JP5947749B2 - 無線通信方式、無線通信装置、及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、アダプティブアレーアンテナ技術を適用した無線通信方式、無線通信装置、及び無線通信方法に関する。

近年の光アクセス等の普及に伴った様々な大容量サービスに対応するため、無線通信の伝送速度の向上が要求されている。占有する周波数帯域と伝送速度とは比例するため、周波数帯域を拡大することでこれを実現することができる。しかし、実際の周波数資源は有限であるため、周波数帯域の拡大には限界がある。また、ＷｉＦｉ（登録商標）をはじめ、ＷｉＭＡＸ（登録商標）やＬＴＥ（登録商標）のような様々な無線アクセスシステムが普及しており、特にこれらのシステムに割り当てられているマイクロ波帯の周波数資源は逼迫している状況にある。

そこで、限られた周波数資源環境下において伝送容量を向上するためには、送受信局に複数のアンテナを具備し、ＭＩＭＯないしはマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）技術の適用による空間分割多重伝送が有効である。この手法を拡張し、複数の基地局間におけるチャネル情報や、送信信号、受信信号を共有、もしくはそれらを一括で扱う集中制御局を配置し、（ＭＵ−）ＭＩＭＯ技術を適用することで隣接する基地局間の干渉を除去可能とする基地局連携も検討されている。このように、同一システム間においては干渉信号に関する情報を事前に把握することで干渉に対処することが可能であった。

また、周波数帯域幅を拡大し、更に伝送容量を向上するためには、複数のシステム間における周波数資源を共用し、複数システム相互の共存を許容する必要がある。異なるシステム間における未知の同一チャネル干渉に対処するためには、非特許文献１に示されるようなアダプティブアレーアンテナ技術が有効である。アダプティブアレーアンテナ技術には様々なアルゴリズムがある。例えば、送受信局間にて互いに共有しているトレーニング信号のような既知情報を利用する最小平均二乗誤差（Minimum Mean Square Error：ＭＭＳＥ）法や、既知情報を必要としないブラインド型のアルゴリズムとしてはパワーインバージョン（Power Inversion；ＰＩ）や定包絡線アルゴリズム（Constant Modulus Algorithm；ＣＭＡ）がある。パケットベースの無線通信においてはタイミング検出等のためにトレーニング信号が付与されているためにＭＭＳＥは有効であるが、どのようなタイミングで、またどのようなレベルで干渉が到来するかも予測できない状況においては、トレーニング信号を必要としないＰＩやＣＭＡが有効であると考えられる。

図１５は、無線通信システムの構成例を示すブロック図である。同図には、無線通信装置１２０ａ及び無線通信装置１２０ｂを具備する無線通信システムが示されている。以下、無線通信装置１２０ａと無線通信装置１２０ｂとのいずれか一方又は両方を総称して無線通信装置１２０という。無線通信装置１２０は、データ入出力部１２１と、ＭＡＣ層処理部１２２と、通信制御部１２３と、受信信号処理部１２４と、送信信号処理部１２６と、スイッチ（ＳＷ）１２７と、アンテナ１２８とを備えている。なお、図１５における構成は、無線通信装置１２０が複数本のアンテナ１２８を備える構成である。

データ入出力部１２１は、宛先局に送信するデータを入力する。また、データ入出力部１２１は、ＭＡＣ層処理部１２２から入力されるデータをユーザに対して出力する。ＭＡＣ層処理部１２２は、受信信号処理部１２４から入力されるデータに対してＭＡＣ層に関する処理を施してデータ入出力部１２１に出力する。また、ＭＡＣ層処理部１２２は、データ入出力部１２１から入力されるデータに対してＭＡＣ層に関する処理を施して送信信号処理部１２６に出力する。

通信制御部１２３は、アンテナ１２８における送受信のタイミング、すなわちスイッチ１２７における送受信の切り替えに関わる制御や、それに伴う受信信号処理部１２４及び送信信号処理部１２６における動作タイミングの制御、また通信相手先となる他の無線通信装置１２０を選択する処理、無線通信システム全体のタイミング制御など、全体の通信に係る制御を行う。

受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８にて受信した受信信号に対して受信信号処理を行う。送信信号処理部１２６は、ＭＡＣ層処理部１２２から入力される送信データに対して送信信号処理を施して、アンテナ１２８から送信する。スイッチ１２７は、通信制御部１２３からの指示に従って、送信時にはアンテナ１２８と送信信号処理部１２６とを接続し、受信時にはアンテナ１２８と受信信号処理部１２４とを接続する。

無線通信装置１２０における送信の動作について説明する。
データ入出力部１２１に宛先局に送信すべきデータが外部から入力されると、ＭＡＣ層処理部１２２は、データ入出力部１２１に入力されたデータに対して無線回線上で送受信されるデータに変換する。ＭＡＣ層処理部１２２は、更にＭＡＣ層のヘッダ情報を付加する等の処理を行って得られた送信データを送信信号処理部１２６に出力する。

送信信号処理部１２６は、ＭＡＣ層処理部１２２から出力される送信データに変調処理を施す。送信信号処理部１２６は、変調処理により得られた送信信号を、スイッチ１２７を経由してアンテナ１２８から送信する。

続いて、無線通信装置１２０における受信の動作について説明する。
宛先から送信された自装置宛ての信号を複数のアンテナ１２８にて受信すると、受信した信号（受信信号）は、スイッチ１２７を経由して受信信号処理部１２４に入力される。受信信号処理部１２４は、複数のアンテナ１２８それぞれが受信した受信信号に対してアレー処理を施し、受信信号から所望の信号を取得するための受信ウェイトを算出する。受信信号処理部１２４は、算出した受信ウェイトを用いて受信信号から所望の信号を取得し、取得した所望の信号に対して復調や復号などの各種信号処理を施してデータを取得する。受信信号処理部１２４は、取得したデータをＭＡＣ層処理部１２２に出力する。

ＭＡＣ層処理部１２２は、受信信号処理部１２４から出力されるデータに対して、ＭＡＣ層に関する処理（例えば、データ入出力部１２１に対して入出力データと無線回線上で送受信されるデータとの変換や、ＭＡＣ層のヘッダ情報の終端など）を行う。ＭＡＣ層処理部１２２は、ＭＡＣ層に関する処理を施したデータを、データ入出力部１２１を介して外部ディスプレイないしは外部ネットワーク等の出力装置に出力させる。

なお、特に明記はしていないがアンテナ１２８においては、送信時には送信信号処理部１２６においてベースバンド変調処理が施された信号に対してＤ／Ａ（Digital/Analog：デジタル／アナログ）変換、無線周波数信号へのアップコンバート、更に帯域外の周波数成分を除去するためのフィルタ処理等が行われたのち、送信される。また、受信時にはその逆の処理が施されたのち、ベースバンド受信信号が受信信号処理部１２４へ入力される。

図１６は、無線通信装置１２０がシングルキャリア通信を行う場合の送信信号処理部１２６の構成例を示すブロック図である。送信信号処理部１２６は、変調部１３１を有している。変調部１３１は、ＭＡＣ層処理部１２２から出力されるデータに対して、誤り訂正符号化処理を実施した後にシンボルマッピング処理を行う。例えば、各シンボルのＩ−Ｑ平面上の情報に基づいて、所定の帯域幅の搬送波を変調する。また、変調部１３１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）処理のために送信信号に周期性を持たせることを目的として、必要に応じてガードインターバルを挿入する。

図１７は、無線通信装置１２０がＯＦＤＭ変調方式を用いて通信を行う場合の送信信号処理部１２６の構成例を示すブロック図である。送信信号処理部１２６は、変調部１３１と、直列／並列変換部１３２と、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform；逆離散フーリエ変換）部１３３とを有している。変調部１３１は、ＭＡＣ層処理部１２２から出力されるデータに対して、誤り訂正符号化処理を実施した後にシンボルマッピング処理を行う。

