(57)【要約】  複数の伝搬路推定用信号の挿入パターンを切り替えるシステムにおいて、端末が高速に移動するような場合でも、伝搬路推定制度の劣化を抑える。伝搬路推定用シンボルの挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう無線通信システムにおいて、前記各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれ、前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一である。
2010146985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝搬路推定用信号の挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう無線通信システムにおいて、
前記各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが周波数領域で多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれ、
前記各種類のフレームフォーマットは、１フレーム毎に同数のデータ送信用サブキャリアを含むことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記伝搬路推定用信号とデータが多重されるフレームフォーマットとして、伝搬路推定信号が含まれるシンボルではデータを送信しないフレームフォーマットを含むことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一であることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記第２のフレームフォーマットでは、伝搬路推定用信号とデータとがそれぞれ周波数軸方向に一定間隔に配置されることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項５】
送信端末の移動速度に関するパラメータによって、使用するフレームフォーマットを切り替えることを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項６】
複数種類の通信方式を使用可能であって、
使用する通信方式に基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記通信方式には、少なくとも、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）およびＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが含まれ、
前記ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットを使用する一方、
前記Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットを使用することを特徴とする請求項６記載の無線通信システム。
【請求項８】
送信電力に関するパラメータに基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記送信電力に関するパラメータは、送信電力余力（Power Headroom）であることを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
使用する変調方式に基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定することを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１１】
伝搬路推定用信号とデータとの多重割合が異なるシンボルを含むことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項１２】
伝搬路推定用信号の挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して送信する送信機であって、
すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットまたは伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットのいずれか一方を選択するマルチプレクス部と、
前記伝搬路推定用信号およびデータを送信する送信部と、を備え、
前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一であることを特徴とする送信機。
【請求項１３】
伝搬路推定用信号の挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう無線通信方法であって、
すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットまたは伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットのいずれか一方を選択するステップと、
前記伝搬路推定用信号およびデータを送信するステップと、を少なくとも含み、
前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一であることを特徴とする無線通信方法。
【請求項１４】
伝搬路推定用信号の挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう無線通信システムにおいて、
