(57)【要約】【課題】複数の送信相手局に対してサブキャリアを用いて同時に送信するマルチキャリアシステムの無線送信装置において、システムスループットを向上させること。【解決手段】サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、１ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させることにより、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定することができ、サブキャリアの割り当ての無駄をなくすことができる。かくするにつき、システムスループットを向上させることができる。【選択図】      図１
2004207901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信相手局に対してサブキャリアを用いて同時にデータを送信するマルチキャリアシステムの無線送信装置であって、
サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、１ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させることを特徴とする無線送信装置。
【請求項２】
前記１ブロック当たりのサブキャリアの数は、前記送信相手局が受信する受信信号の最大遅延波の遅延時間に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の無線送信装置。
【請求項３】
前記１ブロック当たりのサブキャリアの数は、前記サブキャリアの帯域幅をＷ[Hz]、前記最大遅延時間をτmaxとした場合に、ｗ×τmax［本］となるように決定されることを特徴とする請求項２記載の無線送信装置。
【請求項４】
複数の送信相手局に対してサブキャリアを用いて同時に送信を行うマルチキャリアシステムの無線送信方法であって、
サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、１ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させることを特徴とする無線送信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチキャリア伝送方式の無線通信装置及び無線送信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マルチキャリア伝送システムにおいて、サブキャリアをブロック分けしてグループ化された複数のサブキャリア毎に適応変調を行う無線通信システムが提案されている。このような無線通信システムでは、サブキャリア毎ではなく、複数のサブキャリアからなるブロック毎に適応変調を行うことにより、サブキャリア毎に適応変調を行う場合に比べて、受信装置からのフィードバック情報（ＳＮＲ等の回線品質情報）をブロック単位にでき、この分、フィードバック情報を少なくすることができる。
【０００３】
また、適応変調のパラメータ（変調方式、符号化方式）を受信装置に伝える場合においても、すべてのサブキャリアの変調方式及び符号化方式を伝える必要はなく、ブロック毎に伝えればよいこととなるので、制御チャネルの伝送レートを低くすることができる。
【０００４】
このような無線通信システムでは、ブロックのサイズは、各ブロック内でのチャネル変動が一定と見なせる値になるよう、ブロックのサイズ（周波数帯域）が定められ、この定められたブロックサイズでシステムの運用を行うこととされている（例えば非特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】
「周波数スケジューリングにおけるＭＣ−ＣＤＭにおけるフレーム構成と制御方法に関する検討  原他、電子情報通信学会  無線通信システム研究会技術報告
2002-130 2002年7月」
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非特許文献１に示す従来の無線通信システムでは、ブロック（セグメント）内のチャネル変動が一定であると仮定している。しかしながら、実際の無線通信システムでは、遅延波の遅延時間が長くなると、ブロック内のチャネル変動量が大きくなり、ブロック内のチャネル変動を一定と見なすという前提が崩れてしまう場合がある。また、長い遅延時間の遅延波がある場合であってもブロック内のチャネル変動が一定になるようにしようとすると、ブロックサイズを小さくしなくてはならず、このようにすると、サブキャリアをブロック化しても、制御チャネルに必要な情報量を十分に低減することが困難になるという問題があった。
【０００７】
