WO2005020489A1 - 無線通信装置及びサブキャリア割り当て方法 - Google Patents

無線通信装置及びサブキャリア割り当て方法 Download PDF

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WO2005020489A1
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Jun Cheng
Akihiko Nishio
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication apparatus and subcarrier allocation method, and more particularly to a wireless communication apparatus and subcarrier allocation method combining adaptive modulation and frequency scheduling.
  • the multi-user adaptive modulation OF DM system is a system that performs efficient scheduling of the entire system according to the propagation environment of each mobile station. Specifically, the base station apparatus assigns appropriate numbers of subcarriers to each user based on channel quality (frequency division user multiplexing), and applies appropriate modulation to each subcarrier. This system is to select (hereinafter referred to as “MC S; Modulation Coding Schemes”). That is, the base station apparatus assigns to each user a subcarrier capable of meeting the desired communication quality (for example, minimum transmission rate, error rate) and the frequency utilization efficiency can be improved, based on the channel quality, to each subcarrier. By performing data transmission by selecting an MCS that maximizes throughput, high-speed data communication can be performed by multiple users.
  • MC S Modulation Coding Schemes
  • the MCS selection table contains the modulation scheme and error coding for each MCS.
  • the reception quality such as CIR (Carrier to Interference Ratio) and packet error rate (hereinafter referred to as "PER; Packet Error Rate”) or bit error rate (hereinafter referred to as "BER;Bit”) for each method. (Refer to “Error Rate”) and other correspondences with the error rate.
  • CIR Carrier to Interference Ratio
  • PER Packet Error Rate
  • BER bit error rate
  • each mobile station reports channel quality information of all subcarriers to the base station apparatus.
  • Fig. 1 shows the signal-to-noise ratio (hereinafter referred to as "SNR; Signal to Noise Ratio") notification format of channel quality information notified from the conventional mobile station to the base station apparatus
  • Fig. 2 shows It shows the relationship between the SNR report bit and the modulation scheme.
  • the base station apparatus receives notification of SNR report bits for each subcarrier in the order of subcarriers from each communication terminal apparatus for assignment of subcarriers and adaptation for all subcarriers in the communication band. Modulate.
  • the SNR report bit is 3 1 or 5 Select sub-carriers of and assign bucketed data using 64 Q AM to the first or fifth sub-carriers.
  • each mobile station uses all the subcarriers although it uses only a part of all the subcarriers in the communication band. Since the base station apparatus is notified of the channel quality information of the above, the amount of control information of the channel quality increases with the increase of the number of mobile stations and the number of subcarriers. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to improve communication efficiency by reducing the amount of control information to be transmitted. It is an object of the present invention to provide a wireless communication device and a subcarrier assignment method that can be turned on.
  • the wireless communication apparatus determines the number of subcarriers assigned to each of the communication partners out of all the subcarriers in the communication band so as to reach the required transmission rate of each communication partner.
  • Carrier number determination means first transmission means for transmitting the information on the number of subcarriers determined by the sub carrier number determination means to each communication party, and the required transmission rate information and reception signal of each communication party are extracted.
  • assignment control means for selecting a subcarrier to which bucket data is to be assigned for each of the communication partners based on the channel quality information for the number of subcarriers of each of the communication partners.
  • the communication terminal apparatus communicates with the wireless communication apparatus, and selects the number of subcarriers of the number of subcarriers based on the information of the number of subcarriers extracted from the received signal in the order of favorable reception quality.
  • Means for selecting a subcarrier, a line quality information generation means for generating the line quality information of the subcarrier selected by the subcarrier selection means, and the line quality information generated by the line quality information generation means And second transmitting means.
  • a base station apparatus includes the wireless communication apparatus.
  • the subcarrier allocation method determines the number of subcarriers to be allocated to each communication partner out of all the subcarriers in the communication band so as to reach or exceed the required transmission rate of each communication partner. Step: transmitting information on the determined number of subcarriers to each communication partner; and the required transmission rate information on each communication partner and channel quality information for the number of subcarriers on each communication partner extracted from the received signal. Selecting a subcarrier to which bucket data is to be assigned based on each communication partner.
  • Figure 1 shows a conventional SNR notification format
  • Figure 2 shows the relationship between the SNR report bits and the modulation scheme
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a wireless communication apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the communication terminal apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a method of assigning subcarriers according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an SN notification format according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a flow diagram showing a method of assigning subcarriers according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a pocket diagram showing a configuration of wireless communication apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • Reception RF section 102 down-compensates the reception signal received by antenna 101 from radio frequency to baseband frequency and outputs the result to channel quality information extraction section 103.
  • the channel quality information extraction unit 103 extracts CQI (Channel Quality Indicator), which is channel quality information, from the reception signal input from the reception RF unit 102, and outputs the CQI (Channel Quality Indicator) to the assignment control unit 104. Also, line quality information extraction section 103 extracts from the received signal the subcarrier identification information indicating the subcarrier selected by each communication terminal apparatus, and outputs the same to allocation control section 104. Allocation control section 104 has a predetermined communication bandwidth for the CQI input from channel quality information extraction section 103 and transmission information to each communication terminal apparatus input from user information storage section 106 described later.
  • allocation control section 104 selects the subcarrier and modulation scheme so as to have the required transmission rate or more, and each of the communication terminals to have a predetermined PER value or less for each subcarrier.
  • Subcarriers and modulation schemes are assigned to communication terminals. Then, the assignment control unit 104 outputs the assignment information of the assigned subcarrier to the subcarrier assignment unit 1 1 0, and the modulation scheme information of the selected modulation scheme is modulated by the modulation unit 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 N Output to
  • the required subcarrier number determination unit 105 which is the subcarrier number determination means, can be allocated to each communication terminal device based on the user information of the communication terminal device of each user input from the user information storage unit 106. Find the number of subcarriers. That is, the required subcarrier number determination unit 105 determines, for the communication terminal apparatus of each user, the number of subcarriers which is equal to or higher than the required transmission rate. At this time, the required subcarrier number determination unit 105 determines the number of subcarriers with a slight margin for the required transmission rate, in preparation for degradation of reception quality due to fading fluctuation.
  • the required subcarrier number determination unit 105 is determined.
  • the number of subcarriers is output as the number of subcarriers information to the required number of subcarriers information generation unit 1 0 7, and the total data amount of the CQI and the sub carrier number information for the number of sub carriers obtained is the total data amount of only the CQIs of all the sub carriers. If larger, the total number of subcarriers in the communication band (for example, 64) is output as the number-of-subcarriers information to the number-of-required-subcarriers information generating unit 107.
  • the user information storage unit 106 together with the data to be transmitted to each communication terminal device, It stores user information such as the required transmission rate and data type, and outputs it to the allocation control unit 104, the requested sub carrier number determination unit 105, and the sub carrier allocation unit 1 1 0 as necessary.
  • the required transmission rate information is, for example, information on the ratio of the data amount per unit time requested by the communication terminal device of one user to the data amount per unit time requested by all the communication terminal devices.
  • the user information storage unit 106 can update the stored user information by inputting user information from the control unit not shown in the figure at a predetermined timing.
  • the request sub carrier number information generation unit 1 0 7 generates the sub carrier number information input from the request sub carrier number determination unit 1 0 5 as control channel information, and outputs the information to the control information multiplexing unit 1 0 9.
  • the allocation information generation unit 1108 generates control information in which identification information indicating each subcarrier input from the allocation control unit 1104 and the modulation scheme information of each subcarrier are paired, and the generated control information is used as control information. Output to multiplexer 1 0 9.
  • Control information multiplexing section 1 0 9 is the control information of the number of subcarriers input from requested sub carrier number information generating section 1 0 7, and control information of allocation information and modulation scheme information input from allocation information generating section 1 0 8 Are multiplexed, and the control information for each multiplexed subcarrier is output to the switching unit 1 1 2.
