(57)【要約】 【課題】サイクリックプレフィックスとテールの低強度化とを融合することで、遅延に対してロバストでありながら高いスループットを実現する。【解決手段】送信装置は、入力シンボル系列を前処理する前処理手段と、前処理手段における前処理の結果得られる系列を、サイクリックプレフィックスが付与された信号に変換する変換手段と、を備える。前処理手段における前処理は、信号の後端部の強度を他の部分の強度よりも小さくするための処理である。【選択図】図１
2018074521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力シンボル系列を前処理する前処理手段と、
前記前処理手段における前処理の結果得られる系列を、サイクリックプレフィックスが付与された信号に変換する変換手段と、を備え、
前記前処理手段における前処理は、前記信号の後端部の強度を他の部分の強度よりも小さくするための処理である送信装置。
【請求項２】
前記前処理手段は、入力シンボル系列をプリコーディング行列を用いてプリコーディングし、
前記変換手段は、プリコーディングの結果得られる系列を変換し、
前記プリコーディング行列は、前記信号の後端部の強度が他の部分の強度よりも小さくなるよう決定される請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記サイクリックプレフィックスおよび前記後端部の両方を減衰させる減衰手段をさらに備える請求項１または２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記減衰手段における減衰処理の適用対象は、前記後端部と前記サイクリックプレフィックスとの間の部分に減衰処理が適用されないように決定される請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
前記サイクリックプレフィックスの長さをＬＣＰ、想定されるタイミングオフセットの最大値をＬＴＯ、ｍａｘ、前記後端部の長さをＬＬＰＴ、とそれぞれ表記するとき、
ＬＴＯ、ｍａｘ＞ＬＣＰかつ前記入力シンボル系列が前記送信装置に割り当てられた送信期間の最後の信号に対応する場合、ＬＬＰＴは
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ＋（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋
ただし、
【数１】
2018074521.tif 000004
を満たすよう設定され、
ＬＴＯ、ｍａｘ＞ＬＣＰかつ前記入力シンボル系列が前記送信装置に割り当てられた送信期間の最後の信号に対応しない場合、ＬＬＰＴは
ＬＬＰＴ≧ｍａｘ（ＬＴＯ、ｍａｘ、（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋）
を満たすよう設定される請求項１から４のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項６】
前記サイクリックプレフィックスの長さをＬＣＰ、想定されるタイミングオフセットの最大値をＬＴＯ、ｍａｘ、前記後端部の長さをＬＬＰＴ、とそれぞれ表記するとき、
ＬＴＯ、ｍａｘ≦ＬＣＰかつ前記入力シンボル系列が前記送信装置に割り当てられた送信期間の最後の信号に対応する場合、ＬＬＰＴは
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ
を満たすよう設定され、
ＬＴＯ、ｍａｘ≦ＬＣＰかつ前記入力シンボル系列が前記送信装置に割り当てられた送信期間の最後の信号に対応しない場合、ＬＬＰＴは
ＬＬＰＴ≧（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋
ただし、
【数２】
2018074521.tif 000005
を満たすよう設定される請求項１から４のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項７】
前記前処理手段における前処理を行うか否かを、遅延に基づいて決定する決定手段をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項８】
前記変換手段は、前処理の結果得られる系列をＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）処理する手段を含む請求項１から７のいずれか１項に記載の送信装置。
【請求項９】
入力シンボル系列を前処理することと、
前処理の結果得られる系列を、サイクリックプレフィックスが付与された信号に変換することと、を含み、
前記前処理は、前記信号の後端部の強度を他の部分の強度よりも小さくするための処理である送信方法。
【請求項１０】
入力シンボル系列を前処理する機能と、
前処理の結果得られる系列を、サイクリックプレフィックスが付与された信号に変換する機能と、を送信装置に実現させ、
前記前処理は、前記信号の後端部の強度を他の部分の強度よりも小さくするための処理であるコンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１から８のいずれか１項に記載の送信装置から送信される信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された信号に、前記変換手段における変換処理の逆変換処理を行う逆変換手段と、
