WO2019116774A1 - 無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置 - Google Patents

無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置 Download PDF

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WO2019116774A1
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matrix
weight matrix
signal
column vectors
antenna elements
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PCT/JP2018/040822
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竜滋 善久
英作 佐々木
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日本電気株式会社
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    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
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    • H04L5/02—Channels characterised by the type of signal
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    • H04L5/02—Channels characterised by the type of signal
    • H04L5/12—Channels characterised by the type of signal the signals being represented by different phase modulations of a single carrier

Definitions

  • the present disclosure relates to a wireless transmission device, a baseband processing device, a wireless transmission method, and a wireless reception device.
  • Patent Document 1 a mobile radio communication apparatus using a MIMO (multiple-input and multiple-output) transmission scheme.
  • the mobile radio communication apparatus disclosed in Patent Document 1 performs phase rotation processing at a stage prior to linear precoding processing, thereby maintaining peak to average power ratio (PAPR: Peak to Average Power Ratio is reduced.
  • PAPR Peak to Average Power Ratio
  • a wireless transmission method that is, an OAM transmission method
  • OAM orbital angular momentum
  • the inventors of the present invention have found a new problem that wireless transmission of a multiplexed signal using the OAM transmission scheme results in an increase in peak-to-average power ratio.
  • An object of the present disclosure is to provide a wireless transmission device, a baseband processing device, a wireless transmission method, and a wireless reception device capable of reducing the peak-to-average power ratio in multiplex transmission using an OAM transmission scheme. .
  • the wireless transmission device is a wireless transmission device that transmits a wireless signal by an OAM transmission method using N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements in fixed wireless communication, and different from each other
  • N is a natural number of 2 or more
  • M is a natural number of 2 or more
  • a baseband processing apparatus is a baseband processing used in a wireless transmission apparatus for transmitting a wireless signal by an OAM transmission method using N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements in fixed wireless communication.
  • the apparatus is a modified weight matrix in which a phase rotation matrix for peak suppression is counted to a fixed basic weight matrix for M (M is a natural number of 2 or more) data symbols which are different and parallel to each other.
  • the signal forming unit may form N multiplexed signals respectively corresponding to the N antenna elements by multiplication.
  • the wireless transmission method is a wireless transmission method for transmitting a wireless signal by an OAM transmission method using N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements in fixed wireless communication, and different from each other
  • N is a natural number of 2 or more
  • M is a natural number of 2 or more
  • the above-mentioned N pieces of M (M is a natural number of 2 or more) data symbols in parallel are multiplied by a fixed basic weight matrix and a corrected weight matrix in which a phase rotation matrix for peak suppression is counted.
  • the N multiplexed signals respectively corresponding to the antenna elements are formed, and the N multiplexed signals are up converted and transmitted from the N antenna elements.
  • the wireless receiving apparatus is a wireless receiving apparatus for receiving a wireless signal transmitted by an OAM transmission method in fixed wireless communication using L (L is a natural number of 2 or more) antenna elements, A separation unit that executes signal separation processing by multiplying the L reception signals received by the L antenna elements by a signal separation matrix, and demodulation processing on the signals separated by the separation unit And an initial matrix of the signal separation matrix used at an initial stage of the signal separation processing is a use weight matrix used when forming a multiplex signal in the transmission side apparatus of the wireless signal.
  • the use weight matrix is a matrix in which a phase shift matrix for peak suppression is counted on a fixed basic weight matrix.
  • a wireless transmission device capable of reducing the peak-to-average power ratio in multiplex transmission using an OAM transmission scheme.
  • UCA Uniform Circular Array
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a baseband processing apparatus according to the first embodiment.
  • the baseband processing device 10 has a signal forming unit 11.
  • the signal formation unit 11 receives M (M is a natural number of 2 or more) data symbols SI 11 to SI 1M which are different from and parallel to one another. Then, the signal formation unit 11 multiplies N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements respectively by multiplying the input data symbols SI 11 to SI 1 M by the “modified weight matrix”. Form a plurality of multiplexed signals SO 11 to SO 1N . Then, the signal forming unit 11 outputs the formed N multiplexed signals SO 11 to SO 1N . The N multiplexed signals SO 11 to SO 1N are respectively transmitted from N antenna elements (not shown).
  • modified weight matrix is a matrix in which a “phase rotation matrix” for peak suppression is added to a fixed “OAM basic weight matrix”.
  • the “modified weight matrix”, the “OAM basic weight matrix”, and the “phase rotation matrix” are all N-row and M-column matrices.
  • the N row vectors in the above “OAM basic weight matrix” correspond to the above N antenna elements respectively.
  • M column vectors in the “OAM basic weight matrix” correspond to M different “OAM modes”, respectively. That is, the M column vectors in the "OAM basic weight matrix” are different from each other as to the amount of shift (the amount of phase change) between the values of N vector elements in the column vector.
  • M data symbols SI 11 to SI 1M are transmitted in different “OAM modes”.
  • the value of the vector element of the column vector included in the “first group” of the M column vectors of the “phase rotation matrix” is the “first angle value” other than a multiple of ⁇ / 2
  • the value of the vector element of the column vector included in the remaining “second group” other than the first group is zero.
  • the “first angle value” is, for example, ⁇ / 4.
  • quadrature amplitude modulation is widely used to increase capacity.
  • the QAM constellation has a ⁇ / 2 rotational symmetry, it causes an increase in power peak when forming a multiplexed signal by the “OAM basic weight matrix”. More specifically, in the case of forming a multiplexed signal from data symbols SI 11 to SI 1 M using only the “OAM basic weight matrix”, the multiplexed signal is a row vector of “OAM basic weight matrix” and data symbols SI 11 to SI. It is formed by a product of column vectors having 1M as an element. At this time, as the elements of the row vectors of the “OAM basic weight matrix” are in a multiple relationship of ⁇ / 2, it means that many largest vectors in the constellation are combined, which causes an increase in the power peak. .
  • a multiplexed signal is formed from the data symbols SI 11 to SI 1M using the "modified weight matrix" obtained by correcting the "OAM basic weight matrix” by the "phase rotation matrix".
  • the I-axis Q-axis of a constellation of part of data symbols SI 11 to SI 1 M can be rotated so as not to overlap the I-axis Q-axis of the remaining constellations. This can reduce the number of maximum vectors of the constellation to be synthesized, thereby reducing the peak to average power ratio.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the signal separation device of the first embodiment.
  • the signal separation device 20 includes a signal separation unit 21 and a memory 22.
  • the signal separation unit 21 multiplies the “signal separation matrix” by L (L is a natural number of 2 or more) received signals SI 21 to SI 2L received by L antenna elements (not shown). Thus, signal separation processing is performed. Data symbols SO 21 to SO 2 M are obtained by this signal separation process. The data symbols SO 21 to SO 2 M ideally coincide with the data symbols SI 11 to SI 1 M on the transmission side. Further, the signal separation unit 21 adaptively corrects the “signal separation matrix” to improve the signal separation accuracy.
  • the “initial matrix of signal separation matrix” used in the initial stage of the signal separation processing is used in forming the multiplex signal in the baseband processing apparatus 10 on the transmission side. It is a conjugate transpose matrix of a weight matrix (that is, the above-mentioned corrected weight matrix).