  • the control information multiplexer 100 can also multiplex control information other than the subcarrier number information, the assignment information, and the modulation scheme information.
  • the subcarrier assignment unit 1 10 selects the communication terminal device of each user for all the subcarriers within the communication band. Then, packet data is assigned to the sub-carriers, and the bucket data assigned to each sub-carrier is output to the modulation sections 1 1 1 _ 1 to 1 1 1 _ N that perform modulation with the modulation scheme selected for each sub-carrier.
  • the modulation units 1 1 1-1 to 1 1 1-N are provided in the same number as the number of subcarriers, and allocation control is performed for packet data input from subcarrier allocation unit 1 1 0. Modulate according to the modulation scheme of the modulation scheme information input from the control unit 104 and output it to the switching unit 112.
  • the switching unit 1 12 outputs the control information output from the control information multiplexing unit 1 0 9 and modulated by the modulation unit (not shown) and then inputs the control information and the modulation unit 1 1 1 1 1 1 1 1 N modulated.
  • the packet data is switched and output to an Inverse Fast Fourier Transform (hereinafter referred to as “IFFT”) section 1 1 3.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • IFFT unit 1 13 IFFT-processes control information for each subcarrier or bucketed data for each subcarrier input from switching unit 1 12 2 and performs guard pattern (hereinafter referred to as “GI”) insertion unit 1 1 4 Output.
  • GI guard pattern
  • the GI insertion unit 114 inserts the GI into the control information or packet data input from the IFFT unit 113 and outputs it to the transmission RF unit 115.
  • the transmission RF unit 115 up-converts the control information or packet data input from the GI insertion unit 114 from the baseband frequency to the radio frequency and transmits it from the antenna 101.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the communication terminal apparatus 200.
  • Reception RF section 202 down-converts the received signal received by antenna 201 from radio frequency to baseband frequency and outputs the result to GI removing section 203.
  • the GI removing unit 203 removes the GI from the reception signal input from the reception RF unit 202 and outputs the result to a fast Fourier transform (hereinafter, referred to as “FFT; Fast Fourier Transform J”) unit 204.
  • FFT Fast Fourier Transform J
  • the FFT unit 204 converts the received signal input from the GI removing unit 203 from serial data format to parallel data format, and then despreads each data converted to parallel data format using a spreading code, Further, FFT is performed and output to equalizer 2 0 7, channel estimation unit 2 0 6 and channel quality estimation unit 2 0 5.
  • Channel quality estimation unit 205 estimates channel quality from the received signal subjected to FFT input from FFT unit 204, and outputs the estimation result to subcarrier selection unit 214 and channel quality information formation unit 215. Do.
  • the channel quality estimation unit 205 uses, for example, an SIR (Signal to Interferer Ratio) as an estimation result.
  • the estimation result is not limited to SIR, but any estimation result such as Carrier to Interferer Ratio (CIR) can be used.
  • the channel estimation unit 206 performs channel estimation from the received signal after FFT input from the FFT unit 204 and outputs the estimation result to the equalizer 200.
  • Equalizer 2 0 7 corrects the amplitude and phase distortion of the received signal after FFT input from FFT unit 2 0 4 using the estimation result input from channel estimation unit 2 0 6 and separates the signal. Output to part 2 0 8
  • Demultiplexer 2 08 separates the received signal input from equalizer 2 0 7 into a control channel signal and a data channel signal, and outputs a control channel signal to control information extractor 2 1 1 At the same time, the signal for the data channel is output to the demodulators 2 0 9-1 to 2 0 9 _N.
  • Demodulation units 2 0 9-1 to 2 0 9-N perform adaptive modulation according to the modulation scheme information for each subcarrier input from allocation information extraction unit 2 1 2 to the received signal input from separation unit 2 0 8 And output to parallel / serial (hereinafter referred to as “P / S”) converter 2 10.
  • the P / S conversion unit 220 converts the reception signal input from the demodulation units 2 0 9-1 to 2 0 9-N from parallel data format to serial data format to obtain reception data.
  • the control information extraction unit 21 1 extracts control information from the reception signal input from the separation unit 2 0 8 and outputs the control information to the allocation information extraction unit 2 12 2 and the subcarrier number information extraction unit 2 1 3.
  • Allocation information extraction unit 212 extracts modulation scheme information and subcarrier number information from the control information input from control information extraction unit 21 1, and generates the subcarrier number information. By referring to the information, the modulation scheme information of each subcarrier is output to the corresponding demodulators 0 0 9 1 to 2 0 9 N.
  • the subcarrier number information extraction unit 213 extracts the subcarrier number information from the control information input from the control information extraction unit 21 and outputs the information to the subcarrier selection unit 214.
  • Subcarrier selection section 214 has received, from channel quality estimation section 205, the subcarriers for the number of subcarriers instructed from the base station apparatus from the subcarrier number information input from subcarrier number information extraction section 213. Select from the measurement results in the order of line quality. Then, the subcarrier selection unit 214 outputs the information of the selected subcarrier to the channel quality information formation unit 215.
  • the channel quality information formation unit 215, which is a channel quality information generation unit, holds a reference table storing channel quality selection information in which the SIR and the CQI are associated, and from the subcarrier selection unit 214, From the input subcarrier information, for each selected subcarrier, the CQI is selected by referring to the channel quality selection information using the SIR input from the channel quality estimation unit 205. Then, line quality information formation section 215 outputs C Q I for each selected subcarrier to transmission RF section 2 16.
  • the transmission RF section 216 transmits the transmission signal including CQI inputted from the channel quality information formation section 215 up-comparing from the baseband frequency to the radio frequency from the antenna 201.
  • FIG. 5 is a flow chart showing a method of allocating subcarriers.
  • the required subcarrier number determination unit 105 determines the number of subcarriers S k (k is a user number and is an arbitrary natural number of 2 or more) to be allocated to each communication terminal apparatus 200 based on user information. (Step ST 3 0 1).
  • S k is the number of subcarriers (k is a user number and a natural number of 2 or more), ⁇ is a constant,
  • R k Requested transmission rate of the communication terminal device 200 _ k (k is a user number and a natural number of 2 or more),
  • Equation (1) determines the number of sub-carriers using the required transmission rate of each communication terminal device, the modulation scheme that can maximize the transmission rate, and the transmission rate per subcarrier using the coding rate, or Alternatively, the number of subcarriers is determined using the required transmission rate of each communication terminal apparatus, and the transmission rate per subcarrier using a modulation scheme and coding rate that satisfy the required error rate in the average reception quality of each communication terminal apparatus. It is a thing. Equation (2) is to determine the number of subcarriers using the ratio of the number of all subcarriers in the band, the required transmission rate of each communication terminal apparatus, and the total required transmission rate of all communication partners. is there.
  • the required subcarrier number determination unit 105 calculates the total data amount of CQ I and subcarrier number information of the selected subcarrier for each communication terminal apparatus 200, and selects the CQ I and subcarrier number information of the selected subcarrier. It is determined whether the total data amount is larger than the total data amount of CQ I of all subcarriers (for example, 64 subcarriers) within a predetermined communication band (step ST 302). That is, the required subcarrier number determination unit 1 0 5 determines whether or not the following equation (3) holds.
  • N The total number of subcarriers
  • the required subcarrier number determination unit 105 determines the subcarrier number S k as subcarrier number information to be transmitted to the communication terminal 200 _ k . Then, the requested subcarrier number information generation unit 107 generates the subcarrier number S k as the subcarrier number information, and the subcarrier number information is transmitted and notified to the communication terminal apparatus 200-k (step ST 303).
  • communication terminal apparatus 200 _k that has received subcarrier number information extracts subcarrier number information from the received signal in subcarrier number information extraction section 213, and reception quality in line quality information formation section 215.
