JP2012039382A - 無線通信システム、通信装置、通信方法、及び通信プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーロードしたリソースブロックが生じても、処理を複雑にせずに受信装置において送信信号を確実に復号できる無線通信システム、通信装置、通信方法、及び通信プログラム、を提供することにある。
【解決手段】少なくとも２以上のストリームの各々について受信したデータを復号する通信装置において、各ストリーム毎のリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定部と、少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームにおけるデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線通信システム、通信装置、通信方法、及び通信プログラム、に関する。

無線通信では、伝搬路である無線の周波数帯域を有効に利用することが求められている。そのため複数のユーザ間において通信を行うためのストリームを周波数領域で多重化する方法が広く用いられている。非特許文献１には、複数のストリームが使用する周波数帯域の一部が重複すること（以下、オーバーロード）を許容するＳＯＲＭ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ：スペクトル重複リソースマネジメント）方式が示されている。従って、ＳＯＲＭ方式は、使用される周波数帯域を完全に排他的に制御するＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式よりも周波数利用効率が優れる。
しかし、無線通信では、受信機の熱雑音や周波数選択性フェージングなどにより伝送した情報に誤りが生じ、周波数利用効率が低下することがある。情報の誤りを訂正するために、ターボ符号及び復号を応用することが提案されている（特許文献１及び非特許文献１参照）。

ターボ符号では、同一の結線を有する２つのＲＳＣ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ）符号部を用い、受信信号を構成する情報ビットを一方の符号部にそのまま入力する。他方の符号部には、情報ビットをインターリーバにより並び替えて入力する。これにより２つの独立な拘束条件で畳み込まれた情報ビットが生成される。ターボ復号では２つの最大事後確率（ＭＡＰ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）推定部を用い、情報ビットを復号する。復号によって得られる情報ビットの信頼性情報を相互に交換することによって送信ビットを検出できる。このように、２つの独立な拘束条件を与えて、処理を繰り返すことにより、情報ビットの信頼性が徐々に改善し、送信ビットが検出される。

特開２００９−２８４３４９号公報

横枕一成、他著「ダイナミックスペクトル制御を用いたスペクトル重複リソースマネジメント」２００８年電子情報通信学会総合大会講演論文集４３７頁、電子情報通信学会、２００８年３月５日発行

特許文献１及び非特許文献１記載の発明では、ストリーム間で重複する周波数帯域が増加すると、受信信号の送信データに対する相互情報量が低下する。例えば、送信信号の電力に比べて熱雑音が大きい場合、相互情報量の低下が著しい。このような場合、等化処理が正常に機能せず、各ストリーム毎の送信データを復号できない問題が生じる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、オーバーロードした伝搬路資源が生じても、処理を複雑にせずに受信装置において送信データをより確実に復号できる無線通信システム、通信装置、通信方法、及び通信プログラム、を提供することにある。

（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一つの態様は、データを送信する少なくとも１つの第１の通信装置と、２以上のストリームの各々について第１の通信装置から受信したデータを復号する第２の通信装置と、を備える無線通信システムであって、第１又は第２の通信装置の何れかが、各ストリームのリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定部を有し、少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部を有し、第１の通信装置は、決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御部、を有することを特徴とする。

（２）また、本発明の他の態様は、制御情報が送信電力情報であること、を特徴とする
（３）また、本発明の他の態様は、制御情報決定部が、重複率が大きいほど、少なくとも１のストリームについて、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
（４）また、本発明の他の態様は、制御情報決定部が、使用するリソースブロックが多いストリームほど、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
（５）また、本発明の他の態様は、制御情報決定部が、第1の通信装置からのデータ送信に係る全ストリームの総送信電力に基づき各ストリームの送信電力を決定すること、を特徴とする。

（６）また、本発明の他の態様は、制御情報が変調方式情報であること、を特徴とする。
（７）また、本発明の他の態様は、制御情報が送信電力情報を含み、制御情報決定部において、変調方式情報が周波数利用効率が低い変調方式のストリームほど、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。
（８）また、本発明の他の態様は、制御情報が符号化率情報であること、を特徴とする。
（９）また、本発明の他の態様は、制御情報が送信電力情報を含み、制御情報決定部において、周波数利用効率が低い符号化率のストリームほど、送信電力が大きくなるように送信電力情報を決定すること、を特徴とする。

（１０）また、本発明の他の態様は、制御情報は、プレコーダ行列情報であること、を特徴とする。
（１１）また、本発明の他の態様は、第２の通信装置において、第１の通信装置と第２の通信装置との間の伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定部を有し、制御情報決定部が、ストリーム毎の送信信号への重み係数を要素とするプレコーダ行列を少なくとも２以上記憶する記憶部を有し、制御情報決定部が、重複率が予め設定した値より大きい場合、伝搬路特性からなる伝搬路ベクトルと前記プレコーダ行列との積ベクトルの二次行列の最大固有値と最小固有値の差が最も大きいプレコーダ行列を制御情報として選択し、送信制御部が、プレコーダ行列を、ストリーム毎のデータを要素とするベクトルに乗ずること、を特徴とする。

本発明によれば、伝搬路資源のストリーム間の重複率に基づき決定した制御変数に基づき、データ送信を制御する。そのため、少なくとも一つのストリームの受信信号の尤度の低下が緩和され、等化処理が失敗する可能性が低減する。よって、処理を複雑にせずに受信側において送信信号をより確実に復号できるようになる。

本発明の第１の実施形態に係る通信システムの概念図である。 本発明の第１の実施形態に係るストリームごとのＲＢの割当状況の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る移動局装置の一例を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る基地局装置の一例を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る等化復号部の一例を示す構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るストリームごとのＲＢの割当状況の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るストリーム間で重複するＲＢ数ごとに制御する送信電力の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るストリーム間で重複するＲＢ数ごとに制御する送信電力の別の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る基地局装置の一例を示す構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る移動局装置の一例を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る基地局装置の一例を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る移動局装置の一例を示す構成図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は無線通信システム１の一構成例を示す。無線通信システム１は、１台以上の移動局装置２−１、２−２と基地局装置３を含んで構成される。図１は、２台の移動局装置を示しているが、説明の都合上これらを区別する必要がない場合には単に移動局装置２とする。一台の移動局装置２−１は、基地局装置３を介して他の移動局装置２−２との間で情報を送受信する通信装置である。移動局装置とは、例えば、携帯電話機である。基地局装置３は、移動局装置２−１及び２−２から各々情報を受信し、互いに他の移動局装置２−２及び２−１へ送信する通信装置である。情報の送受信において、主に大気中を伝搬する電磁波を伝搬路として用いる。

なお、基地局装置３との情報の送受信は、移動局装置２−１又は２−２から直接であっても、他の基地局装置や公衆通信網を介して行ってもよい。但し、本実施形態では説明の都合上、移動局装置２から直接基地局装置３にデータを送信する点に注目して説明する。また、本実施形態では、データの送信方式は、例えばＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｓｐｒｅａｄ Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式である。

空間的に離れた通信装置間において情報を送受信する伝搬路の単位をストリームという。本実施形態において、各１個のストリーム毎に、同一のデータが１つあるいは複数の送信手段（送信アンテナ）から送信されるものとする。更に、本実施形態では、各ストリームを構成するリソースブロック（Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋ、以下ＲＢと称する）の割当を、ＳＯＲＭ方式により実行するものとする。ＳＯＲＭ方式では、受信アンテナ数（即ち独立に受信処理が可能なストリーム数）に依存することなく、複数の送信装置（あるいは単一の送信装置における複数の送信ストリーム）が、１又は２以上のＲＢを選択し通信を行う。そのため、１つのＲＢに注目すると、受信アンテナ数を超える数のストリームによるデータの送信が重複する可能性がある。なお、ＲＢはストリーム毎に割り当てられる周波数領域のアクセス単位を指し、各ＲＢは１以上の所定の数のサブキャリアを含んで構成される。