  • the “initial matrix of signal separation matrix” is stored (held) in the memory 22.
  • Second Embodiment In the second embodiment, an example of a wireless transmission apparatus on which the baseband processing apparatus described in the first embodiment is mounted and a wireless reception apparatus on which the signal separation apparatus described in the first embodiment is mounted will be described.
  • the wireless transmission device and the wireless reception device are fixedly installed in line of sight and used. That is, in-line fixed wireless communication is performed between the wireless transmission device and the wireless reception device.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a wireless transmission device on which the baseband processing device of the second embodiment is mounted.
  • the wireless transmission device 30 includes a baseband processing device (baseband processing unit) 10, transmission wireless units 31-1 to 31-4, and antenna elements 32- arranged at equal intervals, for example, on the circumference. 1 to 32-4.
  • the transmission radio units 31-1 to 31-4 can be collectively referred to as the transmission radio unit 31.
  • the antenna elements 32-1 to 32-4 can be generically called an antenna element 32.
  • the baseband processing device 10 of the second embodiment includes a signal forming unit 11 and modulators 12-1 to 12-4.
  • the signal forming unit 11 includes a distributor 11A and linear precoders 11B-1 to 11B-4.
  • the modulators 12-1 to 12-4 can be collectively referred to as the modulator 12.
  • the linear precoders 11B-1 to 11B-4 can be collectively referred to as the linear precoder 11B.
  • the modulators 12-1 to 12-4 input different transmission data streams. Then, each modulator 12 outputs a modulated signal (that is, a data symbol) obtained by modulating the input transmission data. That is, four different data symbols are output from the modulators 12-1 to 12-4 at the same time.
  • the distributor 11A outputs each of the four data symbols input at the same time to the four linear precoders 11B-1 to 11B-4. That is, the distributor 11A is to distribute the data symbols SI 11 received from the modulator 12-1 into four linear precoder 11B-1 ⁇ 11B-4, to each of the four linear precoder 11B-1 ⁇ 11B-4 Let me input. The same applies to the data symbol SI 12 output from the modulator 12-2, the data symbol SI 13 output from the modulator 12-3, and the data symbol SI 14 output from the modulator 12-4. That is, data symbol vectors of data symbols SI 11 to SI 14 are input to each linear precoder 11B.
  • the linear precoders 11B-1 to 11B-4 respectively correspond to the four row vectors of the "modified weight matrix".
  • the “modified weight matrix” is a matrix in which the “phase rotation matrix” for peak suppression is added to the fixed “OAM basic weight matrix”.
  • the OAM basic weight matrix W (N, M) is expressed as the following equation (1) in the case of an N-row matrix from row 0 to N-1 row and an M-column matrix from 0 column to M-1 column. be able to.
  • each matrix element of the OAM basic weight matrix W (N, M) can be expressed by the following equation (2).
  • four column vectors of column numbers 0, 1, 2 and 3 correspond to mode 0, mode 1, mode 2 and mode 3, respectively. That is, the amount of deviation (the amount of phase change) between the values of the four vector elements in the column vector of column number 0 is zero. Further, the amount of shift (the amount of phase change) between the values of four vector elements in the column vector of column number 1 is ⁇ / 2.
  • the amount of shift (the amount of phase change) between the values of the four vector elements in the column vector of column number 2 is ⁇ .
  • the amount of shift (the amount of phase change) between the values of four vector elements in the column vector of column number 3 is 3 ⁇ / 2.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the correction weight matrix of the second embodiment.
  • a corrected weight matrix is obtained by counting ⁇ / 4 in the vector elements of the column vector of column No. 1 and the column vector of column No. 3 of the OAM basic weight matrix shown in FIG. It is done. That is, of the four column vectors of the “phase rotation matrix” at this time, the column vectors of column numbers 1 and 3 correspond to the above “first group”, and the column vectors of column numbers 0 and 2 are the above “ It corresponds to "the second group”.
  • each linear precoder 11B multiplies the input data symbol vector by the corresponding row vector of each linear precoder 11B. This forms a multiplex signal.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining generation of a power peak.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the reduction of the peak to average power ratio.
  • the transmission radio units 31-1 to 31-4 receive multiplex signals from the linear precoders 11B-1 to 11B-4, respectively, and perform transmission radio processing (digital-analog conversion, Perform up conversion etc.). Then, the transmission radio units 31-1 to 31-4 output the radio signals obtained by the transmission radio processing to the antenna elements 32-1 to 32-4. As a result, radio signals are transmitted from the antenna elements 32-1 to 32-4 by the OAM transmission method.
  • FIG. 8 is a block diagram showing an example of a wireless reception apparatus on which the signal separation apparatus of the second embodiment is mounted.
  • the wireless reception device 40 includes a signal separation device 20, for example, antenna elements 41-1 to 41-4 arranged at equal intervals on the circumference, and reception radio units 42-1 to 42-4. Have.
  • L is 4
  • the antenna elements 41-1 to 41-4 can be generically called an antenna element 41.
  • the reception radio units 42-1 to 42-4 can be generically called a reception radio unit 42.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an ideal condition in OAM multiplex transmission using a UCA (Uniform Circular Array) antenna.
  • the “axis” shown in FIG. 9 represents a virtual line passing through the center of the array antenna and perpendicular to the antenna plane.
  • the signal separation device 20 of the second embodiment includes a signal separation unit 21, a memory 22, and demodulators 23-1 to 23-4.
  • the signal separation unit 21 includes a distributor 21A and OAM signal separators 21B-1 to 21B-4.
  • the OAM signal separators 21B-1 to 21B-4 can be collectively referred to as the OAM signal separator 21B.
  • the antenna elements 41-1 to 41-4 receive spatially multiplexed signals in which radio signals respectively transmitted from the antenna elements 32-1 to 32-4 of the wireless transmission device 30 are spatially multiplexed.
  • Reception radio units 42-1 to 42-4 correspond to the antenna elements 41-1 to 41-4, respectively.
  • Each reception radio unit 42 performs reception radio processing (down conversion, analog-to-digital conversion, etc.) on the reception radio signal received from the corresponding antenna element 41. Then, each of the reception radio units 42-1 to 42-4 outputs the reception signal after the reception radio processing to the signal separation unit 21.
  • the distributor 21A outputs each of the four reception signals input at the same time to the four OAM signal separators 21B-1 to 21B-4. That is, the distributor 21A distributes the reception signal SI 21 received from the reception radio unit 42-1 to the four OAM signal separators 21B-1 to 21B-4, and the OAM signal separators 21B-1 to 21B-4. Input to each of The same applies to the reception signal SI 22 output from the reception radio unit 42-2, the reception signal SI 23 output from the reception radio unit 42-3, and the reception signal SI 24 output from the reception radio unit 42-4. That is, the reception signal vectors of the reception signals SI 21 to SI 24 are input to each OAM signal separator 21B.
  • the OAM signal separators 21B-1 to 21B-4 correspond to the four row vectors of the "signal separation matrix", respectively.
  • the “initial matrix of signal separation matrix” used in the initial stage of the signal separation processing is the “use weight matrix (that is, the above-mentioned“ use weight matrix ”used when forming the multiplexed signal in Modified weight matrix of) is the conjugate transpose of ".”
  • the “initial matrix of signal separation matrix” is stored (held) in the memory 22.
