KR20070046832A - 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법 - Google Patents

무선 통신 장치 및 무선 통신 방법 Download PDF

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KR20070046832A
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마쓰시다 일렉트릭 인더스트리얼 컴패니 리미티드
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Abstract

단일 반송파의 광대역 전송에 있어서, 주파수 선택성 페이딩의 영향을 경감하여 오류율 특성의 열화를 방지할 수 있는 무선 통신 장치. 이 장치에서는, FFT부(13)는, 변조부(12)로부터 입력되는 변조 신호에 푸리에 변환 처리를 가하고, 파일럿 삽입부(14)는, 변조 신호의 복수의 주파수 성분 1~N의 각각에 파일럿 심볼을 삽입하고, 웨이트 곱셈부(15－1, 15－2)는, 웨이트 계수 설정부(54)에서 설정된 ㅇ웨이트 계수(W11~W1N, W21~W2N)를 각 주파수 성분 1~N 및 각 주파수 성분 1~N에 삽입된 파일럿 심볼에 곱셈하고, IFFT부(16－1, 16－2)는 주파수 성분 1~N에 역푸리에 변환 처리를 가하여 주파수 성분 1~N을 시간 영역으로 변환한다.

Description

무선 통신 장치 및 무선 통신 방법{RADIO COMMUNICATION DEVICE AND RADIO COMMUNICATION METHOD}
본 발명은, 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법에 관한 것이다.
차세대의 이동 통신 시스템을 향하여 100 Mbps를 넘는 데이터 레이트를 실현하기 위해, 고속 패킷 전송에 적절한 무선 전송 방식에 대해 여러가지 검토가 행해지고 있다. 이러한 고속 전송을 위해서는 사용 주파수 대역의 광대역화가 필요하며, 100 MHz 정도의 대역폭을 이용하는 것이 검토되고 있다. 그러나, 이동 통신에 있어서 이러한 광대역 전송을 단일 반송파(Single carrier)로 행하면, 멀티패스 간섭으로 인해 오류율 특성이 현저하게 열화한다. 그래서, 멀티패스 간섭의 영향을 제거하고 파형을 재생하기 위한 기술로서 주파수 등화(等化)가 검토되고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1 참조). 주파수 등화는 간단하고 쉬운 장치 구성으로 실현할 수 있는 등화 기술이며, 단일 반송파로 송신된 신호에 대해서, 수신측에서 수신 신호의 각 주파수 성분에 전파로(傳播路)의 주파수 특성 추정값의 역특성을 곱함으로써 등화 처리를 행하는 것이다.
[비특허 문헌 1] "Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems", Falconer, D.; Ariyavisitakul, S.L.; Benyamin- Seeyar, A.; Eidson, B.; Communications Magazine, IEEE , Volume: 40 , Issue: 4 , April 2002 Pages: 58 66
발명이 해결하려고 하는 과제
단일 반송파의 광대역 전송에서는, 주파수 선택성 페이딩(fading)의 영향에 의해 수신 레벨이 크게 떨어진 주파수 성분이 존재하면, 상기와 같은 주파수 등화를 행하여도 완전하게는 등화되지 않고 멀티패스 간섭 성분이 남아 버려, 그 결과, 오류율 특성이 열화해 버린다.
본 발명의 목적은, 단일 반송파의 광대역 전송에 있어서, 주파수 선택성 페이딩의 영향을 경감하여 오류율 특성의 열화를 방지할 수 있는 무선 통신 장치 및 무선 통신 방법을 제공하는 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명의 무선 통신 장치는, 제 1 안테나 및 제 2 안테나와, 입력되는 신호를 주파수 영역으로 변환하여 상기 신호의 복수의 주파수 성분을 얻는 제 1 변환 수단과, 상기 복수의 주파수 성분을 제 1 가중치 계수를 이용하여 가중치를 부여함과 동시에, 상기 복수의 주파수 성분을 제 2의 가중치 계수를 이용해 가중치를 부여하는 가중치 부여 수단과, 상기 제 1 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여된 상기 복수의 주파수 성분을 시간 영역으로 변환하여 제 1 송신 신호를 얻음과 동시에, 상기 제 2 가중치 계수를 이용해 가중치 부여된 상기 복수의 주파수 성분을 시간 영역으로 변환하여 제 2 송신 신호를 얻는 제 2 변환 수단과, 상기 제 1 송신 신호 및 상기 제 2 송신 신호를 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나의 한쪽 또는 양쪽으로부터 송신하는 송신 수단을 구비하는 구성을 취한다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 단일 반송파의 광대역 전송에 있어서, 주파수 선택성 페이딩의 영향을 경감하여 오류율 특성의 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 따른 주파수 특성 측정부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 주파수 특성도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 주파수 특성도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 프레임 구성도(TDD 시스템)이다.
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 따른 프레임 구성도(FDD 시스템)이다.
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 따른 주파수 특성도이다.
도 8은 본 발명의 실시형태 3에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시형태 4에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태 5에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 블 록도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태 5에 따른 안테나 선택부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시형태 5에 따른 전력 증폭 특성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 무선 통신 장치는, 예를 들면 이동 통신 시스템에 있어서 사용되는 무선 통신 단말 장치나 무선 통신 기지국 장치에 탑재되는 것이다.
(실시형태 1)
도 1에 나타내는 무선 통신 장치에 있어서, 부호화부(11)는, 입력되는 시계열의 송신 데이터를 부호화한다.
변조부(12)는, 부호화부(11)로부터의 출력을 QPSK나 16 QAM 등의 변조 방식으로 변조하여 변조 신호를 작성한다.
