WO2006011360A1

WO2006011360A1 - 無線通信装置および無線通信方法

Info

Publication number: WO2006011360A1
Application number: PCT/JP2005/012843
Authority: WO
Inventors: Akihiko Nishio
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2006-02-02
Also published as: JPWO2006011360A1; US8140022B2; US20080311863A1; US20110075757A1; US8340589B2; US20130090069A1; US7869760B2; KR20070046832A; EP1760978A4; US8626077B2; JP4592698B2; BRPI0513984A; EP1760978A1; US20120142275A1; CN1969521A

Abstract

　シングルキャリアの広帯域伝送において、周波数選択性フェージングの影響を軽減して誤り率特性の劣化を防止することができる無線通信装置。この装置では、ＦＦＴ部（１３）は、変調部（１２）から入力される変調信号にフーリエ変換処理を施し、パイロット挿入部（１４）は、変調信号の複数の周波数成分１～Ｎの各々にパイロットシンボルを挿入し、ウェイト乗算部（１５－１，１５－２）は、ウェイト係数設定部（５４）で設定されたウェイト係数（Ｗ１１～Ｗ１Ｎ，Ｗ２１～Ｗ２Ｎ）を各周波数成分１～Ｎおよび各周波数成分１～Ｎに挿入されたパイロットシンボルに乗算し、ＩＦＦＴ部（１６－１，１６－２）は、周波数成分１～Ｎに逆フーリエ変換処理を施して、周波数成分１～Ｎを時間領域に変換する。

Description

明細書

無線通信装置および無線通信方法

技術分野

[0001] 本発明は、無線通信装置および無線通信方法に関する。

背景技術

[0002] 次世代の移動通信システムへ向けて 100Mbpsを超えるデータレートを実現すベぐ高速パケット伝送に適した無線伝送方式にっ、て様々な検討が行われて、る。このような高速伝送のためには使用周波数帯域の広帯域ィ匕が必要であり、 100MHz程度の帯域幅を用いることが検討されている。しかし、移動通信においてこのような広帯域伝送をシングルキャリアで行うと、マルチパス干渉により誤り率特性が著しく劣化する。そこで、マルチパス干渉の影響を除去して波形を再生するための技術として、周波数等化が検討されている (例えば、非特許文献 1参照)。周波数等化は簡易な装置構成で実現できる等化技術であり、シングルキャリアで送信された信号に対して、受信側で受信信号の各周波数成分に伝搬路の周波数特性推定値の逆特性を乗積することにより等化処理を行うものである。

非特許文献 1： Frequency domain equalization for single-carrier broadband wireless systems , Falconer, D.; Ariyavisitakul, S.L.; Benyamin— Seeyar, A.; mdson, B.;Com munications Magazine, IEEE , Volume: 40 , Issue: 4 , April 2002 Pages:58 - 66 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] シングルキャリアの広帯域伝送では、周波数選択性フェージングの影響により受信レベルが大きく落ち込んだ周波数成分が存在すると、上記のような周波数等化を行つても完全には等化されずマルチパス干渉成分が残ってしまい、その結果、誤り率特性が劣化してしまう。

[0004] 本発明の目的は、シングルキャリアの広帯域伝送にぉ、て、周波数選択性フエ一ジングの影響を軽減して誤り率特性の劣化を防止することができる無線通信装置および無線通信方法を提供することである。課題を解決するための手段

[0005] 本発明の無線通信装置は、第 1のアンテナおよび第 2のアンテナと、入力される信号を周波数領域に変換して前記信号の複数の周波数成分を得る第 1変換手段と、前記複数の周波数成分を第 1の重み係数を用いて重み付けするとともに、前記複数の周波数成分を第 2の重み係数を用いて重み付けする重み付け手段と、前記第 1の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第 1の送信信号を得るとともに、前記第 2の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第 2の送信信号を得る第 2変換手段と、前記第 1の送信信号および前記第 2の送信信号を前記第 1のアンテナおよび前記第 2のァンテナの一方または双方から送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

発明の効果

[0006] 本発明によれば、シングルキャリアの広帯域伝送にぉ、て、周波数選択性フェージングの影響を軽減して誤り率特性の劣化を防止することができる。図面の簡単な説明

[0007] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る無線通信装置の構成を示すブロック図

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る周波数特性測定部の構成を示すブロック図

[図 3]本発明の実施の形態 1に係る周波数特性図

[図 4]本発明の実施の形態 1に係る周波数特性図

[図 5]本発明の実施の形態 1に係るフレーム構成図 (TDDシステム）

[図 6]本発明の実施の形態 1に係るフレーム構成図（FDDシステム）

[図 7]本発明の実施の形態 2に係る周波数特性図

[図 8]本発明の実施の形態 3に係る無線通信装置の構成を示すブロック図

[図 9]本発明の実施の形態 4に係る無線通信装置の構成を示すブロック図

[図 10]本発明の実施の形態 5に係る無線通信装置の構成を示すブロック図

[図 11]本発明の実施の形態 5に係るアンテナ選択部の構成を示すブロック図

[図 12]本発明の実施の形態 5に係る電力増幅特性図

発明を実施するための最良の形態 [0008] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する無線通信装置は、例えば移動体通信システムにお、て使用される無線通信端末装置や無線通信基地局装置に搭載されるものである。