ここで、ストリームごとのＲＢの割当状況の一例について説明する。図２は、ストリームごとのＲＢの割当状況の一例を示す図である。ここでは、システム全体で使用可能なＲＢが１２個、ストリーム数が３、各ストリームが実際に使用するＲＢ数が４の場合において、（ａ）ＦＤＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式と（ｂ）ＳＯＲＭ方式、各々について示す。（ａ）、（ｂ）、いずれも横軸をＲＢとし、各ストリームで使用されているＲＢを示す。１個の四角が各々１個の使用されているＲＢを示す。ＦＤＭ方式は、ストリーム間でＲＢの重複を許容せず、各ストリームはＲＢを排他的に使用する。例えば、（ａ）は、ストリーム１にはＲＢ番号２，３，４及び６のＲＢが、ストリーム２にはＲＢ番号１，７，１０及び１１のＲＢが、ストリーム３にはＲＢ番号５，８，９及び１２のＲＢが割り当てられていることを示す。

これに対し、ＳＯＲＭ方式は、ＲＢの重複を許容する。例えば、（ｂ）では、ストリーム１にはＲＢ番号２，３，４及び６のＲＢが、ストリーム２にはＲＢ番号１，４，１０及び１１のＲＢが、ストリーム３にはＲＢ番号４，８，１０及び１２のＲＢが割り当てられていることを示す。即ち、（ｂ）は、ストリーム１，２及び３ともにＲＢ番号４のＲＢを、ストリーム２及び３はＲＢ番号１０のＲＢを重複して使用していることを示す。つまり、この例は、基地局装置３において受信アンテナ数を１とした場合、２以上のストリームが少なくとも１個のＲＢを同時に使用する状態、即ちオーバーロード状態を示す。また、各ストリームが使用するＲＢ数に対する、オーバーロードされたＲＢ数の比を重複率という。この例の場合、ストリーム１の重複率は０．２５、ストリーム２及び３の重複率は０．５となる。重複率については後述する。

この例のように、少なくとも一部のＲＢがオーバーロードされた信号を受信するために、等化処理により送信信号を推定する必要がある。等化処理として、例えば、周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥ（Ｓｏｆｔ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）、時間領域ＳＣ／ＭＭＳＥ又は最大事後確率（ＭＡＰ、Ｍａｘｉｍｕｍ Ａ Ｐｏｓｔｅｒｉｏｒｉ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ）等化技術を用いることができる。本実施形態では、周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥターボ等化技術（以下、ターボ等化）を使用することを前提として説明する。但し、本発明の実施において、繰り返し処理（ターボ等化）を必須とするものではない。例えば、一つの信号を先に検出し、検出した結果からレプリカを作成して受信信号から減算し、その後、残った信号を検出するといったＳＩＣ（Ｓｅｒｉａｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｃａｎｃｅｌｌｅｒ）処理にも適用することができる。

また、特に断らない限り、移動局装置２は２個の送信アンテナ部を備え、各送信アンテナ部から異なるデータを同時に送信し、１個の受信アンテナ部を有する基地局装置３にアクセスすることを前提とする。即ち、この例では、１台の移動局装置２は基地局装置３へデータを２つのストリームで送信する。この場合は、各１個のアンテナ部を用いる移動局装置２が、２台同時に１個の受信アンテナを有する基地局装置３へデータを送信する場合と、ＲＢの割当という観点では等価である。つまり、どちらの場合でも、後述するストリーム間の重複率に基づき送信パラメータを決定し、当該送信パラメータに基づきデータ送信を制御する方法を利用できる。

次に、本実施形態に係る移動局装置２の構成の一例について説明する。図３は、本実施形態に係る移動局装置２の一例を示す構成図である。移動局装置２は、送信アンテナ部２１０−ｘ（ｘ＝１．．．Ｎ、ストリーム数２の場合はＮ＝２）、受信アンテナ部２２０、受信部２２１、制御部２１１、符号化部２０１−ｘ、Ｓ／Ｐ（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ：直並列）変換部２０２−ｘ、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：離散フーリエ変換）部２０３−ｘ、ＲＢ割当部２０４−ｘ、電力制御部２３０−ｘ、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：逆離散フーリエ変換）部２０５−ｘ、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ：サイクリックプレフィックス）挿入部２０６−ｘ、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ：並直列）変換部２０７−ｘ、Ｄ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ：ディジタル／アナログ）変換部２０８−ｘ、及びＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：無線周波数）部２０９−ｘとを含んで構成される。

受信アンテナ部２２０は、基地局装置３が送信した電磁波を受信信号として受信し、受信部２２１に出力する。
受信部２２１は、受信アンテナ部２２０からの入力信号をベースバンド信号にダウンコンバートし、さらにアナログ／ディジタル変換及び離散フーリエ変換をして、制御情報とデータ情報を生成する。受信部２２１は、当該制御情報を制御部２１１に出力する。当該制御情報は、送信電力情報と、ＲＢ割当情報とを含んで構成される。当該送信電力情報とＲＢ割当情報については後述する。
制御部２１１は、受信部２２１から入力された制御情報から送信電力情報とＲＢ割当情報を抽出する。また、制御部２１１は、ＲＢ割当情報をＲＢ割当部２０４−ｘに出力し、送信電力情報を電力制御部２３０−ｘに出力する。

符号化部２０１−ｘは、入力された送信データに誤り訂正符号等の冗長ビットを付加する。符号化部２０１−ｘは、インターリーブ部を有し、当該インターリーブ部により冗長ビットを付加した送信データのビット列をフレームごとに並び替える。符号化部２０１−ｘは、ビット列を並び替えた送信データを変調し、Ｓ／Ｐ変換部２０２−ｘに出力する。変調処理として、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：２相位相変調）、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：４相位相変調）、８ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ：８相位相変調）、１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：１６値直交振幅変調）、６４ＱＡＭ等の方式を利用することができる。

Ｓ／Ｐ変換部２０２−ｘは、符号化部２０１−ｘからの出力信号を入力され、当該出力信号を直並列変換して所定の個数ごとに並列した信号に変換する。なお、この所定の個数は、当該ストリームの送信に割り当てられたサブキャリア数と一致する。Ｓ／Ｐ変換部２０２−ｘは、当該並列した信号をＤＦＴ部２０３−ｘに出力する。
ＤＦＴ部２０３−ｘは、Ｓ／Ｐ変換部２０２−ｘから入力された信号に対して離散フーリエ変換を行い、周波数領域信号を生成し、ＲＢ割当部２０４−ｘに出力する。
ＲＢ割当部２０４−ｘは、ＤＦＴ部２０３−ｘから入力された周波数領域信号を、制御部２１１−ｘから入力されたＲＢ割当情報に基づき各ＲＢに割り当て、送信電力制御部２３０−ｘに出力する。

電力制御部２３０−ｘは、ＲＢ割当部２０４−ｘからの出力信号を入力され、制御部２１１から送信電力情報を入力される。電力制御部２３０−ｘは、当該送信電力情報に基づきサブキャリア毎の送信電力を算出する。送信電力の算出方法の例については後述する。送信電力制御部２３０−ｘは、ＲＢ割当部２０４−ｘからの出力信号各々についてサブキャリアごとに算出した送信電力となるように振幅を調整し、ＩＤＦＴ部２０５−ｘに出力する。
なお、全てのサブキャリアについて、送信電力を同時に等しい倍率で変更する場合は、送信電力制御部２３０−ｘの代わりに、Ｐ／Ｓ変換部２０７−ｘからの出力信号又はＤ／Ａ変換部２０８−ｘからの出力信号に対して算出した送信電力が得られるように振幅を調整してもよい。この場合、電力制御部２３０−ｘは送信電力をサブキャリア毎に算出する必要はなく、ストリーム毎に算出すればよい。

