JPWO2010016355A1 - 無線通信システム、制御局装置および端末装置 - Google Patents

Abstract

方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替える。制御局装置と端末装置との間で、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して無線通信を行なう無線通信システムであって、前記制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、前記端末装置に対してアクセス方式を通知し、前記端末装置は、前記通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なう。

Description

本発明は、制御局装置と端末装置との間で、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して無線通信を行なう技術に関する。

近時、第３．９世代の携帯電話の無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）システムの標準化が収束し始め、最近ではＬＴＥシステムをより発展させた第４世代の無線通信システムであるＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced、「ＩＭＴ−Ａ」とも呼称する。）の標準化が開始された。ＬＴＥ−Ａでは、低モビリティユーザをターゲットに更なる伝送効率の改善が期待されている。ＬＴＥシステムでは、ダウンリンク（基地局装置から端末装置への通信）において、既にシングルユーザＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）技術が採用されることが決定しており、ＬＴＥ−Ａでは更にアンテナ数を増やすことにより伝送効率を改善することが提案されている。

一方、アップリンクでは、端末装置の高出力アンプ（ＨＰＡ：High Power Amplifier、以下、「ＨＰＡ」と呼称する。）の負担を重要視し、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）特性のよいＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing、「ＳＣ−ＦＤＭＡ」とも呼称される。）が通信方式として採用された。そして、消費電力の増大を懸念してシングルユーザＭＩＭＯについて採用は見送られた。

ＬＴＥ−Ａシステムでは、伝送効率の改善を狙いアップリンクにおいてもＭＩＭＯ技術を採用することが想定されるが、ＭＩＭＯを使用するときはＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を適用することが提案されている。これは、ＯＦＤＭ方式を用いた場合、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）と呼ばれる最尤判定法が実現可能な演算量で使用可能となり、最良の受信性能が得られるためと考えられる。

また、特許文献１および２では、アクセス方式を切り替える例が開示されている。具体的には、マルチキャリア信号の代表であるＯＦＤＭとシングルキャリア信号のＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（文献中では、「ＳＣ−ＦＤＭ」と記載されている。）を切り替える方法が提案されている。更に切り替えを行なう際の基準として、ＨＰＡの飽和電力に対する余裕（ＰＨ：Power Headroom、以下、「ＰＨ」と呼称する。）を基準値とし、この基準値に基づいてアクセス方式の切り替えを行なうことが提案されている。
特開２００７−１５１０５９号公報 国際公開第ＷＯ／２００８０５７９６９号パンフレット

しかしながら、例えば、特許文献２に示されるＰＨに従って、ＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとの切り替えを行なうことは、送信電力制御と同時に切り替えを行なうことを意味する。このような切り替え方法では、比較的ゆっくりとした伝搬路の時間変動には対応は可能であるものの、フレーム単位で生じるような高速な時間変動には応答することが容易ではなく、効率的な切り替えを行なうことが難しいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることができる無線通信システム、制御局装置および端末装置を提供することを目的とする。

（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の無線通信システムは、制御局装置と端末装置との間で、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して無線通信を行なう無線通信システムであって、前記制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、前記端末装置に対してアクセス方式を通知し、前記端末装置は、前記通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、端末装置に対してアクセス方式を通知し、端末装置は、通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることが可能となる。

（２）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記制御局装置は、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報を前記端末装置に対して通知し、前記端末装置は、前記通知されたランク情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、制御局装置は、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報を端末装置に対して通知し、端末装置は、通知されたランク情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、ランクとアクセス方式とを対応させることによって、多数のプリコーディング方法を定義する必要が無くなり、制御情報量を削減することが可能となる。その結果、効率的に通信を行なうことが可能となる。

（３）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記制御局装置は、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報を前記端末装置に対して通知し、前記端末装置は、前記通知されたアンテナ数情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、制御局装置は、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報を端末装置に対して通知し、端末装置は、通知されたアンテナ数情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、各ランクや各アンテナ本数に対して、すべてのアクセス方式を設定する必要が無くなり、アクセス方式の効率的な切り替えを行なうことが可能となる。また、アンテナ本数を考慮してアクセス方式を決定することができるので、端末装置における省電力化を図ることが可能となる。また、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、アクセス方式を通知するので、制御情報量を削減することが可能となる。

