移動局装置、基地局装置、送信方法および通信システム
【課題】上り回線における移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図る。
【解決手段】複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、使用する送信アンテナ数を切り替えてデータを送信するＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）送信部と、所定の電力と、基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部とを備え、前記所定の電力は、前記データを送信する際の周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なる値であり、前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記算出したＰＨを、前記基地局装置に送信する。
【解決手段】複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、使用する送信アンテナ数を切り替えてデータを送信するＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）送信部と、所定の電力と、基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部とを備え、前記所定の電力は、前記データを送信する際の周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なる値であり、前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記算出したＰＨを、前記基地局装置に送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナを有する通信装置の送信アンテナ数を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、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第４世代の無線通信システムであるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、ＩＭＴ−Ａとも呼称される。）の標準化が開始された。ＬＴＥシステムでは、上り回線における消費電力を考慮してシングルキャリア周波数分割多元接続方式（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が採用されており、移動局は同時には複数のアンテナを用いてデータを送信しないことになっている。
【０００３】
しかしながら、ＬＴＥ−Ａシステムでは、ノートパソコンのように、取り扱うデータ量の規模が大きい移動局において、上り回線での大容量通信を実現するために、複数の送受信アンテナを用いて異なるデータを同一時刻・同一周波数で多重するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）技術や、セルエッジでの通信品質の改善を狙って複数の送信アンテナを用いて同一データを送信する送信ダイバーシチ技術を導入することが決定している（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】3GPP TR 36.814
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の送信アンテナを用いた送信は増幅器やＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器などが送信アンテナ本数必要であり、これは移動局の消費電力を著しく大きくしてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、上り回線における移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる移動局装置、基地局装置、送信方法および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】
【０００７】
（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、本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する第１の通信装置と、前記第１の送信装置から送信された信号を受信する第２の通信装置と、から構成される無線通信システムであって、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数を、送信電力に関するパラメータに応じて決定することを特徴としている。
【０００８】
このように、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数を、送信電力に関するパラメータに応じて決定するので、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【０００９】
（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信電力に関するパラメータは、前記第１の通信装置が備える送信アンプの歪みを示すパラメータであることを特徴としている。
【００１０】
このように、送信電力に関するパラメータは、前記第１の通信装置が備える送信アンプの歪みを示すパラメータであるので、処理の簡略化および迅速化を図り、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００１１】
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信アンプの歪みを示すパラメータの値が劣化するに伴って、使用する前記送信アンテナの数を増加させることを特徴としている。
【００１２】
このように、送信アンプの歪みを示すパラメータの値が劣化するに伴って、使用する前記送信アンテナの数を増加させるので、第２の通信装置における受信電力の改善や、データの誤り確率を低減させることができる。
【００１３】
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置が送信アンテナの数を決定する場合、前記第１の通信装置は、前記送信アンテナの数を決定するために用いたパラメータの値とは異なる値を、前記第２の通信装置へ送信することを特徴としている。
【００１４】
このように、第１の通信装置は、送信アンテナの数を決定するために用いたパラメータの値とは異なる値を、第２の通信装置へ送信するので、同じ値を送信した場合に、第２の通信装置において、割り当てるデータ量の削減等のスループットの劣化を回避することが可能となる。
【００１５】
（５）また、本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する第１の通信装置と、第２の通信装置とが、複数の通信方式からいずれか一つの通信方式を選択して通信を行なう無線通信システムであって、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数および通信方式を、送信電力に関するパラメータに応じて決定することを特徴としている。
【００１６】
このように、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数および通信方式を、送信電力に関するパラメータに応じて決定するので、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００１７】
（６）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、選択可能な送信アンテナの数と通信方式との組合せのうち、周波数利用効率が最も高くなる送信アンテナの数と通信方式との組合せを決定することを特徴としている。
【００１８】
この構成により、周波数利用効率の向上を図ることが可能となる。
【００１９】
（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、選択可能な送信アンテナの数と通信方式との組合せのうち、前記第１の通信装置における消費電力が最も少なくなる送信アンテナの数と通信方式との組合せを決定することを特徴としている。
【００２０】
この構成により、消費電力の削減を図ることが可能となる。
【００２１】
