JP5339636B2 - 無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、セルラーシステム等の無線通信システムに適用可能な無線通信装置及び無線通信方法に関する。

携帯電話等の移動体通信用の無線通信システムでは、種々の多重化技術によって伝送レートを向上させることが検討されている。最近の移動体通信用の無線通信システムでは、例えば無線ＬＡＮやデジタル地上波放送などでも用いられているＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）や、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency Division Multiple Access）などの周波数多重方式が検討されている。周波数多重方式を採用することにより、フェージング等による伝送品質の劣化を抑制し、無線伝送の高速化、高品質化を図ることが可能となる。また、ＯＦＤＭやＳＣ−ＦＤＭＡ等の周波数多重方式においては、フェージング耐性を向上させるために、周波数ホッピング（ＦＨ：Frequency Hopping）が採用されることがある。周波数ホッピングは、複数の周波数領域の中で使用する周波数領域を時間毎に変化させることにより、特定の周波数領域のみが使用されることを防ぎ、周波数選択性フェージングによる性能劣化を抑制する技術である。

また、移動体通信用のセルラーシステムにおいて、ユーザ端末から基地局への上り方向の通信であるアップリンク（ＵＬ：Uplink）では、ダイバーシチ効果を得るために、同一サブフレームの前半スロットと後半スロットで異なる周波数リソースにデータを配置する周波数ホッピングの手法が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。図１７はアップリンクにおける周波数ホッピングの動作例を示す図である。図１７において、（Ａ）は周波数リソースの割当を、（Ｂ）はそのときのチャネル利得｜ｈ｜²をそれぞれ示したものである。

この例では、図１７（Ａ）に示すように、周波数リソースの割当単位をリソースブロック（ＲＢ：Resource Block）として、第１のユーザ端末に対応するユーザ１にＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel）としてＰＵＳＣＨ１を、第２のユーザ端末に対応するユーザ２にＰＵＳＣＨ２を、それぞれ割り当てた場合を示している。図中でｎｕｌｌは割り当てがなされていない空きリソースを表す。周波数ホッピングを行うことによって、それぞれのユーザのチャネルＰＵＳＣＨ１、ＰＵＳＣＨ２について、スロット毎に異なる周波数のリソースブロックが割り当てられる。この場合、チャネル利得でみると、図１７（Ｂ）に示すように、各ユーザにおいて前半スロットと後半スロットで異なるリソースブロックを割り当てることにより、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference plus Noise power Ratio）が各スロットで異なるようになる。したがって、ＳＩＮＲの低い部分と高い部分の両方を使って信号を送信することで、特定の周波数リソースのみで信号を送信する場合と比べてＳＩＮＲの平均化が図れるため、周波数ダイバーシチ効果を得られることになる。

しかし、周波数ホッピングにより、ＳＩＮＲの平均化により性能面ではメリットを得られるが、制御の観点で次のような課題がある。まずは、図１７の例でいうユーザ１とユーザ２のようにホッピングするユーザ端末のペアを探索するために、スケジューラの複雑度が増大するという課題がある。さらには、スケジューラがホッピングするペアを見つけられないと、周波数リソースに空き（図１７においてｎｕｌｌと示した箇所）が発生し、リソースに無駄を生じるという課題がある。

上記課題について、従来技術による単純な解法として、ＰＶＳ（Pre-coding vector switching）の適用が考えられる。Pre-coding（以下「プリコーディング」と記載する）は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）において、複数のアンテナから送信する際に、各アンテナから重み付けしたデータを送信することによりビームを形成する送信ビーム技術である。ＰＶＳは、プリコーディングにおける各アンテナの重み（Pre-coding weight、以下では「プリコーディングウエイト」と記載する）を変更し、Pre-coding vectorを切り換える技術のことであり、基地局からユーザ端末への下り方向の通信であるダウンリンク（ＤＬ：Downlink）において検討されている（例えば、非特許文献２参照）。このＰＶＳをアップリンクの前半スロットと後半スロットに適用する場合を想定する。

図１８はアップリンクにおいてＰＶＳを適用した空間ホッピングの動作例を示す図である。図１８において、（Ａ）は周波数リソースの割当及び各周波数リソースにおけるプリコーディングウエイトの割当を、（Ｂ）はそのときのチャネル利得｜ｈ｜²をそれぞれ示したものである。この場合、各ユーザに割り当てる周波数リソースを変えずに同一のリソースブロックを用いるようにし、図１８（Ａ）の例では第１のユーザ端末ＰＵＳＣＨ１に対して、ウエイトＷ０、Ｗ１のようにスロット間で異なるプリコーディングウエイトを適用する。これにより、周波数リソース割り当ての切り替えを無くして、前述の周波数ホッピングにおける課題を解決できる。この場合、チャネル利得でみると、図１８（Ｂ）に示すように、各ユーザにおいて前半スロットと後半スロットでＳＩＮＲが異なり、空間ダイバーシチ効果を得られることになる。しかしながら、再び性能面に着目すると、図１８（Ｂ）に示した前半スロットのように不適切なプリコーディングウエイトを割り当てられたスロットのＳＩＮＲが大幅に低くなり、復調が困難になるという課題が生じる。

3GPP TSG RAN WG1 #51, R1-074789, Samsung, NTT DoCoMo, Qualcomm, "UL hopping in PUSCH", Nov 5th - 9th, 2007 3GPP TSG RAN WG1 #46, R1-062105, NTT DoCoMo, Fujitsu, Institute for Infocomm Research, Mitsubishi Electric, NEC, Sharp, "Downlink MIMO Scheme in E-UTRA", Aug 28th - Sep 1st, 2006

上述したように、セルラーシステムのアップリンクのように１送信時間単位において時間軸上で連続する複数スロットを有するフレーム構造の無線通信システムにおいて、スロット毎に異なる周波数リソースを割り当てる周波数ホッピングを行う場合は、ホッピングするユーザ端末のペアを探索するために、スケジューラの複雑度が増大するという課題がある。また、スケジューラがホッピングするペアを見つけられない場合、周波数リソースに空きが発生し、リソースに無駄を生じるという課題がある。

これに対し、ＰＶＳを適用してスロット毎に異なるプリコーディングウエイトを割り当てた場合、上記周波数ホッピングにおける課題は解決できるが、不適切なプリコーディングウエイトを割り当てられたスロットのＳＩＮＲが大幅に低くなり、復調が困難になるという課題が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、スケジューラの複雑化やリソースの無駄を防止しつつ複数スロットにおいてダイバーシチ効果を得るとともに、特定スロットにおいてＳＩＮＲが大幅に低くなる現象を無くし、復調性能の劣化を回避することが可能な無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明は、第１の態様として、時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムに用いる無線通信装置であって、複数のアンテナに出力する信号に対してプリコーディングウエイトを乗算することにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うものであって、前記プリコーディングウエイトにおいて位相が周波数軸上で循環的に変化するように位相をシフトさせる循環遅延ダイバーシチを用いるプリコーディング乗算部と、前記プリコーディング乗算部において付与する位相のシフト量を、自装置の割り当て周波数帯域幅で２π変化するようにし、自装置の割り当てサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで前記位相シフト量がπ異なるように、前記プリコーディング乗算部に対して位相シフト量を指示する位相シフト量指示部と、前記プリコーディング処理した信号を含む送信信号を通信相手の受信装置に対して送信する送信部と、を備える無線通信装置を提供する。
これにより、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行うことができ、複数スロットにおいてスロット単位で伝搬路状況を切り替えて空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。この場合、スケジューラの複雑化やリソースの無駄を防止できるとともに、特定スロットにおいてＳＩＮＲが大幅に低くなる現象を無くすことができ、復調性能の劣化を回避できる。