（４）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記制御局装置は、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報を前記端末装置に対して通知し、前記端末装置は、前記通知された送信ダイバーシチ情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、制御局装置は、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報を端末装置に対して通知し、端末装置は、通知された送信ダイバーシチ情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、送信ダイバーシチの種類とアクセス方式とを対応付けることによって、送信ダイバーシチの種類毎にそれぞれのアクセス方式を定義する必要が無くなり、アクセス方式の効率的な切り替えを行なうことが可能となる。これにより、通信の状況に応じたアクセス方式の切り替えを行なうことが可能となる。

（５）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記送信ダイバーシチ情報は、使用する送信ダイバーシチの方法が、オープンループであるか、またはクローズドループであるかを特定する情報を含むことを特徴としている。

このように、使用する送信ダイバーシチの方法が、オープンループであるか、またはクローズドループであるかを特定する情報を含むので、通信の状況に応じたアクセス方式の切り替えを行なうことが可能となる。

（６）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記制御局装置は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）送信がシングルユーザＭＩＭＯであるか否かを示す情報を前記端末装置に対して通知し、前記端末装置は、前記通知されたＭＩＭＯの送信方法の情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、制御局装置は、ＭＩＭＯ送信がシングルユーザＭＩＭＯであるか否かを示す情報を端末装置に対して通知し、端末装置は、通知されたＭＩＭＯの送信方法の情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して制御局装置と無線通信を行なうので、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることが可能となる。

（７）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記制御局装置は、プレコーディングマトリックスを用いて、前記通知を行なうことを特徴としている。

このように、プレコーディングマトリックスを用いて、前記通知を行なうので、送信側で伝搬路の状況が分かる場合は、受信側で合成した結果の利得ができるだけ大きくなるように、送信アンテナ間で符号化することができる。

（８）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記制御局装置は、使用する周波数を示す周波数情報を前記端末装置に対して通知し、前記端末装置は、前記通知された周波数情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、制御局装置は、使用する周波数を示す周波数情報を端末装置に対して通知し、端末装置は、通知された周波数情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、周波数の割り当て方とアクセス方式とを対応付けることによって、周波数の割り当て方のそれぞれに対してアクセス方式を定義する必要が無くなり、アクセス方式の効率的な切り替えを行なうことが可能となる。また、制御局装置から端末装置に対してアクセス方式を通知する必要が無いため、制御情報量の削減を図ることが可能となる。

（９）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記周波数情報は、使用する周波数に連続性があるか否かを示す情報を含むことを特徴としている。

このように、周波数情報は、使用する周波数に連続性があるか否かを示す情報を含むので、周波数の割り当て方とアクセス方式とを対応付けることによって、周波数の割り当て方のそれぞれに対してアクセス方式を定義する必要が無くなり、アクセス方式の効率的な切り替えを行なうことが可能となる。

（１０）また、本発明の無線通信システムにおいて、前記複数のアクセス方式は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）またはＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（DFT-S-OFDM with Spectrum Division Control、またはClustered SC-FDMA）のうち、少なくとも２つであることを特徴としている。

このように、複数のアクセス方式は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ、ＯＦＤＭまたはＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭのうち、少なくとも２つであるので、複数のアクセス方式を切り替えて通信を行なうことが可能となる。

（１１）また、本発明の制御局装置は、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して端末装置との間で無線通信を行なう制御局装置であって、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報、または使用する周波数を示す周波数情報のいずれか一つを用いて、前記端末装置に対してアクセス方式を通知することを特徴としている。

このように、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報、または使用する周波数を示す周波数情報のいずれか一つを用いて、前記端末装置に対してアクセス方式を通知するので、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることが可能となる。

（１２）また、本発明の端末装置は、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して制御局装置との間で無線通信を行なう端末装置であって、前記制御局装置から通知された、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報、または使用する周波数を示す周波数情報のいずれか一つに従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴としている。

このように、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して制御局装置との間で無線通信を行なう端末装置であって、前記制御局装置から通知された、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報、または使用する周波数を示す周波数情報のいずれか一つに従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることが可能となる。

本発明によれば、制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、端末装置に対してアクセス方式を通知し、端末装置は、通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることが可能となる。

本実施形態に係る端末装置に適用される送信装置の概略構成を示すブロック図である。

１００−１〜１００−ｙ スクランブル部
１０１−１〜１０１−ｙ 変調部
１０２−１〜１０２−ｙ ＤＦＴ部
１０３−１〜１０３−ｙ 選択部
１０４ レイヤマップ部
１０５ プレコーディング部
１０６−１〜１０６−４ リソースマップ部
１０７−１〜１０７−４ ＯＦＤＭ信号生成部