ＩＤＦＴ部２０５−ｘは、送信電力制御部２３０−ｘからの出力信号を入力され、当該入力された信号にパイロット信号を重畳する。また、ＩＤＦＴ部２０５−ｘは、パイロット信号を重畳した信号に対して離散フーリエ逆変換を行い、時間領域信号に変換して、ＣＰ挿入部２０６−ｘに出力する。
ＣＰ挿入部２０６−ｘは、ＩＤＦＴ部２０５−ｘからの出力信号に所定の長さのＣＰを挿入し、Ｐ／Ｓ変換部２０７−ｘに出力する。
Ｐ／Ｓ変換部２０７−ｘは、ＣＰ挿入部２０６−ｘからの出力信号を入力され、当該信号に対して並直列変換を行い、ストリーム毎の直列信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部２０８−ｘに出力する。

Ｄ／Ａ変換部２０８−ｘは、Ｐ／Ｓ変換部２０７−ｘから入力された直列信号をアナログ信号に変換してベースバンド信号を生成し、ＲＦ部２０９−ｘに出力する。
ＲＦ部２０９−ｘは、Ｄ／Ａ変換部２０８−ｘから入力されたベースバンド信号を無線周波数信号にアップコンバートし、送信アンテナ部２１０−ｘに出力する。送信アンテナ部２１０−ｘは、ＲＦ部２０９−ｘから無線周波数信号を入力され、基地局装置３に当該無線周波数信号を電磁波として送信する。

次に、本実施形態に係る基地局装置３の構成の一例について説明する。図４は本実施形態に係る基地局装置３の一例を示す構成図である。基地局装置３は、受信アンテナ部３０１、受信部３０２、パイロット分離部３０３、伝搬路推定部３０４、ＣＰ除去部３０５、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）部３０６−ｘ、等化復号部３０７−ｘ、ＲＢ割当決定部３０８、送信電力決定部３０９、送信部３１０、送信アンテナ部３１１と、を含んで構成される。

受信アンテナ部３０１は、移動局装置２から電磁波として送信された無線周波数信号を受信し、受信部３０２に出力する。
受信部３０２は、受信アンテナ部３０１から入力された無線周波数信号をダウンコンバートしてベースバンド信号を生成し、パイロット分離部３０３に出力する。
パイロット分離部３０３は、受信部３０２から入力されたベースバンド信号をパイロット信号と受信データ信号とに分離する。パイロット分離部３０３は、当該パイロット信号を伝搬路推定部３０４に出力し、当該受信データ信号をＣＰ除去部３０５に出力する。

伝搬路推定部３０４は、パイロット分離部３０３から入力されたパイロット信号に基づき、移動局装置２と基地局装置３の間のアンテナ間の伝搬路の周波数応答情報と基地局装置３における熱雑音分散情報（または、全帯域の平均受信信号雑音比）を推定する。伝搬路推定部３０４は、当該推定した伝搬路の周波数応答情報と熱雑音分散情報を、ストリーム毎に、等化復号部３０７−ｘ、及びＲＢ割当決定部３０８に出力する。

ＣＰ除去部３０５は、パイロット分離部３０３から入力された受信データ信号からＣＰを除去し、当該ＣＰを除去した受信データ信号をＦＦＴ部３０６−ｘに出力する。
ＦＦＴ部３０６−ｘは、ＣＰ除去部３０５から入力された受信データ信号を高速フーリエ変換して周波数領域信号を生成する。ＦＦＴ部３０６−ｘは、さらにＲＢ割当決定部３０８から入力されたＲＢ割当情報に基づき、各ストリームに割り当てられるＲＢの周波数領域信号を抽出し、等化復号部３０７−ｘに出力する。
等化復号部３０７−ｘは、等化復号部３０６−ｘからの出力信号、伝搬路推定部３０４からの伝搬路の周波数応答情報と熱雑音分散情報、及び他ストリームｙの等化復号部３０７−ｙからの受信信号レプリカを入力し、送信データのビット列を復号する。等化復号部３０７−ｘの詳細については後述する。

ＲＢ割当決定部３０８は、移動局装置２との通信に用いるストリーム毎のＲＢの割当を決定する。ここで、ＲＢ割当決定部３０８は、例えば、伝搬路情報推定部３０４が推定した伝搬路の周波数応答情報（即ち利得）が最も大きいＲＢから順に所定の個数のＲＢを割り当てるように当該割当情報を決定してもよい。但し、本発明はこれに限らず、例えば、予め定められたＲＢの割当情報を用いても良い。
ＲＢ割当決定部３０８は、決定したＲＢ割当情報を送信電力決定部３０９及び送信部３１０に出力する。当該ＲＢ割当情報は、送信アンテナ３１１を介して移動局装置２に送信される。移動局装置２は、当該ＲＢ割当情報を受信し、ＲＢ割当部２０４−ｘは当該ＲＢ割当情報に対応する周波数帯域に送信信号の周波数成分を割り当てる。これにより、基地局装置３へのデータの送信が行われる。

送信電力決定部３０９は、移動局装置２が基地局装置３に対してデータの信号を送信する際の送信電力を決定する。例えば、送信電力決定部３０９は、フレームiごとにクローズドループにおけるオフセット値f(i)を送信電力として算出してもよい。送信電力決定部３０９は、当該送信電力情報を送信部３１０に出力する。出力する送信電力情報として、現フレームにおける送信電力と前フレームにおける送信電力との差分値を用いても、現フレームにおける送信電力の絶対値を用いてもよい。なお、送信電力を決定する方法については後述する。

送信部３１０は、ＲＢ割当決定部３０８からＲＢ割当情報を、送信電力決定部３０９から送信電力情報を入力され、これらを含んで構成される制御情報を表す信号をディジタル／アナログ変換してベースバンド信号を生成する。送信部３１０は、さらに当該ベースバンド信号をアップコンバートして無線周波数信号を生成し、送信アンテナ部３１１に出力する。
送信アンテナ部３１１は、送信アンテナ部から入力された無線周波数信号を電磁波とし
て移動局装置２に送信する。

次に、本実施形態における等化復号部３０７−ｘについて説明する。図５は、等化復号部３０７−ｘの一例を示す構成図である。等化復号部３０７−ｘは、ストリームｘについてターボ等化を行い、送信データを推定する。等化復号部３０７−ｘは、ソフトキャンセル部３０７０−ｘ、等化部３０７１−ｘ、復調部３０７２−ｘ、デインターリーバ３０７３−ｘ、復号部３０７４−ｘ、インターリーバ３０７５−ｘ、ソフトレプリカ生成部３０７６−ｘ、及び伝搬路特性乗算部３０７７−ｘを含んで構成される。また、等化部３０７１−ｘ、復調部３０７２−ｘ、ソフトレプリカ生成部３０７６−ｘ、及び伝搬路特性乗算部３０７７−ｘを含んで構成される部分を等化機能部３０７８−ｘと呼ぶ。

