(57)【要約】  プリコーディングを行う無線通信システムにおいて誤り率特性を向上させることができる無線送信装置。無線送信装置（１００）において、変調部（１０１）は、プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式およびプリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、第２変調方式で送信データを変調してシンボルを生成し、複製部（１０２）は、シンボルを複製して複数のシンボルを得て、プリコーディング部（１０５）は、複数のシンボルに対してプリコーディングを行う。
2009001566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調してシンボルを生成する変調手段と、
前記シンボルを複製して複数のシンボルを得る複製手段と、
前記複数のシンボルに対して前記プリコーディングを行うプリコーディング手段と、
プリコーディング後の前記複数のシンボルを送信する送信手段と、
を具備する無線送信装置。
【請求項２】
前記第１変調方式は位相情報のみを用いる変調方式であり、前記第２変調方式は位相情報および振幅情報を用いる変調方式である、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記変調手段は、周波数領域等化を行う第１無線受信装置へ送信される送信データを複数の前記第２変調方式のいずれかで変調する一方、周波数領域等化を行わない第２無線受信装置へ送信される送信データを前記第１変調方式または前記第２変調方式のいずれかで変調する、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記複製手段は、同一回線品質に対応付けられた前記第１無線受信装置用の前記第２変調方式および前記第２無線受信装置用の前記第１変調方式のうち前記第２変調方式を用いて生成されたシンボルのみを複製する、
請求項３記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記複製手段は、ｌｏｇ２ｎ／ｌｏｇ２ｍ個（但し、ｍは前記第１変調方式の変調多値数、ｎは前記第２変調方式の変調多値数）の前記複数のシンボルを得る、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項６】
前記プリコーディング手段は、Tomlinson-Harashima Precoding方法を用いて前記プリコーディングを行う、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項７】
プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調された同一の複数のシンボルを受信する受信手段と、
前記複数のシンボルに対して周波数領域等化を行う等化手段と、
周波数領域等化後の前記複数のシンボルを合成して合成シンボルを生成する合成手段と、
前記合成シンボルを前記第２変調方式で復調して合成データを生成する復調手段と、
を具備する無線受信装置。
【請求項８】
前記無線送信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項９】
前記無線受信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、
請求項７記載の無線受信装置。
【請求項１０】
プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調された同一の複数のシンボルに対して前記プリコーディングを行う、
プリコーディング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信装置、無線受信装置およびプリコーディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の移動体通信システムへ向けて１００Mbpsを超えるデータレートを実現すべく、高速パケット伝送に適した無線伝送方式について様々な検討が行われている。このような高速パケット伝送を行うためには使用周波数帯域の広帯域化が必要であり、１００MHz程度の帯域幅を用いることが検討されている。【０００３】
このような広帯域伝送を移動体通信で行うと、通信チャネルは遅延時間が互いに異なる複数のパスからなる周波数選択性チャネルになることが知られている。よって、移動体通信における広帯域伝送では、先行するシンボルが後続のシンボルに対して干渉する符号間干渉（ＩＳＩ：InterSymbol Interference）が発生して誤り率特性が劣化する。また、周波数選択性チャネルは、周波数帯域内でチャネル伝達関数が変動するチャネルであるため、このようなチャネルを伝搬して受信された信号のスペクトルは歪んでしまう。【０００４】
ＩＳＩの影響を除去して誤り率特性を改善するための技術として等化技術がある。等化技術として、無線受信装置で用いる周波数領域等化（ＦＤＥ：Frequency Domain Equalization）がある。ＦＤＥでは、受信ブロックを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）によって直交周波数成分に分解し、各周波数成分に対しチャネル伝達関数の逆数に近似した等化重みを乗算した後、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）によって時間領域信号に変換する。このＦＤＥにより、受信ブロックのスペクトルの歪みを補償することができ、その結果、ＩＳＩが低減されて誤り率特性が改善される。【０００５】
また、最近、プリコーディング技術である送信等化技術としてTomlinson-Harashima Precoding（以下、ＴＨＰという）をＦＤＥに併用することが検討されている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、無線送信装置では送信ブロックに対してＴＨＰを行い、無線受信装置では受信ブロックに対してＦＤＥを行うことが検討されている。ＴＨＰでは、送信ブロックに対してチャネル情報に基づいて干渉成分を逐次的に減算する処理を行う。このＴＨＰにより、送信ブロックに対して加算される干渉成分を予めキャンセルでき、ＩＳＩが低減されて誤り率特性が改善される。なお、チャネル情報を完全に把握している場合、ＩＳＩを完全に抑圧した伝送が可能となる。例えば、周波数選択性フェージングの影響により受信レベルが大きく落ち込んだ周波数成分が存在し、ＦＤＥを行っても完全には等化されず干渉成分が残ってしまう場合でも、ＦＤＥにＴＨＰを併用することによって、干渉成分を予め除去することで誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【非特許文献１】武田一樹，留場宏道，安達文幸「Tomlinson-Harashima Precodingを用いるシングルキャリア周波数領域等化」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，2006年6月，RCS2006-41，pp.37-42（K.Takeda, H.Tomeba, F.Adachi, “Single-Carrier Transmission with Frequency-Domain Equalization Using Tomlinson-Harashima Precoding”, IEICE Technical Report, RCS2006-41, pp.37-42, 2006-6）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、本発明者らが行った計算機シミュレーションによれば、ＱＰＳＫ変調時における、ＦＤＥのみの場合の誤り率特性１１、および、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合の誤り率特性１２はそれぞれ図１に示すようになる。この計算機シミュレーション結果より、誤り率１０−３を満たす所要Ｅｂ／Ｎｏは、誤り率特性１１と誤り率特性１２とで同程度である。つまり、図１に示すシミュレーション結果は、ＱＰＳＫ変調時において、ＦＤＥにＴＨＰを併用しても誤り率特性の改善が得られないことを示す。よって、ＱＰＳＫ変調時には、ＴＨＰを行う処理が無駄になってしまう。【０００７】
本発明の目的は、ＦＤＥにプリコーディングを併用する移動体通信において、誤り率特性を向上することができる無線送信装置、無線受信装置およびプリコーディング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線送信装置は、プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調してシンボル列を生成する変調手段と、前記シンボル列を複製して複数のシンボル列を得る複製手段と、前記複数のシンボル列に対して前記プリコーディングを行うプリコーディング手段と、プリコーディング後の前記複数のシンボル列を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＦＤＥにプリコーディングを併用する移動体通信において、誤り率特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ＱＰＳＫ変調時における誤り率特性の比較例
