JP5707169B2 - 信号処理装置、ベースバンド処理装置及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信技術に関する。

従来から無線通信に関して様々な技術が提案されている。例えば特許文献１には、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を受信する受信装置に関する技術が開示されている。

特開２００７−１１０３３３号公報

基地局や通信端末等の無線通信装置においては、アンテナで受信された無線信号を処理する無線処理装置と、ベースバンド信号を処理するベースバンド処理装置とで構成されることが多い。

一方で、無線通信装置においては、複数のアンテナから成るアレイアンテナの指向性を適応的に制御するアダプティブアレイアンテナ方式が採用されることがある。

アダプティブアレイアンテナ方式が採用されていない無線通信装置と、アダプティブアレイアンテナ方式が採用された無線通信装置との間では、ベースバンド信号に対する処理が異なることから、アダプティブアレイアンテナ方式が採用されてない無線通信装置のベースバンド処理装置をそのまま使用して、アダプティブアレイアンテナ方式が採用された無線通信装置を実現することは困難である。

そこで、本発明は上述の点に鑑みて成されたものであり、複数のアンテナでの指向性を制御することが可能な無線通信装置を簡単に実現することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る信号処理装置は、アンテナで受信される、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＣＰ（サイクリックプレフィックス）を含むマルチキャリア信号をベースバンドの受信信号に変換して出力する複数の無線処理装置と、ベースバンドの受信信号を処理するベースバンド処理装置とに接続される信号処理装置であって、前記複数の無線処理装置からそれぞれ出力されるベースバンドの複数の受信信号のそれぞれに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理部から出力される、前記複数の受信信号にそれぞれ対応する複数の出力信号に対して、前記複数の無線処理装置にそれぞれ接続された複数のアンテナでの受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定し、当該複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された当該複数の出力信号を足し合わせて新たな受信信号を生成する受信ウェイト処理部と、前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行い、それによって得られた信号に基づいて、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成して出力するベースバンド信号生成部とを備え、前記ベースバンド信号生成部から出力される受信信号は、前記ベースバンド処理装置に入力され、前記フーリエ変換処理部は、１シンボル分の受信信号に対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにフーリエ変換の窓を設定し、前記ベースバンド信号生成部は、前記フーリエ変換処理部においてフーリエ変換の窓がＣＰに意図的にかかるように設定されることによって受信信号に発生する位相変化が補正されるように、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成する。

また、本発明に係る信号処理装置の一態様では、前記ベースバンド信号生成部は、前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行って得られるマルチキャリア信号に関して、１シンボル分のマルチキャリア信号の最初の部分をコピーして当該１シンボル分のマルチキャリア信号の後に付加するとともに、当該１シンボル分のマルチキャリア信号の最後の部分をコピーして当該１シンボル分のマルチキャリア信号の前に付加することによって、前記位相変化が補正されるように、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成する。

また、本発明に係る信号処理装置の一態様では、前記ベースバンド信号生成部は、前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号の位相を変化させて前記位相変化を補正し、補正後の当該受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行って得られる信号に対してＣＰを付加することによって、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成する。

また、本発明に係る信号処理装置は、アンテナで受信される、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＣＰ（サイクリックプレフィックス）ルを含むマルチキャリア信号をベースバンドの受信信号に変換して出力する複数の無線処理装置と、ベースバンドの受信信号を処理するベースバンド処理装置とに接続される信号処理装置であって、前記複数の無線処理装置からそれぞれ出力されるベースバンドの複数の受信信号のそれぞれに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記フーリエ変換処理部から出力される、前記複数の受信信号にそれぞれ対応する複数の出力信号に対して、前記複数の無線処理装置にそれぞれ接続された複数のアンテナでの受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定し、当該複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された当該複数の出力信号を足し合わせて新たな受信信号を生成する受信ウェイト処理部と、前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行い、それによって得られた信号に基づいて、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成して出力するベースバンド信号生成部とを備え、前記フーリエ変換処理部は、１シンボル分の受信信号に対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにフーリエ変換の窓を設定し、前記フーリエ変換処理部が１シンボル分の受信信号に対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにフーリエ変換の窓を設定することによって受信信号に発生する位相変化を示す位相変化情報を生成する位相変化情報生成部をさらに備え、前記位相変化情報生成部で生成される前記位相変化情報と、前記ベースバンド信号生成部から出力される受信信号とは、前記ベースバンド処理装置に入力される。

また、本発明に係るベースバンド処理装置は、上記の信号処理装置が接続されるベースバンド処理装置であって、前記信号処理装置から出力される前記位相変化情報に基づいて、前記信号処理装置から出力される受信信号に発生する前記位相変化を補正する補正部を備える。

また、本発明に係るベースバンド処理装置の一態様では、前記信号処理装置から出力される受信信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部がさらに設けられ、前記補正部は、前記信号処理装置から出力される前記位相変化情報に基づいて、前記フーリエ変換処理部から出力される既知の受信信号の位相を変化させることによって、当該受信信号に発生する前記位相変化を補正し、前記補正部で補正された前記既知の受信信号に基づいて、前記信号処理装置が接続される前記複数の無線処理装置が通信する通信相手装置からの信号の受信タイミングのずれ量を求めるずれ量取得部と、前記複数の無線処理装置から前記通信相手装置に通知される、当該通信相手装置の送信タイミングを制御するための制御情報を、前記ずれ量に基づいて生成する制御情報生成部とがさらに設けられている。

また、本発明に係る無線通信装置は、上記の信号処理装置と、上記のベースバンド処理装置と、アンテナで受信される、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＣＰ（サイクリックプレフィックス）を含むマルチキャリア信号をベースバンドの受信信号に変換して前記信号処理装置に出力する複数の無線処理装置とを備える。

本発明によれば、複数のアンテナでの指向性を制御することが可能な無線通信装置を簡単に実現することが可能である。

実施の形態１に係る基地局の構成を示す図である。 実施の形態１に係る基地局と通信する通信端末の構成を示す図である。 実施の形態１に係るベースバンド処理装置の構成を示す図である。 通信端末からの信号の受信タイミングのずれ量を求める方法を説明するための図である。 通信端末からの信号の受信タイミングのずれ量を求める方法を説明するための図である。 アダプティブアレイアンテナ方式が採用されていない基地局の構成を示す図である。 実施の形態１に係る信号処理装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る信号処理装置において受信信号に発生する位相変化を説明するための図である。 実施の形態１に係る信号処理装置において受信信号に発生する位相変化を説明するための図である。 実施の形態１に係る信号処理装置において受信信号に発生する位相変化を説明するための図である。 実施の形態１に係る信号処理装置でのベースバンドの受信信号の生成方法を説明するための図である。 実施の形態２に係る信号処理装置の構成を示す図である。 実施の形態２に係るベースバンド処理装置の構成を示す図である。 補正用ＤＦＴ窓先頭位置を説明するための図である。 実施の形態２に係るベースバンド処理装置において受信信号に対してＤＦＴ処理が行われる様子を示す図である。 実施の形態２の変形例に係るベースバンド処理装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る無線通信装置１の構成を示す図である。本実施の形態に係る無線通信装置１は、例えば基地局であって、ＯＦＤＭ信号を用いて複数の通信端末と通信を行う。ＯＦＤＭ信号は、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたマルチキャリア信号である。また、本実施の形態に係る無線通信装置１は、アダプティブアレイアンテナ方式を用いて、通信相手装置である通信端末と通信する。以後、無線通信装置１を「基地局１」と呼ぶ。

図１に示されるように、基地局１は、アレイアンテナ１３０を構成する複数のアンテナ１３（図１の例では２つのアンテナ１３）と、複数の無線処理装置１０（図１の例では２つの無線処理装置１０）と、ベースバンド処理装置１１と、信号処理装置１２とを備えている。基地局１は、アレイアンテナ１３０の指向性を制御することが可能である。基地局１は、周辺の基地局とネットワーク（図示せず）を通じて接続されている。

複数のアンテナ１３は、複数の無線処理装置１０とそれぞれ接続されている。各無線処理装置１０は、自身に接続されているアンテナ１３で受信される、通信端末からのＯＦＤＭ信号に対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、デジタル形式のベースバンドの受信信号を生成して出力する。

また、各無線処理装置１０は、信号処理装置１２から出力される、デジタル形式のベースバンドの送信信号（ＯＦＤＭ信号）に対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、アナログ形式の搬送帯域の送信信号を生成する。そして、各無線処理装置１０は、生成した搬送帯域の送信信号を、自身に接続されているアンテナ１３に入力する。これにより、複数のアンテナ１３から成るアレイアンテナ１３０から通信端末２に向かってＯＦＤＭ信号が無線送信される。

