JP4572958B2 - 受信装置、受信方法、および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、受信装置、受信方法、および無線通信システムに関する。

近日、無線通信装置には、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）通信やダイバーシティ受信を可能とするために、複数の送受信アンテナが設けられる傾向にある。また、無線通信装置は、送受信アンテナごとのパケット検出、パケットフレームの切り出し、および切り出されたパケットフレームの受信処理を行なうための構成を有する。

ここで、上記のパケットフレームの受信処理を行なうための構成は、他の構成と比較して回路規模が大きく、パケット受信のための構成全体の約４割におよぶ場合もある。また、パケットフレームの受信処理は、パケットフレームがいずれの送受信アンテナにより受信されたかに拘らず、同一のビット幅で行なわれることが一般的であった。

なお、特許文献１には、１のアンテナにより受信された信号の有効ビット幅を選択的に制限した後に復調処理を行うことにより、装置の小型化や低消費電力化を図ろうとする受信装置が記載されている。

特開２００１−３３９４５５号公報

しかし、実使用環境下での伝送路の特性は各送受信アンテナで必ずしも同一ではない。このため、各送受信アンテナにより受信される信号の受信電力が異なる場合がある。したがって、各信号を同一のビット幅で受信処理する無線通信装置では、ある送受信アンテナにより受信された信号の受信電力に対して不要に高いビット幅で受信処理を行ってしまう場合が想定された。その結果、各信号を同一のビット幅で受信処理する無線通信装置では、信号の受信に際して必要以上に電力が消費されてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数のアンテナにより受信された信号の受信処理を消費電力を抑制して行うことが可能な、新規かつ改良された受信装置、受信方法、および無線通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のアンテナと、前記複数のアンテナにより受信された受信信号の各々の受信電力を検出する電力検出部と、前記複数のアンテナのいずれかにより受信された受信信号の受信処理を第１のビット幅で行う第１の受信処理部、および前記第１の受信処理部の処理対象である受信信号より受信電力が小さいと前記電力検出部により検出された受信信号の受信処理を前記第１のビット幅より小さい第２のビット幅で行う第２の受信処理部、を含む複数の受信処理部と、を備える受信装置が提供される。

前記第１の受信処理部において前記第１のビット幅は固定的であり、前記第２の受信処理部において前記第２のビット幅は固定的であり、前記受信装置は、前記電力検出部により検出された受信信号の各々の受信電力に基づき、各受信信号の受信処理を行わせる受信処理部を前記複数の受信処理部から選択する選択部をさらに備えてもよい。

前記受信装置は、各受信信号の信号値を、前記選択部により選択された受信処理部の対応ビット幅の範囲内に制限するビット幅制限部をさらに備え、前記ビット幅制限部によりビット幅が制限された受信信号が前記選択部により選択された受信処理部において受信処理されてもよい。

前記受信装置は、複数の受信処理部の各々の対応ビット幅を動的に設定するビット幅決定部をさらに備え、前記ビット幅決定部は、前記電力検出部により検出された受信電力が大きい受信信号の受信処理を行う受信処理部ほど、大きなビット幅を設定してもよい。

前記受信処理は、フーリエ変換処理、前記フーリエ変換の処理単位となるフレームの切り出し処理、またはチャネル推定処理の少なくともいずれかを含んでもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナにより受信された受信信号の各々の受信電力を検出するステップと、前記複数のアンテナのいずれかにより受信された受信信号の受信処理を第１のビット幅で行い、かつ前記第１のビット幅による処理対象である受信信号より受信電力が小さいと検出された受信信号の受信処理を前記第１のビット幅より小さい第２のビット幅で行うステップと、を含む受信方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のアンテナ、前記複数のアンテナにより受信された受信信号の各々の受信電力を検出する電力検出部、および、前記複数のアンテナのいずれかにより受信された受信信号の受信処理を第１のビット幅で行う第１の受信処理部、前記第１の受信処理部の処理対象である受信信号より受信電力が小さいと前記電力検出部により検出された受信信号の受信処理を前記第１のビット幅より小さい第２のビット幅で行う第２の受信処理部、を含む複数の受信処理部、を有する受信装置と、前記複数のアンテナにより受信される受信信号の送信元である送信装置と、を備える無線通信システムが提供される。