（８）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置が、使用する送信アンテナの数を変更する場合、前記第１の通信装置は、使用中のすべての送信アンテナからシステム帯域の伝搬路状況を測定するための既知信号を、前記第２の通信装置に対して送信した後、前記送信アンテナの数を変更することを特徴としている。
【００２２】
この構成により、送信アンテナの本数に応じた伝搬路状況の把握を行なうことが可能となる。
【００２３】
（９）また、本発明の移動局装置は、複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、前記基地局装置から、使用する送信アンテナの数を指定する指定情報を受信する受信部と、最大送信電力と、前記基地局装置における所望の受信電力を達成するために必要な送信電力との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部と、前記指定情報で指定された数の送信アンテナを用いて、前記基地局装置に対して前記ＰＨを含む信号を送信する移動局側送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２４】
この構成により、基地局装置において、送信アンテナの数を決定し、移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００２５】
（１０）また、本発明の移動局装置は、複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、最大送信電力と、前記基地局装置における所望の受信電力を達成するために必要な送信電力との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部と、前記算出されたＰＨに基づいて、送信アンテナの数を決定する移動局側送信アンテナ数決定部と、前記決定された数の送信アンテナを用いて、前記基地局装置に対して信号を送信する移動局側送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２６】
この構成により、移動局装置において、送信アンテナの数を決定し、移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００２７】
（１１）また、本発明の基地局装置は、複数の送信アンテナを有する移動局装置と無線通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置から送信された、前記移動局装置の最大送信電力と、所望の受信電力を達成するために必要な送信電力との差を示すＰＨ（Power Headroom）を検出するＰＨ検出部と、前記検出されたＰＨに基づいて、前記移動局装置が使用する送信アンテナの数を決定する基地局側送信アンテナ数決定部と、前記決定された送信アンテナの数を示す情報を前記移動局装置へ送信する基地局側送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２８】
この構成により、基地局装置において、送信アンテナの数を決定し、移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００２９】
（１２）また、本発明の無線通信方法は、複数の送信アンテナを有する第１の通信装置と、第２の通信装置とが、複数の通信方式からいずれか一つの通信方式を選択して通信を行なう無線通信方法であって、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置において、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数および通信方式を、送信電力に関するパラメータに応じて決定することを特徴としている。
【００３０】
このように、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数を、送信電力に関するパラメータに応じて決定するので、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、複数の送信アンテナを用いて送信する場合に、送信電力に応じて使用する送信アンテナ数を決定することができるので、上り回線における移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】移動局装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】移動局装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図３】基地局装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。以下の実施形態では、消費電力が問題となる上り回線を対象とするが、本発明は、これに限定されるわけではない。さらに、以下の実施形態では、通信方式としてＳＣ−ＦＤＭＡやＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いる方法を前提としているが、ＯＦＤＭなど他の通信方式において送信アンテナ数を制御する場合も同様に適用することが可能である。
【００３４】
ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、ＤＦＴ−Ｐｒｅｃｏｄｅｄ ＯＦＤＭとも呼ばれ、リソースブロック（ＲＢ）と呼ばれる周波数領域のアクセス単位（ＲＢは複数のサブキャリアから構成される）を連続して使用する場合がＳＣ−ＦＤＭＡ（あるいはＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）、離散的に使用する場合がＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭになる。
【００３５】
一般的に、ＳＣ−ＦＤＭＡはＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性がよい方式であり、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭはＳＣ−ＦＤＭＡより特性が劣化する。ただし、普通のＯＦＤＭに比べるとＰＡＰＲ特性は良い。このＰＡＰＲは、ＣＭ（Cubic Metric）という値を用いて代用される場合もある。なお、本明細書において、移動局装置のことを、単に移動局と呼称し、基地局装置のことを、単に基地局と呼称することもある。
【００３６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態として、送信電力に関するパラメータとしてパワーヘッドルーム（ＰＨ：Power Headroom）に応じて送信アンテナ数を制御する方法について説明する。移動局の送信電力にどの程度余裕があるかを示すＰＨがデータの一部として送信されることがある。このＰＨは送信アンプの歪みに関するパラメータであり、通常この値が０以下になると、送信信号に歪が発生すると考えられ、通常移動局は、基地局から要求されるパラメータに従って算出される送信電力と、アンプの特性から考えられる最大送信電力とを比較し、小さい方を使用してデータを送信する。また、最大送信電力はアンプの性能に加え通信方式にも依存し、同じアンプを用いたとしても、ＰＡＰＲ特性やＣＭ特性の悪い通信方式を使用すると、最大送信電力を低く設定する必要が生じる。
【００３７】
移動局は下り回線のＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）に含まれるＤＣＩ（Downlink Control Information）から上り回線の周波数割当情報（システム帯域内のどの周波数を使用するかに関する情報であり、上り回線の情報を通知しているのはＬＴＥではフォーマット０という名前のＤＣＩ）を検出する。得られた周波数割当を用いて、上り回線のＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と呼ばれるチャネルを用いてデータ通信が行なわれる。このとき、ＰＨはＰＵＳＣＨ等を使用して移動局から基地局に通知され、例えば最大送信電力に対して４０ｄＢ〜−２３ｄＢの１ｄＢ刻みで表現されている。このＰＨの値から送信アンテナ数を決定する。次の表に、ＰＨと使用するアンテナの本数の関係を示す。ただし、最大送信可能アンテナ本数を４本とし、ＰＨは送信アンテナ１本におけるＰＨで示されるものとしている。
【００３８】
【表１】
上記の表において、ａ＞ｂ＞ｃ＞である。即ち、ＰＨが大きい値のときは、基地局と移動局の位置が近いと考えられ、移動局の消費電力を考慮して、アンテナ数を１としている。
【００３９】
