(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子からガードタイム長以内に同一の直交周波数分割多重信号を伝送するＴＤＭＡ／ＴＤＤ無線装置において、
前記各アンテナ素子で受信した信号をサブキャリア信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換後の受信サブキャリア信号から伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、
前記各アンテナ素子の受信電界強度を測定する受信電界強度測定部と、
前記受信電界強度測定部の出力及び前記伝送路応答算出部の出力に応じて、前記各アンテナ素子から送信される信号の出力を設定する加重値設定部と、
前記加重値設定部の出力に応じて各アンテナ素子からの無線信号出力を制御する出力制御部と、
前記出力制御部から出力される制御信号に応じて、前記アンテナ素子からの出力を可変にする可変出力部と、を備え、
前記加重値設定部が、
前記各伝送路応答の加重値の候補を少なくとも１つ以上予め用意し、前記加重値の候補を用いて前記伝送路応答を加重合成する加重合成部と、
前記加重合成部から出力される加重合成結果の周波数特性の平坦性を測定する測定部と、
前記測定部による平坦性の測定結果が信号帯域内で良好となる前記加重値を出力する加重値選択部と、
を具備することを特徴とする無線装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線装置において、
前記測定部が、加重合成結果の周波数特性が予め定めた第１の閾値を上回るサブキャリア数をカウントすることにより平坦性を測定し、
前記加重値選択部が、カウントされたサブキャリア数が予め定めた第２の閾値よりも上回る前記加重値を選択することを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭを用いた無線通信システムにおいて、複数のアンテナ素子から同一信号を伝送可能な無線装置、および複局送信方式を用いて無線信号が届くエリアを拡大する無線装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムでは、伝送された信号が建物などによる反射により様々な経路を通って受信されるため、受信信号に歪みが生じ、この歪みは場所や時間によって変動する。特に基地局のカバーエリアのエッジ付近や、基地局の見通し外では、受信電界強度が極端に落ち込む上、周波数選択性フェージングの影響を受け易いため、伝送品質が極端に劣化する可能性がある。
【０００３】
このような伝搬環境下で有効な伝送方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）が挙げられる。ＯＦＤＭは、各シンボルに付加されたガードタイムと呼ばれる冗長区間により、反射波成分を吸収し、シンボル間干渉を低減する効果がある。また周波数選択性フェージングにより伝送帯域中にノッチが入り、一部のサブキャリア信号の受信電力が低減しても、インターリーブや誤り訂正の適用により、伝送品質をある程度改善することが可能である。しかしＯＦＤＭの適用だけでは、伝送帯域内に深いノッチが入った端末に対する伝送品質の改善には十分とは言えない。
【０００４】
そこで、複数のアンテナのうち、端末毎に受信品質が良好となるアンテナを選択して送信する送信ダイバーシチが提案されている（例えば特開２０００−２０９１４５）。これは簡単な構成で実現可能な送信ダイバーシチであるが、すべてのアンテナで受信した信号の帯域内にノッチが存在する場合、最適なアンテナからＯＦＤＭ信号を伝送しても十分な伝送品質が得られない。さらにＯＦＤＭ信号のサブキャリア毎に伝送品質が良好となるアンテナを選択して送信する送信ダイバーシチが提案されているが、変調部、ディジタル／アナログ変換素子および無線部がアンテナ素子数必要となるため、回路規模が著しく増加するという問題がある。
【０００５】
また、伝送帯域全体に亘って受信電力が低いカバーエリアのエッジに存在する端末の伝送品質を改善する手段として、アンテナ素子を備えるリモート局を基地局から遠隔に配置してガードタイム長以内に同一のＯＦＤＭ信号を伝送することにより、カバーエリアを拡大する複局送信が提案されている。これは、ＯＦＤＭが周波数選択性フェージングに比較的耐性があることを利用した方法である。しかしながら、複数のリモート局から同時に同一の信号を伝送すると、受信電力の増大により伝送品質が向上する端末が存在する一方、劣悪な周波数選択性フェージングにより伝送品質が大幅に劣化する端末が存在する可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の無線装置では、劣悪な周波数選択性フェージングに対して、伝送品質を十分に改善できないという問題があった。また従来の無線通信システムでは、複局送信により、カバーエリアを拡大することは可能であるが、エリア内の伝送品質に大きなばらつきが生じる問題があった。
【０００７】
