JP6066420B2 - 無線通信方式、無線通信装置及び無線通信方法 - Google Patents

無線通信方式、無線通信装置及び無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、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、さら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）などがある。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、これはタイミング検出が正確に成されていることが前提として必要であり、所望信号よりもレベルの大きい干渉信号が到来する場合にはタイミングを検出できず、正確に動作しない恐れがある。したがって、未知の干渉を抑圧するという観点からは、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２２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１２７と、アンテナ１２８とを備えている。なお、図２２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、さら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２３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、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）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２４は、無線通信装置１２０がＯＦＤＭ変調方式又はＯＦＤＭＡ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２５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またはＯＦＤＭＡ変調方式を用いて説明する。図２６は、無線通信装置１２０がＯＦＤＭ変調方式又はＯＦＤＭＡ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２５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かまわない。このように、いかなる方法を用いて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２５及び図２６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において、ＭＭＳＥやＰＩ、ＣＭＡなどのアダプティブアレーアルゴリズムを用いることにより、到来する干渉信号を予測できない状況においても、無線通信システムにおい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は干渉信号も低包絡線性を有しているものであれば大きい信号を捕捉し、それよりも小さい信号を干渉として抑圧する性質を有する。そのため、一般的には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を確実に得られないという問題がある。
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。
本発明は、チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置を備える無線通信方式であって、信号送信を行う前記無線通信装置は、変調処理後の送信信号を複数の帯域に分割する第１の帯域分割手段と、分割した前記帯域の送信信号それぞれに電力を割り当てる際に、前記帯域のうちのある帯域において送信信号を受信した無線通信装置における信号対干渉電力比を０ｄＢより小さくし、かつ前記帯域のうちの前記ある帯域ではない帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより大きくするように電力を割り当てる電力割り当て手段と、電力割り当て後の各帯域の送信信号を合成して送信する送信手段とを備え、信号受信を行う前記無線通信装置は、信号送信を行う前記無線通信装置から送信された信号を受信信号として受信する受信手段と、前記受信信号を複数の帯域に分割する第２の帯域分割手段と、分割した前記帯域の受信信号それぞれに対してアレーアンテナ処理を行う際に、各帯域に割り当てた電力の高低に対応し、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより小さい場合にはパワーインバージョンアルゴリズムあるいは固有ベクトルビームスペース法を、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより大きい場合には定包絡線アルゴリズムあるいは最小平均二乗誤差アルゴリズムを適用したアレーアンテナ処理を行うアレー処理手段と、前記アレーアンテナ処理後の各帯域の受信信号を合成し、復調処理を行う復調手段とを備えることを特徴とする。
本発明は、送信側の前記無線通信装置は、受信側の前記無線通信装置における受信が失敗したことを検知した場合、前記帯域のそれぞれで所望信号の受信電力と干渉信号の受信電力との間に前記干渉信号を前記アダプティブアレーアルゴリズムで抑圧するために必要な差ができるように、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより小さい場合には送信電力を低く、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより大きい場合には送信電力を高くするように前記帯域間において前記電力の割り当てを行うことを特徴とする。
本発明は、前記無線通信装置は、受信時に算出したウェイトを送信時に用いて前記電力の割り当てを行うことを特徴とする。
本発明は、前記無線通信装置は、受信時に行うアレーアンテナ処理におけるウェイト算出処理において、所定の帯域における前記ウェイトを選択し、選択した前記ウェイトを用いて選択しなかった帯域の前記ウェイトを補間処理によって算出することを特徴とする。
本発明は、前記無線通信装置は、互いに異なる帯域の選択パターンが複数あり、それぞれの前記選択パターンについて、前記補間処理を行って前記アレーアンテナ処理を行う際に、受信品質のよい帯域のアレーアンテナ処理の前記ウェイトを適用して前記アレーアンテナ処理を行うことを特徴とする。
本発明は、前記無線通信装置は、シングルキャリア通信を用いて通信を行うことを特徴とする。
本発明は、前記無線通信装置は、マルチキャリア伝送方式を用いて通信を行うことを特徴とする。
本発明は、チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置であって、変調処理後の送信信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、分割した前記帯域の送信信号それぞれに電力を割り当てる際に前記帯域間において割り当てる電力に高低差が付くように電力を割り当てる電力割り当て手段と、電力割り当て後の各帯域の送信信号を合成して送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
本発明は、チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置であって、送信側の無線通信装置において複数に分割された帯域のうちのある帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより小さくし、かつ前記帯域のうちの前記ある帯域ではない帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより大きくするように電力を割り当てられて送信された信号を受信信号として受信する受信手段と、前記受信信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、分割した前記帯域の受信信号それぞれに対してアレーアンテナ処理を行う際に、各帯域に割り当てた電力の高低に対応し、前記信号対干渉電力比が０より小さい場合にはパワーインバージョンアルゴリズムあるいは固有ベクトルビームスペース法を、前記信号対干渉電力比が０より大きい場合には定包絡線アルゴリズムあるいは最小平均二乗誤差アルゴリズムを適用したアレーアンテナ処理を行うアレー処理手段と、前記アレーアンテナ処理後の各帯域の受信信号を合成し、復調処理を行う復調手段とを備えることを特徴とする。
本発明は、受信時に行うアレーアンテナ処理におけるウェイト算出処理において、所定の帯域における前記ウェイトを選択し、選択した前記ウェイトを用いて選択しなかった帯域の前記ウェイトを補間処理によって算出する補間手段をさらに備えることを特徴とする。
本発明は、互いに異なる帯域の選択パターンが複数あり、それぞれの前記選択パターンについて、前記補間処理を行って前記アレーアンテナ処理を行う際に、受信品質のよい帯域のアレーアンテナ処理の前記ウェイトを用いて前記アレーアンテナ処理を行う最適化手段をさらに備えることを特徴とする。
本発明は、チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置を備える無線通信方式における無線通信方法であって、変調処理後の送信信号を複数の帯域に分割する第１の帯域分割ステップと、分割した前記帯域の送信信号それぞれに電力を割り当てる際に、前記帯域のうちのある帯域において送信信号を受信した無線通信装置における信号対干渉電力比を０ｄＢより小さくし、かつ前記帯域のうちの前記ある帯域ではない帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより大きくするように電力を割り当てる電力割り当てステップと、電力割り当て後の各帯域の送信信号を合成して送信する送信ステップと、送信された信号を受信信号として受信する受信ステップと、前記受信信号を複数の帯域に分割する第２の帯域分割ステップと、分割した前記帯域の受信信号それぞれに対してアレーアンテナ処理を行う際に、各帯域に割り当てた電力の高低に対応し、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより小さい場合にはパワーインバージョンアルゴリズムあるいは固有ベクトルビームスペース法を、前記信号対干渉電力比がｄＢ０より大きい場合には定包絡線アルゴリズムあるいは最小平均二乗誤差アルゴリズムを適用したアレーアンテナ処理を行うアレー処理ステップと、前記アレーアンテナ処理後の各帯域の受信信号を合成し、復調処理を行う復調ステップとを有することを特徴とする。