  • Each OAM signal separator 21B multiplies the received signal vector input thereto by the corresponding row vector of each OAM signal separator 21B. Thereby, data symbols SO 21 to SO 24 are obtained.
  • the data symbols SO 21 to SO 24 ideally coincide with the data symbols SI 11 to SI 14 on the transmitting side.
  • the demodulators 23-1 to 23-4 perform demodulation processing using the data symbols SI 11 to SI 14 output from the OAM signal separators 21B-1 to 21B-4 to obtain received data.
  • the wireless transmission device 30 transmits a wireless signal by the OAM transmission method using N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements 32 in fixed wireless communication.
  • the N antenna elements 32 are arranged at equal intervals on the circumference.
  • the signal formation unit 11 multiplies the “modified weight matrix” by M (M is a natural number of 2 or more) data symbols that are different from and parallel to one another, thereby obtaining N antenna elements.
  • M is a natural number of 2 or more
  • the “modified weight matrix” is a fixed OAM basic weight matrix in which the phase rotation matrix for peak suppression is counted.
  • the I-axis Q-axis of a part of M data symbols can be rotated so as not to overlap with the I-axis Q-axis of the remaining constellation. This can reduce the number of maximum vectors of the constellation to be synthesized, thereby reducing the peak to average power ratio.
  • the signal formation unit 11 which is one functional unit multiplies the M data symbols by the “modified weight matrix” obtained by correcting the “OAM basic weight matrix” in advance by the “phase rotation matrix”.
  • the configuration of the baseband processing device 10 in the wireless transmission device 30 can be simplified, and the processing amount of the baseband processing device 10 can be reduced.
  • the wireless transmission device 30 and the wireless reception device 40 are fixedly disposed in line-of-sight (LOS), and perform fixed wireless communication within line-of-sight by the OAM transmission method.
  • LOS line-of-sight
  • the conditions of the plurality of propagation paths (channels) between the antenna elements 32-1 to 32-N of the wireless transmission device 30 and the antenna elements 41-1 to 41-L of the wireless reception device 40 are equal and It can be considered as constant.
  • the channel matrix can be regarded as constant.
  • the “phase rotation matrix” of the wireless transmission device 30 can be fixed, it is possible to prepare in advance a “modified weight matrix” in which the “OAM basic weight matrix” is corrected by the “phase rotation matrix”.
  • the wireless reception device 40 receives a wireless signal transmitted by the OAM transmission method in fixed wireless communication using L (L is a natural number of 2 or more) antenna elements 41.
  • L is a natural number of 2 or more
  • the L antenna elements 41 are arranged at equal intervals on the circumference.
  • the signal separation unit 21 performs signal separation processing by multiplying the L reception signals received by the L antenna elements 41 by the “signal separation matrix”.
  • the initial matrix of the signal separation matrix used in the initial stage of the signal separation processing is a conjugate transpose matrix of a use weight matrix used in forming a multiplex signal in the transmission side apparatus of the wireless signal.
  • the used weight matrix is a matrix in which a phase rotation matrix for peak suppression is counted on a fixed OAM basic weight matrix.
  • the amount of shift (the amount of phase change) between the values of eight vector elements in the column vector of column number 0 is zero.
  • the amount of deviation (the amount of phase change) between the values of eight vector elements in the column vector of column number 1 is ⁇ / 4.
  • the amount of deviation (the amount of phase change) between the values of eight vector elements in the column vector of column number 2 is ⁇ / 2.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the correction weight matrix of ⁇ Modification 1> of the second embodiment.
  • a corrected weight matrix is obtained by counting ⁇ / 4 in each vector element of the column vector of column numbers 0 and 2 of the OAM basic weight matrix shown in FIG. That is, among the eight column vectors of the “phase rotation matrix” at this time, the column vectors of column numbers 0 and 2 correspond to the above “first group”, and column numbers 1, 3, 4, 5, 6 The column vector of 7 corresponds to the above-mentioned "second group".
  • the “first group” is a plurality of columns of the phase rotation matrix corresponding to a plurality of column vectors in which the values of eight vector elements in the OAM basic weight matrix are shifted by multiples of ⁇ / 2 in a fixed direction. It is composed of part of the vector. That is, the plurality of column vectors of the phase rotation matrix corresponding to the plurality of column vectors in which the values of the eight vector elements in the OAM basic weight matrix are shifted by multiples of ⁇ / 2 in the fixed direction have column numbers 0, 2 , 4, 6 column vectors.
  • the first group is configured from the column vectors of the column numbers 0 and 2 which are a part of the column vectors of the column numbers 0, 2, 4 and 6.
  • the signal forming unit 11 may switch the processing between the “peak suppression execution mode” and the “peak suppression non-execution mode”. That is, in the case of the “peak suppression execution mode”, as described above, the signal formation unit 11 multiplies the input data symbols SI 11 to SI 1M by the “correction weight matrix” to obtain N (N is N multiple signals SO 11 to SO 1N respectively corresponding to two or more natural numbers) antenna elements are formed. On the other hand, in the “peak suppression non-execution mode”, the signal formation unit 11 multiplies the input data symbols SI 11 to SI 1 M by the “OAM basic weight matrix” to obtain N (N is 2 or more). A natural number) N multiplexed signals SO 11 to SO 1N corresponding to the respective antenna elements are formed.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the hardware configuration of the baseband processing device.
  • the baseband processing device 100 includes a processor 101 and a memory 102.
  • the signal forming unit 11 of the baseband processing device 10 described in the first and second embodiments is realized by the processor 101 reading and executing a program stored in the memory 102.
  • a wireless transmission apparatus that transmits a wireless signal by an OAM transmission method using N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements in fixed wireless communication, A fixed basic weight matrix is multiplied by a corrected weight matrix in which a phase rotation matrix for peak suppression is counted, with M (M is a natural number of 2 or more) data symbols that are different and parallel to one another.
  • a signal forming unit for forming N multiplexed signals respectively corresponding to the N antenna elements;
  • a wireless transmission unit for up-converting the formed N multiplexed signals and outputting the same to the N antenna elements;
  • Wireless transmission device comprising.
  • N row vectors of the basic weight matrix respectively correspond to the N antenna elements
  • the M column vectors of the basic weight matrix respectively correspond to M different OAM modes
  • Values of vector elements of column vectors included in a first group of the M column vectors of the phase rotation matrix are first angle values other than a multiple of ⁇ / 2
  • Values of vector elements of column vectors included in the second group other than the first group of the phase rotation matrix are zero.
  • the wireless transmission device according to appendix 1. (Supplementary Note 3)
  • the first angle value is ⁇ / 4
  • a baseband processing apparatus used in a wireless transmission apparatus that transmits a wireless signal by an OAM transmission method using N (N is a natural number of 2 or more) antenna elements in fixed wireless communication, A fixed basic weight matrix is multiplied by a corrected weight matrix in which a phase rotation matrix for peak suppression is counted, with M (M is a natural number of 2 or more) data symbols that are different and parallel to one another.
  • a baseband processing apparatus comprising: a signal forming unit that forms N multiplexed signals respectively corresponding to the N antenna elements.
  • N row vectors of the basic weight matrix respectively correspond to the N antenna elements
  • the M column vectors of the basic weight matrix respectively correspond to M different OAM modes
  • Values of vector elements of column vectors included in a first group of the M column vectors of the phase rotation matrix are first angle values other than a multiple of ⁇ / 2
  • Values of vector elements of column vectors included in the second group other than the first group of the phase rotation matrix are zero.
