無線制御装置、無線端末装置、無線通信システム、無線制御装置および無線端末装置の制御プログラムおよび集積回路
【課題】移動局装置がマルチアンテナを使用する場合において、移動局装置からの送信信号に対するクリッピングにより、周波数利用効率改善を実現する。
【解決手段】周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置であって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する。
【解決手段】周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置であって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナ使用時のスペクトルクリッピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３．９世代の携帯電話の無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化がほぼ完了し、最近ではＬＴＥシステムをより発展させたＬＴＥ-Ａ（LTE-Advanced）が、第４世代の無線通信システム（IMT-Aなどとも称する。）の候補の一つとして標準化が行なわれている。一般的に、移動通信システムの上り回線（移動局から基地局への通信）では、移動局が送信局となるため、限られた送信電力で増幅器の電力利用効率を高く維持でき、ピーク電力の低いシングルキャリア方式（LTEではSC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式が採用されている）が有効とされている。なお、ＳＣ-ＦＤＭＡはＤＦＴ-Ｓ-ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やＤＦＴ-ｐｒｅｃｏｄｅｄ ＯＦＤＭなどとも呼ばれる。
【０００３】
ＬＴＥ-Ａでは、さらに周波数利用効率を改善させるために、送信電力に余裕のある端末については、ＳＣ-ＦＤＭＡスペクトルを複数のサブキャリアから構成されるクラスタに分割し、各クラスタを周波数軸の任意の周波数に配置するＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ-Ｓ-ＯＦＤＭ（ダイナミックスペクトル制御(DSC:Dynamic Spectrum Control)、SC-ASA(Single Carrier Adaptive Spectrum Allocation)などとも称される。）と呼ばれるアクセス方式を新たにサポートすることが決定されている。さらに、受信処理においてターボ等化を行なうことを前提に、各移動局装置からの周波数信号に対してクリッピングを含むスペクトル整形を施すことで、周波数利用効率を改善させる手法が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
図１５は、非特許文献１で開示されたスペクトルクリッピングの概念を示す図である。元のシングルキャリアスペクトル１に対して、一部の周波数信号をクリッピング（削除）し、送信信号３を生成する。このとき、クリッピングされる周波数信号は伝搬路特性に応じて施す。これを受信した受信信号５は、当然、送信側でクリップした周波数信号は欠落したまま受信される。その後、信号がクリッピングされた周波数の伝搬路利得がゼロであると見做してターボ等化で検出すると、推定信号７のように周波数信号を再生することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】A. Okada, S. Ibi, S. Sampei, “Spectrum Shaping Technique Combined with SC/MMSE Turbo Equalizer for High Spectral Efficient Broadband Wireless Access Systems,” ICSPCS2007, Gold Coast, Australia, Dec. 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、送受信アンテナを複数具備するマルチアンテナ技術（MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術など）にクリッピングを適用する方法は開示されていない。よって、マルチアンテナ使用時においては、移動局装置からの送信信号に対してクリッピングを含むスペクトル整形を施すことによる周波数利用効率改善を行なうことができなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、移動局装置がマルチアンテナを使用する場合において、移動局装置からの送信信号に対するクリッピングにより、周波数利用効率改善を行なうことができる無線制御装置、無線端末装置、無線通信システム、無線制御装置および無線端末装置の制御プログラムおよび集積回路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】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線制御装置は、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置であって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知することを特徴としている。
【０００９】
このように、無線制御装置は、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、クリッピング情報および周波数割り当て情報を無線端末装置に対して通知するので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００１０】
（２）また、本発明の無線制御装置において、前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報をそれぞれ独立に決定することを特徴としている。
【００１１】
このように、無線制御装置は、各送信アンテナにおけるクリッピング情報をそれぞれ独立に決定するので、送信アンテナ毎に共通に決定する方法に比べ、欠落する情報をなくすことができ、検出精度を高めることが可能である。これにより高い伝送特性を得ることができる。
【００１２】
（３）また、本発明の無線制御装置において、前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴としている。
【００１３】
このように、クリッピング情報が、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むので、無線制御装置は、柔軟に制御することが可能となる。
【００１４】
（４）また、本発明の無線制御装置において、前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報は、前記各アンテナに対応する伝搬路のゲインに基づいて決定されることを特徴としている。
【００１５】
このように、各送信アンテナにおけるクリッピング情報は、各アンテナに対応する伝搬路のゲインに基づいて決定されるので、無線制御装置は、送信ダイバーシチゲイン（あるいはビームフォーミングゲイン）や通信路容量から決定する方法に比べ、欠落する情報をなくすことができ、検出精度を高めることが可能である。これにより高い伝送特性を得ることができる。
【００１６】
（５）また、本発明の無線制御装置において、前記各送信アンテナにおける伝搬路のゲインは、他の送信アンテナで送信される周波数領域の信号について、前記クリッピング処理が行なわれるか否かの判断結果に基づいて補正されることを特徴としている。
【００１７】
このように、各送信アンテナにおける伝搬路のゲインは、他の送信アンテナで送信される周波数領域の信号について、クリッピング処理が行なわれるか否かの判断結果に基づいて補正されるので、無線制御装置は、欠落する情報をなくすことができ、検出精度を高めることが可能である。これにより高い伝送特性を得ることができる。
【００１８】
（６）また、本発明の無線制御装置において、前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおける共通のクリッピング情報を決定することを特徴としている。
【００１９】
このように、無線制御装置は、無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、各送信アンテナにおける共通のクリッピング情報を決定するので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２０】
（７）また、本発明の無線制御装置において、前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴としている。
【００２１】
このように、クリッピング情報が、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むので、無線制御装置は、柔軟に制御することが可能となる。
【００２２】
（８）また、本発明の無線制御装置において、前記クリッピング情報は、前記無線端末装置の通信路容量に基づいて決定されることを特徴としている。
【００２３】
このように、クリッピング情報が、無線端末装置の通信路容量に基づいて決定されるので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２４】
（９）また、本発明の無線端末装置は、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置であって、通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信し、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行ない、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信することを特徴としている。
【００２５】
このように、無線端末装置が、受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なうので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２６】
（１０）また、本発明の無線通信システムは、上記（１）から（８）のいずれかに記載の無線制御装置と、上記（９）記載の無線端末装置と、から構成されることを特徴としている。
【００２７】
このように、無線通信システムが、上記（１）から（８）のいずれかに記載の無線制御装置と、上記（９）記載の無線端末装置と、から構成されるので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２８】
（１１）また、本発明の無線制御装置の制御プログラムは、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置の制御プログラムであって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する処理と、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する処理と、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
【００２９】
このように、無線制御装置は、クリッピング情報および周波数割り当て情報を無線端末装置に対して通知するので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００３０】
（１２）また、本発明の無線端末装置の制御プログラムは、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置の制御プログラムであって、通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する処理と、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう処理と、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
【００３１】
このように、無線端末装置が、受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なうので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００３２】
（１３）また、本発明の集積回路は、無線制御装置に実装されることにより、前記無線制御装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する機能と、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する機能と、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する機能と、の一連の機能を、前記無線制御装置に発揮させることを特徴としている。
【００３３】
このように、無線制御装置は、クリッピング情報および周波数割り当て情報を無線端末装置に対して通知するので、第１の通信装置がマルチアンテナを使用する場合において、第１の通信装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００３４】
（１４）また、本発明の集積回路は、無線端末装置に実装されることにより、前記無線端末装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する機能と、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう機能と、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する機能と、の一連の機能を、前記無線端末装置に発揮させることを特徴としている。
【００３５】
