通信装置、送信方法および通信システム
【課題】シングルキャリア信号を時間周波数変換した周波数信号をサブキャリアに配置して送信する通信方式において、優れた伝送効率が得られる通信装置、送信方法および通信システムを提供する。
【解決手段】ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する第１の通信装置であって、周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、そのセグメント毎にサブキャリアに割り当てるスペクトルマッピング部と、セグメント毎にサブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信部と、所定の数毎に、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定する制御部とを備える。
【解決手段】ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する第１の通信装置であって、周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、そのセグメント毎にサブキャリアに割り当てるスペクトルマッピング部と、セグメント毎にサブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信部と、所定の数毎に、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定する制御部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、送信方法および通信システムに関する。
本願は、２００８年４月２８日に、日本に出願された特願２００８−１１７７５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代移動体通信システムの研究が盛んに行われており、システムの周波数利用効率を高めるための方式として、各セルが同じ周波数帯域を使用することで各セルがシステムに割り当てられた帯域全体利用可能な１周波数繰り返しセルラシステムが提案されている。
下りリンク（基地局装置から移動局への通信）では、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式が最も有力な候補となっている。ＯＦＤＭＡ方式は、情報データに対して６４ＱＡＭ（64-ary Quadrature Amplitude Modulation：64値直交振幅変調）やＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：2相位相変調）など受信状況に応じて異なる変調方式をかけて通信を行うＯＦＤＭ信号を用いて、時間軸と周波数軸で構成される無線リソースを複数の移動ユーザ装置で柔軟に割り当てて通信を行うシステムである。
【０００３】
この場合、ＯＦＤＭ信号を使用するため、非常にＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が大きくなり、ピーク電力が高くなることがある。高いピーク電力は、送信電力増幅機能に比較的余裕のある下りリンクの通信においては大きな問題とはならないが、送信電力増幅機能に余裕のない上りリンク（移動局から基地局装置への通信）では、増幅する際にピーク電力が増幅器（アンプ）の線形領域を超えるため、送信する信号に歪みが発生してしまい致命的な問題となってしまう。
そのため、上りリンク（移動局から基地局装置への通信）では、ＰＡＰＲの低いシングルキャリア方式を基にした通信方式が望ましい。
【０００４】
しかしながら、シングルキャリア方式を用いると、ＯＦＤＭＡ方式のような時間軸と周波数軸を使った柔軟なリソースの割り当てが行えないという問題がある。これを解決する通信方式としてＳＣ−ＡＳＡ（Single Carrier - Adaptive Spectrum Allocation：シングルキャリア適応スペクトル割当、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform - Spread OFDM：離散フーリエ変換拡散直交周波数分割多重）とも称される）が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
このような通信方法は、シングルキャリア通信方式と同様の手法を用いているため、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲは低くなる。また、ＯＦＤＭ信号のように、サイクリックプレフィックスＣＰを挿入することでブロック間干渉なくデータを処理することが可能となる（以下、サイクリックプレフィックスＣＰを挿入する間隔、即ち、離散フーリエ変換ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を行うデータ処理単位を「ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭシンボル」という）。さらに、離散フーリエ変換ＤＦＴにより周波数波形を一旦作っているため、サブキャリア単位でのリソース制御が容易にできるといったメリットがある。
【０００６】
図１７Ａ、図１７Ｂは、ＳＣ−ＡＳＡ方式の概念を説明する図である。図１７Ａは、送信スペクトルを表している。時間周波数変換により周波数信号に変換された元の送信データのスペクトルは、図１７Ａの左に示すグラフのように連続した周波数に配置されている。ＳＣ−ＡＳＡ方式では、このスペクトルを、受信側での受信状況（受信品質）の良好なサブキャリアを選択して、図１７Ａの右に示すグラフのようにマッピングし直した後、送信する。図１７Ｂの左に示すグラフは受信スペクトルを表しており、図１７Ｂの右に示すグラフのように受信された周波数信号は元の送信データと同じ並びにデマッピングすることで元に戻すことができる。つまり、受信状況の良好な周波数を適応的に選択して伝送できるため、伝送特性が改善する。
【０００７】
図１８Ａ、図１８Ｂは、ＳＣ−ＡＳＡ通信方式を適用して情報を伝送する送信局装置および受信局装置の構成を示す概略ブロック図である。図１８Ａの送信局装置では、送信ビット列は符号部１０００により符号化され、符号化された送信ビットはインターリーブ部１００１により並び替えられ、変調部１００２により変調がなされる。変調部１００２が変調した変調信号は、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１００３において並列化された後にＤＦＴ部１００４により周波数軸上の信号に変換される。その後、この周波数軸上の信号は、スペクトルマッピング部１００５によりサブキャリアへマッピングされる。このとき、このサブキャリアへのマッピングは受信状況、例えば受信ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio；信号対雑音電力比）やＳＮＩＲ（Signal to Noise Interference Ratio；信号対雑音干渉電力比）のよい周波数のサブキャリアが周波数に割り当てられるとともに、割り当てられないサブキャリアには０が入力される。
【０００８】
次に、マッピングされた周波数軸上の送信信号はＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）部１００６により時間軸の信号に変換され、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部１００７により時間軸の信号は直列化される。同時に、パイロット信号生成部１００８により伝搬路の周波数特性を推定するためのパイロット信号が生成され、パイロット多重部１００９においてＰ／Ｓ変換部１００７により直列化されたデータ信号と多重される。多重された信号は、サイクリックプレフィックスＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部１０１０によりサイクリックプレフィックスＣＰを挿入される。サイクリックプレフィックスＣＰが挿入された信号は、Ｄ／Ａ変換部１０１１によりアナログ信号に変換され、無線部１０１２により無線周波数にアップコンバートされ、各送信局の送信アンテナ１０１３から送信される。
【０００９】
図１８Ｂの受信局装置では、受信信号が、受信アンテナ１１００により受信され、この受信信号は、無線部１１０１によりベースバンド信号にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた受信信号は、Ａ／Ｄ変換部１１０２によりディジタル信号に変換される。次に、このディジタル信号は、ＣＰ除去部１１０３によりサイクリックプレフィックスＣＰを除去され、パイロット分離部１１０４により伝搬路特性を推定するためのパイロット信号とデータ信号が分離される。分離されたパイロット信号は伝搬路推定・雑音分散推定部１１０５により伝搬路の周波数特性と雑音の分散が計算される。
【００１０】
推定された伝搬路の周波数特性は伝搬路特性デマッピング部１１０６により実際に伝送に使用した周波数特性のみを抽出する一方、離散周波数選択部１１０７により受信状況のよい離散周波数を選択する。このとき、スペクトル割当は各離散周波数の受信状況を計算し、利得の高いものから順番に使用する離散周波数を選択する。スペクトル割当情報生成部１１０８において決定されたスペクトル割当から次の伝送機会の割当情報信号が生成され、送信装置にフィードバックされる。
【００１１】
一方で、分離されたデータ信号はＳ／Ｐ変換部１１０９により、サイクリックプレフィックスＣＰが除去されたディジタル信号は並列化される。並列化されたディジタル信号は、ＤＦＴ部１１１０により、周波数軸の信号に変換され、スペクトルデマッピング部１１１１により、周波数軸の信号各々のサブキャリアを元の配置に戻すことで、スペクトルの並びを元の送信信号と同様にする。その後、等化部１１１２により伝搬路による歪みを補償する等化処理が施され、ＩＤＦＴ部１１１３により時間軸の信号に変換される。その後Ｐ／Ｓ変換部１１１４により直列化され、復調部１１１５により変調信号から符号ビット単位の信頼性（尤度）に復調される。最後に、符号ビット毎の尤度はデインターリーブ部１１１６により符号化された送信ビットの並びを元に戻し、復号部１１１７により送信局からの送られた信号の復号データがそれぞれ得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】眞嶋、三瓶、ダイナミックスペクトル制御を用いた広帯域シングルキャリア伝送方式に関する検討、RCS2006-233、2007年1月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のＳＣ−ＡＳＡ通信方式においては、周波数信号のサブキャリアへの配置方法として、配置するサブキャリアが周波数方向に分散している分散配置と、周波数方向に連続している連続配置とがある。分散配置は、配置するサブキャリアを選択する際の自由度が高いため、伝送特性の良いサブキャリアを選択することができるが、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲが連続配置に比べて高くなるという特徴がある。連続配置は、配置するサブキャリアを選択する際に制限がかかるため、必ずしも最も伝送特性の良いサブキャリアを選択することができないが、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲは分散配置に比べて低くできるという特徴がある。このため、送信電力が大きいときには、連続配置を用い、送信電力が小さいときには、分散配置を用いるという方法があった。
【００１４】
しかしながら、上述の送信電力により分散配置と連続配置とを切り替える方法においては、送信電力が大きいときに、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの低い連続配置を用いることでピーク電力を下げるよりも、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲが高くてもサブキャリア選択の自由度が高い分散配置を用いながら平均送信電力を下げた方が伝送特性が良くなることがあるにもかかわらず、連続配置を用いてしまうというように、最も伝送効率が良好になるように周波数信号をサブキャリアへ配置することができないという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、シングルキャリア信号を時間周波数変換した周波数信号をサブキャリアに配置して送信する通信方式において、優れた伝送効率が得られる通信装置、送信方法および通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１） この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の第１の態様は、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する第１の通信装置であって、周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるスペクトルマッピング部と、前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信部と、前記所定の数毎に、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定する制御部とを備えることを特徴とする第１の通信装置である。
【００１７】
（２） 本発明の第１の態様において、前記所定の数は、少なくとも１と２とを含むようにしても良い。
【００１８】
（３） 本発明の第１の態様において、前記送信電力の低減量は、前記所定の数が１の場合よりも、前記所定の数が２以上の場合の方が大きくなるようにしても良い。
【００１９】
（４） 本発明の第１の態様において、前記スペクトルマッピング部は、前記周波数信号を少なくとも２以上のセグメントにセグメント化した場合、少なくとも２つの前記セグメントをそれぞれ分散配置するようにしても良い。
【００２０】
（５） 本発明の第１の態様において、前記制御部は、ＰＡＰＲ又はＣＭに基づいて、前記送信電力の低減量を決定するようにしても良い。
【００２１】
（６） 本発明の第１の態様において、前記スペクトルマッピング部は、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を受信する第２の通信装置から送信される割当情報に基づいて、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てるようにしても良い。
【００２２】
（７） 本発明の第２の態様は、周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるステップと、前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信するステップと、
前記所定の数に基づいて、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定するステップとを少なくとも含むことを特徴とする送信方法である。
【００２３】
（８） 本発明の第３の態様は、第１の通信装置と第２の通信装置からなる通信システムであって、前記第２の通信装置は、周波数信号をサブキャリアに割り当てる割当情報を送信し、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から送信された前記割当情報を受信し、前記周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、受信した前記割当情報に基づいて、該セグメント毎にサブキャリアに割り当て、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成し、前記所定の数に基づいて前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定することを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、所定のセグメントサイズと所定の平均送信電力との組合せである選択候補の各々について受信品質を算出し、この算出した受信品質を表す値に基づき、選択候補の中から送信の際に用いる選択候補を選択するので、優れた伝送効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の第１の実施形態による第１の通信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における第２の通信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態におけるピーク対平均電力比ＰＡＰＲの相補累積確率分布特性（Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．：Complimentary Cumulative Distribution Function）を示す図である。
【図４Ａ】同実施形態におけるセグメントサイズ１のセグメント化の概念を説明する図である。
【図４Ｂ】同実施形態におけるセグメントサイズ２のセグメント化の概念を説明する図である。
【図４Ｃ】同実施形態におけるセグメントサイズ４のセグメント化の概念を説明する図である。
【図４Ｄ】同実施形態におけるセグメントサイズ８のセグメント化の概念を説明する図である。
【図５】同実施形態における表１のセグメントサイズと、平均送信電力の低減量ΔＰとの関係を説明する図である。
【図６】同実施形態における実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８の動作を説明するフローチャートである。
【図７】この発明の第２の実施形態によるユーザ数が「４」であり、セグメントサイズが「２」であるときの移動体通信システムの状態例を示す概念図である。
【図８】同実施形態における第２の通信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。
【図９】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の第３の実施形態による無線通信システムにおけるサブチャネルの概念を説明する図である。
【図１１】同実施形態における第２の通信装置２００ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｂのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】この発明の第４の実施形態による第２の通信装置２００ｃの構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｃのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】この発明の第５の実施形態による実施形態における第２の通信装置２００ｄの構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｄのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１７Ａ】従来のＳＣ−ＡＳＡ方式の送信スペクトルを表す図である。
【図１７Ｂ】従来のＳＣ−ＡＳＡ方式の受信スペクトルを表す図である。
【図１８Ａ】従来のＳＣ−ＡＳＡ通信方式を適用して情報を伝送する送信局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１８Ｂ】従来のＳＣ−ＡＳＡ通信方式を適用して情報を伝送する受信局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態における無線通信システムについて説明する。本実施形態における無線通信システムは、１つの第１の通信装置（他の無線通信装置）１００と１つの第２の通信装置（無線通信装置）２００とを有し、第１の通信装置１００から第２の通信装置２００への伝送方式がＳＣ−ＡＳＡ（Single Carrier - Adaptive Spectrum Allocation：シングルキャリア適応スペクトル割当）方式である。第１の通信装置１００が送信に使用するサブキャリア数を使用サブキャリア数Ｎｕとし、利用可能な帯域のサブキャリアの数を総サブキャリア数Ｎｄとし、以降ではＮｄ、Ｎｕを用いて説明する。また、マルチキャリア方式としてＯＦＤＭ方式を仮定するため、ＳＣ−ＡＳＡ方式を本明細書中ではＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplex；離散フーリエ変換-拡散-直交周波数分割多重）と称する場合もある。以下に示す実施形態においては、特に断りのない限り、一般的にいわれる移動局（第１の通信装置）から基地局（第２の通信装置）への通信である上りリンクにＳＣ−ＡＳＡを用いる場合について説明するが、本発明の対象とする通信は、これに限定されない。
【００２７】