ソフトキャンセル部３０７０−ｘは、対象ストリームｘについてＦＦＴ部３０６−ｘからの出力信号を入力され、対象ストリームｘの受信信号レプリカＣｘを伝搬路特性乗算部３０７７−ｘから入力され、その他の干渉ストリームｙ（ｙはｘ以外のストリーム）全ての受信信号レプリカＣｙを、その他の干渉ストリームｙの等化復号部３０７−ｙから入力される。ソフトキャンセル部３０７０−ｘは、ＦＦＴ部３０６−ｘからの出力信号から、受信信号レプリカＣｘ，Ｃｙを減算し、残差信号を生成する。そして、ソフトキャンセル部３０７０−ｘは、当該残差信号を等化部３０７１−ｘに出力する。

等化部３０７１−ｘは、対象ストリームｘについての残差信号をソフトキャンセル部３０７０−ｘから、ソフトレプリカをソフトレプリカ生成部３０７６−ｘから、伝搬路応答情報及び熱雑音情報を伝搬路推定部３０４から入力される。等化部３０７１−ｘは、当該残差信号について当該伝搬路応答情報及び熱雑音情報に基づき周波数領域ＳＣ／ＭＭＳＥ法により等化処理を行って等化信号を生成し、復調部３０７２−ｘに出力する。
復調部３０７２−ｘは、等化部３０７１−ｘから入力された等化信号に基づいてビット値＋１をとる尤度とビット値−１をとる尤度の比の対数値、即ち外部ＬＬＲ（Ｌｏｇ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｒａｔｉｏ、対数尤度比）を算出する。復調部３０７２−ｘは、当該外部ＬＬＲをデインターリーバ３０７３−ｘに出力する。

デインターリーバ３０７３−ｘは、復調部３０７２−ｘから入力された外部ＬＬＲを、符号化部２０１−ｘのインターリーブ部に入力されたビット列と同一の順序となるように並び替え、事前ＬＬＲを生成する。この並び替え処理は、デインターリーブと呼ばれ、符号化部２０１−ｘのインターリーブ部におけるビット列の並び替え処理、即ちインターリーブとは逆の処理に相当する。デインターリーバ３０７３−ｘは、当該事前ＬＬＲを復号部３０７４−ｘに出力する。

復号部３０７４−ｘは、デインターリーバ３０７３−ｘから入力された事前ＬＬＲに誤り訂正処理を施して信頼度が高まった事後ＬＬＲを算出し、インターリーバ３０７５−ｘに出力する。なお、等化復号化部３０７−ｘにおける処理を所定回数繰り返した後、復号部３０７４−ｘは、当該事後ＬＬＲの正負に基づきビット値を＋１又は−１と判定することにより、送信データのビット列を復号する。

インターリーバ３０７５−ｘは、復号部３０７４−ｘから入力された事後ＬＬＲに対してインターリーブ処理を行って第２の事後ＬＬＲを生成し、ソフトレプリカ生成部３０７６−ｘに出力する。当該インターリーブ処理では、符号化部２０１−ｘのインターリーブ部におけるビット列の並び替え処理と同一の順序で信号を並び替える。
ソフトレプリカ生成部３０７６−ｘは、インターリーバ３０７５−ｘから入力された第２の事後ＬＬＲに基づきソフトレプリカを生成する。例えば、符号化部２０１−ｘにおけが変調方式としてＢＰＳＫを採用する場合には、ソフトレプリカを構成する信号値を tanh(λ/2)と算出する。ここで、λは、あるビットの第２の事後ＬＬＲの値である。つまり、ソフトレプリカを構成する信号値は、その値の範囲を定める最大値、最小値を変調方式ＢＰＳＫにおいて扱うビット値＋１、−１とする関数tanh(λ/2)を用いて求められる。ソフトレプリカ生成部３０７６−ｘは、当該ソフトレプリカを高速フーリエ変換して周波数領域信号を生成し、伝搬路特性乗算部３０７７−ｘに出力する。

伝搬路特性乗算部３０７７−ｘは、ソフトレプリカ生成部３０７６−ｘからソフトレプリカの周波数領域信号を、伝搬路推定部３０４から対象ストリームｘに対する伝搬路応答情報を入力される。伝搬路特性乗算部３０７７−ｘは、当該ソフトレプリカの周波数領域信号に当該伝搬路応答情報を乗じ、対象ストリームｘの受信レプリカＣｘを生成する。伝搬路特性乗算部３０７７−ｘは、当該受信レプリカＣｘを対象ストリームｘ及び干渉ストリームｙについてのソフトキャンセル部３０７０−ｘ及び３０７０−ｙに出力する。

このように、等化復号部３０７−ｘがターボ等化を繰り返すことで、送信データを正しく推定できるようになる。但し、処理の開始当初では、伝搬路特性乗算部３０７７−ｘは通常、受信レプリカＣｘを生成しておらず、その値が零となるため、ソフトキャンセル部３０７０−ｘは実質的に減算処理を行わない。

これにより、移動局装置２からＳＯＲＭ方式で送信された送信データをターボ等化を用いて復元すれば、オーバーロードによる受信性能への影響を除去することができる。また、周波数選択ダイバーシチ利得を最大限にすることができる。しかし、重複率が高くなると、ターボ等化の繰り返しの初回や２回目等の最初の段階で得られる相互情報量が少なくなってしまい、ターボ等化が正常に動作しないといった問題が生じる。その理由は、従来、移動局装置２の電力制御部２３０−ｘが、単純に（１）式に基づいて送信電力を決定していたためである。

（１）

式（１）において、Ｐｐｕｓｃｈ（ｉ）は、第ｉフレームにおける送信電力値を示す。ここで、ＰＵＳＣＨとは、Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｇ Ｓｈａｒｅｄ ＣＨａｎｎｅｌの略であり、アップリンクのデータを送信するデータチャネルを意味する。ｍｉｎ｛Ｘ，Ｙ｝はＸ，Ｙのうち最小値を示す。Ｐｏ＿ｐｕｓｃｈ（ｊ）は、所定の変数値ｊに対応した基準送信電力である。変数値ｊは、移動局装置２のアプリケーション等、上位層における構成部において定められ、これらの構成部に応じた送信電力を指定する。Ｍｐｕｓｃｈは、移動局装置２においてデータの送信に使用されるＲＢ数を示す。即ち、使用されるＲＢ数が増加するに従って、送信電力Ｐｐｕｓｃｈ（ｉ）が増加する。また、ＰＬは、パスロスを示し、α（ｊ）は、所定の変数値ｊに対応した乗算係数である。換言すれば、パスロスは上位層における構成部に応じて指定される。Δ_ＴＦ（ｉ）は、送信信号の変調方式等によるオフセット値である。ｆ（ｉ）は、基地局装置３の送信電力決定部３０９が算出したクローズドループによる送信電力制御値である。Ｐｃｍａｘは、最大送信電力値である。Ｐｃｍａｘとして、物理的に実現しうる最大送信電力、又は、上位層における構成部から指定された値のうち、何れを用いてもよい。

即ち、送信電力Ｐｐｕｓｃｈ（ｉ）は、主に最大送信電力Ｐ_ＣＭＡＸ、Ｍｐｕｓｃｈのようにデータを送信するために用いられるＲＢ数、又はクローズドループの送信電力値ｆ（ｉ）により決定されることになる。但し、本実施形態ではクローズドループの送信電力値ｆ（ｉ）は、ストリームごとに決定してもよいが、ストリームによらず共通の値を用いてもよい。
上記の条件のもとで、（１）式に基づいて決定した送信電力を使用されるサブキャリア数で除算して、ＲＢ毎の送信電力を決定しただけでは、各送信アンテナから送信される各ＲＢあたりの送信電力（以下、送信電力密度）は同一となる。ここで、サブキャリアがオーバーロード状態となると、基地局装置３におけるターボ等化が十分機能しない場合がある。そのような状況が起こる場合について、図６を用いて説明する。