[0009] (実施の形態 1)

図 1に示す無線通信装置において、符号ィ匕部 11は、入力される時系列の送信データを符号化する。

[0010] 変調部 12は、符号ィ匕部 11からの出力を QPSKや 16QAM等の変調方式で変調して変調信号を作成する。

[0011] FFT部 13は、変調部 12から入力される変調信号に FFT (フーリエ変換)処理を施して、変調信号を周波数領域に変換する。この FFT処理により、変調信号の複数の周波数成分 1〜Nが得られる。これら複数の周波数成分 1〜Nはパイロット挿入部 14 に入力される。

[0012] パイロット挿入部 14は、入力される複数の周波数成分 1〜Nの各々に周波数領域のパイロットシンボルを挿入して、ウェイト乗算部 15— 1および 15— 2に入力する。なお、パイロット挿入部 14で行われる処理の詳細については後述する。

[0013] ウェイト乗算部 15— 1および 15— 2は、ウェイト係数設定部 54で設定されたウェイト係数（重み係数) Wl 1〜W1Nおよび W21〜W2Nを各周波数成分 1〜Nおよび各周波数成分 1〜Nに挿入されたパイロットシンボルに乗算することで、各周波数成分 1〜Nとパイロットシンボルとを同じ重み係数で重み付けする。ウェイト乗算部 15— 1 で乗算されるウェイト W11〜W1Nとウェイト乗算部 15— 2で乗算されるウェイト W21 〜W2Nは互いに異なる。ウェイト乗算部 15— 1で重み付けされた周波数成分 1〜N は IFFT部 16- 1に入力され、ウェイト乗算部 15— 2で重み付けされた周波数成分 1 〜Nは IFFT部 16— 2に入力される。

[0014] IFFT部 16— 1は、入力された周波数成分 1〜Nに IFFT (逆フーリエ変換)処理を施して、周波数成分 1〜Nを時間領域に変換する。この処理により、ウェイト Wl l〜 WINで重み付けされた周波数成分 1〜Nを含む送信信号 1が得られる。この送信信号 1は、 GI挿入部 17—1でガードインターバルを挿入され、送信無線処理部 18— 1 でアップコンバート、増幅等の無線処理を施された後、アンテナ 1を介して通信相手に送信される。

[0015] IFFT部 16— 2は、入力された周波数成分 1〜Nに IFFT処理を施して、周波数成分 1〜Nを時間領域に変換する。この処理により、ウェイト W21〜W2Nで重み付けされた周波数成分 1〜Nを含む送信信号 2が得られる。この送信信号 2は、 GI挿入部 1 7— 2でガードインターバルを挿入され、送信無線処理部 18— 2でアップコンバート、増幅等の無線処理を施された後、アンテナ 2を介して通信相手に送信される。

[0016] 一方、受信無線処理部 51— 1は、アンテナ 1を介して受信された信号に対してダウンコンバート等の無線処理を施してパイロット抽出部 52— 1および合成部 55に入力し、受信無線処理部 51—2は、アンテナ 2を介して受信された信号に対してダウンコンバート等の無線処理を施してパイロット抽出部 52— 2および合成部 55に入力する

[0017] ノィロット抽出部 52— 1は、アンテナ 1で受信された信号に含まれるパイロットシンポルを抽出して周波数特性測定部 53— 1に入力し、周波数特性測定部 53— 1は、このパイロットシンボルを用いてアンテナ 1と通信相手との間の伝搬路の周波数特性を測定する。また、パイロット抽出部 52— 2は、アンテナ 2で受信された信号に含まれるノィロットシンボルを抽出して周波数特性測定部 53— 2に入力し、周波数特性測定部 53— 2は、このパイロットシンボルを用いてアンテナ 2と通信相手との間の伝搬路の周波数特性を測定する。周波数特性の測定方法については後述する。周波数特性測定部 53— 1および 53— 2で測定された周波数特性はそれぞれウェイト係数設定部 54に入力される。ウェイト係数設定部 54は、ぞれぞれの周波数特性からウェイト W1 1〜W1Nおよびウェイト W21〜W2Nを設定する。設定方法については後述する。

[0018] 合成部 55は、アンテナ 1で受信された信号とアンテナ 2で受信された信号を合成し、復調部 56は合成された信号を復調し、復号部 57は復調された信号を復号する。これにより、受信データが得られる。

