WO2004068758A1

WO2004068758A1 - マルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置及びマルチキャリア無線通信方法

Info

Publication number: WO2004068758A1
Application number: PCT/JP2004/000692
Authority: WO
Inventors: Jun Cheng; Kenichi Miyoshi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2004-08-12
Also published as: US20060083157A1; JP2004266338A; CN1717884A; EP1596515A1

Abstract

マルチキャリア無線通信システム全体のスループットを向上させることができるマルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置及びマルチキャリア無線通信方法。作成した受信ＳＮＲテーブルのユーザ１～４の全サブキャリア１～４に対する受信ＳＮＲ値に基づいて、各サブキャリアの利用可能ユーザ数Ｕ（ｎ）を計算する。利用可能なユーザ数Ｕ（ｎ）が最小のサブキャリアｎ＊を探索し、探索した利用可能なユーザ数Ｕ（ｎ）が最小のサブキャリアｎ＊の中で受信ＳＮＲ値が最大のユーザｋ＊を探索する。そして、サブキャリアｎ＊をユーザｋ＊に割り当てる。

Description

明細書マルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置

及びマルチキヤリァ無線通信方法技術分野

本発明は、マルチキャリア送信装置、マルチキャリア受信装置及びマルチキヤリァ無線通信方法に関する。背景技術

従来、マノレチキャリア変調方式の一つである O F DM (Orthogonal Fre quency Division Multiplexing) を利用した適応マルチユーザ O F DMシステムは、各移動端末の伝搬環境に応じてシステム全体の効率的なスケジユーリングを行うシステムである。

具体的には、各移動端末からフィードバックされた移動端末の信号受信時の SNR (Signal to Noise Ratio) に基づいて、各ユーザに適切な多数のサブキャリアを割り当てて、各サプキャリアに MC S (Modulation C oding Schemes) を選択するというシステムである。また、従来の適応マルチューザ O F DMシステムに適用可能なサブキヤリァ割当方式が例えば次の文献 1において提案されている。

(文献 1) 宇良宗博、原嘉孝、神尾享秀：「高効率データ通信用 M C一 C DMA方式の一検討」，信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE. SST 2000-127, A-P2000-261 RCS2000-261, MW2000 - 252 (2001-03)， pp.105-110 このサブキヤリァ割当方式について、図 1〜図 4を参照して説明する。なお、図 1〜図 3において、細線枠の表部分がユーザ k (k = l〜4) の各サブキャリア n (n= l〜4) に対する受信 SNR ( d B) を示し、太線枠の列部分が利用可能サブキャリア数（S (k) , k = l〜4) 、行部分が利用可能ユーザ数（U (η) , n= l〜4) を示す。

まず、図 1は、受信 SNR値（SNR (d B) ) と、ユーザの利用可能サブキャリア数（S (k) ) と、利用可能ユーザ数（U (n) ) との関係を示しており、 4つのサブキャリア（n = l〜4) が 4人のユーザ（k = 1〜4) において各々受信される際の受信 S NR値を例示している。

また、図中の利用可能サブキャリア数 S (k) は、各ユーザ 1〜4が利用可能なサブキャリア数を示し、利用可能ユーザ数 U (n) は、各サブキャリア 1〜4が利用可能なユーザ数を示している。この図において、各サブキヤリア 1〜 4において所要品質（誤り率、例えば、 B E R = 1 0一² ) を満足する受信 SNR値を 1. 5 d B以上とし、所要品質以下の受信 S NR値のユーザには「0」を設定し、送信不可とする。

まず、図 1において、利用可能ユーザ数 U (n) が一番少ないサブキヤリア 3 (U (3) = 2) に注目すると、ユーザ 2 ( k = 2 ) の利用可能サプキャリア数（S (2) = 3) ヽユーザ 4 (k = 4) の利用可能サブキャリア数 (S (4) = 4 ) より小さいので、サブキヤリア 3をユーザ 2に割り当てる。

次いで、図 1においてサブキャリア 3をユーザ 2に割り当てたので、サブキャリア 3の各ユーザに対する受信 S NR値を「0」にし、新たに利用可能なサブキャリア数 S (k) 及びユーザ数 U (n) を算出した状態を図 2に示す。

図 2において、更にサブキヤリァの割り当てを続けると、ユーザ 2の利用可能サブキャリア数は S (2) = 2と最も小さいため、次の割り当て対象をサブキャリアの割り当てをユーザ 2の 2組（k = 2， 1 = 2) と (k = 2， n = 4) に決定する。