FFT부(13)는, 변조부(12)로부터 입력되는 변조 신호에 FFT(푸리에 변환) 처리를 가하여, 변조 신호를 주파수 영역으로 변환한다. 이 FFT 처리에 의해, 변조 신호의 복수의 주파수 성분 1~N이 얻어진다. 이들 복수의 주파수 성분 1~N은 파일럿 삽입부(14)에 입력된다.
파일럿 삽입부(14)는, 입력되는 복수의 주파수 성분 1~N의 각각에 주파수 영역의 파일럿 심볼을 삽입하여, 웨이트 곱셈부(15－1, 15－2)에 입력한다. 또한 파일럿 삽입부(14)에서 행해지는 처리의 상세한 것에 대하여는 후술한다.
웨이트 곱셈부(15－1, 15－2)는, 웨이트 계수 설정부(54)에서 설정된 웨이트 계수(가중치 계수)(W11~W1N, W21~W2N)를 각 주파수 성분 1~N 및 각 주파수 성분 1~N에 삽입된 파일럿 심볼에 곱셈함으로써, 각 주파수 성분 1~N과 파일럿 심볼을 동일한 가중치 계수로 가중치 부여한다. 웨이트 곱셈부(15－1)에서 곱셈되는 웨티으(W11~W1N)와 웨이트 곱셈부(15－2)에서 곱셈되는 웨이트(W21~W2N)는 서로 다르다. 웨이트 곱셈부(15－1)에서 가중치 부여된 주파수 성분 1~N은 IFFT부(16－1)에 입력되고, 웨이트 곱셈부(15－2)에서 가중치 부여된 주파수 성분 1~N은 IFFT부(16－2)에 입력된다.
IFFT부(16－1)는, 입력된 주파수 성분 1~N에 IFFT(역푸리에 변환) 처리를 가하여, 주파수 성분 1~N을 시간 영역으로 변환한다. 이 처리에 의해, 웨이트(W11~W1N)로 가중치 부여된 주파수 성분 1~N을 포함하는 송신 신호 1이 얻어진다. 이 송신 신호 1은, GI 삽입부(17－1)에서 가드 인터벌이 삽입되고, 송신 무선 처리부(18－1)에서 업컨버트, 증폭 등의 무선 처리가 가해진 후, 안테나1을 경유하여 통신 상대에게 송신된다.
IFFT부(16－2)는, 입력된 주파수 성분 1~N에 IFFT 처리를 가하여, 주파수 성분 1~N을 시간 영역으로 변환한다. 이 처리에 의해, 웨이트(W21~W2N)로 가중치 부여된 주파수 성분 1~N을 포함하는 송신 신호 2가 얻어진다. 이 송신 신호 2는, GI삽입부(17－2)에서 가드 인터벌이 삽입되고, 송신 무선 처리부(18－2)에서 업컨버트, 증폭 등의 무선 처리가 가해진 후, 안테나2를 경유하여 통신 상대에게 송신된다.
한편, 수신 무선 처리부(51-1)는, 안테나1을 경유하여 수신된 신호에 대해서 다운 컨버트 등의 무선 처리를 가하여 파일럿 추출부(52－1) 및 합성부(55)에 입력하고, 수신 무선 처리부(51－2)는, 안테나2를 경유하여 수신된 신호에 대해서 다운 컨버트 등의 무선 처리를 가하여 파일럿 추출부(52－2) 및 합성부(55)에 입력한다.
파일럿 추출부(52－1)는, 안테나1로 수신된 신호에 포함되는 파일럿 심볼을 추출하여 주파수 특성 측정부(53－1)에 입력하고, 주파수 특성 측정부(53－1)는, 이 파일럿 심볼을 이용하여 안테나1과 통신 상대 사이의 전파로의 주파수 특성을 측정한다. 또, 파일럿 추출부(52-2)는, 안테나2로 수신된 신호에 포함되는 파일럿 심볼을 추출하여 주파수 특성 측정부(53－2)에 입력하고, 주파수 특성 측정부(53－2)는, 이 파일럿 심볼을 이용하여 안테나2와 통신 상대 사이의 전파로의 주파수 특성을 측정한다. 주파수 특성의 측정 방법에 대해서는 후술한다. 주파수 특성 측정부(53－1, 53－2)로 측정된 주파수 특성은 각각 웨이트 계수 설정부(54)에 입력된다. 웨이트 계수 설정부(54)는, 각각의 주파수 특성으로 웨이트(W11~W1N) 및 웨이트(W21~W2N)를 설정한다. 설정 방법에 대해서는 후술한다.
합성부(55)는, 안테나1로 수신된 신호와 안테나2로 수신된 신호를 합성하고, 복조부(56)는 합성된 신호를 복조하고, 복호부(57)는 복조된 신호를 복호한다. 이에 의해, 수신 데이터가 얻어진다.
다음에, 주파수 특성 측정부(53－1, 53－2)에서 행해지는 처리에 대해 설명한다. 주파수 특성 측정부(53－1, 53－2)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, FFT부(531), 나눗셈(除算)부(532) 및 제곱부(533)로 구성된다. 이 구성에 의해, 주파 수 특성 측정부(53－1, 53－2)에서는, 각 전파로의 주파수 특성, 즉, 안테나1과 통신 상대 사이의 전파로 및, 안테나2와 통신 상대 사이의 각각의 전파로의 주파수 성분마다의 전파로 품질을 측정한다. 또, 여기서는, 주파수 성분마다의 전파로 품질로서, 파일럿 심볼의 주파수 성분마다의 수신 전력값을 이하와 같이 하여 측정한다.