一方で、ＰＨが小さい値のときは、基地局と移動局が遠い位置関係にあると考えられ、複数のアンテナから同じデータを送信することで、基地局での受信電力が改善されることを期待することができる。特にＰＨが負の値を示しているときは、受信電力が不足しているので、複数のアンテナからデータを送信することで、データが誤る確率を低減できる。
【００４０】
なお、アンテナ本数が複数あるときは、ＳＴＢＣ（Space Time Block Code）やＳＦＢＣ（Space Frequency Block Code）、プレコーディング等の送信ダイバーシチを使用した通信方式を採用すると、通信性能を更に改善することが可能となる。また、移動局がＰＨから送信アンテナを基地局とは独立して決定する際は、単純に総送信アンテナ本数を増減させるか、ＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity）等の伝搬路を独立して推定する必要のない方式を使用すればよい。ＣＤＤ等の方式は通信帯域の大まかな品質を推定するための信号であるＳＲＳ（Sounding Reference Signal）数を多くする必要がないというメリットもある。
【００４１】
上記の表中のａ、ｂ、ｃは、システム設計上決定される値であるが、送信ダイバーシチゲインを考慮しない場合はａ＝０、ｂ＝−３、ｃ＝−４．７７とすることで、ＰＨ＝−６までは、平均受信電力が基地局端で不足することを防ぐことが可能となる。また、送信ダイバーシチ利得を考慮するときは、ｂ、ｃから送信ダイバーシチゲインを減算することで、平均受信電力が基地局端で不足することを防ぐことが可能となる。
【００４２】
また、移動局が独立して、アンテナ数を設定する場合は、基地局に通知するＰＨとアンテナ数を計算するＰＨを異なる値として制御した方がよい。ＰＨとして送信アンテナ数を１とした場合のＰＨを使用すると、使用するアンテナ数が増えた場合には、実際にはＰＨは改善されているにもかかわらず、通知するＰＨが悪いままの値となる。これは、複数のアンテナを使用することで、最大送信電力Ｐｍａｘが増加したのと同じ効果があるためである。このとき、基地局の制御によっては、割り当てるデータ量を削減する等のスループットの劣化を誘引してしまう。従って、基地局に通知するＰＨには、使用するアンテナ数を考慮したＰＨやあらかじめシステムで設定されるダミーのＰＨを通知することによって、この劣化を防ぐことが可能となる。
【００４３】
図１は、移動局装置の概略構成を示すブロック図である。ただし、図１では、基地局が、移動局から通知されるＰＨに基づいて、移動局が使用するアンテナ数を決定するシステムの例を示す。移動局は、受信アンテナ１、ＰＤＣＣＨ受信部２、ＤＣＩ検出部３、送信アンテナ数検出部４ａ、ＰＨ算出部５、ＰＵＳＣＨ送信部６、送信アンテナ７から構成される。
【００４４】
受信アンテナ１で受信したＰＤＣＣＨ信号は、ＰＤＣＣＨ受信部２により内部に含まれる制御情報に関するビットを検出し、ＤＣＩ検出部３により上り回線で割り当てられる周波数の位置や伝送帯域幅を検出する。同時に、ＰＤＣＣＨに多重されている送信アンテナ数を送信アンテナ数検出部４ａで検出し、ＰＵＳＣＨ送信部６に入力される。検出されたＤＣＩはＰＨ算出部５によりＰＨを算出する。ＰＨは、移動局の最大送信電力と、基地局における所望の受信電力を達成するために必要な送信電力の差として、Ｐｍａｘ−Ｐｔｘと表される。Ｐｍａｘは、移動局の最大送信電力である。例えば、２３ｄＢｍなどであり、Ｐｔｘは、パスロスやシャドウィング、割り当てられた伝送帯域幅を考慮して本来必要な送信電力であり、この差が大きいほど電力に余裕があり、少ない場合には余裕がない。さらに、この差が負の数になった場合には、所望の受信電力を達成することができないことを意味している。このようにして通知されたアンテナ数によって、データをＰＵＳＣＨの伝送方式（例えばＳＣ−ＦＤＭＡ）に従って送信信号を生成し、送信アンテナ７から同時に送信する。
【００４５】
なお、送信アンテナ７は可変なので図中では１本しか図示していないが、実際には送信アンテナ数検出部４ａで検出された送信アンテナ数分の送信アンテナを用いて送信する。また、算出されたＰＨについても、基地局から指定されるタイミングや一定周期で基地局に通知する。
【００４６】
図２は、移動局装置の他の構成例を示すブロック図である。図２では、移動局装置が独立して、送信アンテナ数を決定する場合を示している。図１と異なるのは、ＰＨを算出したあと、送信アンテナ数決定部４ｂで送信アンテナ数を決定することである。その他の構成は、図１と同様であるため、同じ番号を付している。
【００４７】
図３は、基地局装置の概略構成を示すブロック図である。図３では、基地局が、移動局から通知されるＰＨに基づいて、移動局が使用するアンテナ数を決定するシステムの例を示している。基地局装置は、ＤＣＩ生成部１０、ＰＤＣＣＨ送信部１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、ＰＵＳＣＨ受信部１４、ＰＨ検出部１５、送信アンテナ数決定部１６から構成される。
【００４８】
基地局装置では、上り回線における各移動局の割当周波数を決定するスケジューリングにより決定された周波数割当情報からＤＣＩ生成部１０により通知されるＤＣＩが生成される。生成されたＤＣＩはＰＤＣＣＨ送信部１１により送信アンテナ数決定部１６から得られた送信アンテナ数に関する情報とともにＰＤＣＣＨ信号として多重され、送信信号に変換して送信アンテナ１２により送信される。一方で、移動局から送信されたＰＵＳＣＨ信号は受信アンテナ１３により受信され、ＰＵＳＣＨ受信部１４により送信されたビット系列を検出する。得られたビット系列からＰＨ検出部１５によりＰＨを検出し、その値を送信アンテナ数決定部１６により送信アンテナ数を決定し、ＰＤＣＣＨ送信部１１に入力する。
【００４９】
なお、移動局が独立して、送信アンテナ数を決定する場合は図示しないが、図３において、送信アンテナ数決定部がない構成となる。
【００５０】
このように、ＰＨに応じて使用する送信アンテナ数を決定することで、消費電力を考慮した適切な複数アンテナ送信が可能になる。なお、本発明では送信電力を示すＰＨを用いたが、その他、送信電力やそれらによって算出されるパラメータによって制御したものも本発明に含まれる。また、本構成は、ＰＨの通知に関するプロトコルに影響を与えないといったメリットがある。
【００５１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、１つのシステムにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ（DFT-S-OFDM）とＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが使用されるシステムにおいて、移動局が複数の送信アンテナ（独立した送信アンプを有する）を使用できる場合について説明する。
【００５２】
非特許文献であるＲ１−０９００２０にはＳＣ−ＦＤＭＡとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを、送信電力を基準に使い分ける方法が記載されている。この文献においては、セル中央等のＰＡ（Power Amplifier）の動作領域に余裕がある場合、即ち、高い送信電力が必要ない場合は、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが周波数利用効率の観点から性能が優れ、セルエッジ等の高い送信電力が必要な場合は、ＰＡＰＲ特性に利点のあるＳＣ−ＦＤＭＡが優れており、これらを切り替えることで高いスループットが実現できることが示されている。
【００５３】
移動局が複数の送信アンテナを使用可能な場合を考えると、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭからＳＣ−ＦＤＭＡに切り替えることと、送信アンテナ本数を増加させることは、通信距離を延長できる（受信電力を増加できる）といった同様の効果を期待できる。
【００５４】
まずは、切り替えのためにＰＨを使用すると仮定し、ＰＨ、Ｐｍａｘ、Ｐｔｘをアンテナが一本のときと同じ計算方法で算出する場合について示す。すなわち、アンテナ本数が増えても、Ｐｍａｘの値を変更しないことを意味する。次の表に、ＰＨの変化に伴う通信方式と使用アンテナ本数の変化を示す。ただし、説明を簡単にするために、最大アンテナ本数を４本とする。
【００５５】
【表２】