本実施形態は、１つのユーザ（第１の通信装置１００）がＳＣ−ＡＳＡ方式で伝送する場合についての制御手法である。なお、本実施形態では、ＳＣ−ＡＳＡ方式に送信する第１の通信装置１００は一つなので、他の通信装置との競合を考慮せずに自由に使用する離散周波数を設定できる。このため、本実施形態では、第２の通信装置２００がスペクトル割当（周波数信号のサブキャリアへの配置）を決定し、スペクトル割当情報を生成するが、スペクトル割当の決定およびスペクトル割当情報の生成は、第１の通信装置が行ってもよい。
【００２８】
図１は、第１の通信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。第１の通信装置１００は、符号部３１、インターリーブ部３２、変調部３３、Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel；シリアル／パラレル）変換部３４、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）部３５、スペクトルマッピング部３６、ＩＤＦＴ（Inversed Discrete Fourier Transform；逆離散フーリエ変換）部３７、Ｐ／Ｓ（Parallel/Serial；パラレル／シリアル）変換部３８、パイロット多重部３９、ＣＰ（Cyclic Prefix；サイクリックプレフィクス）挿入部４０、Ｄ／Ａ（Digital/Analogue）変換部４１、無線部４２、送信アンテナ４３、パイロット信号生成部４４、受信アンテナ４５、受信部４６、制御部４７を具備する。
【００２９】
符号部３１は、第１の通信装置１００に入力された送信ビット列を符号化する。インターリーブ部３２は、この符号化された送信ビット列のビットの時間順を並び替える。変調部３３は、並び替えられたビット列を変調して変調信号（シングルキャリア信号）を生成する。Ｓ／Ｐ変換部３４は、変調部３３が変調した変調信号を、並列化する。ＤＦＴ部３５は、並列化された変調信号を離散フーリエ変換（時間周波数変換）して、周波数軸上の信号である周波数信号に変換する。スペクトルマッピング部（マッピング部）３６は、この周波数信号を、制御部４７からのスペクトル割当情報に従い、サブキャリアへ配置（マッピング、スペクトル割り当て）する。このとき、スペクトルマッピング部３６は、周波数信号を配置しないサブキャリアには０を入力する。
【００３０】
ＩＤＦＴ部３７は、マッピングされた周波数信号を、逆離散フーリエ変換して時間軸上の信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部３８は、この時間軸上の信号を直列化する。パイロット信号生成部４４は、伝搬路の周波数特性を推定するためのパイロット信号を生成する。パイロット多重部３９は、Ｐ／Ｓ変換部３８により直列化された時間軸上の信号に多重する。ＣＰ挿入部４０は、多重された信号に、サイクリックプレフィックスＣＰ（Cyclic Prefix）を挿入する。Ｄ／Ａ変換部４１は、サイクリックプレフィックスＣＰが挿入された信号を、アナログ信号に変換する。無線部（送信部）４２は、このアナログ信号を、無線周波数にアップコンバートし、制御部４７からの送信電力情報に基づき、該送信電力情報が表す平均送信電力に増幅し、送信アンテナ４３を介して第２の通信装置２００に送信する。
【００３１】
受信部（選択結果受信部）４６は、受信アンテナ４５を介して、第２の通信装置２００からの信号を受信し、受信した信号中のスペクトル割当情報および送信電力情報を含む制御データを制御部４７に出力し、第２の通信装置２００から伝送されたデータの復号ビット列を外部に出力する。制御部４７は、受信部４６から制御データを受けて、該制御データ内のスペクトル割当情報をスペクトルマッピング部３６に出力し、送信電力情報を無線部４２に出力する。
【００３２】
図２は、本実施形態における第２の通信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００は、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６、伝搬路特性デマッピング部７、送信電力・スペクトル割当決定部８、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。
【００３３】
無線部２は、第１の通信装置からの受信信号を、受信アンテナ１を介して受信し、この受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部３は、このベースバンド信号をディジタル信号に変換する。次に、ＣＰ除去部４は、このディジタル信号からサイクリックプレフィックスＣＰを除去する。パイロット分離部１１０４は、サイクリックプレフィックスＣＰが除去されたディジタル信号から、伝搬路特性を推定するためのパイロット信号とデータ信号を分離する。伝搬路推定・雑音分散推定部６は、分離されたパイロット信号から、伝搬路の周波数特性と雑音の分散を計算する。伝搬路特性デマッピング部７は、計算された伝搬路の周波数特性から、送信電力・スペクトル割当決定部８から指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアに関する伝搬路の周波数特性のみを抽出する。
【００３４】
一方、Ｓ／Ｐ変換部１１は、パイロット分離部５により分離されたデータ信号を、並列化する。ＤＦＴ部１２は、並列化されたデータ信号を離散フーリエ変換して、周波数信号を生成する。スペクトルデマッピング部１３は、送信電力・スペクトル割当決定部８から指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアの周波数信号を抽出し、元の配置に戻すことで、スペクトルの並びを元の送信信号（第１の通信装置１００のＤＦＴ部３５の出力信号）と同様にする。等化部１４は、スペクトルの並びを元に戻されたデータ信号に対する伝搬路による歪みを補償する等化処理を、伝搬路特性デマッピング部７から受けた実際に伝送に使用したサブキャリアの周波数特性と分散を用いて行う。
本実施形態では、等化処理として最小平均自乗誤差（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）基準型の等化処理が施されるものとして説明する。
【００３５】
ＩＤＦＴ部１５は、等化部１４により等化処理されたデータ信号を逆離散フーリエ変換して、時間軸上の信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部１６は、この時間軸上の信号を直列化する。復調部１７は、直列化された時間軸上の信号を復調して、符号ビット単位の尤度（信頼性）を算出する。デインターリーブ部１８は、第１の通信装置１００のインターリーブ部３２の逆操作をして、符号ビット単位の尤度の時間順を元に戻す。復号部１９は、時間順を戻された符号ビット単位の尤度を復号処理して、復号ビット列を生成し、外部に出力する。
【００３６】
送信電力・スペクトル割当決定部（選択部）８は、所定のセグメントサイズと平均送信電力の低減量ΔＰとの組合せである選択候補の各々について、その選択候補のセグメントサイズに周波数信号がセグメント化された配置と平均送信電力の低減量ΔＰとを用いたときの第２の通信装置２００における受信品質を表す値を算出する。ここでセグメントとは、周波数信号を所定の数であるセグメントサイズ毎にセグメント化したものであり、セグメントを構成する周波数信号は連続したサブキャリアに配置される。平均送信電力の低減量ΔＰとは、選択候補の中で最も大きいセグメントサイズ、すなわち最も平均送信電力の大きいセグメントサイズで第１の通信装置１００が送信する際の平均送信電力に対する低減量ΔＰである。
【００３７】
なお、送信電力・スペクトル割当決定部８は、選択候補の各々について受信品質を算出する際に用いる前記周波数信号のサブキャリアへの配置を、該選択候補のセグメントサイズにおける周波数信号の配置であって、配置可能なサブキャリアの中で最も受信状態の良好なサブキャリアへの配置とする。また、選択候補については、選択候補記憶部９により、予め決められた選択候補が記憶されている。
【００３８】
送信電力・スペクトル割当決定部８は、上述の算出した受信品質を表す値に基づき、選択候補の中から前記第１の通信装置による送信の際に用いる選択候補を選択する。本実施形態では、送信電力・スペクトル割当決定部８は、算出した受信品質が最も良い選択候補を、送信の際に用いる選択候補として選択する。なお、最も受信品質が良い選択候補ではなく、予め決められた受信品質を満たす選択候補のうちのいずれかを選択するようにしてもよい。
【００３９】
選択候補記憶部９は、後述する所定のセグメントサイズと所定の平均送信電力を表す情報である平均送信電力の低減量ΔＰとの組合せである選択候補を記憶している。制御情報生成部１０は、送信電力・スペクトル割当決定部９が選択した選択候補の受信品質算出の際に用いた配置を表すスペクトル割当情報と、選択した選択候補の平均送信電力の低減量ΔＰ（平均送信電力）を表す送信電力情報とを含む制御情報を生成する。送信部（選択結果送信部）２０は、制御情報生成部１０が生成した制御情報および外部から入力された伝送データである送信ビット列とを、送信アンテナ２１を介して、第１の通信装置１００に送信する。
【００４０】
図３は、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの相補累積確率分布特性（Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．：Complimentary Cumulative Distribution Function）を示す図である。同図において、横軸はピーク対平均電力比ＰＡＰＲをデシベルでしめす。縦軸は、相補累積確率Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．であり、累積確率分布特性（Ｃ．Ｄ．Ｆ．：Cumulative Distribution Function）の値を１から減算したものであり、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲが横軸の値より大きくなる確率を表している。即ち、同図において左に特性が現れるほどピーク対平均電力比ＰＡＰＲが低く、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性としては良好であることを意味している。なお、図３は、使用サブキャリア数Ｎｕ＝３２、総サブキャリア数Ｎｄ＝６４としたときのＰＡＰＲの相補累積確率分布特性を示す。
【００４１】
図３にセグメントサイズ１のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ１、セグメントサイズ２のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ２、セグメントサイズ４のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ３、セグメントサイズ８のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ４、セグメントサイズ１６のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ５、セグメントサイズ３２のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ６を示すように、セグメントサイズが大きくなるほど、グラフは左に寄っており、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性が良好であることがわかる。
【００４２】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄは、セグメント化の概念を説明する図である。同図では、簡単のため使用サブキャリア数を８とし、セグメントサイズが１、２、４、８の場合をそれぞれ図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに示している。例えば、図４Ｃに示されているセグメントサイズ４の場合、４サブキャリア毎にセグメント化することにより生成される２セグメントを受信状況の良好な離散周波数帯にセグメント内のサブキャリアのみを連続配置し、セグメント単位に分散配置している。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１は、選択候補記憶部９が記憶する選択候補であるセグメントサイズと送信電力の差分との組合せの例を示す表である。ここで、選択候補の数は、取り得るセグメントサイズの数となるので、膨大な数とはなりにくいため、選択候補記憶部９が全ての選択候補を記憶しておき、送信電力・スペクトル割当決定部８は選択候補記憶部９からこれらの情報を取得する。表１に示す選択候補は、図３に示すピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性に基づき決められた、第１の通信装置１００が信号を送信する際の送信電力のピーク電力が予め決められた閾値を越えない確率が所定の値であるセグメントサイズと平均送信電力の低減量ΔＰとの組合せである。ここで、予め決められた閾値は、第１の通信装置１００における送信信号を送信電力に増幅する増幅器（アンプ）の線形領域の限界電力である。
【００４５】
例えば、上述のピーク電力が閾値を越えない確率が９９％のときは、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの相補累積確率分布特性Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．が０．０１、すなわち９９％の確率で発生するピーク対平均電力比ＰＡＰＲを考慮し、セグメントサイズ３２を基準とする送信電力に対して、その他のセグメントサイズではどの程度電力を低減すれば、ピーク電力が同じになるかを示す値である平均送信電力の低減量ΔＰが各セグメントサイズに対応付けて格納されている。すなわち、セグメントサイズが「１６」のときは、セグメントサイズが「３２」のときよりも平均送信電力を「０．３ｄＢ」低減し、セグメントサイズが「８」のどきは、セグメントサイズが「３２」のときよりも平均送信電力を「１．１ｄＢ」低減することを示している。なお、表１に示す例は、使用サブキャリアＮｕ＝３２の場合のセグメントサイズに対する平均送信電力の低減量ΔＰである。また、同表は図３のＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．＝０．０１即ち９９％値のピーク対平均電力比ＰＡＰＲを用いて算出されている。
【００４６】
図５は、表１のセグメントサイズと、平均送信電力の低減量ΔＰとの関係を説明する図である。図５に示す２つのグラフは、横軸が時間［ｓ］、縦軸が送信電力［ｄＢｍ］である。そして、左のグラフＧ１は、セグメントサイズ３２かつ平均送信電力ＡＶＧ１のときのグラフであり、右のグラフＧ２は、セグメントサイズ１６かつ平均送信電力ＡＶＧ２のときのグラフである。また、ピーク電力Ｐ１は、予め決められた閾値であり、第１の通信装置１００における送信信号を送信電力に増幅する増幅器の線形領域の限界電力である。
図５に示すように左のグラフＧ１および右のグラフＧ２の最大点は、ピーク電力Ｐ１となっているので、平均送信電力ＡＶＧ１は、セグメントサイズ３２のときにピーク電力がＰ１となる平均送信電力の値であり、平均送信電力ＡＶＧ２は、セグメントサイズ１６のときにピーク電力がＰ１となる平均送信電力の値である。そして、表１においてセグメントサイズ「１６」と対応付けられている送信電力の低減量ΔＰ「０．３」は、図５に示すΔＰ、すなわち平均送信電力ＡＶＧ１から平均送信電力ＡＶＧ２への低減量である。
【００４７】
なお、本実施形態では、選択候補記憶部９は、セグメントサイズと、平均送信電力の低減量ΔＰとを対応付けて記憶するとして説明したが、セグメントサイズと対応づけて記憶する値は、ピーク電力が予め決められた閾値を越えないようにするための平均送信電力を表す値であればよく、平均送信電力そのものの値であってもよいし、平均送信電力の信号とするための増幅器の増幅率であってもよいし、増幅率の低減量（差分）あるいは比であってもよい。
また、本実施形態では、送信電力のピーク電力を示す指標としてピーク対平均電力比ＰＡＰＲを用いるとして説明したが、ＣＭ（Cubic Metric）などピーク電力を示す他の指標を用いてもよい。
【００４８】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８によるセグメントサイズの決定とスペクトル割当の決定法について説明する。まず、セグメントサイズの各々について、該セグメントサイズのセグメント単位で受信状況の良好な周波数を選択し、割当を暫定的に選択する。
次に、各セグメントサイズの暫定的な割当について式（１）で表される等化後の受信品質Ｑを計算する。
【００４９】
【数１】
【００５０】
式（１）において、受信品質Ｑは送信電力の低減量を考慮したＭＭＳＥ基準型の周波数領域等化処理の後の受信信号雑音比、ΔＰは表１で設定されるセグメントサイズ毎の送信電力の低減量である。また、μは暫定的に選択した離散周波数における伝搬路の周波数特性と雑音の分散を用いて式（２）で表される値である。
【００５１】
【数２】
【００５２】
ただし、Ξ（ｋ）は第１の通信装置１００のスペクトルマッピング部３６（図１）によるマッピング前のｋ番目の周波数信号が割り当てられる周波数（サブキャリア）の伝搬路利得（複素数）であり、σ２は伝搬路特性・雑音分散推定部６で推定された雑音の分散値（実数）であり、これは受信信号雑音比の逆数と置き換えてもよい。例えば伝搬路特性に関して、マッピング前の２番目の周波数信号が５番目のサブキャリアにマッピングされる場合、Ξ（２）は割当可能な伝搬路の５番目の伝搬路（サブキャリア）の利得を表している。
【００５３】
式（１）、（２）により全てのセグメントサイズで受信品質Ｑを計算し、最も受信品質Ｑの値が高いセグメントサイズとスペクトル割当の組み合わせを次の伝送機会におけるスペクトル割当情報とし、該セグメントサイズと対応付けて選択候補記憶部９が記憶する送信電力の低減量ΔＰを送信電力情報とする。
このように、ピーク電力が第１の通信装置１００における増幅器の線形領域を超えないような、セグメントサイズと平均電力を表す情報との組合せを選択候補として選択候補記憶部９が予め記憶しており、送信電力・スペクトル割当決定部８は、これらの選択候補の中から受信品質Ｑが良好なものを選択するので、セグメントサイズを大きくすることによるピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性の改善効果による送信電力の増大と、セグメントサイズを小さくすることによる伝送特性の改善量のトレードオフを最適化して、優れた伝送効率を得ることができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、上述のように、第２の通信装置２００の等化部１４（図２）は、最小平均自乗誤差ＭＭＳＥ基準型の等化処理を行い、送信電力・スペクトル割当決定部８は、最小平均自乗誤差ＭＭＳＥ基準型の等化処理を前提として、式（１）を用いて受信品質Ｑを算出するとして説明した。しかし、等化部１４がターボ等化技術に代表される繰り返しによる等化を行う第２の通信装置２００については、次式（３）を用いることで受信品質Ｑが得られる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
図６は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８の動作を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１において、送信電力・スペクトル割当決定部８は、初期値として使用サブキャリアＮｕをセグメントサイズとし、ステップＳ２においてそのセグメントサイズの制限下で最も伝搬路利得の良いサブキャリアに周波数信号を配置するスペクトル割り当てを暫定的に行う。次に、ステップＳ３において、送信電力・スペクトル割当決定部８は、式（１）に基づいて、ステップＳ２において暫定的に行ったスペクトル割り当てにおける受信品質Ｑを計算する。次に、ステップＳ４において、送信電力・スペクトル割当決定部８は、セグメントサイズが１かどうかを判定し、セグメントサイズが１でないと判定したときは、ステップＳ５において現在のセグメントサイズとスペクトル割当情報と受信品質Ｑの値を保存する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８は、ステップＳ６においてセグメントサイズを半分にし、再びステップＳ２に戻り、これをステップＳ４においてセグメントサイズが１であると判定するまで繰り返す。
【００５７】
一方、ステップＳ４においてセグメントサイズが１であると判定したときは、送信電力・スペクトル割当決定部８は、ステップＳ５で保存した各セグメントサイズに対する受信品質Ｑの値をセグメントサイズ１の受信品質Ｑの値まで含めて比較し、最も受信品質Ｑの値が大きいセグメントサイズとそれに対応する送信電力、スペクトル割当を制御情報生成部１０に出力し、終了する。
【００５８】
