JPWO2009069630A1 - 無線通信システム、無線送信装置、無線通信方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々をサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置において、周波数信号をセグメント内周波数信号数の周波数信号からなるセグメント毎に分割する際、該セグメント内周波数信号数に、周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部と、セグメントを構成する周波数信号数が制御部にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、周波数信号をセグメント化し、各セグメントを構成する周波数信号を連続したサブキャリアに割り当てる割り当て部とを具備する。

Description

本発明は、無線通信システム、無線送信装置、無線通信方法およびプログラムに関するものであり、特に１つまたはそれ以上の周波数信号を複数の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る無線通信システム、無線送信装置、無線通信方法およびプログラムに関する。
本願は、２００７年１１月２６日に、日本に出願された特願２００７−３０４３２１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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端末装置への通信）においては、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple 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-ary 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）では送信電力増幅時に送信信号に歪みが生じるという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（例えば、非特許文献１）。図７は、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭを用いた送信装置の構成を示す概略ブロック図である。入力された情報データである送信データを符号化部１００が誤り訂正符号化し、変調部１０１がＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：２相位相偏移変調）などの変調を施す（以下、本明細書ではこの変調を施すことを「１次変調」という）。さらにＳ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１０２により時間軸信号を並列信号に変換した後に、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）部１０３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する。

この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。ＩＤＦＴ部１０５は、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。また、ＯＦＤＭ信号のように、ガードインターバルを挿入することでシンボル間干渉なくデータを処理することが可能となる（本明細書ではガードインターバルを挿入する間隔、即ち、ＤＦＴを行うデータ処理単位をシンボルと称する）。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８Ａ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８Ｂ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が選択できるわけではなく、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。
また、適応制御（Adaptive Modulation and Coding Scheme：AMCS）として伝搬路の状態に合わせて１次変調方式を変更することが提案されている。これは、使用する帯域の伝搬路の品質を表すＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：信号対雑音比）やＳＩＮＲ（Signal to Noise and Interference Ratio：信号対雑音干渉比）と目標とする誤り率に応じて、変調方式あるいは符号化率などを変更する方法である。

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。この非特許文献２中には、前述の配置規則（Ｌ配置、Ｄ配置）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（以下セグメントと称する）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−ｘ配置と定義する、ここでｘは同一セグメントに割り当てられる周波数信号数である）。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。最適な配置のみを考慮するとピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性が劣化するが、セグメント内の周波数信号数を多くすることで、ＰＡＰＲ特性の劣化を、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とした場合は、最適なサブキャリアを選択することが可能となる。この場合、ＰＡＰＲが高くなり、同じサブキャリア数のＯＦＤＭ信号に近づく。

また、次のことが知られている（非特許文献２）。セグメント内周波数信号数が多いほど、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲは小さい、すなわちＰＡＰＲ特性は優れている。ＰＡＰＲ特性が優れているということは、高瞬時電力の発生確率が低いことを意味する。また、セグメント内周波数信号数が少ないほど、誤り率特性がよい。以下、本明細書においては、セグメント内周波数信号数をｘｘとする方法をＬＳ−ｘｘと示す。
更に、適応制御として、使用する周波数信号数を通常の１／２（ハーフレート）や１／４（クオーターレート）にすることで、干渉存在下でもスループットの低下を生ずることなく、通信を行うことができることが知られている。このレートを落とす際にＬＳ−ｘｘ配置が使用され、該非特許文献においてはサブキャリア総数を６４とする場合に、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲと誤り率特性の関係からＬＳ−８が推奨されている（以上、非特許文献２）。

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、以降、「スペクトラム制御シングルキャリア通信方式」という。
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、従来のＬ配置、Ｄ配置の使用方法にあっては、優れたＰＡＰＲ特性を得ることができるが、周波数信号を割り当てるサブキャリアを選択する自由度が低いために、伝搬路品質の良好なサブキャリアを用いることができず、通信効率が劣化することがあるという問題がある。
また、従来の周波数信号を減らすときにＬＳ−８配置にする方法にあっても、優れたＰＡＰＲ特性が得られていても、ＬＳ−８配置では周波数信号を割り当てるサブキャリアを選択する自由度が低いために、伝搬路品質の良好なサブキャリアを用いることができず、通信効率が劣化することがあるという問題がある。また、サブキャリアの伝搬路品質が良好で誤り率に余裕があるにも関わらず、充分に低いピーク対平均電力比ＰＡＰＲが得られないために、増幅時に波形が歪み、他セルへの干渉波を発生させてしまい、システム全体の通信効率が劣化することがあるという問題がある。

解決しようとする問題点は、優れた通信効率とＰＡＰＲ特性を得られる無線通信システム、無線送信装置、無線通信方法およびプログラムを提供するという点である。

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、本発明の無線通信システムは、１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々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有する無線通信システムにおいて、前記無線送信装置または前記無線受信装置は、前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際、該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部を具備し、前記無線送信装置は、前記セグメントを構成する周波数信号数が前記制御部にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る割り当て部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、前記制御部は、前記セグメント内周波数信号数に加えて、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数、または、前記１次変調の方式のうち、少なくともいずれか１つのパラメータの値であって、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、前記所定の通信品質を満たす値を制御情報として選ぶことを特徴とする。

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、前記制御部は、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせの中から、干渉波の電力量が増加するに従い、前記サブキャリア数が少なくなるように組み合わせを選択し、制御情報と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、前記制御部は、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせの中から、前記所定の通信品質を満たし、かつ、伝送速度が最大となる組み合わせを選択し、前記無線送信装置から前記無線受信装置への信号に対する干渉波の電力量が所定の値より大きいときは、選択した前記組み合わせのうち、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数が最も少ない組み合わせの中から制御情報を選ぶことを特徴とする。

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、前記制御部は、前記１次変調の方式を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせから前記所定の通信品質を満たし、かつ、伝送速度が最大となる組み合わせを選択し、前記無線送信装置から前記無線受信装置への信号に対する干渉波の電力量が所定の値より小さいときは、選択した前記組み合わせのうち、前記１次変調の方式の変調多値数が最も少ない組み合わせの中から制御情報を選ぶことを特徴とする。

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、前記制御部は、選んだ前記値のうち、前記セグメント内周波数信号数が最大となる値を制御情報として選ぶことを特徴とする。

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、前記制御部は、前記無線送信装置の送信電力が予め決められた閾値より大きいときは、前記セグメント内周波数信号数が予め決められた閾値より小さい値の組み合わせを、制御情報として選ぶ対象から除くことを特徴とする。

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、前記制御部は、前記制御部は、前記無線送信装置の供給可能電力が予め決められた閾値より小さいときは、前記セグメント内周波数信号数が予め決められた閾値より小さい値の組み合わせを、制御情報として選ぶ対象から除くことを特徴とする。