また、本発明は、第２の態様として、上記の無線通信装置であって、前記送信部は、ＳＣ−ＦＤＭＡによる通信を行うものであり、前記位相シフト量指示部は、前記位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボル毎に異なるように位相シフト量を指示するものを含む。
これにより、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行い、シンボル毎に伝搬路状況を切り替えて空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。

また、本発明は、第３の態様として、上記の無線通信装置であって、前記位相シフト量指示部は、前記位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの奇数シンボルと偶数シンボルとでπ異なるように位相シフト量を指示するものを含む。これにより、シンボル単位と比較的短い時間で伝搬路状況の切り替えを行うことで、より強くダイバーシチ効果を得られる。

また、本発明は、第４の態様として、上記の無線通信装置であって、前記位相シフト量指示部は、前記位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボル毎に段階的に変化するように位相シフト量を指示するものを含む。これにより、伝搬路状況をシンボル毎に段階的に切り換えることで、さらに強くダイバーシチ効果を得られる。

また、本発明は、第５の態様として、上記の無線通信装置であって、前記プリコーディングによる空間ホッピングを指示するための空間ホッピング情報を含む制御信号を復調する制御信号復調部を備え、前記位相シフト量指示部及び前記プリコーディング乗算部は、前記空間ホッピング情報に基づき、送信信号の生成において前記空間ホッピングを実行するためのプリコーディング処理を行うものを含む。
これにより、制御信号の空間ホッピング情報に基づいてプリコーディングを行い、空間ホッピングを実行する送信信号を生成可能である。

また、本発明は、第６の態様として、上記の無線通信装置であって、前記プリコーディングは送信アンテナ間で振幅の異なるプリコーディングウエイトを用いたものであるものを含む。これにより、時間軸で隣接する他の無線通信装置に与える干渉成分をランダム化することが可能になる。

また、本発明は、第７の態様として、上記の無線通信装置であって、前記プリコーディング乗算部において付与するプリコーディングウエイトの振幅及び遅延量を前記第１のスロットと第２のスロットとで異なるよう与えるものを含む。これにより、時間軸で隣接する他の無線通信装置に与える干渉成分をランダム化することが可能になる。

本発明は、第８の態様として、時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムに用いる無線通信装置であって、通信相手の送信装置からのプリコーディング処理された信号を受信する受信部と、前記受信した受信信号における参照信号を用いて伝搬路のチャネル推定を行うもので、前記送信装置に割り当てたサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで、プリコーディング処理時のプリコーディングウエイトにおける位相のシフト量がπ異なるものを想定し、これらのスロット毎にチャネル推定を行うチャネル推定部と、前記各スロットに対応したチャネル推定結果を用いて前記受信した受信信号を復調する復調部と、を備える無線通信装置を提供する。
これにより、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行った信号を受信して各スロットに対応したチャネル推定結果により復調することができ、複数スロットにおいて空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。この場合、スケジューラの複雑化やリソースの無駄を防止できるとともに、特定スロットにおいてＳＩＮＲが大幅に低くなる現象を無くすことができ、復調性能の劣化を回避できる。

また、本発明は、第９の態様として、上記の無線通信装置であって、前記受信部は、ＳＣ−ＦＤＭＡによる通信を行うものであり、前記チャネル推定部は、前記プリコーディングウエイトにおける位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボル毎に異なるものを想定し、各ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対応する位相シフト量に応じたチャネル推定を行い、前記復調部は、前記ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対応したチャネル推定結果を用いて前記受信信号を復調するものを含む。
これにより、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行った信号を受信して各ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対応したチャネル推定結果により復調することができ、複数スロットにおいて空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得ることが可能となる。

また、本発明は、第１０の態様として、上記の無線通信装置であって、前記送信装置に対して前記プリコーディングによる空間ホッピングを指示するための空間ホッピング情報を含む制御信号を生成する制御信号生成部を備えるものを含む。
これにより、空間ホッピングを適宜設定し、その空間ホッピング情報を含む制御信号によって送信装置に対してプリコーディングによる空間ホッピングを指示することが可能である。

また、本発明は、第１１の態様として、上記の無線通信装置であって、前記制御信号は、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとを置き換えた構成であるものとする。これにより、制御信号において少ないリソースで周波数ホッピングと空間ホッピングとを指示することが可能である。

また、本発明は、第１２の態様として、上記の無線通信装置であって、前記制御信号は、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとの両方を備え、当該制御信号にＣＲＣを付与する際のＣＲＣマスクを空間ホッピング通知用ＣＲＣマスクとして用いたものとする。これにより、制御信号において少ないリソースで周波数ホッピングと空間ホッピングとを独立に設定して複数の状態を定義し、指示することが可能である。

また、本発明は、第１３の態様として、上記の無線通信装置であって、前記チャネル推定部は、前記プリコーディングウエイトにおける振幅が送信アンテナ毎に異なるものを想定しチャネル推定を行うものを含む。これにより、時間軸で隣接する他の無線通信装置に与える干渉成分をランダム化し、各無線通信装置からの信号を復調することが可能になる。

また、本発明は、第１４の態様として、上記の無線通信装置であって、前記チャネル推定部は、前記プリコーディングウエイトにおける振幅及び遅延量が前記第１のスロットと第２のスロットとで異なるよう与えられたものと想定しチャネル推定を行うものを含む。これにより、時間軸で隣接する他の無線通信装置に与える干渉成分をランダム化し、各無線通信装置からの信号を復調することが可能になる。

本発明は、第１５の態様として、上記いずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置を提供する。
本発明は、第１６の態様として、上記いずれかに記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置を提供する。

本発明は、第１７の態様として、時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、複数のアンテナに出力する信号に対してプリコーディングウエイトを乗算することにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング乗算ステップと、前記プリコーディング処理した信号を含む送信信号を通信相手の受信装置に対して送信する送信ステップと、を有し、前記プリコーディング乗算ステップにおいて、前記プリコーディングウエイトにおける位相が周波数軸上で循環的に変化するように位相をシフトさせる循環遅延ダイバーシチを用い、前記位相のシフト量を、自装置の割り当て周波数帯域幅で２π変化するようにし、自装置の割り当てサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで前記位相シフト量がπ異なるようにする無線通信方法を提供する。

本発明は、第１８の態様として、時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、通信相手の送信装置からのプリコーディング処理された信号を受信する受信ステップと、前記受信した受信信号における参照信号を用いて伝搬路のチャネル推定を行うもので、前記送信装置に割り当てたサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで、プリコーディング処理時のプリコーディングウエイトにおける位相のシフト量がπ異なるものを想定し、これらのスロット毎にチャネル推定を行うチャネル推定ステップと、前記各スロットに対応したチャネル推定結果を用いて前記受信した受信信号を復調する復調ステップと、を有する無線通信方法を提供する。

本発明によれば、スケジューラの複雑化やリソースの無駄を防止しつつ複数スロットにおいてダイバーシチ効果を得るとともに、特定スロットにおいてＳＩＮＲが大幅に低くなる現象を無くし、復調性能の劣化を回避することが可能な無線通信装置及び無線通信方法を提供できる。

