WO2011121926A1

WO2011121926A1 - 送信装置及び送信方法

Info

Publication number: WO2011121926A1
Application number: PCT/JP2011/001595
Authority: WO
Inventors: 高岡辰輔; 斉藤佳子; 安達文幸; Kenichi MIYOSHI (三好憲一)
Original assignee: パナソニック株式会社; 市川窓花; 市川笑愛
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2011-10-06

Abstract

　送信装置の消費電力を低く抑え、かつ、周波数利用効率を最大限得ることができる送信装置。この装置において、設定部（１０４）は、復調部（１０３）から入力される、送信装置（１００）と受信装置（２００）との間の伝搬路における周波数選択性の強さと、受信装置（２００）における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対する送信フィルタ（１０８）のロールオフファクタ（ロールオフ率α）を設定し、送信フィルタ（１０８）は、ロールオフファクタ（ロールオフ率α）を用いて、送信信号のフィルタリング処理を行う。

Description

送信装置及び送信方法

　本発明は、送信装置及び送信方法に関する。

　無線伝送技術の１つとしてシングルキャリア無線伝送技術がある。シングルキャリア無線伝送技術は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiple）に代表されるマルチキャリア無線伝送技術と比較して、送信信号のピークと平均電力との比を示すＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio）を低くすることができる。

　また、シングルキャリア無線伝送技術において、周波数伝達特性がルートナイキスト自乗余弦特性を有する送信フィルタで送信信号をフィルタリング（帯域制限）することが考えられている。この際、送信フィルタのロールオフ率（roll off factor）αを適応的に変更する従来方法が提案されている（例えば、特許文献１，２，３を参照）。

特開２００６－３５２８０７号公報特開２００７－２５８８４３号公報特開２００９－２４６５０２号公報

　ここで、送信フィルタのロールオフ率αの変更は、送信信号の伝送レートを一定として、送信信号の送信帯域幅を変更することにより行われる。例えば、ロールオフ率α＝１としたときの送信帯域幅は、ロールオフ率α＝０としたときの送信帯域幅の２倍となる。定式化すると、ロールオフ率αのときの送信帯域幅は、ロールオフ率α＝０としたときの送信帯域幅と比較すると（α＋１）倍必要になる。つまり、図１に示すように、ロールオフ率αが大きいほど、送信帯域幅はより広くなる。すなわち、図１に示すように、送信帯域幅（周波数利用効率）の観点から考慮すれば、ロールオフ率αをより小さい値（α＝０により近い値）に設定して、送信信号の送信帯域幅をより狭くすること（周波数利用効率をより高くすること）が望ましい。

　また、送信装置の送信アンプでは、送信装置における最大送信電力に相当する電圧を出力する必要がある。よって、平均送信電力と最大送信電力との比を示すＰＡＰＲが小さいほど、最大送信電力と、各時刻における瞬時的な送信電力との差（つまり、無駄な電力）はより減少される。つまり、ＰＡＰＲが小さいほど、送信アンプにおける損失（ロス）はより少なくなる。ここで、図１に示すように、ロールオフ率αが大きいほど、ＰＡＰＲはより小さくなる。つまり、ロールオフ率αを大きくするほど、送信装置の送信アンプにおける損失をより少なくすることができる。すなわち、図１に示すように、送信電力（消費電力）の観点から考慮すれば、ロールオフ率αをより大きい値（α＝１により近い値）に設定して、送信装置の消費電力をより低くすることが望ましい。

　これより、従来方法のように、送信フィルタのロールオフ率αを適応的に変更する場合、周波数利用効率を向上（例えば、同時接続チャネル数を向上）させるためにロールオフ率αを小さくすると、送信装置の消費電力が高くなってしまう。一方、送信装置の消費電力を低減させるためにロールオフ率αを大きくすると、周波数利用効率（例えば、同時接続チャネル数）が低減してしまう。このように、周波数利用効率と送信装置の消費電力との間にはトレードオフの関係がある。

　本発明の目的は、受信装置における所要受信品質を確保しつつ、送信信号の消費電力を低く抑え、かつ、送信信号の周波数帯域幅を最小限にすることができる送信装置及び送信方法を提供することである。

　本発明の第１の態様に係る送信装置は、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さと、前記受信装置における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対するフィルタのロールオフファクタを設定する設定手段と、前記ロールオフファクタを用いて、前記送信信号のフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、を具備する構成を採る。

　本発明の第２の態様に係る送信方法は、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さと、前記受信装置における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対するフィルタのロールオフファクタを設定する設定ステップと、前記ロールオフファクタを用いて、前記送信信号のフィルタリング処理を行うフィルタリングステップと、を具備する構成を採る。

　本発明によれば、送信装置の消費電力を低く抑え、かつ、周波数利用効率を最大限得ることができる。

送信フィルタのロールオフ率αの変化と周波数利用効率又は送信装置の消費電力との関係を示す図本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る受信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る誤り率＝１０^－３を確保するために必要な所望受信品質とロールオフ率αとの関係を示す図本発明の実施の形態１に係る送信装置及び受信装置の処理を示すシーケンス図本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図本発明のバリエーションに係るＳＣ－ＦＤＭＡシステム（又はＤＦＴ－ｓ－ＦＤＭＡシステム）における送信装置の送信処理を示す図本発明のバリエーションに係るパイロット信号配置例を示す図本発明のバリエーションに係るパイロット信号配置例を示す図

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の各実施の形態では、シングルキャリア無線伝送を用いる場合について説明する。

　（実施の形態１）
　本実施の形態に係る送信装置１００の構成を図２に示す。

　図２に示す送信装置１００において、受信ＲＦ部１０２は、後述する受信装置２００（図３）から送信される制御チャネル信号をアンテナ１０１を介して受信する。そして、受信ＲＦ部１０２は、受信した制御チャネル信号に対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行い、受信処理後の制御チャネル信号を復調部１０３に出力する。なお、この制御チャネル信号には、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路（チャネル）における周波数選択性の強さを示す情報（以下、周波数選択性情報という）、及び、受信装置２００における所望受信品質を示す情報（以下、受信品質情報という）が含まれる。

