JP7127374B2 - 無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム - Google Patents

無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラム Download PDF

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Description

本開示は、無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラムに関する。
多数の素子が独立した送受信機を有するアンテナから複数の無線端末に向けて一斉送信するＭＵ－ＭＩＭＯ（Multi User-Multi Input Multi Output）又はＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ機能が知られている。当該機能では、デジタルビームフォーミング（ＢＦ：Digital Beamforming）機能により、デジタルベースバンド（ＤＢＢ：Digital Baseband）領域において複数の無線端末に向けられた空間多重信号が複数レイヤ（Layer）重畳される。また、ＭＵ－ＭＩＭＯ機能又はＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯ機能を具備したアクティブアンテナシステム（ＡＡＳ：Active Antenna System）が知られている。
ＡＡＳの送信系では、送信ＡＭＰ（Amplifier）前段の送信回路部でＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等のサブキャリア伝送に基づく周波数領域信号は、ＩＦＦＴ（inverse fast Fourier transform）処理が実行される。ＩＦＦＴ処理により、周波数領域信号は、時間領域信号に変換される。また、ＡＡＳの送信系では、高ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）の振幅分布を有する送信信号が送信ＡＭＰを通過する際に生じる過入力によるＡＭＰデバイスの破壊や消費電力増大化を防ぐため、ＣＦＲ（Crest Factor Reduction）機能を有する。
ＣＦＲ機能は、ＤＰＤ（Digital Pre-Distortion）非線形歪補償機能搭載時はＡＭＰ出力でのハードクリッピング（Hard Clipping）及び完全飽和による過度のスペクトラム（Spectrum）拡散を防止するために具備される。換言すると、ＣＦＲ機能により、ＤＰＤ補償能力を超える非線形歪起因のスペクトラム拡散が発生することを防止する。ＣＦＲ機能は、送信デジタルベースバンド部に具備され、信号ピーク（Peak）成分を高ピーク側から徐々に減衰させる。ＣＦＲ機能は、送信信号のピーク成分が送信ＡＭＰ出力の飽和レベルに達しない様に、最大ピーク成分を抑圧するための閾値（最大ピーク通過レベルの閾値）であるＣＦＲ閾値を用いて実行される。通常、ＣＦＲ閾値は、送信レベル設定に依らず絶対値レベルとして固定的に設定される。
ＣＦＲ閾値が固定である場合、送信ＡＭＰ飽和レベルも不変となることから、当該閾値以上のピーク成分は抑圧・欠損してしまい、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号である複数レイヤ信号に非線形歪が発生する。そうすると、帯域内ＥＶＭ（ＤＬ ＳＩＮＲ）（ＥＶＭ：Error Vector Magnitude、ＤＬ：Downlink、ＳＩＮＲ：signal to interference plus noise ratio）劣化が発生する。その結果、各端末へ送信される送信信号のＤＬ ＳＩＮＲ劣化により、各端末においてスループット低下に繋がる。また、各端末に向けて、非線形歪を受けた複数レイヤ信号が放射され、期待するＭＵ－ＭＩＭＯ性能が得られなくなる問題が生じる。具体的には、各端末ビームパターンの劣化、及び他端末方向へのＮｕｌｌ形成が期待値から劣化する問題が生じる。
ここで、上記ＣＦＲ閾値を制御する関連技術が存在する。特許文献１には、ＣＦＲ閾値を制御する電力増幅器が開示されている。特許文献１に開示された電力増幅器は、ＣＦＲ部におけるＣＣＤＦ（Complementary Cumulative Distribution Function）モニタのＰＡＰＲと、送信ＡＭＰからＤＰＤ部にフィードバックされた後のＣＣＤＦモニタのＰＡＰＲとを比較する。そして、比較結果に基づいて、ＡＭＰの非線形増幅域で動作していると判定された場合、ＡＭＰによるハードクリッピング飽和に達しないようにＣＦＲ閾値を下げることが開示されている。
特開２０１３－１１５５９４号公報
ところで、ＡＡＳでは、全レイヤ信号間の相関性が所定条件を満たす場合、各送信ＢＢ部、ＲＦ部及び送信ＡＭＰを通過する、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号である複数レイヤ信号の平均レベルが増減し、偏りが生じ得る。
空間多重対象の端末が多数であり、空間多重対象の端末が均等な密度でランダムな配置で存在する場合、ＡＡＳの各送信系（ＤＢＢ部、ＲＦ部及び送信ＡＭＰ）を通過する合成信号の平均レベルは均一化される傾向となる。しかし、空間多重対象の端末が少数である場合、各送信系を通過する合成信号の平均レベルに偏りが生じ、送信機間で極端なレベル差を生じる可能性がある。また、同様に、空間多重対象の端末が多数であっても、空間多重対象の端末が均等な密度で存在しない場合（端末が方角的に局在する場合）にも、送信機間で極端なレベル差を生じる可能性がある。
このような場合、合成信号の平均レベルが過度に増加し、ピーク成分がＣＦＲ閾値以上である合成信号が入力される送信系では、ＣＦＲ閾値以上のピーク成分は抑圧及び欠損されてしまい、合成信号は非線形歪を受けてしまう。その結果、各端末に向けたビームパターンが劣化し、他端末方向へのＮｕｌｌ形成も劣化してしまうことから、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ性能が得られなくなる。
ここで、特許文献１では、ＡＡＳにおける上述した課題に関する開示及び示唆がされていない。また、特許文献１に開示された技術は、ＣＦＲ閾値を下げ、ＡＭＰの飽和領域に達しない様に制御することから、ＣＦＲ閾値を超過するピークレベル（ピーク成分）は抑圧されてしまう。そのため、特許文献１に開示された技術を用いると、合成信号が非線形歪を受けてしまうことが想定される。したがって、特許文献１を用いた場合、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ性能を得られなくなる可能性がある。
本開示の目的は、上述の問題を解決するためになされたものであり、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ特性を達成可能な無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラムを提供することである。
第１の態様にかかる無線通信装置は、
複数の増幅器と、
各増幅器に対応して設けられ、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号のピークレベルを第１の閾値に抑圧する複数のピーク成分抑圧部と、
各ピーク成分抑圧部に入力される前記合成信号の送信電力を検出する検出部と、
前記検出部により検出された送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行する制御部と、を備える。
第２の態様にかかる無線通信方法は、
複数のピーク成分抑圧部の各々に入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号の送信電力を検出することと、
検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部において用いられる前記合成信号のピークレベルを抑圧するための第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行することと、を含む無線通信方法である。
第３の態様にかかる無線通信プログラムは、
複数のピーク成分抑圧部の各々に入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号の送信電力を検出することと、
検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部において用いられる前記合成信号のピークレベルを抑圧するための第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行することと、を無線通信装置に実行させる無線通信プログラムである。
本開示によれば、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ特性を達成可能な無線通信装置、無線通信方法及び無線通信プログラムを提供することが出来る。
実施の形態１にかかる無線通信装置の構成例を示す図である。 各送信機を通過する複数レイヤ信号の送信電力について説明する図である。 各送信機を通過する複数レイヤ信号の送信電力について説明する図である。 実施の形態２にかかる無線通信装置の構成例を示す図である。 制御部が行う制御内容を説明する図である。 制御部が行う制御内容を説明する図である。 実施の形態２にかかる無線通信装置の動作例を示す図である。 実施の形態３にかかる無線通信装置の動作例を説明する図である。 各実施の形態にかかる無線通信装置を実現可能なコンピュータ（情報処理装置）のハードウェア構成を例示するブロック図である。
