(57)【要約】【課題】無線通信のアップリンクにおいて、セル全体のスループットを良好にすること。【解決手段】データ信号および参照信号を送信する移動局装置であって、前記移動局装置は、前記データ信号および参照信号のフィルタリングを行う周波数フィルタ部を備え、前記フィルタのロールオフ率は、２またはそれ以上の個数の定数から選択した１つの定数によって定められる。【選択図】図２
2013236302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ信号および参照信号を送信する移動局装置であって、
前記移動局装置は、前記データ信号および参照信号のフィルタリングを行う周波数フィルタ部を備え、
前記フィルタのロールオフ率は、２またはそれ以上の個数の定数から選択した１つの定数によって定められることを特徴とする、
移動局装置。
【請求項２】
前記ロールオフ率を定める定数を選択する定数決定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動局装置。
【請求項３】
前記２またはそれ以上の個数の定数は、前記データ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲内にゼロ出力周波数を設定する定数および前記範囲外に設定する定数を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の移動局装置。
【請求項４】
前記データ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲外に設定された前記ゼロ出力周波数は、他の移動局装置のデータ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲内に設定されることを特徴とする請求項３に記載の移動局装置。
【請求項５】
前記定数は、通過特性が平坦な部分と前記カットオフ周波数の付近のなだらかな曲線部分とから成るロールオフフィルタのロールオフ率であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項６】
ロールオフ率がゼロである場合、ゼロ出力周波数は前記データ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲内にあり、通過特性は平坦な部分のみから成ることを特徴とする請求項４に記載の移動局装置。
【請求項７】
前記選択した定数は、前記データ信号および参照信号のそれぞれで異なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項８】
前記フィルタの通過特性の平坦部分は、参照信号に対しては広く、データ信号に対しては狭いことを特徴とする請求項７に記載の移動局装置。
【請求項９】
前記ロールオフ率は、参照信号に対して大きく、データ信号に対して小さいことを特徴とする請求項７に記載の移動局装置。
【請求項１０】
前記定数決定部は、前記データ信号および参照信号の送出先である基地局装置と共有する情報によって前記定数を定めることを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載の移動局装置。
【請求項１１】
前記基地局装置と共有する情報は、パワーヘッドルームであることを特徴とする請求項１０に記載の移動局装置。
【請求項１２】
複数の移動局のそれぞれが送出するデータ信号および参照信号であって、１台の移動局装置の送出するデータ信号および参照信号がその割り当て周波数帯域を超えて他の１台の移動局装置の割り当て周波数帯域をも占有する第１の状態と、別の１台の移動局装置の送出するデータ信号および参照信号がその割り当て周波数帯域に納まっている第２の状態とが混在している信号を受信する１台の基地局装置であって、
前記第１の状態について、前記受信信号に対して繰り返し処理を行うことで信号の分離を行う繰り返し処理部を具備することを特徴とする基地局装置。
【請求項１３】
基地局装置および複数の移動局装置を備える無線通信システムであって、
前記複数の移動局装置の送信部は、データ信号および参照信号に対して周波数フィルタリングを適用するか否かを、移動局装置毎に決める周波数フィルタ部を備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１４】
時間領域信号を周波数領域信号に変換する過程と、
前記周波数領域信号を任意の周波数にマッピングする過程と、
ロールオフ率決定部が指定するロールオフ率によって前記周波数領域信号に対してフィルタリングを行う過程と、
前記周波数領域信号を送信する過程と、
を備え、その際に、前記周波数領域信号を任意の周波数に配置する過程は、他の移動局の周波数フィルタ部の出力と一部の周波数で重複するように周波数を配置するか否かを、前記ロールオフ率により決定することを特徴とする送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局装置、基地局装置、送信方法および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
第２世代の携帯電話システムであるＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile communications）やＰＤＣ（Personal Digital Cellular ）方式のアップリンク（移動局装置から基地局装置への通信回線）での通信では、連続する送信信号同士が干渉しないようにナイキストフィルタを適用して送信を行う。ここで、ナイキストフィルタとして理想フィルタ（或る周波数領域で、入力信号と出力信号の比が一定の矩形の伝達関数を有するフィルタ）を用いた場合、そのインパルス応答は無限に続いてしまう。
そのため、上述のフィルタを有限タップ数で作成したディジタルフィルタで実現しようとすると、送信信号同士による干渉（符号間干渉）が生じてしまう。そこで有限タップ数で実現した時の影響を抑えるため、移動局装置は、ナイキストフィルタとしてロールオフフィルタを用いるのが一般的である。ロールオフフィルタは、理想矩形フィルタよりカットオフ周波数付近の伝達関数がなだらかであるため、ロールオフフィルタには、送信信号のＰＡＰＲ（Peak-to-Average Power Ratio；ピーク対平均電力比）を抑える効果もある。
ロールオフフィルタを用いることで、有限タップ数で作成したディジタルフィルタを用いる場合においても符号間干渉を抑えることができるが、各移動局装置が用いる周波数帯域幅が、ロールオフ率により、信号帯域幅よりも広くなる。
そのため、各移動局装置の送信信号を周波数領域で多重する場合、ロールオフフィルタ適用後の信号が、他の移動局装置の信号と干渉しないように送信を行なう必要がある。つまり、各移動局装置の送信信号間にガードバンドと呼ばれる帯域を設定する必要があり、このことの故に、送信信号にロールオフフィルタを適用する無線通信では、周波数利用効率が低下するという問題があった。
【０００３】
ところで、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project；第３世代パートナーシッププロジェクト）が第３．９世代以降の携帯電話システムとして標準化を行ったＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる通信規格では、ＬＴＥのダウンリンク（基地局装置から移動局装置への通信回線）での通信ではＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access；直交周波数分割多元接続）が採用されているのに対し、ＬＴＥのアップリンクの通信では、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access；単一波周波数分割多元接続）が採用されている。
【０００４】
ＳＣ−ＦＤＭＡでは、各移動局装置（User Equipment；「ＵＥ」、「端末」と言うことがある。）は、送信変調シンボルを離散フーリエ変換（Discrete Fourier Transform；ＤＦＴ）によって離散周波数スペクトルに変換し、基地局装置（enhanced Node B；「ｅＮＢ」、「制御局装置」と言うことがある。）から通知された（割り当てられた）離散周波数（割り当ての最小単位はＲＢ（Resource Block；リソースブロック）と呼ばれるが、リソースブロックＲＢは複数の離散周波数から構成される。）に、その離散周波数スペクトルを配置し、スペクトルの配置を行わなかった離散周波数にはゼロを挿入する。次いで、各移動局装置は、ＤＦＴの出力に対し、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）によって時間領域の信号波形を生成し、次いでＤ／Ａ（Digital-to-Analog；ディジタル／アナログ）変換および搬送周波数への周波数変換を行ってから送信を行う。このとき、ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＧＳＭ（登録商標）やＰＤＣのようにガードバンドを設ける必要はなく、隣接する離散周波数を他の移動局装置が使用することができるため、周波数を効率的に使用することができる。
