(57)【要約】【課題】高精度の装置を使用することなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上する。【解決手段】送信すべき情報を第１と第２の系統に分配し、分配された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調し、割り当てられたウエイトを乗算して受信端末に送信する無線通信装置において、無線通信装置と受信端末との間の伝搬路応答に基づいて、ウエイト行列演算手段１０５が第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出する。ウエイト割り当て手段１０５が、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、第１の系統と第２の系統に分散するように割り当てる。【選択図】図１
2006211649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置において、
送信すべき情報を第１の系統と第２の系統に分配する手段と、
分配された情報を直並列変換する手段と、
前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調する手段と、
前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得する手段と、
前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出する手段と、
λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記第１の系統と前記第２の系統に割り当てるウエイト割り当て手段と、
前記第１及び第２の系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算する手段と、
前記第１の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号と前記第２の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号とを加算する手段と、
前記加算された信号を逆フーリエ変換する手段と、
前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記送信すべき情報は、リード・ソロモン符号、畳み込み符号、ＬＤＰＣ符号（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ符号）符号のいずれか一つの符号で符号化される前に第１と第２の系統に分配されることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトをサブキャリア単位で交互に割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを２以上のサブキャリアを単位として交互に割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記送信手段がサブキャリアごとに各変調信号に異なる送信電力を与える場合に、前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、前記送信電力に依存して各サブキャリアを単位として割り当てることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記ウエイト割り当て手段は、前記特異値λ１（ｋ）に対応するウエイトを前記第１の系統に割り当てるサブキャリアから、前記特異値λ２（ｋ）に対応するウエイトを前記第２の系統に割り当てるサブキャリアの直前のサブキャリアまでのサブキャリアの間隔が、インターリーブ前の連続した信号が割り当てられるサブキャリア間隔と同一の間隔になるように、前記ウエイトの割り当てを行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記ウエイト割り当て手段は、前記特異値λ１（ｋ）の平均値がある閾値よりも大きい場合に、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記第１の系統と前記第２の系統に割り当てることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記送信手段は、
前記乗算手段の出力信号数に同一な数の、それぞれ内部に電力増幅器を含む複数の無線機と、
各前記無線機が出力する信号の電力を測定する測定手段と、
各前記測定された電力に基づいて、各電力増幅器に入力される信号の平均電力を決定する決定手段と、を具備し、
各前記無線機は、各電力増幅器に入力される信号の平均電力を前記決定された平均電力に設定し、
前記ウエイト割り当て手段は、前記設定された平均電力に基づき前記閾値の値を変更することを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置において、
少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配する手段と、
分配された情報を直並列変換する手段と、
前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調する手段と、
前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得する手段と、
前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）（ｍ：自然数かつｍ≧３）を算出する算出手段と、
λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧…≧λｍ（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、各前記系統のそれぞれに割り当てるウエイト割り当て手段と、
各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算する手段と、
各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算する手段と、
前記加算された信号を逆フーリエ変換する手段と、
前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信する手段と、を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
前記算出手段は、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋサブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、λ３（ｋ）を算出し、
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）≧λ３（ｋ）≧λ２（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当てるウエイト割り当て手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記算出手段は、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋサブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、λ３（ｋ）を算出し、
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧λ３（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）とλ３（ｋ）の平均値の比が予め定められた閾値以上の場合はλ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当て、λ１（ｋ）とλ３（ｋ）の平均値の比が前記閾値未満の場合はλ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトとλ３（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、各前記系統のそれぞれに割り当てることを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記算出手段は、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋサブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、λ３（ｋ）を算出し、
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧λ３（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）とλ３（ｋ）の平均値の比が予め定められた閾値以上の場合はλ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当て、λ１（ｋ）とλ３（ｋ）の平均値の比が前記閾値未満の場合はλ１（ｋ）に対応するウエイトとλ３（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当てることを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトをサブキャリア単位で代わる代わる割り当てることを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを２以上のサブキャリアを単位として代わる代わる割り当てることを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置において、
少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配する手段と、
分配された情報を直並列変換する手段と、
前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調する手段と、
前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得する手段と、
前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出する手段と、
λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当てるウエイト割り当て手段と、
各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算する手段と、
各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算する手段と、
前記加算された信号を逆フーリエ変換する手段と、
前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信する手段と、を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項１６】