前記各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが周波数領域で多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれることを特徴とする無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝搬路推定用シンボルの挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代のセルラシステムでは、アップリンクの通信方式として、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭＡ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiple Access、SC-FDMA：Single Carrier Frequency Division Multiple Access、あるいは、DFT Precoded OFDMとも呼ばれる）が使用されることが検討されている。ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号は、連続するサブキャリアに信号を配置し、シングルキャリア方式の信号の性質を持つ。【０００３】
よって、非常にＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性がよい方式であると言える。さらに、周波数利用効率の改善を目的とし、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭという通信方式が提案されている。この方式は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭで生成される周波数信号をＣｌｕｓｔｅｒと呼ばれる複数のサブキャリアで構成されるグループに分割し、離散的に周波数を利用する方式であり、ＰＡＰＲ特性の劣化を許容し、周波数選択ダイバーシチ効果と周波数利用効率を高める方式である。【０００４】
図８は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信機の概略構成を示すブロック図である。図８において、スクランブル部１００は、送信データに対して秘匿化等のランダマイズを行なう。変調部１０１は、誤り訂正やディジタル変調を行なう。ＤＦＴ  Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ部１０２は、ＤＦＴによるＰｒｅ−ｃｏｄｉｎｇを行なう。伝搬路推定用信号生成部１０３は、復調用の伝搬路推定用信号を生成する。選択部１０４は、送信データと伝搬路推定用信号を切り替える。【０００５】
リソースマップ部１０５は、送信するデータを送信するサブキャリアに割り当てる。そして、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する際は、連続したサブキャリアに対してマッピングを行ない、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する際は離散的なサブキャリアにデータをマッピングする。本発明では、移動局が基地局にアクセスする単位をリソースブロック（以降ＲＢ）と称し、ＲＢは１あるいは複数のサブキャリアで構成されるものとする。【０００６】
ＯＦＤＭ信号生成部１０６は、ガードインターバルを含むＯＦＤＭ信号を生成する。ＲＦ部１０７は、Ｄ／Ａ変換（ディジタル／アナログ変換）部からアンテナまでのアナログ回路で構成される。【０００７】
図９は、信号を送信するためのフレームフォーマットの一例を示す図である。図９において、縦方向が周波数、横方向が時間を示す。図９では、２４サブキャリアを使用する場合を示しており、１ＲＢは１２サブキャリアで構成されているものとしている。また、１フレームは１４ＯＦＤＭシンボルで構成される場合を示しており、４シンボル目と１１シンボル目に伝搬路推定用信号が使用される。図９では、伝搬路推定用信号が挿入されるＯＦＤＭシンボルでは全てのサブキャリアが伝搬路推定用信号として使用される例を示す。【０００８】
ここで示したフレームフォーマットは非特許文献１で示されている。ただし、非特許文献１で示されるフレームフォーマットを使用する通信方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭであり、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが使用されることは前提としていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】３ｇｐｐ  ｔｓ  ３６．２１３
【非特許文献２】Ｒ０１−０９００２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図９に示したようなフレームフォーマットを使用する場合、受信機では、２つの伝搬路推定用シンボルから、その他のＯＦＤＭシンボルにおける伝搬路を推定する必要がある。しかしながら、伝搬路推定用シンボルが送信される間隔は６ＯＦＤＭあり、移動通信においては端末の移動速度が増加するに伴い、伝搬路の推定精度が劣化してしまう。【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の伝搬路推定用信号の挿入パターンを切り替えるシステムにおいて、端末が高速に移動するような場合でも、伝搬路推定制度の劣化を抑えることができる無線通信システム、送信機および無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、伝搬路推定用シンボルの挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう無線通信システムにおいて、前記各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが周波数領域で多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれることを特徴としている。【００１３】