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図
面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面
において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略され
ている。
（実施の形態１）
図１を用いて、実施の形態１にかかる無線通信装置１について説明する。図１は、実施の形態１にかかる無線通信装置の構成例を示す図である。
無線通信装置１は、例えば、複数のアンテナと、複数のアンテナの各々に対応して設けられた複数の送信機と、を内蔵したＡＡＳであってもよい。無線通信装置１は、増幅器２－１～２－Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）と、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎと、検出部４と、制御部５とを備える。
増幅器２－１～２－Ｎは、入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号を増幅して出力する。
ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎは、それぞれ各増幅器に対応して設けられ、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号のピークレベルを第１の閾値に抑圧する。
検出部４は、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々に入力される合成信号の送信電力を検出する。検出部４が検出する送信電力は、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々に入力される合成信号の所定時間毎の送信電力の平均値であってもよい。もしくは、検出部４が検出する送信電力は、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々に入力される合成信号のピーク電力であってもよい。もしくは、検出部４が検出する送信電力は、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々に入力される合成信号の所定時間毎の送信電力の平均値、及びピーク電力の両方を含んでもよい。
制御部５は、検出部４により検出された送信電力に応じて、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々の第１の閾値と、増幅器２－１～２－Ｎの各々の飽和点との制御、及び合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行する。
以上説明したように、検出部４はピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々に入力される合成信号の送信電力を検出する。制御部５は、検出部４が検出した送信電力に応じて、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々の第１の閾値と増幅器２－１～２－Ｎの各々の飽和点との制御、及び合成信号の信号レベルの制御の少なくとも１つを実行する。すなわち、制御部５は、ピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎの各々に入力される合成信号のピークレベルが第１の閾値により抑圧されることを低減する。さらに、制御部５は、増幅器２－１～２－Ｎの各々から出力される合成信号が増幅器の飽和点を超過することにより発生する非線形歪みも低減する。したがって、実施の形態１によれば、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ特性を達成可能となる。
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、実施の形態１を詳細にした実施の形態である。
＜各送信機を通過する複数レイヤ信号の平均レベル＞
まず、実施の形態２の詳細を説明する前に、ＡＡＳにおいて、各送信機を通過する複数レイヤ信号の送信電力について説明する。複数レイヤ信号は、実施の形態１における合成信号に対応する。図２及び図３は、各送信機を通過する複数レイヤ信号の送信電力について説明する図である。上述した様に、空間多重対象の端末が少数の場合、端末の配置が均一でない場合（方角的に局在する場合）、各送信機を通過する複数レイヤ信号の総合レベル（送信電力）に差が生じ、送信機間で極端なレベル差を有する状態が起こり得る。
例えば、複数の送信機（ＴＸ：Transmitter）の総合出力（総送信電力）をＸ［ｄＢｍ］とし、ｎ（ｎ：２以上の自然数）レイヤの送信信号が多重されるとする。この場合、各レイヤの送信信号の出力レベル（送信電力）は、全送信機ＴＸ総合でＸ－１０Ｌｏｇ（ｎ）［ｄＢｍ］となる。全送信機ＴＸは、上記出力で複数レイヤ信号を送信及び放射することになる。ここで、１ユーザ１レイヤであると仮定した場合、ｎレイヤは、ｎユーザ（ｎ端末）向けの信号総数に相当し、ｎユーザ×１レイヤ／ユーザにより算出される。また、各レイヤの送信信号の出力レベルは、ｎレイヤ総合出力をユーザ数により等分することを前提とする。各レイヤ放射を形成するために必要となる各送信機ＴＸを通過する送信信号の振幅のレベルは、上述した様に各送信機において大きく偏ることがある。
図２は、各ユーザ向け送信信号が放射される様子を示す図である。具体的には、図２は、アンテナ素子間隔をｄとし、Ｉ個（Ｉ：３以上の自然数）のアンテナ素子を有するアンテナアレイのうち、隣接するアンテナ（ＡＮＴ：Antenna）１及び２に着目した図である。また、図２は、ｎユーザ向けｎレイヤ信号がＡＮＴ１及びＡＮＴ２から放射される様子を示しており、実線はユーザ１の送信信号を示し、点線はユーザ２の送信信号を示し、一点鎖線はユーザｎの送信信号を示している。
ここで、各送信系（ＡＮＴ及び増幅器（ＡＭＰ））を通過する各ユーザ（各端末）向けの送信信号（通過信号）は数式で表現すると以下の様になる。
ＡＮＴ１及びＡＭＰ１のユーザ毎の通過信号は以下の様になる。
ユーザ１のＡＮＴ１及びＡＭＰ１の通過信号
Figure 0007127374000001
ユーザ２のＡＮＴ１及びＡＭＰ１の通過信号
Figure 0007127374000002
ユーザｎのＡＮＴ１及びＡＭＰ１の通過信号
Figure 0007127374000003
ＡＮＴ２及びＡＭＰ２のユーザ毎の通過信号は以下の様になる。
ユーザ１のＡＮＴ２及びＡＭＰ２の通過信号
Figure 0007127374000004
ユーザ２のＡＮＴ２及びＡＭＰ２の通過信号
Figure 0007127374000005
ユーザｎのＡＮＴ２及びＡＭＰ２の通過信号
Figure 0007127374000006
上記の各送信系における各ユーザの通過信号の数式中、複素項に含まれるω１～ωｍは、ＯＦＤＭ Ｔｏｎｅ（Ｓｕｂ Ｃａｒｒｉｅｒ）角周波数を示している。また、複素項に含まれるＰｘ（ｔ）はＯＦＤＭ Ｔｏｎｅ（Ｓｕｂ Ｃａｒｒｉｅｒ）毎のＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調信号を示している。また、θ１～θｎは、ユーザ１～ｎの各々のＡＮＴ２から放射されるレイヤ信号のビームフォーミング（ＢＦ：Beam Forming）位相角を示している。ユーザ１～ｎの通過信号は、ＡＮＴ１／ＡＭＰ１に対して、ＡＮＴ２／ＡＭＰ２を通過する通過信号には、（２π／波長λ）ｄ・ｓｉｎθの位相シフト量［ｒａｄ］分の信号遅延が加わる。これにより、ＡＮＴ群から空間放射された後の各ユーザ向けレイヤ信号はそれぞれ別方向及び別波面により放射される。
上記位相シフト量は、各ユーザ（各端末）へのビームフォーミングウェイトと称されている。このビームフォーミングウェイトは、ＴＤＤシステムベースのＡＡＳの場合、ＵＬ／ＤＬチャネルの相対性を利用して、各端末からＡＡＳへのＵＬ Ｃｈａｎｎｅｌ ＳｏｕｎｄｉｎｇによるＵＬチャネル推定結果に基づいて決定される。
具体的には、複数レイヤ信号を生成するベースバンド部が、ＺＦ（Zero Forcing）法等によるＭＵ－ＭＩＭＯ演算処理を行い、端末間で空間的に直交したビームパターンがアンテナ群から放射されるようにビームフォーミングウェイトを決定する。上記ベースバンド部は、決定したビームフォーミングウェイトに基づいて、各端末向けの送信信号を放射する。
図３は、送信機ＴＸ間で極端なレベル差となってしまう一例を説明する図である。図３の横軸は３２個のアンテナを有するＡＡＳにおける各送信系（各ＡＭＰ及び各ＡＮＴ）の番号を示している。なお、アンテナと送信系の番号とは対応している。また、図３の縦軸は基準レベルを０ｄＢとした場合の各送信系における平均電力を示している。平均電力は、各送信系を通過する通過信号の送信電力の所定時間毎の平均値である。基準レベルは、ＡＡＳが最大定格電力で出力する場合の各送信系の送信電力の平均値である。