　復調部１０３は、受信ＲＦ部１０２から入力される制御チャネル信号を復調して、周波数選択性情報、及び、受信品質情報を抽出する。そして、復調部１０３は、抽出した周波数選択性情報及び受信品質情報を設定部１０４に出力する。

　設定部１０４は、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路（チャネル）における周波数選択性の強さに応じた、受信装置２００における所望受信品質と送信フィルタ１０８のロールオフ率αとの関係を予め把握している。設定部１０４は、復調部１０３から入力される周波数選択性情報（送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路（チャネル）における周波数選択性の強さ）と、受信品質情報（受信装置２００における所望受信品質）に基づいて、送信信号に対する送信フィルタ１０８のロールオフ率αを設定する。そして、設定部１０４は、設定したロールオフ率αを、制御チャネル生成部１０６及び送信フィルタ１０８に出力する。なお、設定部１０４におけるロールオフ率αの設定処理の詳細については後述する。

　また、設定部１０４は、受信装置２００における所望受信品質を満たすように、送信信号の送信電力を設定する。つまり、設定部１０４は、受信装置２００からフィードバックされる受信装置２００の所望受信品質が低いほど、送信信号の送信電力をより低く設定する。そして、設定部１０４は、設定した送信電力で送信信号を送信するように、送信ＲＦ部１０９に指示する（図示せず）。

　指示部１０５は、上位レイヤから入力される、送信装置１００が使用可能な帯域を示す使用可能帯域情報に基づいて、パイロット信号の配置パターン（パイロット信号が配置される時間リソース及び周波数リソース）を設定し、パイロット信号の配置パターンを示すパイロット配置情報を、制御チャネル生成部１０６及びパイロット生成部１０７に出力する。上位レイヤとしては、例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）における無線リソースコントロール（ＲＲＣ：Radio Resource Control）等がある。

　制御チャネル生成部１０６は、設定部１０４から入力されるロールオフ率αを示す情報、又は、指示部１０５から入力されるパイロット配置情報を含む制御チャネル信号を生成し、生成した制御チャネル信号を送信ＲＦ部１０９に出力する。

　パイロット生成部１０７は、指示部１０５から入力されるパイロット配置情報に従って、送信装置１００と受信装置２００との間で既知であるパイロット信号（参照信号）を生成し、生成したパイロット信号を送信ＲＦ部１０９に出力する。

　送信フィルタ１０８は、設定部１０４から入力されるロールオフ率αを用いて、入力される送信データ（送信信号）のフィルタリング処理を行う。送信フィルタ１０８は、例えば、周波数伝達特性がルートナイキスト自乗余弦特性を有する送信フィルタである。そして、送信フィルタ１０８は、フィルタリング処理後の送信データを送信ＲＦ部１０９に出力する。

　送信ＲＦ部１０９は、送信フィルタ１０８から入力される送信データ、制御チャネル生成部１０６から入力される制御チャネル信号、又は、パイロット生成部１０７から入力されるパイロット信号に対して、Ｄ／Ａ変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行い、送信処理後の信号（つまり、シングルキャリア信号）をアンテナ１０１から送信する。このとき、送信ＲＦ部１０９は、設定部１０４からの指示（図示せず）に応じた送信電力で送信信号を送信する。

　次に、本実施の形態に係る受信装置２００の構成を図３に示す。

　図３に示す受信装置２００において、受信ＲＦ部２０２は、送信装置１００（図２）から送信された信号をアンテナ２０１を介して受信し、受信した信号に対しダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の受信処理を行う。なお、送信装置１００から送信された信号には、データ信号、制御チャネル信号、又は、パイロット信号が含まれる。また、制御チャネル信号には、送信装置１００の送信フィルタ１０８で用いられたロールオフ率αを示す情報又はパイロット配置情報が含まれる。そして、受信ＲＦ部２０２は、受信処理後の信号のうち、データ信号を受信フィルタ２０６に出力し、制御チャネル信号を制御チャネル復調部２０３に出力し、パイロット信号をチャネル推定部２０５に出力する。

　制御チャネル復調部２０３は、受信ＲＦ部２０２から入力される制御チャネル信号を復調し、ロールオフ率αを示す情報又はパイロット配置情報を抽出する。そして、制御チャネル復調部２０３は、ロールオフ率αを示す情報を指示部２０４に出力し、パイロット配置情報をチャネル推定部２０５及び周波数選択性推定部２１０に出力する。

　指示部２０４は、制御チャネル復調部２０３から入力されるロールオフ率αを使用するように、受信フィルタ２０６に指示する。

　チャネル推定部２０５は、制御チャネル復調部２０３から入力されるパイロット配置情報に従って、受信ＲＦ部２０２から入力されるパイロット信号を用いて、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路（チャネル）の状態を推定する。そして、チャネル推定部２０５は、推定結果であるチャネル推定値を等化部２０７、受信品質情報生成部２０９及び周波数選択性推定部２１０に出力する。

　受信フィルタ２０６は、指示部２０４から指示されるロールオフ率α（つまり、送信フィルタ１０８で用いたロールオフ率α）を用いて、受信ＲＦ部２０２から入力されるデータ信号のフィルタリング処理を行う。そして、受信フィルタ２０６は、フィルタリング処理後のデータ信号を等化部２０７に出力する。このように、送信装置１００が送信フィルタ１０８のロールオフ率αを受信装置２００へ送信することで、送信フィルタ１０８及び受信フィルタ２０６では同一のロールオフ率αが用いられる。これは、マッチドフィルタとしての整合性を取ることで、受信装置２００における受信品質を最大にするためである。