  • the baseband processing device according to appendix 7. (Appendix 9)
  • the first angle value is ⁇ / 4
  • N is a natural number of 2 or more
  • M is a natural number of 2 or more
  • N row vectors of the basic weight matrix respectively correspond to the N antenna elements
  • the M column vectors of the basic weight matrix respectively correspond to M different OAM modes
  • Values of vector elements of column vectors included in a first group of the M column vectors of the phase rotation matrix are first angle values other than a multiple of ⁇ / 2
  • Values of vector elements of column vectors included in the second group other than the first group of the phase rotation matrix are zero.
  • a wireless receiving apparatus for receiving a wireless signal transmitted by an OAM transmission method in fixed wireless communication using L (L is a natural number of 2 or more) antenna elements, A separation unit that executes signal separation processing by multiplying the L reception signals received by the L antenna elements by a signal separation matrix; A demodulation unit that performs demodulation processing on the signal separated by the separation unit; Equipped with The initial matrix of the signal separation matrix used in the initial stage of the signal separation process is a conjugate transpose matrix of a use weight matrix used when forming a multiplex signal in the transmission side apparatus of the wireless signal, The use weight matrix is a matrix in which a phase rotation matrix for peak suppression is counted on a fixed basic weight matrix.
  • Wireless receiver for receiving a wireless signal transmitted by an OAM transmission method in fixed wireless communication using L (L is a natural number of 2 or more) antenna elements, A separation unit that executes signal separation processing by multiplying the L reception signals received by the L antenna elements by a signal separation matrix; A demodulation unit that performs demodulation processing on the

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Abstract

ＯＡＭ伝送方式を用いた多重送信におけるピーク対平均電力比を低減することができる、無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置を提供する。ベースバンド処理装置（１０）において信号形成部（１１）は、互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、「修正ウェイト行列」を乗算することによって、Ｎ個のアンテナ素子（３２）にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する。「修正ウェイト行列」は、固定のＯＡＭ基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算されたものである。

Description

無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置
　本開示は、無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置に関する。
　従来、ＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）伝送方式を用いた移動無線通信装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されている移動無線通信装置は、線形プリコーディング処理の前段で位相回転処理を行うことにより、線形プリコーディングの効果を保持したまま、位相回転によってピーク対平均電力比（ＰＡＰＲ：Peak to Average Power Ratio）を低減させている。
　一方で、近年、軌道角運動量（ＯＡＭ：orbital angular momentum）を持つ電磁波を用いた無線伝送方式（つまり、ＯＡＭ伝送方式）が注目されている（例えば、特許文献２）。ＯＡＭ伝送方式には、複数の使用アンテナ素子に適用される位相変化量がそれぞれ異なる、複数のモード（つまり、複数のＯＡＭモード）が存在する。
特開２００９－１９４７３２号公報 米国特許出願公開第２０１７／０１６３４５１号明細書
　本発明者らは、ＯＡＭ伝送方式を用いて多重信号を無線送信するとピーク対平均電力比が増大してしまうという、新規の課題を見出した。
　本開示の目的は、ＯＡＭ伝送方式を用いた多重送信におけるピーク対平均電力比を低減することができる、無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置を提供することにある。
　第１の態様にかかる無線送信装置は、固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信装置であって、互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する、信号形成部と、前記Ｎ個の多重信号をアップコンバートして前記Ｎ個のアンテナ素子へそれぞれ出力する無線送信部と、を具備する。
　第２の態様にかかるベースバンド処理装置は、固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信装置において用いられるベースバンド処理装置であって、互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する、信号形成部、を具備する。
　第３の態様にかかる無線送信方法は、固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信方法であって、互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成し、前記Ｎ個の多重信号をアップコンバートして前記Ｎ個のアンテナ素子からそれぞれ送信する。
　第４の態様にかかる無線受信装置は、固定無線通信においてＯＡＭ伝送方式によって送信された無線信号をＬ（Ｌは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いて受信する無線受信装置であって、前記Ｌ個のアンテナ素子で受信されたＬ個の受信信号に対して信号分離行列を乗算することにより信号分離処理を実行する分離部と、前記分離部で分離された信号に対して復調処理を実行する復調部と、を具備し、前記信号分離処理の初期段階で用いられる前記信号分離行列の初期行列は、前記無線信号の送信側装置において多重信号を形成する際に使用される使用ウェイト行列の共役転置行列であり、前記使用ウェイト行列は、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された行列である。
　本開示により、ＯＡＭ伝送方式を用いた多重送信におけるピーク対平均電力比を低減することができる、無線送信装置、ベースバンド処理装置、無線送信方法、及び無線受信装置を提供することができる。
第１実施形態のベースバンド処理装置の一例を示すブロック図である。 第１実施形態の信号分離装置の一例を示すブロック図である。 第２実施形態のベースバンド処理装置が搭載された無線送信装置の一例を示すブロック図である。 Ｎ＝４、Ｍ＝４の場合のＯＡＭ基本ウェイト行列の一例を示す図である。 第２実施形態の修正ウェイト行列の一例を示す図である。 電力ピークの発生の説明に供する図である。 ピーク対平均電力比の低減の説明に供する図である。 第２実施形態の信号分離装置が搭載された無線受信装置の一例を示すブロック図である。 ＵＣＡ（Uniform Circular Array）アンテナを用いたＯＡＭ多重伝送における理想条件の説明に供する図である。 Ｎ＝８、Ｍ＝８の場合のＯＡＭ基本ウェイト行列の一例を示す図である。 第２実施形態の＜変形例１＞の修正ウェイト行列の説明に供する図である。 ベースバンド処理装置のハードウェア構成例を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。なお、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