このように、受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なうので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、マルチアンテナ技術にスペクトル整形を適用することができる。これにより、基地局装置は、移動局装置がマルチアンテナを使用する場合において、移動局装置からの送信信号に対するクリッピングにより、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態において、マルチアンテナ技術をスペクトルクリッピング技術に適用する場合の概念を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の基本構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第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１の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。
【図６】ＬＴＥ-Ａでのプレコーディング行列を示す表である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態において、ＭＩＭＯにおける各送信アンテナの周波数信号の概念の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る制御部９１３の構成例を示すブロック図である。
【図１２Ａ】本発明の第４の実施形態において、各送信アンテナからの信号が独立に設定されている場合を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の第４の実施形態において、どの周波数においても少なくとも一方のアンテナからの信号が割り当てられている場合を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明の第４の実施形態において、クリッピング率を制限し、かつ少なくとも一方の周波数に信号を割り当てるよう制御した場合を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】非特許文献１で開示されたスペクトルクリッピングの概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、スペクトル整形に含まれるクリッピング処理を対象にしており、送信される周波数信号（クリッピングされていない周波数信号）への電力配分に関しては特に記載しないが、電力配分を行なう処理を含むスペクトル整形をした場合も本発明に含まれる。
【００３９】
［第１の実施形態］（２ｘ１送信ダイバーシチ）
本実施形態は、クリッピングする周波数を送信に使用する送信アンテナ毎に共通に決定する方法について述べる。
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施形態において、マルチアンテナ技術をスペクトルクリッピング技術に適用する場合の概念を示す図である。図１では、移動局装置に割り当てられた離散周波数（サブキャリア）が６ポイントであり、それぞれ、低い周波数からＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６であるものとする。移動局装置は、第１の送信アンテナから周波数領域の送信信号１０１-１、第２の送信アンテナから周波数領域の送信信号１０１-２を送信する。ここでは、同図に示されるように、各送信アンテナで同一のクリッピングを施すものとする。ここでは、信号が割り当てられたスペクトルがＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ６であり、Ｃ５はクリッピングされている。また、各送信アンテナに配置された信号は同一のものである。送信に使用するアンテナ数を２、基地局装置で受信に使用するアンテナ数を１とすると、ｋ番目の離散周波数における受信信号は、次式（１）で表される。
【数１】
【００４１】
式（１）において、Ｓ（ｋ）は、ｋ番目の離散周波数における複素数で表される送信信号、Ｒ（ｋ）はｋ番目の離散周波数における複素数で表される受信信号、Ｈ１（ｋ）は、移動局装置の第１のアンテナから基地局装置のアンテナの間の複素数で表される伝搬路特性、Ｈ２（ｋ）は、移動局装置の第１のアンテナから基地局装置のアンテナの間の複素数で表される伝搬路特性、η（ｋ）は隣接セルからの干渉なども含む複素数で表される雑音である。また、１／√２は、全送信アンテナからの送信電力の合計が一定となるよう正規化するための値である。式（１）から、この場合、送信信号に対する等価的な伝搬路特性は、Ｈ１（ｋ）＋Ｈ２（ｋ）である。したがって、この等価的な伝搬路特性を用いてクリッピング情報と周波数割当情報を決定する。式（１）のように受信信号が表される場合、送信信号の電力利得Ｇ（ｋ）は式（２）で表される。
【数２】
【００４２】
式（２）に基づいて、伝送するクリッピング情報を決定する。まず、システム帯域に含まれるすべての離散周波数で式（２）を算出する。その後、式（２）で表される周波数割当とクリッピング率を決定する。例えば、周波数割当については、複数の移動局装置でシステム帯域全体を共有する際に一般的に利用されるプロポーショナルフェアネス（PF:Proportional Fairness）や、Ｍａｘ ＣＩＲ（Carrier to Interference power Ratio、Max SINRやMax SNRなどと表記されてもよい）、ラウンドロビン（RR:Round Robin）などの割当を用いてよい。
【００４３】
また、クリッピング率については、割り当てられた周波数の中から、式（２）の値がある閾値以下の場合に割り当てないなどといった方法や、システムで予め定義されたクリッピング率、または変調方式と符号化率の組み合わせ（MCS:Modulation and Coding Schemeなどと呼ばれることもある）に基づいて暗黙的にクリッピング率を定義している場合には、予め定義されたクリッピング率を用いてもよい。例えば、符号化率１／２のＱＰＳＫの場合、クリッピング率が２０％と定義されていたとする。まず、ＰＦなどの割当法で移動局装置の割当周波数を決定した後、割り当てられた周波数でさらに式（２）を小さい順に２０％だけ割当周波数から外し、最終的な割当周波数として決定する。また、クリッピングする周波数位置などを用いてもよい。また、非特許文献１に開示されている注水定理を用いる方法の場合には、送信電力の配分に関する情報をさらに通知してもよく、これは本発明に開示された如何なる実施形態でも同様である。
【００４４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の基本構成の一例を示すブロック図である。ここでは、移動局装置の送受信アンテナ数を２として説明する。勿論、移動局装置の送受信アンテナ数は限定されない。また、ここでは、空間的に送信されるストリーム数を１として説明する。まず、移動局装置は基地局装置から下り回線で通知された制御信号をアンテナ２０１-１、２０１-２（アンテナ２０１-１、２０１-２を合わせてアンテナ２０１と表す。）で受信し、無線受信部２０３-１、２０３-２により、ベースバンド信号にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。得られたディジタル信号は、合成部２０５により最大比合成などの受信信号の合成が行なわれる。次に、合成された受信信号は制御信号検出部２０７により、参照信号の系列に関する情報、クリッピング率に関する情報、周波数割当情報などを検出する。
【００４５】
送信する情報ビット列は、データ信号生成部２０９により、送信するデータの周波数信号を生成する。データ信号生成部２０９では、情報ビット列が誤り訂正符号化され、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation）などの変調シンボルが生成され、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）により周波数信号に変換される。次に、参照信号に関する情報に基づいて参照信号生成部２１１により各送信アンテナ伝搬路推定用の参照信号（ＲＳ：Reference Signal）が生成され、参照信号多重部２１３においてデータ信号と多重される。レイヤマッピング部２１５において各アンテナ２０１に信号を割り当てる。このとき、空間多重される信号数（ランク数）が１であれば、そのまま各アンテナ２０１にコピーされ、ランク数が２であれば、各アンテナ２０１にＳ／Ｐ（Serial to Parallel）変換やブロックインターリーブなどの方法を用いて異なる送信信号が割り当てられる。本実施形態では、同一の信号を２つのアンテナ２０１から送信することを想定するため、ランク１で伝送されるものとする。
【００４６】
次に、スペクトルクリッピング部２１７-１、２１７-２において、通知された各アンテナ２０１のクリッピング情報に応じて、周波数信号の一部をクリップ（削除）する。なお、このクリッピング情報は、クリッピングする周波数位置情報でもよいし、クリッピング率（例えば、１０％など）でもよい。また、通知の際に、変調方式と符号化率の組み合わせ（MCS：Modulation and Coding Schemes）とクリッピング率を１対１に対応付けることで暗黙的に通知してもよい。この場合、通知されたクリッピング情報は、ＭＣＳから判断することができる。その後、各アンテナ２０１でクリッピングが施された周波数信号は、周波数割当部２１９-１、２１９-２において通知された周波数割当情報に基づいて周波数に配置される。次に、サウンディング参照信号多重部２２１-１、２２１-２により各アンテナ２０１からアンテナ３０１への伝搬路特性を把握するためのサウンディング参照信号が多重され、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２３-１、２２３-２において時間領域の信号に変換される。時間領域に変換された送信信号はＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部２２５-１、２２５-２においてＣＰを挿入され、無線送信部２２７-１、２２７-２においてＤ／Ａ（Digital to Analog）変換され、無線周波数にアップコンバートされ、アンテナ２０１-１、２０１-２から送信される。
【００４７】
図３は、本発明の第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。ここでは、アンテナ数を１本とした場合を一例として示している。アンテナ３０１で受信した受信信号は、無線受信部３０３で受信され、ＣＰ除去部３０５で受信信号からＣＰが除去される。受信信号はＦＦＴ部３０７により周波数信号に変換される。周波数信号に変換された受信信号は、まずサウンディング参照信号分離部３０９においてサウンディング参照信号が分離される。分離されたサウンディング参照信号は、チャネルサウンディング部３１１において各アンテナ２０１からアンテナ３０１までの受信状態（例えば、受信SINRなど）を推定し、推定された受信状態、推定された伝搬路特性は制御部３１３に入力される。制御部３１３では、各アンテナ２０１のクリッピング情報や周波数割当を決定する。決定された制御情報は、制御信号生成部３１５により制御信号に変換され、無線送信部３１７によりＤ／Ａ変換、アップコンバージョンが施され、アンテナ３０１から送信される。
【００４８】
次に、サウンディング参照信号を分離された受信信号は、参照信号分離部３１９により、受信信号から参照信号が除去される。除去された参照信号は、伝搬路特性・雑音電力推定部３２１により各アンテナ２０１からの伝搬路特性および隣接セルからの干渉を含む雑音電力が推定される。その後、伝搬路特性・雑音電力推定部３２１により推定された伝搬路特性は、ゼロ挿入部３２３により移動局装置側でクリッピングされた周波数にゼロを挿入することで等価伝搬路を算出する。得られた等価伝搬路は、等化部３２５および受信信号レプリカ生成部３２７に入力される。
【００４９】
次に、参照信号分離部３１９から出力された受信信号は、信号キャンセル部３２９において、受信信号レプリカ生成部３２７から入力された受信信号レプリカをキャンセルする。ただし、繰り返し１回目では何もキャンセルされない。次に、等化部３２５において受信信号を等化し、周波数デマッピング部３３１により割り当てていた周波数から希望信号を周波数領域で抽出する。その後、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）部３３３により時間信号に変換し、復調部３３５により対数尤度比（LLR:Log Likelihood Ratio）を得る。そして、復号部３３７において誤り訂正処理が行なわれる。このとき、復号部３３７は、情報ビットのＬＬＲと、符号ビットのＬＬＲを出力する。
【００５０】
符号ビットのＬＬＲは、送信信号レプリカ生成部３３９に入力され、送信信号のソフトレプリカ（軟推定）が生成される。その後、ＤＦＴ部３４１に入力され、軟推定は周波数信号に変換される。この例では２本のアンテナ２０１で送信して１本のアンテナ３０１で受信するので、２つの同一の（コピーされた）ソフトレプリカが出力される。そして、ＤＦＴ部３４１により周波数領域のソフトレプリカに変換され、受信信号レプリカ生成部３２７においてゼロ挿入部３２３から出力された等価伝搬路を乗算することで用いて受信信号レプリカが算出される。それを信号キャンセル部３２９に入力し、上述の処理を繰り返す。これを任意の回数繰り返し、復号部３３７から出力された情報ビットのＬＬＲを硬判定することで復号ビット列が得られる。次に、制御部３１３について説明する。
【００５１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。制御部では、推定された伝搬路特性から式（２）によりスケジューリング部４０１により周波数割当を決定する。その後、クリッピング情報決定部４０３によりアンテナ２０１毎にクリッピング情報を生成し、周波数割当決定部４０５で最終的な周波数割当を決定する。このように得られたクリッピング情報と周波数割当を制御情報生成部４０７により制御情報を生成し、制御信号生成部３１５に入力する。制御信号生成部３１５では、システムに応じて設定された方法により多重・変調などの制御信号の生成が行なわれ、無線送信部３１７に入力される。このように、本実施形態では、マルチアンテナに適用する場合の複合された等価伝搬路に基づいてクリッピング情報や周波数割当を決定することで、クリッピングをマルチアンテナ技術にも適用できる。
【００５２】
［第２の実施形態］（プレコーディングをする場合）