　等化部２０７は、チャネル推定部２０５から入力されるチャネル推定値を用いて、受信フィルタ２０６から入力されるデータ信号の波形等化処理を行う。そして、等化部２０７は、等化処理後のデータ信号を復調部２０８に出力する。

　復調部２０８は、等化部２０７から入力されるデータ信号を復調し、復調後のデータ信号を受信データとして出力する。

　一方、受信品質情報生成部２０９は、チャネル推定部２０５から入力されるチャネル推定値を用いて、受信装置２００における受信品質を示す受信品質情報（又は、チャネル品質情報という）を生成する。具体的には、受信品質情報生成部２０９は、チャネル推定値に基づいて、受信装置２００に割り当てられた帯域の平均の受信品質（例えば、受信電力とパスロスとによって決定される値）を求める。受信品質情報としては、例えば、パイロット信号の受信電力、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、受信E_b/N₀（１ビットあたりの信号エネルギー対雑音電力スペクトル密度）、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise Ratio）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、ＣＩＲ（Carrier to Interference Ratio）等がある。そして、受信品質情報生成部２０９は、生成した受信品質情報を受信装置２００における所望受信品質情報として制御チャネル生成部２１１に出力する。なお、受信品質情報は、ＣＱＩ（Channel Quality Indicator）と呼ばれることもある。

　周波数選択性推定部２１０は、制御チャネル復調部２０３から入力されるパイロット配置情報、及び、チャネル推定部２０５から入力されるチャネル推定値を用いて、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路（チャネル）における周波数選択性の強さを推定する。例えば、周波数選択性推定部２１０は、伝搬路における周波数選択性の強さを示す指標として、伝搬路における時間領域でのマルチパス数を検出する。つまり、検出されるマルチパス数が多いほど周波数選択性は強くなる。そして、周波数選択性推定部２１０は、推定（検出）した周波数選択性の強さを示す周波数選択性情報を制御チャネル生成部２１１に出力する。

　制御チャネル生成部２１１は、受信品質情報生成部２０９から入力される受信品質情報及び周波数選択性推定部２１０から入力される周波数選択性情報を含む制御チャネル信号を生成し、生成した制御チャネル信号を送信ＲＦ部２１２に出力する。

　送信ＲＦ部２１２は、制御チャネル生成部２１１から入力される制御チャネル信号に対して、Ｄ／Ａ変換、増幅およびアップコンバート等の送信処理を行い、送信処理後の制御チャネル信号をアンテナ２０１から送信装置１００へ送信する。

　次に、本実施の形態に係る送信装置１００の設定部１０４におけるロールオフ率αの設定処理の詳細について説明する。

　本発明者らが行った計算機シミュレーションによれば、周波数選択性の強さを表す指標である、伝搬路におけるマルチパス数Ｌが２，４，８，１６個の場合の、誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Ratio）＝１０^－３を確保するために必要な受信装置２００における所望受信品質（所望受信E_b/N₀）とロールオフ率αとの関係は図４に示すようになる。

　なお、図４では、送信データの変調方式をＱＰＳＫとする。また、図４では、Ｎ_ｍ＝６４ポイントＤＦＴが行われた（図示せず）送信データが送信フィルタ１０８に入力され、送信フィルタ１０８でフィルタリングされた送信データに対してＮ_Ｃ＝１２８ポイントＩＦＦＴが行われる（図示せず）。また、ガードインターバル（Guard Interval）長Ｎ_ｇ＝１６のＧＩが送信データに付加される。また、図４では、受信装置２００において、ＱＲＭ－ＭＬＤ（ＱＲ分解とＭ計算法に基づく最尤判定）法が用いられている。

　ここで、或る周波数帯域（例えば、周波数帯域幅：２０ＭＨｚ）では、送信装置１００から受信装置２００に信号が到達するまでの伝搬路（チャネル）で複数の経路（パス）が発生してマルチパス伝搬路となる。マルチパスを構成する複数のパスはそれぞれ独立なフェージング状態を有する。このため、マルチパス伝搬路を介して受信装置２００に到達する信号の受信電力（受信強度）は、周波数帯域内で変動する。周波数領域で受信電力の変動が発生する場合には、高受信電力の部分と低受信電力の部分とが受信等化処理において互いに電力を補完し合うため、受信電力の平均値が周波数帯域内でほぼ一定の値になり、受信装置２００における所望受信品質を満たす可能性が高くなる。このように、周波数領域で受信電力の変動が発生する場合には、マルチパスによるダイバーシチゲイン（周波数ダイバーシチゲイン又はマルチパスダイバーシチゲイン）が得られる。

　ここで、マルチパス環境（周波数領域での受信電力の変動）が一定の場合には、送信信号が割り当てられる周波数帯域幅が広いほど、ダイバーシチゲインはより大きくなる。すなわち、ロールオフ率αが大きいほど、送信信号の周波数帯域幅がより広くなるため、ダイバーシチゲインはより大きくなる。よって、図４では、各マルチパス数Ｌ＝２，４，８，１６において、ロールオフ率αが大きいほど（α＝１に近い値ほど）、より大きいダイバーシチゲインが得られるため、ＢＥＲ＝１０^－３を満たす所望受信品質（所望受信E_b/N₀）はより低くなる。つまり、マルチパス環境（周波数領域での受信電力の変動）が一定の場合には、ロールオフ率αが大きいほど、受信装置２００における所望受信品質（所望受信E_b/N₀）をより低くすることができるため、送信装置１００における送信電力（消費電力）もより低くすることができる。

