JP6239194B2 - 送信装置、受信装置、送信方法および受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブロック伝送を行う送信装置、受信装置、送信方法および受信方法に関する。

デジタル通信システムにおいて、シングルキャリア（Single Carrier：ＳＣ）ブロック伝送方式が近年注目を集めている（例えば、下記非特許文献１参照）。

また、複数のユーザの通信信号を多重することが可能な、すなわちマルチユーザ多重向けのＳＣブロック伝送方式として、ＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）方式がある。ＳＣ−ＦＤＭＡ方式では、一般的には、各ユーザに周波数帯域が割り当てられ、複数のユーザの通信信号が周波数上で多重される。ＳＣ−ＦＤＭＡ方式の詳細は非特許文献３などに記載されている。ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）−Advanced方式などの通信システムにおいて、端末すなわちユーザ端末(User Equipment：ＵＥ)から基地局へ送信する通信路であるアップリンクに用いられる。アップリンクにＳＣブロック送信方式が用いられる理由としては、ピーク電力／平均電力の比が抑制された送信信号を生成可能なことにより、ＵＥの送信系に用いる増幅器等に対する要求性能の緩和等が期待できることによる。

N． Benvenuto，R． Dinis，D． Falconer and S． Tomasin，"Single Carrier Modulation With Nonlinear Frequency Domain Equalization：An Idea Whose Time Has Come−Again"，Proceedings of the IEEE，vol．98，No．1，Jan． 2010，pp．69−96． J．A．C．Bingham，"Multicarrier Modulation for Data Transmission：An Idea Whose Time Has Come"，IEEE Commun．Mag．，vol．28，No．5，May 1990，pp．5−14． H. G. Myung、 et. al，"Single Carrier FDMA for Uplink Wireless Transmission"，IEEE Vehicular Tech. Magazine, Sept. 2006, pp. 30-38.

しかしながら、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式は、送信に使用する周波数帯域上における信号として例えば伝送路推定、シンボル同期、フレーム同期、またはユーザ判別に用いる既知信号を送信する場合、周波数帯域全体を用いて既知信号を送信することになる。例えば、ＬＴＥ−Advanced方式の通信システムではＲＳ（Reference Symbol）と呼ばれる既知信号をＵＥから基地局すなわちＮＢ（NodeB）へ送信する。この場合、ＵＥは、既知信号であるＲＳを送信する送信装置である。

このようなＳＣ−ＦＤＭＡ方式の通信システムを用いた場合において、複数のＵＥが同じ基地局に向けて同じ周波数帯域内でＲＳを送信する場合、複数のＵＥの各々からのＲＳを１つのスロット内に配置する必要がある。ここで、スロットは、通信時間の単位の１つである。例えば、基地局はスロット単位で伝送路推定を行う。また、１スロットは、複数のブロックで構成される。ブロックは、通信時間の単位である。上述したように、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いた場合、ユーザデータと同じ帯域幅を用いてＲＳを送信することになるため、複数のＵＥが送信する場合に１スロット内でＵＥの数と同数のブロックがＲＳ用に占有されることになる。このため、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式では、複数のＵＥがＲＳを送信する場合、伝送効率の劣化が生じるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、伝送効率の劣化を抑制しつつ、複数の送信装置からの既知信号の送信の多重化を実現することができる送信装置、受信装置、送信方法および受信方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる送信装置は、データに基づいて、シングルキャリアブロック伝送により送信される第１の信号を生成する第１の信号生成部と、既知信号に基づいて、直交周波数分割多重伝送により送信される第２の信号を生成する第２の信号生成部とを備える。また、この送信装置は、第１の信号および第２の信号が入力され、第１伝送期間では第２の信号を選択して出力し、第２伝送期間では第１の信号を選択して出力する切り替え装置と、切り替え装置から出力された信号を送信するアンテナと、を備える。さらに、この送信装置は、第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち自装置からの既知信号の送信用に割当てられた周波数帯域に既知信号が配置されるよう第２の信号生成部を制御する制御部、を備える。

本発明にかかる送信装置は、伝送効率の劣化を抑制しつつ、複数の送信装置からの既知信号の送信の多重化を実現することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図 実施の形態１の基地局の機能構成例を示す図 実施の形態１の端末の機能構成例を示す図 実施の形態１の基地局が形成するアナログビームの一例を示す図 実施の形態１のアンテナビームの切替えの一例を示す図 ＳＣ−ＦＤＭＡ方式においてＲＳ用に１つのブロックを割当てた例を示す図 実施の形態１における各端末へのリソース割当ての一例を示す図 実施の形態１における制御信号をＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiple）ブロックで送信する場合のリソース割当ての一例を示す図 実施の形態１におけるＳＣ−ＦＤＭＡ方式で用いる周波数帯を分割した帯域を端末に分割した帯域を割当てた場合のリソース割当ての一例を示す図 実施の形態の基地局のスケジューラにおけるリソース割当て処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態１の端末の送信部の構成例を示す図 実施の形態１の制御回路の構成例を示す図 実施の形態１の電子回路の構成例を示す図 実施の形態１の送信部における送信処理手順の一例を示す図 実施の形態１の受信部の構成例を示す図 実施の形態１の電子回路の構成例を示す図 実施の形態１の基地局の受信部における受信処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態２の端末の構成例を示す図 実施の形態２の端末の送信部の構成例を示す図 比較例のマルチストリーム伝送の一例を示す図 実施の形態３の通信システムの構成例を示す図 実施の形態３のリソース割当ての一例を示す図 実施の形態３の基地局の構成例を示す図 実施の形態３のスケジューラにおけるリソース割当て手順の一例を示すフローチャート 実施の形態３の制御回路の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、送信方法および受信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、基地局１および端末２−１〜２−６を備える。なお、図１では、基地局の数を１、端末の数を６とした例を示しているが、基地局の数は１に限定されず、端末の数は６に限定されない。端末２−１〜２−６は、ユーザ端末またはＵＥとも呼ばれる通信装置であり、後述する既知信号であるＲＳを基地局１へ送信する。また、基地局１は、端末２−１〜２−６から基地局１へ向かう方向の通信路であるアップリンクのリソースを、各端末２−１〜２−６に対して割当てる通信装置である。アップリンクの通信においては、端末２−１〜２−６は送信装置であり、基地局１は受信装置である。以下、端末２−１〜２−６を、各々を区別せずに示すときには、適宜、端末２と記載する。

本実施の形態の通信システムは、アップリンクのデータ伝送では、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式をベースとした通信方式を用いる。基地局１から端末２−１〜２−６へ向かう方向の通信路であるダウンリンクの通信方式はどのような方式を用いてもよい。ダウンリンクの通信方式としては、例えば、ＯＦＤＭ方式を用いる。

図２は、本実施の形態の基地局１の機能構成例を示す図である。基地局１は、アンテナ１１−１〜１１−Ｒ、ビーム制御部１２、受信部１３、送信部１４およびスケジューラ１５を備える。Ｒは２以上の整数である。基地局１は、アンテナ１１−１〜１１−Ｒを用いて、送信ビームであるアナログビームを形成する。アナログビームは、１つ以上の方向を照射する指向性を有する。すなわち、アンテナ１１−１〜１１−Ｒは、１つ以上の照射方向を照射するビームすなわちアナログビームを形成可能である。また、ビーム制御部１２は、後述するように、一定時間、例えばスロット、を単位としてビームを切替えることができる。基地局１が、端末２の方向を把握している場合には、端末２の方向を照射するようにアナログビームを形成する。すなわち、この場合、アナログビームにおける１つ以上の照射方向のそれぞれは、１つ以上の端末のそれぞれに対応する方向に設定される。基地局１は、複数の端末２のそれぞれを照射するアナログビームを形成することにより、複数の端末２と通信を行うことができる。

受信部１３は、アンテナ１１−１〜１１−Ｒおよびビーム制御部１２を介して受信した受信信号に対して受信処理を実施する。受信部１３は、１つ以上の端末２から送信されたデータおよびＲＳを受信する。受信部１３の構成および処理の詳細については後述する。送信部１４は、端末２ごとに端末２宛てのデータに送信処理を施してデータ信号を生成し、生成したデータ信号をビーム制御部１２へ出力する。また、送信部１４は、端末２宛ての制御情報を生成して、生成した制御情報に送信処理を施して制御信号を生成し、生成した制御信号をビーム制御部１２へ出力する。送信処理には、例えば、符号化処理、変調処理等が含まれる。また、ダウンリンクにＯＦＤＭ方式が用いられる場合には、送信処理には、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）処理が含まれる。

ビーム制御部１２は、アンテナ１１−１〜１１−Ｒを用いたアナログビームの形成、すなわちビームフォーミングを制御する。具体的には、例えば、端末２の位置を示す情報である位置情報と基地局１の位置情報とに基づいてアナログビームの指向方向を決定し、指向方向に基づいて、ビームフォーミング用ウェイトを決定する。端末２の位置情報は、例えば、各端末２がＧＰＳ（Global Positioning System）を利用して求めた位置情報であり、端末２がこの位置情報を基地局１へ送信する。また、基地局１の位置情報としては、例えば、基地局１がＧＰＳを利用して求めた位置情報を用いる。そして、ビーム制御部１２は、送信部１４から入力された端末２ごとのデータ信号および制御信号に対してビームフォーミング用ウェイトを乗算してアンテナ１１−１〜１１−Ｒへ出力する。また、ビーム制御部１２は、アンテナ１１−１〜１１−Ｒから受信した信号を受信部１３へ出力する。ビーム制御部１２は、後述するように、一定時間、例えばスロット、を単位としてアナログビームを切替えることができる。なお、ビーム制御部１２およびアンテナ１１−１〜１１−Ｒは、同時に複数のアナログビームを形成可能であってもよい。

スケジューラ１５は、アンテナ１１−１〜１１−Ｒおよび受信部１３を介して端末２から接続要求、リソースの割当てを要求するリソース割当て要求等の制御信号を受信し、制御信号に基づいて接続中の端末２を把握する。なお、接続要求、リソース割当て要求等の制御信号としては、端末２が割当てを要求するデータ量が格納されることができる。リソース割当て要求としては、ＬＴＥ等で用いられる制御信号を用いることができる。また、制御信号に基づいて端末２から要求されているデータ量を取得し、データ量に基づいて端末２へリソースを割当てる。リソースの割当て方法の詳細については後述する。

図３は、本実施の形態の端末２の機能構成例を示す図である。図３に示すように、端末２は、アンテナ２１、送信部２２および受信部２３を備える。受信部２３は、アンテナ２１により受信した信号に対して受信処理を実施する。また、受信部２３は、受信した信号が制御信号である場合には、制御信号により指示された処理を実施する。受信処理には、例えば、復調処理、復号処理等が含まれる。また、ダウンリンクにＯＦＤＭ方式が用いられる場合には、受信処理には、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）処理が含まれる。送信部２２は、基地局１へ送信する信号を生成してアンテナ２１を介して送信する。送信部２２の構成および処理の詳細は後述する。