【０００５】
ＳＣ−ＦＤＭＡでは、ＯＦＤＭＡと同じ信号生成法でシングルキャリア信号を生成することで離散フーリエ変換の周期性を用いることができるので、信号に対して理想フィルタを適用することができる。つまり、送信変調シンボルに対して理想フィルタを畳み込んだだけであるため、ＯＦＤＭよりもＰＡＰＲの低い信号送信を行うことができる。しかしながら、理想フィルタを適用するため、ロールオフフィルタを適用した場合と比較してＰＡＰＲが劣化してしまうという問題があった。
そこで、特許文献１では、移動局装置は、基地局装置から通知されるロールオフ率のロールオフフィルタを適用することで、ＰＡＰＲの低い伝送を行うことが記載されている。
また、非特許文献１では、ＳＣ−ＦＤＭＡにロールオフフィルタを適用し、ＰＡＰＲを抑える検討が行なわれている。すなわち、非特許文献１では、ロールオフフィルタを適用することで各移動局装置が使用する帯域は広がるため、隣接移動局の送信信号と干渉してしまうが、その干渉は基地局装置で繰り返し処理を行うことで分離することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２４６５０２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】S. Okuyama, Kazuki Takeda, and F. Adachi, "Frequency-domain Iterative MUI Cancellation for Uplink SC-FDMA Using Frequency-domain Filtering," 2010 IEEE 72nd Vehicular Technology Conference (VTC-Fall), Ottawa, Canada, 6-9 Sept. 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の方法では、ロールオフフィルタを指定するためのロールオフ率を通知する必要があることに加え、隣接周波数への漏れ込みを防ぐため、送信シンボルレートを落とすことで帯域を制限し、ロールオフフィルタ適用後にも隣接周波数への周波数の漏れ込みを抑えている。したがって、低ＰＡＰＲを達成するために、スループット（throughput；実効速度）が劣化してしまうという問題があった。また非特許文献１では、全ての移動局装置がＳＣ−ＦＤＭＡにロールオフフィルタを適用することを前提としているので、基地局装置の受信部分での信号分離処理が煩雑になる。すなわち、全てのＲＢを多数の移動局で使用している環境で、基地局装置の受信部分でＳＩＣ（Successive Interference Cancellation；逐次干渉除去）を行う場合、全移動局装置を含めたＳＩＣを行うことになる。そのため、装置の煩雑性や処理遅延が問題となり、全移動局装置を考慮した受信処理を行うことは難しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みて、従来技術の欠点を解消した移動局装置、基地局装置、送信方法および無線通信システムを提供することを課題とするものであり、その課題解決手段は以下のとおりである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明は上述した課題解決のためになされたもので、本発明の移動局装置は、データ信号および参照信号を送信する移動局装置であって、前記移動局装置は、前記データ信号および参照信号のフィルタリングを行う周波数フィルタ部を備え、前記フィルタのロールオフ率は、２またはそれ以上の個数の定数から選択した１つの定数によって定められることを特徴とする。
（２）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記ロールオフ率を定める定数を選択する定数決定部を備えることを特徴とする。
（３）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記２またはそれ以上の個数の定数は、前記データ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲内にゼロ出力周波数を設定する定数および前記範囲外に設定する定数を含むことを特徴とする。  
（４）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記データ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲外に設定された前記ゼロ出力周波数は、他の移動局装置のデータ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲内に設定されることを特徴とする。
（５）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記定数は、通過特性が平坦な部分と前記カットオフ周波数の付近のなだらかな曲線部分とから成るロールオフフィルタのロールオフ率であることを特徴とする。
（６）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、ロールオフ率がゼロである場合、ゼロ出力周波数は前記データ信号および参照信号の割り当て周波数帯域の範囲内にあり、通過特性は平坦な部分のみから成ることを特徴とする。
（７）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記選択した定数は、前記データ信号および参照信号のそれぞれで異なることを特徴とする。
（８）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記フィルタの通過特性の平坦部分は、参照信号に対しては広く、データ信号に対しては狭いことを特徴とする。
（９）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記ロールオフ率は、参照信号に対して大きく、データ信号に対して小さいことを特徴とする。
（１０）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記定数決定部は、前記データ信号および参照信号の送出先である基地局装置と共有する情報によって前記定数を定めることを特徴とする。
（１１）また、本発明の移動局装置は、上述の移動局装置であって、前記基地局装置と共有する情報は、パワーヘッドルームであることを特徴とする。
（１２）本発明は上述した課題解決のためになされたもので、本発明の基地局装置は、複数の移動局のそれぞれが送出するデータ信号および参照信号であって、１台の移動局装置の送出するデータ信号および参照信号がその割り当て周波数帯域を超えて他の１台の移動局装置の割り当て周波数帯域をも占有する第１の状態と、別の１台の移動局装置の送出するデータ信号および参照信号がその割り当て周波数帯域に納まっている第２の状態とが混在している信号を受信する１台の基地局装置であって、前記第１の状態について、前記受信信号に対して繰り返し処理を行うことで信号の分離を行う繰り返し処理部を具備することを特徴とする。
（１３）本発明は上述した課題解決のためになされたもので、本発明の無線通信システムは、基地局装置および複数の移動局装置を備える無線通信システムであって、前記複数の移動局装置の送信部は、データ信号および参照信号に対して周波数フィルタリングを適用するか否かを、移動局装置毎に決める周波数フィルタ部を備えることを特徴とする。
（１４）本発明は上述した課題解決のためになされたもので、本発明の送信方法は、時間領域信号を周波数領域信号に変換する過程と、前記周波数領域信号を任意の周波数にマッピングする過程と、ロールオフ率決定部が指定するロールオフ率によって前記周波数領域信号に対してフィルタリングを行う過程と、前記周波数領域信号を送信する過程と、を備え、その際に、前記周波数領域信号を任意の周波数に配置する過程は、他の移動局の周波数フィルタ部の出力と一部の周波数で重複するように周波数を配置するか否かを、前記ロールオフ率により決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、無線通信のアップリンクにおいて、セル全体のスループットを良好にすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】各実施形態に共通の無線通信システムの構成を示す概略的ブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る移動局装置の構成を示す概略的ブロック図である。
【図３】図２におけるＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部の構成を示す概略的ブロック図である。
【図４】（ａ）周波数フィルタ部の入力信号の周波数領域の平均エネルギーを示す。（ｂ）周波数フィルタ部の出力信号の周波数領域の平均エネルギーを示す。
