WO2006013693A1 - 無線送信装置、無線受信装置、無線送信方法および無線受信方法 - Google Patents

無線送信装置、無線受信装置、無線送信方法および無線受信方法 Download PDF

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frequency
wireless transmission
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Kenichi Miyoshi
Akihiko Nishio
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a wireless transmission device, a wireless reception device, a wireless transmission method, and a wireless reception method.
  • the present invention relates to a wireless transmission device, a wireless reception device, a wireless transmission method, and a wireless reception method, and more particularly, to a wireless transmission device, a wireless reception device, a wireless transmission method, and a wireless transmission device used in a frequency equalization single carrier transmission system.
  • the present invention relates to a wireless reception method.
  • frequency equalization single carrier transmission systems have been studied for next-generation mobile communication systems.
  • data symbols arranged in the time axis direction are transmitted on a single carrier.
  • the receiver performs frequency equalization processing to equalize signal distortion in the transmission line on the frequency axis.
  • the distortion is corrected by frequency equalization. More specifically, the channel estimation value is calculated for each frequency on the frequency axis, and weighting is performed to equalize the channel distortion for each frequency. Then, the received data is demodulated (see Non-Patent Document 1, for example).
  • Non-Patent Document 1 requency Domain Equalization for single- arrier Broadband Wirele ss Systems ", IEEE Communications Magazine, April 2002, pp.58- 66
  • the received power at any frequency in the band used is higher than the transmitted power due to the influence of the propagation path having different characteristics for each frequency. May drop significantly.
  • the transmission power allocated to the transmitted signal is wasted by the decrease. For this reason, there is a certain limit to improving the reception error rate characteristics of the receiver.
  • An object of the present invention is to provide a wireless transmission device, a wireless reception device, a wireless transmission method, and a wireless reception method that can improve reception error rate characteristics of a receiver.
  • the wireless transmission device of the present invention converts a signal on the time axis into a signal on the frequency axis.
  • Means control means for controlling the transmission power of the converted signal on the frequency axis, inverse conversion means for inversely converting the signal whose transmission power is controlled to a signal on the time axis, and the inversely converted signal
  • a transmission means for transmitting with a single carrier.
  • the radio reception apparatus of the present invention includes a conversion unit that converts a signal on a time axis transmitted by a single carrier into a signal on a frequency axis, and a frequency equalization process performed on the converted signal.
  • a configuration having a determination unit that determines an algorithm, a generation unit that generates frequency equalization algorithm information indicating the determined algorithm, and a transmission unit that transmits the generated frequency equalization algorithm information to a communication partner apparatus is adopted. .
  • the wireless transmission method of the present invention includes a conversion step of converting a signal on the time axis into a signal on the frequency axis, a control step of controlling the transmission power of the converted signal on the frequency axis, and a control of the transmission power. And an inverse conversion step for inversely converting the converted signal into a signal on a time axis, and a transmission step for transmitting the inversely converted signal using a single carrier.
  • the radio reception method of the present invention includes a conversion step of converting a signal on the time axis transmitted by a single carrier into a signal on the frequency axis, and an algorithm for frequency equalization processing applied to the converted signal. And a generation step for generating frequency equalization algorithm information indicating the determined algorithm, and a transmission step for transmitting the generated frequency equalization algorithm information to the communication partner device.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a radio reception apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the control unit in the radio transmitting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a coefficient calculation process according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of weighting for transmission power control according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram showing another example of weighting for transmission power control according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 5C Still another example of weighting for transmission power control according to Embodiment 1 of the present invention is shown.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a radio transmission apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio transmission apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless reception device that performs wireless communication with the wireless transmission device 100 of FIG.
  • each frequency (or each frequency band) within the band of the single carrier to be used can be treated as a virtual subcarrier in the communication band. Further, it can be treated as a subband obtained by subdividing the communication band.
  • Radio transmission apparatus 100 performs modulation (101) for modulating a transmission signal, and FFT (Fast Fourier Transform) processing for converting a signal on a time axis into a signal on a frequency axis on the modulated transmission signal.
  • modulation (101) for modulating a transmission signal
  • FFT Fast Fourier Transform
  • FFT unit 102 control unit 103 that controls the transmission power of the transmission signal subjected to FFT processing on the frequency axis, and IFFT (Inverse that converts the signal on the frequency axis back to the signal on the time axis
  • An IFFT unit 104 that performs Fast Fourier Transform processing on a transmission signal whose transmission power is controlled, and a CP processing unit 105 that adds CP (Cyclie Prefix) to a predetermined position of the transmission signal subjected to IFFT processing Transmission that performs predetermined transmission radio processing including DZA conversion and up-conversion on the transmission signal with CP, and transmits the transmission signal subjected to transmission radio processing on a single carrier via antenna 107
  • a radio signal is received via the RF unit 106 and the antenna 107,
  • a reception RF unit that performs predetermined reception radio processing including down-conversion and DZA conversion on the received radio signal.
  • control unit 103 includes multiplication units 111 and 112, a transmission power control unit 113, a weight coefficient control unit 114, and a weight coefficient deriving unit 115.
  • Weight coefficient deriving section 115 extracts propagation path information Unit 116, algorithm information extraction unit 117, and error rate characteristic prediction unit 118.
  • the algorithm information extracting unit 117 extracts frequency equalization algorithm information described later from a signal subjected to reception radio processing (hereinafter referred to as “reception signal”).
  • the propagation path information extraction unit 116 extracts propagation path information described later from the received signal.
  • the error rate characteristic prediction unit 118 calculates the reception error rate characteristic of the radio receiving apparatus 150 when a signal with controlled transmission power is transmitted based on the extracted frequency equalization algorithm information and propagation path information. Predict and use the prediction result to derive a weighting factor for weighting transmission power control.
  • the extracted propagation path information and the derived weighting factor are controlled by the transmission power control unit 113 and the weighting factor control unit 114, respectively, and multiplied by the multiplication unit 112.
