(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号のスペクトルをサブキャリアに割り当てて伝送を行なう無線通信装置であって、
周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを、１つ以上の隣接するスペクトルから構成されるグループに分割し、伝搬路状況を考慮して、前記グループの並び替え情報を決定する並び替え決定部と、
前記並び替え決定部において決定された並び替え情報に基づいて前記グループ単位のスペクトルのインターリーブを行なうスペクトルインターリーブ部と、を備え、
前記並び替え決定部は、前記各グループを構成するスペクトルの平均電力を算出し、算出した前記各グループの平均電力と伝搬路状況とを考慮して前記並び替え情報を決定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記並び替え決定部は、送信フレーム内における前記各グループの平均電力を算出し、前記並び替え情報の決定に用いることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記並び替え決定部は、高い電力を有するスペクトルの前記グループをより良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させる前記並び替え情報を決定することを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記グループを構成するスペクトル数を決定するグループ内スペクトル数決定部を更に備え、
送信電力または通信先の無線通信装置との距離に応じて前記グループを構成するスペクトル数を変更することを特徴とする請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記グループ内スペクトル数決定部は、送信電力が高い場合または通信先の無線通信装置との距離が遠い場合に前記グループを構成するスペクトル数をより多くすることを特徴とする請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記並び替え決定部は、並び替えの対象となる前記グループの数を制限することを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項７】
送信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号のスペクトルをサブキャリアに割り当てて伝送を行なう無線通信装置であって、
周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを、１つ以上の隣接するスペクトルから構成されるグループに分割し、前記グループの並び替え情報を決定する並び替え決定部と、
前記並び替え決定部において決定された並び替え情報に基づいて前記グループ単位のスペクトルのインターリーブを行なうスペクトルインターリーブ部と、を備え、
前記並び替え決定部は、前記グループの数を１とし、スペクトルの連続性を保つようシフトする前記並び替え情報を決定することを特徴とする無線通信装置。
【請求項８】
前記並び替え決定部は、各スペクトルの平均電力を算出し、算出した各スペクトルの平均電力と伝搬路状況とを考慮して前記並び替え情報を決定することを特徴とする請求項７記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記並び替え決定部は、送信フレーム内における各スペクトルの平均電力を算出し、前記並び替え情報の決定に用いることを特徴とする請求項８記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記並び替え決定部は、最も高い電力を有するスペクトルを最も良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させる前記並び替え情報を決定することを特徴とする請求項９記載の無線通信装置。
【請求項１１】
送信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号のスペクトルをサブキャリアに割り当てて伝送を行なう無線送信装置と、
前記無線送信装置から送信された信号を受信し、前記受信した信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する無線受信装置と、から構成される無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを、１つ以上の隣接するスペクトルから構成されるグループに分割し、伝搬路状況を考慮して、前記グループの並び替え情報を決定し、前記並び替え情報に基づいて前記グループ単位のスペクトルのインターリーブを行ない、
前記無線受信装置は、前記無線送信装置で用いた前記並び替え情報に基づいて、スペクトルを元の配置に復元するスペクトルデインターリーブを行ない、
前記無線送信装置は、前記各グループを構成するスペクトルの平均電力を算出し、算出した前記各グループの平均電力と伝搬路状況とを考慮して前記並び替え情報を決定することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
送信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号のスペクトルをサブキャリアに割り当てて伝送を行なう無線送信装置と、
前記無線送信装置から送信された信号を受信し、前記受信した信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する無線受信装置と、から構成される無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを、１つ以上の隣接するスペクトルから構成されるグループに分割し、前記グループの並び替え情報を決定し、前記並び替え情報に基づいて前記グループ単位のスペクトルのインターリーブを行ない、
前記無線受信装置は、前記無線送信装置で用いた前記並び替え情報に基づいて、スペクトルを元の配置に復元するスペクトルデインターリーブを行ない、