本発明は、従来のこのような問題点にかんがみてなされたもので、簡易な構成で周波数選択性フェージングによる伝送品質の劣化を低減する無線装置を提供する。また複局送信しても、カバーエリアを拡大しつつ、カバーエリア内の伝送品質のばらつきを低減することが可能な無線装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、本発明の無線装置は、複数のアンテナ素子からガードタイム長以内に同一の直交周波数分割多重信号を伝送するＴＤＭＡ／ＴＤＤ無線装置において、前記各アンテナ素子で受信した信号をサブキャリア信号に変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換後の受信サブキャリア信号から伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、前記各アンテナ素子の受信電界強度を測定する受信電界強度測定部と、前記受信電界強度測定部の出力及び前記伝送路応答算出部の出力に応じて、前記各アンテナ素子から送信される信号の出力を設定する加重値設定部と、前記加重値設定部の出力に応じて各アンテナ素子からの無線信号出力を制御する出力制御部と、前記出力制御部から出力される制御信号に応じて、前記アンテナ素子からの出力を可変にする可変出力部と、を備え、
前記加重値設定部が、前記各伝送路応答の加重値の候補を少なくとも１つ以上予め用意し、前記加重値の候補を用いて前記伝送路応答を加重合成する加重合成部と、前記加重合成部から出力される加重合成結果の周波数特性の平坦性を測定する測定部と、前記測定部による平坦性の測定結果が信号帯域内で良好となる前記加重値を出力する加重値選択部と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明によって、ＯＦＤＭ受信信号をフーリエ変換することによって得られる伝送路応答に応じて、複数のアンテナ素子の送信電力比を最適に設定することが可能となり、簡易な構成で周波数選択性フェージングによる伝送品質の劣化を低減することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態に係る無線装置について説明する。まず、図１を用いて、本発明の第１の実施形態を説明する。
【００１３】
ここでは無線装置として、２本のアンテナ１−１〜１−２を具備した基地局を想定し、図２に示すように、このような基地局が、少なくとも１つ以上、端末Ａおよび端末Ｂと同時に通信を行う場合を例に説明する。しかし、本発明における無線装置は端末であっても構わない。
【００１４】
図１に示すように、基地局は、複数の送信アンテナ１−１〜１−２からガードタイム長以内の時刻差で同一のＯＦＤＭ信号を送信し、端末Ａもしくは端末Ｂは、複数の送信アンテナ１−１〜１−２から送信された信号を受信アンテナで同時に受信し、復調処理を行う。複数の送信アンテナ１−１〜１−２から送信されたＯＦＤＭ信号を端末が同時に受信しても、端末では特別な処理を必要とせず、単一の送信アンテナから送信された信号の復調処理と同じ処理を行う。
【００１５】
まずは基地局における受信処理について説明する。基地局が端末Ａから伝送された信号を複数のアンテナ１−１〜１−２で受信すると、受信信号は送受切替スイッチ２−１〜２−２を経由して、それぞれダウンコンバータ（ＲＦ／ＩＦ）３−１〜３−２でダウンコンバートされる。これらのダウンコンバートされた信号はそれぞれＡ／Ｄ変換器４−１〜４−２でディジタル信号に変換される。
【００１６】
一方、ＲＳＳＩ（受信電界強度）測定部５−１〜５−２は、ダウンコンバート部３−１〜３−２もしくはＡ／Ｄ変換器４−１〜４−２から出力される信号から、受信電界強度を測定する。Ａ／Ｄ変換器４−１〜４−２から出力されたディジタル信号は、同期部６−１〜６−２でフレーム同期、周波数同期等の処理が施され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部７−１〜７−２で、それぞれサブキャリア信号に変換される。伝送路応答算出部８−１〜８−２は、変換されたサブキャリア信号のうち、既知のパイロット信号やパイロットキャリア等を用いて伝送路歪みを算出し、復調部９に出力する。復調部９は、ＦＦＴ部７−１〜７−２からの出力および伝送路応答算出部８−１〜８−２からの出力のすべてもしくは一部を用いて復調処理を行い、復調したデータ信号を出力する。
【００１７】
一方、ＲＳＳＩ測定部５−１〜５−２の出力および伝送路応答算出部８−１〜８−２の出力は、加重値設定部１６に入力され、端末Ａの受信特性が向上するように、各アンテナ１−１〜１−２から伝送される信号の送信出力比が算出され、出力制御部１７に出力される。加重値設定部１６の詳しい説明は後述する。
【００１８】
次に、基地局における送信時の処理について説明する。入力されたデータ信号は、変調部１０においてサブキャリア毎に変調される。これらの変調信号はＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１１により時間波形に生成され、時間波形生成部でガードタイムや既知信号系列が付加され、ディジタル時間波形が生成される。生成されたディジタル時間波形は、Ｄ／Ａ変換器１３−１〜１３−２でそれぞれアナログ信号に変換され、アップコンバータ１４−１〜１４−２でＲＦ（無線周波数）信号に変換される。