本実施の形態の通信システムは、上述したように、アップリンクのデータ伝送では、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式をベースとした通信方式を用いる。

本実施の形態では、基地局１は、スロット単位でアナログビームを切替えることができる場合を例に説明する。図４は、基地局１が形成するアナログビームの一例を示す図である。図４に示すように、基地局１は、複数の端末を照射するアナログビーム３を形成可能である。アナログビーム３は、基地局１が形成するアナログビームの形状の概略の包絡域を模式的に示したものである。図４の３１〜３４は、端末２−１から２−４からのアップリンクの信号の送信方向を示している。図４の例では、基地局１が端末２−１〜２−４の位置を把握しており、端末２−１〜２−４を照射範囲に含むアナログビーム３を形成した例を示す。

図５は、アンテナビームの切替えの一例を示す図である。図５の例では、基地局１がスロット単位でアンテナビームを切替える例を示しており、ｋ番目のスロットではアナログビーム３を形成し、（ｋ＋１）番目のスロットでアナログビーム４を形成した例を示している。なお、ｋは、スロットの番号を示す整数であり、０以上の整数または１以上の整数である。図５のｋ番目のスロットで形成されるアナログビーム３は図４の例と同様である。（ｋ＋１）番目のスロットでは、端末２−５，２−６に照射方向するようアナログビーム４が形成される。

図５の例では、２つのスロットにおいて通信対象となる端末２が異なる例を示している。このような場合には、図５に示すように、スロット単位でアナログビームの切替えが行われる。なお、図５では、１スロット単位でアナログビームを切替える例を説明したが、常時１スロット単位でのアナログビームの切り替えを実施していなくてもよい。１つのアナログビームだけで全ての端末２を照射できる場合等には、アナログビームの切り替えを行わなくてもよい。

スロット単位でアナログビームを切替える場合、基地局１がアップリンクで受信する信号の送信元の端末２はスロットごとに変化する。このため、基地局１は、スロットごとに端末２からＲＳを受信することが望ましい。

図６は、本実施の形態との比較のため、アップリンクの全てのスロットにおいてＳＣ−ＦＤＭＡ方式を用いる場合において、ＲＳ用に１つのブロックを割当てた例を示す図である。図６は、基地局１と接続する端末２が１つの場合に、端末２のＲＳ用に１スロットあたり１つのブロックを割当てた例を示している。ハッチングされたブロックがＲＳ用のブロックを示す。図６の例では、１スロットは８ブロックで構成される。なお、基地局１と接続する端末２が１つの場合には、ＲＳ用に用いられるブロックは１スロットあたり１つであるが、基地局１と接続する端末２が複数になると、１スロットあたり複数のブロックがＲＳ用に用いられることになる。例えば、基地局１と接続する端末２が４つの場合、１スロットを構成する８ブロックのうち、４ブロックがＲＳ用に用いられることになり、データを伝送するためのブロックが４つとなる。

本実施の形態では、スロット内にＲＳを送信するために用いられるブロックを１つ以上設け、ＲＳを送信するために用いられるブロックでは、ＯＦＤＭ方式により信号を送信する。以下、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式により送信される信号をＳＣ−ＦＤＭＡ信号と呼び、ＯＦＤＭ方式により送信される信号をＯＦＤＭ信号と呼ぶ。また、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号を送信するブロックをＳＣ−ＦＤＭＡブロックと呼び、ＯＦＤＭ信号を送信するブロックをＯＦＤＭブロックと呼ぶ。

１スロット内の総ブロック数をN_Bとし、１スロット内のＯＦＤＭブロック数をN_Oとし、１スロット内のＳＣ−ＦＤＭＡブロック数をN_Sとすると、N_B＝N_O＋N_Sである。以下、本実施の形態では、N_B＝５，N_O＝１，N_S＝４の例を説明するが、N_B，N_O，N_Sの値は、これらに限定されない。

図７は、本実施の形態における各端末２へのリソース割当ての一例を示す図である。図７では、基地局１が端末２−１〜２−４のアップリンクにおける１スロット内のリソースの割当て結果の一例を示している。図７の例では、１スロット内の１番目のブロックを、ＲＳを送信するためのＯＦＤＭブロックであるとしている。図７では、各端末２のＲＳ用に割当てられたリソースを、中にｐと記載された矩形で示している。

図７に示すように、１スロット内の１番目のＯＦＤＭブロックは、帯域５−１〜５−８の８つの周波数帯域で構成される。帯域５−１,５−５は、端末２−１のＲＳ送信用に割り当てられ、帯域５−２,５−６は、端末２−２のＲＳ送信用に割り当てられ、帯域５−３,５−７は、端末２−３のＲＳ送信用に割り当てられ、帯域５−４,５−８は、端末２−４のＲＳ送信用に割り当てられる。また、１スロット内の２番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックは、端末２−１のデータ用に割当てられ、１スロット内の３番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックは、端末２−２のデータ用に割当てられる。また、１スロット内の４番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックは、端末２−３のデータ用に割当てられ、１スロット内の５番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックは、端末２−４のデータ用に割当てられる。

また、データ送信用のリソースの割当て方法については、どのような方法を用いてもよく、例えば、端末２から送信するデータ量が通知されて、通知されたデータ量に応じて端末２にリソースを割当てる方法でもよく、アップリンク通信を行う端末２に均等にリソースを割当てる方法でもよい。端末２から送信するデータ量が通知される方法の場合、基地局１が各端末２へ割り当てるリソースは、各端末２から要求されたデータ量、および空いているリソースによって変わる。リソースの割当て結果を通知する場合、基地局１は、ブロックを指定する場合には、スロット内のブロックの番号により指定することができる。また、ＯＦＤＭブロック内の帯域を指定する場合、基地局１は、割当てた帯域を例えばキャリア番号等を用いて示す。なお、キャリアとは周波数帯のことを示し、キャリア番号とは周波数帯に対してあらかじめ定められた番号を示す。例えば、ＬＴＥなどにおいては、複数キャリアをまとめた単位をリソースブロック（Resource block）と呼ぶ。基地局１は、このリソースブロック単位でＯＦＤＭブロック内の帯域を割当て、各端末２に割当てた帯域を、リソースブロック番号を用いて端末２へ通知しても良い。

また、端末２が送信する信号であるＲＳには、端末２ごとに異なるシンボルを用いてもよいし、端末２間で同じシンボルすなわち同じＲＳシンボルを用いてもよい。また、図７の例では、端末２ごとに２つの帯域をＲＳ用に割当てているが、端末２は、これら２つの帯域で各々異なるＲＳシンボルを送信してもよい。例えば、ＲＳシンボルとして、Zadoff-Chu sequenceを用いることができる。なお、前述したとおり、端末２は、ＲＳシンボルをＯＦＤＭ方式により送信する。

なお、図７は一例であり、１スロット内のＯＦＤＭブロック位置、ＯＦＤＭブロックを構成する各帯域を端末２への割当てる順序は、図７の例に限定されない。例えば、基地局１は、１つの端末２あたり１つの帯域をＲＳ用に割当ててもよく、３つ以上の帯域をＲＳ用に割当ててもよい。また、複数スロット単位でＯＦＤＭブロックを設けるようにしてもよい。例えば、複数スロットあたり１つ以上のＯＦＤＭブロックを設けるようにしてもよい。すなわち、基地局１は、端末２が、１つ以上のスロットである一定期間ごとに、ＯＦＤＭ伝送を行うＯＦＤＭブロックすなわちＯＦＤＭ伝送期間を設け、ＯＦＤＭ伝送期間以外ではＳＣ−ＦＤＭＡ伝送を行うように、リソースの割当てを行えばよい。

基地局１は、各端末２へＲＳ送信用およびデータ送信用のリソースを割当て、リソースの割当て結果を各端末２へ送信する。基地局１は、リソースの割当てをスロット単位で実施して、スロットごとにダウンリンクにより割当て結果を端末２へ通知してもよいし、リソースの割当てを複数スロット単位で実施して、複数スロットごとにダウンリンクにより割当て結果を端末２へ通知してもよい。リソースの割当ての実施のタイミングおよび割当て結果の通知のタイミングは、これらに限定されず、端末２のアップリンクの送信を行う前に割当て結果が通知されるタイミングであればよい。

図７に示すように、基地局１は、各端末２からの送信信号が送信される周波数または時間が重ならないように各端末２へのリソース割当てを実施する。各端末２は、上述したように、データおよびＲＳを送信するためのリソースを基地局１より事前に通知されているため、端末２は、互いに周波数および時間のうち少なくとも一方が異なるように送信を行う。図７の例では、例えば、端末２−１は、ＯＦＤＭブロックを用いたＲＳ送信の直後に、データをＳＣ−ＦＤＭＡ方式により送信し、端末２−３は、ＯＦＤＭブロックを用いた送信の後２ブロック時間待ってデータをＳＣ−ＦＤＭＡ方式により送信する。また、各端末２から送信されるＲＳは、帯域が異なっている。

このように、各端末２から送信されるデータおよびＲＳは、互いに周波数および時間のうち少なくとも一方が異なるため、基地局１がこれらの信号を受信した場合に、各々の信号を分離することができ、また信号間の干渉を避けることができる。また、基地局１は、１スロット内で、複数の端末２からＲＳを受信することができるため、複数の端末２との間の伝送路のそれぞれについて伝送路の推定を行うことができ、伝送路の推定結果を用いて各端末２から受信した信号を復調することができる。

図７では、ＯＦＤＭブロックにおいてＲＳシンボルを送信する例を示したが、ＯＦＤＭブロックにおいてＲＳシンボル以外の信号を送信するようにしてもよい。例えば、ＯＦＤＭブロックの一部の帯域をＲＳ以外の制御信号を送信するために使用してもよい。制御信号としては、例えば、基地局においてアナログビームの指向性を定めるための情報、リソース割り当ての端末から基地局への要求などがある。制御信号の内容および制御信号の送信の有無はスロットごとに変わる可能性があるが、基地局１はあらかじめ制御信号の変化を知ることはできない。このため、例えば、１スロットあたり、制御信号を送信するための帯域をあらかじめ割当てておくことが望ましい。端末２は、送信する制御信号に変化が無い場合、すなわち異なる制御信号の送信を行う必要がない場合、例えば、前回送信した制御信号と同じ内容を制御信号に割当てられた帯域で送信する、または、前回の情報から変化がないことを示すあらかじめ定められた固定の情報を送信するようにしてもよい。また、基地局１は、ＯＦＤＭブロック内で制御信号を送信するための帯域を割当てるか否かを端末２ごとに決定してもよい。

図８は、制御信号をＯＦＤＭブロックで送信する場合のリソース割当ての一例を示す図である。図８の例では、ＯＦＤＭブロックは、ＲＳ用の帯域５−１，５−２，５−４，５−５，５−７，５−８と制御信号用の帯域６−１，６−２で構成される。端末２−１，２−４には、図７の例と同様に、ＯＦＤＭブロックのうち２つの帯域がＲＳ用に割り当てられる。一方、端末２−２には、ＯＦＤＭブロックのうち、制御信号用に帯域６−２が割当てられ、ＲＳ用に帯域５−２が割り当てられる。また、端末２−３には、ＯＦＤＭブロックのうち、制御信号用に帯域６−１が割当てられ、ＲＳ用に帯域５−７が割り当てられる。

