JP4422682B2

JP4422682B2 - マルチキャリア通信装置、マルチキャリア通信システム、および送信電力制御方法

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Application number: JP2005513193A
Authority: JP
Inventors: 勇吉井
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Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2010-02-24
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Description

本発明は、マルチキャリア通信装置、マルチキャリア通信システム、および送信電力制御方法に関し、特に、複数のサブキャリアの送信電力を個別に制御するマルチキャリア通信装置、マルチキャリア通信システム、および送信電力制御方法に関する。

近年、移動体通信においては、音声以外に画像やデータなどの様々な情報が伝送の対象になっている。これに伴って、高信頼かつ高速な伝送に対する必要性がさらに高まっている。しかしながら、移動体通信において高速伝送を行う場合、マルチパスによる遅延波の影響が無視できなくなり、周波数選択性フェージングにより伝送特性が劣化する。

周波数選択性フェージング対策技術の一つとして、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式に代表されるマルチキャリア通信が注目されている。マルチキャリア通信は、周波数選択性フェージングが発生しない程度に伝送速度が抑えられた複数のサブキャリアを用いてデータを伝送することにより、高速伝送を行う技術である。特に、ＯＦＤＭ方式は、データが配置される複数のサブキャリアの周波数が相互に直交しているため、マルチキャリア通信の中でも最も周波数利用効率が高く、また、比較的簡単なハードウエア構成で実現できる。このため、ＯＦＤＭ方式は、第４世代移動体通信に採用される通信方式の候補として注目されており、様々な検討が加えられている。

例えば非特許文献１では、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access：符号分割多元接続）方式の通信で一般に用いられる送信電力制御をＯＦＤＭ方式に適用することが検討されている。この非特許文献１では、複数のサブキャリアの送信電力を個別に制御する技術が記載されている。

サブキャリアの送信電力を個別に制御する動作について、図１Ａおよび図１Ｂを参照して具体的に例を挙げて説明する。

図１Ａは、送信電力制御を行う前の各サブキャリアの電力を示す図である。ここでは、互いに直交する周波数ｆ₁〜ｆ₆の６個のサブキャリアの送信電力を制御する場合について説明する。

各サブキャリアの電力をそれぞれ、例えば周波数ｆ₁のサブキャリアは１０、周波数ｆ₂のサブキャリアは８、周波数ｆ₃のサブキャリアは６、周波数ｆ₄のサブキャリアは５、周波数ｆ₅のサブキャリアは３、周波数ｆ₆のサブキャリアは２とする。また、送信データはＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式により変調されているものとする。

以上のような条件の下で、受信装置において所望のＳＩＲ（Signal to Interference Ratio：所望波対干渉波比）が得られる１ビットあたりの目標送信電力を３とすると、送信データはＱＰＳＫ方式で変調されているため、１シンボル（すなわち、２ビット）の目標送信電力は６である。この目標送信電力は、送信装置および受信装置のどちらでも決定することができる。

送信装置で決定される場合は、周波数ｆ₁〜ｆ₆のすべてのサブキャリアの受信装置における受信電力が送信装置へフィードバックされ、これらの受信電力を基に伝搬路における損失が考慮されて目標送信電力が決定される。

一方、受信装置で決定される場合は、受信装置における受信電力から送信装置における目標送信電力が決定され、サブキャリアごとの送信電力が目標送信電力となるように、それぞれのサブキャリアに関する送信電力制御コマンド（以下、「ＴＰＣ（Transmission Power Control）コマンド」と略記する）が送信装置へフィードバックされる。

そして、送信装置は、自装置で決定した目標送信電力または受信装置からフィードバックされたサブキャリアごとのＴＰＣコマンドに応じて、図１Ｂに示すように、各サブキャリアの送信電力が目標送信電力である６となるように制御する。

すなわち、周波数ｆ₁のサブキャリアの電力を４低下させ、周波数ｆ₂のサブキャリアの電力を２低下させ、周波数ｆ₃のサブキャリアの電力は変動させず、周波数ｆ₄のサブキャリアの電力を１増加させ、周波数ｆ₅のサブキャリアの電力を３増加させ、周波数ｆ₆の電力を４増加させる。

このような送信電力制御を行うことにより、マルチキャリア通信に特有のピーク電力の発生を抑圧することができるとともに、受信装置においては、所望のＳＩＲを達成することができる。
吉識，三瓶，森永：「ＯＦＤＭサブキャリア適応変調システムにおけるマルチレベル送信電力制御適用時の特性」，信学技報 TECHNICAL REPORT OF IEICE. SSE2000-71，RCS2000-60(2000-07)，pp.63-68

しかしながら、サブキャリアごとの送信電力を個別に制御する場合、受信装置は、各サブキャリアの受信電力または各サブキャリアに関するＴＰＣコマンドをフィードバックする必要が生じて、受信装置から送信装置へ向かう回線の回線容量を圧迫するという問題がある。特に、サブキャリア数が多くなった場合には、フィードバックする情報は膨大な量になる。

また、この送信電力制御においては、上述のように、例えば周波数ｆ₁のサブキャリアの電力は４低下し、周波数ｆ₆のサブキャリアの電力は４増加して各サブキャリアの電力が目標送信電力となるように制御される。ここで、周波数選択性フェージングの変動が大きい場合などは、送信電力制御前の各サブキャリアの電力から目標送信電力への変動幅が大きくなることがあり、例えばダイナミックレンジが大きい増幅器などが必要となることがある。