以上説明したように本発明にかかる受信装置、受信方法、および無線通信システムによれば、複数のアンテナにより受信された信号の受信処理を消費電力を抑制して行うことができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下に示す項目順序に従って当該「発明を実施するための最良の形態」を説明する。
〔１〕本実施形態にかかる無線通信システムの全体構成
〔２〕本実施形態に至る経緯
〔３〕第１の実施形態にかかる無線通信装置
〔３−１〕第１の実施形態にかかる無線通信装置の構成
〔３−２〕第１の実施形態にかかる無線通信装置の動作
〔４〕第２の実施形態にかかる無線通信装置
〔５〕まとめ

〔１〕本実施形態にかかる無線通信システムの全体構成
まず、図１を参照し、本実施形態にかかる無線通信システム１の全体構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかる無線通信システム１の全体構成を示した説明図である。図１に示したように、当該無線通信システム１は、複数の無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂを含む。なお、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂは、送信側としても受信側としても機能することができるが、図１においては無線通信装置１０Ａが送信側として機能し、無線通信装置（受信装置）１０Ｂが受信側として機能する例を示している。また、以下では、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂを特に区別する必要が無い場合、単に無線通信装置１０と総称する。

図１に示したように、無線通信装置１０Ａは複数のアンテナ１２Ａおよび１２Ｂを備え、無線通信装置１０Ｂは複数のアンテナ１２Ｃおよび１２Ｄを備える。無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂは、かかる複数のアンテナ１２Ａ〜１２Ｄを利用することにより、ダイバーシティ受信やＩＥＥＥ８０２．１１ｎに規定されるＭＩＭＯ通信を実現することができる。

ダイバーシティ受信は、無線通信装置１０Ｂが、複数のアンテナ１２Ｃおよび１２Ｄで周囲から送信された無線信号を受信し、双方により受信された無線信号を複合的に利用することにより、無線信号のＳＮ比が低い場合でも通信の信頼性を向上する受信方法である。ＭＩＭＯ通信は、無線通信装置１０Ａがアンテナ１２Ａおよび１２Ｂから信号を送信し、無線通信装置１０Ｂがアンテナ１２Ｃおよび１２Ｄで当該信号を受信して復号する通信方法である。以下、ＭＩＭＯ通信について具体的に説明する。

無線通信装置１０Ａのアンテナ１２Ａから送信された信号をｘ１、アンテナ１２Ｂから送信された信号をｘ２、無線通信装置１０Ｂのアンテナ１２Ｃが受信した信号をｙ１、１２Ｄが受信した信号をｙ２とする。また、アンテナ１２Ａおよびアンテナ１２Ｃ間の伝送路の特性をｈ１１、アンテナ１２Ａおよびアンテナ１２Ｃ間の伝送路の特性をｈ１２、アンテナ１２Ｂおよびアンテナ１２Ｃ間の伝送路の特性をｈ２１、アンテナ１２Ｂおよびアンテナ１２Ｄ間の伝送路の特性をｈ２２とする。この場合、無線通信装置１０Ａから送信された信号と、無線通信装置１０Ｂが受信した信号の関係は、以下の数式１のように表すことができる。

（数式１）

数式１の右辺の第１項はチャネル行列Ｈ（伝達関数）と称される場合がある。かかるチャネル行列Ｈは、無線通信装置１０Ｂがｘ１およびｘ２を送信する前に既知の信号を送信することにより無線通信装置１０Ａにおいて求めることが可能である。

無線通信装置１０Ｂは、チャネル行列Ｈの逆行列を利用してアンテナ１２Ａから送信された信号をｘ１と、アンテナ１２Ｂから送信された信号をｘ２と推定することができる。このように、ＭＩＭＯ通信は、利用する周波数帯域を広げることなくアンテナ数に比例して伝送速度を向上させることができる点で効果的である。なお、図１においては無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂが各々アンテナを２本備える例を示したが、無線通信装置１０Ａおよび１０Ｂは３本以上の多数のアンテナを備えていてもよい。

また、チャネル行列Ｈの対角成分の成分は、信号分離の際にノイズとなり（クロストーク）、ストリームＳＮＲを下げる要因となる。そこで、クロストークを抑制するために、ビームフォーミング（固有モードＳＤＭ：Ｓｐａｃｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が提案されており、かかるビームフォーミングを本発明に適用することも可能である。