なお、ここでは第２の通信装置２００でセグメントサイズ、送信電力、スペクトル割当を決定したが、伝搬路特性の情報をフィードバックする場合には、第１の通信装置１００が選択候補記憶部９を備え、第１の通信装置１００が割り当てを決定しても本質的には同じであるので、第１の通信装置１００が行っても構わない。また、本実施形態ではＭＭＳＥ基準型の周波数領域等化を適用する例を示したが、ＺＦ（Zero Forcing）など他の周波数領域等化においても受信品質は計算可能である。例えば、ＺＦの場合には、式（１）で表される受信品質Ｑの算出には次の式（４）を用いる。
【００５９】
【数４】
【００６０】
[第２の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。第１の実施形態では第１の通信装置１００の数（以下、「ユーザ数」という）が１であったが、本実施形態ではユーザ数が複数、すなわち移動局装置である第１の通信装置１００が複数存在し、基地局装置である第２の通信装置２００ａと通信する移動体通信システムの場合について説明する。なお、本実施形態の移動体通信システムは、セルラシステムである。
【００６１】
第２の通信装置２００ａは、第２の通信装置２００ａからより遠い（減衰の大きい）第１の通信装置１００から順にサブキャリアの割り当てを行う。なお、第１の実施形態では、スペクトル割当を決定するのは第１の通信装置１００でも第２の通信装置２００でも良かったが、本実施形態のようにマルチユーザの場合は、基地局である第２の通信装置２００ａがスペクトル割当を制御するため、第２の通信装置２００ａが全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当を決定する。なお、第２の通信装置２００ａがスペクトル割当情報を送信する代わりに、全ての第１の通信装置１００の伝搬路特性に関する情報を各第１の通信装置１００に送信し、全ての第１の通信装置１００がスペクトル割当を同一の規則で行うようにすることで、第１の通信装置１００において、スペクトル割当を行うようにしてもよい。
【００６２】
図７は、本実施形態において、ユーザ数が「４」であり、セグメントサイズが「２」であるときの移動体通信システムの状態例を示す概念図である。同図において、Ｔ１０１は基地局である第２の通信装置２００ａ、Ｔ１０２〜Ｔ１０５は同時に信号を送信しており、移動局である第１の通信装置１００を表している。この場合、各第１の通信装置１００が送信する信号は、第２の通信装置２００ａのスペクトル割当により、周波数軸上で重ならないように配置されており、空間多重される。このとき最も送信電力が高くなるＴ１０２の第１の通信装置１００のセグメントサイズとスペクトル割当を、第２の通信装置２００ａは、最初に決定する。以降順に送信電力の高い順にスペクトル割当を決定する。これは、セグメントサイズが小さいほど伝送特性の良いサブキャリアを選択することが可能であり、また、送信電力の最も高いユーザと同じセグメントサイズ、すなわち同じピーク対平均電力比ＰＡＰＲであっても送信電力が低ければ、ピーク電力は最も送信電力の高いユーザより低くなるためである。
【００６３】
図８は、本実施形態における第２の通信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ａは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ａ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。
【００６４】
図８において図２の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、９、１１、１２、１４〜２１）を付け、その説明を省略する。伝搬路特性・雑音分散推定部（測定部）６ａは、各第１の通信装置１００から送信された信号からパイロット分離部５により分離されたパイロット信号に基づき、全ての第１の通信装置１００について、伝搬路の周波数特性と雑音の分散を算出する、また、全ての第１の通信装置１００について伝搬路の周波数特性あるいは距離減衰から減衰量を算出する。伝搬路特性デマッピング部７ａは、計算された伝搬路の周波数特性から、第１の通信装置１００の各々について送信電力・スペクトル割当決定部８ａから指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアに関する伝搬路の周波数特性のみを抽出する。伝搬路特性デマッピング部７ａは、抽出した第１の通信装置１００の各々についての伝搬路の周波数特性を、ユーザ毎信号処理部２２ａのうち、信号処理を担当している第１の通信装置１００が一致するユーザ毎信号処理部２２ａの等化部１４に、伝搬路の周波数特性を出力する。
【００６５】
スペクトルデマッピング部１３ａは、送信電力・スペクトル割当決定部８ａから第１の通信装置１００の各々について指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアの周波数信号を抽出し、元の配置に戻すことで、スペクトルの並びを元の送信信号と同様にする。そして、スペクトルデマッピング部１３ａは、スペクトルの並びを元の送信信号と同様にした第１の通信装置１００の各々の周波数信号を、信号処理を担当している第１の通信装置１００が一致するユーザ毎信号処理部２２ａの等化部１４に出力する。ユーザ毎信号処理部２２ａの各々は、それぞれ担当する第１の通信装置１００の周波数信号と、伝搬路の周波数特性とを、スペクトルデマッピング部１３ａと伝搬路特性デマッピング部７ａとから入力され、周波数信号を伝搬路の周波数特性に基づき等化処理し、さらに逆フーリエ変換、パラレル／シリアル変換、復調、デインターリーブ、復号して、復号ビット列を外部に出力する。
【００６６】
送信電力・スペクトル割当決定部８ａ（選択部）は、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａから受けた減衰量が最も大きい第１の通信装置１００の平均送信電力が第１の通信装置１００の予め決められた最大送信電力となり、かつ、第２の通信装置２００ａにおける受信電力が全ての第１の通信装置１００について同じになるように、算出した減衰量に基づき、第１の通信装置１００の各々の送信電力を決定し、送信電力が高い順に第１の通信装置１００をソートする。
【００６７】
このとき、伝搬路の周波数特性と距離減衰の推定法としては、先に伝搬路特性・雑音分散推定部６ａにて説明したようにしてもよいし、例えば、伝搬路の周波数特性における利得を伝搬路推定用のパイロット信号から測定し、距離減衰に関しては従来のセルラシステムなどで用いられている第１の通信装置１００から第２の通信装置２００ａへの信号の受信電力から計算する方法を用いてもよい。
【００６８】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、送信電力が最も高い第１の通信装置１００に対しては実施形態１における送信電力・スペクトル割当決定部８と同様の手法によりセグメントサイズとスペクトル割当を決定する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、２番目に送信電力の高い第１の通信装置１００を選択し、この選択した第１の通信装置１００に対して、すでにスペクトル割当がなされている第１の通信装置１００が使用しているサブキャリア（離散周波数）を選択可能なサブキャリアから外した上で、選択可能なサブキャリアから最初にスペクトル割当が設定された第１の通信装置１００と同じセグメントサイズでスペクトル割当を行う。
【００６９】
以下同様にして、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、送信電力の高い第１の通信装置１００から順に、スペクトル割り当てを行う。なお、このとき最大送信電力の第１の通信装置１００と同じセグメントサイズを確保できない場合には、セグメントサイズを小さくしてスペクトル割り当てを行っても良い。また、セグメントサイズを小さくしたくない場合には割当可能な離散周波数帯域を最初に設定されたセグメントサイズ毎にサブチャネル化し、サブチャネルに各セグメントを割り当てるという制限を設けることで、セグメントサイズと同じまたは小さい空き離散周波数帯域が発生しないようにしてもよい。このように選択された第１の通信装置１００の各々について、制御情報生成部１０ａは、スペクトル割当情報を通知する信号を生成し、生成した信号を、送信部２０により第１の通信装置１００に通知する。
【００７０】
図９は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたリストを生成する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１２において、スペクトル未割当の第１の通信装置１００の中から最も平均送信電力が大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。このステップＳ１２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、スペクトル割当を決定した第１の通信装置１００を、ステップＳ１１にて生成したリストから除く。
【００７１】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１３において、上述のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわちスペクトル未割当の第１の通信装置１００の中で最も送信電力が高い第１の通信装置１００を選択する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１４において、割当可能な離散周波数から現在のセグメントサイズで最良の受信品質Ｑが得られるような割当を、ステップＳ１３にて選択した第１の通信装置１００に対して行う。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１５において、ステップＳ１４でのセグメント単位でのスペクトル割当が正常に実施できたか否か判定する。
【００７２】
スペクトル割当が正常にできなかったとステップＳ１５にて判定したときは、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１６に遷移して、セグメントサイズを半分にして再びステップＳ１４に戻り、ステップＳ１３にて選択した第１の通信装置１００に対して、ステップＳ１６にて半分にしたセグメントサイズでスペクトル割当を行なう。
【００７３】
一方、スペクトル割当が正常にできたとステップＳ１５にて判定したときは、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１７に遷移して、ステップＳ１４の処理結果のスペクトル割当に決定する。次に、ステップＳ１８において、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、スペクトル割当された離散周波数を選択可能な離散周波数から外し、スペクトル割当された第１の通信装置１００をスペクトル未割当のリストから外す。その後、ステップＳ１９において、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、スペクトル未割当の第１の通信装置１００がリストに残っているか否かを判定する。残っているとステップＳ１９にて判定したときは、ステップＳ１３に遷移して、以降の処理を繰り返す。一方、残っていないとステップＳ１９にて判定したとき、すなわち全ての第１の通信装置１００についてスペクトル割当が完了したときは、スペクトル割当処理を終了する。
【００７４】
このように、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、複数の第１の通信装置１００のうち、もっとも減衰量が多く、最大の平均送信電力で送信する第１の通信装置１００については、第１の実施形態と同様にして、平均送信電力、セグメントサイズおよびスペクトル割当を決定し、その他の第１の通信装置１００については、減衰量に応じた平均送信電力にするとともに、セグメントサイズが同じか小さくなるようにして、セグメントサイズおよびスペクトル割当を決定するようにしたので、第１の通信装置１００を複数有する無線通信システムにおいても、第１の実施形態と同様に。優れた伝送効率を得ることができる。
【００７５】
［第３の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。第３の実施形態における無線通信システムは、複数の移動局装置である第１の通信装置１００と、基地局装置である第２の通信装置２００ｂとを有する移動体通信システムである。本実施形態の無線通信システムは、最も平均送信電力の大きい第１の通信装置１００からセグメントサイズを決定する点は、第２の実施形態における無線通信システムと同じだが、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂが、第１の通信装置１００の各々についてスペクトル割当を行う際に、スペクトル割当可能な周波数帯域をセグメントサイズ毎にサブチャネル化し、セグメントをこのサブチャネルに配置する点が異なる。
【００７６】
図１０は、本実施形態の無線通信システムにおけるサブチャネルの概念を説明する図である。同図は４サブキャリアを１セグメントとする場合のサブチャネルの概念を示している。同図に示されるように、割当可能な帯域全体をセグメントサイズ（４サブキャリア）毎に分割したサブチャネル（Ｓｕｂ１〜Ｓｕｂ８）に、セグメント化されたサブキャリアを配置する（Ｓｕｂ２、Ｓｕｂ４、Ｓｕｂ７）。この処理をセグメント化されうる全てのセグメントサイズで行い、最も受信品質Ｑが大きいセグメントサイズとスペクトル割当を選択する。
【００７７】
図１１は、本実施形態における第２の通信装置２００ｂの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ｂは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。図１１において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、６ａ、７ａ、９、１０ａ、１１、１２、１３ａ、１４〜２１、２２ａ）を付け、その説明を省略する。
【００７８】
送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、第１の通信装置１００の各々についてスペクトル割当を行う際に、割当可能な周波数帯域全体をセグメントサイズ毎に分割したサブチャネルを単位とし、このサブチャネルに対してセグメント化されたサブキャリアを配置させる点のみが、第２の実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａ（図８）と異なる。ここで用いるセグメントサイズは、平均送信電力が最大の第１の通信装置１００に対して決めたセグメントサイズである。
【００７９】
図１２は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｂのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。第２の実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａとの違いは、セグメントをサブキャリアに割り当てるスペクトル割当の際に、セグメントを配置する位置をサブキャリア単位からサブチャネル単位に変更した点と、セグメントサイズを小さくするステップがない点である。
【００８０】
まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたスペクトル未割当のリストを生成する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２２において、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわち平均送信電力が最も大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。このステップＳ２２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。ただし、本実施形態のステップＳ２２は、ステップＳ１〜Ｓ７と異なり、スペクトル割当の際に、セグメントを配置する位置がサブキャリア単位に限定されている。そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、セグメントが配置されたサブチャネル、すなわち選択されたサブチャネルを選択可能なサブチャネルから外すとともに、スペクトル割当を決定した第１の通信装置１００を、ステップＳ２１にて生成したスペクトル未割当のリストから除く。
【００８１】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２３において、上述のスペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわちスペクトル未割当の第１の通信装置１００の中で最も送信電力が高い第１の通信装置１００を選択する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２４において、ステップＳ２２にて決定したスペクトルサイズを用いて、選択可能なサブチャネルの中から最良の受信品質Ｑが得られるようなサブチャネルへのスペクトル割当を、ステップＳ２３にて選択した第１の通信装置１００に対して行う。
【００８２】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２５において、ステップＳ２１で生成したスペクトル未割当のリストから最上位の第１の通信装置１００、すなわちステップＳ２４にてスペクトル割当を行った第１の通信装置１００を外し、選択されたサブチャネルも選択可能なサブチャネルから外す。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２６において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っているか否かにより、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当が完了しているかどうかを判定し、完了していない、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていると判定したときは、ステップＳ２３に戻って、以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ２６にて全ての第１の通信装置１００の割当が完了している、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていないと判定したときは、スペクトル割当処理を終了する。
【００８３】
なお、本実施形態では、全ての第１の通信装置１００に対して、セグメントサイズを同一にしてスペクトル割当（スケジューリング）がなされるため、スケジューリングの公平性の観点から、サブチャネル単位で順番にサブキャリアを第１の通信装置１００に割り当ててもよい。例えば、使用サブキャリア数Ｎｕ＝１６、セグメントサイズＳ＝４の場合、各第１の通信装置１００に対して１サブチャネルの割当を順番に行うことを使用サブキャリア数ＮｕをセグメントサイズＳで割った４回繰り返して各第１の通信装置１００に、使用サブキャリア数Ｎｕ＝１６のサブキャリアを割当てるようにしてもよく、本質的には同一である。
【００８４】
このように、第２の通信装置２００ｂは、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂが、各第１の通信装置１００についてスペクトル割当を行う際に、割当可能な周波数帯域全体をセグメントサイズ毎に分割したサブチャネルを単位とし、このサブチャネルに対してセグメント化されたサブキャリアを配置させるので、未割当のサブキャリアがセグメントサイズより細かくなり、スペクトル割当の処理が複雑になることを防ぎ、優れた伝送効率を得つつ、処理量を抑制することができる。
【００８５】
［第４の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。本実施形態における無線通信システムは、複数の移動局装置である第１の通信装置１００と、基地局装置である第２の通信装置２００ｃとを有する移動体通信システムである。
【００８６】
第４の実施形態として、第１の通信装置１００毎にセグメントサイズを決定する手法について説明する。この手法では、各第１の通信装置１００のスペクトル割当を行う際に、第３の実施形態で述べたサブチャネルの概念を導入して、空き帯域の周波数方向の大きさが、前にスペクトル割当を行った第１の通信装置１００におけるセグメントサイズよりも大きくなるようにする。これにより、サブチャネルのサイズと同じまたは小さいセグメントサイズであれば任意のセグメントサイズでの割当を可能とする。
【００８７】