  • the S k subcarriers are selected in the order of goodness (step ST 304).
  • step ST302 If the total data volume of CQ I and subcarrier number information of the selected subcarrier is larger than the total data volume of CQ I of all subcarriers within the predetermined communication band in step ST302. In the case where 3) holds, the required subcarrier number determination unit 105 determines that the communication terminal 200-k sends CQ I of all subcarriers, and the total number of subcarriers is Decide to choose. Then, requested subcarrier number information generation section 1 0 7 generates subcarrier number information for selecting all subcarriers, and this subcarrier number information is notified to communication terminal apparatus 200-k (step ST 305). Next, line quality information formation section 215 of communication terminal apparatus 200 generates a CQ I of each selected subcarrier or all subcarriers (step ST306).
  • FIG. 6 shows S NR report bits and sub carrier number information for two sub carriers. As shown in FIG. 6, for the first subcarrier, the SNR report bit is “3”, the subcarrier number information is “0”, and for the second subcarrier, the SNR report bit is “3”. And subcarrier number information is “4”.
  • CQ I is extracted from the received signal by channel quality information extraction section 103 of radio communication apparatus 100, and a sub-carrier is allocated to communication terminal apparatus 200-k by allocation control section 104 (step ST 308). ).
  • the base station apparatus determines the number of subcarriers assigned to each communication terminal apparatus based on the required transmission rate of each communication terminal apparatus, and determines the determined subcarrier number information as the communication terminal. Since data is transmitted to the device, the communication terminal device need only generate and transmit CQ I for only the number of subcarriers assigned from the base station device. As a result, the amount of control information can be reduced, and communication efficiency can be improved.
  • the total data volume of CQ I and the sub carrier number information in the number of sub carriers assigned to the communication terminal apparatus of each user is the CQ I of all sub carriers. Greater than total data volume In this case, since the communication terminal apparatus is made to transmit only the CQIs of all the subcarriers, the amount of uplink transmission can be reduced by the amount that the communication terminal apparatus does not transmit the sub carrier number information. .
  • the communication terminal apparatus selects the number of subcarriers instructed by the base station apparatus based on the subcarrier number information in order of good channel quality and notifies the base station apparatus. Therefore, since the base station apparatus can allocate packet data to a subcarrier with good reception quality, it is possible to obtain user diversity effects, improve the throughput of the entire system, and improve the frequency utilization efficiency. it can.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a wireless communication apparatus 500 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the same components as in FIG. 3 will be assigned the same reference numerals and explanations thereof will be omitted.
  • the configuration of the communication terminal apparatus is the same as that shown in FIG.
  • Allocation control section 104 uses the CQI input from channel quality information extraction section 103 and the user information of the communication terminal apparatus of each user input from user information storage section 106 to communicate the communication terminals of each user. Subcarriers are assigned to the device, and a modulation scheme for each subcarrier is selected. Then, allocation control section 104 outputs the assigned subcarrier allocation information to subcarrier allocation section 1 1 0 and, at the same time, the modulation type information of the selected modulation type is generated by modulation sections 1 1 1 1 to 1 1 1 1 Output to N
  • the assignment control unit 104 assigns a subcarrier and a modulation scheme to each communication partner so that the value becomes equal to or less than a predetermined P E R value for each subcarrier. Also, allocation control section 104 outputs the number-of-subcarriers information in the communication terminal apparatus of each user to which packet data is actually allocated, to requested number-of-subcarriers determination section 105 in units of frames.
  • the request sub carrier number determination section 1 0 5 The number of subcarriers is determined by using the number of subcarriers information actually allocated by the allocation control unit 104 that has been input from the above, and the determined number of subcarriers information is output to the request subcarrier number information generation unit 107.
  • the requested subcarrier number determination unit 105 determines the user of each communication terminal device input from the user information storage unit 106 for the communication terminal device to which no subcarrier is assigned in the frame immediately preceding the current frame. Based on the information, the number of assignable subcarriers is determined, and the determined subcarrier number information is output to the requested subcarrier number information generator 1107.
  • FIG. 8 is a flow chart showing a method of allocating subcarriers.
  • allocation control section 104 determines whether or not a subcarrier is allocated in a frame immediately before the current frame (step ST 60 1) When there is a subcarrier allocation in a previous frame The number of subcarriers S k (t) of the number-of-subcarriers information to be transmitted in the current frame is determined by Equation (4) (step ST 602).
  • the communication terminal apparatus If the communication terminal apparatus is stationary or if the movement amount of the communication terminal apparatus is small, it can be estimated that the fluctuation of the channel quality is small. The number can be determined.
  • step S ⁇ 601 the number of subcarriers S of the subcarrier number information to be sent in the current frame according to equation (1) or equation (2). Determine k (t) (step ST 603).
  • requested subcarrier number information generation section 107 generates subcarrier number S k (t) as subcarrier number information, and subcarrier number information is notified to communication terminal apparatus 200-k in the current frame.
  • communication terminal apparatus 200-k that has received subcarrier number information extracts subcarrier number information from the received signal in subcarrier number information extraction section 213, and in line quality information formation section 215.
  • the S k subcarriers are selected in the order of good reception quality (step ST 605).
  • channel quality information formation section 215 of communication terminal apparatus 200 generates CQ I of each selected subcarrier or all subcarriers (step ST 606).
  • communication terminal apparatus 200 transmits, to radio communication apparatus 500, the generated sub-carrier number information having generated CQ I and CQ I in the SNR notification format as shown in FIG. 6 (step ST 607).
  • the line quality information extraction unit 103 of the wireless communication device 500 receives the received signal.
  • the CQ I is extracted, and the assignment control unit 104 assigns a subcarrier to the communication terminal 200-k (step ST 608).
  • the base station apparatus determines the number of subcarriers to be allocated for each communication terminal apparatus of each user based on the required transmission rate of each communication terminal apparatus, and determines the determined subcarrier number information. Is transmitted to the communication terminal apparatus, the communication terminal apparatus need only generate and transmit CQ I of only the number of subcarriers assigned from the base station apparatus. As a result, the amount of control information can be reduced, and communication efficiency can be improved.
  • the base station apparatus can determine the number of subcarriers by a simple method of multiplying the number of subcarriers of a frame one frame before the current frame by a constant. Subcarriers are allocated when the moving speed of the communication terminal is low or when the communication terminal is stationary. Processing can be simplified and speeded up.
  • the communication terminal apparatus selects the number of subcarriers instructed by the base station apparatus based on the subcarrier number information in order of good channel quality and notifies the base station apparatus. Since the base station apparatus can allocate packet data to subcarriers with good reception quality, user diversity effects can be obtained, and as a result, the throughput of the entire system can be improved.
  • CQ I is used as the line quality information in the above-described Embodiment 1 or 2, the present invention is not limited to this, and any information other than CQ I can be used. Further, the wireless communication apparatus 100 of the first embodiment or the wireless communication apparatus 500 of the second embodiment can be applied to a base station apparatus.
  • L S I which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include part or all.
  • L S I is used, but it may also be called I C, system L S I, super L S I, or ultra L S I depending on the degree of integration.
  • the method of integrated circuit formation is not limited to L S I, and may be realized by a dedicated circuit or a general purpose processor. It is also possible to use a Field Programmable Gate Array (FPGA) that can be programmed after L S I manufacture, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of the circuit sensor in L S I.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the base station apparatus and the subcarrier allocation method according to the present invention have the effect of improving the communication efficiency by reducing the amount of control information to be transmitted, and are useful for allocating subcarriers.