本発明の第１の実施形態におけるＣＤＤ及びＰＶＳを適用した空間ホッピングの動作例を示す図であり、（Ａ）は周波数リソースの割当及び各周波数リソースにおけるスロット毎のプリコーディングウエイトの割当を示す図、（Ｂ）はそのときのチャネル利得を示す図 本発明の第１の実施形態で用いる受信装置の主要部の構成を示すブロック図 本発明の第１の実施形態で用いる送信装置の主要部の構成を示すブロック図 各スロットにおける位相シフト量及び伝搬路状況を示す図であり、（Ａ）は前半スロットを示す図、（Ｂ）は後半スロットを示す図 本実施形態における通信信号のサブフレーム構成を示す図 第１の実施形態におけるプリコーディングウエイトの設定例を示す図 本実施形態における送信装置と受信装置との間の通信に関する全体処理の手順の具体例を示すシーケンス図 本発明の第２の実施形態で用いる受信装置の主要部の構成を示すブロック図 第２の実施形態の第１動作例におけるプリコーディングウエイトの設定例を示す図 第２の実施形態の第２動作例におけるプリコーディングウエイトの設定例を示す図 第２の実施形態の第２動作例におけるＣＤＤ及びＰＶＳを適用した空間ホッピングの動作例を示す図 空間ホッピング用制御信号の構成の第１例を示す図であり、（Ａ）は従来手法の制御信号を示す図、（Ｂ）は本実施形態の制御信号を示す図 空間ホッピング用制御信号の構成の第２例を示す図 本発明の第４の実施形態で用いる送信装置の主要部の構成を示すブロック図 第４の実施形態における第１動作例を模式的に示す図 第４の実施形態における第２動作例を模式的に示す図 アップリンクにおける周波数ホッピングの動作例を示す図であり、（Ａ）は周波数リソースの割当を示す図、（Ｂ）はそのときのチャネル利得を示す図 アップリンクにおいてＰＶＳを適用した空間ホッピングの動作例を示す図であり、（Ａ）は周波数リソースの割当及び各周波数リソースにおけるプリコーディングウエイトの割当を示す図、（Ｂ）はそのときのチャネル利得を示す図

本実施形態では、本発明に係る無線通信装置及び無線通信方法の一例として、移動体通信用の無線通信システムであるセルラーシステムに用いられる無線通信装置及び無線通信方法の構成例を示す。以下の構成例では、移動局から基地局へのアップリンクにおいて、１送信時間単位である１サブフレームに時間軸上で連続する２つの区間（それぞれスロットと呼ぶ）を有するフレーム構造とし、ＭＩＭＯを採用するとともに、ＳＣ−ＦＤＭＡの周波数多重方式による通信を行う場合に適用した構成を例示する。なお、下記の実施形態は説明のための一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
本実施形態では、遅延ダイバーシチ（ＤＤ：Delay Diversity）の一種であるＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity、循環遅延ダイバーシチ）を用い、ＣＤＤとＰＶＳとを併用したプリコーディング送信を行うことにより、空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得るようにする。

遅延ダイバーシチは、送信装置が同じ信号を複数のアンテナから送信すると共に、複数のアンテナの間で信号に十分な時間差（遅延）が生じるように遅延量を制御するものである。これにより、複数のアンテナの間隔が小さい場合であっても、送信局の複数のアンテナのそれぞれから受信装置に届く無線信号に十分な違い（時間差）が生じるため、受信装置では電波の伝搬経路（パス）の違いを認識して経路毎に各々の信号を分離して目的の信号を抽出することができる。これによりダイバーシチ効果が得られる。

ＣＤＤでは、遅延時間（周波数軸上では位相）を循環的に変更する。本実施形態では、ＳＣ−ＦＤＭＡの通信において、ＤＦＴポイント数で１サンプルだけ位相シフトするように、ＣＤＤで付与する位相シフト量を自装置の割り当て周波数帯域幅（１リソースブロック）で２π変化するように（２π／割り当てサブキャリア数）とし、Ｎ点のＤＦＴ出力において各出力で２π／Ｎずつ位相をシフトさせ、ＤＦＴ出力毎に遅延量（又は位相）が変化するよう循環的な互いに異なる遅延量を割り当てる。さらに、本実施形態では、自装置に割り当てられたリソース中の時間単位（サブフレーム）を前半と後半のスロットに分け、前半スロット（第１のスロット）と後半スロット（第２のスロット）とで、付与する位相シフト量をπ異なるようにする。

図１は本発明の第１の実施形態におけるＣＤＤ及びＰＶＳを適用した空間ホッピングの動作例を示す図である。図１において、（Ａ）は周波数リソースの割当及び各周波数リソースにおけるスロット毎のプリコーディングウエイトの割当を、（Ｂ）はそのときのチャネル利得｜ｈ｜²をそれぞれ示したものである。第１の実施形態では、各ユーザに割り当てる周波数リソースを変えずに同一のリソースブロックを用いるようにし、図１（Ａ）の例では第１のユーザ端末ＰＵＳＣＨ１に対して、Ｗ０、Ｗ１のようにスロット間で異なるプリコーディングウエイトを適用するとともに、各スロットにおいてＣＤＤによる循環的な位相シフト量を与える。この際、空間ホッピング用リソースを割り当てられた送信装置である移動局のユーザ端末は、自装置に割り当てられたリソースブロックのサブフレームにおいて、前半スロットと後半スロットで位相シフト量がπ異なるＣＤＤプリコーディング送信により、データを送信する。また、ユーザ端末は、各スロットの復調用参照信号ＲＳ（ＤＭ−ＲＳ：Demodulation Reference Signal）に、データ部と同一のＣＤＤプリコーディング制御を施して送信する。受信装置である基地局は、各ユーザ端末に自ら割り当てたサブフレームについて、ユーザ端末からの信号をスロット単位で復調する。

上記動作により、チャネル利得として図１（Ｂ）に示すような特性が得られる。この場合、ＣＤＤによって自装置の割当リソースブロックにおいてＳＩＮＲが周期的に変化し、ピーク及びノッチが生じる。また、ＰＶＳによって、ＣＤＤプリコーディング送信された信号におけるノッチの位置が前半スロットと後半スロットで略半周期分異なるようになる。これにより、サブフレーム内にて空間ダイバーシチ効果と周波数ダイバーシチ効果の両方を得ることができる。このようにＰＶＳとＣＤＤとを併用することで、周波数方向のチャネル利得を調整できる。このため、周波数ホッピングが不要となり、周波数ホッピングを行うユーザ端末のペアを探索するためのスケジューラの複雑度を必要とせず、かつ周波数リソースの空きが発生せずにすむ。また、スロット間のチャネル利得の分散を小さくできるので、Ｔｕｒｂｏ復号等の復調性能の劣化を回避できる。

次に、第１の実施形態に係る無線通信システムの受信装置及び送信装置の具体例の構成を説明する。

図２は本発明の第１の実施形態で用いる受信装置の主要部の構成を示すブロック図、図３は本発明の第１の実施形態で用いる送信装置の主要部の構成を示すブロック図である。

本実施形態では、図２に示した受信装置と図３に示した送信装置との間で電波を用いて無線通信を行う場合を想定している。ここでは、セルラーシステムの無線通信基地局装置（無線基地局、ＢＳ）に図２に示す受信装置を適用し、携帯電話装置などの無線通信移動局装置であるユーザ端末（ＵＥ）に図３に示す受信装置を適用することが想定される。また、ここでは送信側で複数のアンテナを使用してプリコーディング送信を行うことを前提としている。なお、通信信号の形態としては、ＳＣ−ＦＤＭＡによる周波数多重方式で通信を行い、１サブフレームを構成する２つのスロットにおいてスロット毎に複数のシンボルを送信する場合を想定する。

図２に示す受信装置は、アンテナ２１１と、受信ＲＦ・ＦＦＴ部２１２と、チャネル推定部２１３と、周波数領域等化部（ＦＤＥ）２１４と、ＩＤＦＴ部２１５と、誤り訂正復号部２１６と、ＣＲＣ検出部２１７と、前半スロット用チャネル推定値保存部２１８と、後半スロット用チャネル推定値保存部２１９と、ホッピングリソース割当部２２０と、制御信号生成部２２１と、送信ＲＦ部２２２とを備えている。