また、本発明の無線送信装置は、１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々をサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置において、前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際、該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部と、前記セグメントを構成する周波数信号数が前記制御部にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る割り当て部とを具備することを特徴とする。

また、本発明の無線通信方法は、１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々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受信側とを有する無線通信システムにおける無線通信方法において、前記送信側または前記受信側が、前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際の該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする第１の過程と、前記送信側が、前記セグメントを構成する周波数信号数が前記第１の過程にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る第２の過程とを備えることを特徴とする。

また、本発明のプログラムは、１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々をサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置が具備するコンピュータを、前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際の該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部として機能させる。

本発明の無線通信システム、無線送信装置、無線通信方法およびプログラムは、セグメント内周波数信号数を、周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値に決定するので、所定の通信品質を満たすことで、優れた通信効率を得ながらも、セグメント内周波数信号数をなるべく大きな値として、優れたピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性を得ることができる。

この発明の第１から第４の実施形態における移動端末装置が上りリンクにおいて使用するサブキャリア配置の一例を示す図である。 第１から第４の実施形態におけて共通して用いられる移動端末装置２０の構成を示す概略ブロック図である。 第１から第４の実施形態におけて共通して用いられる基地局装置３０の構成を示す概略ブロック図である。 第１から第４の実施形態における各セグメント内周波数信号数における最も平均ＳＩＮＲがよいサブキャリアの組み合わせの例を示す図である。 第１の実施形態におけるある伝搬路におけるＱＰＳＫの誤り率特性の一例である。 第１の実施形態における制御部１３における１次変調方式とセグメント内周波数信号数の決定に関するフローを示す図である。 この発明の第４の実施形態による第２の実施形態と第３の実施形態で示した処理を適応的に切り換えるフローチャートである。 従来のＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭを用いた送信装置の構成を示す概略ブロック図である。 従来のＬ配置による逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴへの入力を示す図である。 従来のＤ配置による逆離散フーリエ変換ＩＤＦＴへの入力を示す図である。

符号の説明

１…符号化部 ２…ディジタル変調部 ３…Ｓ／Ｐ変換部 ４…ＤＦＴ部 ５…セグメント化 ６…サブキャリア割り当て部 ７…ＩＤＦＴ部 ８…ＧＩ挿入部 ９…Ｐ／Ｓ変換部 １０…電力制御部 １１…Ｄ／Ａ変換部 １２…ＲＦ部 １３…制御部 １４…受信部 ２０…移動端末装置 ３０…基地局装置 ３１…送信部 ３２…受信部 ３３…制御部 ３４…品質測定部

以下の実施形態においては、スペクトラム制御シングルキャリア方式の一例であるＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ方式が、セルラの上りリンク（移動端末装置２０から基地局装置３０への通信）に使用される。そして、基地局装置３０では各移動端末装置２０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。その一例としては、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３０で既知の信号を、移動端末装置２０が送信する方法がある。また、本実施形態はＳＩＮＲを基準として変調方式の選択などを行うことを前提としているが、これに限るものではなくＳＮＲ（Signal to Noise Power Ratio：信号電力対雑音電力比）やこれに相当する伝播路品質を表わす他のパラメータを使用してもよい。

以下の実施形態では、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ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２０は６４本のサブキャリアを単位としてアクセスする。即ち同時アクセス可能な移動端末装置２０の最大数は６となる。移動端末装置２０は、通常は６４の周波数信号すなわち全てのサブキャリアを使用する（フルレートあるいは単に「フル」という）。６４の周波数信号のうち、３２の周波数信号すなわち３２のサブキャリアを使用するハーフレート（あるいは単に「ハーフ」という）、１６の周波数信号すなわち１６サブキャリアを使用するクオーターレート（あるいは単に「クオーター」という）では、周波数信号をセグメント分割することが可能となる。ただし、分割する際、セグメント内の周波数信号数は同一とする。以下の実施形態では、ハーフレートおよびクオーターレートの際には、セグメント内の周波数信号数を１、８、１６とするＬＳ−１、ＬＳ−８、ＬＳ−１６を使用可能とする。更にハーフレートに関しては、ＬＳ−１、ＬＳ−８、ＬＳ−１６の他に、セグメント内の周波数信号数が３２のＬＳ−３２も使用可能とする。ただし、以上は単なる例示であり、これに限定されない。

ハーフレート、クオーターレートにおいて、使用されないサブキャリアは他の移動端末装置２０が使用することはなく、ヌルキャリア（使用しないサブキャリア）となる。すなわち、ハーフレートおよびクオーターレートの際には、６４本のサブキャリアのうち、３２本または１６本のみに周波数信号を割り当てるが、残りのサブキャリアについて、周波数信号を割り当てないものの、当該移動端末装置２０が占有し、他の移動端末装置２０には割り当てられることはない。従って、フルレートにおいて１シンボルで６４ｂｉｔｓ送信した場合と、ハーフレートにおいて１シンボルで６４ｂｉｔｓ送信した場合と、クオーターレートにおいて１シンボルで６４ｂｉｔｓ送信した場合とで、伝送効率は同一となる。

また、適応制御による１次変調方式の変更としては説明を簡単にするために誤り訂正の符号化率は一定とし、ディジタル変調方式のみを制御するものとし、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ（１６Quadrature Amplitude Modulation：１６値直交振幅変調）の３種類を使用可能とする。従って移動端末装置２０が通信するときに制御可能となるパラメータは３つあり、それらは、使用サブキャリア（周波数信号と同じ）数（Ｎ−ｓｕｂ）、１次変調方式（ＭＬ）、セグメント内周波数信号数（ＬＳ−ｘ、ｈＬＳ−ｘ、ｑＬＳ−ｘ：ｈはハーフ、ｑはクオーターを意味する）である。表１にそれぞれの組み合わせについて示す。

表１は縦に使用サブキャリア数、横に１次変調方式を割り当て、領域Ａから領域Ｉの９つの組み合わせがあることを示している。また、表中の領域の横に示す値は、その使用サブキャリア数、１次変調方式を選択した場合の１シンボルで送信可能なビット数を示している。例えば領域Ｂの場合、使用サブキャリア数は６４、１次変調方式はＱＰＳＫとなり、１シンボルで送信できるビット数は１２８ビットとなる。本明細書中では、この１シンボルあたりの伝送ビット数を伝送レートと称する場合がある。また、領域の下段には使用可能なセグメント内周波数信号数を示している。使用するサブキャリア数が６４の場合は、分割できないのでＬＳ−６４のみが使用可能となる。また、この配置により送信可能なビット数は変化しない。

サブキャリア総数６４に対してＬＳ−ｘ、ｈＬＳ−ｘ、ｑＬＳ−ｘを実施する際は、サブキャリアを６４／ｘに分割し、その中からＳＩＮＲの高いサブキャリアを選択するものとする。例えば、ＬＳ−４（あるいは、ｈＬＳ−４、ｑＬＳ−４）の場合、全サブキャリアを１６個に分割する。そしてハーフレートを使用する場合は、ＳＩＮＲの高い８セグメントを、クオーターレートの場合は４セグメントを選択して使用するものとする。これは分割を簡単にするための前提であり、必然性があるものではない。