【図５】周波数フィルタ部の構成を示す概略的ブロック図である。
【図６】（ａ）スペクトル繰り返し部への入力信号の周波数スペクトルを示す。（ｂ）スペクトル繰り返し部からの出力信号の周波数スペクトルを示す。（ｃ）フィルタ部に用いたロールオフフィルタのフィルタ特性を示す。
【図７】ロールオフ率決定部の詳細を示すブロック図である。
【図８】ロールオフ率決定部の動作を示すフローチャートである。
【図９】基地局装置の受信部分の構成を示す概略的ブロック図である。
【図１０】ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部の構成を示す概略的ブロック図である。
【図１１】（ａ）複数の移動局装置の周波数フィルタ部の通過特性を示す図である。（ｂ）複数の移動局装置の周波数フィルタ部の通過特性を示す別の図である。（ｃ）複数の移動局装置の周波数フィルタ部の通過特性を示すさらに別の図である。
【図１２】複数の移動局装置の周波数フィルタ部の通過特性を示す、またさらに別の図である。
【図１３】繰り返し処理部の構成を示す概略的ブロック図である。
【図１４】スペクトル合成部での処理を説明する図である。
【図１５】第２の実施形態に係る移動局装置の構成を示す概略的ブロック図である。
【図１６】ロールオフ率決定部の詳細を示すブロック図である。
【図１７】ロールオフ率決定部の動作を示すフローチャートである。
【図１８】（ａ）入力信号がデータ信号である場合の周波数フィルタ部の通過特性を示す。（ｂ）入力信号がＤＭＲＳである場合の周波数フィルタ部の通過特性を示す。
【図１９】第３の実施形態の基地局装置の受信部分の構成における繰り返し処理部の構成を示す概略的ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線通信システム１０の構成を示す概略ブロック図である。なお、図１の無線通信システムの構成は、他の実施形態に対しても共通である。
無線通信システム１０は、基地局装置１０１、移動局装置１０２−１〜１０２−３を含んで構成される。なお、図１には、移動局装置を３つ示したが、これは例示である。移動局装置１０２−１〜１０２−３はその大綱において同じ構成を有しており、以下では、移動局装置１０２−１〜１０２−３を総称して「移動局装置１０２」と言うことがある。
複数の移動局装置１０２は、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access；周波数分割多元接続）やＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access；符号分割多元接続）、ＭＵ−ＭＩＭＯ（Multi-User Multiple Input Multiple Output；「マルチユーザーマイモ」）等の技術を用いて、基地局装置１０１に対して同時アクセス（同時接続）を行うことができる。
【００１５】
図２は、移動局装置１０２の構成を示す概略的ブロック図である。移動局装置１０２のその他の公知の構成については、図示および説明を省略する。
図２において送信アンテナ数は１であるが、移動局装置１０２が複数の送信アンテナを備えるようにして、送信アンテナダイバーシチやＭＩＭＯ、等の公知の技術を適用することができる。複数の送信アンテナを用いた場合は、各アンテナポートにおいて、送信アンテナ数が１である場合と同様の処理が適用される。
【００１６】
データビットの系列は、上位層（図示せず）から符号化部２０１に入力される。符号化部２０１では、ターボ符号等の誤り訂正符号化を行い、符号化ビット系列を得る。得られた符号化ビット系列は、変調部２０２に入力される。変調部２０２では、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying；４相位相変調）や１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation；１６値直交振幅変調）等のシンボルへの変調が行なわれる。
シンボル系列は、ＤＦＴ部２０３に入力される。ＤＦＴ部２０３では、入力された変調シンボル系列に対してＭ個のシンボル毎にＭポイントのＤＦＴを適用することで周波数領域の信号（スペクトル）に変換し、ＤＭＲＳ多重部２０５に入力する。ＤＭＲＳ多重部２０５では、ＤＦＴ部２０３から入力されたデータの周波数スペクトルと、ＤＭＲＳ生成部２０４から入力されるＭポイントのＤＭＲＳ系列を時間多重して、フレームを形成する。ＤＭＲＳとは、Demodulation Reference Signal（復調用参照信号）の略語である。以下で、ＤＭＲＳのことを「参照信号」と言うことがある。
【００１７】
ＤＭＲＳ多重部２０５の出力は、周波数マッピング部２０６に入力される。周波数マッピング部２０６では、基地局装置１０１から通知された割当情報に基づいて、スペクトルの割り当てが行なわれる。割り当てが行なわれなかった周波数（サブキャリア）にはゼロが入力される。周波数マッピング部２０６での出力は、周波数フィルタ部２０７に入力される。
周波数フィルタ部２０７での処理については後述する。
周波数フィルタ部２０７の出力は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部２０８に入力される。
【００１８】
図３は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部２０８の構成を示す概略的ブロック図である。
図３において、周波数フィルタ部２０７からの入力は、ＩＦＦＴ部３０１に入力される。ＩＦＦＴ部３０１では、ＮＦＦＴポイントのＩＦＦＴが適用され、入力信号について周波数領域信号から時間領域信号への変換が行なわれる。ここでＮＦＦＴ＞Ｍである。Ｍは、ＤＦＴ部２０３のポイント数である。
ＩＦＦＴ部３０１の出力は、ＣＰ付加部３０２に入力される。ＣＰ付加部３０２では、ＩＦＦＴ部３０１の出力である時間波形の後方の一部をコピーし、出力波形の前方に付加する処理が適用される。ＣＰを付加することで、伝搬路における遅延波の影響を抑えることができる。ＣＰ付加部３０２の出力は、Ｄ／Ａ変換部３０３によってＤ／Ａ変換が適用され、ディジタル信号からアナログ信号に変換される。Ｄ／Ａ変換部３０３が出力するアナログ信号は、アナログフィルタ部３０４に入力され、ローパスフィルタ等のアナログのフィルタリングが行なわれた後、電力増幅部３０５に入力される。
【００１９】
電力増幅部３０５では、入力信号に対して所定の値の電力への増幅を行う。ここで電力増幅部３０５では、ロールオフ率決定部２１３からロールオフ率が入力されて、ロールオフ率の値を考慮した電力増幅を行うことができる。
電力増幅部３０５の出力は、アップコンバート部３０６に入力され、搬送周波数へのアップコンバージョンが行なわれる。アップコンバート部３０６の出力はＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部２０８の出力として、送信アンテナ２０９を介して送信される。
【００２０】
次に、周波数フィルタ部２０７での処理について説明を行う。
図４（ａ）は、周波数フィルタ部２０７の入力信号の周波数領域の平均電力スペクトル密度を示し、図４（ｂ）は、周波数フィルタ部２０７の出力信号の周波数領域の平均電力スペクトル密度を示している。なお、図４（ａ）、（ｂ）では、割り当て周波数帯域の中心を零とし、周波数帯域が−１から＋１に広がっているものと基準化して示す。
周波数フィルタ部２０７では、図４（ａ）に示すような平均的な電力スペクトル密度が周波数帯域Ｂが−１≦Ｂ≦１で一定のスペクトルの入力信号に対して、周波数フィルタを適用することで、図４（ｂ）に示すように、出力信号の周波数帯域Ｂが−１−α≦Ｂ≦１＋αとなって、元のスペクトル（図４（ａ））の帯域を（１＋α）倍に広げたスペクトルを生成する。この時、図４（ｂ）の周波数帯域は（１＋α）倍になってしまうものの、時間領域信号波形のＰＡＰＲは、図４（ａ）のＰＡＰＲより低くすることができる。
【００２１】
次に、図４（ｂ）のような平均電力スペクトル密度を持った出力信号を形成するために周波数フィルタ部２０７が行なう処理について、図５を用いて説明を行う。
図５は、周波数フィルタ部２０７の構成を示す概略的ブロック図である。
周波数マッピング部２０６から入力されたスペクトルは、周波数フィルタ部２０７のスペクトル繰り返し部５０１に入力される。
ここで、周波数マッピング部２０６から入力される信号６０１は、図６（ａ）のように表わされるとする。図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸は周波数を示し、縦軸は電力スペクトル密度を示す。この場合の割り当て周波数帯域は、周波数ｘから周波数（ｘ＋Ｍ）の間である。
【００２２】
図６（ａ）において、Ｍ個のサブキャリアの帯域幅を持つ信号６０１のスペクトルＤ（ｋ）（ただし、０≦ｋ≦Ｍ−１）が、第ｘサブキャリアを先頭に配置されている。
スペクトル繰り返し部５０１では、スペクトルＤ（ｋ）が周波数軸上で繰り返されたスペクトルＳ（ｎ）６０２（ただし、０≦ｎ≦ＮＦＦＴ−１）を生成する。つまりＳ（ｎ）は次式で与えられる。ここで‘ｍｏｄ’は、剰余演算を表わす。