図３に示す送信装置は、ＣＲＣ付与部３３１と、誤り訂正符号化部３３２と、変調部３３３と、Ｓ／Ｐ変換部３３４と、複数の送信信号生成部３４０ａ、３４０ｂと、複数の送信ＲＦ部３４１ａ、３４１ｂと、複数のアンテナ３４２ａ、３４２ｂと、受信ＲＦ部３４３と、制御信号復調部３４４と、サブキャリア配置指示部３４５と、位相シフト量指示部３４６とを備えている。送信信号生成部３４０ａ、３４０ｂは、それぞれ、ＤＦＴ部３３５と、プリコーディング乗算部３３６と、サブキャリア配置部３３７と、ＩＦＦＴ部３３８と、Ｐ／Ｓ変換・ＣＰ付与部３３９とを備えている。

受信装置（基地局）において、ホッピングリソース割当部２２０は、ホッピング割当の必要な送信装置（ユーザ端末）に向けて空間ホッピング用リソースを割り当てる。ここで、ホッピング割当の必要な例としては、接続の初期段階などで基地局にてユーザ端末から基地局向きの伝搬路の状況が把握できていない場合、具体的には上り回線品質測定用チャネルであるSounding RSを受信していない場合などが該当する。また、適当な伝搬路状況のリソースブロックの空きが無い場合などもホッピング割当を行う。制御信号生成部２２１は、空間ホッピング用リソースの割当通知を含む制御信号を生成する。送信ＲＦ部２２２は、制御信号を所定の無線周波数帯の高周波信号に変換し、電力増幅した後、アンテナ２１１から電波として通信相手局のユーザ端末へ送信する。

一方、送信装置（ユーザ端末）において、アンテナ３４２ｂで制御信号を含む電波の高周波信号を受信し、受信ＲＦ部３４３でベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換する。制御信号復調部３４４は、受信信号から制御信号を復調し、空間ホッピング用リソースの割当通知、サブキャリア配置情報等を含む制御情報を取得する。送信信号生成部３４０ａ、３４０ｂは、空間ホッピング用リソースの割当通知に基づき、該当リソースに向け自身のデータ信号を用いて送信信号を生成する。

ここで、まず前段階の処理として、ＣＲＣ付与部３３１にて送信データにＣＲＣの付加を行い、誤り訂正符号化部３３２にて誤り訂正符号化する。続いて、変調部３３３にてＱＰＳＫ等の一次変調処理を行った後、Ｓ／Ｐ変換部３３４にてシリアル信号をパラレル信号に変換する。そして、送信信号生成部３４０ａ、３４０ｂにおいて、ＤＦＴ部３３５にて離散フーリエ変換（ＤＦＴ）により時間領域の変調信号を周波数領域に変換し、プリコーディング乗算部３３６にて位相シフト量指示部３４６からの指示に基づきプリコーディングウエイトの乗算を行い、プリコーディング処理を施す。その後、サブキャリア配置部３３７にてサブキャリア配置指示部３４５からの指示に基づきＳＣ−ＦＤＭＡにおける各サブキャリアに対応するデータシンボルの配置を行う。

そして、ＩＦＦＴ部３３８にて送信シンボル毎に高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）によって送信シンボルを時間領域信号に変換する。そして、Ｐ／Ｓ変換・ＣＰ付与部３３９にてパラレル信号をシリアル信号に変換した後、ＣＰ（Cyclic Prefix）を付加する。その後、送信ＲＦ部３４１ａ、３４１ｂにてベースバンド信号の送信信号を高周波信号に変換し、電力増幅した後、アンテナ３４２ａ、３４２ｂから電波として通信相手局の基地局へ送信する。

送信信号の生成において、プリコーディング乗算部３３６は、ＣＤＤによる循環的な位相シフト量を与えるプリコーディングウエイトを乗算する。この際、空間ホッピング用リソースの割当通知に応じて、前半スロットと後半スロットとで位相シフト量をπ異ならせる。信号生成手法の詳細は後述する。

一方、受信装置（基地局）は、アンテナ２１１で送信装置からの送信信号を含む電波の高周波信号を受信し、受信ＲＦ・ＦＦＴ部２１２でベースバンド信号などの比較的低い周波数帯の信号に変換した後、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によって受信信号を周波数領域信号に変換する。そして、受信信号から前述のユーザ端末に割り当てた空間ホッピング用リソースの信号を検出し、既定の空間ホッピング送信手法を想定して受信処理を行う。具体的には、受信信号から前半スロット及び後半スロットにおけるＤＭ−ＲＳを取り出し、チャネル推定部２１３において、各スロットのＤＭ−ＲＳについて受信側で予め用意されているリファレンス用参照信号との相関演算を行うことにより、チャネル推定値を取得する。そして、前半スロット用チャネル推定値を前半スロット用チャネル推定値保存部２１８に、後半スロット用チャネル推定値を後半スロット用チャネル推定値保存部２１９にそれぞれ格納して保存する。

そして、周波数領域等化部２１４は、受信信号のデータシンボルを入力し、前半スロット及び後半スロットそれぞれにおいて、チャネル推定値から得られた周波数応答に対する周波数領域等化の処理を行う。その後、ＩＤＦＴ部２１５にて離散逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）によって時間領域信号に変換し、得られた受信データに対して誤り訂正復号部２１６にて誤り訂正復号処理を実施し、ＣＲＣ検出部２１７にてＣＲＣ検査を行う。ここで、ＣＲＣ検出結果がＯＫであれば、受信データ系列を出力し、該当信号を無事に復調できたものとして制御信号生成部２２１にてＡｃｋ（Acknowledgment）の応答信号を生成し、該当ユーザ端末に対して返信する。なお、ＣＲＣ検出結果がＮＧであれば、該当信号を復調できなかったものとして該当ユーザ端末に対してＮａｃｋ（Negative Acknowledgment）を返信する。

上記構成において、受信装置のアンテナ２１１及び受信ＲＦ・ＦＦＴ部２１２が受信部の機能を実現する。また、送信装置の送信ＲＦ部３４１ａ、３４１ｂ及びアンテナ３４２ａ、３４２ｂが送信部の機能を実現する。

なお、上記の送信装置及び受信装置の構成は、ＳＣ−ＦＤＭＡ通信を行う例を示したが、ＯＦＤＭ通信を行う場合においても同様に適用可能である。ＯＦＤＭ通信を行う無線通信装置の場合、図２の受信装置におけるＩＤＦＴ部２１５がＰ／Ｓ変換部となり、図３の送信装置におけるＤＦＴ部３３５が省略される。

続いて、空間ホッピング用リソースにおける信号生成手法の詳細を説明する。送信装置は、制御信号復調部３４４から指示される各制御情報により、以下の動作を行うことで空間ホッピングを実現する。位相シフト量指示部３４６は、各送信アンテナに対応する送信信号生成部３４０ａ、３４０ｂのプリコーディング乗算部３３６に対し、ＣＤＤにより付与する位相シフト量を通知する。ここで位相シフト量として、Ｎ点ＤＦＴ出力の第ｋ番目の成分に対し、下記式（１）の位相回転量を付与する（ｋ＝０〜Ｎ−１）。

式（１）において、ｍはスロット番号に応じて付与される値であり、サブフレーム中の前半スロットでは０を、後半スロットでは１を設定する。位相シフト量指示部３４６は、送信アンテナのアンテナ番号、スロット番号ｍ、ＤＦＴ出力番号ｋを指示することで、プリコーディング乗算部３３６において、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用した所定の位相シフト量を付与するプリコーディング処理が実現される。