この配置の例を図１に示す。使用可能サブキャリア総数は６４でありクオーターレートｑＬＳ−４の例である。この図では、サブキャリアを６４／４すなわち各々が４本のサブキャリアからなる１６の領域に分割し、網掛けで示したサブキャリア領域１、領域６、領域１２、領域１５においてサブキャリアが使用されている。各領域は４本のサブキャリアは４本のサブキャリアからなるので、この例では、１６サブキャリアが使用されている。
この分割数、あるいは分割数によって決まるセグメント内周波数信号数に応じて選択するサブキャリア平均のＳＩＮＲとＰＡＰＲ特性が異なるが、分割数が多くなる、すなわちセグメント内周波数信号数が少なくなるに従いＳＩＮＲは改善する傾向に、ＰＡＰＲ特性が劣化する傾向に変化する。即ちＳＩＮＲとＰＡＰＲ特性がトレードオフの関係になる。また、ＰＡＰＲ特性が劣化するという意味は、平均電力に対して高い瞬時電力の信号が出力される確率が高くなるということを意味する。

図２Ａは、本発明における１次変調方式、使用サブキャリア数、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ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ方式の移動端末装置（無線送信装置）２０の構成を示す概略ブロック図である。移動端末装置２０は、符号化部１、ディジタル変調部２、Ｓ／Ｐ変換部３、ＤＦＴ部４、セグメント化部５、サブキャリア割り当て部６、ＩＤＦＴ部７、ＧＩ挿入部８、Ｐ／Ｓ変換部９、電力制御部１０、Ｄ／Ａ変換部１１、ＲＦ部１２、制御部１３、受信部１４を具備する。符号化部１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う。ディジタル変調部２は、符号化された送信データに対して、ＢＰＳＫやＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４相位相偏移変調）などの１次変調を行う。Ｓ／Ｐ（Serial／Parallel）変換部３は、符号化、変調等が施された時間領域信号をＤＦＴ部４に入力するためにシリアル／パラレル変換を行う。ＤＦＴ部（時間−周波数変換手段）４は、シリアル／パラレル変換された時間領域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。セグメント化部５は、指定される周波数信号数毎に、ＤＦＴ部４の出力した周波数信号についてセグメント化を行う。

サブキャリア割り当て部６は、セグメント化された周波数信号を、送信するサブキャリアに割り当てる。ＩＤＦＴ部（周波数−時間変換手段）７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。ＧＩ挿入部８は、ＩＤＦＴ部７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。Ｐ／Ｓ変換部９は、ＧＩ挿入部８の出力に対してパラレル／シリアル変換を行う。電力制御部１０は、Ｐ／Ｓ変換部９が出力した信号の電力を制御する。ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換部１１は、電力制御部１０の出力に対しディジタル信号をアナログ信号に変換する。なお、ＩＤＦＴ部７、ＤＦＴ部４などの空間変換においては、空間変換前後で総電力は変わらないものとしている。また、制御部１３は、ディジタル変調部２、Ｓ／Ｐ変換部３、ＤＦＴ部４、セグメント化部５、サブキャリア割り当て部６、電力制御部１０に対して適応制御を行う。受信部１４は、基地局装置３０が送信したデータと伝搬路品質などの制御情報とを受信して、受信データを出力するとともに、制御情報を制御部１３に入力する。

なお、図２に構成を示した本実施形態の移動端末装置２０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）と呼ばれる公知の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）と呼ばれる方式など、その他のスペクトラム制御シングルキャリア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。

また、制御部１３が出力する制御情報Ａは、ディジタル変調部２に対して１次変調方式を指定する情報である。制御部１３が出力する制御情報Ｂは、Ｓ／Ｐ変換部３とＤＦＴ部４とに対して使用するサブキャリア数を指定する情報である。制御部１３が出力する制御情報Ｃは、セグメント化部５に対してセグメント内周波数信号数を指定する情報である。
制御部１３が出力する制御情報Ｄは、サブキャリア割り当て部６に対して基地局装置３０等により指定された使用するサブキャリアを指定する情報である。制制御部１３が出力する御情報Ｅは、電力制御部１０に対して送信電力を制御する情報である。

図２Ｂは、移動端末装置２０と通信する基地局装置３０の構成を示す概略ブロック図である。基地局装置３０は、送信部３１、受信部３２、制御部３３、品質測定部３４を具備する。送信部３１は、入力された送信データおよび制御部３３から受けた制御データを、アンテナを介して移動端末装置２０に送信する。受信部３２は、アンテナを介して移動端末装置２０からの受信データと制御データとを受信して、受信データを出力するとともに、受信した制御データを制御部３３に渡す。制御部３３は、受信部３２から受けた制御データに基づき、上りリンクおよび下りリンクのスケジューリングを行うとともに、品質測定部３４から受けた各移動端末装置２０のＳＩＮＲを、その移動端末装置２０へ送信するように送信部３１に指示する。品質測定部３４は、各移動端末装置２０について各サブキャリアのＳＩＮＲを測定して、制御部３３に渡す。

［第１の実施形態］
本実施形態では、セグメント内周波数信号数を変えることにより実現できる適応制御について示す。説明を簡単にするため、制御情報ＡはＢＰＳＫ、ＱＰＳＫの２通りから選択するものとし、制御情報Ｂは３２サブキャリアを使用で固定とする（使用可能サブキャリア総数６４）。なお、制御情報Ｄすなわちサブキャリアの割り当ては、セグメント内周波数信号数に応じて後述のように適切に選択される。また、本実施形態では各サブキャリアのＳＩＮＲが送信相手の基地局装置３０より通知されるなどして、移動局装置２０において既知であることを前提としている。従ってここでは、移動局装置２０の制御部１３が使用するサブキャリアを決定する場合を示すが、基地局装置３０が使用するサブキャリアを決定し、この決定したサブキャリアを移動局装置２０に通知するようにしてもよい。

まず、セグメント内周波数信号数３２、１６、８、１について、各々一番ＳＩＮＲがよいサブキャリアの組み合わせを制御部１３が選択し、その時の選択したサブキャリアについて平均ＳＩＮＲであるｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔをそれぞれｈＬＳ−３２ｂｅｓｔ、ｈＬＳ−１６ｂｅｓｔ、ｈＬＳ−８ｂｅｓｔ、ｈＬＳ−１ｂｅｓｔとする。図３は、各セグメント内周波数信号数における最も平均ＳＩＮＲがよいサブキャリアの組み合わせの例を示す図である。横軸はサブキャリア番号を示す。サブキャリアは、サブキャリア１からサブキャリア６４まである。ハーフレートでセグメント内信号数が８の場合について説明すると、３２のサブキャリアが使用されるので、セグメントの数は４である。この例では、最初のセグメントは、サブキャリア１〜８を使用し、２番目のセグメントは２１〜２８を使用し、３番目のセグメントはサブキャリア４１〜４８を使用し、４番目のセグメントはサブキャリア５３〜６０を使用する。制御部１３は、このような選択した組合せ各々について、ｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔを算出する。図３では、網掛けをしたサブキャリアが選択されたサブキャリアを表す。

