JP4592698B2

JP4592698B2 - 無線通信装置および無線通信方法

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Publication number: JP4592698B2
Application number: JP2006529060A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: US8626077B2; WO2006011360A1; US20080311863A1; US8340589B2; US20130090069A1; EP1760978A4; CN1969521A; BRPI0513984A; US7869760B2; US8140022B2; KR20070046832A; US20120142275A1; JPWO2006011360A1; EP1760978A1; US20110075757A1

Description

本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関する。

次世代の移動通信システムへ向けて１００Mbpsを超えるデータレートを実現すべく、高速パケット伝送に適した無線伝送方式について様々な検討が行われている。このような高速伝送のためには使用周波数帯域の広帯域化が必要であり、１００MHz程度の帯域幅を用いることが検討されている。しかし、移動通信においてこのような広帯域伝送をシングルキャリアで行うと、マルチパス干渉により誤り率特性が著しく劣化する。そこで、マルチパス干渉の影響を除去して波形を再生するための技術として、周波数等化が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。周波数等化は簡易な装置構成で実現できる等化技術であり、シングルキャリアで送信された信号に対して、受信側で受信信号の各周波数成分に伝搬路の周波数特性推定値の逆特性を乗積することにより等化処理を行うものである。
"Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems", Falconer, D.; Ariyavisitakul, S.L.; Benyamin-Seeyar, A.; Eidson, B.;Communications Magazine, IEEE , Volume: 40 , Issue: 4 , April 2002 Pages:58 - 66

シングルキャリアの広帯域伝送では、周波数選択性フェージングの影響により受信レベルが大きく落ち込んだ周波数成分が存在すると、上記のような周波数等化を行っても完全には等化されずマルチパス干渉成分が残ってしまい、その結果、誤り率特性が劣化してしまう。

本発明の目的は、シングルキャリアの広帯域伝送において、周波数選択性フェージングの影響を軽減して誤り率特性の劣化を防止することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することである。

本発明の無線通信装置は、第１のアンテナおよび第２のアンテナと、入力される信号を周波数領域に変換して前記信号の複数の周波数成分を得る第１変換手段と、前記複数の周波数成分を第１の重み係数を用いて重み付けするとともに、前記複数の周波数成分を第２の重み係数を用いて重み付けする重み付け手段と、前記第１の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第１の送信信号を得るとともに、前記第２の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第２の送信信号を得る第２変換手段と、前記第１の送信信号および前記第２の送信信号を前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナの一方または双方から送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、シングルキャリアの広帯域伝送において、周波数選択性フェージングの影響を軽減して誤り率特性の劣化を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する無線通信装置は、例えば移動体通信システムにおいて使用される無線通信端末装置や無線通信基地局装置に搭載されるものである。

（実施の形態１）
図１に示す無線通信装置において、符号化部１１は、入力される時系列の送信データを符号化する。

変調部１２は、符号化部１１からの出力をＱＰＳＫや１６ＱＡＭ等の変調方式で変調して変調信号を作成する。

ＦＦＴ部１３は、変調部１２から入力される変調信号にＦＦＴ（フーリエ変換）処理を施して、変調信号を周波数領域に変換する。このＦＦＴ処理により、変調信号の複数の周波数成分１〜Ｎが得られる。これら複数の周波数成分１〜Ｎはパイロット挿入部１４に入力される。

パイロット挿入部１４は、入力される複数の周波数成分１〜Ｎの各々に周波数領域のパイロットシンボルを挿入して、ウェイト乗算部１５−１および１５−２に入力する。なお、パイロット挿入部１４で行われる処理の詳細については後述する。

ウェイト乗算部１５−１および１５−２は、ウェイト係数設定部５４で設定されたウェイト係数（重み係数）Ｗ１１〜Ｗ１ＮおよびＷ２１〜Ｗ２Ｎを各周波数成分１〜Ｎおよび各周波数成分１〜Ｎに挿入されたパイロットシンボルに乗算することで、各周波数成分１〜Ｎとパイロットシンボルとを同じ重み係数で重み付けする。ウェイト乗算部１５−１で乗算されるウェイトＷ１１〜Ｗ１Ｎとウェイト乗算部１５−２で乗算されるウェイトＷ２１〜Ｗ２Ｎは互いに異なる。ウェイト乗算部１５−１で重み付けされた周波数成分１〜ＮはＩＦＦＴ部１６−１に入力され、ウェイト乗算部１５−２で重み付けされた周波数成分１〜ＮはＩＦＦＴ部１６−２に入力される。