Abstract

送信する制御情報量を減らすことにより、通信効率を向上させる無線通信装置を開示する。この装置において、回線品質情報取出部（１０３）は、受信信号よりＣＱＩを抽出する。割当制御部（１０４）は、各ユーザの通信端末装置の要求伝送率情報等及びＣＱＩに基づいて、各通信端末装置の要求伝送率を満たすように、通信端末装置毎にサブキャリアを割り当てるとともに変調方式を選択する。要求サブキャリア数決定部（１０５）は、各ユーザの通信端末装置の要求伝送率情報等に基づいて、各通信端末装置の要求伝送率を満たすように、通信端末装置毎に割り当てるサブキャリア数を決定する。要求サブキャリア数情報生成部（１０７）は、通信端末装置毎に割り当てたサブキャリア数情報を生成する。サブキャリア割当部（１１０）は、選択されたサブキャリアにパケットデータを割り当てる。変調部（１１１−１～１１１−Ｎ）は、各サブキャリアに割り当てられたパケットデータを適応変調する。

Description

明細書 無線通信装置及びサブキヤリァ割り当て方法 技術分野
本発明は、 無線通信装置及びサブキャリア割り当て方法に関し、 特に適応 変調と周波数スケジユーリングとを組み合わせた無線通信装置及びサブキヤ リァ割り当て方法に関する。 背景技術
多ユーザ適応変調 OF DMシステムは、 各移動局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、 基地局装置は、 回線品質に基づいて、 各ユーザに適切な多数のサブキャリア を割り当てて （周波数分割ユーザ多重） 、 各サブキャリアに対して適切なモ ジュレーシヨン . コーディング 'スキームズ （以下 「MC S ； Modulation C oding Schemes」 と記載する） を選択するというシステムである。 即ち、 基 地局装置は、 回線品質に基づき、 各ユーザに所望の通信品質 （例えば最低伝 送率、 誤り率） を満たすことのできる最も周波数利用効率を高められるサブ キヤリァを割り当て、 各サブキヤリアにスループットを最大とするような M C Sを選択してデータの送信を行うことにより、 多ユーザにおいて高速なデ ータ通信を行うことができる。 このような、 多ユーザ適応変調 OF DMシス テムにおいて、 例えば 「周波数スケジューリングを用いた MC— CDM方式 」 信学技報、 RC S 2002— 1 2 9、 200 2年 7月発行、 6 1〜 6 6頁 に、 各移動局から基地局装置に回線品質情報を通知する通知手法が提案され ている。
MC Sの選択には、 あらかじめ決定されている MC S選択用テーブルが用 いられる。 MC S選択用テーブルは、 各 MC Sの変調方式および誤り符号化 方式ごとに、 C I R (Carri er to Interference Ratio：搬送波対干渉波比 ) などの受信品質とパケットエラーレート （以下 「P E R ； Packet Error R ate」 と記載する） またはビットエラーレート （以下 「B E R ； Bit Error R ate」 と記載する） などの誤り率との対応関係を示したものであり、 M C S 選択の際には、 測定された受信品質に基づいて所望の誤り率を満たすことが できる最も高速な M C Sを選択する。
ところで、 従来、 周波数分割ユーザ多重においては、 各移動局が全てのサ ブキャリアの回線品質情報を基地局装置に通知する。 図 1は、 従来の移動局 から基地局装置へ通知される回線品質情報の信号対雑音比 （以下 「S N R ； Signal to Noise Ratio」 と記載する） 通知フォーマツトを示すものであり 、 図 2は、 S N Rレポートビットと変調方式との関係を示すものである。 基 地局装置は、 図 1に示すように、 通信帯域内の全てのサブキャリアについて 、 サブキヤリァ順にサブキヤリァ毎の S N Rレポ一トビットの通知を各通信 端末装置から受けることにより、 サブキャリアの割り当てと適応変調を行う 。 このような場合において、 基地局装置は、 所望の伝送率と P E Rとを満た す変調方式として 6 4 Q AMによる伝送が要求される場合には、 S N Rレポ 一トビットが 3である 1又は 5番目のサブキャリアを選択して、 6 4 Q AM を用いたバケツトデータを 1又は 5番目のサブキヤリアに割り当てる。
しかしながら、 従来の基地局装置及びサブキヤリァ割り当て方法において は、 各移動局は、 通信帯域内の全てのサブキャリアの内の一部のサブキヤリ ァしか使用しないにも関わらず、 各移動局は全てのサブキヤリァの回線品質 情報を基地局装置に通知するので、 回線品質の制御情報量は移動局数とサブ キヤリァ数の増加に伴い膨大になるため、 通信効率が低下するという問題が める。 発明の開示
本発明の目的は、 送信する制御情報量を減らすことにより、 通信効率を向 上させることができる無線通信装置及びサブキヤリア割り当て方法を提供す ることである。
本発明の一形態によれば、 無線通信装置は、 各通信相手の要求伝送率以上 になるように通信帯域内の全てのサブキヤリァの中から通信相手毎に割り当 てるサブキャリア数を決定するサブキャリア数決定手段と、 前記サブキヤリ ァ数決定手段にて決定されたサブキヤリァ数の情報を各通信相手に送信する 第 1送信手段と、 各通信相手の前記要求伝送率情報及び受信信号より抽出さ れた各通信相手の前記サブキヤリァ数分の回線品質情報に基づいて通信相手 毎にバケツトデータを割り当てるサブキヤリアを選択する割当制御手段と、 を具備する。
本発明の他の形態によれば、 通信端末装置は、 前記無線通信装置と通信を 行い、 受信信号より抽出した前記サブキヤリァ数の情報より前記サブキヤリ ァ数のサブキヤリアを受信品質が良好な順番に選択するサブキヤリァ選択手 段と、 前記サブキヤリァ選択手段にて選択されたサブキヤリァの前記回線品 質情報を生成する回線品質情報生成手段と、 前記回線品質情報生成手段にて 生成された前記回線品質情報を送信する第 2送信手段と、 を具備する。 本発明のさらに他の形態によれば、 基地局装置は、 前記無線通信装置を具 備する。
本発明のさらに他の形態によれば、 サブキャリア割り当て方法は、 各通信 相手の要求伝送率以上になるように通信帯域内の全てのサプキヤリァの中か ら通信相手毎に割り当てるサブキヤリァ数を決定するステップと、 決定され たサブキヤリァ数の情報を各通信相手に送信するステップと、 各通信相手の 前記要求伝送率情報及び受信信号より抽出された各通信相手の前記サブキヤ リァ数分の回線品質情報に基づいて通信相手毎にバケツトデータを割り当て るサブキャリアを選択するステップと、 を具備する。 図面の簡単な説明 図 1は、 従来の S N R通知フォーマツトを示す図、
図 2は、 S N Rレポ一トビットと変調方式との関係を示す図、
図 3は、 本発明の実施の形態 1に係る無線通信装置の構成を示すプロック 図、
図 4は、 本発明の実施の形態 1に係る通信端末装置の構成を示すプロック 図、
図 5は、 本発明の実施の形態 1に係るサブキヤリァの割り当て方法を示す フロー図、
図 6は、 本発明の実施の形態 1に係る S N R通知フォーマツトを示す図、 図 Ίは、 本発明の実施の形態 2に係る無線通信装置の構成を示すブロック 図、
図 8は、 本発明の実施の形態 2に係るサブキヤリァの割り当て方法を示す フロー図、 である。 発明を実施するための最良の形態
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 3は、 本発明の実施の形態 1に係る無線通信装置 1 0 0の構成を示すプ 口ック図である。
受信 R F部 1 0 2は、 アンテナ 1 0 1により受信した受信信号を無線周波 数からベースバンド周波数にダウンコンパ一ト等して回線品質情報取出部 1 0 3へ出力する。