【図２】１６ＱＡＭ変調時における誤り率特性の比較例
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線送信装置のブロック構成図
【図４】本発明の実施の形態１に係るＦＤＥを行う無線受信装置用ＭＣＳテーブル
【図５】本発明の実施の形態１に係るＦＤＥを行わない無線受信装置用ＭＣＳテーブル
【図６】本発明の実施の形態１に係る無線受信装置のブロック構成図
【図７】本発明の実施の形態１に係るシンボル配置を示す図（配置例１）
【図８】本発明の実施の形態１に係るシンボル配置を示す図（配置例２）
【図９】本発明の実施の形態２に係る無線送信装置のブロック構成図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るＭＣＳテーブル
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者らが行った計算機シミュレーションによれば、１６ＱＡＭ変調時における、ＦＤＥのみの場合の誤り率特性２１、および、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合の誤り率特性２２はそれぞれ図２に示すようになる。この計算機シミュレーション結果より、誤り率１０−３を満たす所要Ｅｂ／Ｎｏは、誤り率特性２２では誤り率特性２１に対して約４ｄＢ改善されていることが分かる。１６ＱＡＭのように位相情報および振幅情報を用いる変調方式で変調された信号では、伝搬路で受ける干渉の影響による歪みが大きい。よって、ＦＤＥのみでは等化しきれずにＩＳＩにより誤り率特性が劣化してしまう。しかし、ＦＤＥにＴＨＰを併用することで、ＩＳＩによる誤り率特性の劣化を防ぐことができる。【００１２】
よって、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合、位相情報のみを用いる第１変調方式（例えば、図１におけるＱＰＳＫ）ではＴＨＰによる誤り率特性の改善幅が小さいのに対し、位相情報および振幅情報を用いる第２変調方式（例えば、図２における１６ＱＡＭ）ではＴＨＰによる誤り率特性の改善幅が大きい。【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。【００１４】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合、第１変調方式および第２変調方式のうち、第２変調方式で送信データを変調する。【００１５】
本実施の形態では、無線送信装置はＴＨＰを行ったシングルキャリア信号を無線受信装置に送信し、無線受信装置はそのシングルキャリア信号に対してＦＤＥを行う。また、本実施の形態に係るＦＤＥを行う無線受信装置以外にＦＤＥを行わない無線受信装置が混在する。以下、本実施の形態に係る無線送信装置および無線受信装置の構成について説明する。図３に本実施の形態に係る無線送信装置１００の構成を示し、図６に本実施の形態に係るＦＤＥを行う無線受信装置２００の構成を示す。【００１６】
図３に示す無線送信装置１００において、変調部１０１は、送信データを変調方式決定部１０３から入力される変調方式で変調して、複数のシンボルで構成されるシンボル列を生成する。そして、変調部１０１は、シンボル列を複製部１０２に出力する。【００１７】
複製部１０２は、変調部１０１から入力されるシンボル列を複製（レピティション）して複数のシンボル列を得る。ここで、複製部１０２にて得られるシンボル列の数は、複製数決定部１０４から入力される複製数に基づいて決定される。これにより、同一の複数のシンボル列が時間領域に連続して配置されたブロックが構成される。そして、複製部１０２は、時間領域信号であるブロックをプリコーディング部１０５に出力する。【００１８】
変調方式決定部１０３には、無線受信装置２００からフィードバックされた、伝搬路の伝送特性を示すチャネル情報が図示しない受信部より入力される。そして、変調方式決定部１０３は、ＦＤＥを行う無線受信装置へ送信される送信データに対する変調方式を図４に示すテーブルを参照して決定する一方、ＦＤＥを行わない無線受信装置へ送信される送信データを図５に示すテーブルを参照して決定する。変調方式決定部１０３は、図４または図５に示すテーブルに含まれる変調方式のいずれかをチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。そして、変調方式決定部１０３は、決定した変調方式を変調部１０１に出力する。【００１９】
ここで、図４に示すテーブルは複数の第２変調方式で構成され、図５に示すテーブルは第１変調方式と第２変調方式とで構成される。すなわち、ＦＤＥを行う無線受信装置へ送信される送信データは図４に示す複数の第２変調方式のいずれかで変調される一方、ＦＤＥを行わない無線受信装置へ送信される送信データは図５に示す第１変調方式または第２変調方式のいずれかで変調される。また、図４に示すテーブルの各変調方式および図５に示すテーブルの各変調方式は、それぞれ同一回線品質に対応付けられている。すなわち、図４に示すテーブル上段の６４ＱＡＭと図５に示すテーブル上段の６４ＱＡＭとは同一回線品質に対応付けられており、図４に示すテーブル中段の１６ＱＡＭと図５に示すテーブル中段の１６ＱＡＭとは同一回線品質に対応付けられており、図４に示すテーブル下段の１６ＱＡＭと図５に示すテーブル下段のＱＰＳＫとは同一回線品質に対応付けられている。【００２０】
複製数決定部１０４は、送信データの送信先の無線受信装置がＦＤＥを行う無線受信装置である場合、シンボル列の複製数（Repetition Factor：ＲＦ）を図４に示すテーブルを参照して決定し、送信データの送信先の無線受信装置がＦＤＥを行わない無線受信装置である場合、複製数を図５に示すテーブルを参照して決定する。複製数決定部１０４は、複製数を図示しない受信部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。【００２１】
ここで、図４および図５に示すように、同一回線品質において、ＦＤＥを行う無線受信装置用の第２変調方式およびＦＤＥを行わない無線受信装置用の第１変調方式のうち、第２変調方式を用いて生成されたシンボル列のみが複製される。具体的には、同一回線品質に対応付けられた図４に示すテーブル下段の１６ＱＡＭおよび図５に示すテーブル下段のＱＰＳＫのうち、１６ＱＡＭを用いて生成されたシンボル列のみが複製される。また、複製数は第１変調方式の変調多値数と第２変調方式の変調多値数との差に基づいて決定される。具体的には、複製数は、ｌｏｇ２ｎ／ｌｏｇ２ｍにより求められる。ここで、ｍは第１変調方式の変調多値数、ｎは第２変調方式の変調多値数を示す。よって、図４および図５に示すように、第１変調方式がＱＰＳＫ（ｍ＝４）であり、第２変調方式が１６ＱＡＭ（ｎ＝１６）である場合、複製数は２回となる。そして、複製数決定部１０４は、決定した複製数を複製部１０２に出力する。【００２２】
プリコーディング部１０５は、複製部１０２から入力されるブロックに対してＴＨＰを用いてプリコーディングを行う。Ｎｃシンボルで構成されるブロックに対するＴＨＰは、最大ＮｃタップのフィードバックフィルタとＭｏｄｕｌｏ演算回路とで構成される。なお、１ブロックを構成するシンボル数Ｎｃは、無線受信装置２００においてＦＤＥを行うシンボル数と同一である。具体的には、ＴＨＰでは、シンボルｓ（ｔ）（ｔ＝０〜Ｎｃ−１）で構成されるブロック長Ｎｃの入力ブロックs=[s(Nc-1) … s(0)]Tが入力されたとき、出力ブロックx=[x(Nc-1) … x(0)]Tは次式（１）により得られる。
【数１】
2009001566.tif 000003
ここで、行列Ｆは各シンボル入力時のフィルタ係数行列であり、次式（２）で表すことができる。
【数２】
2009001566.tif 000004
ft,t+τはシンボルｓ(t)が入力されたときのτ番目のフィードバック係数を表す。フィードバック係数には、プリコーディング部１０５に入力されるチャネル情報のうち希望波成分以外のチャネルのインパルス応答を用いる。また、zt=[zt(Nc-1) … zt(0)]TはＭｏｄｕｌｏ演算の等価表現である。Ｍｏｄｕｌｏ演算では、ＴＨＰの出力を安定させるためにフィードバックフィルタのループ処理で得られる信号の実部および虚部をそれぞれ［−Ｍ，Ｍ］の範囲に変換する。また、式（１）においてシンボルs(t)は、−Ｍ≦{Ｒｅ［ｓ（ｔ）］，Ｉｍ［ｓ（ｔ）］}＜Ｍを満たすものとする。そして、プリコーディング部１０５は、ＴＨＰ後のブロックをＧＩ（Guard Interval）付加部１０６に出力する。【００２３】
ＧＩ付加部１０６は、プリコーディング部１０５から入力されるブロックの先頭にそのブロックの後端部分をＧＩとして付加する。なお、ブロックの先頭に付加されたＧＩおよびそのブロックから構成される信号はスロットと呼称されることもある。【００２４】