　また、送信信号の周波数帯域幅が一定の場合には、周波数領域での受信電力の変動が大きいほど、つまり、周波数選択性が強いほど、ダイバーシチゲインはより大きくなる。周波数領域での受信電力の変動が大きくなるマルチパス環境（周波数選択性が強いマルチパス環境）とは、例えば、マルチパス数Ｌが多い場合である。よって、図４では、送信信号の周波数帯域幅が一定の場合（ロールオフ率αが一定の場合）には、マルチパス数Ｌが多いほど（周波数選択性が強いほど）、ダイバーシチゲインはより大きくなる。すなわち、図４では、ロールオフ率αが一定の場合（送信信号の周波数帯域幅が一定の場合）には、マルチパス数Ｌが多いほど、より大きいダイバーシチゲインが得られるため、ＢＥＲ＝１０^－３を満たす所望受信品質（所望受信E_b/N₀）はより低くなる。具体的には、図４に示すマルチパス数Ｌ＝２，４，８，１６では、或る一定のロールオフ率αにおいて、マルチパス数Ｌ＝２における所望受信品質（所望受信E_b/N₀）が最も高くなり、マルチパス数Ｌ＝１６における所望受信品質（所望受信E_b/N₀）が最も低くなる。つまり、ロールオフ率αが一定の場合（送信信号の周波数帯域幅が一定の場合）には、マルチパス数Ｌが多いほど（周波数選択性が強いほど）、受信装置２００における所望受信品質をより低くすることができる。このため、ロールオフ率αが一定の場合には、マルチパス数Ｌが多いほど（周波数選択性が強いほど）、送信装置１００における送信電力（消費電力）をより低くすることができる。

　例えば、図４に示すマルチパス数Ｌ＝２の場合と、マルチパス数Ｌ＝４の場合とを比較する。図４に示すように、マルチパス数Ｌ＝４でロールオフ率αを最小の０にした場合（つまり、マルチパス数Ｌ＝４のマルチパス環境下で受信装置２００における所望受信品質（所望受信E_b/N₀）が最も高い場合）には、マルチパス数Ｌ＝２でロールオフ率αを最大の１にした場合（つまり、マルチパス数Ｌ＝２のマルチパス環境下で受信装置２００における所望受信品質（所望受信E_b/N₀）が最も低い場合）よりも、低い所望受信品質（所望受信E_b/N₀）が得られる。すなわち、マルチパス数Ｌ＝４の場合に周波数利用効率を向上させるためにロールオフ率αを低く設定しても、マルチパス数Ｌ＝２の場合の所望受信品質（所望受信E_b/N₀）よりも低い所望受信品質（所望受信E_b/N₀）を確保することができる。つまり、マルチパス数Ｌが多い場合には、マルチパス数Ｌが少ない場合と比較して大きなダイバーシチゲインが得られるので、ロールオフ率αが小さく設定されても、マルチパス数Ｌが少ない場合よりも受信装置２００における所望受信品質は十分に低くできる。

　よって、伝搬路における周波数選択性が強いほど（マルチパス数Ｌが多いほど）、周波数利用効率を向上させるためにロールオフ率αを小さく設定する場合でも、受信装置２００においてＢＥＲ＝１０^－３を満たす所望受信品質（所望受信E_b/N₀）を確保できる可能性がより高くなる。すなわち、送信装置１００は、マルチパス数Ｌが多いほど、受信装置２００において所望受信品質（所望受信E_b/N₀）を確保しつつ、ロールオフ率αをより小さく設定することができる可能性が高くなる。

　上記ダイバーシチゲインの特性に着眼し、送信装置１００の設定部１０４は、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路における周波数選択性の強さの指標であるマルチパス数Ｌと、受信装置２００における所望受信品質（所要受信E_b/N₀）とに基づいて、送信信号に対する送信フィルタ１０８におけるロールオフ率αを設定する。

　ここで、送信装置１００及び受信装置２００における処理について、図５に示すシーケンス図を用いて説明する。

　図５において、ステップ（以下、ＳＴという）１０１では、送信装置１００は、送信装置１００と受信装置２００との間の通信で使用可能な周波数帯域（図２に示す使用可能帯域情報に示される周波数帯域）内に配置されたパイロット信号、及び、パイロット配置情報を、受信装置２００へ送信する。

　ＳＴ１０２では、受信装置２００の受信品質情報生成部２０９は、ＳＴ１０１で受信したパイロット信号から推定される、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路のチャネル推定値を用いて、受信装置２００における所望受信品質を示す受信品質情報を生成する。また、周波数選択性推定部２１０は、上記チャネル推定値及びＳＴ１０１で受信したパイロット配置情報に基づいて、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路における周波数選択性の強さ（例えば、マルチパス数Ｌ）を示す周波数選択性情報を生成する。

　ＳＴ１０３では、受信装置２００は、ＳＴ１０２で生成した受信品質情報及び周波数選択性情報を含む制御チャネル信号を送信装置１００へ送信（フィードバック）する。

　ＳＴ１０４では、送信装置１００の設定部１０４は、ＳＴ１０３で受信した、周波数選択性情報（例えば、マルチパス数Ｌ）と、受信品質情報（受信装置２００における所望受信品質）とに基づいて、図４に示す各マルチパス数Ｌにおける所望受信品質（所望受信E_b/N₀）とロールオフ率αとの関係を参照して、送信信号に対する送信フィルタ１０８のロールオフ率αを設定する。例えば、周波数選択性情報に示されるマルチパス数Ｌ＝４とし、受信品質情報に示される所望受信E_b/N₀＝１２．５［ｄＢ］とすると、設定部１０４は、図４を参照して、ロールオフ率αを０．６に設定する。すなわち、設定部１０４は、マルチパス数Ｌ＝４の場合に、受信装置２００においてＢＥＲ＝１０^－３を満たす所望受信E_b/N₀＝１２．５［ｄＢ］が得られるロールオフ率α＝０．６を設定する。また、設定部１０４は、受信装置２００においてＢＥＲ＝１０^－３を満たす所望受信E_b/N₀＝１２．５［ｄＢ］が得られるように、送信信号の送信電力を設定する。