前記無線送信装置は、前記グループの数を１とし、スペクトルの連続性を保つようシフトする前記並び替え情報を決定す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、無線通信装置に関し、特に、入力信号を時間領域から周波数領域の信号に変換し、変換したスペクトルを並び替えて良好な受信特性を得る無線通信装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のデータ通信量の増加に伴い、より高い周波数利用効率を有する移動体通信システムの必要性が高まっており、全てのセルで同じ周波数帯域を使用する１セルリユースセルラシステムに関する様々な検討が進められている。１セルリユースセルラシステムの１つであり、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）を中心に標準化が進められているＥ‐ＵＴＲＡ（Evolved Universal Terrestrial Radio Access）システムでは、ダウンリンクの伝送方式としてＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式が、アップリンクの伝送方式としてはＳＣ‐ＦＤＭＡ（Single Carrier‐Frequency Division Multiple Access）方式が最も有力な候補として検討されている。
【０００３】
このうち、ＯＦＤＭＡ方式は、マルチパスフェージングに対する耐性に優れたＯＦＤＭ信号を用いて、時間および周波数で分割されたリソースブロック単位で端末がアクセスする方式であるが、高いＰＡＰＲ（Peak‐to‐Average Power Ratio）特性を有するため、送信電力制限の厳しいアップリンクの伝送方式としては適さない。これに対し、ＳＣ‐ＦＤＭＡ方式はＯＦＤＭ等のマルチキャリア方式に対してＰＡＰＲ特性を低く抑え、広いカバレッジを確保できることから、アップリンクの伝送に適した方式である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
このＳＣ‐ＦＤＭＡ方式をアップリンクの伝送に用いた場合の端末装置の構成を図８に示す。図８に示すように、ＳＣ‐ＦＤＭＡ方式を用いる端末装置では、まず符号部１０００において送信データの誤り訂正符号化が行なわれ、変調部１００１において変調が施される。次に、変調された送信信号はＳ／Ｐ変換部１００２においてシリアル・パラレル変換された後、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部１００３において周波数領域の信号に変換される。このように周波数領域の信号に変換された送信信号は、サブキャリアマッピング部１００４において、伝送に用いるサブキャリアにマッピングされる。この時のマッピングは、基地局装置から送信され、受信アンテナ部１０１１で受信され無線部１０１２、Ａ／Ｄ変換部１０１３を経て受信部１０１４において復調されたマッピング情報に基づいて行なわれ、伝送に用いられないサブキャリアにはゼロが挿入される。Ｅ‐ＵＴＲＡシステムでは、連続するサブキャリアを用いるＬｏｃａｌｉｚｅｄと呼ばれるマッピングや、一定間隔だけ離れたサブキャリアを用いるＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄと呼ばれるマッピングが検討されている。
【０００５】
サブキャリアマッピング部１００４において伝送に用いられるサブキャリア上にマッピングされた送信信号は、次に、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１００５に入力され、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換される。そして、Ｐ／Ｓ変換部１００６を経由して、ＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部１００７においてＣＰ（ＩＦＦＴ後のシンボル後方をコピーした信号）が挿入され、Ｄ／Ａ変換部１００８においてアナログ信号に変換された後、無線部１００９において無線周波数帯域信号にアップコンバートされ、送信アンテナ部１０１０から送信される。このように生成された送信信号は、マルチキャリア信号と比較してＰＡＰＲが低いという特長を有する。
【０００６】
また、図８の端末装置から送信される信号を受信する基地局装置の構成を図９に示す。図９に示すように、ＳＣ‐ＦＤＭＡ方式の信号を受信する基地局装置では、まず、アンテナ部２０００で受信された信号が無線部２００１にてＡ／Ｄ変換可能な周波数に変換された後、Ａ／Ｄ変換部２００２においてディジタル信号に変換される。次いで、同期部２００３にてシンボル同期が確立され、ＣＰ除去部２００４においてシンボル毎にＣＰが除去された後、Ｓ／Ｐ変換部２００５を経由してＦＦＴ部２００６において時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。
【０００７】
基地局装置が受信する信号は、複数の端末から送信された信号が周波数分割多重されたものであり、スケジューリング部２０１１で事前に決められたマッピング情報（どの端末装置がどのサブキャリアを使用しているかを示す情報）を基に、サブキャリアデマッピング部２００７において端末装置毎の使用サブキャリアがまとめられる。そして、等化部２００８において、端末装置毎にまとめられた受信サブキャリアに対する等化処理が行なわれ、ＩＤＦＴ部２００９において周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換された後、復調・誤り訂正復号部２０１０において端末装置毎の送信データの再生が行なわれる。
【０００８】
また、端末装置では受信レベル測定用の既知信号も送信データ信号と共に送信され、基地局装置では受信された受信レベル測定用信号がＦＦＴ部２００６からスケジューリング部２０１１へ送られる。この信号を用いた受信レベルの測定結果に基づいて、スケジューリング部２０１１では各端末の伝搬状況を考慮したスケジューリング（サブキャリアのマッピング情報の決定）が行なわれる。スケジューリング部２０１１において決定されたマッピング情報は、送信部２０１２において変調等が施され、Ｄ／Ａ部２０１３、無線部２０１４等を経由した後、アンテナ部２０１５から各端末へ送信される。そして、このマッピング情報は、次フレーム以降の端末側の送信に利用される。
【０００９】