【００２３】
【数１】
2013236302.tif 000003
【００２４】
図５に戻って、スペクトル繰り返し部５０１は、図６（ｂ）のように信号スペクトルが繰り返された信号を乗算部５０２に入力する。
ここでフィルタ生成部５０３について説明を行う。
フィルタ生成部５０３では、ロールオフ率決定部２１３から入力されるロールオフ率によってロールオフフィルタを生成する。例えば、図６（ｂ）の信号に対して、図６（ｃ）のようなフィルタ特性を有するロールオフフィルタを生成し、乗算部５０２に出力する。帯域幅Ｍの信号に乗算するロールオフフィルタの伝達関数Ｇ（ｎ）の一例を、以下の式（２）に示す。
【００２５】
【数２】
2013236302.tif 000004
【００２６】
式（２）で示すロールオフフィルタの伝達関数Ｇ（ｎ）は、平坦な直線の部分とコサインカーブの部分とから成り、また、ナイキスト基準を満たすとともに、不要な側帯波を抑圧する。式（２）のフィルタは、ルートレイズドコサインフィルタと呼ばれるものである。フィルタ生成部５０３は、入力されるロールオフ率によって割り当て帯域を中心としたフィルタＧ（ｎ）を形成し、乗算部５０２に入力する。以下で、ロールオフ率のことを「定数」と言うことがある。
フィルタ生成部５０３の生成するフィルタのカーブの部分は、コサインカーブに限定されない。また、ロールオフ率とは、フィルタの通過特性を定める変数であって、ロールオフ率がゼロとは、通過特性が矩形であって、平坦な部分のみから成ることを意味する。
乗算部５０２では、スペクトル繰り返し部５０１の出力とフィルタ生成部５０３の出力を周波数毎に乗算し、乗算結果を周波数フィルタ部２０７（図２）の出力としてＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部２０８に入力する。
乗算部５０２が出力するスペクトルは、スペクトル繰り返し部５０１がスペクトルを繰り返しているため、第ｘサブキャリアと第（ｘ＋Ｍ）サブキャリアで同じスペクトル（Ｄ（０））が送信されることになる。同様に第（ｘ＋１）サブキャリアと第（ｘ＋Ｍ＋１）サブキャリアでは同じスペクトル（Ｄ（１））が送信される。
ただし、ロールオフ率αの値としてゼロが入力された場合、Ｇ（ｎ）は矩形フィルタとなるため、周波数フィルタ部２０７では何も処理が行なわれないことと等価になる。
【００２７】
このように周波数フィルタ部２０７では、Ｍサブキャリアの帯域幅を持った信号スペクトルＤ（ｋ）を（１＋α）倍の帯域に広げる処理を行う。この結果、移動局１０２が使用する帯域幅は拡大するが、時間波形のＰＡＰＲの低い信号を生成することが可能となるため、カバレッジ（通信可能エリア）を広げることができる。
【００２８】
次に、ロールオフ率決定部２１３から周波数フィルタ部２０７に入力されるロールオフ率について説明を行う。
移動局装置１０２の受信アンテナ２１１では、基地局装置１０１からの送信信号を受信し、制御情報取得部２１２に入力する。制御情報取得部２１２では、入力された情報の中から、アップリンクでの伝送に用いる制御情報を抽出し、ロールオフ率決定部２１３に入力する。
図７は、ロールオフ率決定部２１３の詳細を示すブロック図である。
図７において、ロールオフ率情報抽出部７０１では、制御情報取得部２１２から入力される制御情報の中から、ロールオフ率に関する制御情報を抽出し、抽出した制御情報をロールオフ率設定部７０２に出力する。ロールオフ率設定部７０２は、その情報に従ってロールオフ率を決定し、このロールオフ率を周波数フィルタ部２０７およびＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部２０８へ出力する。
【００２９】
図８は、ロールオフ率決定部２１３の動作を説明するフローチャートである。
図８において、ロールオフ率情報抽出部７０１は、制御情報取得部２１２から入力された制御情報を取得する（ステップＳ８０１）。ロールオフ率情報抽出部７０１では、入力された制御情報の中から、ロールオフ率を決定するためのパラメータを抽出する（ステップＳ８０２）。ロールオフ率設定部７０２は、抽出したパラメータからロールオフ率を設定する（Ｓ８０３）。ロールオフ率設定部７０２は、設定したロールオフ率を周波数フィルタ部２０７およびＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部２０８へ出力する（Ｓ８０３）。
【００３０】
ここで、ロールオフ率に関する情報は、基地局装置から直接的に通知されてもよいし、周波数フィルタリングを行うか行わないかの情報だけが通知され、ロールオフ率決定部２１３では、行わない場合はα＝０を周波数フィルタ部２０７に入力し、行う場合は予め決められたαの値（例えばα＝０．２２、０．５０、等）を周波数フィルタ部２０７に入力する構成としてもよい。その他にも、既存のＬＴＥのシステムのパラメータに関連づけてロールオフ率を決定してもよい。
例えば、ＬＴＥでは、移動局装置は、許容最大送信電力から、基地局装置が定める受信電力を達成するために必要な送信電力を減算した値をＰＨ（Power Headroom；電力余力）として基地局装置に通知している。この場合には、ＰＨの値は移動局装置と基地局装置で共有していることになる。したがって、ＰＨが所定の値より大きい場合には、電力に余力があるため、周波数フィルタリングを適用せず、ＰＨが所定の値より小さい場合には、電力に余力がないため、周波数フィルタリングを適用しＰＡＰＲの低い信号を生成する。
ＰＡＰＲの低い信号を生成した場合には、電力増幅器によって、従来よりも高い電力で送信を行うことが可能となる。
【００３１】
既存のＬＴＥパラメータとしては、他にも様々なものを用いることができる。
例えば、一般に基地局装置との距離が近い移動局装置は送信電力に余裕があるため、低い送信電力であっても所要受信電力を満たすのに対し、基地局装置から遠い移動局装置は、パスロスが大きいため、許容最大送信電力で送信を行っている可能性が高い。さらに基地局装置から遠い移動局装置は、許容最大送信電力で送信を行っているのにも関わらず所要の受信電力で受信できない可能性が高い。そのため、ＱＰＳＫのような低次変調を行うことが想定される。つまり、ＱＰＳＫで送信を行う移動局装置は、１６ＱＡＭで送信を行う移動局装置よりも受信電力が低くなっていると考えることができる。よって、ＱＰＳＫでの送信を基地局装置から指定された移動局装置は、同時に周波数フィルタリングを自発的に適用し、ＰＡＰＲを抑えることで、送信電力を増加させることができる。他にも、ＭＩＭＯ伝送において、ストリーム数（または、ランク数、レイヤ数）が低い移動局装置は、周波数フィルタリングを適用するとの設定をすることができるし、移動局装置が基地局装置に通知するダウンリンクの受信電力に応じて、周波数フィルタリングを適用するかしないかを決定することができる。このように規定することで、新たな制御情報の通知なしに、あるいは、他の情報に託けて通知しつつ、周波数フィルタリングを適用するかしないかを決定することができる。
【００３２】
また、ＬＴＥの規格であるＬＴＥ−Ｒｅｌ．１０以降では、最大２０ＭＨｚの帯域幅を持つＬＴＥバンドを、複数個並列に伝送することで最大１００ＭＨｚの伝送を行うことができるキャリアアグリゲーションという技術が導入されている。各ＬＴＥバンドはコンポーネントキャリアと呼ばれるが、本実施形態では、各キャリアコンポーネントで周波数フィルタリングを適用することができるし、全キャリアコンポーネントで一括の周波数フィルタリングを適用することができる。さらに、複数のキャリアコンポーネントを幾つかのグループに分け、各グループで周波数フィルタリングを適用するかしないかを決定することもできる。
【００３３】
また、上記では連続したリソースエレメントを用いた伝送方式であるＳＣ−ＦＤＭＡを例に説明を行ったが、ＤＦＴ後の周波数スペクトルを複数のクラスタに分割し、各クラスタを周波数軸上で非連続に割り当てる伝送方式であるＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭに対して適用することができる。その場合、周波数フィルタリングは、各クラスタに対して適用してもよいし、スペクトル全体に対して１つの周波数フィルタリングを適用してもよい。さらに、３つ以上のクラスタから構成されるＣｌｕｓｔｅｒｅｄ  ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭに対し、比較的周波数の近いクラスタ同士は一括の周波数フィルタリングを行い、周波数的に離れているクラスタには異なる周波数フィルタリング（異なるロールオフ率）を適用する構成としてもよい。
【００３４】
複数の移動局装置１０２の送信アンテナ２０９から送信された信号は、無線伝搬路（アップリンク）を経由して基地局装置１０１の受信アンテナで受信される。
図９は、本実施形態における基地局装置１０１の受信部分の構成の概略的ブロック図である。基地局装置１０１の送信部分や、その他の基地局装置の公知の構成については、図示および説明を省略する。