この図からもわかるようにセグメント内周波数信号数が少ないほど、サブキャリアの選択の自由度は高い、すなわちｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔは良い値となる可能性がある。次に、制御部１３は、１次変調方式をＱＰＳＫとした場合の予め決められた目標とするビットエラーレートやパケットエラーレート（以降本明細書ではこれらを代表して「通信品質」という）を達成できるＳＩＮＲであるＣＱ−ｔｑｐｓｋと比較し、ＣＱ−ｔｑｐｓｋを越えるＳＩＮＲを実現できるｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔを選択する。
図４は、ある伝搬路におけるＱＰＳＫの誤り率特性の一例である。図４の横軸はＳＩＮＲ、縦軸は誤り率（ビットエラーレート）である。例えば、通信品質として、誤り率１０^−ｘ２を目標とした場合、ＣＱ−ｔｑｐｓｋは、Ｙ１（ｄＢ）となる。同様に、誤り率を１０^−ｘ３を目標とした場合、ＣＱ−ｔｑｐｓｋはＹ２（ｄＢ）となる。このＹ１やＹ２との比較を行い、ｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔを選択する。なお、制御部１３は、伝搬路における干渉応じて、図４に示すようなＳＩＮＲに対する誤り率特性を算出するが、理論的に求められる信号雑音比ＳＮＲに対する誤り率特性（伝搬路の変動がなく白色ノイズのみが存在する場合の誤り率特性）を用いてもよい。
ただし、複数存在する場合はｘｘがより大きい値を示すｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔ、すなわちピーク対平均電力比ＰＡＰＲがより確率的に小さいものを選択する。

ＣＱ−ｔｑｐｓｋを越えるｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔが存在しない場合、１次変調方式をＢＰＳＫとした場合の目標ＣＱ−ｔｂｐｓｋとの比較を行う。そして同様にＣＱ−ｔｂｐｓｋを越えるＳＩＮＲを実現できるｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔを選択する。ただし、複数存在する場合はｘｘがより大きい値を示すｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔ、すなわちピーク対平均電力比ＰＡＰＲがより確率的に小さいものを選択する。

このようにして、セグメント内周波数信号数を示すｘｘを選択し、同時に１次変調方式を決定する。例えばＣＱ−ｔｑｐｓｋに対してｈＬＳ−８ｂｅｓｔが選択された場合は、制御部１３から、制御情報ＡとしてはＱＰＳＫを選択することを示す制御情報が出力され、制御情報Ｃとしてはセグメント内周波数信号数を８とすることを示す制御情報が出力される。このように、目標となるＳＩＮＲを保つことのできる１次変調方式の中でも、できるだけセグメント内周波数信号数が多いパラメータを設定することで、目標となるＳＩＮＲを満たしながらＰＡＰＲ特性がよい送信方法を選択できることになる。

ＰＡＰＲ特性がよい送信方法を選択することで、瞬時電力が高くなることを確率的に抑えることができるので、データに依存して瞬時電力が大きくなり電力増幅時の非線形歪みによって信号成分が劣化し通信品質が瞬時的に劣化する（送信するデータに依存して、誤りが発生する）ことや帯域外の通信へ信号が漏れこむことによる他の通信システム等への影響を抑えることができる。本実施形態では複数の移動端末装置２０が同時に基地局装置３０にＦＤＭ（Frequency Division Multiplex：周波数分割多重）でアクセスすることを前提としているため、帯域外への影響、すなわち他の移動端末装置２０の送信帯域への影響を抑えることも可能となる。

図５は、制御部１３における１次変調方式とセグメント内周波数信号数の決定に関するフローを示す図である。まず、制御部１３が１次変調を初期化するステップであり、システム上最大の伝送レートを実現できる変調方式を選択し、変数ｍｌに設定する（Ｓ１）。先に示した例の場合は、ＱＰＳＫを設定する。次に、制御部１３は、セグメント内周波数信号数であるｘｘ毎にＳＩＮＲが最高となるサブキャリアグループを選択し、その使用するサブキャリア全体の平均ＳＩＮＲをＬＳ−ｘｘｂｅｓｔに代入する（Ｓ２）。次に、制御部１３は、変数ｍｌに設定されている変調方式を使用するにあたり必要となるＳＩＮＲを変数ＣＱ−ｔｍｌに設定する（Ｓ３）。

変数ＣＱ−ｔｍｌは必要となる通信品質に応じて決定され、本実施形態ではＳＩＮＲで定義される。次に、制御部１３は、ｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔに変数ＣＱ−ｔｍｌを越えるＳＩＮＲを持つものがあるか否かを判定する（Ｓ４）。ステップＳ４の判定にて越えるものがあると判定したときは、制御部１３は、変数ＣＱ−ｔｍｌを越える品質を持つｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔの中から、セグメント内周波数信号数であるｘｘが最大であるものを選択し、そのセグメント内周波数信号数ｘｘを変数Ｘに設定する（Ｓ５）。

そして、制御部１３は、各制御情報を最終的に決める。すなわち、制御情報Ａとして１次変調方式を表す変数ｍｌを設定し、制御情報Ｃとしてセグメント内周波数信号数を表す変数Ｘを設定し、制御情報Ｄとして変数Ｘがセグメント内周波数信号数であるときのｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔを算出する際に選択されたサブキャリアを表す情報を設定し、処理を終了する。一方、ステップＳ４の判定にて越えるものがないと判定したときは、制御部１３は変数ｍｌの設定内容から１次変調方式を変更することが可能か否かを判定する、すなわちステップＳ１およびＳ７にてこれまでに未設定の１次変調方式が有るときは可能と判定し、無いときは不可と判定する。

ステップＳ６にて、１次変調方式を変更可能と判定されたときは、制御部１３は、これまでにステップＳ１およびＳ７にて未設定の１次変調方式の中から最大の伝送レートを実現できる１次変調方式を、変数ｍｌに設定し、ステップＳ３に戻る（Ｓ７）。また、ステップＳ６にて、１次変調方式を変更不可と判定したときは、制御部１３は、セグメント内周波数信号数を表す変数Ｘに１を設定し、Ｘ＝１としてステップＳ９に遷移する（Ｓ８）。このステップＳ８は、これ以上パラメータを変更することはできないことを意味している。従って、ここでフローを中断し送信は行わない方法も考えられるが、ここでは、変数Ｘを１に設定することで、最もノイズや干渉に対して耐性の高い１次変調方式と、できるだけ品質のよいサブキャリアを選択することができるフルレートかつセグメント内周波数信号数が１のＬＳ−１で通信を行うこととする。