図６は、ストリームごとのＲＢの割当状況の一例を示す図である。ここで、システム全体で使用可能なＲＢ数が８、ストリーム数が２、ストリーム毎に実際に使用するＲＢ数が４である。（ａ）は受信機でターボ等化が十分に機能する典型的な場合、（ｂ）はターボ等化が十分に機能しない典型的な場合、各々について、上段から順にストリーム１、２の場合を示す。横軸は、いずれもＲＢ番号である。
（ａ）は、ストリーム１がＲＢ番号２，３，４、及び６のＲＢを、ストリーム２がＲＢ番号１，５，６、及び８のＲＢを使用していることを示す。即ち、２つのストリーム間で重複するＲＢ数が１である。（ｂ）は、ストリーム１がＲＢ番号２，３，４、及び６のＲＢを、ストリーム２がＲＢ番号１，３，４、及び６のＲＢを使用していることを示す。即ち、２つのストリーム間で重複するＲＢ数が３であることを示す。このことは、ターボ等化処理の成否が、ストリーム間におけるＲＢの重複の度合いに依存することを示す。ここで、ターボ等化処理の開始当初、つまり、伝搬路特性乗算部３０７７−ｘにおいて受信信号のレプリカが未算出の段階において、ＲＢの重複により受信信号間の干渉が著しくなると復調部３０７２−ｘにおいて算出される尤度が低くなり送信データを復号できなくなる可能性が高くなる。反対に、信号の干渉が少ない場合には算出される尤度が高くなり送信データを復号できなくなる可能性が低くなる。

そこで、本実施形態ではストリームごとに送信パラメータを制御し、オーバーロードによる影響を軽減することが可能な方法について説明する。当該方法により、ストリーム間でターボ等化の最初の段階において、少なくとも一方のストリームについて等化機能部３０７８−ｘにより等化された信号について相互情報量を増加させ、送信データをより確実に復号できるようにする。
例えば、電力制御部２３０−ｘが重複率に基づき送信電力をストリーム間で異なるように算出する。より好ましくは、少なくとも１つのストリームについて送信電力を増加させる。これにより、重複率が高くなってもストリーム間で信号の干渉による影響を緩和し、ターボ等化処理が失敗する可能性を低減することができる。例えば、図７に示すように重複率が増加するほどストリーム間で送信電力の差を増加させることができる。

図７は、ストリーム間で重複するＲＢ数ごとに送信電力の一例を示す。但し、システム全体のＲＢ数が８、ストリーム数が２、各ストリームが実際に使用するＲＢ数が４である。図７においてストリーム間で重複するＲＢ数は、最上段から順に０，１，２，３及び４である。横軸がＲＢ番号である。
ストリーム１は、いずれの場合もＲＢ番号２，３，４、及び６のＲＢを使用し、ＲＢの割当を変更しない。ストリーム２では、各段においてＲＢの割当を変更している。ストリーム２は、最上段ではＲＢ番号１，５，７及び８のＲＢを、２番目の段ではＲＢ番号１，４，５及び７のＲＢを、３番目の段ではＲＢ番号１，３，４及び７のＲＢを、４番目の段では、ＲＢ番号１，３，４及び６のＲＢを、５番目の段ではＲＢ番号２，３，４及び６のＲＢを使用する。ストリーム１の塗りつぶし部分は重複ＲＢ数が０の場合の送信電力からの減少分を示す。ストリーム２の網掛け部分はＲＢ数が０の場合の送信電力からの増加分を示す。即ち、重複率が増加するほどストリーム１の送信電力を増加させ、ストリーム２の送信電力を減少させている。但し、重複率が１になってもストリーム２の送信電力は一定の正値をとるものとする。この値は、少なくとも熱雑音や伝送歪からストリーム２の送信データを検出可能な最低値よりも大きくする。

ここで、電力制御部２３０−１、２３０−２は、ストリーム１、２の送信電力P₁(i), P₂(i)(dBm)を各々フレームiごとに次式で算出する。

（２）

（３）

式（２）、（３）において、P1は式（１）によって得られる移動局装置２からの総送信電力(dBm)である。また、(P1-3)/10とは、線形領域におけるP1の約半分の電力であることを示す。なお、X(ol)は重複率olに対応した送信電力の増減量(mW)である。(P1-3)を(P1-10log₁₀2)とすれば、線形領域においてP1のちょうど半分の電力になる。

そのために、移動局装置2は予め送信電力の増減量X(ol)と重複率olを対応付けて記憶した記憶部を有し、電力制御部２３０−１、２３０−２は、送信電力P₁(i), P₂(i)を算出する際に、記憶部から重複率olに対応した増減量X(ol)を読み出す。増減量X(ol)の値は、重複率olが大きいほど、大きい値をとる。さらに、電力制御部２３０−１、２３０−２は、送信電力P₁(i), P₂(i)を各々使用するサブキャリア数に応じた対数値で減算することにより、ＲＢ毎の送信電力を算出し、前述のように送信電力の制御を行う。この減算は、線形領域値をサブキャリア数で除算することに相当する。

よって、式（２）、（３）によれば、総送信電力を一定値P1に保ちながら、基地局装置３においてターボ等化が成功する可能性が向上することができる。特にストリーム２については重複率の増加に応じ送信電力が増加するため、ストリーム２の送信信号について尤度の減少が緩和され等化処理が失敗する可能性が低下する。また、ストリーム２の送信信号について等化処理が成功すると他方のストリーム１の送信信号についても尤度の減少が緩和され等化処理が成功する可能性が高くなる。従って、ストリーム間のＲＢの重複率olに応じて、各ストリームの送信電力を制御することにより送信データを復号できる可能性が高くなる。

次に、図８を用いて、重複率olによってストリーム間の送信電力を制御する別の実施形態について説明する。但し、システム全体のＲＢ数が８、ストリーム数が２、各ストリームが実際に使用するＲＢ数が４である。図８でも、ストリーム間で重複するＲＢ数毎の、各ストリームのＲＢの割当は、図７の場合と同様である。但し、ストリーム１では、重複ＲＢ数によらず送信電力が一定である。他の一方のストリーム２のみ、送信電力P₂(i)を重複率olに応じて増加させる。図８に示す例では、総送信電力が変化してしまうが、送信電力の減少を避けることにより、基地局装置３における熱雑音に対する影響の増大を回避している。

このとき、送信電力制御部２３０−１、２３０−２は送信電力P₁(i), P₂(i)をそれぞれ以下の式で算出する。

（４）

（５）

式（４）、（５）において、P1-3の単位はdBmであるため、P1-3は総送信電力P1の線形領域における値の約半分であることを示す。(P1-3)を(P1-10log₁₀2)とすれば、線形領域においてP1のちょうど半分の電力になる。これは、P_CMAX-3についても同様である。Y(ol)は、重複率olに対応した送信電力の増加率(dBm)である。即ち、移動局装置２は予め送信電力の増加率Y(ol)と重複率olを対応付けて記憶した記憶部を有し、送信電力制御部２０３−１、２０３−２は、送信電力P₁(i), P₂(i)を算出する際に、記憶部から重複率olに対応した増加率Y(ol)を読み出す。ここで、増加率Y(ol)は、重複率olが大きいほど、大きい値をとる。また、式（５）は、P1-3+Y(ol)と、P_CMAX-3のうち、小さいほうの値を送信電力値と定めるため、移動局装置２における総送信電力はP_CMAXを超えずに済む。