このようなＳＣ‐ＦＤＭＡ方式と比較して、より柔軟なスペクトル制御を実現する方法として、ＳＣ‐ＡＳＡ（Single Carrier‐Adaptive Spectrum Allocation）方式が提案されている（非特許文献２）。このＳＣ‐ＡＳＡ方式は、各端末からの信号の受信状況に応じて伝送に使用するスペクトルを自由に配置する方式であり、上述のＬｏｃａｌｉｚｅｄやＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ等のマッピングを行なう場合と比べＰＡＰＲはやや高くなるものの、高い受信信号電力が得られるサブキャリアを選択することにより受信特性を大幅に向上することができる。ＳＣ‐ＡＳＡ方式では、送信信号のスペクトルを幾つかのブロック（隣接するスペクトル群）に分割し、ブロック単位でマッピングすることによりＰＡＰＲを低く抑えることも可能である。ＳＣ‐ＡＳＡ方式をアップリンクの伝送に用いた場合の端末装置は図８と同じ構成となるが、基地局装置から通知されるマッピング情報が、各端末からの信号の受信状況に応じて良好な特性が得られるサブキャリアのみを使用するよう指示されたものとなっている。
【非特許文献１】３ＧＰＰ，  ＴＳＧ  ＲＡＮ  ＷＧ１  ｏｎ  ＬＴＥ，  Ｒ１‐０５０７０２，  “ＤＦＴ−ｓｐｒｅａｄ  ＯＦＤＭ  ｗｉｔｈ  Ｐｕｌｓｅ  Ｓｈａｐｉｎｇ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｉｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｏｍａｉｎ  ｉｎ  Ｅｖｏｌｖｅｄ  ＵＴＲＡ  Ｕｐｌｉｎｋ”
【非特許文献２】Ｔｈｅ  １７ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｐｅｒｓｏｎａｌ，  Ｉｎｄｏｏｒ  ａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｒａｄｉｏ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  “ＭＩＣＲＯＳＣＯＰＩＣ  ＳＰＥＣＴＲＵＭ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ  ＵＳＩＮＧ  ＣＡＲＲＩＥＲ  ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＹ  ＦＯＲ  ＯＮＥ−ＣＥＬＬ  ＲＥＵＳＥ  ＳＩＮＧＬＥ  ＣＡＲＲＩＥＲ  ＴＤＭＡ  ＳＹＳＴＥＭＳ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したＳＣ‐ＦＤＭＡ方式やＳＣ‐ＡＳＡ方式は、変調された信号を周波数領域において拡散して伝送する方式であるため、その送信信号のスペクトルは、サブキャリア毎に異なる振幅を有するものとなる。つまり、図８のＤＦＴ部１００３によりＤＦＴ処理された１つの送信シンボル内でも、高い電力を有する送信スペクトルと低い電力を有する送信スペクトルが混在することとなる。このように、高い電力を有する送信スペクトルと低い電力を有する送信スペクトルが混在する場合、高い電力を有する送信スペクトルがフェージングの影響により著しく落ち込む場合には復調に大きな影響が生じてしまい、復調特性が大きく劣化してしまうという問題がある。
【００１１】
なお、ＳＣ‐ＡＳＡ方式は、伝搬路状況を考慮し、高い受信信号電力が得られるサブキャリアのみを選択して伝送に用いることにより受信特性の改善を図る方式であるが、振幅に偏りがある送信スペクトルについては考慮していない。
【００１２】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、高い電力を有する送信スペクトルと低い電力を有する送信スペクトルが混在する場合においても、良好な受信特性を得ることができる無線通信装置および無線通信システム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】
【００１３】
（１）上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明に係る無線通信装置は、送信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、変換後の信号のスペクトルをサブキャリアに割り当てて伝送を行なう無線通信装置であって、周波数領域の信号に変換した信号の各スペクトルが有する電力を算出し、算出した各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルの並び替え情報を決定する並び替え決定部と、前記並び替え決定部において決定された並び替え情報に基づいてスペクトルのインターリーブを行なうスペクトルインターリーブ部と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
このように、各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルのインターリーブを行なうことから、例えば、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、通信先の無線通信装置側でスペクトルを元の配置に戻すことにより、高い電力を有する送信スペクトルと低い電力を有する送信スペクトルが混在する場合においても、良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。
【００１５】
（２）本発明に係る無線通信装置において、前記並び替え決定部は、周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを、複数の隣接するスペクトルから構成される複数のグループに分割し、各グループを構成するスペクトルの平均電力を算出し、算出した各グループの平均電力と伝搬路状況とを考慮してグループ単位のスペクトルの並び替え情報を決定することを特徴としている。
【００１６】
このように、各グループの平均電力と伝搬路状況とを考慮してグループ単位でスペクトルのインターリーブが行なわれるので、インターリーブを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性を得ることが可能となると共に、サブキャリア単位でインターリーブを行なう場合と比較してPAPR特性の劣化を低減できる可能性がある。また、通信先の無線通信装置へ通知する並び替え情報の情報量を削減することが可能となる。
【００１７】
（３）本発明の無線通信装置は、前記グループを構成するスペクトル数を決定するグループ内スペクトル数決定部を備え、送信電力または通信先の無線通信装置との距離に応じて前記グループを構成するスペクトル数を変更することを特徴としている。
【００１８】
このように、送信電力または通信先の無線通信装置との距離に応じてグループを構成するスペクトル数が変更されるので、例えば、送信電力または通信先の無線通信装置との距離に応じて柔軟にグループ数を調整することが可能となる。
【００１９】