本発明は、受信時に行うアレーアンテナ処理におけるウェイト算出処理において、所定の帯域における前記ウェイトを選択し、選択した前記ウェイトを用いて選択しなかった帯域の前記ウェイトを補間処理によって算出する補間ステップをさらに有することを特徴とする。
本発明は、互いに異なる帯域の選択パターンが複数あり、それぞれの前記選択パターンについて、前記補間処理を行って前記アレーアンテナ処理を行う際に、受信品質のよい帯域のアレーアンテナ処理の前記ウェイトを用いて前記アレーアンテナ処理を行う最適化ステップをさらに有することを特徴とする。
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周波数軸上において電力密度に高低差を設けて送信を行い、受信側では、帯域ごとに異なるＳＩＲに応じたアダプティブアレー処理によるウェイトを適用することにより、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という効果が得られる。また、受信時に行うアレー処理のウェイト算出処理において、補間処理によってウェイトを算出するようにしたため、干渉抑圧効果の高いウェイトを用いて補間を行うことにより干渉抑圧効果を全帯域において高め、さらには演算負荷を低減することができるという効果も得られる。
本発明の第１実施形態による送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。 第１実施形態による受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。 図１に示す送信信号処理部１２６の送信動作と図２に示す受信信号処理部１２４の受信動作を示すフローチャートである。 帯域及び電力密度の割り当ての一例を示す図である。 送信側の無線通信装置１２０ａと受信側の無線通信装置１２０ｂの制御シーケンスを示すシーケンス図である。 第２実施形態による送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。 第２実施形態による受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。 図６に示す送信信号処理部１２６の送信動作と図７に示す受信信号処理部１２４の受信動作を示すフローチャートである。 送信側の無線通信装置１２０ａと受信側の無線通信装置１２０ｂの制御シーケンスを示すシーケンス図である。 第３実施形態おける無線通信システムの構成を示すブロック図である。 図１０に示す送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。 図１１に示す送信信号処理部１２６の送信動作を示すフローチャートである。 第４実施形態による送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。 図１３に示す送信信号処理部１２６の送信動作を示すフローチャートである。 第５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。 第５実施形態における送信動作と受信動作を示すフローチャートである。 帯域及び電力密度の割り当ての一例を示す図である。 第６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。 第６実施形態における送信動作と受信動作を示すフローチャートである。 第７実施形態における送信動作と受信動作を示すフローチャートである。 第８実施形態における送信動作と受信動作を示すフローチャートである。 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変調方式又はＯＦＤＭＡ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変調方式又はＯＦＤＭＡ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。
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。同実施形態おける無線通信システムの構成は、図２２に示す構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第１実施形態による無線通信システムは、シングルキャリアによる通信を行う。同実施形態による無線通信システムが、従来の無線通信システムと異なる点は、送信信号処理部１２６と受信信号処理部１２４の構成が異なる点である。図１は、同実施形態による送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。この図において、従来の無線通信システムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。また、図２２に示す無線通信装置１２０ａ及び無線通信装置１２０ｂは２本のアンテナを備えた場合を例として説明しているが、３本以上のアンテナを備えていても同様に本発明は実施可能である。
図１において、符号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ことにより、符号化処理及び１次変調を行う変調部である。符号１３４は、変調部１３１が出力する送信信号をサブチャネルに分割するフィルタである。フィルタ１３４は、サブチャネルの数と同数だけ備えられる。符号１３５は、各フィルタが出力するサブチャネルの送信信号それぞれに対して異なる電力を割り当てる電力割り当て部である。電力割り当て部１３５は、フィルタ１３４の数と同数だけ備えられる。符号１３６は、各電力割り当て部１３５から出力する電力割り当て後の送信信号を合成することにより、分割したスペクトルを再合成する信号合成部である。
次に、図２を参照して、第１実施形態による受信信号処理部１２４の構成を説明する。図２は、受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。図２において、符号１５７は、アンテナ１２８を介して受信した受信信号１、２のそれぞれについてサブチャネル毎の信号に分割するフィルタである。フィルタ１５７は、１つの受信信号毎に、サブチャネルの数と同数だけ備えられている。ここでは、２つの受信信号の例を示したが、３以上の受信信号の場合は、受信信号の数と同数の同様な構成を受信信号処理部１２４内に備えることになる。
符号１５８は、サブチャネル毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示するアレー処理制御部である。アダプティブアレー処理部１５２は、サブチャネルの数と同数だけ備えられ、各サブチャネルの２つの受信信号それぞれに対してウェイトを算出し、乗算器１５３によってウェイトを乗算することによってアレー処理を施す。そして、加算器１５４によりサブチャネル毎に受信信号１と受信信号２とが加算されて出力する。符号１５９は、加算器１５４のそれぞれから出力する受信信号を合成することにより、分割したスペクトルを再合成するとともに、各サブチャネルの電力均一化処理を行う信号合成部である。信号合成部１５９の出力は復調部１５６によって復調される。
なお、特に明記はしていないが、受信信号処理部１２４の前段、もしくはフィルタ部１５７の前段においては対域外の周波数成分を除去するためのフィルタ処理や、受信した無線周波数（ＲＦ）信号を中心周波数（ＩＦ）帯の信号に変換する処理、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理などが実施され、続いてフィルタ部１５７〜信号合成部１５９までのアダプティブアレー処理が実施される。復調部１５６においては、干渉が抑圧された信号に対してタイミング検出処理等が実施され、ベースバンド信号への変換処理の後に復調処理が実施される。ＣＭＡやＰＩのようなブラインド型のアダプティブアレーアルゴリズムを用いる場合には、当該アレー処理により事前に干渉信号を抑圧することで、より精度の高い所望信号が得られるため、タイミング検出処理を正確に行い、続く復調処理を実施することが可能となる。
もしくは、前記のタイミング検出処理やベースバンド信号への変換処理を、Ａ／Ｄ変換処理の後段、フィルタ部１５７の前段に実施し、アダプティブアレー処理をベースバンド信号に対して実施する構成としてもよい。アダプティブアレーアルゴリズムとしてＭＭＳＥのような、送受において既知であるトレーニング信号を必要とするものを用いる場合には、アレー処理の前に受信信号におけるトレーニング信号部分が必要となるため、事前にタイミング検出及びトレーニング信号の抽出処理が必要となる。
次に、図３を参照して、送受信動作を説明する。図３は、図１に示す送信信号処理部１２６の送信動作と図２に示す受信信号処理部１２４の受信動作を示すフローチャートである。まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を各フィルタ１３４へ出力する（ステップＳ１）。フィルタ１３４のそれぞれは、送信信号をサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ２）。
次に、電力割り当て部１３５のそれぞれは、フィルタ１３４から出力するサブチャネル毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ３）。これを受けて、信号合成部１３６は、電力割り当て部１３５のそれぞれから出力する電力割り当て後の送信信号を合成することにより、分割した信号を合成して出力する（ステップＳ４）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ５）。
次に、受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８を介して、送信信号を受信する（ステップＳ１１）。フィルタ１５７のそれぞれは、２本のアンテナ１２８で受信した受信信号１、２のそれぞれについてサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ１２）。アレー処理制御部１５８は、サブチャネル毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