ベースバンド処理装置１１は、送信対象のデータを含む、デジタル形式のベースバンドの送信信号（ＯＦＤＭ信号）を生成して出力する。また、ベースバンド処理装置１１は、信号処理装置１２から出力されるベースバンドの受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる各種データを取得する。なお、ベースバンド処理装置１１の動作については後で詳細に説明する。

信号処理装置１２は、ベースバンド処理装置１１から出力される送信信号に対して、アレイアンテナ１３０の送信指向性を制御するために必要な処理を行って、複数のアンテナ１３にそれぞれ対応する複数のベースバンドの送信信号を生成する。信号処理装置１２で生成された複数の送信信号は、複数の無線処理装置１０にそれぞれ入力される。

また、信号処理装置１２は、複数の無線処理装置１０からそれぞれ出力される複数の受信信号に対して、アレイアンテナ１３０の受信指向性を制御するために必要な処理を行って、当該複数の受信信号を足し合わせて得られる新たな受信信号を、新たなベースバンドの受信信号としてベースバンド処理装置１１に入力する。なお、信号処理装置１２の動作については後で詳細に説明する。

本実施の形態では、複数の無線処理装置１０、信号処理装置１２及びベースバンド処理装置１１のそれぞれは、個別の筐体に収納されている。各アンテナ１３は、通信端末からの無線信号が受信しやすくなるように、電柱や建物の屋上など、周囲の障害物が少ない場所に設置される。各無線処理装置１０は、自身に接続されるアンテナ１３にできるだけ近い場所に配置される。例えば、各無線処理装置１０は、アンテナ１３と同様に、電柱や建物の屋上などに配置される。信号処理装置１２及びベースバンド処理装置１１は、例えば、建物の内部に配置されて、アンテナ１３及び無線処理装置１０から離れた場所に配置される。各無線処理装置１０と信号処理装置１２との間と、信号処理装置１２とベースバンド処理装置１１との間は、例えば光ファイバーケーブルで接続される。

図２は基地局１が通信する通信端末２の構成を示す図である。図２に示されるように、通信端末２は、アンテナ２２と、無線処理部２０と、ベースバンド処理部２１とを備えている。本実施の形態では、無線処理部２０及びベースバンド処理部２１は同じ筐体に収納されている。

無線処理部２０は、アンテナ２２で受信される、基地局１からのＯＦＤＭ信号に対して増幅処理、ダウンコンバート及びＡ／Ｄ変換処理等を行って、デジタル形式のベースバンドの受信信号を生成して出力する。また、無線処理部２０は、ベースバンド処理部２１から出力される、デジタル形式のベースバンドの送信信号（ＯＦＤＭ信号）に対して、Ｄ／Ａ変換処理、アップコンバート及び増幅処理等を行って、アナログ形式の搬送帯域の送信信号を生成する。そして、無線処理部２０は、生成した搬送帯域の送信信号をアンテナ２２に入力する。これにより、アンテナ２２から基地局１に向かってＯＦＤＭ信号が無線送信される。

ベースバンド処理部２１は、送信対象のデータを含む、デジタル形式のベースバンドの送信信号（ＯＦＤＭ信号）を生成して出力する。また、ベースバンド処理部２１は、無線処理部２０から出力されるベースバンドの受信信号に対して復調処理等を行って、当該受信信号に含まれる各種データを取得する。

次に、基地局１のベースバンド処理装置１１について詳細に説明する。図３はベースバンド処理装置１１の構成を示す図である。図３に示されるように、ベースバンド処理装置１１は、ＤＦＴ処理部１１０と、ＩＤＦＴ処理部１１１と、ＣＰ付加部１１２と、受信データ取得部１１３と、送信信号生成部１１４と、ずれ量取得部１１５とを備えている。

ＤＦＴ処理部１１０は、信号処理装置１２から出力される受信信号に対して離散フーリエ変換（DFT：Discrete Fourier Transform）処理を行う。より具体的には、ＤＦＴ処理部１１０は、信号処理装置１２から出力される受信信号に対して高速フーリエ変換（FFT：Fast Fourier Transform）処理を行う。これにより、ＤＦＴ処理部１１０では、入力された受信信号を構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の複素信号（複素シンボル）が得られる。以後、受信信号を構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の複素信号を「受信複素信号列」と呼ぶことがある。また、受信複素信号列を構成する各複素信号を「受信複素信号」と呼ぶことがある。ＤＦＴ処理部１１０で得られた受信複素信号列は受信データ取得部１１３に入力される。なお、通信端末２から送信されるＯＦＤＭ信号にはＣＰ（サイクリックプレフィックス）が含まれている。

受信データ取得部１１３は、入力される受信複素信号列に対して復調処理等を行って、当該受信複素信号列をビットデータに変換する。その後、受信データ取得部１１３は、得られたビットデータに対してデスクランブル処理及び復号化処理を行う。これにより、受信データ取得部１１３では、通信端末２で生成された基地局１向けのビットデータが再生される。このビットデータのうち、ネットワーク向けのビットデータは、基地局１からネットワークに送信される。

送信信号生成部１１４は、ネットワークからのビットデータを含む、通信端末２に向けたビットデータを生成し、当該ビットデータに対して、符号化処理及びスクランブル処理を行う。そして、送信信号生成部１１４は、処理後のビットデータを、ＯＦＤＭ信号を構成する複数のサブキャリアに対応する、ＩＱ平面上での複数の複素信号に変換する。この複数の複素信号は送信複素信号列としてＩＤＦＴ処理部１１１に入力される。以後、送信複素信号列を構成する各複素信号を「送信複素信号」と呼ぶことがある。

ＩＤＦＴ処理部１１１は、入力される送信複素信号列に対して逆離散フーリエ変換（IDFT：Inverse DFT）を行う。より具体的には、ＩＤＦＴ処理部１１１は、入力される送信複素信号列に対して逆高速フーリエ変換（IFFT：Inverse FFT）処理を行う。これにより、ＩＤＦＴ処理部１１１では、送信複素信号列を構成する複数の送信複素信号（複素シンボル）でそれぞれ変調された複数のサブキャリアが重畳されたベースバンドのＯＦＤＭ信号が得られる。ＩＤＦＴ部１１１で生成されたベースバンドの送信信号は、ＣＰ付加部１１２に入力される。

ＣＰ付加部１１２は、入力される送信信号に対してＣＰを付加して、当該送信信号を信号処理装置１２に出力する。ＣＰ付加部１１２は、入力される各ＯＦＤＭシンボル（１シンボル分のＯＦＤＭ信号）について、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分をコピーして、それをＣＰとして当該ＯＦＤＭシンボルの前に付加する。例えば、ＣＰ付加部１１２は、ＯＦＤＭシンボルのうち、最後の８分の１の部分をコピーして、それをＣＰとして当該ＯＦＤＭシンボルの前に付加する。以後、「ＯＦＤＭシンボル」と言えば、特に断らない限り、ＣＰを含むＯＦＤＭシンボル（ＣＰが付加されたＯＦＤＭシンボル）を意味する。

ずれ量取得部１１５は、基地局１での受信信号の受信タイミングについて、本来の受信タイミングである基準タイミングからのずれ量を求める。このずれ量は、ＤＦＴ処理部１１０から出力される既知の受信複素信号に基づいて求めることができる。以下に、図４，５を用いて受信タイミングのずれ量の求め方について説明する。

図４，５では、ＤＦＴ処理部１１０に入力されるＯＦＤＭシンボルを構成する複数のサブキャリアのうち、既知の複素信号で変調された一つのサブキャリアのＩ（Inphase）成分及びＱ（Quadrature）成分が左側に示されている。また、図４，５の右側には、左側に示されているサブキャリアを含むＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ処理部１１０でＤＦＴ処理が行われた結果得られる、当該サブキャリアを変調する既知の複素信号がＩＱ平面上に示されている。図４には、通信端末２からの信号の受信タイミングにずれが無い場合、つまり、通信端末２が適切な送信タイミングで信号を送信している場合の例が示されている。また図５には、通信端末２からの信号の受信タイミングが早い場合、つまり、通信端末２の送信タイミングが早い場合の例が示されている。