【００１９】
これらのＲＦ信号は、可変出力部１５−１〜１５−２に入力され、出力制御部１７の制御出力により、端末Ａ向けに定められた出力になるように、それぞれ増幅もしくは減衰される。出力が制御されたＲＦ信号は、送受切替スイッチ２−１〜２−２をそれぞれ経由して、アンテナ１−１〜１−２から出力される。
【００２０】
一般にＴＤＭＡ／ＴＤＤシステムでは、上りリンクと下りリンクの伝送路が等しいため、このように複数のアンテナ１−１〜１−２の受信信号から算出した伝送路応答や受信電界強度を利用して送信出力を制御することができ、端末の受信方法を変更することなく、伝送品質を向上することが可能となる。また、基地局が収容する端末毎に送信電力比を記憶しておくことにより、それぞれの端末に適した送信電力比で各アンテナ１−１〜１−２から送信することが可能となる。
【００２１】
図１の加重値設定部１６の構成例につき図３を用いて説明する。この加重値設定部１６は、設定した加重値を用いて、複数の伝送路応答出力を合成する加重合成部１８と、加重合成された伝送路応答の平坦性を測定する測定部１９と、加重合成部１８で設定した加重値の中から加重合成された伝送路応答の平坦性の優れた加重値を選択する加重値選択部２０とにより構成される。
【００２２】
図１に示した基地局内の伝送路応答算出部８−１〜８−２から出力される各サブキャリアの伝送路応答出力は、加重合成部１８に入力され、設定された加重値で加重合成される。加重合成部１８における加重値は、少なくとも一つ以上の候補を予め設定してもよいし、各ＲＳＳＩ測定部５−１〜５−２の出力もしくは伝送路応答出力結果から、適切な値を計算して求めてもよい。
【００２３】
例えば、端末Ａからの送信信号をアンテナ１−１で受信した場合に図４（１）に示すような伝送路応答が得られ、アンテナ１−２で受信した場合に図４（２）のような伝送路応答が得られるとする。
【００２４】
まず加重合成部１８は、設定された加重値を用いて図４（１）および図４（２）の伝送路応答の加重合成を行う。ここでは、３種類の加重値のセットが候補として用意されているとし、候補１の加重値を（α１，β１）、候補２の加重値を（α２，β２）、候補３の加重値を（α３，β３）とおく。周波数ｆｉのサブキャリアに対する伝送路応答算出部８−１〜８−２の出力を、それぞれＧ１（ｆｉ）、Ｇ２（ｆｉ）とすると、加重合成部１８は、加重値の候補ｎについて、伝送路応答の加重合成値Ｚｎ（ｆｉ）を以下の計算で求める。
【００２５】
Ｚｎ（ｆｉ）＝αｎＧ１（ｆｉ）＋βｎＧ２（ｆｉ）    （式１）
式１の計算は、すべてのサブキャリアに対して行ってもよいし、数本置きに行うようにしてもよい。加重合成部１８は、加重値の候補１〜３について、上記式１の計算を行い、測定部１９に出力する。
【００２６】
加重値の候補１〜３で加重合成された伝送路応答の電力スペクトラムの一例を、図４（３）〜（５）にそれぞれ示す。測定部１９では、加重値の候補１〜３によって計算された加重合成値Ｚ１（ｆｉ）〜Ｚ３（ｆｉ）について、電力もしくは振幅の平坦性を計算する。平坦性の計算方法の一例として、加重値の候補ｎに対する平坦性Ｙｎを以下の式で表すことができる。
【数１】
0003673244.tif 000002
式２は、伝送路応答の振幅のばらつき、式３は電力のばらつきの計算方法であり、どちらを用いても平坦性を測定することができる。
【００２７】
測定部１９は、式２もしくは式３によって、加重値の候補１〜３に対する平坦性Ｙｎそれぞれ計算し、加重値選択部２０に出力する。加重値選択部２０では、Ｙｎが最も小さくなる、すなわち加重合成された伝送路応答のばらつきが最小となる加重値の候補を選択し、出力制御部１７に出力する。
【００２８】
図４の例では、図４（３）〜（５）の中で平坦性が最も良好となる図４（４）の加重合成に用いられた候補２の加重値が選択される。このように加重値設定部１６は、複数のアンテナで受信した伝送路応答を加重合成することによって、加重合成後の伝送路応答の平坦性を向上させるような加重値を選択することができる。
【００２９】
出力制御部１７は、加重値に比例した送信出力となるよう可変出力部１５−１〜１５−２を制御することによって、選択した加重値に比例した出力で、それぞれのアンテナ１−１〜１−２から送信することが可能となる。例えば候補２の加重値を用いて基地局の各アンテナの送信出力が制御されると、端末Ａにおける受信信号の伝送路応答は、図４（４）に示すようになる。したがって、基地局のアンテナ１−１〜１−２のどちらか一方を使って送信された場合に比較して伝送品質が大幅に向上する。
【００３０】
なお、加重値設定部１６は、加重値の候補のすべてに対して平坦性の測定を行わずに、加重値の候補の一つが所定の閾値を下回った段階で、その加重値を選択してもよい。この場合、まず加重合成部１８は、加重値の候補１に対して上記式１の加重合成を行い、測定部１９に出力する。測定部１９では加重値の候補１に対して平坦性Ｙ１を算出する。加重値選択部２０は、Ｙ１が所定の閾値を下回れば、加重値の候補１を選択して出力制御部１７に出力し、加重値の候補２や候補３に対する計算は行わない。