ここではセグメント内周波数信号数は設定される全ての値を選択可能としているが、移動端末装置２０の状況、例えば残留供給電力量や必要となる送信電力に応じて、制限をかけてもよい。供給電力量が少ない場合や、高送信電力が必要な場合は、増幅器において瞬時電力が大きい信号が入力されると出力が歪む確率が高くなる。このような場合は、セグメント内周波数信号数を１としない、即ちＬＳ−１を使用しない等の制限をかけることで、通信品質を改善することができる。

本実施形態の最初にも示したが、図２に示す制御情報の決定は基地局装置３０で行われるようにしてもよい。この場合、制御情報の決定を基地局装置３０の制御部３３にて行う場合も、該決定処理のフローは、図５に示すフローと同じであり、基地局装置３０は、決定した各制御情報を下りリンクを通して、移動端末装置２０に通知する。移動端末装置２０の受信部１４が該通知を受信し、制御部１３は該通知が指定する値を各制御情報に設定する。

このように、セグメント内周波数信号数を、周波数信号を割り当てるサブキャリアのＳＩＮＲに基づき、所定の通信品質を満たすことができ、かつ、最も良い伝送レートとなる値のうち、最も大きな値に決定する。このため、セグメント内周波数信号数は、最も良い通信効率を得られる範囲内で、最も大きな値となり、優れたピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性を得ることができる。従って、送信電力増幅時に、アンプの線形領域外を用いてしまうことで送信信号に歪みが生じることを防ぎ、さらに、他セルへの干渉波の発生を抑えることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態において使用する移動端末装置、基地局装置は、第１の実施形態について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明したものと、次の点を除いて同じである。すなわち、移動端末装置においては、制御部の出力する制御情報Ｃ、Ｄが相違し、この点で制御部１３に変更が加えられる。基地局装置についても同様である。この点を主に以下に説明する。第２の実施形態では表１に示すパラメータを選択する第１の実施形態とは別の方法について示す。従って、使用サブキャリア総数としては６４（フル）、３２（ハーフ）、１６（クオーター）から選択可能であり、１次変調方式としても１６ＱＡＭ、ＱＰＳＫ、ＢＰＳＫから選択可能である。また、セグメント内周波数信号数についても、表中に示す種類、すなわちＬＳ−１、８、１６、３２、６４がすべて使用可能とする。本実施形態では孤立セル（干渉があまりない状況）を想定する。この場合、ＳＩＮＲは主にノイズが支配的な要因となる。
予め決められた目標とする通信品質をＥｒｒ−ｔとし、その場合、各１次変調方式に対して必要となる平均のＳＩＮＲをそれぞれ、ＣＱ−ｔｂｐｓｋ、ＣＱ−ｔｑｐｓｋ、ＣＱ−ｔ１６ｑａｍとする。

まず、各セグメント内周波数信号数に対して最高となる平均のＳＩＮＲを算出する。フルレートの場合は、全てのサブキャリアを使用するので選択の余地がなく平均のＳＩＮＲは一通りであり、これをＬＳ−６４ｂｅｓｔとする。ハーフレートの場合は、セグメント内周波数信号数によって、最高となる平均のＳＩＮＲが異なり、それぞれｈＬＳ−３２ｂｅｓｔ、ｈＬＳ−１６ｂｅｓｔ、ｈＬＳ−８ｂｅｓｔ、ｈＬＳ−１ｂｅｓｔとする。クオーターレートの場合、ハーフレートと同様であり、ｑＬＳ−１６ｂｅｓｔ、ｑＬＳ−８ｂｅｓｔ、ｑＬＳ−１ｂｅｓｔとする。第１の実施形態と同様に、以下に説明するパラメータの選択については、移動端末装置２０内の制御部１３か基地局装置３０で行われる処理である。

各１次変調方式におけるターゲットとなる通信品質を満たすために必要となるＳＩＮＲ（以降、「所望ＳＩＮＲ」という）とセグメント内周波数信号数毎に算出されたＳＩＮＲを比較し、所望ＳＩＮＲを越える変調方式の組み合わせを選択する。一例として選択した結果を表２に示す。なお、表において２重線が引かれた組み合わせは所望ＳＩＮＲを満たせなかった組み合わせである。また、表２以降においてｈＬＳ−ｘｘｂｅｓｔの表示においてｂｅｓｔは省略して示している。

表２に示した候補として残った組み合わせの中から伝送レートが最も高い組み合わせを選択すると、通信品質Ｅｒｒ−ｔを満たした上で、単位時間当たり最も多くのデータを送信できるので通信効率がよくなる。表２の場合、フル、ＱＰＳＫ、ＬＳ−６４か、ハーフ、１６ＱＡＭ、ｈＬＳ−１が該当する。ただし、選択した領域に複数の候補がある場合はｈＬＳ−ｘｘ、またはｑＬＳ−ｘｘ各々のうち、ｘｘが最も大きな値を選択する。これは、ＰＡＰＲ特性はｘｘが大きい方が良いからである。表２では選択された領域に候補は１つしかないので、この操作は生じない。このどちらかを選択することになるが、孤立セルの場合、他のシステムへの影響を考慮する必要性はない。このような場合、各端末の判断基準により最適なパラメータ構成を選択することになる。

１つの方法としては１次変調の信号点数が少ない方式（１６ＱＡＭ（４ビット）よりはＱＰＳＫ（２ビット）、ＱＰＳＫよりはＢＰＳＫ（１ビット））を選択する方法が考えられる。これは、１次変調の信号点数が少ない方が様々な有色ノイズに強いと考えられるためである。そこで、第１段階のＳＩＮＲの比較において表２のような結果になった場合、結果的にはフルのＱＰＳＫ、ＬＳ−６４が選択される。図２における制御情報Ａ（１次変調方式）としてはＱＰＳＫ、制御情報Ｂ（サブキャリア数）としては６４、制御情報Ｃ（セグメント内周波数信号数）としては６４、制御情報Ｄ（サブキャリア）としては、ＬＳ−６４ｂｅｓｔを設定する際に使用したサブキャリアが設定される。
更にＰＡＰＲ特性を考慮してパラメータを選択する方法も考えられる。この場合使用するサブキャリア総数が少ない場合、総送信電力（即ち平均電力）が少なくなることを考慮しなくてはならない。