次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態では、アクセス方式の切り替えとして、マルチキャリアの代表的なものとしてＯＦＤＭ、シングルキャリア方式の代表的な方式としてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ、マルチキャリア方式とシングルキャリア方式の中間的な性質をもつＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Ｃ−ＳＣと称する。詳細については後述する。）を使用する。実施形態では、これらをアクセス方式が異なるものとして説明するが、通信方式の違いとして定義することも可能であり、どちらとして考えても本発明の範囲に含まれる。ただし、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭのサブセット(一部)として考えることも可能である。

また、本実施形態では、同時に送信可能なストリーム数をランク（Rank）と呼称する。また、このランクの通知に使用する情報をランクインディケータ（ＲＩ：：Rank Indicator）と呼称する。各実施形態では、複数の端末装置が同時に異なる周波数を用いて基地局にアクセスするアップリンクを想定しているが、本発明は、それらに限定されるものではない。また、アクセスする単位をリソースブロック（ＲＢ：Resource Block）と呼称する。リソースブロックは、２以上の連続するサブキャリアで構成されるものとする。また、基地局は、制御局装置を構成し、移動局は、端末装置を構成する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態では、ＭＩＭＯのＲａｎｋでアクセス方式を通知する。本実施形態では、端末装置が使用する送信アンテナ数を４、つまり、送信可能な最大のランクを４とし、基地局側の受信装置の受信アンテナ数を４とする。本実施形態における基地局側の受信アンテナ数は４としたが、４ストリーム以上の信号を分離できる状態であれば、その数に制限はない。また、本実施形態では、連続したサブキャリア、あるいは、連続したＲＢを使用する場合を想定している。

本実施形態では、伝搬路のランクによってアクセス方式を切り替える例を示す。切り替えるアクセス方式はＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭである。ランクの決定に際しては、伝搬路行列の固有値や伝搬路の品質（ＳＮＲ：Signal to Noise power Ratio）などによって決定するが、本実施形態では伝搬路の品質のみで決定する場合を示す。品質を決定する際は、各端末装置から送信される既知のリファレンス信号であるＳＲＳ（Sounding Reference Signal）を受信して基地局が決定する。

次の（表１）は、ＳＮＲに対するランクを示す表である。

（表１）において、Ｘ１からＸ４はＳＮＲからランクを決定するための閾値であり、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３の関係を満たしているものとする。

（表２）は、ランクに対するアクセス方式を示す表である。

（表２）における本実施形態の特徴的要素はランク１に対して、アクセス方式としてＯＦＤＭが選択されず、異なるアクセス方式であるＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択することである。これは、ＬＴＥ−ＡではＬＴＥとの後方互換性を保たなければならない、すなわち、ＬＴＥ−Ａであっても必ずＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをサポートすることが決まっており、この場合にランク１にＯＦＤＭを定義するとランク１の伝送モードが複数となるためである。これにより、ランク１のＯＦＤＭを定義する必要がなくなり、効率的な切り替えが可能になる。また、基地局から端末装置にアクセス方式を通知する必要がないため、制御データの削減に貢献できる。

（表１）に示すようなランクの選択と、（表２）に示すようなランクによるアクセス方式の選択を行なった場合、ＳＲＳ信号から算出されるＳＮＲが低い領域、すなわち、大きな送信電力が必要な領域では、ＰＡＰＲ特性のよいＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが使用されており、非特許文献２に示す切り替え基準と似たような効果を副次的に得ることもできている。

図１は、本実施形態に係る端末装置に適用される送信装置の概略構成を示すブロック図である。ただし、説明を簡単にするため、本発明を説明するために必要となる最小限のブロックを示している。図１においては、１００から１０３のブロックをｙ個示している。これは、異なる物理チャネルを同時にｙ個多重することが可能であることを意味する。言い換えると、図１には記載しない誤り訂正や再送制御を施す単位と考えることができる。

スクランブル部１００−１〜１００−ｙは、データに対しランダム性を加えるため、あるいは、データの秘匿性を加えるためにスクランブルを施す。変調部１０１−１〜１０１−ｙは、ＱＰＳＫ等の変調を行なう。ＤＦＴ部１０２−１〜１０２−ｙは、複数のデータに対してＤＦＴを行なう。選択部１０３−１〜１０３−ｙは、ＤＦＴ部１０２−１〜１０２−ｙの出力と変調部１０１−１〜１０１−ｙの出力を制御情報Ａにより選択する。