このように、各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれるので、端末の移動速度が大きい場合でも、伝搬路推定精度の劣化を抑えることが可能となる。【００１４】
（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記各種類のフレームフォーマットは、１フレーム毎に同数のデータ送信用サブキャリアを含むことを特徴としている。【００１５】
このように、各種類のフレームフォーマットは、１フレーム毎に同数のデータ送信用サブキャリアを含むので、フレームフォーマットの種類に応じて、伝搬路推定用信号の時間方向の密度と、周波数方向の密度とを変えることができる。その結果、時間方向の密度を増やすことによって、時間領域における伝搬路推定精度を高めることが可能となる。更に、フレーム毎の情報伝送量もかわらない。【００１６】
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一であることを特徴としている。【００１７】
この構成により、第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性の劣化を抑えることが可能となる。【００１８】
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第２のフレームフォーマットでは、伝搬路推定用信号とデータとがそれぞれ周波数軸方向に一定間隔に配置されることを特徴としている。【００１９】
このように、第２のフレームフォーマットでは、伝搬路推定用信号とデータとがそれぞれ周波数軸方向に一定間隔に配置されるので、ＰＡＰＲ特性の劣化を抑えることが可能となる。【００２０】
（５）また、本発明の無線通信システムは、送信端末の移動速度に関するパラメータによって、使用するフレームフォーマットを切り替えることを特徴としている。【００２１】
このように、送信端末の移動速度に関するパラメータによって、使用するフレームフォーマットを切り替えるので、送信端末の移動速度による伝搬路推定精度の劣化を抑えることが可能となる。【００２２】
（６）また、本発明の無線通信システムは、複数種類の通信方式を使用可能であって、使用する通信方式に基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定することを特徴としている。【００２３】
このように、使用する通信方式に基づいて、複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定するので、フレームフォーマットを通知するための制御情報量を削減することが可能となり、また、システム設計も容易となる。【００２４】
（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記通信方式には、少なくとも、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）およびＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが含まれ、前記ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットを使用する一方、前記Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットを使用することを特徴としている。【００２５】
このように、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットを使用する一方、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットを使用するので、それぞれのＰＡＰＲ特性に応じた伝搬路推定シンボルを含むフレームフォーマットを選択でき、送信端末の高速移動に対応することが可能となる。【００２６】
（８）また、本発明の無線通信システムは、送信電力に関するパラメータに基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定することを特徴としている。【００２７】
このように、送信電力に関するパラメータに基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定するので、ＰＡＰＲ特性の違いによる信号の歪みを考慮することなく通信を行なうことが可能となる。【００２８】
（９）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信電力に関するパラメータは、送信電力余力（Power Headroom）であることを特徴としている。【００２９】
このように、送信電力に関するパラメータは、送信電力余力（Power Headroom）であるので、ＰＡＰＲ特性の違いによる信号の歪みを考慮することなく通信を行なうことが可能となる。【００３０】
（１０）また、本発明の無線通信システムは、使用する変調方式に基づいて、前記複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定することを特徴としている。【００３１】