この場合、 2候補のサブキャリアの利用可能ユーザ数は U (2) =U ( 4) =4と等しいので、適当に 1組（k = 2， n = 2) に決定し、サブキャリア 2をユーザ 2に割り当てる。更に、図 2においてサブキャリア 2をユーザ 2に割り当てたので、サブキャリア 2の各ユーザに対する受信 SNR値を「0」にし、新たに利用可能なサブキャリア数 S (k) 及びユーザ数 U (n) を算出した状態を図 3 に示す。

図 3において、ユーザ 2の利用可能サブキャリア数は S (2) = 1と最も小さいため、更にサブキヤリア 4をユーザ 2に割り当てる。

更に、図 3においてサブキャリア 4もユーザ 2に割り当てたので、サブキャリア 4の各ユーザに対する受信 S NR値を「0」にし、新たに利用可能なサブキヤリァ数 S (k) 及びユーザ数 U (n) を算出するが、残ったサブキャリア 1は、ユーザ 1、 3、 4が利用可能サブキャリア数 S ( 1 ) = S (3) = S (4) = 1なので、適当にユーザ 1に割り当てる。

以上のユーザ 1〜4に対するサブキヤリ了 1〜4の割り当て結果をまとめると、図 4に示すようになる（〇：使用， X ：未使用）。すなわち、このサブキャリア割当方式では、最初は利用可能ユーザ数 U (n) が最も小さいサブキャリアから利用可能サブキャリア数 S (k) が少ないユーザが割り当てられるが、以後は利用可能サブキヤリァ数 S (k) が少ないユーザから優先的にサブキヤリァが割り当てられている。

更に、 OF DMシステムに関して、例えば次の文献 2において適応サブキヤリァ割当方式が提案されている。

(文献 2) 藤元潤、永長和孝、森香津夫、小林英雄：「適応サブチャネル割当方式を用いた O F DMシステムに関する検討」 , 信学技報 T ECHNICAL REPORT OF IEICE. DSP2002 - 174, SAT2002 - 124， RCS2002 - 243 (2003 - 01), pp.83-88

この適応サブキヤリァ割当方式では、図 5に示すフローチヤ一トのように、まず、ステップ S 1 0 1では、全ユーザの中で、利用可能なサブキヤリア数が最小のユーザ kを見つけ出し、次に、ステップ S 1 02では、ュ一ザ kの利用可能なサブキヤリァの中から利用可能なユーザ数が最小のサブキャリア nを選定し、その結果としてステップ S 1 0 3では、ユーザ k にサブキヤリア nを割り当てている。

しかしながら、従来のサブキャリア割当方式においては、利用可能サブキヤリァ数が少ないユーザから優先的にサブキヤリァが割り当てられていたため、各サブキャリアは、伝送路状態が最もよい（受信 S N R値が最も大きい）ユーザに割り当てられない場合があり、 O F D Mシステム全体のスループットを低下させるという問題があった。

すなわち、従来のサブキヤリァ割り当て方法では、図 1においてサブキャリア 3をユーザ 2に割り当てているが、サブキヤリア 3に対するユーザ 2の受信 S N R値は「4 . 9 d B」であり、ユーザ 4の受信 S N R値「 1 0 . 9 d B J より小さいため、サブキヤリア 3をユーザ 4に割り当てることが最適と考えられる。

また、特定のユーザに集中してサブキヤリァが割り当てられてしまうため、他のユーザにサブキヤリァが割れ当てられなくなる場合があり、他のユーザの送信ができなくなってしまうという問題があった。発明の開示

本発明の目的は、マルチキヤリァ無線通信システム全体のスループットを向上させることができるマルチキヤリァ送信装置、マルチキヤリァ受信装置及びマルチキヤリァ無線通信方法を提供することである。

本 ¾明の一形態によれば、マルチキャリア送信装置は、複数の周波数を用いて無線通信を行うマルチキヤリァ送信装置であって、各ユーザの受信装置から回線品質情報を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された各ユーザの回線品質情報に基づいて、各サブキヤリァの利用可能ユーザ数を計算する計算手段と、前記計算手段による計算結果から利用可能ュ一ザ数が少ないサブキャリアを選択する選択手段と、前記選択手段により選択されたサブキヤリアを、当該サブキヤリァの割り当て対象である前記利用可能ユーザ数に含まれるユーザのうち前記回線品質が良いユーザに割り当てる割当手段と、を有する。