  • the transmission power of the transmission signal subjected to the FFT processing is corrected for each frequency by the multiplication unit 111 so that the transmission power becomes a value obtained as a result of multiplication by the multiplication unit 112.
  • the second includes an antenna 151, a reception RF unit 152, a CP removal unit 153, an FFT unit 154, a channel estimation unit 155, a frequency equalization unit 156, an IFFT unit 157, a demodulation unit 158, an algorithm A determination unit 159, an algorithm information generation unit 160, a transmission RF unit 161, and a propagation path information generation unit 162 are included.
  • Reception RF section 152 receives a radio signal via antenna 151, and performs predetermined reception radio processing including down-conversion and AZD conversion on this signal.
  • CP removing section 153 removes the CP added to the predetermined position of the received signal.
  • the FFT unit 154 performs FFT processing for converting a signal on the time axis into a signal on the frequency axis for the received signal from which the CP has been removed.
  • Channel estimation section 155 performs channel estimation using the pilot signal in the received signal that has been subjected to FFT processing.
  • the algorithm determination unit 159 determines a frequency equalization processing algorithm in accordance with an instruction from the upper layer force, and notifies the determined algorithm to the frequency equalization unit 156 and the algorithm information generation unit 160.
  • frequency equalization processing algorithms include MMS E (Minimum Mean Square Error) method, MRC (Maximal Rate Combining) method, ORC (Orthogonality Restoring ComDining) method, and EGC (Equal Gain Combining) method.
  • Frequency equalization section 156 performs frequency equalization processing on the received signal that has been subjected to FFT processing, in accordance with the notified algorithm and using the result of channel estimation.
  • IFFT section 157 performs IFFT processing for inversely converting a signal on the frequency axis into a signal on the time axis, on the received signal subjected to frequency equalization processing.
  • Demodulation section 158 demodulates the received signal that has been subjected to IFFT processing.
  • the algorithm information generation unit 160 generates frequency equalization algorithm information indicating the determined algorithm in order to report the determined algorithm to the wireless transmission device 100.
  • the propagation path information generation unit 162 generates propagation path information for reporting to the wireless transmission device 100 the power gain for each frequency in the propagation path from the received signal from which the CP has been removed.
  • Transmission RF section 161 performs predetermined transmission radio processing including DZA conversion and up-conversion on the generated frequency equalization algorithm information and propagation path information, and the frequency etc. subjected to transmission radio processing
  • the transmission algorithm information and the propagation path information are transmitted to the wireless transmission device 100 via the antenna 151.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the control unit 103.
  • step S1 the propagation path information extraction unit 116 extracts propagation path information from the received signal.
  • the propagation path information is indicated by Hk (k is a frequency number) as a scalar value.
  • the algorithm information extraction unit 117 extracts frequency equalization algorithm information from the received signal.
  • step S2 error rate characteristic predicting section 118 predicts the error rate characteristic in radio receiving apparatus 150 when a transmission signal whose transmission power is controlled is transmitted. As a result of this prediction, a function representing the predicted reception error rate ER is obtained. In other words, if the weighting factor is expressed as W as a scalar value, the predicted reception error rate ER is expressed by the following equation (1).
  • the frequency equalization algorithm is used to obtain the function f (W) that is the basis for deriving the weighting factor W to be used based on the frequency equalization algorithm information transmitted from the wireless reception device 150.
  • the optimal function according to the algorithm indicated in the information The number w can be derived.
  • step S3 error rate characteristic prediction section 118 calculates weighting factor W used for transmission power control using equation (1) above.
  • a predetermined optimization method is applied to the function f (W) in Equation (1) to calculate the weighting factor W that optimizes the reception error rate ER.
  • FIG. 4 shows an example of the function f (W).
  • the transmission power of the transmission signal is not controlled on the frequency axis as shown in FIG. 5A.
  • the weighting factor W is set to an appropriate value within the range of 0 ⁇ W ⁇ 1
  • the transmission power of the transmission signal is smaller than the gain of the signal in the propagation path as shown in FIG.
  • the predicted reception error rate ER is reduced compared to when transmission power control is not performed.
  • the transmission power of the transmission signal is controlled to the same value as the signal gain in the propagation path, as shown in FIG. 5C. In other words, maximum ratio transmission is performed.
  • the coefficient control unit 114 controls the notified weight coefficient W and outputs it to the multiplication unit 112.
  • propagation path information Hk extracted in step S1 is notified to the transmission power control section 113.
  • Transmission power control section 113 controls propagation path information Hk and outputs it to multiplication section 112.
  • step S4 multiplication section 112 multiplies propagation path information Hk by weighting factor W.
  • step S5 multiplication section 112 corrects the transmission power on the frequency axis of the transmission signal with transmission power Pk.
  • radio transmitting apparatus 100 converts a signal on the time axis transmitted by a single carrier into a signal on the frequency axis, and transmits the transmission power on the frequency axis. Therefore, transmission power assigned to a signal transmitted by a single carrier can be used effectively, and the reception error rate of radio receiving apparatus 150 can be improved.
  • the frequency equalization algorithm in order to generate and transmit information indicating the determined frequency equalization algorithm in radio reception apparatus 150, the frequency equalization algorithm is notified to radio transmission apparatus 100.
  • the wireless transmission device 100 that derives the weighting coefficient W and the function f (W) power can obtain the optimum function f (W) according to the algorithm, and as a result, the reception error rate characteristics are improved.
  • the reception system reception RF unit 152, CP removal unit 153, FFT unit 154, channel estimation unit 155, frequency equalization unit 156, IFFT unit 157, and demodulation unit 158) itself in the wireless receiver 150 has a special configuration.
  • the reception error rate characteristic can be improved by adding a simple configuration for reporting the frequency equalization algorithm to the radio transmitting apparatus 100 without adding it.
  • coefficient W is calculated using function f (W) representing reception error rate ER predicted when a signal whose transmission power is controlled is transmitted to radio receiving apparatus 150. Therefore, optimal transmission power control can be performed in consideration of signal distortion caused by transmission power control.