また、無線通信装置１０は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、家庭用映像処理装置（ＤＶＤレコーダ、ビデオデッキなど）、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯用音楽再生装置、携帯用映像処理装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、家庭用ゲーム機器、携帯用ゲーム機器、家電機器などの情報処理装置であってもよい。

〔２〕本実施形態に至る経緯
以上説明したように、近年、ＭＩＭＯ通信やダイバーシティ受信の実現ために複数のアンテナを有する無線通信装置が提案されている。以下、図２を参照し、本実施形態に関連し、複数のアンテナ６２Ａ〜６２Ｃを有する無線通信装置６０の内部構成を説明する。

図２は、本実施形態に関連する無線通信装置６０の内部構成を示した説明図である。図２に示したように、本実施形態に関連する無線通信装置６０は、複数のアンテナ６２Ａ〜６２Ｃと、複数のアナログ信号処理部６４Ａ〜６４Ｃと、パケット検出部７０と、複数のパケットフレーム切り出し部７２Ａ〜７２Ｃと、複数のブランチ信号処理部７４Ａ〜７４Ｃと、統合信号処理部７６と、を備える。

アナログ信号処理部６４Ａ〜６４Ｃの各々は、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）を含んでおり、接続されているアンテナ６２Ａ〜６２Ｃにより受信された無線信号が入力され、当該無線信号をデジタル形式のベースバンド受信信号に変換して出力する。パケット検出部７０は、ベースバンド受信信号の各々から、自己相関回路などによりパケット検出を行い、パケットフレーム切り出し部７２Ａ〜７２Ｃへ、パケットフレームの切り出しのためのタイミング情報を出力する。

パケットフレーム切り出し部７２Ａ〜７２Ｃは、接続されているアナログ信号処理部６４Ａ〜６４Ｃから入力されるベースバンド受信信号を、パケット検出部７０から入力されるタイミング情報に基づいて切り出し、後段のブランチ信号処理部７４Ａ〜７４Ｃへ出力する。ブランチ信号処理部７４Ａ〜７４Ｃは、パケットフレーム切り出し部７２Ａ〜７２Ｃにより切り出されたパケットをブランチごと信号処理する。信号処理の内容としては、例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、チャネル推定などがあげられる。統合信号処理部７６は、例えば、各ブランチ信号処理部７４Ａ〜７４Ｃにより処理された信号から、チャネル行列Ｈの逆行列を利用して受信データを取得する。

ここで、本実施形態に関連する無線通信装置６０においては、パケットフレーム切り出し部７２Ａ〜７２Ｃやブランチ信号処理部７４Ａ〜７４Ｃなどの受信処理部は、全て同一のビット幅Ｌに対応している。

しかし、実使用環境下での伝送路の特性は各アンテナ６２Ａ〜６２Ｃで必ずしも同一ではない。このため、各アンテナ６２Ａ〜６２Ｃにより受信される信号の受信電力が異なる場合がある。したがって、各信号を同一のビット幅で受信処理する本実施形態に関連する無線通信装置６０では、あるアンテナ６２により受信された信号の受信電力に対して不要に高いビット幅で受信処理を行ってしまう場合が想定された。その結果、本実施形態に関連する無線通信装置６０では、信号の受信に際して必要以上に電力が消費されてしまうという問題、および回路規模を縮小できないという問題があった。

そこで、上記事情を一着眼点にして本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０を創作するに至った。本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０によれば、回路規模を縮小し、かつ、複数のアンテナにより受信された信号の受信処理を消費電力を抑制して行うことができる。以下、このような無線通信装置１０について、図３〜図６を参照して詳細に説明する。

〔３〕第１の実施形態にかかる無線通信装置
〔３−１〕第１の実施形態にかかる無線通信装置の構成
図３は、第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の構成を示した機能ブロック図である。図３に示したように、当該無線通信装置１０は、複数のアンテナ１２Ａ〜１２Ｃと、複数のアナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃと、パケット検出部２０と、複数のパケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃと、複数のブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃと、統合信号処理部２６と、複数の電力検出部２８Ａ〜２８Ｃと、選択／制限部３０と、を備える。

アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃの各々には、接続されているアンテナ１２Ａ〜１２Ｃのいずれかにより受信された無線信号が入力される。また、アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃの各々は、ＡＤＣ（アナログ／デジタル変換部）を含んでおり、入力される無線信号をデジタル形式のベースバンド受信信号に変換して出力する。例えば、アナログ信号処理部１４Ａには、アンテナ１２Ａにより受信された無線信号が入力され、当該無線信号のダウンコンバーション〜デジタル変換を行うことによりデジタル形式のベースバンド受信信号を生成して出力する。なお、アナログ信号処理部１４Ａからのベースバンド受信信号をブランチ信号Ａ、アナログ信号処理部１４Ｂからのベースバンド受信信号をブランチ信号Ｂ、アナログ信号処理部１４Ｃからのベースバンド受信信号をブランチ信号Ｃとも称する。

パケット検出部２０は、アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃから入力されるベースバンド受信信号の各々からのパケット検出、およびパケットフレームの切り出しのためのタイミング情報のパケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃへの出力を行なう。例えば、パケット検出部２０は、無線信号の先頭に付加されるショートトレーニングフィールド（ＳＴＦ）を自己相関回路により検出する。また、パケット検出部２０は、例えばプリアンブルの終了をショートトレーニングフィールドの後に付加されるロングトレーニングフィールド（ＬＴＦ）に基づいて検出し、検出したタイミング情報をパケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃへ出力する。

パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃは、選択／制限部３０により選択されたベースバンド受信信号を、パケット検出部２０から入力されるタイミング情報に基づいて切り出し、ブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃへ出力する。

ここで、パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃの各々の対応ビット幅（語長）は固定的であり、また、パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃのうちの少なくともいずれかの対応ビット幅は他の対応ビット幅と異なる。一例として、図３においては、パケットフレーム切り出し部２２Ａの対応ビット幅がＬであり、パケットフレーム切り出し部２２Ｂの対応ビット幅がＭであり、パケットフレーム切り出し部２２Ｃの対応ビット幅がＮである例を示している（Ｌ≧Ｍ≧Ｎ）。

ブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃは、パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃにより切り出されたパケットフレームが入力され、当該パケットフレームの受信処理を行なう。例えば、ブランチ信号処理部２４Ａは、パケットフレーム切り出し部２２Ａにより切り出されたパケットフレームが入力され、当該パケットフレームの受信処理を行なう。受信処理としては、例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、およびチャネル推定などがあげられる。すなわち、パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃは、協働して受信処理部として機能する。

ここで、ブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃの各々の対応ビット幅は固定的であり、また、ブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃのうちの少なくともいずれかの対応ビット幅は他の対応ビット幅と異なる。一例として、図３においては、ブランチ信号処理部２４Ａの対応ビット幅がＬであり、ブランチ信号処理部２４Ｂの対応ビット幅がＭであり、ブランチ信号処理部２４Ｃの対応ビット幅がＮである例を示している（Ｌ≧Ｍ≧Ｎ）。また、図３においては、対応ビット幅が大きいパケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４ほど回路規模が大きくなることを、各ブロックの大きさを区別することにより模式的に表現している。

統合信号処理部２６は、例えば、ブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃにより処理された信号から、チャネル行列Ｈの逆行列を利用して受信データを取得する。なお、統合信号処理部２６は、チャネル行列Ｈの逆行列を通信路の状況に応じて適宜補正して利用してもよい。

電力検出部２８Ａ〜２８Ｃは、アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃから入力されるベースバンド受信信号の各々の受信電力を検出して記憶する。例えば、電力検出部２８Ａは、アナログ信号処理部１４Ａから入力されるベースバンド受信信号の受信電力を検出して記憶する。また、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃは、ベースバンド受信信号の各々の受信電力の最大値や平均値など、受信電力の大きさを示す任意のパラメータを検出して記憶してもよい。なお、図３においては、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃがアナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃから入力されるベースバンド受信信号の受信電力を検出する例を説明したが、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃは、無線通信装置１０内の任意の箇所において電力検出を行なってもよい。

選択／制限部３０は、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃにより検出されたベースバンド受信信号の各々の受信電力に基づいて、ベースバンド受信信号の各々の受信処理を行わせる受信処理部を選択する。すなわち、選択／制限部３０は、アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃの各々とパケットフレーム切り出し部２２Ａ〜Ｃのいずれかを選択的に接続させる。