これを受けて、アダプティブアレー処理部１５２のそれぞれは、フィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行いウェイトを決定し、決定したウェイトを乗算器１５３によってフィルタ１５７から出力する受信信号に乗算する（ステップＳ１３）。そして、加算器１５４は、サブチャネル毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、信号合成部１５９は、加算器１５４から出力する信号を合成することにより、分割した信号を電力密度が均一となるよう処理を行いながら再び合成して出力する（ステップＳ１４）。最後に、復調部１５６は、信号合成部１５９から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１５）。
ここで、図４を参照して、図３に示す帯域ごとに電力を割り当てる処理について説明する。図４は、帯域及び電力密度の割り当ての一例を示す図である。帯域及び電力密度の割り当ては、割り当てパターンＮｏ．毎に、各帯域１〜帯域Ｎの帯域ＢＮと電力密度ＰＮの関係が予め定義されて、送信信号処理部１２６内に記憶されている。例えば、割り当てパターンＮｏ．が（１）の場合、帯域１には、帯域Ｂ１＝０．５、電力密度Ｐ１＝１が割り当てられ、帯域２には、帯域Ｂ２＝０．５、電力密度Ｐ２＝１が割り当てられる。このとき、帯域Ｂｎ、電力密度Ｐｎは、ΣＮ ｎ−１Ｂｎ＝１、ΣＮ ｎ−１ＰｎＢｎ＝１を満たす。図４に示す例では、割り当てパターン（１）〜（Ｍ）を示したが、予め定義しておくパターンの数は任意である。
次に、図５を参照して、帯域及び電力密度の割り当て制御動作を説明する。図５は、送信側の無線通信装置１２０ａと受信側の無線通信装置１２０ｂの制御シーケンスを示すシーケンス図である。図５の説明において、送信側の無線通信装置１２０ａを送信側と称し、受信側の無線通信装置１２０ｂを受信側と称する。まず、送信側は、割り当てパターン（２）で受信側に対して送信する（ステップＳ２１）。ここで送信される割り当てパターン（２）の送信は、図５（ａ）に示すように、周波数ｆ１〜ｆ２では、電力密度が小さくなるように、周波数ｆ２〜ｆ３では電力密度が大きくなるように送信する。これを受けて、受信側では、割り当てパターン（２）で受信処理を行い、周波数ｆ１〜ｆ２ではＰＩを、周波数ｆ２〜ｆ３ではＣＭＡを適用する。このとき、図５（ａ）には明記していないが、周波数選択性により干渉信号のレベルが周波数軸において変動することにより、所望信号と干渉信号に明確な差がない、すなわちＳＩＲがほぼ０となった場合、ＰＩ及びＣＭＡは適切に動作することができず、受信に失敗することになる。受信側は、受信に失敗すると、送信側に対して受信失敗を通知する（ステップＳ２２）。
受信失敗の通知を検知（受信側からＮＡＣＫ受信もしくはタイムアウト発生）すると、送信側は、異なる電力割り当てパターンを変更して再度送信を行う。送信側は、割り当てパターンを（３）に変更して再度送信を行う（ステップＳ２３）。ここで送信される割り当てパターン（３）の送信は、図５（ｂ）に示すように、周波数ｆ１〜ｆ２では、割り当てパターン（２）よりさらに電力密度が小さくなるように、周波数ｆ２〜ｆ３では割り当てパターン（２）よりさらに電力密度が大きくなるように送信する。これにより、所望信号と干渉信号に明確な差ができると、ＰＩ及びＣＭＡがそれぞれ適切に動作するようになる。これを受けて、受信側では割り当てパターン（３）で受信処理を行うことにより、受信が成功する。
なお、受信側は、受信結果に応じて受信側から送信側へ最適な割り当てパターンを指定するようにしてもよい。すなわち、受信側から割り当てパターン（４）で送信するように通知し、これを受けて、送信側は、割り当てパターン（４）で送信を行うと同時に、当該割り当てパターンに適したアレー処理を適用する。
このように、送信側は、帯域をＮ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、周波数軸上において電力密度に大きな高低差を設けることにより、受信側ではＳＩＲ＞０，ＳＩＲ＜０となる帯域を得ることができるようになる。これにより、受信側では、ＳＩＲ＜０となる周波数ｆ１〜ｆ２の帯域ではＰＩを適用することができるようになる。また、ＳＩＲ＞０となる周波数ｆ２〜ｆ３の帯域ではＣＭＡを適用することができるようになる。したがって、干渉抑圧効果を十分に得ることができるようになる。ここで、アダプティブアレーアルゴリズムの例としてブラインド型アルゴリズムであるＣＭＡ及びＰＩを挙げたが、これに限定されることなく、いかなるアダプティブアレーアルゴリズムも適用可能である。例えば、ＰＩと同様の特徴を持つアルゴリズムとして、固有ベクトルビームスペース法（Eigenvector Beamspace Adaptive Array；ＥＢＡＡ）も適用可能である。また、ＣＭＡに代えてＭＭＳＥを用いてもよい。また、ある帯域の受信信号に複数のアダプティブアレーアルゴリズムを適用してもよい。以下の各実施形態においても同様である。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。第２実施形態おける無線通信システムの構成についても図２２に示す構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第２実施形態による無線通信システムは、マルチキャリア伝送を用いて通信を行う。その一例として、ＯＦＤＭ変調方式又はＯＦＤＭＡ変調方式を用いて通信を行う場合を説明する。同実施形態による無線通信システムが、従来の無線通信システムと異なる点は、送信信号処理部１２６と受信信号処理部１２４の構成が異なる点である。図６は、同実施形態による送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。この図において、従来の無線通信システムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。図６に示す送信信号処理部１２６は、直列／並列変換部１３２とＩＤＦＴ部１３３との間にサブキャリア毎に異なる電力を割り当てる電力割り当て部１３５をサブキャリアの数と同数だけ備えている。
図６において、符号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変調部である。符号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出力する直列／並列変換部である。符号１３５は、直列／並列変換部１３２から出力する複数のシンボルのそれぞれに対して、異なる電力を割り当てる電力割り当て部である。符号１３３は、各電力割り当て部１３５から出力する電力割り当て後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ＩＤＦＴ部である。
次に、図７を参照して、第２実施形態による受信信号処理部１２４の構成を説明する。図７は、受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。この図において、従来の無線通信システムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。図７に示す受信信号処理部１２４が図２６に示す受信信号処理部１２４と異なる点は、アレー処理制御部１５８が設けられている点である。図７に示す受信信号処理部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とを備えている。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。アレー処理制御部１５８は、サブキャリア毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
なお、特に明記はしていないが、受信信号処理部１２４の前段、もしくはＤＦＴ部１５１の前段においては対域外の周波数成分を除去するためのフィルタ処理や、受信した無線周波数（ＲＦ）信号を中心周波数（ＩＦ）帯の信号に変換する処理、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理などが実施され、続いてＤＦＴ部１５１〜並列／直列変換部１５５までのアダプティブアレー処理が実施される。復調部１５６においては、干渉が抑圧された信号に対してタイミング検出処理等が実施され、ベースバンド信号への変換処理の後に復調処理が実施される。ＣＭＡやＰＩのようなブラインド型のアダプティブアレーアルゴリズムを用いる場合には、当該アレー処理により事前に干渉信号を抑圧することで、より精度の高い所望信号が得られるため、タイミング検出処理を正確に行い、続く復調処理を実施することが可能となる。
もしくは、前記のタイミング検出処理やベースバンド信号への変換処理を、Ａ／Ｄ変換処理の後段、ＤＦＴ部１５１の前段に実施し、アダプティブアレー処理をベースバンド信号に対して実施する構成としてもよい。アダプティブアレーアルゴリズムとしてＭＭＳＥのような、送受において既知であるトレーニング信号を必要とするものを用いる場合には、アレー処理の前に受信信号におけるトレーニング信号部分が必要となるため、事前にタイミング検出及びトレーニング信号の抽出処理が必要となる。
次に、図８を参照して、送受信動作を説明する。図８は、図６に示す送信信号処理部１２６の送信動作と図７に示す受信信号処理部１２４の受信動作を示すフローチャートである。まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を直列／並列変換部１３２へ出力する（ステップＳ３１）。直列／並列変換部１３２は、送信信号を直列から並列へ変換処理することによりサブキャリアの帯域に分割して出力する（ステップＳ３２）。電力割り当て部１３５のそれぞれは、直列／並列変換部１３２から出力するサブキャリア毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ３３）。これを受けて、ＩＤＦＴ部１３３は、電力割り当て部１３５のそれぞれから出力する電力割り当て後の送信信号に対してＩＤＦＴ処理を実行して出力する（ステップＳ２４）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ３５）。
次に、受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８を介して、送信信号を受信する（ステップＳ４１）。ＤＦＴ部１５１のそれぞれは、２本のアンテナ１２８で受信した受信信号１、２のそれぞれについてＤＦＴ処理を行うことによりサブキャリアの帯域に分割して出力する（ステップＳ４２）。アレー処理制御部１５８は、サブキャリア毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