このようにパラメータを選択することで、ターゲットにしている通信品質を確保しながら伝送レートを最大化し、ＰＡＰＲ特性の劣化を最小限に防ぐことが可能となる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態において使用する移動端末装置、基地局装置は、第１の実施形態について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明したものと、次の点を除いて同じである。すなわち、移動端末装置においては、制御部の出力する制御情報Ｃ、Ｄが相違し、この点で制御部１３に変更が加えられる。基地局装置についても同様である。この点を主に以下に説明する。第３の実施形態では、１周波数繰り返しセルラシステムに適応制御を行うＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ方式を使用する場合を示す。１周波数繰り返しセルラシステムとは同一の周波数帯域を全てのセルで使用する方式であり、周波数利用効率は高いものの、隣接するセルの信号による干渉の影響が問題となるシステムである。すなわち、ＳＩＮＲは干渉が支配的な要因となるシステムということができる。
本実施形態を説明するにあたり、使用するパラメータ等は第２の実施形態で示したものと同じである。第１および第２の実施形態と同様に、以下に説明するパラメータの選択については、移動端末装置２０内の制御部１３か基地局装置３０で行われる処理である。

１周波数繰り返しセルラシステムでは近傍のセルに与える影響を考慮する必要がある。
従って、本実施形態では伝送レート、使用するサブキャリアの少ない順でパラメータを選択するとシステム全体の特性は改善される。

各１次変調方式における所望ＳＩＮＲとセグメント内周波数情報数毎に算出されたＳＩＮＲを比較し、所望ＳＩＮＲを越える変調方式の組み合わせを選択する。一例として選択した結果を表３に示す。なお、表において２重線が引かれた組み合わせは所望ＳＩＮＲを満たせなかった組み合わせである。

表３に示した候補として残った組み合わせの中から伝送レートが最も高い組み合わせを選択すると、Ｅｒｒ−ｔを満たした上で、単位時間当たり最も多くのデータを送信できるので通信効率がよくなる。表３の場合、フル、ＢＰＳＫ、ＬＳ−６４か、ハーフ、ＱＰＳＫ、ｈＬＳ−１〜１６、あるいはクオーター、１６ＱＡＭ、ｑＬＳ−１の５の組み合わせが該当する。このうちどれを選択するかについては、先にも示したように、他セルへの影響を考慮すると、ビットあたりの送信電力の少ないパラメータ、即ち、サブキャリア数が少ないパラメータを選択するのが好ましい。

そこで、第１段階のＳＩＮＲの比較において表３のような結果になった場合、結果的にはクオーターの１６ＱＡＭ、ｑＬＳ−１が選択される。これは、伝送レートを優先し、次に使用するサブキャリア数の少なさを優先することで、システム全体としての通信効率が改善されるからである。図２における制御情報Ａ（１次変調方式）としては１６ＱＡＭ、制御情報Ｂ（サブキャリア数）としては１６、制御情報Ｃセグメント内周波数信号数としては１、制御情報Ｄ（サブキャリア）としては、ｑＬＳ−１ｂｅｓｔを設定する際に使用したサブキャリアが設定される。

このようなパラメータ選択方法をとると、各セルで使用するサブキャリア数を少なくするように制御されるため、セル間で互いに与える干渉を低くする結果になる。ターゲットにしている通信品質を確保しながら伝送レートを最大化し、また、他セルへの干渉を削減し、更にはＰＡＰＲ特性の劣化を最小限に防ぐことが可能となる。

第２の実施形態では孤立セル、第３の実施形態では干渉の存在するセルであることを前提としたが、通信帯域内の干渉電力を推定し、推定した干渉電力を所定の閾値と比較することで、ＳＩＮＲの干渉電力への依存性は高いのか低いのかを判定して、第２の実施形態におけるパラメータ選択方法と第３の実施形態におけるパラメータ選択方法を適応的に切り替えるようにしてもよい。

［第４の実施形態］
第４の実施形態において使用する移動端末装置、基地局装置は、第１の実施形態について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明したものと、次の点を除いて同じである。すなわち、移動端末装置においては、制御部の出力する制御情報Ｃ、Ｄが相違し、この点で制御部１３に変更が加えられる。基地局装置についても同様である。この点を主に以下に説明する。第２、第３の実施形態では、選択するパラメータに対して、送信電力を制御しない場合を示したが、その場合、ハーフレートあるいはクオーターレートでは、フルレートと比べて総送信電力が少なくなってしまう。第４の実施形態では送信電力が一定となるように制御される場合について示す。第１、第２、第３の実施形態と同様に、以下に説明するパラメータの選択については、移動端末装置２０内の制御部１３か基地局装置３０で行われる処理である。

電力制御は図２の制御情報Ｅによって行われる。ハーフレートが選択された場合は、信号電力がフルレートの２倍になるように制御され、クオーターレートが選択された場合は信号電力がフルレートの４倍になるように制御される。

パラメータを選択する際、まず、各１次変調方式における所望ＳＩＮＲとセグメント内周波数情報数毎に算出されたＳＩＮＲを比較し、所望ＳＩＮＲを越える変調方式の組み合わせを選択する。一例として選択した結果を表４に示す。本実施形態では送信電力を制御しているため、伝送レートが同じであれば１ビットあたりの送信信号電力は等しくなり、同じ伝送レートを有する領域の候補が最終選択候補として残っていく傾向が強くなる。表４に信号品質により選択されたパラメータの候補を示す。なお、表において２重線が引かれた組み合わせは所要伝搬路の品質を満たせなかった組み合わせである。

表４に示した、これらの候補の中からどのパラメータを選択するかは、移動端末装置２０の状況に応じて選択することになる。例えば、第２の実施形態に示したような孤立セルの場合は、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性のみを考慮してセグメント内周波数信号数が多い組み合わせを選択し、フル、ＢＰＳＫ、ＬＳ−６４を選択するのが、適した選択となる。また、第３の実施形態に示したような１周波数繰り返しセルラシステムの場合は、他セルへの影響を考慮して使用するサブキャリア数の少ないクオーター、１６ＱＡＭの選択が適している。更にセルエッジの移動端末装置２０の場合は、送信電力増幅に用いるアンプをできるだけ効率よく使用したいので、ＰＡＰＲ特性のよいｑＬＳ−１６ｂｅｓｔが選択される。

また、電力供給残量が少ない移動端末装置２０などは予めピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性の悪い組み合わせを選択候補から除くようにしてもよい。この場合、ｈＬＳ−１、８やｑＬＳ−１、８を候補から除くため、フル、ＢＰＳＫ、ＬＳ−６４ｂｅｓｔとハーフ、ＱＰＳＫ、ｈＬＳ−１６ｂｅｓｔ、３２ｂｅｓｔとクオーター、１６ＱＡＭ、ｑＬＳ−１６ｂｅｓｔの４つからの選択となる。