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトをサブキャリア単位で交互に割り当てることを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。
【請求項１７】
前記ウエイト割り当て手段は、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを２以上のサブキャリアを単位として交互に割り当てることを特徴とする請求項１５に記載の無線通信装置。 
【請求項１８】
送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置で使用される無線通信方法において、
送信すべき情報を第１の系統と第２の系統に分配し、
分配された情報を直並列変換し、
前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調し、
前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得し、
前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出し、
λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリア毎に異なる対応関係になるように、前記第１の系統と前記第２の系統に割り当て、
前記第１及び第２の系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算し、
前記第１の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号と前記第２の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号とを加算し、
前記加算された信号を逆フーリエ変換し、
前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項１９】
送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置で使用される無線通信方法において、
少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配し、
分配された情報を直並列変換し、
前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調し、
前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得し、
前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）（ｍ：自然数かつｍ≧３）を算出し、
λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧…≧λｍ（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、各前記系統のそれぞれに割り当て、
各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算し、
各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算し、
前記加算された信号を逆フーリエ変換し、
前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２０】
送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置で使用される無線通信方法において、
少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配し、
分配された情報を直並列変換し、
前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調し、
前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得し、
前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出し、
λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当て、
各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算し、
各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算し、
前記加算された信号を逆フーリエ変換し、
前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置及び方法に関し、特にＯＦＤＭ方式を用いた空間多重伝送方式における無線通信装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信を高速化する技術として送信すべき信号を複数の無線機に分配し、複数のアンテナのそれぞれから同一の周波数を有する信号を同時に送信する手法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。この手法では、各送信信号はそれぞれ異なるディジタルビームで送信されるため、受信端末はそれぞれ異なる経路を経た送信信号を受信し各信号を分離することによって多重化された信号を復号する。
【０００３】
この結果、通信に用いる周波数帯域幅を広げることなく、多重化した信号の数に応じて伝送速度を高速化することが可能となる。したがって、この方式によれば、周波数利用効率を高め、スループットを向上することが可能となる。
【０００４】
一方、マルチパス伝搬路において、送受信間の伝搬遅延時間が異なる複数の信号が到来する環境では、符号間干渉による波形歪みが通信品質を劣化させる大きな要因となる。このような環境において直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：以下ＯＦＤＭと記述）方式を用いるシステムは伝搬遅延時間の異なる信号を受信しても符号間干渉に起因する波形歪みを補償することができる方式として知られている。
【０００５】
ＯＦＤＭ伝送方式では、サブキャリアごとに伝搬路応答が異なるため、ＯＦＤＭ伝送方式に特許文献１や特許文献２で提案されている手法を適用する場合には、サブキャリアごとに異なるディジタルビームを適用することになる。この場合、従来では全てのサブキャリアで受信電力が大きくなるディジタルビームを特定の信号にのみ割り当ててしまうため、多重化して送信する信号の特性差が大きくなっている。このため、信号には変調多値数の高い信号や符号化率の大きい信号を割り当てる必要があり、精度の高い無線機が要求されている。
【特許文献１】米国特許第６０５８１０５号明細書
【特許文献２】米国特許第６１４４７１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように従来の無線通信装置においては、多重化している信号間の受信電力差が増大するという問題があり、受信電力の大きな信号に対しては伝送レートの高い変調方式や符号化率を適用しないと伝搬路の特性を十分に利用できないという問題点がある。その結果、伝送レートの高い信号を送受信することが可能な精度の高い装置を用いなければならず、装置の低価格化やチップ面積の低減などが課題となっている。
【０００７】
本発明は、これら従来における問題点に鑑み、高精度の装置を使用することなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上する無線通信装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線通信装置によれば、送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置において、送信すべき情報を第１の系統と第２の系統に分配する手段と、分配された情報を直並列変換する手段と、前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調する手段と、前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得する手段と、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出する手段と、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記第１の系統と前記第２の系統に割り当てるウエイト割り当て手段と、前記第１及び第２の系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算する手段と、前記第１の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号と前記第２の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号とを加算する手段と、前記加算された信号を逆フーリエ変換する手段と、前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の無線通信装置によれば、送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置において、少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配する手段と、分配された情報を直並列変換する手段と、前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調する手段と、前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得する手段と、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）（ｍ：自然数かつｍ≧３）を算出する算出手段と、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧…≧λｍ（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、各前記系統のそれぞれに割り当てるウエイト割り当て手段と、各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算する手段と、各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算する手段と、前記加算された信号を逆フーリエ変換する手段と、前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の無線通信装置によれば、送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置において、少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配する手段と、分配された情報を直並列変換する手段と、前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調する手段と、前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得する手段と、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