FFT부(531)는, 입력된 수신 파일럿 심볼에 FFT 처리를 가하여, 파일럿 심볼을 주파수 영역으로 변환한다. 이 FFT 처리에 의해, 파일럿 심볼의 복수의 주파수 성분 1~N이 얻어진다. 이들 복수의 주파수 성분 1~N은 나눗셈부(532)에 입력된다. 또한, 여기서 얻어지는 각 주파수 성분 1~N은, FFT부(13)에서 얻어지는 각 주파수 성분 1~N에 각각 대응한다. 나눗셈부(532)는, 입력된 각 주파수 성분 1~N을 파일럿 레플리카(replica)의 주파수 특성으로 나눗셈한다. 파일럿 레플리카는 파일럿 심볼의 송신측(즉, 통신 상대) 및 수신측(즉, 본 실시형태의 무선 통신 장치) 양쪽에 있어서 기지(旣知)인 파일럿 파형이다. 이 나눗셈에 의해 각 주파수 성분 1~N의 채널 추정값이 얻어진다. 제곱부(533)에서는, 이러한 채널 추정값을 제곱하여 전력값으로 한다. 이 일련의 처리가 주파수 특성 측정부 (53-1, 53－2)에서 행해짐으로써, 안테나1의 전파로 및, 안테나2의 각각의 전파로의 각 주파수 성분 1~N의 수신 전력값이 측정된다. 측정된 수신 전력값은 웨이트 계수 설정부(54)에 입력된다.
다음에, 웨이트 계수 설정부(54)에서 행해지는 처리에 대해 설명한다. 웨이트 계수 설정부(54)는, 주파수 특성 측정부(53-1)로부터 입력되는 수신 전력값(즉, 안테나1의 전파로의 각 주파수 성분의 전파로 품질)과 주파수 특성 측정부(53-2)로부터 입력되는 수신 전력값(즉, 안테나2의 전파로의 각 주파수 성분의 전파로 품질)에 기초하여, 웨이트 곱셈부(15－1)에서 이용되는 웨이트 계수(W11~W1N) 및 웨이트 계수 곱셈부(15－2)에서 이용되는 웨이트 계수(W21~W2N)를 설정한다. 설정 방법으로서는, 주파수 특성 측정부(53-1)로부터 입력되는 수신 전력값과 주파수 특성 측정부(53-2)로부터 입력되는 수신 전력값을 주파수 성분 1~N마다 비교하고, 수신 전력값이 큰 쪽의 안테나에 대응하는 웨이트 계수를 1로 설정하고, 수신 전력값이 작은 쪽의 안테나에 대응하는 웨이트 계수를 0으로 설정한다. 보다 구체적으로는, 주파수 성분 1~N중, 예를 들면, 안테나1로부터 송신되는 주파수 성분 1(즉, 웨이트 계수 W11이 곱셈되는 주파수 성분)과 안테나2로부터 송신되는 주파수 성분 1(즉, 웨이트 계수 W21이 곱셈되는 주파수 성분)에 있어서 수신 전력값을 비교하고, 안테나1로부터 송신되는 주파수 성분 1의 수신 전력값이 안테나2로부터 송신되는 주파수 성분 1의 수신 전력값보다 큰 경우는, 웨이트 계수(W11)를 1로 설정하고, 웨이트 계수(W21)를 0으로 설정한다. 반대로, 안테나2로부터 송신되는 주파수 성분 1의 수신 전력값이 안테나1로부터 송신되는 주파수 성분 1의 수신 전력값보다 큰 경우는, 웨이트 계수(W21)를 1로 설정하고, 웨이트 계수(W11)를 0으로 설정한다. 그리고, 이 처리를 모든 주파수 성분에 대해서 행한다. 이에 의해, 각 주파수 성분 1~N은, 안테나1 및 안테나2 중에서 수신 전력이 보다 큰 어느 한 쪽의 안테나로부터 송신되게 된다. 즉, 주파수 성분마다 송신 안테나의 선택이 행해진다. 이와 같이 주파수 성분마다 전파로 품질이 가장 양호한 안테나를 송신 안테나로서 선택함으로써, 송신 다이버시티 효과를 높일 수 있다.
이상의 비교/선택 처리를 도면으로 표시하면 도 3에 나타내는 것이 된다. 도 3에 나타내는 2개의 곡선은 웨이트 계수 설정부(54)에 입력되는 각 안테나의 주파수 특성을 나타내고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 주파수 성분에 있어서, 수신 전력이 큰 쪽의 안테나에 대응하는 웨이트 계수는 1로 설정되고, 수신 전력이 작은 쪽의 안테나에 대응하는 웨이트 계수는 0으로 설정된다. 그 결과, 통신 상대에서의 신호 수신시의 주파수 특성은 도 4에 나타내는 것으로 된다. 즉, 안테나1 및 안테나2 중에서, 각 주파수 성분마다 전파로 품질이 보다 양호한 안테나가 송신 안테나로서 선택되기 때문에, 통신 상대에서의 수신 전력이 크게 떨어지는 주파수 성분이 존재하지 않게 되어, 그 결과, 모든 주파수 성분을 안테나1 및 안테나2의 어느 쪽이든 1개로부터만 송신하는 경우에 비해 오류율 특성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 파일럿 삽입부(14)에서 행해지는 처리에 대해 설명한다. 도 5는 TDD 시스템인 경우이며, 도 6은 FDD 시스템인 경우이다.