【００３１】
しかし、Ｙ１が所定の閾値よりも大きいときは、加重値選択部２０は加重値の候補１とＹ１を記憶し、加重合成部１８に対して次の候補である候補２について加重合成を行うように指示を送る。こうして加重値の候補２に対して同様の手順が行われ、加重値の候補２に対するＹ２が所定の閾値を下回れば、加重値の候補２を選択して出力制御部１７に出力し、Ｙ２が所定の閾値よりも大きいときは、Ｙ１とＹ２のうちで小さい方の加重値の候補（ｎ）と平坦性の測定結果（Ｙｎ）を記憶し、加重合成部１８に対して、次の候補である候補３について加重合成を行うように指示を送る。
【００３２】
このような手順を繰り返すことにより、候補１〜候補３に対する平坦性の測定結果Ｙ１  〜Ｙ３がどれも所定の閾値を下回ることができなかった場合、Ｙｎが最小値となる加重値の候補が加重値として選択され、出力制御部１７に出力される。
なお、端末の移動や周囲の環境の変化等により伝搬環境が大きく変動する場合があるので、定期的に、もしくは伝送路応答やＲＳＳＩが変動した場合に、加重値を更新することが望ましい。
【００３３】
次に、加重値設定部１６の他の構成例について説明する。加重値設定部１６内の測定部１９で式２や式３のような平坦性の計算を実現しようとすると、回路規模が大幅に増加してしまう。
【００３４】
そこで、伝送路応答の加重合成出力Ｚｎ（ｆｉ）の電力が所定の閾値を上回るサブキャリア本数を計測することにより、簡易な構成で平坦性の測定を実現する。加重合成部１８が加重値の候補１〜候補３について、加重合成値Ｚｎ（ｆｉ）を式１によって算出するところは、上述の場合と同様である。
【００３５】
測定部１９は、Ｚｎ（ｆｉ）の電力を算出し、所定の第１の閾値を比較する。第１の閾値は、予め設定された値でも良いし、Ｚｎ（ｆｉ）の帯域内の平均電力や最大電力から算出された値でも良い。第１の閾値を上回ったサブキャリア本数は、加重値選択部２０に出力される。加重値選択部２０は、第１の閾値を上回ったサブキャリア本数が最も多い加重値の候補を加重値として出力制御部１７に出力する。
【００３６】
上述の場合と同様に、加重値設定部１９は、すべての加重値の候補について平坦性の測定を行わずに加重値を選択しても良い。
【００３７】
例えば、加重合成部１８にて加重値の候補ｎによって加重合成された加重合成値Ｚｎ（ｆｉ）を求め、測定部１９で電力が第１の閾値を上回ったサブキャリア本数を出力し、加重値選択部２０が予め定めた第２の閾値との比較を行い、第２の閾値を上回った段階で、加重値の候補ｎを出力制御部１７に出力し、他の加重値の候補についての計算を省略することが可能である。このときすべての加重値の候補について、第２の閾値を上回ることができなければ、第１の閾値を上回ったサブキャリア本数が最も多い加重値の候補を加重値として選択すれば良い。
【００３８】
なお、加重合成部１８で用意される加重値の候補を（１，０）もしくは（０，１）と設定すれば、それぞれアンテナ１−１もしくはアンテナ１−２で受信した伝送路応答そのものとなるので、加重値選択部２０により、アンテナ１−１〜１−２のどちらか一方のみを選択して送信するように制御することも可能である。
【００３９】
図５（１）〜（４）に、端末Ａおよび端末Ｂから伝送された信号をアンテナ１‐１〜１‐２で受信したときの伝送路応答をそれぞれ示す。所定の第１の閾値を上回るサブキャリア本数によって平坦性を測定する場合、端末Ｂについては、アンテナ１‐２で受信したときの伝送路応答の電力がすべてのサブキャリアにおいて第１の閾値を上回るので、他の加重値の候補による加重合成処理を行うことなく、加重値（０，１）を選択しても良い。つまり、端末Ｂに対して信号を送信するときは、アンテナ１‐２のみを用いて送信することになる。端末Ａについては、アンテナ１‐１〜１‐２で受信した信号の伝送路応答の平坦性がどちらも劣悪であるので、（１，０）もしくは（０，１）以外の加重値の候補について加重合成が行われ、図５（５）のように加重合成された伝送路応答の平坦性を改善できる加重値が選択される。
【００４０】
このように、まず加重値の候補（１，０）、（０，１）について平坦性の測定を行うことによって、加重合成演算を行う回数を削減できるため、消費電力の低減が可能となる。
【００４１】
図６を用いて、無線装置の他の実施形態について説明する。本実施形態では、送信側にアンテナ切替スイッチ２１を適用することにより、図１の実施形態と異なり、アップコンバータ３、Ａ／Ｄ変換器４、ＲＳＳＩ測定部５、同期部６、ＦＦＴ部７、伝送路応答算出部８をアンテナ本数分必要としない。
【００４２】
送信側は図１の実施形態と同一であるので説明を省略し、受信処理および加重値設定処理について説明する。
【００４３】
基地局が端末Ａから伝送された信号を複数のアンテナ１−１〜１−２で受信すると、受信信号は送受切替スイッチ２−１〜２−２を経由して、アンテナ切替スイッチ２１に入力される。アンテナ切替スイッチ２１は、送受切替アンテナ２−１〜２−２のいずれか一方の出力をダウンコンバータ３に出力する。
【００４４】