直列／並列変換部１３２は、変調部１３１によりマッピングされたシンボルに対して直列／並列変換を行い、得られた複数のシンボル列をＩＤＦＴ部１３３に出力する。ＩＤＦＴ部１３３は、直列／並列変換部１３２から出力される複数のシンボル列に対してＩＤＦＴを施して、周波数領域の信号から時間領域に信号に変換してアンテナ１２８に出力する。また、送信信号処理部１２６では、必要に応じて、ガードインターバルの挿入や、ＯＦＤＭシンボル間の波形整形処理などが行われ、送信する電気的な信号をアンテナ１２８に出力する。

図１８は、無線通信装置１２０がシングルキャリア通信を行う場合の受信信号処理部１２４の構成例を示すブロック図である。同図には、無線通信装置１２０に２つのアンテナ１２８が備えられている場合の構成が示されている。受信信号処理部１２４は、アダプティブアレー処理部１５２と、アンテナ１２８に対応して設けられている乗算器１５３と、加算器１５４と、復調部１５６とを有している。アンテナ１２８から受信信号処理部１２４に入力される２つの受信信号（受信信号１、受信信号２）は、アダプティブアレー処理部１５２と、各受信信号に対して設けられている乗算器１５３とに入力される。

アダプティブアレー処理部１５２は、入力される受信信号１及び受信信号２に基づいて、受信信号１及び受信信号２に含まれる干渉信号を抑圧するためのウェイトを所定のアルゴリズム（ＰＩ又はＣＭＡなど）により算出する。アダプティブアレー処理部１５２は、算出したウェイトを乗算器１５３に入力する。乗算器１５３は、入力される受信信号１とウェイトとを乗算し、乗算結果を加算器１５４に出力する。加算器１５４は、２つの乗算器１５３から出力される乗算結果を加算し、加算結果を復調部１５６に入力する。このように、ウェイトの乗算及び合成を含むアレー処理により干渉信号の抑圧された１系統の信号が得られる。

復調部１５６は、アレー処理が施された受信信号に対して直交復調処理によりデマッピングされたシンボルを取り出し、取り出したシンボルに対して誤り訂正復号処理を施すことで最終的なデータ系列を取得する。復調部１５６は、取得したデータ系列をＭＡＣ層処理部１２２に出力する。

次に、無線通信装置１２０がマルチキャリア伝送方式を用いて通信を行う場合の動作を示す。その一例として、ＯＦＤＭ又はＯＦＤＭＡ変調方式を用いて説明する。図１９は、無線通信装置１２０がＯＦＤＭ変調方式を用いて通信を行う場合の受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。同図には、図１８に示した構成例と同様に、無線通信装置１２０に２つのアンテナ１２８が備えられている場合の構成が示されている。受信信号処理部１２４は、ＤＦＴ部１５１と、複数のアダプティブアレー処理部１５２と、複数の乗算器１５３と、複数の加算器１５４と、並列／直列変換部１５５と、復調部１５６とを有している。ＤＦＴ部１５１はアンテナ１２８に対応して設けられている。アダプティブアレー処理部１５２及び加算器１５４はサブキャリアごとに設けられている。乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力されるサブキャリアの信号ごとに設けられている。

ＤＦＴ部１５１は、対応するアンテナ１２８により受信された受信信号（受信信号１又は受信信号２）を入力し、入力した受信信号に対してＤＦＴを施して、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換して各サブキャリアの信号を取得する。ＤＦＴ部１５１は、取得した各サブキャリアの信号を、アダプティブアレー処理部１５２と乗算器１５３とに出力する。

アダプティブアレー処理部１５２は、対応するサブキャリアの信号を各ＤＦＴ部１５１から入力する。アダプティブアレー処理部１５２は、受信信号１における対応するサブキャリアの信号と受信信号２における対応するサブキャリアの信号とに基づいて、それぞれの信号に含まれル干渉信号を抑圧するためのウェイトを所定のアルゴリズム（ＰＩ又はＣＭＡなど）により算出する。

乗算器１５３それぞれは、各ＤＦＴ部１５１から出力されるサブキャリアの信号ごとに設けられており、対応するサブキャリアの信号と、対応するサブキャリアのアダプティブアレー処理部１５２により算出されたウェイトとが入力される。乗算器１５３は、入力されたサブキャリアの信号とウェイトとを乗算し、乗算結果を対応するサブキャリアの加算器１５４に出力する。加算器１５４それぞれは、対応するサブキャリアの乗算器１５３から出力される乗算結果を加算し、加算結果を並列／直列変換部１５５に入力する。このように、ウェイトの乗算及び合成を含むアレー処理により干渉信号の抑圧された各サブキャリアの信号が得られる。

並列／直列変換部１５５は、アレー処理が施された各サブキャリアの信号を各加算器１５４から入力し、入力される各サブキャリアの信号に対して並列／直列変換を施して、１系統の信号を取得し、取得した１系統の信号を復調部１５６に出力する。復調部１５６は、並列／直列変換部１５５から出力される１系統の信号に対して直交復調処理によりデマッピングされたシンボルを取り出し、取り出したシンボルに対して誤り訂正復号処理を施すことで最終的なデータ系列を取得する。復調部１５６は、取得したデータ系列をＭＡＣ層処理部１２２に出力する。

ここでは、サブキャリアごとのアレー処理を実施する構成として、サブキャリアごとにアダプティブアレー処理部１５２、乗算器１５３、加算器１５４を備える場合を用いて説明したが、この例に限らず本処理は実施可能である。例えば、受信信号処理部１２４はアダプティブアレー処理部１５２、乗算器１５３、加算器１５４を一つずつ、ないしはサブキャリア数よりも少ない数だけ備え、サブキャリア毎のアレー処理を時分割にて実施する構成としても構わない。また、複数のサブキャリアをまとめて一つのサブチャネルとし、サブチャネル単位で上記アレー処理を実施しても構わない。このように、いかなる方法を用いてもＯＦＤＭ（マルチキャリア伝送）におけるアレー処理は実現可能である。

なお、図１６及び図１７の例では受信アンテナが２本の場合を例にとり説明したが、アンテナ数は３本以上であっても構わない。一般に、アンテナ数をＮ本とすると、アダプティブアレーの適用によりＮ−１の干渉波を抑圧することが可能となる。

以上のように構成された無線通信装置１２０では、ＰＩやＣＭＡのアルゴリズムを用いることにより、トレーニング信号などの既知信号を用いることなく、到来する干渉信号を抑圧して通信を行うことができる。

菊間信良、「アダプティブアンテナ技術」、オーム社、２００３年１０月

しかしながら、これらのアダプティブアレーアルゴリズムは、ＰＩは信号対干渉電力比（Signal to Interference power Ratio；ＳＩＲ）が０より小さい場合に機能する特徴を有し、一方、ＣＭＡはＳＩＲが０よりも大きい場合において機能する特徴を有し、それらの動作領域は限定されている。また、ＭＭＳＥにおいても、ＳＩＲが小さい場合には十分な干渉抑圧効果が得られない。そのため、アダプティブアレーアルゴリズムによる干渉抑圧効果が十分得られないことがあるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アダプティブアレーアルゴリズムの動作領域を拡張し、干渉抑圧効果を向上させることができる無線通信方式、無線通信装置、及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とが無線通信を行う無線通信方式において、前記第１の無線通信装置は、無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力を割り当てた信号を送信する送信手段、を備え、前記第２の無線通信装置は、前記送信手段が送信した信号を複数のアンテナを用いて受信する受信手段と、前記受信手段が受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割手段と、前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出手段と、前記ウェイト算出手段が算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成手段と、前記信号合成手段が出力する信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定手段と、前記受信判定手段の判定結果を前記第１の無線通信装置に送信する応答手段と、を備え、前記送信手段は、前記判定結果が正しく受信できなかったことを示す場合、前記第２の無線通信装置において正しく受信できるまで、前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力を変更して送信信号を送信することを特徴とする無線通信方式である。