[0019] 次に、周波数特性測定部 53— 1および 53— 2で行われる処理について説明する。

周波数特性測定部 53— 1および 53— 2は、図 2に示すように、 FFT部 531、除算部 532および二乗部 533から構成される。この構成により、周波数特性測定部 53— 1 および 53— 2では、各伝搬路の周波数特性、すなわち、アンテナ 1と通信相手との間の伝搬路およびアンテナ 2と通信相手との間の伝搬路各々の周波数成分毎の伝搬路品質を測定する。また、ここでは、周波数成分毎の伝搬路品質としてパイロットシンボルの周波数成分毎の受信電力値を以下のようにして測定する。

[0020] FFT部 531は、入力された受信パイロットシンボルに FFT処理を施して、ノィロットシンボルを周波数領域に変換する。この FFT処理により、パイロットシンボルの複数の周波数成分 1〜Nが得られる。これら複数の周波数成分 1〜Nは除算部 532に入力される。なお、ここで得られる各周波数成分 1〜Nは、 FFT部 13で得られる各周波数成分 1〜Nにそれぞれ対応する。除算部 532は、入力された各周波数成分 1〜N をパイロットレプリカの周波数特性で除算する。パイロットレプリカはパイロットシンボルの送信側（つまり、通信相手)および受信側（つまり、本実施の形態の無線通信装置）双方において既知のパイロット波形である。この除算により各周波数成分 1〜Nのチャネル推定値が得られる。二乗部 533では、これらのチャネル推定値を二乗して電力値にする。この一連の処理が周波数特性測定部 53— 1および 53— 2で行われることにより、アンテナ 1の伝搬路およびアンテナ 2の伝搬路各々の各周波数成分 1〜Nの受信電力値が測定される。測定された受信電力値はウェイト係数設定部 54に入力される。

[0021] 次に、ウェイト係数設定部 54で行われる処理について説明する。ウェイト係数設定部 54は、周波数特性測定部 53— 1から入力される受信電力値 (つまり、アンテナ 1の伝搬路の各周波数成分の伝搬路品質)と周波数特性測定部 53— 2から入力される受信電力値 (つまり、アンテナ 2の伝搬路の各周波数成分の伝搬路品質)とに基づいて、ウェイト乗算部 15— 1で用いられるウェイト係数 Wl 1〜W1Nおよびウェイト乗算部 15— 2で用いられるウェイト係数 W21〜W2Nを設定する。設定方法としては、周波数特性測定部 53— 1から入力される受信電力値と周波数特性測定部 53— 2から入力される受信電力値とを周波数成分 1〜N毎に比較し、受信電力値が大きい方のアンテナに対応するウェイト係数を 1に設定し、受信電力値が小さ!、方のアンテナに対応するウェイト係数を 0に設定する。より具体的には、周波数成分 1〜Nのうち、例えば、アンテナ 1から送信される周波数成分 1 (つまり、ウェイト係数 W11を乗算される周波数成分）とアンテナ 2から送信される周波数成分 1 (つまり、ウェイト係数 W21を乗算される周波数成分)とにおいて受信電力値を比較し、アンテナ 1から送信される周波数成分 1の受信電力値の方がアンテナ 2から送信される周波数成分 1の受信電力値より大きい場合は、ウェイト係数 W11を 1に設定し、ウェイト係数 W21を 0に設定する。逆に、アンテナ 2から送信される周波数成分 1の受信電力値の方がアンテナ 1 から送信される周波数成分 1の受信電力値より大きい場合は、ウェイト係数 W21を 1 に設定し、ウェイト係数 W11を 0に設定する。そして、この処理をすベての周波数成分に対して行う。これにより、各周波数成分 1〜Nは、アンテナ 1およびアンテナ 2のうち受信電力がより大きいいずれか一方のアンテナ力も送信されることとなる。つまり、周波数成分毎に送信アンテナの選択が行われる。このように周波数成分毎に伝搬路品質が最も良好なアンテナを送信アンテナとして選択することにより、送信ダイバーシチ効果を高めることができる。

[0022] 以上の比較 Z選択処理を図示すると図 3に示すようになる。図 3に示す 2本の曲線はウェイト係数設定部 54に入力される各アンテナの周波数特性を表している。図 3に示すように、各周波数成分において、受信電力の大きい方のアンテナに対応するゥエイト係数が 1に設定され、受信電力の小さい方のアンテナに対応するウェイト係数力 SOに設定される。その結果、通信相手での信号受信時の周波数特性は図 4に示すようになる。つまり、アンテナ 1およびアンテナ 2のうち、各周波数成分毎に伝搬路品質のより良好なアンテナが送信アンテナとして選択されるため、通信相手での受信電力が大きく落ち込む周波数成分が存在しなくなり、その結果、すべての周波数成分をアンテナ 1およびアンテナ 2のいずれか 1つだけ力送信する場合に比べ誤り率特性を向上させることができる。