  • a weighting factor W for weighting transmission power control is searched for after predicting fluctuations in the reception error rate ER. By doing so, it is possible to prevent the transmission power from being excessively corrected.
  • transmission power control on the frequency axis is performed at the same level as propagation path fluctuation, that is, maximum ratio transmission is performed.
  • the received power at each frequency appears as a variation of the square of the propagation path variation.
  • Such a significant increase in power variation on the frequency axis can be a factor that degrades the reception error rate in single carrier transmission.
  • the degradation of the error rate characteristic due to transmission power control may exceed the error rate characteristic improvement effect by the maximum ratio transmission.
  • the weighting factor W that minimizes the predicted reception error rate ER.
  • the optimum transmission power can be obtained from the weighting factor W and the propagation path information Hk set in common among the frequencies included in the single carrier band. Transmit power control can be weighted optimally.
  • the weighting factor W is set to a common value between the frequencies, but the weighting factor is individually set for each frequency (that is, associated with each frequency). It is acceptable to derive the weighting coefficient Wk.
  • weighting factor W is derived using a function related to reception error rate ER.
  • the method for deriving the weighting factor W is not limited to the above, and may be based on other appropriate parameters.
  • Other suitable parameters may be existing or new information transmitted from the wireless receiver 150 or existing or new information measured, calculated or set by the wireless transmitter 100.
  • FFT processing is performed as a process for converting a signal on the time axis into a signal on the frequency axis, and a signal for inversely converting the signal on the frequency axis into a signal on the time axis.
  • IFFT processing is adopted for each processing.
  • the conversion process that can be employed is not limited to the FFT process, and other appropriate processes such as a DCT (Discrete Cosine Transform) process or a Wavelet transform process may be employed.
  • the applicable inverse transformation process is not limited to the IFFT process, and other appropriate processes such as an inverse DCT process or an inverse wavelet transform process can also be adopted.
  • radio transmitting apparatus 100 and radio receiving apparatus 150 of the present embodiment are applied to both a base station apparatus and a mobile station apparatus used in a mobile communication system to which a single carrier frequency equalization technique is applied. be able to.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the radio transmission apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • Radio transmitting apparatus 200 in FIG. 6 has the same basic configuration as radio transmitting apparatus 100 described in Embodiment 1, and the same components are denoted by the same reference numerals, and details thereof are described. The detailed explanation is omitted.
  • the wireless reception device 150 described in Embodiment 1 can perform wireless communication with the wireless transmission device 200.
  • Radio transmitting apparatus 200 has control section 201 instead of control section 103 described in Embodiment 1, and also receives buffer 202 that temporarily stores transmission signals subjected to IFFT processing.
  • a switch unit 203 that switches on / off in accordance with the instruction signal and outputs the transmission signal stored in the buffer 202 to the CP processing unit 105 is employed.
  • Control unit 201 performs IFFT processing in addition to multiplication units 111 and 112, transmission power control unit 113, weight coefficient control unit 114, and propagation path information extraction unit 116 described in Embodiment 1.
  • PAPR is less than the value (PAPR design value: 10 dB, for example) that is predetermined by the radio unit setting.
  • a weighting factor deriving unit 211 for deriving the maximum value of the weighting factor W.
  • the weighting factor deriving unit 211 performs transmission power control when the peak power detection unit 212 that detects the peak power of the transmission signal subjected to IFFT processing and the notification signal from the peak power detection unit 212 are input.
  • a weighting factor calculation unit 213 that calculates the weighting factor W to be used based on the above-described PAPR design value.
  • the transmission power subjected to transmission power control is subjected to IFFT processing in IFFT section 104 and then stored in buffer 202.
  • the peak power power of the transmission signal subjected to the I FFT processing is detected by the peak power detection unit 212.
  • the peak power detection unit 212 calculates PAPR.
  • the calculated PAPR is compared with the PAPR design value. As a result of this comparison, PAPR If the value is less than the PAPR design value, an instruction signal is input from the peak power detection unit 212 to the switch unit 203. By doing so, the switch unit 203 is switched to the ON state, and is transferred to the transmission signal power CP processing unit 105 stored in the buffer 202.
  • the weighting factor calculation unit 213 receives a notification signal indicating that PAPR is equal to or less than the PAPR design value, and thereby the value set in the weighting factor calculation unit 213 is reset to the initial value. .
  • an instruction signal for switching the switch unit 203 to the OFF state is input from the peak power detection unit 212 to the switch unit 203.
  • the switch unit 203 is switched to the off state.
  • a notification signal indicating that the PAPR exceeds the PAPR design value is input to the weight coefficient calculation unit 213.
  • the weight coefficient W is temporarily set as a candidate for the weight coefficient W to be used and smaller than the value (in this description, "1"). Calculate the value. Then, the calculated value is output to the weight coefficient control unit 114 as the next candidate for the weight coefficient to be used.
  • weight coefficient deriving section 211 including peak power detecting section 212 and weight coefficient calculating section 213 calculates PAPR in association with weight coefficient W candidates. If the PAPR calculated in association with the first value set as a candidate is less than or equal to the PAPR design value, the first value is set as the weighting factor W, while the PAPR calculated in association with the first value is calculated. If the measured PAPR is larger than the PAPR design value, it is smaller than the first value! /, And the second value is temporarily set as a new candidate.
  • the optimum weighting factor W can be derived by loop processing.
  • the weighting factor W is set to a common value between frequencies.
  • the coefficients may be set individually for each frequency (that is, the weighting coefficient Wk associated with each frequency is derived).
  • FFT processing is performed as a process for converting a signal on the time axis into a signal on the frequency axis, and a signal for inversely converting the signal on the frequency axis into a signal on the time axis.
  • IFFT processing is adopted for each processing.
  • the conversion processing that can be adopted is not limited to FFT processing, and other appropriate processing such as DCT processing or Wavelet conversion processing can also be adopted.
  • the applicable inverse transformation process is not limited to the IFFT process, and other appropriate processes such as an inverse DCT process or an inverse wavelet transform process can also be adopted.