上記マルチキャリア送信装置において、好ましくは、前記割当手段は、前記回線品質情報に基づいて前記各ユーザの要求品質を設定し、前記選択手段により選択されたサブキヤリアを、当該サブキヤリァの割り当て対象である前記利用可能ユーザ数に含まれるユーザのうち前記回線品質が前記要求品質を満たすユーザに当該サブキヤリアを割り当てる。

上記マルチキャリア送信装置において、好ましくは、前記割当手段は、前記サブキヤリアを割り当てたユーザを、他のユーザに対するサブキヤリァの割り当てが終了するまで、サブキヤリァの割り当て対象から除外する本発明の他の形態によれば、マルチキャリア受信装置は、前記マルチキャリァ送信装置と無線通信を行うマルチキヤリァ受信装置であって、サブキヤリァ毎の回線品質に関する回線品質情報を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された回線品質情報を送信する送信手段と、を有する本発明のさらに他の形態によれば、マルチキャリア無線通信方法は、複数の周波数を用いて無線通信を行うマルチキヤリァ送信装置におけるマルチキヤリァ無線通信方法であって、各ユーザの受信装置から回線品質情報を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した各ユーザの回線品質情報に基づいて、各サブキヤリァの利用可能ユーザ数を計算する計算ステップと、前記計算ステップの計算結果から利用可能ユーザ数が少ないサブキヤリァを選択する選択ステップと、前記選択ステップで選択したサブキヤリアを、当該サブキヤリァの割り当て対象である前記利用可能ユーザ数に含まれるユーザのうち前記回線品質が良いユーザに割り当てる割当ステップと、を有する。

本発明のさらに他の形態によれば、マルチキャリア無線通信方法は、前記マルチキヤリァ無線通信方法を使用するマルチキヤリァ送信装置と無線通信を行うマルチキヤリァ受信装置におけるマルチキヤリァ無線通信方法であって、サブキヤリァ毎の回線品質に関する回線品質情報を推定する推定ステップと、前記推定ステップで推定した回線品質情報を送信する送信ステップと、を有する。図面の簡単な説明

図 1は、従来の受信 S N Rテーブルのサブキヤリァ割当状況を示す図、図 2は、従来の受信 S N Rテーブルのサブキヤリァ割当状況を示す図、図 3は、従来の受信 S N Rテーブルのサブキャリア割当状況を示す図、図 4は、従来の受信 S N Rテーブルのサブキヤリァ割当結果を示す図、図 5は、従来のサブキヤリァ割当動作を説明するためのフロー図、図 6は、本発明の一実施の形態に係る送信装置と受信装置の構成を示すブロック図、

図 7は、本発明の一実施の形態に係る送信装置内のサブキャリア変調方式割当処理部の動作を説明するためのフロー図、

図 8は、. 本発明の一実施の形態に係る受信 S N Rテーブルのサブキヤリァ割当状況を示す図、

図 9は、本発明の一実施の形態に係る受信 S N Rテーブルのサブキヤリァ割当状況を示す図、

図 1 0は、本発明の一実施の形態に係る受信 S N Rテープルのサブキヤリア割当結果を示す図、である。発明を実施するための最良の形態

本発明の骨子は、利用可能ユーザ数が少ないサブキャリアを回線品質が良いユーザに優先的に割り当てることにより、マルチキヤリァ無線通信システム全体のスループットを向上させることである。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。図 6は、本発明の一実施の形態に係るマルチキヤリァ送信装置及びマルチキヤリァ受信装置の各構成を示すプロック図である。

図 6に示すマルチキャリア送信装置（以下単に「送信装置」という） 1 00は、変調部 1 0 1— 1〜： L 0 1— N、逆高速フーリェ変換（ I F F T ) 部 1 0 2、ガードィンターパル（G I ) 揷入部 1 0 3、送信 R F部 1 0 4、送受信共用アンテナ 1 0 5、受信 R F部 1 0 6、回線品質情報取出部 1 0 7、サブキャリア Z変調方式割当処理部 1 0 8及び割当結果記憶部 1 09とから主に構成される。

また、図 6に示すマルチキャリア受信装置（以下単に「受信装置」という） 20 0は、送受信共用アンテナ 20 1、受信 R F部 20 2、ガードィンターバル（G I ) 除去部 20 3、高速フーリエ変換（F F T) 部 204 、回線品質推定部 20 5、等化器 2 06、復調部 20 7— 1〜2 0 7— N 、パラレル Zシリアル変換（P/S) 部 20 8、サブキヤリァ及び変調方式割当情報取出部 2 0 9及び送信 RF部 2 1 0とから主に構成される。この受信装置 200は、マルチキヤリァ無線通信システムにおけるユーザの中で k 0番目のユーザの移動局である。