[0023] 次に、パイロット揷入部 14で行われる処理について説明する。図 5は TDDシステムの場合であり、図 6は FDDシステムの場合である。

[0024] 図 5および図 6に示すように、本実施の形態では、各フレームは複数のタイムスロットに分割されており、各フレームの先頭のタイムスロットおよび末尾のタイムスロットでパイロットシンボルを送信する。よって、パイロット挿入部 14では、各周波数成分に対応するスィッチ力先頭のタイムスロットおよび末尾のタイムスロットの送信タイミングで a側に、それ以外のタイミングでは b側に接続されて、各周波数成分にパイロットシンボルが挿入される。また、ウェイト係数設定部 54でのウェイト係数の更新は、 TDDシステムでは、図 5に示すように、上りフレーム後の下りフレームとの境界で行われ、下り 1フレーム内のすべてのスロットで同じウェイト係数が使用される。一方、 FDDシステムでは、ウェイト係数の更新は、図 6に示すように、各フレーム境界で行われ、 1フレーム内のすべてのスロットで同じウェイト係数が使用される。このようなウェイト係数の更新タイミングを採ることにより、ノィロット部分とデータ部分とに同じウェイト係数が乗算されるため、通信相手では、信号受信の際に、従来のようにすベての周波数成分が 1 本のアンテナ力のみ送信される場合と同様の受信処理で信号を受信することができる。

[0025] このように、本実施の形態によれば、周波数成分毎に送信ダイバーシチ効果を得ることができるため、周波数選択性フェージングの影響による周波数成分の電力の落ち込みを軽減することができ、その結果、誤り率特性を向上させることができる。また、各伝搬路の周波数特性に基づいて周波数成分毎にウェイト係数を設定するため、さらに送信ダイバーシチ効果を高めることができる。

[0026] なお、アンテナ毎の各周波数成分の伝搬路品質を通信相手側で測定して本実施の形態の無線通信装置に報告し、無線通信装置では報告された伝搬路品質に基づいてウェイト係数を設定することも可能である。また、通信相手側で伝搬路品質に基づいてさらにウェイト係数の設定も行って本実施の形態の無線通信装置に報告し、無線通信装置では報告されたウェイト係数を各周波数成分に乗算することも可能である。このようにすることで、本実施の形態に係る無線通信装置を、送信と受信とで異なる周波数の伝搬路を用いる FDDシステムに最適な構成とすることができる。

[0027] (実施の形態 2)

本実施の形態に係る無線通信装置は、周波数成分毎の伝搬路品質に基づいて、ウェイト係数 W11〜W1Nと W21〜W2Nとの複数の組合せの中で、信号受信側である通信相手における受信電力が最大になるウェイト係数の組合せを各周波数成分に乗算するウェイト係数に設定するものである。

[0028] 本実施の形態に係る無線通信装置は、ウェイト係数設定部 54の動作のみが実施の形態 1と異なる。複数のアンテナから信号を送信する場合には、各アンテナ力ゝら送信された信号が受信点で強め合うようなウェイト係数は、以下の式（1)で表されるが最大になるような振幅と位相を持ったウェイト係数である。そこで、ウェイト係数設定部

54は、以下の式（1)の Pが最大になるようなウェイト係数の組合せ wをアンテナ毎の各周波数成分のウェイト係数に設定する。ウェイト係数設定部 54にはウェイト係数の組合せ wの複数の候補があらかじめ記憶されており、ウェイト係数設定部 54は、それらの複数の組合せの候補について Pを計算し、 Pが最大になる組合せ wを選択してウェイト乗算部 15— 1および 15— 2に出力する。

[数 1]

P_n ^ "H_n ^HH_{n n} - ( 1 )

[0029] ここで、 h はアンテナ 1の周波数成分 nの伝搬路品質、 h はアンテナ 2の周波数成

In 2n

分 nの伝搬路品質を表す。 ^Hは複素共役転置、 ^τは転置を表す。なお、 Ρは、ゥイト係数 wを乗算されて送信された信号が伝搬路品質 Ηの伝搬路を通って通信相手で受信されるときの受信電力に比例する値となる。 wの候補としては、例えば、振幅が {0. 2, 0.8}のいずれ力位相力 ¾), π /4, 2 π /4, 3 π /4, 4 π /4, 5 π /4, 6 π / 4, 7 π /4}の、ずれかを採るものを候補とする。

[0030] 図 7に本実施の形態のウェイト係数設定を行った場合の通信相手での信号受信時の周波数特性を示す。図 7から、本実施の形態のウェイト係数設定を行うと、受信電力が大きく落ち込む周波数成分がなくなることが分かる。ここで、図 7と図 4 (実施の形態 1)とを比較すると、図 7は図 4に比べ受信電力が小さくなつている。しかし、伝搬路の周波数特性の推定誤差が大きい場合は、実施の形態 1のように各周波数成分をいずれか一方のアンテナから送信するよりも、 2本のアンテナ力も送信した方がより大きい受信電力が得られる。