（４）本発明の無線通信装置において、前記グループ内スペクトル数決定部は、送信電力が高い場合または通信先の無線通信装置との距離が遠い場合に前記グループを構成するスペクトル数をより多くすることを特徴としている。
【００２０】
このように、送信電力が高い場合または通信先の無線通信装置との距離が遠い場合にグループを構成するスペクトル数をより多くすることから、例えば、本無線通信装置が基地局装置である通信先の無線通信装置から離れた地点に位置し高い送信電力を要する等、非線形増幅器により信号に歪が生じる可能性が高くなる場合にグループ数を減らすことができるので、ＰＡＰＲ特性の劣化を抑え、非線形増幅器による歪の影響を受けないようにすることが可能となる。
【００２１】
（５）本発明の無線通信装置において、前記並び替え決定部は、周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルのうち、並び替えの対象となるスペクトル数またはスペクトルのグループ数を制限することを特徴としている。
【００２２】
このように、並び替えの対象となるスペクトル数またはスペクトルのグループ数が制限されるので、通信先の無線通信装置へ通知する並び替え情報の情報量を削減することが可能となる。
【００２３】
（６）本発明に係る無線通信装置において、前記並び替え決定部は、高い電力を有するスペクトルをより良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させる前記並び替え情報を決定することを特徴としている。
【００２４】
このように、高い電力を有するスペクトルをより良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させる並び替え情報が決定されるので、高い電力を有するスペクトルから順に高い受信電力が得られるサブキャリアへ割り当てられるようにインターリーブすることが可能となり、インターリーブを施さない場合と比較して良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。
【００２５】
（７）本発明の無線通信装置において、前記並び替え決定部は、周波数領域の信号に変換した信号の各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルをシフトする並び替え情報を決定し、前記スペクトルインターリーブ部は、前記並び替え決定部において決定された並び替え情報に基づいてスペクトルのシフトを行なうことを特徴としている。
【００２６】
このように、各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルをシフトさせることから、例えば、最も高い電力を有するスペクトルを最も高い電力の得られる伝搬路で伝送させることにより、シフトを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性を得ることが可能となる。また、隣接するスペクトルの配置が維持されるので、元のスペクトルの連続性が保たれ、ＰＡＰＲ特性の劣化が生じないようにすることが可能となる。さらに、通信先の無線通信装置へ通知する並び替え情報の情報量を削減することが可能となる。
【００２７】
（８）本発明の無線通信装置において、前記並び替え決定部は、周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルのうち最も高い電力を有するスペクトルを最も良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させる前記並び替え情報を決定することを特徴としている。
【００２８】
このように、最も高い電力を有するスペクトルを最も良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させる並び替え情報が決定されるので、最も高い電力を有するスペクトルを最も良い伝搬路状況のサブキャリアへ割り当てられるようにシフトすることが可能となり、シフトを施さない場合と比較して良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。
【００２９】
（９）本発明の無線通信装置において、前記並び替え決定部は、送信フレーム内における各スペクトルまたは各グループの平均電力を算出することを特徴としている。
【００３０】
このように、送信フレーム内のおける各スペクトルまたは各グループの平均電力が算出されることから、送信フレーム内で平均的に高い電力を有するスペクトルをより高い受信電力の得られる伝搬路において伝送できるので、並び替えを行なわない場合と比較して良好な受信特性を得ることができ、また、通信先の無線通信装置へ通知すべき並び替え情報の情報量を大幅に削減することが可能となる。
【００３１】
（１０）本発明の無線通信装置は、受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する無線通信装置であって、通信先の無線通信装置で並び替えたスペクトルの並び替え情報に基づいて、周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを元の配置に復元するスペクトルデインターリーブ部を備えることを特徴としている。
【００３２】
このように、通信先の無線通信装置で並び替えたスペクトルの並び替え情報に基づいて周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを元の配置に復元することから、例えば、通信先の無線通信装置で高い電力を有するスペクトルをより良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させるように並び替えた場合においても、当該スペクトルを元の配置に復元することができる。このため、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。
【００３３】
（１１）また、本発明の無線通信システムは、送信データを時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する時間／周波数変換部と、周波数領域の信号に変換した信号の各スペクトルが有する電力を算出し、算出した各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルの並び替え情報を決定する並び替え決定部と、前記並び替え決定部において決定された並び替え情報に基づいてスペクトルのインターリーブを行なうスペクトルインターリーブ部と、インターリーブ後のスペクトルをサブキャリアに割り当てて伝送を行なう無線送信装置と、前記無線送信装置から送信された信号を受信し、前記無線送信装置で並び替えたスペクトルの並び替え情報に基づいて、信号のスペクトルを元の配置に復元するスペクトルデインターリーブ部を備える無線受信装置と、から構成される。