最初はどちらかのアンテナをランダムもしくは固定的に選択してもよいし、受信電力の大きい方を選択してもよい。ここでは、まず送受切替スイッチ２−１の出力が選択されるとする。ダウンコンバートされた信号はＡ／Ｄ変換器４でディジタル信号に変換される。
【００４５】
一方、ＲＳＳＩ測定部５は、ダウンコンバート部３もしくはＡ／Ｄ変換器４から出力される信号から、ＲＳＳＩを測定する。Ａ／Ｄ変換器４から出力されたディジタル信号は、同期部６でフレーム同期、周波数同期等の処理が施され、ＦＦＴ部７で、それぞれサブキャリア信号に変換される。変換されたサブキャリア信号のうち、既知のパイロット信号やパイロットキャリア等を用いて伝送路応答算出部８が伝送路応答を算出し、復調部９に出力する。
【００４６】
算出された伝送路応答は、加重値設定部１６に出力され、加重値を設定するために用いられる。加重値設定部１６は、加重値を（１，０）として、アンテナ１−１で受信した伝送路応答そのものについて平坦性を測定する。この場合、平坦性が良好であれば、今後アンテナ１−１のみ使って端末Ａとの送受信を行ってもよい。アンテナ１−１で受信した伝送路応答の平坦性が劣悪なとき、もしくはアンテナ１−１で受信した伝送路応答の平坦性が良好であるが、より平坦性の優れた伝送路応答が得られるように送信出力を制御する場合は、アンテナ１−２で受信したときの伝送路応答を算出する必要がある。
【００４７】
また、すべての加重値の候補から最適なものを選択する場合も、アンテナ１−２で受信したときの伝送路応答を算出する必要がある。このような場合、次に端末Ａからの信号を受信するときにアンテナ切替スイッチ２１を切替えて、送受切替スイッチ２−２の出力をダウンコンバータ３に出力する。同様にアンテナ１−２で受信した場合の伝送路応答が伝送路応答算出部８により算出され、加重値設定部１６に出力される。加重値設定部１６内では、加重合成部が加重値を（０，１）としてアンテナ１−２で受信した伝送路応答そのものを出力し、測定部１９で平坦性を測定しても良い。
【００４８】
平坦性が良好であれば、アンテナ１−２のみを使って端末Ａとの送受信を行っても良い。平坦性が劣悪であれば、他の加重値を用いて加重合成を行い、平坦性が良好となるように加重値を選択しても良い。ただし受信時はいずれか一方のアンテナしか使うことができないので、伝送路応答もしくはＲＳＳＩの良好なアンテナを使って受信する。しかし、伝搬環境が時間的に変動する場合があるので、定期的に伝送路応答もしくはＲＳＳＩが劣悪なアンテナでも受信処理を行い、ＲＳＳＩや伝送路応答を測定してもよい。
【００４９】
このように、受信側にアンテナ切替スイッチ２１を適用することにより、受信側の回路規模を大幅に削減しつつ、複数アンテナに対する出力制御をすることが可能となる。
【００５０】
図７に示したブロック図を用いて本発明の他の実施形態について説明する。図７の無線装置は、送信時に各アンテナ１−１〜１−２から送信される信号の出力を制御するだけでなく、受信時にもアンテナ１−１〜１−２の受信信号に対してそれぞれ利得を制御し、伝送路応答の平坦性を向上させることができる。送信側の構成は図１の実施形態と同一であるので説明を省略し、受信処理および加重値設定処理について説明する。
【００５１】
基地局が端末Ａから伝送された信号を複数のアンテナ１−１〜１−２で受信すると、受信信号は送受切替スイッチ２−１〜２−２を経由して、それぞれ可変利得部２２−１〜２２−２に入力される。まずは可変利得部２２−１〜２２−２のうち、一方の利得を最大にし、他の利得を０とする。ここでは、まず可変利得部２２−１を最大利得とし、可変利得部２２−２の利得を０とする。
【００５２】
こうしてアンテナ１−１で受信した信号のみに対して受信処理が行われる。可変利得部２２−１〜２２−２の出力は合成部２３に入力し、合成後にダウンコンバータ３で周波数変換される。ダウンコンバートされた信号はＡ／Ｄ変換器４でディジタル信号に変換される。
【００５３】
一方、ＲＳＳＩ測定部５は、ダウンコンバート部３もしくはＡ／Ｄ変換器４から出力される信号から、ＲＳＳＩを測定する。Ａ／Ｄ変換器４から出力されたディジタル信号は、同期部６でフレーム同期、周波数同期等の処理が施され、ＦＦＴ部７で、それぞれサブキャリア信号に変換される。
【００５４】
変換されたサブキャリア信号のうち、既知のパイロット信号やパイロットキャリア等を用いて伝送路応答算出部８が伝送路応答を算出し、復調部９に出力する。復調部９は、ＦＦＴ部７の出力および伝送路応答算出部８の出力を用いて復調処理を行い、復調したデータ信号を出力する。
【００５５】
一方、ＲＳＳＩ測定部５の出力および伝送路応答算出部８の出力は、加重値設定部１６に入力される。加重値設定部１６は、端末Ａから送信された信号がアンテナ１−１で受信された場合の伝送路応答そのものの平坦性を測定しても良い。このとき測定アンテナ１−１で受信された場合の伝送路応答の平坦性が劣悪であれば、次に端末Ａから送信された信号を受信する場合、可変利得部２２−１の利得を０、可変利得部２２−２の利得を最大に設定し、同様に伝送路応答を算出する必要がある。
【００５６】