出する手段と、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当てるウエイト割り当て手段と、各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算する手段と、各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算する手段と、前記加算された信号を逆フーリエ変換する手段と、前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の無線通信方法によれば、送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置で使用される無線通信方法において、送信すべき情報を第１の系統と第２の系統に分配し、分配された情報を直並列変換し、前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調し、前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得し、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出し、λ１（ｋ）に対応するウエイトとλ２（ｋ）に対応するウエイトを、サブキャリア毎に異なる対応関係になるように、前記第１の系統と前記第２の系統に割り当て、前記第１及び第２の系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算し、前記第１の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号と前記第２の系統で乗算されたＯＦＤＭ変調信号とを加算し、前記加算された信号を逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の無線通信方法によれば、送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置で使用される無線通信方法において、少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配し、分配された情報を直並列変換し、前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調し、前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得し、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）（ｍ：自然数かつｍ≧３）を算出し、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）≧…≧λｍ（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、…、λｍ（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、各前記系統のそれぞれに割り当て、各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算し、各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算し、前記加算された信号を逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の無線通信方法によれば、送信すべき情報を受信端末に送信する無線通信装置で使用される無線通信方法において、少なくとも３つ以上の系統に前記送信すべき情報を分配し、分配された情報を直並列変換し、前記直並列変換された情報を、複数のサブキャリアを用いてＯＦＤＭ変調信号に変調し、前記無線通信装置と前記受信端末との間の伝搬路応答を取得し、前記取得した伝搬路応答に基づいて、第ｋ（ｋは或る自然数）サブキャリアの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）を算出し、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）とした場合、λ１（ｋ）、λ２（ｋ）のそれぞれに対応するウエイトを、サブキャリアごとに異なる対応関係になるように、前記系統のうちの２つの系統に割り当て、各前記系統のそれぞれで、前記割り当てられたウエイトを前記ＯＦＤＭ変調信号に乗算し、各前記系統のぞれぞれで乗算されたＯＦＤＭ変調信号を加算し、前記加算された信号を逆フーリエ変換し、前記逆フーリエ変換された信号を前記受信端末に送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の無線通信装置及び方法によれば、高精度の装置を使用することなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態にかかる無線通信装置及び方法について詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
本実施形態の無線通信装置について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施形態にかかる無線通信装置についてのブロック図の一例であり、多重化する符号化信号数２、無線機数４の場合を例として説明する。  
本実施形態の無線通信装置は、直並列変換機１０１，１０２、変調機１０３，１０４、ウエイト行列乗算部１０５、逆フーリエ変換機１０６〜１０９、並直列変換機１１０〜１１３、ＧＩ挿入部１１４〜１１７、無線機１１８〜１２１、送信アンテナ１２２〜１２５、ウエイト行列生成部１２６、ウエイト制御部１２７を備えている。また、図１の例では、多重化数２の場合であり、２つの符号化された信号である符号化信号１及び符号化信号２にＯＦＤＭ変調を施し、ウエイト行列乗算部１０５で重み付けをした後、複数の無線機に分配する。
【００１６】
直並列変換機１０１，１０２は、入力した符号化信号をＯＦＤＭ変調のデータサブキャリア数分の並列信号に変換し、それぞれ入力した符号化信号１，２を各サブキャリアに分配する。例えば、ＯＦＤＭのデータサブキャリア数が１００の場合、各直並列変換機の出力数は１００になる。  
ここで、符号化信号１，２の符号化方式は、例えば、リード・ソロモン符号、畳み込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号などいかなる符号化方式を使用しても構わない。また、本発明における符号化方式はこれらの方式に制限するものではなく、受信端末が復号できる符号化方式でさえあればいかなる方式を用いても構わない。また、符号化信号１，２を得るための符号化機の例については後に図２及び図３を参照して説明する。
【００１７】
変調機１０３，１０４は、それぞれ、直並列変換機１０１，１０２の出力信号の並列信号をＯＦＤＭ変調する。すなわち、変調機１０３，１０４は、符号化信号１，２をサブキャリアごとに変調する。変調機１０３，１０４で使用される変調方式は、例えば、ＢＰＳＫやＱＰＳＫなどのＰＳＫ（Phase Shift Keying）方式でも１６ＱＡＭや３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭなどのＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）方式でも構わない。また、本提案における変調方式は上記２つの変調方式に制限されるものではなく、その他いかなる変調方式を用いても構わない。送信装置を有する送信端末の送信相手である受信端末が復調することのできる変調方式であればいかなる変調方式を用いても構わない。なお、各変調機は全てのサブキャリアに同一の変調方式を施すものとする。
【００１８】
ウエイト行列生成部１２６は、送信端末と受信端末との間の伝搬路応答に基づいて、ウエイトを生成する。ウエイト制御部１２７は、ウエイト行列生成部１２６で生成されたウエイトをウエイト行列乗算部１０５に割り当てる。
【００１９】
ウエイト行列乗算部１０５は、サブキャリアごとに変調された各変調信号を入力し、この各変調信号にウエイト制御部１２７によって割り当てられたウエイト（重み）を乗算し、多重化する信号を合成する。図１の例では、ウエイト行列乗算部１０５は、４つの無線機１１８〜１２１に対応して符号化信号を分配する。図１のウエイト行列乗算部１０５は、サブキャリアごとに変調された信号に対して、無線機の数だけ異なるウエイトをそれぞれ乗算する。ウエイト行列乗算部１０５が行う乗算の詳細については後に図４を参照して説明する。
【００２０】
逆フーリエ変換機１０６〜１０９は、それぞれウエイト行列乗算部１０５からの出力信号を逆離散フーリエ変換する。ここで、逆フーリエ変換機１０６〜１０９は逆離散フーリエ変換を行いさえすれば、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を用いてもＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）を用いても構わない。
【００２１】
並直列変換機１１０〜１１３は、それぞれ逆離散フーリエ変換された信号を並直列変換する。すなわち、並直列変換機１１０〜１１３は、並列に入力した信号を時系列の信号に変換する。
【００２２】
ＧＩ挿入部１１４〜１１７は、それぞれ時系列信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加する。ガードインターバルはＯＦＤＭ伝送方式で一般的に用いられている手法であり、本発明の本質になんら影響を与えないため、詳細な説明は省略する。
【００２３】
無線機１１８〜１２１は、入力した信号をデジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換機（図示せず）でアナログ信号に変換し、周波数変換機（図示せず）でRadio Frequency（ＲＦ）信号に変換した後、電力増幅機（Power Amplifier：以下ＰＡ）（図示せず）を介して各送信アンテナに出力する。ここで、本実施形態における無線機１１８〜１２１は一般的な無線機で特別な機能を有するものではないため、詳細については省略する。また、送信アンテナ１２２〜１２５についても所望の周波数で信号を送信することができるアンテナであればいかなるアンテナを用いても構わない。
【００２４】
以上で説明したように、本実施形態の無線通信装置及び方法は各サブキャリアの変調信号ごとに異なるウエイトを用いて送信する。この結果、各変調信号は異なる指向性のビームで送信される。したがって、無線通信装置及び方法は、伝送特性を送信に用いるウエイトに応じて大きく異ならせることができる。最適なウエイトを送受信端末間の伝搬路応答によって決定すれば、本実施形態の無線通信装置及び方法は最適なウエイトを用いて伝送を行うことが可能になる。伝送路応答を推定することについては後に図５及び図６を参照して説明する。
【００２５】
次に、符号化信号１，２の生成について図２及び図３を参照して説明する。  
図１の直並列変換機１０１，１０２に入力される符号化信号１，２は、図２又は図３に示す信号分配機２０１，３０２、符号化機２０２，２０３，３０１、インターリーバ１  ２０４，３０３、インターリーバ２  ２０５，３０４によって得られる。
【００２６】