[0031] このように、本実施の形態によれば、周波数成分毎に受信電力を強めることができるため、受信電力が大きく落ち込む周波数成分がなくなり、その結果、誤り率特性を向上させることができる。

[0032] (実施の形態 3) 実施の形態 1では、重み係数の乗算により各アンテナにおいて各周波数成分毎に信号が変形されることになるため、重み係数を乗算しない場合に比べ、信号の PAP R (Peak to Average Power Ratio :ピーク対平均電力比）が大きくなつてしまう可能性がある。この可能性は、信号中の各周波数成分において送信されない周波数成分をつくることで一層高まる。送信アンプ特性の非線形領域に入るような大きな PAPRになった場合、送信信号が歪み、信号受信側での SNRが劣化する。

[0033] そこで、本実施の形態では、アンテナ間における伝搬路品質の差が閾値以上となる周波数成分だけをいずれか 1本のアンテナ力も送信し、その差が閾値未満の周波数成分は複数のアンテナから送信するようにして、各アンテナから送信される信号にぉ、て送信されな!、周波数成分を少なくすることで、信号の変形の度合!、を軽減するよつにした。

[0034] 本実施の形態に係る無線通信装置の構成を図 8に示す。なお、以下の説明では、実施の形態 1 (図 1)と同一の構成には同一の番号を付し説明を省略する。

[0035] 図 8に示す無線通信装置において、周波数特性測定部 53— 1はアンテナ 1で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分 1〜Nの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部 54および電力差測定部 58に入力する。また、周波数特性測定部 53— 2はアンテナ 2で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分 1〜Nの受信電力値を測定して、ウエイト係数設定部 54および電力差測定部 58に入力する。

[0036] 電力差測定部 58は、周波数特性測定部 53— 1から入力された受信電力値と周波数特性測定部 53— 2から入力された受信電力値との差を周波数成分毎に測定する。つまり、電力差測定部 58は、アンテナ 1とアンテナ 2との間における各周波数成分の受信電力値の差を測定する。この受信電力差は、閾値判定部 59に入力される。

[0037] 閾値判定部 59は、電力差測定部 58から入力された受信電力差が閾値以上であるか否かを周波数成分毎に判定し、判定結果をウェイト係数設定部 54に入力する。

[0038] ウェイト係数設定部 54は、受信電力差が閾値以上であると判定された周波数成分のウェイト係数を実施の形態 1記載の設定方法で設定する。すなわち、ウェイト係数設定部 54は、受信電力差が閾値以上であると判定された周波数成分の受信電力値をアンテナ 1とアンテナ 2との間で比較し、受信電力値が大きい方のアンテナのウェイト係数を 1に設定し、受信電力値が小さい方のアンテナのウェイト係数を 0に設定する。一方、ウェイト係数設定部 54は、受信電力差が閾値未満であると判定された周波数成分については、両アンテナともにウェイト係数を 0.5に設定する。このようなウェイト係数の設定を行うことで、受信電力差が大きい周波数成分、すなわち、アンテナ間の伝搬路品質の差が大きい周波数成分のみ、伝搬路品質がより良好な一方のアンテナ力送信され、それ以外の周波数成分は双方のアンテナ力送信されることになる。よって、いずれか一方のアンテナだけカゝら送信される周波数成分の数を減少させることができ、信号の変形の度合いが軽減する。これにより、 PAPRの増大を抑えることがでさる。

[0039] このように、本実施の形態によれば、各アンテナにおいて周波数成分の変化が最小限に抑えられるため、 PAPRの増大を抑えることができ、 PAPRの増大に起因する信号歪による誤り率特性の劣化を抑えることができる。また、伝搬路品質の差が大きい周波数成分については、伝搬路品質がより良好なアンテナ力も電力を集中して送信することができるため、信号受信側の通信相手では、受信電力が大きく落ち込む周波数成分がなくなり、誤り率特性を向上させることができる。

[0040] なお、本実施の形態のウェイト係数設定部 54では、受信電力差が閾値以上であると判定された周波数成分のウェイト係数を実施の形態 2で説明した設定方法により設定してちよい。

[0041] (実施の形態 4)

本実施の形態では、実施の形態 3と異なる方法により PAPRの増大を抑える無線通信装置について説明する。

[0042] 本実施の形態に係る無線通信装置の構成を図 9に示す。なお、以下の説明では、実施の形態 1 (図 1)と同一の構成には同一の番号を付し説明を省略する。

[0043] 図 9に示す無線通信装置において、周波数特性測定部 53— 1はアンテナ 1で受信された信号に含まれるパイロットシンボルの各周波数成分 1〜Nの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部 54およびピーク抑圧周波数設定部 60に入力する。また、周波数特性測定部 53— 2はアンテナ 2で受信された信号に含まれるパイロットシンポルの各周波数成分 1〜Nの受信電力値を測定して、ウェイト係数設定部 54およびピーク抑圧周波数設定部 60に入力する。