【００３４】
このように、無線送信装置において、各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルのインターリーブを行なうことから、例えば、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、通信先の無線受信装置側でスペクトルを元の配置に戻すことにより、高い電力を有する送信スペクトルと低い電力を有する送信スペクトルが混在する場合においても、良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。また、無線受信装置において、通信先の無線送信装置で並び替えたスペクトルの並び替え情報に基づいて周波数領域の信号に変換した信号のスペクトルを元の配置に復元することから、例えば、通信先の無線送信装置で高い電力を有するスペクトルをより良い伝搬路状況のサブキャリアで伝送させるように並び替えた場合においても、当該スペクトルを元の配置に復元することができる。このため、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルのインターリーブを行なうことから、例えば、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、通信先の無線通信装置側でスペクトルを元の配置に戻すことにより、高い電力を有する送信スペクトルと低い電力を有する送信スペクトルが混在する場合においても、良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態では、伝搬路状況と送信スペクトルの電力分布を考慮して、高い送信電力を有する送信スペクトルから順に高い受信電力が得られるサブキャリアへ割り当てられるようにインターリーブする手法について示す。
【００３７】
まず、本実施形態によるスペクトルインターリーブの概念図を図１に示す。図１は周波数選択性フェージング環境下の受信レベルとＳＣ‐ＦＤＭＡ方式（Ｌｏｃａｌｉｚｅｄ配置）の送信信号スペクトルの一例を示したものであり、左側はインターリーブ前を右側はインターリーブ後をそれぞれ示している。但し、ここでは、ＤＦＴポイント数（送信スペクトルを割り当てるサブキャリア数）は８とし、１シンボル分の送信スペクトルのみを示している。また、受信レベルの上に記載している数字は、受信レベルの高い順に１から付したものである。
【００３８】
図１の左図では、ｆ５に示すような高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ丸８の伝搬路（サブキャリア）において伝送される様子が示されており、このような場合には受信特性が劣化してしまう。これに対し、本実施形態におけるインターリーブ方法を用いる場合には、図１の右図に示すようなスペクトルの配置に並び替えが行なわれる。このスペクトルの並び替えは、高い電力を有するスペクトルがより高い受信電力の得られる伝搬路において伝送されるように行なわれるため、例えば、最も高い送信電力のスペクトル（ｆ５）が最も高い受信電力の得られる丸１の伝搬路において伝送されることとなる。また、２番目に高い送信電力のスペクトル（ｆ２）は２番目に高い受信電力の得られる丸２の伝搬路において、最も低い送信電力のスペクトル（ｆ３）は最も低い受信電力となる丸８の伝搬路において伝送されることとなる。
【００３９】
このような並び替えを施されて送信された信号に対し、受信側では、送信側で並び替えられたスペクトルを元の配置に戻してから復調の処理を行なう。このような並び替えを行なうことにより、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、並び替えを行なわない場合と比較して良好な受信特性を得ることができる。
【００４０】
この図１では、１シンボル分の電力分布に基づいてスペクトルの並び替えを行なう例を示しており、複数シンボルが連続して（フレーム化されて）伝送される場合にも、シンボル毎に異なる電力分布に応じてそれぞれ異なる並び替えを行なうことにより良好な受信特性を得ることができる。しかし、先に述べたように受信側では送信側で並び替えたスペクトルを元の配置に戻す処理を行なうことから、並び替えに関する情報を送信側から受信側へ通知する必要があり、シンボル毎に異なる並び替えを行なう場合には多くの並び替え情報を受信側へ通知しなければならなくなってしまう。このように、多くの並び替え情報量を受信側へ通知することは伝送効率の低下を招くため望ましくない。そこで、連続する複数シンボルをフレーム化して伝送する場合には、フレーム内で各送信スペクトルの平均電力を算出し、算出した平均電力に基づいて並び替えを行なうようにしてもよい。このような制御を行なうことにより、シンボル毎に最適な並び替えを行なうことはできないものの、フレーム内で平均的に高い電力を有するスペクトルをより高い受信電力の得られる伝搬路において伝送できるため、並び替えを行なわない場合と比較して良好な受信特性を得ることができ、さらに受信側へ通知すべき並び替え情報量を大幅に削減することができる。
【００４１】
ここで、本実施形態における端末装置の構成を図２に示す。図２に示すように、本実施形態における端末装置は、符号部１００、変調部１０１、Ｓ／Ｐ変換部１０２、ＤＦＴ部１０３、並び替え決定部１０４、スペクトルの配置変換を行なうスペクトルインターリーブ部１０５、サブキャリアマッピング部１０６、ＩＦＦＴ部１０７、Ｐ／Ｓ変換部１０８、ＣＰ挿入部１０９、Ｄ／Ａ変換部１１０、無線部１１１、送信アンテナ部１１２、受信アンテナ部１１３、無線部１１４、Ａ／Ｄ変換部１１５および受信部１１６から構成される。
【００４２】
この端末装置では、まず、符号部１００において送信データの誤り訂正符号化が行なわれ、変調部１０１において変調が施される。次に、変調された送信信号はＳ／Ｐ変換部１０２においてシリアル・パラレル変換された後、ＤＦＴ部１０３において周波数領域の信号に変換される。このように周波数領域の信号に変換された信号は、並び替え決定部１０４とスペクトルインターリーブ部１０５へ送られる。
【００４３】
並び替え決定部１０４では、各スペクトルの電力が算出され、算出された電力と受信側から通知されたマッピング情報（どのサブキャリアを使用してよいかを示す情報）および受信レベル情報を基にスペクトルの並び替え情報が生成される。先に述べたように、この時の各スペクトルの電力はシンボル毎に算出するものとしてもよいが、受信側へ通知する情報を削減するために、フレーム内で平均化したものでもよい。また、本実施形態では、高い電力を有するスペクトルが高い受信電力の得られる伝搬路において伝送されるように、並び替え決定部１０４において並び替え情報が生成される。