도 5 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 각 프레임은 복수의 시간 슬롯으로 분할되어 있으며, 각 프레임의 선두의 시간 슬롯 및 말미의 시간 슬롯으로 파일럿 심볼을 송신한다. 따라서, 파일럿 삽입부(14)에서는, 각 주파수 성분에 대응하는 스위치가, 선두의 시간 슬롯 및 말미의 시간 슬롯의 송신 타이밍에 a측에, 그 외의 타이밍에서는 b측에 접속되어, 각 주파수 성분에 파일럿 심볼이 삽입된다. 또, 웨이트 계수 설정부(54)에서의 웨이트 계수의 갱신은, TDD 시스템 에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 상향 프레임 뒤의 하향 프레임과의 경계에서 행해지며, 하향 1 프레임내의 전부의 슬롯에서 동일한 웨이트 계수가 사용된다. 한편, FDD 시스템에서는, 웨이트 계수의 갱신은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 프레임 경계에서 행해지며, 1 프레임내의 전부의 슬롯에서 동일한 웨이트 계수가 사용된다. 이러한 웨이트 계수의 갱신 타이밍을 취함으로써, 파일럿 부분과 데이터 부분에 동일한 웨이트 계수가 곱셈되기 때문에, 통신 상대에서는, 신호 수신시에, 종래와 같이, 모든 주파수 성분이 1개의 안테나로부터만 송신되는 경우와 동일한 수신 처리로, 신호를 수신할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 주파수 성분마다 송신 다이버시티 효과를 얻을 수 있기 때문에, 주파수 선택성 페이딩의 영향으로 인한 주파수 성분의 전력 침체를 경감할 수 있으며, 그 결과, 오류율 특성을 향상시킬 수 있다. 또, 각 전파로의 주파수 특성에 기초하여 주파수 성분마다 웨이트 계수를 설정하기 때문에, 한층 더 송신 다이버시티 효과를 높일 수 있다.
또한, 안테나마다 각 주파수 성분의 전파로 품질을 통신 상대측에서 측정하여 본 실시형태의 무선 통신 장치에 보고하고, 무선 통신 장치에서는 보고된 전파로 품질에 기초하여 웨이트 계수를 설정하는 것도 가능하다. 또, 통신 상대측에서 전파로 품질에 기초하여 웨이트 계수의 설정도 더 행하여 본 실시형태의 무선 통신 장치에 보고하고, 무선 통신 장치에서는 보고된 웨이트 계수를 각 주파수 성분에 곱셈하는 것도 가능하다. 이와 같이 함으로써, 본 실시형태에 따른 무선 통신 장치를, 송신과 수신에서 다른 주파수의 전파로를 이용하는 FDD 시스템에 가장 적합 한 구성으로 할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에 따른 무선 통신 장치는, 주파수 성분마다 전파로 품질에 기초하여, 웨이트 계수 (W11~W1N)와 (W21~W2N)의 복수의 조합중에서, 신호 수신측인 통신 상대에 있어서의 수신 전력이 최대가 되는 웨이트 계수의 조합을 각 주파수 성분에 곱셈하는 웨이트 계수로 설정하는 것이다.
본 실시형태에 따른 무선 통신 장치는, 웨이트 계수 설정부(54)의 동작만이 실시형태 1과 다르다. 복수의 안테나로부터 신호를 송신할 경우는, 각 안테나로부터 송신된 신호가 수신점에서 서로 강하게 할만한 웨이트 계수는, 이하의 [수학식 1]에 표시되는 Pn이 최대가 될만한 진폭과 위상을 가진 웨이트 계수이다. 그래서, 웨이트 계수 설정부(54)는, 이하의 [수학식 1]의 Pn이 최대가 될만한 웨이트 계수의 조합 Wn을 각 안테나마다 각 주파수 성분의 웨이트 계수로 설정한다. 웨이트 계수 설정부(54)에는 웨이트 계수의 조합 Wn의 복수 후보가 미리 기억되어 있어, 웨이트 계수 설정부(54)는, 그들 복수 조합의 후보에 대해 Pn를 계산하고, Pn이 최대가 되는 조합 Wn을 선택하여 웨이트 곱셈부(15－1, 15－2)에 출력한다.
Figure 112007009259185-PCT00001
여기서, h 1n 는 안테나1의 주파수 성분 n의 전파로 품질, h 2n 는 안테나2의 주 파수 성분 n의 전파로 품질을 나타낸다. H 는 복소 공역 전치, T 는 전치를 나타낸다. 또한, P N 은, 웨이트 계수 w n 가 곱셈되어 송신된 신호가 전파로 품질 H n 의 전파로를 통해 통신 상대에서 수신되는 때의 수신 전력에 비례하는 값이 된다. w n 의 후보로서는, 예를 들면, 진폭이｛0.2, 0.8}의 어느 것인가를, 위상이 {０，π/４，２π/４，３π/４，４π/４，５π/４，６π/４，７π/４}의 어느 것인가를 취한 것을 후보로 한다.
도 7에 본 실시형태의 웨이트 계수 설정을 행했을 경우의 통신 상대에서의 신호 수신시의 주파수 특성을 나타낸다. 도 7에서, 본 실시형태의 웨이트 계수 설정을 행하면, 수신 전력이 크게 떨어지는 주파수 성분이 없어짐을 알게 된다. 여기서, 도 7과 도 4(실시형태 1)를 비교하면, 도 7은 도 4에 비해 수신 전력이 작아져 있다. 그러나, 전파로의 주파수 특성의 추정 오차가 클 경우는, 실시형태 1처럼 각 주파수 성분을 어느 한쪽의 안테나로부터 송신하기보다, 2개의 안테나로부터 송신하는 쪽이 보다 큰 수신 전력이 얻어진다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 주파수 성분마다 수신 전력을 세게 할 수 있기 때문에, 수신 전력이 크게 떨어지는 주파수 성분이 없어져, 그 결과, 오류율 특성을 향상시킬 수 있다.