また、本発明の一態様は、上記に記載の無線通信方式において、前記送信手段が前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力を示す割り当てパターンは複数予め定められており、前記送信手段は、複数の割り当てパターンを順に用いて、送信信号を送信することを特徴とする。
また、本発明の一態様は、上記に記載の無線通信方式において、前記ウェイト算出手段は、割り当てられる送信電力が予め定められた閾値以上の帯域と、割り当てら得る送信電力が予め定められた閾値未満の帯域とにおいて異なるアダプティブアレーアルゴリズムを用いてウェイトを算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力が割り当てられた送信信号を複数のアンテナを用いて受信する受信手段と、前記受信手段が受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割手段と、前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出手段と、前記ウェイト算出手段が算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成手段と、前記信号合成手段が出力する信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定手段と、前記受信判定手段の判定結果に基づいて、前記送信信号の送信元に前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力の変更要求を送信する応答手段と、を備えることを特徴とする無線通信装置である。

また、本発明の一態様は、第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とが無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、前記第１の無線通信装置が、無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力を割り当てた信号を送信する第１の送信ステップと、前記第２の無線通信装置が、前記第１の無線通信装置から送信された信号を複数のアンテナを用いて受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割ステップと、前記送信ステップにおいて割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出ステップと、前記ウェイト算出ステップが算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成ステップと、前記信号合成ステップにおいて出力される信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定ステップと、前記受信判定ステップにおける判定結果を前記第１の無線通信装置に送信する応答ステップと、前記第１の無線通信装置が、前記判定結果が正しく受信できなかったことを示す場合、前記第２の無線通信装置において正しく受信できるまで、前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力を変更して送信信号を送信する第２の送信ステップと、を有することを特徴とする無線通信方法である。

また、本発明の一態様は、無線通信装置における無線通信方法であって、無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力が割り当てられた送信信号を複数のアンテナを用いて受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割ステップと、前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出ステップと、前記ウェイト算出ステップにおいて算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成ステップと、前記信号合成ステップにおいて出力された信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定ステップと、前記受信判定ステップにおける判定結果に基づいて、前記送信信号の送信元に前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力の変更要求を送信する応答ステップと、を有することを特徴とする無線通信方法である。

本発明によれば、送信側は、帯域を所定数に分割し、それぞれに異なる電力密度を割り当てて送信を行い、受信側では、帯域ごとに異なるウェイトを適用して、周波数軸上において電力密度に高低差を設けることにより、アダプティブアレーアルゴリズムの動作領域を拡張することができ、干渉抑圧効果を向上させることができる。

本発明に係る無線通信装置による無線通信の概要を示す図である。 無線通信を行う無線通信装置の組が３つある場合における受信信号の概要を示す図である。 ＯＦＤＭ変調方式（マルチキャリア）による無線通信を行う無線通信装置の組が３つある場合における受信信号の概要を示す図である。 本発明に係る第１の実施形態における送信信号処理部１２６の構成例を示すブロック図である。 同実施形態における受信信号処理部１２４の構成例を示すブロック図である。 同実施形態において各サブチャネルに割り当てる電力密度を示すパターン・テーブルの一例を示す図である。 同実施形態における無線通信装置１２０が行う送信処理を示すフローチャートである。 同実施形態における無線通信装置１２０が行う受信処理を示すフローチャートである。 同実施形態において各サブチャネルに割り当てる送信電力を決定する動作例を示すシーケンス図である。 第２の実施形態における送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。 同実施形態における受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。 同実施形態における無線通信装置１２０が行う送信処理を行うフローチャートである。 同実施形態における無線通信装置１２０が行う受信処理を示すフローチャートである。 同実施形態において各サブキャリアに割り当てる送信電力を決定する動作例を示すシーケンス図である。 無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 無線通信装置１２０がシングルキャリア通信を行う場合の送信信号処理部１２６の構成例を示すブロック図である。 無線通信装置１２０がＯＦＤＭ変調方式を用いて通信を行う場合の送信信号処理部１２６の構成例を示すブロック図である。 無線通信装置１２０がシングルキャリア通信を行う場合の受信信号処理部１２４の構成例を示すブロック図である。 無線通信装置１２０がＯＦＤＭ変調方式を用いて通信を行う場合の受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。

＜本発明の概要＞
本発明に係る無線通信方式、無線通信装置、及び無線通信方法では、アダプティブアレーアンテナ技術を適用した通信において利用する周波数帯域を予め定められた複数の帯域に分割し、送信側の無線通信装置は、それぞれの帯域における送信電力（又は送信電力密度）に差を設けて信号を送信する。受信側の無線通信装置は、送信側において各帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズム（例えば、ＰＩ規範やＣＭＡ規範など）でウェイトを帯域ごとに算出し、当該ウェイトを用いたアレー処理を帯域ごとに行う。受信側の無線通信装置は、アレー処理を施した受信信号に対して復調及び復号等の信号処理を行い受信の成否を判定する。

受信が成功した場合、各帯域への送信電力を維持した無線通信が無線通信装置間で行われる。受信が失敗した場合、受信側の無線通信装置は、受信が失敗したことを送信側の無線通信装置へ通知し、送信側の無線通信装置は、各帯域への送信電力の割り当てを変更して再度送信を行う。受信側の無線通信装置は、再度送信された信号における各帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムでウェイトを帯域ごとに算出し、当該ウェイトを用いたアレー処理を帯域ごとに行う。受信側の無線通信装置は、再度、アレー処理を施した受信信号に対して復調及び復号等の信号処理を行い受信の成否を判定する。送信側及び受信側の無線通信装置は、受信が成功するまで各帯域の送信電力の割り当ての変更を繰り返し行う。これにより、他の無線通信装置が送信する信号が干渉信号として受信され、干渉信号の存在する帯域及び受信電力を事前に把握できない場合であっても、干渉信号を抑圧する効果を高めることができる。

図１は、本発明に係る無線通信装置による無線通信の概要を示す図である。同図には、２組の無線通信装置（送信局Ａと受信局Ａとの組、送信局Ｂと受信局Ｂとの組）が存在し、無線通信において利用周波数帯を２つの帯域に分けて、帯域における送信電力に差を設けて信号を送信する例が示されている。図１（Ａ）に示すように、送信局Ａと受信局Ａとが通信を行い、送信局Ｂと受信局Ｂとが通信を行う。また、互いの送信信号が干渉信号として受信される。

図１（Ｂ）には送信局Ａ及び送信局Ｂの送信信号における各帯域への送信電力の割り当ての一例が示されている。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は送信電力を示している。図１（Ｂ）に示すように、送信局Ａの送信信号は、周波数ｆ_１を境に分けられた低周波数側の帯域に割り当てる送信電力を、周波数ｆ_１を境に分けられた高周波数側の帯域に割り当てる送信電力より低くしている。送信局Ｂの送信信号は、送信局Ｂの送信信号とは逆に、低周波数側の帯域に割り当てる送信電力を高周波数側の帯域に割り当てる送信電力より高くしている。

図１（Ｃ）には受信局Ａ及び受信局Ｂにおける受信信号の電力分布が示されている。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は送信電力を示している。受信局Ａ及び受信局Ｂでは、図１（Ｃ）に示すように、送信局Ａから送信された送信信号と、送信局Ｂから送信された送信信号とが重畳された信号が受信される。このとき、受信局Ａでは、送信局Ａにおける各帯域への送信電力の割り当てに応じて、ウェイトの算出に用いるブラインド型アルゴリズムを選択する。具体的には、低周波数側の帯域では送信局Ａからの送信信号における送信電力が低くなっているので受信信号において干渉信号の受信電力より低くなる（ＳＩＲ＜０）可能性が高いため、ＰＩ規範を選択する。高周波数側の帯域では送信局Ａからの送信信号における送信電力が高くなっているので受信信号において干渉信号の受信電力より高くなる（ＳＩＲ＞０）可能性が高いため、ＣＭＡ規範を選択する。