これを受けて、アダプティブアレー処理部１５２のそれぞれは、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行いウェイトを決定し、決定したウェイトを乗算器１５３によってＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に乗算する（ステップＳ４３）。そして、加算器１５４は、サブチャネル毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、並列／直列変換部１５５は、加算器１５４のそれぞれから出力する信号に対して並列／直列変換を行うことにより、信号を所定の順序にて出力する（ステップＳ４４）。最後に、復調部１５６は、並列／直列変換部１５５から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ４５）。
次に、図９を参照して、帯域及び電力密度の割り当て制御動作を説明する。図９は、送信側の無線通信装置１２０ａと受信側の無線通信装置１２０ｂの制御シーケンスを示すシーケンス図である。図９の説明において、送信側の無線通信装置１２０ａを送信側と称し、受信側の無線通信装置１２０ｂを受信側と称する。
なお、送信側の送信信号処理部１２６内には、図４に示すように、割り当てパターンＮｏ．毎に、各帯域１〜帯域Ｎの帯域ＢＮと電力密度ＰＮの関係が予め定義されて記憶されている。ここで言う帯域とは、所定の電力密度を割り当てるサブキャリアのセット（サブチャネル）と見做し、そのサブキャリア番号は任意に設定してよい。
まず、送信側は、割り当てパターン（２）で受信側に対して送信する（ステップＳ５１）。ここで送信される割り当てパターン（２）の送信は、図９（ａ）に示す割り当てパターンで送信する。これを受けて、受信側では、割り当てパターン（２）で受信処理を行う。このとき、受信側は、受信に失敗すると、送信側に対して受信失敗を通知する（ステップＳ５２）。
受信失敗の通知を検知すると、送信側は、異なる電力割り当てパターンを変更して再度送信を行う。送信側は、割り当てパターンを（３）に変更して再度送信を行う（ステップＳ２３）。ここで送信される割り当てパターン（３）の送信は、図５（ｂ）に示すように、割り当てパターン（２）に比べて、電力密度が小さい帯域はさらに電力密度が小さくなるように、電力密度が大きい帯域は電力密度がさらに大きくなるように送信する。これにより、所望信号と干渉信号に明確な差ができると、ＰＩ及びＣＭＡがそれぞれ適切に動作するようになる。これを受けて、受信側では割り当てパターン（３）で受信処理を行うことにより、受信が成功する。
なお、受信側は、受信結果に応じて受信側から送信側へ最適な割り当てパターンを指定するようにしてもよい。すなわち、受信側から割り当てパターン（５）で送信するように通知し、これを受けて、送信側は、割り当てパターン（５）で送信を行うと同時に、当該割り当てパターンに適したアレー処理を適用する。
このように、送信側は、帯域をＮ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ＳＩＲ＞０，ＳＩＲ＜０となる帯域を得ることができるようになる。これにより、受信側では、ＳＩＲ＜０となる帯域ではＰＩを適用することができるようになる。また、ＳＩＲ＞０となる帯域ではＣＭＡを適用することができるようになる。したがって、干渉抑圧効果を十分に得ることができるようになる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。第３実施形態による無線通信システムは、シングルキャリアによる通信を行う。図１０は、同実施形態おける無線通信システムの構成を示すブロック図である。この図において、図２２に示す無線通信システムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１０に示す無線通信システムが、図２２に示す無線通信システムと異なる点は、新たにウェイト管理部１２５が設けられている点と、送信信号処理部１２６の構成が異なる点である。ウェイト管理部１２５は、受信時に算出したウェイトを送信時に用いることで干渉源への与干渉を抑圧する。
次に、図１１を参照して、図１０に示す送信信号処理部１２６の構成を説明する。図１１は、図１０に示す送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。図１１において、符号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ことにより、符号化処理及び１次変調を行う変調部である。符号１３４は、変調部１３１が出力する送信信号をサブチャネルに分割するフィルタである。フィルタ１３４は、サブチャネルの数と同数だけ備えられる。
符号１３５は、フィルタ１３４が出力するサブチャネルの送信信号それぞれに対して異なる電力を割り当てる電力割り当て部である。電力割り当て部１３５は、フィルタ１３４の数と同数だけ備えられる。符号１３７は、各フィルタ１３４がそれぞれ出力するサブチャネルの送信信号に対して、ウェイト管理部１２５から指示されたウェイトを乗算する乗算器である。乗算器１３７は、フィルタ１３４の数及び送信信号の出力系統数と同数だけ備えられる。ウェイト管理部１２５は、受信信号処理部１２４において受信時に算出したウェイトを入力し、このウェイトを乗算器１３７に乗算させる。符号１３６は、各加算器１３８から出力する電力割り当て後の送信信号を合成することにより、分割したスペクトルを再合成する信号合成部である。信号合成部１３６は、送信信号の系統数と同数だけ備えられる。
次に、図１２を参照して、送信動作を説明する。図１２は、図１１に示す送信信号処理部１２６の送信動作を示すフローチャートである。まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を各フィルタ１３４へ出力する（ステップＳ６１）。フィルタ１３４のそれぞれは、送信信号をサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ６２）。続いて、電力割り当て部１３５は、フィルタ１３４のそれぞれから出力するサブチャネル毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ６３）。乗算器１３７のそれぞれは、各電力割り当て部１３５から出力する送信信号に対して、ウェイト管理部１２５から指示されたウェイトを乗算して出力する（ステップＳ６４）。
これを受けて、各信号合成部１３６は、乗算器１３７のそれぞれから出力するウェイト乗算後の送信信号を合成することにより、分割した信号を合成して出力する（ステップＳ６５）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ６６）。
一般に、アンテナ１２８と、受信信号処理部１２６及び送信信号処理部１２４との間は異なる回路を通過するため、受信時に算出したウェイトと、送信時に用いるべきウェイトは異なる場合がある。これは、主に受信信号が経由するローノイズアンプ（ＬＮＡ）や送信信号が経由するハイパワーアンプ（ＨＰＡ）など、装置における位相特性に起因しており、事前にこれらの位相回転を補正するキャリブレーション処理を実施し、上記の送信信号処理を実施してもよい。または、前記位相回転情報を取得・保存しておき、送信ウェイトに当該位相回転の補正値を適用し、送信信号に乗算する処理としてもよい。なお、受信動作は、第１実施形態における受信動作と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
このように、ＳＩＲ＜０となる周波数の帯域ではＰＩを適用することができるようになるとともに、ＳＩＲ＞０となる周波数の帯域ではＣＭＡを適用することができるようになり、干渉源に対する干渉抑圧効果を十分に得ることができるようになる。さらに、受信時に算出したウェイトを送信時に用いるようにしたため、同干渉源への与干渉を抑圧することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。第４実施形態おける無線通信システムの構成は、図１０に示す構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第４実施形態による無線通信システムは、マルチキャリア伝送によって通信を行う。その一例として、ＯＦＤＭ変調方式又はＯＦＤＭＡ変調方式を用いて通信を行う場合を説明する。第４実施形態による無線通信システムが、第２の無線通信システムと異なる点は、送信信号処理部１２６の構成が異なる点である。
図１３は、第４実施形態による送信信号処理部１２６の構成を示すブロック図である。図１３において、符号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う変調部である。符号１３２は、変調部１３１のそれぞれ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出力する直列／並列変換部である。符号１３５は、直列／並列変換部１３２から出力する各サブキャリアの送信信号シンボルのそれぞれに対して、異なる電力を割り当てる電力割り当て部である。符号１３７は、電力割り当て部１３５それぞれから出力するシンボルのそれぞれに対してウェイト管理部１２５から指示されたウェイトを乗算する乗算器である。乗算器１３７は、直列／並列変換部１３２それぞれから出力されるサブキャリア数及び送信信号の出力系統数と同数だけ備えられる。
ウェイト管理部１２５は、受信信号処理部１２４において受信時に算出したウェイトを入力し、このウェイトを乗算器１３７に乗算させる。符号１３３は、各乗算器１３７から出力する電力割り当て後のシンボル列に対して送信系統ごとに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ＩＤＦＴ部である。
次に、図１４を参照して、送信動作を説明する。図１４は、図１３に示す送信信号処理部１２６の送信動作を示すフローチャートである。まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を直列／並列変換部１３２へ出力する（ステップＳ７１）。直列／並列変換部１３２は、送信データの送信信号について直列から並列へ変換処理することによりサブキャリアごとの信号として出力する（ステップＳ７２）。電力割り当て部１３５のそれぞれは、直列／並列変換部１３２から出力するサブキャリア毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ７３）。乗算器１３７のそれぞれは、電力割り当て部１３５から出力するサブキャリア毎の送信信号に対して、ウェイト管理部１２５から指示されたウェイトを乗算して出力する（ステップＳ７４）。