上記の表において、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅ＞ｅ＞ｆ＞ｇであり、方法Ａ、方法Ｂ、方法Ｃでそれぞれ異なる値である。表中の上段は通信方式であり、ＣｌｕｓｔｅｒはＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを示す。下段は使用するアンテナ本数である。方法Ａは方法Ｂ、Ｃに比べて、最も細かい制御を行なう方法である。また、方法Ａ、方法Ｃはできるだけ使用するアンテナ本数を少なくする制御であり、移動局の消費電力を抑えることを考慮した制御方法といえる。方法Ｂはできるだけ通信方式をＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭにする方式であり、３方式の中では最も周波数利用効率を重要視した方式といえる。
【００５６】
更に、基地局が通信方式やアンテナ本数を決定する場合は、送信ダイバーシチを適用することができる。また、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭには送信ダイバーシチを適用せず、ＳＣ−ＦＤＭＡだけに適用するといった方法もある。
【００５７】
次に、基地局が通信方式を決定し、移動局が使用アンテナ本数を決定する場合について説明する。基地局は、ＰＨの値がｍ未満（ＳＣ−ＦＤＭＡを選択）、ｍ以上（Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択）で通信方式を切り替えるものとする。移動局は、使用アンテナ本数をｎとし、使用アンテナ毎にＰＨを算出することにより決定する。
【００５８】
上記の表１に示す方法Ｂのように、できるだけ周波数利用効率を高くしてシステムが設計できるように、移動局が使用するアンテナ本数を制御する場合について示す。移動局は通信に必要となる所用送信電力Ｐｔｘを算出する。使用するアンテナ本数毎に、ＰＨ（ｎ、通信方式）＝Ｐｍａｘ（ｎ、通信方式）−Ｐｔｘに従い、ＰＨ（ｎ、通信方式）を算出する。ＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ以上となるｎが存在しない場合は、ＰＨとしてＰＨ（４、ＳＣ−ＦＤＭＡ）を基地局にフィードバックし、送信アンテナを４として、通信を行なう。そうでない場合、ＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）を算出し、ＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）＞０となる最も小さいｎを選択して、ＰＨをｍ以上の値としてダミーデータを基地局に通知し、アンテナ本数をｎとして通信を行なう。
【００５９】
ここで、ｍ以上のダミーデータを通知するのはＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ未満であり、その値を通知することで基地局が指定する通信方式が変更されることを防止するためである。従ってｍ＝０が設定されている場合は、ダミーデータを使用する必要は無い。このように制御すると基地局はアンテナの本数を全く制御することなく、かつ、多くの移動局がＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択することで、周波数利用効率の優れた通信システムを確立することが可能となる。
【００６０】
次に、移動局は表１に示す方法Ｃのように、できるだけ使用するアンテナ本数を少なくするように制御する場合について示す。移動局は通信に必要となる所用送信電力Ｐｔｘを算出する。使用するアンテナ本数毎にＰＨ（ｎ、通信方式）＝Ｐｍａｘ（ｎ、通信方式）−Ｐｔｘに従い、ＰＨ（ｎ、通信方式）を算出する。ＰＨ（１、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ以上の場合は、ＰＨとしてＰＨ（１、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）を基地局にフィードバックし、送信アンテナを１として、通信を行なう。ＰＨ（１、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ未満の場合、ＰＨ（ｎ、ＳＣ−ＦＤＭＡ）を算出し、ＰＨ（ｎ、ＳＣ−ＦＤＭＡ）＞０となる最も小さいｎを選択して、ＰＨをｍ以下の値としてダミーデータを基地局に通知し、アンテナ本数をｎとして通信を行なう。このように制御すると基地局はアンテナの本数を全く制御することなく、移動局にとっても効率的（アンテナ本数をできるだけ少なく）に通信を行なうことが可能となる。
【００６１】
また、移動局は、数ミリ秒に一度、システム帯域全体の伝搬路状況（周波数応答）を基地局が把握できるよう、既知の信号（ＳＲＳ信号）を送信する場合がある。この場合、アンテナ本数を移動局が任意のタイミングで更新すると、伝搬路状況が変化し、通信を行なうタイミングで使用するアンテナ本数に応じた伝搬路状況が把握できない場合がある。そこで、本実施形態で示したように移動局が使用するアンテナ本数を変更するときは予め、ＳＲＳを送信した後のタイミングで変更するといった制御にすると、このような問題は解決できることになる。従って、瞬間的には、データ通信を行なう際に使用するアンテナ数とＳＲＳを送信するアンテナ数が異なるタイミングが生じることになる。
【００６２】
一方、通信に用いた帯域の伝搬路状況（周波数応答）を推定できるように送信される既知信号（ＤＲＳ）は、データ通信と同じフレームで送信されるシステムが通常であるため、データ通信と同時に使用アンテナ本数を変更すればよいことになる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 受信アンテナ
２ ＰＤＣＣＨ受信部
３ ＤＣＩ検出部
４ａ 送信アンテナ数検出部
４ｂ 送信アンテナ数決定部
５ ＰＨ算出部
６ ＰＵＳＣＨ送信部
７ 送信アンテナ
１０ ＤＣＩ生成部
１１ ＰＤＣＣＨ送信部
１２ 送信アンテナ
１３ 受信アンテナ
１４ ＰＵＳＣＨ受信部
１５ ＰＨ検出部
１６ 送信アンテナ数決定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナを有する通信装置の送信アンテナ数を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、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第４世代の無線通信システムであるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、ＩＭＴ−Ａとも呼称される。）の標準化が開始された。ＬＴＥシステムでは、上り回線における消費電力を考慮してシングルキャリア周波数分割多元接続方式（ＳＣ−ＦＤＭＡ：Single Carrier Frequency Division Multiple Access）が採用されており、移動局は同時には複数のアンテナを用いてデータを送信しないことになっている。
【０００３】
しかしながら、ＬＴＥ−Ａシステムでは、ノートパソコンのように、取り扱うデータ量の規模が大きい移動局において、上り回線での大容量通信を実現するために、複数の送受信アンテナを用いて異なるデータを同一時刻・同一周波数で多重するＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）技術や、セルエッジでの通信品質の改善を狙って複数の送信アンテナを用いて同一データを送信する送信ダイバーシチ技術を導入することが決定している（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】3GPP TR 36.814
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の送信アンテナを用いた送信は増幅器やＤ／Ａ（Digital to Analog）変換器などが送信アンテナ本数必要であり、これは移動局の消費電力を著しく大きくしてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、上り回線における移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる移動局装置、基地局装置、送信方法および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】
【０００７】
（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、本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する第１の通信装置と、前記第１の送信装置から送信された信号を受信する第２の通信装置と、から構成される無線通信システムであって、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数を、送信電力に関するパラメータに応じて決定することを特徴としている。