無線送信部１０７は、ＧＩ付加後のブロックに対しＤ／Ａ変換、増幅およびアップコンバート等の無線送信処理を行ってアンテナ１０８から無線受信装置２００（図６）へ送信する。つまり、無線送信部１０７は、ＧＩを付加したシングルキャリア信号を無線受信装置２００へ送信する。【００２５】
一方、図６に示す無線受信装置２００において、無線受信部２０２は、無線送信装置１００から送信されたシングルキャリア信号、すなわち、第１変調方式および第２変調方式のうち、第２変調方式で変調された同一の複数のシンボル列で構成される時間領域信号をアンテナ２０１を介して受信し、このシングルキャリア信号に対してダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の無線受信処理を施す。【００２６】
ＧＩ除去部２０３は、無線受信処理後のシングルキャリア信号からＧＩを除去し、ＧＩ除去後の信号をＦＦＴ部２０４に出力する。【００２７】
ＦＦＴ部２０４は、ＧＩ除去部２０３から入力される信号に対してブロック単位にＦＦＴを行い、時間領域信号であるブロックを周波数領域信号に変換する。具体的には、ＦＦＴ部２０４は、無線送信装置１００（図１）から送信されたブロック長Ｎｃのブロックに対してＮｃポイントＦＦＴを施して、ブロック長ＮｃのブロックをＮｃ個の周波数成分Ｒ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）に分解する。そして、ＦＦＴ部２０４は、周波数成分Ｒ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）をＦＤＥ部２０５に出力する。【００２８】
ＦＤＥ部２０５は、ＦＦＴ部２０４から入力される周波数領域信号、すなわち、周波数成分Ｒ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）に対してＦＤＥを行う。具体的には、ＦＤＥ部２０５は、各周波数成分に対して等化重みｗ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）を乗算する。つまり、ＦＤＥは、伝達関数をｗ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）とする線形フィルタ処理と等価である。そして、ＦＤＥ部２０５は、ＦＤＥ後の周波数成分をＩＦＦＴ部２０６に出力する。【００２９】
ＩＦＦＴ部２０６は、ＦＤＥ部２０５から入力される周波数成分に対してブロック単位にＩＦＦＴを行い時間領域信号であるブロックに変換する。具体的には、ＩＦＦＴ部２０６は、Ｎｃ個の周波数成分に対してＮｃポイントＩＦＦＴを行って、Ｎｃ個の周波数成分をＮｃシンボルの時間領域信号であるブロックに変換する。ＩＦＦＴ部２０６は、ＩＦＦＴ後のブロックを合成部２０７に出力する。【００３０】
合成部２０７は、ＩＦＦＴ部２０６から入力されるブロックを合成数決定部２０９から入力される合成数に基づいて複数のシンボル列に分離する。そして、合成部２０７は、複数のシンボル列を合成して合成シンボル列を生成する。そして、合成部２０７は、合成シンボル列を復調部２０８に出力する。【００３１】
復調部２０８は、合成部２０７から入力される合成シンボル列を変調方式決定部２１０から入力される変調方式で復調して合成データを得る。これより、受信データが得られる。【００３２】
合成数決定部２０９は、シンボル列の合成数を図４に示すテーブルを参照して決定する。合成数決定部２０９は、図４に示す複製数と同一の合成数を図示しない測定部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。そして、合成数決定部２０９は、決定した合成数を合成部２０７に出力する。【００３３】
変調方式決定部２１０は、合成シンボル列を復調するための変調方式を図４に示すテーブルを参照して決定する。変調方式決定部２１０は、図４に示す変調方式のいずれかを図示しない測定部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。すなわち、変調方式決定部２１０では、合成シンボル列を復調する変調方式が複数の第２変調方式のいずれかより決定される。そして、変調方式決定部２１０は、決定した変調方式を復調部２０８に出力する。なお、ＦＤＥを行わない無線受信装置（図示せず）では、図５に示すＭＣＳテーブルを参照して変調方式を決定する。【００３４】
次に、上記構成を有する無線送信装置１００の動作について詳細に説明する。【００３５】
以下、具体的に説明する。ここでは、送信データを２５６ビット、１ブロックを１２８シンボルとする。また、図４および図５に示す各テーブルにおいて、上段および中段の同一回線品質に対応付けられた変調方式およびシンボル列の複製数は互いに同一である。そこで、ここでは、図４および図５に示す各テーブルにおいて、同一回線品質に対応付けられた変調方式およびシンボル列の複製数が相違する各テーブル下段についてのみ説明する。すなわち、ＦＤＥを行う無線受信装置２００へ送信される送信データでは、図４に示すように、変調方式は１６ＱＡＭとなり、複製数は２個となる。また、ＦＤＥを行わない無線受信装置へ送信される送信データでは、図５に示すように、変調方式はＱＰＳＫとなり、シンボル列の複製数は１個となる。【００３６】
ＦＤＥを行わない無線受信装置（図示せず）へ送信される送信データに対して、変調部１０１は、図７に示すように、２５６ビットの送信データをＱＰＳＫで変調して１２８シンボルのシンボル列を生成する。そして、複製部１０２では、図７に示すように、シンボル列の複製数が１個であるので、複製せずにそのままのシンボル列で１２８シンボルのブロックが構成される。【００３７】
一方、ＦＤＥを行う無線受信装置２００（図６）へ送信される送信データに対して、変調部１０１は、図８に示すように、２５６ビットの送信データを１６ＱＡＭで変調して６４シンボルのシンボル列を生成する。そして、複製部１０２は、シンボル列の複製数が２個であるので、６４シンボルのシンボル列を複製して、２個のシンボル列を得る。これにより、複製部では、図８に示すように、時間領域に連続した２個のシンボル列から成る１２８シンボルのブロックが構成される。【００３８】
このように、同一回線品質において、ＦＤＥを行わない無線受信装置用の変調方式がＱＰＳＫである場合でも、ＦＤＥを行う無線受信装置２００へ送信される送信データを１６ＱＡＭで変調するため、図２に示すように誤り率特性を改善することができる。よって、ＦＤＥを行う無線受信装置２００へ送信される送信データは、図４に示すように、どの回線品質においても常に第２変調方式で変調するため、誤り率特性を確実に改善することができる。【００３９】
また、同一回線品質において、ＱＰＳＫでは１２８シンボルで送信する２５６ビットの送信データを、１６ＱＡＭでは半数の６４シンボルで送信することができる。つまり、１６ＱＡＭで２５６ビットを変調することにより、時間領域に６４シンボル分の余裕が生じる。そこで、図８に示すように、複製した同一の６４シンボルのシンボル列をその余裕が生じた６４シンボル分の時間領域を用いて送信するため、変調方式が１６ＱＡＭであっても、変調方式がＱＰＳＫである場合と同一のシンボル数の１２８シンボルで同一のデータ長の２５６ビットのデータを送信することができ、かつ、複製による時間ダイバーシチ効果を得ることができる。【００４０】
このように、本実施の形態によれば、ＴＨＰを行う無線送信装置は、同一回線品質において、ＦＤＥを行わない無線受信装置用の変調方式が第１変調方式である場合でも、ＦＤＥを行う無線受信装置へ送信される送信データを第２変調方式で変調する。つまり、ＦＤＥを行う無線受信装置に対して、ＴＨＰによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のみを用いて変調する。よって、プリコーディングを行う無線通信システムにおいて、誤り率特性を確実に向上することができる。【００４１】
また、本実施の形態によれば、無線送信装置は、最適な誤り率特性を得られる変調方式を、送信データの送信先である無線受信装置がＦＤＥを行うか否かに応じて適応的に決定することができる。よって、ＦＤＥを行う無線受信装置およびＦＤＥを行わない無線受信装置が混在する場合でも、誤り率特性を確実に向上することができる。【００４２】
さらに、本実施の形態によれば、同一回線品質において、ＦＤＥを行う無線受信装置用の第２変調方式およびＦＤＥを行わない無線受信装置用の第１変調方式のうち第２変調方式を用いて生成されたシンボル列を複製する。よって、本実施の形態によれば、シンボル列を複製することによる時間ダイバーシチ効果を得ることができるため、誤り率特性をさらに向上することができる。【００４３】
なお、本実施の形態では、ＦＤＥを行う無線受信装置およびＦＤＥを行わない無線受信装置を固定して説明したが、無線受信装置がＦＤＥを行うか否かを適宜切り替えてもよい。このとき、無線受信装置はＦＤＥを行うか否かを示す情報を無線送信装置に通知することで、無線送信装置は無線受信装置の種別を判断する。【００４４】