これを受けて、各ＩＤＦＴ部１３３は、乗算器１３７のそれぞれから出力するウェイト乗算後の送信信号に対してＩＤＦＴ処理を実行して出力する（ステップＳ７５）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ７６）。
一般に、アンテナ１２８と、受信信号処理部１２６及び送信信号処理部１２４との間は異なる回路を通過するため、受信時に算出したウェイトと、送信時に用いるべきウェイトは異なる場合がある。これは、主に受信信号が経由するローノイズアンプ（ＬＮＡ）や送信信号が経由するハイパワーアンプ（ＨＰＡ）など、装置における位相特性に起因しており、事前にこれらの位相回転を補正するキャリブレーション処理を実施し、上記の送信信号処理を実施してもよい。または、前記位相回転情報を取得・保存しておき、送信ウェイトに当該位相回転の補正値を適用し、送信信号に乗算する処理としてもよい。なお、受信動作は、第２実施形態における受信動作と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
このように、ＳＩＲ＜０となる周波数の帯域ではＰＩを適用することができるようになるとともに、ＳＩＲ＞０となる周波数の帯域ではＣＭＡを適用することができるようになり、干渉源に対する干渉抑圧効果を十分に得ることができるようになる。さらに、受信時に算出したウェイトを送信時に用いるようにしたため、同干渉源への与干渉を抑圧することができる。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。同実施形態おける無線通信システムの構成は、図２２に示す構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第５実施形態による無線通信システムは、シングルキャリアによる通信を行う。第５実施形態による送信信号処理部１２６の構成は、図１に示す構成（第１実施形態）と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第５実施形態よる無線通信システムが、第１実施形態による無線通信システムと異なる点は、受信信号処理部１２４の構成が異なる点である。図１５は、同実施形態による受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。図１５に示す受信信号処理部１２４の構成は、図２に示す受信信号処理部１２４と似ているが、図１５に示す受信信号処理部１２４は、アレーウェイト補間処理部１６０が新たに設けられている。図１５において、図２に示す受信信号処理部１２４と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。
図１５において、符号１５７は、アンテナ１２８を介して受信した受信信号１、２のそれぞれについてサブチャネル毎の信号に分割するフィルタである。フィルタ１５７は、１つの受信信号毎に、サブチャネルの数と同数だけ備えられている。ここでは、２つの受信信号の例を示したが、３以上の受信信号の場合は、受信信号の数と同数の同様な構成を受信信号処理部１２４内に備えることになる。
符号１５８は、サブチャネル毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示するアレー処理制御部である。アダプティブアレー処理部１５２は、サブチャネルの数と同数だけ備えられ、各サブチャネルの２つの受信信号それぞれに対してウェイトを算出する。アレーウェイト補間処理部１６０は、任意の帯域（例えば、ＣＭＡを適用した帯域のみ）におけるアレー処理のウェイトを選択し、それらを用いて選択しなかった帯域のウェイトを補間処理によって生成する。これによって、よりアレー処理効果の高いウェイトを、選択しなかった帯域においても高精度で算出することができる。また、選択しない帯域のアレー処理を省略し、演算負荷を低減することができる。
乗算器１５３は、アレーウェイト補間処理部１６０から出力するウェイトをフィルタ１５７の出力に乗算することによってアレー処理を施す。そして、加算器１５４によりサブチャネル毎に受信信号１と受信信号２とが加算されて出力される。符号１５９は、加算器１５４のそれぞれから出力する受信信号を合成することにより、分割したスペクトルを再合成するとともに、各サブチャネルの電力均一化処理を行う信号合成部である。信号合成部１５９の出力は復調部１５６によって復調される。
次に、図１６を参照して、送受信動作を説明する。図１６は、図１に示す送信信号処理部１２６の送信動作と図２に示す受信信号処理部１２４の受信動作を示すフローチャートである。まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を各フィルタ１３４へ出力する（ステップＳ８１）。フィルタ１３４のそれぞれは、送信信号をサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ８２）。
次に、電力割り当て部１３５のそれぞれは、フィルタ１３４から出力するサブチャネル毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ８３）。これを受けて、信号合成部１３６は、電力割り当て部１３５のそれぞれから出力する電力割り当て後の送信信号を合成することにより、分割した信号を合成して出力する（ステップＳ８４）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ８５）。
次に、受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８を介して、送信信号を受信する（ステップＳ９１）。フィルタ１５７のそれぞれは、２本のアンテナ１２８で受信した受信信号１、２のそれぞれについてサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ９２）。アレー処理制御部１５８は、サブチャネル毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
これを受けて、第１の帯域（帯域１）に対してアダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、フィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ９３１）。また、第２の帯域（帯域２）に対してアダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、フィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ９３２）。また、同様に、第Ｎの帯域（帯域Ｎ）に対してアダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、フィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ９３３）。
次に、アレーウェイト補間処理部１６０は、任意の帯域のウェイトを用いて他の帯域のウェイトの補間を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ９４）。乗算器１５３はフィルタ１５７から出力する受信信号に第１の帯域のウェイトを乗算する（ステップＳ９５１）。また、乗算器１５３はフィルタ１５７から出力する受信信号に第２の帯域のウェイトを乗算する（ステップＳ９５２）。また、乗算器１５３はフィルタ１５７から出力する受信信号に第Ｎの帯域のウェイトを乗算する（ステップＳ９５３）。
次に、加算器１５４のそれぞれは、サブチャネル毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、信号合成部１５９は、加算器１５４から出力する信号を合成することにより、分割した信号を電力密度が均一となるよう処理を行いながら再び合成して出力する（ステップＳ９６）。続いて、復調部１５６は、信号合成部１５９から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ９７）。
ここで、図１７を参照して、図１６に示す帯域ごとに電力を割り当てる処理について説明する。図１７は、帯域及び電力密度の割り当ての一例を示す図である。帯域及び電力密度の割り当ては、割り当てパターンＮｏ．毎に、各帯域１〜帯域Ｎの帯域ＢＮと電力密度ＰＮの関係が予め定義されて、送信信号処理部１２６内に記憶されている。例えば、割り当てパターンＮｏ．が（１）の場合、帯域１には、帯域Ｂ１＝０．５、電力密度Ｐ１＝１が割り当てられ、帯域２には、帯域Ｂ２＝０．５、電力密度Ｐ２＝１が割り当てられる。このとき、帯域Ｂｎ、電力密度Ｐｎは、ΣＮ ｎ−１Ｂｎ＝１、ΣＮ ｎ−１ＰｎＢｎ＝１を満たす。図１７に示す例では、割り当てパターン（１）〜（Ｍ）を示したが、予め定義しておくパターンの数は任意である。
なお、帯域及び電力密度の割り当て制御動作については、図５に示す制御動作を同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
このように、送信側は、帯域をＮ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、周波数軸上において電力密度に大きな高低差を設けることにより、受信側ではＳＩＲ＞０，ＳＩＲ＜０となる帯域を得ることができるようになる。これにより、受信側では、ＳＩＲ＜０となる周波数ｆ１〜ｆ２の帯域ではＰＩを適用することができるようになる。また、ＳＩＲ＞０となる周波数ｆ２〜ｆ３の帯域ではＣＭＡを適用することができるようになる。したがって、干渉抑圧効果を十分に得ることができるようになる。また、アレーウェイト補間処理部１６０が、任意の帯域（例えば、ＣＭＡを適用した帯域のみ）におけるアレー処理のウェイトを選択し、それらを用いて選択しなかった帯域のウェイトを補間処理によって生成することによって、よりアレー処理効果の高いウェイトを、選択しなかった帯域においても高精度で算出することができる。また、選択しない帯域を事前に定め、当該帯域アレー処理を省略することとしてもよい（Ｓ９３１〜Ｓ９３３のいずれかの処理を省略）。これにより、演算負荷を低減することができる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。同実施形態おける無線通信システムの構成は、図２２に示す構成と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第６実施形態による無線通信システムは、マルチキャリア伝送を用いて通信を行う。その一例として、ＯＦＤＭ変調方式又はＯＦＤＭＡ変調方式を用いて通信を行う場合を説明する。第６実施形態による送信信号処理部１２６の構成は、図６に示す構成（第２実施形態）と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第６実施形態よる無線通信システムが、第２実施形態による無線通信システムと異なる点は、受信信号処理部１２４の構成が異なる点である。図１８は、同実施形態による受信信号処理部１２４の構成を示すブロック図である。図１８に示す受信信号処理部１２４の構成は、図７に示す受信信号処理部１２４と似ているが、図１８に示す受信信号処理部１２４は、アレーウェイト補間処理部１６０が新たに設けられている。図１８において、図７に示す受信信号処理部１２４と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を簡単に行う。