【００４４】
並び替え決定部１０４において生成された並び替え情報はスペクトルインターリーブ部１０５に送られ、この並び替え情報に基づいて、ＤＦＴ部１０３の出力信号に対するインターリーブが行なわれる。また、並び替え情報は受信側へ通知する必要があるため、その他の制御情報（変調方式等を示す情報）と共に送信される。但し、並び替え情報等の制御情報には本発明によるスペクトルのインターリーブは施されない。
【００４５】
スペクトルインターリーブ部１０５においてスペクトルのインターリーブを施された信号は、次に、サブキャリアマッピング部１０６において、伝送に用いるサブキャリアにマッピングされる。この時のマッピングは、基地局装置から通知されたマッピング情報に基づいて行なわれ、伝送に用いられないサブキャリアにはゼロが挿入される。本実施形態では、このマッピングとして、図１に示すようなＬｏｃａｌｉｚｅｄ配置について記載しているが、これに限らず、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ配置を用いてもよい。
【００４６】
サブキャリアマッピング部１０６において伝送に用いられるサブキャリア上にマッピングされた送信信号は、次に、ＩＦＦＴ部１０７に入力され、周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換される。そして、Ｐ／Ｓ変換部１０８を経由して、ＣＰ挿入部１０９においてＣＰが挿入され、Ｄ／Ａ変換部１１０においてアナログ信号に変換された後、無線部１１１において無線周波数帯域信号にアップコンバートされ、送信アンテナ部１１２から送信される。
【００４７】
このような端末装置の構成とすることにより、伝搬路状況と送信スペクトルを考慮して、高い送信電力を有する送信スペクトルから順に高い受信電力が得られるサブキャリアへ割り当てられるようにインターリーブすることが可能となり、インターリーブを施さない場合と比較して良好な誤り率特性を得ることができる信号を送信することができる。
【００４８】
次に、本実施形態における基地局装置の構成を図３に示す。図３に示すように、本実施形態における基地局装置は、アンテナ部２００、無線部２０１、Ａ／Ｄ変換部２０２、同期部２０３、ＣＰ除去部２０４、Ｓ／Ｐ変換部２０５、ＦＦＴ部２０６、サブキャリアデマッピング部２０７、等化部２０８、スペクトルの配置を復元するスペクトルデインターリーブ部２０９、ＩＤＦＴ部２１０、復調・誤り訂正復号部２１１、スケジューリング部２１２、送信部２１３、Ｄ／Ａ変換部２１４、無線部２１５およびアンテナ部２１６から構成される。
【００４９】
この基地局装置では、図１に示す端末装置から送信された信号をアンテナ部２００で受信し、受信された信号は無線部２０１にてＡ／Ｄ変換可能な周波数に変換された後、Ａ／Ｄ変換部２０２においてディジタル信号に変換される。次いで、同期部２０３にてシンボル同期が確立され、ＣＰ除去部２０４においてシンボル毎にＣＰが除去された後、Ｓ／Ｐ変換部２０５を経由してＦＦＴ部２０６において時間領域の信号が周波数領域の信号に変換される。
【００５０】
ＦＦＴ部２０６の出力は、複数の端末から送信された信号が周波数分割多重されたものであるため、スケジューリング部２１２で事前に決められたマッピング情報を基に、サブキャリアデマッピング部２０７において端末装置毎の使用サブキャリアがまとめられた後、等化部２０８において、端末装置毎にまとめられた受信サブキャリアに対する周波数領域での等化処理が行なわれる。
【００５１】
等化部２０８の出力信号は、スペクトルデインターリーブ部２０９へ送られ、データに先立ってその他の制御情報と共に復号された並び替え情報に基づいて、スペクトルのデインターリーブが行なわれる。このデインターリーブにより、送信側でインターリーブされる前のスペクトル配置に戻され、スペクトルデインターリーブ部２０９の出力信号はＩＤＦＴ部２１０において周波数領域から時間領域の信号に変換される。
【００５２】
そして、復調・誤り訂正復号部２１１において端末装置毎の送信データの再生が行なわれることとなる。また、端末装置から送信データ信号と共に送信される受信レベル測定用信号は、ＦＦＴ部２０６からスケジューリング部２１２へ送られ、スケジューリング部２１２において各端末の伝搬状況を考慮したスケジューリング（サブキャリアのマッピング情報の決定）に用いられる。
【００５３】
スケジューリング部２１２において決定されたマッピング情報は、送信部２１３において変調等が施され、Ｄ／Ａ部２１４、無線部２１５等を経由した後、アンテナ部２１６から各端末へ送信される。そして、このマッピング情報は、次フレーム以降の端末側の送信に利用される。また、スケジューリング部２１２において各端末がそれぞれ使用することが決定されたサブキャリア（伝搬路）の受信レベルに関する情報も各端末へ通知される。この情報と送信スペクトルの電力に基づいて端末側でスペクトルのインターリーブが行なわれることとなる。
【００５４】
このような基地局の装置構成とすることにより、図２に示す端末装置においてスペクトルのインターリーブを施された信号を受信し、正しく復調することができる。
【００５５】
ここで、本実施形態においては、図１に示すように、各スペクトルの電力と伝搬路状況を考慮して、全てのスペクトルに対して並び替えを行なう（全てのスペクトルが並び替えの対象となる）形態について示したが、これとは異なり、高い電力を有する上位いくつかのスペクトルのみを並び替えの対象とする形態としてもよい。この場合、対象となるスペクトルの間で、各スペクトルの電力と伝搬路状況を考慮した並び替えが行なわれることとなる。また、伝搬路状況を考慮して、最も高い電力を有するスペクトルと最も低い電力のスペクトルのみを入れ替えるといったインターリーブを行なってもよい。このように、並び替えの対象となるスペクトル数を制限することにより、受信側へ通知する並び替え情報量を削減することができる。
【００５６】
このように、本実施形態に係る無線通信装置によれば、各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルのインターリーブを行なうようにしたことから、例えば、高い電力を有するスペクトルが受信電力の落ち込んだ伝搬路において伝送される確率を低減することができるため、良好な受信特性（誤り率特性）を得ることが可能となる。ここでは、各スペクトルの電力を算出し、電力に応じた並び替えを行なう例を示したが、これに限らず、各スペクトルの包絡線、大きさを基に並び替えを決定してもよい。