＜第１実施形態＞
　＜ベースバンド処理装置の構成例＞
　図１は、第１実施形態のベースバンド処理装置の一例を示すブロック図である。図１においてベースバンド処理装置１０は、信号形成部１１を有している。
　信号形成部１１は、互いに異なり且つ並列である、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）のデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍを入力する。そして、信号形成部１１は、入力したデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍに対して、「修正ウェイト行列」を乗算することによって、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号ＳＯ１１～ＳＯ１Ｎを形成する。そして、信号形成部１１は、形成したＮ個の多重信号ＳＯ１１～ＳＯ１Ｎを出力する。このＮ個の多重信号ＳＯ１１～ＳＯ１Ｎは、Ｎ個のアンテナ素子（図示せず）からそれぞれ送信されることになる。
　上記の「修正ウェイト行列」は、固定の「ＯＡＭ基本ウェイト行列」にピーク抑圧のための「位相回転行列」が加算された行列である。「修正ウェイト行列」、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」、及び「位相回転行列」のいずれも、Ｎ行Ｍ列の行列である。
　上記の「ＯＡＭ基本ウェイト行列」におけるＮ個の行ベクトルは、上記のＮ個のアンテナ素子にそれぞれ対応する。また、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」におけるＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個の「ＯＡＭモード」にそれぞれ対応する。すなわち、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」におけるＭ個の列ベクトルは、列ベクトル内におけるＮ個のベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）に関して、互いに異なっている。この「ＯＡＭ基本ウェイト行列」によって、Ｍ個のデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍは、それぞれ異なる「ＯＡＭモード」によって送信されることになる。
　また、上記の「位相回転行列」のＭ個の列ベクトルのうちの「第１グループ」に含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の「第１角度値」であり、第１グループ以外の残りの「第２グループ」に含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである。「第１角度値」は、例えば、π／４である。
　ここで、固定無線通信では、大容量化のために、直角位相振幅変調(ＱＡＭ: quadrature amplitude modulation)が広く利用されている。ＱＡＭのコンスタレーションは、π／２の回転対称性を有することから、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」による多重信号の形成時に、電力ピークの増大を招く。詳細に説明すると、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」だけを用いてデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍから多重信号を形成する場合、多重信号は、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」の行ベクトルとデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍを要素とする列ベクトルの積で形成される。このとき、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」の行ベクトルの要素間がπ／２の倍数関係にあるほど、コンスタレーションにおける最大ベクトルが多数合成されることを意味するため、電力ピークの増大を招いてしまう。
　これに対して、ここでは、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」を「位相回転行列」で修正した「修正ウェイト行列」を用いてデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍから多重信号を形成している。これにより、データシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍの一部のコンスタレーションのＩ軸Ｑ軸を、残りのコンスタレーションのＩ軸Ｑ軸と重ならないように、回転することができる。これにより、合成されるコンスタレーションの最大ベクトルの数を低減することができるので、ピーク対平均電力比を低減することができる。
　ここで、データシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍに対して、２つの機能部において「ＯＡＭ基本ウェイト行列」及び「位相回転行列」をそれぞれ乗算することも可能である。これに対して、ここでは、１つの機能部である信号形成部１１が、データシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍに対して、予め「ＯＡＭ基本ウェイト行列」を「位相回転行列」で修正した「修正ウェイト行列」を乗算している。これにより、ベースバンド処理装置１０の構成を簡素化できると共に、ベースバンド処理装置１０の処理量を低減することができる。
　＜信号分離装置の構成例＞
　図２は、第１実施形態の信号分離装置の一例を示すブロック図である。図２において信号分離装置２０は、信号分離部２１と、メモリ２２とを有している。
　信号分離部２１は、Ｌ個のアンテナ素子（図示せず）で受信されたＬ（Ｌは２以上の自然数）個の受信信号ＳＩ２１～ＳＩ２Ｌに対して、「信号分離行列」を乗算することにより、信号分離処理を実行する。この信号分離処理によって、データシンボルＳＯ２１～ＳＯ２Ｍが得られる。このデータシンボルＳＯ２１～ＳＯ２Ｍは、理想的には、送信側のデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍと一致する。また、信号分離部２１は、信号分離精度の向上のために、「信号分離行列」を適応的に修正する。
　ここで、Ｌ＝Ｎの場合において、信号分離処理の初期段階で用いられる「信号分離行列の初期行列」は、送信側のベースバンド処理装置１０において多重信号を形成する際に使用される「使用ウェイト行列（つまり、上記の修正ウェイト行列）」の共役転置行列である。この「信号分離行列の初期行列」は、メモリ２２に記憶（保持）されている。
＜第２実施形態＞
　第２実施形態では、第１実施形態で説明したベースバンド処理装置が搭載された無線送信装置、及び、第１実施形態で説明した信号分離装置が搭載された無線受信装置の一例について説明する。該無線送信装置及び該無線受信装置は、見通し内に固定的に設置されて用いられる。すなわち、該無線送信装置と該無線受信装置との間では、見通し内の固定無線通信が行われる。
　＜無線送信装置の構成例＞
　図３は、第２実施形態のベースバンド処理装置が搭載された無線送信装置の一例を示すブロック図である。図３において無線送信装置３０は、ベースバンド処理装置（ベースバンド処理部）１０と、送信無線部３１－１～３１－４と、例えば円周上に等間隔に配設されたアンテナ素子３２－１～３２－４とを有している。ここでは、上記Ｎが４であり且つ上記Ｍが４であるケースを例にとって説明する。なお、送信無線部３１－１～３１－４を総称して送信無線部３１と呼ぶことができる。また、アンテナ素子３２－１～３２－４を総称してアンテナ素子３２と呼ぶことができる。
　第２実施形態のベースバンド処理装置１０は、信号形成部１１と、変調器１２－１～１２－４とを有している。そして、信号形成部１１は、分配器１１Ａと、線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４とを有している。なお、変調器１２－１～１２－４を総称して変調器１２と呼ぶことができる。また、線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４を総称して線形プリコーダ１１Ｂと呼ぶことができる。
　変調器１２－１～１２－４は、それぞれ異なる送信データストリームを入力する。そして、各変調器１２は、入力した送信データを変調することによって、得られる変調信号（つまり、データシンボル）を出力する。すなわち、変調器１２－１～１２－４から同時期に４つの異なるデータシンボルが出力されることになる。
　信号形成部１１において分配器１１Ａは、同時期に入力した４つのデータシンボルのそれぞれを、４つの線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４へ出力する。すなわち、分配器１１Ａは、変調器１２－１から受け取ったデータシンボルＳＩ１１を４つの線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４に分配して、４つの線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４のそれぞれに入力させる。変調器１２－２から出力されるデータシンボルＳＩ１２、変調器１２－３から出力されるデータシンボルＳＩ１３、変調器１２－４から出力されるデータシンボルＳＩ１４についても同様である。すなわち、各線形プリコーダ１１Ｂには、データシンボルＳＩ１１～ＳＩ１４のデータシンボルベクトルが入力されることになる。