図１８に示す受信信号処理部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とを備えている。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。アレー処理制御部１５８は、サブキャリア毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。アレーウェイト補間処理部１６０は、任意のサブキャリア（例えば、ＣＭＡを適用したサブキャリアのみ）におけるアレー処理のウェイトを選択し、それらを用いて選択しなかったサブキャリアのウェイトを補間処理によって生成する。これによって、よりアレー処理効果の高いウェイトを、選択しなかったサブキャリアにおいても高精度で算出することができる。また、選択しないサブキャリアのアレー処理を省略し、演算負荷を低減することができる。
次に、図１９を参照して、送受信動作を説明する。図１９は、図６に示す送信信号処理部１２６の送信動作と図１８に示す受信信号処理部１２４の受信動作を示すフローチャートである。まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を直列／並列変換部１３２へ出力する（ステップＳ１０１）。直列／並列変換部１３２は、送信信号を直列から並列へ変換処理することによりサブキャリアの帯域に分割して出力する（ステップＳ１０２）。電力割り当て部１３５のそれぞれは、直列／並列変換部１３２から出力するサブキャリア毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ１０３）。これを受けて、ＩＤＦＴ部１３３は、電力割り当て部１３５のそれぞれから出力する電力割り当て後の送信信号に対してＩＤＦＴ処理を実行して出力する（ステップＳ１０４）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ１０５）。
次に、受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８を介して、送信信号を受信する（ステップＳ１１１）。ＤＦＴ部１５１のそれぞれは、２本のアンテナ１２８で受信した受信信号１、２のそれぞれについてＤＦＴ処理を行うことによりサブキャリアの帯域に分割して出力する（ステップＳ１１２）。アレー処理制御部１５８は、サブキャリア毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
これを受けて、第１のサブキャリア（帯域１）に対してアダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１１３１）。また、第２のサブキャリア（帯域２）に対してアダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１１３２）。また、同様に、第Ｎのサブキャリア（帯域Ｎ）に対してアダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１１３３）。
次に、アレーウェイト補間処理部１６０は、任意の帯域のウェイトを用いて他の帯域のウェイトの補間を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１１４）。乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に帯域１（第１のサブキャリア）のウェイトを適用して乗算する（ステップＳ１１５１）。また、乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に帯域２（第２のサブキャリア）のウェイトを適用して乗算する（ステップＳ１１５２）。また、乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に帯域Ｎ（第Ｎのサブキャリア）のウェイトを適用して乗算する（ステップＳ１１５３）。
そして、加算器１５４は、サブキャリア毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、並列／直列変換部１５５は、加算器１５４のそれぞれから出力する信号に対して並列／直列変換を行うことにより、信号を所定の順序にて出力する（ステップＳ１１６）。続いて、復調部１５６は、並列／直列変換部１５５から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１１７）。
なお、帯域及び電力密度の割り当て制御動作については、図９に示す制御動作を同様であるためここでは詳細な説明を省略する。
このように、送信側は、帯域をＮ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ＳＩＲ＞０，ＳＩＲ＜０となる帯域を得ることができるようになる。これにより、受信側では、ＳＩＲ＜０となる帯域ではＰＩを適用することができるようになる。また、ＳＩＲ＞０となる帯域ではＣＭＡを適用することができるようになる。したがって、干渉抑圧効果を十分に得ることができるようになる。また、アレーウェイト補間処理部１６０が、任意のサブキャリア（例えば、ＣＭＡを適用したサブキャリアのみ）におけるアレー処理のウェイトを選択し、それらを用いて選択しなかったサブキャリアのウェイトを補間処理によって生成することによって、よりアレー処理効果の高いウェイトを、選択しなかったサブキャリアにおいても高精度で算出することができる。また、選択しないサブキャリアを事前に定め、当該サブキャリアのアレー処理を省略することとしてもよい（Ｓ１１３１〜Ｓ１１３３のいずれかの処理を省略）。これにより、演算負荷を低減することができる。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。同実施形態おける装置構成は、シングルキャリアによる第５実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第７実施形態が第５実施形態と異なる点は、図１６に示す送受信動作を、図２０に示す処理動作とした点である。図２０は、第７実施形態による送受信動作を示すフローチャートである。図２０を参照して、第７実施形態による送受信動作を説明する。
まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を各フィルタ１３４へ出力する（ステップＳ１２１）。フィルタ１３４のそれぞれは、送信信号をサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ１２２）。
次に、電力割り当て部１３５のそれぞれは、フィルタ１３４から出力するサブチャネル毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ１２３）。これを受けて、信号合成部１３６は、電力割り当て部１３５のそれぞれから出力する電力割り当て後の送信信号を合成することにより、分割した信号を合成して出力する（ステップＳ１２４）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ１２５）。
図２０に示す受信信号処理は、図１６に示す処理動作と異なり、互いに異なる帯域の選択パターンのセットを用意（例えば、ＣＭＡを適用した帯域のセット、ＰＩを適用した帯域のセット）し、それらを個別に補間処理、ウェイト適用、復調して、最も受信品質の良いものを選択するものである。これにより、よりアレー処理による干渉抑圧効果の高いウェイトを、選択しなかった帯域においても高精度で算出することができる。
受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８を介して、送信信号を受信する（ステップＳ１３１）。フィルタ１５７のそれぞれは、２本のアンテナ１２８で受信した受信信号１、２のそれぞれについてサブチャネルの帯域に分割して出力する（ステップＳ１３２）。アレー処理制御部１５８は、サブチャネル毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
これを受けて、アダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、帯域毎にフィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１３３１）。続いて、アレーウェイト補間処理部１６０は、選択帯域（セット１）のウェイトを用いて補間処理を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１３４１）。乗算器１５３はフィルタ１５７から出力する受信信号に補間後のウェイトを乗算する（ステップＳ１３５１）。ステップＳ１３３１、Ｓ１３４１、Ｓ１３５１の処理は、図１６に示すステップＳ９３１、Ｓ９３２、Ｓ９３３、Ｓ９４、Ｓ９５１、Ｓ９５２、Ｓ９５３の処理に相当する。そして、加算器１５４のそれぞれは、サブチャネル毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、信号合成部１５９は、加算器１５４から出力する信号を合成することにより、分割した信号を電力密度が均一となるよう処理を行いながら再び合成して出力する（ステップＳ１３６１）。続いて、復調部１５６は、信号合成部１５９から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１３７１）。