このように、使用する変調方式に基づいて、複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定するので、変調方式に応じた伝搬路推定精度を得ることが可能となる。【００３２】
（１１）また、本発明の無線通信システムは、伝搬路推定用信号とデータとの多重割合が異なるシンボルを含むことを特徴としている。【００３３】
このように、伝搬路推定用信号とデータとの多重割合が異なるシンボルを含むので、フレームフォーマットの種類に応じて、伝搬路推定用信号の時間方向の密度と、周波数方向の密度との双方を変えることができる。その結果、時間方向の密度を増やすことによって、時間領域における伝搬路推定精度を高めることが可能となる。【００３４】
（１２）また、本発明の送信機は、伝搬路推定用シンボルの挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して送信する送信機であって、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットまたは伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットのいずれか一方を選択するマルチプレクス部と、前記伝搬路推定用信号およびデータを送信する送信部と、を備え、前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一であることを特徴としている。【００３５】
このように、各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれるので、端末の移動速度や通信速度が大きい場合でも、伝搬路推定精度の劣化を抑えることが可能となる。【００３６】
（１３）また、本発明の無線通信方法は、伝搬路推定用シンボルの挿入位置が異なる複数種類のフレームフォーマットのいずれかを使用し、データを周波数領域に拡散して通信を行なう無線通信方法であって、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットまたは伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットのいずれか一方を選択するステップと、前記伝搬路推定用信号およびデータを送信するステップと、を少なくとも含み、前記第２のフレームフォーマットのデータ送信用サブキャリアのＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性は、データのみが割り当てられたシンボルを送信するサブキャリアのＰＡＰＲ特性と同一であることを特徴としている。【００３７】
このように、各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有する第１のフレームフォーマットと、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有する第２のフレームフォーマットとが含まれるので、端末の移動速度や通信速度が大きい場合でも、伝搬路推定精度の劣化を抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、送信端末が高速に移動するような環境においても、受信機において行なう伝搬路推定精度の劣化を抑えることが可能となり、効率的な通信システムを構築することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】基本的なフレームフォーマットを示す図である。
【図１Ｂ】拡張フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図１Ｃ】他の拡張フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図１Ｄ】高速移動端末用のフレームフォーマットである。
【図２】第１の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。
【図４】第３の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。
【図５】第３の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。
【図６Ａ】６４ＱＡＭを送信する際に使用するフレームフォーマットである。
【図６Ｂ】１６ＱＡＭを送信する際に使用するフレームフォーマットである。
【図６Ｃ】ＱＰＳＫを送信する際に使用するフレームフォーマットである。
【図７】第４の実施形態に係るフレームフォーマットの例を示す図である。
【図８】ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信機の概略構成を示すブロック図である。
【図９】信号を送信するためのフレームフォーマットの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下、移動局装置から基地局装置へデータを送信するアップリンクを用いて説明するが、本発明はこれに限るものではない。また、本発明は送信機会（フレーム単位やパケット単位）毎に送信フォーマットを変更して、データを送信することが可能な送信装置を前提として説明する。
【００４１】
本発明では、伝搬路を推定するために送信される送受信機で既知の信号を伝搬路推定信号と称し、伝搬路推定信号は、サブキャリア単位で割り当てることが可能としている。また、伝搬路推定信号が含まれるシンボルを伝搬路推定用シンボルと称し、全てのサブキャリアが伝搬路推定信号ではない場合は、データを多重することも可能である。また、実施形態では通信方式として、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭあるいはＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用することを前提としている。これらの通信方式は、データをＤＦＴにより周波数領域に拡散したＯＦＤＭ信号をいう捉え方をすることが可能である。