さらに、ＴＰＣコマンドによって送信電力制御する場合は、送信電力はＴＰＣコマンドの制御幅ずつ増減するため、目標送信電力への変動幅が大きくなると、送信電力が目標送信電力へ収束するまでに長時間を要してしまう。

本発明の目的は、以上の課題を考慮し、フィードバックが必要な情報量を低減しつつ、送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができるマルチキャリア通信装置、マルチキャリア通信システム、および送信電力制御方法を提供することである。

本発明の態様に一つに係るマルチキャリア通信装置は、複数のサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組に、互いに対応する送信シンボルを重畳する重畳手段と、前記送信シンボルが重畳された前記サブキャリアの組の合成送信電力を制御する制御手段と、前記合成送信電力が制御されて得られたマルチキャリア信号を送信する送信手段と、を有する構成を採る。すなわち、本発明の態様に一つでは、マルチキャリア信号に含まれる複数のサブキャリアを少数ずつのサブキャリアの組にして、各組のサブキャリアの合成電力を制御し、これらのサブキャリアに重畳される送信データのビットあたりの送信電力が目標送信電力となるようにする。

本発明によれば、フィードバックが必要な情報量を低減しつつ、送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができる。

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。

（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る受信装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示す受信装置は、無線受信部１００、ＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）除去部１０２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１０４、合成部１０６、復調部１０８、復号部１１０、受信電力測定部１１２、制御信号生成部１１４、および無線送信部１１６を有する。

無線受信部１００は、アンテナを介して信号を受信し、受信信号に対して所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。

ＧＩ除去部１０２は、受信信号に挿入されているガードインターバルを除去する。ガードインターバルとは、マルチキャリア信号の各シンボルについて、シンボルの末尾部分を先頭に複製して挿入した区間である。

ＦＦＴ部１０４は、受信信号を高速フーリエ変換し、サブキャリアごとのデータへ分離する。

合成部１０６は、後述するサブキャリアのペアに関する情報に従って、ペアとなっているサブキャリアを合成し、復調部１０８へ出力する。

復調部１０８は、合成されたサブキャリアのペアを復調し、復調データを復号部１１０へ出力する。

復号部１１０は、復調データを復号して、復号データを出力する。

受信電力測定部１１２は、受信信号の各サブキャリアの受信電力を測定し、測定結果を制御信号生成部１１４へ出力する。

制御信号生成部１１４は、自装置における受信電力が目標受信電力となるように、各サブキャリアの受信電力測定結果に従って後述する送信装置の送信電力制御を行うための制御信号を生成する。

具体的には、制御信号生成部１１４は、図３に示すようにサブキャリアペア決定部１１４２、目標電力記憶部１１４４、およびコマンド作成部１１４６を有する。

サブキャリアペア決定部１１４２は、マルチキャリア信号に含まれる複数のサブキャリアを２つ一組のペアにして、このサブキャリアのペアに関する情報を合成部１０６へ通知するとともに、各サブキャリアのペアの受信電力を合成し、得られた合成受信電力をコマンド作成部１１４６へ出力する。

ここで、サブキャリアのペアは、ペアとなったサブキャリアの周波数が互いに大きく異なっていることが好ましい。周波数が大きく異なるサブキャリアをペアとすることにより、周波数選択性フェージングによって、一方のサブキャリアが劣化しても、他方のサブキャリアはそれほど劣化しない可能性を高めることができる。

また、本実施の形態においては、サブキャリアのペアは、周波数に応じてあらかじめ決定されているものとするが、受信電力測定部１１２によって測定されたサブキャリアごとの受信電力に応じて調整した上で決定しても良い。サブキャリアのペアが可変となる場合は、決定されたサブキャリアのペアを後述する送信装置に通知する。

目標電力記憶部１１４４は、自装置におけるＳＩＲが所望のＳＩＲとなるような受信電力の目標電力を記憶している。目標電力としては、例えばビットあたりの受信電力が記憶されており、変調方式がＱＰＳＫであれば１シンボルに２ビット含まれるため、１シンボルの目標受信電力は、目標電力記憶部１１４４に記憶されている目標電力の２倍となる。同様に、変調方式が１６ＱＡＭであれば１シンボルに４ビット含まれるため、１シンボルの目標受信電力は、目標電力記憶部１１４４に記憶されている目標電力の４倍となる。そして、このような１シンボルの目標受信電力は、１サブキャリアの目標受信電力となる。さらに、サブキャリアのペアの目標受信電力は、１サブキャリアの目標受信電力の２倍となる。

コマンド作成部１１４６は、それぞれのサブキャリアのペアの合成受信電力と目標受信電力とを比較し、これら２つの受信電力の電力差を示すコマンドを作成し、作成されたコマンドを含む制御信号を生成する。このコマンドによって示される電力差は、各サブキャリアのペアの合成送信電力について必要な増減分を示しており、サブキャリアのペアの合成送信電力がこの電力差分だけ増加または減少すれば、自装置において受信されるサブキャリアのペアの合成受信電力が目標受信電力に等しくなると考えられる。

また、コマンドは、サブキャリアのペアに対応して作成されるため、全体としては、サブキャリア数の半数のコマンドが作成されることになる。

再び図２を参照すると、この図２に示す無線送信部１１６は、制御信号生成部１１４から出力される制御信号に対して所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、アンテナを介して送信する。

