周波数帯では、マッピングパターンの示す配置位置にマッピングされるパイロット信号のみでも内挿補完できる箇所が多く、その内挿補完によって得た情報等を用いることで、比較的高い精度で外挿補完を行うこともできる。そのため、サブキャリア数に応じて、サブキャリア群の端に、パイロット信号をマッピングするか情報信号をマッピングするかを切り換えることで、実用上の不都合が少ない精度でチャネル推定を行いつつ、リソースを有効利用することができる。

次に、ＲＥマッピング部１０８及び離散配置部１０９における処理の様子について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、ＲＥマッピング部１０８が情報信号、制御信号、パイロット信号をＲＥにマッピングした様子（マッピングパターン）を示している。図１０（ａ）より、サブキャリア数の少ないサブキャリア群の端にパイロット信号が追加され、サブキャリア数の多いサブキャリア群の端にパイロット信号が追加されていない様子が分かる。

図１０（ｂ）は、離散配置部１０９が図１０（ａ）に示したマッピングパターンを複数の周波数帯（図１０（ｂ）では、周波数帯Ａ〜Ｃ）に離散配置した様子を示している。

このように、実施の形態２によれば、配置調整部１０７が、所定数以下のサブキャリアからなるサブキャリア群の端にパイロット信号を配置することにより、無線送信装置１００に割り当てられた周波数の帯域が狭い場合に、外挿補間を減らし、チャネル推定精度を向上させることができる。また、所定数を超えるサブキャリアからなるサブキャリア群の端にパイロット信号を配置しないことにより、リソースを有効に利用することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る無線送信装置の構成は、実施の形態１の図５に示した構成と同様であり、配置調整部１０７の機能が異なるのみなので、異なる機能について、図５を援用して説明する。

配置調整部１０７は、サブキャリア離散配置パターン情報に基づいて、変調部１０５から出力されたパイロット信号（予めマッピングパターンが決められたパイロット信号）に対して、離散配置した際、割り当てられた複数の周波数にそれぞれ対応するサブキャリア群の端にパイロット信号を追加し、パイロット信号を追加した分、予めマッピングパターンが決められたパイロット信号を時間方向に削減して、ＲＥマッピング部１０８に出力する。

このように、周波数方向にパイロット信号を追加した分、時間方向のパイロット信号を削減することにより、リソースを有効に利用することができる。また、時間方向のパイロット信号を削減していることから、時間方向のチャネル変動が少ない場合に適用することができる。

本発明の実施の形態３に係るＲＥマッピング部１０８及び離散配置部１０９における処理の様子について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、ＲＥマッピング部１０８が情報信号、制御信号、パイロット信号をＲＥにマッピングした様子（マッピングパターン）を示している。図１１（ａ）より、サブキャリア群の端にパイロット信号を追加した分、予めマッピングされるパイロット信号を時間方向に削減する様子が分かる。

図１１（ｂ）は、離散配置部１０９が図１１（ａ）に示したマッピングパターンを複数の周波数帯（図１１（ｂ）では、周波数帯Ａ〜Ｃ）に離散配置した様子を示している。

このように、実施の形態３によれば、配置調整部１０７が、サブキャリア群の端にパイロット信号を配置すると共に、予めマッピングパターンが決められたパイロット信号を時間方向に削減することにより、リソースを有効に利用することができる。

なお、本実施の形態では、配置調整部１０７が予めマッピングパターンが決められたパイロット信号を時間方向に削減するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、パイロット信号を時間方向に削減した上で、時間方向にシフトしてもよい。また、パイロット信号を削減せずに、時間方向にシフトしてもよい。時間方向へのシフトは、早める方向でも遅らせる方向でもよい。このようにすれば、サブキャリア群の端に配置されたパイロット信号と、削減後に残ったパイロット信号とのタイミングを分散させることができるので、パイロット信号数が少なくてもチャネル推定の精度を上げることができる。また、パイロット信号をシフトすると、一部のパイロット信号の送信されるタイミングが別の時間帯に移る。したがって、サブキャリア群の端にパイロット信号が配置されている時間帯におけるパイロット信号の数は減るので、当該時間帯においては、本実施の形態と同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上記説明は一例であり、種々の変形が可能である。

上述した実施の形態１〜３では、離散ＯＦＤＭ方式を対象としていたが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、サブキャリア群を離散配置しない従来のＯＦＤＭ方式においても、上述した実施の形態１〜３を適用しても良い。この場合でも、チャネル推定の精度は向上するため、通信環境が悪い場合に有益である。

本発明にかかる無線送信装置及び無線送信方法は、移動通信システムにおける無線通信基地局装置及び無線通信端末装置等に適用できる。

１０１、１０３ 符号化部
１０２、１０４、１０５ 変調部
１０６ サブキャリア配置部
１０７ 配置調整部
１０８ ＲＥマッピング部
１０９ 離散配置部
１１０ ＩＦＦＴ部
１１１ 無線送信部
１１２ アンテナ

Claims (3)

1. 複数の周波数で構成される周波数帯に対応するサブキャリア群が所定数以下のサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに第１パイロット信号を配置し、前記サブキャリア群が前記所定数より多くのサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに前記第１パイロット信号を配置しない配置調整手段と、
   前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに配置された前記第１パイロット信号、及び、予めマッピングパターンが決められた第２パイロット信号を周波数及び時間によって定義されるリソースにマッピングするマッピング手段と、
   前記リソースにマッピングされた信号を、前記周波数帯を構成する各周波数に配置する配置手段と、
   を具備する無線送信装置。
2. 前記配置調整手段は、複数の周波数帯それぞれに対応するサブキャリア群のうち、前記所定数以下のサブキャリアからなるサブキャリア群の端に位置するサブキャリアに前記第１パイロット信号を配置し、前記所定数より多くのサブキャリアからなるサブキャリア群の端に位置するサブキャリアに前記第１パイロット信号を配置せず、
   前記マッピング手段は、前記第１パイロット信号、及び、前記複数の周波数帯それぞれにおけるマッピングパターンが決められた前記第２パイロット信号を前記リソースにマッピングし、
   前記配置手段は、前記リソースにマッピングされた信号を、前記複数の周波数帯を構成する各周波数に離散配置する、
   請求項１に記載の無線送信装置。
3. 無線送信装置における無線送信方法であって、
   複数の周波数で構成される周波数帯に対応するサブキャリア群が所定数以下のサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに第１パイロット信号を配置し、前記サブキャリア群が前記所定数より多くのサブキャリアからなる場合、前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに前記第１パイロット信号を配置しないステップと、
   前記サブキャリア群の端に位置するサブキャリアに配置された前記第１パイロット信号、及び、予めマッピングパターンが決められた第２パイロット信号を周波数及び時間によって定義されるリソースにマッピングするステップと、
   前記リソースにマッピングされた信号を、前記周波数帯を構成する各周波数に配置するステップと、
   を具備する無線送信方法。

Images