制御情報Ａは、基地局から通知されるランクによって決定される。本実施形態では、ランク情報が２から４の場合は、変調部１０１−１〜１０１−ｙの出力を選択する信号となり、ランク情報が１の場合は、ＤＦＴ部１０２−１〜１０２−ｙの出力を選択する信号となる。なお、以下の説明では、説明を簡単にするためｙ＝１とする。

レイヤマップ部１０４は、入力されるデータｓ（ｉ）を（ｎ＋１）レイヤのデータｄｎ（ｉ）（本実施形態では、ｎ＝０、１、２、３）に変換する。ここで、レイヤとは、ランクが２以上の場合は、ランク数と同一であるとし、ランクが１の場合はアンテナ数と同一であるとする。式（１）にランク毎にｓとｄの関係を示す。

式（１）のうち、どの式を使用するかについては制御情報Ａで入力されるランク情報で決定される。

プレコーディング部１０５は、アンテナストリーム間でダイバーシチ効果を取れるようにプレコーディングを行なう機能を有する。本実施形態では、ランクが３以下の場合にダイバーシチ効果が取れるように符号化を行なう。また送信ダイバーシチとしては事前情報の必要がないオープンループの送信ダイバーシチの一つであるＣＤＤ（Cyclic Delay Diversity）を例にとって説明する。

プレコーディング部１０５の出力をｇｎ（ｉ）とし、ランク毎にｄｎ（ｉ）とｇｎ（ｉ）の関係を式（２）に示す。

ランク１のＣＤＤについては、アクセス方式がＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭのため、ランク１の式中の位相回転の指数部に含まれる自然数ｍによる除算は、周期を遅くするために挿入されている。ｍの適切な値は、使用するサブキャリア数やＲＢ数に応じて決定するのがよいが、予め大きな値に設定しても問題ない。また、どの式を使用するかについては制御情報Ａで入力されるランク情報で決定される。

リソースマップ部１０６−１〜１０６−４は、プレコーディングされたデータを使用するＯＦＤＭのサブキャリアにマッピングする。その後ＯＦＤＭ信号生成部１０７−１〜１０７−４でＯＦＤＭ信号にして、それぞれに接続されるアンテナポートから出力する。同じブロックが４つあるのは、送信アンテナを４つ想定しているためである。

以上、第１の実施形態で示したようにランクとアクセス方式とを対応させることにより、多数のプリコーディング方法を定義する必要が無くなる。その結果、制御情報量を削減することができるため、効率的に通信を行なうことができる。

以上説明した第１の実施形態では、連続するサブキャリアやＲＢを使用する場合を想定した。しかしながら、より信号の伝送特性を改善するには周波数選択ダイバーシチ効果（各端末装置が品質の良いサブキャリアやＲＢを選択する）を考慮した方がよい。ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号は、連続するサブキャリアやＲＢを使用する。従って、ＯＦＤＭ信号が使用するサブキャリアやＲＢを自由に選択するようにした場合、アクセス方式を切り替える際は、使用するサブキャリアやＲＢも切り替えなければならない。すなわち、アクセス方式の切り替えタイミングと周波数資源の使用の切り替えを同時に行なわなくてはならない。

ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを周波数領域に自由に配置する方法として、Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭという方法が提案されている。Ｃｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、同じ技術に対してＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＳＣ−ＦＤＭＡ、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ ｗｉｔｈ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ、ダイナミックスペクトル制御ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭなどと様々な呼び方がある。本明細書では、以下、「Ｃ−ＳＣ」と呼称する。

このＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭは、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を生成する際、周波数領域の複数のサブキャリアやＲＢをグループ化し、グループ化した単位で周波数領域に割り当てる方法である。グループ化の単位を細かくするほど、配置に際しての自由度が増すが、ＰＡＰＲ特性が劣化するといった問題を持っている。ただし、ＰＡＰＲ特性は同じサブキャリア数のＯＦＤＭ信号より悪化することはない。Ｃ−ＳＣにおいて、連続したサブキャリアやＲＢを割り当てることで、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号と同じになるため、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭと非常に互換性が高い方式ということができる。（表３）は、ランクに対するアクセス方式を示す表である。ここでは、ランクに応じてＯＦＤＭ信号とＣ−ＳＣ信号を切り替える場合を示す。