図３に示す実線のうち、丸印によりプロットされている実線は、１ユーザ（１端末）に対してビームフォーミング放射したときの各送信系における平均電力を示している。この場合のユーザの方向は－２０度である。図３に示す実線のうち、三角印によりプロットされている実線は、２ユーザ（２端末）に対してビームフォーミング放射したときの各送信系における平均電力を示している。この場合のユーザの方向は、それぞれ－２０度及び２０度である。図３に示す実線のうち、四角印によりプロットされている実線は、３ユーザ（３端末）に対してビームフォーミング放射したときの各送信系における平均電力を示している。この場合のユーザの方向は、それぞれ－３０度、０度及び３０度である。
上述したように空間多重対象の端末が少数の場合、空間多重対象の端末が多数であっても、端末の配置が均一でない場合、各送信機ＴＸを通過する複数レイヤ信号の総合レベルに差が生じ、送信機間で極端なレベル差を有する状態が起こり得る。図３に示す様に、１ユーザに対してビームフォーミング放射する場合、３２送信系の各々の１レイヤ信号の平均電力は均一となる。これに対して、２ユーザ又は３ユーザに対してビームフォーミング放射する場合、１レイヤ信号の平均電力は、基準レベルを０ｄＢとすると、例えば、ＡＮＴ１４～ＡＮＴ２０の様に＋５ｄＢ程度超過するＡＮＴが存在する。このように平均電力が基準レベルよりも超過するＡＮＴについては、通過信号がＣＦＲ閾値を超過してしまうため、上記ＡＮＴを通過する通過信号に非線形歪が発生する。この場合、上記ＡＮＴを通過する通過信号に非線形歪が発生していることから、ＭＵ－ＭＩＭＯ空間多重性能及びＮｕｌｌ性能を劣化させることにつながる。そこで、本実施の形態では、上記ＡＮＴを通過する通過信号に非線形歪が発生することを低減し、ＭＵ－ＭＩＭＯ空間多重性能及びＮｕｌｌ性能を向上させることを目的とする。
なお、図３において、３ユーザに対してビームフォーミング放射したときの実線において、例えば、ＡＮＴ６～ＡＮＴ１２を通過する通過信号は、上記とは逆に、平均電力が基準レベルよりも－１０ｄＢ以下低下する。平均電力が増加するＡＮＴ及び平均電力が低下するＡＮＴの両方を考慮すると、送信機ＴＸを通過する通過信号のダイナミックレンジを大幅に拡張する必要があることから注意を要することになる。
＜無線通信装置の構成例＞
次に、図４を用いて、実施の形態２にかかる無線通信装置１０の構成例について説明する。図４は、実施の形態２にかかる無線通信装置の構成例を示す図である。無線通信装置１０は、例えば、複数のアンテナと、複数のアンテナの各々に対応して設けられた複数の送信機と、を内蔵したＡＡＳであってもよい。なお、図４には、本開示に関連がある機能ブロックのみを記載しているが、当然ながらこれに限られず、無線通信装置１０は、受信機能を有していてもよいし、キャリブレーション用送受信機等を有していてもよい。
無線通信装置１０は、ベースバンド（Ｂａｓｅｂａｎｄ）部１５と、送受信機フロントエンド（ＴＲＸ－Ｆｒｏｎｔｅｎｄ）部２０とを備える。無線通信装置１０は、実施の形態１にかかる無線通信装置１に対応する。
ベースバンド部１５は、複数レイヤ信号を生成する機能を有するベースバンド部である。ベースバンド部１５は、ｎユーザ（ｎ端末）へ送信される送信信号が重畳された合成信号（複数レイヤ信号）を生成し、ＴＲＸフロントエンド部２０に送信する。この際、ベースバンド部１５は、ビームフォーミングウェイトに基づいて各ユーザ向けのレイヤ信号に位相シフト量の信号遅延を加えて複数レイヤ信号を生成する。
ＴＲＸフロントエンド部２０は、光トランシーバ２１、送受信機ベースバンド（ＴＲＸ－Ｂａｓｅｂａｎｄ）部２２、送受信機（ＴＲＸ）２３－１～２３－Ｎ及び増幅器（ＡＭＰ）２４－１～２４－Ｎを備える。さらに、ＴＲＸフロントエンド部２０は、方向性結合器（Ｃｏｕｐｌｅｒ）２５－１～２５－Ｎ、アンテナ（ＡＮＴ）２６－１～２６－Ｎ及び増幅器（ＡＭＰ）電源２７を備える。
送受信機ベースバンド部２２は、制御部３１、検出部３２、ＣＦＲ（Crest Factor Reduction）処理部３３－１～３３－Ｎ及びＤＰＤ（Digital Predistortion）処理部３４－１～３４－Ｎを備える。
なお、以降の説明において、ＴＲＸ２３－１～２３－Ｎ、ＡＭＰ２４－１～２４－Ｎ及び方向性結合器２５－１～２５－Ｎの各々を区別して説明を行う必要が無い場合、ＴＲＸ２３、ＡＭＰ２４及び方向性結合器２５として説明を行う。また、ＡＮＴ２６－１～２６－Ｎ、ＣＦＲ処理部３３－１～３３－Ｎ及びＤＰＤ処理部３４－１～３４－Ｎの各々を区別して説明を行う必要が無い場合、ＡＮＴ２６、ＣＦＲ処理部３３及びＤＰＤ処理部３４として説明を行う。
光トランシーバ２１は、ベースバンド部１５と送受信機ベースバンド部２２との間で送受信される複数レイヤ信号の光電変換及びその逆の変換を行う。
送受信機ベースバンド部２２は、主信号送受信デジタルベースバンド部である。送受信機ベースバンド部２２は、光トランシーバ２１を介して受信した複数レイヤ信号にＣＦＲ処理及びＤＰＤ処理を実施して各ＴＲＸ２３に出力する。また、送受信機ベースバンド部２２は、ベースバンド部１５から出力され、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力を検出する。
具体的には、送受信機ベースバンド部２２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の所定時間毎の送信電力の平均値を検出する。送受信機ベースバンド部２２は、検出した送信電力に応じて、ＣＦＲ処理部３３が用いるＣＦＲ閾値及びＡＭＰ２４の飽和点を制御する。
なお、送受信機ベースバンド部２２の詳細は後述する。
ＴＲＸ２３は、ＡＮＴ２６及びＡＭＰ２４に対応して設けられた送受信機である。つまり、ＴＲＸ２３－１～２３－Ｎの各々は、各送信系に設けられた送受信機であり、ＡＮＴ２６－１～２６－Ｎの各々、及びＡＭＰ２４－１～２４－Ｎの各々に対応して設けられる。ＴＲＸ２３は、送信機ＴＸ及び受信機ＲＸを含んで構成される。ＴＲＸ２３は、送受信機ベースバンド部２２のＤＰＤ処理部３４から出力された複数レイヤ信号（ＩＱ信号）を送信機ＴＸが受信し、送信機ＴＸが受信した複数レイヤ信号をＲＦ信号に変換してＡＭＰ２４に出力する。また、ＴＲＸ２３は、出力された複数レイヤ信号から変換されたＲＦ信号を方向性結合器２５から受信し、受信したＲＦ信号を複数レイヤ信号（ＩＱ信号）に変換して送受信機ベースバンド部２２のＤＰＤ処理部３４に出力する。
ＡＭＰ２４は、実施の形態１にかかる増幅器２－１～２－Ｎに対応する。ＡＭＰ２４は、ＡＮＴ２６に対応して設けられた増幅器である。各ＡＭＰ２４は、各ＡＮＴ２６と、各ＡＮＴ２６に対応して設けられたＴＲＸ２３との間に配置される。ＡＭＰ２４は、ＴＲＸ２３から出力された複数レイヤ信号を増幅して方向性結合器２５に出力する。
ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ２４の出力が当該ＡＭＰ２４の飽和点まで駆動されると、ＡＭＰ２４から出力される複数レイヤ信号に非線形歪を生じさせる。当該飽和点は、ＡＭＰハードクリッピング飽和点と称されてもよい。換言すると、ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ２４の出力が当該ＡＭＰ２４の飽和点を超過すると、ＡＭＰ２４から出力される複数レイヤ信号は飽和点を超過した振幅に非線形歪を生じさせる。
一方、ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ２４の出力が当該ＡＭＰ２４の飽和点まで駆動されないと、ＡＭＰ２４から出力される複数レイヤ信号は線形性を保持された状態で増幅され出力される。換言すると、ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ２４の出力が当該ＡＭＰ２４の飽和点を超過しないと、ＡＭＰ２４から出力される複数レイヤ信号は飽和点を超過した振幅に非線形歪を生じさせない。
また、ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ電源２７から印可された電圧に応じて、ＡＭＰ２４の飽和点を上昇又は減少させるように制御される。換言すると、ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ電源２７から印可された電圧に応じて、電圧電源動作点を変更可能に構成される。つまり、ＡＭＰ２４の電圧電源動作点は、ＡＭＰ電源２７から印可される電圧に応じて可変である。ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ電源２７から印可された電圧が高くなると、ＡＭＰ２４の飽和点を上げるように制御する。また、ＡＭＰ２４は、ＡＭＰ電源２７から印可された電圧が低くなると、ＡＭＰ２４の飽和点を下げるように制御する。
方向性結合器２５は、各ＡＮＴ２５及び各ＡＭＰ２４に対応し、各ＡＮＴ２５と各ＡＭＰ２４との間に設けられたカプラ（Ｃｏｕｐｌｅｒ）である。方向性結合器２５は、各ＡＭＰ２４から出力された複数レイヤ信号のＲＦ信号を各ＡＮＴ２５に出力すると共に、対応して設けられたＴＲＸ２３に出力する。
ＡＮＴ２６は、各ＴＲＸ２３及び各ＡＭＰ２４に対応して設けられるアンテナである。ＡＮＴ２６は、複数レイヤ信号を複数のユーザ（複数の端末）に送信する。
ＡＭＰ電源２７は、全てのＡＭＰ２４に電力を供給する電源である。ＡＭＰ電源２７は、検出部３０の制御に応じて、各ＡＭＰ２４に印可する電圧を制御する。
次に、送受信機ベースバンド部２２の各構成例について説明する。