【０００８】
このように、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数を、送信電力に関するパラメータに応じて決定するので、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【０００９】
（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信電力に関するパラメータは、前記第１の通信装置が備える送信アンプの歪みを示すパラメータであることを特徴としている。
【００１０】
このように、送信電力に関するパラメータは、前記第１の通信装置が備える送信アンプの歪みを示すパラメータであるので、処理の簡略化および迅速化を図り、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００１１】
（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信アンプの歪みを示すパラメータの値が劣化するに伴って、使用する前記送信アンテナの数を増加させることを特徴としている。
【００１２】
このように、送信アンプの歪みを示すパラメータの値が劣化するに伴って、使用する前記送信アンテナの数を増加させるので、第２の通信装置における受信電力の改善や、データの誤り確率を低減させることができる。
【００１３】
（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置が送信アンテナの数を決定する場合、前記第１の通信装置は、前記送信アンテナの数を決定するために用いたパラメータの値とは異なる値を、前記第２の通信装置へ送信することを特徴としている。
【００１４】
このように、第１の通信装置は、送信アンテナの数を決定するために用いたパラメータの値とは異なる値を、第２の通信装置へ送信するので、同じ値を送信した場合に、第２の通信装置において、割り当てるデータ量の削減等のスループットの劣化を回避することが可能となる。
【００１５】
（５）また、本発明の無線通信システムは、複数の送信アンテナを有する第１の通信装置と、第２の通信装置とが、複数の通信方式からいずれか一つの通信方式を選択して通信を行なう無線通信システムであって、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数および通信方式を、送信電力に関するパラメータに応じて決定することを特徴としている。
【００１６】
このように、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数および通信方式を、送信電力に関するパラメータに応じて決定するので、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００１７】
（６）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、選択可能な送信アンテナの数と通信方式との組合せのうち、周波数利用効率が最も高くなる送信アンテナの数と通信方式との組合せを決定することを特徴としている。
【００１８】
この構成により、周波数利用効率の向上を図ることが可能となる。
【００１９】
（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置は、選択可能な送信アンテナの数と通信方式との組合せのうち、前記第１の通信装置における消費電力が最も少なくなる送信アンテナの数と通信方式との組合せを決定することを特徴としている。
【００２０】
この構成により、消費電力の削減を図ることが可能となる。
【００２１】
（８）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記第１の通信装置が、使用する送信アンテナの数を変更する場合、前記第１の通信装置は、使用中のすべての送信アンテナからシステム帯域の伝搬路状況を測定するための既知信号を、前記第２の通信装置に対して送信した後、前記送信アンテナの数を変更することを特徴としている。
【００２２】
この構成により、送信アンテナの本数に応じた伝搬路状況の把握を行なうことが可能となる。
【００２３】
（９）また、本発明の移動局装置は、複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、前記基地局装置から、使用する送信アンテナの数を指定する指定情報を受信する受信部と、最大送信電力と、前記基地局装置における所望の受信電力を達成するために必要な送信電力との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部と、前記指定情報で指定された数の送信アンテナを用いて、前記基地局装置に対して前記ＰＨを含む信号を送信する移動局側送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２４】
この構成により、基地局装置において、送信アンテナの数を決定し、移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００２５】
（１０）また、本発明の移動局装置は、複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、最大送信電力と、前記基地局装置における所望の受信電力を達成するために必要な送信電力との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部と、前記算出されたＰＨに基づいて、送信アンテナの数を決定する移動局側送信アンテナ数決定部と、前記決定された数の送信アンテナを用いて、前記基地局装置に対して信号を送信する移動局側送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２６】
この構成により、移動局装置において、送信アンテナの数を決定し、移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００２７】
（１１）また、本発明の基地局装置は、複数の送信アンテナを有する移動局装置と無線通信を行なう基地局装置であって、前記移動局装置から送信された、前記移動局装置の最大送信電力と、所望の受信電力を達成するために必要な送信電力との差を示すＰＨ（Power Headroom）を検出するＰＨ検出部と、前記検出されたＰＨに基づいて、前記移動局装置が使用する送信アンテナの数を決定する基地局側送信アンテナ数決定部と、前記決定された送信アンテナの数を示す情報を前記移動局装置へ送信する基地局側送信部と、を備えることを特徴としている。
【００２８】
この構成により、基地局装置において、送信アンテナの数を決定し、移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【００２９】
（１２）また、本発明の無線通信方法は、複数の送信アンテナを有する第１の通信装置と、第２の通信装置とが、複数の通信方式からいずれか一つの通信方式を選択して通信を行なう無線通信方法であって、前記第１の通信装置または前記第２の通信装置において、前記第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数および通信方式を、送信電力に関するパラメータに応じて決定することを特徴としている。
【００３０】
このように、第１の通信装置が信号を送信する際に使用する送信アンテナの数を、送信電力に関するパラメータに応じて決定するので、第１の通信装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、複数の送信アンテナを用いて送信する場合に、送信電力に応じて使用する送信アンテナ数を決定することができるので、上り回線における移動局装置の消費電力を削減すると共に、システムの効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】移動局装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】移動局装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図３】基地局装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。以下の実施形態では、消費電力が問題となる上り回線を対象とするが、本発明は、これに限定されるわけではない。さらに、以下の実施形態では、通信方式としてＳＣ−ＦＤＭＡやＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを用いる方法を前提としているが、ＯＦＤＭなど他の通信方式において送信アンテナ数を制御する場合も同様に適用することが可能である。