本実施の形態に係るＤＦＴ処理部１１０では、ＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ処理の窓（以後、「ＤＦＴ窓」と呼ぶ）が設定される際には、当該ＯＦＤＭシンボルの受信タイミングにずれが無いとした場合において当該ＯＦＤＭシンボルに含まれるＣＰにかかるようなタイミングで、当該ＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ窓が設定される。つまり、ＤＦＴ処理部１１０は、ＯＦＤＭシンボルに対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにＤＦＴ窓を設定する。なお、ＤＦＴ窓は、ＯＦＤＭシンボルのうちＤＦＴ処理が実際に行われる範囲を示している。ＯＦＤＭシンボルに含まれる、本来の１シンボル分の信号である有効シンボルだけにＤＦＴ窓が設定される場合には、ＯＦＤＭシンボルの受信タイミングが少しでも早くなると、その後に続くＯＦＤＭシンボルにまたがってＤＦＴ窓が設定されることになり、干渉波が検出されるようになる。本実施の形態では、ＯＦＤＭシンボルに含まれるＣＰに意図的にかかるように当該ＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ窓が設定されるため、ＯＦＤＭシンボルの受信タイミングが早くなったとしても、その後に続くＯＦＤＭシンボルにまたがってＤＦＴ窓が設定されることを抑制できる。

なお、送信側の装置がＯＦＤＭ信号を送信する際に、連続する２つのＯＦＤＭシンボルの境界部分の波形を円滑化するようなフィルタリング（波形整形）を当該２つのＯＦＤＭシンボルに対して行うことによって、受信側の装置において２つのＯＦＤＭシンボルにまたがってＤＦＴ窓が設定された場合であっても、検出される干渉波を抑えることができる。当該２つのＯＦＤＭシンボルに対して、例えばコサインロールオフ特性の窓関数を乗算することによって、当該２つのＯＦＤＭシンボルの境界部分の波形を円滑化することができる。本実施の形態では、基地局１において、通信端末２からのＯＦＤＭシンボルの受信タイミングが早くなったとしても、その後に続くＯＦＤＭシンボルにまたがってＤＦＴ窓が設定されることを抑制できることから、通信端末２は送信信号に対してこのようなフィルタリングを行わなくても良い。

通信端末２からの信号の受信タイミングがずれると、ＤＦＴ処理部１１０では受信信号に対するＤＦＴ窓の位置がずれることから、ＤＦＴ処理部１１０から出力される既知の受信複素信号の位相が本来の位相（受信タイミングにずれが無い場合の位相）から変化するようになる。この位相の変化量は、受信タイミングのずれ量に応じて変化する。したがって、ずれ量取得部１１５は、ＤＦＴ処理部１１０から出力される既知の受信複素信号の位相についての本来の位相からの変化量に基づいて、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量を求めることができる。

ずれ量取得部１１５で求められたずれ量は送信信号生成部１１４に通知される。送信信号生成部１１４は、ずれ量取得部１１５から通知される、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量に基づいて、当該通信端末２の送信タイミングを制御するための制御情報を生成する。例えば、通信端末２からの信号の受信タイミングが本来の受信タイミングよりも早い場合には、その早い分だけ、当該通信端末２に対して送信タイミングを遅くすることを指示する制御情報が生成される。一方で、通信端末２からの信号の受信タイミングが本来の受信タイミングよりも遅い場合には、その遅い分だけ、当該通信端末２に対して送信タイミングを早くすることを指示する制御情報が生成される。送信信号生成部１１４は、制御情報を生成すると、当該制御情報を含む送信信号（送信複素信号列）を生成して出力する。これにより、通信端末２に対して送信タイミングの制御情報が基地局１から通知される。

通信端末２では、無線処理部２０が送信タイミングの制御情報を含む信号を受信すると、ベースバンド処理部２１は、当該制御情報の内容に応じて、無線処理部２０の基地局１への送信タイミングを制御する。これにより、基地局１は、通信端末２からのＯＦＤＭ信号を本来の受信タイミングで受信することが可能となり、当該ＯＦＤＭ信号に対して適切な位置にＤＦＴ窓を設定することができる。よって、基地局１は、通信端末２からのＯＦＤＭ信号に含まれる各種データを正確に取得することができる。

＜信号処理装置の詳細について＞
本実施の形態では、図６に示されるように、アンテナ１３に接続された１つの無線処理装置１０とベースバンド処理装置１１とを、光ファイバーケーブル等によって直接接続することによって、アダプティブアレイアンテナ方式が採用されていない基地局（以後、「アレイ非対応基地局」と呼ぶ）２００を実現することができる。具体的には、無線処理装置１０から出力される受信信号を、信号処理装置１２から出力される受信信号の替わりに、ベースバンド処理装置１１のＤＦＴ処理部１１０に入力し、ベースバンド処理装置１１のＣＰ付加部１１２から出力される送信信号を、信号処理装置１２から出力される送信信号の替わりに、無線処理装置１０に入力することによって、アレイ非対応基地局２００を実現することができる。そして、図１に示されるように、信号処理装置１２に対して、複数のアンテナ１３がそれぞれ接続された複数の無線処理装置１０とベースバンド処理装置１１とを接続することによって、アダプティブアレイアンテナ方式が採用された基地局１（以後、「アレイ対応基地局１」と呼ぶことがある）を実現することができる。

このように、本実施の形態では、信号処理装置１２の存在により、アレイ非対応基地局２００とアレイ対応基地局１との間で、ベースバンド処理装置１１を同じ構成とすることができるから、アレイ対応基地局１を簡単に実現することができる。

例えば、既存のアレイ非対応基地局２００に対して、アンテナ１３が接続された少なくとも一つの無線処理装置１０と信号処理装置１２とを追加し、各無線処理装置１０と信号処理装置１２とを接続し、信号処理装置１２とベースバンド処理装置１１とを接続することによって、アレイ非対応基地局２００からアレイ対応基地局１を簡単に実現することができる。

また、アレイ非対応基地局２００とアレイ対応基地局１の両方を準備して、ユーザが、両装置から、好みの基地局を選択することを可能にする場合には、信号処理装置１２以外の要素は、アレイ非対応基地局２００とアレイ対応基地局１との間で共用することができることから、アレイ非対応基地局２００とアレイ対応基地局１のそれぞれを簡単に実現することができる。以下に、この特徴的な信号処理装置１２の構成について詳細に説明する。

図７は信号処理装置１２の構成を示す図である。図７に示されるように、信号処理装置１２は、受信信号を処理する要素として、ＤＦＴ処理部１２０と、受信ウェイト処理部１２１と、ベースバンド信号生成部１２２とを備えている。また信号処理装置１２は、送信信号を処理する要素として、ＤＦＴ処理部１２５と、送信ウェイト処理部１２６と、ベースバンド信号生成部１２７とを備えている。

ＤＦＴ処理部１２０は、各無線処理装置１０から出力される受信信号に対してＤＦＴ処理、より具体的にはＦＦＴ処理を行う。これにより、ＤＦＴ処理部１２０では、入力された各受信信号について、当該受信信号を構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の受信複素信号（受信複素信号列）が得られる。

受信ウェイト処理部１２１は、複数のアンテナ１３での受信信号、つまり、ＤＦＴ処理部１２０から出力される複数の受信複素信号列に設定する受信ウェイトを、例えばＭＭＳＥ（最小二乗誤差法）を用いて算出する。受信ウェイトは、通信端末２からの信号に含まれる既知の複素信号に基づいて算出することができる。

受信ウェイト処理部１２１は、入力された複数の受信複素信号列のそれぞれについて、当該受信複素信号列を構成する複数の受信複素信号のそれぞれに対して、対応する受信ウェイトを設定（複素乗算）する。そして、受信ウェイト処理部１２１は、複数の受信複素信号列に含まれる、同一のサブキャリアについての受信ウェイト設定後の複数の受信複素信号を加算する。これにより、アレイアンテナ１３０の受信指向性に関するビーム、つまり複数のアンテナ１３全体での受信指向性に関するビームが、特定の通信端末２からの１つのサブキャリア（希望波）に向けられるようになり、当該１つのサブキャリアについて、干渉成分が除去された受信複素信号を取得することができる。つまり、複数の受信複素信号列に含まれる、同一のサブキャリアについての受信ウェイト設定後の複数の受信複素信号を足し合わせて得られる新たな受信複素信号では、干渉成分が除去されている。受信ウェイト処理部１２１は、受信信号を構成する複数のサブキャリアのそれぞれについて、干渉波が除去された受信複素信号を取得して出力する。

このように、通信端末２からの受信信号に受信ウェイトを設定することによって、アレイアンテナ１３０の受信指向性に関するビームが当該通信端末２に向くようになり、当該通信端末２から送信されるデータを適切に受信することができるようになる。