回線品質情報取出部 1 0 3は、 受信 R F部 1 0 2から入力した受信信号よ り回線品質情報である C Q I (Channel Quality Indicator) を抽出して割 当制御部 1 0 4へ出力する。 また、 回線品質情報取出部 1 0 3は、 各通信端 末装置が選択したサブキヤリアを示すサブキヤリァ識別情報を受信信号から 抽出して割当制御部 1 0 4へ出力する。 割当制御部 1 0 4は、 回線品質情報取出部 1 0 3から入力した C Q I と後 述するユーザ情報蓄積部 1 0 6から入力した各通信端末装置への送信情報に 対して、 所定の通信帯域内の全サブキヤリァの内から一部のサブキヤリアを 割り当てるとともに、 割り当てたサブキヤリァの変調方式をサブキヤリァ毎 に選択する。 即ち、 割当制御部 1 0 4は、 各通信端末装置について、 要求伝 送率以上になるようにサブキヤリァ及ぴ変調方式を選択するとともに、 サブ キヤリァ毎に所定の P E R値以下になるように、 各通信端末装置に対してサ ブキヤリァ及び変調方式の割り当てを行う。 そして、 割当制御部 1 0 4は、 割り当てたサブキヤリァの割り当て情報をサブキヤリァ割当部 1 1 0 へ出力 するとともに、 選択した変調方式の変調方式情報を変調部 1 1 1一 1 〜 1 1 1一 Nへ出力する。
サブキャリア数決定手段である要求サブキャリア数決定部 1 0 5は、 ユー ザ情報蓄積部 1 0 6から入力した各ユーザの通信端末装置のユーザ情報より 、 各通信端末装置に対して割り当て可能なサブキャリア数を求める。 即ち、 要求サブキャリア数決定部 1 0 5は、 各ユーザの通信端末装置について、 要 求伝送率以上となるようなサブキャリア数を決定する。 この際、 要求サブキ ャリア数決定部 1 0 5は、 フェージング変動による受信品質の低下に備えて 、 要求伝送率に対して少し余裕を見てサブキャリア数を決定する。 また、 要 求サブキヤリァ数決定部 1 0 5は、 求めたサブキヤリァ数分の C Q I とサブ キャリア番号情報との総データ量が、 全サブキャリアの C Q Iのみの総デー タ量以下の場合には、 求めたサブキヤリァ数をサブキヤリァ数情報として要 求サブキヤリァ数情報生成部 1 0 7 へ出力し、 求めたサブキヤリァ数分の C Q Iとサブキヤリァ番号情報との総データ量が、 全サブキヤリアの C Q Iの みの総データ量よりも大きい場合には、 通信帯域内の全サブキャリア数 （例 えば 6 4個） をサブキャリア数情報として要求サブキャリア数情報生成部 1 0 7へ出力する。
ユーザ情報蓄積部 1 0 6は、 各通信端末装置へ送信するデータと共に、 そ の要求伝送率及びデータ種別等のユーザ情報を蓄積しており、 必要に応じて 割当制御部 1 0 4、 要求サブキヤリァ数決定部 1 0 5及びサブキヤリァ割当 部 1 1 0 へ出力する。 ここで、 要求伝送率情報とは、 例えば全通信端末装置 が要求する単位時間毎のデータ量に対する 1ユーザの通信端末装置が要求す る単位時間毎のデータ量の割合の情報である。 なお、 ユーザ情報蓄積部 1 0 6は、 図に記載のない制御部からユーザ情報が所定のタイミングにて入力す ることにより、 蓄積しているユーザ情報を更新することができる。
要求サブキヤリァ数情報生成部 1 0 7は、 要求サブキヤリァ数決定部 1 0 5から入力したサブキヤリァ数情報を制御チャンネルの情報として生成して 制御情報多重部 1 0 9 へ出力する。
割当情報生成部 1 0 8は、 割当制御部 1 0 4から入力した各サブキヤリァ を示す識別情報と各サブキヤリァの変調方式情報とが対となった制御情報を 生成し、 生成した制御情報を制御情報多重部 1 0 9 へ出力する。
制御情報多重部 1 0 9は、 要求サブキヤリァ数情報生成部 1 0 7から入力 したサブキャリア数の制御情報と、 割当情報生成部 1 0 8から入力した割り 当て情報及び変調方式情報の制御情報とを多重して、 多重したサブキヤリァ 毎の制御情報を切替部 1 1 2 へ出力する。 制御情報多重部 1 0 9は、 サブキ ャリァ数情報と割り当て情報及び変調方式情報以外の制御情報も多重するこ ともできる。
サブキヤリァ割当部 1 1 0は、 割当制御部 1 0 4から入力した割り当て情 報とユーザ情報蓄積部 1 0 6から入力したユーザ情報より、 通信帯域内の全 てのサブキヤリァについて各ユーザの通信端末装置に対してパケットデータ の割り当てを行い、 各サブキヤリアに割り当てたバケツトデータをサブキヤ リア毎に選択した変調方式にて変調を行う変調部 1 1 1 _ 1 〜 1 1 1 _ Nへ 出力する。
変調部 1 1 1— 1 〜 1 1 1—Nは、 サブキヤリア数と同じ数だけ設けられ 、 サブキャリア割当部 1 1 0から入力したパケットデータに対して、 割当制 御部 1 0 4から入力した変調方式情報の変調方式により変調して切替部 1 1 2へ出力する。
切替部 1 1 2は、 制御情報多重部 1 0 9から出力されて図示しない変調部 により変調された後に入力した制御情報と変調部 1 1 1一 1〜1 1 1一 Nに て変調されたパケットデータとを切り替えて逆高速フーリエ変換 （以下 「 I F F T ； Inverse Fast Fourier TransformJ と記載する） 部 1 1 3へ出力す る。
I F F T部 1 1 3は、 切替部 1 1 2から入力したサブキャリア毎の制御情 報またはサブキヤリァ毎のバケツトデータを I F F Tしてガードィンターパ ル （以下 「G I」 と記載する） 挿入部 1 1 4へ出力する。
G I揷入部 1 1 4は、 I F F T部 1 1 3から入力した制御情報またはパケ ットデータに G Iを挿入して送信 R F部 1 1 5へ出力する。
送信 R F部 1 1 5は、 G I揷入部 1 1 4から入力した制御情報またはパケ ットデータをベースバンド周波数から無線周波数にアップコンバート等して アンテナ 1 0 1より送信する。
次に、 通信端末装置 2 0 0の構成について、 図 4を用いて説明する。 図 4 は、 通信端末装置 2 0 0の構成を示すブロック図である。
受信 R F部 2 0 2は、 アンテナ 2 0 1にて受信した受信信号を無線周波数 からベースバンド周波数へダウンコンバー ト等して G I除去部 2 0 3へ出力 する。
G I除去部 2 0 3は、 受信 R F部 2 0 2から入力した受信信号から G Iを 除去して高速フーリエ変換 （以下 「F F T ； Fast Fourier TransformJ と記 载する） 部 2 0 4へ出力する。
F F T部 2 0 4は、 G I除去部 2 0 3から入力した受信信号をシリアルデ ータ形式からパラレルデータ形式に変換した後、 パラレルデータ形式に変換 された各々のデータを拡散コードにより逆拡散し、 さらに F F Tして等化器 2 0 7、 回線推定部 2 0 6及び回線品質推定部 2 0 5へ出力する。 回線品質推定部 2 0 5は、 F F T部 2 0 4から入力した F F Tされた受信 信号より回線品質を推定し、 推定結果をサブキャリア選択部 2 1 4及び回線 品質情報形成部 2 1 5 へ出力する。 回線品質推定部 2 0 5は、 例えば S I R (Signal to Interferer Ratio) を推定結果とする。 なお、 推定結果は、 S I Rに限らず、 C I R (Carrier to Interferer Ratio) 等の任意の推定結 果を用いることができる。
回線推定部 2 0 6は、 F F T部 2 0 4から入力した F F Tした後の受信信 号よりチャネル推定を行い、 推定結果を等化器 2 0 7へ出力する。
等化器 2 0 7は、 F F T部 2 0 4から入力した F F T後の受信信号に対し て、 回線推定部 2 0 6から入力した推定結果を用いて振幅と位相の歪みを修 正して分離部 2 0 8 へ出力する。