また、アンテナ１−２で受信した信号の伝送路応答を用いて加重値を設定するときも、可変利得部２２−１の利得を０、可変利得部２２−２の利得を最大に設定して、伝送路応答を算出する必要がある。アンテナ１−１〜１−２で受信した伝送路応答をそれぞれ算出すると、加重値設定部１６は、アンテナ１−１で受信した場合の伝送路応答と、アンテナ１−２で受信した場合の伝送路応答から、加重合成後の伝送路応答の平坦性が良好となるような加重値を選択して、出力制御部１７に出力する。出力制御部１７は、可変出力部１５−１〜１５−２の他に、可変利得部２２−１〜２２−２に対しても制御信号を出力し、伝送路応答算出部８で算出される伝送路応答の平坦性を向上させる。
【００５７】
このように、複数アンテナの送信出力だけでなく、受信信号の利得も制御することが可能となるため、下りリンクだけでなく上りリンクの伝送品質を向上させることが可能となる。
【００５８】
なお、図７に示した例では、複数のアンテナ１−１〜１−２にて受信したＲＦ信号の利得を制御して合成する構成としたが、ＩＦ信号やベースバンド信号の段階で利得制御および合成を行ってもよいし、ディジタル信号の段階で加重合成を行ってもよい。
【００５９】
図８を用いて本発明の更に他の実施形態について説明する。この構成では、受信処理および加重値設定処理は図６の実施形態と同一であるので説明を省略し、送信処理について説明する。
【００６０】
入力されたデータ信号は、変調部１０でサブキャリア毎に変調される。変調信号はＩＦＦＴ部１１により時間波形に変換され、時間波形生成部１２でガードタイムや既知信号系列が付加され、ディジタル時間波形が生成される。
【００６１】
生成されたディジタル時間波形は、Ｄ／Ａ変換器１３でアナログ信号に変換され、アップコンバータ１４でＲＦ信号に変換される。ＲＦ信号は分配部２４に入力され、出力制御部１７において端末Ａ向けに定められた出力になるように各アンテナ１−１〜１−２に出力が分配される。分配されたＲＦ信号は、送受切替スイッチ２−１〜２−２をそれぞれ経由して、アンテナ１−１〜１−２から出力される。
【００６２】
このように、本発明のこの実施形態によれば、ＲＦ信号を各アンテナに分配する分配部２４を適用することにより、Ｄ／Ａ変換器、アップコンバータ、可変出力部を複数用意する必要が無くなるため、部品点数を大幅に削減することが可能となる。
【００６３】
図９は、基地局３０と複数のユニット３１−Ａ，３１−Ｂで構成した無線装置のブロック図である。ここでは無線伝送装置として、復調部９、変調部１０、伝送路応答算出部８等の制御部を備えた基地局３０と、１つのアンテナ素子３２を備えたユニット３１−Ａ、３１−Ｂを想定し、複数のユニットにおけるアンテナ素子３２−Ａ，３２−Ｂが、少なくとも１つ以上のアンテナを備えた端末Ａおよび端末Ｂと同時に通信を行う場合を想定して、他の実施形態を説明するが、アンテナ素子３２は複数個でも良く、ユニット数以上のアンテナ素子数でも構わない。
【００６４】
基地局３０は複数のアンテナ素子３２−Ａ、３２−Ｂからガードタイム長以内の時刻差で同一のＯＦＤＭ信号を送信し、端末Ａもしくは端末Ｂは、複数のアンテナ素子３２−Ａ、３２−Ｂから送信された信号を受信アンテナで同時に受信し、復調処理を行う。このとき送信信号はＯＦＤＭ信号なので、複数の送信アンテナ３２−Ａ、３２−Ｂから送信された信号を端末が同時に受信しても、特別な処理を必要とせず、単一の送信アンテナから送信された信号の復調処理と同じ処理を行う。
【００６５】
基地局３１とユニット３２−Ａ，３２−Ｂは、同軸ケーブル、あるいは光ファイバで接続する。ＯＦＤＭの変調方式が適用されている無線ＬＡＮでは、２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯の周波数帯が使用されている。
【００６６】
５ＧＨｚ帯のような高周波に対しては、損失に関して、同軸ケーブルでは約１ｄＢ／ｍと大きいが、光ファイバは、約０．００５ｄＢ／ｍと小さい。したがって、光ファイバを適用することで、基地局３０とユニット３１間のインターフェースの入出力に対する信号強度の仕様は緩和される。従って、光ファイバによる接続が有望であり、本実施形態においては、光ファイバ３３−Ａ、３３−Ｂを備えた構成において説明する。
【００６７】
図１０及び図１１のブロック図を用いて基地局３０とユニット３１の装置構成について詳細に説明する。まずはこの基地局における受信処理について説明する。端末Ａから伝送された信号を、各ユニット３１のアンテナ素子３２−Ａ〜３２−Ｂで受信すると、受信信号は、ユニット３１−Ａ、３１−Ｂから、送受切替スイッチ２、ＬＮＡ（Ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４１、Ｅ／Ｏ  （Ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｔｏ−ｏｐｔｉｃ）変換器４２、光ファイバ３３を介して、基地局３０に光伝送される。基地局３０は、それぞれのユニット３１−Ａ、３１−Ｂから送信されてきた光信号をＯ／Ｅ  （Ｏｐｔｉｃ−ｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ）  変換器３５で電気信号に変換する。
【００６８】