符号化機で用いられる符号化方式は、例えば、リード・ソロモン符号、畳み込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ符号である。ここで、符号化信号１及び２は送信する１つの情報系列が符号化された信号であり、図２のように信号分配機で２つの系統に分割された後、２つの符号化機でそれぞれ符号化されても、図３のように１つの符号化機で符号化された後に信号分配機で２つに分割されても構わない。２つの符号化された信号が生成されてさえいれば構わない。また、バースト誤りを防ぐために、符号化後の信号に対してインターリーバ１及びインターリーバ２でインターリーブを施し、受信端末が既知の順序で信号の順序を入れ替える。ここで、インターリーバ１とインターリーバ２とは、同じ規則で順序の入れ替えを行っても異なる規則で順序の入れ替えを行っても、受信端末が既知である規則で順序の入れ替えが行われていれば、いかなる順序で入れ替えられていても構わない。
【００２７】
次に、図１のウエイト行列乗算部１０５が出力する信号について図４を参照して説明する。図４は、ウエイト行列乗算部１０５が計算する第ｋ（ｋはある自然数）サブキャリアのみに注目した場合である。  
変調機１０３で変調された第ｋサブキャリアの変調信号をｓ１（ｋ）、変調機１０４で変調された第ｋサブキャリアの変調信号をｓ２（ｋ）とおく。各変調信号は４つの無線機１１８〜１２１で処理され４つの送信アンテナ１２２〜１２５から送信されるため、図４に示すように変調信号ごとに４つのウエイトが乗算される。以上の結果、ウエイト行列乗算部１０５が逆フーリエ変換機ｎ（ｎ＝１，２，３，４）に出力する信号ｘｎ（ｋ）は次式（１）で表すことができる。  
【数１】
2006211649.tif 000003
【００２８】
したがって、第ｋサブキャリアにおける各逆フーリエ変換機１０６〜１０９への出力信号を各要素とする送信信号ベクトルは次式（２）のように表すことができる。  
【数２】
2006211649.tif 000004
【００２９】
ただし、Ｗ（ｋ）はウエイト行列であり、各要素は次式で表すことができる。
【数３】
2006211649.tif 000005
【００３０】
ここで、Ｔは転置することを示す。ウエイト行列乗算部１０５は、これらｘｎ（ｋ）を逆フーリエ変換機ｎに出力する。ウエイトを決定する手法については後に図５及び図６を参照して伝送路応答を求める手法を説明した直後に説明する。
【００３１】
次に、本実施形態の無線通信装置に伝送路応答を通知する受信端末における伝送路応答推定機の一例について図５を参照して説明する。  
無線通信装置に伝搬路応答を通知するための手法の一つとして受信端末で推定した伝搬路応答を無線通信装置に通知する方式が挙げられる。一般に無線通信では、伝搬路応答推定用の既知信号がデータ信号に付加して送信されるため、受信端末はこの既知信号を用いて伝搬路応答を推定することができる。
【００３２】
本実施形態の無線通信装置に伝送路応答を通知する受信端末は、図５に示すように、受信アンテナ５０１，５０２、無線機５０３，５０４、ＧＩ除去機５０５，５０６、直並列変換機５０７，５０８、ＦＦＴ５０９，５１０、伝搬路応答推定部５１１を備えている。  
無線機５０３，５０４は、それぞれ受信アンテナ５０１，５０２を介して受信した信号をデジタル信号に変換する。各無線機５０３，５０４は、低雑音増幅機、周波数変換機、フィルタ、Ａ／Ｄ変換機からなる一般的な無線機であるため詳細な説明は省略する。
【００３３】
ＧＩ除去機５０５，５０６は、それぞれ無線機５０３，５０４の出力信号であるデジタル信号からガードインターバルを除去する。  
直並列変換機５０７，５０８は、ガードインターバルが除去された時系列信号を並列信号に変換する。  
ＦＦＴ５０９，５１０は、並列信号を周波数領域の信号に変換する。ここで、周波数領域の信号にＦＦＴを用いているが、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換さえすればよいので、必ずしもＦＦＴを用いる必要はなく、ＤＦＴを用いてもよい。
【００３４】
伝搬路応答推定部５１１は、ＦＦＴ５０９，５１０の出力信号に基づいて、伝搬路応答を推定する。以下詳細に説明する。  
送信信号を受信する受信端末の受信アンテナｍ、無線機ｍで受信した信号をＦＦＴで周波数領域の信号に変換した信号におけるサブキャリアｋの受信信号をｙｍ（ｋ）とおくと、各無線機５０３，５０４における受信信号を要素とする受信ベクトルｙ（ｋ）は次式（４）で表すことができる。  
【数４】
2006211649.tif 000006
【００３５】
ここで、ｎ（ｋ）は各要素が受信端末に含まれるそれぞれの無線機における雑音をあらわす雑音ベクトルである。また、式（４）において受信端末の無線機の数を２とした例を示しているが、本発明の受信端末における無線機の数は２に制限されるものではない。無線通信装置において多重化されて送信された信号を受信することができさえすれば無線機の数はいくつでも構わない。
【００３６】
式（４）のＨ（ｋ）は第ｋサブキャリアにおける送受信端末間の伝搬路応答を要素とする伝搬路行列である。この伝搬路行列の次元は、（受信端末における無線機の数）×（無線通信装置において用いる無線機の数）である。図１及び図５の例では、式（２）及び式（４）に示したように無線通信装置の無線機１１８〜１２１の数が４、受信端末の無線機５０３，５０４の数が２の場合であるので、伝搬路行列は２×４の行列になる。
【００３７】
一般に、無線通信では伝搬路応答Ｈ（ｋ）が未知の場合、受信した信号を復調することができない。したがって、無線通信装置は、伝搬路応答推定用に式（４）の送信信号ｘ（ｋ）として受信端末で既知の信号を送信する。この結果、伝搬路応答推定部５１１は、得られたｙ（ｋ）とｘ（ｋ）を用いて伝搬路応答Ｈ（ｋ）を推定することができる。
【００３８】
次に、本実施形態の無線通信装置に伝送路応答を通知する受信端末における伝送路応答推定機の図５とは別の一例として、インパルス応答を推定し、インパルス応答をフーリエ変換する方式を図６を参照して説明する。  
本実施形態の無線通信装置に伝送路応答を通知する受信端末は、図６に示すように、受信アンテナ５０１，５０２、無線機５０３，５０４、インパルス応答推定機６０１，６０２、ＦＦＴ５０７，５０８を備えている。図５の受信端末と同様な部分は同一の符号を付し説明を省略する。
【００３９】
インパルス応答推定機６０１，６０２は、無線機５０３，５０４の出力信号であるデジタル信号を入力し、このデジタル信号からインパルス応答を推定する。ＦＦＴ５０９，５１０がインパルス応答にフーリエ変換を施すことによって伝搬路応答を得る。また、図６ではフーリエ変換としてＦＦＴを用いているが本実施形態におけるフーリエ変換はＦＦＴに制限されるものではない。時間領域の信号を周波数領域に変換することができればいかなる方式を用いても構わない。
【００４０】
なお、ここでも図５を参照して説明したように無線通信装置が送信する既知信号を用いてインパルス応答を推定する。また、インパルス応答推定機６０１，６０２は、既知の信号からインパルス応答を推定する方式として最小自乗法を用いる方式や平均自乗誤差最小法などがあるが、本実施形態の本質ではないため詳細な説明は省略する。また、インパルス応答推定機６０１，６０２での推定方式はこれらの最小自乗法、平均自乗誤差最小法に制限されるものではない。インパルス応答推定機６０１，６０２は、インパルス応答が推定できればいかなる推定方式を用いても構わない。
【００４１】
以上の図５及び図６を参照して示したように、受信端末で得られた伝搬路応答をデータとして無線通信装置に送信することにより、無線通信装置に伝搬路応答を通知することができる。放送などを除いて通常、無線通信では本実施形態で説明している無線通信装置のみが送信を行っているのではなく、ここで述べた無線通信装置、受信端末が交互に通信を行っている。したがって、ある時刻で送信を行っていた端末が異なる時刻では受信を行うため、受信端末が無線通信装置に向けて推定した伝搬路応答を送信することができる。このように、受信端末が無線通信装置に向けて推定した伝搬路応答をフィードバックすることにより無線通信装置は伝搬路応答を知ることができる。
【００４２】
一方、前述したように無線通信装置と受信端末は相互に送受信を一般的に繰り返すため、無線通信装置が受信端末からの送信信号を受信することもある。この場合、信号に付加された伝搬路応答推定用の既知信号を用いて図５や図６を参照して説明した手法により受信端末から無線通信装置への伝搬路応答を推定することができる。通信に用いる周波数が同一周波数の場合、無線通信装置と受信端末の性能差による若干の差は生じるものの、受信端末から無線通信装置への伝搬路応答と無線通信装置から受信端末への伝搬路応答はほぼ等価である。したがって、受信時に推定した伝搬路応答から送信時の伝搬路応答を推測することが可能である。
【００４３】
このように無線通信装置において伝搬路応答を既知とする方式はいくつか考えられるが、本実施形態における無線通信装置は伝搬路応答を入手する手法になんら制限を与えるものではなく、いかなる手法を用いても構わない。
【００４４】
次に、以上のようにして得られた伝搬路応答を基にウエイトを決定する手法について説明する。ウエイト行列生成部１２６がウエイトを決定する。
【００４５】
図１の無線通信装置に対応する各ウエイトベクトルｗ１（ｋ）及びｗ２（ｋ）は伝搬路行列を特異値分解（Singular Value Decomposition：以下ＳＶＤと称する）することによって最適化できることが知られており、伝搬路行列Ｈ（ｋ）はＳＶＤにより次式（５）のようにあらわすことができる。
【数５】
2006211649.tif 000007
【００４６】
ただし、Ｈは複素共役転置、diag［］は対角行列を表している。また、ｕ１（ｋ）、ｕ２（ｋ）は要素数が受信端末の無線機の数に等しいベクトルであり、ｖ１（ｋ）、ｖ２（ｋ）は要素数が無線通信装置の無線機の数に等しいベクトルであり、それぞれが次式（６−１）、（６−２）を満たす直交するベクトルである。
【数６】
2006211649.tif 000008
【００４７】
ただし、δｉｊは次式（７）で表されるクロネッカのデルタである。  
【数７】
2006211649.tif 000009
【００４８】
無線通信装置は以上のようにして求められたｖ１（ｋ）、ｖ２（ｋ）をウエイトベクトルとして用いて各変調信号を送信する。送信信号ｓ１（ｋ）のウエイトとしてｖ１（ｋ）（ｗ１（ｋ）＝ｖ１（ｋ））、ｓ２（ｋ）のウエイトとしてｖ２（ｋ）（ｗ２（ｋ）＝ｖ２（ｋ））を適用すると式（４）の受信信号は次式（８）で表すことができる。  
【数８】
2006211649.tif 000010
【００４９】
式（６）より、ｕ１（ｋ）とｕ２（ｋ）は直交するので、受信信号ｙ（ｋ）にｕ１（ｋ）Ｈ、ｕ２（ｋ）Ｈを乗じることによって次式（９−１）、（９−２）のようにｓ１（ｋ）、ｓ２（ｋ）をそれぞれ抽出することができる。  
【数９】
2006211649.tif 000011
【００５０】
その他にも受信信号から送信された信号を抽出する手法として、伝搬路応答行列の一般化逆行列を乗じるＺＦ法や誤差の自乗平均値を最小にするウエイト行列を乗じるＭＭＳＥ法、レプリカ信号を用いて最尤判定を行う方式等が挙げられる。実施形態では受信手段を特定の手法に制限するものではなく、上記又は上記以外のいかなる手法を用いても構わない。
【００５１】
以上のように受信信号から抽出された信号ｓ１（ｋ）及びｓ２（ｋ）の受信端末におけるＳＮ比は以下の式（１０−１）、（１０−２）のように表すことができる。
【数１０】
2006211649.tif 000012
【００５２】