図１３は、本実施形態における第２の通信装置２００ｃの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ｃは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。図１３において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、６ａ、７ａ、９、１０ａ、１１、１２、１３ａ、１４〜２１、２２ａ）を付け、その説明を省略する。
【００８８】
送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、第１の通信装置１００の各々についてスペクトル割当を行う際に、割当可能な周波数帯域全体をセグメントサイズ毎に分割したサブチャネルを単位とし、このサブチャネルに対してセグメント化されたサブキャリアを配置させる点は、第３の実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｂ（図１１）と同じであるが、サブキャリアを配置する際のセグメントサイズを、前にスペクトル割当をした第１の通信装置１００のセグメントサイズと同じか小さい値とする点が異なる。
【００８９】
図１４は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｃのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたスペクトル未割当のリストを生成する。
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３２において、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわちスペクトル未割当の第１の通信装置１００の中で平均送信電力が最も大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。
【００９０】
このステップＳ３２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。ただし、本実施形態のステップＳ３２は、ステップＳ１〜Ｓ７と異なり、スペクトル割当の際に、セグメントを配置する位置が最初に決定されたセグメントサイズに基づくサブキャリア単位に限定されている。
【００９１】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３３において、ステップＳ３２にて決定されたセグメントサイズが、スペクトル未割当リスト上で１つ前にあった第１の通信装置１００について決定されたセグメントサイズより大きいか否かを判定する。
送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、大きくないと判定したときは、ステップＳ３２にて決定されたセグメントサイズおよびスペクトル割当を用いることとし、ステップＳ３６に遷移する。一方、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３３にて大きいと判定したときは、ステップＳ３４に遷移して、スペクトル未割当リスト上で１つ前にあった第１の通信装置１００について決定されたセグメントサイズをスペクトル未割当リストの最上位の第１の通信装置１００のセグメントサイズに決定する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３５において、ステップＳ３４にて決定されたセグメントサイズで最良の受信品質Ｑが得られるような、選択可能なサブチャネルに対するスペクトル割当を行い、ステップＳ３６に遷移する。
【００９２】
そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３６において、スペクトル未割当リストの最上位の第１の通信装置１００に割当てられたサブチャネルを選択可能なサブチャネルから外し、割り当てられた第１の通信装置１００をスペクトル未割当のリストから外す。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３７において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っているか否かにより、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当が完了しているかどうかを判定し、完了していない、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていると判定したときは、ステップＳ３２に戻って、以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ３７にて全ての第１の通信装置１００の割当が完了している、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていないと判定したときは、スペクトル割当処理を終了する。
【００９３】
このように、第２の通信装置２００ｃは、平均送信電力が大きい順に第１の通信装置１００のスペクトル割当を行ない、平均送信電力が最大の第１の通信装置１００のセグメントサイズをサブチャネルの大きさとし、その他の第１の通信装置１００については、１つ前に決めた第１の通信装置１００のセグメントサイズと同じか、小さいセグメントサイズのみを用いるようにしてスペクトル割当を決めるので、第３の実施形態と同様にサブチャネルを用いることでスペクトル割当の処理が複雑になることを防ぎ、処理量を抑制しつつ、サブチャネルの大きさと同じまたは小さいセグメントサイズを用いて優れた伝送効率を得ることができる。
【００９４】
［第５の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第５の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。本実施形態における無線通信システムは、複数の移動局装置である第１の通信装置１００と、基地局装置である第２の通信装置２００ｄとを有する移動体通信システムである。
【００９５】
図１５は、本実施形態における第２の通信装置２００ｄの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ｄは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。図１５において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、６ａ、７ａ、９、１０ａ、１１、１２、１３ａ、１４〜２１、２２ａ）を付け、その説明を省略する。
【００９６】
送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、前にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００の平均送信電力と現在のセグメントサイズを決定する第１の通信装置１００の減衰量に基づき決定された平均送信電力との差を、前に決定したセグメントサイズに対応付けて選択候補記憶部９が記憶している平均送信電力の低減量ΔＰに加えた値よりも、小さい平均送信電力の低減量ΔＰに対応付けて選択候補記憶部９が記憶しているセグメントサイズのうち、最も小さいセグメントサイズを、現在の第１の通信装置１００のセグメントサイズとして決定する。
【００９７】
例えば、前に決定されたセグメントサイズが「４」の場合について考える。まず、セグメントサイズ「４」に対応付けて選択候補記憶部９（表１）が記憶する平均送信電力の低減量ΔＰは、「１．６ｄＢ」であり、セグメントサイズ「１」に対応付けて選択候補記憶部９（表１）が記憶する平均送信電力の低減量ΔＰは、「２．９ｄＢ」である。このため、前に決定されたセグメントサイズが「４」のときにセグメントサイズ「１」を許容できる平均送信電力の差は「２．９ｄＢ」と「１．６ｄＢ」の差である「１．３ｄＢ」である。
【００９８】
すなわち、セグメントサイズ４のｋ番目の第１の通信装置１００に対し、次に平均送信電力が高いｋ’番目の第１の通信装置１００のセグメントサイズを決定する際には、ｋ番目の第１の通信装置１００の平均送信電力よりもｋ’番目の第１の通信装置１００の平均送信電力が「１．３ｄＢ」以上低い場合にはセグメントサイズを１に設定する。このとき、スペクトル未割当の残りの全ての第１の通信装置１００のセグメントサイズは「１」となるため、交互にサブキャリアを割り当てるようにしてもよい。
また、同様に、セグメントサイズが「３２」の場合、ｋ’番目の第１の通信装置１００の平均送信電力差が「１．７ｄＢ」であった場合には、「１．７ｄＢ」以下の平均送信電力の低減量ΔＰが対応付けられているセグメントサイズの中で、最も小さいセグメントサイズの「４」を選択する。
【００９９】
このように、平均送信電力の高い順にソートされた各第１の通信装置１００の平均送信電力の差を計算してセグメントサイズを決定することで、送信電力の制限のある中で最もセルスループットを最大とするセグメントサイズを、各第１の通信装置１００について決定することができる。
【０１００】
なお、上述の送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、最も減衰量の大きな第１の通信装置１００以外の第１の通信装置１００については、該第１の通信装置１００の減衰量に基づき平均送信電力を決定し、該平均送信電力よりも大きな平均送信電力を表す選択候補の中から選択した選択候補のセグメントサイズを用いることで、減衰量に基づき決定された平均送信電力を用いた時のピーク電力が、予め決められた閾値を（例えば９９％の確率で）越えないセグメントサイズを用いるようにしている。したがって、上述のように前にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００を基準にしてピーク電力が閾値を越えないセグメントの条件を決めるようにしてもよいし、最初にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００を基準にして条件を決めるようにしてもよい。
【０１０１】
この場合は、最初にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００の平均送信電力と現在のセグメントサイズを決定する第１の通信装置１００の減衰量に基づき決定された平均送信電力との差を、最初に決定したセグメントサイズに対応付けて選択候補記憶部９が記憶している平均送信電力の低減量ΔＰに加えた値よりも、小さい平均送信電力の低減量ΔＰに対応付けて、選択候補記憶部９が記憶しているセグメントサイズのうち、最も小さいセグメントサイズを、現在の第１の通信装置１００のセグメントサイズとして決定する。
【０１０２】
図１６は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｄのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたスペクトル未割当のリストを生成する。
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４２において、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわち平均送信電力が最も大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。このステップＳ４２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。
【０１０３】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４３において、割当てられたサブキャリアを他の第１の通信装置１００に対して割当てる際に選択可能なサブキャリアから外し、さらに、割当てられた第１の通信装置１００をステップＳ４１にて生成したスペクトル未割当のリストから外す。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４４において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っているか否かにより、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当が完了しているかどうかを判定し、完了していない、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていると判定したときは、ステップＳ４５に遷移する。
【０１０４】
ステップＳ４５では、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、スペクトル未割当のリストで最上位の第１の通信装置１００の平均送信電力と、前にスペクトル割当を行った第１の通信装置１００の平均送信電力との差を算出する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４６において、前にスペクトル割当を行った第１の通信装置１００の平均送信電力の低減量ΔＰとの差が、ステップＳ４５にて算出した差よりも小さい低減量ΔＰと対応付けて選択候補記憶部９が記憶するセグメントサイズのうち、最も小さいセグメントサイズを選択する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４６において、選択可能なサブキャリアに対して、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００のスペクトル割当を、ステップＳ４６にて選択したセグメントサイズに従い行った後、ステップＳ４３に戻って、以降の処理を繰り返すことで、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当を行う。
【０１０５】
そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４４において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていないと判定したとき、すなわちスペクトル割当を行っていない第１の通信装置１００がなくなったときは、処理を終了する。
このように本実施形態では、全ての第１の通信装置１００において、ピーク電力が増幅器の線形領域の限界電力を越えないセグメントサイズのうち、スペクトル割当の自由度が最も高いセグメントサイズである最も小さなセグメントサイズを選択するので、無線通信システム全体の伝送効率、すなわちセルスループットを向上させることができる。
【０１０６】
なお、この処理部３０は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この処理部３０はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、処理部３０の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【０１０７】
また、図１におけるスペクトルマッピング部３６、制御部４７、および図２における伝搬路特性・雑音分散推定部６、伝搬路特性デマッピング部７、送信電力・スペクトル割当決定部８、制御情報生成部１０、スペクトルデマッピング部１３、および図８における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ａ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａ、および図１１における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａ、および図１３における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａ、および図１５における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１０８】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１０９】
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変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、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】
【０１１１】
１・・・受信アンテナ
２・・・無線部
３・・・Ａ／Ｄ変換部
４・・・ＣＰ除去部
５・・・パイロット分離部
６、６ａ・・・伝搬路特性・雑音分散推進部
７、７ａ・・・伝搬路特性デマッピング部
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ・・・送信電力・スペクトル割当決定部
９・・・選択候補記憶部
１０、１０ａ・・・制御情報生成部
１１・・・Ｓ／Ｐ変換部
１２・・・ＤＦＴ部
１３、１３ａ・・・スペクトルデマッピング部
１４・・・等化部
１５・・・ＩＤＦＴ部
１６・・・Ｐ／Ｓ変換部
１７・・・復調部
１８・・・デインターリーブ部
１９・・・復号部
２０・・・送信部
２１・・・送信アンテナ
２２ａ・・・ユーザ毎信号処理部
３１・・・符号部
３２・・・インターリーブ部
３３・・・変調部
３４・・・Ｓ／Ｐ変換部
３５・・・ＤＦＴ部
３６・・・スペクトルマッピング部
３７・・・ＩＤＦＴ部
３８・・・Ｐ／Ｓ変換部
３９・・・パイロット多重部
４０・・・ＣＰ挿入部
４１・・・Ｄ／Ａ変換部
４２・・・無線部
４３・・・送信アンテナ
４４・・・パイロット信号生成部
４５・・・受信アンテナ
４６・・・受信部
４７・・・制御部
１００・・・第１の通信装置
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ・・・第２の通信装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信装置、送信方法および通信システムに関する。
本願は、２００８年４月２８日に、日本に出願された特願２００８−１１７７５９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代移動体通信システムの研究が盛んに行われており、システムの周波数利用効率を高めるための方式として、各セルが同じ周波数帯域を使用することで各セルがシステムに割り当てられた帯域全体利用可能な１周波数繰り返しセルラシステムが提案されている。
下りリンク（基地局装置から移動局への通信）では、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access：直交周波数分割多元接続）方式が最も有力な候補となっている。ＯＦＤＭＡ方式は、情報データに対して６４ＱＡＭ（64-ary Quadrature Amplitude Modulation：64値直交振幅変調）やＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying：2相位相変調）など受信状況に応じて異なる変調方式をかけて通信を行うＯＦＤＭ信号を用いて、時間軸と周波数軸で構成される無線リソースを複数の移動ユーザ装置で柔軟に割り当てて通信を行うシステムである。
【０００３】
この場合、ＯＦＤＭ信号を使用するため、非常にＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が大きくなり、ピーク電力が高くなることがある。高いピーク電力は、送信電力増幅機能に比較的余裕のある下りリンクの通信においては大きな問題とはならないが、送信電力増幅機能に余裕のない上りリンク（移動局から基地局装置への通信）では、増幅する際にピーク電力が増幅器（アンプ）の線形領域を超えるため、送信する信号に歪みが発生してしまい致命的な問題となってしまう。
そのため、上りリンク（移動局から基地局装置への通信）では、ＰＡＰＲの低いシングルキャリア方式を基にした通信方式が望ましい。
【０００４】
しかしながら、シングルキャリア方式を用いると、ＯＦＤＭＡ方式のような時間軸と周波数軸を使った柔軟なリソースの割り当てが行えないという問題がある。これを解決する通信方式としてＳＣ−ＡＳＡ（Single Carrier - Adaptive Spectrum Allocation：シングルキャリア適応スペクトル割当、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform - Spread OFDM：離散フーリエ変換拡散直交周波数分割多重）とも称される）が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
このような通信方法は、シングルキャリア通信方式と同様の手法を用いているため、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲは低くなる。また、ＯＦＤＭ信号のように、サイクリックプレフィックスＣＰを挿入することでブロック間干渉なくデータを処理することが可能となる（以下、サイクリックプレフィックスＣＰを挿入する間隔、即ち、離散フーリエ変換ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）を行うデータ処理単位を「ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭシンボル」という）。さらに、離散フーリエ変換ＤＦＴにより周波数波形を一旦作っているため、サブキャリア単位でのリソース制御が容易にできるといったメリットがある。