前記逆変換手段における逆変換処理の結果得られる系列に、前記前処理手段における前処理に対応する処理を行う後処理手段と、を備える受信装置。
【請求項１２】
請求項１から８のいずれか１項に記載の送信装置から送信される信号を受信することと、
前記受信された信号に、前記変換手段における変換処理の逆変換処理を行うことと、
前記逆変換処理の結果得られる系列に、前記前処理手段における前処理に対応する処理を行うことと、を含む受信方法。
【請求項１３】
請求項１から８のいずれか１項に記載の送信装置から送信される信号を受信する機能と、
前記受信された信号に、前記変換手段における変換処理の逆変換処理を行う機能と、
前記逆変換処理の結果得られる系列に、前記前処理手段における前処理に対応する処理を行う機能と、を受信装置に実現させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１４】
送信装置と受信装置とを備える通信システムであって、
前記送信装置は、
入力シンボル系列を前処理する前処理手段と、
前記前処理手段における前処理の結果得られる系列を、サイクリックプレフィックスが付与された信号に変換する変換手段と、を備え、
前記前処理手段における前処理は、前記信号の後端部の強度を他の部分の強度よりも小さくするための処理であり、
前記受信装置は、
前記送信装置から送信される信号を受信する受信手段と、
前記受信手段によって受信された信号に、前記変換手段における変換処理の逆変換処理を行う逆変換手段と、
前記逆変換手段における逆変換処理の結果得られる系列に、前記前処理手段における前処理に対応する処理を行う後処理手段と、を備える通信システム。
【請求項１５】
前記前処理手段における前処理を行うか否かを示す情報を受信する受信手段をさらに備える請求項１から８のいずれか１項に記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、送信方法、受信装置、受信方法および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在普及が進んでいるロングタームエボリューション（ＬＴＥ）では、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が採用されている。ＯＦＤＭでは、各ＯＦＤＭシンボルの先頭にサイクリックプレフィックス（Cyclic-Prefix）と呼ばれるガード区間を設けることにより、前ＯＦＤＭシンボルの遅延波が次のＯＦＤＭシンボルにおよぼすシンボル間干渉（Inter-Symbol Interference、以下、ＩＳＩと称す）やサブキャリア間の直交性の崩れに起因するサブキャリア間干渉を低減または除去できる。
【０００３】
しかしながら、サイクリックプレフィックスは、実質的にデータ伝送を行うことができない区間であると共に、隣接シンボル又は他の信号への干渉源となりうる。これに対して、非特許文献１には、ＤＦＴＳ（Discrete Fourier Transform Spread）−ＯＦＤＭの信号において、送信系のＤＦＴへの入力系列に含まれる（時間領域の）シンボルの始めと終わりのいくつかを「０」とすることで、出力時間信号のテール（tail）の強度の低減を目指す技術が開示されている。また、非特許文献２には、出力時間信号のテールの強度を低減するように、入力データベクトルをプリコーディングする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】G. Berardinelli, F. Tavares, T. Sorensen, P. Mogensen, and K. Pajukoski, "Zero-tail dft-spread-ofdm signals," in Globecom Workshops (GC Wk-shps), 2013 IEEE, Dec 2013, pp. 229-234.
【非特許文献２】橋本  典征  他、Suppressed-Tail DFT-Spread UF-OFDMの提案と評価、電子情報通信学会総合大会講演論文集  ２０１６年  通信（１）、2016.03.01, p.429
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１、２に記載される技術は、サイクリックプレフィックスを用いる代わりにテールの強度を低減することで遅延に対処することを目指している。しかしながら、４Ｇなどの現在普及している通信規格はサイクリックプレフィックスの使用を前提としているので、そのサイクリックプレフィックスを排して他の技術を導入することには、コスト的、技術的なバリアが存在しうる。
【０００６】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サイクリックプレフィックスとテールの低強度化とを融合することで、遅延に対してロバストでありながら高いスループットを実現できる通信技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様は、送信装置に関する。この送信装置は、入力シンボル系列を前処理する前処理手段と、前処理手段における前処理の結果得られる系列を、サイクリックプレフィックスが付与された信号に変換する変換手段と、を備える。前処理手段における前処理は、信号の後端部の強度を他の部分の強度よりも小さくするための処理である。
【０００８】