　ただし、図４に示すマルチパス数Ｌ＝４において、受信品質情報に示される所望受信E_b/N₀がロールオフ率α＝０（最小値）に対応する所望受信E_b/N₀（約１３．５［ｄＢ］）よりも高くなる場合には、設定部１０４は、ロールオフ率α＝０に設定してもよい。同様に、図４に示すマルチパス数Ｌ＝４において、受信品質情報に示される所望受信E_b/N₀がロールオフ率α＝１（最大値）に対応する所望受信E_b/N₀（約１１．８［ｄＢ］）よりも低くなる場合には、設定部１０４は、ロールオフ率α＝１に設定してもよい。又は、図４に示すマルチパス数Ｌ＝４において、受信品質情報に示される所望受信E_b/N₀が、ロールオフ率α＝０（最小値）に対応する所望受信E_b/N₀よりも高くなる場合、又は、ロールオフ率α＝１（最大値）に対応する所望受信E_b/N₀よりも低くなる場合には、送信装置１００は、送信信号を送信しないように制御してもよい。なお、図４に示す他のマルチパス数Ｌ＝２，８，１６についても同様である。

　図４に示すように、ロールオフ率α＝０．６は、マルチパス数Ｌ＝４の場合にＢＥＲ＝１０^－３を満たす所望受信E_b/N₀＝１２．５［ｄＢ］が得られるロールオフ率αのうち、最も小さい値である。すなわち、設定部１０４は、マルチパス数Ｌ＝４の場合にＢＥＲ＝１０^－３を満たす受信E_b/N₀＝１２．５［ｄＢ］が得られるロールオフ率αのうち、送信信号の周波数帯域幅が最も狭くなる（つまり、周波数利用効率が最大限得られる）ロールオフ率α＝０．６を設定する。

　送信装置１００は、ＳＴ１０５では、ＳＴ１０４で設定したロールオフ率αを示す情報を含む制御チャネル信号を受信装置２００へ送信し、ＳＴ１０６では、ＳＴ１０４で設定したロールオフ率αを用いてフィルタリング処理されたデータを受信装置２００へ送信する。そして、受信装置２００の受信フィルタ２０６は、ＳＴ１０５で受信したロールオフ率αを用いて、ＳＴ１０６で受信したデータのフィルタリング処理を行う。

　このように、送信装置１００は、送信装置１００と受信装置２００との間の伝搬路における周波数選択性の強さ（ここではマルチパス数）と、受信装置２００における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対する送信フィルタ１０８のロールオフ率αを設定する。これにより、送信装置１００は、伝搬路における周波数選択性の強さ（マルチパス数Ｌ）に応じたダイバーシチゲインによる受信装置２００における所望受信品質の改善効果を予測して、受信装置２００における所望受信品質を確保するために必要最小限のロールオフ率αを設定することができる。具体的には、送信装置１００は、伝搬路における周波数選択性が強いほど（マルチパス数Ｌが多いほど）、受信装置２００における所望受信品質を確保しつつ、ロールオフ率αをより小さく設定することができる。

　また、送信装置１００は、伝搬路における周波数選択性の強さ（マルチパス数Ｌ）に応じたダイバーシチゲインによる受信装置２００における所望受信品質の改善効果を予測して、送信信号の送信電力を設定することができる。具体的には、送信装置１００は、伝搬路における周波数選択性が強いほど（マルチパス数Ｌが多いほど）、送信信号の送信電力をより低く設定することができる。

　これらにより、送信装置１００は、受信装置２００における所要受信品質を確保しつつ、送信信号の送信電力を低く抑え、かつ、送信信号の周波数帯域幅を最小限にすることができる。

　よって、本実施の形態によれば、受信装置における所望受信品質を確保しつつ、送信装置の消費電力を低く抑え、かつ、周波数利用効率を最大限得ることができる。

　（実施の形態２）
　本実施の形態では、送信装置が送信信号に対して適応変調（ＡＭＣ：Adaptive Modulation and Coding）を行う場合について説明する。

　以下、具体的に説明する。本実施の形態に係る送信装置の構成を図６に示す。なお、図６において、実施の形態１（図２）と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。

　図６に示す送信装置３００において、パラメータ決定部３０１には、周波数選択性情報及び受信品質情報が復調部１０３から入力される。パラメータ決定部３０１は、周波数選択性情報及び受信品質情報に基づいて、ＭＣＳ（Modulation and channel Coding Scheme）等の適応変調パラメータを決定する。適応変調パラメータとしては、誤り訂正符号化方式、誤り訂正符号化における符号化率及び変調方式等がある。また、これらの適応変調パラメータは、受信装置２００における所望受信品質、ビット誤り率、パケット誤り率、データレート、スループット、又は、所定の再送回数を達成できる誤り率等を満たすように設定されている。例えば、３ＧＰＰでは、初回パケット誤り率：０．１を満たすように適応変調パラメータが設定されている。

　例えば、伝搬路における周波数選択性の強さを表す指標としてマルチパス数を用いる場合について説明する。具体的には、パラメータ決定部３０１は、受信品質情報と適応変調パラメータとの関係を示すテーブル（例えば、ＭＣＳテーブル）を予め保持する。そして、パラメータ決定部３０１は、受信品質情報に対応する適応変調パラメータに対して、マルチパス数毎に異なるオフセットを加えてもよい。又は、パラメータ決定部３０１は、マルチパス数毎に上記テーブルを有し、周波数選択性情報に示されるマルチパス数に応じたテーブルを参照して、適応変調パラメータを決定してもよい。これにより、パラメータ決定部３０１は、ダイバーシチゲインによる受信装置２００における受信品質の改善効果を予測した適応変調パラメータを決定することができる。そして、パラメータ決定部３０１は、決定した適応変調パラメータを適応変調部３０２に出力する。

　適応変調部３０２は、パラメータ決定部３０１から入力される適応変調パラメータに基づいて、送信データに対して適応変調処理を施す。そして、適応変調部３０２は、適応変調処理後の送信データを送信フィルタ１０８に出力する。