【００５７】
（第２の実施形態）
第１の実施形態において示したスペクトルのインターリーブを行なうことにより、高い送信電力を有する送信スペクトルをより高い受信電力が得られるサブキャリアへ割り当てることが可能となるため良好な誤り率特性を得ることができるが、スペクトルをばらばらに並び替えるため受信側へ通知する並び替え情報が多くなってしまう。そこで、本実施形態では、いくつかのスペクトルをまとめてグループ化し、グループ単位でインターリーブを行なうことにより、少ない並び替え情報で、インターリーブを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性を得ることができる手法について示す。
【００５８】
本実施形態によるグループ単位のスペクトルインターリーブの概念図を図４に示す。但し、図４の左側は図１の左側と同じ図であり、ここでは２スペクトルずつグループ化される例を示している。また、ここでは平均電力のより高いスペクトルグループがより高い受信電力が得られる伝搬路で伝送されるようインターリーブを行なうものとする。
【００５９】
図４に示すように、本実施形態によるインターリーブでは、グループ内のスペクトルの配置は変更されず、グループの平均電力と伝搬路状況を考慮したグループ単位での並び替えが行なわれる。例えば、図１では、ｆ５とｆ６のグループが最も高い電力を有するため、最も高い平均受信電力の得られる丸１と丸３の伝搬路において伝送されるよう並び替えられる。また、２番目に高い電力を有するｆ１とｆ２のグループは、２番目に高い平均受信電力の得られる丸５と丸２の伝搬路において伝送されることとなる。ｆ７とｆ８のグループは、第１の実施形態では、ｆ７が丸４へ、ｆ８が丸７へそれぞれ並び替えられていたが、本実施形態では、グループ内の配置を維持したままｆ７が丸７へ、ｆ８が丸４へと割り当てられることとなる。
【００６０】
このようにグループ単位でインターリーブを行なうことにより、第１の実施形態と比較して柔軟な並び替えが行なえないため誤り率特性はやや劣化するものの、インターリーブを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性が得られ、受信側へ通知する並び替え情報量を削減することもできる。さらに、本実施形態によるグループ化を行なう場合にも、第１の実施形態で示したような、インターリーブを行なうグループ数に制限をつけることも可能である。
【００６１】
このようなグループ単位のスペクトルインターリーブを行なう端末装置は、図２に示す構成で実現できる。但し、並び替え決定部１０４では、各スペクトルグループの平均電力を算出し、算出された各グループの平均電力と受信側より通知された伝搬路状況を考慮してグループ単位の並び替え情報が生成される。また、スペクトルインターリーブ部１０５では、並び替え決定部１０４で生成されたグループ単位の並び替え情報にしたがって、グループ単位のインターリーブが行なわれることとなる。
【００６２】
本実施形態における基地局装置も、図３に示す構成で実現できる。但し、スペクトルデインターリーブ部２０９におけるデインターリーブはグループ単位で行なわれることとなる。この場合には、スケジューリング部２１２において各端末がそれぞれ使用することが決定されたサブキャリア（伝搬路）の受信レベルに関する情報も、グループ化してから各端末へ通知してもよい。このような端末および基地局の装置構成とすることにより、グループ単位でスペクトルのインターリーブを施した信号を送受信し、正しく復調することができる。
【００６３】
さらに、ひとつのグループを構成するスペクトル数を端末毎に異なる値に設定可能な構成としてもよい。これは、インターリーブを行なうグループ数が多い場合にはＰＡＰＲ特性が劣化するため、例えば、端末が基地局から離れた地点に位置し高い送信電力を要する等、非線形増幅器により信号に歪が生じる可能性が高くなる場合に、グループを構成するスペクトル数を多くしてグループ数を減らすことによりＰＡＰＲ特性の劣化を抑え、非線形増幅器による歪の影響を受けないようにすることができるものである。このような端末装置の構成を図５に示す。
【００６４】
図５に示すように、グループを構成するスペクトル数を適応的に制御してグループ単位でのスペクトルインターリーブを行なう端末装置は、図２に示す端末装置にグループ内スペクトル数決定部１１７が追加された構成となっている。このグループ内スペクトル数決定部１１７には、受信部１１６において測定された受信信号（基地局から送信された信号）のレベルに関する情報が送られ、受信レベルに基づくグループ内スペクトル数の決定が行なわれる。
【００６５】
この時、測定された受信レベルが高い場合には、基地局から近く、端末の送信電力がさほど必要ない状況であると判断され、グループを構成するスペクトル数を少なく設定する。一方、測定された受信レベルが低い場合には、基地局から遠く、高い送信電力が端末において必要であると判断され、低いＰＡＰＲ特性が得られるようにグループを構成するスペクトル数を多くする。グループ内スペクトル数決定部１１７においてこのような制御を行なうことにより、端末の位置に応じたスペクトルのグループ化とグループ単位でのインターリーブを行なうことができる。
【００６６】
このように決定されたグループを構成するスペクトル数に関する情報は、並び替え情報等の制御情報と共に符号部１００へ送られ、符号化等の処理を施されて受信側へ通知される。受信側では、通知された並び替え情報とグループ内スペクトル数の情報にしたがって、送信側でのインターリーブ前の信号と同じスペクトル配置に戻し正しく復調を行なうことができる。
【００６７】
本実施形態では、基地局から送信される信号の受信電力（基地局からの距離）に応じてグループを構成するスペクトル数を変更する例について示したが、これに限らず、端末が低消費電力モードとなっている場合にグループを構成するスペクトル数を多く設定する制御を行なってもよい。また、グループを構成するスペクトル数を基地局側で決定し、端末へ通知する構成としてもよい。
【００６８】
このように、本実施形態の無線通信装置によれば、各グループの平均電力と伝搬路状況とを考慮してグループ単位でスペクトルのインターリーブを行なうようにしたので、このようなインターリーブを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性を得ることが可能となると共に、通信先の無線通信装置へ通知する並び替え情報の情報量を削減することが可能となる。