ベースバンド信号生成部１２２は、受信ウェイト処理部１２１から出力される受信複素信号列から、ベースバンド処理装置１１で処理可能なベースバンドの受信信号を生成する。ベースバンド信号生成部１２２は、受信ウェイト処理部１２１から出力される受信複素信号列に対してＩＤＦＴ処理、より具体的にはＩＦＦＴ処理を行う。これにより、ベースバンド信号生成部１２２では、受信複素信号列を構成する複数の受信複素信号で変調された複数のサブキャリアが重畳されたベースバンドのＯＦＤＭ信号が得られる。そして、ベースバンド信号生成部１２２は、得られたＯＦＤＭ信号に対して後述する所定の処理を行って、ＣＰが付加されたＯＦＤＭ信号を生成してベースバンド処理装置１１に出力する。

ＤＦＴ処理部１２５は、ベースバンド処理装置１１から出力される送信信号に対してＤＦＴ処理、より具体的にはＦＦＴ処理を行う。これにより、ＤＦＴ処理部１２５では、入力された送信信号を構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の送信複素信号（送信複素信号列）が得られる。

送信ウェイト処理部１２６は、入力された送信複素信号列を、アンテナ１３の数（本例では２つ）だけ準備する。この複数の送信複素信号列は、複数のアンテナ１３からそれぞれ送信される。送信ウェイト処理部１２６は、各送信複素信号列に設定する送信ウェイト、言い換えれば、各アンテナ１３から送信する送信信号に設定する送信ウェイトを算出する。送信ウェイトは、受信ウェイト処理部１２１で算出された受信ウェイトに基づいて算出することができる。具体的には、送信ウェイト処理部１２６は、受信ウェイト処理部１２１で算出された受信ウェイトをキャリブレーション情報に基づいて補正し、補正後の受信ウェイトを送信ウェイトとする。キャリブレーション情報は、基地局１での送信系回路と受信系回路の特性の相違に基づいて生成される情報である。受信ウェイト処理部１２１で求められた受信ウェイトをそのまま送信ウェイトとして使用することも可能であるが、送信系回路と受信系回路の特性に相違（例えば、送信系回路と受信系回路の増幅部の特性の相違）があるため、キャリブレーション情報を使用して、その相違を吸収するように受信ウェイトを補正することによって、最適な送信ウェイトを得ることができる。

送信ウェイト処理部１２６は、生成した複数の送信複素信号列のそれぞれについて、当該送信複素信号列を構成する複数の送信複素信号のそれぞれに対して、対応する送信ウェイトを設定（複素乗算）する。そして、送信ウェイト処理部１２６は、送信ウェイト設定後の複数の送信複素信号列を出力する。このように、通信端末２に向けた送信信号に対して送信ウェイトを設定することによって、アレイアンテナ１３０の送信指向性に関するビームが当該通信端末２に向くようになり、当該通信端末２に対してデータを適切に送信することが可能となる。

ベースバンド信号生成部１２７は、ＩＤＦＴ処理部１２８及びＣＰ付加部１２９を備えている。ＩＤＦＴ処理部１２８は、送信ウェイト処理部１２６から出力される複数の送信複素信号列のそれぞれに対してＩＤＦＴ処理、より具体的にはＩＦＦＴ処理を行う。これにより、ＩＤＦＴ処理部１２８では、入力された複数の送信複素信号列のそれぞれについて、当該送信複素信号列を構成する複数の送信複素信号で変調された複数のサブキャリアが重畳されたベースバンドのＯＦＤＭ信号が得られる。ＩＤＦＴ処理部１２８で生成されたベースバンドの複数の送信信号（ＯＦＤＭ信号）は、ＣＰ付加部１２９に入力される。ＣＰ付加部１２９は、入力される複数の送信信号のそれぞれについて、当該送信信号に対してシンボルごとにＣＰを付加する。ＣＰ付加部１２９は、上述のＣＰ付加部１１２と同様に、入力されるＯＦＤＭシンボルの最後の部分をコピーして、それを当該ＯＦＤＭシンボルの前にＣＰとして付加する。ＣＰ付加部１２９においてＣＰが付加された複数の送信信号は、複数の無線処理装置１０にそれぞれ入力される。

このように、信号処理装置１２は、ベースバンド処理装置１１から出力されるベースバンドの送信信号に対して、アダプティブアレイアンテナ方式で送信するために必要な処理を行って、各無線処理装置１０が処理可能なベースバンドの送信信号を生成する。また信号処理装置１２は、各無線処理装置１０から出力されるベースバンドの受信信号に対して、アダプティブアレイアンテナ方式で受信するために必要な処理を行って、ベースバンド処理装置１１が処理可能なベースバンドの受信信号を生成する。したがって、アレイ非対応基地局２００で使用することが可能な無線処理装置１０及びベースバンド処理装置１１を信号処理装置１２に接続することによって、アレイ対応基地局１を簡単に実現することができる。

＜信号処理装置で発生する位相変化の補正方法＞
信号処理装置１２のＤＦＴ処理部１２０では、ベースバンド処理装置１１のＤＦＴ処理部１１０と同様に、入力されるＯＦＤＭシンボルに対して、ＤＦＴ窓が、当該ＯＦＤＭシンボルの受信タイミングにずれが無いとした場合において当該ＯＦＤＭシンボルに含まれるＣＰにかかるようなタイミングで、つまり意図的にＣＰにかかるように設定される。そのため、アレイアンテナ１３０で受信された受信信号の位相が信号処理装置１２において変化するようになる。具体的には、アレイアンテナ１３０で受信されたＯＦＤＭシンボルを構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の受信複素信号のそれぞれの位相が信号処理装置１２において変化するようになる。

図８，９は、受信複素信号の位相が信号処理装置１２において変化する様子を示す図である。図８では、アレイアンテナ１３０で受信されるＯＦＤＭシンボルを構成する複数のサブキャリアのうちのあるサブキャリアに注目し、この注目サブキャリアがアレイアンテナ１３０で受信されたときの当該注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。また図８の右側では、左側に示される注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。

図９では、ＤＦＴ処理部１２０に入力されるＯＦＤＭシンボルに含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。図９の右側では、左側に示されている注目サブキャリアを含むＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ処理部１２０でＤＦＴ処理が行われた結果、ＤＦＴ処理部１２０で得られる当該注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。なお、図８，９の例では、通信端末２からの信号の受信タイミングにずれが無いものとしている。また、後述の図１０，１１，１４，１５においても、通信端末２からの信号の受信タイミングにずれが無いものとする。

図９に示されるように、ＤＦＴ処理部１２０においては、ＯＦＤＭシンボルに対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにＤＦＴ窓が設定されることから、当該ＯＦＤＭシンボルを構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の受信複素信号のそれぞれの位相が、アレイアンテナ１３０で受信されたときの状態（図８参照）から変化する。図８，９の例では、注目サブキャリアを変調する受信複素信号の位相が、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって、０π（ラジアン）から−π／４（ラジアン）に変化している。一方で、ＤＦＴ処理部１２０が、仮に、ＯＦＤＭシンボルに対して、その有効シンボルだけにＤＦＴ窓を設定する場合には、当該ＯＦＤＭシンボルを構成する複数のサブキャリアをそれぞれ変調する複数の受信複素信号のそれぞれの位相は、アレイアンテナ１３０で受信されたときの状態（図８参照）と一致するようになる。なお、図９に示されるαは、ＤＦＴ処理部１２０が、受信タイミングにずれが無いＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ窓を設定する際に、当該ＤＦＴ窓において、当該ＯＦＤＭシンボルのＣＰにかかっている部分の時間長を示している。以後、このαを「ＣＰはみ出し時間長α」と呼ぶ。

受信信号の位相がＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって変化すると、受信信号は、その位相が変化した状態で受信ウェイト処理部１２１に入力される。したがって、ベースバンド信号生成部１２２にも、位相が変化した状態で受信信号が入力される。その結果、ベースバンド信号生成部１２２が特別な処理を行わない限り、ベースバンド処理装置１１にも、位相が変化した状態で受信信号が入力される。図１０はその様子を示す図である。

図１０の上側半分においては、ベースバンド信号生成部１２２が、入力された受信信号（受信複素信号列）に対してＩＤＦＴ処理を行って得られたＯＦＤＭシンボル（ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボル）に含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。図１０の上側半分の右側では、左側に示される注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。