図４は各スロットにおける位相シフト量及び伝搬路状況を示す図であり、（Ａ）は前半スロットを、（Ｂ）は後半スロットをそれぞれ示している。前半スロットでは、プリコーディングウエイトＷ０によって図４（Ａ）の上側に示すような位相シフト量を与えることで、その下側に示すような伝搬路状況となる。ここでは伝搬路の振幅を示している。後半スロットでは、プリコーディングウエイトＷ１によって図４（Ｂ）の上側に示すような位相シフト量を与えることで、その下側に示すような伝搬路状況となる。

上記のようなプリコーディングウエイトＷ０、Ｗ１を用いることで、図１（Ｂ）に示したようなチャネル利得及び伝搬路状況を実現することができる。具体的には、破線で囲んだ１リソースブロックの周波数領域（割当帯域）において、ノッチ１箇所とフェージングの山を形成することができ、かつ、前半スロットと後半スロットとで割当帯域の半分だけずらしたような伝搬路状況を観測できる。言い換えると、空間軸のエネルギーを周波数方向のどの位置に配置するかを適切に調整し、空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を有効に得られることになる。

ここで、サブフレームにおける各スロットの構成とプリコーディングウエイトＷ０、Ｗ１との対応について説明する。図５は本実施形態における通信信号のサブフレーム構成を示す図、図６は第１の実施形態におけるプリコーディングウエイトの設定例を示す図である。

図５は3GPP Long Term Evolution（以下、ＬＴＥと称する）において採用された次世代移動通信規格のアップリンクのフレームフォーマットの例であり、１つのサブフレームが前半スロットと後半スロットの２つのスロットからなり、それぞれのスロットが７つのシンボルから構成される。各シンボル間にはＣＰが挿入されている。前半スロットは＃０〜＃６、後半スロットは＃７〜＃１３であり、各スロットの中央部（＃３、＃１０）にパイロット信号となるＤＭ−ＲＳが配置される。

第１の実施形態では、図５のようなフレームフォーマットにおいて、図６に示すように、スロット単位で前半スロットと後半スロットにおいて異なるプリコーディングウエイトＷ０、Ｗ１をそれぞれ用いて乗算することで、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行う。これにより、スロット単位と比較的長い時間（例えば０．５ｍｓ）で図１（Ｂ）に示した伝搬路状況を切り替える動作を実現できる。

次に、本実施形態において、図２に示した受信装置と図３に示した送信装置との間で通信する場合の処理手順について、図７を参照しながら以下に説明する。図７は本実施形態における送信装置と受信装置との間の通信に関する全体処理の手順の具体例を示すシーケンス図である。

送信装置（ユーザ端末）は、本実施形態のＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングによる空間ホッピング対応可能であることを示す空間ホッピング対応情報を送信装置に通知する（ステップＳ１）。これを受けて、受信装置（基地局）は、空間ホッピング構成を許可する空間ホッピング許可信号を送信装置に返信する（ステップＳ２）。これに対して、送信装置は、自装置で使用するリソースの割当要求を送信装置に送信する（ステップＳ３）。

次に、受信装置は、割当要求があった送信装置に対して、ホッピングリソース割当部２２０において空間ホッピング用リソースの割り当てを行う（ステップＳ４）。続いて、受信装置は、制御信号生成部２２１においてリソースの割当通知を含む空間ホッピング用制御信号を生成する（ステップＳ５）。そして、受信装置は、生成した空間ホッピング用制御信号を送信ＲＦ部２２２、アンテナ２１１を介して送信装置に送信して通知する（ステップＳ６）。

送信装置は、アンテナ３４２ａ、受信ＲＦ部３４３を介して信号を受信し、制御信号復調部３４４にて制御信号を復調することで受信装置から通知された空間ホッピング用制御信号を検出する（ステップＳ７）。そして、送信装置は、送信信号生成部３４０ａ、３４０ｂにおいて、前述した信号生成手法により、割り当てられたリソースに空間ホッピングを適用した信号を送信するよう送信データをもとに送信信号を生成する（ステップＳ８）。続いて、送信装置は、生成した送信データを含む送信信号をＤＭ−ＲＳとともに送信ＲＦ部３４１ａ、３４１ｂ、アンテナ３４２ａ、３４２ｂを介して受信装置に送信する（ステップＳ９）。

受信装置は、アンテナ２１１、受信ＲＦ・ＦＦＴ部２１２を介して信号を受信し、前記送信信号に対応する受信処理によって、ＤＭ−ＲＳを用いてチャネル推定部２１３で前半スロット及び後半スロットのチャネル推定を行い、チャネル推定結果に基づいて周波数領域等化部２１４での周波数領域等化処理などを行って受信信号を復調し、データ受信を行う。これとともに、誤り訂正復号部２１６にて自身の通知した制御情報をもとに復号処理を実施する（ステップＳ１０、Ｓ１１）。その後、受信装置は、ＣＲＣ検出部２１７にてＣＲＣ検査を行い、ＣＲＣ検出結果がＯＫであればＡｃｋを、ＮＧであればＮａｃｋを示す応答信号を制御信号生成部２２１にて生成する（ステップＳ１２）。そして、受信装置は、生成したＡｃｋまたはＮａｃｋの応答信号を送信ＲＦ部２２２、アンテナ２１１を介して送信し、送信装置にフィードバックする（ステップＳ１３）。

上述した第１の実施形態では、ＣＤＤにより１リソースブロック内で２π位相が変化するよう位相をシフトするとともに、サブフレーム内の前半スロットと後半スロットとでπ異なるプリコーディングウエイトＷ０、Ｗ１をそれぞれ用いて乗算することで、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行う。これによって、同一のリソースブロックへユーザ端末を割り当てた状態で、人為的な周波数変動を付与しつつビーム切替によるホッピング制御が可能であり、スロット単位で伝搬路状況を切り替えて空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。この場合、スケジューラの複雑化やリソースの無駄を防止できるとともに、特定スロットにおいてＳＩＮＲが大幅に低くなる現象を無くすことができ、復調性能の劣化を回避できる。このため、セルラーシステムのアップリンクへの空間ホッピング導入を良好な特性で実現可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、第１の実施形態の動作を一部変更した例であり、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングの方法を変えたものである。空間ホッピング用リソースを割り当てられた送信装置である移動局のユーザ端末は、自装置に割り当てられたリソースブロックのサブフレームにおいて、各データシンボル（ＳＣ−ＦＤＭＡシンボル）で位相シフト量の異なるＣＤＤプリコーディング送信によりデータを送信する。また、ユーザ端末は、各スロットの復調用参照信号ＲＳ（ＤＭ−ＲＳ）を位相シフト量のπ異なるＣＤＤプリコーディング送信として送信する。各データシンボルにおける位相シフト量は、前半スロットと後半スロットの２つのＤＭ−ＲＳを用いて復調可能となるよう付与する。例えば、奇数番目のシンボルと偶数番目のシンボルで交互に位相シフト量がπ異なるように設定する。あるいは、シンボル毎に位相シフト量が段階的に変化するように、前半スロットと後半スロットの２つのＤＭ−ＲＳを線形補間して得られる位相シフト回転量としてもよい。受信装置である基地局は、各ユーザ端末に自ら割り当てたサブフレームについて、ユーザ端末からの信号をスロット単位で復調する。

上記動作により、ＣＤＤプリコーディング送信された信号におけるノッチの位置が各データシンボルで異なるようになるため、空間ダイバーシチ効果と周波数ダイバーシチ効果の両方を得ることができる。