因みに、図８は、従来のブロック割り当て状態例を示す略線図である。この図８に示す従来例のようにブロックサイズ（ブロック内のサブキャリア数）を一定とした場合に、同一のユーザＣに対して周波数軸上で連続した複数のブロックが割り当てられる状態が生じることにより、実際の伝搬環境に対して不必要にブロック数が多くなることがある。この場合、各ブロック毎に制御情報（変調方式、符号化方式等）を受信装置に対して送信するようになされていることにより、制御情報の数が無駄に多くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、一段とシステムスループットを向上させることが出来る無線送信装置及び無線送信方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の無線送信装置は、複数の送信相手局に対してサブキャリアを用いて同時に送信を行うマルチキャリアシステムの無線送信装置であって、サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、１ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させる構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定できることにより、サブキャリアの割り当てに無駄がなくなるとともに、制御チャネルの情報を低減して他セルに与える干渉を少なくすることが可能となる。
【００１１】
本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記１ブロック当たりのサブキャリアの数は、前記送信相手局が受信する受信信号の最大遅延波の遅延時間に基づいて決定する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、１ブロック当たりのサブキャリア数を、受信装置が受信する受信信号の最大遅延波の遅延時間に応じて決定することにより、伝搬環境に適したサブキャリアの数を選択することができる。
【００１３】
本発明の無線送信装置は、上記構成において、前記１ブロック当たりのサブキャリアの数は、前記サブキャリアの帯域幅をＷ[Hz]、前記最大遅延時間をτmaxとした場合に、ｗ×τmax［本］となるように決定される構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、ブロック内のチャネル変動が一定となるような、最小のサブキャリア数を選択することが可能となり、この結果、必要にして十分なサブキャリアの数を選択することができる。
【００１５】
本発明の無線送信方法は、複数の送信相手局に対してサブキャリアを用いて同時に送信を行うマルチキャリアシステムの無線送信方法であって、サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、１ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させるようにした。
【００１６】
この方法によれば、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定できることにより、サブキャリアの割り当てに無駄がなくなるとともに、制御チャネルの情報を低減して他セルに与える干渉を少なくすることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、マルチキャリアシステムにおいて、送信相手局ごとにブロックサイズ（サブキャリア数）を適応的に変化させることである。
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、この無線通信システムでは、送信装置１００が複数の受信装置２００、３００、４００、…との間でマルチキャリア伝送方式で無線通信を行うようになされている。
【００２０】
図２は、送信装置１００の構成を示すブロック図である。図２に示すように、送信装置１００は、各受信装置２００、３００、４００、…（ユーザ♯１〜♯ｎ）に送信する送信データＤ１〜Ｄｎをブロック化部１０１−１〜１０１−ｎに受ける。ブロック化部１０１−１〜１０１−ｎは、それぞれ、ブロック内サブキャリア数制御部１１６から供給されるブロック内サブキャリア数を制御するための信号に基づいて、各送信データＤ１〜Ｄｎについてそれぞれ使用する数のサブキャリアを割り当て、スケジューラ１０２に供給する。
【００２１】
スケジューラ１０２は、周波数軸上に複数のサブキャリアでブロック化された送信データＤ１〜Ｄｎを配置し、それぞれを適応変調部１０３−１〜１０３−ｎに供給する。適応変調部１０３−１〜１０３−ｎは、それぞれ、変調制御部１１５から供給される各ユーザ毎に決定された変調多値数に基づいて変調を行い、その結果をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）処理部１０４に供給する。
【００２２】
ＩＦＦＴ処理部１０４は、各送信データのサブキャリアを重畳することにより、ＯＦＤＭ信号（マルチキャリア信号）を生成し、これをＧＩ（Gird Interval）付加部１０５に供給する。ＧＩ付加部１０５は、ＯＦＤＭ信号に対してガードインターバルを付加した後、送信ＲＦ（Radio Frequency）部１０６に供給する。送信ＲＦ部１０６は、ガードインターバル挿入後の信号に対して所定の無線送信処理（例えば、Ｄ／Ａ変換やアップコンバードなど）を行い、この無線送信処理後の信号を無線信号としてアンテナ１０７を介して送信する。
【００２３】
また、アンテナ１０７を介して受信ＲＦ部１１１において受信された受信信号は、ここで所定の無線受信処理（例えば、ダウンコンバートやＡ／Ｄ変換など）が施される。受信ＲＦ部１１１は、この無線受信処理後の信号を、ユーザ数分だけ設けられたチャネル推定値最大遅延時間受信部１１２−１〜１１２−ｎに供給する。
【００２４】