[0044] ピーク抑圧周波数設定部 60は、アンテナ間にお、て複数の周波数成分各々の受信電力値を比較し、複数の周波数成分のうち、一方のアンテナの受信電力値が他方のアンテナの受信電力値に比べ所定値以上低い周波数成分をピーク抑圧用の周波数成分に設定する。このピーク抑圧用の周波数成分には、 IFFT後の信号の PAPR 値が閾値以上の場合に、ピーク電力を抑圧するための信号 (ピーク抑圧信号)が挿入される。そして、ピーク抑圧周波数設定部 60は、設定結果をピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2およびピーク抑圧信号挿入部 22— 1、 22— 2に入力する。ピーク抑圧用の周波数成分をこのようにして設定すると、ピーク抑圧信号を挿入される周波数成分は、実施の形態 1おいて、ウェイト係数: 0を乗算される周波数成分になるとともに、伝搬路品質が他方のアンテナよりも十分低いアンテナ力も送信されて大きな伝搬路減衰を受ける周波数成分になるため、ピーク抑圧信号の影響による通信相手側での受信品質の劣化を招くことなく PAPRの増大を抑えることができる。

[0045] 一方、各アンテナ毎に設けられた PAPR測定部 19— 1、 19— 2は、 IFFT後の信号の PAPR値を測定して閾値判定部 20— 1、 20— 2およびピーク抑圧信号生成部 21 —1、 21— 2に入力する。また、 PAPR測定部 19— 1、 19 2は、ピーク電力が生じた時間軸上の位置をピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2に知らせる。

[0046] 閾値判定部 20— 1、 20— 2は、入力された PAPR値と閾値とを比較して、 PAPR値が閾値以上の場合、ピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2に対し、ピーク抑圧信号を生成する旨の指示を出力する。

[0047] この指示に従い、ピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2は、ピーク抑圧信号を生成する。ピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2では、ピーク抑圧用に設定された周波数成分の周波数軸上の位置とピーク電力の時間軸上の位置とに基づいて、時間軸上のピーク電力の位置でその周波数成分の信号が逆位相となるような位相のピーク抑圧信号を生成する。また、ピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2は、ピーク抑圧信号の振幅を PAPR値に比例した値にする。なお、この他にピーク抑圧信号の生成方法としては、例えば特開 2001— 237800号公報に記載の方法を用いることができる。そして、ピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2は、生成したピーク抑圧信号を、ピーク抑圧信号挿入部 22— 1、 22— 2に入力する。

[0048] ピーク抑圧信号挿入部 22— 1、 22— 2は、ピーク抑圧周波数設定部 60で設定された周波数成分に、ピーク抑圧信号生成部 21— 1、 21— 2で生成されたピーク抑圧信号を挿入する。

[0049] このように、本実施の形態によれば、ピーク抑圧信号を挿入することによる通信相手側での受信品質の劣化を招くことなく PAPRの増大を抑えることができ、 PAPRの増大に起因する信号歪による誤り率特性の劣化を抑えることができる。

[0050] (実施の形態 5)

本実施の形態では、実施の形態 3および 4と異なる方法により PAPRの増大を抑える無線通信装置について説明する。

[0051] 本実施の形態に係る無線通信装置の構成を図 10に示す。なお、以下の説明では、実施の形態 1 (図 1)と同一の構成には同一の番号を付し説明を省略する。

[0052] 図 10に示す無線通信装置において、アンテナ選択部 23は、 IFFT後の信号の PA PRが閾値以上である場合に、 IFFT部 16— 1で IFFTされた信号と IFFT部 16— 2で IFFTされた信号と合成し、その合成信号の送信アンテナとしてアンテナ 1またはアンテナ 2のいずれか一方のアンテナを選択する。また、アンテナ選択部 23は、全周波数成分の総電力（つまり、各周波数成分の伝搬路品質の合計値)がより大きい方のァンテナを送信アンテナとして選択する。

[0053] アンテナ選択部 23の内部構成を図 11に示す。図 11において、 PAPR測定部 231 は、 IFFT部 16— 1から入力される IFFT後の信号の PAPR値（アンテナ 1の PAPR 値）および IFFT部 16— 2から入力される IFFT後の信号の PAPR値（アンテナ 2の P APR値)を測定して閾値判定部 232に入力する。

[0054] 閾値判定部 232は、アンテナ 1の PAPR値およびアンテナ 2の PAPR値をそれぞれ閾値と比較して、双方とも閾値未満の場合には、 SW1〜SW4を a側に接続する。よつて、アンテナ 1の PAPR値およびアンテナ 2の PAPR値の双方が閾値以上の場合には、実施の形態 1と同様に、 IFFT部 16— 1から出力される信号はそのまま GI挿入部 17— 1に入力され、 IFFT部 16- 2から出力される信号はそのまま GI挿入部 17— 2に入力される。

