(57)【要約】  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。
2019116774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９４７３２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１７／０１６３４５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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３】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４】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５】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６】電力ピークの発生の説明に供する図である。
【図７】ピーク対平均電力比の低減の説明に供する図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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１２】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
＜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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
＜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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【数１】
2019116774.tif 000003
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。
【００３２】
【数２】
2019116774.tif 000004
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
＜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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
＜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。
【００５８】
＜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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
（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。
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
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
【図１】
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【図２】
2019116774.tif 000006
【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】
2019116774.tif 000012
【図９】
2019116774.tif 000013
【図１０】
2019116774.tif 000014
【図１１】
2019116774.tif 000015
【図１２】
2019116774.tif 000016
【国際調査報告】
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2019116774.tif 000018
2019116774.tif 000019
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