なお、図７，８では、全端末がＳＣ−ＦＤＭＡ方式において同一周波数帯を用いる例を示したが、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で用いる周波数帯を複数に分割し、一部の端末に分割した帯域を割当ててもよい。図９は、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で用いる周波数帯を分割した帯域を端末に割当てた場合のリソース割当ての一例を示す図である。図９の例では、基地局１は、端末２−１には、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で用いる周波数帯を２つに分割したうちの周波数の低い方の帯域を割当て、端末２−２には、周波数の高い方の帯域を割当てている。すなわち、スロット内の２番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックでは、端末２−１と端末２−２とのデータが周波数多重される。この場合にも、ＲＳの送信用に、図７の例と同様にＯＦＤＭブロック内の帯域を割当てることができる。端末２−３〜２−５には、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で用いる全周波数帯を割当てている。なお、図９では、端末２−１，２−２に周波数上で連続した帯域を割当てたが、非特許文献３に記載されているように、ＳＣ−ＦＤＭＡ方式で使用する周波数帯内の分散した帯域を、各端末２に割当てるようにしてもよい。

図１０は、本実施の形態の基地局１のスケジューラ１５における割当て処理、すなわちリソース割当て処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、スケジューラ１５は、各スロット内でリソースを割当てる端末２の数を把握する（ステップＳ１）。各スロット内でリソース割当てする端末２の数は、例えば、ビーム制御部１２から取得する。なお、各スロット内でリソース割当てする端末２は、端末２から取得した端末２の位置と基地局１の位置と１つのアナログビームで指向可能な端末の数の上限値とに基づいて算出する。

例えば、６つの端末２と通信を行う場合に、６つの端末２を１つのアナログビームで照射することができれば、アナログビームの切替えを行わずに６つの端末２を照射するアナログビームを形成することができる。一方、１つのアナログビームで指向可能な端末の数の上限値が５以下である場合、または１つのアナログビームでカバーすることができる範囲外に端末２が存在する場合、基地局１は、アナログビームの切替えを行う。例えば、基地局１は、６つの端末２の位置の幾何中心となる位置を求め、この位置からの距離の最も離れたものを除いた５つを１つのアナログビームで照射可能か否かを判断し、１つのアナログビームで照射可能な場合には、あるスロットでこれら５つの端末２を指向するアナログビームを形成し、次のスロットで残りの１つの端末２を指向するアナログビームを形成する。これらの判断および制御は、ビーム制御部１２が実施してもよいし、図示しない他の制御部等が実施してもよい。

次に、スケジューラ１５は、ステップＳ１で把握した端末２、すなわちスロット内でアップリンクのリソースを割当てる端末、から要求されたデータ量と、１スロットを構成するＳＣ−ＦＤＭＡブロックの数N_Sとに基づいて、データ用のＳＣ−ＦＤＭＡブロックを割当てる（ステップＳ２）。なお、スケジューラ１５は、受信部１３経由で受信した各端末２からリソース割当て要求に基づいて、各端末２から要求されたデータ量を把握する。この際、図９に示したように、複数の端末２から送信されるデータを１つのＳＣ−ＦＤＭＡブロックに周波数多重してもよい。例えば、基地局１は、周波数多重の対象となる端末２を予め定めておいてもよいし、要求するデータ量が閾値以下となる端末２が複数存在する場合に、これらの端末２のデータを周波数多重の対象として選択するようにしてもよい。

次に、スケジューラ１５は、１スロット内でアップリンクのリソースを割当てる端末２の数に基づいて、ＯＦＤＭブロックを構成する帯域を端末へ割当てる（ステップＳ３）。また、この際、スケジューラ１５は、ＯＦＤＭブロックの帯域の割当単位、例えば上述のリソースブロック単位で、端末２ごとに割当てる帯域の数を決定する。例えば、ＯＦＤＭブロックとして使用可能な周波数帯すなわち直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯がN_R個のリソースブロックに分割され、スロット内でアップリンクのリソースを割当てる端末２の数がN_UEである場合、N_R／N_UE以下となる最大の整数個のリソースブロックを各端末２へ割当てる。具体的にどのリソースブロックを割当てるかは、例えば、端末２の識別子の若い順、基地局１と接続した時刻が早い順に周波数の高いリソースブロックから順に割当てる等としてもよいし、どのような割当て方法を用いてもよい。また、図７，８，９に示したように、離れた２か所の帯域を割当てる場合には、N_UE個のリソースブロックを周波数の高いグループと低いグループとに２分割しておいて、各グループ内で各端末２にＲＳ用の帯域を割当てることができる。ＲＳ用の帯域の割当て方法は、これらに限定されず任意の方法を用いることができる。

また、図８に示したように、ＯＦＤＭブロック内で制御信号用に帯域を割当てる場合には、スケジューラ１５は、ＲＳ用および制御信号用に上記と同様にＯＦＤＭブロック内の帯域を割当てる。なお、どの端末２にＯＦＤＭブロック内で制御信号用に帯域を割当てるかについては予め定めておいてもよいし、基地局１が、端末２から要求のあった場合にＯＦＤＭブロック内で制御信号用に帯域を割当てるようにしてもよい。

以上のように、スケジューラ１５は、一定期間であるスロット内の周波数帯域および送信時間を１つ以上の端末２に対して割当てる上述した割当て処理を実施する。スケジューラ１５は、割当て処理では、スロット内に直交周波数分割多重伝送を行う期間すなわちＯＦＤＭブロックすなわち直交周波数分割多重伝送期間である第１の伝送期間と、シングルキャリアブロック伝送を行う期間すなわちＳＣ−ＦＤＭＡブロックとを決定する。そして、スケジューラ１５は、１つ以上の端末２からのＲＳの送信用の送信時間に第１の伝送期間を割当て、１つ以上の端末２間で周波数帯域が重複しないよう第１の伝送期間におけるＲＳの送信用の周波数帯域を１つ以上の端末２のそれぞれに割当てる。また、スケジューラ１５は、シングルキャリアブロック伝送を行う期間の送信時間および周波数帯域を１つ以上の端末２それぞれにデータの送信用として割当てる。

スケジューラ１５は、以上述べた処理をスロット単位で実施して、各スロットのリソースの割当て結果を示す割当て情報を送信部１４へ通知する。

割当て情報は、例えば、データ用の割当て結果であるか、ＲＳ用の割当て結果であるかまたは制御信号用の割当て結果であるかを示す信号の種別を示す情報である送信信号情報と、該信号に対する割当て結果を示すリソース情報とで構成される。リソース情報は、例えば、スロット内の割当てられたブロックの位置を示す送信タイミング情報と割当てられた帯域を示す使用帯域情報とで構成される。

したがって、例えば、データ用の割当て情報には、送信信号情報としてデータ用の割当て結果であることを示す情報が格納され、リソース情報の送信タイミング情報には端末２に対してデータ用として割当てられたＳＣ−ＦＤＭＡブロックのスロット内の位置を示す情報が格納され、使用帯域情報には該ＳＣ−ＦＤＭＡブロックを送信するための周波数を示す情報が格納される。また、ＲＳ用の割当て情報には、送信信号情報としてＲＳ用の割当て結果であることを示す情報が格納され、リソース情報の送信タイミング情報には端末２に対してＲＳ用として割当てられたＯＦＤＭブロックのスロット内の位置を示す情報が格納され、使用帯域情報にはＲＳを送信するためのＯＦＤＭブロック内の帯域を示す情報が格納される。また、制御信号用の割当て情報には、送信信号情報として制御信号用の割当て結果であることを示す情報が格納され、リソース情報の送信タイミング情報には端末２に対して制御信号用として割当てられたＯＦＤＭブロックのスロット内の位置を示す情報が格納され、使用帯域情報には制御信号を送信するためのＯＦＤＭブロック内の帯域を示す情報が格納される。

送信部１４は、各端末２へ割当て処理による割当て結果すなわち割当て情報を制御信号として送信する。なお、上述したように、基地局１は、リソースの割当て処理および割当て結果の通知を、スロットごとに実施してもよいし、複数スロット単位で行ってもよい。

次に、本実施の形態の構成および動作の詳細を説明する。図１１は、本実施の形態の端末２の送信部２２の構成例を示す図である。図１１に示すように、送信部２２は、データ生成部２０１、ＤＦＴ部２０２、補間部２０３、周波数上配置部２０４、ＩＤＦＴ部２０５、ＣＰ付加部２０６、ＲＳ生成制御情報生成部２０７（既知信号生成部）、補間部２０８、周波数上配置部２０９、ＩＤＦＴ部２１０、ＣＰ付加部２１１および切り替え装置２１２を備える。データ生成部２０１、ＤＦＴ部２０２、補間部２０３、周波数上配置部２０４、ＩＤＦＴ部２０５およびＣＰ付加部２０６は、データに基づいて、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号すなわちシングルキャリアブロック伝送により送信される第１の信号を生成する第１の信号生成部２４を構成する。ＲＳ生成制御情報生成部２０７、補間部２０８、周波数上配置部２０９、ＩＤＦＴ部２１０およびＣＰ付加部２１１は、既知信号であるＲＳに基づいて、ＯＦＤＭ信号すなわち直交周波数分割多重伝送により送信される第２の信号を生成する第２の信号生成部２５を構成する。

データ生成部２０１は、データを生成する。具体的には、データ生成部２０１は、送信するデータを変調したデータ信号を生成する。例えば、データ生成部２０１は、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）により変調された信号であるＰＳＫ信号、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）により変調された信号であるＱＡＭ信号等を生成する。

ＤＦＴ部２０２は、データ生成部２０１から出力されるデータ信号にＤＦＴ処理を施すことによりデータ信号を周波数領域信号に変換し、周波数領域信号を出力する。すなわち、ＤＦＴ部２０２は、データを周波数領域信号に変換して出力する時間周波数変換部である。なお、ＤＦＴ部２０２の替わりに、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する任意の構成要素を用いることができ、例えば、ＤＦＴ部２０２の替わりにＦＦＴ（Fast Discrete Fourier Transform）を行うＦＦＴ部を用いてもよい。