ただし、ｎ（ｋ）を囲む絶対値の記号はベクトルの自乗ノルムを表している。変調信号の平均電力は多重化する信号によらず一定なので、サブキャリアｋにおける多重化された信号ごとのＳＮ比はサブキャリアｋの伝搬路行列の特異値λ１（ｋ）とλ２（ｋ）によって決定することがわかる。一般に伝搬路行列の特異値はそれぞれ異なる値となるため、多重化される信号ごとにＳＮ比が異なる。また、遅延時間の異なる複数の多重波が到来する環境ではサブキャリアごとに伝搬路行列が異なるため、サブキャリアごとにＳＮ比も異なる。
【００５３】
全てのサブキャリアで特定の変調機で変調された信号にのみ特異値の大きいウエイトベクトルを割り当て、つまり、λ１（ｋ）≧λ２（ｋ）とし、信号ｓ１（ｋ）のウエイトｗ１（ｋ）をｖ１（ｋ）とした場合、全サブキャリアにわたり図１の変調機１０３で変調された信号のＳＮ比が変調機１０４で変調された信号のＳＮ比より大きくなり、変調機１０３で変調された信号と変調機１０４で変調された信号の格差が大きくなってしまう。
【００５４】
このような環境で効率よく通信を行うためには図１の符号化信号１の伝送レートを符号化信号２の伝送レートよりも高くして送信する必要がある。伝送レートを高くするには符号化率を高くする、若しくは変調機における変調多値数を高くしなければならない。変調方式を高くすると高い精度で信号を生成することが要求されるため、ＰＡの非線形歪みなどのアナログ回路の不完全性の影響を強く受けてしまい、伝搬路特性が良好でも十分な性能が得られなくなってしまう。
【００５５】
そこで本発明の実施形態では、系統ごとの受信側での特性が同程度となるようにウエイト制御部１２７でウエイトを分散させて割り当てるように制御する。
【００５６】
図７を参照して本実施形態における無線通信装置でのウエイトの割り当て制御について説明する。図７ではサブキャリア数を８としており、変調機１０３で変調された信号に対してはサブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に対してそれぞれ特異値の大きいλ１（ｋ）に対応するベクトルであるｖ１（１）、ｖ１（２）、ｖ１（３）、ｖ１（４）がウエイトベクトルとして用いられ、サブキャリアｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８に対して特異値の小さいλ２（ｋ）に対応するベクトル、ｖ２（５）、ｖ２（６）、ｖ２（７）、ｖ２（８）が割り当てられる。
【００５７】
逆に、変調機１０４で変調された信号に対してはサブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に対しては特異値の小さいλ２（ｋ）に対応するウエイトベクトルｖ２（１）、ｖ２（２）、ｖ２（３）、ｖ２（４）が割り当てられ、サブキャリアｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８に対しては特異値の大きいλ１（ｋ）に対応するウエイトベクトルｖ１（５）、ｖ１（６）、ｖ１（７）、ｖ１（８）が割り当てられる。この結果、サブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４では変調機１０３で変調された信号すなわち符号化信号１が、符号化信号２よりも高いＳＮ比で受信されるのに対し、サブキャリアｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８では逆に符号化信号２の方が高いＳＮ比で受信される。その結果、本実施形態では信号全体でみると符号化信号１と符号化信号２が同程度のＳＮ比で伝送されることがわかる。
【００５８】
上述した本実施形態のサブキャリアの割り当て方と、全サブキャリアにわたり特定の信号にのみ大きい特異値に対応する特異ベクトルをウエイトベクトルとして適用し、他の信号に特異値の小さい特異ベクトルをウエイトとして適用した場合と比較する。後者では、大きい特異値を割り当てられた信号の伝搬特性が他の信号の伝搬特性に比べて大幅に優れたものとなり、その伝搬特性に適した変調方式として２５６ＱＡＭが選択されこの変調方式で送信され、小さい特異値の割り当てられた信号が１６ＱＡＭで送信されるとする。
【００５９】
この場合、本実施形態の無線通信装置及び方法では各信号の特性が同程度に分散されるため、両信号とも６４ＱＡＭで送信することができるようになる。この結果、全サブキャリアにわたり特定の信号にのみ大きい特異値に対応する特異ベクトルをウエイトベクトルとして適用し、他の信号に特異値の小さい特異ベクトルをウエイトとして適用した場合では２５６ＱＡＭを送受信することができる無線機を送信端末及び受信端末が備えておかなければならない。一般に、変調多値数が大きくなるに従い無線機は高い精度が要求され、伝搬特性の高い信号と低い信号の格差が大きくなるため無線機に与える負荷は大きい。一方、本実施形態の無線通信装置及び方法では、伝搬特性の優劣を各信号に分散させることができるため、装置全体としてのスループットを低下させることなく無線機に過剰な負荷がかかることを制限することができる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態によれば、多重化する信号間の特性差を小さくすることにより、送信端末や受信端末への負荷を軽減することができる。したがって、高精度の装置を必要としないので、特定の信号の伝送速度のみを向上させるのではなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上させることができ、さらに、チップ面積の肥大化を抑制することができる。さらに、受信端末で伝搬路応答を推定する際に推定精度を高めるため、伝搬路応答がサブキャリア間で相関を持つことを利用して周囲のサブキャリアで推定された伝搬路応答を加重合成することによって伝搬路応答を推定する場合がある。図７のようにウエイトベクトルを適用することによって、ｆ１〜ｆ４及びｆ５〜ｆ８の伝搬路応答の相関はそれぞれ高くなるため、これらの間では伝搬路応答を加重合成することが可能になる利点がある。なお、本実施形態はサブキャリア数を８として説明したが、サブキャリア数は特に８に制限するものではない。
【００６１】
（第２の実施形態）   
本実施形態における無線通信装置の構成は図１と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて信号を多重して送信を行う点も第１の実施形態と同様である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、大きい特異値に対する特異ベクトルをサブキャリアごとに多重化する信号に割り当てる際の割り当て方である。
【００６２】
周波数選択性フェージング環境下では伝搬路応答はサブキャリアごとに異なり、サブキャリアｆ１〜ｆ４までの平均電力とｆ５〜ｆ８までの平均電力が等しくなるとは限らない。平均電力の高いサブキャリアで高い特異値に対応する特異ベクトルを割り当てられた変調信号の特性が高くなってしまう可能性もある。
【００６３】
本実施形態はこのような場合での各変調信号間の特性差の不均一を解決するための割り当て方であり、図８に本実施形態におけるサブキャリアの割り当て方の一例を示す。図８の例では隣接するサブキャリアごとに交互に大きい特異値に対する特異ベクトルが割り当てられるように各変調信号にウエイトを割り当てており、変調機１０３で変調された信号に対しては、ｆ１、ｆ３、ｆ５、ｆ７に特異値の大きい特異ベクトルｖ１（１）、ｖ１（３）、ｖ１（５）、ｖ１（７）を割り当て、ｆ２、ｆ４、ｆ６、ｆ８にｖ２（２）、ｖ２（４）、ｖ２（６）、ｖ２（８）を割り当てている。
【００６４】
伝搬路応答は、サブキャリアごとに異なるが、一般に完全に無相関にはならず、近接するサブキャリアほど相関が高い。したがって、本実施形態のように隣接するサブキャリアで異なる変調信号に特異値が大きい特異ベクトルをウエイトとして割り当てることにより、第１の実施形態よりも各変調信号間の特性差を均等にすることができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態では隣接するサブキャリアでは異なる変調信号に大きい特異値に対応する特異ベクトルを割り当てることを提案したが、伝搬路の相関は隣接するサブキャリアだけでなく近接するいくつかのサブキャリアで相関は比較的高いと考えられる。したがって、図９に示すように複数のサブキャリアごとに割り当てを切り替えても構わない。この結果、受信端末で伝搬路応答を推定する際に第１の実施形態と同様に一部のサブキャリア間で伝搬路応答の加重合成を行うことができるようになり、第１の実施形態で得られる効果も得られるようになる。  
以上説明したように、本実施形態によれば、多重化する信号間の特性差を小さくし、無線機の負担を軽減することができる。
【００６６】
（第３の実施形態）  この実施形態はよくわかっていません。要チェックでお願いします。
【００６７】
本実施形態における無線通信装置の構成は図１と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて信号を多重して送信を行う点も第１及び第２の実施形態と同様である。本実施形態が第１及び第２の実施形態と異なる点は、大きい特異値に対する特異ベクトルをサブキャリアごとに多重化する信号に割り当てる際に、インターリーブ前の連続した符号化信号が割り当てられるサブキャリア間隔で割り当てを切り替える点である。
【００６８】
本実施形態の無線装置における符号化方式として畳み込み符号を適用すると、畳み込み符号は連続した誤りに弱く、誤り訂正能力が劣化してしまうためインターリーバの適用が必要になる。この結果、符号化機の出力の連続した信号が隣接するサブキャリアにそれぞれ割り当てられることはなく、離れたサブキャリアに割り当てられることになる。
【００６９】
一方、既に実施形態に示したようにサブキャリアごとに受信電力が高いウエイトと低いウエイトが割り当てられる場合、ウエイト制御部１２７でインターリーバの割り当てを考慮せずに割り当てを行うと、符号化機の出力に対して連続して受信電力が低いウエイトを割り当ててしまう場合がある。その結果、インターリーバを適用した効果を打ち消し、誤り訂正能力が劣化してしまう。
【００７０】
そこで、連続した符号化信号が割り当てられるサブキャリア間隔と、ウエイトの割り当てを切り替えるサブキャリア間隔とを同一間隔にすることで、符号化後の信号の強弱が交互に現れるように制御することができる。
【００７１】
以上の方式をIEEE802.11aで用いられているインターリーバを例に説明する。IEEE802.11aでは符号化方式として畳み込み符号が採用されており、符号化後の信号はインターリーバを介して順序を入れ替えられた後、各サブキャリアに分配され、サブキャリアごとに変調が施される。その結果、IEEE802.11aのインターリーバにおける順序の入れ替え規則では符号化後の信号は３サブキャリア間隔で各サブキャリアに分配される。よって、符号化後の出力はｆ１，ｆ４，ｆ７，…の順にサブキャリアに分配される。
【００７２】