ＩＦＦＴ部１６−１は、入力された周波数成分１〜ＮにＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）処理を施して、周波数成分１〜Ｎを時間領域に変換する。この処理により、ウェイトＷ１１〜Ｗ１Ｎで重み付けされた周波数成分１〜Ｎを含む送信信号１が得られる。この送信信号１は、ＧＩ挿入部１７−１でガードインターバルを挿入され、送信無線処理部１８−１でアップコンバート、増幅等の無線処理を施された後、アンテナ１を介して通信相手に送信される。

ＩＦＦＴ部１６−２は、入力された周波数成分１〜ＮにＩＦＦＴ処理を施して、周波数成分１〜Ｎを時間領域に変換する。この処理により、ウェイトＷ２１〜Ｗ２Ｎで重み付け
された周波数成分１〜Ｎを含む送信信号２が得られる。この送信信号２は、ＧＩ挿入部１７−２でガードインターバルを挿入され、送信無線処理部１８−２でアップコンバート、増幅等の無線処理を施された後、アンテナ２を介して通信相手に送信される。

一方、受信無線処理部５１−１は、アンテナ１を介して受信された信号に対してダウンコンバート等の無線処理を施してパイロット抽出部５２−１および合成部５５に入力し、受信無線処理部５１−２は、アンテナ２を介して受信された信号に対してダウンコンバート等の無線処理を施してパイロット抽出部５２−２および合成部５５に入力する。

パイロット抽出部５２−１は、アンテナ１で受信された信号に含まれるパイロットシンボルを抽出して周波数特性測定部５３−１に入力し、周波数特性測定部５３−１は、このパイロットシンボルを用いてアンテナ１と通信相手との間の伝搬路の周波数特性を測定する。また、パイロット抽出部５２−２は、アンテナ２で受信された信号に含まれるパイロットシンボルを抽出して周波数特性測定部５３−２に入力し、周波数特性測定部５３−２は、このパイロットシンボルを用いてアンテナ２と通信相手との間の伝搬路の周波数特性を測定する。周波数特性の測定方法については後述する。周波数特性測定部５３−１および５３−２で測定された周波数特性はそれぞれウェイト係数設定部５４に入力される。ウェイト係数設定部５４は、ぞれぞれの周波数特性からウェイトＷ１１〜Ｗ１ＮおよびウェイトＷ２１〜Ｗ２Ｎを設定する。設定方法については後述する。

合成部５５は、アンテナ１で受信された信号とアンテナ２で受信された信号を合成し、復調部５６は合成された信号を復調し、復号部５７は復調された信号を復号する。これにより、受信データが得られる。

次に、周波数特性測定部５３−１および５３−２で行われる処理について説明する。周波数特性測定部５３−１および５３−２は、図２に示すように、ＦＦＴ部５３１、除算部５３２および二乗部５３３から構成される。この構成により、周波数特性測定部５３−１および５３−２では、各伝搬路の周波数特性、すなわち、アンテナ１と通信相手との間の伝搬路およびアンテナ２と通信相手との間の伝搬路各々の周波数成分毎の伝搬路品質を測定する。また、ここでは、周波数成分毎の伝搬路品質としてパイロットシンボルの周波数成分毎の受信電力値を以下のようにして測定する。

ＦＦＴ部５３１は、入力された受信パイロットシンボルにＦＦＴ処理を施して、パイロットシンボルを周波数領域に変換する。このＦＦＴ処理により、パイロットシンボルの複数の周波数成分１〜Ｎが得られる。これら複数の周波数成分１〜Ｎは除算部５３２に入力される。なお、ここで得られる各周波数成分１〜Ｎは、ＦＦＴ部１３で得られる各周波数成分１〜Ｎにそれぞれ対応する。除算部５３２は、入力された各周波数成分１〜Ｎをパイロットレプリカの周波数特性で除算する。パイロットレプリカはパイロットシンボルの送信側（つまり、通信相手）および受信側（つまり、本実施の形態の無線通信装置）双方において既知のパイロット波形である。この除算により各周波数成分１〜Ｎのチャネル推定値が得られる。二乗部５３３では、これらのチャネル推定値を二乗して電力値にする。この一連の処理が周波数特性測定部５３−１および５３−２で行われることにより、アンテナ１の伝搬路およびアンテナ２の伝搬路各々の各周波数成分１〜Ｎの受信電力値が測定される。測定された受信電力値はウェイト係数設定部５４に入力される。