変調部 1 0 1— 1〜1 0 1— Nは、各々異なる符^変調機能を有し、例えば、符号化率 1 Z 2の 64 Q AM (Quadrature Amplitude Modulation ) , 1 6 QAM, Q P S (Quadrature Phase Shift Keying) ， B P S (Binary Phase Shift Keying) といった変調方式を探用する。変調部 1 0 1— 1〜 1 0 1 _Nは、割当結果記憶部 1 0 9に記憶されたユーザ 1 〜Kに対するサブキヤリァ割当結果と、サブキヤリァ /変調方式割当処理部 1 08から入力される変調方式割り当て情報 r _Ρ ， η = 1 , 2, · · · , Νに基づいて、各ユーザ 1〜Κの送信情報の変調方式を決定し、各ュ一ザ 1〜Κの送信情報を変調して変調信号 Xい X ₂ , ■ · ·， χ _Νを I F F T部 1 0 2に出力する。 I F F T部 1 0 2は、変調部 1 0 1— 1〜； L 0 1—Νから入力される各変調信号 Xい X _{2 )} ■ · ·， x _Nのサブキャリア成分を逆高速フーリエ変換して時間領域に変換して時間波形信号を G I揷入部 1 0 3に出力する。

G I揷入部 1 0 3は、 I F FT部 1 0 2から入力された時間波形信号に、遅延に対する特性を改善するガードインターバルを揷入して送信 R F部 1 04に出力する。

送信 R F (Radio Frequency) 部 1 04は、 G I揷入部 1 0 3から入力された時間波形信号を R F帯にアップコンパージョンして送受信共用アンテナ 1 0 5から OF DM信号を送信する。

受信 R F部 1 06は、各ユーザ 1〜Kの受信装置から送信される信号を送受信共用アンテナ 1 0 5から受信し、その受信信号を回線品質情報取出部 1 0 7に出力する。

回線品質情報取出部 1 0 7は、受信 R F部 1 0 6から入力される受信信号から各ユーザ 1〜Κの受信装置から送信された回線品質情報を取り出してサブキヤリァ /変調方式割当処理部 1 08に出力する。

サブキャリア変調方式割当処理部 1 08は、回線品質情報取出部 1 0 7から入力される各ユーザ 1〜Κの回線品質情報（受信 SNR) と、各ュ一ザ 1〜Κの送信情報に設定された Q o S (Quality of Service) (例えば、各ユーザの要求データ伝送率と誤り率）に基づいて、各ユーザ 1〜K にサブキヤリァと変調方式を割り当て、サブキヤリァ割り当て結果としてマトリクスデータ [a_k, _η] _ΚΧΝを割当結果記憶部 1 0 9に記憶するとともに、変調方式割り当て情報を変調部 1 0 1— 1〜 1 0 1—Νに出力する割当結果記憶部 1 0 9は、サブキャリア/変調方式割当処理部 1 0 8から入力されるユーザ 1〜Κに対するサブキヤリァ割り当て結果が設定されたマトリクスデータ [a _k, _η] _ΚΧΝを記憶する。

受信 R F部 202は、送受信共用アンテナ 20 1から OF DM信号を受信して G I除去部 20 3とサブキャリア及び変調方式割当情報取出部 20 9に出力する。

G I除去部 20 3は、受信 R F部 20 2から入力された O F D M信号からガードィンターバルを除去して F FT部 2 04に出力する。

F FT部 2 04は、 G I除去部 20 3から入力されたガードインターパル除去後の O F DM信号を高速フーリエ変換（F FT) して時間領域から周波数領域に変換する。この F FTにより複数のサブキヤリアにより伝送されたシンボル信号 X 'い X ' ₂ , · ■ ■， X '！^が取り出されて、等化器 2 06と回線品質推定部 20 5に出力される。