また、図１０の下側半分においては、ベースバンド信号生成部１２２が、入力された受信信号に対してＩＤＦＴ処理を行って得られたＯＦＤＭシンボル、つまり、図１０の上側半分の左側に示されている注目サブキャリアを含む、ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルについて、その最後の部分ＡについてのコピーＡ’をＣＰとして当該ＯＦＤＭシンボルの前に付加して得られる新たなＯＦＤＭシンボルに含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。図１０の下側半分の右側では、左側に示される注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。なお、図１０の下側半分の左側で示される注目サブキャリアにおいては、図１０の上側半分の左側に示されている注目サブキャリアの部分を太線で示している。

図１０に示されるように、ベースバンド信号生成部１２２において、仮に、ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルの最後の部分ＡについてのコピーＡ’をＣＰとして当該ＯＦＤＭシンボルの前に付加される場合には、図８と図１０とを比較して理解できるように、各受信複素信号は、その位相が変化した状態でベースバンド信号生成部１２２から出力されてベースバンド処理装置１１に入力される。

ベースバンド処理装置１１に対して、アレイアンテナ１３０で受信されたときの状態から位相が変化した受信信号が入力されると、ベースバンド処理装置１１のＤＦＴ処理部１１０からは、アレイアンテナ１３０で受信されたときの状態から位相が変化した受信複素信号が出力されるようになる。既知の受信複素信号の位相が、アレイアンテナ１３０で受信されたときの状態から変化し、ベースバンド処理装置１１が、それを認識せずに、当該既知の受信複素信号に基づいて、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量を求めると、当該ずれ量の算出精度が低下する。その結果、通信端末２の送信タイミングを精度良く制御しにくくなる。

そこで、本実施の形態に係るベースバンド信号生成部１２２は、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が補正されるように、ベースバンド処理装置１１に入力する、ＣＰが付加されたベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する。以下に、ベースバンド信号生成部１２２でのこの補正処理について説明する。

図１１はベースバンド信号生成部１２２での補正処理を説明するための図である。図１１の上側半分においては、図１０の上側半分と同様に、ベースバンド信号生成部１２２が、入力された受信信号に対してＩＤＦＴ処理を行って得られたＯＦＤＭシンボル（ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボル）に含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。図１１の上側半分の右側では、左側に示される注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。

また図１１の下側半分においては、ベースバンド信号生成部１２２から出力される、ＣＰが付加されたＯＦＤＭシンボルに含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。また、図１１の下側半分の右側では、左側に示されている注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。なお、図１１の下側半分の左側で示される注目サブキャリアにおいては、図１１の上側半分の左側に示されている注目サブキャリアの部分を太線で示している。

本実施の形態に係るベースバンド信号生成部１２２では、入力される受信信号に対してＩＤＦＴ処理を行って得られる各ＯＦＤＭシンボル（図１１の上側半分の左側に示されている注目サブキャリアを含む、ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボル）について、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分ＸのコピーＸ’を当該ＯＦＤＭシンボルの前に付加するとともに、当該ＯＦＤＭシンボルの最初の部分ＹのコピーＹ’を当該ＯＦＤＭシンボルの後ろに付加することによって、ＣＰが付加されたベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成している。これにより、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が補正された、ベースバンド処理装置１１に入力する受信信号が得られる。

図１１の下側半分に示されるように、ベースバンド信号生成部１２２から出力される、ＣＰが付加されたＯＦＤＭシンボルに含まれる注目サブキャリアを変調する受信複素信号の位相は、上述の図８の右側に示される受信複素信号の位相、つまり、注目サブキャリアがアレイアンテナ１３０で受信されたときの当該注目サブキャリアを変調する受信複素信号の位相と一致している。このことから、ベースバンド信号生成部１２２から出力される受信信号では、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって発生する位相変化が補正されていることが理解できる。

ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルに対してそのコピーＹ’が付加される、当該ＯＦＤＭシンボルの最初の部分Ｙの時間長ｙは、以下の式（１）で表される。

ｙ＝α ・・・（１）
ここで、ＣＰはみ出し時間長αは、上述のように、ＤＦＴ処理部１２０が、受信タイミングにずれが無いＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ窓を設定する際に、当該ＤＦＴ窓において、当該ＯＦＤＭシンボルのＣＰにかかっている部分の時間長を示している（図９参照）。

そして、ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルに対してそのコピーＸ’が付加される、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分Ｘの時間長ｘは、以下の式（２）で表される。

ｘ＝β−α ・・・（２）
ここでβはＣＰの時間長を示している。

時間長ｘ，ｙをこのように設定することによって、図１１に示されるように、基地局１が属する無線通信システムにおいて定められている時間長を有するＣＰ及び有効シンボルで構成されたＯＦＤＭシンボルであって、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって発生する位相変化が補正されたＯＦＤＭシンボルを、ベースバンド信号生成部１２２において生成することができる。

以上のように、本実施の形態では、信号処理装置１２が、ベースバンド処理装置１１から出力されるベースバンドの送信信号に対して、アダプティブアレイアンテナ方式で送信するために必要な処理を行って、各無線処理装置１０が処理可能なベースバンドの送信信号を生成している。したがって、アレイ非対応基地局２００で使用することが可能な無線処理装置１０及びベースバンド処理装置１１を信号処理装置１２に接続することによって、アダプティブアレイアンテナ方式で送信することが可能な基地局１を簡単に実現することができる。

また、信号処理装置１２は、各無線処理装置１０から出力されるベースバンドの受信信号に対して、アダプティブアレイアンテナ方式で受信するために必要な処理を行って、ベースバンド処理装置１１が処理可能なベースバンドの受信信号を生成している。したがって、アレイ非対応基地局２００で使用することが可能な無線処理装置１０及びベースバンド処理装置１１を信号処理装置１２に接続することによって、アダプティブアレイアンテナ方式で受信することが可能な基地局１を簡単に実現することができる。

また、本実施の形態に係るベースバンド信号生成部１２２では、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が補正されるように、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号が生成されるため、ベースバンド処理装置１１に対して、アレイアンテナ１３０で受信されたときから位相の変化が少ない受信信号を入力することができる。よって、ベースバンド処理装置１１においては、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量の算出精度が向上する。その結果、基地局１は通信端末２の送信タイミングを精度良く制御することができる。

＜実施の形態１の変形例＞
＜第１変形例＞
本変形例に係るベースバンド信号生成部１２２では、入力される周波数領域の受信信号（受信複素信号列）の位相を変化させることによって、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化を補正する。以下に、本変形例に係るベースバンド信号生成部１２２の動作について詳細に説明する。

ベースバンド信号生成部１２２は、受信ウェイト処理部１２１から出力される受信複素信号列を構成する各受信複素信号の位相を、ＤＦＴ処理部１２０での上述のＣＰはみ出し時間長α（図９参照）に基づいて変化させる。ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に生じる位相変化量は、ＣＰはみ出し時間長αに依存することから、受信ウェイト処理部１２１から出力される各受信複素信号の位相をＣＰはみ出し時間長αに基づいて変化させることによって、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に生じる位相変化を補正することができる。ベースバンド信号生成部１２２は、ある受信複素信号の位相をＣＰはみ出し時間長αに基づいて変化させる場合には、当該受信複素信号に対応するサブキャリアの周期をＴとすると、当該受信複素信号の位相を、ＩＱ平面上において、（２π×α／Ｔ）ラジアンだけ反時計回りに回転させる。これにより、当該受信複素信号の位相は、アレイアンテナ１３０で受信されたときの位相に一致するようになり、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が補正される。

例えば、図９の右側のＩＱ平面上に示される受信複素信号が、受信ウェイト処理部１２１から出力される受信複素信号であるとすると、当該受信複素信号の位相を、（２π×α／Ｔ）ラジアンだけ反時計回りに回転させることによって、当該受信複素信号の位相は、図８の右側に示される、アレイアンテナ１３０で受信されたときの位相に一致するようになる。

ベースバンド信号生成部１２２は、受信複素信号列の位相を時間長αに基づいて補正すると、当該受信複素信号列に対してＩＤＦＴ処理を行って、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する。そして、ベースバンド信号生成部１２２は、ＣＰ付加部１２９と同様に、生成したベースバンドのＯＦＤＭ信号に含まれる各ＯＦＤＭシンボル（ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボル）について、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分をコピーして、それを当該ＯＦＤＭシンボルの前にＣＰとして付加する。これにより、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって発生する位相変化が補正された、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号が得られる。