[0055] 一方、アンテナ 1の PAPR値またはアンテナ 2の PAPR値のいずれか一方でも閾値以上の場合には、閾値判定部 232は、 SW1〜SW4を b側に接続するともに、受信電力測定部 234に対して動作するよう指示する。よって、この場合は、 IFFT部 16— 1から出力される信号および IFFT部 16— 2から出力される信号がともに合成部 233に入力され、合成部 233では、それら 2つの信号を合成する。合成された信号は SW5〖こ出力される。

[0056] 受信電力測定部 234には、パイロット抽出部 52— 1で抽出されたパイロットシンボルおよびパイロット抽出部 52— 2で抽出されたパイロットシンボルが入力される。受信電力測定部 234は、閾値判定部 232からの指示に従って、これらのノィロットシンボルの受信電力値 (アンテナ 1の受信電力値およびアンテナ 2の受信電力値)を時間領域でそれぞれ測定して送信アンテナ選択部 235に入力する。よって、受信電力測定部 234は、アンテナ 1の PAPR値およびアンテナ 2の PAPR値の双方とも閾値未満の場合には動作せず、無駄な電力消費を防止する。なお、受信電力測定部 234によつて時間領域で測定される受信電力値は全周波数成分の総電力値となるため、アンテナ 1の受信電力値およびアンテナ 2の受信電力値としてそれぞれ、周波数特性測定部 53— 1、 53— 2で測定される各周波数成分の受信電力の合計値を用いることも可能である。

[0057] 送信アンテナ選択部 235は、アンテナ 1の受信電力値とアンテナ 2の受信電力値とを比較して、受信電力値の大きい方のアンテナを選択する。なお、アンテナ 1の受信電力値とアンテナ 2の受信電力値が等しい場合には、アンテナ 1を選択する。つまり、送信アンテナ選択部 235は、アンテナ 1の受信電力値がアンテナ 2の受信電力値以上の場合は、 SW5を a側に接続し、アンテナ 2の受信電力値がアンテナ 1の受信電力値より大きい場合は、 SW5を b側に接続する。これにより、アンテナ 1の PAPR値またはアンテナ 2の PAPR値のいずれか一方が閾値以上の場合に、合成部 233で合成された信号力アンテナ 1またはアンテナ 2のいずれか一方力送信されることになる。

[0058] 次に、閾値判定部 232での閾値の設定方法について説明する。送信無線処理部 1 8—1および 18— 2が有する送信アンプの電力増幅特性が図 12に示すようになる場合、 PAPRがアンプ特性の非線形領域に入ると送信信号に歪が生じる。よって、送信信号の歪みを防止するためには、閾値判定部 232で用いる PAPRの閾値を、入カバックオフ電力値、すなわち、線形領域における平均レベルからのマージン電力値に設定する。

[0059] なお、合成部 233での合成後の信号は、変調部 12から FFT部 13に入力される信号と同じ信号になる。そこで、本実施の形態では、アンテナ 1の PAPR値またはアンテナ 2の PAPR値のいずれか一方でも閾値以上の場合に、合成信号に代えて、 FFT 部 13に入力される信号をそのまま送信する構成とすることも可能である。

[0060] このように、本実施の形態によれば、 PAPRの増大による非線形歪みが送信信号に生じてしまうことを防止することができる。また、非線形歪みが生じない場合にだけ、周波数成分毎に伝搬路品質が最良のアンテナ力信号を送信するため、信号受信側の通信相手では、受信品質の向上を確実に図ることができる。

[0061] なお、上記実施の形態における無線通信端末装置は 'UE'、無線通信基地局装置は 'Node B'と表されることがある。

[0062] また、上記実施の形態お!/、て、無線通信装置力も送信される信号は、シングルキヤリアで送信される信号の他、等間隔に分散された周波数成分を持つ IFDMA(Interle aved Frequency Division Multiple Access) f— 、 Distributed FDMA 号、また ί¾、まとまった帯域を用いる Localized FDMA信号であってもよ!/、。

[0063] また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路である LSIとして実現される。これらは個別に 1チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように 1チップィ匕されても良、。

[0064] ここでは、 LSIとした力集積度の違いにより、 IC、システム LSI、スーパー LSI、ゥノレ卜ラ LSIと呼称されることちある。

[0065] また、集積回路化の手法は LSIに限るものではなぐ専用回路又は汎用プロセッサで実現しても良い。 LSI製造後に、プログラムすることが可能な FPGA (Field Program mable Gate Array)や、 LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブノレ ·プロセッサーを利用しても良、。 [0066] さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術により LSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積ィ匕を行っても良い。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。