このようなインターリーバを用いている場合、本実施形態におけるウエイト制御部１２７は、図１０に示すように、ｆ１，ｆ２，ｆ３に受信電力が高いウエイトを変調機１０３で変調される信号に割り当て、ｆ４，ｆ５，ｆ６の変調機１０３で変調される信号に受信電力が低いウエイトを割り当てる。この結果、符号化後の信号は交互に受信電力の強弱が生じるため、誤り訂正能力の劣化を防ぐことができる。同様の現象は変調機１０４で変調される信号にも生じ、各変調機１０３，１０４で変調される信号の帯域全体での電力を同程度に保ち、かつ、符号機出力の電力に交互に強弱が生じるため誤り訂正能力の劣化を防ぐことができる。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態によれば、多重化する信号間の特性差を小さくすることにより、送信端末や受信端末への負荷を軽減することができる。したがって、高精度の装置を必要としないので、特定の信号の伝送速度のみを向上させるのではなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上させることができ、さらに、チップ面積の肥大化を抑制することができる。さらに、符号化機の出力に連続して低い電力が割り当てられず、交互に強弱が現れるため、誤り訂正の効果を有効に利用することができる。なお、本実施形態は図１０を用いてサブキャリア数を１２として説明したが、サブキャリア数を特に１２に制限するものではない。
【００７４】
（第４の実施形態）  
本実施形態における無線通信装置の基本的な構成は図１と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて信号を多重して送信を行う点も第１及至第３の実施形態と同様である。本実施の形態が第１及至第３の実施の形態と異なる点は、伝搬路応答行列の特異値が予め定められた閾値を超える場合のみ、第１及至第３の実施の形態のように受信電力が高いウエイトをサブキャリアごとに異なる変調機で変調された信号に割り当てる点である。
【００７５】
第１の実施形態で説明したように、全サブキャリアで特定の変調機で変調された信号にのみ受信電力が高くなるウエイトを割り当てると、当該変調機で変調された信号にのみ受信電力が集中してしまう。しかし、伝搬路応答の絶対値が小さい場合は、特定の変調機で変調された信号に電力が集中しても高次の多値変調方式を割り当てることができない場合もあり、その場合はここで考慮しているような問題は生じない。よって、第１及至第３の実施の形態で示したような手法でウエイトの割り当てを制御しても得られる効果は小さい。
【００７６】
そこで、本実施形態ではウエイト制御部１２７はウエイト行列生成部で得られる伝搬路応答行列の最大特異値の平均値を調べ、平均値が予め定めた閾値以上の場合のみ、第１及至第３の実施形態で述べたいずれかの手法を用いてウエイトの制御を行う。
【００７７】
第１の実施形態で説明したように、伝搬路応答行列の特異値は受信電力に比例するため、特異値から受信電力を推測することができ、推測される受信電力に適した変調方式を選定することも可能である。よって、特異値から変調方式を決定できるため、特異値がある閾値を超えた時に実用が困難な高次の多値変調を割り当てる必要があると判断できる。このように、必要な場合のみウエイトの割り当てを制御することによって無駄な処理を省略することが可能となる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態によれば、送信する信号の受信電力が高く、高次の変調方式が必要とされる環境においてのみ多重化する信号間の特性差を小さくし、送信端末や受信端末への負荷を軽減することができる。したがって、高精度の装置を必要としないので、特定の信号の伝送速度のみを向上させるのではなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上させることができ、さらに、チップ面積の肥大化を抑制することができる。さらに、受信電力が小さく、高次の変調方式を適用する必要が無い場合はウエイトの制御を行わないため無駄な処理を防ぐことができ、消費電力の低減を実現することができる。
【００７９】
（第５の実施形態）  
本実施形態における無線通信装置の構成の一例を図１１に示す。本実施形態における無線通信装置の基本的な構成は図１と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて信号を多重して送信を行う点は同一であり、伝搬路応答行列の特異値が閾値を超える場合のみ受信電力が高いウエイトをサブキャリアごとに異なる変調機で変調された信号に割り当てる点も第４の実施形態と同一である。本実施形態が第４の実施の形態と異なる点は、無線機の特性に応じて前記閾値の値を変更する点である。
【００８０】
本実施形態では図１１に示すように無線機１１８〜無線機１２１の特性を観測する無線機性能観測部１１０１において無線機の性能を観測し、得られた無線機の特性に応じてウエイト制御部１２７において受信電力が高いウエイトをサブキャリアごとに異なる変調機に割り当てる際の閾値の値を修正する。以下、無線機１１８〜無線機１２１に含まれる電力増幅器の特性が変動した場合の制御を例に本実施形態について説明を行う。
【００８１】
図１２に電力増幅器の電力特性の一例を示す。図１２において横軸は入力電力を表し、縦軸は出力電力を表している。電力増幅器における出力電力は入力電力に比例して増加するのが理想であり、図１２の破線で表したような特性になるのが望ましい。しかし、一般に入力電力が一定以上になると出力電力は飽和してしまい、ある一定以上出力が得られなくなり、図１２に実線で示したような入出力特性になってしまう。このように出力電力が非線形特性を含む場合、通信品質が劣化してしまう。一般に変調多値数が高い信号ほど非線形歪みの影響を強く受けてしまい、品質劣化が顕著になる。
【００８２】
このような非線形歪みを防ぐため、一般に電力増幅器を線形性が高い領域で動作させるため、歪みが生じる入力電力よりも小さい信号が入力されるように入力の平均電力を設定する。この時の歪みが生じる電力と平均入力電力の差をバックオフ電力と呼び、一般にバックオフ電力を大きくすると非線形歪みを小さくすることができる反面、バックオフ電力を大きくすると電力効率が低下してしまう問題があり、必要以上にバックオフ電力を大きくすることは好ましくない。
【００８３】
なお、以上の入出力特性は回路の性質上、装置の温度によって特性が変化してしまう。よって、装置の温度によっては図１２の一点鎖線で示すように入出力特性が変化し、出力電力が増加してしまう場合がある。一般に、無線通信システムでは送信電力が既定されているため、以上のような現象が生じると送信電力が既定を超えてしまう恐れがある。このような問題を回避するため、一般に無線機１１８〜１２１から出力される電力を測定し、出力電力が大きい場合は平均入力電力を小さくし、出力電力が小さい場合は平均入力電力を大きくして出力される信号電力を一定に保つ補正がなされる。よって、図１２に示したように出力電力が大きいと判断された場合は平均入力電力が小さくなるように制御される。
【００８４】
この結果、バックオフ電力が大きくなり、結果として電力増幅器が線形特性を示す領域が拡大されることになる。この場合、高次の多値変調を適用しても電力増幅器の非線形歪みの影響が小さくなり、第１及至第３の実施形態のようにサブキャリアごとに異なる変調機で変調される信号に受信電力が大きいウエイトを割り振る必要がなくなる。よって、第４の実施形態における閾値を高くし、特定の変調機で変調された信号にのみ受信電力が高いウエイトを割り当てるように制御する領域を広く設けることができる。
【００８５】
このように、本実施形態では第４の実施形態における閾値を無線機１１８〜１２１の特性に応じて変化させる。具体的には、無線機１１８〜１２１で出力される信号の電力を無線機性能観測部１１０１で測定し、無線機１１８〜１２１の電力増幅器への平均入力電力を制御する信号をウエイト制御部１２７に入力する。さらにウエイト制御部１２７では平均入力電力が小さい場合は閾値を大きくし、平均入力電力が大きい場合は閾値が小さくなるように第４の実施形態における閾値を制御する。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、無線機の特性に応じて高次の変調方式の適用可否を判断することによって適用可能な場合のみ高次の変調方式を適用でき、通信品質の劣化を防ぐことができるとともに、ウエイトの制御部での処理が簡略化され、消費電力の低減を実現することができる。一方、送信する信号の受信電力が高いにもかかわらず高次の変調方式が適用できない場合は多重化する信号間の特性差を小さくし、特定の信号の伝送速度のみを向上させるのではなく、多重化する信号全体で伝送速度を向上させることによって通信速度の減少を抑えることができる。
【００８７】
（第６の実施形態）   
本実施形態における無線通信装置の基本的な構成は図１と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて信号を多重して送信を行う点も第１乃至第５の実施形態と同様である。また、本実施形態における無線通信装置及び方法は大きい特異値に対応する特異ベクトルをサブキャリアごとに異なる変調信号に割り当てる点も第１乃至第５の実施形態と同一である。本実施形態が第１乃至第５の実施形態と異なる点は多重化する信号の数（図２で送信すべき情報系列を分配する分配数）が３以上になっている点である。よって、この実施形態では送信すべき情報が３系統以上に分けられる。
【００８８】
多重化する信号が増加すると、図１における符号化信号数が増加する。したがって、図１には符号化信号１及び２までしか記されていないが、多重化する信号の数だけ符号化信号が入力される。この場合、図２のように複数の符号化機を用いて符号化信号を生成する場合は図２の信号分配機の出力数が多重化する信号の数に応じて増加し、それぞれに接続される符号化機も同様に増加する。一方、図３のように１つの符号化機だけで複数の符号化信号を生成する場合は図３における信号分配機の出力数が多重化する信号の数に応じて増加する。
【００８９】
さらに、図１における複数の符号化信号が入力される直並列変換機の数も多重化する信号の数に応じて増加し、各直並列変換機が接続される変調機の数も同様に増加する。なお、ウエイト行列乗算部１０５以降の装置部分は変わらないが、ウエイト行列乗算部１０５ではサブキャリアごとに逆フーリエ変換機１０６〜１０９の数と等しい数の異なるウエイトが乗算された後、多重化する信号全てが合成され、出力される。
【００９０】
この場合、無線通信装置に含まれる無線機の数や受信端末に含まれる無線機の数は多重化する信号の数よりも多い必要があり、無線通信装置に含まれる無線機の数をＮ、受信端末に含まれる無線機の数をＭ、多重化数する信号の数をＬとおくと式（５）に示した第ｋサブキャリアの伝搬路行列Ｈ（ｋ）は次式（１１）で表すことができる。  
【数１１】
2006211649.tif 000013
【００９１】
ただし、  
【数１２】
2006211649.tif 000014
【００９２】
である。多重化する信号の数がＲよりも小さい場合は特異値の大きいＬ個の特異ベクトルをウエイトベクトルとして用いる。
【００９３】
多重化する信号数が３以上の場合も第１の実施形態や第２の実施形態と同様にサブキャリアごとに異なる変調信号に大きい特異値に対応する特異ベクトルをウエイトベクトルとして割り当ててゆく。
【００９４】
ここで、多重化数が３である場合の特異ベクトルの割り当て例について図１３を参照して説明する。図１３の例ではサブキャリア数を８としており、変調機１０３で変調された信号に対してはサブキャリアｆ１、ｆ２、ｆ３に最も大きい特異値に対応する特異ベクトル、サブキャリアｆ４、ｆ５、ｆ６に２番目に大きい特異値に対応する特異ベクトル、サブキャリアｆ７、ｆ８に３番目に大きい特異値に対応する特異ベクトルを割り当てている。同様に、変調機２や３で変調された信号には図１３に示すようにウエイトベクトルを割り当てている。