回線品質推定部 2 0 5は、 F FT部 2 04から入力された各シンボル信号 χ ' ^ X ' ₂, · · ■， X ' _Νの受信 SNRを算出して回線品質を推定し、その各回線品質情報を等化器 2 06と送信 RF部 2 1 0に出力する。等化器 20 6は、回線品質推定部 20 5から入力された k 0番目ユーザの各回線品質情報（伝送路情報 h_{k 0}， _n (n= 1 , ■ · · , N) ) に基づいて、 F FT部 204から入力された各シンボル信号に含まれる振幅 -位相のひずみ成分を補正して復調部 20 7— 1〜 2 0 7 _Nに出力する。復調部 20 7— 1〜20 7—1^は、変調部 1 0 1— 1〜； L 0 1— Nに対応した復調機能を各々有し、サブキヤリァ及び変調方式割当情報取出部 2 0 9から入力されたユーザ k 0のサブキヤリァ及び変調方式割当情報に基づいて、等化器 20 6から入力されるユーザ k 0の当該サブキヤリァのシンボル信号の復調方式を決定し、等化器 20 6から入力される補正後のュ一ザ k 0のシンボル信号を復調して各信号の検波を行い、並列データを P /S部 2 08に出力する。

PZS部 2 0 8は、復調部 2 0 7— 1〜 2 0 7一 Nから入力されたユーザ k 0の並列データを直列データに変換した後、ユーザ k 0の所望の受信データとして出力する。

サブキャリア及び変調方式割当情報取出部 20 9は、受信 RF部 20 2 から入力された O F DM信号からユーザ k 0のサブキヤリァ及ぴ変調方式割当情報を取り出して復調部 20 7 - 1 - 20 7— Nに出力する。

送信 R F部 2 1 0は、回線品質推定部 20 5から入力されたユーザ k 0 の回線品質情報を送受信共用アンテナ 2 0 1から送信する。

次に、上記構成を有する送信装置 1 0 0内のサブキャリア Z変調方式割当処理部 1 0 8の動作について、図 7に示すフローチヤ一トを用いて説明する。

なお、サブキャリア Z変調方式割当処理部 1 0 8では、従来でも説明した利用可能ユーザ数 U (n) だけでなく、受信 SNR (g _k, J をパラメータに加えて、サブキャリアの割り当てを行う。具体的には、利用可能ュ一ザ数 U (n) の少ないサブキャリア n *を受信 S NR (g_k, _n) の高いユーザ k *に割り当てる。

この場合、サブキヤリア n *及びユーザ k *は、以下の (式 1) 、 (式 2) で表すものであり、図 2のフローチャートにおいて適宜用いる。（式 1 ) は、利用可能ユーザ数 U (n) が最小のサブキャリアをサブキャリア n*の引数とすることを示し、（式 2) は、受信 SNR値が最大のユーザをユーザ k *の引数とすることを示している。なお、以下の処理では、ュ一ザ数 Kが 4 (k = l〜4) 、サブキャリア数 Nが 4 (n= l〜4) の場合を説明する。

" = erg (式 1 )

k* = arg max g *

(式 2)

l≤k≤K まず、ステップ S Iでは、回線品質推定部 20 5からユーザ k 0の全サブキャリア 1〜4に対する受信 SNRを推定する。 k 0は 4ユーザ中の一つのユーザである。

次いで、ステップ S 2では、回線品質情報取出部 1 0 7からフィードバックされたユーザ k 0の回線品質情報（全サブキャリア 1〜4に対する受信 SNR) 、及び他の 3ユーザの回線品質情報（全サブキャリア 1 ~4に対する受信 SNR) に基づいて、ユーザ 1〜 4の全サブキャリア 1〜 4に対する受信 S NRテーブルを作成する。

次いで、ステップ S 3では、各ユーザの要求品質（誤り率、例えば、 B ER= 1 0— ²) により、受信 S NRの閾値を決定し、受信 SNRテープル内で受信 SNR閾値以下（例えば、各ユーザの閾値が 1. 5 d Bの場合、受信 SNR値が 1. 5 d B以下）の要素に「0」を設定する。ここで、作成した受信 S NRテーブルが図 1に示す細線枠内であるものとする。次いで、ステップ S 4では、ステップ S 2で作成した受信 S N Rテープルのユーザ 1〜 4の全サブキヤリア 1〜 4に対する受信 S NR値に基づいて、各サブキャリアの利用可能ユーザ数 U (n) を計算する。この計算結果が、図 1の太線枠の行部分であるとする。

次いで、ステップ S 5では、すべてのサブキャリア 1 ~4に対してユーザ 1 ~4の割り当てが決定したかを判別する。ここでは、まだサブキヤリァ 1〜 4に対してユーザ 1〜 4が割り当てられていないので、ステップ S 6に進む。