次に、ウェイト係数設定部５４で行われる処理について説明する。ウェイト係数設定部５４は、周波数特性測定部５３−１から入力される受信電力値（つまり、アンテナ１の伝搬路の各周波数成分の伝搬路品質）と周波数特性測定部５３−２から入力される受信電力値（つまり、アンテナ２の伝搬路の各周波数成分の伝搬路品質）とに基づいて、ウェイト乗算部１５−１で用いられるウェイト係数Ｗ１１〜Ｗ１Ｎおよびウェイト乗算部１５−２
で用いられるウェイト係数Ｗ２１〜Ｗ２Ｎを設定する。設定方法としては、周波数特性測定部５３−１から入力される受信電力値と周波数特性測定部５３−２から入力される受信電力値とを周波数成分１〜Ｎ毎に比較し、受信電力値が大きい方のアンテナに対応するウェイト係数を１に設定し、受信電力値が小さい方のアンテナに対応するウェイト係数を０に設定する。より具体的には、周波数成分１〜Ｎのうち、例えば、アンテナ１から送信される周波数成分１（つまり、ウェイト係数Ｗ１１を乗算される周波数成分）とアンテナ２から送信される周波数成分１（つまり、ウェイト係数Ｗ２１を乗算される周波数成分）とにおいて受信電力値を比較し、アンテナ１から送信される周波数成分１の受信電力値の方がアンテナ２から送信される周波数成分１の受信電力値より大きい場合は、ウェイト係数Ｗ１１を１に設定し、ウェイト係数Ｗ２１を０に設定する。逆に、アンテナ２から送信される周波数成分１の受信電力値の方がアンテナ１から送信される周波数成分１の受信電力値より大きい場合は、ウェイト係数Ｗ２１を１に設定し、ウェイト係数Ｗ１１を０に設定する。そして、この処理をすべての周波数成分に対して行う。これにより、各周波数成分１〜Ｎは、アンテナ１およびアンテナ２のうち受信電力がより大きいいずれか一方のアンテナから送信されることとなる。つまり、周波数成分毎に送信アンテナの選択が行われる。このように周波数成分毎に伝搬路品質が最も良好なアンテナを送信アンテナとして選択することにより、送信ダイバーシチ効果を高めることができる。

以上の比較／選択処理を図示すると図３に示すようになる。図３に示す２本の曲線はウェイト係数設定部５４に入力される各アンテナの周波数特性を表している。図３に示すように、各周波数成分において、受信電力の大きい方のアンテナに対応するウェイト係数が１に設定され、受信電力の小さい方のアンテナに対応するウェイト係数が０に設定される。その結果、通信相手での信号受信時の周波数特性は図４に示すようになる。つまり、アンテナ１およびアンテナ２のうち、各周波数成分毎に伝搬路品質のより良好なアンテナが送信アンテナとして選択されるため、通信相手での受信電力が大きく落ち込む周波数成分が存在しなくなり、その結果、すべての周波数成分をアンテナ１およびアンテナ２のいずれか１つだけから送信する場合に比べ誤り率特性を向上させることができる。

次に、パイロット挿入部１４で行われる処理について説明する。図５はＴＤＤシステムの場合であり、図６はＦＤＤシステムの場合である。

図５および図６に示すように、本実施の形態では、各フレームは複数のタイムスロットに分割されており、各フレームの先頭のタイムスロットおよび末尾のタイムスロットでパイロットシンボルを送信する。よって、パイロット挿入部１４では、各周波数成分に対応するスイッチが、先頭のタイムスロットおよび末尾のタイムスロットの送信タイミングでａ側に、それ以外のタイミングではｂ側に接続されて、各周波数成分にパイロットシンボルが挿入される。また、ウェイト係数設定部５４でのウェイト係数の更新は、ＴＤＤシステムでは、図５に示すように、上りフレーム後の下りフレームとの境界で行われ、下り１フレーム内のすべてのスロットで同じウェイト係数が使用される。一方、ＦＤＤシステムでは、ウェイト係数の更新は、図６に示すように、各フレーム境界で行われ、１フレーム内のすべてのスロットで同じウェイト係数が使用される。このようなウェイト係数の更新タイミングを採ることにより、パイロット部分とデータ部分とに同じウェイト係数が乗算されるため、通信相手では、信号受信の際に、従来のようにすべての周波数成分が１本のアンテナからのみ送信される場合と同様の受信処理で信号を受信することができる。