次に、アダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、帯域毎にフィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１３３２）。続いて、アレーウェイト補間処理部１６０は、選択帯域（セット２）のウェイトを用いて補間処理を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１３４２）。乗算器１５３はフィルタ１５７から出力する受信信号に第１の帯域のウェイトを乗算する（ステップＳ１３５２）。ステップＳ１３３２、Ｓ１３４２、Ｓ１３５２の処理は、図１６に示すステップＳ９３１、Ｓ９３２、Ｓ９３３、Ｓ９４、Ｓ９５１、Ｓ９５２、Ｓ９５３を全て行う処理に相当する。そして、加算器１５４のそれぞれは、サブチャネル毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、信号合成部１５９は、加算器１５４から出力する信号を合成することにより、分割した信号を電力密度が均一となるよう処理を行いながら再び合成して出力する（ステップＳ１３６２）。続いて、復調部１５６は、信号合成部１５９から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１３７２）。
次に、アダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、帯域毎にフィルタ１５７から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１３３３）。続いて、アレーウェイト補間処理部１６０は、選択帯域（セットＭ）のウェイトを用いて補間処理を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１３４３）。乗算器１５３はフィルタ１５７から出力する受信信号に第１の帯域のウェイトを乗算する（ステップＳ１３５３）。ステップＳ１３３３、Ｓ１３４３、Ｓ１３５３の処理は、図１６に示すステップＳ９３１、Ｓ９３２、Ｓ９３３、Ｓ９４、Ｓ９５１、Ｓ９５２、Ｓ９５３を全て行う処理に相当する。そして、加算器１５４のそれぞれは、サブチャネル毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、信号合成部１５９は、加算器１５４から出力する信号を合成することにより、分割した信号を電力密度が均一となるよう処理を行いながら再び合成して出力する（ステップＳ１３６３）。続いて、復調部１５６は、信号合成部１５９から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１３７３）。
最後に、復調部１５６は、Ｍセット分の補間処理を行って得られた信号のうち、最も受信品質の良い信号を選択して出力する。
このように、互いに異なる帯域の選択パターンを用意（例えば、ＣＭＡを適用した帯域のセット、ＰＩを適用した帯域のセット）し、それらを個別に補間処理、ウェイト適用、復調を行い、最も受信品質の良いものを選択することにより、よりアレー処理による干渉抑圧効果の高いウェイトを、選択しなかった帯域においても高精度で算出することができる。
＜第８実施形態＞
次に、本発明の第８実施形態による無線通信装置を備える無線通信システム（無線通信方式）を説明する。同実施形態おける装置構成は、ＯＦＤＭ（Ａ）による第６実施形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。第８実施形態が第６実施形態と異なる点は、図１９に示す送受信動作を、図２１に示す処理動作とした点である。図２１は、第８実施形態による送受信動作を示すフローチャートである。図２１を参照して、第８実施形態による送受信動作を説明する。
まず、変調部１３１は、送信データに対して符号化・変調処理を行って、送信信号を直列／並列変換部１３２へ出力する（ステップＳ１４１）。直列／並列変換部１３２は、送信信号を直列から並列へ変換処理することによりサブキャリアの帯域に分割して出力する（ステップＳ１４２）。電力割り当て部１３５のそれぞれは、直列／並列変換部１３２から出力するサブキャリア毎の送信信号に対して電力を割り当てて出力する（ステップＳ１４０３）。これを受けて、ＩＤＦＴ部１３３は、電力割り当て部１３５のそれぞれから出力する電力割り当て後の送信信号に対してＩＤＦＴ処理を実行して出力する（ステップＳ１４４）。そして、送信信号処理部１２６は、アンテナ１２８を介して送信処理を行う（ステップＳ１４５）。
図２１に示す受信信号処理は、図１９に示す処理動作と異なり、互いに異なる帯域の選択パターンのセットを用意（例えば、ＣＭＡを適用した帯域のセット、ＰＩを適用した帯域のセット）し、それらを個別に補間処理、ウェイト適用、復調して、最も受信品質の良いものを選択するものである。これにより、よりアレー処理による干渉抑圧効果の高いウェイトを、選択しなかった帯域においても高精度で算出することができる。特に、周波数選択性のある環境では、サブキャリアごとのＳＩＲは異なるため、よりアレー処理効果の高いサブキャリアのセットを選択することができれば、全体的な補間精度も高めることができる。
受信信号処理部１２４は、アンテナ１２８を介して、送信信号を受信する（ステップＳ１５１）。ＤＦＴ部１５１のそれぞれは、２本のアンテナ１２８で受信した受信信号１、２のそれぞれについてＤＦＴ処理を行うことによりサブキャリアの帯域に分割して出力する（ステップＳ１５２）。アレー処理制御部１５８は、サブキャリア毎に適用するアレー処理を選択し、アダプティブアレー処理部１５２それぞれに対して選択したアレー処理の実行を指示する。
これを受けて、アダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、サブキャリア毎に、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１５３１）。続いて、アレーウェイト補間処理部１６０は、選択サブキャリア（セット１）のウェイトを用いて補間処理を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１５４１）。乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に補間後のウェイトを適用して乗算する（ステップＳ１５５１）。ステップＳ１５３１、Ｓ１５４１、Ｓ１５５１の処理は、図１９に示すステップＳ１１３１、Ｓ１１３２、Ｓ１１３３、Ｓ１１４、Ｓ１１５１、Ｓ１１５２、Ｓ１１５３の処理に相当する。そして、加算器１５４は、サブキャリア毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、並列／直列変換部１５５は、加算器１５４のそれぞれから出力する信号に対して並列／直列変換を行うことにより、信号を所定の順序にて出力する（ステップＳ１５６１）。続いて、復調部１５６は、並列／直列変換部１５５から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１５７１）。
次に、アダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、サブキャリア毎に、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１５３２）。続いて、アレーウェイト補間処理部１６０は、選択サブキャリア（セット２）のウェイトを用いて補間処理を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１５４２）。乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に補間後のウェイトを適用して乗算する（ステップＳ１５５２）。ステップＳ１５３２、Ｓ１５４２、Ｓ１５５２の処理は、図１９に示すステップＳ１１３１、Ｓ１１３２、Ｓ１１３３、Ｓ１１４、Ｓ１１５１、Ｓ１１５２、Ｓ１１５３の処理に相当する。そして、加算器１５４は、サブキャリア毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、並列／直列変換部１５５は、加算器１５４のそれぞれから出力する信号に対して並列／直列変換を行うことにより、信号を所定の順序にて出力する（ステップＳ１５６２）。続いて、復調部１５６は、並列／直列変換部１５５から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１５７２）。
次に、アダプティブアレー処理を行うアダプティブアレー処理部１５２は、サブキャリア毎に、ＤＦＴ部１５１から出力する受信信号を入力し、アレー処理制御部１５８の指示に基づきアレー処理を行うためのウェイトを算出し、算出したウェイトをアレーウェイト補間処理部１６０へ出力する（ステップＳ１５３３）。続いて、アレーウェイト補間処理部１６０は、選択サブキャリア（セットＭ）のウェイトを用いて補間処理を行って乗算器１５３のそれぞれに出力する（ステップＳ１５４３）。乗算器１５３はＤＦＴ部１５１から出力する受信信号に補間後のウェイトを適用して乗算する（ステップＳ１５５３）。ステップＳ１５３３、Ｓ１５４３、Ｓ１５５３の処理は、図１９に示すステップＳ１１３１、Ｓ１１３２、Ｓ１１３３、Ｓ１１４、Ｓ１１５１、Ｓ１１５２、Ｓ１１５３の処理に相当する。そして、加算器１５４は、サブキャリア毎に２つの受信信号を加算して出力する。これを受けて、並列／直列変換部１５５は、加算器１５４のそれぞれから出力する信号に対して並列／直列変換を行うことにより、信号を所定の順序にて出力する（ステップＳ１５６３）。続いて、復調部１５６は、並列／直列変換部１５５から出力する受信信号を入力し、復調処理と復号処理を行う（ステップＳ１５７３）。
最後に、復調部１５６は、Ｍセット分の補間処理を行って得られた信号のうち、最も受信品質の良い信号を選択して出力する。
このように、互いに異なる帯域の選択パターンのセットを用意（例えば、ＣＭＡを適用した帯域のセット、ＰＩを適用した帯域のセット）し、それらを個別に補間処理、ウェイト適用、復調して、最も受信品質の良いものを選択することにより、よりアレー処理による干渉抑圧効果の高いウェイトを、選択しなかった帯域においても高精度で算出することができる。特に、周波数選択性のある環境では、サブキャリアごとのＳＩＲは異なるため、よりアレー処理効果の高いサブキャリアのセットを選択することができれば、全体的な補間精度も高めることができる。
以上説明したように、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ることにより周波数軸上において電力密度に高低差を設けて送信を行い、受信側では、帯域ごとに異なるＳＩＲに応じたアダプティブアレー処理によりウェイトを適用することにより、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。