本発明の別の態様は、受信装置である。この受信装置は、上記の送信装置から送信される信号を受信する受信手段と、受信手段によって受信された信号に、変換手段における変換処理の逆変換処理を行う逆変換手段と、逆変換手段における逆変換処理の結果得られる系列に、前処理手段における前処理に対応する処理を行う後処理手段と、を備える。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システム、コンピュータプログラム、コンピュータプログラムを格納した記録媒体などの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サイクリックプレフィックスとテールの低強度化とを融合することで、遅延に対してロバストでありながら高いスループットを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る通信システムの模式図である。
【図２】図１の第１ユーザ端末のハードウエア構成例を示す図である。
【図３】図１に示される通信システムの機能および構成を示すブロック図である。
【図４】図３のＰ行列保持部の一例を示すデータ構造図である。
【図５】図１の第１ユーザ端末における一連の送信処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】図１の第１ユーザ端末においてＯＦＤＭシンボルを生成する際の信号の変化の様子を示す説明図である。
【図７】あるチャネルの模式図である。
【図８】マルチパス遅延の広がりの説明図である。
【図９】ユーザの最後のＯＦＤＭシンボルとユーザの最初のＯＦＤＭシンボルとの関係を示す模式図である。
【図１０】ユーザの最後のＯＦＤＭシンボルとユーザの最初のＯＦＤＭシンボルとの関係を示す模式図である。
【図１１】連続する２つのＯＦＤＭシンボルの関係を示す模式図である。
【図１２】連続する２つのＯＦＤＭシンボルの関係を示す模式図である。
【図１３】受信側の処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において説明上重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１３】
実施の形態に係る送信装置は、ＯＦＤＭシンボルの後端部（テール）の強度が他の部分の強度よりも小さくなるように、入力シンボル系列をプリコーディング(Precoding)する。送信装置は、そのように強度が抑えられたテールから、ＯＦＤＭシンボルのサイクリックプレフィックス（以下、「ＣＰ」という）を生成する。実施の形態に係る受信装置は、送信装置から受信したＯＦＤＭシンボルの遅延をＣＰを用いて補償し、コンバイニング（Combining）する。低強度のテールを用いることより、ＣＰをより短く設定しても遅延による影響を抑制または除去できる。その結果、スループットを高めることができるか、またはセルのサイズを拡張することができるか、またはその両方が達成されうる。
【００１４】
図１は、実施の形態に係る通信システム１００の模式図である。通信システム１００は、基地局１０２と３つのユーザ端末１０６、１０８、１１０とを含む。基地局（Base Station、ＢＳ）とユーザ端末（User Equipment、ＵＥ）とはＯＦＤＭをベースとした送受信機を使用して無線通信を行う。基地局１０２の通信可能な範囲（セルと称す）１０２ａには３つのユーザ端末１０６、１０８、１１０が存在し、そのそれぞれは基地局１０２と無線リンクを確立している。図１の例では３つのユーザ端末を使用するが、ユーザ端末の数はこれに限られず、任意であってもよい。
【００１５】
基地局１０２は３つのユーザ端末１０６、１０８、１１０のそれぞれに基地局１０２との通信のための無線リソースを割り当てる。無線リソースは使用可能な期間または使用可能な周波数帯域（チャネル）もしくはその両方により特定される。
【００１６】
基地局１０２とユーザ端末１０６、１０８、１１０との通信で使用されるＣＰの長さは固定される。すなわち、ＣＰの長さはユーザ端末によらず、基地局１０２と通信する全てのユーザ端末について同じである。ＣＰはセル１０２ａにおいて想定される最大の遅延よりも短くなるよう設定されてもよく、例えば想定される平均の遅延に設定されてもよい。想定される最大の遅延は例えばセル１０２ａのエッジにあるユーザ端末における遅延である。
【００１７】
基地局１０２のＣＰは、隣接する他の基地局のＣＰと同じ長さを有してもよい。この場合、セル間干渉を抑制するための干渉相殺技術（Interference Cancellation Techniques）を好適に用いることができる。これは特に密に配置されたスモールセルからなるネットワークにとって好適である。あるいはまた、基地局１０２のＣＰは他の基地局のＣＰと異なる長さを有してもよい。
【００１８】
図２は、第１ユーザ端末１０６のハードウエア構成例を示す図である。他のユーザ端末は第１ユーザ端末１０６と同様の構成を有する。第１ユーザ端末１０６は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、外部記憶装置２０４と、通信装置２０５と、を有する。第１ユーザ端末１０６では、例えばＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及び外部記憶装置２０４のいずれかに記録された、第１ユーザ端末１０６の各機能を実現するためのコンピュータプログラムがＣＰＵ２０１により実行される。そして、第１ユーザ端末１０６は、例えばＣＰＵ２０１により通信装置２０５を制御して、基地局１０２と第１ユーザ端末１０６との間の通信を行う。