【００４２】
［第１の実施形態］
本実施形態では、最初に、基本的なフレームフォーマットに対し、高速移動通信のために拡張されるフレームフォーマットのデータ伝送用に使用されるサブキャリア数が同一となる拡張フレームフォーマットを示す。ただし、それぞれのフレームフォーマットでは伝搬路推定シンボルの挿入間隔が異なる。更に、アップリンクではＰＡＰＲ特性が重要であることを考慮し、ＰＡＰＲ特性の劣化を極力抑えることが可能なフレームフォーマットについても示す。
【００４３】
図１Ａは、本実施形態における基本的なフレームフォーマットを示す図である。図１Ａは、図９と同じ構成である。以下、このフレームフォーマットを「基本フレームフォーマット」と称する。図１Ａにおいて、縦方向が周波数、横方向が時間を示す。本図では２４サブキャリアを使用する場合を示しており、１ＲＢは１２サブキャリアで構成されているものとしている。また、１フレームは１４ＯＦＤＭシンボルで構成される場合を示しており、４シンボル目と１１シンボル目に伝搬路推定用シンボルが使用される場合である。本図の場合、伝搬路推定用シンボルが挿入されるＯＦＤＭシンボルでは全てのサブキャリアが伝搬路推定信号として使用される例である。
【００４４】
図１Ｂは、本発明における拡張フレームフォーマットの一例を示す図である。（以下、このフレームフォーマットを「拡張フレームフォーマットｂ」と称する）。図１Ａに対して、伝搬路推定用シンボルは、２、４、６、９、１１、１３ＯＦＤＭシンボルに挿入されている。ただし、伝搬路推定用シンボルでは、図１Ａのように、すべてのサブキャリアが伝搬路推定用信号とはされず、３サブキャリア毎に伝搬路推定用信号としている。即ち、時間方向に３倍の密度で伝搬路推定用信号を挿入し、周波数方向に１／３の密度で伝搬路推定用信号を挿入することで、データ伝送に使用されるサブキャリア数を図１Ａと図１Ｂとで一定にすることを保っている。
【００４５】
受信機においては、まず各伝搬路推定用シンボルにおいて、周波数領域に対して伝搬路を推定し、後に、時間領域に補間することにより全ＯＦＤＭシンボルでの伝搬路を推定する。これは、周波数領域での伝搬路推定精度の劣化を許容し、時間領域での伝搬路推定精度を高めることが可能になることを意味する。ただし、周波数領域で必要となる伝搬路推定用信号数は、伝搬路の周波数選択性（周波数領域における伝搬路変動）に依存するものであり、伝搬路推定用シンボルで伝搬路推定用信号を削減することが殆ど劣化の要因にならない場合もある。
【００４６】
これらの２つのフレームフォーマットを使用する無線通信システムでは、例えば、移動局が基地局に移動速度に関するパラメータを通知し、基地局が使用するフォーマットを選択し端末に通知してデータ通信を行なうことで、端末の移動速度により通信速度を変更することなく、たとえ移動速度が速い環境でも、伝搬路推定精度の劣化を抑えた通信システムを構築することが可能となる。データの通信速度を変えなくてよいメリットには、フレームフォーマットの変更を、データの再送に依存させる必要がないということもある。これは、再送時には初送と同じデータ量を前提とする場合があるためである。
【００４７】
図１Ｂのフレームフォーマットでは、時間方向の伝搬路推定信号の密度は濃くなっているが、周波数方向の密度が薄くなると同時にデータが多重されている。このような伝搬路推定シンボルのサブキャリアの使用法では、ＰＡＰＲ特性が劣化する。これは、データを送信するサブキャリアが連続とならないことに起因し、さらに伝搬路推定信号を多重することでＰＡＰＲ特性の劣化が大きくなる。
【００４８】
図１Ｃは、他の拡張フレームフォーマットの一例を示す図であり、上記のような問題点を鑑みた拡張フレームフォーマットである。以下、このフレームフォーマットを拡張フレームフォーマットｃと称する。伝搬路推定シンボルは３、６、１０、１３ＯＦＤＭシンボルに挿入されている。図１Ｂと同様に、伝搬路推定用シンボルでは、図１Ａのように全てのサブキャリアが伝搬路推定用信号とはされず、２サブキャリア毎に伝搬路推定信号としている。
【００４９】
ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号において、周波数を連続使用した場合と、一定間隔で使用した場合に、ＰＡＰＲ特性が最もよくなる。（この状態がシングルキャリアの特徴を持つ状態である）この図１Ｃで示したフレームフォーマットでは、伝搬路推定用信号に使用されるサブキャリアが１サブキャリア毎に配置されるため、データを送信するサブキャリアについてのみ着目したＰＡＰＲ特性は、伝搬路推定シンボル以外のシンボルと同程度になる。すなわち、シングルキャリアの特性を持つ。従って、伝搬路推定用シンボルにおけるＰＡＰＲ特性は、伝搬路推定信号とデータが多重されることを考慮しても図１Ｂに示したものと比べて良好なものとなる。
【００５０】
従って、図１Ｃに示したフレームフォーマットは、図１Ｂに示したフレームフォーマットの特徴に加え、ＰＡＰＲ特性の劣化を極力抑えることが可能であるというメリットがある。一般的にアップリンクにおけるＰＡＰＲ特性は重要なファクタであり、図１Ｃのフレームフォーマットはアップリンクにおいて非常に有用なフレームフォーマットであると言える。
【００５１】