本実施形態では、プレコーディングと呼ばれるビームフォーミングが適用される場合の例について説明する。
【００５３】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。図２と比較して、レイヤマッピング部２１５がプレコーディング部５０１に変更されている。プレコーディング部５０１において予め定義されたプレコーディング行列が乗算される。
【００５４】
図６は、ＬＴＥ-Ａでのプレコーディング行列を示す表である。ここでは、送信アンテナ数が２の場合を一例として示している。Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ υがレイヤ数であり、１の場合は、２本のアンテナ２０１を用いて１ストリーム、２の場合は２ストリームの信号を送信する。Ｃｏｄｅｂｏｏｋ ｉｎｄｅｘは、移動局装置にどの行列を使用するかを通知する際のインデックスである。ここでは、ランク２は後述する実施形態で説明するので、ここではランク１のプレコーディング行列を使用するものとして説明する。ランク１では、１ストリームの送信信号に対して図６で表されるプレコーディング行列ｗを乗算して送信するため、ｋ番目の周波数における受信信号は、式（３）のように表される。
【数３】
【００５５】
式（３）において、Ｓ（ｋ）は、ｋ番目の周波数領域の複素数で表される送信信号の振幅、η（ｋ）は隣接セルからの干渉を含む雑音、Ｒ（ｋ）は受信信号の振幅、ｗは図６で表されるレイヤ数１のプレコーディング行列から選択されたいずれか１つの行列である。また、ｈ（ｋ）は１×２で表される伝搬路行列であり、式（４）で表される。
【数４】
【００５６】
ただし、ｈ１（ｋ）は第１のアンテナ２０１−１からアンテナ３０１へのｋ番目の周波数の複素数で表される伝搬路特性、ｈ２（ｋ）はｋ番目の周波数の複素数で表される第２のアンテナ２０１からアンテナ３０１への伝搬路特性である。したがって、このように表されるｋ番目の周波数の電力利得は、式（５）のように表される。
【数５】
【００５７】
式（５）において、Ｐ（ｋ）はｋ番目の周波数における実数で表される送信信号に対する電力利得を表す。式（５）に基づいて、第１の実施形態と同様の方法を用いてクリッピング周波数や周波数割当を決定する。受信装置（基地局装置）の構成は、図３と同一であるため、説明を省略する。このように、プレコーディングを適用した場合にも本発明は適用可能である。また、ここでは簡単のため、受信アンテナ数を１本として説明したが、受信するアンテナ数が２本以上の場合は、最大比合成（MRC:Maximum Ratio Combining）などの受信ダイバーシチ技術を用いて受信すればよく、受信アンテナ数は限定されない。また、制御情報の送信に関して、アンテナ２０１が２本以上の場合は、時空間符号化（STC:Space Time Coding、STBC(Space Time Block Code)やSFBC(Space Frequency Block Code)、などの）や循環遅延ダイバーシチ（CDD:Cyclic Delay Diversity）、時間切替送信ダイバーシチ（TSTD:Time Switching Transmit Diversity）、周波数切替送信ダイバーシチ（FSTD:Frequency Switching Diversity）、アンテナ選択ダイバーシチなどの送信ダイバーシチ技術を用いてもよいし、いずれかのアンテナ２０１から常に送信するような方法を用いてもよい。
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。基本的な構成は図４と同じだが、プレコーディング行列決定部６０１が新たに追加されている。プレコーディング行列決定部６０１は、チャネルサウンディング部３１１から出力された各アンテナ２０１からアンテナ３０１までの空間相関などや伝搬路特性の伝搬路状態に基づいて、最適なプレコーディング行列を選択する。選択されたプレコーディング行列を基に、スケジューリング部４０１においてスケジューリングが行なわれる。このように、プレコーディングを用いた場合でも、本発明を適用することができる。
【００５９】
［第３の実施形態］（MIMOの場合）
本実施形態では、ＭＩＭＯの場合について述べる。ここでは、アンテナ２０１を２本を用いてランク２で送信する場合で説明する。
【００６０】
図８は、本発明の第３の実施形態において、ＭＩＭＯにおける各アンテナ２０１の周波数信号の概念の一例を示す図である。図８では、図１と異なり、送信信号７０１-１と送信信号７０１-２は異なる信号である。
【００６１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。ここでは、コードワードと呼ばれる情報ビット系列が１つの場合について説明する。この場合２ストリームを送信するために、Ｓ／Ｐ（Serial to Parallel）部８０１において直並列変換する。次に、参照信号多重部８０３-１、８０３-２において、各ストリームを復調するための参照信号が多重される。参照信号は、受信装置（基地局装置）において分離できなければならないため、直交符号など、サイクリックシフトや異なる符号がそれぞれに割り当てられる。その後、プレコーディング部５０１において、通知されたプレコーディング情報に基づいてランク２のプレコーディング行列が乗算される。図６の場合は、υが２の場合の行列（同図では単位行列を１／√２倍したものが選択される。ただし、他の移動通信システムで、他のランク２の行列が定義されている場合には、それを選択することができる。
【００６２】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の一例を示すブロック図である。ここでは、基地局装置のアンテナ数を２とし、コードワード数１、ランク２の信号を検出する構成を一例として示している。アンテナ９０１-１、９０１-２（アンテナ９０１-１、９０１-２を合わせてアンテナ９０１と表す。）で受信された信号は、無線受信部９０３-１、９０３-２でベースバンド信号にダウンコンバートされ、ＣＰ除去部９０５-１、９０５-２により、ＣＰが受信信号から除去され、ＦＦＴ部９０７-１、９０７-２において周波数信号に変換され、サウンディング参照信号分離部９０９-１、９０９-２においてサウンディング参照信号が分離される。分離されたサウンディング参照信号は、チャネルサウンディング部９１１により、伝搬路の状態を推定する。推定された伝搬路行列は、式（６）のように行列で表現することができる。
【数６】
【００６３】
ｈｎｍ（ｋ）は、移動局装置のｍ番目のアンテナ２０１から基地局装置のｎ番目のアンテナ９０１の間のｋ番目の離散周波数における伝搬路行列であり、一般的に、伝搬路行列は、各アンテナ９０１のインデックスが行列の列方向、各アンテナ２０１のインデックスが行列の行方向の要素となるよう構成される。この伝搬路行列が制御部９１３に入力される。
【００６４】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る制御部９１３の構成例を示すブロック図である。制御部９１３に入力された伝搬路特性は、プレコーディング行列決定部１００１により、プレコーディング行列が決定され、通信路容量算出部１００３に入力される。通信路容量算出部１００３では、式（７）のように各周波数（複数の離散周波数でブロック化されたリソースブロック単位でもよい）における通信路容量を算出する。
【数７】
【００６５】
ただし、ｕはリソースブロックのインデックス、Ｋはリソースブロックに含まれる離散周波数ポイント数、ＳＩＮＲは受信信号対干渉雑音電力比、ｄｅｔは行列式を表す。これは、各リソースブロックの平均通信路容量を表している。もちろん、ここでは厳密な定義に基づく通信路容量を一例として挙げたが、通信路容量と同じような相関関係を有する定量値を用いた場合でも、本発明に含まれる。その後、各リソースブロックの平均通信路容量は、スケジューリング部１００５に入力され、クリッピング情報決定部１００７に入力される。得られた情報から、周波数割当決定部１００９は、周波数割当を決定する。このようにして決定された周波数割当情報とクリッピング情報は、制御情報生成部１０１１により制御情報が生成され、制御信号生成部９１５に入力される。
【００６６】
図１０に戻り、制御部９１３より出力された制御情報から、制御信号生成部９１５は、システムに応じた制御信号を生成する。無線送信部９１７は、制御信号を無線信号に変換する。その後、無線信号は、アンテナ９０１-１、９０１-２から送信される。一方、サウンディング参照信号が分離された受信信号は、参照信号分離部９１９-１、９１９-２において、各レイヤの参照信号を分離し、伝搬路特性・雑音電力推定部９２１により、各レイヤの各アンテナ９０１における伝搬路特性、および各アンテナ９０１における雑音電力を推定する。得られた伝搬路特性は、ゼロ挿入部９２３により、クリッピングされた周波数の伝搬路特性にゼロを挿入する。その後、参照信号が分離された受信信号は、信号キャンセル部９２５により、受信信号レプリカ生成部９２７から入力される受信信号レプリカを減算する。ただし、１回目の処理では何もキャンセルされない。
【００６７】
次に、受信信号は、レイヤ分離・等化部９２９において、ゼロ挿入部９２３により計算された等価的な伝搬路特性と雑音電力を用いてレイヤの分離と受信信号から伝搬路による歪みを除去する等化処理が行なわれる。続いて受信信号は、周波数デマッピング部９３１-１、９３１-２により、割当周波数に基づいて、各レイヤの信号を元の離散周波数の順に戻される。また、受信信号は、ＩＤＦＴ部９３３-１、９３３-２により時間信号に変換され、Ｐ／Ｓ（Parallel to Serial）部９３５により、時間領域に変換された受信信号の並直列変換により元に戻される。その後、復調部９３７は符号ビットのＬＬＲを算出し、復号部９３９は誤り訂正を行なう。
【００６８】
復号部９３９から得られた符号ビットのＬＬＲは、送信信号レプリカ生成部９４１により、送信信号の軟推定（ソフトレプリカとも称される）が算出され、Ｓ／Ｐ部９４３により再びレイヤ毎の信号に直並列変換される。次に、ＤＦＴ部９４５-１、９４５-２により周波数領域の軟推定値（ソフトレプリカ）が生成され、受信信号レプリカ生成部９２７において、ゼロ挿入部９２３から出力された等価的な伝搬路特性を乗算することで受信信号レプリカが生成される。得られた受信信号レプリカは、信号キャンセル部９２５に再び入力される。以上の処理を任意の回数（所定の回数、誤りがなくなるまで）繰り返し、最後に、復号部９３９から出力される情報ビットのＬＬＲを硬判定することで復号ビットを得る。
【００６９】
このような構成をとることで、クリッピング技術をＭＩＭＯ技術にも適用できる。なお、本発明の本質は、図１１に示した制御部９１３の処理であり、通信路容量からクリッピング情報を決定することである。なお、第１〜３の実施形態は、ランクアダプテーションなどの適応制御により組み合わせて適応的に選択することも可能であり、これらの組み合わせも本発明に含まれる。
【００７０】
［第４の実施形態］（各アンテナ２０１で異なるクリッピングを施す場合）
本実施形態では、アンテナ２０１毎に独立にクリッピングに関する情報と周波数割当に関する情報を決定するため、第１から第３の実施形態のように、複数のアンテナ２０１で同じクリッピングに関する情報と周波数割当に関する情報を、送信ダイバーシチゲイン（電力利得あるいはビームフォーミングゲイン）や通信路容量から決定する方法に比べ、高い伝送特性を得ることができる。図１２Ａ〜図１２Ｃに、本発明における各アンテナ２０１からの周波数軸の送信信号の一例を示す。まず、図１２Ａ〜図１２Ｃにおいては、ここではランク１伝送を仮定しているため、各アンテナ２０１の周波数信号の、元のスペクトルは全く同じもの（同一の送信信号）であるが、クリッピングされる周波数が異なることが、第１から第３の実施形態とは異なる。
【００７１】
図１２Ａは、本発明の第４の実施形態において、各アンテナ２０１からの信号が独立に設定されている場合を示す図である。ここでは、送信信号１１０１-１、１１０１-２は、それぞれ独立にクリッピングされている。周波数Ｃ１、Ｃ３、Ｃ６は同一の信号が送信されており、周波数Ｃ４は両方のアンテナ２０１でクリッピングされている。また、周波数Ｃ２、Ｃ５は一方のアンテナ２０１から送信されている。
【００７２】
図１２Ｂは、本発明の第４の実施形態において、どの周波数においても少なくとも一方のアンテナ２０１からの信号が割り当てられている場合を示す図である。図１２Ａと異なり、送信信号１１０３-２に示されるように、Ｃ４にも送信信号が配置されている。これにより、アンテナ３０１で欠落する情報はないため、検出精度を高めることが可能である。
【００７３】
図１２Ｃは、本発明の第４の実施形態において、クリッピング率を制限し、かつ少なくとも一方の周波数に信号を割り当てるよう制御した場合を示す図である。送信信号１１０５-１、１１０５-２は、ともに１／６＝１６．６６６・・・つまり、１６．７％というクリッピング率に制限した上で、周波数Ｃ２と周波数Ｃ４でそれぞれクリッピングしている。このように、本実施形態ではクリッピング率を制限し、かつ少なくとも一方の周波数に信号を割り当てることを実現するようにアンテナ２０１毎に異なるクリッピングを施す。
【００７４】
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、ランク１伝送を一例とする。なお、アンテナ２０１毎に異なるクリッピングを前提とするため、ランク１の場合、プレコーディングを適用することは困難だが、ランク数が２以上の場合にはレイヤ毎に独立にクリッピングを施すという形で本実施形態を適用することが可能であるため、プレコーディング技術を適用するか否かは本発明を限定しない。また、基地局装置の構成は図３と同様の構成を用いてよい。ただし、制御部３１３の構成が異なる。図１３において、制御部３１３は、スケジューリング部１２０１において、システム帯域内における割当周波数位置を決定し、決定された周波数位置における各アンテナ２０１からの伝搬路利得をゲイン算出部１２０３において算出する。ゲイン算出部１２０３では、式（８）のように、伝搬路のゲインを算出する。
【数８】
【００７５】