また、受信局Ｂでも、同様に、送信局Ｂにおける各帯域への送信電力の割り当てに応じて、ウェイトの算出に用いるブラインド型アルゴリズムを選択する。受信局Ｂでは、低周波数側の帯域においてＣＭＡ規範を選択し、高周波数側の帯域においてＰＩ規範を選択する。

このように、通信を行う無線通信装置の組が複数存在し、互いの送信信号が干渉信号となる場合においても、各帯域に対する送信電力の割り当てに関して異なるパターンを用いることで、受信信号における所望信号の受信電力と干渉信号の受信電力とに差を生じさせて、（ＳＩＲ＞０）におけるＣＭＡ規範の適用、及び、（ＳＩＲ＜０）におけるＰＩ規範の適用を容易にすることができる。換言すると、ＣＭＡ規範及びＰＩ規範によるウェイトの算出を適切に行うことが難しいＳＩＲ≒０となる状態を発生しにくくすることができ、受信側の無線通信装置において干渉信号を抑圧する精度を向上させることができる。

図２は、無線通信を行う無線通信装置の組が３つある場合における受信信号の概要を示す図である。ここでは、送信局Ａ、送信局Ｂ、送信局Ｃから送信された信号が伝送路中で重畳され受信局Ａ、受信局Ｂ、受信局Ｃに受信される場合を示している。なお、受信局Ａ、Ｂ、Ｃは２つのアンテナを備えているとする。図２（Ａ）は、前述の各帯域における送信電力の割り当ての変更を行う前の状態である。同図に示すように、通信において利用する周波数帯域を周波数ｆ_１及び周波数ｆ_２を境に３つの帯域（低帯域、中帯域、高帯域）に分け、送信局Ａ、Ｂ、Ｃは異なる割り当てパターンで各帯域に異なる送信電力を割り当てている。送信局Ａは高帯域、中帯域、低帯域の順に送信電力が低くなる割り当てを行い、送信局Ｂは中帯域、低帯域、高帯域の順に送信電力が低くなる割り当てを行い、送信局Ｃは低帯域、高帯域、中帯域の順に送信電力が低くなる割り当てを行っている。

図２（Ｂ）は、前述の各帯域における送信電力の割り当ての変更を行った後の状態である。送信局Ａは高帯域に高い送信電力を割り当て、中帯域に低い送信電力を割り当て、低帯域に０の送信電力を割り当てている。送信局Ｂは中帯域に高い送信電力を割り当て、低帯域に低い送信電力を割り当て、高低帯域に０の送信電力を割り当てている。送信局Ｃは低帯域に高い送信電力を割り当て、高帯域に低い送信電力を割り当て、中帯域に０の送信電力を割り当てている。このような送信電力の割り当てが行われている場合には、受信局Ａ、Ｂ、Ｃは、高い送信電力が割り当てられている帯域においてＣＭＡ規範に基づいたウェイトを用い、低い送信電力が割り当てられている帯域においてＰＩ規範に基づいたウェイトを用いることにより、干渉信号を抑圧する精度を向上させることができる。

このように、受信局においてアンテナの自由度を超える干渉信号が存在する場合には送信局が送信電力を割り当てる帯域を減少させることにより、他の受信局に対して与える干渉を減らす。これにより、他の受信局における干渉信号を互いに減らすことになり、それぞれの受信局においてアンテナの自由度を超える干渉信号が存在しない状態にすることができる。

図３は、ＯＦＤＭ変調方式（マルチキャリア）による無線通信を行う無線通信装置の組が３つある場合における受信信号の概要を示す図である。図２の場合と同様に、送信局Ａ、送信局Ｂ、送信局Ｃから送信された信号が伝送路中で重畳され受信局Ａ、受信局Ｂ、受信局Ｃに受信される場合を示している。なお、受信局Ａ、Ｂ、Ｃは２つのアンテナを備えているとする。図２に示した例では通信において利用する周波数帯域を分けていたが、ＯＦＤＭＡ変調方式などのマルチキャリアを利用する場合には、サブキャリアごとに送信電力の割り当てに差を設けるようにする。図３（Ａ）は前述の各サブキャリアにおける送信電力の割り当ての変更を行う前の状態であり、図３（Ｂ）は各サブキャリアにおける送信電力の割り当ての変更を行った後の状態である。受信局Ａ、Ｂ、Ｃは、通信相手の送信局Ａ、Ｂ、Ｃにおいて高い送信電力が割り当てられたサブキャリアにおいてはＣＭＡ規範に基づくウェイトを用いてアレー処理を行い、低い送信電力が割り当てられたサブキャリアにおいてはＰＩ規範に基づくウェイトを用いてアレー処理を行い、送信電力が割り当てられていない（０の送信電力が割り当てられている）サブキャリアにおいては処理の対処外とすることにより、干渉信号を抑圧する精度を向上させることができる。以下、本発明に係る無線通信装置の具体的な構成について説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態におけるアダプティブアレーアンテナ技術を適用した無線通信システム（無線通信方式）における無線通信装置は、図１５に示した無線通信装置１２０と同じ機能部を有している。本実施形態における無線通信装置１２０では、送信信号処理部１２６と受信信号処理部１２４との構成が図１５に示した構成と異なっている。以下、本実施形態における送信信号処理部１２６と受信信号処理部１２４との構成について説明する。

図４は、本発明に係る第１の実施形態における送信信号処理部１２６の構成例を示すブロック図である。同図に示す送信信号処理部１２６の構成は、無線通信装置１２０がシングルキャリア通信を行う場合の構成である。送信信号処理部１２６は、変調部１３１と、フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋと、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋと、信号合成部１４３とを有している。フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋ及び電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、本実施形態における無線通信装置１２０が通信において利用する周波数帯域をｋ（ｋ≧２）分割した帯域（サブチャネル）それぞれに対応して設けられている。

変調部１３１は、ＭＡＣ層処理部１２２から出力される送信データに対して、誤り訂正符号化処理を実施した後にシンボルマッピング処理を行い、所定の帯域幅の搬送波を変調する。変調部１３１は、変調により得られた送信信号を各フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋに出力する。

フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋそれぞれは、自身に対応付けられているサブチャネルの信号成分を通過させるバンドパスフィルタを用いて構成される。フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋは、変調部１３１から出力される送信信号のうち、自身に対応付けられているサブチャネルにおける成分の信号を、当該サブチャネルに対応付けられている電力割当部１４２−１〜１４２−ｋに入力する。

電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋから入力される各サブチャネルの信号に対して、サブチャネルごとに所定の電力を割り当てる。具体的には、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、入力される各サブチャネルの信号を、予め割り当てられた電力になるように増幅又は減衰させる。電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、各サブチャネルの信号を割り当てた電力にして信号合成部１４３に出力する。ｋ個のサブチャネルそれぞれに割り当てる電力は、送信側の無線通信装置１２０と受信側の無線通信装置１２０とで共有しておく。なお、ｋ個のサブチャネルそれぞれに割り当てる電力の総和を一定にするように各サブチャネルに電力を割り当てるようにしてもよい。

信号合成部１４３は、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋから出力される各サブチャネルの信号を一つの信号に合成し、合成した信号を送信信号としてアンテナ１２８に出力し、宛先局の無線通信装置１２０に向けて送信する。