図２は、本発明の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。図２において、スクランブル部１０は、送信データに対して秘匿化等のランダマイズを行なう。変調部１１は、誤り訂正やディジタル変調を行なう。ＤＦＴ  Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ部１２は、ＤＦＴによるＰｒｅ−ｃｏｄｉｎｇを行なう。伝搬路推定用信号生成部１３は、復調用の伝搬路推定用信号を生成する、マルチプレクス部１４は、制御部１８により送信データと伝搬路推定用信号を切り替える。また、マルチプレクス部１４は、制御部１８により送信データと伝搬路推定用信号を多重する。
【００５２】
リソースマップ部１５は、送信するデータを送信するサブキャリアに割り当てる。また、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する際は連続したサブキャリアに対してマッピングを行ない、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する際は離散的なサブキャリアにデータをマッピングする。ＯＦＤＭ信号生成部１６は、ガードインターバルを含むＯＦＤＭ信号を生成する。ＲＦ部１７は、Ｄ／Ａ変換（ディジタル／アナログ変換）部からアンテナまでのアナログ回路で構成される。制御部１８は、マルチプレクス部１４の動作を制御する。
【００５３】
基地局からデータフォーマットを指定されるようなシステムでは、基地局から図１Ａに示すフレームフォーマットが指定された場合、マルチプレクス部１４は、伝搬路推定シンボルを送信するタイミングで切り替え部として機能し、図１Ｂあるいは図１Ｃに示すフレームフォーマットが指定された場合は多重部として機能する。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、各種類のフレームフォーマットには、少なくとも、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有するフレームフォーマット（図１Ａ参照）と、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有するフレームフォーマットと（図１Ｂまたは図１Ｃ）が含まれるので、端末の移動速度や通信速度が大きい場合でも、伝搬路推定精度の劣化を抑えることが可能となる。
【００５５】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、使用するアクセス方式に従ってフレームフォーマットを変更する形態について説明する。次世代のアップリンクの通信方式では、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを切り替える方法が提案されている（例えば、非特許文献２：Ｒ０１−０９００２０）。これは、端末の位置がセルエッジ等の送信電力が制限されるような環境下では、ＰＡＰＲ特性に優れたＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用し、セル中央等の送信電力に余裕がある環境下では、周波数使用効率に優れたＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用することで、セルのスループット特性の改善を目的とした方法である。
【００５６】
通常、使用する通信方式（アクセス方式と言う場合もある）は、ダウンリンクの制御チャネルを通して、基地局から移動局に通知される。例えば、アクセス方式が２種類、使用できるフレームフォーマットが２種類ある場合、普通に通知を行なうと２ビットの情報ビットを要することになる。ダウンリンクで通知する情報量は少しでも少ないことが好ましいので、アクセス方式に従って、フレームフォーマットを一意に定義することで、情報量を削減することが可能となり、先の例の場合１ビットで対応できる。また、アクセス方式がここで示す例のようにＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭのように、使用するＲＢに特徴がある場合、即ち、周波数を連続に使用する場合は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ、不連続で使用する場合はＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭのように決めると、更に情報量の削減が可能となり、使用するＲＢを指定する以外の情報ビットは必要なくなる。
【００５７】
次に、通信方式とフレームフォーマットを一意に対応付ける方法について説明する。先に示したように、セルラシステムにおけるアップリンクでＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使い分ける場合、セル中央では、ＰＡＰＲ特性の影響が少ないためＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用するが、この場合、フレームフォーマットとしてもＰＡＰＲ特性の劣化を許容し、高速移動に適用可能な実施形態１における拡張フレームフォーマットｃを、そして、セルエッジではＰＡＰＲ特性が重要となるため、基本フレームフォーマットを使用する。このように、通信方式の特性とフレームフォーマットの特性をリンクさせることで、システム設計も容易になり、先に示したように制御情報量を削減した無線通信システムを構築することが可能となる。
【００５８】