より詳細には、選択／制限部３０は、パケット検出部２０からタイミング情報が入力されると、ベースバンド受信信号の各々の電力検出部２８Ａ〜２８Ｃにより検出された受信電力を参照する。そして、選択／制限部３０は、受信電力が大きいほど対応ビット幅が大きい構成を、受信電力が小さいほど対応ビット幅が小さい構成をパケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃから選択する。

図３に示した例では、選択／制限部３０は、受信電力が最も大きいベースバンド受信信号の出力先として対応ビット幅がＬ（例えば、１１ビット）であるパケットフレーム切り出し部２２Ａおよびブランチ信号処理部２４Ａを選択する。また、選択／制限部３０は、受信電力が最も小さいベースバンド受信信号の出力先として対応ビット幅がＮ（例えば、９ビット）であるパケットフレーム切り出し部２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ｃを選択する。同様に、選択／制限部３０は、中間の受信電力であるベースバンド受信信号の出力先として対応ビット幅がＭ（例えば、１０ビット）であるパケットフレーム切り出し部２２Ｂおよびブランチ信号処理部２４Ｂを選択する。

しかし、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４にベースバンド受信信号をそのまま出力すると、ベースバンド受信信号の信号値がパケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の処理可能範囲を上回る場合がある。その結果、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４における正常な信号処理が阻害されかねない。

そこで、選択／制限部３０は、各ベースバンド受信信号の信号値を、選択したパケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の処理可能範囲内に制限して出力する。かかる選択／制限部３０による処理の具体例について図４を参照して説明する。

図４は、選択／制限部３０による処理の具体例を示した説明図である。より詳細には、図４の左図には、対応ビット幅がＭ（例えば、１０ビット）であるパケットフレーム切り出し部２２Ｂおよびブランチ信号処理部２４Ｂを出力先として選択されたベースバンド受信信号の信号値を示している。また、信号値Ｓｍは、パケットフレーム切り出し部２２Ｂおよびブランチ信号処理部２４Ｂにおいて処理可能な信号値の上限であって、対応ビット幅Ｍに依存する値である。なお、括弧を付して示した信号値Ｓｌは、パケットフレーム切り出し部２２Ａおよびブランチ信号処理部２４Ａにおいて処理可能な信号値の上限であって、対応ビット幅Ｌに依存する値である。同様に、括弧を付して示した信号値Ｓｎは、パケットフレーム切り出し部２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ｃにおいて処理可能な信号値の上限であって、対応ビット幅Ｎに依存する値である。

図４の左図に示したように、選択／制限部３０は、当該ベースバンド受信信号の信号値が信号値Ｓｍを上回る場合、図４の左図に示すように、ベースバンド受信信号の信号値を信号値Ｓｍ以下に制限してパケットフレーム切り出し部２２Ｂへ出力する。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０においては、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の少なくとも一部の対応ビット幅が低減される。このため、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の回路規模および消費電力を削減することができる。なお、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０は、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃおよび選択／制限部３０を追加的に有する。しかし、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃおよび選択／制限部３０の回路規模は、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の回路規模の削減量と比較して微小である。

また、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０は、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の少なくとも一部の対応ビット幅を低減しても、十分な受信性能を維持することができる。以下、図５に本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の受信性能を示す。

図５は、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の受信性能のシミュレーション結果（ＳＮＲ対ＰＥＲカーブ）を示した説明図である。より詳細には、図５は、以下の条件に基づくシミュレーション結果を示している。

・送信アンテナ数、受信アンテナ数 ３、３
・伝送路 ８０２．１１ｎチャネルモデル＋白色雑音
・パケットフォーマット ８０２．１１ｎ仕様
−ＰＰＤＵ ｔｙｐｅ：ＨＴ−ｍｉｘｅｄ ｆｏｒｍａｔ ＰＰＤＵ
−ＰＳＤＵ ｌｅｎｇｔｈ：１０００ｂｙｔｅｓ
−ＭＣＳ：１５
−Ｓｉｇｎａｌ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ：２０ＭＨｚ
−Ｓｐａｔｉａｌ ｍａｐｐｅｒ：Ｓｐａｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎおよびＢｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ

図５において、マル印のプロット線は、受信処理部の対応ビット幅が同一であり、ビームフォーミング実行時の受信性能を示す。また、四角印のプロット線は、受信処理部の対応ビット幅が同一であり、Ｓｐａｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ実行時の受信性能を示している。一方、バツ印および三角印のプロット線は本実施形態にかかる無線通信装置１０の受信性能を示している。より詳細には、バツ印のプロット線がビームフォーミング実行時の受信性能を示し、三角印のプロット線がＳｐａｔｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ実行時の受信性能を示している。

図５を参照すると、本実施形態にかかる無線通信装置１０の受信性能は、本実施形態に関連する無線通信装置６０の受信性能に僅かに劣っているが、受信性能の差分は実際の使用上は問題とならない範囲内であると捉えられる。なお、上記ではアンテナ１２が無線通信装置１０に３本設けられる例を説明したが、アンテナ１２の本数が増えるほどベースバンド受信信号間の受信電力比は大きくなるため、本実施形態を適用する効果が大きいといえる。

〔３−２〕第１の実施形態にかかる無線通信装置の動作
以上、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の構成について説明した。続いて、図６を参照し、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の動作を説明する。

図６は、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０の動作の流れを示したフローチャートである。図６に示したように、本実施形態にかかる無線通信装置１０は、まず、複数のアンテナ１２Ａ〜１２Ｃの各々で、周囲から送信された無線信号を受信する（Ｓ１１０）。続いて、アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃが、アンテナ１２Ａ〜１２Ｃにより受信された無線信号をベースバンド受信信号に変換して出力する（Ｓ１２０）。

そして、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃは、アナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃから出力されたベースバンド受信信号の各々の受信電力を検出して記憶する（Ｓ１３０）。さらに、選択／制限部３０は、パケット検出部２０からタイミング情報が入力されると、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃにより検出されたベースバンド受信信号の各々の受信電力に基づいて、各ベースバンド受信信号の受信処理を行わせる受信処理部を選択する（Ｓ１４０）。

その後、パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃには、選択／制限部３０による経路選択に基づいてベースバンド受信信号のいずれかが入力される。そして、パケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃが、入力されたベースバンド受信信号のパケットフレームの切り出し処理、ＦＦＴ処理などを行い、統合信号処理部２６が復調処理を行う（Ｓ１５０）。

〔４〕第２の実施形態にかかる無線通信装置
以上説明してきたように、本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置１０は、ベースバンド受信信号の各々を、受信電力に応じ、対応ビット幅が固定的である複数の受信処理部のいずれかに選択的に処理させる。これに対し、本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置１０’は、受信処理部の対応ビット幅が可変である点で第１の実施形態にかかる無線通信装置１０と大きく構成が異なる。以下、図７を参照し、このような本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置１０’について説明する。

図７は、本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置１０’の構成を示した機能ブロック図である。図７に示したように、当該無線通信装置１０’は、複数のアンテナ１２Ａ〜１２Ｃと、複数のアナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃと、パケット検出部２０と、複数のパケットフレーム切り出し部２２’Ａ〜２２’Ｃと、複数のブランチ信号処理部２４’Ａ〜２４’Ｃと、統合信号処理部２６と、複数の電力検出部２８Ａ〜２８Ｃと、ビット幅決定／制限部４０と、を備える。

複数のアンテナ１２Ａ〜１２Ｃ、複数のアナログ信号処理部１４Ａ〜１４Ｃ、統合信号処理部２６、および複数の電力検出部２８Ａ〜２８Ｃの構成については、第１の実施形態で説明しているため、説明を省略する。

パケットフレーム切り出し部２２’Ａ〜２２’Ｃは、ベースバンド受信信号の各々を、パケット検出部２０から入力されるタイミング情報に基づいて切り出し、ブランチ信号処理部２４’Ａ〜２４’Ｃへ出力する。

ここで、パケットフレーム切り出し部２２’Ａ〜２２’Ｃの各々の対応ビット幅は可変であり、パケットフレーム切り出し部２２’Ａ〜２２’Ｃの各々の対応ビット幅はビット幅決定／制限部４０により設定される。一例として、図７においては、パケットフレーム切り出し部２２’Ａの対応ビット幅がＭであり、パケットフレーム切り出し部２２’Ｂの対応ビット幅がＮであり、パケットフレーム切り出し部２２’Ｃの対応ビット幅がＬである例を示している（Ｌ≧Ｍ≧Ｎ）。