（表２）に対するメリットは、先にも示したように周波数領域で比較的自由に信号を配置できることである。また、Ｃ−ＳＣはＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭと互換性があるため、送信ダイバーシチ等の方法も同じものを設定すればよい。従ってＰＡＰＲ特性がよいことが必要となる通信領域、例えばセルエッジで高出力の信号が必要な領域では、Ｃ−ＳＣに連続したサブキャリアやＲＢを割り当てることで、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を使用することも可能になる。

ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣ−ＳＣを比較するとＲＢの配置が違うことのみである。即ち、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭはＣ−ＳＣのサブセット（一使用例）として考えることができる。よって、制御局装置においてＲＢの配置を制御することで、(表３)には、明示的ではないが、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭをアクセス方式として選択することができる。従って、（表３）は（表２）の構成をも包含していると考えることができる。この考え方を表にすると（表４）のような記載になる。

送信機の構成は、図１で示したものと同じであり、リソースマップ部１０６が基地局に指定された周波数領域にデータを割り当てることになる。本実施形態では、ランクによらず送信アンテナ本数を一定（４本）として示したが、端末装置からの送信であるアップリンクの通信においては、消費電力の観点から送信アンテナ数は少ない方が好ましい。従って、ランクに応じて更にアンテナ本数を変更することも可能である。言い換えればランクの通知の代わりに送信アンテナ本数を通知することによっても、同じ効果を発揮できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、ダイバーシチの条件でアクセス方式ＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ、Ｃ−ＳＣを切り替える。本実施形態では、端末装置が使用する送信アンテナ数を２、つまり送信可能な最大のランクを２とし、基地局側の受信装置は受信アンテナ数を２とする。本実施形態における基地局側の受信アンテナ数は２としたが、２ストリーム以上の信号を分離できる状態であれば、その数に制限はない。

本実施形態では、送信ダイバーシチの方法、具体的にはオープンループ（ＯＰＴｘＤ）なのかクローズドループ（ＣＬＴｘＤ）なのかによってアクセス方式を切り替える例を示す。切り替えるアクセス方式はＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（あるいはＣ−ＳＣ）である。

オープンループの送信ダイバーシチとは、送信側で受信側の伝搬路状況が把握できない場合に使用する送信ダイバーシチである。一方、クローズドループでは送信側で受信側の伝搬路状況を把握し、その伝搬路に則した処理を送信側で行なう事で、より送信ダイバーシチ利得を向上できる方法である。（表５）は、送信ダイバーシチの方法に対するアクセス方式を示す表である。

（表５）における本実施形態の特徴的要素は、ＯＰＴｘＤに対して、アクセス方式としてＯＦＤＭが選択されず、逆にＣＬＴｘＤではＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが選択されないことである。これにより、送信ダイバーシチの方法毎にそれぞれのアクセス方式を定義する必要がなくなり、効率的な切り替えが可能になる。例えば、高速移動ユーザはＯＰＴｘＤのみを選択すれば良く、高速移動時に急激な送信電力の増加が起こった場合でも、ＰＡＰＲ特性のよりＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを選択しているため、信号が歪む可能性を低く抑えることが可能になる。また、実施形態１と同様に基地局から端末装置にアクセス方式を通知する必要がないため、制御データの削減に貢献できる。表３にも示しているがＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭの領域についてはＣ−ＳＣとし、実施形態１と同様に、必要に応じてＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号として処理することも可能である。

このように、送信ダイバーシチでアクセス方式を切り替えることで簡潔で状況に応じたアクセス方式の切り替えが可能になる。表（４）には、Ｒａｎｋもあわせて記しているが、特にアクセス方式を選択する上では関係していない場合を示している。

送信機の構成は、図１で示したものと同じであり、制御情報Ａが送信ダイバーシチの方法により決定されることになる。ただし、レイヤマップ部、プレコーディング部にはランク情報も入力される必要がある。また、１０６、１０７は送信アンテナが２本であることを前提としているため、１０６−１と１０６−２、１０７−１と１０７−２になる。