第２の実施形態では、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行う際に、位相シフト量の定義においてスロット番号に応じて付与していたプリコーディングウエイトの値を柔軟に設定している。以下ではこの第１の実施形態との相違点を中心に説明する。送信装置の構成は図３に示した第１の実施形態と同様である。

まず、第１動作例として、上記式（１）に示した位相シフト量の与え方を変更した例を説明する。この第１動作例では、サブフレーム中でデータシンボル毎に式（１）のｍを変更し、奇数シンボルに対しｍ＝０、偶数シンボルに対しｍ＝１としたうえで、ＤＭ−ＲＳについて前半スロット用をｍ＝０、後半スロット用をｍ＝１として送信する。位相シフト量指示部３４６は、上記のようなシンボル毎にπ異なる位相シフト量を指示し、プリコーディング乗算部３３６にてプリコーディングウエイトの乗算を行う。

図８は本発明の第２の実施形態で用いる受信装置の主要部の構成を示すブロック図である。第２の実施形態の受信装置は、図２に示した第１の実施形態の前半スロット用チャネル推定値保存部２１８及び後半スロット用チャネル推定値保存部２１９に代えて、チャネル推定値Ｃ１保存部８１１とチャネル推定値Ｃ２保存部８１２とを備える。また、チャネル推定値マッピング制御部８１３を備えている。その他の構成要素は図２に示した第１の実施形態と同様である。

チャネル推定値Ｃ１保存部８１１、チャネル推定値Ｃ２保存部８１２は、それぞれ、前半スロットのＤＭ−ＲＳ、後半スロットのＤＭ−ＲＳをそれぞれ用いて算出した推定値を保存する。すなわち、チャネル推定値Ｃ１保存部８１１は前半スロットのＤＭ−ＲＳを用いたチャネル推定値Ｃ１を保存し、チャネル推定値Ｃ２保存部８１２は後半スロットのＤＭ−ＲＳを用いたチャネル推定値Ｃ２を保存する。チャネル推定値マッピング制御部８１３は、チャネル推定値Ｃ１保存部８１１、チャネル推定値Ｃ２保存部８１２に対してチャネル推定値の出力を指示する。ここでは、奇数シンボルの復調に際しては周波数領域等化部２１４にチャネル推定値Ｃ１保存部８１１からチャネル推定値Ｃ１を出力し、偶数シンボルの復調に際しては周波数領域等化部２１４にチャネル推定値Ｃ２保存部８１２からチャネル推定値Ｃ２を出力する。

図９は第２の実施形態の第１動作例におけるプリコーディングウエイトの設定例を示す図である。この第１動作例では、図５のようなフレームフォーマットにおいて、図９に示すように、シンボル単位で奇数シンボルと偶数シンボルにおいて異なるプリコーディングウエイトＷ０、Ｗ１をそれぞれ用いて乗算することで、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行う。これにより、シンボル単位と比較的短い時間（例えば０．０７１ｍｓ）で図１（Ｂ）に示した伝搬路状況を切り替える動作を実現できるため、より強くダイバーシチ効果を得られることになる。

次に、第２動作例として、付与する位相シフト量の式を変更した応用例を説明する。この第２動作例では、ＣＤＤにより付与する位相シフト量として、Ｎ点ＤＦＴ出力の第ｋ番目の成分に対し、下記式（２）の位相回転量を付与する（ｋ＝０〜Ｎ−１）。

式（２）において、ｍはスロット番号に応じて付与される値であり、サブフレーム中の前半スロットでは０を、後半スロットでは１を設定する。また、Ｍはサブフレーム中のシンボル番号に応じて付与される値であり、ＬＴＥにおいて検討されているアップリンクのフレームフォーマットの場合、１サブフレームにおいてＭ＝１〜１４となる。

図１０は第２の実施形態の第２動作例におけるプリコーディングウエイトの設定例を示す図である。この第２動作例では、図５のようなフレームフォーマットにおいて、図１０に示すように、ＤＭ−ＲＳを４、１１番目（＃３、＃１０）に配置し、式（２）によってシンボル単位で線形補間した位相シフト量を与えるようなプリコーディングウエイトを設定する。

図１１は第２の実施形態の第２動作例におけるＣＤＤ及びＰＶＳを適用した空間ホッピングの動作例を示す図である。この図１１ではチャネル利得｜ｈ｜²による伝搬路状況が示されている。この場合、サブフレーム内の４、１１番目に配置された２つのＤＭ−ＲＳにおけるチャネル推定値をシンボル単位で線形補間する形になり、図１１に示すように各スロットにおいて伝搬路状況をシンボル毎に段階的に切り替える動作となる。これにより、さらに強くダイバーシチ効果を得られることになる。

上述した第２の実施形態では、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングを行う際、ＳＣ−ＦＤＭＡの各データシンボルで異なるプリコーディングウエイトをそれぞれ用いて乗算する。これによって、同一のリソースブロックへユーザ端末を割り当てた状態で、シンボル単位の短い時間で伝搬路状況を切り替えて空間ダイバーシチ効果及び周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第１の実施形態及び第２の実施形態における空間ホッピング用制御信号の生成方法に関する実施例である。本実施形態では、図７のシーケンス図に示した動作手順により、送信装置は、受信装置に対し自身が空間ホッピング対応の能力を有することを空間ホッピング対応情報の送信などによって事前に通知する。そして、受信装置は、送信装置に対し空間ホッピング構成を許可する旨の空間ホッピング許可信号の送信などによって応答する。

そして、受信装置である基地局は、送信装置であるユーザ端末から割当要求を受け取るなどして送信装置へのリソース割当を実施する際、前記通知内容に基づき、ホッピングの必要なユーザ端末に対して空間ホッピング用リソースの割り当てを行うとともに、空間ホッピング用制御信号を生成して通知する。この空間ホッピング用制御信号としては、周波数ホッピング用の指示ビットを空間ホッピング用の指示ビットに置き換えたものとしたり、あるいは、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとをそれぞれ持つものとし、この指示ビットを含む制御信号を生成する。

図１２は空間ホッピング用制御信号の構成の第１例を示す図であり、（Ａ）は従来手法の制御信号を、（Ｂ）は本実施形態の制御信号をそれぞれ示している。この第１例は、周波数ホッピング用の指示ビットを空間ホッピング用の指示ビットに置き換えた構成である。図１２（Ａ）に示す従来手法の制御信号では、順に、周波数ホッピングフラグ、ＲＢ割当情報、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）・ＲＶ（Redundancy Version）情報などを含む。図１２（Ｂ）に示す本実施形態の第１例の制御信号では、空間ホッピングフラグ、ＲＢ割当情報、ＭＣＳ・ＲＶ情報などを含む。

この場合、送信装置は、受信装置から空間ホッピング構成を許可されている場合は（Ｂ）のフォーマットを想定し、そうでなければ（Ａ）のフォーマットを想定して制御信号を検出する。具体的には、ホッピングフラグの指示する内容について、空間ホッピング構成を許可されている場合、ＲＢ割当情報を図１（Ａ）に示した割り当て例のようにサブフレーム内で両スロット同一の割当と解釈して、本実施形態のＣＤＤ及びＰＶＳを適用した空間ホッピングを適用してデータを送信する。一方、空間ホッピング構成が許可されていない場合、ＲＢ割当情報を図１７（Ａ）に示した割り当て例のように前半スロットと後半スロットで異なる割当と解釈して、周波数ホッピングを適用してデータを送信する。