受信した各電気信号は、選択スイッチ３６を介し、合成器３７で合成される。合成された電気信号は、ダウンコンバータ３でダウンコンバートされ、さらにＡ／Ｄ変換器４でディジタル信号に変換される。
【００６９】
一方、ＲＳＳＩ（受信電界強度）測定部５は、ダウンコンバート部３もしくはＡ／Ｄ変換器４から出力される信号から、ＲＳＳＩを測定する。Ａ／Ｄ変換器４から出力されたディジタル信号は、同期部６でフレーム同期、周波数同期等の処理が施され、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）部７で、それぞれサブキャリア信号に変換される。変換されたサブキャリア信号のうち、既知のパイロット信号やパイロットキャリア等を用いて伝送路応答算出部８が伝送路歪みを算出し、復調部９に出力する。復調部９は、ＦＦＴ部７からの出力および伝送路応答算出部８からの出力のすべてもしくは一部を用いて復調処理を行い、復調したデータ信号を出力する。
【００７０】
上述の過程において、選択スイッチ３６を、各ユニット３１−Ａ、３１−Ｂに対して、交互にＯＮ／ＯＦＦすることにより、端末Ａから各ユニット３１−Ａ、３１−Ｂに対する伝搬路状態を、ＲＳＳＩ測定部５、伝送路応答算出部８において、把握することが可能である。ＲＳＳＩ及び伝送路応答を算出した後は、選択スイッチ３６−Ａ、３６−Ｂは両者ともＯＮの状態としても良いし、最適な合成比を選択して、合成部３７で加算できるような比率を選択できるようにしても良い。一方、ＲＳＳＩ測定部５の出力および伝送路応答算出部８の出力は、加重値設定部１６に入力され、端末Ａの伝送品質が向上するよう各ユニット３１−Ａ，３１−Ｂのアンテナ３２−Ａ〜３２−Ｂから伝送される信号の送信出力比が算出され、出力制御部１７に出力される。加重値設定部１６の詳細な説明は、第１の実施例と同様である。
【００７１】
次にこの基地局の送信時の処理について説明する。入力されたデータ信号は、変調部１０でサブキャリア毎に変調される。変調信号はＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）部１１により時間波形に生成され、時間波形生成部１２でガードタイムや既知信号系列が付加され、ディジタル時間波形が生成される。生成されたディジタル時間波形は、Ｄ／Ａ変換器１３でそれぞれアナログ信号に変換され、アップコンバータ１４でＲＦ（無線周波数）信号に変換される。ＲＦ信号は、分岐部３８で２つに分岐され、光変調度調整部３９に入力され、出力制御部１７において端末Ａ向けに定められた出力になるようにそれぞれ増幅もしくは減衰される。
【００７２】
設定された光変調度において、それぞれＥ／Ｏ変換部４０−Ａ、４０−Ｂで光信号に変換され、光ファイバ３３−Ａ、３３−Ｂを介して、各ユニット３１−Ａ、３１−Ｂに伝送され、Ｏ／Ｅ変換器４４で電気信号に変換されて、ＰＡ  （Ｐｏｗｅｒ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）４３、送受切替スイッチ２を介して、アンテナ３２から出力される。
【００７３】
上述の実施形態において、それぞれのユニット３１−Ａ、３１−Ｂからの出力制御手段として、電気段で光変調度による設定により行ったが、これ以外の方法でも、光段において行ってもよい。図１２に光段における例を示す。図１０と異なる点は、及び複数ユニット３１からの合成、及び、複数ユニット３１への分岐に関して、電気段での合成部３７を用いず、光段で光合成器４５により光合成している点と、分岐部３８を用いず、一つのＥ／Ｏ変換器４０を用いて、光信号にしてから、光分岐器４６で分岐している点である。
【００７４】
光合成器４５は、伝送路応答算出部８からの指示に従って、スイッチ機能ももたせることで、各ユニット３１における伝送路算出も可能である。また、光分岐器４６は、単純な光カプラと光アッテネータを組み合わせてもよいし、光分配比を可変できるデバイスでもよい。このような出力制御を光レベルの強度を変化させてもよいし、勿論、ユニット３１側のＰＡ段の利得を変化させるなど、その他、様々な方法でもよい。
【００７５】
光レベルで合成及び分岐の構成を採ると、Ｅ／Ｏ変換器及びＯ／Ｅ変換器の個数を削減でき、経済的効果が得られる利点がある。また、同軸ケーブルにおいて複数ユニットへの信号の分配比を変化させることは、伝搬路のインピーダンス変動を起こしやすく反射が増加して無線装置の動作が不安定になる問題があるが、光伝送においては、電気とのアイソレーションが非常に高く、光レベルの分配比変化は、電気レベルのインピーダンス変動を起こすことがなく、無線装置全体を安定動作させることが可能である。
【００７６】
上述のように、遠隔に複数のアンテナを配置した無線通信システムにおいて、ＴＤＭＡ／ＴＤＤシステムにおける上りリンクと下りリンクの伝送路が各アンテナにおいて等しい特徴を維持し、さらに５ＧＨｚのような直進性の強い高周波を用いた無線装置に対して、どちらかのアンテナで強い強度の無線信号を受信、あるいは端末に送信する可能性を高められる。
【００７７】