式（８）において、Ｆ１（ｋ）、Ｆ２（ｋ）はそれぞれ、アンテナ２０１−１からアンテナ３０１のｋ番目の周波数におけるゲイン、アンテナ２０１−２から受信アンテナのｋ番目の周波数におけるゲインを表す。また、ｈ１（ｋ）、ｈ２（ｋ）はそれぞれ、アンテナ２０１−１から受信アンテナのｋ番目の周波数における伝搬路特性、アンテナ２０１−２から受信アンテナのｋ番目の周波数における伝搬路特性を表す。これに基づき、クリッピング情報決定部１２０５-１、１２０５-２においてそれぞれクリッピング情報を決定し、周波数割当決定部１２０７-１、１２０７-２において割当周波数を決定する。この周波数割当決定部１２０７-１、１２０７-２では、クリッピング後の信号を割り当てる周波数を表している。最後に、周波数割当情報とクリッピング情報は制御情報生成部１２０９に入力され、これにより制御情報生成部１２０９は制御情報を生成し、制御情報を制御信号生成部３１５に入力する。本発明は、このように複数の送信アンテナ毎あるいは複数のレイヤ（空間多重）毎に異なるクリッピングを施すことを特徴としている。なお、受信アンテナが複数存在する場合には、式（９）の値をゲインとする。
【数９】
【００７６】
ただし、ｈｎｍ（ｋ）は、アンテナ（レイヤ）２０１−ｍからアンテナ３０１−ｎにおける伝搬路特性を表している。一般的には、受信アンテナ数が増えれば、ゲインはその絶対値の２乗を受信アンテナ数分だけ加算した総和で表される。移動局装置の構成例は、図５と同一であり、スペクトルクリッピング部２１７-１、２１７-２のクリッピングされる周波数位置が互いに異なる。
【００７７】
このように、本発明ではクリッピング情報決定部１２０５-１、１２０５-２をアンテナ２０１の数だけ具備し、それぞれ独立にクリッピング情報を決定することで、伝送特性が高まる。勿論、本発明はクリッピング情報をアンテナ２０１毎に決定することを本質とするため、受信アンテナ数によって発明の範囲が制限されることはない。また、クリッピング情報についてはゲインの低い周波数を設定してもよいし、予め定義された方法のいずれかから１つを選択する方法を用いてもよい。
【００７８】
次に、図１２Ｂのように、他のアンテナ２０１のクリッピング情報を考慮して割り当てる場合について説明する。基本的には、以下の式（１０）で表される値を用いてゲインに補正を与える。
【数１０】
【００７９】
式（１０）において、ＦＴ（ｋ）はＴ番目のアンテナ２０１から基地局装置の間のｋ番目の周波数において推定されたゲインを表す。また、βは任意に設定できる実数を表す。ここで、少なくとも１つのアンテナ２０１でｋ番目の周波数でクリッピングされるアンテナ２０１が他にある場合にはβは１より大きく、どのアンテナ２０１もクリッピングされないと仮想的に算出された場合には、βは１である。伝搬路の電力利得の低い周波数をクリッピングするというルールに基づいた場合、βの値を大きくすればクリッピングされにくくなり、１に近くすれば独立にクリッピングする方法に近づく。例えば、β＝２の場合、ＰＴ（ｋ）の値は実際の伝搬路の電力利得の２倍となるため、このＰＴ（ｋ）を仮想的な伝搬路とみなして再度クリッピングする周波数を決定する。さらに、βを制御することで、同一周波数におけるクリッピング可能な送信アンテナ数に対しても制御することができる。例えば、式（１１）のように設定する。なお、βは離散周波数（サブキャリア）毎に設定されてもよいし、全サブキャリアで同一の値としてもよい。
【数１１】
【００８０】
式（１１）において、ｎｔは、ｋ番目の周波数でクリッピングが施された送信アンテナ数である。このように設定することも可能である。この様な方法も一例として考えられる。さらに、βが１の場合には仮想的にクリッピングされると判断されなかった周波数と記載したが、同様の概念を実現する方法であれば１である必要はない。
【００８１】
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。ゲイン算出部１２０３から出力された各アンテナ２０１のゲインは、ゲイン補正部１３０１-１、１３０１-２において、いずれか一方のアンテナ２０１でクリッピングが見込まれる場合には、βを乗算し、クリッピングが施されないと判断された場合には、何もしないという処理を行なう。これにより、図１２Ｂのような割当も実現することが可能である。
【００８２】
さらに、クリッピング率を制限する図１２Ｃのような方法では、クリッピングにより生じるシンボル間干渉（ISI:Inter-Symbol Interference）の量やＥＸＩＴ（Extrinsic Information Transfer）解析、相互情報量などに基づいてクリッピング率を制限するなど、さまざまな方法を用いてよい。本発明の本質は、クリッピングする周波数をアンテナ２０１間あるいは複数の信号を空間多重する場合のレイヤ間で異なるように設定する方法であり、このような方法を実現する手段は全て本発明に含まれる。勿論、送受信アンテナ数も限定されない。また、これらはＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送に適用してもよい。また、第１から第４の実施形態は基地局装置の制御部が行なう態様を示したが、勿論、移動局装置でも可能であるため、このような場合も本発明に含まれる。また、クリッピング率については、本実施形態では、クリッピング率が最も適した制御であるが、クリッピングする周波数位置など、周波数割当とクリッピングする周波数が一意に決定できれば如何なる方法で決定しても如何なる通知方法で通知してもよい。
【００８３】
本発明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。そして、これら装置で取り扱われる情報は、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、本発明の機能が実現される場合もある。
【００８４】
また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に含まれる。また、上述した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良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。以上、この発明の実施形態を、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等も特許請求の範囲に含まれる。本発明は、携帯電話装置を移動局装置とする移動体通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００８５】
１ 元のシングルキャリアスペクトル
３ 送信信号
５ 受信信号
７ 推定信号
１０１-１、１０１-２ 送信信号
２０１-１、２０１-２、２０１ アンテナ
２０３-１、２０３-２ 無線受信部
２０５ 合成部
２０７ 制御信号検出部
２０９ データ信号生成部
２１１ 参照信号生成部
２１３ 参照信号多重部
２１５ レイヤマッピング部
２１７-１、２１７-２ スペクトルクリッピング部
２１９-１、２１９-２ 周波数割当部
２２１ サウンディング参照信号多重部
２２３-１、２２３-２ ＩＦＦＴ部
２２５-１、２２５-２ ＣＰ挿入部
２２７-１、２２７-２ 無線送信部
３０１ アンテナ
３０３ 無線受信部
３０５ ＣＰ除去部
３０７ ＦＦＴ部
３０９ サウンディング参照信号分離部
３１１ チャネルサウンディング部
３１３ 制御部
３１５ 制御信号生成部
３１７ 無線送信部
３１９ 参照信号分離部
３２１ 伝搬路特性・雑音電力推定部
３２３ ゼロ挿入部
３２５ 等化部
３２７ 受信信号レプリカ生成部
３２９ 信号キャンセル部
３３１ 周波数デマッピング部
３３３ ＩＤＦＴ部
３３５ 復調部
３３７ 復号部
３３９ 送信信号レプリカ生成部
３４１ ＤＦＴ部
４０１ スケジューリング部
４０３ クリッピング情報決定部
４０５ 周波数割当決定部
４０７ 制御情報生成部
５０１ プレコーディング部
６０１ プレコーディング行列決定部
７０１-１、７０１-２ 送信信号
８０１ Ｓ／Ｐ部
８０３-１、８０３-２ 参照信号多重部
９０１-１、９０１-２、９０１ アンテナ
９０３-１、９０３-２ 無線受信部
９０５-１、９０５-２ ＣＰ除去部
９０７-１、９０７-２ ＦＦＴ部
９０９-１、９０９-２ サウンディング参照信号分離部
９１１ チャネルサウンディング部
９１３ 制御部
９１５ 制御信号生成部
９１７ 無線送信部
９１９-１、９１９-２ 参照信号分離部
９２１ 伝搬路特性・雑音電力推定部
９２３ ゼロ挿入部
９２５ 信号キャンセル部
９２７ 受信信号レプリカ生成部
９２９ レイヤ分離・等化部
９３１-１、９３１-２ 周波数デマッピング部
９３３-１、９３３-２ ＩＤＦＴ部
９３５ Ｐ／Ｓ部
９３７ 復調部
９３９ 復号部
９４１ 送信信号レプリカ生成部
９４３ Ｓ／Ｐ部
９４５-１、９４５-２ ＤＦＴ部
１００１ プレコーディング行列決定部
１００３ 通信路容量算出部
１００５ スケジューリング部
１００７ クリッピング情報決定部
１００９ 周波数割当決定部
１０１１ 制御情報生成部
１１０１-１、１１０１-２、１１０３-１、１１０３-２、１１０５-１、１１０５-２ 送信信号
１２０１ スケジューリング部
１２０３ ゲイン算出部
１２０５-１、１２０５-２ クリッピング情報決定部
１２０７-１、１２０７-２ 周波数割当決定部
１２０９ 制御情報生成部
１３０１-１、１３０１-２ ゲイン補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチアンテナ使用時のスペクトルクリッピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第３．９世代の携帯電話の無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化がほぼ完了し、最近ではＬＴＥシステムをより発展させたＬＴＥ-Ａ（LTE-Advanced）が、第４世代の無線通信システム（IMT-Aなどとも称する。）の候補の一つとして標準化が行なわれている。一般的に、移動通信システムの上り回線（移動局から基地局への通信）では、移動局が送信局となるため、限られた送信電力で増幅器の電力利用効率を高く維持でき、ピーク電力の低いシングルキャリア方式（LTEではSC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)方式が採用されている）が有効とされている。なお、ＳＣ-ＦＤＭＡはＤＦＴ-Ｓ-ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）やＤＦＴ-ｐｒｅｃｏｄｅｄ ＯＦＤＭなどとも呼ばれる。
【０００３】
ＬＴＥ-Ａでは、さらに周波数利用効率を改善させるために、送信電力に余裕のある端末については、ＳＣ-ＦＤＭＡスペクトルを複数のサブキャリアから構成されるクラスタに分割し、各クラスタを周波数軸の任意の周波数に配置するＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ-Ｓ-ＯＦＤＭ（ダイナミックスペクトル制御(DSC:Dynamic Spectrum Control)、SC-ASA(Single Carrier Adaptive Spectrum Allocation)などとも称される。）と呼ばれるアクセス方式を新たにサポートすることが決定されている。さらに、受信処理においてターボ等化を行なうことを前提に、各移動局装置からの周波数信号に対してクリッピングを含むスペクトル整形を施すことで、周波数利用効率を改善させる手法が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
図１５は、非特許文献１で開示されたスペクトルクリッピングの概念を示す図である。元のシングルキャリアスペクトル１に対して、一部の周波数信号をクリッピング（削除）し、送信信号３を生成する。このとき、クリッピングされる周波数信号は伝搬路特性に応じて施す。これを受信した受信信号５は、当然、送信側でクリップした周波数信号は欠落したまま受信される。その後、信号がクリッピングされた周波数の伝搬路利得がゼロであると見做してターボ等化で検出すると、推定信号７のように周波数信号を再生することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】A. Okada, S. Ibi, S. Sampei, “Spectrum Shaping Technique Combined with SC/MMSE Turbo Equalizer for High Spectral Efficient Broadband Wireless Access Systems,” ICSPCS2007, Gold Coast, Australia, Dec. 2007.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、送受信アンテナを複数具備するマルチアンテナ技術（MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技術など）にクリッピングを適用する方法は開示されていない。よって、マルチアンテナ使用時においては、移動局装置からの送信信号に対してクリッピングを含むスペクトル整形を施すことによる周波数利用効率改善を行なうことができなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、移動局装置がマルチアンテナを使用する場合において、移動局装置からの送信信号に対するクリッピングにより、周波数利用効率改善を行なうことができる無線制御装置、無線端末装置、無線通信システム、無線制御装置および無線端末装置の制御プログラムおよび集積回路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】
【０００８】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線制御装置は、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置であって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知することを特徴としている。
【０００９】
このように、無線制御装置は、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、クリッピング情報および周波数割り当て情報を無線端末装置に対して通知するので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００１０】
（２）また、本発明の無線制御装置において、前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報をそれぞれ独立に決定することを特徴としている。