補間部２０３は、ＤＦＴ部２０２から出力される周波数領域信号に対して補間処理を実施する。この補間処理は、例えば、「B．Porat，“A Course in Digital Signal Processing”，John Wiley and Sons Inc．，1997」に記載されている信号補間式等を用いてオーバサンプリング処理（サンプリングレートを上げる、すなわちサンプリング間隔を細かくする処理）を行い、入力される信号に対し、１シンボルあたりのサンプリング点がＬ個となるようオーバサンプリングを行う。なお、Ｌは、補間処理後のサンプリングレートの補間前のサンプリングレートに対する比、すなわちオーバサンプリングレートである。この補間処理は、具体的には、ＤＦＴ部２０２により周波数領域信号に対して０挿入を行う処理である。すなわち、補間部２０３は、補間処理後のサンプリングレートに対応する周波数に対応する部分まで０を挿入する。ＤＦＴ部２０２から出力される周波数領域信号がN_DFT点ある場合、合計の点数がＬ×N_DFT点となるよう０挿入を実施する。なお、補間処理におけるオーバサンプリングレートは１でもよい、すなわち端末２が補間部２０３を備えなくてもよい。

周波数上配置部２０４は、制御信号生成部２１３からの指示に基づいて、補間部２０３から出力された信号を周波数軸上に配置し、ＩＤＦＴ部２０５へ出力する。ＩＤＦＴ部２０５は、周波数上配置部２０４から出力された信号にＩＤＦＴ処理を施すことにより、周波数上配置部２０４から出力された信号を時間領域信号に変換して出力する。すなわち、ＩＤＦＴ部２０５は、周波数領域信号を時間領域信号に変換して出力する第１の周波数時間変換部である。なお、ＩＤＦＴ部２０５の替わりに、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する任意の構成要素を用いることができ、例えば、ＩＤＦＴ部２０５の替わりにＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部を用いてもよい。

ＣＰ（Cyclic Prefix）付加部２０６は、ＩＤＦＴ部２０５から出力された信号にＣＰを付加する。すなわち、ＣＰ付加部２０６は、ＩＤＦＴ部２０５から出力された信号にＣＰを付加して第１の信号として切り替え装置２１２へ出力する第１のＣＰ付加部である。具体的には、ＣＰ付加部２０６は、ＩＤＦＴ部２０５から出力された信号の最後のＮ_CP個のデータを複製し、複製したデータをＩＤＦＴ部２０５から出力された信号の先頭に付加して、切り替え装置２１２へ出力する。以上の処理により、データ生成部２０１により生成された信号はＳＣ−ＦＤＭＡ信号となり、切り替え装置２１２に入力される。

ＲＳ生成制御情報生成部２０７は、既知信号を生成する既知信号生成部であり、既知信号であるＲＳを生成して補間部２０８へ出力する。補間部２０８は、補間処理を行い、補間処理後の信号を周波数上配置部２０９へ出力する。補間処理は、補間部２０３における補間処理と同様に具体的には例えば０挿入処理である。なお、補間処理におけるオーバサンプリングレートは１でもよい。すなわち端末２が補間部２０８を備えなくてもよい。

周波数上配置部２０９は、制御信号生成部２１３からの指示に基づいて、補間部２０８から出力された信号を周波数軸上に配置し、ＩＤＦＴ部２１０へ出力する。すなわち、周波数上配置部２０９は、自装置からのＲＳの送信用に割当てられた周波数帯域にＲＳを配置する。ＩＤＦＴ部２１０は、周波数上配置部２０９から出力された信号にＩＤＦＴ処理を施すことにより、周波数上配置部２０９から出力された信号を時間領域信号に変換して出力する。すなわち、ＩＤＦＴ部２１０は、周波数上配置部２０９から出力された信号を時間領域信号に変換する第２の周波数時間変換部である。なお、ＩＤＦＴ部２１０の替わりに、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する任意の構成要素を用いることができ、例えば、ＩＤＦＴ部２１０の替わりにＩＦＦＴを行うＩＦＦＴ部を用いてもよい。

ＣＰ付加部２１１は、ＩＤＦＴ部２１０から出力された信号にＣＰを付加する。すなわち、ＣＰ付加部２１１は、ＩＤＦＴ部２１０から出力された信号にＣＰを付加して第２の信号として切り替え装置２１２へ出力する第２のＣＰ付加部である。具体的には、ＣＰ付加部２１１は、ＩＤＦＴ部２１０から出力された信号の最後のＮ_CP個のデータを複製し、複製したデータをＩＤＦＴ部２１０から出力された信号の先頭に付加して、切り替え装置２１２へ出力する。以上の処理により、ＲＳ生成制御情報生成部２０７により生成されたＲＳはＯＦＤＭ信号となり、切り替え装置２１２に入力される。

また、制御信号をＯＦＤＭブロックで送信する場合には、制御信号生成部２１３の指示により、ＲＳ生成制御情報生成部２０７は、ＲＳシンボルとともに、制御信号として送信する制御情報を生成して補間部２０８へ出力する。補間部２０８は、ＲＳシンボルと制御情報とに対して補間処理を行う。周波数上配置部２０９は、制御信号生成部２１３の指示により、ＲＳシンボルに対応するデータと制御情報に対応するデータとを周波数軸上に配置する。すなわち、第２の信号生成部２５は、制御信号に基づいて、第２の信号を生成し、制御信号生成部２１３は、第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち自装置からの制御信号の送信用に割当てられた周波数帯域に制御信号が配置されるよう第２の信号生成部２５を制御する。

制御信号生成部２１３は、受信部２３経由で基地局１から受信した信号に基づいて、送信タイミング情報、使用帯域情報および送信信号情報を把握する。送信タイミング情報、使用帯域情報は、上述したように基地局１により割り当てられたリソースを示すものである。制御信号生成部２１３は、データ用の使用帯域情報を周波数上配置部２０４へ指示し、ＲＳ用の使用帯域情報を周波数上配置部２０９へ指示し、制御信号用の使用帯域情報を周波数上配置部２０９へ指示する。また、制御信号生成部２１３は、データ用の送信タイミング情報とＲＳ用の送信タイミング情報に基づいて、データ生成部２０１にデータの生成を指示し、ＲＳ生成制御情報生成部２０７へ、ＲＳまたはＲＳおよび制御情報の生成を指示する。また、制御信号生成部２１３は、データ用の送信タイミング情報とＲＳ用の送信タイミング情報とに基づいて、切り替え装置２１２へ、切り替え装置２１２から出力する信号の切替えを指示する。制御信号生成部２１３は、制御信号用のリソース情報が基地局１から通知されている場合には、ＲＳ生成制御情報生成部２０７へ制御情報の生成を指示し、制御信号用のリソース情報が基地局１から通知されていない場合には、データ生成部２０１へ制御情報の生成を指示する。データ生成部２０１は、制御信号生成部２１３から制御情報の生成を指示された場合には、制御情報を生成し、制御情報を変調してＤＦＴ部２０２へ出力する。また、制御信号とデータとの両方を混在させてＤＦＴ部２０２へ出力してもよい。

制御信号生成部２１３は、ＯＦＤＭブロックすなわち第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち自装置からのＲＳの送信用に割当てられた周波数帯域にＲＳが配置されるよう第２の信号生成部２５を制御する制御部である。

切り替え装置２１２は、制御信号生成部２１３からの指示に基づいて、ＣＰ付加部２０６から出力されたＳＣ−ＦＤＭＡ信号とＣＰ付加部２１１から出力されるＯＦＤＭ信号とのうちいずれか一方を選択してアンテナ２１へ出力する。すなわち、切り替え装置２１２は、第１の信号および第２の信号が入力され、第１伝送期間では第２の信号を選択して出力し、ＳＣ−ＦＤＭＡブロックのうち自装置のデータ用に割当てられた期間である第２伝送期間では第１の信号を選択して出力する。図３に示したアンテナ２１は、切り替え装置２１２から出力された信号を送信する。第１伝送期間は、上述のようにＯＦＤＭブロックである。第２伝送期間は、端末２が、自装置を含む１つ以上の端末２に対してリソース割り当てを行う装置である基地局１により、一定期間であるスロットのうち第１の伝送期間を除いた期間である第３の伝送期間において自装置からのデータの送信用として割り当てられた期間である。具体的には、図７の例では、第１伝送期間は、一定期間であるスロット内の１番目のブロックであり、第３の伝送期間は２番目から５番目までのブロックすなわち４つのＳＣ−ＦＤＭＡブロックである。また、例えば、端末２−１の第２の伝送期間は、スロット内の２番目のブロックである。

次に、端末２のハードウェア構成について説明する。図３に示した端末２を構成するアンテナ２１は、アンテナであり、送信部２２は、送信機であり、受信部２３は受信機である。図１１に示した送信部２２を構成する各構成要素は、全てがハードウェアである処理回路として構成されてもよいし、一部または全部がソフトウェアにより実現されてもよい。

図１１に示した構成要素のうちソフトウェアにより実現されるものがある場合、ソフトウェアにより実現される構成要素は、例えば、図１２に示す制御回路により実現される。図１２に示す制御回路４００は、外部から入力されたデータを受信する受信部である入力部４０１と、プロセッサ４０２と、メモリ４０３と、データを外部へ送信する送信部である出力部４０４とを備える。入力部４０１は、制御回路４００の外部から入力されたデータをプロセッサに与えるインターフェース回路であり、出力部４０４は、プロセッサ又はメモリからのデータを制御回路４００の外部に送るインターフェース回路である。図１１に示す構成要素のうち少なくとも一部が、図１２に示す制御回路４００により実現される場合、プロセッサ４０２がメモリ４０３に記憶された、ソフトウェアにより実現される送信部２２の各々の構成要素に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ４０３は、プロセッサ４０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

また、図１１に示す構成要素が、ハードウェアとして実現される場合、これらの構成要素は図１３に示す電子回路５００により実現される。図１３に示すように電子回路５００は、外部から入力されたデータを受信する受信部である入力部５０１と、処理回路５０２と、メモリ５０３と、データを外部へ送信する送信部である送信処理部５０４とを備える。入力部５０１は、外部から入力されたデータを処理回路５０２に与えるインターフェース回路であり、送信処理部５０４は、処理回路５０２又はメモリ５０３からのデータを外部に送るインターフェース回路である。図１１に示す構成要素が電子回路５００により実現される場合、処理回路５０２はそれぞれの構成要素に対応する１つ以上の処理回路を備える。また、メモリ５０３は、処理回路５０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

次に、送信部２２における送信処理について説明する。図１４は、本実施の形態の送信部２２における送信処理手順の一例を示す図である。送信部２２は、スロット、すなわち送信スロットの先頭を探知する（ステップＳ１１）。例えば、基地局１は、端末２に対して、送信スロットの先頭位置を決定することが可能な情報を制御信号として送信しているとする。端末２の制御信号生成部２１３は、この情報に基づいて送信スロット先頭となる時刻を求め、該時刻を送信スロットの先頭として探知する。なお、受信部２３において基地局１からの信号を受信してスロットのタイミングを検出し、検出結果をもとに送信部２２で探知してもよい。