このように本実施形態では、重複率に応じて少なくとも１つのストリームについて送信電力が増加するように制御する。このため、複雑な処理を行うことなく基地局装置３におけるターボ等化が失敗する可能性を低減し、送信データをより確実に復号することができる。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について詳しく説明する。本実施形態において、特に言及しない部分は、第1の実施形態と共通である。

図９は、本実施形態に係る基地局装置５の一例を示す構成図である。基地局装置５は、基地局装置３（図４）の構成に加え、符号化方式決定部３２１を有する。ＲＢ割当決定部３０８は、ストリーム毎のＲＢ割当情報を送信部３１０の他、符号化方式決定部３２１にも出力する。符号化方式決定部３２１は、ＲＢ割当決定部３０８より入力されたストリーム毎のＲＢ割当情報に基づき、ストリーム間で重複するＲＢ数をカウントし、当該ＲＢ数をストリーム毎のＲＢ数で除算することにより、重複率olを算出する。

符号化方式決定部３２１はまた、予め重複率olとストリーム毎の変調方式情報とを対応して記憶する記憶部を有する。表1は、重複率とストリーム毎の変調方式の関係の一例を示す。

表１において、横軸はストリーム、縦軸は重複率olの区間を示す。表１は、ストリーム１が重複率olによらず６４ＱＡＭ方式を用いることを示す。但し、ストリーム２は、重複率olが零のときは６４ＱＡＭ方式を、０＜ol≦０．２５のときは１６ＱＡＭ方式を、０．２５＜ol≦０．５のときは８ＰＳＫ方式を、０．５＜ol≦０．７５のときはＱＰＳＫ方式を、０．７５＜ol≦１．０のときはＢＰＳＫ方式を、用いる。
符号化方式決定部３２１は、当該重複率olに対応する変調方式情報を送信部３１０に出力する。従って、変調方式情報は、制御信号の一部として移動局装置４に送信される。次に、移動局装置４の構成について説明する。

図１０は、本実施形態に係る移動局装置４の一例を示す構成図である。移動局装置４は、移動局装置２（図５）の符号化部２０１−ｘ及び制御部２１１に代え、符号化部２０１ａ−ｘ及び制御部２１１ａを備える。制御部２１１ａは受信部２２１から入力された制御情報から変調方式情報を分離し、符号化部２０１ａ−ｘに出力する。符号化部２０１ａ−ｘは、制御部２１１ａから入力された変調方式情報が示す変調方式により前述の冗長ビットを付加した送信データを変調する。

このようにして、重複率の増加に伴い少なくとも一つのストリームの変調方式をよりシンボル値数が少ない変調方式（即ち、周波数利用効率がより低い変調方式）に変更することにより、ストリーム間における信号が干渉しても各ストリームによる成分をより容易に特定できるようになる。即ち、復調部３０７２−ｘにおいて算出される尤度の低下を緩和できる。これにより、等化復号部３０７−ｘにおけるターボ等化が失敗する可能性が低減する。
なお、表１では重複率の増加に伴い、一方のストリームのみ変調方式をよりシンボル値数の少ない変調方式に変更する例を示したが、いずれのストリームも、よりシンボル値数の少ない変調方式に変更してもストリームごとの復号ビットの尤度の低下が緩和され、ターボ等化が失敗する可能性が低減する。

上記の実施形態は、重複率の増加に伴い変調方式を変更するが、重複率の増加に伴い少なくとも一方のストリームについて符号化率を低くしてもよい。従って、符号化方式決定部３２１及び制御部２１１ａにおいては、変調方式情報の代わりに符号化率情報を用いてもよい。これに応じて、符号化部２０１ａ−ｘにおいては、制御部２１１ａより入力された符号化率情報に対応する数の冗長ビットを送信データに付加する。

ここで、符号化率とは、有効ビット数の全ビット数に対する割合をいい、周波数利用効率を反映する変数である。全ビット数は送信信号を示す有効ビット数と誤り訂正符号等の冗長ビット数の合計である。従って、フレーム当たりの全ビット数を一定とすると、符号化率の減少に伴い冗長ビット数が増加する。そのため、復号部３０７４−ｘにおける冗長ビットに基づく誤り訂正処理において、より正確に送信信号を復号できるようになる。また、等化復号部３０７−ｘは、正確に復号された信号を再度等化するため、尤度の低下を緩和し等化処理が失敗する可能性を低減することができる。
この場合においても、上記の態様に倣い、重複率の増加に伴い、各ストリームについて１フレーム当たりの冗長ビット数を増加させることにより符号化率を低下させてもよい。なお、符号化率情報として、符号化率の他、符号化率に関連する情報、例えば１フレーム当たりの冗長ビット数又は有効ビット数、を用いてもよい。

（第３の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について詳しく説明する。本実施形態においても、特に言及しない部分は、第1の実施形態と共通である。図１１は、本実施形態に係る基地局装置７の一例を示す構成図である。基地局装置７は、基地局装置３の構成に加え、プレコーダ決定部３３１を有する。ＲＢ割当決定部３０８は、ストリーム毎のＲＢ割当情報を送信部３１０の他、プレコーダ決定部３３１にも出力する。プレコーダ決定部３３１は、ＲＢ割当決定部３０８から入力されたＲＢ割当情報に基づき、ストリーム間で重複するＲＢ数をカウントし、そのＲＢ数をストリーム毎のＲＢ数で除算することにより、重複率olを算出する。

プレコーダ決定部３３１は、予めＲＢ（即ちサブキャリア）ごとにプレコーダ変数情報を複数組記憶する記憶部を有する。プレコーダ変数情報は、ＲＢ割当部２０４−ｘからの出力信号をストリーム間で線形結合する重み係数からなる行列値（ストリーム数×ストリーム数、以下、プレコーダ変数行列）を含んで構成される。重複率olが予め定められた閾値以上の値をとるとき、プレコーダ決定部３３１は以下の処理によりプレコーダ変数情報を選択する。
プレコーダ決定部３３１は、伝搬路情報推定部３０４より、ストリームごとの伝搬路の周波数応答情報を入力される。プレコーダ決定部３３１は、式（６）に基づき当該周波数応答情報を要素値とする周波数応答ベクトル[h₁(k) h₂(k)]とプレコーダ変数行列W(c,k)を乗算した積ベクトルDを算出する。

（６）

ここで、kはサブキャリアを示すインデックスである。cは選択されるプレコーダ変数情報を示すインデックスである。プレコーダ変数行列W(c,k)は、具体的には次の要素からなる。

（７）

そして、プレコーダ決定部３３１は、積ベクトルDに基づき２次行列D^HDを算出し、当該２次行列の固有値λ_tを算出する。ここで、Hは複素共役転置、tはストリームの個数（本実施形態では２）だけ存在する固有値λのインデックスである。ここで、プレコーダ決定部３３１は、求められた固有値λ₁とλ₂の差が最大となるプレコーダW(c,k)を選択する。この固有値の差は、式（８）に基づき求められる。

（８）

なお、ストリーム数が３以上の場合、この固有値の差は、式（９）に基づいて求めることができる。

（９）

プレコーダ決定部３３１は、選択したプレコーダ変数情報に対応するインデックスcを送信部３１０に出力する。従って、インデックスcは、制御情報の一部として移動局装置６に送信される。なお、重複率olが予め定められた閾値未満の値をとるとき、プレコーダ決定部３３１は、単位行列に対応するインデックスcを選択し、移動局装置６に送信する。