図４は、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。図４に示す送信装置は、符号化部２００、リピティション部２０２、変調部２０４、多重部２０６、Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel）変換部２０８、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部２１０、送信電力制御部２１２、ＧＩ挿入部２１４、無線送信部２１６、無線受信部２１８、および制御信号復号部２２０を有する。

符号化部２００は、送信データを符号化し、得られた符号化データをリピティション部２０２へ出力する。

リピティション部２０２は、符号化データを構成する各ビットを複製（リピティション）し、２倍の長さとなった符号化データを変調部２０４へ出力する。

変調部２０４は、リピティション部２０２から出力される符号化データを変調し、得られた変調データを多重部２０６へ出力する。本実施の形態においては、変調部２０４は、変調方式として１６ＱＡＭを用いる。したがって、４ビットが１シンボルとなるが、リピティション部２０２によってリピティションが行われるため、同一シンボルが２つずつ得られ、単位時間で伝送可能な情報量は、変調方式としてＱＰＳＫを用いる場合と同等となる。

多重部２０６は、変調部２０４から出力される変調データと既知のパイロットデータとを多重し、得られた多重シンボルをＳ／Ｐ変換部２０８へ出力する。

Ｓ／Ｐ変換部２０８は、多重シンボルをシリアル／パラレル変換し、複数系列の多重シンボルをＩＦＦＴ部２１０へ出力する。なお、Ｓ／Ｐ変換部２０８は、リピティションによって得られた２つの同一シンボルが同一のサブキャリアのペアに重畳されるようにシリアル／パラレル変換を行う。

ＩＦＦＴ部２１０は、Ｓ／Ｐ変換部２０８から出力される複数系列の多重シンボルを逆高速フーリエ変換し、複数のサブキャリアに重畳する。このとき、ＩＦＦＴ部２１０は、上述したように、ペアとなっているサブキャリアには同一の多重シンボルを重畳する。

送信電力制御部２１２は、受信装置から送信された制御信号に含まれる送信電力制御のためのコマンドに従って、各サブキャリアの送信電力を制御した上で、これらのサブキャリアを含むマルチキャリア信号をＧＩ挿入部２１４へ出力する。具体的には、送信電力制御部２１２は、サブキャリアのペアの合成電力を算出し、算出された合成電力を制御信号に含まれるコマンドが示す電力差分だけ増減させる。すなわち、送信電力制御部２１２は、例えばコマンドが電力を４増加させる旨を示す場合、ペアとなっているサブキャリアの電力をそれぞれ２ずつ増加させる。

ＧＩ挿入部２１４は、マルチキャリア信号の末尾部分のビットを複製して先頭に付加することにより、ガードインターバルを挿入する。

無線送信部２１６は、ガードインターバル挿入後のマルチキャリア信号に対して所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）を施し、アンテナを介して送信する。

無線受信部２１８は、受信装置から送信される制御信号をアンテナを介して受信し、所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）を施す。

制御信号復号部２２０は、受信された制御信号を復号し、この制御信号に含まれる送信電力制御のためのコマンドを送信電力制御部２１２へ出力する。

次いで、上記のように構成された本実施の形態に係る受信装置および送信装置による送信電力制御動作について、具体的に例を挙げながら説明する。

まず、図２に示す本実施の形態に係る受信装置の無線受信部１００によって、マルチキャリア信号が受信され、所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）が行われる。そして、マルチキャリア信号は、ＧＩ除去部１０２によってガードインターバルが除去され、ＦＦＴ部１０４によって高速フーリエ変換され、複数のサブキャリアに分離される。

複数のサブキャリアは、合成部１０６によって、制御信号生成部１１４内のサブキャリアペア決定部１１４２からの通知に従ってペアのサブキャリアが合成される。ペアとなっているサブキャリアには、同一のシンボルが重畳されるため、これらを合成することにより、互いのサブキャリアが受けるフェージングの影響を補うことができる。合成されたサブキャリアのペアは、復調部１０８によって復調され、復号部１１０によって復号され、復号データが得られる。

一方、受信電力測定部１１２によって、複数のサブキャリアの受信電力が測定される。測定された各サブキャリアの受信電力は、制御信号生成部１１４内のサブキャリアペア決定部１１４２へ出力される。

そして、サブキャリアペア決定部１１４２によって、あらかじめ決定されたサブキャリアのペアの合成受信電力が算出され、コマンド作成部１１４６へ出力される。また、このサブキャリアのペアの情報は、合成部１０６へ通知される。

サブキャリアのペアの合成受信電力は、コマンド作成部１１４６によって目標電力記憶部１１４４に記憶されている目標受信電力と比較され、合成受信電力と目標受信電力との電力差を示すコマンドが作成される。目標受信電力は、受信装置におけるＳＩＲが所望のＳＩＲとなるような受信電力であるため、作成されたコマンドに従って送信装置における送信電力を増減することにより、結果として受信電力が増減し、所望のＳＩＲが達成されるようになる。

コマンド作成部１１４６によって作成されたコマンドは、制御信号に含められた後、無線送信部１１６によって所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）が施され、アンテナを介して送信される。