　これにより、送信装置３００は、実際の伝搬路状態に対応した最適な適応変調パラメータを用いることができ、無駄な送信電力が発生しなくなる。つまり、送信装置３００における送信電力を最適にすることにより、送信装置３００の無駄な消費電力の発生を抑えることができる。また、送信装置３００が最適な送信電力で送信信号を送信することで、システム全体では、各送信装置から送信される送信信号同士の干渉の増加を抑えることができるため、システム全体のキャパシティ（システムキャパシティ）を得ることができる。

　また、実施の形態１と同様、送信装置３００は、送信装置３００と受信装置２００との間の伝搬路における周波数選択性の強さと、受信装置２００における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対する送信フィルタ１０８のロールオフ率αを設定する。これにより、送信装置３００は、伝搬路における周波数選択性が強いほど、受信装置２００における所望受信品質を確保しつつ、ロールオフ率αをより小さく設定することができる。また、実施の形態１と同様、送信装置３００は、伝搬路における周波数選択性の強さに応じたダイバーシチゲインによる受信装置２００における所望受信品質の改善効果を予測して、送信信号の送信電力を設定する。これにより、送信装置３００は、伝搬路における周波数選択性が強いほど、送信信号の送信電力をより低く設定することができる。

　よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、受信装置における所望受信品質を確保しつつ、送信装置の消費電力を低く抑え、かつ、周波数利用効率を最大限得ることができる。更に、本実施の形態によれば、送信装置は、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さに基づいて、受信装置で得られるダイバーシチゲインを予測した適応変調パラメータを決定する。これにより、送信装置は、実際の伝搬路状態に応じた最適な適応変調パラメータを用いて送信信号を適応変調することで、最適な送信電力で送信信号を送信することができ、無駄な消費電力の発生を抑えることができる。よって、本実施の形態によれば、実施の形態１よりも、更に送信装置の消費電力を低く抑えることができる。

　なお、本実施の形態において、適応変調パラメータを決定するための受信品質情報（つまり、ＣＱＩ）は、パイロット信号の受信電力、ＲＳＳＩ、受信E_b/N₀、ＳＩＮＲ、ＣＩＮＲ、ＳＮＲ、ＣＩＲ等に限らず、誤り訂正符号化方式、符号化率、変調方式又はパケットサイズ等を使用してもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明した。

　なお、上記実施の形態では、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さを表す指標の一例として、伝搬路におけるマルチパス数を用いる場合について説明した。しかし、周波数選択性の強さを表す指標としてはマルチパス数に限らない。例えば、伝搬路における周波数選択性の強さを表す指標として、時間領域では、伝搬路におけるマルチパスの最大遅延時間（つまり、最大遅延パスの遅延時間）、各パスの電力、マルチパスのうち最大電力を有するパスの電力又は各パスの電力の統計的な値（例えば、平均値、標準偏差、分散又は３次以上のモーメント値）を用いてもよい。例えば、伝搬路におけるマルチパスの最大遅延時間が大きいほど、周波数選択性はより強くなり、より大きいダイバーシチゲインが得られる。

　または、伝搬路における周波数選択性の強さを表す指標として、周波数領域では、シングルキャリア信号を構成するサブキャリアのチャネル推定値に基づいて、受信電力の差分値、分散、標準偏差又は３次以上のモーメント値を用いてもよい。例えば、伝搬路における周波数領域での受信電力の分散が大きいほど、周波数選択性はより強くなり、より大きいダイバーシチゲインが得られる。更に、伝搬路における周波数選択性の強さを表す指標として、伝搬路の周波数領域におけるノッチ（くぼみ）の数を用いてもよい。例えば、伝搬路の周波数領域におけるノッチの数が多いほど、周波数選択性はより強くなり、より大きいダイバーシチゲインが得られる。

　また、上記実施の形態では、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さを受信装置で測定する場合について説明した。しかし、例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）システムの場合には、送信装置から受信装置への通信に用いる周波数帯域と、受信装置から送信装置への通信に用いる周波数帯域とが同一である。よって、ＴＤＤシステムの場合には、送信装置は、受信信号からの信号を用いることで、送信装置から受信装置への通信に用いる伝搬路における周波数選択性の強さ（つまり、受信装置で得られるダイバーシチゲイン）を推定することができる。これにより、受信装置から送信装置への周波数選択性情報のフィードバックが不要となるため、上記実施の形態で用いた周波数選択性情報の通知に要するシグナリング量を削減することができる。

　また、送信装置から受信装置への信号の搬送波周波数と、受信装置から送信装置への信号の搬送波周波数とが互いに異なっても、これらの統計的性質がほぼ同一である。そこで、この性質を利用して、送信装置は、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さを推定してもよい。すなわち、送信装置は、受信装置からの信号を用いて伝搬路の変動（周波数選択性の強さ）を推定する。そして、送信装置は、推定結果を、送信装置から受信装置への通信に用いる伝搬路状況として用いればよい。この場合でも、受信装置から送信装置への周波数選択性情報のフィードバックが不要となるため、上記実施の形態で用いた周波数選択性情報の通知に要するシグナリング量を削減することができる。

　また、上記実施の形態では、送信装置及と受信装置との１対１の通信システムについて説明した。しかし、複数の送信装置と１つの受信装置との多対１の通信システム（例えば、複数の移動局（送信装置）及び１つの基地局（受信装置）のアップリンクシステム）に本発明を適用することも可能である。アップリンクシステムでは、各移動局（送信装置）は、上記実施の形態と同様にして、基地局からの周波数選択性情報及び受信品質情報に基づいてロールオフ率αを設定する。ここで、アップリンクにおいて、各移動局（送信装置）と基地局との間の伝搬路状態はそれぞれ異なるため、基地局（受信装置）で得られるダイバーシチゲインは移動局（送信装置）毎に異なる可能性が高い。これに対して、各移動局は、上記実施の形態と同様にして、基地局における所望受信品質を満たすように、移動局毎に異なるロールオフ率αを設定することができる。そして、複数の移動局（送信装置）は、ロールオフ率αが異なる信号（つまり、周波数帯域幅が異なる、基地局宛ての信号）を、アップリンクの周波数帯域内で隙間無く割り当てる。このように、各移動局で、基地局における所望受信品質を確保しつつ送信信号の周波数帯域幅を最小限に設定することで、アップリンクの周波数利用効率を向上させることができる。