ＣＦＲ処理部３３は、実施の形態１におけるピーク成分抑圧部３－１～３－Ｎに対応する。ＣＦＲ処理部３３は、各ＡＭＰ２４に対応して設けられる。ＣＦＲ処理部３３は、ベースバンド部１５から出力され、光トランシーバ２１、制御部３１及び検出部３２を介して入力された複数レイヤ信号のピークレベルをＣＦＲ閾値に抑圧して、ＤＰＤ処理部３４に出力する。ＣＦＲ閾値は、最大ピーク成分を抑圧するための閾値であって、最大ピーク通過レベルの閾値である。具体的には、ＣＦＲ処理部３３は、入力された複数レイヤ信号の振幅が、ＣＦＲ閾値を超過している場合、複数レイヤ信号の振幅をＣＦＲ閾値に抑圧して、ＤＰＤ処理部３４に出力する。
ＤＰＤ処理部３４は、各ＣＦＲ処理部３３と、各ＡＭＰ２４との間に設けられる。ＤＰＤ処理部３４は、ＣＦＲ処理部３３から出力された複数レイヤ信号（ＩＱ信号）と、ＴＲＸ２３から出力され、方向性結合器２５及びＴＲＸ２３を介して受信した複数レイヤ信号（ＩＱ信号）とを用いてＡＭＰ２４において生じる非線形の入出力特性を補償する。ＤＰＤ処理部３４は、後段のＡＭＰ２４の入出力特性と逆の特性を表す歪み補正値に基づいて、ＣＦＲ処理部３３から出力された複数レイヤ信号（ＩＱ信号）の振幅及び位相を補正する。
検出部３２は、実施の形態１における検出部４に対応する。検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力を検出し、検出した複数レイヤ信号の送信電力情報を制御部３１に送信する。検出部３２は、複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値を検出する。また、検出部３２は、ベースバンド部１５から出力され、光トランシーバ２１及び制御部３１を介して受信した複数レイヤ信号を各ＣＦＲ処理部３３に出力する。
検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に対応して設けられた検出回路（ＤＥＴ：Detection）３２１－１～３２１－Ｎを備える。検出回路３２１－１～３２１－Ｎの各々は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力を検出する。検出回路３２１－１～３２１－Ｎの各々は、検出した複数レイヤ信号の送信電力情報を制御部３１に送信する。
制御部３１は、実施の形態１における制御部５に対応する。制御部３１は、検出部３２から各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力情報を受信する。制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力に応じて、各ＣＦＲ処理部３３のＣＦＲ閾値と、各ＡＭＰ２４の飽和点との組み合わせを制御する。また、制御部３１は、ベースバンド部１５から出力され、光トランシーバ２１を介して受信した複数レイヤ信号を検出回路３２１－１～３２１－Ｎに出力する。
ここで、図５を用いて、制御部３１が行う制御内容について説明する。図５は、制御部が行う制御内容を説明する図である。図５は、図３に対応する図であるため、詳細は割愛する。図５は、図３にＤＥＴ判定閾値１を示す一点鎖線、及びＤＥＴ判定閾値２を示す三点鎖線を追加している。
まず、制御部３１は、検出部３２からＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力情報を受信する。検出部３２から受信した複数レイヤ信号の送信電力が図５の通りになったとする。なお、図５のＡｎｔ＃１はＣＦＲ処理部３３－１に対応し、Ａｎｔ＃２はＣＦＲ処理部３３－２に対応し、以降同様である。
次に、制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号が存在する場合、当該複数レイヤ信号が入力されるＣＦＲ処理部３３のＣＦＲ閾値を高くする。制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号が入力されるＣＦＲ処理部３３のＣＦＲ閾値を、当該ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力と基準レベルとの差分に応じた値だけ高くする。基準レベルは、無線通信装置１０が最大定格電力で出力する場合の各送信系の送信電力の平均値である。
さらに、制御部３１は、ＣＦＲ閾値を変更するＣＦＲ処理部３３に対応するＡＭＰ２４の飽和点を上げる。制御部３１は、飽和点を上げるＡＭＰ２４に印可される電圧を上げるようにＡＭＰ電源２７に要求し、当該ＡＭＰ２４に印可される電圧を上げることにより当該ＡＭＰ２４の飽和点を上げる。制御部３１は、ＡＭＰ２４の飽和点を、当該ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力と基準レベルとの差分に応じた値だけ高くする。つまり、制御部３１は、ＣＦＲ閾値と同じレベルだけＡＭＰ２４の飽和点も上げるように制御する。
例えば、ＣＦＲ処理部３３－１に入力される複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値１を超過しており、当該複数レイヤ信号の送信電力と、基準レベルとの差分が５ｄＢであると仮定する。この場合、制御部３１は、ＣＦＲ処理部３３－１のＣＦＲ閾値を５ｄＢ高くすると共に、ＡＭＰ２４－１の飽和点も５ｄＢ上げるように制御する。
また、制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値２よりも低いか否かを判定する。制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値２よりも低い複数レイヤ信号が存在する場合、当該複数レイヤ信号が入力されるＣＦＲ処理部３３のＣＦＲ閾値を低くする。制御部３１は、ＣＦＲ閾値が、無線通信装置１０が起動された直後のＣＦＲ閾値の初期値よりも高くなっている場合に、ＣＦＲ閾値を初期値に戻すように制御してもよい。
また、制御部３１は、ＣＦＲ閾値を変更するＣＦＲ処理部３３に対応するＡＭＰ２４の飽和点を下げる。制御部３１は、飽和点を上げるＡＭＰ２４に印可される電圧を下げるようにＡＭＰ電源２７に要求し、当該ＡＭＰ２４に印可される電圧を下げることにより当該ＡＭＰ２４の飽和点を下げる。制御部３１は、ＡＭＰ２４の飽和点が、無線通信装置１０が起動された直後のＡＭＰ２４の飽和点の初期値よりも高くなっている場合に、ＡＭＰ２４の飽和点を初期値に戻すように制御してもよい。
ここで、図６を用いて、制御部３１が行う制御内容を別の観点から説明する。図６は、制御部が行う制御内容を説明する図である。図６は、各送信系（ＴＲＸ２３及びＡＭＰ２４）の複数レイヤ信号のＰＡＰＲの特性を示している。横軸はＰＡＰＲ（単位：ｄＢ）を示し、縦軸は相補累積分布関数（ＣＣＤＦ：Complementary Cumulative Distribution Function）を示す。実線は、ＣＦＲ閾値を超過する場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦを示している。また、点線は、ＡＭＰのハードクリッピングが行われる場合のＰＡＰＲのＣＣＤＦを示している。ハードクリッピングは、ＡＭＰ飽和点を超過する場合に複数レイヤ信号に非線形歪が生じる状態である。図６に示すように、ＡＭＰのハードクリッピングが行われる場合のＰＡＰＲの特性は、ＣＦＲ閾値を超過する場合のＰＡＰＲの特性よりも高くなる。
制御部３１は、複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高い場合、ＣＦＲ閾値を現在の閾値よりも高くし、複数レイヤ信号のピークレベルがＣＦＲ閾値を超過しないように制御する。つまり、制御部３１は、ＣＦＲ閾値を現在の閾値よりも高くし、図６の実線が横線でハッチングされた矢印方向に遷移させ、ＣＦＲ閾値を超過しない点線になるように制御する。
また、制御部３１は、複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値２よりも低い場合、ＣＦＲ閾値を現在の閾値よりも低くする。つまり、検出部３０は、ＣＦＲ閾値を現在の閾値よりも低くし、図６の実線が縦線でハッチングされた矢印方向に遷移するように制御し、ＰＡＰＲを抑制し、消費電力を抑制する。
また、制御部３１は、複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高い場合、ＡＭＰの飽和点を上げ、図６の点線が斜線でハッチングされた矢印方向に遷移するように制御し、ハードクリッピングが行われないように制御を行う。
また、制御部３１は、複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値２よりも低い場合、ＡＭＰの飽和点を下げ、図６の点線が点によりハッチングされた矢印方向に遷移するように制御し、ＰＡＰＲを抑制し、消費電力を抑制する。
＜無線通信装置の動作例＞
次に、図７を用いて、実施の形態２にかかる無線通信装置１０の動作例を説明する。図７は、実施の形態２にかかる無線通信装置の動作例を説明する図である。図７は、検出部３２の検出回路３２１－１～３２１－Ｎの各々及び制御部３１において所定時間毎に実行される動作である。説明を行う上で便宜的に、以下の説明を検出部３２の検出回路３２１－１を用いて説明する。
まず、検出部３２の検出回路３２１－１は、入力された複数レイヤ信号の送信電力を検出する（ステップＳ１）。検出部３２の検出回路３２１－１は、複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値を検出する。検出部３２の検出回路３２１－１は、検出した送信電力情報を制御部３１に送信する。
次に、制御部３１は、検出部３２から受信した複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ２）。