【００１９】
図３は、図１に示される通信システム１００の機能および構成を示すブロック図である。ここに示す各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。
【００２０】
第１ユーザ端末１０６は、プリコーディング部５０２と、Ｐ行列決定部５０６と、Ｐ行列保持部５０８と、変換部５１０と、ウインドウ処理部５２８と、を含む。
【００２１】
Ｐ行列決定部５０６は、ＣＰの長さＬＣＰと、タイミングオフセットの想定される最大値ＬＴＯ、ｍａｘと、マルチパス遅延の広がりの想定される最大値Ｌｃｈａｎ、ｍａｘと、を取得する。これらの値はいずれも第１ユーザ端末１０６のＲＯＭ２０２や外部記憶装置２０４に予め保持されていてもよいし、フレームタイミングの取得（Frame Timing Acquisition）の際に第１ユーザ端末１０６が基地局１０２から取得してもよい。Ｐ行列決定部５０６は、取得されたＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとから、変換部５１０の出力信号の低強度テールの長さＬＬＰＴを決定する。Ｐ行列決定部５０６は、Ｐ行列保持部５０８を参照し、決定されたＬＬＰＴに対応するプリコーディング行列（以下、Ｐ行列と称す）を決定する。Ｐ行列決定部５０６は、決定されたＰ行列をプリコーディング部５０２に渡す。
【００２２】
なお、ＬＬＰＴがゼロと決定された場合、プリコーディング部５０２におけるプリコーディングは行われない。例えば、ＬＬＰＴがゼロと決定された場合、Ｐ行列決定部５０６はＰ行列として単位行列を選択してもよいし、プリコーディング部５０２を非活性化または無効化してもよい。この意味で、Ｐ行列決定部５０６は、プリコーディング部５０２におけるプリコーディングを行うか否かを、遅延に基づいて決定しているといえる。
また、Ｐ行列決定部５０６は、ＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとを取得する代わりに、基地局１０２からＬＬＰＴを取得してもよい。
【００２３】
プリコーディング部５０２は、送信対象のユーザデータを表す入力シンボル系列を前処理する。プリコーディング部５０２は、入力シンボル系列をＰ行列決定部５０６で決定されたＰ行列を用いてプリコーディングする。
【００２４】
図４は、Ｐ行列保持部５０８の一例を示すデータ構造図である。Ｐ行列保持部５０８は、ＬＬＰＴとＰ行列とを対応付けて保持する。通信システム１００の管理者は予め、様々なＬＬＰＴの値に対してＰ行列を算出し、その結果をＰ行列保持部５０８に登録する。特に、Ｐ行列は、変換部５１０の出力信号のテールの強度が他の部分の強度よりも小さくなるよう決定される。例えば、Ｐ行列は非特許文献１に記載されるＺＴ−ＤＦＴ−Ｓ技術を用いて決定されてもよく、あるいはまた、Ｐ行列は非特許文献２に記載されるＳＴ−ＤＦＴ−Ｓ技術を用いて決定されてもよい。後述のＣ行列保持部５２０はＰ行列保持部５０８に対応する。Ｃ行列保持部５２０はＬＬＰＴとコンバイニング行列（以下、Ｃ行列と称す）とを対応付けて保持する。同じＬＬＰＴに対応するＰ行列とＣ行列とは対応する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、入力シンボル系列の前処理としてプリコーディングを採用する場合を説明するが、これに限られず、前処理として、変換部５１０の出力信号のテールの強度を他の部分の強度よりも小さくするための他の処理が採用されてもよい。
【００２６】
図３に戻り、変換部５１０は、プリコーディング部５０２におけるプリコーディングの結果得られる系列を、ＣＰが付与された信号に変換する。変換部５１０は、ＯＦＤＭ処理部５３０と、ＣＰ付与部５１２と、を含む。
【００２７】
ＯＦＤＭ処理部５３０は、プリコーディング部５０２から出力される系列をＯＦＤＭ処理して中間信号を生成し、ＣＰ付与部５１２に渡す。ＯＦＤＭ処理部５３０は、公知のＯＦＤＭ技術を用いて構成されてもよい。
【００２８】
ＣＰ付与部５１２は、ＯＦＤＭ処理部５３０から中間信号を取得する。ＣＰ付与部５１２は、取得された中間信号の後端から長さＬＣＰ分の信号を特定して複製することによりＣＰを生成する。ＣＰ付与部５１２は、生成されたＣＰを取得された中間信号の先頭に付与することで出力信号を生成し、ウインドウ処理部５２８に渡す。
【００２９】
ウインドウ処理部５２８は、ＣＰ付与部５１２から出力信号を取得し、取得された出力信号のＣＰおよび低強度テールの両方を減衰させる。ウインドウ処理部５２８における減衰処理の適用対象は、出力信号のうちの低強度テールとＣＰとの間の部分に減衰処理が適用されないように決定される。ウインドウ処理部５２８におけるランプ長ＬＷは以下の式１を満たすように決定される。
ＬＷ≦ｍｉｎ（ＬＣＰ、ＬＬＰＴ）
…（式１）
すなわち、ＬＷはＬＣＰ、ＬＬＰＴの小さい方以下となるよう決定される。
【００３０】
ウインドウ処理部５２８は、決定されたランプ長ＬＷのランプを有するウインドウを、取得された出力信号に適用する。このウインドウ処理では、ＣＰの少なくとも一部に一方のランプが適用され、低強度テールの少なくとも一部に他方のランプが適用される。ランプ長ＬＷが変わるとウインドウ処理におけるランプの適用対象も変わる。ウインドウ処理部５２８は、ウインドウ処理の結果得られるＯＦＤＭシンボルを出力する。