　線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４は、「修正ウェイト行列」の４つの行ベクトルにそれぞれ対応する。
　ここで、第１実施形態で説明したように、「修正ウェイト行列」は、固定の「ＯＡＭ基本ウェイト行列」にピーク抑圧のための「位相回転行列」が加算された行列である。ＯＡＭ基本ウェイト行列Ｗ（Ｎ，Ｍ）は、０行からＮ－１行までのＮ行及び０列からＭ－１列までのＭ列の行列の場合、次の式（１）のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　そして、ＯＡＭ基本ウェイト行列Ｗ（Ｎ，Ｍ）の各行列要素は、次の式（２）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記の通り、ここでは、上記Ｎが４であり且つ上記Ｍが４であることを前提としているので、このときの「ＯＡＭ基本ウェイト行列」は、図４に示すような形になる。図４は、Ｎ＝４、Ｍ＝４の場合のＯＡＭ基本ウェイト行列の一例を示す図である。図４に示すＯＡＭ基本ウェイト行列の例では、列番号が０，１，２，３の４つの列ベクトルは、モード０、モード１、モード２、及びモード３にそれぞれ対応している。すなわち、列番号０の列ベクトル内における４つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、ゼロである。また、列番号１の列ベクトル内における４つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、π／２である。また、列番号２の列ベクトル内における４つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、πである。また、列番号３の列ベクトル内における４つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、３π／２である。
　そして、このような固定の「ＯＡＭ基本ウェイト行列」にピーク抑圧のための「位相回転行列」を可算することによって「修正ウェイト行列」が得られる。
　図５は、第２実施形態の修正ウェイト行列の一例を示す図である。図５に示す例では、図４に示したＯＡＭ基本ウェイト行列の列番号１の列ベクトル及び列番号３の列ベクトルの各ベクトル要素にπ／４が可算されることにより、修正ウェイト行列が得られている。すなわち、このときの「位相回転行列」の４つの列ベクトルのうちの列番号１，３の列ベクトルが上記の「第１グループ」に対応し、列番号０，２の列ベクトルが上記の「第２グループ」に対応している。
　図３の説明に戻り、各線形プリコーダ１１Ｂは、入力されたデータシンボルベクトルに対して、各線形プリコーダ１１Ｂが対応する行ベクトルを乗算する。これにより、多重信号が形成される。
　ここで、図６に示すようにデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１４のコンスタレーションのＩ軸Ｑ軸は一致している。このため、図４に示したような「ＯＡＭ基本ウェイト行列」だけを用いてデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１４から多重信号を形成すると、電力ピークが発生してしまう可能性がある。図６における矢印は、コンスタレーションの最大ベクトルを表している。図６は、電力ピークの発生の説明に供する図である。
　一方、図５に示した「修正ウェイト行列」を用いてデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１４から多重信号を形成すると、図７のようにデータシンボルＳＩ１２及びデータシンボルＳＩ１４のコンスタレーションがπ／４回転されて、ピーク対平均電力比を低減することができる。図７は、ピーク対平均電力比の低減の説明に供する図である。
　図３の説明に戻り、送信無線部３１－１～３１－４は、線形プリコーダ１１Ｂ－１～１１Ｂ－４から多重信号をそれぞれ受け取り、受け取った多重信号に対して送信無線処理（ディジタルアナログ変換、アップコンバート等）を施す。そして、送信無線部３１－１～３１－４は、送信無線処理によって得られた無線信号をアンテナ素子３２－１～３２－４へそれぞれ出力する。これにより、ＯＡＭ伝送方式によって無線信号がアンテナ素子３２－１～３２－４から送信されることになる。
　＜無線受信装置の構成例＞
　図８は、第２実施形態の信号分離装置が搭載された無線受信装置の一例を示すブロック図である。図８において無線受信装置４０は、信号分離装置２０と、例えば円周上に等間隔で配設されたアンテナ素子４１－１～４１－４と、受信無線部４２－１～４２－４とを有している。ここでは、上記Ｌが４であるケースを例にとって説明する。なお、アンテナ素子４１－１～４１－４を総称してアンテナ素子４１と呼ぶことができる。また、受信無線部４２－１～４２－４を総称して受信無線部４２と呼ぶことができる。
　ここで、円周上に等間隔に配設されたアンテナ素子３２－１～３２－４と円周上に等間隔で配設されたアンテナ素子４１－１～４１－４と用いた、無線送信装置３０と無線受信装置４０との間では、上記の通り、ＯＡＭ伝送方式を用いた通信が行われる。このようなＵＣＡ（Uniform Circular Array）アンテナを用いたＯＡＭ多重伝送は、アレーアンテナの軸が送信側と受信側とで一致するような理想条件（図９参照）に近い状態を想定して通信が開始される。図９は、ＵＣＡ（Uniform Circular Array）アンテナを用いたＯＡＭ多重伝送における理想条件の説明に供する図である。図９に示す「軸」は、アレーアンテナ中心を通り、アンテナ面に垂直な仮想線を表している。
　図８の説明に戻り、第２実施形態の信号分離装置２０は、信号分離部２１と、メモリ２２と、復調器２３－１～２３－４とを有している。そして、信号分離部２１は、分配器２１Ａと、ＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４とを有している。なお、ＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４を総称してＯＡＭ信号分離器２１Ｂと呼ぶことができる。
　アンテナ素子４１－１～４１－４は、無線送信装置３０のアンテナ素子３２－１～３２－４からそれぞれ送信された無線信号が空間多重された空間多重信号をそれぞれ受信する。
　受信無線部４２－１～４２－４は、アンテナ素子４１－１～４１－４にそれぞれ対応する。各受信無線部４２は、対応するアンテナ素子４１から受け取った受信無線信号に対して、受信無線処理（ダウンコンバート、アナログディジタル変換等）を施す。そして、受信無線部４２－１～４２－４のそれぞれは、受信無線処理後の受信信号を信号分離部２１へ出力する。
　信号分離部２１において分配器２１Ａは、同時期に入力した４つの受信信号のそれぞれを、４つのＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４へ出力する。すなわち、分配器２１Ａは、受信無線部４２－１から受け取った受信信号ＳＩ２１を４つのＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４へ分配して、ＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４のそれぞれに入力させる。受信無線部４２－２から出力される受信信号ＳＩ２２、受信無線部４２－３から出力される受信信号ＳＩ２３、受信無線部４２－４から出力される受信信号ＳＩ２４についても同様である。すなわち、各ＯＡＭ信号分離器２１Ｂには、受信信号ＳＩ２１～ＳＩ２４の受信信号ベクトルが入力されることになる。
　ＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４は、「信号分離行列」の４つの行ベクトルにそれぞれ対応する。上記の通り、信号分離処理の初期段階で用いられる「信号分離行列の初期行列」は、送信側のベースバンド処理装置１０において多重信号を形成する際に使用される「使用ウェイト行列（つまり、上記の修正ウェイト行列）」の共役転置行列である。この「信号分離行列の初期行列」は、メモリ２２に記憶（保持）されている。
　各ＯＡＭ信号分離器２１Ｂは、入力された受信信号ベクトルに対して、各ＯＡＭ信号分離器２１Ｂが対応する行ベクトルを乗算する。これにより、データシンボルＳＯ２１～ＳＯ２４が得られる。このデータシンボルＳＯ２１～ＳＯ２４は、理想的には、送信側のデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１４と一致する。
　復調器２３－１～２３－４は、ＯＡＭ信号分離器２１Ｂ－１～２１Ｂ－４から出力されたデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１４を用いて復調処理を行って、受信データを得る。
　以上のように第２実施形態によれば、無線送信装置３０は、固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子３２を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する。Ｎ個のアンテナ素子３２は、円周上に等間隔で配列されている。無線送信装置３０において信号形成部１１は、互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、「修正ウェイト行列」を乗算することによって、Ｎ個のアンテナ素子３２にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する。「修正ウェイト行列」は、固定のＯＡＭ基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算されたものである。