【００１１】
このように、無線制御装置は、各送信アンテナにおけるクリッピング情報をそれぞれ独立に決定するので、送信アンテナ毎に共通に決定する方法に比べ、欠落する情報をなくすことができ、検出精度を高めることが可能である。これにより高い伝送特性を得ることができる。
【００１２】
（３）また、本発明の無線制御装置において、前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴としている。
【００１３】
このように、クリッピング情報が、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むので、無線制御装置は、柔軟に制御することが可能となる。
【００１４】
（４）また、本発明の無線制御装置において、前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報は、前記各アンテナに対応する伝搬路のゲインに基づいて決定されることを特徴としている。
【００１５】
このように、各送信アンテナにおけるクリッピング情報は、各アンテナに対応する伝搬路のゲインに基づいて決定されるので、無線制御装置は、送信ダイバーシチゲイン（あるいはビームフォーミングゲイン）や通信路容量から決定する方法に比べ、欠落する情報をなくすことができ、検出精度を高めることが可能である。これにより高い伝送特性を得ることができる。
【００１６】
（５）また、本発明の無線制御装置において、前記各送信アンテナにおける伝搬路のゲインは、他の送信アンテナで送信される周波数領域の信号について、前記クリッピング処理が行なわれるか否かの判断結果に基づいて補正されることを特徴としている。
【００１７】
このように、各送信アンテナにおける伝搬路のゲインは、他の送信アンテナで送信される周波数領域の信号について、クリッピング処理が行なわれるか否かの判断結果に基づいて補正されるので、無線制御装置は、欠落する情報をなくすことができ、検出精度を高めることが可能である。これにより高い伝送特性を得ることができる。
【００１８】
（６）また、本発明の無線制御装置において、前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおける共通のクリッピング情報を決定することを特徴としている。
【００１９】
このように、無線制御装置は、無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、各送信アンテナにおける共通のクリッピング情報を決定するので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２０】
（７）また、本発明の無線制御装置において、前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴としている。
【００２１】
このように、クリッピング情報が、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むので、無線制御装置は、柔軟に制御することが可能となる。
【００２２】
（８）また、本発明の無線制御装置において、前記クリッピング情報は、前記無線端末装置の通信路容量に基づいて決定されることを特徴としている。
【００２３】
このように、クリッピング情報が、無線端末装置の通信路容量に基づいて決定されるので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２４】
（９）また、本発明の無線端末装置は、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置であって、通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信し、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行ない、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信することを特徴としている。
【００２５】
このように、無線端末装置が、受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なうので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２６】
（１０）また、本発明の無線通信システムは、上記（１）から（８）のいずれかに記載の無線制御装置と、上記（９）記載の無線端末装置と、から構成されることを特徴としている。
【００２７】
このように、無線通信システムが、上記（１）から（８）のいずれかに記載の無線制御装置と、上記（９）記載の無線端末装置と、から構成されるので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００２８】
（１１）また、本発明の無線制御装置の制御プログラムは、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置の制御プログラムであって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する処理と、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する処理と、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
【００２９】
このように、無線制御装置は、クリッピング情報および周波数割り当て情報を無線端末装置に対して通知するので、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００３０】
（１２）また、本発明の無線端末装置の制御プログラムは、周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置の制御プログラムであって、通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する処理と、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう処理と、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴としている。
【００３１】
このように、無線端末装置が、受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なうので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００３２】
（１３）また、本発明の集積回路は、無線制御装置に実装されることにより、前記無線制御装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する機能と、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する機能と、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する機能と、の一連の機能を、前記無線制御装置に発揮させることを特徴としている。
【００３３】
このように、無線制御装置は、クリッピング情報および周波数割り当て情報を無線端末装置に対して通知するので、第１の通信装置がマルチアンテナを使用する場合において、第１の通信装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【００３４】
（１４）また、本発明の集積回路は、無線端末装置に実装されることにより、前記無線端末装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する機能と、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう機能と、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する機能と、の一連の機能を、前記無線端末装置に発揮させることを特徴としている。
【００３５】
このように、受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なうので、無線制御装置は、無線端末装置がマルチアンテナを使用する場合において、無線端末装置からの送信信号に対するクリッピングが可能となり、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明により、マルチアンテナ技術にスペクトル整形を適用することができる。これにより、基地局装置は、移動局装置がマルチアンテナを使用する場合において、移動局装置からの送信信号に対するクリッピングにより、周波数利用効率改善を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施形態において、マルチアンテナ技術をスペクトルクリッピング技術に適用する場合の概念を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の基本構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第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１の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。
【図６】ＬＴＥ-Ａでのプレコーディング行列を示す表である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施形態において、ＭＩＭＯにおける各送信アンテナの周波数信号の概念の一例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る制御部９１３の構成例を示すブロック図である。
【図１２Ａ】本発明の第４の実施形態において、各送信アンテナからの信号が独立に設定されている場合を示す図である。
【図１２Ｂ】本発明の第４の実施形態において、どの周波数においても少なくとも一方のアンテナからの信号が割り当てられている場合を示す図である。
【図１２Ｃ】本発明の第４の実施形態において、クリッピング率を制限し、かつ少なくとも一方の周波数に信号を割り当てるよう制御した場合を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】非特許文献１で開示されたスペクトルクリッピングの概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、スペクトル整形に含まれるクリッピング処理を対象にしており、送信される周波数信号（クリッピングされていない周波数信号）への電力配分に関しては特に記載しないが、電力配分を行なう処理を含むスペクトル整形をした場合も本発明に含まれる。
【００３９】
［第１の実施形態］（２ｘ１送信ダイバーシチ）
本実施形態は、クリッピングする周波数を送信に使用する送信アンテナ毎に共通に決定する方法について述べる。
【００４０】
図１は、本発明の第１の実施形態において、マルチアンテナ技術をスペクトルクリッピング技術に適用する場合の概念を示す図である。図１では、移動局装置に割り当てられた離散周波数（サブキャリア）が６ポイントであり、それぞれ、低い周波数からＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６であるものとする。移動局装置は、第１の送信アンテナから周波数領域の送信信号１０１-１、第２の送信アンテナから周波数領域の送信信号１０１-２を送信する。ここでは、同図に示されるように、各送信アンテナで同一のクリッピングを施すものとする。ここでは、信号が割り当てられたスペクトルがＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ６であり、Ｃ５はクリッピングされている。また、各送信アンテナに配置された信号は同一のものである。送信に使用するアンテナ数を２、基地局装置で受信に使用するアンテナ数を１とすると、ｋ番目の離散周波数における受信信号は、次式（１）で表される。
【数１】
【００４１】
式（１）において、Ｓ（ｋ）は、ｋ番目の離散周波数における複素数で表される送信信号、Ｒ（ｋ）はｋ番目の離散周波数における複素数で表される受信信号、Ｈ１（ｋ）は、移動局装置の第１のアンテナから基地局装置のアンテナの間の複素数で表される伝搬路特性、Ｈ２（ｋ）は、移動局装置の第１のアンテナから基地局装置のアンテナの間の複素数で表される伝搬路特性、η（ｋ）は隣接セルからの干渉なども含む複素数で表される雑音である。また、１／√２は、全送信アンテナからの送信電力の合計が一定となるよう正規化するための値である。式（１）から、この場合、送信信号に対する等価的な伝搬路特性は、Ｈ１（ｋ）＋Ｈ２（ｋ）である。したがって、この等価的な伝搬路特性を用いてクリッピング情報と周波数割当情報を決定する。式（１）のように受信信号が表される場合、送信信号の電力利得Ｇ（ｋ）は式（２）で表される。
【数２】
【００４２】
式（２）に基づいて、伝送するクリッピング情報を決定する。まず、システム帯域に含まれるすべての離散周波数で式（２）を算出する。その後、式（２）で表される周波数割当とクリッピング率を決定する。例えば、周波数割当については、複数の移動局装置でシステム帯域全体を共有する際に一般的に利用されるプロポーショナルフェアネス（PF:Proportional Fairness）や、Ｍａｘ ＣＩＲ（Carrier to Interference power Ratio、Max SINRやMax SNRなどと表記されてもよい）、ラウンドロビン（RR:Round Robin）などの割当を用いてよい。
【００４３】
また、クリッピング率については、割り当てられた周波数の中から、式（２）の値がある閾値以下の場合に割り当てないなどといった方法や、システムで予め定義されたクリッピング率、または変調方式と符号化率の組み合わせ（MCS:Modulation and Coding Schemeなどと呼ばれることもある）に基づいて暗黙的にクリッピング率を定義している場合には、予め定義されたクリッピング率を用いてもよい。例えば、符号化率１／２のＱＰＳＫの場合、クリッピング率が２０％と定義されていたとする。まず、ＰＦなどの割当法で移動局装置の割当周波数を決定した後、割り当てられた周波数でさらに式（２）を小さい順に２０％だけ割当周波数から外し、最終的な割当周波数として決定する。また、クリッピングする周波数位置などを用いてもよい。また、非特許文献１に開示されている注水定理を用いる方法の場合には、送信電力の配分に関する情報をさらに通知してもよく、これは本発明に開示された如何なる実施形態でも同様である。