【００９５】
このように、多重化する信号の数が３の場合も第１の実施形態と同様に多重化する信号間の格差を減少させることができる。さらに、図１４に示したようにウエイトベクトルを割り当てることにより、第２の実施形態と同様な効果を得ることもできる。
【００９６】
以上、多重化する信号数が３の場合を例に説明を行ったが、多重化する信号数が４以上の場合も全く同様に第１乃至第５の実施形態を拡張することができる。また、サブキャリア数が８の場合を例に説明を行ったが、実施形態にかかる無線通信装置がサブキャリア数を８に限定しないことは第１乃至第５の実施形態と同様である。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態によれば多重化する信号の数が３以上の場合でも信号間の特性差を小さくすることができ、無線機の負担を軽減することができる。この時、信号帯域幅を多重化する信号数に分割し、分割した単位で制御を行うことによって隣接するサブキャリアの伝搬路応答の相関が高くなるため、受信端末が伝搬路応答推定時に周波数方向に平均化処理を施すことが可能になり、伝搬路応答行列の推定精度を高めることができる。また、隣接するサブキャリアごとに異なる変調機で変調される信号に受信電力が大きいウエイトを割り当てることにより各変調機で変調される信号間の受信特性をより均一に揃えることが可能になる。その他、ウエイトを切り替えるサブキャリアの間隔とインターリーバによって符号化信号が各サブキャリアに割り当てられるサブキャリア間隔を同一にすることにより符号化器出力の受信電力が交互に強弱を持つようになり、連続して電力が弱くなることを防ぎ、復号の性能劣化を防ぐことができる。一方、伝搬路応答行列の特異値が予め定める閾値以上になった場合のみウエイトの割り当て制御を行うことによって、制御が不要な場合は処理を施さないように設定できるため、消費電力を低減することができる。さらに、上記閾値を無線機の性能に応じて制御することによって、無線機の状態に適した制御を行うことができる。
【００９８】
（第７の実施形態）  
本実施形態における無線通信装置の基本的な構成は第６の実施形態と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて３以上の信号を多重して送信を行う点も第６の実施形態と同様である。本実施形態が第６の実施形態と異なる点はウエイトベクトルの割り当て方である。  
本実施形態におけるウエイトベクトルの割り当て方の一例を多重化する信号数が３の場合を例として図１５に示す。
【００９９】
図１５の例ではｋ番目のサブキャリアの伝搬路応答における特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、λ３（ｋ）に以下の関係が成り立つものとする。
【数１３】
2006211649.tif 000015
【０１００】
各特異値λｉ（ｋ）（ｉ＝１，２，３）の大小関係が式（１３）に示す関係を満たす時、変調機１と変調機３で変調される信号に図１５に示すように最大特異値λ１（ｋ）に対応する特異ベクトルと最小特異値λ２（ｋ）に対応する特異ベクトルをサブキャリアごとに割り当てる。この結果、全てのサブキャリアに２番目の大きさの特異値に対応する特異ベクトルを割り当てた変調機２で変調される信号と、全サブキャリアの合計電力は同程度の電力になることが期待される。
【０１０１】
このように、全ての特異値に対応する特異ベクトルを全ての変調機で変調される信号に均等に割り当てず、一部の特異値に対応する特異ベクトルを一部の変調機で変調される信号間で均等に割り当てるだけで、各変調機で変調される信号の受信電力がほぼ同程度になるように制御することができる。
【０１０２】
また、図１６に示すように、隣接するサブキャリアで交互に最大特異値に対応する特異ベクトルが割り当たるように各変調機へのウエイトの割り当てを行うことにより、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
その他、図１５及び図１６では変調機２で変調される信号には２番目に大きい特異値λ３（ｋ）に対応する特異ベクトルを全サブキャリアにわたって割り当て、変調機１と変調機３で変調する信号間でウエイトの割り当てを切り替えたが、図１７及び図１８に示すように変調機１と変調機２に最大特異値に対応する特異ベクトルを割り当てても同一の効果が得られる。
【０１０４】
さらに、最大特異値に対するウエイトの割り当てを切り替えるサブキャリア間隔をインターリーバによって符号化機出力の信号が各サブキャリアに割り振られる間隔と同一の間隔にすることによって第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
その他、特異値の値を予め定められた閾値と比較し、特異値が閾値を超える場合のみサブキャリアごとに異なる変調機で変調される信号に最大特異値に対応する特異ベクトルを割り当てることにより、上記割り当てが不要な場合はウエイトを制御する動作を停止させることが可能であり、第４の実施形態と同様に消費電力の増加を防ぐことができる。また、上記閾値を無線機の状態に応じて制御することにより、無線機の状態に応じた制御を行うことができ、第５の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態によれば、多重化する信号間の受信性能の格差を小さくすることができるので、無線機の負担を軽減することができる。また、全ての変調機で変調される信号に対してウエイトの振り分けを行わずに、各変調機で変調される信号間の受信特性差を減少させることができるため、制御を簡易化することができる。この時、信号帯域幅を多重化する信号数に分割し、分割した単位で制御を行うことによって隣接するサブキャリアの伝搬路応答の相関が高くなるため、受信端末が伝搬路応答推定時に周波数方向に平均化処理を施すことが可能になり、伝搬路応答行列の推定精度を高めることができる。また、隣接するサブキャリアごとに異なる変調機で変調される信号に受信電力が大きいウエイトを割り当てることにより各変調機で変調される信号間の受信特性をより均一に揃えることが可能になる。その他、ウエイトを切り替えるサブキャリアの間隔とインターリーバによって符号化信号が各サブキャリアに割り当てられるサブキャリア間隔を同一にすることにより符号化器出力の受信電力が交互に強弱を持つようになり、連続して電力が弱くなることを防ぎ、復号の性能劣化を防ぐことができる。一方、伝搬路応答行列の特異値が予め定める閾値以上になった場合のみウエイトの割り当て制御を行うことによって、制御が不要な場合は処理を施さないように設定できるため、消費電力を低減することができる。さらに、上記閾値を無線機の性能に応じて制御することによって、無線機の状態に適した制御を行うことができる。
【０１０７】
（第８の実施形態）  
本実施形態における無線通信装置の基本的な構成は第７の実施形態と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて３以上の信号を多重して送信を行う点も第７の実施形態と同一であり、一部の多重化する信号間のみでウエイトの振り分けを行う点も同様である。本実施形態が第７の実施形態と異なる点は、全ての多重化する信号間の特性が均一になるようにウエイトの振り分けを行うのではなく、一部の信号間のみの特性差が減少するようにウエイトベクトルの割り当てを行う点である。
【０１０８】
本実施形態におけるウエイトベクトルの割り当て方の一例を多重化する信号数が３の場合を例として図１９に示す。  
第６の実施形態においては最大特異値に対応する特異ベクトルが全ての変調機で変調された信号に割り当たるように、サブキャリアごとのウエイトベクトルの割り当てを制御していた。また、第７の実施の形態では最大特異値に対応する特異ベクトルと３番目の大きさの特異値に対応する特異ベクトルを同一の変調機において異なるサブキャリアに割り当てることによって、全ての多重化する信号の受信電力が均等になるように制御を行っていた。
【０１０９】
しかし、アンテナ間の伝搬路応答の相関が高い場合は最大特異値と最小特異値の差が大きくなるため、第６の実施形態や第７の実施形態のように１つの変調機で変調される信号に最大特異値と最小特異値に対応する特異ベクトルを割り当てると、サブキャリア間の受信電力差が大きくなってしまう。その結果、全サブキャリアに共通の変調方式を割り当てなければならない場合は特性劣化が生じ、特に符号化率が高い場合は劣化が顕著になる。
【０１１０】
そこで、ｋ番目のサブキャリアの伝搬路応答の特異値λ１（ｋ）、λ２（ｋ）、λ３（ｋ）に以下の関係が成り立つ場合に、図１９に示すようにウエイトの割り当てを制御する。
【数１４】
2006211649.tif 000016
【０１１１】
この結果、第１の実施形態と同様に変調機１及び変調機２で変調される信号の受信特性は同程度の特性とすることができる。また、第６の実施形態や第７実施形態と異なり、変調機１と変調機２で変調される信号には最大特異値及び２番目に大きい第２特異値に対応する特異ベクトルのみが割り当てられるため、変調機１で変調される信号及び変調機２で変調される信号のサブキャリア間の電力差は小さくなる。一方、変調機３で変調される信号については第２特異値よりも小さい第３特異値に対応する特異ベクトルのみが全てのサブキャリアで割り当てられるため、サブキャリア間の電力差は従来の方式と同一であり、従来方式に比べて劣化は生じない。
【０１１２】
以上説明したように本実施形態によれば、多重化する信号間の特性差を小さくし、無線機の負担を軽減することができる。また、アンテナ間の伝搬路の相関が高い場合や符号化率が高い場合にサブキャリア間の電力差が小さくなるため、特性の劣化を防ぐことができる。
【０１１３】
また、図２０に示すように、変調機１と変調機２で変調する信号において隣接するサブキャリアごとに交互にウエイトを振り分けることによって、第２の実施の形態と同様の効果も得られる。
【０１１４】
さらに、ウエイトの割り当てを切り替えるサブキャリア間隔をインターリーバによって符号化機出力の信号が各サブキャリアに割り振られる間隔と同一の間隔にすることによって第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
その他、特異値の値を予め定められた閾値と比較し、特異値が閾値を超える場合のみサブキャリアごとに異なる変調機で変調される信号に最大特異値に対応する特異ベクトルを割り当てることにより、上記割り当てが不要な場合はウエイトを制御する動作を停止させることが可能であり、第４の実施形態と同様に消費電力の増加を防ぐことができる。また、上記閾値を無線機の状態に応じて制御することにより、無線機の状態に応じた制御を行うことができ、第５の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１６】
（第９の実施形態）  
本実施形態における無線通信装置の基本的な構成は第６及至第８の実施の形態と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて３以上の信号を多重して送信を行う点も第６及至第８の実施形態と同一である。本実施形態が第６及至第８の実施形態と異なる点は、全ての多重化する信号間の特性が均一になるようにウエイトの振り分けを行うか、一部の信号間のみの特性差が減少するようにウエイトベクトルの割り当てを行うかの選択を伝搬路応答の特異値に応じて制御する点である。
【０１１７】