【００３４】
ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、ＤＦＴ−Ｐｒｅｃｏｄｅｄ ＯＦＤＭとも呼ばれ、リソースブロック（ＲＢ）と呼ばれる周波数領域のアクセス単位（ＲＢは複数のサブキャリアから構成される）を連続して使用する場合がＳＣ−ＦＤＭＡ（あるいはＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）、離散的に使用する場合がＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭになる。
【００３５】
一般的に、ＳＣ−ＦＤＭＡはＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性がよい方式であり、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭはＳＣ−ＦＤＭＡより特性が劣化する。ただし、普通のＯＦＤＭに比べるとＰＡＰＲ特性は良い。このＰＡＰＲは、ＣＭ（Cubic Metric）という値を用いて代用される場合もある。なお、本明細書において、移動局装置のことを、単に移動局と呼称し、基地局装置のことを、単に基地局と呼称することもある。
【００３６】
［第１の実施形態］
第１の実施形態として、送信電力に関するパラメータとしてパワーヘッドルーム（ＰＨ：Power Headroom）に応じて送信アンテナ数を制御する方法について説明する。移動局の送信電力にどの程度余裕があるかを示すＰＨがデータの一部として送信されることがある。このＰＨは送信アンプの歪みに関するパラメータであり、通常この値が０以下になると、送信信号に歪が発生すると考えられ、通常移動局は、基地局から要求されるパラメータに従って算出される送信電力と、アンプの特性から考えられる最大送信電力とを比較し、小さい方を使用してデータを送信する。また、最大送信電力はアンプの性能に加え通信方式にも依存し、同じアンプを用いたとしても、ＰＡＰＲ特性やＣＭ特性の悪い通信方式を使用すると、最大送信電力を低く設定する必要が生じる。
【００３７】
移動局は下り回線のＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control CHannel）に含まれるＤＣＩ（Downlink Control Information）から上り回線の周波数割当情報（システム帯域内のどの周波数を使用するかに関する情報であり、上り回線の情報を通知しているのはＬＴＥではフォーマット０という名前のＤＣＩ）を検出する。得られた周波数割当を用いて、上り回線のＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）と呼ばれるチャネルを用いてデータ通信が行なわれる。このとき、ＰＨはＰＵＳＣＨ等を使用して移動局から基地局に通知され、例えば最大送信電力に対して４０ｄＢ〜−２３ｄＢの１ｄＢ刻みで表現されている。このＰＨの値から送信アンテナ数を決定する。次の表に、ＰＨと使用するアンテナの本数の関係を示す。ただし、最大送信可能アンテナ本数を４本とし、ＰＨは送信アンテナ１本におけるＰＨで示されるものとしている。
【００３８】
【表１】
上記の表において、ａ＞ｂ＞ｃ＞である。即ち、ＰＨが大きい値のときは、基地局と移動局の位置が近いと考えられ、移動局の消費電力を考慮して、アンテナ数を１としている。
【００３９】
一方で、ＰＨが小さい値のときは、基地局と移動局が遠い位置関係にあると考えられ、複数のアンテナから同じデータを送信することで、基地局での受信電力が改善されることを期待することができる。特にＰＨが負の値を示しているときは、受信電力が不足しているので、複数のアンテナからデータを送信することで、データが誤る確率を低減できる。
【００４０】
なお、アンテナ本数が複数あるときは、ＳＴＢＣ（Space Time Block Code）やＳＦＢＣ（Space Frequency Block Code）、プレコーディング等の送信ダイバーシチを使用した通信方式を採用すると、通信性能を更に改善することが可能となる。また、移動局がＰＨから送信アンテナを基地局とは独立して決定する際は、単純に総送信アンテナ本数を増減させるか、ＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity）等の伝搬路を独立して推定する必要のない方式を使用すればよい。ＣＤＤ等の方式は通信帯域の大まかな品質を推定するための信号であるＳＲＳ（Sounding Reference Signal）数を多くする必要がないというメリットもある。
【００４１】
上記の表中のａ、ｂ、ｃは、システム設計上決定される値であるが、送信ダイバーシチゲインを考慮しない場合はａ＝０、ｂ＝−３、ｃ＝−４．７７とすることで、ＰＨ＝−６までは、平均受信電力が基地局端で不足することを防ぐことが可能となる。また、送信ダイバーシチ利得を考慮するときは、ｂ、ｃから送信ダイバーシチゲインを減算することで、平均受信電力が基地局端で不足することを防ぐことが可能となる。
【００４２】
また、移動局が独立して、アンテナ数を設定する場合は、基地局に通知するＰＨとアンテナ数を計算するＰＨを異なる値として制御した方がよい。ＰＨとして送信アンテナ数を１とした場合のＰＨを使用すると、使用するアンテナ数が増えた場合には、実際にはＰＨは改善されているにもかかわらず、通知するＰＨが悪いままの値となる。これは、複数のアンテナを使用することで、最大送信電力Ｐｍａｘが増加したのと同じ効果があるためである。このとき、基地局の制御によっては、割り当てるデータ量を削減する等のスループットの劣化を誘引してしまう。従って、基地局に通知するＰＨには、使用するアンテナ数を考慮したＰＨやあらかじめシステムで設定されるダミーのＰＨを通知することによって、この劣化を防ぐことが可能となる。
【００４３】
図１は、移動局装置の概略構成を示すブロック図である。ただし、図１では、基地局が、移動局から通知されるＰＨに基づいて、移動局が使用するアンテナ数を決定するシステムの例を示す。移動局は、受信アンテナ１、ＰＤＣＣＨ受信部２、ＤＣＩ検出部３、送信アンテナ数検出部４ａ、ＰＨ算出部５、ＰＵＳＣＨ送信部６、送信アンテナ７から構成される。
【００４４】
受信アンテナ１で受信したＰＤＣＣＨ信号は、ＰＤＣＣＨ受信部２により内部に含まれる制御情報に関するビットを検出し、ＤＣＩ検出部３により上り回線で割り当てられる周波数の位置や伝送帯域幅を検出する。同時に、ＰＤＣＣＨに多重されている送信アンテナ数を送信アンテナ数検出部４ａで検出し、ＰＵＳＣＨ送信部６に入力される。検出されたＤＣＩはＰＨ算出部５によりＰＨを算出する。ＰＨは、移動局の最大送信電力と、基地局における所望の受信電力を達成するために必要な送信電力の差として、Ｐｍａｘ−Ｐｔｘと表される。Ｐｍａｘは、移動局の最大送信電力である。例えば、２３ｄＢｍなどであり、Ｐｔｘは、パスロスやシャドウィング、割り当てられた伝送帯域幅を考慮して本来必要な送信電力であり、この差が大きいほど電力に余裕があり、少ない場合には余裕がない。さらに、この差が負の数になった場合には、所望の受信電力を達成することができないことを意味している。このようにして通知されたアンテナ数によって、データをＰＵＳＣＨの伝送方式（例えばＳＣ−ＦＤＭＡ）に従って送信信号を生成し、送信アンテナ７から同時に送信する。
【００４５】
なお、送信アンテナ７は可変なので図中では１本しか図示していないが、実際には送信アンテナ数検出部４ａで検出された送信アンテナ数分の送信アンテナを用いて送信する。また、算出されたＰＨについても、基地局から指定されるタイミングや一定周期で基地局に通知する。
【００４６】
図２は、移動局装置の他の構成例を示すブロック図である。図２では、移動局装置が独立して、送信アンテナ数を決定する場合を示している。図１と異なるのは、ＰＨを算出したあと、送信アンテナ数決定部４ｂで送信アンテナ数を決定することである。その他の構成は、図１と同様であるため、同じ番号を付している。
【００４７】
図３は、基地局装置の概略構成を示すブロック図である。図３では、基地局が、移動局から通知されるＰＨに基づいて、移動局が使用するアンテナ数を決定するシステムの例を示している。基地局装置は、ＤＣＩ生成部１０、ＰＤＣＣＨ送信部１１、送信アンテナ１２、受信アンテナ１３、ＰＵＳＣＨ受信部１４、ＰＨ検出部１５、送信アンテナ数決定部１６から構成される。
【００４８】