チャネル推定値最大遅延時間受信部１１２−１〜１１２−ｎは、受信信号からチャネル推定値及び最大遅延時間をユーザ毎に抽出し、変調制御部１１５、スケジューラ１０２及びブロック内サブキャリア数制御部１１６に供給する。変調制御部１１５は、各受信装置２００、３００、４００からチャネル推定値として送信されてきた受信電力値やＳＮＲ等の回線品質情報に基づいて、ブロック毎に適応変調制御を行う。ブロック内サブキャリア数制御部１１６は、各受信装置毎の最大遅延時間に基づいて、各受信装置毎のブロックサイズ（サブキャリア数）を決定する。また、スケジューラ１０２は、各受信装置からのチャネル推定値に基づいて、周波数軸上の各帯域ごとに最も伝搬環境の良い受信装置を選択し、その受信装置（ユーザ）に対してその受信装置のブロックを割り当てることにより、各ブロックの周波数軸上への配置を行う。
【００２５】
なお、送信装置１００において、各ブロック単位でサブキャリアの変調方式や符号化方式、ブロックサイズ（サブキャリア数）や周波数軸上でのブロックの配置に関する情報は、いずれも制御チャネルによってブロック毎に送信されるようになされている。
【００２６】
図３は、受信装置２００の構成を示すブロック図である。受信ＲＦ部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した受信信号に対して、ダウンコンバートやＡ／Ｄ変換等の無線受信処理を行った後、これをＧＩ除去部２０３及び最大遅延時間測定部２０７に供給する。
【００２７】
ＧＩ除去部２０３では、無線受信処理後の信号に挿入されているガードインターバルを除去し、ガードインターバル除去後の信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理部２０４に供給する。ＦＦＴ処理部２０４は、ガードインターバル除去後の信号に対して、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換し、Ｓ／Ｐ変換後の信号にＦＦＴ処理を行ってサブキャリア毎の情報に変換し、このＦＦＴ処理後の信号のうち既知信号であるパイロットシンボルを、サブキャリア毎にチャネル推定部２０８に供給する。
【００２８】
チャネル推定部２０８は、サブキャリア毎のパイロットシンボルを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行い、得られたサブキャリア毎のチャネル推定値をチャネル補償部２０９に出力する。
【００２９】
チャネル補償部２０９では、ＦＦＴ処理後のサブキャリア毎の信号に、それぞれのサブキャリア毎のチャネル推定値を、乗算器２０５−１〜２０５−ｎによって乗算して、ＦＦＴ処理後のサブキャリア毎の信号に対してチャネル補償を行う。チャネル補償されたサブキャリア毎の信号は、データ取り出し部２０６に出力され受信データが取り出される。
【００３０】
また、最大遅延時間測定部２０７は、受信信号の遅延プロファイルから最大遅延時間を測定し、その結果をフィードバック情報生成部２１０に供給する。フィードバック情報生成部２１０は、最大遅延時間測定部２０７から供給される最大遅延時間情報と、チャネル推定部２０８から供給されるサブキャリア数分のチャネル推定値とをフィードバック情報として生成し、これを送信ＲＦ部２１１に供給する。送信ＲＦ部２１１は、フィードバック情報に対してアップコンバートやＤ／Ａ変換等の送信処理を行い、送信処理された信号をアンテナ２０１を介して送信する。なお、本実施の形態の無線通信システムでは、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）を採用していることにより、受信装置側において最大遅延時間を測定し、これを送信装置１００にフィードバックするようにしているが、ＴＤＤ（Time Division Duplex）を採用した無線通信システムでは、送信装置側において、受信装置からの信号の遅延プロファイルを測定すれば良い。
【００３１】
以上の構成において、各受信装置２００、３００、４００、…に対するブロック内サブキャリア数の割り当て処理について説明する。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各受信装置２００、３００、４００における最大遅延時間を示す特性曲線図である。
【００３２】
図４に示されるように、受信装置２００の最大遅延時間はτＡ（秒）、受信装置３００の最大遅延時間はτＢ（秒）、受信装置４００の最大遅延時間はτＣ（秒）とする。
【００３３】
遅延時間が長くなると、周波数軸上での変動の周期が短くなって変動が激しくなる。従って、この実施の形態のブロック内サブキャリア数制御部１１６は、最大遅延時間が長い受信装置に対しては、割り当てるサブキャリア数を少なくしてブロックサイズを小さくし、これに対して最大遅延時間が短い受信装置に対しては、割り当てるサブキャリア数を多くしてブロックサイズを大きくする。
【００３４】
これにより、例えば、図５に示すように、最大遅延時間の短い受信装置４００の周波数−パワーの関係Ｃは、変動の周期は長くなり、これに対して、最も最大遅延時間の長い受信装置２００の周波数−パワーの関係Ａは、変動の周期が最も短くなる。また、最大遅延時間τとなる伝搬環境において、周波数軸上におけるチャネルの変動は、１／τ［Hz］以下の周波数成分しか持たなくなる。
【００３５】