ここで、コマンドは、サブキャリアのペアに対応して作成されるため、サブキャリアごとに送信電力制御のための情報がフィードバックされるのではなく、サブキャリア数の半数のコマンドがフィードバックされる。したがって、送信電力制御のためにフィードバックが必要な情報量を低減することができる。

また、本実施の形態においては、サブキャリアのペアについて合成受信電力と目標受信電力とを比較するものとしたが、必ずしもサブキャリアを２つ一組のペアにする必要は無く、３つ以上のサブキャリアを一組にして、その合成受信電力と目標受信電力とを比較するようにしても良い。３つ以上のサブキャリアを一組にした場合は、サブキャリアの各組について１つのコマンドが作成されるため、さらにフィードバックが必要な情報量を低減することができる。

本実施の形態に係る受信装置から送信された制御信号は、図４に示す本実施の形態に係る送信装置の無線受信部２１８によって受信され、所定の無線受信処理（ダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換など）が行われる。そして、制御信号は、制御信号復号部２２０によって復号され、制御信号に含まれるコマンドが送信電力制御部２１２へ出力される。

一方、この送信装置から送信される送信データは、符号化部２００によって符号化され、リピティション部２０２によってリピティションが行われる。リピティション部２０２によるリピティションは、符号化された送信データの各ビットを２倍に複製するように行われる。このようにリピティションが行われることにより、同一ビットをペアとなっているサブキャリア双方に重畳することができるようになる。つまり、本実施の形態においては、サブキャリアのペアの送信電力を制御するため、リピティション部２０２は各ビットを２倍に複製するが、３つのサブキャリアを一組にして送信電力を制御する場合は、リピティション部２０２は各ビットを３倍に複製する。

リピティションされた送信データは、変調部２０４によって１６ＱＡＭ方式で変調される。すなわち、符号化されたビットは、４ビットずつで１シンボルとなる。このとき、リピティション部２０２によってリピティションが行われるため、同一ビットが２つずつ変調される。このため、変調部２０４からは同一シンボルが２つずつ出力されることになる。したがって、変調部２０４は１６ＱＡＭ方式の変調を行うものの、単位時間で伝送可能な情報量は、ＱＰＳＫ方式で変調を行う場合と同じである。

また、サブキャリアのペアではなく、３つのサブキャリアを一組として送信電力制御する際には、変調部２０４によって６４ＱＡＭ変調が行われる場合に、単位時間で伝送可能な情報量がＱＰＳＫ方式で変調を行う場合と同じになる。

そして、変調されて得られた変調データは、多重部２０６によってパイロットデータと多重され、多重シンボルがＳ／Ｐ変換部２０８へ出力される。多重シンボルは、Ｓ／Ｐ変換部２０８によってシリアル／パラレル変換され、複数の多重シンボルが並列にＩＦＦＴ部２１０へ出力される。

Ｓ／Ｐ変換部２０８によるシリアル／パラレル変換は、２つの同一多重シンボルが、ペアとなっているサブキャリアにそれぞれ重畳されるように行われる。つまり、リピティションによって２つの同一多重シンボルが多重部２０６から出力されることになるが、Ｓ／Ｐ変換部２０８は、この同一多重シンボルが隣り合う周波数のサブキャリアに重畳されるようなシリアル／パラレル変換を行うのではなく、周波数が互いに大きく異なるペアのサブキャリアに重畳されるような変換を行う。

Ｓ／Ｐ変換部２０８から並列に出力された多重シンボルは、ＩＦＦＴ部２１０によって逆高速フーリエ変換され、複数のサブキャリアに重畳される。このとき、サブキャリアのペアには同一の多重シンボルが重畳される。そして、多重シンボルが重畳されたサブキャリアは、送信電力制御部２１２へ出力され、送信電力制御が行われる。

以下、送信電力制御部２１２の送信電力制御について、具体的に例を挙げて説明する。

図５Ａは、ＩＦＦＴ部２１０から出力されるサブキャリアの電力の例を示す図である。ここでは、それぞれ周波数がｆ₁〜ｆ₆の６つのサブキャリア＃１〜＃６が出力され、サブキャリア＃１の電力は１０、サブキャリア＃２の電力は８、サブキャリア＃３の電力は６、サブキャリア＃４の電力は５、サブキャリア＃５の電力は３、サブキャリア＃６の電力は２であるものとする。そして、ここでは、サブキャリア＃１とサブキャリア＃４、サブキャリア＃２とサブキャリア＃５、サブキャリア＃３とサブキャリア＃６がそれぞれサブキャリアのペアであるとする。上述したように、ペアとなっているサブキャリアには、同一の多重シンボルが重畳される。

上述の従来技術との比較を簡易に行うために、さらに、本実施の形態に係る受信装置において、サブキャリア＃１とサブキャリア＃４のペアについては合成送信電力を３減少させるコマンドが作成され、サブキャリア＃２とサブキャリア＃５のペアについては合成送信電力を１増加させるコマンドが作成され、サブキャリア＃３とサブキャリア＃６のペアについては合成送信電力を４増加させるコマンドが作成されるものとする。すなわち、各サブキャリアのペアの合成送信電力をそれぞれ１２とするようなコマンド、換言すれば、１サブキャリアあたりの送信電力が６となるようなコマンドが受信装置から送信される。