さらに、ＯＦＤＭの変調方式の特徴から、それぞれのアンテナにおける詳細な空間伝搬路を算出できることから、送受の最適な合成及び出力比を設定して、フェージングの影響を低減させ、大容量化に適した高い伝送品質を提供することを可能とする。このようなＯＦＤＭの変調方式と複数ユニットの構成をとり、空間伝搬路を最適となる出力を設定することは、基地局に閉じて提供することが可能である。つまり、端末側においては、受信方法を変更することなく、高い伝送品質を確保することになり、下りリンクに大容量化が期待される無線ＬＡＮに対して非常に有効である。
【００７８】
なお、図１０においては、１つの基地局に対して、２つのユニットを備える構成としたが、ユニット数は２つに限らず、アンテナ素子が複数個であればよいので、例えば、図１３のように、１つの基地局３０と１つのユニット３１で、複数アンテナ素子３２−Ａ，３２−Ｂを備える構成でもよい。
【００７９】
このような構成であれば、導入当初は、基地局３０のみで無線通信サービスを提供し、伝送容量を高めたい、無線通信エリアをより拡大したい等の要望に対して、ユニット３１を追加して配置することが可能であり、よりフレキシビリティの高い無線通信装置を提供することが可能となる。また、基地局３０が、ＰＳＴＮ  （Ｐｕｂｌｉｃ  Ｓｗｉｔｃｈｅｄ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されていれば、ユニットは、様々なエリアに配置することが可能である。つまり、イーサーネットや電話回線が得られにくい屋外等に配置することが可能であり、１つの基地局でカバーするエリアを広められることになり、出力比を最適に選択することで、無駄な電力を使用せずに、無線通信サービスエリアを拡大することが可能である。
なお、本発明は、ＯＦＤＭ−ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）等、サブキャリアが互いに直交関係にあるすべての伝送方式に対して適用可能である。
【００８０】
また、上では本発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更し得ることは勿論である。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数のアンテナ素子から同一信号を伝送可能なＯＦＤＭ無線装置において、ＯＦＤＭ受信信号をフーリエ変換することによって得られる伝送路応答に応じて、複数のアンテナ素子の送信電力比を最適に設定することが可能となり、簡易な構成で周波数選択性フェージングによる伝送品質の劣化を低減することができる効果がある。
【００８２】
また複局送信方式を用いて無線信号が届くエリアを拡大する無線通信システムにおいて、それぞれの局から送信、あるいは受信する信号を加重合成することにより、周波数選択性フェージングの影響を大幅に抑圧できるため、カバーエリア内で高い伝送品質を維持しつつ、カバーエリアを拡大することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無線装置の一実施形態の構成を示す図。
【図２】本発明に係る無線通信システムの構成を示す図。
【図３】図１に示した本発明に係る無線装置における加重値設定部の構成例を示す図。
【図４】上記本発明の一実施形態において、伝送路応答と加重合成結果の一例を示す図。
【図５】上記本発明の一実施形態において、伝送路応答と加重合成後伝送路応答の一例を示す図。
【図６】本発明に係る無線装置の他の実施形態の構成を示す図。
【図７】本発明に係る無線装置の更に他の実施形態の構成を示す図。
【図８】本発明に係る無線装置の更に他の実施形態の構成を示す図。
【図９】本発明に係る無線装置の他のシステム構成例を示す図。
【図１０】本発明に係る無線装置の他の実施形態の構成を示す図。
【図１１】本発明に係る無線装置の他の実施形態の一部の構成を示す図。
【図１２】本発明に係る無線装置の他の実施形態の構成を示す図。
【図１３】本発明に係る無線装置の他のシステム構成例を示す図。
【符号の説明】
１−１〜１−２…アンテナ、２−１〜２−２…送受切替スイッチ、３，３−１〜３−２…ダウンコンバータ、４，４−１〜４−２…Ａ／Ｄ変換器、５，５−１〜５−２…ＲＳＳＩ測定部、６，６−１〜６−２…同期部、７，７−１〜７−２…高速フーリエ変換部、８，８−１〜８−２…伝送路応答算出部、９…復調部、１０…変調部、１１…逆高速フーリエ変換部、１２…時間波形生成部、１３，１３−１〜１３−２…Ｄ／Ａ変換器、１４，１４−１〜１４−２…ダウンコンバータ、１５−１〜１５−２…可変出力部、１６…加重値設定部、１７…出力制御部、１８…加重合成部、１９…測定部、２０…加重値選択部、２１…アンテナ切替スイッチ、２２−１〜２２−２…可変利得部、２３，３７…合成部、２４…分配部、３０…基地局３１…ユニット、３２…アンテナ、３３…光ファイバ、３５，４２，４４…Ｏ／Ｅ変換器、３６…選択スイッチ、３８…分岐部、３９…光変調度設定部、４０…Ｅ／Ｏ変換部、４１…ＬＮＡ、４３…ＰＡ、４５…光合成部、４６…光分岐部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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