また、ＬＴＥ−ＡではＬＴＥでサポートされるＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを使用することは決定している。このような前提でＭＩＭＯシステムを新たに検討し、異なるユーザが同時にアクセスするＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯと称する。）を検討する際は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号をサポートできるＭＩＭＯを想定しておく方が好ましい。一方で、ＭＩＭＯシステムではＯＦＤＭ信号を使用するほうが受信機の構成を工夫することで特性がよくなると言われている。従って、単一の端末がＭＩＭＯを行なう場合（ＳＵ−ＭＩＭＯ：Ｓｉｎｇｌｅ−Ｕｓｅｒ ＭＩＭＯと称する。）はできるだけ、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭを使用することが好ましい。

従って、このような要求を満たすためには、表６のようにアクセス方式を設定することも考えられる。ただし、完全に２つのモードのユーザが同一のＲＢを使用しないように限定するには、制御局はＲＢの使用について制御する必要がある。

通常のシステムでは、ＭＵ−ＭＩＭＯを使用するのか、ＳＵ−ＭＩＭＯを使用するのかについて、明示的に通知する場合は、少ない。従って、本実施形態を実現する際は、１つの制御データ単位で、Ｒａｎｋ２のＭＩＭＯを指定した場合は、ＳＵ−ＭＩＭＯ、異なる２つの制御データ単位で結果的にＭＩＭＯになることを指定した場合は、ＭＵ−ＭＩＭＯによるアクセス方式を選択する。Ｒａｎｋが１の場合は、別途あらかじめ設定したアクセス方式を選択することになる。例えば、Ｒａｎｋ１のアクセス方式をＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとすると、ＳＵ−ＭＩＭＯのＲａｎｋ２のみ、ＯＦＤＭが選択されることになる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態では、ＭＩＭＯのＲａｎｋと送信アンテナ本数でアクセス方式、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭとＣ−ＳＣのＴｘＤを切り替える。本実施形態では、端末装置が使用する最大の送信アンテナ数を４、つまり送信可能な最大のランクを４とし、基地局側の受信装置は受信アンテナ数を４とする。本実施形態における基地局側の受信アンテナ数は４としたが、４ストリーム以上の信号を分離できる状態であれば、その数に制限はない。

本実施形態では、伝搬路のランクと送信に使用するアンテナ数によってアクセス方式を切り替える例を示す。切り替えるアクセス方式はＯＦＤＭとＣ−ＳＣとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭである。

（表７）は、ランクとアンテナ本数に対応したアクセス方式を示す表である。この表においては、ランク３は定義していない。

（表７）で示される本実施形態の特徴は、ランクとアンテナ本数からアクセス方式を選択していることである。同じランク（表の４行目、５行目）でもアクセス方式が異なることもあれば、同じアンテナ本数（表の３行目、５行目）でもアクセス方式が異なる場合がある。これにより、各ランクや各アンテナ本数に対して、全てのアクセス方式を設定する必要がなくなり、アクセス方式の効率的な切り替えが可能になる。また、アンテナ本数も考慮してアクセス方式を決定しているため、端末装置の省電力化には大きく貢献できる。第１および第２の実施形態同様に基地局から端末装置にアクセス方式を通知する必要がないため、制御データの削減に貢献できる。

送信機の構成は、図１で示したものと同じであり、制御情報Ａがランク、アンテナ本数により決定されることになる。ただし、レイヤマップ部、プレコーディング部にはランク情報も入力される必要がある。

なお、第１および第３の実施形態において、ランクの低い状態では、ＰＡＰＲ特性のよいアクセス方式を選択している。これは、通常、ランクが低い状態では伝送路の品質が劣悪であることが想定され、送信電力を高くする必要がある場合が多いと想定されるため、ＰＡＰＲの低いアクセス方式を選択することに意義があるためである。この実施形態ではＲａｎｋとアンテナ数からアクセス方式を制御する場合を示したが、Ｒａｎｋとアンテナ数を合わせたり、アンテナ数だけで制御したりすることも可能である。

［第４の実施形態］
第４の実施形態では、ＲＢの割り当て方でアクセス方式、ＯＦＤＭとＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭを切り替える。本実施形態では、端末装置が使用する送信アンテナ数を２、つまり送信可能な最大のランクを２とし、基地局側の受信装置は受信アンテナ数を２とする。本実施形態における基地局側の受信アンテナ数は２としたが、２ストリーム以上の信号を分離できる状態であれば、その数に制限はない。