【０００６】
図１７Ａ、図１７Ｂは、ＳＣ−ＡＳＡ方式の概念を説明する図である。図１７Ａは、送信スペクトルを表している。時間周波数変換により周波数信号に変換された元の送信データのスペクトルは、図１７Ａの左に示すグラフのように連続した周波数に配置されている。ＳＣ−ＡＳＡ方式では、このスペクトルを、受信側での受信状況（受信品質）の良好なサブキャリアを選択して、図１７Ａの右に示すグラフのようにマッピングし直した後、送信する。図１７Ｂの左に示すグラフは受信スペクトルを表しており、図１７Ｂの右に示すグラフのように受信された周波数信号は元の送信データと同じ並びにデマッピングすることで元に戻すことができる。つまり、受信状況の良好な周波数を適応的に選択して伝送できるため、伝送特性が改善する。
【０００７】
図１８Ａ、図１８Ｂは、ＳＣ−ＡＳＡ通信方式を適用して情報を伝送する送信局装置および受信局装置の構成を示す概略ブロック図である。図１８Ａの送信局装置では、送信ビット列は符号部１０００により符号化され、符号化された送信ビットはインターリーブ部１００１により並び替えられ、変調部１００２により変調がなされる。変調部１００２が変調した変調信号は、Ｓ／Ｐ（シリアル／パラレル）変換部１００３において並列化された後にＤＦＴ部１００４により周波数軸上の信号に変換される。その後、この周波数軸上の信号は、スペクトルマッピング部１００５によりサブキャリアへマッピングされる。このとき、このサブキャリアへのマッピングは受信状況、例えば受信ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio；信号対雑音電力比）やＳＮＩＲ（Signal to Noise Interference Ratio；信号対雑音干渉電力比）のよい周波数のサブキャリアが周波数に割り当てられるとともに、割り当てられないサブキャリアには０が入力される。
【０００８】
次に、マッピングされた周波数軸上の送信信号はＩＤＦＴ（逆離散フーリエ変換）部１００６により時間軸の信号に変換され、Ｐ／Ｓ（パラレル／シリアル）変換部１００７により時間軸の信号は直列化される。同時に、パイロット信号生成部１００８により伝搬路の周波数特性を推定するためのパイロット信号が生成され、パイロット多重部１００９においてＰ／Ｓ変換部１００７により直列化されたデータ信号と多重される。多重された信号は、サイクリックプレフィックスＣＰ（Cyclic Prefix）挿入部１０１０によりサイクリックプレフィックスＣＰを挿入される。サイクリックプレフィックスＣＰが挿入された信号は、Ｄ／Ａ変換部１０１１によりアナログ信号に変換され、無線部１０１２により無線周波数にアップコンバートされ、各送信局の送信アンテナ１０１３から送信される。
【０００９】
図１８Ｂの受信局装置では、受信信号が、受信アンテナ１１００により受信され、この受信信号は、無線部１１０１によりベースバンド信号にダウンコンバートされる。ダウンコンバートされた受信信号は、Ａ／Ｄ変換部１１０２によりディジタル信号に変換される。次に、このディジタル信号は、ＣＰ除去部１１０３によりサイクリックプレフィックスＣＰを除去され、パイロット分離部１１０４により伝搬路特性を推定するためのパイロット信号とデータ信号が分離される。分離されたパイロット信号は伝搬路推定・雑音分散推定部１１０５により伝搬路の周波数特性と雑音の分散が計算される。
【００１０】
推定された伝搬路の周波数特性は伝搬路特性デマッピング部１１０６により実際に伝送に使用した周波数特性のみを抽出する一方、離散周波数選択部１１０７により受信状況のよい離散周波数を選択する。このとき、スペクトル割当は各離散周波数の受信状況を計算し、利得の高いものから順番に使用する離散周波数を選択する。スペクトル割当情報生成部１１０８において決定されたスペクトル割当から次の伝送機会の割当情報信号が生成され、送信装置にフィードバックされる。
【００１１】
一方で、分離されたデータ信号はＳ／Ｐ変換部１１０９により、サイクリックプレフィックスＣＰが除去されたディジタル信号は並列化される。並列化されたディジタル信号は、ＤＦＴ部１１１０により、周波数軸の信号に変換され、スペクトルデマッピング部１１１１により、周波数軸の信号各々のサブキャリアを元の配置に戻すことで、スペクトルの並びを元の送信信号と同様にする。その後、等化部１１１２により伝搬路による歪みを補償する等化処理が施され、ＩＤＦＴ部１１１３により時間軸の信号に変換される。その後Ｐ／Ｓ変換部１１１４により直列化され、復調部１１１５により変調信号から符号ビット単位の信頼性（尤度）に復調される。最後に、符号ビット毎の尤度はデインターリーブ部１１１６により符号化された送信ビットの並びを元に戻し、復号部１１１７により送信局からの送られた信号の復号データがそれぞれ得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】眞嶋、三瓶、ダイナミックスペクトル制御を用いた広帯域シングルキャリア伝送方式に関する検討、RCS2006-233、2007年1月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のＳＣ−ＡＳＡ通信方式においては、周波数信号のサブキャリアへの配置方法として、配置するサブキャリアが周波数方向に分散している分散配置と、周波数方向に連続している連続配置とがある。分散配置は、配置するサブキャリアを選択する際の自由度が高いため、伝送特性の良いサブキャリアを選択することができるが、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲが連続配置に比べて高くなるという特徴がある。連続配置は、配置するサブキャリアを選択する際に制限がかかるため、必ずしも最も伝送特性の良いサブキャリアを選択することができないが、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲは分散配置に比べて低くできるという特徴がある。このため、送信電力が大きいときには、連続配置を用い、送信電力が小さいときには、分散配置を用いるという方法があった。
【００１４】
しかしながら、上述の送信電力により分散配置と連続配置とを切り替える方法においては、送信電力が大きいときに、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの低い連続配置を用いることでピーク電力を下げるよりも、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲが高くてもサブキャリア選択の自由度が高い分散配置を用いながら平均送信電力を下げた方が伝送特性が良くなることがあるにもかかわらず、連続配置を用いてしまうというように、最も伝送効率が良好になるように周波数信号をサブキャリアへ配置することができないという問題があった。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、シングルキャリア信号を時間周波数変換した周波数信号をサブキャリアに配置して送信する通信方式において、優れた伝送効率が得られる通信装置、送信方法および通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
（１） この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の第１の態様は、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する第１の通信装置であって、周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるスペクトルマッピング部と、前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信部と、前記所定の数毎に、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定する制御部とを備えることを特徴とする第１の通信装置である。
【００１７】
（２） 本発明の第１の態様において、前記所定の数は、少なくとも１と２とを含むようにしても良い。
【００１８】
（３） 本発明の第１の態様において、前記送信電力の低減量は、前記所定の数が１の場合よりも、前記所定の数が２以上の場合の方が大きくなるようにしても良い。
【００１９】
（４） 本発明の第１の態様において、前記スペクトルマッピング部は、前記周波数信号を少なくとも２以上のセグメントにセグメント化した場合、少なくとも２つの前記セグメントをそれぞれ分散配置するようにしても良い。
【００２０】
（５） 本発明の第１の態様において、前記制御部は、ＰＡＰＲ又はＣＭに基づいて、前記送信電力の低減量を決定するようにしても良い。
【００２１】
（６） 本発明の第１の態様において、前記スペクトルマッピング部は、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を受信する第２の通信装置から送信される割当情報に基づいて、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てるようにしても良い。
【００２２】
（７） 本発明の第２の態様は、周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるステップと、前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信するステップと、
前記所定の数に基づいて、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定するステップとを少なくとも含むことを特徴とする送信方法である。
【００２３】
（８） 本発明の第３の態様は、第１の通信装置と第２の通信装置からなる通信システムであって、前記第２の通信装置は、周波数信号をサブキャリアに割り当てる割当情報を送信し、前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から送信された前記割当情報を受信し、前記周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、受信した前記割当情報に基づいて、該セグメント毎にサブキャリアに割り当て、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成し、前記所定の数に基づいて前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定することを特徴とする通信システムである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、所定のセグメントサイズと所定の平均送信電力との組合せである選択候補の各々について受信品質を算出し、この算出した受信品質を表す値に基づき、選択候補の中から送信の際に用いる選択候補を選択するので、優れた伝送効率が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の第１の実施形態による第１の通信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】同実施形態における第２の通信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態におけるピーク対平均電力比ＰＡＰＲの相補累積確率分布特性（Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．：Complimentary Cumulative Distribution Function）を示す図である。
【図４Ａ】同実施形態におけるセグメントサイズ１のセグメント化の概念を説明する図である。
【図４Ｂ】同実施形態におけるセグメントサイズ２のセグメント化の概念を説明する図である。
【図４Ｃ】同実施形態におけるセグメントサイズ４のセグメント化の概念を説明する図である。
【図４Ｄ】同実施形態におけるセグメントサイズ８のセグメント化の概念を説明する図である。
【図５】同実施形態における表１のセグメントサイズと、平均送信電力の低減量ΔＰとの関係を説明する図である。
【図６】同実施形態における実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８の動作を説明するフローチャートである。
【図７】この発明の第２の実施形態によるユーザ数が「４」であり、セグメントサイズが「２」であるときの移動体通信システムの状態例を示す概念図である。
【図８】同実施形態における第２の通信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。
【図９】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】この発明の第３の実施形態による無線通信システムにおけるサブチャネルの概念を説明する図である。
【図１１】同実施形態における第２の通信装置２００ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｂのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】この発明の第４の実施形態による第２の通信装置２００ｃの構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｃのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】この発明の第５の実施形態による実施形態における第２の通信装置２００ｄの構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】同実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｄのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。
【図１７Ａ】従来のＳＣ−ＡＳＡ方式の送信スペクトルを表す図である。
【図１７Ｂ】従来のＳＣ−ＡＳＡ方式の受信スペクトルを表す図である。
【図１８Ａ】従来のＳＣ−ＡＳＡ通信方式を適用して情報を伝送する送信局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１８Ｂ】従来のＳＣ−ＡＳＡ通信方式を適用して情報を伝送する受信局装置の構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態における無線通信システムについて説明する。本実施形態における無線通信システムは、１つの第１の通信装置（他の無線通信装置）１００と１つの第２の通信装置（無線通信装置）２００とを有し、第１の通信装置１００から第２の通信装置２００への伝送方式がＳＣ−ＡＳＡ（Single Carrier - Adaptive Spectrum Allocation：シングルキャリア適応スペクトル割当）方式である。第１の通信装置１００が送信に使用するサブキャリア数を使用サブキャリア数Ｎｕとし、利用可能な帯域のサブキャリアの数を総サブキャリア数Ｎｄとし、以降ではＮｄ、Ｎｕを用いて説明する。また、マルチキャリア方式としてＯＦＤＭ方式を仮定するため、ＳＣ−ＡＳＡ方式を本明細書中ではＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplex；離散フーリエ変換-拡散-直交周波数分割多重）と称する場合もある。以下に示す実施形態においては、特に断りのない限り、一般的にいわれる移動局（第１の通信装置）から基地局（第２の通信装置）への通信である上りリンクにＳＣ−ＡＳＡを用いる場合について説明するが、本発明の対象とする通信は、これに限定されない。
【００２７】
本実施形態は、１つのユーザ（第１の通信装置１００）がＳＣ−ＡＳＡ方式で伝送する場合についての制御手法である。なお、本実施形態では、ＳＣ−ＡＳＡ方式に送信する第１の通信装置１００は一つなので、他の通信装置との競合を考慮せずに自由に使用する離散周波数を設定できる。このため、本実施形態では、第２の通信装置２００がスペクトル割当（周波数信号のサブキャリアへの配置）を決定し、スペクトル割当情報を生成するが、スペクトル割当の決定およびスペクトル割当情報の生成は、第１の通信装置が行ってもよい。
【００２８】
図１は、第１の通信装置１００の構成を示す概略ブロック図である。第１の通信装置１００は、符号部３１、インターリーブ部３２、変調部３３、Ｓ／Ｐ（Serial/Parallel；シリアル／パラレル）変換部３４、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）部３５、スペクトルマッピング部３６、ＩＤＦＴ（Inversed Discrete Fourier Transform；逆離散フーリエ変換）部３７、Ｐ／Ｓ（Parallel/Serial；パラレル／シリアル）変換部３８、パイロット多重部３９、ＣＰ（Cyclic Prefix；サイクリックプレフィクス）挿入部４０、Ｄ／Ａ（Digital/Analogue）変換部４１、無線部４２、送信アンテナ４３、パイロット信号生成部４４、受信アンテナ４５、受信部４６、制御部４７を具備する。
【００２９】
符号部３１は、第１の通信装置１００に入力された送信ビット列を符号化する。インターリーブ部３２は、この符号化された送信ビット列のビットの時間順を並び替える。変調部３３は、並び替えられたビット列を変調して変調信号（シングルキャリア信号）を生成する。Ｓ／Ｐ変換部３４は、変調部３３が変調した変調信号を、並列化する。ＤＦＴ部３５は、並列化された変調信号を離散フーリエ変換（時間周波数変換）して、周波数軸上の信号である周波数信号に変換する。スペクトルマッピング部（マッピング部）３６は、この周波数信号を、制御部４７からのスペクトル割当情報に従い、サブキャリアへ配置（マッピング、スペクトル割り当て）する。このとき、スペクトルマッピング部３６は、周波数信号を配置しないサブキャリアには０を入力する。
【００３０】
ＩＤＦＴ部３７は、マッピングされた周波数信号を、逆離散フーリエ変換して時間軸上の信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部３８は、この時間軸上の信号を直列化する。パイロット信号生成部４４は、伝搬路の周波数特性を推定するためのパイロット信号を生成する。パイロット多重部３９は、Ｐ／Ｓ変換部３８により直列化された時間軸上の信号に多重する。ＣＰ挿入部４０は、多重された信号に、サイクリックプレフィックスＣＰ（Cyclic Prefix）を挿入する。Ｄ／Ａ変換部４１は、サイクリックプレフィックスＣＰが挿入された信号を、アナログ信号に変換する。無線部（送信部）４２は、このアナログ信号を、無線周波数にアップコンバートし、制御部４７からの送信電力情報に基づき、該送信電力情報が表す平均送信電力に増幅し、送信アンテナ４３を介して第２の通信装置２００に送信する。
【００３１】
受信部（選択結果受信部）４６は、受信アンテナ４５を介して、第２の通信装置２００からの信号を受信し、受信した信号中のスペクトル割当情報および送信電力情報を含む制御データを制御部４７に出力し、第２の通信装置２００から伝送されたデータの復号ビット列を外部に出力する。制御部４７は、受信部４６から制御データを受けて、該制御データ内のスペクトル割当情報をスペクトルマッピング部３６に出力し、送信電力情報を無線部４２に出力する。
【００３２】
図２は、本実施形態における第２の通信装置２００の構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００は、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６、伝搬路特性デマッピング部７、送信電力・スペクトル割当決定部８、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。
【００３３】
無線部２は、第１の通信装置からの受信信号を、受信アンテナ１を介して受信し、この受信信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部３は、このベースバンド信号をディジタル信号に変換する。次に、ＣＰ除去部４は、このディジタル信号からサイクリックプレフィックスＣＰを除去する。パイロット分離部１１０４は、サイクリックプレフィックスＣＰが除去されたディジタル信号から、伝搬路特性を推定するためのパイロット信号とデータ信号を分離する。伝搬路推定・雑音分散推定部６は、分離されたパイロット信号から、伝搬路の周波数特性と雑音の分散を計算する。伝搬路特性デマッピング部７は、計算された伝搬路の周波数特性から、送信電力・スペクトル割当決定部８から指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアに関する伝搬路の周波数特性のみを抽出する。
【００３４】