また、本実施の形態では、同一回線品質に対応付けられた第２変調方式を１６ＱＡＭとし、第１変調方式をＱＰＳＫとしたが、第１変調方式はＱＰＳＫに限らず、また、第２変調方式は１６ＱＡＭに限らない。例えば、第２変調方式を６４ＱＡＭや２５６ＱＡＭにすることも可能である。第２変調方式を６４ＱＡＭにした場合、すなわち変調多値数を６４にした場合は、第１変調方式のＱＰＳＫ（変調多値数が４）と同じシンボル数で３倍のビット数を送信することができる。よって、同一回線品質に対応付けられた第２変調方式を６４ＱＡＭとし、第１変調方式をＱＰＳＫとした場合にはシンボル列を３個に複製する。また、第２変調方式を２５６ＱＡＭにした場合、すなわち変調多値数を２５６にした場合は、第１変調方式のＱＰＳＫと同じシンボル数で４倍のビット数を送信することができる。よって、同一回線品質に対応付けられた第２変調方式を２５６ＱＡＭとし、第１変調方式をＱＰＳＫとした場合にはシンボル列を４個に複製する。【００４５】
また、本実施の形態では、複製部１０２で得る複数のシンボル列の数、すなわち、図４に示すテーブルの複製数を同一回線品質に対応付けられた第１変調方式の変調多値数および第２変調方式の変調多値数の差に基づいて決定する場合について説明した。しかし、変調多値数と１シンボルのビット数とは相関関係があるため、複製数を同一回線品質に対応付けられた第１変調方式の１シンボルのビット数Ｍと第２変調方式の１シンボルのビット数Ｎとの差に基づいて決定してもよい。具体的には、シンボル列の数は、Ｎ／Ｍより求められる。【００４６】
また、本実施の形態では、シンボル列を複製して複数のシンボル列を得る場合について説明したが、送信データを複製して得られる複数の送信データをそれぞれ変調して複数のシンボル列を得てもよい。【００４７】
（実施の形態２）
本実施の形態では、送信データを第１変調方式または第２変調方式のいずれかで変調し、第２変調方式を用いて生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行い、第１変調方式を用いて生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行わない。【００４８】
図９は、本実施の形態に係る無線送信装置３００の構成を示すブロック図である。ただし、実施の形態１の無線送信装置１００（図３）の構成と同一の部には同一の符号を付し、説明を省略する。【００４９】
図９に示す無線送信装置３００において、変調部３０１は、送信データを変調方式決定部３０２から入力される変調方式で変調して、複数のシンボルで構成されるシンボル列を生成する。これにより、シンボル列が時間領域に配置されたブロックが構成される。そして、変調部３０１は、時間領域信号であるブロックをプリコーディング部３０４に出力する。【００５０】
変調方式決定部３０２は、送信データに対する変調方式を図１０に示すテーブルを参照して決定する。変調方式決定部３０２は、図１０に示すテーブルに含まれる変調方式のいずれかを図示しない受信部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。ここで、図１０に示すテーブルは第１変調方式と第２変調方式とで構成される。そして、変調方式決定部３０２は、決定した変調方式を変調部３０１および制御部３０３に出力する。【００５１】
制御部３０３は、プリコーディング部３０４に対して、ＴＨＰを行うか否かを変調方式決定部３０２から入力される変調方式に基づいて制御する。具体的には、制御部３０３は、図１０に示すように、第２変調方式である１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭを用いて生成されるシンボル列にはＴＨＰを行うようにプリコーディング部３０４を制御し、第１変調方式であるＱＰＳＫを用いて生成されるシンボル列にはＴＨＰを行わないようにプリコーディング部３０４を制御する。制御部３０３は、ＴＨＰの処理の有無を示す制御信号をプリコーディング部３０４に出力する。【００５２】
プリコーディング部３０４は、変調部３０１から入力されるブロックに対するＴＨＰを用いたプリコーディングを制御部３０３から入力される制御信号に基づいて行う。具体的には、制御部３０３から入力される制御信号がＴＨＰを行うことを示す場合には、プリコーディング部３０４は、ブロックに対してＴＨＰを用いたプリコーディングを行い、ＴＨＰ後のブロックをＧＩ付加部１０６に出力する。一方、制御部３０３から入力される制御信号がＴＨＰを行わないことを示す場合には、プリコーディング部３０４は、ブロックに対してＴＨＰを用いたプリコーディングを行わずにブロックをそのままＧＩ付加部１０６に出力する。【００５３】
上述したように、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合、位相情報および振幅情報を用いる第２変調方式においてのみＴＨＰによる誤り率特性改善の効果が得られる。換言すると、図１に示すように、位相情報のみを用いる第１変調方式では、ＦＤＥにＴＨＰを併用しても誤り率特性の改善は得られない。ただし、図１に示すように、第１変調方式においてＦＤＥのみでも良好な誤り率特性を得ることができる。よって、図１０に示すように、ＱＰＳＫを用いて生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行わないことで、誤り率特性を維持しつつ、ＴＨＰを行う処理を削減することができる。【００５４】
このようにして、本実施の形態によれば、無線送信装置は、送信データを位相情報のみを用いる第１変調方式で変調する場合、生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行わない。これにより、第１変調方式を用いる場合には良好な誤り率特性を維持することができ、第２変調方式を用いる場合には誤り率特性を改善することができる。よって、プリコーディングを行う無線通信システムにおいて、第１変調方式または第２変調方式のいずれかで変調する場合でも、誤り率特性を向上することができる。【００５５】
また、本実施の形態によれば、第１変調方式を用いる場合にはＴＨＰを行う処理を削減することができるため、無線送信装置における処理効率を向上することができる。【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明した。【００５７】
なお、本発明の無線送信装置および無線受信装置は、移動体通信システム等で使用される無線通信移動局装置または無線通信基地局装置に用いて好適である。本発明の無線送信装置および無線受信装置を無線通信移動局装置または無線通信基地局装置に搭載することにより、上記同様の作用および効果を有する無線通信移動局装置および無線通信基地局装置を提供することができる。【００５８】
また、上記各実施の形態では、ＴＨＰを用いてプリコーディングを行った。しかし、本発明は、ＴＨＰに限らず、位相情報のみを用いる変調方式では誤り率特性の改善を得られず、位相情報および振幅情報を用いる変調方式では誤り率特性の改善を得られる特徴を持つすべてのプリコーディング方法に対して適用することができる。【００５９】
また、上記各実施の形態では、位相情報のみを用いる第１変調方式にＱＰＳＫを用いて、位相情報および振幅情報を用いる第２変調方式に１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭを用いたが、第１変調方式はＱＰＳＫに限らず、第２変調方式は１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭに限らない。【００６０】
また、上記各実施の形態では、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、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。【００６１】
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。【００６２】
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・プロセッサーを利用してもよい。【００６３】
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。【００６４】
２００７年６月２７日出願の特願２００７−１６９４３１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。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
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。
【図１】
2009001566.tif 000005
【図２】
2009001566.tif 000006
【図３】
2009001566.tif 000007
【図４】
2009001566.tif 000008
【図５】
2009001566.tif 000009
【図６】
2009001566.tif 000010