図５は、本実施形態における受信信号処理部１２４の構成例を示すブロック図である。同図に示す受信信号処理部１２４の構成は、無線通信装置１２０が２つのアンテナ１２８を備え、シングルキャリア通信を行う場合の構成である。受信信号処理部１２４は、フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋと、フィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋと、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと、乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと、乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと、加算器１５４−１〜１５４−ｋと、信号合成部１６４と、復調部１５６と、アレー処理制御部１６３とを有している。

フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋと、フィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋと、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと、乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと、乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと、加算器１５４−１〜１５４−ｋとは、通信において利用する周波数帯域をｋ個に分割したサブチャネルに対応して設けられている。

フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋと、フィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋとは、無線通信装置１２０に備えられている２つのアンテナ１２８に対応して設けられている。２つのアンテナ１２８のいずれか一方のアンテナ１２８で受信された受信信号１がフィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋそれぞれに入力され、他方のアンテナ１２８で受信された受信信号２がフィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋに入力される。

フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋは、送信信号処理部１２６が有するフィルタ部１４１−１〜１４１−ｋと同様に、予め対応付けられているサブチャネルの信号成分を通過させるバンドパスフィルタを用いて構成される。フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋは、入力される受信信号１のうち、自身に対応付けられているサブチャネルにおける成分の信号を、当該サブチャネルに対応付けられている乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋに出力する。

フィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋは、フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋと同様に、入力される受信信号２のうち、自身に対応付けられているサブチャネルの成分を、当該サブチャネルに対応付けられている乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋに出力する。

アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋそれぞれは、自身に対応付けられているサブチャネルの信号を、フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋとフィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋとから入力する。アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋは、アレー処理制御部１６３に指示されるブラインド型アルゴリズムを、受信信号１及び受信信号２のサブチャネルの信号に対して適用し、受信信号１及び受信信号２に対するウェイトを算出する。アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋは、算出したウェイトであって受信信号１のサブチャネルに対するウェイトを、対応するサブチャネルの信号を入力とする乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋに出力する。また、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋは、算出したウェイトであって受信信号２のサブチャネルに対するウェイトを、対応するサブチャネルの信号を入力とする乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋに出力する。

アレー処理制御部１６３は、通信相手（送信側）の無線通信装置１２０において各サブチャネルに割り当てられる送信電力に基づいて、ウェイトの算出に用いるブラインド型アルゴリズムをアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋごとに選択する。アレー処理制御部１６３は、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋごとに選択したブラインド型アルゴリズムを用いてウェイトを算出することを指示する制御信号をアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋに出力する。ブラインド型アルゴリズムの選択では、割り当てられる送信電力が最も高い帯域にはＣＭＡ規範が選択され、割り当てられる送信電力が最も低い帯域にはＰＩ規範が選択される。他の帯域においては、予め定められた閾値以上の送信電力が割り当てられる帯域にはＣＭＡ規範が選択され、閾値未満の送信電力が割り当てられる帯域にはＰＩ規範が選択される。

なお、通信相手の無線通信装置１２０が送信する送信信号において各サブチャネルに割り当てる送信電力のパターン（組み合わせ）は共有されている。送信側の無線通信装置１２０において、いずれの割り当てパターンが選択されるかは、例えば、予め定められているか、不図示の制御回線を通じて通知される。

乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋは、自身に対応するサブチャネルの信号をフィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋから入力し、自身に対応するサブチャネルの信号に対するウェイトをアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋから入力する。乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋは、入力したサブチャネルの信号とウェイトとを乗算し、対応するサブチャネルの加算器１５４−１〜１５４−ｋに乗算結果を出力する。

乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋは、自身に対応するサブチャネルの信号をフィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋから入力し、自身に対応するサブチャネルの信号に対するウェイトをアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋから入力する。乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋは、入力したサブチャネルの信号とウェイトとを乗算し、対応するサブチャネルの加算器１５４−１〜１５４−ｋに乗算結果を出力する。

加算器１５４−１〜１５４−ｋそれぞれは、自身に対応するサブチャネルの信号を乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと、乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋとから入力する。加算器１５４−１〜１５４−ｋは、受信信号１のサブチャネルの信号と、受信信号２のサブチャネルの信号とを加算し、加算結果を信号合成部１６４に出力する。信号合成部１６４は、加算器１５４−１〜１５４−ｋから入力される加算された各サブチャネルの信号を一つの信号に合成し、合成した信号を復調部１５６に出力する。

復調部１５６は、信号合成部１６４において合成された信号に対して直交復調処理によりデマッピングされたシンボルを取り出し、取り出したシンボルに対して誤り訂正復号処理を施すことで最終的なデータ系列を取得する。復調部１５６は、取得したデータ系列をＭＡＣ層処理部１２２に出力する。

図６は、本実施形態において各サブチャネルに割り当てる電力密度を示すパターン・テーブルの一例を示す図である。同図に示すパターン・テーブルは、割り当てパターンを識別する識別番号の項目と、通信において利用する周波数帯域を分割した際の１番目の帯域からＮ番目の帯域それぞれに対応する項目との列を有している。パターン・テーブルにおいて各行は電力の割り当てパターンごとに存在する。同図に示す例では、Ｍ通りの電力割り当てパターンが示されている。なお、総送信電力が一定となるように割り当てパターンが定められている。Ｂ_ｎは通信において利用する周波数帯域を分ける際の各帯域の当該周波数帯域に占める割合を示し、Ｐ_ｎは分けた各帯域の送信電力（電力密度）の比を示している。

同図に示すパターン・テーブルでは、周波数帯域を２分割し各帯域に送信電力を割り当てるパターン（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３）、周波数帯域を３分割し各帯域に送信電力を割り当てるパターン（Ｎｏ．４〜Ｎｏ．７）、…、周波数帯域をＭ分割し各帯域に送信電力を割り当てるパターン（Ｎｏ．Ｍ）というように段階的に周波数帯域の分割数が段階的に定義されている。また、送信電力の割り当てを段階的に変化させている。なお、割り当てる送信電力が「０」であるとは、当該帯域を用いないことを示している。受信側の無線通信装置１２０において受信が失敗した場合（アレー処理を機能させることが不可能な場合）、一部の帯域の使用を制限し、サブチャネルで見た干渉数を減少させアンテナ自由度内でアレー処理を実施するようにさせる。

また、パターン・テーブルに記憶されている割り当てパターンでは、各帯域に割り当てる送信電力に差を設けて、受信側の無線通信装置１２０においてＰＩ規範又はＣＭＡ規範によるウェイトの算出が機能するようにしている。すなわち、他の無線通信装置１２０から送信される送信信号（干渉信号）が受信側の無線通信装置１２０において受信された際に、干渉信号の受信電力と所望信号の受信電力とに差が生じやすいように（ＳＩＲ＞０又はＳＩＲ＜０となるように）している。

パターン・テーブルは、例えば、送信信号処理部１２６と受信信号処理部１２４とに予め記憶させておき、送信側と受信側とで同期を取って割り当てパターンを切り替えるようにしてもよいし、送信側の無線通信装置１２０から受信側の無線通信装置１２０に制御回線などを通じて、用いる割り当てパターンを通知するようにしてもよい。

図７は、本実施形態における無線通信装置１２０が行う送信処理を示すフローチャートである。無線通信装置１２０において送信処理が開始されると、変調部１３１は、ＭＡＣ層処理部１２２においてＭＡＣ層に関する処理が施された送信データに対して、誤り訂正符号化処理を実施した後にシンボルマッピング処理をして送信信号を生成する（ステップＳ１１）。

フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋは、それぞれが対応付けられているサブチャネルの成分の信号を、変調部１３１において生成された送信信号から抽出することにより、送信信号をサブチャネルごとの信号に分割する（ステップＳ１２）。
電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、予め定められている割り当てパターン（例えば、図６のパターン・テーブルに定められている割り当てパターン）に基づいて、フィルタ部１４１−１〜１４１−ｋにおいてサブチャネルごとの信号に分割された送信信号に対して、サブチャネルごとに送信電力を割り当てる（ステップＳ１３）。