ブランチ信号処理部２４’Ａ〜２４’Ｃは、パケットフレーム切り出し部２２’Ａ〜２２’Ｃにより切り出されたパケットフレームが入力され、当該パケットフレームの受信処理を行なう。例えば、ブランチ信号処理部２４’Ａは、パケットフレーム切り出し部２２’Ａにより切り出されたパケットフレームが入力され、当該パケットフレームの受信処理を行なう。

ここで、ブランチ信号処理部２４’Ａ〜２４’Ｃの各々の対応ビット幅は可変であり、ブランチ信号処理部２４’Ａ〜２４’Ｃの各々の対応ビット幅はビット幅決定／制限部４０により設定される。一例として、図７においては、ブランチ信号処理部２４’Ａの対応ビット幅がＭであり、ブランチ信号処理部２４’Ｂの対応ビット幅がＮであり、ブランチ信号処理部２４’Ｃの対応ビット幅がＬである例を示している（Ｌ≧Ｍ≧Ｎ）。

ビット幅決定／制限部４０は、電力検出部２８Ａ〜２８Ｃにより検出されたベースバンド受信信号の各々の受信電力に基づいて、パケットフレーム切り出し部２２’Ａ〜２２’Ｃおよびブランチ信号処理部２４’Ａ〜２４’Ｃの対応ビット幅を設定する。

より詳細には、ビット幅決定／制限部４０は、パケット検出部２０からタイミング情報が入力されると、ベースバンド受信信号の各々の電力検出部２８Ａ〜２８Ｃにより検出された受信電力を参照する。そして、ビット幅決定／制限部４０は、受信電力が大きいベースバンド受信信号の出力先ほど大きなビット幅を、受信電力が小さいベースバンド受信信号の出力先ほど小さなビット幅を設定する。

図７に示した例では、ビット幅決定／制限部４０は、受信電力が最も大きいベースバンド受信信号の出力先であるパケットフレーム切り出し部２２’Ｃおよびブランチ信号処理部２４’Ｃにビット幅Ｌ（例えば、１１ビット）を設定している。また、ビット幅決定／制限部４０は、受信電力が最も小さいベースバンド受信信号の出力先であるパケットフレーム切り出し部２２’Ｂおよびブランチ信号処理部２４’Ｂにビット幅Ｎ（例えば、９ビット）を設定している。同様に、ビット幅決定／制限部４０は、中間の受信電力であるベースバンド受信信号の出力先であるパケットフレーム切り出し部２２’Ａおよびブランチ信号処理部２４’Ａにビット幅Ｍ（例えば、１０ビット）を設定している。

このように、各ベースバンド受信信号の出力先を固定にしても、パケットフレーム切り出し部２２’およびブランチ信号処理部２４’の各々で処理可能なビット幅を動的に設定することにより、第１の実施形態と同様に消費電力を削減することができる。

〔５〕まとめ
以上説明したように、本発明の第１の実施形態においては、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４の各々の対応ビット幅が固定的であり、かつ、対応ビット幅は不均一である。また、選択／制限部３０が、パケット検出部２０からタイミング情報が入力されると、ベースバンド受信信号の各々の電力検出部２８Ａ〜２８Ｃにより検出された受信電力を参照する。そして、選択／制限部３０が、受信電力が大きいほど対応ビット幅が大きい構成を、受信電力が小さいほど対応ビット幅が小さい構成をパケットフレーム切り出し部２２Ａ〜２２Ｃおよびブランチ信号処理部２４Ａ〜２４Ｃから選択する。かかる構成により、無線通信装置１０の受信性能の劣化を抑制しつつ、パケットフレーム切り出し部２２およびブランチ信号処理部２４などの受信処理部の回路規模および消費電力の削減を図ることができる。

また、本発明の第２の実施形態によれば、ビット幅決定／制限部４０が、パケットフレーム切り出し部２２’およびブランチ信号処理部２４’の各々のビット幅を、ベースバンド受信信号の各々の受信電力に応じて動的に設定する。その結果、本発明の第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、パケットフレーム切り出し部２２’およびブランチ信号処理部２４’などの受信処理部において発生する消費電力を低減することができる。

なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書の無線通信装置１０の処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信装置１０の処理における各ステップは、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）を含んでもよい。

また、無線通信装置１０に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した無線通信装置１０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。また、図６および図１５の機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。

本実施形態にかかる無線通信システムの全体構成を示した説明図である。 本実施形態に関連する無線通信装置の内部構成を示した説明図である。 第１の実施形態にかかる無線通信装置の構成を示した機能ブロック図である。 選択／制限部３０による処理の具体例を示した説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置の受信性能のシミュレーション結果（ＳＮＲ対ＰＥＲカーブ）を示した説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかる無線通信装置の動作の流れを示したフローチャートである。 本発明の第２の実施形態にかかる無線通信装置の構成を示した機能ブロック図である。

符号の説明

１０、１０’ 無線通信装置
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ アンテナ
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ アナログ信号処理部
２０ パケット検出部
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ パケットフレーム切り出し部
２２’、２２’Ａ、２２’Ｂ、２２’Ｃ パケットフレーム切り出し部
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ ブランチ信号処理部
２４’、２４’Ａ、２４’Ｂ、２４’Ｃ ブランチ信号処理部
２６ 統合信号処理部
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ 電力検出部
３０ 選択／制限部
４０ ビット幅決定／制限部

Claims (4)

1. 複数のアンテナと；
   前記複数のアンテナにより受信された受信信号の各々の受信電力を検出する電力検出部と；
   前記複数のアンテナのいずれかにより受信された受信信号の受信処理を第１のビット幅で行う第１の受信処理部、
   および前記第１の受信処理部の処理対象である受信信号より受信電力が小さいと前記電力検出部により検出された受信信号の受信処理を、前記第１のビット幅より小さい第２のビット幅で行う第２の受信処理部、を含む複数の受信処理部と；
   前記電力検出部により検出された受信信号の各々の受信電力に基づき、各受信信号の受信処理を行わせる受信処理部を前記複数の受信処理部から選択する選択部と；
   各受信信号の信号値を、前記選択部により選択された受信処理部の対応ビット幅の範囲内に制限するビット幅制限部と；
   を備え、
   前記ビット幅制限部によりビット幅が制限された受信信号が前記選択部により選択された受信処理部において受信処理される、受信装置。
2. 前記受信処理は、フーリエ変換処理、前記フーリエ変換の処理単位となるフレームの切り出し処理、またはチャネル推定処理の少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の受信装置。
3. 複数のアンテナにより受信された受信信号の各々の受信電力を検出するステップと；
   前記電力検出部により検出された受信信号の各々の受信電力に基づき、各受信信号の受信処理を行わせる受信処理部を、受信処理を第１のビット幅で行う第１の受信処理部、および前記第１の受信処理部の処理対象である受信信号より受信電力が小さいと前記電力検出部により検出された受信信号の受信処理を、前記第１のビット幅より小さい第２のビット幅で行う第２の受信処理部、を含む複数の受信処理部から選択する選択ステップと；
   各受信信号の信号値を、前記選択ステップにおいて選択された受信処理部の対応ビット幅の範囲内に制限するステップと；
   ビット幅が制限された受信信号を、前記選択ステップにおいて選択された受信処理部において受信処理するステップと；
   を含む、受信方法。
4. 複数のアンテナ、
   前記複数のアンテナにより受信された受信信号の各々の受信電力を検出する電力検出部、および、
   前記複数のアンテナのいずれかにより受信された受信信号の受信処理を第１のビット幅で行う第１の受信処理部、
   前記第１の受信処理部の処理対象である受信信号より受信電力が小さいと前記電力検出部により検出された受信信号の受信処理を前記第１のビット幅より小さい第２のビット幅で行う第２の受信処理部、を含む複数の受信処理部、
   前記電力検出部により検出された受信信号の各々の受信電力に基づき、各受信信号の受信処理を行わせる受信処理部を前記複数の受信処理部から選択する選択部、
   各受信信号の信号値を、前記選択部により選択された受信処理部の対応ビット幅の範囲内に制限するビット幅制限部、を有し、
   前記ビット幅制限部によりビット幅が制限された受信信号が前記選択部により選択された受信処理部において受信処理される受信装置と；
   前記複数のアンテナにより受信される受信信号の送信元である送信装置と；
   を備える、無線通信システム。
   

Images