なお、本変形例の場合には、受信複素信号列を構成する複数の受信複素信号のそれぞれの位相を個別に変化させる必要がある。一方で、図１１を参照して説明した、ＣＰを含むＯＦＤＭ信号の生成方法では、各サブキャリアに対して個別に処理を行うではなく、ＯＦＤＭ信号全体に対して処理を行っている。したがって、本変形例よりも、図１１を参照して説明した方法の方が、ベースバンド信号生成部１２２での処理が簡素化される。

＜第２変形例＞
信号処理装置１２のＤＦＴ処理部１２５においても、ＤＦＴ処理部１２０と同様に、入力されるＯＦＤＭシンボル（送信信号）に対して、当該ＯＦＤＭシンボルの受信タイミングにずれが無いとした場合において当該ＯＦＤＭシンボルに含まれるＣＰにかかるようなタイミングでＤＦＴ窓が設定される場合には、ＤＦＴ処理部１２５でのＤＦＴ処理によって送信信号に位相変化が発生する。したがって、この場合には、ベースバンド信号生成部１２７が、ベースバンド信号生成部１２２と同様に、ＤＦＴ処理部１２５でのＤＦＴ処理によって送信信号に発生する位相変化が補正されるように、ＣＰが付加されたベースバンドの送信信号を生成しても良い。以下に、本変形例に係るベースバンド信号生成部１２７の動作について説明する。

ベースバンド信号生成部１２７は、送信ウェイト処理部１２６から出力される、複数のアンテナ１３にそれぞれ対応する複数の送信信号のそれぞれについて、当該送信信号に対してＩＤＦＴ処理を行う。そして、ベースバンド信号生成部１２７は、入力される各送信信号に関して、当該送信信号に対してＩＤＦＴ処理を行って得られる各ＯＦＤＭシンボル（ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボル）について、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分ＸのコピーＸ’を当該ＯＦＤＭシンボルの前に付加するとともに、当該ＯＦＤＭシンボルの最初の部分ＹのコピーＹ’を当該ＯＦＤＭシンボルの後ろに付加することによって、ＣＰが付加されたベースバンドの送信信号を生成する。

ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルに対してそのコピーＹ’が付加される、当該ＯＦＤＭシンボルの最初の部分Ｙの時間長ｙは、上記の式（１）で与えられる。ただし、この場合のＣＰはみ出し時間長αは、ＤＦＴ処理部１２５がＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ窓を設定する際に、当該ＤＦＴ窓において、当該ＯＦＤＭシンボルのＣＰにかかっている部分の時間長を示すことになる。そして、ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルに対してそのコピーＸ’が付加される、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分Ｘの時間長ｘは上記の式（２）で与えられる。

時間長ｘ，ｙをこのように設定することによって、システムにおいて定められている時間長を有するＣＰ及び有効シンボルで構成されたＯＦＤＭシンボルであって、ＤＦＴ処理部１２５でのＤＦＴ処理によって発生する位相変化が補正された送信用のＯＦＤＭシンボルを、ベースバンド信号生成部１２７において生成することができる。

なお、上記の第１変形例と同様に、ベースバンド信号生成部１２７は、入力される周波数領域の送信信号（送信複素信号列）の位相を変化させることによって、ＤＦＴ処理部１２５でのＤＦＴ処理によって送信信号に発生する位相変化を補正しても良い。この場合には、ベースバンド信号生成部１２７は、送信ウェイト処理部１２６から出力される各送信複素信号列について、当該送信複素信号列を構成する各送信複素信号の位相を、ＤＦＴ処理部１２５でのＣＰはみ出し時間長αに基づいて変化させる。ベースバンド信号生成部１２７は、ある送信複素信号の位相をＣＰはみ出し時間長αに基づいて変化させる場合には、当該送信複素信号に対応するサブキャリアの周期をＴとすると、当該送信複素信号の位相を、ＩＱ平面上において、（２π×α／Ｔ）ラジアンだけ反時計回りに回転させる。これにより、当該送信複素信号の位相は、ベースバンド処理装置１１で生成されたときの位相に一致するようになり、ＤＦＴ処理部１２５でのＤＦＴ処理によって送信信号に発生する位相変化が補正される。

ベースバンド信号生成部１２７は、各送信複素信号列の位相をＣＰはみ出し時間長αに基づいて補正すると、当該送信複素信号列に対してＩＤＦＴ処理を行って、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を生成する。そして、ベースバンド信号生成部１２７は、上述のＣＰ付加部１２９と同様に、生成したベースバンドのＯＦＤＭ信号に含まれる各ＯＦＤＭシンボル（ＣＰを含んないＯＦＤＭシンボル）について、当該ＯＦＤＭシンボルの最後の部分をコピーして、それを当該ＯＦＤＭシンボルの前にＣＰとして付加する。これにより、ＤＦＴ処理部１２５でのＤＦＴ処理によって発生する位相変化が補正された、ＣＰが付加されたベースバンドの送信信号が得られる。

実施の形態２．
図１２，１３は実施の形態２に係る基地局１の信号処理装置１２及びベースバンド処理装置１１の構成をそれぞれ示す図である。本実施の形態に係る基地局１では、信号処理装置１２でのＤＦＴ処理によって発生する受信信号の位相変化の補正を、ベースバンド処理装置１１において行う。以下に、本実施の形態に係る基地局１について、上述の実施の形態１に係る基地局１との相違点を中心に説明する。

図１２に示されるように、本実施の形態２に係る信号処理装置１２は、実施の形態１に係る信号処理装置１２において、ベースバンド信号生成部１２２の替りにベースバンド信号生成部３２２を設けて、位相変化情報生成部３２５をさらに設けたものである。

ベースバンド信号生成部３２２は、実施の形態１に係るベースバンド信号生成部１２２と異なり、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化を補正しない。ベースバンド信号生成部３２２は、ＩＤＦＴ処理部３２３及びＣＰ付加部３２４を備えている。

ＩＤＦＴ処理部３２３は、受信ウェイト処理部１２１から出力される受信信号に対して、ＩＤＦＴ処理、より具体的にはＩＦＦＴ処理を行う。これにより、ＩＤＦＴ処理部３２３では、入力された受信信号（受信複素信号列）を構成する複数の受信複素信号で変調された複数のサブキャリアが重畳されたベースバンドのＯＦＤＭ信号が得られる。ＣＰ付加部３２４は、ＩＤＦＴ処理部３２３で生成されたベースバンドの受信信号に対して、シンボルごとにＣＰを付加する。ＣＰ付加部３２４は、ＣＰ付加部１２９と同様に、入力される、ＣＰを含まないＯＦＤＭシンボルの最後の部分をコピーして、それを当該ＯＦＤＭシンボルの前にＣＰとして付加する。これにより、ベースバンド信号生成部３２２では、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号が生成されて、ベースバンド処理装置１１に出力される。

このように、信号処理装置１２においては、ＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が補正されていないことから、ベースバンド処理装置１１に対しては、上述の図９に示されるような、位相変化が生じた受信信号が入力される。

位相変化情報生成部３２５は、ＤＦＴ処理部１２０でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化を示す位相変化情報を生成する。位相変化情報生成部３２５では、ＤＦＴ処理部１２０でのＣＰはみ出し時間長αに基づいて位相変化情報が生成される。この位相変化情報は、ベースバンド信号生成部３２２で生成された受信信号とともに、ベースバンド処理装置１１に入力される。

本実施の形態に係るベースバンド処理装置１１は、図１３に示されるように、実施の形態１に係るベースバンド処理装置１１において、ＤＦＴ処理部１１０の替りにＤＦＴ処理部４１０を設けたものである。

ＤＦＴ処理部４１０は、信号処理装置１２から出力される、ベースバンドの受信信号に対してＤＦＴ処理、具体的にはＦＦＴ処理を行う。このとき、ＤＦＴ処理部４１０は、信号処理装置１２から出力される位相変化情報に基づいて、受信信号に発生している位相変化が補正されるようにＤＦＴ窓を設定する。これにより、ＤＦＴ処理部４１０では、信号処理装置１２で発生した位相変化が補正された受信複素信号列が得られる。この受信複素信号列は受信データ取得部１１３に入力される。