次に、送信部２２は、基地局１から受信した制御信号を参照し、ＯＦＤＭブロックを用いてＲＳを送信する（ステップＳ１２）。具体的には、制御信号生成部２１３は、基地局１から受信した制御信号を参照してＲＳ用のリソースの割当て結果を把握し、割当て結果に基づいてＲＳを送信するよう、ＲＳ生成制御情報生成部２０７、周波数上配置部２０９および切り替え部２１２を制御する。上述したように、ＲＳ生成制御情報生成部２０７は、制御信号生成部２１３から指示されたタイミングでＲＳを生成する。生成されたＲＳは、補間部２０８、周波数上配置部２０９、ＩＤＦＴ部２１０、ＣＰ付加部２１１を経由して切り替え装置２１２に入力される。切り替え装置２１２は、制御信号生成部２１３から指示されたタイミングでＣＰ付加部２１１から入力された信号を、アンテナ２１を介して送信する。

次に、送信部２２は、基地局１から受信した制御信号を参照し、ＳＣ−ＦＤＭＡブロックを用いデータを送信する（ステップＳ１３）。具体的には、制御信号生成部２１３は、基地局１から受信した制御信号を参照してデータ用のリソースの割当て結果を把握し、割当て結果に基づいてデータを送信するよう、データ生成部２０１、周波数上配置部２０４および切り替え部２１２を制御する。上述したように、データ生成部２０１は、制御信号生成部２１３から指示されたタイミングでデータを生成する。生成されたデータは、ＤＦＴ部２０２、補間部２０３、周波数上配置部２０４、ＩＤＦＴ部２０５、ＣＰ付加部２０６を経由して切り替え装置２１２に入力される。切り替え装置２１２は、制御信号生成部２１３から指示されたタイミングでＣＰ付加部２０６から入力された信号を、アンテナ２１を介して送信する。

次に、送信部２２の制御信号生成部２１３は、送信スロットの末尾まで待ち（ステップＳ１４）、自端末からのデータの送信が終了したか否かを判断する（ステップＳ１５）。自端末からのデータの送信が終了した場合（ステップＳ１５ Ｙｅｓ）、処理を終了する。自端末からのデータの送信が終了していない場合（ステップＳ１５ Ｎｏ）、ステップＳ１１へ戻り、次の送信スロットの送信処理を開始する。

次に、基地局１の受信部１３の構成および受信処理について説明する。図１５は、本実施の形態の受信部１３の構成例を示す図である。図１５に示すように、受信部１３は、同期処理部１０１、ＣＰ除去部１０２、ＤＦＴ部１０３、等化処理部１０４、伝送路推定部１０５および復調処理部１０６を備える。

同期処理部１０１は、アンテナ１１およびビーム制御部１２を介して受信した受信信号がＯＦＤＭ信号であるかＳＣ−ＦＤＭＡ信号であるかを判別し、同期処理を実施する。また、同期処理部１０１は、受信信号がＯＦＤＭ信号であるかＳＣ−ＦＤＭＡ信号であるかの判別結果をＣＰ除去部１０２、ＤＦＴ部１０３、伝送路推定部１０５および復調処理部１０６へ入力する。さらに、同期処理部１０１は、スケジューラ１５から取得したリソースの割当て結果に基づいて、ＯＦＤＭ信号の周波数帯域と割当てられた端末２との対応を把握し、該対応を伝送路推定部１０５へ通知する。また、ＯＦＤＭ信号で制御信号も送信する場合には、同期処理部１０１は、上記の対応に、帯域ごとの制御信号であるかＲＳであるかを示す情報も含める。ＣＰ除去部１０２は、同期処理部１０１から入力された判別結果に基づいて、ＣＰを除去する。ＣＰ除去部１０２は、判別結果がＯＦＤＭ信号である場合、ＯＦＤＭ信号に対して付加されたＣＰを除去し、判別結果がＳＣ−ＦＤＭＡ信号である場合、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号に対して付加されたＣＰを除去する。なお、ＯＦＤＭ信号およびＳＣ−ＦＤＭＡ信号にそれぞれ付加されるＣＰの個数は、あらかじめ定められているとする。

ＤＦＴ部１０３は、ＣＰ除去部１０２によりＣＰが除去された後の信号に対してＤＦＴ処理を施すことにより、ＣＰ除去部１０２によりＣＰが除去された後の信号を周波数領域信号に変換し伝送路推定部１０５および等化処理部１０４へ入力する。また、ＤＦＴ部１０３は、端末２において補間処理として０挿入がなされている場合、０挿入と逆の処理、すなわち０が挿入された部分を削除する処理を実施する。０挿入の位置および０挿入の個数は、ＯＦＤＭ信号とＳＣ−ＦＤＭＡ信号とで異なる場合があるので、ＤＦＴ部１０３は、入力された判別結果に応じて０挿入と逆の処理を実施する。伝送路推定部１０５は、入力された信号に基づいて伝送路推定処理を実施する。伝送路推定処理は、伝送路におけるインパルス応答である伝送路推定値を算出する処理である。伝送路推定処理は周波数領域において実施しても良い。また、ＲＳを用いて伝送路推定を行う場合、伝送路推定部１０５は、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号と該ＳＣ−ＦＤＭＡ信号の送信元の端末から送信されたＲＳとを対応付けて、伝送路推定を行い、伝送路推定値を等化処理部１０４へ出力する。

等化処理部１０４は、伝送路推定部１０５により得られた伝送路推定値とＤＦＴ部１０３から入力された信号とに基づいて、周波数領域での等化処理を実施する。なお、周波数領域の等化処理は、周波数領域における歪補正用に用いられる処理であり、最小平均二乗誤差（ＭＭＳＥ)規範の等化処理等どのような方法を用いてもよいが、例えば、非特許文献１に記載されている手法を用いることができる。

復調処理部１０６は、等化処理後の信号を復調する。また、復調処理部１０６は、同期処理部１０１から入力された判別結果が、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号である場合、等化処理後の信号に対してＩＤＦＴ処理を実施した後に復調を行う。

次に、基地局１のハードウェア構成について説明する。図２に示した基地局１を構成するアンテナ１１は、アンテナであり、送信部１４は、送信機であり、受信部１３は受信機である。ビーム制御部１２および図１５に示した受信部１３を構成する各構成要素は、全てがハードウェアである処理回路として構成されてもよいし、一部または全部がソフトウェアにより実現されてもよい。

ビーム制御部１２および図１５に示した受信部１３を構成する各構成要素のうちソフトウェアにより実現されるものがある場合、ソフトウェアにより実現される構成要素は、例えば、図１２に示す制御回路４００により実現される。ビーム制御部１２および図１５に示した受信部１３を構成する各構成要素のうち少なくとも一部がソフトウェアにより実現される場合、プロセッサ４０２がメモリ４０３に記憶された、これらの構成要素に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ４０３は、プロセッサ４０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

また、ビーム制御部１２および図１５に示した受信部１３を構成する各構成要素が、ハードウェアとして実現される場合、これらの構成要素は例えば図１６に示す電子回路６００により実現される。図１６に示すように電子回路６００は、外部から入力されたデータを受信する受信部である受信装置６０１と、処理回路６０２と、メモリ６０３と、データを外部へ送信する送信部である出力部６０４を備える。受信装置６０１は、外部から入力されたデータを処理回路６０２に与えるインターフェース回路であり、出力部６０４は、処理回路６０２又はメモリ６０３からのデータを外部に送るインターフェース回路である。電子回路６００により実現される構成要素がある場合、処理回路６０２はそれぞれの構成要素に対応する１つ以上の処理回路を備える。また、メモリ６０３は、処理回路６０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

図１７は、本実施の形態の基地局１の受信部１３における受信処理手順の一例を示すフローチャートである。受信部１３は、スロットカウンタであるｎの値を初期値に設定する、すなわちｎを初期化する（ステップＳ２１）。初期値は例えば０である。具体的には、同期処理部１０１が、ｎの値を初期化する。

次に、受信部１３の同期処理部１０１は、スケジューラ１５からスロットごとのリソースの割当て結果を取得し、割当て結果に基づいて、アンテナ１１およびビーム制御部１２経由で受信した信号がＯＦＤＭ信号であるかＳＣ−ＦＤＭＡ信号であるかの判別、すなわち信号種別の判別を行い、ＯＦＤＭ信号を検出する（ステップＳ２２）。判別処理の後、受信部１３は、同期処理を実施し、伝送路推定および等化処理を行う（ステップＳ２３）。具体的には、同期処理部１０１が同期処理を実施し、伝送路推定部１０５が伝送路推定を行い、等化処理部１０４が等化処理を行う。

次に、受信部１３の復調処理部１０６は、端末２ごとのＳＣ−ＦＤＭＡ信号を復調する（ステップＳ２４）。次に、復調処理部１０６は、該スロットで送信を行った全ての端末２の復調を行ったか否かを判断し（ステップＳ２５）、該スロットで送信を行った全ての端末２の復調を行った場合（ステップＳ２５ Ｙｅｓ）、スロットカウンタであるｎの値をｎ＋１に更新し（ステップＳ２６）、ステップＳ２２へ戻る。該スロットで送信を行った端末２のうちデータの復調を行っていない端末２がある場合（ステップＳ２５ Ｎｏ）、処理対象の端末２を変更してステップＳ２４を実施する。

次に、ビーム制御部１２におけるビーム制御処理について説明する。ビーム制御処理は、プリコーディング行列と呼ばれる行列を乗算することにより、アナログビームを形成する処理である。プリコーディング行列としては、例えば、所望の方向、すなわち端末２の存在する方向等のビーム出力を大きくし、所望の方向以外の出力を小さくするようアンテナウエイトを算出するための行列である。このようなプリコーディング行列を用いるビーム制御としては、例えば、ブロック対角化法等を用いることができる。ビーム制御処理は、これに限らずどのような方法を用いてもよい。

なお、以上述べた基地局１におけるリソースの割当て手順、割当てたリソースの端末２への通知方法、端末２における基地局１から通知されたリソースの割当て結果を反映した送信の実現方法は一例であり、図７〜図９に例示したように、端末２がＯＦＤＭブロックによりＲＳを送信し、ＳＣ−ＦＤＭＡブロックでのデータの送信することができる方法であれば上述した例に限定されず、どのような方法を用いてもよい。

また、本実施の形態では、端末２のアンテナの数を１としたが、端末２のアンテナの数は複数であってもよい。

以上のように、本実施の形態では、端末２からの送信に用いるスロット内にＯＦＤＭブロックを設け、端末２は、ＲＳをＯＦＤＭブロックで送信し、データをＳＣ−ＦＤＭＡブロックで送信するようにした。このため、伝送効率の劣化を抑制しつつ、複数の端末２からＲＳを送信することができる。

実施の形態２．
図１８は、本発明にかかる実施の形態２の端末２ａの構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムの構成は、実施の形態１の端末２を端末２ａに替える以外は実施の形態１の通信システムと同様である。基地局１の構成は実施の形態１と同様であり、基地局１の動作は、等化処理部１０４が、後述するポストコーディング処理を行う以外は、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１８に示すように、端末２ａは、アンテナ２１−１〜２１−Ｋ、送信部２２ａおよび受信部２３ａを備える。Ｋは２以上の整数である。受信部２３ａは、アンテナ２１−１〜２１−Ｋのうちの少なくとも１つにより受信された信号に対して受信処理を行う受信機である。なお、端末２ａは、アンテナ２１−１〜２１−Ｋとは別に受信アンテナを備え、受信部２３ａは、受信アンテナにより受信した信号に対して受信処理を行ってもよい。アンテナ２１−１〜２１−Ｋのうち複数のアンテナ２１−１〜２１−Ｋで信号を受信した場合、信号を受信したアンテナ２１−１〜２１−Ｋのうちの１つを選択し、選択したアンテナで受信した信号に対して受信処理を行ってもよいし、複数のアンテナ２１−１〜２１−Ｋで受信した信号を合成してもよい。