送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高い場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、制御部３１は、ＣＦＲ処理部３１－１のＣＦＲ閾値を現在よりも高くすると共に、ＡＭＰ２４－１の飽和点を上げる（ステップＳ３）。具体的には、制御部３１は、ＣＦＲ処理部３１－１のＣＦＲ閾値を、検出部３２の検出回路３２１－１が検出した送信電力と基準レベルとの差分だけ高くする。また、制御部３１は、ＡＭＰ２４－１の飽和点を、検出部３２の検出回路３２１－１が検出した送信電力と基準レベルとの差分だけ上げるように、ＡＭＰ電源２７にＡＭＰ２４－１に印可する電圧を上げるように要求する。
送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高くない場合（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ４の処理に進む。
次に、制御部３１は、検出部３２から受信した複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ４）。
送信電力がＤＥＴ判定閾値２よりも低い場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御部３１は、検出部３２の検出回路３２１－１に対応するＣＦＲ処理部３１－１のＣＦＲ閾値を現在よりも低くすると共に、ＡＭＰ２４－１の飽和点を下げる（ステップＳ５）。制御部３１は、ＣＦＲ閾値が、無線通信装置１０が起動したときのＣＦＲ閾値の初期値よりも高くなっている場合に、ＣＦＲ閾値を初期値に戻すように制御してもよい。制御部３１は、ＡＭＰ２４の飽和点が、無線通信装置１０が起動したときのＡＭＰ２４の飽和点の初期値よりも高くなっている場合に、ＡＭＰ２４の飽和点を初期値に戻すように制御してもよい。
以上説明した様に、検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力を検出し、制御部３１は、複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値１を超過する場合に、ＣＦＲ閾値を高くし、ＡＭＰ２４の飽和点を上げるように制御する。制御部３１は、ＣＦＲ閾値を、複数レイヤ信号の送信電力と基準レベルとの差分だけ高くすると共に、ＡＭＰ２４の飽和点を上記差分だけ上げるように制御する。すなわち、制御部３１は、無線通信装置１０における全送信系を通過する複数レイヤ信号の線形性を確保するように制御する。そのため、無線通信装置１０は、複数の端末へ送信する送信信号が重畳された合成信号である複数レイヤ信号に非線形歪が発生することを低減することが可能となる。したがって、無線通信装置１０は、複数レイヤ信号に非線形歪が生じた場合に起こる帯域内ＥＶＭ（ＤＬ ＳＩＮＲ）劣化を発生させないので、各端末へのＤＬ ＳＩＮＲ劣化によるスループット低下を抑制することが可能となる。
さらに、本実施の形態にかかる無線通信装置１０によれば、非線形歪を受けた送信系からの複数レイヤ信号が放射されることが無くなるので、各端末へのビームパターンを劣化させることがなく、他端末方向へのＮｕｌｌ形成も劣化させることがない。換言すると、本実施の形態にかかる無線通信装置１０によれば、不要な振幅及び位相変化が加わった複数レイヤ信号を放射する送信機は無くなるので、各端末へのビームパターンを劣化させ、他端末方向へのＮｕｌｌ形成を劣化させることが無い。したがって、本実施の形態によれば、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ性能を達成することが可能となる。
また、実施の形態２にかかる無線通信装置１０は、複数レイヤ信号の送信電力が均一とならず、送信系により偏ることが起こったとしても、自律的に送信電力が高くなる送信系のＡＭＰ２４を含む後段送信系の線形性を確保するための最適制御を実施する。そのため、無線通信装置１０を用いることにより、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ性能を維持しつつ、ＣＦＲ効能である過入力によるＡＭＰデバイスの破壊や消費電力増大化を防止する。そして、無線通信装置１０を用いることにより、ＤＰＤ処理を併用する場合のＡＭＰハードクリッピング及び完全飽和による過度のスペクトラム拡散を防止することができる。したがって、実施の形態２によれば、ＤＰＤ効能を維持することも可能となる。
（変形例）
実施の形態２では、検出部３２は、複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値を検出することで説明を行ったが、以下の様に変形してもよい。
検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力のピーク電力を検出してもよい。もしくは、検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値、及び各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力のピーク電力の両方を検出してもよい。
この場合、制御部３１が用いるＤＥＴ判定閾値１及び基準レベルは、上記平均値及び上記ピーク電力のそれぞれに対して設定される。検出部３２が各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力のピーク電力を検出する場合、制御部３１は、ピーク電力が、ピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。複数レイヤ信号のピーク電力がピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号が存在する場合、制御部３１は、当該複数レイヤ信号が入力されるＣＦＲ閾値及びＣＦＲ閾値を変更するＣＦＲ処理部３３に対応するＡＭＰ２４の飽和点を変更する。制御部３１は、ＣＦＲ閾値及びＡＭＰ２４の飽和点を、複数レイヤ信号のピーク電力とピーク電力用の基準レベルとの差分だけ高くするように変更する。
また、検出部３２が各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値、及びピーク電力の両方を検出する場合、制御部３１は、平均値及びピーク電力のそれぞれに対して、ＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。具体的には、制御部３１は、上記平均値及び上記ピーク電力のそれぞれに対して、平均値用のＤＥＴ判定閾値１及びピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。
平均値用のＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号、及びピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号の少なくとも１つが存在する場合、制御部３１は、当該複数レイヤ信号が入力されるＣＦＲ閾値及び対応するＡＭＰ２４の飽和点を変更する。制御部３１は、ＣＦＲ閾値を変更するＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の上記平均値と平均値用の基準レベルとの差分、及び上記ピーク電力とピーク電力用の基準レベルとの差分を算出する。そして、制御部３１は、算出した差分のうち大きい方の差分だけＣＦＲ閾値及びＡＭＰ２４の飽和点を高くする。なお、制御部３１は、算出した差分の平均値だけＣＦＲ閾値及びＡＭＰ２４の飽和点を高くするように制御してもよい。また、検出部３２が上記平均値及び上記ピーク電力を検出する場合、制御部３１が平均値、ピーク電力及びその両方を用いた制御とするのかを、無線通信装置１０を管理する事業者、保守者等が決定するようにしてもよい。
（実施の形態３）
続いて、実施の形態３について説明する。実施の形態３は、実施の形態１を詳細にした実施の形態である。実施の形態２では、無線通信装置の制御部は、複数レイヤ信号の送信電力に基づいて、ＣＦＲ閾値及び増幅器（ＡＭＰ）の飽和点を制御した。実施の形態３では、無線通信装置の制御部は、複数レイヤ信号の送信電力に基づいて、複数レイヤ信号の送信電力を制御する。
＜無線通信装置の構成例＞
次に、実施の形態３にかかる無線通信装置の構成例を説明する。実施の形態３にかかる無線通信装置の基本構成は、実施の形態２と同様であるので、図４を参照しながら説明する。また、実施の形態３にかかる無線通信装置１０の構成例について、実施の形態２と同様である機能部については説明を適宜割愛して説明する。なお、実施の形態３の無線通信装置１０は、実施の形態２と比較すると、制御部３１の構成が異なる。
制御部３１は、実施の形態１における制御部５に対応する。制御部３１は、検出部３２から各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力情報を受信する。制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力に応じて、全てのＣＦＲ処理部３３（ＣＦＲ処理部３３－１～３３－Ｎ）に入力される複数レイヤ信号の送信電力を制御する。