【００４４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の基本構成の一例を示すブロック図である。ここでは、移動局装置の送受信アンテナ数を２として説明する。勿論、移動局装置の送受信アンテナ数は限定されない。また、ここでは、空間的に送信されるストリーム数を１として説明する。まず、移動局装置は基地局装置から下り回線で通知された制御信号をアンテナ２０１-１、２０１-２（アンテナ２０１-１、２０１-２を合わせてアンテナ２０１と表す。）で受信し、無線受信部２０３-１、２０３-２により、ベースバンド信号にダウンコンバートし、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換する。得られたディジタル信号は、合成部２０５により最大比合成などの受信信号の合成が行なわれる。次に、合成された受信信号は制御信号検出部２０７により、参照信号の系列に関する情報、クリッピング率に関する情報、周波数割当情報などを検出する。
【００４５】
送信する情報ビット列は、データ信号生成部２０９により、送信するデータの周波数信号を生成する。データ信号生成部２０９では、情報ビット列が誤り訂正符号化され、ＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying）や１６ＱＡＭ（16-ary Quadrature Amplitude Modulation）などの変調シンボルが生成され、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）により周波数信号に変換される。次に、参照信号に関する情報に基づいて参照信号生成部２１１により各送信アンテナ伝搬路推定用の参照信号（ＲＳ：Reference Signal）が生成され、参照信号多重部２１３においてデータ信号と多重される。レイヤマッピング部２１５において各アンテナ２０１に信号を割り当てる。このとき、空間多重される信号数（ランク数）が１であれば、そのまま各アンテナ２０１にコピーされ、ランク数が２であれば、各アンテナ２０１にＳ／Ｐ（Serial to Parallel）変換やブロックインターリーブなどの方法を用いて異なる送信信号が割り当てられる。本実施形態では、同一の信号を２つのアンテナ２０１から送信することを想定するため、ランク１で伝送されるものとする。
【００４６】
次に、スペクトルクリッピング部２１７-１、２１７-２において、通知された各アンテナ２０１のクリッピング情報に応じて、周波数信号の一部をクリップ（削除）する。なお、このクリッピング情報は、クリッピングする周波数位置情報でもよいし、クリッピング率（例えば、１０％など）でもよい。また、通知の際に、変調方式と符号化率の組み合わせ（MCS：Modulation and Coding Schemes）とクリッピング率を１対１に対応付けることで暗黙的に通知してもよい。この場合、通知されたクリッピング情報は、ＭＣＳから判断することができる。その後、各アンテナ２０１でクリッピングが施された周波数信号は、周波数割当部２１９-１、２１９-２において通知された周波数割当情報に基づいて周波数に配置される。次に、サウンディング参照信号多重部２２１-１、２２１-２により各アンテナ２０１からアンテナ３０１への伝搬路特性を把握するためのサウンディング参照信号が多重され、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部２２３-１、２２３-２において時間領域の信号に変換される。時間領域に変換された送信信号はＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部２２５-１、２２５-２においてＣＰを挿入され、無線送信部２２７-１、２２７-２においてＤ／Ａ（Digital to Analog）変換され、無線周波数にアップコンバートされ、アンテナ２０１-１、２０１-２から送信される。
【００４７】
図３は、本発明の第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。ここでは、アンテナ数を１本とした場合を一例として示している。アンテナ３０１で受信した受信信号は、無線受信部３０３で受信され、ＣＰ除去部３０５で受信信号からＣＰが除去される。受信信号はＦＦＴ部３０７により周波数信号に変換される。周波数信号に変換された受信信号は、まずサウンディング参照信号分離部３０９においてサウンディング参照信号が分離される。分離されたサウンディング参照信号は、チャネルサウンディング部３１１において各アンテナ２０１からアンテナ３０１までの受信状態（例えば、受信SINRなど）を推定し、推定された受信状態、推定された伝搬路特性は制御部３１３に入力される。制御部３１３では、各アンテナ２０１のクリッピング情報や周波数割当を決定する。決定された制御情報は、制御信号生成部３１５により制御信号に変換され、無線送信部３１７によりＤ／Ａ変換、アップコンバージョンが施され、アンテナ３０１から送信される。
【００４８】
次に、サウンディング参照信号を分離された受信信号は、参照信号分離部３１９により、受信信号から参照信号が除去される。除去された参照信号は、伝搬路特性・雑音電力推定部３２１により各アンテナ２０１からの伝搬路特性および隣接セルからの干渉を含む雑音電力が推定される。その後、伝搬路特性・雑音電力推定部３２１により推定された伝搬路特性は、ゼロ挿入部３２３により移動局装置側でクリッピングされた周波数にゼロを挿入することで等価伝搬路を算出する。得られた等価伝搬路は、等化部３２５および受信信号レプリカ生成部３２７に入力される。
【００４９】
次に、参照信号分離部３１９から出力された受信信号は、信号キャンセル部３２９において、受信信号レプリカ生成部３２７から入力された受信信号レプリカをキャンセルする。ただし、繰り返し１回目では何もキャンセルされない。次に、等化部３２５において受信信号を等化し、周波数デマッピング部３３１により割り当てていた周波数から希望信号を周波数領域で抽出する。その後、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）部３３３により時間信号に変換し、復調部３３５により対数尤度比（LLR:Log Likelihood Ratio）を得る。そして、復号部３３７において誤り訂正処理が行なわれる。このとき、復号部３３７は、情報ビットのＬＬＲと、符号ビットのＬＬＲを出力する。
【００５０】
符号ビットのＬＬＲは、送信信号レプリカ生成部３３９に入力され、送信信号のソフトレプリカ（軟推定）が生成される。その後、ＤＦＴ部３４１に入力され、軟推定は周波数信号に変換される。この例では２本のアンテナ２０１で送信して１本のアンテナ３０１で受信するので、２つの同一の（コピーされた）ソフトレプリカが出力される。そして、ＤＦＴ部３４１により周波数領域のソフトレプリカに変換され、受信信号レプリカ生成部３２７においてゼロ挿入部３２３から出力された等価伝搬路を乗算することで用いて受信信号レプリカが算出される。それを信号キャンセル部３２９に入力し、上述の処理を繰り返す。これを任意の回数繰り返し、復号部３３７から出力された情報ビットのＬＬＲを硬判定することで復号ビット列が得られる。次に、制御部３１３について説明する。
【００５１】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。制御部では、推定された伝搬路特性から式（２）によりスケジューリング部４０１により周波数割当を決定する。その後、クリッピング情報決定部４０３によりアンテナ２０１毎にクリッピング情報を生成し、周波数割当決定部４０５で最終的な周波数割当を決定する。このように得られたクリッピング情報と周波数割当を制御情報生成部４０７により制御情報を生成し、制御信号生成部３１５に入力する。制御信号生成部３１５では、システムに応じて設定された方法により多重・変調などの制御信号の生成が行なわれ、無線送信部３１７に入力される。このように、本実施形態では、マルチアンテナに適用する場合の複合された等価伝搬路に基づいてクリッピング情報や周波数割当を決定することで、クリッピングをマルチアンテナ技術にも適用できる。
【００５２】
［第２の実施形態］（プレコーディングをする場合）
本実施形態では、プレコーディングと呼ばれるビームフォーミングが適用される場合の例について説明する。
【００５３】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。図２と比較して、レイヤマッピング部２１５がプレコーディング部５０１に変更されている。プレコーディング部５０１において予め定義されたプレコーディング行列が乗算される。
【００５４】
図６は、ＬＴＥ-Ａでのプレコーディング行列を示す表である。ここでは、送信アンテナ数が２の場合を一例として示している。Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌａｙｅｒｓ υがレイヤ数であり、１の場合は、２本のアンテナ２０１を用いて１ストリーム、２の場合は２ストリームの信号を送信する。Ｃｏｄｅｂｏｏｋ ｉｎｄｅｘは、移動局装置にどの行列を使用するかを通知する際のインデックスである。ここでは、ランク２は後述する実施形態で説明するので、ここではランク１のプレコーディング行列を使用するものとして説明する。ランク１では、１ストリームの送信信号に対して図６で表されるプレコーディング行列ｗを乗算して送信するため、ｋ番目の周波数における受信信号は、式（３）のように表される。
【数３】
【００５５】
式（３）において、Ｓ（ｋ）は、ｋ番目の周波数領域の複素数で表される送信信号の振幅、η（ｋ）は隣接セルからの干渉を含む雑音、Ｒ（ｋ）は受信信号の振幅、ｗは図６で表されるレイヤ数１のプレコーディング行列から選択されたいずれか１つの行列である。また、ｈ（ｋ）は１×２で表される伝搬路行列であり、式（４）で表される。
【数４】
【００５６】
ただし、ｈ１（ｋ）は第１のアンテナ２０１−１からアンテナ３０１へのｋ番目の周波数の複素数で表される伝搬路特性、ｈ２（ｋ）はｋ番目の周波数の複素数で表される第２のアンテナ２０１からアンテナ３０１への伝搬路特性である。したがって、このように表されるｋ番目の周波数の電力利得は、式（５）のように表される。
【数５】
【００５７】
式（５）において、Ｐ（ｋ）はｋ番目の周波数における実数で表される送信信号に対する電力利得を表す。式（５）に基づいて、第１の実施形態と同様の方法を用いてクリッピング周波数や周波数割当を決定する。受信装置（基地局装置）の構成は、図３と同一であるため、説明を省略する。このように、プレコーディングを適用した場合にも本発明は適用可能である。また、ここでは簡単のため、受信アンテナ数を１本として説明したが、受信するアンテナ数が２本以上の場合は、最大比合成（MRC:Maximum Ratio Combining）などの受信ダイバーシチ技術を用いて受信すればよく、受信アンテナ数は限定されない。また、制御情報の送信に関して、アンテナ２０１が２本以上の場合は、時空間符号化（STC:Space Time Coding、STBC(Space Time Block Code)やSFBC(Space Frequency Block Code)、などの）や循環遅延ダイバーシチ（CDD:Cyclic Delay Diversity）、時間切替送信ダイバーシチ（TSTD:Time Switching Transmit Diversity）、周波数切替送信ダイバーシチ（FSTD:Frequency Switching Diversity）、アンテナ選択ダイバーシチなどの送信ダイバーシチ技術を用いてもよいし、いずれかのアンテナ２０１から常に送信するような方法を用いてもよい。
【００５８】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る制御部３１３の一例を示すブロック図である。基本的な構成は図４と同じだが、プレコーディング行列決定部６０１が新たに追加されている。プレコーディング行列決定部６０１は、チャネルサウンディング部３１１から出力された各アンテナ２０１からアンテナ３０１までの空間相関などや伝搬路特性の伝搬路状態に基づいて、最適なプレコーディング行列を選択する。選択されたプレコーディング行列を基に、スケジューリング部４０１においてスケジューリングが行なわれる。このように、プレコーディングを用いた場合でも、本発明を適用することができる。
【００５９】
［第３の実施形態］（MIMOの場合）
本実施形態では、ＭＩＭＯの場合について述べる。ここでは、アンテナ２０１を２本を用いてランク２で送信する場合で説明する。
【００６０】
図８は、本発明の第３の実施形態において、ＭＩＭＯにおける各アンテナ２０１の周波数信号の概念の一例を示す図である。図８では、図１と異なり、送信信号７０１-１と送信信号７０１-２は異なる信号である。
【００６１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の一例を示すブロック図である。ここでは、コードワードと呼ばれる情報ビット系列が１つの場合について説明する。この場合２ストリームを送信するために、Ｓ／Ｐ（Serial to Parallel）部８０１において直並列変換する。次に、参照信号多重部８０３-１、８０３-２において、各ストリームを復調するための参照信号が多重される。参照信号は、受信装置（基地局装置）において分離できなければならないため、直交符号など、サイクリックシフトや異なる符号がそれぞれに割り当てられる。その後、プレコーディング部５０１において、通知されたプレコーディング情報に基づいてランク２のプレコーディング行列が乗算される。図６の場合は、υが２の場合の行列（同図では単位行列を１／√２倍したものが選択される。ただし、他の移動通信システムで、他のランク２の行列が定義されている場合には、それを選択することができる。
【００６２】