(실시형태 3)
실시형태 1에서는, 가중치 계수의 곱셈으로 인해 각 안테나에 있어서 각 주파수 성분마다 신호가 변형되게 되기 때문에, 가중치 계수를 곱셈하지 않는 경우에 비해, 신호의 PAPR(Peak to Average Power Ratio：피크 대 평균전력비)가 커져 버릴 가능성이 있다. 이 가능성은, 신호중의 각 주파수 성분에 있어서 송신되지 않는 주파수 성분을 만듦으로써 한층 높아진다. 송신 앰프 특성의 비선형 영역에 들어갈만한 큰 PAPR가 되었을 경우, 송신 신호가 왜곡되어, 신호 수신측에서의 SNR이 열화한다.
그래서, 본 실시형태에서는, 안테나 사이에 있어서의 전파로 품질의 차이가 임계값 이상이 되는 주파수 성분만을 어느 1개의 안테나로부터 송신하고, 그 차이가 임계값 미만인 주파수 성분은 복수의 안테나로부터 송신하도록 하여, 각 안테나로부터 송신되는 신호에 있어서 송신되지 않는 주파수 성분을 감소시킴으로써, 신호의 변형 정도를 경감하도록 했다.
본 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 도 8에 나타낸다. 또한, 이하의 설명에서는, 실시형태 1(도 1)과 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙이며 설명을 생략한다.
도 8에 나타내는 무선 통신 장치에 있어서, 주파수 특성 측정부(53-1)는 안테나1로 수신된 신호에 포함되는 파일럿 심볼의 각 주파수 성분 1~N의 수신 전력값을 측정하여, 웨이트 계수 설정부(54) 및 전력차(差) 측정부(58)에 입력한다. 또, 주파수 특성 측정부(53-2)는 안테나2로 수신된 신호에 포함되는 파일럿 심볼의 각 주파수 성분 1~N의 수신 전력값을 측정하여, 웨이트 계수 설정부(54) 및 전력차 측정부(58)에 입력한다.
전력차 측정부(58)는, 주파수 특성 측정부(53-1)로부터 입력된 수신 전력값 과 주파수 특성 측정부(53-2)로부터 입력된 수신 전력값의 차이를 주파수 성분마다 측정한다. 즉, 전력차 측정부(58)는, 안테나1 과 안테나2 사이에 있어서의 각 주파수 성분의 수신 전력값의 차이를 측정한다. 이 수신 전력차는, 임계값 판정부(59)에 입력된다.
임계값 판정부(59)는, 전력차 측정부(58)로부터 입력된 수신 전력차가 임계값 이상인지 아닌지를 매 주파수 성분마다 판정하고, 판정 결과를 웨이트 계수 설정부(54)에 입력한다.
웨이트 계수 설정부(54)는, 수신 전력차가 임계값 이상이라고 판정된 주파수 성분의 웨이트 계수를 실시형태 1 에 기재한 설정 방법으로 설정한다. 즉, 웨이트 계수 설정부(54)는, 수신 전력차가 임계값 이상이라고 판정된 주파수 성분의 수신 전력값을 안테나1 과 안테나2 사이에서 비교하여, 수신 전력값이 큰쪽의 안테나의 웨이트 계수를 1로 설정하고, 수신 전력값이 작은 쪽의 안테나의 웨이트 계수를 0으로 설정한다. 한편, 웨이트 계수 설정부(54)는, 수신 전력차가 임계값 미만이라고 판정된 주파수 성분에 대해서는, 양안테나 모두 웨이트 계수를 0.5로 설정한다. 이러한 웨이트 계수의 설정을 행함으로써, 수신 전력차가 큰 주파수 성분, 즉, 안테나간의 전파로 품질의 차이가 큰 주파수 성분만, 전파로 품질이 보다 양호한 한쪽의 안테나로부터 송신되고, 그 외의 주파수 성분은 양쪽의 안테나로부터 송신되게 된다. 따라서, 어느 한쪽의 안테나로부터만 송신되는 주파수 성분의 수를 감소시킬 수 있어, 신호 변형의 정도가 경감한다. 이에 의해, PAPR의 증대를 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 각 안테나에 있어서 주파수 성분의 변화가 최소한으로 억제되기 때문에, PAPR의 증대를 억제할 수 있어, PAPR의 증대에 기인하는 신호왜곡으로 인한 오류율 특성의 열화를 억제할 수 있다. 또, 전파로 품질의 차이가 큰 주파수 성분에 대해서는, 전파로 품질이 보다 양호한 안테나로부터 전력을 집중하여 송신할 수 있기 때문에, 신호 수신측의 통신 상대에서는, 수신 전력이 크게 떨어지는 주파수 성분이 없어져, 오류율 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태의 웨이트 계수 설정부(54)에서는, 수신 전력차가 임계값 이상이라고 판정된 주파수 성분의 웨이트 계수를 실시형태 2에서 설명한 설정 방법을 이용하여 설정해도 좋다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 실시형태 3과 다른 방법에 의해 PAPR의 증대를 억제하는 무선 통신 장치에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 도 9에 나타낸다. 또한, 이하의 설명에서는, 실시형태 1(도 1)과 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙이며 설명을 생략한다.
도 9에 나타내는 무선 통신 장치에 있어서, 주파수 특성 측정부(53-1)는 안테나1로 수신된 신호에 포함되는 파일럿 심볼의 각 주파수 성분 1~N의 수신 전력값을 측정하여, 웨이트 계수 설정부(54) 및 피크 억압 주파수 설정부(60)에 입력한다. 또, 주파수 특성 측정부(53-2)는 안테나2로 수신된 신호에 포함되는 파일럿 심볼의 각 주파수 성분 1~N의 수신 전력값을 측정하여, 웨이트 계수 설정부(54) 및 피크 억압 주파수 설정부(60)에 입력한다.