図１９は、本実施の形態の端末２ａの送信部２２ａの構成例を示す図である。図１９に示すように、送信部２２ａは、データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍ、ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍ、プリコーディング（Precoding）部２１４、補間部２０３−１〜２０３−Ｋ、周波数上配置部２０４−１〜２０４−Ｋ、ＩＤＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｋ、ＣＰ付加部２０６−１〜２０６−Ｋ、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍ（既知信号生成部）、プリコーディング部２１５、補間部２０８−１〜２０８−Ｋ、周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋ、ＩＤＦＴ部２１０−１〜２１０−Ｋ、ＣＰ付加部２１１〜２１１−Ｋ、切り替え装置２１２ａおよび制御信号生成部２１３ａを備える。Ｍは、２以上の整数である。

データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍ、ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍ、プリコーディング部２１４、補間部２０３−１〜２０３−Ｋ、周波数上配置部２０４−１〜２０４−Ｋ、ＩＤＦＴ部２０５−１〜２０５ＫおよびＣＰ付加部２０６−１〜２０６−Ｋは、データに基づいて、ＳＣ−ＦＤＭＡ信号すなわちシングルキャリアブロック伝送により送信される第１の信号を生成する第１の信号生成部２４ａを構成する。ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍ、プリコーディング部２１５、補間部２０８−１〜２０８−Ｋ、周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋ、ＩＤＦＴ部２１０−１〜２１０−ＫおよびＣＰ付加部２１１−１〜２１１−Ｋは、既知信号であるＲＳに基づいて、ＯＦＤＭ信号すなわち直交周波数分割多重伝送により送信される第２の信号を生成する第２の信号生成部２５ａを構成する。

実施の形態１では、各端末２が送信するストリームの数が１の例を説明したが、本実施の形態の端末２ａは、Ｍ個のストリームの伝送を行うマルチストリーム伝送を行う。ストリームは、送信信号を生成する単位であり、例えば、ストリームごとに変調方式などを変えることもできる。以下、データ生成部２０１−ｍ（ｍ＝１，２，…，Ｍ）により生成され、ＤＦＴ部２０２−ｍによりＤＦＴ処理された信号を、適宜ｍ番目のストリームの信号と呼ぶ。

図２０は、本実施の形態のマルチストリーム伝送の一例を示す図である。基地局１のスケジューラ１５は、実施の形態１と同様に、スロット内にＯＦＤＭブロックを設け、ＯＦＤＭブロックの帯域をＲＳシンボル用に割当てている。図２０の例では、スロットの１番目のブロックをＯＦＤＭブロックとし、スロットの２番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックが本実施の形態の端末２ａのうちの１つである端末２ａ−１に割当てられている。端末２ａ−１は、端末２ａ−１に割当てられたＳＣ−ＦＤＭＡブロックでデータを送信する。このとき、図２０に示すように、複数のストリームの信号にプリコーディング処理を実施して、複数のアンテナから送信する。これにより、同一の時間および周波数リソースを用いて複数のストリームの信号を空間多重することができる。

図１９の説明に戻り、データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍは、各々が送信するストリームのデータを変調したデータ信号を生成する。例えば、データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍは、ＰＳＫにより変調された信号であるＰＳＫ信号、ＱＡＭにより変調された信号であるＱＡＭ信号等を生成する。データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍが生成するデータ信号は、互いに異なっていてもよいし同一であってもよい。

ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍは、データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍからそれぞれ出力されるデータ信号にそれぞれＤＦＴ処理を施すことによりデータ信号を周波数領域信号に変換し、周波数領域信号を出力する。

プリコーディング部２１４は、ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍから出力される信号に対してプリコーディング行列を乗算する。具体的には、次のような処理を実施する。ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍが施すＤＦＴ処理の出力点数をＮとする。すなわち、ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍは、それぞれＮポイントＤＦＴ処理を実施するとする。プリコーディング部２１４は、ＤＦＴ部２０２−ｍから出力される信号、すなわちｍ番目のストリームの信号のＮ点のデータのうちｎ番目のデータをs_m,nとする。また、Ｋは、上述の通り端末２ａのアンテナの数である。z_k,nは、ｋ（ｋ＝１，２，…，Ｋ）番目のアンテナから送信される信号であり補間部２０３−ｋに出力されるｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）番目のデータである。Ｐ（太字）_nは、サイズがＫ×Ｍのプリコーディング行列である。このとき、プリコーディング部２１４が行うプリコーディング処理は、以下の式（１）で表すことができる。

Ｐ（太字）_nはｎごとに異なっていてもよい。ｎは周波数のインデックスであるため、伝送路特性において周波数選択性が存在する場合にはＰ（太字）_nをｎごとに変える必要がある。Ｐ（太字）_nは、例えば、あらかじめ定めておいてもよいし、端末２ａと基地局１との間の伝送路推定値に基づいて変更してもよい。この場合、例えば、端末２ａと基地局１との間の伝送路推定値は、基地局１が端末２ａから受信した信号に基づいて算出することができるため、この伝送路推定値を基地局１から取得する。以上のように、プリコーディング部２１４は、ＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍから出力されたＭ個の周波数領域信号をアンテナ２１−１〜２１−Ｋにそれぞれ対応するＫ個の信号に変換するための第１のプリコーディング処理を実施する第１のプリコーディング部である。

補間部２０３−１〜２０３−Ｋは、プリコーディング部２１４から出力される信号に対してそれぞれ補間処理を実施する。この補間処理は、実施の形態１の補間部２０３における補間処理と同様であり、例えば、０挿入処理である。

周波数上配置部２０４−１〜２０４−Ｋは、制御信号生成部２１３ａからの指示に基づいて、補間部２０３−１〜２０３−Ｋから出力された信号をそれぞれ周波数軸上に配置し、ＩＤＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｋへ出力する。

ＩＤＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｋは、周波数上配置部２０４−１〜２０４−Ｋからそれぞれ出力された信号にＩＤＦＴ処理を施すことにより、周波数上配置部２０４−１〜２０４−Ｋから出力された信号を時間領域信号に変換して出力する。

ＣＰ付加部２０６−１〜２０６−Ｋは、ＩＤＦＴ部２０５−１〜２０５−Ｋから出力された信号にそれぞれＣＰを付加して、切り替え装置２１２ａへ出力する。以上の処理により、データ生成部２０６−１〜２０６−Ｋにより生成された信号は、それぞれＳＣ−ＦＤＭＡ信号となり、切り替え装置２１２ａに入力される。

ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍは、ＲＳシンボルを生成してプリコーディング部２１５へ出力する。ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍが生成するＲＳシンボルは同一であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。ＲＳシンボルがストリームごとに異なる場合には、基地局１は、伝送路推定処理においてどのＲＳシンボルが送信されたかを知る必要があるため、基地局１にストリームごとにどのＲＳシンボルが送信されるかが設定されているとする。

プリコーディング部２１５は、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍから出力される信号に対して、プリコーディング処理を実施して補間部２０８−１〜２０８−Ｋへ出力する。プリコーディング部２１５が行うプリコーディング処理は、プリコーディング部２１４が実施するプリコーディング処理と同様である。プリコーディング部２１５は、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍから出力されるＭ個の既知信号をアンテナ２１−１〜２１−Ｋにそれぞれ対応するＫ個の信号に変換するための第２のプリコーディング処理を実施する第２のプリコーディング部である。

補間部２０８−１〜２０８−Ｋは、補間処理を行い、補間処理後の信号を周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋへ出力する。補間部２０８−１〜２０８−Ｋが行う補間処理は、補間部２０３−１〜２０３−Ｋにおける補間処理と同様であり、例えば０挿入処理である。周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋは、制御信号生成部２１３ａからの指示に基づいて、補間部２０８−１〜２０８−Ｋから出力された信号をそれぞれ周波数軸上に配置し、ＩＤＦＴ部２１０−１〜２１０−Ｋへ出力する。

ＩＤＦＴ部２１０−１〜２１０−Ｋは、周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋから出力された信号にＩＤＦＴ処理を施すことにより、周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋから出力された信号を時間領域信号に変換して出力する。

ＣＰ付加部２１１−１〜２１１−Ｋは、ＩＤＦＴ部２１０−１〜２１０−Ｋから出力された信号にそれぞれＣＰを付加する。以上の処理により、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｋにより生成されたＲＳシンボルはＯＦＤＭ信号となり、切り替え装置２１２ａに入力される。また、制御信号をＯＦＤＭブロックで送信する場合には、制御信号生成部２１３ａの指示により、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍは、ＲＳシンボルとともに、制御信号として送信する制御情報を生成して補間部２０８−１〜２０８−Ｋへ出力する。補間部２０８−１〜２０８−Ｋは、ＲＳシンボルと制御情報とに対して補間処理を行う。周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋは、制御信号生成部２１３の指示により、ＲＳに対応するデータと制御情報に対応するデータとを周波数軸上に配置する。すなわち、周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋは、第２のプリコーディング処理後の信号を自装置からのＲＳの送信用に割当てられた周波数軸上に配置する。

制御信号生成部２１３ａは、実施の形態１と同様に、受信部１３経由で基地局１から受信した信号に基づいて、送信タイミング情報、使用帯域情報および送信信号情報を把握する。送信タイミング情報、使用帯域情報は、上述したように基地局１により割り当てられたリソースを示すものである。制御信号生成部２１３ａは、データ用の使用帯域情報を周波数上配置部２０４−１〜２０４−Ｋへ指示し、ＲＳ用の使用帯域情報を周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋへ指示し、制御信号用の使用帯域情報を周波数上配置部２０９−１〜２０９−Ｋへ指示する。また、制御信号生成部２１３ａは、データ用の送信タイミング情報とＲＳ用の送信タイミング情報に基づいて、データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍにデータの生成を指示し、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍへ、ＲＳまたはＲＳおよび制御情報の生成を指示する。

制御信号生成部２１３ａは、ＯＦＤＭブロックすなわち第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち自装置からのＲＳの送信用に割当てられた周波数帯域にＲＳが配置されるよう第２の信号生成部２５ａを制御する制御部である。