  • radio transmission apparatus 200 of the present embodiment can be applied to both a base station apparatus and a mobile station apparatus used in a mobile communication system to which a single carrier frequency equalization technique is applied.
  • weighting factor deriving unit 211 the notifier 202, and the switch unit 203 described in the present embodiment can be combined with the configuration of the wireless transmission device 100 described in the first embodiment.
  • the base station apparatus in each of the above embodiments may be expressed as Node B, the mobile station apparatus as UE, and the subcarrier as tone.
  • Each functional block used in the description of each of the above embodiments is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
  • IC integrated circuit
  • system LSI system LSI
  • super LSI non-linear LSI
  • non-linear LSI depending on the difference in power integration as LSI.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. It is also possible to use a field programmable gate array (FPGA) that can be programmed after LSI manufacture and a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of circuit cells inside the LSI.
  • FPGA field programmable gate array
  • the radio transmission apparatus and radio transmission method of the present invention can be applied to a base station apparatus or mobile station apparatus used in a frequency equalization single carrier transmission system.

Abstract

　受信機の受信誤り率特性を向上させることができる無線送信装置を提供する。この装置において、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部（１０２）は、時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換するＦＦＴ処理を、送信信号に対して施す。制御部（１０３）は、ＦＦＴ処理を施された送信信号の送信電力を周波数軸上で制御する。ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部（１０４）は、時間軸上の信号に逆変換するＩＦＦＴ処理を、送信電力を制御された送信信号に対して施す。送信ＲＦ部（１０６）は、ＩＦＦＴ処理を施された送信信号をシングルキャリアで送信する。

Description

無線送信装置、無線受信装置、無線送信方法および無線受信方法 技術分野
[0001] 本発明は、無線送信装置、無線受信装置、無線送信方法および無線受信方法に 関し、特に、周波数等化シングルキャリア伝送システムにて用いられる無線送信装置 、無線受信装置、無線送信方法および無線受信方法に関する。
背景技術
[0002] 近年、次世代移動体通信システム向けに、周波数等化シングルキャリア伝送システ ムが検討されている。周波数等化シングルキャリア伝送システムでは、時間軸方向に 配置されたデータシンボルがシングルキャリアで伝送される。受信機は、伝送路にお ける信号の歪みを周波数軸上で等化するための周波数等化処理を行う。周波数等 化処理によって、その歪みは補正される。より具体的には、周波数軸上で周波数毎 にチャネル推定値を算出し、周波数毎に伝搬路歪みを等化するための重み付けを 行う。そして、受信したデータを復調する (例えば、非特許文献 1参照)。
非特許文献 1： requency Domain Equalization for single-し arrier Broadband Wirele ss Systems", IEEE Communications Magazine, April 2002, pp.58- 66
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、上記従来の周波数等化シングルキャリア伝送システムにおいては、 周波数毎に特性が異なる伝搬路の影響により、使用帯域内のいずれかの周波数の 受信電力が送信電力に比べて大幅に低下することがある。この場合、その低下分だ け、送信された信号に割り当てられた送信電力が無駄になってしまう。このため、受 信機の受信誤り率特性の向上に一定の限界がある。
[0004] 本発明の目的は、受信機の受信誤り率特性を向上させることができる無線送信装 置、無線受信装置、無線送信方法および無線受信方法を提供することである。
課題を解決するための手段
[0005] 本発明の無線送信装置は、時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換する変換 手段と、変換された信号の送信電力を周波数軸上で制御する制御手段と、送信電力 を制御された信号を時間軸上の信号に逆変換する逆変換手段と、逆変換された信 号をシングルキャリアで送信する送信手段と、を有する構成を採る。
[0006] 本発明の無線受信装置は、シングルキャリアで送信された時間軸上の信号を周波 数軸上の信号に変換する変換手段と、変換された信号に対して施す周波数等化処 理のアルゴリズムを決定する決定手段と、決定されたアルゴリズムを示す周波数等化 アルゴリズム情報を生成する生成手段と、生成された周波数等化アルゴリズム情報を 通信相手装置に送信する送信手段と、を有する構成を採る。