次いで、ステップ S 6では、ステップ S 4で計算した利用可能なユーザ数 U ( 11 ) が最小のサブキャリア n ^:::を探索する。

次いで、ステップ S 7では、ステップ S 6で探索した利用可能なユーザ数 U (n) が最小のサブキャリア n *の中で受信 S NR値が最大のユーザ k*を探索する。なお、ステップ S 6での利用可能なユーザ数 U (n) における最小のサブキヤリァ n *が二つ以上ある場合、ステップ S 7では、その二つ以上のサブキヤリァ n*の中から受信 SNR値が最大のユーザ k *を選択する。

次いで、ステップ S 8では、サブキャリア n*にユーザ k *を割り当てる。

そして、ステップ S 9では、ステップ S 8で割り当てが決定したサブキャリア n*を受信 SNRテーブルの割り当て対象から除外するため、サブキャリア 3の全ユーザ 1 ~4に対する S NR値を「0」に設定する。この結果を図 2に示す。

次いで、ステップ S 1 0では、今回のサブキャリアの割り当て結果が、ユーザ k *の要求データ伝送率を満たしているかを判別する。すなわち、図 1においてユーザ 1〜Kの送信情報に設定された要求データ伝送率 B _k を満たしているかが判別される。

今回のサブキヤリァ n *の割り当て結果が、ユーザ k *の要求データ伝送率を満たしていない場合は、ステップ S 4に戻って、各サブキヤリア 1 〜 4の利用可能ユーザ数 U (n) を計算する処理から繰り返す。また、今回のサブキヤリァ n*の割り当て結果が、ユーザ k *の要求データ伝送率を満たしている場合は、ステップ S 1 1に進む。

そして、ステップ S 1 1では、ユーザ k *を受信 S NRテーブル内のサブキヤリァ割り当て対象から除外する。すなわち、ユーザ k *は要求データ伝送率を満たすサブキャリアの割り当てが終了したので、他のユーザに対するサブキヤリアの割り当てが終了するまで、一時的にサブキヤリァの割り当て対象から除外する。

次いで、ステップ S 1 2では、全ユーザ 1〜 4の要求データ伝送率を満たすサブキヤリァの割り当てが終了したかを判別する。終了していない場合は、ステップ S 4に戻って、各サブキャリアの利用可能ユーザ数 U (n ) を計算する処理から繰り返す。また、終了している場合は、ステップ S ステップ S I 3では、ここまで既に割り当てられたサブキャリアを、受信 S NRテーブルから除外し、全ユーザに対する残りのサブキヤリアの割り当てを再開する。

ここまでの処理によって、全ユーザ 1 ~ 4の要求データ伝送率を満たすサブキャリアの割り当てが終了したことになる。

そして、ステップ S 3に戻り、全ユーザ 1 ~4に対して、受信 SNRに基づく残りのサブキヤリァの割り当て処理を繰り返し実行する。

この後のサブキヤリァ割り当て処理では、既に全ユーザのユーザ要求品質を満たすサブキヤリァの割り当てが終了しているので、ステップ S 1 0 及びステップ S 1 2の要求データ伝送率の判別処理は実行されず、受信 S NR値が高いユーザに優先的にサブキヤリァが割り当てられる。

次に、上記サブキャリア割り当て処理に基づいて、具体的にユーザ 1〜 4にサブキヤリア 1〜4を割り当てる例を図 8〜図 1 0を参照して説明する。

まず、サブキャリア/変調方式割当処理部 1 0 8において、各ユーザ 1 〜4の受信装置の回線品質推定部（ユーザ k Oの場合、 20 5) から伝送される回線品質情報 (各ユーザ 1〜4の全サブキヤリ了 1〜4の受信 SN R) に基づいて、ユーザ 1〜 4の全サブキャリア 1〜 4に対する受信 S N Rテーブルを作成し、各ユーザの要求品質（誤り率）により受信 SN の閾値が決定され、受信 SNR閾値以下（例えば、各ユーザの閾値が同じ 1 . 5 d Bの場合、受信 S NR値が 1. 5 d B以下）の要素に「0」が設定された初期の受信 S NRテーブルが図 1のものであるとする。

図 1の受信 S NRテーブルにおいて、サブキヤリア 3は、利用可能ユーザ数 U (n) が最小" U (3) = 2 なので、（式 1) の条件により、サブキヤリァ 3の割り当てが優先される。この場合、サブキヤリア 3が割り当て可能なユーザ 2， 4の受信 S NR値を比較すると、ユーザ 4の受信 SN R " 1 0. 9 d B"が、ユーザ 2の受信 S NR"4. 9 d B"より高いため、サブキャリア 3はユーザ 4に割り当てられる（（式 2) 参照）。