従って、このような場合には、ブロック内サブキャリア数制御部１１６は、図６に示すように、各受信装置２００、３００、４００の最大遅延時間τＡ、τＢ、τＣからそれぞれの周波数割り当て、１／（τＡ）、１／（τＢ）、１／（τＣ）を求め、これにより各ブロックのサブキャリア数を決定する。そして、スケジューラ１０２によって図６に示すように周波数軸上での割り当てを行う。
【００３６】
これにより、最大遅延時間が長い（周波数軸における伝搬路の変動が大きい）受信装置ほど割り当てブロック内のサブキャリア数が少なくなり、また、最大遅延時間が短い（周波数軸における伝搬路の変動が小さい）受信装置ほど割り当てブロック内のサブキャリア数が多くなる。従って、図８に示す従来例のようにブロックサイズを一定とした場合に、例えば８つのブロックが必要であったとすると、本実施の形態では、図６に示すように、ある伝搬環境のもとでは、６つのブロックで足りることとなる。この結果、各ブロックごとに制御チャネルによって送信する必要がある制御情報（適応変調のパラメータ等）の数を少なくすることが可能となる。
【００３７】
図７は、送信装置１００のブロック内サブキャリア数制御部１１６における制御処理手順を示すフローチャートである。図７に示すように、ブロック内サブキャリア数制御部１１６は、ステップＳＴ１０１において、各受信装置毎の伝搬環境情報（最大遅延時間）をチャネル推定値最大遅延時間受信部１１２−１〜１１２−ｎから取得した後、ステップＳＴ１０２に移って、この伝搬環境情報に基づいて、１ブロック当りのサブキャリア数を決定する。この場合、ブロック内のチャネル変動が一定になる最も小さなサブキャリア数が決定される。具体的には、サブキャリアの帯域幅をＷ[Hz]とした場合に、１ブロック当たりのサブキャリア数を、最大遅延時間τmaxに対して、Ｗ×τmax［本］となるように決定することにより、ブロック内のチャネル変動が一定となるような、最小のサブキャリア数を選択することができる。
【００３８】
かくしてブロック内サブキャリア数制御部１１６において決定された各ブロックのサブキャリア数がブロック化部１０１−１〜１０１−ｎにおいて割り当てられる。そして、スケジューラによって、各ブロックが周波数軸上に配置される。この場合、スケジューラ１０２は、各受信装置２００、３００、４００からそれぞれ得られるフィードバック情報（チャネル推定値）に基づいて、図５に示した受信パワーと周波数の関係を求め、この関係から各ブロックの配置を行う。
【００３９】
このように、本実施の形態の送信装置１００によれば、複数の送信相手局（受信装置２００、３００、４００、…）毎にサブキャリア数を決定できることにより、サブキャリアの割り当てに無駄がなくなるとともに、制御チャネルの情報を低減して他セルに与える干渉を少なくすることが可能となる。また、１ブロック当たりのサブキャリア数を、受信装置が受信する受信信号の最大遅延波の遅延時間に応じて決定することにより、伝搬環境に適したサブキャリアの数を選択することができる。さらに、サブキャリアの帯域幅をＷ[Hz]とした場合に、１ブロック当たりのサブキャリア数を、最大遅延時間τmaxに対して、Ｗ×τmax［本］となるように決定することにより、ブロック内のチャネル変動が一定となるような、最小のサブキャリア数を選択することが可能となり、この結果、必要にして十分なサブキャリアの数を選択することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サブキャリアをブロックに分割するとともに、ブロック単位で送信相手局を選択し、１ブロック当たりの前記サブキャリアの数を、その送信相手局の伝搬環境に基づいて、送信相手局毎に適応的に変化させることにより、複数の送信相手局毎にサブキャリア数を決定することができ、サブキャリアの割り当ての無駄をなくすことができる。かくするにつき、システムスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態に係る送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に係る受信装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係る受信波の遅延時間の分布を示す特性曲線図
【図５】本発明の実施の形態に係る受信装置の受信パワー及び周波数の関係を示す特性曲線図
【図６】本発明の実施の形態に係る各ブロック内の割り当ての説明に供する略線図
【図７】本発明の実施の形態に係る送信装置のブロックの割り当て処理手順を示すフローチャート
【図８】従来の各ブロック内の割り当ての説明に供する略線図
【符号の説明】
１００  送信装置
１０１−１〜１０１−ｎ  ブロック化部
１０２  スケジューラ
１０３−１〜１０３−ｎ  適応変調部
１０４  ＩＦＦＴ処理部
１０５  ＧＩ付加部
１０６、２１１  送信ＲＦ部
１１１、２０２  受信ＲＦ部
１１２−１〜１１２−ｎ  チャネル推定値最大遅延時間受信部
１１５  変調制御部
１１６  ブロック内サブキャリア数制御部
２００、３００、４００  受信装置
２０３  ＧＩ除去部
２０４  ＦＦＴ処理部
２０６  データ取り出し部
２０７  最大遅延時間測定部
２０８  チャネル推定部
２０９  チャネル補償部
２１０  フィードバック情報生成部
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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