本実施の形態においては、サブキャリア＃１とサブキャリア＃４の合成送信電力を１２とするために、サブキャリア＃１の送信電力を８．５に、サブキャリア＃４の送信電力を３．５にそれぞれ減少させる。つまり、このサブキャリアのペアに対しては、合成送信電力を３減少させる旨のコマンドが受信装置から送信されるため、ペアとなっているサブキャリア＃１およびサブキャリア＃４の送信電力を１．５ずつ減少させる。

同様に、サブキャリア＃２とサブキャリア＃５の合成送信電力を１２とするために、サブキャリア＃２の送信電力を８．５に、サブキャリア＃５の送信電力を３．５にそれぞれ増加させる。つまり、このサブキャリアのペアに対しては、合成送信電力を１増加させる旨のコマンドが受信装置から送信されるため、ペアとなっているサブキャリア＃２およびサブキャリア＃５の送信電力を０．５ずつ増加させる。

さらに、サブキャリア＃３とサブキャリア＃６の合成送信電力を１２とするために、サブキャリア＃３の送信電力を８に、サブキャリア＃６の送信電力を４にそれぞれ増加させる。つまり、このサブキャリアのペアに対しては、合成送信電力を４増加させる旨のコマンドが受信装置から送信されるため、ペアとなっているサブキャリア＃３およびサブキャリア＃６の送信電力を２ずつ増加させる。

この結果、各サブキャリア＃１〜＃６の送信電力は、図５Ｂに示すようになる。この図５Ｂを図１Ｂと比較すると、図１Ｂについては各サブキャリアの送信電力が６に等しく揃っているのに対し、図５Ｂについては各サブキャリアの送信電力が揃っていないように見える。

しかし、図５Ｂにおいては、ペアとなっているサブキャリア＃１とサブキャリア＃４、サブキャリア＃２とサブキャリア＃５、サブキャリア＃３とサブキャリア＃６のそれぞれの合成送信電力は１２に等しい。そして、各ペアのサブキャリアには同一の多重シンボルが重畳されるため、送信データ１ビットあたりの合計の送信電力は、図５Ｂの場合と図１Ｂの場合とで等しくなる。

一方で、従来はサブキャリアの送信電力を６に揃えるために、サブキャリア（周波数ｆ₁および周波数ｆ₆のサブキャリア）の送信電力を最高で４増減させる必要があったのに対し、本実施の形態によれば、最高でもサブキャリア＃３およびサブキャリア＃６の送信電力をそれぞれ２増加させれば良くなる。つまり、サブキャリアをペアにして、その合成送信電力を制御することにより、必要とされる送信電力の変動幅を小さくすることができる。

このようにして送信電力制御されたサブキャリアを含むマルチキャリア信号は、ＧＩ挿入部２１４によって末尾部分が複製されて先頭部分に付加されることにより、ガードインターバルが挿入され、無線送信部２１６によって所定の無線送信処理（Ｄ／Ａ変換、アップコンバートなど）が施されてアンテナを介して送信される。

送信されたマルチキャリア信号は、上述したように本実施の形態に係る受信装置によって受信され、サブキャリアのペアが合成された上で復調・復号される。

このように、本実施の形態によれば、受信装置がサブキャリアのペアの合成受信電力と目標受信電力との電力差を示すコマンドを送信装置へフィードバックし、送信装置は、フィードバックされたコマンドによって示される電力差分だけ各サブキャリアのペアの合成送信電力を増減させるため、サブキャリアごとの送信電力を個々に目標送信電力へと変動させる場合に比べて、フィードバックが必要な情報量を低減しつつ、送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の特徴は、モジュレーションダイバーシチ（modulation diversity：以下、「変調ダイバーシチ」という）の際に分離されるシンボルの同相成分（以下、「Ｉ（In-phase）成分」という）と直交成分（以下、「Ｑ（Quadrature）成分」という）とがそれぞれペアとなるサブキャリアに重畳されるようにする点である。

本実施の形態に係る受信装置の構成は、実施の形態１に係る受信装置と同様であるため、その説明を省略する。

図６は、本実施の形態に係る送信装置の要部構成を示すブロック図である。同図において、図４と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態に係る送信装置は、実施の形態１に係る送信装置からリピティション部２０２を削除し、変調ダイバーシチ部３００を追加した構成を有する。

変調ダイバーシチ部３００は、変調部２０４によって変調されて得られたシンボルをＩ成分とＱ成分に分離した上で、いずれか一方の成分を他のシンボルの成分と入れ替えて合成して出力する。

具体的には、変調ダイバーシチ部３００は、図７に示すように回転部３００１、ＩＱ分離部３００２、バッファ３００３、バッファ３００４、インタリーバ３００５、および合成部３００６を有する。

回転部３００１は、変調部２０４によってＱＰＳＫ方式で変調されたシンボルを、ＩＱ平面上において２６．６度回転させる。これにより、シンボルの位置は、１６ＱＡＭの信号点配置のいずれかの点に移動することになる。また、このような移動を行うことにより、シンボルのＩ成分またはＱ成分のいずれか一方のみからシンボル位置を特定することができるようになる。

ＩＱ分離部３００２は、回転後のシンボルのＩ成分およびＱ成分を分離する。

バッファ３００３は、分離されたシンボルのＩ成分を一時的に記憶する。

バッファ３００４は、分離されたシンボルのＱ成分を一時的に記憶する。

インタリーバ３００５は、バッファ３００４に記憶されたＱ成分をインタリーブし、バッファ３００３から出力されるＩ成分と合成するＱ成分を決定する。ここで、インタリーバ３００５によるインタリーバについて説明する。