図１３は空間ホッピング用制御信号の構成の第２例を示す図である。この第２例は、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとの両方を備える構成である。この場合、制御信号に対してＣＲＣを付与する際に、ＣＲＣマスクを空間ホッピング通知用ＣＲＣマスクとして活用するようにする。ＣＲＣマスクは、アップリンクのアンテナ選択用などにも用いられるものである。具体的には、空間ホッピング構成を許可しない場合（空間ホッピングＯＦＦの場合）は、空間ホッピング通知用ＣＲＣマスクの最終ビットを０とし、空間ホッピング構成を許可する場合（空間ホッピングＯＮの場合）は、空間ホッピング通知用ＣＲＣマスクの最終ビットを１とする。これにより、制御信号に空間ホッピングフラグを特に設けなくとも、ＣＲＣマスクを用いて空間ホッピングのＯＮ／ＯＦＦを通知可能である。また、制御信号のデータ量を増やすことなく周波数ホッピングと空間ホッピングの双方の可否を通知することができる。

制御信号において周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとをそれぞれ持つようにした場合、受信装置から送信装置へ制御信号によってリソース割り当て通知を行う際に、両者の指示ビットの組み合わせにより４通りの状態を定義して適宜実施することが可能である。この場合、受信装置は、空間ホッピングと周波数ホッピングとを独立してオンオフ設定し、リソース割り当てを行うことができる。送信装置では、受信装置から通知された制御信号に基づき、周波数ホッピング及び空間ホッピングの指示ビットの組み合わせによって定義された状態に対応させて、ホッピング動作を行うよう送信信号を生成する。

上述した第３の実施形態によれば、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用した空間ホッピングの可否を指示する情報を、制御信号に含めて送信装置へ通知することができる。この際、周波数ホッピング用の指示ビットを空間ホッピング用の指示ビットに置き換えたり、あるいは、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとをそれぞれ持つようにすることで、空間ホッピング及び周波数ホッピングの設定、制御が可能である。よって、空間ダイバーシチ効果や周波数ダイバーシチ効果を得るために限られた制御情報のみとしたロバストな動作が可能である。

なお、空間ホッピング用制御信号の通知に関する変形例として、（１）送信装置からリソース割当要求があった場合に受信装置から送信装置へ常に通知する、（２）受信装置と送信装置の両者でホッピングの実施に関して予め決定しておき、可能な場合は空間ホッピングを行うものとして空間ホッピング用制御信号を通知しない、（３）特に指示が無い場合は空間ホッピングを行うものとし、空間ホッピングを行わない場合のみ空間ホッピング用制御信号を通知する、などの種々の変形実施が可能である。

また、本実施形態では、空間ホッピングと周波数ホッピングのオンオフ設定、並びにリソース割り当てに関して、受信装置において主導的に行って制御信号によって送信装置に指示する構成を示しているが、これらを送信装置において行って受信装置に通知するようにしてもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第１の実施形態の動作を一部変更した例であり、ＣＤＤ及びＰＶＳを適用したプリコーディングの方法を変えたものである。空間ホッピング用リソースを割り当てられた送信装置である移動局のユーザ端末は、自装置に割り当てられたリソースブロックのサブフレームにおいて、各スロットにおけるプリコーディングウエイトで送信アンテナ毎に振幅の異なるＣＤＤプリコーディング送信によりデータを送信する。ここで基地局は、空間ホッピング用リソースに複数ユーザを割り当てる動作とする。そして、各送信アンテナのリソースに付与するプリコーディングウエイトを、前半スロットと後半スロットとでアンテナ間で入れ替える。受信装置である基地局は、各ユーザ端末に自ら割り当てたサブフレームについて、ユーザ端末からの信号をスロット単位で復調する。

上記動作により、ＣＤＤプリコーディング送信された信号における隣接する符号への干渉が、前半スロットと後半スロットとで異なるようになるため、隣接する符号を用い多重された他ユーザ端末に与える干渉をランダム化できる。

図１４は本発明の第４の実施形態で用いる送信装置の主要部の構成を示すブロック図である。第４の実施形態の送信装置は、図３に示した第１の実施形態の位相シフト量指示部３４６に代わり、振幅・位相シフト量指示部１４４６を備え、この振幅・位相シフト量指示部１４４６がプリコーディング乗算部３３６に指示する構成をとる。このときのプリコーディングウエイトの一例を下記式（３）に示す。

ここで、振幅を制御するＡは既定の値または基地局から別途通知される値とする。このときの具体的な動作例を図１５に示す。図１５は第４の実施形態における第１動作例を模式的に示す図である。

この動作例では、例えば第１のアンテナであるＡｎｔ＃０（例えばアンテナ３４２ａ）では遅延時間の長い信号成分の大きさが小さく、第２のアンテナであるＡｎｔ＃１（例えばアンテナ３４２ｂ）では逆に大きいものとする。ここでＡの値を小さく設定し、Ａ＜√（１−Ａ²）とおくと、図１５に示すように後半スロットＳｌｏｔ＃１に比べ前半スロットＳｌｏｔ＃０ではＡｎｔ＃１の遅延時間の長い信号成分に小さな値が乗算されることで、観測される信号成分も小さくなる。これにより、複数ユーザ端末を多重した場合に、時間軸で隣接する他ユーザ端末に与える干渉成分を、前半スロットＳｌｏｔ＃０と後半スロットＳｌｏｔ＃１で異ならせることができ、干渉をランダムにする効果が得られる。例えば、複数ユーザ端末を空間多重する場合に、不適切なプリコーディングウエイトを割り当てられたスロットに空間多重するユーザ端末のＳＩＮＲが劣化し、復調が困難になることがある。これに対し、本実施形態では、上記のように干渉成分をランダム化することによって、空間多重するユーザ端末のＳＩＮＲ低下を軽減できる。

図１６は第４の実施形態における第２動作例を模式的に示す図である。上記第１動作例と同様に、下記式（４）に示すようにプリコーディングウエイトを付与することで、更なる効果を期待できる。

具体的には、本実施形態においてアンテナ間で振幅の異なるプリコーディングウエイトを付与する際、遅延量も合わせて入れ替える動作とする。すなわち、各送信アンテナのリソースに付与するプリコーディングウエイトによる振幅と遅延量とを、前半スロットと後半スロットとでアンテナ間で入れ替える。これにより、複数ユーザ端末を多重した場合に、図１６に示すように時間軸で隣接する他ユーザ端末に与える干渉成分をランダムにする効果が得られる。

なお、上記式（３）や式（４）で記載したプリコーディングウエイトにおいて、Ａ＝１と設定してアンテナ切り替えと同等の動作としてもよい。さらには、第３の実施形態にて記載したように、該当ユーザ端末の送信用にリソースを割り当てる制御情報にて通知する手順としていたが、逆回線すなわち該当ユーザ端末が受信するよう指示されたリソースと関連付けて用いられる該当ユーザ端末の受信用リソースとしてもよい。また、式（３）や式（４）で記載したプリコーディングウエイトを送信タイミング毎に複数用いる動作としてもよい。この動作は、上記数式において、スロット＃０でＷ_0i＝［Ｗ₀ Ｗ₁］を、スロット＃１でＷ_1i＝［Ｗ₁ Ｗ₀］を用いる構成、と表現されるものである。

また、上述した実施形態では、セルラーシステムの移動局から基地局へのアップリンクに適用した例を示したが、適用可能な通信方式であれば、基地局から移動局へのダウンリンクなど、種々の無線通信システムに適宜応用することもできる。

なお、本発明は上記の実施形態において示されたものに限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

上記各実施形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。

また、上記各実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

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

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

本出願は、２００８年８月５日出願の日本特許出願（特願２００８−２０２１２６）、２００８年１２月１９日出願の日本特許出願（特願２００８−３２４６１０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