また、ここで示したシステムの場合、高速移動端末は常に通信方式としてＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択すれば、伝搬路推定精度が劣化する影響を受け難くすることが可能となる。また、高速移動端末が送信電力により適格にＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを切り替えることは困難であるため、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用し続けても、非特許文献２で示している効果、すなわち、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを送信電力で切り替えることによるスループットの増加をセル全体として低減することはない。
【００５９】
ここでは、伝搬路推定シンボルにおける伝搬路推定用信号とデータ信号の電力は同一であることを前提として説明したが、周波数領域における推定精度の劣化を補うために、伝搬路推定用信号の電力を大きくすることも可能である。その際、各シンボルにおける電力を一定とするためにはデータ信号の電力を小さくすればよい。このように、伝搬路推定シンボルで伝搬路推定信号とデータを多重する場合、送信電力差を設定することが可能となり、伝搬路推定精度を改善することが可能になる。また、伝搬路推定信号とデータを送信するサブキャリアに電力差を持たせると、電力差がない場合より、ＰＡＰＲ特性も改善される。
【００６０】
図３は、本実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。図２と同じ機能のブロックには同じ番号を付している。また、通信方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを切り替えるものする。図２と図３との違いは制御部１９のみである。制御部１９は、通信方式としてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが選択された場合は、リソースマップ部１５に対して連続したＲＢを選択するように制御すると共に、マルチプレクス部１４は、ＤＦＴ−Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１２と、伝搬路推定用信号とを切り替えるように制御する。
【００６１】
通信方式としてＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが選択された場合は、リソースマップ部１５に対して不連続なＲＢを選択するように制御すると共に、マルチプレクス部１４に対して、ＤＦＴ−Ｐｒｅｃｏｄｉｎｇ部１２からの出力と、伝搬路推定用信号生成部１３からの出力とを多重するように制御する。
【００６２】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、すべてのサブキャリアを伝搬路推定用信号とする伝搬路推定シンボルを有するフレームフォーマット（図１Ａ参照）を使用する一方、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用する場合は、伝搬路推定用信号とデータとが多重される伝搬路推定シンボルを有するフレームフォーマット（図１Ｂまたは図１Ｃ）を使用するので、ＰＡＰＲ特性を考慮しながら、送信端末の高速移動に対応することが可能となる。
【００６３】
［第３の実施形態］
第２の実施形態では通信方式として、高速移動端末にＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを通信方式として使用する場合を示したが、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭはＰＡＰＲ特性がＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭに比べて悪いため、電力効率が悪いという問題が残ってしまう。本実施形態では、高速移動端末は通信方式としてはＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用することを前提とし、送信電力によってフレームフォーマットを切り替える例を示す。
【００６４】
図１Ｄは、第３の実施形態に係る高速移動端末用のフレームフォーマットである。図１Ｄは、図１Ｃに対して、データ部が使用しないサブキャリアになっている。この図１Ｃと図１Ｄとでは、データ通信に使用するサブキャリア数が異なっているが、伝搬路推定信号におけるＰＡＰＲ特性が優れており、かつ、使用しないサブキャリアの電力を伝搬路推定信号に割り当てることができ、また、使用しないサブキャリアについては、他のアンテナから伝搬路推定信号を送信できるといったメリットがあるフレームフォーマットである。以下、このフレームフォーマットを拡張フレームフォーマットｄと称する。
【００６５】
本実施形態では、送信電力によってフレームフォーマットを切り替える方法を示すが、基地局からのフレームフォーマットの指定により、フレームフォーマットを変更する方法では、送信電力とフレームフォーマットの変更が瞬時に対応できない場合がある。従って、本実施形態では、移動局が送信電力によってフレームフォーマットを選択し、基地局がどのフォーマットで送信されたかを推定して通信を行なう例を示すが、本発明が本実施形態にのみ適用できるというわけではなく、当然、基地局がフレームフォーマットを選択するといったシステムにも適用できることは当然である。
【００６６】
図４は、第３の実施形態に係る送信機の概略構成を示すブロック図である。図３と同じ機能のブロックには同じ番号を付している。また、通信方式はＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを切り替えるものする。図３と図４との違いは制御部４０のみである。制御部４０は、ＲＦ部１７が有する送信電力制御用アンプの利得を制御し、かつ、マルチプレクス部１４において、送信電力が所定の閾値より低い場合はフレームフォーマットが図１Ｃ、送信電力が所定の閾値より高い場合は図１Ｄになるように制御を行なう。このように制御することで、信号が歪む確率を低くすることができ、かつ、できるだけ送信データ量を維持することができる。