信号合成部１４３は、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋにおいてサブチャネルごとに電力が割り当てられたｋ個の信号を一つの信号に合成し（ステップＳ１４）、合成した信号に対して無線周波数へアップコンバート等の信号処理を施してアンテナ１２８から宛先局の無線通信装置１２０に向けて送信し（ステップＳ１５）、送信処理を終了させる。

図８は、本実施形態における無線通信装置１２０が行う受信処理を示すフローチャートである。無線通信装置１２０において受信処理が開始されると、アンテナ１２８において受信された信号が受信信号処理部１２４に入力され、ベースバンド周波数へダウンコンバートなどの信号処理が施された受信信号（受信信号１、受信信号２）がフィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋと、フィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋとに入力される（ステップＳ２１）。

フィルタ部１６１−１−１〜１６１−１−ｋは、それぞれが対応付けられているサブチャネルの成分の信号を、入力された受信信号１から抽出することにより、受信信号１をサブチャネルごとの信号に分割する。フィルタ部１６１−２−１〜１６１−２−ｋも同様に、それぞれが対応付けられているサブチャネルの成分の信号を、入力された受信信号２から抽出することにより、受信信号１をサブチャネルごとの信号に分割する（ステップＳ２２）。

アレー処理制御部１６３は、送信側の無線通信装置１２０が各帯域に割り当てたパターンに応じて、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋそれぞれにおいて用いるアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）を指示する。アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋは、アレー処理制御部１６３から指示されたアルゴリズムに基づいて、受信信号１のサブチャネルの信号と受信信号２のサブチャネルの信号とに対するウェイトを算出する。算出されたウェイトによるアレーアンテナ処理が乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと加算器１５４−１〜１５４−ｋとにおいて行われる（ステップＳ２３）。

信号合成部１６４は、アレーアンテナ処理が施された各サブチャネルの信号を一つの信号に合成し、合成した信号を復調部１５６に出力する（ステップＳ２４）。
復調部１５６は、信号合成部１６４において合成された信号に対して復調及び復号を施してデータ系列を取得し、取得したデータ系列をＭＡＣ層処理部１２２に出力し（ステップＳ２５）、受信処理を終了させる。

図９は、本実施形態において各サブチャネルに割り当てる送信電力を決定する動作例を示すシーケンス図である。同図に示す動作例では、送信開始時に図９（ａ）に示す干渉信号（他の無線通信装置１２０における図６の２番目の割り当てパターンの送信信号）が存在しているものとする。無線通信システムにおいて、無線通信装置１２０ａと無線通信装置１２０ｂとが通信を開始すると、送信側の無線通信装置１２０ａが図６の２番目の割り当てパターンで送信信号を送信する（ステップＳ３１）。

受信側の無線通信装置１２０ｂでは、２番目の割り当てパターンに応じて選択されたアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）に基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理が行われる。しかし、干渉信号の受信電力と、所望信号（無線通信装置１２０ａから送信された送信信号）の受信電力とに差がほとんどない（ＳＩＲ≒０）であるため、受信処理が失敗してしまう。無線通信装置１２０ｂは、受信処理の失敗を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ３２）。
送信側の無線通信装置１２０ａは、無線通信装置１２０ｂから受信処理の失敗が通知されると、割り当てパターンを３番目の割り当てパターンに切り替えて、送信信号を送信する（ステップＳ３３）。

受信側の無線通信装置１２０ｂでは、３番目の割り当てパターンに応じて選択されたアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）に基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理が行われる。この場合、干渉信号の受信電力と所望信号の受信電力とに差が生じるため（ＳＩＲ＞０、ＳＩＲ＜０；図９（ｂ））、ウェイトの算出を適切に行うことができ受信処理は成功する。無線通信装置１２０ｂは、受信処理の成功を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ３４）。
以降、無線通信装置１２０ａと無線通信装置１２０ｂとは、受信処理が成功した割り当てパターン（３番目の割り当てパターン）による各帯域への送信電力の割り当てを用いて通信を行う。

続いて、無線通信装置１２０ｂの受信信号における干渉信号の受信電力が変化した場合について説明する。干渉信号となる他の無線通信装置１２０の送信信号が増えると、ステップＳ３４において選択した割り当てパターンによる受信が行えなくなる。
受信側の無線通信装置１２０ｂは、受信処理の失敗を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ３５）。

送信側の無線通信装置１２０ａは、無線通信装置１２０ｂから受信処理の失敗が通知されると、割り当てパターンを７番目の割り当てパターンに切り替えて、送信信号を送信する（ステップＳ３６）。
受信側の無線通信装置１２０ｂでは、７番目の割り当てパターンに応じて選択されたアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）に基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理が行われる。この場合、干渉信号の受信電力と所望信号の受信電力とに差が生じるため（ＳＩＲ＞０、ＳＩＲ＜０；図９（ｃ））、ウェイトの算出を適切に行うことができ受信処理は成功する。無線通信装置１２０ｂは、受信処理の成功を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ３７）。

前述した例では、ステップＳ３６において７番目の割り当てパターンに切り替えることにより無線通信装置１２０ｂにおいて受信処理が成功するが、受信信号における干渉信号の電力分布によってはパターン・テーブルに定められている割り当てパターンを順に用いて受信処理が成功するまで割り当てパターンの変更をすることになる。

以上のように、本実施形態における無線通信システムでは、送信側の無線通信装置１２０が各サブチャネル（帯域）に割り当てる送信電力に差を設けて送信信号を送信し、受信側の無線通信装置１２０が当該割り当てに応じたブラインド型アルゴリズムに基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理を用いて受信処理を行う。受信処理が成功するまで、順に各サブチャネルへの送信電力の割り当てパターンや、通信において利用する周波数帯域の分割数及び送信電力を切り替える。これにより、受信側の無線通信装置１２０の受信信号において、他の無線通信装置１２０から送信される信号の受信電力と、所望信号の受信電力とにブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを機能させることができる差（電力比）を設けることができ、干渉抑圧効果を向上させることができる。

また、各サブチャネルにおいて、干渉信号の受信電力と所望信号の受信電力とに十分な差を設けることができても、干渉信号の送信源が無線通信装置１２０のアンテナ自由度以上である場合には、干渉信号を抑圧することが困難になる。そのため、パターン・テーブルなどにおいて予め定められている割り当てパターンには、幾つかのサブチャネルに対して０の送信電力を割り当てるパターンがあり、干渉信号の抑圧が困難なサブチャネルの利用を制限するようにしている。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態の無線通信システムではシングルキャリア通信を行う場合の無線通信装置１２０の構成を示した、第２の実施形態ではマルチキャリア伝送方式により通信を行う場合を説明する。その例として、ＯＦＤＭ、もしくはＯＦＤＭＡ変調方式によって通信を行う場合の無線通信装置１２０の構成を説明する。図１０は、第２の実施形態における送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。送信信号処理部１２６は、変調部１３１と、直列／並列変換部１３２と、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋと、ＩＤＦＴ部１３３とを有している。電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、本実施形態におけるＯＦＤＭ変調方式で用いられるｋ個のサブキャリアに対応して設けられている。

変調部１３１は、第１の実施形態と同様に、ＭＡＣ層処理部１２２から出力される送信データに対して、符号化及び変調などの信号処理を行う。変調部１３１は、信号処理を施して得られた送信信号を直列／並列変換部１３２に出力する。直列／並列変換部１３２は、入力された送信信号を各サブキャリアに対応するｋ個の信号列に変換し、それぞれの信号列を電力割当部１４２−１〜１４２−ｋに入力する。