一方、Ｓ／Ｐ変換部１１は、パイロット分離部５により分離されたデータ信号を、並列化する。ＤＦＴ部１２は、並列化されたデータ信号を離散フーリエ変換して、周波数信号を生成する。スペクトルデマッピング部１３は、送信電力・スペクトル割当決定部８から指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアの周波数信号を抽出し、元の配置に戻すことで、スペクトルの並びを元の送信信号（第１の通信装置１００のＤＦＴ部３５の出力信号）と同様にする。等化部１４は、スペクトルの並びを元に戻されたデータ信号に対する伝搬路による歪みを補償する等化処理を、伝搬路特性デマッピング部７から受けた実際に伝送に使用したサブキャリアの周波数特性と分散を用いて行う。
本実施形態では、等化処理として最小平均自乗誤差（ＭＭＳＥ：Minimum Mean Square Error）基準型の等化処理が施されるものとして説明する。
【００３５】
ＩＤＦＴ部１５は、等化部１４により等化処理されたデータ信号を逆離散フーリエ変換して、時間軸上の信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部１６は、この時間軸上の信号を直列化する。復調部１７は、直列化された時間軸上の信号を復調して、符号ビット単位の尤度（信頼性）を算出する。デインターリーブ部１８は、第１の通信装置１００のインターリーブ部３２の逆操作をして、符号ビット単位の尤度の時間順を元に戻す。復号部１９は、時間順を戻された符号ビット単位の尤度を復号処理して、復号ビット列を生成し、外部に出力する。
【００３６】
送信電力・スペクトル割当決定部（選択部）８は、所定のセグメントサイズと平均送信電力の低減量ΔＰとの組合せである選択候補の各々について、その選択候補のセグメントサイズに周波数信号がセグメント化された配置と平均送信電力の低減量ΔＰとを用いたときの第２の通信装置２００における受信品質を表す値を算出する。ここでセグメントとは、周波数信号を所定の数であるセグメントサイズ毎にセグメント化したものであり、セグメントを構成する周波数信号は連続したサブキャリアに配置される。平均送信電力の低減量ΔＰとは、選択候補の中で最も大きいセグメントサイズ、すなわち最も平均送信電力の大きいセグメントサイズで第１の通信装置１００が送信する際の平均送信電力に対する低減量ΔＰである。
【００３７】
なお、送信電力・スペクトル割当決定部８は、選択候補の各々について受信品質を算出する際に用いる前記周波数信号のサブキャリアへの配置を、該選択候補のセグメントサイズにおける周波数信号の配置であって、配置可能なサブキャリアの中で最も受信状態の良好なサブキャリアへの配置とする。また、選択候補については、選択候補記憶部９により、予め決められた選択候補が記憶されている。
【００３８】
送信電力・スペクトル割当決定部８は、上述の算出した受信品質を表す値に基づき、選択候補の中から前記第１の通信装置による送信の際に用いる選択候補を選択する。本実施形態では、送信電力・スペクトル割当決定部８は、算出した受信品質が最も良い選択候補を、送信の際に用いる選択候補として選択する。なお、最も受信品質が良い選択候補ではなく、予め決められた受信品質を満たす選択候補のうちのいずれかを選択するようにしてもよい。
【００３９】
選択候補記憶部９は、後述する所定のセグメントサイズと所定の平均送信電力を表す情報である平均送信電力の低減量ΔＰとの組合せである選択候補を記憶している。制御情報生成部１０は、送信電力・スペクトル割当決定部９が選択した選択候補の受信品質算出の際に用いた配置を表すスペクトル割当情報と、選択した選択候補の平均送信電力の低減量ΔＰ（平均送信電力）を表す送信電力情報とを含む制御情報を生成する。送信部（選択結果送信部）２０は、制御情報生成部１０が生成した制御情報および外部から入力された伝送データである送信ビット列とを、送信アンテナ２１を介して、第１の通信装置１００に送信する。
【００４０】
図３は、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの相補累積確率分布特性（Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．：Complimentary Cumulative Distribution Function）を示す図である。同図において、横軸はピーク対平均電力比ＰＡＰＲをデシベルでしめす。縦軸は、相補累積確率Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．であり、累積確率分布特性（Ｃ．Ｄ．Ｆ．：Cumulative Distribution Function）の値を１から減算したものであり、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲが横軸の値より大きくなる確率を表している。即ち、同図において左に特性が現れるほどピーク対平均電力比ＰＡＰＲが低く、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性としては良好であることを意味している。なお、図３は、使用サブキャリア数Ｎｕ＝３２、総サブキャリア数Ｎｄ＝６４としたときのＰＡＰＲの相補累積確率分布特性を示す。
【００４１】
図３にセグメントサイズ１のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ１、セグメントサイズ２のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ２、セグメントサイズ４のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ３、セグメントサイズ８のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ４、セグメントサイズ１６のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ５、セグメントサイズ３２のときのＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ特性であるグラフＬ６を示すように、セグメントサイズが大きくなるほど、グラフは左に寄っており、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性が良好であることがわかる。
【００４２】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄは、セグメント化の概念を説明する図である。同図では、簡単のため使用サブキャリア数を８とし、セグメントサイズが１、２、４、８の場合をそれぞれ図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに示している。例えば、図４Ｃに示されているセグメントサイズ４の場合、４サブキャリア毎にセグメント化することにより生成される２セグメントを受信状況の良好な離散周波数帯にセグメント内のサブキャリアのみを連続配置し、セグメント単位に分散配置している。
【００４３】
【表１】
【００４４】
表１は、選択候補記憶部９が記憶する選択候補であるセグメントサイズと送信電力の差分との組合せの例を示す表である。ここで、選択候補の数は、取り得るセグメントサイズの数となるので、膨大な数とはなりにくいため、選択候補記憶部９が全ての選択候補を記憶しておき、送信電力・スペクトル割当決定部８は選択候補記憶部９からこれらの情報を取得する。表１に示す選択候補は、図３に示すピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性に基づき決められた、第１の通信装置１００が信号を送信する際の送信電力のピーク電力が予め決められた閾値を越えない確率が所定の値であるセグメントサイズと平均送信電力の低減量ΔＰとの組合せである。ここで、予め決められた閾値は、第１の通信装置１００における送信信号を送信電力に増幅する増幅器（アンプ）の線形領域の限界電力である。
【００４５】
例えば、上述のピーク電力が閾値を越えない確率が９９％のときは、ピーク対平均電力比ＰＡＰＲの相補累積確率分布特性Ｃ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．が０．０１、すなわち９９％の確率で発生するピーク対平均電力比ＰＡＰＲを考慮し、セグメントサイズ３２を基準とする送信電力に対して、その他のセグメントサイズではどの程度電力を低減すれば、ピーク電力が同じになるかを示す値である平均送信電力の低減量ΔＰが各セグメントサイズに対応付けて格納されている。すなわち、セグメントサイズが「１６」のときは、セグメントサイズが「３２」のときよりも平均送信電力を「０．３ｄＢ」低減し、セグメントサイズが「８」のどきは、セグメントサイズが「３２」のときよりも平均送信電力を「１．１ｄＢ」低減することを示している。なお、表１に示す例は、使用サブキャリアＮｕ＝３２の場合のセグメントサイズに対する平均送信電力の低減量ΔＰである。また、同表は図３のＣ．Ｃ．Ｄ．Ｆ．＝０．０１即ち９９％値のピーク対平均電力比ＰＡＰＲを用いて算出されている。
【００４６】
図５は、表１のセグメントサイズと、平均送信電力の低減量ΔＰとの関係を説明する図である。図５に示す２つのグラフは、横軸が時間［ｓ］、縦軸が送信電力［ｄＢｍ］である。そして、左のグラフＧ１は、セグメントサイズ３２かつ平均送信電力ＡＶＧ１のときのグラフであり、右のグラフＧ２は、セグメントサイズ１６かつ平均送信電力ＡＶＧ２のときのグラフである。また、ピーク電力Ｐ１は、予め決められた閾値であり、第１の通信装置１００における送信信号を送信電力に増幅する増幅器の線形領域の限界電力である。
図５に示すように左のグラフＧ１および右のグラフＧ２の最大点は、ピーク電力Ｐ１となっているので、平均送信電力ＡＶＧ１は、セグメントサイズ３２のときにピーク電力がＰ１となる平均送信電力の値であり、平均送信電力ＡＶＧ２は、セグメントサイズ１６のときにピーク電力がＰ１となる平均送信電力の値である。そして、表１においてセグメントサイズ「１６」と対応付けられている送信電力の低減量ΔＰ「０．３」は、図５に示すΔＰ、すなわち平均送信電力ＡＶＧ１から平均送信電力ＡＶＧ２への低減量である。
【００４７】
なお、本実施形態では、選択候補記憶部９は、セグメントサイズと、平均送信電力の低減量ΔＰとを対応付けて記憶するとして説明したが、セグメントサイズと対応づけて記憶する値は、ピーク電力が予め決められた閾値を越えないようにするための平均送信電力を表す値であればよく、平均送信電力そのものの値であってもよいし、平均送信電力の信号とするための増幅器の増幅率であってもよいし、増幅率の低減量（差分）あるいは比であってもよい。
また、本実施形態では、送信電力のピーク電力を示す指標としてピーク対平均電力比ＰＡＰＲを用いるとして説明したが、ＣＭ（Cubic Metric）などピーク電力を示す他の指標を用いてもよい。
【００４８】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８によるセグメントサイズの決定とスペクトル割当の決定法について説明する。まず、セグメントサイズの各々について、該セグメントサイズのセグメント単位で受信状況の良好な周波数を選択し、割当を暫定的に選択する。
次に、各セグメントサイズの暫定的な割当について式（１）で表される等化後の受信品質Ｑを計算する。
【００４９】
【数１】
【００５０】
式（１）において、受信品質Ｑは送信電力の低減量を考慮したＭＭＳＥ基準型の周波数領域等化処理の後の受信信号雑音比、ΔＰは表１で設定されるセグメントサイズ毎の送信電力の低減量である。また、μは暫定的に選択した離散周波数における伝搬路の周波数特性と雑音の分散を用いて式（２）で表される値である。
【００５１】
【数２】
【００５２】
ただし、Ξ（ｋ）は第１の通信装置１００のスペクトルマッピング部３６（図１）によるマッピング前のｋ番目の周波数信号が割り当てられる周波数（サブキャリア）の伝搬路利得（複素数）であり、σ２は伝搬路特性・雑音分散推定部６で推定された雑音の分散値（実数）であり、これは受信信号雑音比の逆数と置き換えてもよい。例えば伝搬路特性に関して、マッピング前の２番目の周波数信号が５番目のサブキャリアにマッピングされる場合、Ξ（２）は割当可能な伝搬路の５番目の伝搬路（サブキャリア）の利得を表している。
【００５３】
式（１）、（２）により全てのセグメントサイズで受信品質Ｑを計算し、最も受信品質Ｑの値が高いセグメントサイズとスペクトル割当の組み合わせを次の伝送機会におけるスペクトル割当情報とし、該セグメントサイズと対応付けて選択候補記憶部９が記憶する送信電力の低減量ΔＰを送信電力情報とする。
このように、ピーク電力が第１の通信装置１００における増幅器の線形領域を超えないような、セグメントサイズと平均電力を表す情報との組合せを選択候補として選択候補記憶部９が予め記憶しており、送信電力・スペクトル割当決定部８は、これらの選択候補の中から受信品質Ｑが良好なものを選択するので、セグメントサイズを大きくすることによるピーク対平均電力比ＰＡＰＲ特性の改善効果による送信電力の増大と、セグメントサイズを小さくすることによる伝送特性の改善量のトレードオフを最適化して、優れた伝送効率を得ることができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、上述のように、第２の通信装置２００の等化部１４（図２）は、最小平均自乗誤差ＭＭＳＥ基準型の等化処理を行い、送信電力・スペクトル割当決定部８は、最小平均自乗誤差ＭＭＳＥ基準型の等化処理を前提として、式（１）を用いて受信品質Ｑを算出するとして説明した。しかし、等化部１４がターボ等化技術に代表される繰り返しによる等化を行う第２の通信装置２００については、次式（３）を用いることで受信品質Ｑが得られる。
【００５５】
【数３】
【００５６】
図６は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８の動作を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ１において、送信電力・スペクトル割当決定部８は、初期値として使用サブキャリアＮｕをセグメントサイズとし、ステップＳ２においてそのセグメントサイズの制限下で最も伝搬路利得の良いサブキャリアに周波数信号を配置するスペクトル割り当てを暫定的に行う。次に、ステップＳ３において、送信電力・スペクトル割当決定部８は、式（１）に基づいて、ステップＳ２において暫定的に行ったスペクトル割り当てにおける受信品質Ｑを計算する。次に、ステップＳ４において、送信電力・スペクトル割当決定部８は、セグメントサイズが１かどうかを判定し、セグメントサイズが１でないと判定したときは、ステップＳ５において現在のセグメントサイズとスペクトル割当情報と受信品質Ｑの値を保存する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８は、ステップＳ６においてセグメントサイズを半分にし、再びステップＳ２に戻り、これをステップＳ４においてセグメントサイズが１であると判定するまで繰り返す。
【００５７】
一方、ステップＳ４においてセグメントサイズが１であると判定したときは、送信電力・スペクトル割当決定部８は、ステップＳ５で保存した各セグメントサイズに対する受信品質Ｑの値をセグメントサイズ１の受信品質Ｑの値まで含めて比較し、最も受信品質Ｑの値が大きいセグメントサイズとそれに対応する送信電力、スペクトル割当を制御情報生成部１０に出力し、終了する。
【００５８】
なお、ここでは第２の通信装置２００でセグメントサイズ、送信電力、スペクトル割当を決定したが、伝搬路特性の情報をフィードバックする場合には、第１の通信装置１００が選択候補記憶部９を備え、第１の通信装置１００が割り当てを決定しても本質的には同じであるので、第１の通信装置１００が行っても構わない。また、本実施形態ではＭＭＳＥ基準型の周波数領域等化を適用する例を示したが、ＺＦ（Zero Forcing）など他の周波数領域等化においても受信品質は計算可能である。例えば、ＺＦの場合には、式（１）で表される受信品質Ｑの算出には次の式（４）を用いる。
【００５９】
【数４】
【００６０】
[第２の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。第１の実施形態では第１の通信装置１００の数（以下、「ユーザ数」という）が１であったが、本実施形態ではユーザ数が複数、すなわち移動局装置である第１の通信装置１００が複数存在し、基地局装置である第２の通信装置２００ａと通信する移動体通信システムの場合について説明する。なお、本実施形態の移動体通信システムは、セルラシステムである。
【００６１】
第２の通信装置２００ａは、第２の通信装置２００ａからより遠い（減衰の大きい）第１の通信装置１００から順にサブキャリアの割り当てを行う。なお、第１の実施形態では、スペクトル割当を決定するのは第１の通信装置１００でも第２の通信装置２００でも良かったが、本実施形態のようにマルチユーザの場合は、基地局である第２の通信装置２００ａがスペクトル割当を制御するため、第２の通信装置２００ａが全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当を決定する。なお、第２の通信装置２００ａがスペクトル割当情報を送信する代わりに、全ての第１の通信装置１００の伝搬路特性に関する情報を各第１の通信装置１００に送信し、全ての第１の通信装置１００がスペクトル割当を同一の規則で行うようにすることで、第１の通信装置１００において、スペクトル割当を行うようにしてもよい。
【００６２】
図７は、本実施形態において、ユーザ数が「４」であり、セグメントサイズが「２」であるときの移動体通信システムの状態例を示す概念図である。同図において、Ｔ１０１は基地局である第２の通信装置２００ａ、Ｔ１０２〜Ｔ１０５は同時に信号を送信しており、移動局である第１の通信装置１００を表している。この場合、各第１の通信装置１００が送信する信号は、第２の通信装置２００ａのスペクトル割当により、周波数軸上で重ならないように配置されており、空間多重される。このとき最も送信電力が高くなるＴ１０２の第１の通信装置１００のセグメントサイズとスペクトル割当を、第２の通信装置２００ａは、最初に決定する。以降順に送信電力の高い順にスペクトル割当を決定する。これは、セグメントサイズが小さいほど伝送特性の良いサブキャリアを選択することが可能であり、また、送信電力の最も高いユーザと同じセグメントサイズ、すなわち同じピーク対平均電力比ＰＡＰＲであっても送信電力が低ければ、ピーク電力は最も送信電力の高いユーザより低くなるためである。
【００６３】
図８は、本実施形態における第２の通信装置２００ａの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ａは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ａ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。
【００６４】
図８において図２の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、９、１１、１２、１４〜２１）を付け、その説明を省略する。伝搬路特性・雑音分散推定部（測定部）６ａは、各第１の通信装置１００から送信された信号からパイロット分離部５により分離されたパイロット信号に基づき、全ての第１の通信装置１００について、伝搬路の周波数特性と雑音の分散を算出する、また、全ての第１の通信装置１００について伝搬路の周波数特性あるいは距離減衰から減衰量を算出する。伝搬路特性デマッピング部７ａは、計算された伝搬路の周波数特性から、第１の通信装置１００の各々について送信電力・スペクトル割当決定部８ａから指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアに関する伝搬路の周波数特性のみを抽出する。伝搬路特性デマッピング部７ａは、抽出した第１の通信装置１００の各々についての伝搬路の周波数特性を、ユーザ毎信号処理部２２ａのうち、信号処理を担当している第１の通信装置１００が一致するユーザ毎信号処理部２２ａの等化部１４に、伝搬路の周波数特性を出力する。
【００６５】
スペクトルデマッピング部１３ａは、送信電力・スペクトル割当決定部８ａから第１の通信装置１００の各々について指定されたサブキャリア、すなわち実際に伝送に使用したサブキャリアの周波数信号を抽出し、元の配置に戻すことで、スペクトルの並びを元の送信信号と同様にする。そして、スペクトルデマッピング部１３ａは、スペクトルの並びを元の送信信号と同様にした第１の通信装置１００の各々の周波数信号を、信号処理を担当している第１の通信装置１００が一致するユーザ毎信号処理部２２ａの等化部１４に出力する。ユーザ毎信号処理部２２ａの各々は、それぞれ担当する第１の通信装置１００の周波数信号と、伝搬路の周波数特性とを、スペクトルデマッピング部１３ａと伝搬路特性デマッピング部７ａとから入力され、周波数信号を伝搬路の周波数特性に基づき等化処理し、さらに逆フーリエ変換、パラレル／シリアル変換、復調、デインターリーブ、復号して、復号ビット列を外部に出力する。
【００６６】