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の一例を示すブロック図である。ここでは、基地局装置のアンテナ数を２とし、コードワード数１、ランク２の信号を検出する構成を一例として示している。アンテナ９０１-１、９０１-２（アンテナ９０１-１、９０１-２を合わせてアンテナ９０１と表す。）で受信された信号は、無線受信部９０３-１、９０３-２でベースバンド信号にダウンコンバートされ、ＣＰ除去部９０５-１、９０５-２により、ＣＰが受信信号から除去され、ＦＦＴ部９０７-１、９０７-２において周波数信号に変換され、サウンディング参照信号分離部９０９-１、９０９-２においてサウンディング参照信号が分離される。分離されたサウンディング参照信号は、チャネルサウンディング部９１１により、伝搬路の状態を推定する。推定された伝搬路行列は、式（６）のように行列で表現することができる。
【数６】
【００６３】
ｈｎｍ（ｋ）は、移動局装置のｍ番目のアンテナ２０１から基地局装置のｎ番目のアンテナ９０１の間のｋ番目の離散周波数における伝搬路行列であり、一般的に、伝搬路行列は、各アンテナ９０１のインデックスが行列の列方向、各アンテナ２０１のインデックスが行列の行方向の要素となるよう構成される。この伝搬路行列が制御部９１３に入力される。
【００６４】
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る制御部９１３の構成例を示すブロック図である。制御部９１３に入力された伝搬路特性は、プレコーディング行列決定部１００１により、プレコーディング行列が決定され、通信路容量算出部１００３に入力される。通信路容量算出部１００３では、式（７）のように各周波数（複数の離散周波数でブロック化されたリソースブロック単位でもよい）における通信路容量を算出する。
【数７】
【００６５】
ただし、ｕはリソースブロックのインデックス、Ｋはリソースブロックに含まれる離散周波数ポイント数、ＳＩＮＲは受信信号対干渉雑音電力比、ｄｅｔは行列式を表す。これは、各リソースブロックの平均通信路容量を表している。もちろん、ここでは厳密な定義に基づく通信路容量を一例として挙げたが、通信路容量と同じような相関関係を有する定量値を用いた場合でも、本発明に含まれる。その後、各リソースブロックの平均通信路容量は、スケジューリング部１００５に入力され、クリッピング情報決定部１００７に入力される。得られた情報から、周波数割当決定部１００９は、周波数割当を決定する。このようにして決定された周波数割当情報とクリッピング情報は、制御情報生成部１０１１により制御情報が生成され、制御信号生成部９１５に入力される。
【００６６】
図１０に戻り、制御部９１３より出力された制御情報から、制御信号生成部９１５は、システムに応じた制御信号を生成する。無線送信部９１７は、制御信号を無線信号に変換する。その後、無線信号は、アンテナ９０１-１、９０１-２から送信される。一方、サウンディング参照信号が分離された受信信号は、参照信号分離部９１９-１、９１９-２において、各レイヤの参照信号を分離し、伝搬路特性・雑音電力推定部９２１により、各レイヤの各アンテナ９０１における伝搬路特性、および各アンテナ９０１における雑音電力を推定する。得られた伝搬路特性は、ゼロ挿入部９２３により、クリッピングされた周波数の伝搬路特性にゼロを挿入する。その後、参照信号が分離された受信信号は、信号キャンセル部９２５により、受信信号レプリカ生成部９２７から入力される受信信号レプリカを減算する。ただし、１回目の処理では何もキャンセルされない。
【００６７】
次に、受信信号は、レイヤ分離・等化部９２９において、ゼロ挿入部９２３により計算された等価的な伝搬路特性と雑音電力を用いてレイヤの分離と受信信号から伝搬路による歪みを除去する等化処理が行なわれる。続いて受信信号は、周波数デマッピング部９３１-１、９３１-２により、割当周波数に基づいて、各レイヤの信号を元の離散周波数の順に戻される。また、受信信号は、ＩＤＦＴ部９３３-１、９３３-２により時間信号に変換され、Ｐ／Ｓ（Parallel to Serial）部９３５により、時間領域に変換された受信信号の並直列変換により元に戻される。その後、復調部９３７は符号ビットのＬＬＲを算出し、復号部９３９は誤り訂正を行なう。
【００６８】
復号部９３９から得られた符号ビットのＬＬＲは、送信信号レプリカ生成部９４１により、送信信号の軟推定（ソフトレプリカとも称される）が算出され、Ｓ／Ｐ部９４３により再びレイヤ毎の信号に直並列変換される。次に、ＤＦＴ部９４５-１、９４５-２により周波数領域の軟推定値（ソフトレプリカ）が生成され、受信信号レプリカ生成部９２７において、ゼロ挿入部９２３から出力された等価的な伝搬路特性を乗算することで受信信号レプリカが生成される。得られた受信信号レプリカは、信号キャンセル部９２５に再び入力される。以上の処理を任意の回数（所定の回数、誤りがなくなるまで）繰り返し、最後に、復号部９３９から出力される情報ビットのＬＬＲを硬判定することで復号ビットを得る。
【００６９】
このような構成をとることで、クリッピング技術をＭＩＭＯ技術にも適用できる。なお、本発明の本質は、図１１に示した制御部９１３の処理であり、通信路容量からクリッピング情報を決定することである。なお、第１〜３の実施形態は、ランクアダプテーションなどの適応制御により組み合わせて適応的に選択することも可能であり、これらの組み合わせも本発明に含まれる。
【００７０】
［第４の実施形態］（各アンテナ２０１で異なるクリッピングを施す場合）
本実施形態では、アンテナ２０１毎に独立にクリッピングに関する情報と周波数割当に関する情報を決定するため、第１から第３の実施形態のように、複数のアンテナ２０１で同じクリッピングに関する情報と周波数割当に関する情報を、送信ダイバーシチゲイン（電力利得あるいはビームフォーミングゲイン）や通信路容量から決定する方法に比べ、高い伝送特性を得ることができる。図１２Ａ〜図１２Ｃに、本発明における各アンテナ２０１からの周波数軸の送信信号の一例を示す。まず、図１２Ａ〜図１２Ｃにおいては、ここではランク１伝送を仮定しているため、各アンテナ２０１の周波数信号の、元のスペクトルは全く同じもの（同一の送信信号）であるが、クリッピングされる周波数が異なることが、第１から第３の実施形態とは異なる。
【００７１】
図１２Ａは、本発明の第４の実施形態において、各アンテナ２０１からの信号が独立に設定されている場合を示す図である。ここでは、送信信号１１０１-１、１１０１-２は、それぞれ独立にクリッピングされている。周波数Ｃ１、Ｃ３、Ｃ６は同一の信号が送信されており、周波数Ｃ４は両方のアンテナ２０１でクリッピングされている。また、周波数Ｃ２、Ｃ５は一方のアンテナ２０１から送信されている。
【００７２】
図１２Ｂは、本発明の第４の実施形態において、どの周波数においても少なくとも一方のアンテナ２０１からの信号が割り当てられている場合を示す図である。図１２Ａと異なり、送信信号１１０３-２に示されるように、Ｃ４にも送信信号が配置されている。これにより、アンテナ３０１で欠落する情報はないため、検出精度を高めることが可能である。
【００７３】
図１２Ｃは、本発明の第４の実施形態において、クリッピング率を制限し、かつ少なくとも一方の周波数に信号を割り当てるよう制御した場合を示す図である。送信信号１１０５-１、１１０５-２は、ともに１／６＝１６．６６６・・・つまり、１６．７％というクリッピング率に制限した上で、周波数Ｃ２と周波数Ｃ４でそれぞれクリッピングしている。このように、本実施形態ではクリッピング率を制限し、かつ少なくとも一方の周波数に信号を割り当てることを実現するようにアンテナ２０１毎に異なるクリッピングを施す。
【００７４】
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、ランク１伝送を一例とする。なお、アンテナ２０１毎に異なるクリッピングを前提とするため、ランク１の場合、プレコーディングを適用することは困難だが、ランク数が２以上の場合にはレイヤ毎に独立にクリッピングを施すという形で本実施形態を適用することが可能であるため、プレコーディング技術を適用するか否かは本発明を限定しない。また、基地局装置の構成は図３と同様の構成を用いてよい。ただし、制御部３１３の構成が異なる。図１３において、制御部３１３は、スケジューリング部１２０１において、システム帯域内における割当周波数位置を決定し、決定された周波数位置における各アンテナ２０１からの伝搬路利得をゲイン算出部１２０３において算出する。ゲイン算出部１２０３では、式（８）のように、伝搬路のゲインを算出する。
【数８】
【００７５】
式（８）において、Ｆ１（ｋ）、Ｆ２（ｋ）はそれぞれ、アンテナ２０１−１からアンテナ３０１のｋ番目の周波数におけるゲイン、アンテナ２０１−２から受信アンテナのｋ番目の周波数におけるゲインを表す。また、ｈ１（ｋ）、ｈ２（ｋ）はそれぞれ、アンテナ２０１−１から受信アンテナのｋ番目の周波数における伝搬路特性、アンテナ２０１−２から受信アンテナのｋ番目の周波数における伝搬路特性を表す。これに基づき、クリッピング情報決定部１２０５-１、１２０５-２においてそれぞれクリッピング情報を決定し、周波数割当決定部１２０７-１、１２０７-２において割当周波数を決定する。この周波数割当決定部１２０７-１、１２０７-２では、クリッピング後の信号を割り当てる周波数を表している。最後に、周波数割当情報とクリッピング情報は制御情報生成部１２０９に入力され、これにより制御情報生成部１２０９は制御情報を生成し、制御情報を制御信号生成部３１５に入力する。本発明は、このように複数の送信アンテナ毎あるいは複数のレイヤ（空間多重）毎に異なるクリッピングを施すことを特徴としている。なお、受信アンテナが複数存在する場合には、式（９）の値をゲインとする。
【数９】
【００７６】
ただし、ｈｎｍ（ｋ）は、アンテナ（レイヤ）２０１−ｍからアンテナ３０１−ｎにおける伝搬路特性を表している。一般的には、受信アンテナ数が増えれば、ゲインはその絶対値の２乗を受信アンテナ数分だけ加算した総和で表される。移動局装置の構成例は、図５と同一であり、スペクトルクリッピング部２１７-１、２１７-２のクリッピングされる周波数位置が互いに異なる。
【００７７】
このように、本発明ではクリッピング情報決定部１２０５-１、１２０５-２をアンテナ２０１の数だけ具備し、それぞれ独立にクリッピング情報を決定することで、伝送特性が高まる。勿論、本発明はクリッピング情報をアンテナ２０１毎に決定することを本質とするため、受信アンテナ数によって発明の範囲が制限されることはない。また、クリッピング情報についてはゲインの低い周波数を設定してもよいし、予め定義された方法のいずれかから１つを選択する方法を用いてもよい。
【００７８】
次に、図１２Ｂのように、他のアンテナ２０１のクリッピング情報を考慮して割り当てる場合について説明する。基本的には、以下の式（１０）で表される値を用いてゲインに補正を与える。
【数１０】
【００７９】
式（１０）において、ＦＴ（ｋ）はＴ番目のアンテナ２０１から基地局装置の間のｋ番目の周波数において推定されたゲインを表す。また、βは任意に設定できる実数を表す。ここで、少なくとも１つのアンテナ２０１でｋ番目の周波数でクリッピングされるアンテナ２０１が他にある場合にはβは１より大きく、どのアンテナ２０１もクリッピングされないと仮想的に算出された場合には、βは１である。伝搬路の電力利得の低い周波数をクリッピングするというルールに基づいた場合、βの値を大きくすればクリッピングされにくくなり、１に近くすれば独立にクリッピングする方法に近づく。例えば、β＝２の場合、ＰＴ（ｋ）の値は実際の伝搬路の電力利得の２倍となるため、このＰＴ（ｋ）を仮想的な伝搬路とみなして再度クリッピングする周波数を決定する。さらに、βを制御することで、同一周波数におけるクリッピング可能な送信アンテナ数に対しても制御することができる。例えば、式（１１）のように設定する。なお、βは離散周波数（サブキャリア）毎に設定されてもよいし、全サブキャリアで同一の値としてもよい。
【数１１】
【００８０】
式（１１）において、ｎｔは、ｋ番目の周波数でクリッピングが施された送信アンテナ数である。このように設定することも可能である。この様な方法も一例として考えられる。さらに、βが１の場合には仮想的にクリッピングされると判断されなかった周波数と記載したが、同様の概念を実現する方法であれば１である必要はない。
【００８１】
図１４は、本発明の第４の実施形態に係る制御部３１３の構成の一例を示すブロック図である。ゲイン算出部１２０３から出力された各アンテナ２０１のゲインは、ゲイン補正部１３０１-１、１３０１-２において、いずれか一方のアンテナ２０１でクリッピングが見込まれる場合には、βを乗算し、クリッピングが施されないと判断された場合には、何もしないという処理を行なう。これにより、図１２Ｂのような割当も実現することが可能である。
【００８２】
さらに、クリッピング率を制限する図１２Ｃのような方法では、クリッピングにより生じるシンボル間干渉（ISI:Inter-Symbol Interference）の量やＥＸＩＴ（Extrinsic Information Transfer）解析、相互情報量などに基づいてクリッピング率を制限するなど、さまざまな方法を用いてよい。本発明の本質は、クリッピングする周波数をアンテナ２０１間あるいは複数の信号を空間多重する場合のレイヤ間で異なるように設定する方法であり、このような方法を実現する手段は全て本発明に含まれる。勿論、送受信アンテナ数も限定されない。また、これらはＯＦＤＭなどのマルチキャリア伝送に適用してもよい。また、第１から第４の実施形態は基地局装置の制御部が行なう態様を示したが、勿論、移動局装置でも可能であるため、このような場合も本発明に含まれる。また、クリッピング率については、本実施形態では、クリッピング率が最も適した制御であるが、クリッピングする周波数位置など、周波数割当とクリッピングする周波数が一意に決定できれば如何なる方法で決定しても如何なる通知方法で通知してもよい。
【００８３】
本発明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。そして、これら装置で取り扱われる情報は、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、本発明の機能が実現される場合もある。
【００８４】
また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に含まれる。また、上述した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良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いることも可能である。以上、この発明の実施形態を、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等も特許請求の範囲に含まれる。本発明は、携帯電話装置を移動局装置とする移動体通信システムに用いて好適であるが、これに限定されない。