なお、式１を満たす限り、ＬＷは他の要件、例えば帯域外輻射（Out-Of-Band radiation）に関する要件に基づいて決定されてもよい。
【００３１】
ＯＦＤＭシンボルは、変調、増幅等を経て上りリンクチャネル５２６に送信される。基地局１０２は、第１ユーザ端末１０６によって上りリンクチャネル５２６に送信された信号を受信し、復調する。基地局１０２は、コンバイニング部５１４と、Ｃ行列決定部５１８と、Ｃ行列保持部５２０と、逆変換部５２２と、補償部５２４と、を含む。
【００３２】
Ｃ行列決定部５１８は、Ｐ行列決定部５０６が取得したものと同じＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとを取得する。Ｃ行列決定部５１８は、取得されたＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとからＰ行列決定部５０６と同様にＬＬＰＴを決定する。ＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとがそれぞれ同じであれば、Ｐ行列決定部５０６で決定されるＬＬＰＴとＣ行列決定部５１８で決定されるＬＬＰＴとは同じになる。Ｃ行列決定部５１８は、Ｃ行列保持部５２０を参照し、決定されたＬＬＰＴに対応するＣ行列を決定する。Ｃ行列決定部５１８は、決定されたＣ行列をコンバイニング部５１４に渡す。なお、Ｃ行列決定部５１８は、ＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとを取得する代わりに、第１ユーザ端末１０６からＬＬＰＴを取得してもよい。
【００３３】
補償部５２４は復調後の信号を取得する。補償部５２４は、タイミングオフセットの補償を行う。補償部５２４は、補償後の信号を逆変換部５２２に渡す。
逆変換部５２２は、補償後の信号に、変換部５１０における変換処理の逆変換処理を行う。コンバイニング部５１４は、逆変換部５２２における逆変換処理の結果得られる系列を、Ｃ行列決定部５１８によって決定されたＣ行列を用いてコンバイニングする。コンバイニング部５１４は、コンバイニングの結果得られるシンボル系列を推定ユーザデータを表すものとして出力する。
【００３４】
以上の構成による通信システム１００の動作を説明する。
図５は、第１ユーザ端末１０６における一連の送信処理の流れを示すフローチャートである。第１ユーザ端末１０６は、ＬＣＰとＬＴＯ、ｍａｘとＬｃｈａｎ、ｍａｘとを取得する（Ｓ５０２）。第１ユーザ端末１０６は、取得されたパラメータの値からＬＬＰＴを決定する（Ｓ５０４）。第１ユーザ端末１０６は、決定されたＬＬＰＴの値からＰ行列を決定する（Ｓ５０６）。第１ユーザ端末１０６は、ＬＣＰの値および決定されたＬＬＰＴの値からＬＷを決定する（Ｓ５０８）。第１ユーザ端末１０６は、入力シンボル系列を決定されたＰ行列を用いてプリコーディングする（Ｓ５１０）。第１ユーザ端末１０６は、プリコーディング後の系列に対してＯＦＤＭ処理を行う（Ｓ５１２）。第１ユーザ端末１０６は、ＯＦＤＭ処理後の信号にＣＰを付与する（Ｓ５１４）。第１ユーザ端末１０６は、ＣＰが付与された信号にウインドウ処理を行い、ＯＦＤＭシンボルを生成する（Ｓ５１６）。なお、ステップＳ５０２の前に、第１ユーザ端末１０６は基地局１０２から、プリコーディング部５０２におけるプリコーディングを行うか否かを示すインタフェースメッセージを受信してもよい。該インタフェースメッセージがプリコーディングを行わないことを示す場合、第１ユーザ端末１０６は入力シンボル系列にプリコーディングを行わず、そのままＯＦＤＭ処理を行う。
【００３５】
図６は、第１ユーザ端末１０６においてＯＦＤＭシンボルを生成する際の信号の変化の様子を示す説明図である。ＯＦＤＭ処理部５３０から出力される中間信号は長さＬＬＰＴの低強度テールを有する。ＣＰ付与部５１２は、中間信号の後端部から長さＬＣＰのＣＰを生成し、生成したＣＰを中間信号の先頭に付加することで出力信号を生成する。ウインドウ処理部５２８は、出力信号にウインドウ処理を行う。ウインドウ処理の特性は、付加されたＣＰに対応する長さＬＷの第１ランプ部分６０６と、低強度テールに対応する長さＬＷの第２ランプ部分６０８と、を含む。本実施の形態では、図６に示されるように、出力信号のうちの低強度テールとＣＰとの間の部分６１０にランプが適用されないように、ランプ長ＬＷが決定される。ウインドウ処理部５２８から出力されるＯＦＤＭシンボルは、先端および後端がいずれも実質的にゼロとなる波形を有する。
【００３６】
図７は、あるチャネルの模式図である。このチャネルは時刻ｔ１までユーザ１に割り当てられ、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間はユーザ２に割り当てられ、時刻ｔ２からはユーザ３に割り当てられる。ユーザ２の送信期間において、このチャネルを通じて複数のＯＦＤＭシンボルが送信される。所与のＯＦＤＭシンボルに対して設定されるＬＬＰＴやＬＷなどのパラメータは、送信期間におけるそのＯＦＤＭシンボルの位置によって異なってもよい。Ｐ行列決定部５０６はＯＦＤＭシンボルの位置に基づいてＬＬＰＴを決定してもよい。ウインドウ処理部５２８はＯＦＤＭシンボルの位置に基づいてＬＷを決定してもよい。
【００３７】
以下の二つの場合を考える。
（１）ＯＦＤＭシンボルが送信期間の最後のものである場合。
（２）ＯＦＤＭシンボルが送信期間の最後のものでない場合。