図１２は、本実施形態に係る移動局装置６の一例を示す構成図である。移動局装置６は、移動局装置２（図３）の制御部２１１及び電力制御部２３０−ｘに代え、制御部２１１ｂ及びプレコーダ処理部２４０を有する。制御部２１１ｂは受信部２２１から入力された制御情報からインデックスcを分離し、プレコーダ処理部２４０に出力する。

プレコーダ処理部２４０は、プレコーダ決定部３３１と同様に、予めＲＢごとにプレコーダ変数情報を複数組記憶する記憶部を有する。プレコーダ処理部２４０は、制御部２１１ｂから入力されたインデックスcに対応するプレコーダ変数情報を当該記憶部から読み出す。プレコーダ処理部２４０は、ＲＢ割当部２０４−ｘからの出力信号を要素とする信号ベクトルに当該読み出したプレコーダ変数行列を乗算し、この乗算信号を要素とする重み付け信号ベクトルを生成する。プレコーダ処理部２４０は、当該乗算信号をＩＤＦＴ部２０５−ｘに出力する。

このようにして、プレコーダ決定部３３１は、重複率olが予め定められた閾値以上の値をとる場合には、２次行列D^HDの固有値の差を最大化するプレコーダ変数行列を選択する。プレコーダ処理部２４０は、選択されたプレコーダ変数行列にＲＢ割当部２０４−ｘから信号ベクトルに乗算し、ストリーム間の送受信特性の差を最大化することができる。これにより、少なくとも一つのストリームについて復調部３０７２−ｘにおいて算出されるビット値の尤度の低下を緩和しターボ等化が失敗する可能性を低減できる。ひいては、他のストリームについてもビット値の尤度の低下を緩和し、ターボ等化が失敗する可能性を低減できる。

なお、プレコーダ決定部３３１により送受信特性の差を最大化できる理由を説明する。ここで、送受信信号間の相互情報量Ｃは次の式で与えられる。

（１０）

式（１０）において、σ²は雑音電力、I_rは受信アンテナ数×受信アンテナ数の大きさの（本実施形態では１×１）の単位行列、I_tは送信アンテナ数×送信アンテナ数の大きさの（本実施形態では２×２）の単位行列、である。２次行列D^HDの固有値λ_tを用いると、式（１０）は式（１１）のように変形できる。

（１１）

式（１１）において、log(λ_t+1/σ²)が固有値λ_tに係る固有ベクトルによる寄与分、即ち当該固有ベクトルにプレコーダ変数行列を乗じて得られた重み付け信号に係る送受信特性を示す。従って、固有値λ_tの差が最大となるプレコーダ行列を選択することで、各固有ベクトル間の送受信特性の差を最大化できる。これにより、少なくとも一方の固有ベクトルへの寄与が大きいストリームの送信信号について尤度の低下を緩和することができる。
このように、本実施形態によれば、等化復号部３０７−ｘにおけるターボ等化処理において少なくとも一のストリームについて復調部３０７２−ｘにおいて算出される尤度の低下を緩和することができる。ひいては、等化復号部３０７−ｘにおけるターボ等化処理が失敗する可能性が低下し、送信信号をより確実に復号することができる。
なお、上記の態様とは異なり、複数のサブキャリアを使用するＲＢ毎にプレコーダを選択しても、全帯域で同一のプレコーダを選択してもよい。

上記の第１、２の実施形態では、重複率を用いて送信パラメータを変更していたが、基地局装置３、５において、各々送信パラメータを変更しようとするストリームを決定する過程を含めてもよい。

まず、第１の実施形態を応用し、送信電力決定部３０９が送信パラメータの一種としてストリームｘ毎に送信電力を決定する例について説明する。特に、言及がない部分については第１の実施形態と共通である。送信電力決定部３０９は、クローズドループの送信電力パラメータf(x,i)を求めるようにし、電力制御部２３０−ｘが（１２）式に基づいてストリームごとの送信電力P_PUNCH(x,i)を決定し、さらにストリーム毎のサブキャリア数で除算してサブキャリア毎の送信電力を決定してもよい。

（１２）

式（１２）では、Ｐ_ＣＭＡＸ等、全ての変数をストリームｘ毎の関数としているが、必ずしも全ての変数についてストリームｘ毎の関数とする必要はなく、一部に全ストリームについて共通の値を用いる変数があってもよい。

式（１２）において、Ｍ_PUSCH(x,i)はストリーム毎のＲＢ数を示し、ストリームxによって異なる値をとり、ＲＢ数が多いストリームｘの送信電力を増加させるように制御することができる。これにより、重複率が同一であっても各ストリームで使用するＲＢ数が多いほど、ストリームが重複しないＲＢの絶対個数を増加させ、送信電力の増加により復調部３０７２−ｘにおいて算出される尤度の低下を緩和する。ひいては、等化復号部３０７―ｘにおけるターボ等化が失敗する可能性を低減することができる。

また、送信電力決定部３０９が、ＲＢ割当決定部３０８で決定されたＲＢ割当情報に基づいてストリーム毎に重複率olを求め、各ストリームについて式（２）及び（３）に倣って増減量X(ol)に基づき増減させたクローズドループの送信電力パラメータf(x,i)を算出してもよい。同様に、送信電力決定部３０９がストリーム毎の重複率olに基づき式（４）及び（５）に倣って増加率Y(ol)に基づき増加させたクローズドループの送信電力パラメータf(x,i)を増加させて算出してもよい。算出した送信電力パラメータf(x,i)は、移動局装置２に送信され、送信電力制御部２０３−ｘが受信したストリームｘ毎のf(x,i)に基づいて送信電力を定めるようにする。このように、基地局装置３が各ストリームに対して行う送信電力の制御は、各1個のストリームを用いて通信する複数の移動局装置２が通信を行うＭＵ（Ｍｕｌｔｉ−Ｕｓｅｒ）−ＭＩＭＯシステムにおける送信電力制御と等価である。従って、かかる態様をＭＵ−ＭＩＭＯシステムに適用することも可能である。

また、第２の実施形態を応用し、送信パラメータの一種としてストリーム毎に変調方式を制御する例について説明する。この場合、移動局装置４の電力制御部２３０−ｘが、周波数利用効率がより低いストリームほど送信電力を大きくするように制御する。周波数利用効率とは、搬送波の単位周波数当たりの送信信号の送信レートである。例えば、変調方式を制御する場合には、送信信号を表すシンボル値数の少ない変調方式をとるストリームほど送信電力を大きくする。即ち、６４ＱＡＭ、１６ＱＡＭ、８ＰＳＫ，４ＰＳＫ、ＢＰＳＫの順で送信電力を大きくする。

これは、より低い送信レートのストリームの方が、重複したＲＢにおける信号間の干渉による影響が軽微だからである。そのため、基地局装置５の復調部３０７２−ｘにおいて算出される尤度の低下を緩和できる。ひいては、ターボ等化が失敗する可能性が低減し、より確実に送信信号を復号することができる。但し、変調方式を変更する場合には、式（２）に基づく方法のように重複率olの増加により送信電力を減少させるストリームを含まないほうが、熱雑音の影響を受けにくい。そのため、式（４）及び式（５）に基づく方法のほうが好ましい。

これまでの実施形態の説明では、送信ストリーム数を２、受信アンテナ数を１として説明したが、実際にはこれに限定されない場合がある。３以上のストリームが使用される場合は、重複率がストリーム毎に異なる場合がある。この場合は、より重複率の少ないストリームの送信電力を大きくなるように制御すれば、より効率的に相互情報量が増加しターボ等化が成功する可能性を高くすることが可能になる。

送信ストリーム数が増加すると重複が生じているストリームの組み合わせが複雑となり、重複率の定義が問題となる。例えば、前述の実施形態においてストリームｘごとの重複率ＣＶ（ｘ）をolの代わりに、以下の式で算出することができる。