なお、アレイ非対応基地局２００のように、信号処理装置１２に無線処理装置１０が直接接続される場合には、信号処理装置１２を介して接続される場合に生じるような、受信信号の位相変化は生じないことから、ＤＦＴ処理部４１０では、ＤＦＴ窓がＣＰに意図的にかかるように設定される。ベースバンド処理装置１１は、位相変化情報が入力されると、自身に信号処理装置１２が接続されていると判断し、ＤＦＴ処理部４１０が、当該位相変化情報に基づいてＤＦＴ窓を設定する。一方で、ベースバンド処理装置１１は、位相変化情報が入力されない場合には、自身に信号処理装置１２が接続されていないと判断し、つまり無線処理装置１０が直接接続されていると判断し、ＤＦＴ処理部４１０は、ＤＦＴ窓を、ＣＰはみ出し時間長αだけＣＰに意図的にかかるように設定する。

なお、信号処理装置１２が、位相変化情報とは別に、自装置がベースバンド処理装置１１に接続されたことを通知するための接続通知信号を出力できるようにしても良い。この場合には、ベースバンド処理装置１１は、当該接続通知信号が入力されるか否かによって、信号処理装置１２が接続されているか否かを判断する。

次に位相変化情報の生成方法の一例について説明する。図１４は、位相変化情報の生成方法を説明するための図である。図１４では、ベースバンド信号生成部３２２で生成されるベースバンドの受信信号に含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。また図１４の右側では、左側に示される注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。

本実施の形態では、ベースバンド処理装置１１のＤＦＴ処理部４１０において、受信信号に発生している位相変化が補正されるようなＤＦＴ窓の先頭位置（ＤＦＴ処理の演算開始位置）がＣＰはみ出し時間長αに基づいて算出される。そして、当該ＤＦＴ窓の先頭位置を示す情報が、当該位相変化を示す位相変化情報として用いられる。以後、ＤＦＴ処理部４１０において、受信信号に発生している位相変化が補正されるようなＤＦＴ窓の先頭位置を「補正用ＤＦＴ窓先頭位置」と呼ぶ。

補正用ＤＦＴ窓先頭位置は、ＤＦＴ処理部４１０において、ベースバンド処理装置１１に無線処理装置１０が直接接続される場合に使用されるＤＦＴ窓の先頭位置から、受信信号に発生する位相変化に応じた量であるＣＰはみ出し時間長αだけ後ろに設定される。本例では、ＤＦＴ処理部４１０では、ベースバンド処理装置１１に無線処理装置１０が直接接続される場合には、ＤＦＴ窓が、ＣＰはみ出し時間長αだけＣＰに意図的にかかるように設定されることから、そのＤＦＴ窓の先頭の位置よりもはみ出し時間長αだけ後ろ、つまり、図１４に示されるように、受信信号の受信タイミングにずれが無いとした場合の有効シンボルの先頭（ＣＰの末尾）に設定される。位相変化情報生成部３２５は、このようにして決定された補正用ＤＦＴ窓先頭位置を示す情報を位相変化情報として生成する。

図１５はベースバンド処理装置１１のＤＦＴ処理部４１０が受信信号に対してＤＦＴ処理を行う様子を示す図である。図１５では、ＤＦＴ処理部４１０に入力される受信信号（ベースバンド信号生成部３２２で生成されるベースバンドの受信信号）に含まれる注目サブキャリアのＩ成分及びＱ成分が左側に示されている。また図１５の右側では、左側に示される注目サブキャリアを含むＯＦＤＭシンボルに対してＤＦＴ処理部４１０でＤＦＴ処理が行われた結果、ＤＦＴ処理部４１０で得られる当該注目サブキャリアを変調する受信複素信号がＩＱ平面上に示されている。図１５では、ベースバンド処理装置１１に信号処理装置１２が接続された際のＤＦＴ処理部４１０でのＤＦＴ窓の範囲が実線で示されており、ベースバンド処理装置１１に無線処理装置１０が直接接続された際のＤＦＴ処理部４１０でのＤＦＴ窓の範囲が破線で示されている。

図１５に示されるように、ＤＦＴ処理部４１０でのＤＦＴ窓の先頭位置は、位相変化情報が示す補正用ＤＦＴ窓先頭位置、つまり、受信信号の受信タイミングにずれが無いとした場合の有効シンボルの先頭に設定される。これにより、ＤＦＴ処理部４１０から出力される受信信号では、信号処理装置１２で発生した位相変化が補正されている。

なお、位相変化情報については、補正用ＤＦＴ窓先頭位置を示す情報以外の情報を採用しても良い。例えば、信号処理装置１２において受信信号に位相変化が生じないと仮定した場合の当該受信信号でのＯＦＤＭシンボルに含まれる有効シンボルの先頭の位置（以後、「本来の有効シンボルの先頭位置」と呼ぶ）を示す情報を、位相変化情報として採用しても良い。図１４の左側に示されるＯＦＤＭシンボル、つまり、通信端末２からの信号の受信タイミングにずれが無い場合において、ベースバンド信号生成部３２２で生成されるベースバンドの受信信号に含まれるＯＦＤＭシンボルにおいては、その有効シンボルの先頭位置からＣＰはみ出し時間長αだけ後の位置が、本来の有効シンボルの先頭位置となる。

ベースバンド処理装置１１のＤＦＴ処理部４１０は、位相変化情報が示す本来の有効シンボルの先頭位置に基づいて、受信信号に発生している位相変化が補正されるようにＤＦＴ窓を設定する。具体的には、ＤＦＴ処理部４１０は、位相変化情報が示す本来の有効シンボルの先頭位置よりもＣＰはみ出し時間長αだけ前の位置に、ＤＦＴ窓の先頭位置を設定する。これにより、ＤＦＴ処理部４１０でのＤＦＴ窓の先頭位置は、図１５に示されるように、受信信号の受信タイミングにずれが無いとした場合の有効シンボルの先頭に設定される。その結果、ＤＦＴ処理部４１０から出力される受信信号では、信号処理装置１２で発生した位相変化が補正されている。

以上のように、本実施の形態では、アレイ非対応基地局２００で使用することが可能なベースバンド処理装置１１を、信号処理装置１２からの位相変化情報を入力できるようにし、そのＤＦＴ処理部４１０が当該位相変化情報に基づいてＤＦＴ窓の位置を調整できるようにすることによって、アレイ対応基地局１用のベースバンド処理装置１１を実現できる。よって、簡単にアレイ対応基地局１を実現できる。

また、信号処理装置１２のＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が、ベースバンド処理装置１１において補正されるため、ベースバンド処理装置１１において、アレイアンテナ１３０で受信されたときから位相の変化が少ない受信信号を得ることができる。そのため、ベースバンド処理装置１１においては、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量の算出精度が向上する。その結果、基地局１は通信端末２の送信タイミングを精度良く制御することができる。

＜実施の形態２の変形例＞
上記のベースバンド処理装置１１では、ＤＦＴ処理部４１０が位相変化情報に基づいてＤＦＴ窓の位置を決定することによって、信号処理装置１２において受信信号に発生した位相変化が補正されている。つまり、ＤＦＴ処理部４１０が、信号処理装置１２でのＤＦＴ処理によって受信信号に発生した位相変化を補正する位相変化補正部として機能している。

これに対して、本変形例に係るベースバンド処理装置１１では、ＤＦＴ処理部４１０から出力される受信信号の位相を位相変化情報に基づいて補正することによって、当該位相変化が補正される。以下に本変形例に係るベースバンド処理装置１１について説明する。

図１６は、本変形例に係るベースバンド処理装置１１を示す図である。図１６に示されるように、本変形例に係るベースバンド処理装置１１は、実施の形態１に係るベースバンド処理装置１１において、位相変化補正部５００をさらに設けたものである。本変形例に係る位相変化情報は、ＤＦＴ処理部１２０でのＣＰはみ出し時間長αを示すものとする。

位相変化補正部５００は、ＤＦＴ処理部１１０から出力される受信複素信号列を構成する各受信複素信号の位相を、位相変化情報が示すＣＰはみ出し時間長αに基づいて変化させる。位相変化補正部５００は、上述の実施の形態１に係る第１変形例のベースバンド信号生成部１２２と同様に、各受信複素信号の位相を、当該受信複素信号に対応するサブキャリアの周期をＴとすると、ＩＱ平面上において、（２π×α／Ｔ）ラジアンだけ反時計回りに回転させる。これにより、信号処理装置１２において受信信号に発生した位相変化が補正される。位相変化補正部５００で補正された受信複素信号列は受信データ取得部１１３に入力される。ずれ量取得部１１５は、位相変化補正部５００から出力される、位相補正済みの既知の受信複素信号に基づいて、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量を求める。