送信電力・スペクトル割当決定部８ａ（選択部）は、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａから受けた減衰量が最も大きい第１の通信装置１００の平均送信電力が第１の通信装置１００の予め決められた最大送信電力となり、かつ、第２の通信装置２００ａにおける受信電力が全ての第１の通信装置１００について同じになるように、算出した減衰量に基づき、第１の通信装置１００の各々の送信電力を決定し、送信電力が高い順に第１の通信装置１００をソートする。
【００６７】
このとき、伝搬路の周波数特性と距離減衰の推定法としては、先に伝搬路特性・雑音分散推定部６ａにて説明したようにしてもよいし、例えば、伝搬路の周波数特性における利得を伝搬路推定用のパイロット信号から測定し、距離減衰に関しては従来のセルラシステムなどで用いられている第１の通信装置１００から第２の通信装置２００ａへの信号の受信電力から計算する方法を用いてもよい。
【００６８】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、送信電力が最も高い第１の通信装置１００に対しては実施形態１における送信電力・スペクトル割当決定部８と同様の手法によりセグメントサイズとスペクトル割当を決定する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、２番目に送信電力の高い第１の通信装置１００を選択し、この選択した第１の通信装置１００に対して、すでにスペクトル割当がなされている第１の通信装置１００が使用しているサブキャリア（離散周波数）を選択可能なサブキャリアから外した上で、選択可能なサブキャリアから最初にスペクトル割当が設定された第１の通信装置１００と同じセグメントサイズでスペクトル割当を行う。
【００６９】
以下同様にして、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、送信電力の高い第１の通信装置１００から順に、スペクトル割り当てを行う。なお、このとき最大送信電力の第１の通信装置１００と同じセグメントサイズを確保できない場合には、セグメントサイズを小さくしてスペクトル割り当てを行っても良い。また、セグメントサイズを小さくしたくない場合には割当可能な離散周波数帯域を最初に設定されたセグメントサイズ毎にサブチャネル化し、サブチャネルに各セグメントを割り当てるという制限を設けることで、セグメントサイズと同じまたは小さい空き離散周波数帯域が発生しないようにしてもよい。このように選択された第１の通信装置１００の各々について、制御情報生成部１０ａは、スペクトル割当情報を通知する信号を生成し、生成した信号を、送信部２０により第１の通信装置１００に通知する。
【００７０】
図９は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたリストを生成する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１２において、スペクトル未割当の第１の通信装置１００の中から最も平均送信電力が大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。このステップＳ１２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、スペクトル割当を決定した第１の通信装置１００を、ステップＳ１１にて生成したリストから除く。
【００７１】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１３において、上述のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわちスペクトル未割当の第１の通信装置１００の中で最も送信電力が高い第１の通信装置１００を選択する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１４において、割当可能な離散周波数から現在のセグメントサイズで最良の受信品質Ｑが得られるような割当を、ステップＳ１３にて選択した第１の通信装置１００に対して行う。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１５において、ステップＳ１４でのセグメント単位でのスペクトル割当が正常に実施できたか否か判定する。
【００７２】
スペクトル割当が正常にできなかったとステップＳ１５にて判定したときは、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１６に遷移して、セグメントサイズを半分にして再びステップＳ１４に戻り、ステップＳ１３にて選択した第１の通信装置１００に対して、ステップＳ１６にて半分にしたセグメントサイズでスペクトル割当を行なう。
【００７３】
一方、スペクトル割当が正常にできたとステップＳ１５にて判定したときは、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、ステップＳ１７に遷移して、ステップＳ１４の処理結果のスペクトル割当に決定する。次に、ステップＳ１８において、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、スペクトル割当された離散周波数を選択可能な離散周波数から外し、スペクトル割当された第１の通信装置１００をスペクトル未割当のリストから外す。その後、ステップＳ１９において、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、スペクトル未割当の第１の通信装置１００がリストに残っているか否かを判定する。残っているとステップＳ１９にて判定したときは、ステップＳ１３に遷移して、以降の処理を繰り返す。一方、残っていないとステップＳ１９にて判定したとき、すなわち全ての第１の通信装置１００についてスペクトル割当が完了したときは、スペクトル割当処理を終了する。
【００７４】
このように、送信電力・スペクトル割当決定部８ａは、複数の第１の通信装置１００のうち、もっとも減衰量が多く、最大の平均送信電力で送信する第１の通信装置１００については、第１の実施形態と同様にして、平均送信電力、セグメントサイズおよびスペクトル割当を決定し、その他の第１の通信装置１００については、減衰量に応じた平均送信電力にするとともに、セグメントサイズが同じか小さくなるようにして、セグメントサイズおよびスペクトル割当を決定するようにしたので、第１の通信装置１００を複数有する無線通信システムにおいても、第１の実施形態と同様に。優れた伝送効率を得ることができる。
【００７５】
［第３の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。第３の実施形態における無線通信システムは、複数の移動局装置である第１の通信装置１００と、基地局装置である第２の通信装置２００ｂとを有する移動体通信システムである。本実施形態の無線通信システムは、最も平均送信電力の大きい第１の通信装置１００からセグメントサイズを決定する点は、第２の実施形態における無線通信システムと同じだが、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂが、第１の通信装置１００の各々についてスペクトル割当を行う際に、スペクトル割当可能な周波数帯域をセグメントサイズ毎にサブチャネル化し、セグメントをこのサブチャネルに配置する点が異なる。
【００７６】
図１０は、本実施形態の無線通信システムにおけるサブチャネルの概念を説明する図である。同図は４サブキャリアを１セグメントとする場合のサブチャネルの概念を示している。同図に示されるように、割当可能な帯域全体をセグメントサイズ（４サブキャリア）毎に分割したサブチャネル（Ｓｕｂ１〜Ｓｕｂ８）に、セグメント化されたサブキャリアを配置する（Ｓｕｂ２、Ｓｕｂ４、Ｓｕｂ７）。この処理をセグメント化されうる全てのセグメントサイズで行い、最も受信品質Ｑが大きいセグメントサイズとスペクトル割当を選択する。
【００７７】
図１１は、本実施形態における第２の通信装置２００ｂの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ｂは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。図１１において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、６ａ、７ａ、９、１０ａ、１１、１２、１３ａ、１４〜２１、２２ａ）を付け、その説明を省略する。
【００７８】
送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、第１の通信装置１００の各々についてスペクトル割当を行う際に、割当可能な周波数帯域全体をセグメントサイズ毎に分割したサブチャネルを単位とし、このサブチャネルに対してセグメント化されたサブキャリアを配置させる点のみが、第２の実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａ（図８）と異なる。ここで用いるセグメントサイズは、平均送信電力が最大の第１の通信装置１００に対して決めたセグメントサイズである。
【００７９】
図１２は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｂのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。第２の実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ａとの違いは、セグメントをサブキャリアに割り当てるスペクトル割当の際に、セグメントを配置する位置をサブキャリア単位からサブチャネル単位に変更した点と、セグメントサイズを小さくするステップがない点である。
【００８０】
まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたスペクトル未割当のリストを生成する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２２において、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわち平均送信電力が最も大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。このステップＳ２２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。ただし、本実施形態のステップＳ２２は、ステップＳ１〜Ｓ７と異なり、スペクトル割当の際に、セグメントを配置する位置がサブキャリア単位に限定されている。そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、セグメントが配置されたサブチャネル、すなわち選択されたサブチャネルを選択可能なサブチャネルから外すとともに、スペクトル割当を決定した第１の通信装置１００を、ステップＳ２１にて生成したスペクトル未割当のリストから除く。
【００８１】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２３において、上述のスペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわちスペクトル未割当の第１の通信装置１００の中で最も送信電力が高い第１の通信装置１００を選択する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２４において、ステップＳ２２にて決定したスペクトルサイズを用いて、選択可能なサブチャネルの中から最良の受信品質Ｑが得られるようなサブチャネルへのスペクトル割当を、ステップＳ２３にて選択した第１の通信装置１００に対して行う。
【００８２】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２５において、ステップＳ２１で生成したスペクトル未割当のリストから最上位の第１の通信装置１００、すなわちステップＳ２４にてスペクトル割当を行った第１の通信装置１００を外し、選択されたサブチャネルも選択可能なサブチャネルから外す。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂは、ステップＳ２６において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っているか否かにより、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当が完了しているかどうかを判定し、完了していない、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていると判定したときは、ステップＳ２３に戻って、以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ２６にて全ての第１の通信装置１００の割当が完了している、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていないと判定したときは、スペクトル割当処理を終了する。
【００８３】
なお、本実施形態では、全ての第１の通信装置１００に対して、セグメントサイズを同一にしてスペクトル割当（スケジューリング）がなされるため、スケジューリングの公平性の観点から、サブチャネル単位で順番にサブキャリアを第１の通信装置１００に割り当ててもよい。例えば、使用サブキャリア数Ｎｕ＝１６、セグメントサイズＳ＝４の場合、各第１の通信装置１００に対して１サブチャネルの割当を順番に行うことを使用サブキャリア数ＮｕをセグメントサイズＳで割った４回繰り返して各第１の通信装置１００に、使用サブキャリア数Ｎｕ＝１６のサブキャリアを割当てるようにしてもよく、本質的には同一である。
【００８４】
このように、第２の通信装置２００ｂは、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂが、各第１の通信装置１００についてスペクトル割当を行う際に、割当可能な周波数帯域全体をセグメントサイズ毎に分割したサブチャネルを単位とし、このサブチャネルに対してセグメント化されたサブキャリアを配置させるので、未割当のサブキャリアがセグメントサイズより細かくなり、スペクトル割当の処理が複雑になることを防ぎ、優れた伝送効率を得つつ、処理量を抑制することができる。
【００８５】
［第４の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第４の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。本実施形態における無線通信システムは、複数の移動局装置である第１の通信装置１００と、基地局装置である第２の通信装置２００ｃとを有する移動体通信システムである。
【００８６】
第４の実施形態として、第１の通信装置１００毎にセグメントサイズを決定する手法について説明する。この手法では、各第１の通信装置１００のスペクトル割当を行う際に、第３の実施形態で述べたサブチャネルの概念を導入して、空き帯域の周波数方向の大きさが、前にスペクトル割当を行った第１の通信装置１００におけるセグメントサイズよりも大きくなるようにする。これにより、サブチャネルのサイズと同じまたは小さいセグメントサイズであれば任意のセグメントサイズでの割当を可能とする。
【００８７】
図１３は、本実施形態における第２の通信装置２００ｃの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ｃは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。図１３において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、６ａ、７ａ、９、１０ａ、１１、１２、１３ａ、１４〜２１、２２ａ）を付け、その説明を省略する。
【００８８】
送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、第１の通信装置１００の各々についてスペクトル割当を行う際に、割当可能な周波数帯域全体をセグメントサイズ毎に分割したサブチャネルを単位とし、このサブチャネルに対してセグメント化されたサブキャリアを配置させる点は、第３の実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｂ（図１１）と同じであるが、サブキャリアを配置する際のセグメントサイズを、前にスペクトル割当をした第１の通信装置１００のセグメントサイズと同じか小さい値とする点が異なる。
【００８９】
図１４は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｃのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたスペクトル未割当のリストを生成する。
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３２において、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわちスペクトル未割当の第１の通信装置１００の中で平均送信電力が最も大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。
【００９０】
このステップＳ３２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。ただし、本実施形態のステップＳ３２は、ステップＳ１〜Ｓ７と異なり、スペクトル割当の際に、セグメントを配置する位置が最初に決定されたセグメントサイズに基づくサブキャリア単位に限定されている。
【００９１】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３３において、ステップＳ３２にて決定されたセグメントサイズが、スペクトル未割当リスト上で１つ前にあった第１の通信装置１００について決定されたセグメントサイズより大きいか否かを判定する。
送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、大きくないと判定したときは、ステップＳ３２にて決定されたセグメントサイズおよびスペクトル割当を用いることとし、ステップＳ３６に遷移する。一方、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３３にて大きいと判定したときは、ステップＳ３４に遷移して、スペクトル未割当リスト上で１つ前にあった第１の通信装置１００について決定されたセグメントサイズをスペクトル未割当リストの最上位の第１の通信装置１００のセグメントサイズに決定する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３５において、ステップＳ３４にて決定されたセグメントサイズで最良の受信品質Ｑが得られるような、選択可能なサブチャネルに対するスペクトル割当を行い、ステップＳ３６に遷移する。
【００９２】
そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３６において、スペクトル未割当リストの最上位の第１の通信装置１００に割当てられたサブチャネルを選択可能なサブチャネルから外し、割り当てられた第１の通信装置１００をスペクトル未割当のリストから外す。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃは、ステップＳ３７において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っているか否かにより、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当が完了しているかどうかを判定し、完了していない、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていると判定したときは、ステップＳ３２に戻って、以降の処理を繰り返す。一方、ステップＳ３７にて全ての第１の通信装置１００の割当が完了している、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていないと判定したときは、スペクトル割当処理を終了する。
【００９３】
このように、第２の通信装置２００ｃは、平均送信電力が大きい順に第１の通信装置１００のスペクトル割当を行ない、平均送信電力が最大の第１の通信装置１００のセグメントサイズをサブチャネルの大きさとし、その他の第１の通信装置１００については、１つ前に決めた第１の通信装置１００のセグメントサイズと同じか、小さいセグメントサイズのみを用いるようにしてスペクトル割当を決めるので、第３の実施形態と同様にサブチャネルを用いることでスペクトル割当の処理が複雑になることを防ぎ、処理量を抑制しつつ、サブチャネルの大きさと同じまたは小さいセグメントサイズを用いて優れた伝送効率を得ることができる。
【００９４】