そして、サブキャリア 3の割り当てが済んだので、サブキャリア 3の各ユーザの受信 SNR値を「0」にする。さらに、ユーザ 4の要求品質を満たすかどうかを判別する。簡単に説明するため、各ユーザ 1〜4が同等の要求品質（例えば、 64 k b p s) を設定するものとする。

いま、 OFDMフレーム長が 0. 5m sで、 10 01\1フレームが 3 2 OF DMシンポルのデータを含むとすると、 QP SK変調方式、

2のターボ符号の場合、 1ユーザが 1サブキャリアを割り当てると、データ伝送率 64 k b p sを達成できる。

したがって、ユーザ 4が要求された要求品質を満たしているため、他のユーザ 1〜3が要求品質を満たすまで、サブキヤリァの割り当て対象からユーザ 4を除外する。その結果として、サプキヤリア 3の各ユーザ 1〜4 の受信 S NR値を「0」に設定する。この後、新たに利用可能ユーザ数 U (n) の算出を行って、更新した受信 S NRテーブルを図 8に示す。

図 8の受信 S NRテーブルにおいて、サブキャリア 1は、利用可能ユーザ数 U (n) が最小" U (1) = 2〃なので、 (式 1 ) の条件により、サブキャリア 1の割り当てが優先される。この場合、サブキャリア 1が割り当て可能なユーザ 1 , 3の受信 SNR値を比較すると、ユーザ 1の受信 SN 5. 5 d B〃が、ユーザ 3の受信 SNR〃4. 7 d B〃より高いため、サブキャリア 1はユーザ 1に割り当てられる ( (式 2) 参照）。

この場合、同様にユーザ 1の要求品質を満たしているため、他のユーザ 2， 3が要求品質を満たすまで、サブキャリアの割り当て対象からユーザ 1を除外する。その結果として、サブキャリア 1の各ユーザ 1〜 4の受信 SNR値を「0」に設定する。この後、新たに利用可能ユーザ数 U (n) の算出を行って、更新した受信 SNRテーブルを図 9に示す。

図 9の受信 S NRテーブルにおいて、サブキャリア 2， 4は、利用可能ユーザ数 U (n) が最小" U (2) = 2 , U (4) = 2"と同一であるが、サブキャリア 2のユーザ 2の受信 S NR値（ 1 2. 9 d B) が最も高いため、サブキャリア 2はユーザ 2に割り当てられる（（式 2) 参照）。

この後、サブキャリア 2の各ユーザ 1〜4の受信 S NR値を「0」に設定すると、残りのサブキャリア 4がユーザ 3に割り当てられる。以上のュ一ザ 1〜4とサブキャリア 1〜4の割り当て結果を図 1 0に示す（〇：使用， X ：未使用）。

なお、以上のサブキャリア割り当て処理では、ユーザ 1〜4の要求品質を同等のものと設定した場合を説明したが、各ユーザ 1〜4が異なる要求品質を設定した場合も同様に適用可能である。また、各ユーザの SNR閾値を同等のものと設定した場合を説明したが、異なる SNR閾値（誤り率 ) を設定した場合も同様に適用可能である。

また、サブキャリア Z変調方式割当部 1 0 8では、利用可能ユーザ数 U (n) が最小のサブキャリア n *の中で受信 S NR値が、ユーザの要求品質（誤り率）により決定された受信 SNR閾値以上のユーザ k*に優先的にサブキヤリァが割り当てられる。

ここまでの説明では、伝搬路符号化された固定変調（例えば QP S K) について述べていたが、本発明は符号化多値変調（MC S) 、例えば符号化率 1 / 2のターボ符号を使用して、 64 QAM、 1 6 QAM、 QP S K 、 B P S Kにも同様に適用可能である。