【符号の説明】
【００８５】
１ 元のシングルキャリアスペクトル
３ 送信信号
５ 受信信号
７ 推定信号
１０１-１、１０１-２ 送信信号
２０１-１、２０１-２、２０１ アンテナ
２０３-１、２０３-２ 無線受信部
２０５ 合成部
２０７ 制御信号検出部
２０９ データ信号生成部
２１１ 参照信号生成部
２１３ 参照信号多重部
２１５ レイヤマッピング部
２１７-１、２１７-２ スペクトルクリッピング部
２１９-１、２１９-２ 周波数割当部
２２１ サウンディング参照信号多重部
２２３-１、２２３-２ ＩＦＦＴ部
２２５-１、２２５-２ ＣＰ挿入部
２２７-１、２２７-２ 無線送信部
３０１ アンテナ
３０３ 無線受信部
３０５ ＣＰ除去部
３０７ ＦＦＴ部
３０９ サウンディング参照信号分離部
３１１ チャネルサウンディング部
３１３ 制御部
３１５ 制御信号生成部
３１７ 無線送信部
３１９ 参照信号分離部
３２１ 伝搬路特性・雑音電力推定部
３２３ ゼロ挿入部
３２５ 等化部
３２７ 受信信号レプリカ生成部
３２９ 信号キャンセル部
３３１ 周波数デマッピング部
３３３ ＩＤＦＴ部
３３５ 復調部
３３７ 復号部
３３９ 送信信号レプリカ生成部
３４１ ＤＦＴ部
４０１ スケジューリング部
４０３ クリッピング情報決定部
４０５ 周波数割当決定部
４０７ 制御情報生成部
５０１ プレコーディング部
６０１ プレコーディング行列決定部
７０１-１、７０１-２ 送信信号
８０１ Ｓ／Ｐ部
８０３-１、８０３-２ 参照信号多重部
９０１-１、９０１-２、９０１ アンテナ
９０３-１、９０３-２ 無線受信部
９０５-１、９０５-２ ＣＰ除去部
９０７-１、９０７-２ ＦＦＴ部
９０９-１、９０９-２ サウンディング参照信号分離部
９１１ チャネルサウンディング部
９１３ 制御部
９１５ 制御信号生成部
９１７ 無線送信部
９１９-１、９１９-２ 参照信号分離部
９２１ 伝搬路特性・雑音電力推定部
９２３ ゼロ挿入部
９２５ 信号キャンセル部
９２７ 受信信号レプリカ生成部
９２９ レイヤ分離・等化部
９３１-１、９３１-２ 周波数デマッピング部
９３３-１、９３３-２ ＩＤＦＴ部
９３５ Ｐ／Ｓ部
９３７ 復調部
９３９ 復号部
９４１ 送信信号レプリカ生成部
９４３ Ｓ／Ｐ部
９４５-１、９４５-２ ＤＦＴ部
１００１ プレコーディング行列決定部
１００３ 通信路容量算出部
１００５ スケジューリング部
１００７ クリッピング情報決定部
１００９ 周波数割当決定部
１０１１ 制御情報生成部
１１０１-１、１１０１-２、１１０３-１、１１０３-２、１１０５-１、１１０５-２ 送信信号
１２０１ スケジューリング部
１２０３ ゲイン算出部
１２０５-１、１２０５-２ クリッピング情報決定部
１２０７-１、１２０７-２ 周波数割当決定部
１２０９ 制御情報生成部
１３０１-１、１３０１-２ ゲイン補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置であって、
通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知することを特徴とする無線制御装置。
【請求項２】
前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報をそれぞれ独立に決定することを特徴とする請求項１記載の無線制御装置。
【請求項３】
前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２記載の無線制御装置。
【請求項４】
前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報は、前記各アンテナに対応する伝搬路のゲインに基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の無線制御装置。
【請求項５】
前記各送信アンテナにおける伝搬路のゲインは、他の送信アンテナで送信される周波数領域の信号について、前記クリッピング処理が行なわれるか否かの判断結果に基づいて補正されることを特徴とする請求項４記載の無線制御装置。
【請求項６】
前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおける共通のクリッピング情報を決定することを特徴とする請求項１記載の無線制御装置。
【請求項７】
前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項６記載の無線制御装置。
【請求項８】
前記クリッピング情報は、前記無線端末装置の通信路容量に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の無線制御装置。
【請求項９】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置であって、
通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信し、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行ない、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信することを特徴とする無線端末装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の無線制御装置と、請求項９記載の無線端末装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置の制御プログラムであって、
通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する処理と、
前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する処理と、
前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする無線制御装置の制御プログラム。
【請求項１２】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置の制御プログラムであって、
通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する処理と、
前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう処理と、
前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする無線端末装置の制御プログラム。
【請求項１３】
無線制御装置に実装されることにより、前記無線制御装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する機能と、
前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する機能と、
前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する機能と、の一連の機能を、前記無線制御装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【請求項１４】
無線端末装置に実装されることにより、前記無線端末装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する機能と、
前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう機能と、
前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する機能と、の一連の機能を、前記無線端末装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【請求項１】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置であって、
通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成すると共に、前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成し、前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知することを特徴とする無線制御装置。
【請求項２】
前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報をそれぞれ独立に決定することを特徴とする請求項１記載の無線制御装置。
【請求項３】
前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２記載の無線制御装置。
【請求項４】
前記各送信アンテナにおけるクリッピング情報は、前記各アンテナに対応する伝搬路のゲインに基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の無線制御装置。
【請求項５】
前記各送信アンテナにおける伝搬路のゲインは、他の送信アンテナで送信される周波数領域の信号について、前記クリッピング処理が行なわれるか否かの判断結果に基づいて補正されることを特徴とする請求項４記載の無線制御装置。
【請求項６】
前記無線端末装置が複数の送信アンテナを備える場合、前記各送信アンテナにおける共通のクリッピング情報を決定することを特徴とする請求項１記載の無線制御装置。
【請求項７】
前記クリッピング情報は、クリッピング処理をする周波数領域とクリッピング処理をしない周波数領域との割合を示すクリッピング率を示す情報、またはクリッピング処理を行なう周波数位置を示す情報の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項６記載の無線制御装置。
【請求項８】
前記クリッピング情報は、前記無線端末装置の通信路容量に基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載の無線制御装置。
【請求項９】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置であって、
通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信し、前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行ない、前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信することを特徴とする無線端末装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の無線制御装置と、請求項９記載の無線端末装置と、から構成されることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線制御装置の制御プログラムであって、
通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する処理と、
前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する処理と、
前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする無線制御装置の制御プログラム。
【請求項１２】
周波数領域の一部のスペクトルを送信しないクリッピング処理を行なってデータを送受信する無線通信システムに適用される無線端末装置の制御プログラムであって、
通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する処理と、
前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう処理と、
前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する処理と、の一連の処理を、コンピュータに読み取り可能および実行可能にコマンド化したことを特徴とする無線端末装置の制御プログラム。
【請求項１３】
無線制御装置に実装されることにより、前記無線制御装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
通信相手である無線端末装置との間の伝搬路情報に基づいて、前記クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報を生成する機能と、
前記無線端末装置に対する周波数割り当てを決定して周波数割り当て情報を生成する機能と、
前記クリッピング情報および前記周波数割り当て情報を前記無線端末装置に対して通知する機能と、の一連の機能を、前記無線制御装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【請求項１４】
無線端末装置に実装されることにより、前記無線端末装置に複数の機能を発揮させる集積回路であって、
通信相手である無線制御装置から、クリッピング処理を行なう周波数領域を示すクリッピング情報および周波数割り当てを示す周波数割り当て情報を受信する機能と、
前記受信したクリッピング情報および周波数割り当て情報に基づいて、周波数領域に対してクリッピング処理を行なう機能と、
前記クリッピング処理を行なった周波数信号を時間領域の信号に変換して、前記無線制御装置に対して送信する機能と、の一連の機能を、前記無線端末装置に発揮させることを特徴とする集積回路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１０５１８５（Ｐ２０１２−１０５１８５Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５３８１８（Ｐ２０１０−２５３８１８）
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１２日（２０１０．１１．１２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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