【００６７】
図５は、第３の実施形態に係る受信機の概略構成を示すブロック図である。通常、この受信機は基地局の受信機となるため、同一時刻に複数のユーザがアクセスするが、説明を簡単にするために、１ユーザの信号を復調する場合について説明する。図５において、ＲＦ部２７は、受信した信号をディジタル信号処理できるように信号を変換する。ＯＦＤＭ復調部２６は、ＯＦＤＭ信号の復調を行なう。データ抽出部２５は、復調するユーザのデータを抽出する。伝搬路推定／送信フォーマット判定部２４は、復調するユーザの移動局と基地局の間の伝搬路を推定と、送信フォーマットを判定する。
【００６８】
伝搬路補償部２３は、受信したデータに対して伝搬路の補償を行なう。ＤＦＴ−Ｄｅｃｏｄｉｎｇ部２２は、送信装置でＰｒｅ−ｃｏｄｉｎｇされたデータをＤｅ−ｃｏｄｉｎｇする。復調部２１は、ＱＰＳＫ等の復調と誤り訂正等を行なう。デスクランブル部２０は、送信機で施されたスクランブルを解く。なお、図５において、伝搬路推定／送信フォーマット判定部２４以外は、従来の基地局における受信機の構成である。
【００６９】
送信機が使用するフレームフォーマットが図１Ｃあるいは図１Ｄに示すものである場合、伝搬路推定／送信フォーマット判定部２４は、伝搬路推定シンボルにおいて、偶数キャリアと奇数キャリアの平均電力の比較を行なう。平均電力が同じ程度であれば、フレームフォーマットｃが送信されたとして、伝搬路推定を行ない、差が大きい場合は、フレームフォーマットｄが送信されたとして伝搬路推定を行なう。その他のフレーム判定方法として、受信信号と伝搬路推定信号との相関をとるといった方法や、両方のフォーマットで復調してみるといった方法がある。
【００７０】
本実施形態では、送信電力に合わせてフレームフォーマットを切り替える場合を示したが、送信電力に関するパラメータに適用可能であり、その一つとして送信電力余力（Power Headroom：ＰＨ）がある。ＰＨとは、端末固有の最大送信電力から送信電力の差に関する値であり、一般的に負の値になると信号が歪むことを意味する。このように送信電力に関するパラメータに合わせてフレームフォーマットを切り替えることで、ＰＡＰＲ特性の違いによる信号の歪みを考慮することなく通信を行なうことが可能となる。
【００７１】
また、ＰＨの他に、変調方式によってフレームフォーマットを変更することで、通信特性を改善することができる。簡単のために、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭを前提として説明するが、これに限るものではなく、変調方式には、誤り訂正の符号化率も含まれる。ＱＰＳＫで送信できる情報量を１とした場合、１６ＱＡＭでは２、６４ＱＡＭでは３の情報量を送信することが可能となる。
【００７２】
図６Ａ〜図６Ｃは、本実施形態に係るフレームフォーマットの例を示す図である。図６Ａは、６４ＱＡＭ、図６Ｂは、１６ＱＡＭ、図６Ｃは、ＱＰＳＫを送信する際に使用するフレームフォーマットである。通常、変調多値数が高くなるほど、伝搬路推定に要求される精度は高くなる。本実施形態では、時間領域の伝搬路推定シンボル数を変えることで、それぞれの多値数に応じた伝搬路推定精度を得ることができるようにしたフレームフォーマットを用いる。この例では、時間領域の伝搬路推定シンボル数を変える方法を示したが、周波数領域の伝搬路推定用信号数を変える方法や、周波数領域の伝搬路推定信号数、時間領域の伝搬路推定シンボル数の両方を同時に変更する方法も適用可能である。
【００７３】
以上説明したように、第３の実施形態によれば、使用する変調方式に基づいて、複数種類のフレームフォーマットのいずれかを決定するので、変調方式に応じた伝搬路推定精度を得ることが可能となる。
【００７４】
［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態に係るフレームフォーマットの例を示す図である。本実施形態では、伝搬路推定用信号とデータとの多重割合が異なるシンボルを含む。図７に示すように、１フレーム前半の第３、第６シンボルには、データを送信するサブキャリアと伝搬路推定信号を送信するサブキャリアとが１つ置きに配置されているが、１フレームの後半の第８、第１０、第１２、第１４シンボルには、データを送信するサブキャリアの間に、３つおきに伝搬路推定信号を送信するサブキャリアが配置されている。このように、伝搬路推定用信号とデータとの多重割合が異なるシンボルを含むので、フレームフォーマットの種類に応じて、伝搬路推定用信号の時間方向の密度と、周波数方向の密度との双方を変えることができる。その結果、時間方向の密度を増やすことによって、時間領域における伝搬路推定精度を高めることが可能となる。
【００７５】
以上、本発明では送信端末が高速移動する場合を前提として発明を記載したが、これに限るものではなく、受信装置で受信される伝搬路の時間に対する変動が速い送信端末との通信に使用できることは明らかである。
【符号の説明】
【００７６】
１０  スクランブル部
１１  変調部
１２  ＤＦＴ  Ｐｒｅ−ｃｏｄｉｎｇ部
１３  伝搬路推定用信号生成部
１４  マルチプレクス部
１５  リソースマップ部
１６  ＯＦＤＭ信号生成部
１７  ＲＦ部
１８、１９、４０  制御部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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