また、制御信号生成部２１３ａは、データ用の送信タイミング情報とＲＳ用の送信タイミング情報に基づいて、切り替え装置２１２ａへ出力する信号の切替えを指示する。制御信号生成部２１３ａは、制御信号用のリソース情報が基地局１から通知されている場合には、ＲＳ生成制御情報生成部２０７−１〜２０７−Ｍへ制御情報の生成を指示し、制御信号用のリソース情報が基地局１から通知されていない場合には、データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍへ制御情報の生成を指示する。データ生成部２０１−１〜２０１−Ｍは、制御信号生成部２１３から制御情報の生成を指示された場合には、制御情報を生成し、制御情報を変調してＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍへ出力する。また、制御信号とデータとの両方を混在させてＤＦＴ部２０２−１〜２０２−Ｍへ出力してもよい。

切り替え装置２１２ａは、制御信号生成部２１３ａからの指示に基づいて、ＣＰ付加部２０６−１〜２０６−Ｋから出力されたＳＣ−ＦＤＭＡ信号とＣＰ付加部２１１−１〜２１１−Ｋから出力されるＯＦＤＭ信号とのうちいずれか一方を選択してアンテナ２１−１〜２１−Ｋへそれぞれ出力する。すなわち、切り替え装置２１２ａは、第１の信号および第２の信号が入力され、第１伝送期間では第２の信号を選択して出力し、ＳＣ−ＦＤＭＡブロックのうち自装置のデータ用に割当てられた期間である第２伝送期間では第１の信号を選択して出力する。図１８に示したアンテナ２１−１〜２１−Ｋは、切り替え装置２１２ａから出力された信号を送信する。

以上のように、送信部２２ａにより、送信するデータおよびＲＳにプリコーディング処理が施される。各プリコーディング処理におけるプリコーディング行列はデータとＲＳとで異なっても良い。本実施の形態では同一の時間および周波数リソースを用いて、複数のストリームの信号が空間多重伝送される。

図１９に示した送信部２２ａを構成する各構成要素は、全てがハードウェアである処理回路として構成されてもよいし、一部または全部がソフトウェアにより実現されてもよい。

図１９に示した構成要素のうちソフトウェアにより実現されるものがある場合、ソフトウェアにより実現される構成要素は、例えば、図１２に示す制御回路４００により実現される。図１９に示した構成要素のうちソフトウェアにより実現されるものがある場合、プロセッサ４０２がメモリ４０３に記憶された、送信部２２ａのソフトウェアにより実現される各々の構成要素に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ４０３は、プロセッサ４０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

また、図１９に示す構成要素が、ハードウェアとして実現される場合、これらの構成要素は図１３に示す電子回路５００により実現される。図１９に示す構成要素が電子回路５００により実現される場合、処理回路５０２はそれぞれの構成要素に対応する１つ以上の処理回路を備える。また、メモリ５０３は、処理回路５０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

基地局１の動作は、等化処理部１０４が、ポストコーディング処理を実施する以外は、実施の形態１と同様である。ポストコーディング処理は、受信信号にポストコーディング行列をＱ（太字）_nを乗算する処理である。ポストコーディング行列Ｑ（太字）_nは、上述したプリコーディング行列をＰ（太字）_nとし、伝送路行列Ｈ（太字）_nとするとき、例えばＰ（太字）_nＨ（太字）_nＱ（太字）_nが、ブロック対角化行列となるように定められる。

以上のように、本実施の形態では、端末２ａが複数のストリームの信号をプリコーディング処理により空間多重して送信する場合に、実施の形態１と同様に、ＯＦＤＭブロックでＲＳを送信するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、同一の時間および周波数リソースを用いて、複数のストリームの信号を空間多重伝送することができる。

実施の形態３．
図２１は、本発明にかかる実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。図２１に示すように、本実施の形態の通信システムは、基地局１ａと端末２−１〜２−５で構成される。端末２−１〜２−５は、実施の形態１の端末２と同様である。以下、実施の形態１と異なる部分について説明を行い、実施の形態１と重複する説明を省略する。

基地局１ａは、実施の形態１の基地局１と同様に、アナログビームを形成する。基地局１ａは、同時に複数のアナログビームを形成可能である。同一のアナログビーム内に複数の端末２が存在する場合、実施の形態１で述べたように、これらの端末２には、アップリンクにおいてスロットの時間および周波数のうち少なくとも一方が異なるように、リソースが割り当てられる。これに対し、基地局１が同時に形成するアナログビームである第１のアナログビームと第２のアナログビームとが隣接するように送信された場合、アナログビーム単位でスロットのリソース割当てがなされると、第１のアナログビーム７−１の照射の対象となる端末２が送信した信号が第２のアナログビーム７−２の照射の対象となる端末２に対する干渉信号となる可能性がある。同様に、第２のアナログビーム７−２の照射の対象となる端末２が送信した信号が第１のアナログビーム７−１の照射の対象となる端末２に対する干渉信号となる可能性がある。このように隣接するアナログビームにより生じる干渉をビーム間干渉と呼ぶ。ビーム間干渉は、特にアナログビームの端で生じる可能性が高い。

図２１の例では、第１のアナログビーム７−１により照射される端末２−１から送信された信号と、第２のアナログビーム７−２により照射される端末２−５から送信される信号との間で干渉が生じる可能性がある。

本実施の形態では、ビーム間干渉を避けるため、隣接するすなわち距離が一定値以内にあり、かつ同時に異なるアナログビーム内に存在する端末２が存在する場合、これらの端末２から送信される信号が干渉しないように、端末２へリソースを割当てる。

図２２は、本実施の形態のリソース割当ての一例を示す図である。図２２に示すように、本実施の形態では、第１のアナログビーム７−１により照射される端末２−１と第２のアナログビーム７−２により照射される端末２−５との送信が、時間および周波数のうち少なくとも一方が異なるように、アップリンクのリソースを割当てる。図２２の例では、スロット内の２番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックが端末２−５のデータ用に割り当てられ、スロット内の３番目のブロックであるＳＣ−ＦＤＭＡブロックが端末２−１のデータ用に割り当てられている。また、図２２の例では、スロット内の１番目のブロックであるＯＦＤＭブロック内の異なる帯域が端末２−１と端末２−５とに割当てられている。

図２３は、本実施の形態の基地局１ａの構成例を示す図である。基地局１ａは、スケジューラ１５の替わりにスケジューラ１５ａを備える以外は実施の形態の１の基地局１と同様である。スケジューラ１５ａは、ビーム制御部１２からアナログビームごとのアナログビーム照射情報を取得する。アナログビーム照射情報は、アナログビームが形成されるスロット番号と該アナログビームで照射方向として設定される端末２を示す情報とを含む。また、スケジューラ１５ａは、各端末２の位置情報を受信部１３から取得する。スケジューラ１５ａは、アナログビーム照射情報と端末２の位置情報とに基づいて、ビーム間干渉を避けるように端末２のアップリンクのリソース割当てを行う。

図２４は、本実施の形態のスケジューラ１５ａにおけるリソース割当て手順の一例を示すフローチャートである。まず、スケジューラ１５ａは、異なるアナログビームで照射される端末２間の距離がしきい値以下となるか否かを判断する（ステップＳ３１）。具体的には、スケジューラ１５ａは、アナログビーム照射情報と端末２の位置情報とに基づいて、同時に照射される異なるアナログビームで照射される端末２間の距離をそれぞれ算出する。そして、スケジューラ１５ａは、計算した距離のうちしきい値以下となるものが１つでもある場合に、異なるアナログビームで照射される端末２間の距離がしきい値以下となると判断し、計算した距離のうちしきい値以下となるものが１つもない場合に、異なるアナログビームで照射される端末２間の距離がしきい値以下でないと判断する。

例えば、図２２の例では、第１のアナログビーム７−１が端末２−１〜２−４に向けて照射方向に設定され、第２のアナログビーム７−２が端末２−５に向けて照射方向に設定され、第１のアナログビーム７−１と第２のアナログビーム７−２が同時に形成される。この場合、スケジューラ１５ａは、端末２−５と端末２−１〜２−４のそれぞれとの距離を算出する。計算された距離のうち、端末２−５と端末２−１との距離がしきい値以下であり、端末２−５と端末２−１〜２−３のそれぞれとの距離はしきい値より大きかったとする。この場合、スケジューラ１５ａは、ステップＳ３１ではＹｅｓと判断する。なお、図２２の例では、第２のアナログビーム７−２が照射する端末の数が１つであるが、第２のアナログビーム７−２が照射する端末の数が複数の場合には、複数の端末のそれぞれについて、第１のアナログビーム７−１で照射される端末２−１〜２−４との距離それぞれを計算する。

次に、スケジューラ１５ａは、距離が第１のしきい値以下となる端末２のうちの１つである第１の端末の送信タイミングおよび周波数を決定する（ステップＳ３２）。送信タイミングとは、データ用のスロット内のＳＣ−ＦＤＭＡブロックの位置を示す。また、周波数とは、ＲＳまたはＲＳおよび制御信号用のＯＦＤＭブロック内の帯域を示す。また、ＳＣ−ＦＤＭＡブロック内で周波数多重を行っている場合には、周波数にはデータ用の帯域も含む。例えば、図２２の例で、端末２−１を第１の端末であるとすると、端末２−１のＲＳ用のＯＦＤＭブロックにおける帯域と、端末２−１のデータ用のＳＣ−ＦＤＭＡブロックの位置とが決定される。

次に、スケジューラ１５ａは、距離が第１のしきい値以下となる端末２のうち第１の端末でない第２の端末の送信タイミングおよび周波数を、第１の端末と干渉しないように決定する（ステップＳ３３）。具体的には、スケジューラ１５ａは、第２の端末の送信タイミングおよび周波数を第１の端末に割当てた送信タイミングおよび周波数のうち少なくとも一方が重ならないように、データ用およびＲＳ用（またはＲＳおよび制御信号用）に送信タイミングおよび周波数を割当てる。例えば、図２２の例で、端末２−５を第２の端末であるとすると、端末２−５のＲＳ用のＯＦＤＭブロックにおける帯域と、端末２−５のデータ用のＳＣ−ＦＤＭＡブロックの位置とが決定される。

そして、スケジューラ１５ａは、アナログビームごとに、該アナログビームで照射する端末２の送信タイミングおよび周波数を決定し（ステップＳ３４）、処理を終了する。ステップＳ３４では、既に送信タイミングおよび周波数が決定されている第１の端末および第２の端末を除いた端末２の送信タイミングおよび周波数が決定される。この際、実施の形態１と同様に、アナログビームで照射される端末２間で送信タイミングおよび周波数のうち少なくとも一方が異なるように送信タイミングおよび周波数が決定される。例えば、図２２の例では、ステップＳ３４では、アナログビーム７−１で照射される端末２−１〜２−４のうち端末２−１〜２−３の送信タイミングおよび周波数が決定される。また、アナログビーム７−２で照射される端末２は端末２−５だけであるため、ステップＳ３４ではアナログビーム７−２で照射される端末２への割当ては実施されない。

ステップＳ３１で、スケジューラ１５ａは、異なるアナログビームで照射される端末２間の距離がしきい値以下でないと判断した場合（ステップＳ３１ Ｎｏ）、ステップＳ３４へ進む。なお、距離がしきい値以下となる端末２が複数存在する場合には、ステップＳ３２およびステップＳ３３を繰り返した後に、ステップＳ３４へ進む。