本発明は、スケジューラの複雑化やリソースの無駄を防止しつつ複数スロットにおいてダイバーシチ効果を得るとともに、特定スロットにおいてＳＩＮＲが大幅に低くなる現象を無くし、復調性能の劣化を回避することが可能となる効果を有し、セルラーシステム等の無線通信システムに適用可能な無線通信装置及び無線通信方法等として有用である。

２１１ アンテナ
２１２ 受信ＲＦ・ＦＦＴ部
２１３ チャネル推定部
２１４ 周波数領域等化部（ＦＤＥ）
２１５ ＩＤＦＴ部
２１６ 誤り訂正復号部
２１７ ＣＲＣ検出部
２１８ 前半スロット用チャネル推定値保存部
２１９ 後半スロット用チャネル推定値保存部
２２０ ホッピングリソース割当部
２２１ 制御信号生成部
２２２ 送信ＲＦ部
３３１ ＣＲＣ付与部
３３２ 誤り訂正符号化部
３３３ 変調部
３３４ Ｓ／Ｐ変換部
３３５ ＤＦＴ部
３３６ プリコーディング乗算部
３３７ サブキャリア配置部
３３８ ＩＦＦＴ部
３３９ Ｐ／Ｓ変換・ＣＰ付与部
３４０ａ、３４０ｂ 送信信号生成部
３４１ａ、３４１ｂ 送信ＲＦ部
３４２ａ、３４２ｂ アンテナ
３４３ 受信ＲＦ部
３４４ 制御信号復調部
３４５ サブキャリア配置指示部
３４６ 位相シフト量指示部
８１１ チャネル推定値Ｃ１保存部
８１２ チャネル推定値Ｃ２保存部
８１３ チャネル推定値マッピング制御部
１４４６ 振幅・位相シフト量指示部

Claims (18)

1. 時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムに用いる無線通信装置であって、
   複数のアンテナに出力する信号に対してプリコーディングウエイトを乗算することにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うものであって、前記プリコーディングウエイトにおいて位相が周波数軸上で循環的に変化するように位相をシフトさせる循環遅延ダイバーシチを用いるプリコーディング乗算部と、
   前記プリコーディング乗算部において付与する位相のシフト量を、自装置の割り当て周波数帯域幅で２π変化するようにし、自装置の割り当てサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで前記位相シフト量がπ異なるように、前記プリコーディング乗算部に対して位相シフト量を指示する位相シフト量指示部と、
   前記プリコーディング処理した信号を含む送信信号を通信相手の受信装置に対して送信する送信部と、
   を備える無線通信装置。
2. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記送信部は、ＳＣ−ＦＤＭＡによる通信を行うものであり、
   前記位相シフト量指示部は、前記位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボル毎に異なるように位相シフト量を指示する無線通信装置。
3. 請求項２に記載の無線通信装置であって、
   前記位相シフト量指示部は、前記位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボルの奇数シンボルと偶数シンボルとでπ異なるように位相シフト量を指示する無線通信装置。
4. 請求項２に記載の無線通信装置であって、
   前記位相シフト量指示部は、前記位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボル毎に段階的に変化するように位相シフト量を指示する無線通信装置。
5. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記プリコーディングによる空間ホッピングを指示するための空間ホッピング情報を含む制御信号を復調する制御信号復調部を備え、
   前記位相シフト量指示部及び前記プリコーディング乗算部は、前記空間ホッピング情報に基づき、送信信号の生成において前記空間ホッピングを実行するためのプリコーディング処理を行う無線通信装置。
6. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記プリコーディングは送信アンテナ間で振幅の異なるプリコーディングウエイトを用いたものである無線通信装置。
7. 請求項１に記載の無線通信装置であって、
   前記プリコーディング乗算部において付与するプリコーディングウエイトの振幅及び遅延量を前記第１のスロットと第２のスロットとで異なるよう与える無線通信装置。
8. 時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムに用いる無線通信装置であって、
   通信相手の送信装置からのプリコーディング処理された信号を受信する受信部と、
   前記受信した受信信号における参照信号を用いて伝搬路のチャネル推定を行うもので、前記送信装置に割り当てたサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで、プリコーディング処理時のプリコーディングウエイトにおける位相のシフト量がπ異なるものを想定し、これらのスロット毎にチャネル推定を行うチャネル推定部と、
   前記各スロットに対応したチャネル推定結果を用いて前記受信した受信信号を復調する復調部と、
   を備える無線通信装置。
9. 請求項８に記載の無線通信装置であって、
   前記受信部は、ＳＣ−ＦＤＭＡによる通信を行うものであり、
   前記チャネル推定部は、前記プリコーディングウエイトにおける位相のシフト量がＳＣ−ＦＤＭＡシンボル毎に異なるものを想定し、各ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対応する位相シフト量に応じたチャネル推定を行い、
   前記復調部は、前記ＳＣ−ＦＤＭＡシンボルに対応したチャネル推定結果を用いて前記受信信号を復調する無線通信装置。
10. 請求項８に記載の無線通信装置であって、
    前記送信装置に対して前記プリコーディングによる空間ホッピングを指示するための空間ホッピング情報を含む制御信号を生成する制御信号生成部を備える無線通信装置。
11. 請求項１０に記載の無線通信装置であって、
    前記制御信号は、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとを置き換えた構成である無線通信装置。
12. 請求項１０に記載の無線通信装置であって、
    前記制御信号は、周波数ホッピング用の指示ビットと空間ホッピング用の指示ビットとの両方を備え、当該制御信号にＣＲＣを付与する際のＣＲＣマスクを空間ホッピング通知用ＣＲＣマスクとして用いたものである無線通信装置。
13. 請求項８に記載の無線通信装置であって、
    前記チャネル推定部は、前記プリコーディングウエイトにおける振幅が送信アンテナ毎に異なるものを想定しチャネル推定を行う無線通信装置。
14. 請求項８に記載の無線通信装置であって、
    前記チャネル推定部は、前記プリコーディングウエイトにおける振幅及び遅延量が前記第１のスロットと第２のスロットとで異なるよう与えられたものと想定しチャネル推定を行う無線通信装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の無線通信装置を備える無線通信基地局装置。
16. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の無線通信装置を備える無線通信移動局装置。
17. 時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    複数のアンテナに出力する信号に対してプリコーディングウエイトを乗算することにより所定のビームを形成するためのプリコーディングを行うプリコーディング乗算ステップと、
    前記プリコーディング処理した信号を含む送信信号を通信相手の受信装置に対して送信する送信ステップと、を有し、
    前記プリコーディング乗算ステップにおいて、前記プリコーディングウエイトにおける位相が周波数軸上で循環的に変化するように位相をシフトさせる循環遅延ダイバーシチを用い、前記位相のシフト量を、自装置の割り当て周波数帯域幅で２π変化するようにし、自装置の割り当てサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで前記位相シフト量がπ異なるようにする無線通信方法。
18. 時間的に連続配置された第１のスロット及び第２のスロットを有するサブフレーム単位で送信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    通信相手の送信装置からのプリコーディング処理された信号を受信する受信ステップと、
    前記受信した受信信号における参照信号を用いて伝搬路のチャネル推定を行うもので、前記送信装置に割り当てたサブフレーム内の第１のスロットと第２のスロットとで、プリコーディング処理時のプリコーディングウエイトにおける位相のシフト量がπ異なるものを想定し、これらのスロット毎にチャネル推定を行うチャネル推定ステップと、
    前記各スロットに対応したチャネル推定結果を用いて前記受信した受信信号を復調する復調ステップと、を有する無線通信方法。
    

Images