【００３８】
まずマルチパス遅延の広がりの想定される最大値Ｌｃｈａｎ、ｍａｘについて説明する。図８は、マルチパス遅延の広がりの説明図である。上段は第１ユーザ端末１０６から送信された直後のＯＦＤＭシンボルを示し、下段は基地局１０２によって受信された同じＯＦＤＭシンボルを示す。ＯＦＤＭシンボルでは、上述の通り後端部から長さＬＣＰのＣＰが複製され、前端部に付加される。マルチパス遅延のため、基地局１０２によって受信されたＯＦＤＭシンボルでは、後端８０２からさらに最大Ｌｃｈａｎ、ｍａｘの長さだけシンボル強度が存在しうる。
【００３９】
（１）ＯＦＤＭシンボルが送信期間の最後のものである場合
この場合、次のＯＦＤＭシンボルは異なるユーザ（すなわち、ユーザ３）に属するので、タイミングオフセットも異なる。最悪の場合は、ユーザ２が想定される最大のタイミングオフセットを有する一方、ユーザ３はタイミングオフセットを実質的に有さない場合である。例えば、ユーザ２はセル１０２ａのエッジにいる一方、ユーザ３は基地局１０２の側にいることが考えられる。
【００４０】
図９は、ＬＴＯ、ｍａｘ≦ＬＣＰのときのユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９０２とユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９０４との関係を示す模式図である。ユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９０４は、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９０２と同じチャネルで送信され、かつそのＯＦＤＭシンボル９０２の次に基地局１０２に到着する。長さＬＴＯ、ｍａｘのタイミングオフセットのため、最後のＯＦＤＭシンボル９０２の後端部は長さＬＴＯ、ｍａｘだけ基地局１０２の受信ウインドウからはみ出る。しかしながら、はみ出た部分９０６の全てはＣＰに含まれているので、情報の損失はない。
【００４１】
タイミングオフセットおよびマルチパス遅延のため、２つのＯＦＤＭシンボル９０２、９０４は長さＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘの期間に亘って干渉する。ただし、ユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９０４の先頭にあるＣＰへの干渉は、ＩＳＩに寄与しないか、したとしても無視できる程度である。ユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９０４のうち、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９０２からＩＳＩに寄与しうる干渉をうけうるのはＣＰの後端９１２から長さＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分９１０である。したがって、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９０２の後端９０８から長さＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分の強度を抑えるとＩＳＩを低減することができる。そこで、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９０２の低強度テールの長さＬＬＰＴを以下の式２を満たすように設定する。
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ
…（式２）
【００４２】
図１０は、ＬＴＯ、ｍａｘ＞ＬＣＰのときのユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９２２とユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９２４との関係を示す模式図である。長さＬＴＯ、ｍａｘのタイミングオフセットのため、最後のＯＦＤＭシンボル９２２の後端部は長さＬＴＯ、ｍａｘだけ基地局１０２の受信ウインドウからはみ出る。はみ出た部分９２６のうちＣＰで補償されない部分９２９の情報は失われる。ただし、この部分９２９に重要な情報を入れなければ（すなわち、強度を比較的小さくすれば）、情報の損失による影響を低減または除去できる。そこで、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９２２の低強度テールの長さＬＬＰＴを以下の式３を満たすように設定する。
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ
…（式３）
【００４３】