このように、本実施の形態によれば、周波数成分毎に送信ダイバーシチ効果を得ることができるため、周波数選択性フェージングの影響による周波数成分の電力の落ち込みを軽減することができ、その結果、誤り率特性を向上させることができる。また、各伝搬路の周波数特性に基づいて周波数成分毎にウェイト係数を設定するため、さらに送信ダイバーシチ効果を高めることができる。

なお、アンテナ毎の各周波数成分の伝搬路品質を通信相手側で測定して本実施の形態の無線通信装置に報告し、無線通信装置では報告された伝搬路品質に基づいてウェイト係数を設定することも可能である。また、通信相手側で伝搬路品質に基づいてさらにウェイト係数の設定も行って本実施の形態の無線通信装置に報告し、無線通信装置では報告されたウェイト係数を各周波数成分に乗算することも可能である。このようにすることで、本実施の形態に係る無線通信装置を、送信と受信とで異なる周波数の伝搬路を用いるＦＤＤシステムに最適な構成とすることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態に係る無線通信装置は、周波数成分毎の伝搬路品質に基づいて、ウェイト係数Ｗ１１〜Ｗ１ＮとＷ２１〜Ｗ２Ｎとの複数の組合せの中で、信号受信側である通信相手における受信電力が最大になるウェイト係数の組合せを各周波数成分に乗算するウェイト係数に設定するものである。

本実施の形態に係る無線通信装置は、ウェイト係数設定部５４の動作のみが実施の形態１と異なる。複数のアンテナから信号を送信する場合には、各アンテナから送信された信号が受信点で強め合うようなウェイト係数は、以下の式（１）で表されるP_nが最大になるような振幅と位相を持ったウェイト係数である。そこで、ウェイト係数設定部５４は、以下の式（１）のP_nが最大になるようなウェイト係数の組合せw_nをアンテナ毎の各周波数成分のウェイト係数に設定する。ウェイト係数設定部５４にはウェイト係数の組合せw_nの複数の候補があらかじめ記憶されており、ウェイト係数設定部５４は、それらの複数の組合せの候補についてP_nを計算し、P_nが最大になる組合せw_nを選択してウェイト乗算部１５−１および１５−２に出力する。

ここで、h_1nはアンテナ１の周波数成分nの伝搬路品質、h_2nはアンテナ２の周波数成分nの伝搬路品質を表す。^Hは複素共役転置、^Tは転置を表す。なお、P_nは、ウェイト係数w_nを乗算されて送信された信号が伝搬路品質H_nの伝搬路を通って通信相手で受信されるときの受信電力に比例する値となる。w_nの候補としては、例えば、振幅が｛０.２，０.８｝のいずれか、位相が{０，π／４，２π／４，３π／４，４π／４，５π／４，６π／４，７π/４}のいずれかを採るものを候補とする。

図７に本実施の形態のウェイト係数設定を行った場合の通信相手での信号受信時の周波数特性を示す。図７から、本実施の形態のウェイト係数設定を行うと、受信電力が大きく落ち込む周波数成分がなくなることが分かる。ここで、図７と図４（実施の形態１）とを比較すると、図７は図４に比べ受信電力が小さくなっている。しかし、伝搬路の周波数特性の推定誤差が大きい場合は、実施の形態１のように各周波数成分をいずれか一方のアンテナから送信するよりも、２本のアンテナから送信した方がより大きい受信電力が得られる。

このように、本実施の形態によれば、周波数成分毎に受信電力を強めることができるため、受信電力が大きく落ち込む周波数成分がなくなり、その結果、誤り率特性を向上させることができる。

（実施の形態３）
実施の形態１では、重み係数の乗算により各アンテナにおいて各周波数成分毎に信号が変形されることになるため、重み係数を乗算しない場合に比べ、信号のＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio：ピーク対平均電力比）が大きくなってしまう可能性がある。この可能性は、信号中の各周波数成分において送信されない周波数成分をつくることで一層高まる。送信アンプ特性の非線形領域に入るような大きなＰＡＰＲになった場合、送信信号が歪み、信号受信側でのＳＮＲが劣化する。

そこで、本実施の形態では、アンテナ間における伝搬路品質の差が閾値以上となる周波数成分だけをいずれか１本のアンテナから送信し、その差が閾値未満の周波数成分は複数のアンテナから送信するようにして、各アンテナから送信される信号において送信されない周波数成分を少なくすることで、信号の変形の度合いを軽減するようにした。