また、すべてのサブチャネル（サブキャリア）に対して電力割当に応じたアダプティブアレーのウェイト値を算出すると、サブチャネル（サブキャリア）によってはアレー処理による干渉抑圧効果が不十分である可能性がある。また、ウェイト算出処理の演算負荷が大きくなる。そこで、送信側において、サブチャネル（サブキャリア）に分割した送信信号に対して異なる電力を割り当てたものを送信し、受信側において、サブチャネル（サブキャリア）に分割した受信信号に対して、選択した任意の帯域に対しては、その帯域におけるＳＩＲ値に基づき両アルゴリズム（例えばＰＩまたはＣＭＡアルゴリズム）を使い分けて重み付けを生成し、選択しなかった帯域に対しては、選択した任意の帯域の重み付けから補間して生成するようにした。これにより、ＳＩＲ値の条件に関わらず、干渉抑圧効果の高い最適な重み付けを生成することができるとともに、補間を行うことでウェイト算出処理の演算負荷を低減することができる。
前述した実施形態における無線通信装置１２０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。さらに「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良く、さら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、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。
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。
１２４・・・受信信号処理部、１２５・・・ウェイト管理部、１２６・・・送信信号処理部、１３１・・・変調部、１３２・・・直列／並列変換部、１３３・・・ＩＤＦＴ部、１３４・・・フィルタ、１３５・・・電力割り当て部、１３６・・・信号合成部、１５１・・・ＤＦＴ部、１５２・・・アダプティブアレー処理部、１５３・・・乗算器、１５４・・・加算器、１５５・・・並列／直列変換部、１５６・・・復調部、１５７・・・フィルタ、１５８・・・アレー処理制御部、１５９・・・信号合成部、１６０・・・アレーウェイト補間処理部

Claims (13)

  1. チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置を備える無線通信方式であって、
    信号送信を行う前記無線通信装置は、
    変調処理後の送信信号を複数の帯域に分割する第１の帯域分割手段と、
    分割した前記帯域の送信信号それぞれに電力を割り当てる際に、前記帯域のうちのある帯域において送信信号を受信した無線通信装置における信号対干渉電力比を０ｄＢより小さくし、かつ前記帯域のうちの前記ある帯域ではない帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより大きくするように電力を割り当てる電力割り当て手段と、
    電力割り当て後の各帯域の送信信号を合成して送信する送信手段とを備え、
    信号受信を行う前記無線通信装置は、
    信号送信を行う前記無線通信装置から送信された信号を受信信号として受信する受信手段と、
    前記受信信号を複数の帯域に分割する第２の帯域分割手段と、
    分割した前記帯域の受信信号それぞれに対してアレーアンテナ処理を行う際に、各帯域に割り当てた電力の高低に対応し、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより小さい場合にはパワーインバージョンアルゴリズムあるいは固有ベクトルビームスペース法を、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより大きい場合には定包絡線アルゴリズムあるいは最小平均二乗誤差アルゴリズムを適用したアレーアンテナ処理を行うアレー処理手段と、
    前記アレーアンテナ処理後の各帯域の受信信号を合成し、復調処理を行う復調手段とを備える
    ことを特徴とする無線通信方式。
  2. 送信側の前記無線通信装置は、受信側の前記無線通信装置における受信が失敗したことを検知した場合、前記帯域のそれぞれで所望信号の受信電力と干渉信号の受信電力との間に前記干渉信号を前記アダプティブアレーアルゴリズムで抑圧するために必要な差ができるように、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより小さい場合には送信電力を低く、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより大きい場合には送信電力を高くするように前記帯域間において前記電力の割り当てを行うことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方式。
  3. 前記無線通信装置は、受信時に算出したウェイトを送信時に用いて前記電力の割り当てを行うことを特徴とする請求項２に記載の無線通信方式。
  4. 前記無線通信装置は、受信時に行うアレーアンテナ処理におけるウェイト算出処理において、所定の帯域におけるウェイトを選択し、選択した前記ウェイトを用いて選択しなかった帯域の前記ウェイトを補間処理によって算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線通信方式。
  5. 前記無線通信装置は、互いに異なる帯域の選択パターンが複数あり、それぞれの前記選択パターンについて、前記補間処理を行って前記アレーアンテナ処理を行う際に、受信品質のよい帯域のアレーアンテナ処理の前記ウェイトを用いて前記アレーアンテナ処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の無線通信方式。
  6. 前記無線通信装置は、シングルキャリア通信を用いて通信を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信方式。
  7. 前記無線通信装置は、マルチキャリア伝送方式を用いて通信を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の無線通信方式。
  8. チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置であって、
    送信側の無線通信装置において複数に分割された帯域のうちのある帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより小さくし、かつ前記帯域のうちの前記ある帯域ではない帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより大きくするように電力を割り当てられて送信された信号を受信信号として受信する受信手段と、
    前記受信信号を複数の帯域に分割する帯域分割手段と、
    分割した前記帯域の受信信号それぞれに対してアレーアンテナ処理を行う際に、各帯域に割り当てた電力の高低に対応し、前記信号対干渉電力比が０より小さい場合にはパワーインバージョンアルゴリズムあるいは固有ベクトルビームスペース法を、前記信号対干渉電力比が０より大きい場合には定包絡線アルゴリズムあるいは最小平均二乗誤差アルゴリズムを適用したアレーアンテナ処理を行うアレー処理手段と、
    前記アレーアンテナ処理後の各帯域の受信信号を合成し、復調処理を行う復調手段とを備える
    ことを特徴とする無線通信装置。
  9. 受信時に行うアレーアンテナ処理におけるウェイト算出処理において、所定の帯域におけるウェイトを選択し、選択した前記ウェイトを用いて選択しなかった帯域の前記ウェイトを補間処理によって算出する補間手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
  10. 互いに異なる帯域の選択パターンが複数あり、それぞれの前記選択パターンについて、前記補間処理を行って前記アレーアンテナ処理を行う際に、受信品質のよい帯域のアレーアンテナ処理の前記ウェイトを用いて前記アレーアンテナ処理を行う最適化手段をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
  11. チャネル干渉に対処するためにアダプティブアレーアンテナを適用した無線通信装置を備える無線通信方式における無線通信方法であって、
    変調処理後の送信信号を複数の帯域に分割する第１の帯域分割ステップと、
    分割した前記帯域の送信信号それぞれに電力を割り当てる際に、前記帯域のうちのある帯域において送信信号を受信した無線通信装置における信号対干渉電力比を０ｄＢより小さくし、かつ前記帯域のうちの前記ある帯域ではない帯域において信号対干渉電力比を０ｄＢより大きくするように電力を割り当てる電力割り当てステップと、
    電力割り当て後の各帯域の送信信号を合成して送信する送信ステップと、
    送信された信号を受信信号として受信する受信ステップと、
    前記受信信号を複数の帯域に分割する第２の帯域分割ステップと、
    分割した前記帯域の受信信号それぞれに対してアレーアンテナ処理を行う際に、各帯域に割り当てた電力の高低に対応し、前記信号対干渉電力比が０ｄＢより小さい場合にはパワーインバージョンアルゴリズムあるいは固有ベクトルビームスペース法を、前記信号対干渉電力比がｄＢ０より大きい場合には定包絡線アルゴリズムあるいは最小平均二乗誤差アルゴリズムを適用したアレーアンテナ処理を行うアレー処理ステップと、
    前記アレーアンテナ処理後の各帯域の受信信号を合成し、復調処理を行う復調ステップと
    を有することを特徴とする無線通信方法。
  12. 受信時に行うアレーアンテナ処理におけるウェイト算出処理において、所定の帯域におけるウェイトを選択し、選択した前記ウェイトを用いて選択しなかった帯域の前記ウェイトを補間処理によって算出する補間ステップをさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の無線通信方法。
  13. 互いに異なる帯域の選択パターンが複数あり、それぞれの前記選択パターンについて、前記補間処理を行って前記アレーアンテナ処理を行う際に、受信品質のよい帯域のアレーアンテナ処理の前記ウェイトを用いて前記アレーアンテナ処理を行う最適化ステップをさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信方法。
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