基地局装置１０１のＮｒ本の受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｎｒが受信した信号は、それぞれＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２−１〜９０２−Ｎｒに入力される。
以下では、アンテナ９０１−１〜９０１−Ｎｒ、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２−１〜９０２−Ｎｒ、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒを総称して、「アンテナ９０１」、「ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２」、「周波数デマッピング部９０３」とそれぞれ言うことがある。
なお、基地局装置１０１の受信アンテナは１つであってもよいし、複数であってもよい。基地局装置１０１の受信アンテナが複数のときは、基地局装置１０１は、複数の移動局装置１０２とマルチユーザーＭＩＭＯを行うことができる。基地局装置１０１の受信アンテナは１つのときは、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２、周波数デマッピング部９０３は、１系列が設けられる。
【００３５】
図１０は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２の構成を示す概略図である。
アンテナ９０１からＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２に入力された信号は、ダウンコンバート部１００１においてベースバンド（基底周波数帯域）へのダウンコンバージョンが行なれた後、アナログフィルタ部１００２でローパスフィルタやＡＧＣ（Auto Gain Control；自動利得制御）等が適用される。アナログフィルタ部１００２の出力は、Ａ／Ｄ変換部１００３に入力され、Ａ／Ｄ（Analog-to-Digital；アナログ／ディジタル）変換が適用され、ディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部１００３の出力は、ＣＰ除去部１００４に入力され、送信機（移動局装置の送信部分）で付加したＣＰが除去される。ＣＰ除去部１００４の出力は、ＦＦＴ部１００５に入力され、時間領域の入力信号に対してＮＦＦＴポイントのＦＦＴを適用することで、周波数領域の出力信号への変換が行なわれる。ＦＦＴ部１００５の出力は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部９０２の出力として、周波数デマッピング部９０３に入力される。
【００３６】
周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒでは、拡大されて使用した周波数帯域も含め、所定の移動局装置１０２が通信に利用した周波数を抽出し、さらにデータビットの受信信号は繰り返し処理部９０４に、参照信号の受信信号はチャネル推定部９０５に入力する。
【００３７】
ここで、図１１（ａ）に示すような周波数割当の場合で説明を行う。
図１１（ａ）において、移動局装置１０２−１、１０２−２および１０２−３は、周波数ｆ１〜ｆ２の周波数帯域、周波数ｆ２〜ｆ３の周波数帯域およびｆ３〜ｆ４の周波数帯域をそれぞれ割り当てられている。さらに、移動局装置１０２−１〜１０２−３のフィルタ部２０７のフィルタは、一例として、ロールオフ率が零の理想矩形フィルタであって通過特性（伝達関数）１１０１〜１１０３をそれぞれ有する。
図９（ｂ）は、他の例を示す。図１１（ｂ）において、移動局装置１０２−１〜１０２−３のフィルタ部２０７は、通過特性１１１１〜１１１３をそれぞれ有する。移動局装置１０２−１〜１０２−３の周波数フィルタ部２０７は、ロールオフ率がゼロではないロールオフフィルタを用いているために、理想矩形フィルタよりカットオフ周波数（遮断周波数）付近の伝達関数がなだらかである。
移動局装置１０２−３が所望の移動局装置の場合、移動局装置１０２−３に対応する基地局装置１０１のＳＣ−ＦＤＭＡ９０２−３においては、移動局装置１０２−３が送信に利用した周波数は全て抽出される。また、移動局装置１０２−３が使用する周波数のうち一部は移動局装置１０２−２も使用するため、干渉となる。この干渉は、繰り返し処理部９０４（図９）によって除去される必要があるため、移動局装置１０２−２に関する情報も必要となる。つまり、移動局装置１０２−３が送信に利用する周波数に加えて、移動局装置１０２−２が通信に利用した周波数も抽出する。
さらに、移動局装置１０２−２は移動局装置１０２−１と一部で周波数を共有している。結果として、移動局装置１０２−３のデータを復号するためには、移動局装置１０２−１と移動局装置１０２−２と移動局装置１０２−３とが通信に利用した周波数をすべて抽出し、繰り返し処理部９０４に入力する必要がある。このように、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒでは、所望の移動局装置、例えば移動局装置１０２−３が通信に利用した周波数、および干渉となる移動局装置、例えば移動局装置１０２−２の周波数を抽出し、データビットの受信信号は繰り返し処理部９０４に入力し、参照信号の受信信号はチャネル推定部９０５に入力する。
【００３８】
ここで、全移動局装置１０２−１〜１０２−３がゼロ以外のロールオフ率での周波数フィルタリングを適用し、かつ全移動局装置１０２−１〜１０２−３の使用周波数が隣接している場合、繰り返し処理部７０４は全移動局１０２−１〜１０２−３を考慮した処理を行う必要があるため、信号処理が極めて煩雑になり、大きな処理遅延が生じる。
【００３９】
しかしながら、全移動局装置が必ずしも零以外のロールオフ率での周波数フィルタリングを適用するわけではないため、例えば、全移動局装置１０２−１〜１０２−３の使用周波数が隣接している場合でも、繰り返し処理部９０４は全移動局装置１０２−１〜１０２−３を考慮した処理を行う必要はないことを本発明者は発見した。これは、つまり、各移動局装置１０２−１〜１０２−３の周波数配置が、例えば、図１１（ｃ）のようになっている状態である。
【００４０】
図１１（ｃ）は、移動局装置１０２−１〜１０２−３の周波数フィルタ部２０７の通過特性（伝達関数）を示す。
図１１（ｃ）において、移動局装置１０２−１〜１０２−３の周波数フィルタ部２０７のフィルタは、通過特性１１２１〜１１２３をそれぞれ有する。移動局装置１０２−３のフィルタ部２０７は、ゼロ以外のロールオフ率のロールオフフィルタを用いているために、その通過特性１１２３は、カットオフ周波数付近の伝達関数がなだらかである。しかし、移動局装置１０２−１および１０２−２のフィルタ部２０７は、ロールオフ率がゼロの理想フィルタを用いているために周波数領域で矩形の通過特性１１２１、１１２２を有する。
図１１（ｃ）において、移動局装置１０２−３はゼロ以外のロールオフ率での周波数フィルタリングを適用しているため周波数帯域１１２３が広がり、移動局装置１０２−２のフィルタの通過特性１１２２とスペクトルが重複しているが、移動局装置１０２−１と移動局装置１０２−２は零以外のロールオフ率での周波数フィルタリングを適用していないため、移動局装置１０２−１と移動局装置１０２−２は、直交関係にある。つまり、移動局装置１０２−３のデータを取り出すには、移動局装置１０２−３に加えて、移動局装置１０２−２のみを考慮すればよい。また、移動局装置１０２−２のデータを取り出す際には、移動局装置１０２−２に加えて、移動局装置１０２−３のみを考慮すればよい。
【００４１】
図１２は、さらに他の例を示す。
図１２において、移動局装置１０２−１は、リソースブロックＲＢ０およびＲＢ１を用いて基地局装置１０１へのデータビットの送信を行う。同様に、移動局装置１０２−２は、リソースブロックＲＢ２およびＲＢ３を用い、移動局装置１０２−３は、リソースブロックＲＢ４を用いる。
移動局装置１０２−１および１０２−３の周波数フィルタ部２０７は、ロールオフ率がゼロの理想フィルタを用いているために、周波数領域で矩形の通過特性１２０１および１２０３を有する。移動局装置１０２−２の周波数フィルタ部２０７は、ゼロ以外のロールオフ率でのロールオフフィルタを用いているためにカットオフ周波数付近の伝達関数がなだらかである。しかしフィルタ出力がゼロとなる周波数は、リソースブロックＲＢ２およびＲＢ３の中に収まっている。ここで、フィルタ出力が０となる周波数を、以降、ゼロ出力周波数と呼ぶことにする。なお説明を簡単にするため、フィルタ出力が０となる周波数をゼロ出力周波数と呼ぶが、必ずしも０である必要はなく、フィルタ適用前の出力よりも小さい所定の値であればどのような値であってもよい。
したがって、図１２に示す周波数割り当ておよびフィルタ部２０７のフィルタ選択の場合には、３台の移動局装置１０２の全ては、直交関係にあるから、データを取り出すには自装置のみをそれぞれ考慮すればよいことになる。すなわち、この場合には、繰り返し処理は，必ずしも必要ではない。
【００４２】