本実施の形態に係る無線通信装置の構成を図８に示す。なお、以下の説明では、実施の形態１（図１）と同一の構成には同一の番号を付し説明を省略する。

図８に示す無線通信装置において、周波数特性測定部５３−１はアンテナ１で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分１〜Ｎの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部５４および電力差測定部５８に入力する。また、周波数特性測定部５３−２はアンテナ２で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分１〜Ｎの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部５４および電力差測定部５８に入力する。

電力差測定部５８は、周波数特性測定部５３−１から入力された受信電力値と周波数特性測定部５３−２から入力された受信電力値との差を周波数成分毎に測定する。つまり、電力差測定部５８は、アンテナ１とアンテナ２との間における各周波数成分の受信電力値の差を測定する。この受信電力差は、閾値判定部５９に入力される。

閾値判定部５９は、電力差測定部５８から入力された受信電力差が閾値以上であるか否かを周波数成分毎に判定し、判定結果をウェイト係数設定部５４に入力する。

ウェイト係数設定部５４は、受信電力差が閾値以上であると判定された周波数成分のウェイト係数を実施の形態１記載の設定方法で設定する。すなわち、ウェイト係数設定部５４は、受信電力差が閾値以上であると判定された周波数成分の受信電力値をアンテナ１とアンテナ２との間で比較し、受信電力値が大きい方のアンテナのウェイト係数を１に設定し、受信電力値が小さい方のアンテナのウェイト係数を０に設定する。一方、ウェイト係数設定部５４は、受信電力差が閾値未満であると判定された周波数成分については、両アンテナともにウェイト係数を０.５に設定する。このようなウェイト係数の設定を行うことで、受信電力差が大きい周波数成分、すなわち、アンテナ間の伝搬路品質の差が大きい周波数成分のみ、伝搬路品質がより良好な一方のアンテナから送信され、それ以外の周波数成分は双方のアンテナから送信されることになる。よって、いずれか一方のアンテナだけから送信される周波数成分の数を減少させることができ、信号の変形の度合いが軽減する。これにより、ＰＡＰＲの増大を抑えることができる。

このように、本実施の形態によれば、各アンテナにおいて周波数成分の変化が最小限に抑えられるため、ＰＡＰＲの増大を抑えることができ、ＰＡＰＲの増大に起因する信号歪による誤り率特性の劣化を抑えることができる。また、伝搬路品質の差が大きい周波数成分については、伝搬路品質がより良好なアンテナから電力を集中して送信することができるため、信号受信側の通信相手では、受信電力が大きく落ち込む周波数成分がなくなり、誤り率特性を向上させることができる。

なお、本実施の形態のウェイト係数設定部５４では、受信電力差が閾値以上であると判
定された周波数成分のウェイト係数を実施の形態２で説明した設定方法により設定してもよい。

（実施の形態４）
本実施の形態では、実施の形態３と異なる方法によりＰＡＰＲの増大を抑える無線通信装置について説明する。

本実施の形態に係る無線通信装置の構成を図９に示す。なお、以下の説明では、実施の形態１（図１）と同一の構成には同一の番号を付し説明を省略する。

図９に示す無線通信装置において、周波数特性測定部５３−１はアンテナ１で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分１〜Ｎの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部５４およびピーク抑圧周波数設定部６０に入力する。また、周波数特性測定部５３−２はアンテナ２で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分１〜Ｎの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部５４およびピーク抑圧周波数設定部６０に入力する。

ピーク抑圧周波数設定部６０は、アンテナ間において複数の周波数成分各々の受信電力値を比較し、複数の周波数成分のうち、一方のアンテナの受信電力値が他方のアンテナの受信電力値に比べ所定値以上低い周波数成分をピーク抑圧用の周波数成分に設定する。このピーク抑圧用の周波数成分には、ＩＦＦＴ後の信号のＰＡＰＲ値が閾値以上の場合に、ピーク電力を抑圧するための信号（ピーク抑圧信号）が挿入される。そして、ピーク抑圧周波数設定部６０は、設定結果をピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２およびピーク抑圧信号挿入部２２−１、２２−２に入力する。ピーク抑圧用の周波数成分をこのようにして設定すると、ピーク抑圧信号を挿入される周波数成分は、実施の形態１おいて、ウェイト係数：０を乗算される周波数成分になるとともに、伝搬路品質が他方のアンテナよりも十分低いアンテナから送信されて大きな伝搬路減衰を受ける周波数成分になるため、ピーク抑圧信号の影響による通信相手側での受信品質の劣化を招くことなくＰＡＰＲの増大を抑えることができる。