[0067] 本明細書は、 2004年 7月 30日出願の特願 2004— 224657に基づくものである。

この内容はすべてここに含めておく。

産業上の利用可能性

[0068] 本発明は、移動体通信システムにおいて使用される無線通信基地局装置や無線通信端末装置等に好適である。

Claims

請求の範囲

[1] 第 1のアンテナおよび第 2のアンテナと、

入力される信号を周波数領域に変換して前記信号の複数の周波数成分を得る第 1 変換手段と、

前記複数の周波数成分を第 1の重み係数を用いて重み付けするとともに、前記複数の周波数成分を第 2の重み係数を用いて重み付けする重み付け手段と、

前記第 1の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第 1の送信信号を得るとともに、前記第 2の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第 2の送信信号を得る第 2変換手段と、

前記第 1の送信信号および前記第 2の送信信号を前記第 1のアンテナおよび前記第 2のアンテナの一方または双方力送信する送信手段と、

を具備する無線通信装置。

[2] 前記複数の周波数成分の各々において、前記第 1のアンテナの第 1の伝搬路品質および前記第 2のアンテナの第 2の伝搬路品質を測定する測定手段、をさらに具備し前記重み付け手段は、前記第 1の伝搬路品質と前記第 2の伝搬路品質とに基づいて前記第 1の重み係数および前記第 2の重み係数を設定する、

請求項 1記載の無線通信装置。

[3] 前記重み付け手段は、前記第 1の伝搬路品質と前記第 2の伝搬路品質とを前記複数の周波数成分の各々において比較し、比較結果に従って前記複数の周波数成分の各々において前記第 1の重み係数および前記第 2の重み係数の一方を 1に設定するとともに他方を 0に設定する、

請求項 2記載の無線通信装置。

[4] 前記重み付け手段は、前記第 1の伝搬路品質と前記第 2の伝搬路品質との差が閾値以上である周波数成分に対してのみ、前記第 1の重み係数および前記第 2の重み係数の一方を 1に設定するとともに他方を 0に設定する、

請求項 3記載の無線通信装置。

[5] 前記重み付け手段は、前記第 1の重み係数と前記第 2の重み係数との複数の組合せを有し、前記第 1の伝搬路品質および前記第 2の伝搬路品質に基づいて、前記複数の組合せの中から信号受信側での受信電力が最大になる組合せを選択して前記第 1の重み係数および前記第 2の重み係数を設定する、

請求項 2記載の無線通信装置。

[6] 前記測定手段は、前記第 1のアンテナによって受信される信号の複数の周波数成分各々の受信電力を前記第 1の伝搬路品質として測定するとともに、前記第 2のアンテナによって受信される信号の複数の周波数成分各々の受信電力を前記第 2の伝搬路品質として測定する、

請求項 2記載の無線通信装置。

[7] 前記複数の周波数成分の各々にパイロットシンボルを挿入する挿入手段、をさらに具備し、

前記重み付け手段は、前記複数の周波数成分に用いた重み係数と同じ重み係数を用、て前記パイロットシンボルを重み付けする、

請求項 1記載の無線通信装置。

[8] 前記複数の周波数成分の各々において、前記第 1のアンテナの第 1の伝搬路品質および前記第 2のアンテナの第 2の伝搬路品質を測定する測定手段と、

前記複数の周波数成分のうち、前記第 1の伝搬路品質と前記第 2の伝搬路品質とにお!/、て一方の伝搬路品質が他方の伝搬路品質に比べ所定値以上低、周波数成分にピーク電力を抑圧するための信号を挿入する挿入手段と、をさらに具備する、請求項 1記載の無線通信装置。

[9] 前記送信手段は、ピーク対平均電力比が閾値以上である場合に、前記第 1の送信信号と前記第 2の送信信号とを合成した合成信号または前記入力される信号を、前記第 1のアンテナまたは前記第 2のアンテナのいずれか一方力送信する、請求項 1記載の無線通信装置。

[10] 前記送信手段は、前記第 1のアンテナまたは前記第 2のアンテナのうち前記複数の周波数成分の伝搬路品質の合計がより大きいアンテナから前記合成信号を送信する、請求項 9記載の無線通信装置。

[11] 請求項 1記載の無線通信装置を具備する無線通信基地局装置。

[12] 請求項 1記載の無線通信装置を具備する無線通信端末装置。

[13] 入力される信号を周波数領域に変換して前記信号の複数の周波数成分を得る第 1 変換工程と、

前記複数の周波数成分を第 1の重み係数を用いて重み付けするとともに、前記複数の周波数成分を第 2の重み係数を用いて重み付けする重み付け工程と、

前記第 1の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第 1の送信信号を得るとともに、前記第 2の重み係数を用いて重み付けされた前記複数の周波数成分を時間領域に変換して第 2の送信信号を得る第 2変換工程と、

前記第 1の送信信号および前記第 2の送信信号を第 1のアンテナおよび第 2のアンテナの一方または双方カゝら送信する送信工程と、

を具備する無線通信方法。