[0007] 本発明の無線送信方法は、時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換する変換 ステップと、変換した信号の送信電力を周波数軸上で制御する制御ステップと、送信 電力を制御した信号を時間軸上の信号に逆変換する逆変換ステップと、逆変換した 信号をシングルキャリアで送信する送信ステップと、を有するようにした。
[0008] 本発明の無線受信方法は、シングルキャリアで送信された時間軸上の信号を周波 数軸上の信号に変換する変換ステップと、変換した信号に対して施す周波数等化処 理のアルゴリズムを決定する決定ステップと、決定したアルゴリズムを示す周波数等 化アルゴリズム情報を生成する生成ステップと、生成した周波数等化アルゴリズム情 報を通信相手装置に送信する送信ステップと、を有するようにした。
発明の効果
[0009] 本発明によれば、受信機の受信誤り率特性を向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置の構成を示すブロック図
[図 2]本発明の実施の形態 1に係る無線受信装置の構成を示すブロック図
[図 3]本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置における制御部の動作を説明する フロー図
[図 4]本発明の実施の形態 1に係る係数算出処理を説明するための図
[図 5A]本発明の実施の形態 1に係る送信電力制御の重み付けの一例を示す図 [図 5B]本発明の実施の形態 1に係る送信電力制御の重み付けの他の例を示す図 [図 5C]本発明の実施の形態 1に係る送信電力制御の重み付けのさらに他の例を示 す図
[図 6]本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置の構成を示すブロック図 発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
[0012] (実施の形態 1)
図 1は、本発明の実施の形態 1に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である
。図 2は、図 1の無線送信装置 100と無線通信を行う無線受信装置の構成を示すブ ロック図である。
[0013] なお、本発明は、使用するシングルキャリアの帯域に複数の周波数が含まれる移動 通信システムに適用することができるが、本実施の形態および後続の実施の形態で は、その説明の便宜上、帯域に含まれる周波数の数を 4つと仮定する。また、本実施 の形態および後続の実施の形態では、使用するシングルキャリアの帯域内の各周波 数 (または各周波数帯)を、通信帯域における仮想的なサブキャリアとみなして扱うこ とができる。また、通信帯域を細分ィ匕したサブバンドとみなして扱うこともできる。
[0014] 無線送信装置 100は、送信信号を変調する変調部 101と、時間軸上の信号から周 波数軸上の信号に変換する FFT (Fast Fourier Transform)処理を、変調された送信 信号に対して施す FFT部 102と、 FFT処理を施された送信信号の送信電力を周波 数軸上で制御する制御部 103と、周波数軸上の信号を時間軸上の信号に逆変換す る IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)処理を、送信電力を制御された送信信号 に対して施す IFFT部 104と、 IFFT処理を施された送信信号の所定位置に CP (Cyc lie Prefix)を付加する CP処理部 105と、 DZA変換やアップコンバートなどを含む所 定の送信無線処理を、 CPを付加された送信信号に対して施し、送信無線処理を施 された送信信号をアンテナ 107を介してシングルキャリアで送信する送信 RF部 106 と、アンテナ 107を介して無線信号を受信し、受信した無線信号に対してダウンコン バートや DZA変換などを含む所定の受信無線処理を施す受信 RF部 108と、を有 する。
[0015] また、制御部 103は、乗算部 111、 112、送信電力制御部 113、重み係数制御部 1 14および重み係数導出部 115を有する。重み係数導出部 115は、伝搬路情報抽出 部 116、アルゴリズム情報抽出部 117および誤り率特性予測部 118を有する。
[0016] 重み係数導出部 115において、アルゴリズム情報抽出部 117は、受信無線処理を 施された信号 (以下「受信信号」と言う)から、後述する周波数等化アルゴリズム情報 を抽出する。伝搬路情報抽出部 116は、受信信号から、後述する伝搬路情報を抽出 する。誤り率特性予測部 118は、送信電力を制御された信号が送信された場合にお ける無線受信装置 150の受信誤り率特性を、抽出された周波数等化アルゴリズム情 報および伝搬路情報に基づいて予測し、その予測結果を用いて、送信電力制御の 重み付けを行うための重み係数を導出する。
[0017] 抽出された伝搬路情報および導出された重み係数はそれぞれ送信電力制御部 11 3および重み係数制御部 114によって制御され、乗算部 112で互いに乗算される。 F FT処理を施された送信信号の送信電力は、乗算部 112による乗算の結果として得 られた値となるように、乗算部 111によって周波数毎に補正される。
[0018] 図 2に示す無線受信装置 150は、アンテナ 151、受信 RF部 152、 CP除去部 153、 FFT部 154、チャネル推定部 155、周波数等化部 156、 IFFT部 157、復調部 158、 アルゴリズム決定部 159、アルゴリズム情報生成部 160、送信 RF部 161および伝搬 路情報生成部 162を有する。
[0019] 受信 RF部 152は、アンテナ 151を介して無線信号を受信し、この信号に対して、ダ ゥンコンバートや AZD変換などを含む所定の受信無線処理を施す。 CP除去部 153 は、受信信号の所定位置に付加された CPを除去する。 FFT部 154は、時間軸上の 信号を周波数軸上の信号に変換する FFT処理を、 CPを除去された受信信号に対し て施す。チャネル推定部 155は、 FFT処理を施された受信信号の中のパイロット信 号を用いてチャネル推定を行う。
[0020] アルゴリズム決定部 159は、上位レイヤ力 の指示に従って、周波数等化処理のァ ルゴリズムを決定し、決定したアルゴリズムを周波数等化部 156およびアルゴリズム情 報生成部 160に通知する。周波数等化処理のアルゴリズムとしては、例えば、 MMS E (Minimum Mean Square Error)法、 MRC (Maximal Rate Combining)法、 ORC (Ort hogonality Restoring ComDining)法、 EGC (Equal Gain Combining)法など力 げら れる。 [0021] 周波数等化部 156は、通知されたアルゴリズムに従って、また、チャネル推定の結 果を用いて、周波数等化処理を、 FFT処理を施された受信信号に対して施す。
[0022] IFFT部 157は、周波数軸上の信号を時間軸上の信号に逆変換する IFFT処理を 、周波数等化処理を施された受信信号に対して施す。復調部 158は、 IFFT処理を 施された受信信号を復調する。