一方、各アンテナ毎に設けられたＰＡＰＲ測定部１９−１、１９−２は、ＩＦＦＴ後の信号のＰＡＰＲ値を測定して閾値判定部２０−１、２０−２およびピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２に入力する。また、ＰＡＰＲ測定部１９−１、１９−２は、ピーク電力が生じた時間軸上の位置をピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２に知らせる。

閾値判定部２０−１、２０−２は、入力されたＰＡＰＲ値と閾値とを比較して、ＰＡＰＲ値が閾値以上の場合、ピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２に対し、ピーク抑圧信号を生成する旨の指示を出力する。

この指示に従い、ピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２は、ピーク抑圧信号を生成する。ピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２では、ピーク抑圧用に設定された周波数成分の周波数軸上の位置とピーク電力の時間軸上の位置とに基づいて、時間軸上のピーク電力の位置でその周波数成分の信号が逆位相となるような位相のピーク抑圧信号を生成する。また、ピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２は、ピーク抑圧信号の振幅をＰＡＰＲ値に比例した値にする。なお、この他にピーク抑圧信号の生成方法としては、例えば特開２００１−２３７８００号公報に記載の方法を用いることができる。そして、ピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２は、生成したピーク抑圧信号を、ピーク抑圧信号挿入部２２−１、２２−２に入力する。

ピーク抑圧信号挿入部２２−１、２２−２は、ピーク抑圧周波数設定部６０で設定され
た周波数成分に、ピーク抑圧信号生成部２１−１、２１−２で生成されたピーク抑圧信号を挿入する。

このように、本実施の形態によれば、ピーク抑圧信号を挿入することによる通信相手側での受信品質の劣化を招くことなくＰＡＰＲの増大を抑えることができ、ＰＡＰＲの増大に起因する信号歪による誤り率特性の劣化を抑えることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態では、実施の形態３および４と異なる方法によりＰＡＰＲの増大を抑える無線通信装置について説明する。

本実施の形態に係る無線通信装置の構成を図１０に示す。なお、以下の説明では、実施の形態１（図１）と同一の構成には同一の番号を付し説明を省略する。

図１０に示す無線通信装置において、アンテナ選択部２３は、ＩＦＦＴ後の信号のＰＡＰＲが閾値以上である場合に、ＩＦＦＴ部１６−１でＩＦＦＴされた信号とＩＦＦＴ部１６−２でＩＦＦＴされた信号と合成し、その合成信号の送信アンテナとしてアンテナ１またはアンテナ２のいずれか一方のアンテナを選択する。また、アンテナ選択部２３は、全周波数成分の総電力（つまり、各周波数成分の伝搬路品質の合計値）がより大きい方のアンテナを送信アンテナとして選択する。

アンテナ選択部２３の内部構成を図１１に示す。図１１において、ＰＡＰＲ測定部２３１は、ＩＦＦＴ部１６−１から入力されるＩＦＦＴ後の信号のＰＡＰＲ値（アンテナ１のＰＡＰＲ値）およびＩＦＦＴ部１６−２から入力されるＩＦＦＴ後の信号のＰＡＰＲ値
（アンテナ２のＰＡＰＲ値）を測定して閾値判定部２３２に入力する。

閾値判定部２３２は、アンテナ１のＰＡＰＲ値およびアンテナ２のＰＡＰＲ値をそれぞれ閾値と比較して、双方とも閾値未満の場合には、ＳＷ１〜ＳＷ４をａ側に接続する。よって、アンテナ１のＰＡＰＲ値およびアンテナ２のＰＡＰＲ値の双方が閾値以上の場合には、実施の形態１と同様に、ＩＦＦＴ部１６−１から出力される信号はそのままＧＩ挿入部１７−１に入力され、ＩＦＦＴ部１６−２から出力される信号はそのままＧＩ挿入部１７−２に入力される。

一方、アンテナ１のＰＡＰＲ値またはアンテナ２のＰＡＰＲ値のいずれか一方でも閾値以上の場合には、閾値判定部２３２は、ＳＷ１〜ＳＷ４をｂ側に接続するともに、受信電力測定部２３４に対して動作するよう指示する。よって、この場合は、ＩＦＦＴ部１６−１から出力される信号およびＩＦＦＴ部１６−２から出力される信号がともに合成部２３３に入力され、合成部２３３では、それら２つの信号を合成する。合成された信号はＳＷ５に出力される。