基地局装置では、上り回線における各移動局の割当周波数を決定するスケジューリングにより決定された周波数割当情報からＤＣＩ生成部１０により通知されるＤＣＩが生成される。生成されたＤＣＩはＰＤＣＣＨ送信部１１により送信アンテナ数決定部１６から得られた送信アンテナ数に関する情報とともにＰＤＣＣＨ信号として多重され、送信信号に変換して送信アンテナ１２により送信される。一方で、移動局から送信されたＰＵＳＣＨ信号は受信アンテナ１３により受信され、ＰＵＳＣＨ受信部１４により送信されたビット系列を検出する。得られたビット系列からＰＨ検出部１５によりＰＨを検出し、その値を送信アンテナ数決定部１６により送信アンテナ数を決定し、ＰＤＣＣＨ送信部１１に入力する。
【００４９】
なお、移動局が独立して、送信アンテナ数を決定する場合は図示しないが、図３において、送信アンテナ数決定部がない構成となる。
【００５０】
このように、ＰＨに応じて使用する送信アンテナ数を決定することで、消費電力を考慮した適切な複数アンテナ送信が可能になる。なお、本発明では送信電力を示すＰＨを用いたが、その他、送信電力やそれらによって算出されるパラメータによって制御したものも本発明に含まれる。また、本構成は、ＰＨの通知に関するプロトコルに影響を与えないといったメリットがある。
【００５１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、１つのシステムにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ（DFT-S-OFDM）とＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが使用されるシステムにおいて、移動局が複数の送信アンテナ（独立した送信アンプを有する）を使用できる場合について説明する。
【００５２】
非特許文献であるＲ１−０９００２０にはＳＣ−ＦＤＭＡとＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを、送信電力を基準に使い分ける方法が記載されている。この文献においては、セル中央等のＰＡ（Power Amplifier）の動作領域に余裕がある場合、即ち、高い送信電力が必要ない場合は、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが周波数利用効率の観点から性能が優れ、セルエッジ等の高い送信電力が必要な場合は、ＰＡＰＲ特性に利点のあるＳＣ−ＦＤＭＡが優れており、これらを切り替えることで高いスループットが実現できることが示されている。
【００５３】
移動局が複数の送信アンテナを使用可能な場合を考えると、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭからＳＣ−ＦＤＭＡに切り替えることと、送信アンテナ本数を増加させることは、通信距離を延長できる（受信電力を増加できる）といった同様の効果を期待できる。
【００５４】
まずは、切り替えのためにＰＨを使用すると仮定し、ＰＨ、Ｐｍａｘ、Ｐｔｘをアンテナが一本のときと同じ計算方法で算出する場合について示す。すなわち、アンテナ本数が増えても、Ｐｍａｘの値を変更しないことを意味する。次の表に、ＰＨの変化に伴う通信方式と使用アンテナ本数の変化を示す。ただし、説明を簡単にするために、最大アンテナ本数を４本とする。
【００５５】
【表２】
上記の表において、ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ＞ｅ＞ｅ＞ｆ＞ｇであり、方法Ａ、方法Ｂ、方法Ｃでそれぞれ異なる値である。表中の上段は通信方式であり、ＣｌｕｓｔｅｒはＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを示す。下段は使用するアンテナ本数である。方法Ａは方法Ｂ、Ｃに比べて、最も細かい制御を行なう方法である。また、方法Ａ、方法Ｃはできるだけ使用するアンテナ本数を少なくする制御であり、移動局の消費電力を抑えることを考慮した制御方法といえる。方法Ｂはできるだけ通信方式をＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭにする方式であり、３方式の中では最も周波数利用効率を重要視した方式といえる。
【００５６】
更に、基地局が通信方式やアンテナ本数を決定する場合は、送信ダイバーシチを適用することができる。また、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭには送信ダイバーシチを適用せず、ＳＣ−ＦＤＭＡだけに適用するといった方法もある。
【００５７】
次に、基地局が通信方式を決定し、移動局が使用アンテナ本数を決定する場合について説明する。基地局は、ＰＨの値がｍ未満（ＳＣ−ＦＤＭＡを選択）、ｍ以上（Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択）で通信方式を切り替えるものとする。移動局は、使用アンテナ本数をｎとし、使用アンテナ毎にＰＨを算出することにより決定する。
【００５８】
上記の表１に示す方法Ｂのように、できるだけ周波数利用効率を高くしてシステムが設計できるように、移動局が使用するアンテナ本数を制御する場合について示す。移動局は通信に必要となる所用送信電力Ｐｔｘを算出する。使用するアンテナ本数毎に、ＰＨ（ｎ、通信方式）＝Ｐｍａｘ（ｎ、通信方式）−Ｐｔｘに従い、ＰＨ（ｎ、通信方式）を算出する。ＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ以上となるｎが存在しない場合は、ＰＨとしてＰＨ（４、ＳＣ−ＦＤＭＡ）を基地局にフィードバックし、送信アンテナを４として、通信を行なう。そうでない場合、ＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）を算出し、ＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）＞０となる最も小さいｎを選択して、ＰＨをｍ以上の値としてダミーデータを基地局に通知し、アンテナ本数をｎとして通信を行なう。
【００５９】
ここで、ｍ以上のダミーデータを通知するのはＰＨ（ｎ、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ未満であり、その値を通知することで基地局が指定する通信方式が変更されることを防止するためである。従ってｍ＝０が設定されている場合は、ダミーデータを使用する必要は無い。このように制御すると基地局はアンテナの本数を全く制御することなく、かつ、多くの移動局がＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択することで、周波数利用効率の優れた通信システムを確立することが可能となる。
【００６０】
次に、移動局は表１に示す方法Ｃのように、できるだけ使用するアンテナ本数を少なくするように制御する場合について示す。移動局は通信に必要となる所用送信電力Ｐｔｘを算出する。使用するアンテナ本数毎にＰＨ（ｎ、通信方式）＝Ｐｍａｘ（ｎ、通信方式）−Ｐｔｘに従い、ＰＨ（ｎ、通信方式）を算出する。ＰＨ（１、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ以上の場合は、ＰＨとしてＰＨ（１、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）を基地局にフィードバックし、送信アンテナを１として、通信を行なう。ＰＨ（１、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ）がｍ未満の場合、ＰＨ（ｎ、ＳＣ−ＦＤＭＡ）を算出し、ＰＨ（ｎ、ＳＣ−ＦＤＭＡ）＞０となる最も小さいｎを選択して、ＰＨをｍ以下の値としてダミーデータを基地局に通知し、アンテナ本数をｎとして通信を行なう。このように制御すると基地局はアンテナの本数を全く制御することなく、移動局にとっても効率的（アンテナ本数をできるだけ少なく）に通信を行なうことが可能となる。
【００６１】
また、移動局は、数ミリ秒に一度、システム帯域全体の伝搬路状況（周波数応答）を基地局が把握できるよう、既知の信号（ＳＲＳ信号）を送信する場合がある。この場合、アンテナ本数を移動局が任意のタイミングで更新すると、伝搬路状況が変化し、通信を行なうタイミングで使用するアンテナ本数に応じた伝搬路状況が把握できない場合がある。そこで、本実施形態で示したように移動局が使用するアンテナ本数を変更するときは予め、ＳＲＳを送信した後のタイミングで変更するといった制御にすると、このような問題は解決できることになる。従って、瞬間的には、データ通信を行なう際に使用するアンテナ数とＳＲＳを送信するアンテナ数が異なるタイミングが生じることになる。
【００６２】
一方、通信に用いた帯域の伝搬路状況（周波数応答）を推定できるように送信される既知信号（ＤＲＳ）は、データ通信と同じフレームで送信されるシステムが通常であるため、データ通信と同時に使用アンテナ本数を変更すればよいことになる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 受信アンテナ