分離部 2 0 8は、 等化器 2 0 7から入力した受信信号を制御チヤンネルの 信号とデータチャンネル用の信号に分離して、 制御チャンネル用の信号を制 御情報取出部 2 1 1へ出力するとともに、 データチャンネル用の信号を復調 部 2 0 9— 1 〜 2 0 9 _ Nへ出力する。
復調部 2 0 9— 1 〜 2 0 9— Nは、 分離部 2 0 8から入力した受信信号を 、 割当情報取出部 2 1 2から入力したサブキャリア毎の変調方式情報に従つ て適応変調してパラレル /シリアル (以下 「P / S」 と記載する) 変換部 2 1 0へ出力する。
P / S変換部 2 1 0は、 復調部 2 0 9— 1 〜 2 0 9—Nから入力した受信 信号をパラレルデータ形式からシリアルデータ形式に変換して受信データを 得る。
制御情報取出部 2 1 1は、 分離部 2 0 8から入力した受信信号より制御情 報を抽出して割当情報取出部 2 1 2及びサブキャリア数情報取出部 2 1 3 へ 出力する。
割当情報取出部 2 1 2は、 制御情報取出部 2 1 1から入力した制御情報よ り変調方式情報及ぴサブキヤリァ番号情報を抽出して、 サブキヤリァ番号情 報を参照することにより各サブキヤリァの変調方式情報を対応する復調部 2 0 9— 1〜 2 0 9— Nへ出力する。
サブキャリア数情報取出部 2 1 3は、 制御情報取出部 2 1 1から入力した 制御情報よりサブキヤリァ数情報を抽出してサブキヤリァ選択部 2 1 4へ出 力する。
サブキヤリァ選択部 2 1 4は、 サブキヤリァ数情報取出部 2 1 3から入力 したサブキヤリァ数情報より、 基地局装置から指示されたサブキヤリァ数分 のサブキャリアを、 回線品質推定部 2 0 5から入力した S I R測定結果より 回線品質の良好な順番に選択する。 そして、 サブキャリア選択部 2 1 4は、 選択したサブキヤリァの情報を回線品質情報形成部 2 1 5へ出力する。 回線品質情報生成手段である回線品質情報形成部 2 1 5は、 S I Rと C Q I とを関係付けた回線品質選択用情報を保存した参照テーブルを保有してお り、 サブキャリア選択部 2 1 4から入力したサブキャリアの情報より、 選択 された各サブキヤリァについて、 回線品質推定部 2 0 5から入力した S I R を用いて、 回線品質選択用情報を参照することにより C Q Iを選択する。 そ して、 回線品質情報形成部 2 1 5は、 選択したサブキヤリァ毎の C Q Iを送 信 R F部 2 1 6へ出力する。
送信 R F部 2 1 6は、 回線品質情報形成部 2 1 5から入力した C Q Iを含 む送信信号をベースバンド周波数から無線周波数にアップコンパ一ト等して アンテナ 2 0 1より送信する。
次に、 サブキャリアを割り当てる方法について、 図 5を用いて説明する。 図 5は、 サブキヤリアを割り当てる方法を示すフロー図である。
最初に、 要求サブキャリア数決定部 1 0 5は、 ユーザ情報より各通信端末 装置 2 0 0に割り当てるサブキャリア数 S k ( kはユーザ番号で、 かつ 2以 上の任意の自然数） を決定する （ステップ S T 3 0 1 ) 。 要求サブキャリア 数決定部 1 0 5は、 下記の式 （1 ) または式 （2 ) によりサブキャリア数 S kを求めることができる。 k= [a x R, /r] · · · (l)
ただし、 Sk : サブキャリア数 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然数） 、 α ：定数、
：通信端末装置 2 00 _ kの要求伝送率 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然 数） 、
r：伝送率がもつとも高いモジュレーション · コーディング .スキームズを使用す る際の 1つのサブキャリアの伝送率、 または、 平均信号対雑音比と定数 γ (例え ば、 y = 0〜 3 dBの定数） とを加算した値の回線品質値より要求パケットエラー レートを満たすモジュレーション · コーディング · スキームズを使用する際の 1 つのサブキヤリァの伝送率、
[axRk/r~] ： (axRk/r) より大きい整数。
Sk = ^ xRk xN)/(R1 + R2 + --- + Rk)'] · · · (2)
ただし、 Sk：サプキャリア数 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然数） 、 β ：定数 （例えば、 β =2. 0〜4. 0) 、
Rk：通信端末装置 2 00 _ kの要求伝送率 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然 数） 、
N 全サブキヤリァ数、
^xRkxN)/(R1 +R2 +- + Rk)'] ((fixRkxN)/(R1 +R2+- + Rk))
より大きい整数。 式 （1 ) は、 各通信端末装置の要求伝送率と、 伝送率を最大にできる変調 方式及び符号化率を用いたときのサブキヤリア当たりの伝送率とを用いてサ ブキャリア数を決定するか、 または各通信端末装置の要求伝送率と、 各通信 端末装置の平均受信品質において所要誤り率を満たす変調方式と符号化率を 用いたときのサブキヤリア当たりの伝送率とを用いてサブキヤリァ数を決定 するものである。 また、 式 （2) は、 帯域内の全てのサブキャリア数と各通 信端末装置の要求伝送率と、 全通信相手の要求伝送率の合計との比を用いて サブキヤリァ数を決定するものである。 次に、 要求サブキャリア数決定部 1 0 5は、 選択したサブキャリアの CQ I及びサブキヤリァ番号情報の総データ量を各通信端末装置 200について 計算し、 選択したサブキヤリアの CQ I及びサブキヤリァ番号情報の総デー タ量が、 所定の通信帯域内の全てのサブキャリア （例えば 64個のサブキヤ リア） の CQ Iの総データ量よりも大きいか否かを判定する （ステップ ST 302) 。 即ち、 要求サブキヤリァ数決定部 1 0 5は、 式 （3) が成り立つ か否かを判定する。
Sk> (QXN) / (Q + log2N) ■ . . (3)
ここで、 Q ： SNR情報を量子化するのに必要な符号化ビット数、
N ：全サブキヤリァ数、 である。
選択したサブキヤリアの CQ I及びサブキヤリァ番号情報の総データ量が 、 所定の通信帯域内の全てのサブキヤリアの CQ Iの総データ量よりも大き くない場合 （式 （3) が成り立たない場合） には、 要求サブキャリア数決定 部 1 05は、 サブキヤリァ数 Skを通信端末装置 200_kへ送信するサブ キャリア数情報として決定する。 そして、 要求サブキャリア数情報生成部 1 07は、 サブキヤリァ数 S kをサブキヤリァ数情報として生成し、 サブキヤ リア数情報が通信端末装置 200— kへ送信されて通知される （ステップ S T 303) 。
次に、 サブキャリア数情報を受信した通信端末装置 200 _kは、 サブキ ャリァ数情報取出部 2 1 3にて受信信号よりサブキヤリァ数情報を抽出し、 回線品質情報形成部 2 1 5にて受信品質が良好な順に Sk個のサブキャリア が選択される （ステップ ST 304) 。
—方、 ステップ S T 30 2において、 選択したサブキャリアの CQ I及び サブキヤリァ番号情報の総データ量が、 所定の通信帯域内の全てのサブキヤ リアの CQ Iの総データ量よりも大きい場合 （式 （3) が成り立つ場合） に は、 要求サブキャリア数決定部 105は、 通信端末装置 200— kからは全 てのサブキヤリアの CQ Iを送ってもらうことを決定し、 全サブキヤリァ数 を選択することを決定する。 そして、 要求サブキャリア数情報生成部 1 0 7 は、 全サブキャリアを選択するサブキャリア数情報を生成し、 このサブキヤ リア数情報が通信端末装置 200— kへ通知される （ステップ ST 30 5) 次に、 通信端末装置 200の回線品質情報形成部 2 1 5は、 選択した各サ ブキヤリァまたは全てのサブキヤリアの CQ Iを生成する (ステップ S T 3 06) 。