図６は、本実施形態による第２の実施形態と第３の実施形態で示した処理を適応的に切り換えるフローチャートである。第２の実施形態と第３の実施形態はこのフローの一部を使用することで実現可能である。
まず、制御部１３は、１次変調方式とセグメント内周波数信号数の組み合わせ毎に、平均のＳＩＮＲが最もよくなるサブキャリアを選択し、その場合の平均のＳＩＮＲをＬＳ−ｘｘ、ｈＬＳ-ｘｘ、ｑＬＳ-ｘｘに設定する（Ｓ２１）。次に、制御部１３は、当該移動端末装置２０の特性への依存性の有無を判定する（Ｓ２２）、すなわち前述の電力供給残量の多寡や送信電力増幅におけるアンプの使用効率など移動端末装置２０個々の要因で、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性への耐性が有るか否かを判定する。例えば、電力供給残量が少なく、供給可能電力が予め決められた閾値より小さいときは、ＰＡＰＲ特性への耐性がないと判定する。または、送信電力が予め決められた閾値より大きく、ピーク時にアンプの線形領域を超えてしまうときは、ＰＡＰＲ特性への耐性がないと判定する。ここで、ＰＡＰＲ特性への耐性がないときは、特性への依存性があると判定する。ステップＳ２２にてＰＡＰＲ特性の劣化の影響を受けやすい、即ち依存性があると判定したときは、制御部１３は、パラメータの組み合わせからＰＡＰＲ特性の悪いＬＳ−１、ｈＬＳ−１、ｑＬＳ−１を予め削除する（Ｓ２３）。なお、ここでは、セグメント内周波数信号数が１の組み合わせを削除するとしたが、２以下や４以下など、セグメント内周波数信号数が、その他の予め決められた閾値以下の組み合わせを削除するとしてもよい。

ステップＳ２２にて、ＰＡＰＲ特性への耐性がないと判定したとき、および、ステップＳ２３の処理後、制御部１３は、各１次変調方式ｍｌに対応して要求される通信品質を満足するための平均ＳＩＮＲであるＣＱ−ｔｍｌを設定する（Ｓ２５）。このＣＱ−ｔｍｌは１次変調方式により異なる値である。次に、制御部１３は、ＣＱ−ｔｍｌを満たさない候補を削除する（Ｓ２６）。このステップＳ２６の処理は、第２、３の実施形態を説明する表２、３において、表中の候補に２重取り消し線を引いて削除することに相当する。次に、制御部１３は、設定した要求品質を満たす変調方式が存在する領域で最も伝送レートが高い領域を選択する（Ｓ２７）。この段階では複数の領域が選択される可能性がある。
ここで領域とは、表中の領域Ａ〜Ｉを指す。そして、選択された領域の中にもセグメント内周波数信号数に対応して複数の候補が残っている場合がある。

次に、制御部１３は、ステップＳ２７で選択された領域があるか否かを判定する（Ｓ２８）。ここで、選択された領域がないと判定したときは、ステップＳ３０に遷移して、制御部１３は、全ての領域の中で伝送レートが最も低くなる領域を選択し、ステップＳ３３に遷移する。一方、ステップＳ２８で選択された領域があると判定したときは、制御部１３は、移動端末装置２０の通信環境が干渉依存か否かを判定する（Ｓ２９）。この干渉依存か否かの判定は、例えば、干渉電力の絶対量が閾値以上か否かで判定する。また、このステップＳ２９は、孤立セルか干渉セルがあるのかを判定してもよい。ステップＳ２９にて通信環境が干渉依存であると判定されたときは、制御部１３は、ステップＳ２７で選択された領域の中から使用サブキャリア数が最小である領域を選択した後（Ｓ３１）、ステップＳ３３に遷移する。

また、ステップＳ２９にて干渉依存性でないと判定されたときは、制御部１３は、ステップＳ２７で選択された領域の中から１次変調方式の多値数が少ない領域を選択した後（Ｓ３２）、ステップＳ３３に遷移する。この分岐は、第２の実施形態に相当する。ステップＳ３３では、制御部１３は、ステップＳ３０、３１、３２のいずれかで選択された領域からセグメント内周波数信号数が最大のものを選択し、さらに選択した領域のレートに応じて電力制御を行ない、フローを終了する。

以下具体的な場合を代入する。この例として、使用可能なパラメータは表１に示したものであり、通信環境は１周波数繰り返し（干渉依存性が高い）であり、使用するサブキャリア数による送信電力制御を行うものであり、移動端末装置２０はピーク対平均電力比ＰＡＰＲの劣化に大きく影響されるという特性をもつものである場合を例にする。
このような場合、制御部１３は、ステップＳ２３でｈＬＳ−１、ｑＬＳ−１の組み合わせをまず候補から削除する。ここで、ＳＩＮＲを比較した結果を表４に示す。ステップＳ２７では、制御部１３は、領域Ｃ、Ｅ、Ｇを残す。

次にステップＳ２８では選択された領域があるのでステップＳ２９に遷移し、ステップＳ２９において干渉依存性が高いと判定するので、制御部１３は、ステップＳ３１で領域Ｇを選択する。この分岐は、第３の実施形態に相当する。そしてステップＳ３３において、ＬＳ１６を選択する。結果的には制御情報Ａは１６ＱＡＭ、制御情報Ｂは１６、制御情報Ｃは１６となり、制御情報ＤはステップＳ２１で算出のために使用されたサブキャリアが割り当てられる。
このような制御を行う事で、端末特性の依存度や他セルへの干渉を考慮しながら、伝送レートを最大化し、ＰＡＰＲ特性の劣化を最小限に抑えることが可能になる。

また、図２における符号化部１、ディジタル変調部２、Ｓ／Ｐ変換部３、ＤＦＴ部４、セグメント化部５、サブキャリア割り当て部６、ＩＤＦＴ部７、ＧＩ挿入部８、Ｐ／Ｓ変換部９、電力制御部１０、制御部１３の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりこれらの各処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

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変更等も含まれる。

本発明は、スペクトラム制御シングルキャリア通信方式を上りリンクに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。