[0023] アルゴリズム情報生成部 160は、決定されたアルゴリズムを無線送信装置 100に報 告すべく、決定されたアルゴリズムを示す周波数等化アルゴリズム情報を生成する。 伝搬路情報生成部 162は、 CPを除去された受信信号から、伝搬路における周波数 毎の電力ゲインを無線送信装置 100に報告するための伝搬路情報を生成する。
[0024] 送信 RF部 161は、生成された周波数等化アルゴリズム情報および伝搬路情報に 対して、 DZA変換やアップコンバートなどを含む所定の送信無線処理を施し、送信 無線処理を施された周波数等化アルゴリズム情報および伝搬路情報をアンテナ 151 を介して無線送信装置 100に送信する。
[0025] 次いで、無線送信装置 100の制御部 103における送信電力制御動作について説 明する。図 3は、制御部 103の動作を説明するフロー図である。
[0026] まず、ステップ S1では、伝搬路情報抽出部 116で、受信信号から伝搬路情報を抽 出する。ここで、伝搬路情報は、スカラー値として Hk(kは周波数番号)で示される。 また、アルゴリズム情報抽出部 117で、受信信号から周波数等化アルゴリズム情報を 抽出する。
[0027] そして、ステップ S2では、誤り率特性予測部 118で、送信電力を制御された送信信 号が送信されたときの無線受信装置 150における誤り率特性を予測する。この予測 の結果として、予測された受信誤り率 ERを表す関数を取得する。つまり、重み係数を スカラー値として Wで表すと、予測された受信誤り率 ERは、次の式（1)によって表現 される。
ER=f (W)
[0028] このように、無線受信装置 150から送信された周波数等化アルゴリズム情報に基づ いて、使用する重み係数 Wの導出のベースとなる関数 f (W)を取得するため、周波数 等化アルゴリズム情報に示されたアルゴリズムに応じた最適な関数を用 ヽて重み係 数 wを導出することができる。
[0029] そして、ステップ S3では、誤り率特性予測部 118で、送信電力制御に用いる重み 係数 Wを、上記の式（1)を用いて算出する。すなわち、式（1)の関数 f (W)に所定の 最適化手法を適用し、受信誤り率 ERを最適化する重み係数 W を算出する。よ
MIN_ER
り具体的には、図 4に示すように、受信誤り率 ERを最小の値 MIN— ERにする重み 係数 W を算出する。すなわちこの場合、重み係数 W は、 W=argmin (f
MIN— ER MIN— ER
(w))の演算によって算出される。
[0030] ここで、図 4は、関数 f (W)の一例を示したものである。図示された関数 f (W)におい ては、例えば重み係数 Wが W=0に設定された場合は、図 5Aに示すように送信信号 の送信電力が周波数軸上では全く制御されない。また、例えば重み係数 Wが 0<W < 1の範囲内の適切な値に設定された場合は、図 5Bに示すように、送信信号の送信 電力が、伝搬路における信号のゲインよりも小さい値で制御され、これによつて、予測 される受信誤り率 ERは、送信電力制御が行われない場合に比べて低減する。また、 例えば重み係数 Wが W= lに設定された場合は、図 5Cに示すように、送信信号の送 信電力が、伝搬路における信号のゲインと同じ値で制御される。つまり最大比送信が 行われることとなる。この場合に予測される受信誤り率 ERは、重み係数 Wが 0<W< 1の範囲内の適切な値に設定された場合に比べて上昇する。
[0031] そして、算出された重み係数 W は、重み係数制御部 114に通知される。重み
MIN_ER
係数制御部 114では、通知された重み係数 W を制御し、乗算部 112に出力す
MIN_ER
る。また、ステップ S1で抽出された伝搬路情報 Hkは送信電力制御部 113に通知さ れる。送信電力制御部 113では、伝搬路情報 Hkを制御し、乗算部 112に出力する。
[0032] そして、ステップ S4では、乗算部 112で、伝搬路情報 Hkに重み係数 W を乗
MIN_ER 算する。この乗算により、送信電力制御に重み付けがなされる。また、乗算の結果とし て、次の式（2)に示すように、使用帯域内の各周波数に対応付けられた送信電力 Pk が得られる。
Pk=W X Hk - -- (2)
MIN— ER
[0033] そして、ステップ S5では、乗算部 112で、送信信号の周波数軸上の送信電力を送 信電力 Pkで補正する。 [0034] このように、本実施の形態によれば、無線送信装置 100において、シングルキャリア で送信される時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換し、その送信電力を周波 数軸上で制御するため、シングルキャリアで送信される信号に割り当てられた送信電 力を有効利用することができ、無線受信装置 150の受信誤り率を向上させることがで きる。
[0035] また、本実施の形態によれば、無線受信装置 150において、決定された周波数等 化アルゴリズムを示す情報を生成して送信するため、周波数等化アルゴリズムを無線 送信装置 100に通知することができ、重み係数 Wを関数 f (W)力も導出する無線送 信装置 100がそのアルゴリズムに応じた最適な関数 f (W)を取得することができ、そ の結果、受信誤り率特性を向上させることができる。すなわち、無線受信装置 150に おける受信系（受信 RF部 152、 CP除去部 153、 FFT部 154、チャネル推定部 155、 周波数等化部 156、 IFFT部 157および復調部 158)自体に特別な構成を加えること なぐ周波数等化アルゴリズムを無線送信装置 100に報告するための簡単な構成を 加えるだけで、受信誤り率特性を向上させることができる。
[0036] また、本実施の形態によれば、送信電力を制御された信号が無線受信装置 150に 送信された場合に予測される受信誤り率 ERを表す関数 f (W)を用いて係数 Wを導 出するため、送信電力制御に起因する信号歪みを考慮して最適な送信電力制御を 行うことができる。
[0037] すなわち、本実施の形態では、送信電力制御を重み付けする重み係数 Wを、受信 誤り率 ERの変動を予測した上で探索する。こうすることで、送信電力が過剰に補正さ れることを防止することができる。
[0038] ちなみに、例えばマルチキャリア伝送での送信電力制御技術の一例では、伝搬路 の変動と常時同じレベルで周波数軸上での送信電力制御が行われる、つまり最大比 送信が行われる。この場合、受信機側では、各周波数での受信電力が、伝搬路の変 動の 2乗の変動となって現れる。このように周波数軸上で電力のばらつきを著しく増 大させることは、シングルキャリア伝送においては、かえって受信誤り率を劣化させる 要因となり得る。換言すれば、送信電力制御に起因する誤り率特性の劣化が、最大 比送信による誤り率特性改善効果を上回ってしまう場合があり得る。し力しながら本 実施の形態では、送信電力制御に起因する誤り率特性の変動を予測しておくことで 、送信電力制御に起因する誤り率特性の劣化が誤り率特性改善効果を下回るような 最適な重み係数 Wを導き出すことができ、その結果として、無線受信装置 150の受 信誤り率 ERを確実に改善することができる。
[0039] また、本実施の形態によれば、予測される受信誤り率 ERが最小となる重み係数 W
M