例として、変調部２０４から、ＱＰＳＫ方式で変調されてシンボル＃１〜＃６が順に出力されるものとする。このとき、各シンボルは、回転部３００１によって回転された後、それぞれのシンボル＃１〜＃６のＩ成分＃１〜＃６はバッファ３００３に一時的に記憶され、Ｑ成分＃１〜＃６はバッファ３００４に一時的に記憶される。

インタリーバ３００５は、Ｑ成分＃１〜＃６をインタリーブして、例えばバッファ３００３からＩ成分＃１が出力されると同時にＱ成分＃４を出力する。その後、インタリーバ３００５は、Ｉ成分＃２と同時にＱ成分＃５を出力し、Ｉ成分＃３と同時にＱ成分＃６を出力し、Ｉ成分＃４と同時にＱ成分＃１を出力し、Ｉ成分＃５と同時にＱ成分＃２を出力し、Ｉ成分＃６と同時にＱ成分＃３を出力する。つまり、インタリーバ３００５は、変調部２０４から出力されるシンボルを２つずつ一組のペアにして、このペアのシンボル間でＩ成分またはＱ成分のいずれか一方のみが入れ替わるようなインタリーブを行う。

合成部３００６は、バッファ３００３から出力されるＩ成分とインタリーバ３００５から出力されるＱ成分とを合成して、多重部２０６へ出力する。

本実施の形態においては、実施の形態１と異なり、送信データのリピティションを行うことがなく、送信データをＱＰＳＫ方式で変調する。しかし、回転部３００１によってＩＱ平面上におけるシンボル位置が回転されることにより、各シンボルは１６ＱＡＭの信号点配置のいずれかの点に移動される。そして、移動されたシンボルは、このシンボルのＱ成分ペアとなるシンボルのものと入れ替えられ、変調ダイバーシチ部３００から出力される。

このようにすることで、各シンボルが異なる周波数のサブキャリアに重畳されて伝送された場合、Ｉ成分またはＱ成分のいずれか一方はフェージングの影響を受けずに正しく受信される可能性を高めることができ、Ｉ成分またはＱ成分のいずれか一方が正しく受信されれば、元のシンボルのＩＱ平面上におけるシンボル位置を特定することができる。

次いで、上記のように構成された送信装置の送信電力制御動作について説明する。

まず、送信データは、符号化部２００によって符号化され、変調部２０４によってＱＰＳＫ方式で変調される。そして、ＱＰＳＫ方式により変調されて得られたシンボルは、変調ダイバーシチ部３００内の回転部３００１によって２６．６度だけ回転され、ＩＱ分離部３００２によってＩ成分とＱ成分に分離される。

そして、分離されたＩ成分およびＱ成分はそれぞれバッファ３００３およびバッファ３００４に一時的に記憶される。その後も引き続きＱＰＳＫ方式で変調されたシンボルのＩ成分およびＱ成分がそれぞれバッファ３００３およびバッファ３００４に記憶される。

所定数のシンボルに対応するＩ成分およびＱ成分が記憶されると、バッファ３００３からは最初に記憶されたＩ成分が合成部３００６へ出力される。一方、バッファ３００４からは、記憶されたＱ成分がインタリーバ３００５へ出力されてインタリーブされ、合成部３００６へ出力されたＩ成分を含んでいたシンボルとペアになっているシンボルのＱ成分が合成部３００６へ出力される。これにより、各シンボルは、Ｑ成分がペアとなっているシンボルのものと入れ替えられ、多重部２０６へ出力される。

そして、多重部２０６によって変調ダイバーシチ部３００から出力されたシンボルと既知のパイロットデータとが多重され、Ｓ／Ｐ変換部２０８によってシリアル／パラレル変換され、複数の多重シンボルが並列にＩＦＦＴ部２１０へ出力される。

Ｓ／Ｐ変換部２０８によるシリアル／パラレル変換は、互いにＱ成分を入れ替えたペアとなっているシンボルが、ペアとなっているサブキャリアにそれぞれ重畳されるように行われる。つまり、上記の例の場合、Ｉ成分＃１およびＱ成分＃４からなるシンボルとＩ成分＃４およびＱ成分＃１からなるシンボルとが、隣り合う周波数のサブキャリアに重畳されるようなシリアル／パラレル変換を行うのではなく、周波数が互いに大きく異なるペアのサブキャリアに重畳されるような変換を行う。

Ｓ／Ｐ変換部２０８から並列に出力された多重シンボルは、ＩＦＦＴ部２１０によって逆高速フーリエ変換され、複数のサブキャリアに重畳される。このとき、サブキャリアのペアにはペアとなるシンボルがそれぞれ重畳される。そして、多重シンボルが重畳されたサブキャリアは、送信電力制御部２１２へ出力され、実施の形態１と同様にサブキャリアのペアの合成送信電力に対する送信電力制御が行われる。

このように、本実施の形態によれば、変調ダイバーシチによって得られるシンボルのペアをそれぞれサブキャリアのペアに重畳し、サブキャリアのペアの合成送信電力を増減させるため、送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させるとともに、１つのシンボルのＩ成分およびＱ成分が異なる周波数のサブキャリアによって伝送されることによるダイバーシチ効果も得られる。