【００６９】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、いくつかのスペクトルをグループ化し、グループ単位でインターリーブを行なう構成について示したが、本実施形態では、全送信スペクトルをグループとして扱う例について示す。グループ内でスペクトルの配置を入れ替えることはできないため、このように全送信スペクトルをグループとして扱う場合には、伝搬路状況に応じてスペクトルをシフトすることになる。
【００７０】
このシフトは、例えば、最も高い電力を有するスペクトルが最も高い受信電力で受信される伝搬路で伝送されるように、隣り合うスペクトルの関係を維持したまま横へずらす処理である。このような制御を行なうことにより、スペクトルのインターリーブまたはシフトを全く行なわないＳＣ‐ＦＤＭＡ方式の信号と同じＰＡＰＲ特性を維持しつつ、より良い誤り率特性を得ることができる。
【００７１】
このスペクトルシフトの概要を図６に示す。図６の左側は図１、図４の左側と同じ図となっている。図６の左側に示すような伝搬路状況とスペクトルの場合に本実施形態によるスペクトルのシフトを適用すると、最も高い電力を有するｆ５のスペクトルが、最も高い受信電力の得られる丸１の伝搬路で伝送されるように２サブキャリア分だけ左へずらす処理が行なわれる。但し、この時、ｆ１とｆ２はその順序を維持したまま、ｆ７とｆ８が配置されていたところにずれることとなり、図６の右側に示すようなスペクトルの配置となる。
【００７２】
このように全送信スペクトルをグループとしてまとめてシフトを行なうことにより、最も高い受信電力を有するスペクトルが最も高い受信電力の得られる伝搬路で伝送されるよう制御することができ、さらに、隣接するスペクトルの入れ替えを行なわないため元のスペクトルの連続性が保たれ、ＰＡＰＲ特性の劣化が生じないようにすることができる。
【００７３】
また、受信側へはシフト量のみを通知すればよいため、並び替えに関する情報量を大きく削減することができる。また、本実施形態では、最も高い電力を有するスペクトルが、最も高い受信電力の得られる伝搬路で伝送されるようにシフトを行なう例について示したが、これとは異なり、最も低い電力を有するスペクトルが、最も低い受信電力の得られる伝搬路で伝送されるようにシフトを行なう場合にも同様の効果を得ることができる。
【００７４】
このようなスペクトルのシフトを行なう端末装置は図５に示す構成で実現することができる。但し、グループ内のスペクトル数として送信スペクトルの数が設定され、スペクトルインターリーブ部１０５では、先に述べたスペクトルのシフトが行なわれることとなる。第２の実施形態で述べたように、送信電力が特に高い端末において本実施形態によるスペクトルのシフトを行なう制御が有効であり、第１、第２の実施形態によるインターリーブとの切り替えを各端末の状況に応じて行なうといったこともできる。
【００７５】
このように、本実施形態の無線通信装置によれば、各スペクトルの電力と伝搬路状況とを考慮してスペクトルをシフトさせるようにしたことから、例えば、最も高い電力を有するスペクトルを最も高い電力の得られる伝搬路で伝送させることにより、シフトを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性を得ることが可能となる。また、隣接するスペクトルの配置が維持されるので、元のスペクトルの連続性が保たれ、ＰＡＰＲ特性の劣化が生じないようにすることが可能となる。さらに、通信先の無線通信装置へ通知する並び替え情報の情報量を削減することが可能となる。
【００７６】
ここで、第１、第２、第３の実施形態によるスペクトルのインターリーブまたはシフトを行なった場合の誤り率特性の一例を図７に示す。但し、これは、用いるＤＦＴのポイント数（サブキャリア）を１６、伝搬路の遅延分散を３００ｎｓとした場合の特性である。また、第２の実施形態の特性は、グループを構成するスペクトル数を４とした場合のものである。図７より、いずれの方法を用いる場合にも、スペクトルのインターリーブまたはシフトを行なわない場合と比較して良好な誤り率特性が得られることがわかる。
【００７７】
本発明は、上記実施形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。また、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスペクトルインターリーブの概念図である。
【図２】第１の実施形態に係る端末装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るスペクトルインターリーブの概念図である。
【図５】第２の実施形態に係る端末装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るスペクトルシフトの概念図である。
【図７】本発明の第１、第２、第３の実施形態によるスペクトルのインターリーブまたはシフトを行なった場合の誤り率特性の一例を示す図である。
【図８】ＳＣ‐ＦＤＭＡ方式をアップリンクの伝送に用いた場合の端末装置の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の端末装置から送信される信号を受信する基地局装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１００  符号部
１０１  変調部
１０２  Ｓ／Ｐ変換部
１０３  ＤＦＴ部
１０４  並び替え決定部
１０５  スペクトルインターリーブ部
１０６  サブキャリアマッピング部
１０７  ＩＦＦＴ部
１０８  Ｐ／Ｓ変換部
１０９  ＣＰ挿入部
１１０  Ｄ／Ａ変換部
１１１  無線部
１１２  送信アンテナ部
１１３  受信アンテナ部
１１４  無線部
１１５  Ａ／Ｄ変換部
１１６  受信部
１１７  グループ内スペクトル数決定部
２００  アンテナ部
２０１  無線部
２０２  Ａ／Ｄ変換部
２０３  同期部
２０４  ＣＰ除去部
２０５  Ｓ／Ｐ変換部
２０６  ＦＦＴ部
２０７  サブキャリアデマッピング部
２０８  等化部
２０９  スペクトルデインターリーブ部
２１０  ＩＤＦＴ部
２１１  復調・誤り訂正復号部
２１２  スケジューリング部
２１３  送信部
２１４  Ｄ／Ａ変換部
２１５  無線部
２１６  アンテナ部
【図１】
0005020043.tif 000002
【図２】
0005020043.tif 000003
【図３】
0005020043.tif 000004
【図４】
0005020043.tif 000005
【図５】
0005020043.tif 000006
【図６】
0005020043.tif 000007
【図７】
0005020043.tif 000008
【図８】
0005020043.tif 000009
【図９】
0005020043.tif 000010