を用いて送信電力を制御することができ、無線受信装置 150の受信誤り率を最
IN_ER
/J、〖こすることができる。
[0040] また、本実施の形態によれば、シングルキャリアの帯域に含まれる周波数の間で共 通に設定された重み係数 Wと伝搬路情報 Hkとから最適な送信電力を得ることができ 、送信電力制御を最適に重み付けすることができる。
[0041] なお、本実施の形態では、前述のとおり、重み係数 Wを周波数間で共通な値に設 定するが、重み係数を周波数毎に個別に設定 (すなわち、各周波数に対応付けられ た重み係数 Wkを導出）しても良 ヽ。
[0042] また、本実施の形態では、重み係数 Wを、受信誤り率 ERに係る関数を用いて導き 出している。しかし、重み係数 Wの導出方法は、上記のものに限定されず、他の適切 なパラメータに基づくものであっても良い。他の適切なパラメータは、無線受信装置 1 50から送信される既存または新規の情報もしくは無線送信装置 100で測定、算出ま たは設定される既存または新規の情報であり得る。
[0043] また、本実施の形態では、時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換するための 処理として FFT処理を、周波数軸上の信号を時間軸上の信号に逆変換するための 処理として IFFT処理を、それぞれ採用している。ただし、採用可能な変換処理は、 F FT処理だけに限定されず、他の適切な処理、例えば、 DCT (Discrete Cosine Trans form)処理または Wavelet変換処理などを採用することも可能である。また、採用可能 な逆変換処理は、 IFFT処理だけに限定されず、他の適切な処理、例えば、逆 DCT 処理または逆 Wavelet変換処理などを採用することも可能である。
[0044] また、本実施の形態の無線送信装置 100および無線受信装置 150は、シングルキ ャリア周波数等化技術を適用した移動通信システムに用いられる基地局装置および 移動局装置のどちらにも適用することができる。 [0045] (実施の形態 2)
図 6は、本発明の実施の形態 2に係る無線送信装置の構成を示すブロック図である 。なお、図 6の無線送信装置 200は、実施の形態 1で説明した無線送信装置 100と 同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その 詳細な説明を省略する。また、実施の形態 1で説明した無線受信装置 150は、無線 送信装置 200と無線通信を行うことができる。
[0046] 無線送信装置 200は、実施の形態 1で説明した制御部 103の代わりに制御部 201 を有するほか、 IFFT処理を施された送信信号を一時的に蓄積するバッファ 202と、 入力される指示信号に従ってオン/オフの切替を行いバッファ 202に蓄積された送 信信号を CP処理部 105に出力するスィッチ部 203と、を加えた構成を採る。
[0047] また、制御部 201は、実施の形態 1で説明した乗算部 111、 112、送信電力制御部 113、重み係数制御部 114および伝搬路情報抽出部 116のほかに、 IFFT処理を施 された送信信号の PAPR (Peak to Average Power Ratio)と重み係数 Wとの関係を表 す関数 g (W)に従って、 PAPRを無線部の設定によって予め定められた値 (PAPR 設計値:例えば 10dB)以下にする重み係数 Wの最大値を導出する重み係数導出部 211を有する。重み係数導出部 211は、 IFFT処理を施された送信信号のピーク電 力を検出するピーク電力検出部 212と、ピーク電力検出部 212からの通知信号が入 力されたときに、送信電力制御に使用する重み係数 Wを前述の PAPR設計値に基 づいて算出する重み係数算出部 213と、を有する。
[0048] 以下、上記構成を有する無線送信装置 200における送信電力制御動作について 説明する。
[0049] まず、重み係数算出部 213では、重み係数 Wを最大値つまり W= 1に仮設定して 重み係数制御部 114に出力する。そして、実施の形態 1で説明した送信電力制御動 作に従って、送信信号の送信電力が制御される。送信電力制御された送信電力は、 IFFT部 104で IFFT処理を施された後、バッファ 202に蓄積される。また、このとき、 I FFT処理を施された送信信号のピーク電力力 ピーク電力検出部 212で検出される 。また、ピーク電力検出部 212では、 PAPRが算出される。
[0050] そして、算出された PAPRを PAPR設計値と比較する。この比較の結果、 PAPRが PAPR設計値以下である場合、ピーク電力検出部 212からスィッチ部 203に指示信 号が入力される。こうすることによって、スィッチ部 203がオン状態に切り替わり、バッ ファ 202に蓄積された送信信号力CP処理部 105に受け渡される。また、重み係数算 出部 213には、 PAPRが PAPR設計値以下である旨を示す通知信号が入力され、こ れによって、重み係数算出部 213で設定されていた値が初期値にリセットされる。一 方、比較の結果、 PAPRが PAPR設計値を超過している場合、スィッチ部 203をオフ 状態に切り替える指示信号がピーク電力検出部 212からスィッチ部 203に入力され る。これにより、スィッチ部 203がオフ状態に切り替わる。また、 PAPRが PAPR設計 値を超過した旨を示す通知信号が重み係数算出部 213に入力される。
[0051] そして、重み係数算出部 213では、入力された通知信号に従って、使用する重み 係数 Wの候補として仮設定されて 、た値 (この説明にお 、ては「 1」）よりも小さ 、値を 算出する。そして、算出された値を、使用する重み係数の次の候補として、重み係数 制御部 114に出力する。
[0052] すなわち、ピーク電力検出部 212および重み係数算出部 213を含む重み係数導 出部 211では、 PAPRを重み係数 Wの候補に対応付けて算出する。また、候補とし て設定された第一の値に対応付けて算出された PAPRが PAPR設計値以下の場合 、第一の値を重み係数 Wとして設定する一方、第一の値に対応付けて算出された P APRが PAPR設計値よりも大き 、場合、第一の値よりも小さ!/、第二の値を新たな候 補として仮設定する。
[0053] 前述の動作は、ピーク電力検出部 212で検出されるピーク電力が所定の値になる まで繰り返される。よって、最適な重み係数 Wをループ処理により導出することができ る。また、ピーク電力が所望の値になるような最大の重み係数 Wを検出することがで き、ピーク電力の値を制御することができる。さらに、重み係数 Wの最大値 (W= l)を 候補の初期値とすることにより、最適な重み係数 Wをループ処理にぉ 、て効率的に 導出することができる。
[0054] このように、本実施の形態によれば、送信電力制御に起因して発生する PAPRの 増大を抑えることができ、無線部の送信アンプの効率を向上させることができる。
[0055] なお、本実施の形態では、重み係数 Wを周波数間で共通な値に設定するが、重み 係数を周波数毎に個別に設定 (すなわち、各周波数に対応付けられた重み係数 Wk を導出）しても良い。