なお、上記各実施の形態においては、受信装置におけるサブキャリアのペアの合成受信電力から、合成送信電力の制御量を決定する構成としたが、例えば、受信装置から各サブキャリアのペアの合成受信電力を送信装置へフィードバックし、送信装置において伝搬路における損失を考慮した合成送信電力の制御量を決定するようにしても良い。この場合でも、フィードバックする情報量はサブキャリア数の半数に等しくなるため、フィードバック情報の増大を防ぐことができる。

以上、本発明の各実施の形態について詳細に説明した。

なお、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されていても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されていても良い。

また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。

さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてあり得る。

本発明のマルチキャリア通信装置の第１の態様は、複数のサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組に、互いに対応する送信シンボルを重畳する重畳手段と、前記送信シンボルが重畳された前記サブキャリアの組の合成送信電力を制御する制御手段と、前記合成送信電力が制御されて得られたマルチキャリア信号を送信する送信手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、互いに対応する送信シンボルをサブキャリアの組に重畳し、サブキャリアの組の合成送信電力を制御して送信するため、受信装置は、サブキャリアの組ごとに送信電力制御のための情報をフィードバックすれば良くなって、フィードバックが必要な情報量を低減することができるとともに、送信装置は、サブキャリアの組の合成送信電力制御量を当該サブキャリアの組に属する各サブキャリアに均等に分配することにより、各サブキャリアの送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第２の態様は、前記重畳手段は、同一の送信シンボルを前記サブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分だけ取得する取得手段、を含み、取得された同一シンボルを前記サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳する構成を採る。

この構成によれば、サブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分の同一シンボルを当該サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳するため、周波数が異なるサブキャリアによって同一シンボルが伝送されることになり、伝搬路における周波数選択性フェージングの影響を低減することができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第３の態様は、前記取得手段は、前記サブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分だけ送信ビットを複製するリピティション部と、複製された送信ビットを前記サブキャリア数に対応する変調多値数で変調して前記サブキャリア数分の同一シンボルを得る変調部と、を有する構成を採る。

この構成によれば、送信ビットをサブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分だけ複製し、このサブキャリア数に対応する変調多値数で変調するため、サブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分の同一シンボルを確実に生成することができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第４の態様は、前記重畳手段は、送信シンボルの同相成分および直交成分を分離する分離部と、分離されて得られた同相成分および直交成分のいずれか一方を前記送信シンボルの対になるシンボルのものと入れ替えて合成する合成部と、を有し、合成後の前記送信シンボルと前記送信シンボルの対になるシンボルとを前記サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳する構成を採る。

この構成によれば、送信シンボルの同相成分および直交成分を分離し、いずれか一方の成分を対になるシンボルのものと入れ替えて合成し、合成後のシンボルをサブキャリアの組の各サブキャリアに重畳するため、周波数が異なるサブキャリアによって送信シンボルのそれぞれ同相成分および直交成分が伝送されることになり、伝搬路における周波数選択性フェージングの影響を低減することができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第５の態様は、前記制御手段は、通信相手局から伝送されるコマンドであって、当該通信相手局における前記サブキャリアの組の合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差を示すコマンドに従って前記合成送信電力を制御する構成を採る。

この構成によれば、通信相手局におけるサブキャリアの組の合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差を示すコマンドに従って合成送信電力を制御するため、通信相手局におけるサブキャリアの組の合成受信電力を迅速に所望の目標受信電力に収束させることができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第６の態様は、前記制御手段は、前記電力差に相当する電力を前記サブキャリアの組の各サブキャリアに均等に分配して各サブキャリアの送信電力を増減させる構成を採る。

この構成によれば、電力差に相当する電力をサブキャリアの組の各サブキャリアに均等に分配して送信電力を増減させるため、サブキャリアごとの送信電力制御を個別に行う場合に送信電力の変動幅が大きいサブキャリアについて、送信電力の変動幅を小さくすることができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第７の態様は、前記制御手段は、通信相手局から通知される前記サブキャリアの組の合成受信電力情報に従って前記合成送信電力を制御する構成を採る。

この構成によれば、通信相手局から通知されるサブキャリアの組の合成受信電力情報に従って合成送信電力を制御するため、通信相手局は、合成受信電力情報を送信するのみで良く、通信相手局における送信電力制御のための演算処理量を低減することができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第８の態様は、複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信する受信手段と、前記マルチキャリア信号に含まれるサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組ごとに合成受信電力を測定する測定手段と、測定された合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差を算出する算出手段と、算出された電力差を通信相手局へ通知する通知手段と、を有する構成を採る。

この構成によれば、サブキャリアの組ごとに合成受信電力を測定し、合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差を通信相手局へ通知するため、通信相手局は、通知された電力差に相当する電力だけサブキャリアの組の合成送信電力を増減させることができ、迅速に送信電力制御を行うことができる。

本発明のマルチキャリア通信装置の第９の態様は、前記サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳されているシンボルを合成する合成手段と、合成されて得られたシンボルを復調する復調手段と、をさらに有する構成を採る。

この構成によれば、サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳されているシンボルを合成して復調するため、周波数選択性フェージングの影響が低減された正確な復調結果を得ることができる。