２ ＰＤＣＣＨ受信部
３ ＤＣＩ検出部
４ａ 送信アンテナ数検出部
４ｂ 送信アンテナ数決定部
５ ＰＨ算出部
６ ＰＵＳＣＨ送信部
７ 送信アンテナ
１０ ＤＣＩ生成部
１１ ＰＤＣＣＨ送信部
１２ 送信アンテナ
１３ 受信アンテナ
１４ ＰＵＳＣＨ受信部
１５ ＰＨ検出部
１６ 送信アンテナ数決定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、
使用する送信アンテナ数を切り替えてデータを送信するＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）送信部と、
所定の電力と、基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部とを備え、
前記所定の電力は、前記データを送信する際の周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なる値であり、
前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記算出したＰＨを、前記基地局装置に送信することを特徴とする移動局装置。
【請求項２】
前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記リソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とを切り替えて前記データを送信することを特徴とする請求項１記載の移動局装置。
【請求項３】
前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記算出したＰＨが最も小さい場合には、前記リソースブロックを連続的に使用する方法を用いてデータを送信することを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動局装置。
【請求項４】
前記ＰＨ算出部は、前記算出したＰＨと異なるＰＨをダミーデータとして算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の移動局装置。
【請求項５】
移動局装置と通信を行なう基地局装置であって、
前記移動局装置から送信されるＰＨに基づいて、前記移動局装置がデータ送信に使用するアンテナ数又は周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法若しくは離散的に使用する方法を決定することを特徴とする基地局装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナを用いてデータを送信する送信方法であって、
使用する送信アンテナ数を切り替えてデータを送信するステップと、
所定の電力と、基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するステップと、
前記算出したＰＨを前記基地局装置に送信するステップと、を有し、
前記所定の電力は、前記データを送信する際の周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なることを特徴とする送信方法。
【請求項７】
移動局装置と基地局装置から構成される通信システムであって、
前記移動局装置は、
複数の送信アンテナを用いてデータを送信する際、周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なる所定の電力と、前記基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出し、前記算出したＰＨを前記基地局装置に送信し、
前記基地局装置は、
前記移動局装置から受信した前記ＰＨに基づき、前記移動局装置が前記データ送信に使用する前記リソースブロックを連続的に使用する方法か離散的に使用する方法かを決定することを特徴とする通信システム。
【請求項１】
複数の送信アンテナを有し、基地局装置と無線通信を行なう移動局装置であって、
使用する送信アンテナ数を切り替えてデータを送信するＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）送信部と、
所定の電力と、基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するＰＨ算出部とを備え、
前記所定の電力は、前記データを送信する際の周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なる値であり、
前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記算出したＰＨを、前記基地局装置に送信することを特徴とする移動局装置。
【請求項２】
前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記リソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とを切り替えて前記データを送信することを特徴とする請求項１記載の移動局装置。
【請求項３】
前記ＰＵＳＣＨ送信部は、前記算出したＰＨが最も小さい場合には、前記リソースブロックを連続的に使用する方法を用いてデータを送信することを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動局装置。
【請求項４】
前記ＰＨ算出部は、前記算出したＰＨと異なるＰＨをダミーデータとして算出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の移動局装置。
【請求項５】
移動局装置と通信を行なう基地局装置であって、
前記移動局装置から送信されるＰＨに基づいて、前記移動局装置がデータ送信に使用するアンテナ数又は周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法若しくは離散的に使用する方法を決定することを特徴とする基地局装置。
【請求項６】
複数の送信アンテナを用いてデータを送信する送信方法であって、
使用する送信アンテナ数を切り替えてデータを送信するステップと、
所定の電力と、基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出するステップと、
前記算出したＰＨを前記基地局装置に送信するステップと、を有し、
前記所定の電力は、前記データを送信する際の周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なることを特徴とする送信方法。
【請求項７】
移動局装置と基地局装置から構成される通信システムであって、
前記移動局装置は、
複数の送信アンテナを用いてデータを送信する際、周波数領域のアクセス単位であるリソースブロックを連続的に使用する方法と離散的に使用する方法とで異なる所定の電力と、前記基地局装置における所望の受信電力を達成する為に必要な各送信アンテナの送信電力の合計値との差を示すＰＨ（Power Headroom）を算出し、前記算出したＰＨを前記基地局装置に送信し、
前記基地局装置は、
前記移動局装置から受信した前記ＰＨに基づき、前記移動局装置が前記データ送信に使用する前記リソースブロックを連続的に使用する方法か離散的に使用する方法かを決定することを特徴とする通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１６１０７９（Ｐ２０１２−１６１０７９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４８４２５（Ｐ２０１２−４８４２５）
【出願日】平成２４年３月５日（２０１２．３．５）
【分割の表示】特願２０１１−５１０２９５（Ｐ２０１１−５１０２９５）の分割
【原出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【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８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月５日（２０１２．３．５）
【分割の表示】特願２０１１−５１０２９５（Ｐ２０１１−５１０２９５）の分割
【原出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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