このように、移動局装置１０２毎に周波数フィルタリングを適用するか否か（ロールオフ率をゼロ以外とするか否か）を決定するようにすることで、基地局装置１０１の受信部分での信号処理の煩雑性および処理遅延を大幅に削減できる。
ただし、繰り返し処理部９０４において他の移動局装置の干渉を除去しない場合は、所望の移動局装置１０２が通信に利用している周波数のみを取り出してもよい。また、複数受信アンテナを備える場合に、逆行列演算が伴う、ＺＦ重みやＭＭＳＥ重みのようなＭＩＭＯ重みを乗算することで、他の移動局装置からの干渉を抑圧する場合にも、所望の移動局装置１０２が通信に利用している周波数のみを取り出してもよい。
【００４３】
図９へ戻って、チャネル推定部９０５では、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒから入力された受信参照信号（ＤＭＲＳ）を用いて、所望の移動局装置１０２、例えば移動局装置１０２−３が通信に利用した周波数のチャネル推定、および干渉する移動局装置、例えば移動局装置１０２−２の送信周波数におけるチャネル推定を行い、各移動局装置１０２のチャネル推定値を繰り返し処理部９０４に入力する。通常、ＤＭＲＳにも周波数フィルタリングが適用されているため、チャネル推定部９０５は、周波数フィルタリングが適用されたＤＭＲＳによってチャネル推定を行うことになる。
【００４４】
繰り返し処理部９０４では、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒから入力される受信データ信号、およびチャネル推定部９０５から入力される各移動局装置１０２のチャネル推定値を用いて、所望の移動局装置、例えば移動局装置１０２−３が送信したデータビットを推定しデータビットとして出力する。
【００４５】
図１３は、繰り返し処理部９０４の構成を示す概略的ブロック図である。
図１３の構成では、基地局装置１０１の受信部分は、或る所望の移動局装置、例えば移動局装置１０２−３が送信したデータビット系列を検出する。しかし、基地局装置１０１の受信部分は、他の移動局装置、例えば移動局装置１０２−１および１０２−２の信号を復号するためのそれぞれの繰り返し処理部（図示せず）も別に有している。
図１３において、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒから入力された信号は、キャンセル部１３０１−１〜１３０１−Ｎｒにそれぞれ入力される。キャンセル部１３０１−１〜１３０１−Ｎｒでは、受信レプリカ生成部１３１１からの入力を、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒからの入力から減算し、等化部１３０２に入力する。ただし、以下に説明する繰り返しの初回は、受信レプリカ生成部１３１１の出力はゼロに設定し、何もキャンセルされないようにする。
等化部１３０２では、キャンセル部１３０１−１〜１３０１−Ｎｒから入力される信号に対して、重み生成部１３０３から入力される重みを乗算して、受信アンテナ合成を行う。
【００４６】
ここで重み生成部１３０３の生成する重みは、チャネル推定部９０５（図９）から入力されるチャネル推定値およびシンボルレプリカ生成部１３０９で生成されるシンボルレプリカから生成される。ただし、他の移動局装置からの干渉信号を除去する場合は、各移動局装置に対応するチャネル推定値およびシンボルレプリカも考慮して重みが生成される。つまり、等化部１３０２では、サブキャリア（「リソースエレメント」、「離散周波数スペクトル」と言うことがある。）毎に受信信号に重みを乗算し、受信アンテナ合成を行うことで等化を行い、得られたサブキャリア毎の信号をスペクトル合成部１３０４に出力する。
また、チャネル推定値は、送信フィルタおよび実際の伝送路の両者を合わせたものをチャネルと見做した場合のチャネル推定値であるため、送信フィルタがルートレイズドコサインフィルタの場合、等化を行うことで、レイズドコサインフィルタを送受信で形成したことになる。
ここで、スペクトルの少なくとも一部で、他の移動局装置、例えば移動局装置１０２−２のスペクトルが多重されている場合は、これらのスペクトルを分離するような重みを生成して、この重みを乗算する。
スペクトル合成部１３０４では、移動局装置１０２の送信部分での周波数フィルタ部２０７で帯域が（１＋α）倍に拡散されている場合、実質的に同じスペクトルが複数のサブキャリアで受信されるため、そのスペクトルを合成する。
この合成の点を以下に説明する。
【００４７】
図１４は、ロールオフフィルタを用いた周波数フィルタリングを行った場合の、等化部１３０２の出力１４０１を示す。
図１４において、低域のゼロ出力周波数を「０」とする基準化を行っている。Ｍは、割り当てられた周波数帯域幅をサブキャリア単位で示す。
等化部１３０２の出力１４０１については、第ｍサブキャリアの受信スペクトルＲ（ｍ）と第（ｍ＋Ｍ）サブキャリアの受信スペクトルＲ（ｍ＋Ｍ）とは振幅は異なるものの同じ位相のスペクトルとなっている。よって、スペクトル合成部１３０４は、図１４に示す受信スペクトルＲ（ｍ）と受信スペクトルＲ（ｍ＋Ｍ）を合成する。
ただし、合成するのは、同じスペクトルが送信されているところの０≦ｍ≦αＭと、Ｍ≦ｍ≦（１＋α）Ｍの受信スペクトルである。
受信スペクトル合成を行うことで、（１＋α）Ｍポイントの受信スペクトルは、Ｍポイントの受信スペクトルとなり、合成された受信スペクトルは、ＩＤＦＴ１３０５に入力される。
【００４８】
ＩＤＦＴ部１３０５では、入力されたＭポイントのスペクトルに対し、ＭポイントのＩＤＦＴを適用することで、Ｍポイントの時間領域信号を得る。
ＩＤＦＴ部１３０５が出力するＭポイントの時間領域信号は、加算部１３０６に入力される。加算部１３０６では、ＩＤＦＴ部１３０５の出力と、シンボルレプリカ生成部１３０９の出力の加算を行ない、加算結果を復調部１３０７に入力する。ただし、繰り返しの初回では、シンボルレプリカ生成部１３０９の出力を０とするため、ＩＤＦＴ部１３０５の出力結果が、そのまま復調部１３０７に入力されることになる。
【００４９】
復調部１３０７では、移動局装置１０２で適用された変調方式に基づいて、復調が行なわれ、ビット系列への変換が行なわれる。復調部１３０７の出力は復号部１３０８に入力される。
復号部１３０８では、入力された復調後の系列を用いて、復号後のデータビットおよび符号化ビットＬＬＲ（Log-Likelihood Ratio；対数尤度比）の算出が行なわれる。後者の符号化ビットＬＬＲは、シンボルレプリカ生成部１３０９に入力される。
シンボルレプリカ生成部１３０９は、復号部１３０８から入力されたＬＬＲを用いて、シンボルレプリカを生成する。得られたシンボルレプリカは、ＤＦＴ部１３１０および加算部１３０６に入力される。
【００５０】
前述の通り、加算部１３０６では、ＩＤＦＴ部１３０５の出力とシンボルレプリカ生成部１３０９の出力との加算（シンボル毎の加算）が行なわれる。
また、ＤＦＴ部１３１０では、移動局装置１０２のＤＦＴ部２０３（図２）と同様に、入力されたシンボルレプリカに対してＤＦＴを適用する。ＤＦＴ後の信号は、受信レプリカ生成部１３１１に入力される。
受信レプリカ生成部１３１１では、ＤＦＴ部１３１０から入力されたＤＦＴ後のシンボルレプリカと、チャネル推定部９０５（図９）から入力されたチャネル推定値を用いて、各受信アンテナ９０１−１〜９０１−Ｎｒにおける受信信号のレプリカである受信レプリカを生成する。
【００５１】
ここで、図１３では図示していないが、移動局装置１０２、例えば移動局装置１０２−３の信号が所望の移動局装置である場合であって、例えば移動局装置１０２−２のスペクトルの少なくとも一部で多重されているとき、多重されている移動局装置１０２−２に対応したＤＦＴ部からの入力が受信レプリカ生成部１３１１に入力される。つまり、受信レプリカ生成部１３１１では、所望の移動局装置、例えば移動局装置１０２−３が送信されたサブキャリアにおける、受信アンテナ毎の受信スペクトルのレプリカを生成する。算出された受信レプリカは、キャンセル部１３０１−１〜１３０１−Ｎｒにそれぞれ入力される。
【００５２】
キャンセル部１３０１−１〜１３０１−Ｎｒでは、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒから入力される受信信号から、受信レプリカ生成部１３１１の出力を減算する。レプリカとチャネル推定の両者の精度が完全である場合、キャンセル部１３０１−１〜１３０１−Ｎｒは、雑音成分のみを等化部１３０２に出力することになる。このとき、シンボルレプリカ生成部１３０９からは完全なシンボルレプリカが加算部１３０６に入力されることになるため、干渉成分のない信号が加算部１３０６から出力されることになる。
以上の処理を任意の回数繰り返した後、復号部１３０８が算出するところの復号後のデータビットを、繰り返し処理部９０４は、出力する
【００５３】
第１の実施形態によれば、移動局装置１０２は、状況によって周波数フィルタリングを行うか否か、また周波数フィルタリングを適用する場合そのロールオフ率を指定することができるため、移動局装置の状況によって柔軟に送信方法を決定できる。その結果、アップリンクのスループットを増加させることができる。また、移動局装置１０２の全てが必ずしも周波数フィルタリングを適用するわけではないため、基地局装置の受信部分の信号処理の複雑性を軽減できる。