具体的には、制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。制御部３１は、検出部３２により検出された送信電力がＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号が存在する場合、ＣＦＲ処理部３３－１～３３－Ｎに入力される全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げる制御を行う。
制御部３１は、ＣＦＲ処理部３３－１～３３－Ｎに入力される全ての複数レイヤ信号の送信電力を、ＤＥＴ判定閾値１を超過する送信電力と基準レベルとの差分に応じた値だけ下げる制御を実施する。より具体的には、制御部３１は、各送信機に入力される複数レイヤ信号の総送信電力（全送信機加算電力）を取得し、取得した総送信電力を送信機数で除算して送信機の平均電力を算出する。制御部３１は、算出した送信機の平均送信電力と、基準レベルとの差分を算出する。制御部３１は、ＣＦＲ処理部３３－１～３３－Ｎに入力される全ての複数レイヤ信号の送信電力を、算出した平均送信電力と基準レベルとの差分だけ下げる制御をする。なお、基準レベルは、無線通信装置１０が最大定格電力で出力する場合の各送信系の送信電力の平均値である。
ここで、ＤＥＴ判定閾値１を超過する送信電力と基準レベルとの差分に応じた値をオフセット値とすると、制御部３１は、全ての複数レイヤ信号の送信電力を、オフセット値を用いてオフセットするとも言える。
なお、制御部３１は、全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げる制御を行うことから、空間多重時に各端末に放射される放射レベルは下がってしまう。つまり、無線通信装置１０と各端末との間の離隔距離が短縮してしまう。そのため、制御部３１は、ＵＬ（Uplink）チャネル推定結果に基づいて各端末との無線伝搬路に基づいて全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げた場合、複数の端末におけるスループットが低下するか否かを判定する。そして、制御部３１は、複数の端末におけるスループットが低下しないと判定した場合に、全ての複数レイヤ信号の送信電力を制御する。
制御部３１は、各端末とＡＮＴ２６－１～２６－Ｎとの間の無線伝搬路の状況を、ＵＬチャネル推定結果を用いることにより把握することが可能である。そのため、制御部３１は、各端末との無線伝搬路の状況から全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げた場合、複数の端末におけるスループットが低下するか否かを判定する。
＜無線通信装置の動作例＞
次に、図８を用いて、実施の形態３にかかる無線通信装置の動作例を説明する。図８は、実施の形態３にかかる無線通信装置の動作例を説明する図である。図８は、検出部３２及び制御部３１において所定時間毎に実行される動作である。
まず、検出部３２の検出回路３２１－１～３２１－Ｎは、ＣＦＲ３３－１～３３－Ｎに入力される複数レイヤ信号の送信電力を検出する（ステップＳ１１）。検出部３２の検出回路３２１－１～３２１－Ｎは、複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値を検出する。検出部３２の検出回路３２１－１～３２１－Ｎは、検出した送信電力情報を制御部３１に送信する。
次に、制御部３１は、送信電力がＤＥＴ判定閾値１を超過する複数レイヤ信号が存在するか否かを判定する（ステップＳ１２）。
送信電力がＤＥＴ判定閾値１を超過する複数レイヤ信号が存在しない場合（ステップＳ１２のＮＯ）、処理を終了する。
一方、送信電力がＤＥＴ判定閾値１を超過する複数レイヤ信号が存在する場合（ステップＳ１２のＹＥＳ）、ステップＳ１３を実行する。
次に、制御部３１は、オフセット値を算出する（ステップＳ１３）。制御部３１は、各送信機に入力される複数レイヤ信号の総送信電力（全送信機加算電力）を取得し、取得した総送信電力を送信機数で除算して送信機の平均電力を算出する。制御部３１は、算出した送信機の平均送信電力と、基準レベルとの差分を算出し、算出した値をオフセット値として決定する。
次に、制御部３１は、送信電力をオフセットした場合、許容される送信電力であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部３１は、各端末から無線通信装置１０との間のＵＬチャネル推定結果に基づいて、全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げた場合、複数の端末におけるスループットが低下するか否かを判定する。
制御部３１は、送信電力をオフセットした場合、許容される送信電力であると判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、全ての複数レイヤ信号の送信電力をオフセット値でオフセットする（ステップＳ１５）。具体的には、制御部３１は、ＵＬチャネル推定結果に基づいて、全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げた場合、複数の端末におけるスループットが低下しないと判定すると、全ての複数レイヤ信号の送信電力をオフセット値でオフセットする。
一方、制御部３１は、送信電力をオフセットした場合、許容される送信電力ではないと判定した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、処理を終了する。具体的には、制御部３１は、ＵＬチャネル推定結果に基づいて、全ての複数レイヤ信号の送信電力を下げた場合、複数の端末におけるスループットが低下すると判定すると、全ての複数レイヤ信号の送信電力をオフセット値でオフセットせず、処理を終了する。
以上説明した様に、制御部３１は、検出部３２が検出した各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力がＤＥＴ判定閾値１を超過する場合に、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力を下げる制御を実行する。制御部３１は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力を下げ、基準レベルを超過しないように制御する。すなわち、制御部３１は、無線通信装置１０における全送信系を通過する複数レイヤ信号の線形性を確保するように制御する。そのため、無線通信装置１０は、複数の端末へ送信する送信信号が重畳された合成信号である複数レイヤ信号に非線形歪が発生することを低減することが可能となる。したがって、無線通信装置１０は、複数レイヤ信号に非線形歪が生じた場合に起こる帯域内ＥＶＭ（ＤＬ ＳＩＮＲ）劣化を発生させないので、各端末へのＤＬ ＳＩＮＲ劣化によるスループット低下を抑制することが可能となる。
さらに、本実施の形態にかかる無線通信装置１０によれば、非線形歪を受けた送信系からの複数レイヤ信号が放射されることが無くなるので、各端末へのビームパターンを劣化させることがなく、他端末方向へのＮｕｌｌ形成も劣化させることがない。換言すると、本実施の形態にかかる無線通信装置１０によれば、不要な振幅及び位相変化が加わった複数レイヤ信号を放射する送信機は無くなるので、各端末へのビームパターンを劣化させ、他端末方向へのＮｕｌｌ形成を劣化させることが無い。したがって、本実施の形態によれば、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ性能を達成することが可能となる。
また、実施の形態３では、ＤＥＴ判定閾値１を超過した送信系を通過する複数レイヤ信号（合成信号）の送信電力に対して、ＣＦＲ閾値及びＡＭＰ飽和点を変更しない。そのため、実施の形態３では、ＤＥＴ判定閾値１を超過した送信系のＡＭＰの飽和出力レベルとＣＦＲ閾値との間のバックオフを維持確保することが出来る。そのため、無線通信装置１０を用いることにより、良好なＭＵ－ＭＩＭＯ性能を維持しつつ、ＣＦＲ効能である過入力によるＡＭＰデバイスの破壊や消費電力増大化を防止する。そして、無線通信装置１０を用いることにより、ＤＰＤ処理を併用する場合のＡＭＰハードクリッピング及び完全飽和による過度のスペクトラム拡散を防止することができる。したがって、実施の形態３によれば、ＤＰＤ効能を維持することも可能となる。
（変形例）
実施の形態３では、送受信機ベースバンド部２２が制御部３１を備える構成として説明を行ったが、ベースバンド部１５が制御部３１を備える構成であってもよいし、ベースバンド部１５が他の制御部を備える構成であってもよい。ベースバンド部１５が制御部３１を備える構成である場合、制御部３１は、検出回路３２１－１～３２１－Ｎから送信電力情報を受信する。そして、制御部３１は、受信した送信電力情報に基づいて、ベースバンド部１５から送信する複数レイヤ信号の送信電力を制御する。このようにしても、上述した実施の形態と同様の効果を有することが出来る。
また、実施の形態３においても、検出部３２は、複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値を検出することで説明を行ったが、検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力のピーク電力を検出してもよい。もしくは、検出部３２は、各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値、及び各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力のピーク電力の両方を検出してもよい。