このように、本変形例においても、信号処理装置１２のＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が、ベースバンド処理装置１１において補正されるため、ベースバンド処理装置１１において、アレイアンテナ１３０で受信されたときから位相の変化が少ない受信信号を得ることができる。そのため、ベースバンド処理装置１１においては、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量の算出精度が向上する。その結果、基地局１は通信端末２の送信タイミングを精度良く制御することができる。

なお、本変形例に係るベースバンド処理装置１１では、受信複素信号列を構成する複数の受信複素信号のそれぞれの位相を位相変化情報に基づいて個別に変化させることによって、信号処理装置１２のＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化を補正している。一方で、上記の図１３に示されるベースバンド処理装置１１では、ＤＦＴ処理部４１０でのＤＦＴ窓を位相変化情報に基づいて調整するだけで、信号処理装置１２のＤＦＴ処理によって受信信号に発生する位相変化が補正される。したがって、本変形例よりも、図１３の例のように、ＤＦＴ処理部４１０でのＤＦＴ窓を調整する方が、位相変化の補正処理が簡素化される。

また、本変形例では、ＤＦＴ処理部１１０から出力される受信複素信号列に含まれる複数の受信複素信号のすべての位相を位相変化情報に基づいて変化させているが、当該複数の受信複素信号のうち、ずれ量取得部１１５において受信タイミングのずれ量を算出する際に使用される既知の受信複素信号だけの位相を位相変化情報に基づいて変化させても良い。この場合には、ＤＦＴ処理部１１０から出力される既知の受信複素信号を、位相変化補正部５００において位相変化情報に基づいて変化させても良いし、位相変化補正部５００を設けずに、ずれ量取得部１１５が、ＤＦＴ処理部１１０から出力される既知の受信複素信号の位相を位相変化情報に基づいて変化させても良い。後者の場合には、ずれ量取得部１１５が位相変化補正部として機能する。ずれ量取得部１１５は、位相を変化させた既知の受信複素信号の位相と、当該既知の受信複素信号についての本来の位相との差に基づいて、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量を求める。これにより、通信端末２からの信号の受信タイミングのずれ量をより正確に求めることができる。

＜実施の形態１，２及びそれらの変形例に共通の変形例＞
上記の例では、信号処理装置１２とベースバンド処理装置１１とは別の筐体に収納されていたが、信号処理装置１２とベースバンド処理装置１１とを同じ筐体に収納しても良い。例えば、既存のアレイ非対応基地局２００のベースバンド処理装置１１の筐体に、信号処理装置１２を配置できるスペースがある場合には、当該スペースに信号処理装置１２を配置して、アレイ対応基地局１を実現しても良い。

また、無線処理装置１０と、信号処理装置１２と、ベースバンド処理装置１１とを同じ筐体に収納しても良い。例えば、既存のアレイ非対応基地局２００において、無線処理装置１０とベースバンド処理装置１１とが同じ筐体に収納されており、当該筐体に、信号処理装置１２を配置できるスペースがある場合には、当該スペースに信号処理装置１２を配置して、アレイ対応基地局１を実現しても良い。

また上記の例では、本願発明を基地局に適用する場合について説明したが、本願発明は基地局以外の無線通信装置にも適用することができる。

１ 基地局
２ 通信端末
１０ 無線処理装置
１１ ベースバンド処理装置
１２ 信号処理装置
１３ アンテナ
１１０，１２０，４１０ ＤＦＴ処理部
１１５ ずれ量取得部
１２１ 受信ウェイト処理部
１２２，３２２ ベースバンド信号生成部
３２５ 位相変化情報生成部
５００ 位相変化補正部

Claims (7)

1. アンテナで受信される、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＣＰ（サイクリックプレフィックス）を含むマルチキャリア信号をベースバンドの受信信号に変換して出力する複数の無線処理装置と、ベースバンドの受信信号を処理するベースバンド処理装置とに接続される信号処理装置であって、
   前記複数の無線処理装置からそれぞれ出力されるベースバンドの複数の受信信号のそれぞれに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
   前記フーリエ変換処理部から出力される、前記複数の受信信号にそれぞれ対応する複数の出力信号に対して、前記複数の無線処理装置にそれぞれ接続された複数のアンテナでの受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定し、当該複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された当該複数の出力信号を足し合わせて新たな受信信号を生成する受信ウェイト処理部と、
   前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行い、それによって得られた信号に基づいて、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成して出力するベースバンド信号生成部と
   を備え、
   前記ベースバンド信号生成部から出力される受信信号は、前記ベースバンド処理装置に入力され、
   前記フーリエ変換処理部は、１シンボル分の受信信号に対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにフーリエ変換の窓を設定し、
   前記ベースバンド信号生成部は、前記フーリエ変換処理部においてフーリエ変換の窓がＣＰに意図的にかかるように設定されることによって受信信号に発生する位相変化が補正されるように、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成する、信号処理装置。
2. 請求項１に記載の信号処理装置であって、
   前記ベースバンド信号生成部は、前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行って得られるマルチキャリア信号に関して、１シンボル分のマルチキャリア信号の最初の部分をコピーして当該１シンボル分のマルチキャリア信号の後に付加するとともに、当該１シンボル分のマルチキャリア信号の最後の部分をコピーして当該１シンボル分のマルチキャリア信号の前に付加することによって、前記位相変化が補正されるように、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成する、信号処理装置。
3. 請求項１に記載の信号処理装置であって、
   前記ベースバンド信号生成部は、前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号の位相を変化させて前記位相変化を補正し、補正後の当該受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行って得られる信号に対してＣＰを付加することによって、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成する、信号処理装置。
4. アンテナで受信される、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＣＰ（サイクリックプレフィックス）ルを含むマルチキャリア信号をベースバンドの受信信号に変換して出力する複数の無線処理装置と、ベースバンドの受信信号を処理するベースバンド処理装置とに接続される信号処理装置であって、
   前記複数の無線処理装置からそれぞれ出力されるベースバンドの複数の受信信号のそれぞれに対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、
   前記フーリエ変換処理部から出力される、前記複数の受信信号にそれぞれ対応する複数の出力信号に対して、前記複数の無線処理装置にそれぞれ接続された複数のアンテナでの受信指向性を制御するための複数の受信ウェイトをそれぞれ設定し、当該複数の受信ウェイトがそれぞれ設定された当該複数の出力信号を足し合わせて新たな受信信号を生成する受信ウェイト処理部と、
   前記受信ウェイト処理部で生成される受信信号に対して逆フーリエ変換処理を行い、それによって得られた信号に基づいて、ＣＰが付加されたベースバンドの受信信号を生成して出力するベースバンド信号生成部と
   を備え、
   前記フーリエ変換処理部は、１シンボル分の受信信号に対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにフーリエ変換の窓を設定し、
   前記フーリエ変換処理部が１シンボル分の受信信号に対して、それに含まれるＣＰに意図的にかかるようにフーリエ変換の窓を設定することによって受信信号に発生する位相変化を示す位相変化情報を生成する位相変化情報生成部をさらに備え、
   前記位相変化情報生成部で生成される前記位相変化情報と、前記ベースバンド信号生成部から出力される受信信号とは、前記ベースバンド処理装置に入力される、信号処理装置。
5. 請求項４に記載の信号処理装置が接続されるベースバンド処理装置であって、
   前記信号処理装置から出力される前記位相変化情報に基づいて、前記信号処理装置から出力される受信信号に発生する前記位相変化を補正する補正部を備える、ベースバンド処理装置。
6. 請求項５に記載のベースバンド処理装置であって、
   前記信号処理装置から出力される受信信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部をさらに備え、
   前記補正部は、前記信号処理装置から出力される前記位相変化情報に基づいて、前記フーリエ変換処理部から出力される既知の受信信号の位相を変化させることによって、当該
   受信信号に発生する前記位相変化を補正し、
   前記補正部で補正された前記既知の受信信号に基づいて、前記信号処理装置が接続される前記複数の無線処理装置が通信する通信相手装置からの信号の受信タイミングのずれ量を求めるずれ量取得部と、
   前記複数の無線処理装置から前記通信相手装置に通知される、当該通信相手装置の送信タイミングを制御するための制御情報を、前記ずれ量に基づいて生成する制御情報生成部と
   をさらに備える、ベースバンド処理装置。
7. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の信号処理装置と、
   請求項５及び請求項６のいずれか一つに記載のベースバンド処理装置と、
   アンテナで受信される、互いに直交する複数のサブキャリアが重畳されたＣＰ（サイクリックプレフィックス）を含むマルチキャリア信号をベースバンドの受信信号に変換して前記信号処理装置に出力する複数の無線処理装置と
   を備える、無線通信装置。

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