また、第１の実施形態においては、帯域が拡大されたデータ信号はスペクトル合成部によって合成されるため、周波数フィルタリングを行なわない場合と比較して、ＰＡＰＲの低い伝送を行うことが可能となる。また、等化を行ってから合成を行うことができるため、異なる周波数で受信されたスペクトル同士を同相で合成できることになる。つまり、周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。
【００５４】
また、上記説明では、移動局装置と基地局装置とで、送信信号のロールオフ率が互いに既知の場合について説明を行ったが、必ずしも既知である必要はない。例えば、ロールオフ率決定部２１３のロールオフ率情報抽出部７０１で抽出される制御情報が送信電力制御に関するパラメータである場合は、ロールオフ率設定部７０２は、所要送信電力によってロールオフ率を決定することができる。つまり、所要送信電力が低い場合、移動局装置はＰＡＰＲを低くするため、高いロールオフ率を設定する。一方、所要送信電力が高い場合、移動局はＰＡＰＲを低くする必要がないため、低い（あるいはゼロの）ロールオフ率を設定する。
ＬＴＥシステムでは、移動局の送信電力は基地局装置に通知されない代わりに、電力余力を示すＰＨ（Power Headroom）が通知される。しかしながら、ＰＨを送信する周期は長い上、基地局装置が正しく復号できない可能性もある。この結果、移動局装置がどのようなロールオフ率で送信を行ったかを受信側である基地局装置が認識できない可能性がある。このような場合、基地局装置は最新の情報を基に復調を行う。この結果、基地局装置は、拡張された受信スペクトルを有効に利用することができず、利用帯域外の周波数から干渉や雑音のみを抽出してしまうため、若干伝送特性が劣化する可能性はあるが、ロールオフ率を共有しなくても伝送を行うこともできる。
［第２の実施の形態］
【００５５】
第１の実施形態において説明を行ったように、通常、等化を行うには、復調用の参照信号（ＤＭＲＳ）を送信し、そして受信する。
しかしながら、ＤＭＲＳは、前述の周波数フィルタリングによって利得が低くなったスペクトルをそのまま使用するため、使用周波数帯域の端でチャネル推定精度が極めて劣化する可能性がある。そこで、第２の実施形態では、使用周波数帯域の端でチャネル推定精度が落ちないようにする。
【００５６】
第２の実施形態に係る基地局装置の受信部分の構成は、第１の実施形態のもの（図９）と同様であるため、説明を省略する。
図１５は、第２の実施形態に係る移動局装置１０２ａの構成の概略的ブロック図である。
移動局装置１０２ａを構成する個々のモジュールは、第１の実施形態の移動局装置１０２を構成するモジュールと同じである。ただし、その相互の接続関係については、周波数フィルタ部１５０７と周波数マッピング部１５０６の順序が逆になっている。すなわち、ＤＭＲＳ多重部１５０５の出力は、周波数フィルタ部１５０７へ与えられ、周波数フィルタ部１５０７の出力は、周波数マッピング部１５０６へ与えられ、周波数マッピング部１５０６の出力は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１５０８へ与えられる。また、ロールオフ率決定部１５１３の出力は、ＤＭＲＳ生成部１５０４へも与えられる。その他の接続関係は、第１および第２の実施形態で同じである。
第２の実施形態のロールオフ率決定部１５１３およびＤＭＲＳ生成部１５０４の構成・機能は、第１の実施形態のロールオフ率決定部２１３およびＤＭＲＳ生成部２０４と異なるが、その他のモジュールの構成・機能は、第１および第２の実施形態において変わりがない。
【００５７】
図１６は、ロールオフ率決定部１５１３の詳細を示すブロック図である。
図１６において、ロールオフ率情報抽出部１６０１では、制御情報取得部１５１２から入力される制御情報の中から、ロールオフ率に関する制御情報を抽出し、抽出した制御情報を、信号毎ロールオフ率設定部１６０２に出力する。信号毎ロールオフ率設定部１６０２は、その情報に従って信号毎のロールオフ率を決定する。したがって、データ信号とＤＭＲＳそれぞれに対して異なるロールオフ率が決定される。信号毎ロールオフ率設定部１６０２は、各ロールオフ率を周波数フィルタ部１５０７、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１５０８およびＤＭＲＳ生成部１５０４へ出力する。ＤＭＲＳ生成部１５０４の動作については、後述する。
なお、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１５０８へ出力するロールオフ率は、データ信号とＤＭＲＳに対する信号毎のロールオフ率のいずれか一方であってもよい。
【００５８】
図１７は、ロールオフ率決定部１５１３の動作を説明するフローチャートである。
図１７において、ロールオフ率情報抽出部１６０１は、制御情報取得部１５１２から制御情報を取得する（ステップＳ１７０１）。ロールオフ率情報抽出部１６０１では、入力される制御情報の中から、ロールオフ率を決定するためのパラメータを抽出する（ステップＳ１７０２）。信号毎ロールオフ率設定部１６０２は、抽出したパラメータから、データ信号およびＤＭＲＳそれぞれに対して別異のロールオフ率を設定する（Ｓ１７０３）。信号毎ロールオフ率設定部１６０２は、設定した各ロールオフ率を周波数フィルタ部１５０７、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号生成部１５０８およびＤＭＲＳ生成部１５０４へ出力する（Ｓ１７０４）。
【００５９】
第１の実施形態のロールオフ率決定部２１３では、データ信号とＤＭＲＳに対して、同一のロールオフ率による周波数フィルタリングを適用していたが、第２の実施形態では、データ信号とＤＭＲＳに対して、異なるロールオフ率による周波数フィルタリングを適用する。
図１８（ａ）は、周波数フィルタ部１５０７への入力信号がデータ信号に関するものである場合の、ロールオフフィルタの通過特性１８０１を示す。この場合の高域側でのゼロ出力周波数は、（１＋α）Ｍであり、低域側でのゼロ出力周波数は、ゼロであると基準化している。図１８（ｂ）は、周波数フィルタ部１５０７への入力信号が制御信号であるＤＭＲＳに関するものである場合の、ロールオフフィルタの通過特性１８０２を示す。この場合の高域側でのゼロ出力周波数は（１＋αＤＭＲＳ）ＭＤＭＲＳであり、低域側でのゼロ出力周波数はゼロであると基準化している。ただし本実施形態において、Ｍはロールオフフィルタ適用前のデータ帯域幅であり、ＭＤＭＲＳはロールオフフィルタ適用前のＤＭＲＳの帯域幅である。
例えば、ＬＴＥでは、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列と呼ばれるＰＡＰＲの低い系列をＤＭＲＳとして送信している。つまり、データと比較して低いＰＡＰＲでＤＭＲＳを送信することができるため、データと同様の大きなロールオフ率を設定する必要はない。すなわち、ＤＭＲＳのロールオフ率をデータ信号のロールオフ率よりも小さくすることができる。ＤＭＲＳのロールオフ率をαＤＭＲＳ、帯域幅をＭＤＭＲＳとすると、帯域拡大後の帯域幅は、（１＋αＤＭＲＳ）ＭＤＭＲＳとなる。上述したように、この帯域幅は、データの帯域幅（１＋α）Ｍと等しくすることが求められる。この結果、データの帯域幅Ｍとデータのロールオフ率α、およびＤＭＲＳのロールオフ率αＤＭＲＳを用いて、ＤＭＲＳ生成部で生成すべき帯域幅ＭＤＭＲＳは次式によって算出される。
【００６０】
【数３】
2013236302.tif 000005
【００６１】
つまりＤＭＲＳ生成部１５０４は、従来のＬＴＥとは異なり、データとは異なるロールオフ率をロールオフ率決定部１５１３から指示されることにより、異なる帯域幅のＤＭＲＳを生成し、ＤＭＲＳ多重部１５０５に入力することになる。さらに周波数フィルタ部１５０７は異なる帯域幅を持つデータとＤＭＲＳに対し、それぞれ異なるロールオフ率を持つロールオフフィルタを適用することで同一の帯域幅を持つデータとＤＭＲＳを生成する。
またここで、ＤＭＲＳ生成部１５０４は、ＭＤＭＲＳの系列長のＤＭＲＳを必ずしも生成する必要はなく、系列長ＭのＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列を生成してもよい。不足分は、周波数フィルタ部１５０７内のスペクトル繰り返し部（第１の実施形態でのスペクトル繰り返し部５０１と同じもの。）で補われる。
このように、データ信号に対するロールオフ率よりも小さなロールオフ率をＤＭＲＳに適用することで、送信エネルギー密度が減衰するスペクトルの数を減らすことができるため、チャネル推定精度の劣化を抑えることができる。
【００６２】