この場合、制御部３１が用いるＤＥＴ判定閾値１及び基準レベルは、上記平均値及び上記ピーク電力のそれぞれに対して設定される。検出部３２が各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力のピーク電力を検出する場合、制御部３１は、ピーク電力が、ピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。複数レイヤ信号のピーク電力がピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号が存在する場合、制御部３１は、各送信機に入力される複数レイヤ信号の総送信電力を取得し、取得した総送信電力を送信機数で除算して送信機の平均電力を算出する。制御部３１は、算出した送信機の平均送信電力と、基準レベルとの差分を算出し、算出した値をオフセット値として決定する。
また、検出部３２が各ＣＦＲ処理部３３に入力される複数レイヤ信号の送信電力の所定時間毎の平均値、及びピーク電力の両方を検出する場合、制御部３１は、平均値及びピーク電力のそれぞれに対して、ＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。具体的には、制御部３１は、上記平均値及び上記ピーク電力のそれぞれに対して、平均値用のＤＥＴ判定閾値１及びピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高いか否かを判定する。
平均値用のＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号、及びピーク電力用のＤＥＴ判定閾値１よりも高い複数レイヤ信号の少なくとも１つが存在する場合、制御部３１は、各送信機に入力される複数レイヤ信号の総送信電力を取得する。制御部３１は、取得した総送信電力を送信機数で除算して送信機の平均電力を算出する。制御部３１は、算出した送信機の平均送信電力と、基準レベルとの差分を算出し、算出した値をオフセット値として決定する。なお、検出部３２が上記平均値及び上記ピーク電力を検出する場合、制御部３１が平均値、ピーク電力及びその両方を用いた制御とするのかを、無線通信装置１０を管理する事業者、保守者等が決定するようにしてもよい。
（他の実施の形態）
上述した実施の形態にかかる無線通信装置１及び無線通信装置１０（以下、無線通信装置１等と称する）は次のようなハードウェア構成を有していてもよい。図９は、各実施の形態にかかる無線装置を実現可能なコンピュータ（情報処理装置）のハードウェア構成を例示するブロック図である。
図９を参照すると、無線通信装置１等は、複数のアンテナ１２０１－１～１２０１－Ｎ、ネットワーク・インターフェース１２０２、プロセッサ１２０３及びメモリ１２０４を含む。複数のアンテナ１２０１－１～１２０１－Ｎ及びネットワーク・インターフェース１２０２は、複数の端末を含む他の無線通信装置と通信するために使用される。ネットワーク・インターフェース１２０２は、例えば、IEEE 802.11 series、IEEE 802.3 series等に準拠したネットワークインターフェースカード（NIC）を含んでもよい。
プロセッサ１２０３は、メモリ１２０４からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述の実施形態においてフローチャートを用いて説明された無線通信装置１等の処理を行う。プロセッサ１２０３は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU（Micro Processing Unit）、又はCPU（Central Processing Unit）であってもよい。プロセッサ１２０３は、複数のプロセッサを含んでもよい。
メモリ１２０４は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１２０４は、プロセッサ１２０３から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１２０３は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリ１２０４にアクセスしてもよい。
図９の例では、メモリ１２０４は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ１２０３は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ１２０４から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された無線通信装置１等の処理を行うことができる。
図９を用いて説明したように、無線通信装置１等が有するプロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１または複数のプログラムを実行する。
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗを含む。さらに、非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、半導体メモリを含む。半導体メモリは、例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。
また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
複数の増幅器と、
各増幅器に対応して設けられ、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号のピークレベルを第１の閾値に抑圧する複数のピーク成分抑圧部と、
各ピーク成分抑圧部に入力される前記合成信号の送信電力を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行する制御部と、を備える無線通信装置。
（付記２）
前記制御部は、前記検出部により検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を高くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を上げる、付記１に記載の無線通信装置。
（付記３）
前記制御部は、前記合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を、前記合成信号の送信電力と基準レベルとの差分だけ高くし、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を前記差分だけ上げる、付記２に記載の無線通信装置。
（付記４）
前記制御部は、前記検出部により検出された前記送信電力が第３の閾値よりも低い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を低くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を下げる、付記１～３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記５）
前記制御部は、前記合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値、及び前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点の少なくとも一方が、自装置が起動したときの前記ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値及び前記増幅器の飽和点よりも高い場合、自装置が起動したときの前記ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値及び前記増幅器の飽和点に戻す、付記４に記載の無線通信装置。
（付記６）
前記制御部は、前記増幅器に印可される電圧の増減により前記飽和点を制御する、付記１～５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記７）
前記制御部は、前記検出部により検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を下げる、付記１～６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記８）
前記制御部は、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を、前記第２の閾値よりも高い送信電力と基準レベルとの差分に応じた値だけ下げる、付記７に記載の無線通信装置。
（付記９）
前記制御部は、複数の送信機に入力される前記合成信号の総送信電力を前記複数の送信機の数で除算した平均送信電力を算出し、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を、前記平均送信電力と前記基準レベルとの差分だけ下げる、付記８に記載の無線通信装置。
（付記１０）
前記制御部は、
前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を下げる場合、各端末と複数のアンテナの各々との間のチャネルに関するＵＬ（Uplink）チャネル推定値に基づいて前記複数の端末のスループットが低下するか否かを判定し、