本実施形態では、サブキャリアあるいはＲＢの割り当て方（周波数資源の割り当て方）に従って、アクセス方式を切り替える例を示す。切り替えるアクセス方式はＯＦＤＭ（あるいはＣ−ＳＣ）とＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭである。（表８）は、サブキャリアあるいはＲＢの割り当て方に対するアクセス方式を示す表である。

（表８）における本実施形態の特徴的要素は、周波数資源の割り当て方が非連続の場合に、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭが選択されず、逆に連続の場合にＯＦＤＭ（Ｃ−ＳＣ）が選択されないことである。これにより、周波数資源の割り当て方それぞれに対しアクセス方式を定義する必要がなくなり、効率的な切り替えが可能になる。第１および第２の実施形態同様に基地局から端末装置にアクセス方式を通知する必要がないため、制御データの削減に貢献できる。

ここで、周波数資源の割り当て方については、実際に配置される際、非連続・連続としているが、これに限るわけではない。通常、基地局から端末装置に対して、周波数資源の割り当てが通知される。この通知の方法に、非連続な周波数資源を通知する場合と、連続な周波数資源を通知する場合で異なる制御信号のフォーマットを使用する場合がある。この様な場合は、実際の配置の連続性ではなく、どちらのフォーマットを使用して通知したかによって、アクセス方式を決定するとしても、同様の効果を得ることが可能になる。

例えば、ＬＴＥでは、制御信号のフォーマット（ＤＣＩ：Downlink Control Information）として、連続の帯域を割り当てるＦｏｒｍａｔ０と離散的な割り当てが可能なＦｏｒｍａｔ１がある。ＬＴＥではＦｏｒｍａｔ１はダウンリンクの割り当て情報であるが、このようなフォーマットをアップリンクでも用意し（仮に、「Ｆｏｒｍａｔ０’」とする）、Ｆｏｒｍａｔ０で使用帯域を通知されるか、Ｆｏｒｍａｔ０’で通知されるかによりアクセス方式を変更する。このような処理により、実際の配置とは関係なくアクセス方式を選択することも可能である。

送信機の構成は、図１で示したものと同じであり、制御情報Ａが周波数資源の割り当て方や周波数資源を通知する制御信号のフォーマットにより決定されることになる。ただし、レイヤマップ部、プレコーディング部にはランク情報も入力される必要がある。また、１０６、１０７は送信アンテナが２本であることを前提としているため、１０６−１と１０６−２、１０７−１と１０７−２になる。本実施形態で示した表には、Ｒａｎｋもあわせて記しているが、特にアクセス方式を選択する上では関係はしてない場合を示している。

［第５の実施形態］
第５の実施形態では、アクセス方式の通知を行なう際に、ＰＭＩを使用する。第１の実施形態において、プレコーディングの方法として簡単なＣＤＤを用いる場合について示した。ＣＤＤは、送信側で受信側の伝搬路の状況が未知の場合は、送信ダイバーシチとして有効な方法であるが、送信側で受信側の伝搬路の状況がある程度把握できる場合は、十分な送信ダイバーシチ利得を得るための賢明な方法とは言えない。

送信装置で伝搬路の状況がわかる場合は、受信側で合成した結果の利得ができるだけ大きくなるように、送信アンテナ間で符号化する方法が提案されている。本実施形態で、この符号化の際使用する行列を、プレコーディングマトリックス（ＰＭ：Precoding Matrix）と呼ぶ。この符号化は、伝搬路が完全に既知であれば、伝搬路の周波数応答を使用することになるが、実際のシステムでは制御情報量の制約から、複数のＰＭを用意し、その中から選択するといった方法が取られる。

３つの異なるストリーム（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）を４つのアンテナから送信する場合（a１、ａ２、ａ３、ａ４）から送信する場合、ＰＭは、式（３）の右辺の最初の行列のようになる。

この場合、ＰＭは４行３列の行列である。一般的に、Ｈ行Ｇ列で、ＰＭが設定された場合、送信アンテナ数がＨ、データのストリーム数、すなわち、ランクがＧと特定することができる。第１から第４の実施形態では、ランクが直接基地局から送信される例について示したが、このようにＰＭやＰＭを示すＰＭＩ（PM Indicator）が通知される場合は、ＰＭやＰＭＩから判定することも可能である（本実施形態の場合、ＰＭの列数からランクを判断する）。