　同様に、１つの基地局（送信装置）と複数の移動局（受信装置）との１対多の通信システムであるダウンリンクシステムに本発明を適用することも可能である。つまり、基地局（送信装置）は、上記実施の形態と同様にして、各移動局（受信装置）からの周波数選択性情報及び受信品質情報に基づいて、各移動局（受信装置）宛ての送信信号に対するロールオフ率αをそれぞれ設定する。ここで、ダウンリンクにおいて、基地局（送信装置）と各移動局（受信装置）の伝搬路状態はそれぞれ異なるため、各移動局（受信装置）で得られるダイバーシチゲインはそれぞれ異なる可能性が高い。これに対して、基地局は、上記実施の形態と同様にして、各移動局における所望受信品質を満たすように、各移動局（受信装置）宛ての送信信号に対するロールオフ率αをそれぞれ設定することができる。そして、基地局（送信装置）は、ロールオフ率αが異なる信号（つまり、周波数帯域幅が異なる、移動局宛ての信号）を、ダウンリンクの周波数帯域内で隙間無く割り当てる。このように、基地局で、各移動局における所望受信品質を確保しつつ、各移動局宛ての送信信号の周波数帯域幅を最小限に設定することで、ダウンリンクの周波数利用効率を向上させることができる。

　更に、複数の送信装置と複数の受信装置との多対多の通信システム（例えば、アドホックネットワークシステム、マルチホップ通信システム又はコグニティブ無線システム）に本発明を適用することも可能である。これらのシステムでは、各端末が使用する周波数帯域又は使用可能な周波数帯域がダイナミックに変化するため、各端末に割当可能な周波数帯域の中で周波数利用効率をいかに向上させるかがシステムキャパシティの向上につながる。これに対して、これらのシステムに本発明を適用することで、端末（送信装置）の消費電力を低く抑えつつ、送信信号の周波数帯域幅を最大限に狭くすることができる。よって、各端末に割当可能な周波数帯域の中で周波数利用効率を向上させることができるため、システムキャパシティを向上させることができる。

　また、例えば、アップリンクシステム及びダウンリンクシステムでは、基地局と移動局との間の距離が近いほど、基地局と移動局との間の伝搬路におけるマルチパス数がより少なくなる（ダイバーシチゲインがより小さくなる）ものの、送信側の送信電力はより低く済む。一方、基地局と移動局との間の距離が遠いほど、基地局と移動局との間の伝搬路におけるマルチパス数がより多くなる（ダイバーシチゲインがより大きくなる）ものの、送信側の送信電力はより高くなる。そこで、送信装置は、上記実施の形態のように、送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さ（例えば、マルチパス数、各パスの電力等）という新たなパラメータを用いるのに加え、例えば、送信装置と受信装置との間の距離に依存する最大送信電力、及び、使用可能な周波数帯域幅等にも基づいて、送信信号に対する送信フィルタのロールオフ率αを設定してもよい。これにより、上記実施の形態よりも柔軟に周波数割当を行うことが可能となる。

　また、上記実施の形態では、一例として、シングルキャリア無線伝送を用いる場合について説明した。しかし、本発明では、シングルキャリア無線伝送技術に限らず、ＳＣ－ＦＤＭＡ（Single carrier Frequency Division Multiple Access）システム又はＤＦＴ－ｓ－ＯＦＤＭ（DFT-spread-OFDM）システムを用いてもよい。これらのシステムでは、図７に示すように、送信装置は、時間領域の送信信号（送信データシンボルブロック）をＮポイントＤＦＴによりＮ個の周波数領域の信号（サブキャリア）に変換し、Ｎ個の周波数領域の信号をＭ（ただし、ＭはＮ以上）ポイントのサブキャリアのうちのＮ本のサブキャリアに配置する。そして、図７に示すように、送信装置は、Ｎ個の周波数領域の信号に対してフィルタリング処理を施し、Ｎ（１＋α）個の周波数領域の信号（サブキャリア）を得る。そして、図７に示すように、送信装置は、フィルタリング後の信号を、ＭポイントＩＤＦＴにより時間領域の信号に再度変換して、時間領域の信号を受信装置へ送信する。つまり、これらのシステムにおけるフィルタリング処理は、各サブキャリアの利得（ゲイン）を調整することにより行われる。これらのシステムにおいても、上記実施の形態と同様、送信装置が、伝搬路における周波数選択性の強さと受信装置における所望受信品質とに基づいてロールオフ率αを設定することで、受信装置における所望受信品質を確保しつつ、送信装置の消費電力を低く抑え、かつ、周波数利用効率を最大限向上させることができる。

　また、上記実施の形態において、送信装置は、送信フィルタのロールオフ率αを変化（０≦α≦１）させた際（つまり、送信フィルタの形状を変化させた際）に得られるダイバーシチゲイン（つまり、伝搬路における周波数選択性の強さ）を受信装置に推定させるために、以下のようにパイロット信号を生成してもよい。

　具体的には、図８に示すように、送信装置（パイロット生成部）は、或るパイロット信号送信区間（PL transmission period。以下、ＰＬ送信区間という）では、送信信号の割当に使用可能な帯域（使用可能帯域）の全帯域にパイロット信号を配置する。これにより、受信装置は、使用可能帯域全体の伝搬路状態（チャネル推定値）を万遍なく推定することができる。なお、図８に示すＰＬ送信区間（全帯域）では、使用可能帯域全体にパイロット信号を配置する場合について示したが、送信装置は、パイロット信号を、使用可能帯域全体に分散配置させてもよい。