피크 억압 주파수 설정부(60)는, 안테나 사이에서 복수의 주파수 성분 각각의 수신 전력값을 비교하고, 복수의 주파수 성분 중, 한쪽 안테나의 수신 전력값이 다른쪽 안테나의 수신 전력값에 비해 소정값 이상 낮은 주파수 성분을 피크 억압용 주파수 성분으로 설정한다. 이 피크 억압용 주파수 성분에는, IFFT 후의 신호의 PAPR 값이 임계값 이상일 경우에, 피크 전력을 억압하기 위한 신호(피크 억압 신호)가 삽입된다. 그리고, 피크 억압 주파수 설정부(60)는, 설정 결과를 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2) 및 피크 억압 신호 삽입부(22－1, 22－2)에 입력한다. 피크 억압용 주파수 성분을 이와 같이 설정하면, 피크 억압 신호가 삽입되는 주파수 성분은, 실시형태 1에 있어서, 웨이트 계수：0이 곱셈되는 주파수 성분이 됨과 동시에, 전파로 품질이 다른쪽의 안테나보다도 충분히 낮은 안테나로부터 송신되어 큰 전파로 감쇠를 받는 주파수 성분이 되기 때문에, 피크 억압 신호의 영향으로 인한 통신 상대측에서의 수신 품질의 열화를 초래하는 일 없이 PAPR의 증대를 억제할 수 있다.
한편, 각 안테나마다 설치된 PAPR 측정부(19－1, 19－2)는, IFFT 후의 신호의 PAPR 값을 측정하여 임계값 판정부(20－1, 20－2) 및 피크 억압 신호 생성부(21－1), (21－2)에 입력한다. 또, PAPR 측정부(19－1, 19－2)는, 피크 전력이 발생한 시간축상의 위치를 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)에 알린다.
임계값 판정부(20－1, 20－2)는, 입력된 PAPR 값과 임계값을 비교하여, PAPR 값이 임계값 이상일 경우, 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)에 대해, 피크 억 압 신호를 생성하는 취지의 지시를 출력한다.
이 지시에 따라, 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)는, 피크 억압 신호를 생성한다. 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)에서는, 피크 억압용으로 설정된 주파수 성분의 주파수축상의 위치와 피크 전력의 시간축상의 위치에 기초하여, 시간축상의 피크 전력의 위치에서 그 주파수 성분의 신호가 역위상이 될만한 위상의 피크 억압 신호를 생성한다. 또, 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)는, 피크 억압 신호의 진폭을 PAPR 값에 비례한 값으로 한다. 또한, 이 밖에 피크 억압 신호의 생성 방법으로서는, 예를 들면 특허공개 2001－237800호 공보에 기재한 방법을 이용할 수 있다. 그리고, 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)는, 생성한 피크 억압 신호를, 피크 억압 신호 삽입부(22－1, 22－2)에 입력한다.
피크 억압 신호 삽입부(22－1, 22－2)는, 피크 억압 주파수 설정부(60)에서 설정된 주파수 성분에, 피크 억압 신호 생성부(21－1, 21－2)에서 생성된 피크 억압 신호를 삽입한다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 피크 억압 신호를 삽입함으로 인한 통신 상대측에서의 수신 품질의 열화를 초래하는 일 없이 PAPR의 증대를 억제할 수 있어, PAPR의 증대에 기인하는 신호왜곡에 의한 오류율 특성의 열화를 억제할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 실시형태 3 및 4와 다른 방법을 이용하여 PAPR의 증대를 억제하는 무선 통신 장치에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 도 10에 나타낸다. 또한, 이하의 설명에서는, 실시형태 1(도 1)과 동일한 구성에는 동일한 번호를 붙여 설명을 생략한다.
도 10에 나타내는 무선 통신 장치에 있어서, 안테나 선택부(23)는, IFFT 후의 신호의 PAPR가 임계값 이상일 경우에, IFFT부(16-1)에서 IFFT 된 신호와 IFFT부(16-2)에서 IFFT 된 신호를 합성하고, 그 합성 신호의 송신 안테나로서 안테나1 또는 안테나2의 어느 한쪽의 안테나를 선택한다. 또, 안테나 선택부(23)는, 전(全)주파수 성분의 총전력(즉, 각 주파수 성분의 전파로 품질의 합계값)이 보다 큰쪽 안테나를 송신 안테나로서 선택한다.
안테나 선택부(23)의 내부 구성을 도 11에 나타낸다. 도 11에 있어서, PAPR 측정부(231)는, IFFT부(16-1)로부터 입력되는 IFFT 후의 신호의 PAPR 값(안테나1의 PAPR 값) 및 IFFT부(16-2)로부터 입력되는 IFFT 후의 신호의 PAPR 값(안테나2의 PAPR 값)을 측정하여 임계값 판정부(232)에 입력한다.
임계값 판정부(232)는, 안테나1의 PAPR 값 및 안테나2의 PAPR 값을 각각 임계값과 비교하고, 양쪽 모두 임계값 미만일 경우는, SW1~SW4를 a측에 접속한다. 따라서, 안테나1의 PAPR 값 및 안테나2의 PAPR 값의 양쪽이 임계값 이상일 경우는, 실시형태 1과 마찬가지로, IFFT부(16-1)로부터 출력되는 신호는 그대로 GI 삽입부(17－1)에 입력되고, IFFT부(16-2)로부터 출력되는 신호는 그대로 GI 삽입부(17－2)에 입력된다.
한편, 안테나1의 PAPR 값 또는 안테나2의 PAPR 값의 어느 한쪽이라도 임계값 이상일 경우는, 임계값 판정부(232)는, SW1~SW4를 b측에 접속함과 동시에, 수신 전력 측정부(234)에 대해서 동작하도록 지시한다. 따라서, 이 경우는, IFFT부(16-1)로부터 출력되는 신호 및 IFFT부(16-2)로부터 출력되는 신호가 함께 합성부(233)에 입력되고, 합성부(233)에서는, 그들 2개의 신호를 합성한다. 합성된 신호는 SW5에 출력된다.