　この無線送信装置３０の構成により、Ｍ個のデータシンボルの一部のＩ軸Ｑ軸を、残りのコンスタレーションのＩ軸Ｑ軸と重ならないように、回転することができる。これにより、合成されるコンスタレーションの最大ベクトルの数を低減することができるので、ピーク対平均電力比を低減することができる。また、１つの機能部である信号形成部１１が、Ｍ個のデータシンボルに対して、予め「ＯＡＭ基本ウェイト行列」を「位相回転行列」で修正した「修正ウェイト行列」を乗算している。これにより、無線送信装置３０におけるベースバンド処理装置１０の構成を簡素化できると共に、ベースバンド処理装置１０の処理量を低減することができる。
　ここで、無線送信装置３０と無線受信装置４０とは、見通し内（ＬＯＳ：line-of-sight）に固定的に配設されて、ＯＡＭ伝送方式による見通し内の固定無線通信を行う。これにより、無線送信装置３０のアンテナ素子３２－１～３２－Ｎと無線受信装置４０のアンテナ素子４１－１～４１－Ｌとの間の複数の伝搬路（チャネル）の状況は同等であり且つ一定であると見なすことができる。このため、チャネル行列は、一定であると見なすことができる。これにより、無線送信装置３０の「位相回転行列」を固定にできるので、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」を「位相回転行列」で修正した「修正ウェイト行列」を予め用意することができる。
　また、無線受信装置４０は、固定無線通信においてＯＡＭ伝送方式によって送信された無線信号をＬ（Ｌは２以上の自然数）個のアンテナ素子４１を用いて受信する。Ｌ個のアンテナ素子４１は、円周上に等間隔で配列されている。無線受信装置４０において信号分離部２１は、Ｌ個のアンテナ素子４１で受信されたＬ個の受信信号に対して「信号分離行列」を乗算することにより信号分離処理を実行する。信号分離処理の初期段階で用いられる信号分離行列の初期行列は、無線信号の送信側装置において多重信号を形成する際に使用される使用ウェイト行列の共役転置行列である。該使用ウェイト行列は、固定のＯＡＭ基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された行列である。
　この無線受信装置４０の構成により、より効率良く信号分離を行うことができる。
　＜変形例１＞
　以上の説明では、Ｎ＝４、Ｍ＝４、Ｌ＝４の場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Ｎ＝８、Ｍ＝８、Ｌ＝８としてもよい。図１０は、Ｎ＝８、Ｍ＝８の場合のＯＡＭ基本ウェイト行列の一例を示す図である。図１０に示すＯＡＭ基本ウェイト行列の例では、列番号０の列ベクトル内における８つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、ゼロである。また、列番号１の列ベクトル内における８つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、π／４である。また、列番号２の列ベクトル内における８つのベクトル要素の値の間のズレ量（位相変化量）は、π／２である。
　そして、このような固定の「ＯＡＭ基本ウェイト行列」にピーク抑圧のための「位相回転行列」を可算することによって「修正ウェイト行列」が得られる。
　図１１は、第２実施形態の＜変形例１＞の修正ウェイト行列の説明に供する図である。図１１に示す例では、図１０に示したＯＡＭ基本ウェイト行列の列番号０，２の列ベクトルの各ベクトル要素にπ／４が可算されることにより、修正ウェイト行列が得られる。すなわち、このときの「位相回転行列」の８つの列ベクトルのうちの列番号０，２の列ベクトルが上記の「第１グループ」に対応し、列番号１，３，４，５，６，７の列ベクトルが上記の「第２グループ」に対応している。言い換えると、「第１グループ」は、ＯＡＭ基本ウェイト行列において８個のベクトル要素の値が一定方向にπ／２の倍数ずつずれている複数の列ベクトルに対応する、位相回転行列の複数の列ベクトルのうちの一部によって構成される。すなわち、ＯＡＭ基本ウェイト行列において８個のベクトル要素の値が一定方向にπ／２の倍数ずつずれている複数の列ベクトルに対応する、位相回転行列の複数の列ベクトルは、列番号０，２，４，６の列ベクトルである。ここでは、この列番号０，２，４，６の列ベクトルのうちの一部である列番号０，２の列ベクトルから、第１グループが構成されている。
　＜変形例２＞
　以上の説明では、信号分離部２１において、「信号分離行列の初期行列」として、送信側で用いられた「修正ウェイト行列」の共役転置行列が用いられるものとして説明を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、信号分離部２１において、「信号分離行列の初期行列」として、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」の共役転置行列が用いられてもよい。
　＜変形例３＞
　信号形成部１１は、「ピーク抑圧実行モード」と「ピーク抑圧不実行モード」とで、処理を切り替えてもよい。すなわち、信号形成部１１は、「ピーク抑圧実行モード」の場合、上記のように、入力したデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍに対して、「修正ウェイト行列」を乗算することによって、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号ＳＯ１１～ＳＯ１Ｎを形成する。一方、信号形成部１１は、「ピーク抑圧不実行モード」の場合、入力したデータシンボルＳＩ１１～ＳＩ１Ｍに対して、「ＯＡＭ基本ウェイト行列」を乗算することによって、Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号ＳＯ１１～ＳＯ１Ｎを形成する。
＜他の実施形態＞
　図１２は、ベースバンド処理装置のハードウェア構成例を示す図である。図１２において、ベースバンド処理装置１００は、プロセッサ１０１と、メモリ１０２とを有している。第１実施形態及び第２実施形態で説明したベースバンド処理装置１０の信号形成部１１は、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現される。
　なお、本発明は上記の実施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。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　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）
　固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信装置であって、
　互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する、信号形成部と、
　前記形成されたＮ個の多重信号をアップコンバートして前記Ｎ個のアンテナ素子へそれぞれ出力する無線送信部と、
　を具備する無線送信装置。
（付記２）
　前記基本ウェイト行列のＮ個の行ベクトルは、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応し、
　前記基本ウェイト行列のＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個のＯＡＭモードにそれぞれ対応し、
　前記位相回転行列のＭ個の列ベクトルのうちの第１グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の第１角度値であり、
　前記位相回転行列の前記第１グループ以外の残りの第２グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである、
　付記１記載の無線送信装置。
（付記３）
　前記第１角度値は、π／４である、
　付記２記載の無線送信装置。
（付記４）
　前記Ｍが４である場合、前記位相回転行列の２つの列ベクトルが前記第１グループに含まれ、前記２つの列ベクトル以外の残りの列ベクトルが前記第２グループに含まれる、
　付記２又は３に記載の無線送信装置。
（付記５）
　前記Ｍが８である場合、前記第１グループは、前記基本ウェイト行列においてＮ個のベクトル要素の値が一定方向にπ／２の倍数ずつずれている列ベクトルに対応する、前記位相回転行列の列ベクトルによって構成される、
　付記２又は３に記載の無線送信装置。
（付記６）
　前記信号形成部は、前記Ｍ個のデータシンボルに対して、ピーク抑圧実行モードでは前記修正ウェイト行列を乗算し、ピーク抑圧不実行モードでは前記基本ウェイト行列を乗算する、
　付記１から５のいずれか１項に記載の無線送信装置。
（付記７）
　固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信装置において用いられるベースバンド処理装置であって、
　互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する、信号形成部、を具備するベースバンド処理装置。
（付記８）
　前記基本ウェイト行列のＮ個の行ベクトルは、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応し、
　前記基本ウェイト行列のＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個のＯＡＭモードにそれぞれ対応し、
　前記位相回転行列のＭ個の列ベクトルのうちの第１グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の第１角度値であり、
　前記位相回転行列の前記第１グループ以外の残りの第２グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである、
　付記７記載のベースバンド処理装置。
（付記９）
　前記第１角度値は、π／４である、
　付記８記載のベースバンド処理装置。
（付記１０）
　前記Ｍが４である場合、前記位相回転行列の２つの列ベクトルが前記第１グループに含まれ、前記２つの列ベクトル以外の残りの列ベクトルが前記第２グループに含まれる、
　付記８又は９に記載のベースバンド処理装置。