この場合、ユーザの要求品質（誤り率）を満足することができる最も高いビットレートの符号化変調方式（MC S) をサプキヤリアとともに割り当てることが可能である。

例えば、 6 4 QAMを割り当てる受信 SNR閾値を 1 0. 5 d Βに設定した場合、図 7のサブキヤリァ割当処理を実行することにより、 64 Q A Mで送信可能なサブキヤリアを各ユーザに割り当てる。このとき割り当てられた複数のサブキヤリァは、受信 SNRテーブルから除外され、以後のサブキヤリァ割当処理において割り当て対象から除外される。以後、同様に、 1 6 QAMを割り当てる受信 S NR閾値を 6. O d B、 Q P S Kを割り当てる受信 S NR閾値を 1. 5 d B、 B P S Kを割り当てる受信 S NR閾値を一 2. 0 d Bと設定してサブキヤリァ割当処理を繰り返し実行することにより、それぞれユーザの要求品質（誤り率）を満足するようにサブキヤリアと変調方式を割り当てることができる。

このように、本実施の形態の送信装置 1 00によれば、利用可能ユーザ数が少ないサブキヤリアを回線品質が良いユーザに優先的に割り当てるため、 O F DMシステム全体のスループッ 1、を向上させることができる。また、ユーザの要求データ伝送率を満たすようにサブキヤリアを割り当てるとともに、サブキヤリァを割り当て済みのユーザは、サブキヤリアの割り当て対象から除外するため、公平にすべてのユーザにサブキヤリアを割り当てることができる。

さらに、符号化多値変調方式に対応する受信 S N R閾値を設定することにより、ユーザの要求品質（誤り率）を満足することができる最も高いビットレートの変調方式をサブキャリアとともに割り当てることができ、 O F DMシステム全体のスループットを向上させることができる。

本明細書は、 200 3年 1月 3 1 曰出願の特願 200 3— 2 3 8 1 4に基づくものである。この内容を全てここに含めておく。産業上の利用可能性

本発明は、移動体通信システムにおける移動局装置や基地局装置等に搭載されるマルチキヤリァ送信装置及びマルチキヤリァ受信装置に適用することができる。

Claims

請求の範囲複数の周波数を用いて無線通信を行うリァ送信装置であつて、

各ユーザの受信装置から回線品質情報を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された各ユーザの回線品質情報に基づいて、各サブキヤリァの利用可能ユーザ数を計算する計算手段と、

前記計算手段による計算結果から利用可能ユーザ数が少ないサブキヤリァを選択する選択手段と、

前記選択手段により選択されたサブキヤリアを、当該サブキヤリアの割り当て対象である前記利用可能ユーザ数に含まれるユーザのうち前記回線品質が良いユーザに割り当てる割当手段と、を有することを特徴とするマルチキャリア送信装置。

2 . 前記割当手段は、前記回線品質情報に基づいて前記各ユーザの要求品質を設定し、前記選択手段により選択されたサブキャリアを、当該サブキヤリァの割り当て対象である前記利用可能ユーザ数に含まれるユーザのうち前記回線品質が前記要求品質を満たすユーザに割り当てることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマルチキヤリァ送信装置。

3 . 前記割当手段は、前記サブキャリアを割り当てたユーザを、他のュ一ザに対するサプキヤリァの割り当てが終了するまで、サブキヤリァの割り当て対象から除外することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のマルチキヤリァ送信装置。

4 . 請求の範囲第 1項に記載のマルチキヤリァ送信装置と無線通信を行うマルチキヤリァ受信装置であって、

サブキヤリァ毎の回線品質に関する回線品質情報を推定する推定手段と前記推定手段により推定された回線品質情報を送信する送信手段と、を有することを特徴とするマルチキヤリァ受信装置。

5 . 複数の周波数を用いて無線通信を行うマルチキヤリァ送信装置におけるマルチキヤリァ無線通信方法であって、

各ユーザの受信装置から回線品質情報を受信する受信ステップと、前記受信ステップで受信した各ユーザの回線品質情報に基づいて、各サプキヤリァの利用可能ユーザ数を計算する計算ステップと、

前記計算ステップの計算結果から利用可能ユーザ数が少ないサブキヤリァを選択する選択ステツプと、

前記選択ステップで選択したサブキヤリアを、当該サブキヤリァの割り当て対象である前記利用可能ユーザ数に含まれるユーザのうち前記回線品質が良いユーザに割り当てる割当ステップと、を有することを特徴とするマルチキヤリァ無線通信方法。

6 . 請求の範囲第 5項に記載のマルチキヤリァ無線通信方法を使用するマルチキヤリァ送信装置と無線通信を行うマルチキヤリァ受信装置におけるマルチキヤリァ無線通信方法であって、

サブキヤリァ毎の回線品質に関する回線品質情報を推定する推定ステツプと、

前記推定ステツプで推定した回線品質情報を送信する送信ステップと、を有することを特徴とするマルチキヤリァ無線通信方法。