［第５の実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第５の実施形態における無線通信システムである移動体通信システムについて説明する。本実施形態における無線通信システムは、複数の移動局装置である第１の通信装置１００と、基地局装置である第２の通信装置２００ｄとを有する移動体通信システムである。
【００９５】
図１５は、本実施形態における第２の通信装置２００ｄの構成を示す概略ブロック図である。第２の通信装置２００ｄは、受信アンテナ１、無線部２、Ａ／Ｄ変換部３、ＣＰ除去部４、パイロット分離部５、伝搬路特性・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄ、選択候補記憶部９、制御情報生成部１０ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１、ＤＦＴ部１２、スペクトルデマッピング部１３ａ、複数のユーザ毎信号処理部２２ａ、送信部２０、送信アンテナ２１を具備する。ユーザ毎信号処理部２２ａは、等化部１４、ＩＤＦＴ部１５、Ｐ／Ｓ変換部１６、復調部１７、デインターリーブ部１８、復号部１９を具備する。図１５において図８の各部に対応する部分には同一の符号（１〜５、６ａ、７ａ、９、１０ａ、１１、１２、１３ａ、１４〜２１、２２ａ）を付け、その説明を省略する。
【００９６】
送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、前にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００の平均送信電力と現在のセグメントサイズを決定する第１の通信装置１００の減衰量に基づき決定された平均送信電力との差を、前に決定したセグメントサイズに対応付けて選択候補記憶部９が記憶している平均送信電力の低減量ΔＰに加えた値よりも、小さい平均送信電力の低減量ΔＰに対応付けて選択候補記憶部９が記憶しているセグメントサイズのうち、最も小さいセグメントサイズを、現在の第１の通信装置１００のセグメントサイズとして決定する。
【００９７】
例えば、前に決定されたセグメントサイズが「４」の場合について考える。まず、セグメントサイズ「４」に対応付けて選択候補記憶部９（表１）が記憶する平均送信電力の低減量ΔＰは、「１．６ｄＢ」であり、セグメントサイズ「１」に対応付けて選択候補記憶部９（表１）が記憶する平均送信電力の低減量ΔＰは、「２．９ｄＢ」である。このため、前に決定されたセグメントサイズが「４」のときにセグメントサイズ「１」を許容できる平均送信電力の差は「２．９ｄＢ」と「１．６ｄＢ」の差である「１．３ｄＢ」である。
【００９８】
すなわち、セグメントサイズ４のｋ番目の第１の通信装置１００に対し、次に平均送信電力が高いｋ’番目の第１の通信装置１００のセグメントサイズを決定する際には、ｋ番目の第１の通信装置１００の平均送信電力よりもｋ’番目の第１の通信装置１００の平均送信電力が「１．３ｄＢ」以上低い場合にはセグメントサイズを１に設定する。このとき、スペクトル未割当の残りの全ての第１の通信装置１００のセグメントサイズは「１」となるため、交互にサブキャリアを割り当てるようにしてもよい。
また、同様に、セグメントサイズが「３２」の場合、ｋ’番目の第１の通信装置１００の平均送信電力差が「１．７ｄＢ」であった場合には、「１．７ｄＢ」以下の平均送信電力の低減量ΔＰが対応付けられているセグメントサイズの中で、最も小さいセグメントサイズの「４」を選択する。
【００９９】
このように、平均送信電力の高い順にソートされた各第１の通信装置１００の平均送信電力の差を計算してセグメントサイズを決定することで、送信電力の制限のある中で最もセルスループットを最大とするセグメントサイズを、各第１の通信装置１００について決定することができる。
【０１００】
なお、上述の送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、最も減衰量の大きな第１の通信装置１００以外の第１の通信装置１００については、該第１の通信装置１００の減衰量に基づき平均送信電力を決定し、該平均送信電力よりも大きな平均送信電力を表す選択候補の中から選択した選択候補のセグメントサイズを用いることで、減衰量に基づき決定された平均送信電力を用いた時のピーク電力が、予め決められた閾値を（例えば９９％の確率で）越えないセグメントサイズを用いるようにしている。したがって、上述のように前にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００を基準にしてピーク電力が閾値を越えないセグメントの条件を決めるようにしてもよいし、最初にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００を基準にして条件を決めるようにしてもよい。
【０１０１】
この場合は、最初にセグメントサイズを決定した第１の通信装置１００の平均送信電力と現在のセグメントサイズを決定する第１の通信装置１００の減衰量に基づき決定された平均送信電力との差を、最初に決定したセグメントサイズに対応付けて選択候補記憶部９が記憶している平均送信電力の低減量ΔＰに加えた値よりも、小さい平均送信電力の低減量ΔＰに対応付けて、選択候補記憶部９が記憶しているセグメントサイズのうち、最も小さいセグメントサイズを、現在の第１の通信装置１００のセグメントサイズとして決定する。
【０１０２】
図１６は、本実施形態における送信電力・スペクトル割当決定部８ｄのスペクトル割当処理の動作を説明するフローチャートである。まず、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４１において、推定された伝搬路特性あるいは距離減衰などから、第１の通信装置１００の各々について減衰量を算出し、該減衰量に応じて決めた平均送信電力の高い順番に第１の通信装置１００をソートしたスペクトル未割当のリストを生成する。
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４２において、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００、すなわち平均送信電力が最も大きい第１の通信装置１００のセグメントサイズ（および送信電力の低減量）とスペクトル割当を決定する。このステップＳ４２におけるセグメントサイズとスペクトル割当は、第１の実施形態における図６のステップＳ１〜ステップＳ７と同様の処理により行われる。
【０１０３】
次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４３において、割当てられたサブキャリアを他の第１の通信装置１００に対して割当てる際に選択可能なサブキャリアから外し、さらに、割当てられた第１の通信装置１００をステップＳ４１にて生成したスペクトル未割当のリストから外す。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４４において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っているか否かにより、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当が完了しているかどうかを判定し、完了していない、すなわちスペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていると判定したときは、ステップＳ４５に遷移する。
【０１０４】
ステップＳ４５では、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、スペクトル未割当のリストで最上位の第１の通信装置１００の平均送信電力と、前にスペクトル割当を行った第１の通信装置１００の平均送信電力との差を算出する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４６において、前にスペクトル割当を行った第１の通信装置１００の平均送信電力の低減量ΔＰとの差が、ステップＳ４５にて算出した差よりも小さい低減量ΔＰと対応付けて選択候補記憶部９が記憶するセグメントサイズのうち、最も小さいセグメントサイズを選択する。次に、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４６において、選択可能なサブキャリアに対して、スペクトル未割当のリストの最上位の第１の通信装置１００のスペクトル割当を、ステップＳ４６にて選択したセグメントサイズに従い行った後、ステップＳ４３に戻って、以降の処理を繰り返すことで、全ての第１の通信装置１００のスペクトル割当を行う。
【０１０５】
そして、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄは、ステップＳ４４において、スペクトル未割当のリストに第１の通信装置１００が残っていないと判定したとき、すなわちスペクトル割当を行っていない第１の通信装置１００がなくなったときは、処理を終了する。
このように本実施形態では、全ての第１の通信装置１００において、ピーク電力が増幅器の線形領域の限界電力を越えないセグメントサイズのうち、スペクトル割当の自由度が最も高いセグメントサイズである最も小さなセグメントサイズを選択するので、無線通信システム全体の伝送効率、すなわちセルスループットを向上させることができる。
【０１０６】
なお、この処理部３０は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この処理部３０はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、処理部３０の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【０１０７】
また、図１におけるスペクトルマッピング部３６、制御部４７、および図２における伝搬路特性・雑音分散推定部６、伝搬路特性デマッピング部７、送信電力・スペクトル割当決定部８、制御情報生成部１０、スペクトルデマッピング部１３、および図８における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ａ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａ、および図１１における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｂ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａ、および図１３における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｃ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａ、および図１５における伝搬路特定・雑音分散推定部６ａ、伝搬路特性デマッピング部７ａ、送信電力・スペクトル割当決定部８ｄ、制御情報生成部１０ａ、スペクトルデマッピング部１３ａの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１０８】
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
【０１０９】
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変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、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】
【０１１１】
１・・・受信アンテナ
２・・・無線部
３・・・Ａ／Ｄ変換部
４・・・ＣＰ除去部
５・・・パイロット分離部
６、６ａ・・・伝搬路特性・雑音分散推進部
７、７ａ・・・伝搬路特性デマッピング部
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ・・・送信電力・スペクトル割当決定部
９・・・選択候補記憶部
１０、１０ａ・・・制御情報生成部
１１・・・Ｓ／Ｐ変換部
１２・・・ＤＦＴ部
１３、１３ａ・・・スペクトルデマッピング部
１４・・・等化部
１５・・・ＩＤＦＴ部
１６・・・Ｐ／Ｓ変換部
１７・・・復調部
１８・・・デインターリーブ部
１９・・・復号部
２０・・・送信部
２１・・・送信アンテナ
２２ａ・・・ユーザ毎信号処理部
３１・・・符号部
３２・・・インターリーブ部
３３・・・変調部
３４・・・Ｓ／Ｐ変換部
３５・・・ＤＦＴ部
３６・・・スペクトルマッピング部
３７・・・ＩＤＦＴ部
３８・・・Ｐ／Ｓ変換部
３９・・・パイロット多重部
４０・・・ＣＰ挿入部
４１・・・Ｄ／Ａ変換部
４２・・・無線部
４３・・・送信アンテナ
４４・・・パイロット信号生成部
４５・・・受信アンテナ
４６・・・受信部
４７・・・制御部
１００・・・第１の通信装置
２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ・・・第２の通信装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する第１の通信装置であって、
周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるスペクトルマッピング部と、
前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信部と、
前記所定の数毎に、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定する制御部とを備えることを特徴とする第１の通信装置。
【請求項２】
前記所定の数は、少なくとも１と２とを含むことを特徴とする請求項１に記載の第１の通信装置。
【請求項３】
前記送信電力の低減量は、前記所定の数が１の場合よりも、前記所定の数が２以上の場合の方が大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の第１の通信装置。
【請求項４】
前記スペクトルマッピング部は、前記周波数信号を少なくとも２以上のセグメントにセグメント化した場合、少なくとも２つの前記セグメントをそれぞれ分散配置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の第１の通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、ＰＡＰＲ又はＣＭに基づいて、前記送信電力の低減量を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の第１の通信装置。
【請求項６】
前記スペクトルマッピング部は、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を受信する第２の通信装置から送信される割当情報に基づいて、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の第１の通信装置。
【請求項７】
周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるステップと、
前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信するステップと、
前記所定の数に基づいて、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定するステップとを少なくとも含むことを特徴とする送信方法。
【請求項８】
第１の通信装置と第２の通信装置からなる通信システムであって、
前記第２の通信装置は、周波数信号をサブキャリアに割り当てる割当情報を送信し、
前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から送信された前記割当情報を受信し、前記周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、受信した前記割当情報に基づいて、該セグメント毎にサブキャリアに割り当て、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成し、前記所定の数に基づいて前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定することを特徴とする通信システム。
【請求項１】
ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する第１の通信装置であって、
周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるスペクトルマッピング部と、
前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信部と、
前記所定の数毎に、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定する制御部とを備えることを特徴とする第１の通信装置。
【請求項２】
前記所定の数は、少なくとも１と２とを含むことを特徴とする請求項１に記載の第１の通信装置。
【請求項３】
前記送信電力の低減量は、前記所定の数が１の場合よりも、前記所定の数が２以上の場合の方が大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の第１の通信装置。
【請求項４】
前記スペクトルマッピング部は、前記周波数信号を少なくとも２以上のセグメントにセグメント化した場合、少なくとも２つの前記セグメントをそれぞれ分散配置することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の第１の通信装置。
【請求項５】
前記制御部は、ＰＡＰＲ又はＣＭに基づいて、前記送信電力の低減量を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の第１の通信装置。
【請求項６】
前記スペクトルマッピング部は、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を受信する第２の通信装置から送信される割当情報に基づいて、前記周波数信号をサブキャリアに割り当てることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の第１の通信装置。
【請求項７】
周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、該セグメント毎にサブキャリアに割り当てるステップと、
前記セグメント毎に前記サブキャリアに割り当てられ、生成されたＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信するステップと、
前記所定の数に基づいて、前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量を決定するステップとを少なくとも含むことを特徴とする送信方法。
【請求項８】
第１の通信装置と第２の通信装置からなる通信システムであって、
前記第２の通信装置は、周波数信号をサブキャリアに割り当てる割当情報を送信し、
前記第１の通信装置は、前記第２の通信装置から送信された前記割当情報を受信し、前記周波数信号を所定の数のセグメントにセグメント化し、受信した前記割当情報に基づいて、該セグメント毎にサブキャリアに割り当て、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成し、前記所定の数に基づいて前記ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ信号を送信する送信電力の低減量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４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７Ａ】
【図１７Ｂ】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−２３５５２９（Ｐ２０１２−２３５５２９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７８８４９（Ｐ２０１２−１７８８４９）
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【分割の表示】特願２０１０−５１０１５８（Ｐ２０１０−５１０１５８）の分割
【原出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【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１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月１０日（２０１２．８．１０）
【分割の表示】特願２０１０−５１０１５８（Ｐ２０１０−５１０１５８）の分割
【原出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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