【図７】
2009001566.tif 000011
【図８】
2009001566.tif 000012
【図９】
2009001566.tif 000013
【図１０】
2009001566.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月15日(2009.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調してシンボルを生成する変調手段と、
前記シンボルを複製して複数のシンボルを得る複製手段と、
前記複数のシンボルに対して前記プリコーディングを行うプリコーディング手段と、
プリコーディング後の前記複数のシンボルを送信する送信手段と、
を具備する無線送信装置。
【請求項２】
前記第１変調方式は位相情報のみを用いる変調方式であり、前記第２変調方式は位相情報および振幅情報を用いる変調方式である、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記変調手段は、周波数領域等化を行う第１無線受信装置へ送信される送信データを複数の前記第２変調方式のいずれかで変調する一方、周波数領域等化を行わない第２無線受信装置へ送信される送信データを前記第１変調方式または前記第２変調方式のいずれかで変調する、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項４】
前記複製手段は、同一回線品質に対応付けられた前記第１無線受信装置用の前記第２変調方式および前記第２無線受信装置用の前記第１変調方式のうち前記第２変調方式を用いて生成されたシンボルのみを複製する、
請求項３記載の無線送信装置。
【請求項５】
前記複製手段は、ｌｏｇ２ｎ／ｌｏｇ２ｍ個（但し、ｍは前記第１変調方式の変調多値数、ｎは前記第２変調方式の変調多値数）の前記複数のシンボルを得る、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項６】
前記プリコーディング手段は、Tomlinson-Harashima Precoding方法を用いて前記プリコーディングを行う、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項７】
プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調された同一の複数のシンボルを受信する受信手段と、
前記複数のシンボルに対して周波数領域等化を行う等化手段と、
周波数領域等化後の前記複数のシンボルを合成して合成シンボルを生成する合成手段と、
前記合成シンボルを前記第２変調方式で復調して合成データを生成する復調手段と、
を具備する無線受信装置。
【請求項８】
前記無線送信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、
請求項１記載の無線送信装置。
【請求項９】
前記無線受信装置は、無線通信基地局装置または無線通信移動局装置である、
請求項７記載の無線受信装置。
【請求項１０】
プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信デ
ータを変調された同一の複数のシンボルに対して前記プリコーディングを行う、
プリコーディング方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送信装置、無線受信装置およびプリコーディング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の移動体通信システムへ向けて１００Mbpsを超えるデータレートを実現すべく、高速パケット伝送に適した無線伝送方式について様々な検討が行われている。このような高速パケット伝送を行うためには使用周波数帯域の広帯域化が必要であり、１００MHz程度の帯域幅を用いることが検討されている。
【０００３】
このような広帯域伝送を移動体通信で行うと、通信チャネルは遅延時間が互いに異なる複数のパスからなる周波数選択性チャネルになることが知られている。よって、移動体通信における広帯域伝送では、先行するシンボルが後続のシンボルに対して干渉する符号間干渉（ＩＳＩ：InterSymbol Interference）が発生して誤り率特性が劣化する。また、周波数選択性チャネルは、周波数帯域内でチャネル伝達関数が変動するチャネルであるため、このようなチャネルを伝搬して受信された信号のスペクトルは歪んでしまう。
【０００４】
ＩＳＩの影響を除去して誤り率特性を改善するための技術として等化技術がある。等化技術として、無線受信装置で用いる周波数領域等化（ＦＤＥ：Frequency Domain Equalization）がある。ＦＤＥでは、受信ブロックを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）によって直交周波数成分に分解し、各周波数成分に対しチャネル伝達関数の逆数に近似した等化重みを乗算した後、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform）によって時間領域信号に変換する。このＦＤＥにより、受信ブロックのスペクトルの歪みを補償することができ、その結果、ＩＳＩが低減されて誤り率特性が改善される。
【０００５】
また、最近、プリコーディング技術である送信等化技術としてTomlinson-Harashima Precoding（以下、ＴＨＰという）をＦＤＥに併用することが検討されている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、無線送信装置では送信ブロックに対してＴＨＰを行い、無線受信装置では受信ブロックに対してＦＤＥを行うことが検討されている。ＴＨＰでは、送信ブロックに対してチャネル情報に基づいて干渉成分を逐次的に減算する処理を行う。このＴＨＰにより、送信ブロックに対して加算される干渉成分を予めキャンセルでき、ＩＳＩが低減されて誤り率特性が改善される。なお、チャネル情報を完全に把握している場合、ＩＳＩを完全に抑圧した伝送が可能となる。例えば、周波数選択性フェージングの影響により受信レベルが大きく落ち込んだ周波数成分が存在し、ＦＤＥを行っても完全には等化されず干渉成分が残ってしまう場合でも、ＦＤＥにＴＨＰを併用することによって、干渉成分を予め除去することで誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【非特許文献１】武田一樹，留場宏道，安達文幸「Tomlinson-Harashima Precodingを用いるシングルキャリア周波数領域等化」，信学技報，社団法人電子情報通信学会，2006年6月，RCS2006-41，pp.37-42（K.Takeda, H.Tomeba, F.Adachi, “Single-Carrier Transmission with Frequency-Domain Equalization Using Tomlinson-Harashima Precoding”, IEICE Technical Report, RCS2006-41, pp.37-42, 2006-6）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、本発明者らが行った計算機シミュレーションによれば、ＱＰＳＫ変調時における、ＦＤＥのみの場合の誤り率特性１１、および、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合の誤り率特性１２はそれぞれ図１に示すようになる。この計算機シミュレーション結果より、誤
り率１０−３を満たす所要Ｅｂ／Ｎｏは、誤り率特性１１と誤り率特性１２とで同程度である。つまり、図１に示すシミュレーション結果は、ＱＰＳＫ変調時において、ＦＤＥにＴＨＰを併用しても誤り率特性の改善が得られないことを示す。よって、ＱＰＳＫ変調時には、ＴＨＰを行う処理が無駄になってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、ＦＤＥにプリコーディングを併用する移動体通信において、誤り率特性を向上することができる無線送信装置、無線受信装置およびプリコーディング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線送信装置は、プリコーディングによる誤り率特性改善幅が小さい第１変調方式および前記プリコーディングによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のうち、前記第２変調方式で送信データを変調してシンボル列を生成する変調手段と、前記シンボル列を複製して複数のシンボル列を得る複製手段と、前記複数のシンボル列に対して前記プリコーディングを行うプリコーディング手段と、プリコーディング後の前記複数のシンボル列を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＦＤＥにプリコーディングを併用する移動体通信において、誤り率特性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者らが行った計算機シミュレーションによれば、１６ＱＡＭ変調時における、ＦＤＥのみの場合の誤り率特性２１、および、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合の誤り率特性２２はそれぞれ図２に示すようになる。この計算機シミュレーション結果より、誤り率１０−３を満たす所要Ｅｂ／Ｎｏは、誤り率特性２２では誤り率特性２１に対して約４ｄＢ改善されていることが分かる。１６ＱＡＭのように位相情報および振幅情報を用いる変調方式で変調された信号では、伝搬路で受ける干渉の影響による歪みが大きい。よって、ＦＤＥのみでは等化しきれずにＩＳＩにより誤り率特性が劣化してしまう。しかし、ＦＤＥにＴＨＰを併用することで、ＩＳＩによる誤り率特性の劣化を防ぐことができる。