第８の実施形態で述べたように最大特異値と第３特異値の差が大きい場合は復号性能が劣化する可能性があるが、伝搬路応答行列が直交行列に近い場合、最大特異値と第３特異値の差は小さくなり、上述の問題は生じない。このような場合は第６の実施形態又は第７の実施形態のようにウエイトを割り振る方が特定の信号に電力が集中しにくくなり、第８の実施形態よりも優れた特性を示す。
【０１１８】
よって、本実施形態では最大特異値の平均値と第３特異値の平均値の比を計算し、予め定められた閾値以上の場合は第８の実施形態のように特定の変調機で変調される信号に最大特異値と第３特異値に対応するウエイトが割り当たらないように制御し、最大特異値と第３特異値の比が上記閾値以下の場合は第６の実施形態又は第７の実施形態と同様に最大特異値と第３特異値に対応するウエイトが割り当てられるように制御を行う。
【０１１９】
このように制御を行うことによって、最大特異値と第３特異値の差が大きい場合は最大特異値と第３特異値よりも大きい第２特異値に対応するウエイトを変調機１及び変調機２で変調される信号に割り当てるため、変調機１又は変調機２で変調される信号のサブキャリア間の受信電力差が第６の実施形態又は第７の実施形態に比べ小さくなり、復号性能の劣化を防ぐことができる。また、最大特異値と第３特異値の差が小さい場合は最大特異値と第３特異値に対応するウエイトが変調機１及び変調機２で変調される信号に割り振られることになり、各変調機で変調される信号間の受信電力差を第８の実施形態よりも小さくすることができる。
【０１２０】
以上説明したように本実施形態によれば、多重化する信号間の特性差を小さくし、無線機の負担を軽減することができる。また、最大特異値と第３特異値の差に応じてウエイトの制御を切り替えることによりサブキャリア間の電力差が小さくなり、復号性能の劣化を防ぐことができる。
【０１２１】
また、図２０に示すように、各変調機で変調する信号において隣接するサブキャリアごとに交互にウエイトを振り分けることによって、第２の実施の形態と同様の効果も得られる。
【０１２２】
さらに、ウエイトの割り当てを切り替えるサブキャリア間隔をインターリーバによって符号化機出力の信号が各サブキャリアに割り振られる間隔と同一の間隔にすることによって第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
その他、特異値を予め定められた閾値と比較し、特異値が閾値を超える場合のみサブキャリアごとに異なる変調機で変調される信号に最大特異値に対応する特異ベクトルを割り当てることにより、上記割り当てが不要な場合はウエイトを制御する動作を停止させることが可能であり、第４の実施形態と同様に消費電力の増加を防ぐことができる。また、上記閾値を無線機の状態に応じて制御することにより、無線機の状態に応じた制御を行うことができ、第５の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２４】
（第１０の実施形態）  
本実施形態における送信装置の構成や多重化する信号の特性が均一になるようにサブキャリアごとに異なる信号に大きな特異値に対応する特異ベクトルを割り当てる点は第１〜第５の実施形態と同様である。本実施形態が第１〜第９の実施形態と異なる点は各送信信号の送信電力がそれぞれ異なる点である。
【０１２５】
上式（１０−１）、（１０−２）で示したように、各信号の送信電力が等しい場合でも受信端末における受信電力はそれぞれ異なる。このような場合に、伝搬特性の良好な信号により多くの送信電力を割り当てることによって全ての信号を等電力で送信する場合と比べて通信路容量を増加できることが知られている。総送信電力が一定の場合に各送信信号に割り当てる送信電力は最適な値が理論的に既に導出されており、以下の式（１５）で表すことができる。  
【数１５】
2006211649.tif 000017
【０１２６】
式（１５）において、γｉはｉ番目に大きい特異値λｉに対応する特異ベクトルをウエイトとして送信する信号に割り当てられる送信電力であり、Ｎ０は受信端末における雑音電力密度、Ｅｓは変調信号の平均電力を表す。また、μは総送信電力が一定となるように定められた定数である。式（１５）から、特異値の大きさが大きいほど大きな送信電力が割り当てられることがわかる。
【０１２７】
次に、各送信信号に割り当てられる送信電力が異なる場合について図２１を参照して説明する。図２１に示すように本実施形態においては第１〜第９の実施形態と同様に大きい特異値に対する特異ベクトルをサブキャリアごとに異なる信号に割り当てる。従来方式では送信電力制御を行うことによってさらに多重化する信号間の特性差が大きくなるのに対し、本実施形態における手法を用いると、送信電力の制御を行うことによって通信路容量を増加し、かつ多重化する信号間の特性差が小さくなるように制御することができる。また、図２１においては図１３に示したウエイトベクトル割り当て方式のみを説明したが、図７〜図１０、図１３〜図２０に示した割り当て手法又はその他の割り当ての際に送信信号電力を制御しても構わない。
【０１２８】
以上説明したように、本実施形態によれば通信路容量を最大にするように送信電力制御を行い、通信路容量を減少させることなく多重化する信号間の特性差を小さくすることができる。
【０１２９】
（第１１の実施形態）  
本発明の実施形態における送信装置の構成は図１と同一であり、伝搬路応答に基づきウエイトベクトルを決定し、サブキャリアごとに異なるビームを用いて信号を多重して送信を行う点も第１〜第１０の実施形態と同様である。本実施形態が第１〜第１０の実施形態と異なる点は伝搬路応答からウエイトベクトルを求める際の求める手法である。
【０１３０】
第１〜第１０の実施形態では伝搬路応答を特異値分解し、特異ベクトル又は第１０の実施形態のように特異ベクトルをスカラー倍したものをウエイトベクトルとして用いていた。しかし、本発明におけるウエイトベクトルはこれらの手法に制限されるものではない。一例として伝搬路行列Ｈ（ｋ）の行ベクトルの複素共役転置ベクトルを用いる方式が挙げられる。
【０１３１】
ここでは具体的に伝搬路行列が次式で表されるとする。  
【数１６】
2006211649.tif 000018
【０１３２】
ただし、  
【数１７】
2006211649.tif 000019
【０１３３】
ここで、無線通信装置の無線機の数を４、受信端末の無線機の数を２とした。ただし、実施形態において無線通信装置及び受信端末の無線機の数はそれぞれ４及び２に制限されず、任意の数に対応することができる。
【０１３４】
この場合、ウエイトベクトルとして、  
【数１８】
2006211649.tif 000020
【０１３５】
を使用する。これらのウエイトベクトルを使用すると、受信端末に向けて位相をそろえて信号を送信することができる。なお、これらのウエイトベクトルを用いた際の受信端末における受信電力の大小はベクトルノルムで比較することができ、  
【数１９】
2006211649.tif 000021
【０１３６】
の場合は、  
【数２０】
2006211649.tif 000022
【０１３７】
が
【数２１】
2006211649.tif 000023
【０１３８】
よりも強い電力で受信端末に受信される。したがって、サブキャリアｋがｓ１（ｋ）に強い電力で受信されるウエイトベクトルを割り当てるサブキャリアの場合は、  
【数２２】
2006211649.tif 000024
【０１３９】
と設定され、ｓ２（ｋ）に強い電力で受信されるウエイトベクトルが割り当てられる場合は  
【数２３】
2006211649.tif 000025
【０１４０】
と設定される。また、式（２２−１）、（２２−２）、式（２３−１）、（２３−２）では各ウエイトベクトルの送信電力が等しくなっているが、第１０の実施形態のように送信電力に差を設けても構わない。  
以上のように、本実施形態によればＳＶＤを用いない場合でも第１の実施形態〜第６の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施形態にかかる無線通信装置のブロック図。
【図２】図１の符号化信号を得るための一例を示すブロック図。
【図３】図１の符号化信号を得るための別の一例を示すブロック図。
【図４】図１のウエイト行列乗算部が行う演算を示す図。
【図５】受信端末における伝送路応答推定をするためのブロック図。
【図６】受信端末における伝送路応答推定をするための図５とは異なるブロック図。
【図７】第１の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての一例を示す図。
【図８】第２の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての一例を示す図。
【図９】第２の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての別の一例を示す図。
【図１０】第３の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての一例を示す図。
【図１１】本発明の第５の実施形態にかかる無線通信装置のブロック図。
【図１２】図１１の無線機に含まれる電力増幅器の電力特性の一例を示す図。
【図１３】第６の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての一例を示す図。
【図１４】第６の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての別の一例を示す図。
【図１５】第７の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての一例を示す図。
【図１６】第７の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての別の一例を示す図。
【図１７】第７の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当てのさらに別の一例を示す図。
【図１８】第７の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当てのまたさらに別の一例を示す図。
【図１９】第８の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての一例を示す図。
【図２０】第８の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当ての別の一例を示す図。
【図２１】第１０の実施形態でのウエイトベクトルのサブキャリアごとの割り当てと送信電力の割り当ての一例を示す図。
【符号の説明】
【０１４３】
１０１，１０２…直並列変換機、１０３，１０４…変調機、１０５…ウエイト行列乗算部、１０６〜１０９…逆フーリエ変換機、１１０〜１１３…並直列変換機、１１４〜１１８…ＧＩ挿入部、１１８〜１２１、５０３，５０４…無線機、１２２〜１２５…送信アンテナ、１２６…ウエイト行列生成部、１２７…ウエイト制御部、２０１，３０２…信号分配機、２０２，２０３，３０１…符号化機、２０４，２０５，３０３，３０４…インターリーバ、５０１，５０２…受信アンテナ、５０５，５０６…ＧＩ除去機、５０７，５０８…直並列変換機、５０９，５１０…フーリエ変換機、５１１…伝搬路応答推定部、６０１，６０２…インパルス応答推定機、１１０１…無線機性能観測部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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