次に、 通信端末装置 200は、 図 6に示すような SNR通知フォーマット にて、 生成した CQ I及び CQ Iを生成したサブキヤリァ番号情報を無線通 信装置 1 00へ送信する （ステップ ST 307) 。 図 6は、 2つのサブキヤ リアについての S NRレポ一トビットとサブキヤリァ番号情報とを示したも のである。 図 6に示すように、 1つ目のサブキャリアは、 SNRレポートビ ットは 「3」 及びサブキャリア番号情報は 「0」 であり、 2つ目のサブキヤ リアは、 SNRレポートビットは 「3」 及びサブキャリア番号情報は 「4」 である。
次に、 無線通信装置 1 00の回線品質情報取出部 103にて受信信号より CQ Iを抽出し、 割当制御部 1 04にて通信端末装置 200— kに対してサ ブキヤリァを割り当てる (ステップ ST 308) 。
このように、 本実施の形態 1によれば、 基地局装置は、 各通信端末装置の 要求伝送率に基づいて通信端末装置毎に割り当てるサブキヤリァ数を決定し 、 決定したサブキャリア数情報を通信端末装置に送信するので、 通信端末装 置は基地局装置から割り当てられたサブキヤリァ数のみの CQ Iを生成して 送信するだけで良い。 この結果、 制御情報量を減らすことができるので、 通 信効率を向上させることができる。
また、 本実施の形態 1によれば、 基地局装置は、 各ユーザの通信端末装置 に対して割り当てたサブキヤリァ数における CQ I とサブキヤリァ番号情報 との総データ量が、 全てのサブキヤリァの CQ Iの総データ量よりも大きく なる場合には、 通信端末装置には全てのサブキヤリアの C Q Iのみを送信し てもらうようにするので、 通信端末装置がサブキヤリァ番号情報を送信しな い分だけ上り回線の伝送量を減らすことができる。
また、 本実施の形態 1によれば、 通信端末装置は、 サブキャリア数情報に より基地局装置から指示された数のサブキャリアを、 回線品質の良好な順に 選択して基地局装置に通知するので、 基地局装置が受信品質の良好なサブキ ャリァにパケットデータを割り当てることができることにより、 ユーザダイ バーシティ効果を得ることができ、 システム全体のスループットが向上する とともに、 周波数利用効率を向上させることができる。
(実施の形態 2 )
図 7は、 本発明の実施の形態 2に係る無線通信装置 5 0 0の構成を示すブ ロック図である。 なお、 図 7においては、 図 3と同一構成である部分には同 —の符号を付してその説明は省略する。 また、 通信端末装置の構成は図 4と 同一構成であるので、 その説明は省略する。
割当制御部 1 0 4は、 回線品質情報取出部 1 0 3から入力した C Q I とュ 一ザ情報蓄積部 1 0 6から入力した各ユーザの通信端末装置のユーザ情報よ り、 各ユーザの通信端末装置に対してサブキヤリァを割り当てるとともに、 サブキャリア毎の変調方式を選択する。 そして、 割当制御部 1 0 4は、 割り 当てたサブキヤリァの割り当て情報をサブキヤリァ割当部 1 1 0へ出力する とともに、 選択した変調方式の変調方式情報を変調部 1 1 1— 1〜 1 1 1一 Nへ出力する。 割当制御部 1 0 4は、 サブキャリア毎に所定の P E R値以下 になるように、 各通信相手に対してサブキヤリァ及び変調方式の割り当てを 行う。 また、 割当制御部 1 0 4は、 実際にパケットデータを割り当てた各ュ 一ザの通信端末装置におけるサブキヤリァ数情報を、 フレーム単位にて要求 サブキャリア数決定部 1 0 5へ出力する。
要求サブキヤリァ数決定部 1 0 5は、 現フレームの 1つ前のフレームにて サブキャリアが割り当てられた通信端末装置については、 割当制御部 1 0 4 から入力した割当制御部 1 04にて実際に割り当てられたサブキャリア数情 報を用いてサブキヤリァ数を決定し、 決定したサブキヤリァ数情報を要求サ ブキャリア数情報生成部 1 07へ出力する。 一方、 要求サブキャリア数決定 部 1 05は、 現フレームの 1つ前のフレームにてサブキヤリァが割り当てら れなかった通信端末装置については、 ユーザ情報蓄積部 1 06から入力した 各通信端末装置のユーザ情報より、 割り当て可能なサブキヤリァ数を決定し 、 決定したサブキャリア数情報を要求サブキャリア数情報生成部 1 0 7へ出 力する。
次に、 サブキャリアを割り当てる方法について、 図 8を用いて説明する。 図 8は、 サブキャリアを割り当てる方法を示すフロー図である。
最初に、 割当制御部 1 04は、 現フレームの 1つ前の直前フレームにてサ ブキヤリァが割り当てられているか否かを判定する (ステップ S T 60 1) 直前フレームにてサブキャリアの割り当てがある場合には、 式 （4) によ り現フレームにて送信するサブキャリア数情報のサブキャリア数 S k (t) を決定する （ステップ ST 602) 。
S k ( t) = δ X S 7 k ( t一 1 ) · · · (4)
ここで、 Sk ( t) ：現フレームのサブキャリア数、
S' k ( t - 1) ：現フレームの 1つ前のフレームにて通信端末装置 200 一 kに実際に割り当てられたサブキヤリァ数、
S ：定数 （ただし、 2.0^ δ) 、 である。
通信端末装置が静止している場合または通信端末装置の移動量が小さい場 合には、 回線品質の変動が小さいものと推定できることより、 通信端末装置 側にて式 （4) を用いてサブキャリア数を決定することができる。
一方、 ステップ S Τ 60 1において、 直前フレームにてサブキャリアの割 り当てがない場合には、 式 （1) または式 （2) により現フレームにて送信 するサブキャリア数情報のサブキャリア数 Sk ( t) を決定する （ステップ S T 603) 。
次に、 要求サブキャリア数情報生成部 1 07は、 サブキャリア数 Sk ( t ) をサブキャリア数情報として生成し、 サブキャリア数情報が通信端末装置 200— kへ現フレームにて通知される （ステップ S T 604) 。 - 次に、 サブキャリア数情報を受信した通信端末装置 200— kは、 サブキ ャリァ数情報取出部 2 1 3にて受信信号よりサブキヤリァ数情報を抽出し、 回線品質情報形成部 2 1 5にて受信品質が良好な順に S k個のサブキヤリァ が選択される （ステップ ST 605) 。
次に、 通信端末装置 200の回線品質情報形成部 2 1 5は、 選択した各サ ブキャリアまたは全てのサブキャリアの CQ Iを生成する （ステップ ST 6 06) 。
次に、 通信端末装置 200は、 図 6に示すような SNR通知フォーマット にて、 生成した CQ I及び CQ Iを生成したサブキヤリァ番号情報を無線通 信装置 500へ送信する （ステップ ST 607) 。
次に、 無線通信装置 500の回線品質情報取出部 1 0 3にて受信信号より
CQ Iを抽出し、 割当制御部 1 04にて通信端末装置 200 - kに対してサ プキャリアを割り当てる (ステップ S T 608) 。
このように、 本実施の形態 2によれば、 基地局装置は、 各通信端末装置の 要求伝送率に基づいて各ユーザの通信端末装置毎に割り当てるサブキヤリァ 数を決定し、 決定したサブキャリア数情報を通信端末装置に送信するので、 通信端末装置は基地局装置から割り当てられたサブキヤリァ数のみの CQ I を生成して送信するだけで良い。 この結果、 制御情報量を減らすことができ るので、 通信効率を向上させることができる。