タイミングオフセットおよびマルチパス遅延のため、２つのＯＦＤＭシンボル９２２、９２４は長さＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘの期間に亘って干渉する。ただし、ユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９２４の先頭にあるＣＰへの干渉は、ＩＳＩに寄与しないか、したとしても無視できる程度である。ユーザ３の最初のＯＦＤＭシンボル９２４のうち、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９２２からＩＳＩに寄与しうる干渉をうけうるのはＣＰの後端９３２から長さＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分９３０である。したがって、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９２２の後端９２８から長さＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分の強度を抑えるとＩＳＩを低減することができる。そこで、ユーザ２の最後のＯＦＤＭシンボル９２２の低強度テールの長さＬＬＰＴを以下の式４を満たすように設定する。
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ＋Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ
…（式４）
式３と式４とをまとめると、
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ＋（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋
…（式５）
ただし、
【数１】
2018074521.tif 000003
となる。
【００４４】
（２）ＯＦＤＭシンボルが送信期間の最後のものでない場合
この場合、次のＯＦＤＭシンボルは同じユーザ（すなわち、ユーザ２）に属するので、タイミングオフセットも同じとなる。図１１は、ＬＴＯ、ｍａｘ≦ＬＣＰのときの連続する２つのＯＦＤＭシンボル９４２、９４４の関係を示す模式図である。長さＬＴＯ、ｍａｘのタイミングオフセットのため、先のＯＦＤＭシンボル９４２の後端部は長さＬＴＯ、ｍａｘだけ基地局１０２の受信ウインドウからはみ出る。しかしながら、はみ出た部分９４６の全てはＣＰに含まれているので、情報の損失はない。
【００４５】
マルチパス遅延のため、２つのＯＦＤＭシンボル９４２、９４４は長さＬｃｈａｎ、ｍａｘの期間に亘って干渉する。ただし、後のＯＦＤＭシンボル９４４の先頭にあるＣＰへの干渉は、ＩＳＩに寄与しないか、したとしても無視できる程度である。後のＯＦＤＭシンボル９４４のうち、先のＯＦＤＭシンボル９４２からＩＳＩに寄与しうる干渉をうけうるのはＣＰの後端９５２から長さＬｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分９５０である。したがって、先のＯＦＤＭシンボル９４２の後端９４８から長さＬｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分の強度を抑えるとＩＳＩを低減することができる。そこで、先のＯＦＤＭシンボル９４２の低強度テールの長さＬＬＰＴを以下の式６を満たすように設定する。
ＬＬＰＴ≧（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋
…（式６）
【００４６】
図１２は、ＬＴＯ、ｍａｘ＞ＬＣＰのときの連続する２つのＯＦＤＭシンボル９６２、９６４の関係を示す模式図である。長さＬＴＯ、ｍａｘのタイミングオフセットのため、先のＯＦＤＭシンボル９６２の後端部は長さＬＴＯ、ｍａｘだけ基地局１０２の受信ウインドウからはみ出る。はみ出た部分９６６のうちＣＰで補償されない部分９６９の情報は失われる。ただし、この部分９６９に重要な情報を入れなければ（すなわち、強度を比較的小さくすれば）、情報の損失による影響を低減または除去できる。そこで、先のＯＦＤＭシンボル９６２の低強度テールの長さＬＬＰＴを以下の式７を満たすように設定する。
ＬＬＰＴ≧ＬＴＯ、ｍａｘ
…（式７）
【００４７】
マルチパス遅延のため、２つのＯＦＤＭシンボル９６２、９６４は長さＬｃｈａｎ、ｍａｘの期間に亘って干渉する。ただし、後のＯＦＤＭシンボル９６４の先頭にあるＣＰへの干渉は、ＩＳＩに寄与しないか、したとしても無視できる程度である。後のＯＦＤＭシンボル９６４のうち、先のＯＦＤＭシンボル９６２からＩＳＩに寄与しうる干渉をうけうるのはＣＰの後端９７２から長さＬｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分９７０である。したがって、先のＯＦＤＭシンボル９６２の後端９６８から長さＬｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰの部分の強度を抑えるとＩＳＩを低減することができる。そこで、先のＯＦＤＭシンボル９６２の低強度テールの長さＬＬＰＴを以下の式８を満たすように設定する。
ＬＬＰＴ≧（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋
…（式８）
式７と式８とをまとめると、
ＬＬＰＴ≧ｍａｘ（ＬＴＯ、ｍａｘ、（Ｌｃｈａｎ、ｍａｘ−ＬＣＰ）＋）
…（式９）
となる。
【００４８】
図１３は、受信側の処理の説明図である。受信側すなわち基地局１０２は、ＣＰよりも長い最大のタイミングオフセット（すなわちＬＴＯ、ｍａｘ＞ＬＣＰ）を有するＯＦＤＭシンボル１５０を受け取る。ＯＦＤＭシンボル１５０は強度が低減された長さＬＬＰＴ＝ＬＴＯ、ｍａｘの低強度テール１５２を有する。基地局１０２の受信ウインドウにはＯＦＤＭ１５０のうち低強度テール１５２を除いた部分１５４が入力される。
【００４９】