本発明の送信電力制御方法の第１の態様は、複数のサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組に、互いに対応する送信シンボルを重畳するステップと、前記送信シンボルが重畳された前記サブキャリアの組の合成送信電力を制御するステップと、前記合成送信電力が制御されて得られたマルチキャリア信号を送信するステップと、を有するようにした。

この方法によれば、互いに対応する送信シンボルをサブキャリアの組に重畳し、サブキャリアの組の合成送信電力を制御して送信するため、受信装置は、サブキャリアの組ごとに送信電力制御のための情報をフィードバックすれば良くなって、フィードバックが必要な情報量を低減することができるとともに、送信装置は、サブキャリアの組の合成送信電力制御量を当該サブキャリアの組に属する各サブキャリアに均等に分配することにより、各サブキャリアの送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができる。

本発明の送信電力制御方法の第２の態様は、受信装置における受信電力を用いて送信装置の送信電力を制御する送信電力制御方法であって、前記受信装置は、複数のサブキャリアを含むマルチキャリア信号を受信し、前記マルチキャリア信号に含まれるサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組ごとに合成受信電力を測定し、測定された合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差を算出し、算出された電力差を前記送信装置へ通知し、前記送信装置は、前記サブキャリアの組の各サブキャリアに、互いに対応する送信シンボルを重畳し、前記送信シンボルが重畳された前記サブキャリアの組の合成送信電力を前記受信装置から通知された電力差に応じて制御し、前記合成送信電力が制御されて得られたマルチキャリア信号を送信するようにした。

この方法によれば、受信装置は、サブキャリアの組ごとに合成受信電力を測定し、合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差を通信相手局へ通知し、送信装置は、互いに対応する送信シンボルをサブキャリアの組に重畳し、サブキャリアの組の合成送信電力を受信装置から通知された電力差に応じて制御して送信するため、受信装置は、サブキャリアの組ごとに送信電力制御のための情報をフィードバックすれば良くなって、フィードバックが必要な情報量を低減することができるとともに、送信装置は、サブキャリアの組の合成送信電力制御量を当該サブキャリアの組に属する各サブキャリアに均等に分配することにより、各サブキャリアの送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができる。

本明細書は、２００３年８月１９日出願の特願２００３−２９５６１３に基づく。この内容はすべてここに含めておく。

本発明に係るマルチキャリア通信装置、マルチキャリア通信システム、および送信電力制御方法は、フィードバックが必要な情報量を低減しつつ、送信電力の変動幅を小さくして迅速に目標送信電力に収束させることができ、複数のサブキャリアの送信電力を個別に制御するマルチキャリア通信装置、マルチキャリア通信システム、および送信電力制御方法などに有用である。

従来の送信電力制御動作の一例を示す図従来の送信電力制御動作の一例を示す図実施の形態１に係る受信装置の要部構成を示すブロック図実施の形態１に係る制御信号生成部の内部構成を示すブロック図実施の形態１に係る送信装置の要部構成を示すブロック図実施の形態１に係る送信電力制御動作の一例を示す図実施の形態１に係る送信電力制御動作の一例を示す図実施の形態２に係る送信装置の要部構成を示すブロック図実施の形態２に係る変調ダイバーシチ部の内部構成を示すブロック図

Claims

複数のサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組に、互いに対応する送信シンボルを重畳する重畳手段と、
前記送信シンボルが重畳された前記サブキャリアの組の合成送信電力を制御する制御手段と、
前記合成送信電力が制御されて得られたマルチキャリア信号を送信する送信手段と、を有し、
前記制御手段は、通信相手局における前記サブキャリアの組の合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差に相当する電力を前記サブキャリアの組の各サブキャリアに均等に分配してサブキャリア毎に送信電力を増減させることにより前記合成送信電力を制御する、
マルチキャリア通信装置。
前記重畳手段は、
同一の送信シンボルを前記サブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分だけ取得する取得手段、を含み、
取得された同一シンボルを前記サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳する、
請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
前記取得手段は、
前記サブキャリアの組に含まれるサブキャリア数分だけ送信ビットを複製するリピティション部と、
複製された送信ビットを前記サブキャリア数に対応する変調多値数で変調して前記サブキャリア数分の同一シンボルを得る変調部と、
を有する請求項２記載のマルチキャリア通信装置。
前記重畳手段は、
送信シンボルの同相成分および直交成分を分離する分離部と、
分離されて得られた同相成分および直交成分のいずれか一方を前記送信シンボルの対になるシンボルのものと入れ替えて合成する合成部と、を有し、
合成後の前記送信シンボルと前記送信シンボルの対になるシンボルとを前記サブキャリアの組の各サブキャリアに重畳する、
請求項１記載のマルチキャリア通信装置。
複数のサブキャリアを所定数ずつ組み合わせたサブキャリアの組に、互いに対応する送信シンボルを重畳する重畳ステップと、
前記送信シンボルが重畳された前記サブキャリアの組の合成送信電力を制御する制御ステップと、
前記合成送信電力が制御されて得られたマルチキャリア信号を送信する送信ステップと、を有し、
前記制御ステップにおいて、通信相手局における前記サブキャリアの組の合成受信電力と所望の目標受信電力との電力差に相当する電力を前記サブキャリアの組の各サブキャリアに均等に分配してサブキャリア毎に送信電力を増減させることにより前記合成送信電力を制御する、
送信電力制御方法。