前記複数の端末のスループットが低下しないと判定する場合、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を下げる、付記７～９のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記１１）
前記検出部が検出する前記送信電力は、前記合成信号の所定時間毎の送信電力の平均値、及び前記合成信号の送信電力のピーク電力の少なくとも１つを含み、
前記検出部が検出する送信電力が前記平均値及び前記ピーク電力である場合、前記平均値及び前記ピーク電力のそれぞれに対して第２の閾値及び基準レベルが設定される、
付記１～１０のいずれか１項に記載の無線通信装置。
（付記１２）
複数のピーク成分抑圧部の各々に入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号の送信電力を検出することと、
検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部において用いられる前記合成信号のピークレベルを抑圧するための第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行することと、を含む無線通信方法。
（付記１３）
複数のピーク成分抑圧部の各々に入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号の送信電力を検出することと、
検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部において用いられる前記合成信号のピークレベルを抑圧するための第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行することと、を無線通信装置に実行させる無線通信プログラム。
１、１０ 無線通信装置
２－１～２－Ｎ、２４－１～２４－Ｎ 増幅器
３－１～３－Ｎ ピーク成分抑圧部
４、３２ 検出部
５、３１ 制御部
１５ ベースバンド部
２０ 送受信機フロントエンド部
２１ 光トランシーバ
２２ 送受信機ベースバンド部
２３－１～２３－Ｎ 送受信機
２５－１～２５－Ｎ 方向性結合器
２６－１～２６－Ｎ アンテナ
２７ 増幅器電源
３３－１～３３－Ｎ ＣＦＲ処理部
３４－１～３４－Ｎ ＤＰＤ処理部
３２１－１～３２１－Ｎ 検出回路

Claims (9)

  1. 複数の増幅器と、
    各増幅器に対応して設けられ、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号のピークレベルを第１の閾値に抑圧する複数のピーク成分抑圧部と、
    各ピーク成分抑圧部に入力される前記合成信号の送信電力を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御を実行する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部により検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を高くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を上げる、
    無線通信装置。
  2. 前記制御部は、前記合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を、前記合成信号の送信電力と基準レベルとの差分だけ高くし、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を前記差分だけ上げる、請求項１に記載の無線通信装置。
  3. 複数の増幅器と、
    各増幅器に対応して設けられ、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号のピークレベルを第１の閾値に抑圧する複数のピーク成分抑圧部と、
    各ピーク成分抑圧部に入力される前記合成信号の送信電力を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御を実行する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部により検出された前記送信電力が第３の閾値よりも低い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を低くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を下げる、
    無線通信装置。
  4. 前記制御部は、前記合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値、及び前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点の少なくとも一方が、自装置が起動したときの前記ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値及び前記増幅器の飽和点よりも高い場合、自装置が起動したときの前記ピーク成分抑圧部の前記第１の閾値及び前記増幅器の飽和点に戻す、請求項３に記載の無線通信装置。
  5. 複数の増幅器と、
    各増幅器に対応して設けられ、複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号のピークレベルを第１の閾値に抑圧する複数のピーク成分抑圧部と、
    各ピーク成分抑圧部に入力される前記合成信号の送信電力を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記送信電力に応じて、前記合成信号の送信電力の制御を実行する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記検出部により検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を下げる、
    無線通信装置。
  6. 前記制御部は、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を、前記第２の閾値よりも高い送信電力と基準レベルとの差分に応じた値だけ下げる、請求項５に記載の無線通信装置。
  7. 前記制御部は、複数の送信機に入力される前記合成信号の総送信電力を前記複数の送信機の数で除算した平均送信電力を算出し、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を、前記平均送信電力と前記基準レベルとの差分だけ下げる、請求項６に記載の無線通信装置。
  8. 複数のピーク成分抑圧部の各々に入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号の送信電力を検出することと、
    検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部において用いられる前記合成信号のピークレベルを抑圧するための第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行することと、を含み、
    前記少なくとも１つを実行することは、
    検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を高くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を上げること、
    検出された前記送信電力が第３の閾値よりも低い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を低くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を下げること、及び
    検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を下げること、
    の少なくとも１つを含む、
    無線通信方法。
  9. 複数のピーク成分抑圧部の各々に入力される複数の端末へ送信される送信信号が重畳された合成信号の送信電力を検出することと、
    検出された前記送信電力に応じて、各ピーク成分抑圧部において用いられる前記合成信号のピークレベルを抑圧するための第１の閾値と、当該ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点との制御、及び前記合成信号の送信電力の制御の少なくとも１つを実行することと、を含む無線通信処理であって、
    前記少なくとも１つを実行することは、
    検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を高くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を上げること、
    検出された前記送信電力が第３の閾値よりも低い合成信号が存在する場合、当該合成信号が入力されるピーク成分抑圧部の前記第１の閾値を低くすると共に、前記ピーク成分抑圧部に対応する増幅器の飽和点を下げること、及び
    検出された前記送信電力が第２の閾値よりも高い合成信号が存在する場合、前記複数のピーク成分抑圧部に入力される合成信号の送信電力を下げること、
    の少なくとも１つを含む、
    無線通信処理を、無線通信装置に実行させる無線通信プログラム。
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