【０００５】
を選択する自由度が低いために、伝搬路品質の良好なサブキャリアを用いることができず、通信効率が劣化することがあるという問題がある。また、サブキャリアの伝搬路品質が良好で誤り率に余裕があるにも関わらず、充分に低いピーク対平均電力比ＰＡＰＲが得られないために、増幅時に波形が歪み、他セルへの干渉波を発生させてしまい、システム全体の通信効率が劣化することがあるという問題がある。
［００１１］
解決しようとする問題点は、優れた通信効率とＰＡＰＲ特性を得られる無線通信システム、無線送信装置、無線通信方法およびプログラムを提供するという点である。
課題を解決するための手段
［００１２］
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、本発明の無線通信システムは、１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号を周波数領域に配置して通信する無線通信システムであって、前記周波数信号をセグメントに分割して配置する際の周波数位置、前記１次変調の方式を、所定の通信品質を満たすように選択して通信を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、上述の無線通信システムであって、前記セグメントに分割して配置する際の周波数位置、前記１次変調の方式のうち、少なくとも１つを伝搬路品質に基づき選択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、前記セグメントに分割して配置する際に、セグメント数を選択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、前記周波数位置を選択する際に、前記周波数信号を配置するサブキャリア数を決定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、上述のいずれかの無線通信システムであって、前記所定の通信品質を満たす選択候補が複数あるときは、伝送速度が最も大きな選択候補を選択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、前記セグメント数を選択する際の選択候補には、分割しない場合が含まれ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、前記セグメント数を選択する際に、送信電力、送信信号のピーク対平均電力比特性および送信側の残存供給電力量のうち、少なくとも１つに基づき選択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、前記所定の通信品質を満たす選択候補が複数あるときは、前記周波数信号をセグメントに分割する際のセグメント数が最も小さな選択候補を選択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、前記サブキャリア数を選択する際に、同じ送信電力となる組合せであって、前記周波数位置と、１次変調の方式と、サブキャリア数との組合せのうち、伝送速度が最も大きくなる組合せの選択候補を選択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、前記周波数信号を配置するサブキャリア数を、干渉電力に基づき選択することを特徴とする。（１０）
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、前記所定の通信品質を満たす選択候補が複数あるときは、前記サブキャリア数が少ない選択候補を優先して選択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、１次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々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有する無線通信システムにおいて、前記無線送信装置または前記無線受信装置は、前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際、該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部を具備し、前記無線送信装置は、前記セグメントを構成する周波数信号数が前記制御部にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る割り当て部を具備することを特徴とする。
［００１３］
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、前記制御部は、前記セグメント内周波数信号数に加えて、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数、または、前記１次変調の方式のうち、少なくともいずれか１つのパラメータの値であって、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、前記所定の通信品質を満たす値を制御情報として選ぶことを特徴とする。
［００１４］
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、前記制御部は、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせの中から、干渉波の

【０００９】
発明を実施するための最良の形態
［００２６］
以下の実施形態においては、スペクトラム制御シングルキャリア方式の一例であるＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ方式が、セルラの上りリンク（移動端末装置２０から基地局装置３０への通信）に使用される。そして、基地局装置３０では各移動端末装置２０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。その一例としては、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３０で既知の信号を、移動端末装置２０が送信する方法がある。また、本実施形態はＳＩＮＲを基準として変調方式の選択などを行うことを前提としているが、これに限るものではなくＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ：信号電力対雑音電力比）やこれに相当する伝搬路品質を表わす他のパラメータを使用してもよい。
［００２７］
以下の実施形態では、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ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２０は６４本のサブキャリアを単位としてアクセスする。即ち同時アクセス可能な移動端末装置２０の最大数は６となる。移動端末装置２０は、通常は６４の周波数信号すなわち全てのサブキャリアを使用する（フルレートあるいは単に「フル」という）。６４の周波数信号のうち、３２の周波数信号すなわち３２のサブキャリアを使用するハーフレート（あるいは単に「ハーフ」という）、１６の周波数信号すなわち１６サブキャリアを使用するクオーターレート（あるいは単に「クオーター」という）では、周波数信号をセグメント分割することが可能となる。ただし、分割する際、セグメント内の周波数信号数は同一とする。以下の実施形態では、ハーフレートおよびクオーターレートの際には、セグメント内の周波数信号数を１、８、１６とするＬＳ−１、ＬＳ−８、ＬＳ−１６を使用可能とする。更にハーフレートに関しては、ＬＳ−１、ＬＳ−８、ＬＳ−１６の他に、セグメント内の周波数信号数が３２のＬＳ−３２も使用可能とする。ただし、以上は単なる例示であり、これに限定されない。
［００２８］
ハーフレート、クオーターレートにおいて、使用されないサブキャリアは他の移動端末装置２０が使用することはなく、ヌルキャリア（使用しないサブキャリア）となる。すなわち、ハーフレートおよびクオーターレートの際には、６４本のサブキャリアのうち、３２本または１６本のみに周波数信号を割り当てるが、残りのサブキャリアについて、周波

Claims (11)

1. １次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々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有する無線通信システムにおいて、
   前記無線送信装置または前記無線受信装置は、
   前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際、該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部
   を具備し、
   前記無線送信装置は、
   前記セグメントを構成する周波数信号数が前記制御部にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る割り当て部
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記制御部は、前記セグメント内周波数信号数に加えて、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数、または、前記１次変調の方式のうち、少なくともいずれか１つのパラメータの値であって、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、前記所定の通信品質を満たす値を制御情報として選ぶことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記制御部は、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせの中から、干渉波の電力量が増加するに従い、前記サブキャリア数が少なくなるように組み合わせを選択し、制御情報とすることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記制御部は、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせの中から、前記所定の通信品質を満たし、かつ、伝送速度が最大となる組み合わせを選択し、前記無線送信装置から前記無線受信装置への信号に対する干渉波の電力量が所定の値より大きいときは、選択した前記組み合わせのうち、前記周波数信号を割り当てるサブキャリア数が最も少ない組み合わせの中から制御情報を選ぶことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
5. 前記制御部は、前記１次変調の方式を少なくとも含む前記パラメータおよび前記セグメント内周波数信号数の取り得る値の組み合わせから前記所定の通信品質を満たし、かつ、伝送速度が最大となる組み合わせを選択し、前記無線送信装置から前記無線受信装置への信号に対する干渉波の電力量が所定の値より小さいときは、選択した前記組み合わせのうち、前記１次変調の方式の変調多値数が最も少ない組み合わせの中から制御情報を選ぶことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
6. 前記制御部は、選んだ前記値のうち、前記セグメント内周波数信号数が最大となる値を制御情報として選ぶことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の無線通信システム。
7. 前記制御部は、前記無線送信装置の送信電力が予め決められた閾値より大きいときは、前記セグメント内周波数信号数が予め決められた閾値より小さい値の組み合わせを、制御情報として選ぶ対象から除くことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の無線通信システム。
8. 前記制御部は、前記無線送信装置の供給可能電力が予め決められた閾値より小さいときは、前記セグメント内周波数信号数が予め決められた閾値より小さい値の組み合わせを、制御情報として選ぶ対象から除くことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の無線通信システム。
9. １次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々をサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置において、
   前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際、該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部と、
   前記セグメントを構成する周波数信号数が前記制御部にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る割り当て部と
   を具備することを特徴とする無線送信装置。
10. １次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々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受信側とを有する無線通信システムにおける無線通信方法において、
    前記送信側または前記受信側が、前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際の該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする第１の過程と、
    前記送信側が、前記セグメントを構成する周波数信号数が前記第１の過程にて制御情報として選ばれたセグメント内周波数信号数となるように、前記周波数信号をセグメント化し、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る第２の過程と
    を備えることを特徴とする無線通信方法。
11. １次変調した信号を周波数信号に変換し、該変換された周波数信号各々をサブキャリアに割り当てて送信する無線送信装置が具備するコンピュータを、
    前記周波数信号をセグメント内周波数信号数の前記周波数信号からなるセグメント毎に分割する際の該セグメント内周波数信号数に、前記周波数信号を割り当てるサブキャリアの伝搬路品質に基づき、所定の通信品質を満たす値を選び、制御情報とする制御部
    として機能させるためのプログラム。

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