受信電力測定部２３４には、パイロット抽出部５２−１で抽出されたパイロットシンボルおよびパイロット抽出部５２−２で抽出されたパイロットシンボルが入力される。受信電力測定部２３４は、閾値判定部２３２からの指示に従って、これらのパイロットシンボルの受信電力値（アンテナ１の受信電力値およびアンテナ２の受信電力値）を時間領域でそれぞれ測定して送信アンテナ選択部２３５に入力する。よって、受信電力測定部２３４は、アンテナ１のＰＡＰＲ値およびアンテナ２のＰＡＰＲ値の双方とも閾値未満の場合には動作せず、無駄な電力消費を防止する。なお、受信電力測定部２３４によって時間領域で測定される受信電力値は全周波数成分の総電力値となるため、アンテナ１の受信電力値およびアンテナ２の受信電力値としてそれぞれ、周波数特性測定部５３−１、５３−２で測定される各周波数成分の受信電力の合計値を用いることも可能である。

送信アンテナ選択部２３５は、アンテナ１の受信電力値とアンテナ２の受信電力値とを比較して、受信電力値の大きい方のアンテナを選択する。なお、アンテナ１の受信電力値とアンテナ２の受信電力値が等しい場合には、アンテナ１を選択する。つまり、送信アンテナ選択部２３５は、アンテナ１の受信電力値がアンテナ２の受信電力値以上の場合は、ＳＷ５をａ側に接続し、アンテナ２の受信電力値がアンテナ１の受信電力値より大きい場合は、ＳＷ５をｂ側に接続する。これにより、アンテナ１のＰＡＰＲ値またはアンテナ２のＰＡＰＲ値のいずれか一方が閾値以上の場合に、合成部２３３で合成された信号が、アンテナ１またはアンテナ２のいずれか一方から送信されることになる。

次に、閾値判定部２３２での閾値の設定方法について説明する。送信無線処理部１８−１および１８−２が有する送信アンプの電力増幅特性が図１２に示すようになる場合、ＰＡＰＲがアンプ特性の非線形領域に入ると送信信号に歪が生じる。よって、送信信号の歪みを防止するためには、閾値判定部２３２で用いるＰＡＰＲの閾値を、入力バックオフ電力値、すなわち、線形領域における平均レベルからのマージン電力値に設定する。

なお、合成部２３３での合成後の信号は、変調部１２からＦＦＴ部１３に入力される信号と同じ信号になる。そこで、本実施の形態では、アンテナ１のＰＡＰＲ値またはアンテナ２のＰＡＰＲ値のいずれか一方でも閾値以上の場合に、合成信号に代えて、ＦＦＴ部１３に入力される信号をそのまま送信する構成とすることも可能である。

このように、本実施の形態によれば、ＰＡＰＲの増大による非線形歪みが送信信号に生じてしまうことを防止することができる。また、非線形歪みが生じない場合にだけ、周波数成分毎に伝搬路品質が最良のアンテナから信号を送信するため、信号受信側の通信相手では、受信品質の向上を確実に図ることができる。

なお、上記実施の形態における無線通信端末装置は‘UE’、無線通信基地局装置は‘Node B’と表されることがある。

また、上記実施の形態おいて、無線通信装置から送信される信号は、シングルキャリアで送信される信号の他、等間隔に分散された周波数成分を持つＩＦＤＭＡ（Interleaved Frequency Division Multiple Access）信号、Distributed ＦＤＭＡ信号、または、まとまった帯域を用いるLocalized ＦＤＭＡ信号であってもよい。

また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。

ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

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

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

本明細書は、２００４年７月３０日出願の特願２００４−２２４６５７に基づくものである。この内容はすべてここに含めておく。

本発明は、移動体通信システムにおいて使用される無線通信基地局装置や無線通信端末装置等に好適である。

本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る周波数特性測定部の構成を示すブロック図本発明の実施の形態１に係る周波数特性図本発明の実施の形態１に係る周波数特性図本発明の実施の形態１に係るフレーム構成図（ＴＤＤシステム）本発明の実施の形態１に係るフレーム構成図（ＦＤＤシステム）本発明の実施の形態２に係る周波数特性図本発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態４に係る無線通信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態５に係る無線通信装置の構成を示すブロック図本発明の実施の形態５に係るアンテナ選択部の構成を示すブロック図本発明の実施の形態５に係る電力増幅特性図