例えば、（表９）に示すような、ＰＭとＰＭＩとの対応表を基地局と端末装置で共有しておき、基地局からＰＭＩを通知し、端末装置は通知されたＰＭＩに基づいてＰＭを選択し、選択したＰＭを用いて送信信号を生成する。ここで、ＰＭＩが０および１のときのＰＭはランクが１の場合のＰＭであり、ＰＭＩが２および３のときのＰＭはランクが２の場合のＰＭである。

このとき、例えば、（表２）の代わりに（表１０）を用いることができる。

また、第３の実施形態では、使用するアンテナ数が直接基地局から送信される例について示したが、このようにＰＭを示すＰＭＩが通知される場合は、ＰＭＩから判定することも可能である。なお、本実施形態の場合、ＰＭの行数からアンテナ数を判断する。例えば、（表１１）に示すようなＰＭとＰＭＩおよびＲＩとの対応表を基地局と端末装置で共有しておき、基地局からＰＭＩとＲＩとを通知し、端末装置は通知されたＰＭＩとＲＩとに基づいてＰＭを選択し、選択したＰＭを用いて送信信号を生成する。ここで、ＲＩが１であり、ＰＭＩが０および１のときのＰＭは、アンテナ数が１の場合のＰＭであり、それ以外の組合せの場合のＰＭはアンテナ数が２の場合のＰＭである。

このとき、例えば、（表１２）を用いてアクセス方式を決定する。

ただし、ＰＭに０等の無効な値が行あるいは列に挿入されるようなフォーマットで通知される場合は、有効な値のみを考慮しランクを判定しなければならない。

以上説明したように、本実施形態によれば、制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、端末装置に対してアクセス方式を通知し、端末装置は、通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、方 ただし、ＰＭに０等の無効な値が行あるいは列に挿入されるようなフォーマットで通知される場合は、有効な値のみを考慮しランクを判定しなければならない。

以上説明したように、本実施形態によれば、制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、端末装置に対してアクセス方式を通知し、端末装置は、通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択するので、方式の異なるアクセス方式を効率的に切り替えることが可能となる。

Claims (12)

1. 制御局装置と端末装置との間で、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して無線通信を行なう無線通信システムであって、
   前記制御局装置は、アクセス方式を間接的に指定する情報を用いて、前記端末装置に対してアクセス方式を通知し、
   前記端末装置は、前記通知された情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記制御局装置は、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報を前記端末装置に対して通知し、
   前記端末装置は、前記通知されたランク情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記制御局装置は、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報を前記端末装置に対して通知し、
   前記端末装置は、前記通知されたアンテナ数情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記制御局装置は、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報を前記端末装置に対して通知し、
   前記端末装置は、前記通知された送信ダイバーシチ情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記送信ダイバーシチ情報は、使用する送信ダイバーシチの方法が、オープンループであるか、またはクローズドループであるかを特定する情報を含むことを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
6. 前記制御局装置は、ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）送信がシングルユーザＭＩＭＯか否かを示す情報を前記端末装置に対して通知し、
   前記端末装置は、前記通知されたＭＩＭＯの送信方法の情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
7. 前記制御局装置は、プレコーディングマトリックスを用いて、前記通知を行なうことを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載の無線通信システム。
8. 前記制御局装置は、使用する周波数を示す周波数情報を前記端末装置に対して通知し、 前記端末装置は、前記通知された周波数情報に従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
9. 前記周波数情報は、使用する周波数に連続性があるか否かを示す情報を含むことを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
10. 前記複数のアクセス方式は、ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Discrete Fourier Transform Spread Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）またはＣｌｕｓｔｅｒｅｄ ＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（DFT-S-OFDM with Spectrum Division Control、またはClustered SC-FDMA）のうち、少なくとも２つであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の無線通信システム。
11. 複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して端末装置との間で無線通信を行なう制御局装置であって、
    同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報、または使用する周波数を示す周波数情報のいずれか一つを用いて、前記端末装置に対してアクセス方式を通知することを特徴とする制御局装置。
12. 複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して制御局装置との間で無線通信を行なう端末装置であって、
    前記制御局装置から通知された、同時に送信可能なストリーム数を示すランク情報、使用するアンテナの本数を示すアンテナ数情報、送信ダイバーシチの種類を示す送信ダイバーシチ情報、または使用する周波数を示す周波数情報のいずれか一つに従って、複数のアクセス方式からいずれか一つのアクセス方式を選択して前記制御局装置と無線通信を行なうことを特徴とする端末装置。

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