【００１１】
よって、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合、位相情報のみを用いる第１変調方式（例えば、図１におけるＱＰＳＫ）ではＴＨＰによる誤り率特性の改善幅が小さいのに対し、位相情報および振幅情報を用いる第２変調方式（例えば、図２における１６ＱＡＭ）ではＴＨＰによる誤り率特性の改善幅が大きい。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
本実施の形態では、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合、第１変調方式および第２変調方式のうち、第２変調方式で送信データを変調する。
【００１４】
本実施の形態では、無線送信装置はＴＨＰを行ったシングルキャリア信号を無線受信装置に送信し、無線受信装置はそのシングルキャリア信号に対してＦＤＥを行う。また、本実施の形態に係るＦＤＥを行う無線受信装置以外にＦＤＥを行わない無線受信装置が混在する。以下、本実施の形態に係る無線送信装置および無線受信装置の構成について説明する。図３に本実施の形態に係る無線送信装置１００の構成を示し、図６に本実施の形態に係るＦＤＥを行う無線受信装置２００の構成を示す。
【００１５】
図３に示す無線送信装置１００において、変調部１０１は、送信データを変調方式決定部１０３から入力される変調方式で変調して、複数のシンボルで構成されるシンボル列を生成する。そして、変調部１０１は、シンボル列を複製部１０２に出力する。
【００１６】
複製部１０２は、変調部１０１から入力されるシンボル列を複製（レピティション）して複数のシンボル列を得る。ここで、複製部１０２にて得られるシンボル列の数は、複製数決定部１０４から入力される複製数に基づいて決定される。これにより、同一の複数のシンボル列が時間領域に連続して配置されたブロックが構成される。そして、複製部１０２は、時間領域信号であるブロックをプリコーディング部１０５に出力する。
【００１７】
変調方式決定部１０３には、無線受信装置２００からフィードバックされた、伝搬路の伝送特性を示すチャネル情報が図示しない受信部より入力される。そして、変調方式決定部１０３は、ＦＤＥを行う無線受信装置へ送信される送信データに対する変調方式を図４に示すテーブルを参照して決定する一方、ＦＤＥを行わない無線受信装置へ送信される送信データを図５に示すテーブルを参照して決定する。変調方式決定部１０３は、図４または図５に示すテーブルに含まれる変調方式のいずれかをチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。そして、変調方式決定部１０３は、決定した変調方式を変調部１０１に出力する。
【００１８】
ここで、図４に示すテーブルは複数の第２変調方式で構成され、図５に示すテーブルは第１変調方式と第２変調方式とで構成される。すなわち、ＦＤＥを行う無線受信装置へ送信される送信データは図４に示す複数の第２変調方式のいずれかで変調される一方、ＦＤＥを行わない無線受信装置へ送信される送信データは図５に示す第１変調方式または第２変調方式のいずれかで変調される。また、図４に示すテーブルの各変調方式および図５に示すテーブルの各変調方式は、それぞれ同一回線品質に対応付けられている。すなわち、図４に示すテーブル上段の６４ＱＡＭと図５に示すテーブル上段の６４ＱＡＭとは同一回線品質に対応付けられており、図４に示すテーブル中段の１６ＱＡＭと図５に示すテーブル中段の１６ＱＡＭとは同一回線品質に対応付けられており、図４に示すテーブル下段の１６ＱＡＭと図５に示すテーブル下段のＱＰＳＫとは同一回線品質に対応付けられている。
【００１９】
複製数決定部１０４は、送信データの送信先の無線受信装置がＦＤＥを行う無線受信装置である場合、シンボル列の複製数（Repetition Factor：ＲＦ）を図４に示すテーブルを参照して決定し、送信データの送信先の無線受信装置がＦＤＥを行わない無線受信装置である場合、複製数を図５に示すテーブルを参照して決定する。複製数決定部１０４は、複製数を図示しない受信部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。
【００２０】
ここで、図４および図５に示すように、同一回線品質において、ＦＤＥを行う無線受信
装置用の第２変調方式およびＦＤＥを行わない無線受信装置用の第１変調方式のうち、第２変調方式を用いて生成されたシンボル列のみが複製される。具体的には、同一回線品質に対応付けられた図４に示すテーブル下段の１６ＱＡＭおよび図５に示すテーブル下段のＱＰＳＫのうち、１６ＱＡＭを用いて生成されたシンボル列のみが複製される。また、複製数は第１変調方式の変調多値数と第２変調方式の変調多値数との差に基づいて決定される。具体的には、複製数は、ｌｏｇ２ｎ／ｌｏｇ２ｍにより求められる。ここで、ｍは第１変調方式の変調多値数、ｎは第２変調方式の変調多値数を示す。よって、図４および図５に示すように、第１変調方式がＱＰＳＫ（ｍ＝４）であり、第２変調方式が１６ＱＡＭ（ｎ＝１６）である場合、複製数は２回となる。そして、複製数決定部１０４は、決定した複製数を複製部１０２に出力する。
【００２１】
プリコーディング部１０５は、複製部１０２から入力されるブロックに対してＴＨＰを用いてプリコーディングを行う。Ｎｃシンボルで構成されるブロックに対するＴＨＰは、最大ＮｃタップのフィードバックフィルタとＭｏｄｕｌｏ演算回路とで構成される。なお、１ブロックを構成するシンボル数Ｎｃは、無線受信装置２００においてＦＤＥを行うシンボル数と同一である。具体的には、ＴＨＰでは、シンボルｓ（ｔ）（ｔ＝０〜Ｎｃ−１）で構成されるブロック長Ｎｃの入力ブロックs=[s(Nc-1) … s(0)]Tが入力されたとき、出力ブロックx=[x(Nc-1) … x(0)]Tは次式（１）により得られる。
【数１】
2009001566.tif 000015
ここで、行列Ｆは各シンボル入力時のフィルタ係数行列であり、次式（２）で表すことができる。
【数２】
2009001566.tif 000016
ft,t+τはシンボルｓ(t)が入力されたときのτ番目のフィードバック係数を表す。フィードバック係数には、プリコーディング部１０５に入力されるチャネル情報のうち希望波成分以外のチャネルのインパルス応答を用いる。また、zt=[zt(Nc-1) … zt(0)]TはＭｏｄｕｌｏ演算の等価表現である。Ｍｏｄｕｌｏ演算では、ＴＨＰの出力を安定させるためにフィードバックフィルタのループ処理で得られる信号の実部および虚部をそれぞれ［−Ｍ，Ｍ］の範囲に変換する。また、式（１）においてシンボルs(t)は、−Ｍ≦{Ｒｅ［ｓ（ｔ）］，Ｉｍ［ｓ（ｔ）］}＜Ｍを満たすものとする。そして、プリコーディング部１０５は、ＴＨＰ後のブロックをＧＩ（Guard Interval）付加部１０６に出力する。
【００２２】
ＧＩ付加部１０６は、プリコーディング部１０５から入力されるブロックの先頭にそのブロックの後端部分をＧＩとして付加する。なお、ブロックの先頭に付加されたＧＩおよびそのブロックから構成される信号はスロットと呼称されることもある。
【００２３】
無線送信部１０７は、ＧＩ付加後のブロックに対しＤ／Ａ変換、増幅およびアップコンバート等の無線送信処理を行ってアンテナ１０８から無線受信装置２００（図６）へ送信する。つまり、無線送信部１０７は、ＧＩを付加したシングルキャリア信号を無線受信装
置２００へ送信する。
【００２４】
一方、図６に示す無線受信装置２００において、無線受信部２０２は、無線送信装置１００から送信されたシングルキャリア信号、すなわち、第１変調方式および第２変調方式のうち、第２変調方式で変調された同一の複数のシンボル列で構成される時間領域信号をアンテナ２０１を介して受信し、このシングルキャリア信号に対してダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の無線受信処理を施す。
【００２５】
ＧＩ除去部２０３は、無線受信処理後のシングルキャリア信号からＧＩを除去し、ＧＩ除去後の信号をＦＦＴ部２０４に出力する。
【００２６】