また、 本実施の形態 2によれば、 基地局装置は、 現フレームの 1つ前のフ レームのサブキヤリァ数に定数を乗算するだけの簡単な方法によりサブキヤ リァ数を決定することができるので、 通信端末装置の移動速度が小さい場合 または通信端末装置が静止している場合において、 サブキャリアを割り当て る処理の簡易化および高速化を図ることができる。
また、 本実施の形態 2によれば、 通信端末装置は、 サブキャリア数情報に より基地局装置から指示された数のサブキヤリアを、 回線品質の良好な順に 選択して基地局装置に通知するので、 基地局装置が受信品質の良好なサブキ ャリアにパケットデータを割り当てることができることにより、 ユーザダイ バーシティ効果を得ることができるとともに、 結果的に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。
なお、 上記実施の形態 1または実施の形態 2においては、 C Q Iを回線品 質情報とすることとしたが、 これに限らず、 CQ I以外の任意の情報を用い ることができる。 また、 上記実施の形態 1の無線通信装置 1 0 0または上記 実施の形態 2の無線通信装置 5 0 0は、 基地局装置に適用することが可能で ある。
なお、 上記各実施の形態の説明に用いた各機能プロックは、 典型的には集 積回路である L S Iとして実現される。 これらは個別に 1チップ化されても 良いし、 一部又は全てを含むように 1チップ化されても良い。
ここでは、 L S I としたが、 集積度の違いにより、 I C、 システム L S I 、 スーパー L S I、 ウルトラ L S I と呼称されることもある。
また、 集積回路化の手法は L S Iに限るものではなく、 専用回路又は汎用 プロセッサで実現しても良い。 L S I製造後に、 プログラムすることが可能 な F PGA (Field Programmable Gate Array) や、 L S I内部の回路セノレの 接続や設定を再構成可能なリコンフィギユラプル ·プロセッサーを利用して も良い。
さらには、 半導体技術の進歩又は派生する別技術により L S Iに置き換わ る集積回路化の技術が登場すれば、 当然、 その技術を用いて機能ブロックの 集積化を行っても良い。 バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
本明細書は、 2 0 0 3年 8月 2 0日出願の特願 2 0 0 3— 2 9 5 9 7 2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
本発明にかかる基地局装置及びサブキヤリァ割り当て方法は、 送信する制 御情報量を減らすことにより、 通信効率を向上させる効果を有し、 サブキヤ リアを割り当てるのに有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 各通信相手の要求伝送率以上になるように通信帯域内の全てのサブキ ャリァの中から通信相手毎に割り当てるサブキヤリァ数を決定するサブキヤ リア数決定手段と、
前記サブキヤリァ数決定手段にて決定されたサブキヤリァ数の情報を各通 信相手に送信する第 1送信手段と、
各通信相手の前記要求伝送率情報及び受信信号より抽出された各通信相手 の前記サブキヤリァ数分の回線品質情報に基づいて通信相手毎にバケツ トデ ータを割り当てるサブキヤリァを選択する割当制御手段と、
を具備する無線通信装置。
2 . 前記サブキャリア数決定手段は、 通信相手が選択したサブキャリアの 前記回線品質情報と通信相手が選択したサブキヤリァを示すサブキヤリァ識 別情報とのデータ量が、 前記通信帯域内の全てのサブキヤリァの回線品質情 報のデータ量よりも大きい通信相手に対しては、 割り当てる前記サブキヤリ ァ数を前記通信帯域内の全サブキヤリアとする請求の範囲第 1項記載の無線 通信装置。
3 . 前記サブキャリア数決定手段は、 現フレームの 1つ前のフレームにて 前記割当制御手段によりサブキヤリァが割り当てられている通信相手に対し て、 前記 1つ前のフレームにて前記割当制御手段により割り当てられたサブ キヤリァ数に所定の係数を乗算することにより前記サブキヤリァ数を決定し 前記第 1送信手段は、 前記サブキヤリァ数決定手段にて決定された前記サ ブキヤリァ数の情報を前記現フレームにて送信する、
請求の範囲第 1項記載の無線通信装置。
4 . 前記サブキャリア数決定手段は、 式 （1 ) に従って前記サブキャリア 数を求める請求の範囲第 1項記載の無線通信装置。
Figure imgf000021_0001
ただし、 Sk : サプキャリア数 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然数） 、 a ：第 1定数、
：通信相手の要求伝送率 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然数） 、 r：伝送率がもつとも高いモジュレーション · コーディング ·スキームズを使用す る際の 1つのサブキャリアの伝送率、 または、 平均信号対雑音比と第 2定数とを 加算した値の回線品質値より要求パケッ トエラーレートを満たすモジユレーショ ン . コーディング ·スキームズを使用する際の 1つのサブキヤリァの伝送率、 「axRt/r ： {axR r) より大きい整数。
5. 前記サブキャリア数決定手段は、 式 （2) に従って前記サブキャリア 数を求める請求の範囲第 1項記載の無線通信装置。
S7c = χ Rk x N)/(RX + R2 + · · · + Rk )] · · · (2)
ただし、 Sk : サブキャリア数 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然数） 、 β ：定数、
Rk：通信相手の要求伝送率 （kはユーザ番号で、 かつ 2以上の自然数） 、
Ν：全サプキヤリァ数、
^xRkxN)/(R1 +R2 +- + RkJ]： ^xRkxN)/(Rl +R2 +- + Rk))
より大きい整数。
6. 請求の範囲第 1項記載の無線通信装置と通信を行う通信端末装置であ つて、
前記通信端末装置は、
受信信号より抽出した前記サブキヤリァ数の情報より前記サブキヤリァ 数のサブキヤリアを受信品質が良好な順番に選択するサブキヤリァ選択手段 と、
前記サブキヤリァ選択手段にて選択されたサブキヤリァの前記回線品質 情報を生成する回線品質情報生成手段と、
前記回線品質情報生成手段にて生成された前記回線品質情報を送信する 第 2送信手段と、
を具備する通信端末装置。
7 . 請求の範囲第 1項記載の無線通信装置を具備する基地局装置。
8 . 各通信相手の要求伝送率以上になるように通信帯域内の全てのサブキ ャリァの中から通信相手毎に割り当てるサブキヤリァ数を決定するステップ と、
決定されたサブキヤリァ数の情報を各通信相手に送信するステップと、 各通信相手の前記要求伝送率情報及び受信信号より抽出された各通信相手 の前記サブキヤリァ数分の回線品質情報に基づいて通信相手毎にバケツトデ ータを割り当てるサブキヤリァを選択するステップと、
を具備するサブキヤリァ割り当て方法。
9 . 通信相手が選択したサブキヤリアの前記回線品質情報と通信相手が選 択したサブキヤリアを示すサブキヤリァ識別情報とのデータ量が、 前記通信 帯域内の全てのサブキヤリァの回線品質情報のデータ量よりも大きい通信相 手に対しては、 割り当てる前記サブキャリア数を前記通信帯域内の全サブキ ャリアとし、 全サブキヤリァの前記サブキヤリァ数の情報を送信する請求の 範囲第 8項記載のサブキヤリァ割り当て方法。
1 0 . 現フレームの 1つ前のフレームにてサブキャリアが割り当てられた 通信相手に対して、 現フレームの 1つ前のフレームにて割り当てられたサブ キャリア数に所定の係数を乗算することによりサブキャリア数を決定し、 決 定した前記サブキヤリァ数の情報を送信する請求の範囲第 8項記載のサブキ ャリア割り当て方法。
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