（付記１１）
　前記Ｍが８である場合、前記第１グループは、前記基本ウェイト行列においてＮ個のベクトル要素の値が一定方向にπ／２の倍数ずつずれている列ベクトルに対応する、前記位相回転行列の列ベクトルによって構成される、
　付記８又は９に記載のベースバンド処理装置。
（付記１２）
　前記信号形成部は、前記Ｍ個のデータシンボルに対して、ピーク抑圧実行モードでは前記修正ウェイト行列を乗算し、ピーク抑圧不実行モードでは前記基本ウェイト行列を乗算する、
　付記７から１１のいずれか１項に記載のベースバンド処理装置。
（付記１３）
　固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信方法であって、
　互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成し、
　前記形成されたＮ個の多重信号をアップコンバートして前記Ｎ個のアンテナ素子からそれぞれ送信する、
　無線送信方法。
（付記１４）
　前記基本ウェイト行列のＮ個の行ベクトルは、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応し、
　前記基本ウェイト行列のＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個のＯＡＭモードにそれぞれ対応し、
　前記位相回転行列のＭ個の列ベクトルのうちの第１グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の第１角度値であり、
　前記位相回転行列の前記第１グループ以外の残りの第２グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである、
　付記１３記載の無線送信方法。
（付記１５）
　固定無線通信においてＯＡＭ伝送方式によって送信された無線信号をＬ（Ｌは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いて受信する無線受信装置であって、
　前記Ｌ個のアンテナ素子で受信されたＬ個の受信信号に対して信号分離行列を乗算することにより信号分離処理を実行する分離部と、
　前記分離部で分離された信号に対して復調処理を実行する復調部と、
　を具備し、
　前記信号分離処理の初期段階で用いられる前記信号分離行列の初期行列は、前記無線信号の送信側装置において多重信号を形成する際に使用される使用ウェイト行列の共役転置行列であり、
　前記使用ウェイト行列は、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された行列である、
　無線受信装置。
　この出願は、２０１７年１２月１４日に出願された日本出願特願２０１７－２３９６５５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
１０　ベースバンド処理装置
１１　信号形成部
１１Ａ　分配器
１１Ｂ　線形プリコーダ
１２　変調器
２０　信号分離装置
２１　信号分離部
２１Ａ　分配器
２１Ｂ　ＯＡＭ信号分離器
２２　メモリ
２３　復調器
３０　無線送信装置
３１　送信無線部
３２　アンテナ素子
４０　無線受信装置
４１　アンテナ素子
４２　受信無線部

Claims (15)

  1. 　固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信装置であって、
    　互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する、信号形成手段と、
    　前記形成されたＮ個の多重信号をアップコンバートして前記Ｎ個のアンテナ素子へそれぞれ出力する無線送信手段と、
    　を具備する無線送信装置。
  2. 　前記基本ウェイト行列のＮ個の行ベクトルは、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応し、
    　前記基本ウェイト行列のＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個のＯＡＭモードにそれぞれ対応し、
    　前記位相回転行列のＭ個の列ベクトルのうちの第１グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の第１角度値であり、
    　前記位相回転行列の前記第１グループ以外の残りの第２グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである、
    　請求項１記載の無線送信装置。
  3. 　前記第１角度値は、π／４である、
    　請求項２記載の無線送信装置。
  4. 　前記Ｍが４である場合、前記位相回転行列の２つの列ベクトルが前記第１グループに含まれ、前記２つの列ベクトル以外の残りの列ベクトルが前記第２グループに含まれる、
    　請求項２又は３に記載の無線送信装置。
  5. 　前記Ｍが８である場合、前記第１グループは、前記基本ウェイト行列においてＮ個のベクトル要素の値が一定方向にπ／２の倍数ずつずれている列ベクトルに対応する、前記位相回転行列の列ベクトルによって構成される、
    　請求項２又は３に記載の無線送信装置。
  6. 　前記信号形成手段は、前記Ｍ個のデータシンボルに対して、ピーク抑圧実行モードでは前記修正ウェイト行列を乗算し、ピーク抑圧不実行モードでは前記基本ウェイト行列を乗算する、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の無線送信装置。
  7. 　固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信装置において用いられるベースバンド処理装置であって、
    　互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成する、信号形成手段、を具備するベースバンド処理装置。
  8. 　前記基本ウェイト行列のＮ個の行ベクトルは、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応し、
    　前記基本ウェイト行列のＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個のＯＡＭモードにそれぞれ対応し、
    　前記位相回転行列のＭ個の列ベクトルのうちの第１グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の第１角度値であり、
    　前記位相回転行列の前記第１グループ以外の残りの第２グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである、
    　請求項７記載のベースバンド処理装置。
  9. 　前記第１角度値は、π／４である、
    　請求項８記載のベースバンド処理装置。
  10. 　前記Ｍが４である場合、前記位相回転行列の２つの列ベクトルが前記第１グループに含まれ、前記２つの列ベクトル以外の残りの列ベクトルが前記第２グループに含まれる、
    　請求項８又は９に記載のベースバンド処理装置。
  11. 　前記Ｍが８である場合、前記第１グループは、前記基本ウェイト行列においてＮ個のベクトル要素の値が一定方向にπ／２の倍数ずつずれている列ベクトルに対応する、前記位相回転行列の列ベクトルによって構成される、
    　請求項８又は９に記載のベースバンド処理装置。
  12. 　前記信号形成手段は、前記Ｍ個のデータシンボルに対して、ピーク抑圧実行モードでは前記修正ウェイト行列を乗算し、ピーク抑圧不実行モードでは前記基本ウェイト行列を乗算する、
    　請求項７から１１のいずれか１項に記載のベースバンド処理装置。
  13. 　固定無線通信においてＮ（Ｎは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いたＯＡＭ伝送方式によって無線信号を送信する無線送信方法であって、
    　互いに異なり且つ並列であるＭ（Ｍは２以上の自然数）個のデータシンボルに対して、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された修正ウェイト行列を乗算することによって、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応するＮ個の多重信号を形成し、
    　前記形成されたＮ個の多重信号をアップコンバートして前記Ｎ個のアンテナ素子からそれぞれ送信する、
    　無線送信方法。
  14. 　前記基本ウェイト行列のＮ個の行ベクトルは、前記Ｎ個のアンテナ素子にそれぞれ対応し、
    　前記基本ウェイト行列のＭ個の列ベクトルは、互いに異なるＭ個のＯＡＭモードにそれぞれ対応し、
    　前記位相回転行列のＭ個の列ベクトルのうちの第１グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、π／２の倍数以外の第１角度値であり、
    　前記位相回転行列の前記第１グループ以外の残りの第２グループに含まれる列ベクトルのベクトル要素の値は、ゼロである、
    　請求項１３記載の無線送信方法。
  15. 　固定無線通信においてＯＡＭ伝送方式によって送信された無線信号をＬ（Ｌは２以上の自然数）個のアンテナ素子を用いて受信する無線受信装置であって、
    　前記Ｌ個のアンテナ素子で受信されたＬ個の受信信号に対して信号分離行列を乗算することにより信号分離処理を実行する分離手段と、
    　前記分離手段で分離された信号に対して復調処理を実行する復調手段と、
    　を具備し、
    　前記信号分離処理の初期段階で用いられる前記信号分離行列の初期行列は、前記無線信号の送信側装置において多重信号を形成する際に使用される使用ウェイト行列の共役転置行列であり、
    　前記使用ウェイト行列は、固定の基本ウェイト行列にピーク抑圧のための位相回転行列が可算された行列である、
    　無線受信装置。
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