なお、以上の例では、ビーム間干渉を避けるため、隣接する端末２の送信タイミングおよび周波数のうち少なくとも一方を異ならせるようにしたが、この替わりに、データに拡散符号を乗算する方法等を用いてビーム間干渉を低減させても良い。また、本実施の形態の例において端末間の距離を用いてリソース割当を行ったが、他アナログビームからの干渉電力を測定し、干渉電力を用いて端末２の送信タイミングおよび周波数のうち少なくとも一方を異ならせるようにしてもよい。

また、スケジューラ１５ａは、例えば、ソフトウェアにより実現される。この場合、スケジューラ１５ａは図２５に示した制御回路７００により実現することができる。外部から入力されたデータを受信する受信部である入力部７０１と、プロセッサ７０２と、メモリ７０３と、データを外部へ送信する送信部である出力部７０４とを備える。入力部７０１は、制御回路の外部から入力されたデータを受信してプロセッサに与えるインターフェース回路であり、出力部７０４は、プロセッサ７０２又はメモリ７０３からのデータを制御回路の外部に送るインターフェース回路である。スケジューラ１５ａが図２５に示す制御回路７００により実現される場合、プロセッサ７０２がメモリ７０３に記憶された、ソフトウェアにより実現されるスケジューラ１５ａに対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ７０３は、プロセッサ７０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。本実施の形態では、アナログビーム照射情報と各端末２の位置情報とがスケジューラ１５ａへの入力値となり、リソースの割当て結果がスケジューラ１５ａの出力となる。これらの入力値が入力されるたびに、プロセッサ７０２が処理を行ってもよいし、一定期間の入力値をメモリ７０３に蓄えて、プロセッサ７０２が、一括処理を行うようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、端末２が実施の形態１と同様である場合に、ビーム間干渉を避ける処理を行うようにしたが、実施の形態２の端末２ａに対して、ビーム間干渉を避ける処理を行うようにしてもよい。この場合、実施の形態２の基地局１のスケジューラを本実施の形態のスケジューラ１５ａに変更し、本実施の形態と同様にビーム間干渉を避ける処理を実施する。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１と同様にスロットにＯＦＤＭブロックを設けてＯＦＤＭブロックで端末２がＲＳを送信し、同時に形成される異なるアナログビームで照射される端末２間の距離がしきい値以下となる場合には、距離がしきい値以下となる端末２の送信タイミングおよび周波数のうち少なくとも一方が異なるように決定するようにした。このため、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ビーム間干渉を抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ 基地局、２，２−１〜２−６，２ａ 端末、３，４，７−１，７−２ アナログビーム、１１−１〜１１−Ｒ，２１，２１−１〜２１−Ｋ アンテナ、１２ ビ−ム制御部、１３，１３ａ 受信部、１４ 送信部、１５，１５ａ スケジューラ、２２，２２ａ 送信部、２３ 受信部、１０１ 同期処理部、１０２ ＣＰ除去部、１０３，２０２，２０２−１〜２０２−Ｍ ＤＦＴ部、１０４ 等化処理部、１０５ 伝送路推定部、１０６ 復調処理部、２０１，２０１−１〜２０１−Ｍ データ生成部、２０３，２０３−１〜２０３−Ｋ，２０８−１〜２０８−Ｋ 補間部、２０４，２０４−１〜２０４−Ｋ，２０９−１〜２０９−Ｋ 周波数上配置部、２０５，２０５−１〜２０５−Ｋ，２１０−１〜２１０−Ｋ ＩＤＦＴ部、２０６，２０６−１〜２０６−Ｋ，２１１−１〜２１１−Ｋ ＣＰ付加部、２０７，２０７−１〜２０７−Ｍ ＲＳ生成制御情報生成部、２１２，２１２ａ 切り替え装置、２１３，２１３ａ 制御信号生成部、２１４，２１５ プリコーディング部。

Claims (10)

1. データに基づいて、シングルキャリアブロック伝送により送信される第１の信号を生成する第１の信号生成部と、
   既知信号に基づいて、直交周波数分割多重伝送により送信される第２の信号を生成する第２の信号生成部と、
   前記第１の信号および前記第２の信号が入力され、第１伝送期間では前記第２の信号を選択して出力し、第２伝送期間では前記第１の信号を選択して出力する切り替え装置と、
   前記切り替え装置から出力された信号を送信するアンテナと、
   前記第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち自装置からの前記既知信号の送信用に割当てられた周波数帯域に前記既知信号が配置されるよう前記第２の信号生成部を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. 前記第１の信号生成部は、
   データを生成するデータ生成部と、
   前記データを周波数領域信号に変換して出力する時間周波数変換部と、
   前記周波数領域信号を時間領域信号に変換して出力する第１の周波数時間変換部と、
   前記第１の周波数時間変換部から出力された信号にCyclic Prefixを付加して前記第１の信号として前記切り替え装置へ出力する第１のＣＰ付加部と、
   を備え、
   前記第２の信号生成部は、
   前記既知信号を生成する既知信号生成部と、
   自装置からの前記既知信号の送信用に割当てられた周波数帯域に前記既知信号を配置する周波数上配置部と、
   前記周波数上配置部から出力された信号を時間領域信号に変換する第２の周波数時間変換部と、
   前記第２の周波数時間変換部から出力された信号にCyclic Prefixを付加して前記第２の信号として前記切り替え装置へ出力する第２のＣＰ付加部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. Ｋを１以上の整数とするとき、前記アンテナをＫ本備え、
   前記第１の信号生成部は、
   Ｍを１以上の整数とするとき、前記データ生成部と前記時間周波数変換部とをそれぞれＭ個備え、
   Ｍ個の前記時間周波数変換部から出力されたＭ個の前記周波数領域信号をＫ本の前記アンテナにそれぞれ対応するＫ個の信号に変換するための第１のプリコーディング処理を実施する第１のプリコーディング部、を備え、
   前記第１の周波数時間変換部および前記第１のＣＰ付加部をＫ個備え、
   前記第１の周波数時間変換部は、前記第１のプリコーディング処理後の信号を時間領域信号に変換し、
   前記第２の信号生成部は、
   前記既知信号生成部をＭ個備え、
   Ｍ個の前記既知信号生成部から出力されたＭ個の前記周波数領域信号をＫ本の前記アンテナにそれぞれ対応するＫ個の信号に変換するための第２のプリコーディング処理を実施する第２のプリコーディング部、を備え、
   前記周波数上配置部、前記第２の周波数時間変換部および前記第２のＣＰ付加部をＫ個備え、
   前記周波数上配置部は、前記第２のプリコーディング処理後の信号を自装置からの前記既知信号の送信用に割当てられた周波数帯域に配置することを特徴とする請求項２に記載の送信装置。
4. 前記第２伝送期間は、前記送信装置を含む１つ以上の送信装置に対してリソース割り当てを行う装置により、一定期間のうち前記第１伝送期間を除いた期間である第３伝送期間において前記１つ以上の送信装置からの送信時間が重複しないように前記送信装置からの前記データの送信用に割り当てられた期間であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の送信装置。
5. 前記第２の信号生成部は、さらに、制御信号に基づいて、前記第２の信号を生成し、
   前記制御部は、前記第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち自装置からの前記制御信号の送信用に割当てられた周波数帯域に前記制御信号が配置されるよう前記第２の信号生成部を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の送信装置。
6. 一定期間内の周波数帯域および送信時間を１つ以上の送信装置に対して割当てる割当て処理を実施し、前記割当て処理では、前記一定期間内に直交周波数分割多重伝送を行う期間である直交周波数分割多重伝送期間とシングルキャリアブロック伝送を行う期間とを設け、前記直交周波数分割多重伝送期間を前記１つ以上の送信装置からの既知信号の送信用の送信時間に割当て、前記１つ以上の送信装置間で周波数帯域が重複しないよう前記直交周波数分割多重伝送期間における前記既知信号の送信用の周波数帯域を前記１つ以上の送信装置のそれぞれに割当て、前記シングルキャリアブロック伝送を行う期間の送信時間および周波数帯域を前記１つ以上の送信装置それぞれにデータの送信用として割当てるスケジューラと、
   前記割当て処理による割当て結果を前記１つ以上の送信装置へ送信する送信部と、
   前記１つ以上の送信装置から送信された前記データおよび前記既知信号を受信する受信部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
7. １つ以上の照射方向を照射するビームを形成可能な複数のアンテナと、
   前記ビームを前記一定期間ごとに切替えるビーム制御部と、
   を備え、
   前記１つ以上の照射方向のそれぞれは、前記１つ以上の送信装置のそれぞれに対応する方向であることを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
8. 前記アンテナは、同時に第１のビームおよび第２のビームを形成可能であり、
   前記スケジューラは、前記第１のビームの照射方向として設定された第１の送信装置と前記第２のビームの照射方向として設定された第２の送信装置との距離がしきい値以下である場合に、前記第１の送信装置と前記第２の送信装置との間で送信時間および周波数帯域の少なくとも一方が異なるように前記第１の送信装置および前記第２の送信装置へ送信時間および周波数帯域を割当てることを特徴とする請求項７に記載の受信装置。
9. データに基づいて、シングルキャリアブロック伝送により送信される第１の信号を生成する第１のステップと、
   既知信号に基づいて、直交周波数分割多重伝送により送信される第２の信号を生成する第２のステップと、
   第１伝送期間では、直交周波数分割多重伝送で使用可能な周波数帯のうち前記既知信号の送信用に割当てられた周波数帯域に前記既知信号が配置されるよう前記第２のステップを制御する第３のステップと、
   前記第１の信号および前記第２の信号のうち、第１伝送期間では前記第２の信号を選択し、第２伝送期間では前記第１の信号を選択する第４のステップと、
   前記第４のステップで選択された信号を送信する第５のステップと、
   を含むことを特徴とする送信方法。
10. 一定期間内の周波数帯域および送信時間を１つ以上の送信装置に対して割当てる割当て処理を実施し、前記割当て処理では、前記一定期間内に直交周波数分割多重伝送を行う期間である直交周波数分割多重伝送期間とシングルキャリアブロック伝送を行う期間とを設け、前記直交周波数分割多重伝送期間を前記１つ以上の送信装置からの既知信号の送信用の送信時間に割当て、前記１つ以上の送信装置間で周波数帯域が重複しないよう前記直交周波数分割多重伝送期間における前記既知信号の送信用の周波数帯域を前記１つ以上の送信装置のそれぞれに割当て、前記シングルキャリアブロック伝送を行う期間の送信時間および周波数帯域を前記１つ以上の送信装置それぞれにデータの送信用として割当てる第１のステップと、
    前記割当て処理による割当て結果を前記１つ以上の送信装置へ送信する第２のステップと、
    前記１つ以上の送信装置から送信された前記データおよび前記既知信号を受信する第３のステップと、
    を含むことを特徴とする受信方法。

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