수신 전력 측정부(234)에는, 파일럿 추출부(52－1)에서 추출된 파일럿 심볼 및 파일럿 추출부(52-2)에서 추출된 파일럿 심볼이 입력된다. 수신 전력 측정부(234)는, 임계값 판정부(232)로부터의 지시에 따라, 이러한 파일럿 심볼의 수신 전력값(안테나1의 수신 전력값 및 안테나2의 수신 전력값)을 시간 영역에서 각각 측정하여 송신 안테나 선택부(235)에 입력한다. 따라서, 수신 전력 측정부(234)는, 안테나1의 PAPR 값 및 안테나2의 PAPR 값의 양쪽 모두 임계값 미만일 경우는 동작하지 않아, 쓸데없는 전력 소비를 방지한다. 또한, 수신 전력 측정부(234)에 의해 시간 영역에서 측정되는 수신 전력값은 전주파수 성분의 총전력값이 되기 때문에, 안테나1의 수신 전력값 및 안테나2의 수신 전력값으로서 각각, 주파수 특성 측정부(53-1, 53-2)에서 측정되는 각 주파수 성분의 수신 전력의 합계값을 이용하는 것도 가능하다.
송신 안테나 선택부(235)는, 안테나1의 수신 전력값과 안테나2의 수신 전력값을 비교하여, 수신 전력값이 큰 쪽의 안테나를 선택한다. 또한, 안테나1의 수신 전력값과 안테나2의 수신 전력값이 동일할 경우에는, 안테나1을 선택한다. 즉, 송신 안테나 선택부(235)는, 안테나1의 수신 전력값이 안테나2의 수신 전력값 이상일 경우는, SW5를 a측에 접속하고, 안테나2의 수신 전력값이 안테나1의 수신 전력값보다 큰 경우는, SW5를 b측에 접속한다. 이로 말미암아, 안테나1의 PAPR 값 또는 안테나2의 PAPR 값의 어느 한쪽이 임계값 이상일 경우, 합성부(233)에서 합성된 신호가, 안테나1또는 안테나2의 어느 한쪽으로부터 송신되게 된다.
다음에, 임계값 판정부(232)에서의 임계값의 설정 방법에 대해 설명한다. 송신 무선 처리부(18－1, 18－2)가 가지는 송신 앰프의 전력 증폭 특성이 도 12에 나타내는 바와 같은 경우, PAPR가 앰프 특성의 비선형 영역으로 들어가면 송신 신호에 왜곡이 생긴다. 따라서, 송신 신호의 왜곡을 방지하기 위해서는, 임계값 판정부(232)에서 이용하는 PAPR의 임계값을, 입력 백오프(backoff) 전력값, 즉, 선형 영역에 있어서의 평균 레벨로부터의 마진 전력값으로 설정한다.
또한, 합성부(233)에서의 합성 후의 신호는, 변조부(12)로부터 FFT부(13)에 입력되는 신호와 동일한 신호가 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 안테나1의 PAPR 값 또는 안테나2의 PAPR 값의 어느 한쪽이라도 임계값 이상일 경우, 합성 신호를 대신하여, FFT부(13)에 입력되는 신호를 그대로 송신하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, PAPR의 증대로 인한 비선형 왜곡이 송신 신호에 발생해 버리는 것을 방지할 수 있다. 또, 비선형 왜곡이 발생하지않는 경우만, 주파수 성분마다 전파로 품질이 가장 좋은 안테나로부터 신호를 송신하기 때문에, 신호 수신측의 통신 상대에서는, 수신 품질의 향상을 확실하게 꾀할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서의 무선 통신 단말장치는 'UE＇, 무선 통신 기지국 장치는 'Node B＇라고 표시되는 수가 있다.
또, 상기 실시형태에 있어서, 무선 통신 장치로부터 송신되는 신호는, 단일반 송파로 송신되는 신호 외에, 등간격으로 분산된 주파수 성분을 가지는 IFDMA(Interleaved Frequency Division Multiple Access) 신호, Distributed FDMA 신호, 또는, 모인 대역을 이용하는 Localized FDMA 신호이어도 좋다.
또, 상기 실시형태의 설명에 이용한 각 기능 블록은, 전형적으로는 집적회로인 LSI로서 실현된다. 이들은 개별적으로 1칩화 되어도 좋고, 일부 또는 모두를 포함하도록 1칩화 되어도 좋다.
여기에서는, LSI라고 했지만, 집적도의 차이에 따라, IC, 시스템 LSI, 슈퍼 LSI, 울트라 LSI라고 호칭되는 일도 있다.
또, 집적회로화의 수법은 LSI에 한하는 것은 아니며, 전용 회로 또는 범용 프로세서로 실현되어도 좋다. LSI 제조 후에, 프로그램하는 것이 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array)나, LSI 내부의 회로 셀의 접속이나 설정을 재구성 가능한 리컨피규러블 프로세서를 이용해도 좋다.
또, 반도체 기술의 진보 또는 파생하는 별개의 기술에 의해 LSI에 대체되는 집적회로화 기술이 등장하면, 당연히 그 기술을 이용해 기능 블록의 집적화를 행하여도 좋다. 바이오 기술의 적응 등이 가능성으로서 있을 수 있다.
본 명세서는, 2004년 7월 30일에 출원한 특허출원 2004－224657에 기초하고 있는 것이다. 이 내용은 모두 여기에 포함시켜 놓는다.
본 발명은, 이동 통신 시스템에 있어서 사용되는 무선 통신 기지국 장치나 무선 통신 단말장치 등에 매우 적합하다.