基地局１０２の補償部５２４はタイミングオフセットを測定し、受信ウインドウで受信した部分１５４を測定されたタイミングオフセットの値（すなわちＬＴＯ、ｍａｘ）だけ移動させる。逆変換部５２２は、移動後の信号１６２の先端１５６から長さＬＣＰの部分１５８をＣＰとして除去し、該信号の後端に付加する。逆変換部５２２は、付加する部分の先端１６０と移動後の信号１６２の後端１６４とが離れている場合（すなわち、ＬＴＯ、ｍａｘ＞ＬＣＰ）、後端１６４と先端１６０とで挟まれる部分１６６の強度をゼロとする。その後、信号は逆変換部５２２のＤＦＴに入力される。
【００５０】
後端１６４と先端１６０とで挟まれる部分１６６は、ＯＦＤＭシンボル１５０の受信ウインドウからはみ出た部分のうち、ＣＰで補償されない部分１６８に対応する。低強度テール１５２の強度は低減されているので、ＣＰで補償されない部分１６８の強度は低い。したがって、対応する部分１６６の強度をゼロとしても、情報の損失を抑えられる。
なお、処理の順番として、タイミングオフセットの補償とＣＰの除去および付加とを入れ替えてもよい。
【００５１】
上述の実施の形態において、保持部の例は、ハードディスクや半導体メモリである。また、本明細書の記載に基づき、各部を、図示しないＣＰＵや、インストールされたアプリケーションプログラムのモジュールや、システムプログラムのモジュールや、ハードディスクから読み出したデータの内容を一時的に記憶する半導体メモリなどにより実現できることは本明細書に触れた当業者には理解される。
【００５２】
本実施の形態に係る通信システム１００によると、ＯＦＤＭシンボルの低強度テールの強度は低く、かつその低強度テールを含む後端部からＯＦＤＭシンボルのＣＰが生成される。したがって、ＣＰの長さＬＣＰに対する要件を緩和することができる。例えば、ＣＰの長さＬＣＰを、セル１０２ａのエッジにいるユーザを基準に設定する必要はなくなる。タイミングオフセットがＣＰよりも長くなったとしても、低強度テールの長さＬＬＰＴを適切に設定すれば損失を抑えた通信が可能となる。その結果、ＣＰを短く設定することで通信のオーバヘッドを低減し、スループットを高めることができる。または、スループットを維持しつつセルを拡張することができるので、ネットワーク構成の自由度を高めることができる。
【００５３】
特に、複数のセルで同じＣＰの長さを用いる場合、最悪の場合に必要なＣＰは長くなる傾向にある。例えば、ＣＰは一番大きなセルのエッジにいるユーザを基準に設定する必要があるが、より小さなセルにとってはそのＣＰは長すぎる。本実施の形態に係る通信システム１００では、他のセルとＣＰの長さを同じにする場合でも、ＣＰを長くすることなく、低強度テールの長さを調整することで最悪の場合にも対応することができる。
【００５４】
また、本実施の形態に係る通信システム１００によると、帯域外輻射の要件にしたがってウインドウ処理が行われる。したがって、帯域外輻射を規定の範囲内に収めることができる。
【００５５】
以上、実施の形態に係る通信システム１００の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、各構成要素や各処理の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解される。
【００５６】
実施の形態に係る技術的思想を、初期アクセス（initial access）のために用いられるランダムアクセスチャネル（Random Access CHannel）に適用してもよい。Ｐ行列決定部５０６が十分に長いＬＬＰＴを設定することにより、第１ユーザ端末１０６は伝搬遅延を補償することなくＲＡＣＨ伝送を行い、その伝送を所与の受信ウインドウ内に収めることができる。これにより、ＲＡＣＨ伝送の直交性を維持することができる（Slotting effect）。その結果、複数のユーザからのＲＡＣＨ伝送を同時に復号することが可能となり、トータルのレイテンシ（Latency）を低減することができる。
【００５７】
実施の形態では、上りリンクの場合すなわち第１ユーザ端末１０６がプリコーディングし、基地局１０２がコンバイニングする場合について説明したが、これに限られない。例えば、下りリンクの場合すなわち基地局１０２がプリコーディングし、第１ユーザ端末１０６がコンバイニングする場合にも、本実施の形態に係る技術的思想を適用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１００  通信システム、  １０２  基地局、  １０６  第１ユーザ端末、  １０８  第２ユーザ端末、  １１０  第３ユーザ端末。
【図１】
2018074521.tif 000006
【図２】
2018074521.tif 000007
【図３】
2018074521.tif 000008
【図４】
2018074521.tif 000009
【図５】
2018074521.tif 000010
【図６】
2018074521.tif 000011
【図７】
2018074521.tif 000012
【図８】
2018074521.tif 000013
【図９】
2018074521.tif 000014
【図１０】
2018074521.tif 000015
【図１１】
2018074521.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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