Claims

第１のアンテナおよび第２のアンテナと、
入力される信号を周波数領域に変換して前記信号の複数の周波数成分を得る第１変換手段と、
前記複数の周波数成分を第１の重み係数を用いて重み付けするとともに、前記複数の周波数成分を第２の重み係数を用いて重み付けする重み付け手段と、
前記第１の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第１の送信信号を得るとともに、前記第２の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第２の送信信号を得る第２変換手段と、
前記第１の送信信号および前記第２の送信信号を前記第１のアンテナおよび前記第２のアンテナの一方または双方から送信する送信手段と、
を具備する無線通信装置。
前記複数の周波数成分の各々において、前記第１のアンテナの第１の伝搬路品質および前記第２のアンテナの第２の伝搬路品質を測定する測定手段、をさらに具備し、
前記重み付け手段は、前記第１の伝搬路品質と前記第２の伝搬路品質とに基づいて前記第１の重み係数および前記第２の重み係数を設定する、
請求項１記載の無線通信装置。
前記重み付け手段は、前記第１の伝搬路品質と前記第２の伝搬路品質とを前記複数の周波数成分の各々において比較し、比較結果に従って前記複数の周波数成分の各々において前記第１の重み係数および前記第２の重み係数の一方を１に設定するとともに他方を０に設定する、
請求項２記載の無線通信装置。
前記重み付け手段は、前記第１の伝搬路品質と前記第２の伝搬路品質との差が閾値以上である周波数成分に対してのみ、前記第１の重み係数および前記第２の重み係数の一方を１に設定するとともに他方を０に設定する、
請求項３記載の無線通信装置。
前記重み付け手段は、前記第１の重み係数と前記第２の重み係数との複数の組合せを有し、前記第１の伝搬路品質および前記第２の伝搬路品質に基づいて、前記複数の組合せの中から信号受信側での受信電力が最大になる組合せを選択して前記第１の重み係数および前記第２の重み係数を設定する、
請求項２記載の無線通信装置。
前記測定手段は、前記第１のアンテナによって受信される信号の複数の周波数成分各々の受信電力を前記第１の伝搬路品質として測定するとともに、前記第２のアンテナによって受信される信号の複数の周波数成分各々の受信電力を前記第２の伝搬路品質として測定する、
請求項２記載の無線通信装置。
前記複数の周波数成分の各々にパイロットシンボルを挿入する挿入手段、をさらに具備し、
前記重み付け手段は、前記複数の周波数成分に用いた重み係数と同じ重み係数を用いて前記パイロットシンボルを重み付けする、
請求項１記載の無線通信装置。
前記複数の周波数成分の各々において、前記第１のアンテナの第１の伝搬路品質および
前記第２のアンテナの第２の伝搬路品質を測定する測定手段と、
前記複数の周波数成分のうち、前記第１の伝搬路品質と前記第２の伝搬路品質とにおいて一方の伝搬路品質が他方の伝搬路品質に比べ所定値以上低い周波数成分にピーク電力を抑圧するための信号を挿入する挿入手段と、をさらに具備する、
請求項１記載の無線通信装置。
前記送信手段は、ピーク対平均電力比が閾値以上である場合に、前記第１の送信信号と前記第２の送信信号とを合成した合成信号または前記入力される信号を、前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナのいずれか一方から送信する、
請求項１記載の無線通信装置。
前記送信手段は、前記第１のアンテナまたは前記第２のアンテナのうち前記複数の周波数成分の伝搬路品質の合計がより大きいアンテナから前記合成信号を送信する、
請求項９記載の無線通信装置。
請求項１記載の無線通信装置を具備する無線通信基地局装置。
請求項１記載の無線通信装置を具備する無線通信端末装置。
入力される信号を周波数領域に変換して前記信号の複数の周波数成分を得る第１変換工程と、
前記複数の周波数成分を第１の重み係数を用いて重み付けするとともに、前記複数の周波数成分を第２の重み係数を用いて重み付けする重み付け工程と、
前記第１の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第１の送信信号を得るとともに、前記第２の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第２の送信信号を得る第２変換工程と、
前記第１の送信信号および前記第２の送信信号を第１のアンテナおよび第２のアンテナの一方または双方から送信する送信工程と、
を具備する無線通信方法。