[0056] また、本実施の形態では、時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換するための 処理として FFT処理を、周波数軸上の信号を時間軸上の信号に逆変換するための 処理として IFFT処理を、それぞれ採用している。ただし、採用可能な変換処理は、 F FT処理だけに限定されず、他の適切な処理、例えば、 DCT処理または Wavelet変 換処理などを採用することも可能である。また、採用可能な逆変換処理は、 IFFT処 理だけに限定されず、他の適切な処理、例えば、逆 DCT処理または逆 Wavelet変換 処理などを採用することも可能である。
[0057] また、本実施の形態の無線送信装置 200は、シングルキャリア周波数等化技術を 適用した移動通信システムに用いられる基地局装置および移動局装置のどちらにも 適用することができる。
[0058] また、本実施の形態で説明した重み係数導出部 211、ノ ッファ 202およびスィッチ 部 203は、実施の形態 1で説明した無線送信装置 100の構成と組み合わせることが できる。
[0059] また、上記各実施の形態における基地局装置は Node Bと、移動局装置は UEと、サ ブキャリアはトーンと表されることがある。
[0060] また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路 である LSI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チップィ匕されても良い。
[0061] ここでは、 LSIとした力 集積度の違いにより、 IC、システム LSI、スーパー LSI、ゥ ノレ卜ラ LSIと呼称されることちある。
[0062] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路又は汎用プロセッサ で実現しても良い。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field Program mable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィ ギュラブノレ ·プロセッサーを利用しても良 、。
[0063] さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により LSI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ィ匕を行って も良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
[0064] 本明細書は、 2004年 8月 5日出願の特願 2004— 229733に基づく。この内容は すべてここに含めておく。
産業上の利用可能性
[0065] 本発明の無線送信装置および無線送信方法は、周波数等化シングルキャリア伝送 システムに用いられる基地局装置または移動局装置などに適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換する変換手段と、
変換された信号の送信電力を周波数軸上で制御する制御手段と、
送信電力を制御された信号を時間軸上の信号に逆変換する逆変換手段と、 逆変換された信号をシングルキャリアで送信する送信手段と、
を有する無線送信装置。
[2] 前記制御手段は、
送信電力の制御に用いる係数を、前記係数の関数に従って導出する導出手段を 有する、
請求項 1記載の無線送信装置。
[3] 前記制御手段は、
通信相手装置の受信誤り率であって送信電力を制御された信号が前記通信相手 装置に送信された場合に予測される受信誤り率を表す前記関数を取得する取得手 段をさらに有する、
請求項 2記載の無線送信装置。
[4] 前記通信相手装置から送信された周波数等化アルゴリズム情報を抽出する抽出手 段をさらに有し、
前記取得手段は、
前記周波数等化アルゴリズム情報に基づいて前記関数を取得する、
請求項 3記載の無線送信装置。
[5] 前記導出手段は、
前記関数を用いて、前記受信誤り率を最小にする前記係数を得る、
請求項 3記載の無線送信装置。
[6] 前記導出手段は、
前記係数と逆変換を施された信号のピーク電力対平均電力比との関係を表す前記 関数に従って前記係数を導出する、
請求項 2記載の無線送信装置。
[7] 前記導出手段は、 前記関数に従って、前記ピーク電力対平均電力比を所定値以下にする前記係数 を得る、
請求項 6記載の無線送信装置。
[8] 前記導出手段は、
前記関数に従って、前記ピーク電力対平均電力比を所定値以下にする前記係数 の最大値を得る、
請求項 6記載の無線送信装置。
[9] 前記導出手段は、
前記ピーク電力対平均電力比を前記係数の候補に対応付けて算出し、 前記候補として設定された第一の値に対応付けて算出された前記ピーク電力対平 均電力比が前記所定値以下の場合、前記第一の値を前記係数として設定する一方 前記第一の値に対応付けて算出された前記ピーク電力対平均電力比が前記所定 値よりも大きい場合、前記第一の値よりも小さい第二の値を前記候補として設定する 請求項 6記載の無線送信装置。
[10] 前記導出手段は、
前記係数についての所定の最大値を前記候補の初期値とする、
請求項 9記載の無線送信装置。
[11] 前記導出手段は、
逆変換された信号のピーク電力を所定値にする前記係数を得る、
請求項 6記載の無線送信装置。
[12] 前記シングルキャリアは、複数の周波数を含む帯域を有し、
通信相手装置力 送信された伝搬路情報を抽出する抽出手段をさらに有し、 前記制御手段は、
前記係数を、前記複数の周波数の間で共通に設定し前記伝搬路情報に乗算して 、変換された信号の送信電力を得る、
請求項 1記載の無線送信装置。
[13] シングルキャリアで送信された時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換する変 換手段と、
変換された信号に対して施す周波数等化処理のアルゴリズムを決定する決定手段 と、
決定されたアルゴリズムを示す周波数等化アルゴリズム情報を生成する生成手段と 生成された周波数等化アルゴリズム情報を通信相手装置に送信する送信手段と、 を有する無線受信装置。
[14] 時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換する変換ステップと、
変換した信号の送信電力を周波数軸上で制御する制御ステップと、
送信電力を制御した信号を時間軸上の信号に逆変換する逆変換ステップと、 逆変換した信号をシングルキャリアで送信する送信ステップと、
を有する無線送信方法。
[15] シングルキャリアで送信された時間軸上の信号を周波数軸上の信号に変換する変 換ステップと、
変換した信号に対して施す周波数等化処理のアルゴリズムを決定する決定ステツ プと、
決定したアルゴリズムを示す周波数等化アルゴリズム情報を生成する生成ステップ と、
生成した周波数等化アルゴリズム情報を通信相手装置に送信する送信ステップと、 を有する無線受信方法。
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