Claims (13)

  1. 제 1 안테나 및 제 2 안테나와,
    입력되는 신호를 주파수 영역으로 변환하여 상기 신호의 복수의 주파수 성분을 얻는 제 1 변환 수단과,
    상기 복수의 주파수 성분을 제 1 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여함과 동시에, 상기 복수의 주파수 성분을 제 2 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여하는 가중치 부여 수단과,
    상기 제 1 가중치 계수를 이용해 가중치 부여된 상기 복수의 주파수 성분을 시간 영역으로 변환하여 제 1 송신 신호를 얻음과 동시에, 상기 제 2 가중치 계수를 이용해 가중치 부여된 상기 복수의 주파수 성분을 시간 영역으로 변환하여 제 2 송신 신호를 얻는 제 2 변환 수단과,
    상기 제 1 송신 신호 및 상기 제 2 송신 신호를 상기 제 1 안테나 및 상기 제 2 안테나의 한쪽 또는 양쪽으로부터 송신하는 송신 수단을 구비하는 무선 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 성분의 각각에 있어서, 상기 제 1 안테나의 제 1 전파로 품질 및 상기 제 2 안테나의 제 2 전파로 품질을 측정하는 측정 수단을 더 구비하고,
    상기 가중치 부여 수단은, 상기 제 1 전파로 품질과 상기 제 2 전파로 품질에 기초하여 상기 제 1 가중치 계수 및 상기 제 2 가중치 계수를 설정하는, 무선 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가중치 부여 수단은, 상기 제 1 전파로 품질과 상기 제 2 전파로 품질을 상기 복수의 주파수 성분의 각각에 있어서 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 복수의 주파수 성분의 각각에 있어서 상기 제 1 가중치 계수 및 상기 제 2 가중치 계수의 한쪽을 1로 설정함과 동시에 다른쪽을 0으로 설정하는 무선 통신 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가중치 부여 수단은, 상기 제 1 전파로 품질과 상기 제 2 전파로 품질의 차이가 임계값 이상인 주파수 성분에 대해서만, 상기 제 1 가중치 계수 및 상기 제 2 가중치 계수의 한쪽을 1로 설정함과 동시에 다른쪽을 0으로 설정하는, 무선 통신 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 가중치 부여 수단은, 상기 제 1 가중치 계수와 상기 제 2 가중치 계수의 복수의 조합을 가지며, 상기 제 1 전파로 품질 및 상기 제 2 전파로 품질에 기초하여, 상기 복수의 조합 중에서 신호 수신측에서의 수신 전력이 최대가 되는 조 합을 선택하여 상기 제 1 가중치 계수 및 상기 제 2 가중치 계수를 설정하는, 무선 통신 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 측정 수단은, 상기 제 1 안테나에 의해 수신되는 신호의 복수의 주파수 성분 각각의 수신 전력을 상기 제 1 전파로 품질로서 측정함과 동시에, 상기 제 2 안테나에 의해 수신되는 신호의 복수의 주파수 성분 각각의 수신 전력을 상기 제 2 전파로 품질로서 측정하는, 무선 통신 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 성분의 각각에 파일럿 심볼을 삽입하는 삽입 수단을 더 구비하고,
    상기 가중치 부여 수단은, 상기 복수의 주파수 성분에 이용한 가중치 계수와 동일한 가중치 계수를 이용하여 상기 파일럿 심볼을 가중치 부여하는, 무선 통신 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 성분의 각각에 있어서, 상기 제 1 안테나의 제 1 전파로 품질 및 상기 제 2 안테나의 제 2 전파로 품질을 측정하는 측정 수단과,
    상기 복수의 주파수 성분중, 상기 제 1 전파로 품질과 상기 제 2 전파로 품 질에 있어서 한쪽 전파로 품질이 다른쪽 전파로 품질에 비해 소정값 이상 낮은 주파수 성분에 피크 전력을 억압하기 위한 신호를 삽입하는 삽입 수단을 더 구비하는, 무선 통신 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 수단은, 피크 대 평균전력비가 임계값 이상일 경우에, 상기 제 1 송신 신호와 상기 제 2 송신 신호를 합성한 합성 신호 또는 상기 입력되는 신호를, 상기 제 1 안테나 또는 상기 제 2 안테나의 어느 한쪽으로부터 송신하는, 무선 통신 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 송신 수단은, 상기 제 1 안테나 또는 상기 제 2 안테나 중, 상기 복수의 주파수 성분의 전파로 품질의 합계가 보다 큰 안테나로부터 상기 합성 신호를 송신하는, 무선 통신 장치.
  11. 청구항 1 에 기재한 무선 통신 장치를 구비하는 무선 통신 기지국 장치.
  12. 청구항 1에 기재한 무선 통신 장치를 구비하는 무선 통신 단말 장치.
  13. 입력되는 신호를 주파수 영역으로 변환하여 상기 신호의 복수의 주파수 성분 을 얻는 제 1 변환 공정과,
    상기 복수의 주파수 성분을 제 1 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여함과 동시에, 상기 복수의 주파수 성분을 제 2 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여하는 가중치 부여 공정과,
    상기 제 1 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여된 상기 복수의 주파수 성분을 시간 영역으로 변환하여 제 1 송신 신호를 얻음과 동시에, 상기 제 2 가중치 계수를 이용하여 가중치 부여된 상기 복수의 주파수 성분을 시간 영역으로 변환하여 제 2 송신 신호를 얻는 제 2 변환 공정과,
    상기 제 1 송신 신호 및 상기 제 2 송신 신호를 제 1 안테나 및 제 2 안테나의 한쪽 또는 양쪽으로부터 송신하는 송신 공정을 구비하는 무선 통신 방법.
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