ＦＦＴ部２０４は、ＧＩ除去部２０３から入力される信号に対してブロック単位にＦＦＴを行い、時間領域信号であるブロックを周波数領域信号に変換する。具体的には、ＦＦＴ部２０４は、無線送信装置１００（図１）から送信されたブロック長Ｎｃのブロックに対してＮｃポイントＦＦＴを施して、ブロック長ＮｃのブロックをＮｃ個の周波数成分Ｒ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）に分解する。そして、ＦＦＴ部２０４は、周波数成分Ｒ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）をＦＤＥ部２０５に出力する。
【００２７】
ＦＤＥ部２０５は、ＦＦＴ部２０４から入力される周波数領域信号、すなわち、周波数成分Ｒ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）に対してＦＤＥを行う。具体的には、ＦＤＥ部２０５は、各周波数成分に対して等化重みｗ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）を乗算する。つまり、ＦＤＥは、伝達関数をｗ（ｋ）（ｋ＝０〜Ｎｃ−１）とする線形フィルタ処理と等価である。そして、ＦＤＥ部２０５は、ＦＤＥ後の周波数成分をＩＦＦＴ部２０６に出力する。
【００２８】
ＩＦＦＴ部２０６は、ＦＤＥ部２０５から入力される周波数成分に対してブロック単位にＩＦＦＴを行い時間領域信号であるブロックに変換する。具体的には、ＩＦＦＴ部２０６は、Ｎｃ個の周波数成分に対してＮｃポイントＩＦＦＴを行って、Ｎｃ個の周波数成分をＮｃシンボルの時間領域信号であるブロックに変換する。ＩＦＦＴ部２０６は、ＩＦＦＴ後のブロックを合成部２０７に出力する。
【００２９】
合成部２０７は、ＩＦＦＴ部２０６から入力されるブロックを合成数決定部２０９から入力される合成数に基づいて複数のシンボル列に分離する。そして、合成部２０７は、複数のシンボル列を合成して合成シンボル列を生成する。そして、合成部２０７は、合成シンボル列を復調部２０８に出力する。
【００３０】
復調部２０８は、合成部２０７から入力される合成シンボル列を変調方式決定部２１０から入力される変調方式で復調して合成データを得る。これより、受信データが得られる。
【００３１】
合成数決定部２０９は、シンボル列の合成数を図４に示すテーブルを参照して決定する。合成数決定部２０９は、図４に示す複製数と同一の合成数を図示しない測定部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。そして、合成数決定部２０９は、決定した合成数を合成部２０７に出力する。
【００３２】
変調方式決定部２１０は、合成シンボル列を復調するための変調方式を図４に示すテーブルを参照して決定する。変調方式決定部２１０は、図４に示す変調方式のいずれかを図示しない測定部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。すなわち、変調方式決定部２１０では、合成シンボル列を復調する変調方式が複数の第２変調方式のいずれかより決定される。そして、変調方式決定部２１０は、決定した変調方式を復調部２０８に出力する。なお、ＦＤＥを行わない無線受信装置（図示せず）では、図
５に示すＭＣＳテーブルを参照して変調方式を決定する。
【００３３】
次に、上記構成を有する無線送信装置１００の動作について詳細に説明する。
【００３４】
以下、具体的に説明する。ここでは、送信データを２５６ビット、１ブロックを１２８シンボルとする。また、図４および図５に示す各テーブルにおいて、上段および中段の同一回線品質に対応付けられた変調方式およびシンボル列の複製数は互いに同一である。そこで、ここでは、図４および図５に示す各テーブルにおいて、同一回線品質に対応付けられた変調方式およびシンボル列の複製数が相違する各テーブル下段についてのみ説明する。すなわち、ＦＤＥを行う無線受信装置２００へ送信される送信データでは、図４に示すように、変調方式は１６ＱＡＭとなり、複製数は２個となる。また、ＦＤＥを行わない無線受信装置へ送信される送信データでは、図５に示すように、変調方式はＱＰＳＫとなり、シンボル列の複製数は１個となる。
【００３５】
ＦＤＥを行わない無線受信装置（図示せず）へ送信される送信データに対して、変調部１０１は、図７に示すように、２５６ビットの送信データをＱＰＳＫで変調して１２８シンボルのシンボル列を生成する。そして、複製部１０２では、図７に示すように、シンボル列の複製数が１個であるので、複製せずにそのままのシンボル列で１２８シンボルのブロックが構成される。
【００３６】
一方、ＦＤＥを行う無線受信装置２００（図６）へ送信される送信データに対して、変調部１０１は、図８に示すように、２５６ビットの送信データを１６ＱＡＭで変調して６４シンボルのシンボル列を生成する。そして、複製部１０２は、シンボル列の複製数が２個であるので、６４シンボルのシンボル列を複製して、２個のシンボル列を得る。これにより、複製部では、図８に示すように、時間領域に連続した２個のシンボル列から成る１２８シンボルのブロックが構成される。
【００３７】
このように、同一回線品質において、ＦＤＥを行わない無線受信装置用の変調方式がＱＰＳＫである場合でも、ＦＤＥを行う無線受信装置２００へ送信される送信データを１６ＱＡＭで変調するため、図２に示すように誤り率特性を改善することができる。よって、ＦＤＥを行う無線受信装置２００へ送信される送信データは、図４に示すように、どの回線品質においても常に第２変調方式で変調するため、誤り率特性を確実に改善することができる。
【００３８】
また、同一回線品質において、ＱＰＳＫでは１２８シンボルで送信する２５６ビットの送信データを、１６ＱＡＭでは半数の６４シンボルで送信することができる。つまり、１６ＱＡＭで２５６ビットを変調することにより、時間領域に６４シンボル分の余裕が生じる。そこで、図８に示すように、複製した同一の６４シンボルのシンボル列をその余裕が生じた６４シンボル分の時間領域を用いて送信するため、変調方式が１６ＱＡＭであっても、変調方式がＱＰＳＫである場合と同一のシンボル数の１２８シンボルで同一のデータ長の２５６ビットのデータを送信することができ、かつ、複製による時間ダイバーシチ効果を得ることができる。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、ＴＨＰを行う無線送信装置は、同一回線品質において、ＦＤＥを行わない無線受信装置用の変調方式が第１変調方式である場合でも、ＦＤＥを行う無線受信装置へ送信される送信データを第２変調方式で変調する。つまり、ＦＤＥを行う無線受信装置に対して、ＴＨＰによる誤り率特性改善幅が大きい第２変調方式のみを用いて変調する。よって、プリコーディングを行う無線通信システムにおいて、誤り率特性を確実に向上することができる。
【００４０】
また、本実施の形態によれば、無線送信装置は、最適な誤り率特性を得られる変調方式を、送信データの送信先である無線受信装置がＦＤＥを行うか否かに応じて適応的に決定することができる。よって、ＦＤＥを行う無線受信装置およびＦＤＥを行わない無線受信装置が混在する場合でも、誤り率特性を確実に向上することができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態によれば、同一回線品質において、ＦＤＥを行う無線受信装置用の第２変調方式およびＦＤＥを行わない無線受信装置用の第１変調方式のうち第２変調方式を用いて生成されたシンボル列を複製する。よって、本実施の形態によれば、シンボル列を複製することによる時間ダイバーシチ効果を得ることができるため、誤り率特性をさらに向上することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ＦＤＥを行う無線受信装置およびＦＤＥを行わない無線受信装置を固定して説明したが、無線受信装置がＦＤＥを行うか否かを適宜切り替えてもよい。このとき、無線受信装置はＦＤＥを行うか否かを示す情報を無線送信装置に通知することで、無線送信装置は無線受信装置の種別を判断する。
【００４３】
また、本実施の形態では、同一回線品質に対応付けられた第２変調方式を１６ＱＡＭとし、第１変調方式をＱＰＳＫとしたが、第１変調方式はＱＰＳＫに限らず、また、第２変調方式は１６ＱＡＭに限らない。例えば、第２変調方式を６４ＱＡＭや２５６ＱＡＭにすることも可能である。第２変調方式を６４ＱＡＭにした場合、すなわち変調多値数を６４にした場合は、第１変調方式のＱＰＳＫ（変調多値数が４）と同じシンボル数で３倍のビット数を送信することができる。よって、同一回線品質に対応付けられた第２変調方式を６４ＱＡＭとし、第１変調方式をＱＰＳＫとした場合にはシンボル列を３個に複製する。また、第２変調方式を２５６ＱＡＭにした場合、すなわち変調多値数を２５６にした場合は、第１変調方式のＱＰＳＫと同じシンボル数で４倍のビット数を送信することができる。よって、同一回線品質に対応付けられた第２変調方式を２５６ＱＡＭとし、第１変調方式をＱＰＳＫとした場合にはシンボル列を４個に複製する。
【００４４】