電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、直列／並列変換部１３２から入力される信号列に対してサブキャリアごとに割り当てられた所定の電力となるように信号レベルの調整（増幅又は減衰）を行い、ＩＤＦＴ部１３３に出力する。電力割当部１４２−１〜１４２−ｋによる信号レベルの調整は、予め定められている割り当てパターンに応じて行われる。
ＩＤＦＴ部１３３は、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋから出力される信号列を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換してアンテナ１２８に出力する。

図１１は、本実施形態における受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。同図に示す受信信号処理部１２４の構成は、第１の実施形態と同様に、無線通信装置１２０が２つのアンテナ１２８を備える場合の構成である。受信信号処理部１２４は、ＤＦＴ部１５１−１及び１５１−２と、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと、乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと、乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと、加算器１５４−１〜１５４−ｋと、並列／直列変換部１５５と、復調部１５６と、アレー処理制御部１６３とを有している。

アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと、乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと、乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと、加算器１５４−１〜１５４−ｋとは、サブキャリアに対応して設けられている。
なお、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと、乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと、乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと、加算器１５４−１〜１５４−ｋと、復調部１５６とは第１の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。

ＤＦＴ部１５１−１には、無線通信装置１２０に備えられている２つのアンテナ１２８のいずれか一方のアンテナ１２８で受信された受信信号１が入力される。ＤＦＴ部１５１−２には、他方のアンテナ１２８で受信された受信信号２が入力される。ＤＦＴ部１５１−１は、入力された受信信号１を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、当該変換により得られたｋ個のサブキャリアの信号をアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋとに出力する。ＤＦＴ部１５１−２は、入力された受信信号２を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、当該変換により得られたｋ個のサブキャリアの信号をアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋと乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋとに出力する。

アレー処理制御部１６３は、通信相手（送信側）の無線通信装置１２０において各キャリアに割り当てられる送信電力に基づいて、ウェイトの算出に用いるブラインド型アルゴリズムをアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋごとに選択する。アレー処理制御部１６３は、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋごとに選択したブラインド型アルゴリズムを用いてウェイトを算出することを指示する制御信号をアダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋに出力する。ブラインド型アルゴリズムの選択は第１の実施形態と同様である。

なお、通信相手の無線通信装置１２０が送信する送信信号において各サブキャリアに割り当てる送信電力のパターン（組み合わせ）は共有されている。送信側の無線通信装置１２０において、いずれの割り当てパターンが選択されるかは、例えば、予め定められているか、不図示の制御回線を通じて通知される。

並列／直列変換部１５５には、乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと加算器１５４−１〜１５４−ｋとにおいてアレーアンテナ処理が施された各サブキャリアの信号が入力される。並列／直列変換部１５５は、各サブキャリアの信号に対して並列／直列変換を施して一つの信号列に変換して復調部１５６に出力する。

図１２は、本実施形態における無線通信装置１２０が行う送信処理を行うフローチャートである。無線通信装置１２０において送信処理が開始されると、変調部１３１は、ＭＡＣ層処理部１２２においてＭＡＣ層に関する処理が施された送信データに対して、誤り訂正符号化処理を実施した後にシンボルマッピング処理をして送信信号を生成する（ステップＳ４１）。

直列／並列変換部１３２は、変調部１３１において生成された送信信号に対して直列／並列変換を施して、各サブキャリアに対応するｋ個の信号列に変換し、それぞれの信号を電力割当部１４２−１〜１４２−ｋに入力する（ステップＳ４２）。
電力割当部１４２−１〜１４２−ｋは、直列／並列変換部１３２においてサブキャリアごとの信号列に変換された送信信号に対して、サブキャリアごとに電力を割り当てる（ステップＳ４３）。

ＩＤＦＴ部１３３は、電力割当部１４２−１〜１４２−ｋにおいてサブキャリアごとに電力が割り当てられたｋ個の信号列に対してＩＤＦＴを施して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換し（ステップＳ４４）、得られた時間領域の信号に対して無線周波数へのアップコンバートなどの信号処理を施してアンテナ１２８から宛先局の無線通信装置１２０に向けて送信し（ステップＳ４５）、送信処理を終了させる。

図１３は、本実施形態における無線通信装置１２０が行う受信処理を示すフローチャートである。無線通信装置１２０において受信処理が開始されると、アンテナ１２８において受信された信号が受信信号処理部１２４に入力され、ベースバンド周波数へダウンコンバートなどの信号処理が施された受信信号（受信信号１、受信信号２）がＤＦＴ部１５１−１及び１５１−２に入力される（ステップＳ５１）。

ＤＦＴ部１５１−１は、入力された受信信号１に対してＤＦＴを施して、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換することにより、受信信号１をサブキャリアごとの信号に変換する。ＤＦＴ部１５１−２は、同様に、入力された受信信号２に対してＤＦＴを施して、受信信号２をサブキャリアごとの信号に変換する（ステップＳ５２）。

アレー処理制御部１６３は、送信側の無線通信装置１２０が各サブキャリアに割り当てたパターンに応じて、アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋそれぞれにおいて用いるアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）を指示する。アダプティブアレー処理部１５２−１〜１５２−ｋは、アレー処理制御部１６３から指示されたアルゴリズムに基づいて、受信信号１のサブキャリアの信号と受信信号２のサブキャリアの信号とに対するウェイトを算出する。算出されたウェイトによるアレーアンテナ処理が乗算器１５３−１−１〜１５３−１−ｋと乗算器１５３−２−１〜１５３−２−ｋと加算器１５４−１〜１５４−ｋとにおいて行われる（ステップＳ５３）。

並列／直列変換部１５５は、アレーアンテナ処理が施された各サブキャリアの信号に対して並列／直列変換を施して一つの信号列に変換し、変換により得られた信号列を復調部１５６に出力する（ステップＳ５４）。
復調部１５６は、並列／直列変換部１５５において得られた信号列に対して復調及び復号を施してデータ系列を取得し、取得したデータ系列をＭＡＣ層処理部１２２に出力し（ステップＳ５５）、受信処理を終了させる。

図１４は、本実施形態において各サブキャリアに割り当てる送信電力を決定する動作例を示すシーケンス図である。同図に示す動作例では、送信開始時に図１４（ａ）に示す干渉信号（他の無線通信装置１２０から送信されるＯＦＤＭ変調方式の信号）が存在しているものとする。無線通信システムにおいて、無線通信装置１２０ａと無線通信装置１２０ｂとが通信を開始すると、送信側の無線通信装置１２０ａが予め定められた第１の割り当てパターンで送信信号を送信する（ステップＳ６１）。

受信側の無線通信装置１２０ｂでは、第１の割り当てパターンに応じて選択されたアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）に基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理が行われる。しかし、各サブキャリアにおいて、干渉信号の受信電力と所望信号（無線通信装置１２０ａから送信された送信信号）の受信電力とに差がほとんどない（ＳＩＲ≒０）であるため、受信処理が失敗してしまう。無線通信装置１２０ｂは、受信処理の失敗を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ６２）。
送信側の無線通信装置１２０ａは、無線通信装置１２０ｂから受信処理の失敗が通知されると、割り当てパターンを第２の割り当てパターンに切り替えて、送信信号を送信する（ステップＳ３３）。

受信側の無線通信装置１２０ｂでは、第２の割り当てパターンに応じて選択されたアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）に基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理が行われる。この場合、干渉信号の受信電力と所望信号の受信電力とに差が生じるため（ＳＩＲ＞０、ＳＩＲ＜０；図１４（ｂ））、ウェイトの算出を適切に行うことができ受信処理は成功する。無線通信装置１２０ｂは、受信処理の成功を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ６４）。
以降、無線通信装置１２０ａと無線通信装置１２０ｂとは、受信処理が成功した割り当てパターン（第２の割り当てパターン）による各帯域への送信電力の割り当てを用いて通信を行う。