また上記ではデータ信号に対するロールオフ率よりも小さなロールオフ率をＤＭＲＳに適用する例について説明をしたが、データ信号に対するロールオフ率よりも大きなロールオフ率をＤＭＲＳに設定してもよい。例えばＬＴＥにおけるＺａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列では、系列番号によってはＰＡＰＲが異なるため、場合によってはデータよりもＰＡＰＲの高いＤＭＲＳを送信することになる。このようにすることで、データよりもＰＡＰＲ特性の悪いＤＭＲＳ系列を送信しなくてはいけない場合において、ＤＭＲＳ送信時の送信信号の電力増幅部３０５（第３図）の非線形増幅器による歪みを回避することができる。
【００６３】
このように、データ信号とＤＭＲＳに対して、異なるロールオフ率による周波数フィルタリングを行えるようにすることで、チャネル推定精度を向上させたり、ＤＭＲＳ送信時の非線形増幅器（図３の電力増幅器３０５）による歪みを回避したりすることができる。その結果、スループットを増加させることができる。
【００６４】
［第３の実施の形態］
第１の実施形態で説明したように、周波数フィルタリングを適用することで周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。しかしながら、ＤＭＲＳにも周波数フィルタリングを適用すると、使用帯域の端におけるチャネル推定精度の劣化が問題となる。
第２の実施形態で示したように、ＤＭＲＳにロールオフ率の小さな周波数フィルタリングを適用することでチャネル推定精度の劣化は抑えられるものの、ＤＭＲＳの送信電力が大きくなってしまうという問題がある。そこで、第３の実施形態では、ＤＭＲＳの送信電力を保ちつつ、チャネル推定精度を劣化させずに、周波数フィルタリングを適用する方法について説明を行う。
【００６５】
第３の実施形態に係る移動局装置の構成は、第１の実施形態のもの（図２）と同様であるため、説明を省略する。第３の実施形態に係る基地局装置１０１ｂの受信部分の構成も第１の実施形態のもの（図９）と同様であるが、繰り返し処理部９０４ｂの構成が異なる。
図１９は、繰り返し処理部９０４ｂの構成を示す概略的ブロック図である。
第３の実施形態の繰り返し処理部９０４ｂを構成する個々のモジュールについては、第１の実施形態の繰り返し処理部９０４を構成するモジュールに付加されたり，削除されたりしたモジュールは存在しない。ただし、その相互の接続関係については、第３の実施形態のスペクトル合成部１９０４−１〜１９０４−Ｎｒの位置が異なる。
すなわち、第３の実施形態においては、周波数デマッピング部９０３−１〜９０３−Ｎｒ（図９）からの出力は、スペクトル合成部１９０４−１〜１９０４−Ｎｒに入力され、そしてスペクトル合成部１９０４−１〜１９０４−Ｎｒの出力は、キャンセル部１９０１−１〜１９０１−Ｎｒに加えられる。また、等化部１９０２の出力は、ＩＤＦＴ部１９０５に入力される。その他の接続関係は、第１および第３の実施形態で同じである。
第３の実施形態のスペクトル合成部１９０４−１〜１９０４−Ｎｒの構成・機能は、第１の実施形態のスペクトル合成部１３０４と異なるが、その他のモジュールの構成・機能は、第１および第３の実施形態で変わりがない。
【００６６】
図１９において、スペクトル合成部１９０３−１〜１９０３−Ｎｒでは、図１４に示したようにして、（１＋α）Ｍ個の受信スペクトルのうち同じ位相のスペクトルが送信されている受信スペクトルを合成し、Ｍ個のスペクトルを生成する。ここで、第１の実施形態では、チャネルが周波数選択性フェージングであっても、等化後にスペクトル合成を行っているため、合成の際、スペクトルは同相で合成されるが、本実施形態ではスペクトルの両端でチャネルの位相が異なる場合、同相で合成されなくなる。
【００６７】
しかしながら、合成を行うことで統計的には受信電力を大きくすることができる。またスペクトル合成は、データおよびＤＭＲＳ両方に適用されるため、チャネル推定部９０５（図９）は、スペクトル合成後のチャネルを、ＤＭＲＳを用いて推定し、重み生成部１９０３および受信レプリカ推定部１９１１に、推定したチャネル推定値を入力する。
スペクトル合成部１９０４−１〜１９０４−Ｎｒの出力は、キャンセル部１９０１−１〜１９０１−Ｎｒにそれぞれ入力され、受信レプリカ生成部１９１１からの入力を減算する。キャンセル部１９０１−１〜１９０１−Ｎｒの出力は、等化部１９０２に入力される。等化部１９０２ではポイント数Ｍのスペクトルに対し、重み生成部１９０３が出力するＭポイントのチャネル推定値を用いて等化処理を行う。等化後の信号は、ＩＤＦＴ部１９０５に入力される。
以降の処理は第１の実施形態と同様である。ただし、繰り返し処理部９０４ｂで信号処理を繰り返すことで、シンボル間干渉を除去できるが、必ずしも繰り返す必要はない。
【００６８】
このように、第３の実施形態では、等化処理やチャネル推定を行う前にスペクトル合成を行うことで、チャネル推定精度を向上させることができるため、伝送特性を向上させることができる。その結果、第３の実施形態では、アップリンクでのスループットを増加させることができる。
【００６９】
本発明の各実施形態に関わる移動局装置および基地局装置で動作するプログラムは、本発明に関わる上記実施形態の機能を実現するように、ＣＰＵ（Central Processing Uniti;中央処理装置）等を制御するプログラム（コンピュータを機能させるプログラム）であることができる。そして、これら装置で取り扱われるプログラムおよびデータの情報は、その処理時に一時的にＲＡＭに蓄積され、その後、各種ＲＯＭやＨＤＤに格納され、必要に応じてＣＰＵによって読み出し、修正・書き込みが行なわれる。プログラムを格納する記録媒体としては、半導体媒体（例えば、ROM、不揮発性メモリカード等）、光記録媒体（例えば、DVD、MO、MD、CD、BD等）、磁気記録媒体（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスク等）等のいずれであってもよい。また、ロードしたプログラムを実行することにより、上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、オペレーティングシステムあるいは他のアプリケーションプログラム等と共同して処理することにより、本発明の各実施形態の機能を実現することができる。
また、これらのプログラムを市場に流通させる場合には、可搬型の記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、インターネット等のネットワークを介して接続されたサーバコンピュータに転送したりすることができる。この場合、サーバコンピュータの記憶装置も本発明の各実施形態に含まれる。また、上述した各実施形態における移動局装置および基地局装置の一部、または全部を、典型的には、集積回路であるＬＳＩとして実現してもよい。移動局装置および基地局装置の各機能ブロックは個別にチップ化してもよいし、一部、または全部を集積してチップ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず、専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。集積回路は、ハイブリッド、モノリシックのいずれのものでも良い。また、上記のプログラムの営む機能は、一部は、ハードウェアにより、一部はソフトウェアにより実現させても良い。
以上、この発明の実施の形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も特許請求の範囲の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の各実施形態は、無線通信の分野において用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０１：基地局装置
１０２−１〜１０２−３：移動局装置
２０７：周波数フィルタ部
２０９：送信アンテナ
２１３：ロールオフ率決定部
２１１：受信アンテナ
４０１：周波数フィルタ部の周波数領域での入力信号
４０２：周波数フィルタ部の周波数領域での出力信号
６０１：信号スペクトル
６０２：信号スペクトルが繰り返された信号
６０３：ロールオフフィルタの通過特性
９０１−１〜９０１−Ｎｒ：受信アンテナ
９０２：ＳＣ−ＦＤＭＡ信号受信部
９０４：繰り返し処理部
１５１３：ロールオフ率決定部
【図１】
2013236302.tif 000006
【図２】
2013236302.tif 000007
【図３】
2013236302.tif 000008
【図４】
2013236302.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2013236302.tif 000013
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2013236302.tif 000017
【図１３】
2013236302.tif 000018
【図１４】
2013236302.tif 000019
【図１５】
2013236302.tif 000020
【図１６】
2013236302.tif 000021
【図１７】
2013236302.tif 000022
【図１８】
2013236302.tif 000023
【図１９】
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