また、本実施の形態では、複製部１０２で得る複数のシンボル列の数、すなわち、図４に示すテーブルの複製数を同一回線品質に対応付けられた第１変調方式の変調多値数および第２変調方式の変調多値数の差に基づいて決定する場合について説明した。しかし、変調多値数と１シンボルのビット数とは相関関係があるため、複製数を同一回線品質に対応付けられた第１変調方式の１シンボルのビット数Ｍと第２変調方式の１シンボルのビット数Ｎとの差に基づいて決定してもよい。具体的には、シンボル列の数は、Ｎ／Ｍより求められる。
【００４５】
また、本実施の形態では、シンボル列を複製して複数のシンボル列を得る場合について説明したが、送信データを複製して得られる複数の送信データをそれぞれ変調して複数のシンボル列を得てもよい。
【００４６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、送信データを第１変調方式または第２変調方式のいずれかで変調し、第２変調方式を用いて生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行い、第１変調方式を用いて生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行わない。
【００４７】
図９は、本実施の形態に係る無線送信装置３００の構成を示すブロック図である。ただし、実施の形態１の無線送信装置１００（図３）の構成と同一の部には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図９に示す無線送信装置３００において、変調部３０１は、送信データを変調方式決定
部３０２から入力される変調方式で変調して、複数のシンボルで構成されるシンボル列を生成する。これにより、シンボル列が時間領域に配置されたブロックが構成される。そして、変調部３０１は、時間領域信号であるブロックをプリコーディング部３０４に出力する。
【００４９】
変調方式決定部３０２は、送信データに対する変調方式を図１０に示すテーブルを参照して決定する。変調方式決定部３０２は、図１０に示すテーブルに含まれる変調方式のいずれかを図示しない受信部から入力されるチャネル情報より求まる回線品質に基づいて決定する。ここで、図１０に示すテーブルは第１変調方式と第２変調方式とで構成される。そして、変調方式決定部３０２は、決定した変調方式を変調部３０１および制御部３０３に出力する。
【００５０】
制御部３０３は、プリコーディング部３０４に対して、ＴＨＰを行うか否かを変調方式決定部３０２から入力される変調方式に基づいて制御する。具体的には、制御部３０３は、図１０に示すように、第２変調方式である１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭを用いて生成されるシンボル列にはＴＨＰを行うようにプリコーディング部３０４を制御し、第１変調方式であるＱＰＳＫを用いて生成されるシンボル列にはＴＨＰを行わないようにプリコーディング部３０４を制御する。制御部３０３は、ＴＨＰの処理の有無を示す制御信号をプリコーディング部３０４に出力する。
【００５１】
プリコーディング部３０４は、変調部３０１から入力されるブロックに対するＴＨＰを用いたプリコーディングを制御部３０３から入力される制御信号に基づいて行う。具体的には、制御部３０３から入力される制御信号がＴＨＰを行うことを示す場合には、プリコーディング部３０４は、ブロックに対してＴＨＰを用いたプリコーディングを行い、ＴＨＰ後のブロックをＧＩ付加部１０６に出力する。一方、制御部３０３から入力される制御信号がＴＨＰを行わないことを示す場合には、プリコーディング部３０４は、ブロックに対してＴＨＰを用いたプリコーディングを行わずにブロックをそのままＧＩ付加部１０６に出力する。
【００５２】
上述したように、ＦＤＥにＴＨＰを併用する場合、位相情報および振幅情報を用いる第２変調方式においてのみＴＨＰによる誤り率特性改善の効果が得られる。換言すると、図１に示すように、位相情報のみを用いる第１変調方式では、ＦＤＥにＴＨＰを併用しても誤り率特性の改善は得られない。ただし、図１に示すように、第１変調方式においてＦＤＥのみでも良好な誤り率特性を得ることができる。よって、図１０に示すように、ＱＰＳＫを用いて生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行わないことで、誤り率特性を維持しつつ、ＴＨＰを行う処理を削減することができる。
【００５３】
このようにして、本実施の形態によれば、無線送信装置は、送信データを位相情報のみを用いる第１変調方式で変調する場合、生成されたシンボル列に対してＴＨＰを行わない。これにより、第１変調方式を用いる場合には良好な誤り率特性を維持することができ、第２変調方式を用いる場合には誤り率特性を改善することができる。よって、プリコーディングを行う無線通信システムにおいて、第１変調方式または第２変調方式のいずれかで変調する場合でも、誤り率特性を向上することができる。
【００５４】
また、本実施の形態によれば、第１変調方式を用いる場合にはＴＨＰを行う処理を削減することができるため、無線送信装置における処理効率を向上することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【００５６】
なお、本発明の無線送信装置および無線受信装置は、移動体通信システム等で使用され
る無線通信移動局装置または無線通信基地局装置に用いて好適である。本発明の無線送信装置および無線受信装置を無線通信移動局装置または無線通信基地局装置に搭載することにより、上記同様の作用および効果を有する無線通信移動局装置および無線通信基地局装置を提供することができる。
【００５７】
また、上記各実施の形態では、ＴＨＰを用いてプリコーディングを行った。しかし、本発明は、ＴＨＰに限らず、位相情報のみを用いる変調方式では誤り率特性の改善を得られず、位相情報および振幅情報を用いる変調方式では誤り率特性の改善を得られる特徴を持つすべてのプリコーディング方法に対して適用することができる。
【００５８】
また、上記各実施の形態では、位相情報のみを用いる第１変調方式にＱＰＳＫを用いて、位相情報および振幅情報を用いる第２変調方式に１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭを用いたが、第１変調方式はＱＰＳＫに限らず、第２変調方式は１６ＱＡＭまたは６４ＱＡＭに限らない。
【００５９】
また、上記各実施の形態では、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、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【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。
【００６１】
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・プロセッサーを利用してもよい。
【００６２】
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。
【００６３】
２００７年６月２７日出願の特願２００７−１６９４３１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。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】ＱＰＳＫ変調時における誤り率特性の比較例
【図２】１６ＱＡＭ変調時における誤り率特性の比較例
【図３】本発明の実施の形態１に係る無線送信装置のブロック構成図
【図４】本発明の実施の形態１に係るＦＤＥを行う無線受信装置用ＭＣＳテーブル
【図５】本発明の実施の形態１に係るＦＤＥを行わない無線受信装置用ＭＣＳテーブル
【図６】本発明の実施の形態１に係る無線受信装置のブロック構成図
【図７】本発明の実施の形態１に係るシンボル配置を示す図（配置例１）
【図８】本発明の実施の形態１に係るシンボル配置を示す図（配置例２）
【図９】本発明の実施の形態２に係る無線送信装置のブロック構成図
【図１０】本発明の実施の形態２に係るＭＣＳテーブル
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009001566.tif 000017
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009001566.tif 000022
【図７】
2009001566.tif 000023
【図８】
2009001566.tif 000024
【図９】
2009001566.tif 000025
【図１０】
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【国際調査報告】
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2009001566.tif 000028
2009001566.tif 000029
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