続いて、無線通信装置１２０ｂの受信信号における干渉信号の受信電力が変化した場合について説明する。干渉信号となる他の無線通信装置１２０の送信信号が増えると、ステップＳ６４において選択した割り当てパターンによる受信が行えなくなる。
受信側の無線通信装置１２０ｂは、受信処理の失敗を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ６５）。

送信側の無線通信装置１２０ａは、無線通信装置１２０ｂから受信処理の失敗が通知されると、割り当てパターンを第３の割り当てパターンに切り替えて、送信信号を送信する（ステップＳ６６）。
受信側の無線通信装置１２０ｂでは、第３の割り当てパターンに応じて選択されたアルゴリズム（ＰＩ規範又はＣＭＡ規範）に基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理が行われる。この場合、干渉信号の受信電力と所望信号の受信電力とに差が生じるため（ＳＩＲ＞０、ＳＩＲ＜０；図１４（ｃ））、ウェイトの算出を適切に行うことができ受信処理は成功する。無線通信装置１２０ｂは、受信処理の成功を無線通信装置１２０ａに通知する（ステップＳ６７）。

前述した例では、ステップＳ６６において第３の割り当てパターンに切り替えることにより無線通信装置１２０ｂにおいて受信処理が成功するが、受信信号における干渉信号の電力分布によってはパターン・テーブルに定められている割り当てパターンを順に用いて受信処理が成功するまで割り当てパターンの変更をすることになる。

以上のように、本実施形態における無線通信システムでは、送信側の無線通信装置１２０が各サブキャリア（帯域）に割り当てる送信電力に差を設けて送信信号を送信し、受信側の無線通信装置１２０が当該割り当てに応じたブラインド型アルゴリズムに基づいたウェイトによるアレーアンテナ処理を用いて受信処理を行う。受信処理が成功するまで、順に各サブキャリアへの送信電力の割り当てパターンや、通信において利用する周波数帯域の分割数及び送信電力を切り替える。これにより、受信側の無線通信装置１２０の受信信号において、他の無線通信装置１２０から送信される信号の受信電力と、所望信号の受信電力とにブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを機能させることができる差（電力比）を設けることができ、干渉抑圧効果を向上させることができる。

以上の実施形態の説明において、アダプティブアレーアルゴリズムとしてＰＩ及びＣＭＡを中心に説明したが、これらに限定されることはなく、割り当てた送信電力に応じて動作領域となるアダプティブアレー規範であれば、いかなるアルゴリズムを適用してよい。例えば、ＳＩＲ＞０となる周波数帯域においてはＭＭＳＥを適用することとしてもよい。また、ＭＭＳＥを適用している無線通信システムにおいて、ＳＩＲ≒０となるような状況である場合に、上述した実施形態のように、送信側において帯域ごとに送信電力に差を設けてＳＩＲ＞０及びＳＩＲ＜０となる状況として、ＭＭＳＥを適用した受信を行ったり、上述の受信処理をしたりしてもよい。

上述した実施形態における無線通信装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、受信処理の失敗の通知に代えて、送信側の無線通信装置が送信信号を送信してから、所定時間以内に送信信号に対する応答がない場合には受信処理の失敗と見なして、割り当てパターンを切り替えるようにしてもよい。

アダプティブアレーアルゴリズムの動作領域を拡張し、干渉抑圧効果を向上させることが不可欠な用途に適用できる。

１２０、１２０ａ、１２０ｂ…無線通信装置
１２１…データ入出力部
１２２…ＭＡＣ層処理部
１２３…通信制御部
１２４…受信信号処理部
１２６…送信信号処理部
１２７…スイッチ
１２８…アンテナ
１３１…変調部
１３２…直列／並列変換部
１３３…ＩＤＦＴ部
１４１−１、１４１−ｋ…フィルタ部
１４２−１、１４２−ｋ…電力割当部
１４３…信号合成部
１５１、１５１−１、１５１−２…ＤＦＴ部
１５２、１５２−１、１５２−ｋ…アダプティブアレー処理部
１５３、１５３−１−１、１５３−１−ｋ、１５３−２−１、１５３−２−ｋ…乗算器
１５４、１５４−１、１５４−ｋ…加算器
１５５…並列／直列変換部
１５６…復調部
１６１−１−１、１６１−１−ｋ、１６１−２−１、１６１−２−ｋ…フィルタ部
１６３…アレー処理制御部
１６４…信号合成部

Claims (6)

1. 第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とが無線通信を行う無線通信方式において、
   前記第１の無線通信装置は、
   無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力を割り当てた信号を送信する送信手段、を備え、
   前記第２の無線通信装置は、
   前記送信手段が送信した信号を複数のアンテナを用いて受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割手段と、
   前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出手段と、
   前記ウェイト算出手段が算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成手段と、
   前記信号合成手段が出力する信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定手段と、
   前記受信判定手段の判定結果を前記第１の無線通信装置に送信する応答手段と、
   を備え、
   前記送信手段は、
   前記判定結果が正しく受信できなかったことを示す場合、前記第２の無線通信装置において正しく受信できるまで、前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力を変更して送信信号を送信する
   ことを特徴とする無線通信方式。
2. 請求項１に記載の無線通信方式において、
   前記送信手段が前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力を示す割り当てパターンは複数予め定められており、
   前記送信手段は、複数の割り当てパターンを順に用いて、送信信号を送信する
   ことを特徴とする無線通信方式。
3. 請求項１又は請求項２に記載の無線通信方式において、
   前記ウェイト算出手段は、
   割り当てられる送信電力が予め定められた閾値以上の帯域と、割り当てら得る送信電力が予め定められた閾値未満の帯域とにおいて異なるアダプティブアレーアルゴリズムを用いてウェイトを算出する
   ことを特徴とする無線通信方式。
4. 無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力が割り当てられた送信信号を複数のアンテナを用いて受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割手段と、
   前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出手段と、
   前記ウェイト算出手段が算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成手段と、
   前記信号合成手段が出力する信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定手段と、
   前記受信判定手段の判定結果に基づいて、前記送信信号の送信元に前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力の変更要求を送信する応答手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。
5. 第１の無線通信装置と第２の無線通信装置とが無線通信を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、
   前記第１の無線通信装置が、無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力を割り当てた信号を送信する第１の送信ステップと、
   前記第２の無線通信装置が、前記第１の無線通信装置から送信された信号を複数のアンテナを用いて受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにおいて受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割ステップと、
   前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出ステップと、
   前記ウェイト算出ステップが算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成ステップと、
   前記信号合成ステップにおいて出力される信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定ステップと、
   前記受信判定ステップにおける判定結果を前記第１の無線通信装置に送信する応答ステップと、
   前記第１の無線通信装置が、前記判定結果が正しく受信できなかったことを示す場合、前記第２の無線通信装置において正しく受信できるまで、前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力を変更して送信信号を送信する第２の送信ステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。
6. 無線通信装置における無線通信方法であって、
   無線通信に用いる周波数帯域を分けた複数の帯域ごとに異なる送信電力が割り当てられた送信信号を複数のアンテナを用いて受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにおいて受信した受信信号を前記複数の帯域の信号に分ける周波数帯域分割ステップと、
   前記複数の帯域に割り当てられた送信電力に応じたアダプティブアレーアルゴリズムにて前記複数の帯域ごとに前記アンテナそれぞれに対応するウェイトを算出するウェイト算出ステップと、
   前記ウェイト算出ステップにおいて算出したウェイトを用いて前記アンテナそれぞれに対応する受信信号を前記帯域ごとに重み付け合成し、重み付け合成した前記帯域ごとの信号を一つの信号に合成して出力する信号合成ステップと、
   前記信号合成ステップにおいて出力された信号を復調復号し、正しく受信できたか否か判定する受信判定ステップと、
   前記受信判定ステップにおける判定結果に基づいて、前記送信信号の送信元に前記複数の帯域ごとに割り当てる送信電力の変更要求を送信する応答ステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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