　また、図８に示すＰＬ送信区間（全帯域）以外のＰＬ送信区間では、送信装置は、特定の周波数領域にパイロット信号の電力を集中させて配置する。ここで、特定の周波数領域とは、送信フィルタのロールオフ率αを変化させた際に利得が変化する周波数帯域（つまり、送信フィルタの形状が変化する部分）である。図８では、一例として、ロールオフ率α＝０．２５、０．５、０．８の場合について説明する。図８に示すように、送信装置は、各ロールオフ率αの送信フィルタを想定したＰＬ送信区間において、ロールオフ率α＝０（例えば図１）と比較して、利得（送信フィルタの形状）が変化する周波数領域に高電力のパイロット信号を配置し、利得（送信フィルタの形状）が変化しない周波数領域に低電力のパイロット信号を配置する。図８では、各ＰＬ送信区間のうち、ロールオフ率α＝０と比較して周波数帯域幅が最も大きく変化（つまり、１．８（＝α＋１）倍に変化）するロールオフ率α＝０．８の送信フィルタを想定したＰＬ送信区間（α＝０．８）では、最も広い周波数領域で高電力のパイロット信号が配置される。一方、ロールオフ率α＝０と比較して周波数帯域幅が最も小さく変化（つまり、１．２５（＝α＋１）倍に変化）するロールオフ率α＝０．２５の送信フィルタを想定したＰＬ送信区間（α＝０．２５）では、最も狭い周波数領域で高電力のパイロット信号が配置される。これにより、受信装置は、チャネル推定部において、ロールオフ率αを変化（ここではα＝０．２５、０．５、０．８）させた際のチャネル推定値を推定することができる。そして、受信装置は、周波数選択性推定部において、ロールオフ率αを変化させた際に受信信号が割り当てられる周波数帯域の広がりを考慮して、伝搬路における周波数選択性の強さを推定することができる。このようにして、受信装置は、ロールオフ率αの変化に伴い利得が変化する周波数帯域において、高電力のパイロット信号を用いることで、精度の良いチャネル推定値に基づいて伝搬路における周波数選択性の強さを精度良く推定することができる。

　また、図８に示すパイロット信号の配置方法に限らず、送信装置は、図９に示すように、送信フィルタの形状の変化に伴い利得（電力）が変化する周波数領域（図８では高電力のパイロット信号が配置された周波数帯域）にのみ、パイロット信号を配置してもよい。これにより、受信装置は、図８に示すパイロット信号の配置方法よりも、送信フィルタの形状の変化に伴い利得が変化する周波数領域に対して、電力をより集中して割り当てることができるため、チャネル推定精度を更に向上させることができる。

　また、図８及び図９において、パイロット信号に割り当てる総送信電力を各ＰＬ送信区間で同一にしてもよい。これにより、各ＰＬ送信区間におけるパイロットに割り当てられる電力の変化が少なくなるため、送信装置の送信電力の変動を少なくすることができる。

　また、上記実施の形態において、送信装置は周波数選択性の推定方法を示す情報を受信装置へ送信し、受信装置は受信した情報に示される推定方法により送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性を推定してもよい。周波数選択性の推定方法として、例えば、送信信号の使用可能帯域全体について、伝搬路におけるマルチパス数、受信電力のばらつき（分散、標準偏差、ｎ次モーメント等）又は周波数領域におけるノッチの数を推定する方法がある。又は、周波数選択性の推定方法として、送信フィルタの使用時に利得（送信フィルタの形状）が変化する周波数帯域について、伝搬路におけるマルチパス数、受信電力のばらつき（分散、標準偏差、ｎ次モーメント等）、又は周波数領域におけるノッチの数を推定する方法がある。

　また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。

　また、上記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チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

　また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable 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ル・プロセッサを利用してもよい。

　さらには、半導体技術の進歩また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化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

　２０１０年３月３１日出願の特願２０１０－０８２０１１の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

　本発明は、移動体通信システム等に適用することができる。

　１００，３００　送信装置
　２００　受信装置
　１０１，２０１　アンテナ
　１０２，２０２　受信ＲＦ部
　１０３，２０８　復調部
　１０４　設定部
　１０５　指示部
　１０６，２１１　制御チャネル生成部
　１０７　パイロット生成部
　１０８　送信フィルタ
　１０９，２１２　送信ＲＦ部
　２０３　制御チャネル復調部
　２０４　指示部
　２０５　チャネル推定部
　２０６　受信フィルタ
　２０７　等化部
　２０９　受信品質情報生成部
　２１０　周波数選択性推定部
　３０１　パラメータ決定部
　３０２　適応変調部

Claims

　送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さと、前記受信装置における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対するフィルタのロールオフファクタを設定する設定手段と、
　前記ロールオフファクタを用いて、前記送信信号のフィルタリング処理を行うフィルタリング手段と、
　を具備する送信装置。
　前記設定手段は、前記周波数選択性の強さを表す指標として前記伝搬路におけるマルチパス数を用いて、前記ロールオフファクタを設定する、
　請求項１記載の送信装置。
　前記設定手段は、前記周波数選択性の強さを表す指標として前記伝搬路におけるマルチパスの最大遅延時間を用いて、前記ロールオフファクタを設定する、
　請求項１記載の送信装置。
　前記設定手段は、前記周波数選択性の強さを表す指標として前記伝搬路における周波数領域での電力の分散を用いて、前記ロールオフファクタを設定する、
　請求項１記載の送信装置。
　前記設定手段は、前記周波数選択性の強さを表す指標として前記伝搬路の周波数特性におけるノッチの数を用いて、前記ロールオフファクタを設定する、
　請求項１記載の送信装置。
　送信装置と受信装置との間の伝搬路における周波数選択性の強さと、前記受信装置における所望受信品質とに基づいて、送信信号に対するフィルタのロールオフファクタを設定する設定ステップと、
　前記ロールオフファクタを用いて、前記送信信号のフィルタリング処理を行うフィルタリングステップと、
　を具備する送信方法。