（１３）

式（１３）において、Ｒ（ｘ）は各送信ストリームｘが使用するＲＢ数である。ｚ（ｒ）は、各ＲＢにおける送信ストリーム数である。ｒは、ＲＢである。ｙは、受信可能ストリーム数、例えば受信アンテナの個数である。truth［…］は条件…を満たせば、truth［…］＝１となる関数である。即ち、式（１３）は、各ＲＢにおける送信ストリーム数ｚ（ｒ）が受信可能ストリーム数ｙを越えたＲＢの個数をカウントし、そのようなＲＢの個数の割合を重複率ＣＶ（ｘ）として定めることを示す。あるいは、重複率ＣＶ（ｘ）を次式で定義する。

（１４）

即ち、式（１４）は、各ＲＢにおける送信ストリーム数ｚ（ｒ）が受信可能ストリーム数ｙを越えたストリーム数で重み付けしたＲＢの個数をカウントし、そのようなＲＢの割合を重複率ＣＶ（ｘ）として定めることを示す。
本実施形態では、式（１３）、（１４）により算出された、ＣＶ（ｘ）がゼロかそれ以外の値をとるか否かにより、ＲＢの重複が起きたか否か判断することにより、送信パラメータを変更することもできる。
また、式（１３）、（１４）において、yの値を受信可能ストリーム数より小さい整数として、ＣＶ（ｘ）を算出することができる。この場合、ＣＶ（ｘ）は、必ずしもストリーム間におけるＲＢが重複する度合いを示すものではないが、各ストリームによるＲＢの利用度を示す尺度となる。このように定義したＣＶ（ｘ）を用いれば、オーバーロードを許容しないシステムにも、本実施形態を適用することが可能になる。

上記の実施形態においては、送信信号がＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号であることを前提に説明したが、通常のＯＦＤＭ信号やＮｘＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号（Ｎ個のＤＦＴ−Ｓ−ＯＦＤＭ信号を使用）についても適用することができる。

なお、上述した実施形態における通信装置、即ち移動局装置２、４、６及び基地局装置３、５、７の一部、又は全部をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御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、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、移動局装置２、４、６又は基地局装置３、５、７に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。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、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んでも良い。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。

また、上述した実施形態における移動局装置２、４、６及び基地局装置３、５、７の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。移動局装置２、４、６及び基地局装置３、５、７の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１…無線通信システム
２、２−１、２−２、４、６…移動局装置
２０１−ｘ、２０１ａ−ｘ、２０１ｂ−ｘ…符号化部
２０２−ｘ…Ｓ／Ｐ変換部
２０３−ｘ…ＤＦＴ部
２０４−ｘ…ＲＢ割当部
２０５−ｘ…ＩＤＦＴ部
２０６−ｘ…ＣＰ挿入部
２０７−ｘ…Ｐ／Ｓ変換部
２０８−ｘ…Ｄ／Ａ変換部
２０９−ｘ…ＲＦ部
２１０−ｘ…送信アンテナ部
２１１、２１１ａ、２１１ｂ…制御部
２２０…受信アンテナ部
２２１…受信部
２３０−ｘ…電力制御部
２４０…プレコーダ処理部
３、５、７…基地局装置
３０１…受信アンテナ部
３０２…受信部
３０３…パイロット分離部
３０４…伝搬路推定部
３０５…ＣＰ除去部
３０６−ｘ…ＦＦＴ部
３０７−ｘ…等化復号化部
３０８…ＲＢ割当決定部
３０９…送信電力決定部
３１０…送信部
３１１…送信アンテナ部
３２１…符号化方式決定部
３３１…プレコーダ決定部
３０７０−ｘ…ソフトキャンセル部
３０７１−ｘ…等化器
３０７２−ｘ…復調部
３０７３−ｘ…デインターリーバ
３０７４−ｘ…復号部
３０７５−ｘ…インターリーバ
３０７６−ｘ…ソフトレプリカ生成部
３０７７−ｘ…及び伝搬路特性乗算部
３０７８−ｘ…等化機能部

Claims (17)

1. データを送信する少なくとも１つの第１の通信装置と、２以上のストリームの各々について前記第１の通信装置から受信したデータを復号する第２の通信装置、を備える無線通信システムであって、
   前記第１又は第２の通信装置の何れかが、
   各ストリームのリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定部を有し、
   少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部を有し、
   前記第1の通信装置は、
   前記決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御部、を有すること
   を特徴とする無線通信システム。
2. 前記制御情報は送信電力情報であること、を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記制御情報決定部は、前記重複率が大きいほど、少なくとも１のストリームについて、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、を特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記制御情報決定部は、使用するリソースブロックが多いストリームほど、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、を特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
5. 前記制御情報決定部は、前記第1の通信装置からのデータ送信に係る全ストリームの総送信電力に基づき各ストリームの送信電力を決定すること、を特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
6. 前記制御情報は変調方式情報であること、を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
7. 前記制御情報が送信電力情報を更に含み、
   前記制御情報決定部において、前記変調方式情報がより周波数利用効率が低い変調方式のストリームほど、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、
   を特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 前記制御情報は符号化率情報であること、を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
9. 前記制御情報が送信電力情報を含み、
   前記制御情報決定部において、周波数利用効率が低い符号化率のストリームほど、送信電力が大きくなるように前記送信電力情報を決定すること、
   を特徴とする請求項８に記載の無線通信システム。
10. 前記制御情報は、プレコーダ行列情報であること、を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
11. 前記第２の通信装置において、
    前記第1の通信装置と前記第２の通信装置との間の伝搬路特性を推定する伝搬路特性推定部を有し、
    前記制御情報決定部が、ストリーム毎の送信信号への重み係数を要素とするプレコーダ行列を２以上記憶する記憶部を有し、
    前記制御情報決定部が、前記重複率が予め設定した値より大きい場合、
    前記伝搬路特性からなる伝搬路ベクトルと前記プレコーダ行列との積ベクトルの二次行列の最大固有値と最小固有値の差が最も大きいプレコーダ行列を前記制御情報として選択し、
    前記送信制御部が、前記プレコーダ行列を、ストリーム毎のデータを要素とするベクトルに乗ずること、
    を特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
12. 少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部と、
    前記決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する送信制御部と、
    を有することを特徴とする通信装置。
13. 少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する第1の過程と、
    前記決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する第２の過程と、
    を有することを特徴とする通信方法。
14. 通信装置が有するコンピュータに、
    少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する第1の手順と、
    前記決定した制御情報に基づき前記ストリームのデータ送信を制御する第２の手順と、
    を実行させることを特徴とする通信プログラム。
15. ２以上のストリームの各々について受信したデータを復号する通信装置において、
    各ストリームのリソースブロックの割当を決定するリソースブロック割当決定部と、
    少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームのデータ送信に係る制御情報を決定する制御情報決定部と、
    を有することを特徴とする通信装置。
16. ２以上のストリームの受信したデータを復号する通信装置における通信方法であって、
    各ストリームのリソースブロックの割当を決定する第１の過程と、
    少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームにおけるデータ送信に係る制御情報を決定する第２の過程と、
    を有することを特徴とする通信方法。
17. ２以上のストリームの受信したデータを復号する通信装置が有するコンピュータに、
    各ストリームのリソースブロックの割当を決定する第１の手順と、
    少なくとも１組のストリーム間のリソースブロックの重複率に基づき少なくとも１のストリームにおけるデータ送信に係る制御情報を決定する第２の手順と、
    を実行させることを特徴とする通信プログラム。

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