(57)【要約】【課題】本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ビームフォーミング後の複数ユーザの送信系列を合成する場合において、合成信号のピークレベルを抑圧可能な送信機を得ること。【解決手段】本発明にかかる送信機は、たとえば、送信アンテナ単位にビームフォーミングが実行された各ユーザの送信系列を受け取り、当該送信系列に基づいて、再度ビームフォーミングを実行するときに用いるユーザ毎の基準位相を決定する基準位相計算回路（６）と、前記ユーザ毎の基準位相に基づいて、再度ビームフォーミングを実行するときに必要となるユーザ毎の重みを送信アンテナ単位に決定する修正可変重み設定回路（８）と、を備え、複数ユーザの送信系列に対して、送信アンテナ単位に、重み付けによるビームフォーミングを再度実行し、当該ビームフォーミング実行後のユーザ毎の送信系列を送信アンテナ単位に合成して送信する。【選択図】        図１
2006229704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビームフォーミング実行後の複数ユーザの送信系列を合成して送信する送信機において、
送信アンテナ単位にビームフォーミング（第１のビームフォーミング）が実行された各ユーザの送信系列を受け取り、当該送信系列に基づいて、再度ビームフォーミングを実行するときに用いるユーザ毎の基準位相を決定する基準位相決定手段と、
前記ユーザ毎の基準位相に基づいて、再度ビームフォーミングを実行するときに必要となるユーザ毎の重みを送信アンテナ単位に決定する重み決定手段と、
を備え、
複数ユーザの送信系列に対して、送信アンテナ単位に重み付けによるビームフォーミング（第２のビームフォーミング）を再度実行し、当該ビームフォーミング実行後のユーザ毎の送信系列を送信アンテナ単位に合成して送信することを特徴とする送信機。
【請求項２】
前記基準位相決定手段が、
前記第１のビームフォーミング実行後の送信系列を用いて、送信アンテナ単位に、複数の基準位相候補に対応する瞬時最大値を検出する瞬時最大値検出手段と、
前記複数の基準位相候補に対応する瞬時最大値の中から、最小の瞬時最大値に対応する基準位相候補を基準位相として選択する基準位相選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の送信機。
【請求項３】
前記瞬時最大値検出手段は、
前記第１のビームフォーミング実行後の特定ユーザの送信系列に対して前記複数の基準位相候補に対応する位相回転を与え、位相回転後の送信系列とその他のユーザの送信系列とを合成し、当該合成結果に基づいて前記複数の基準位相候補に対応する瞬時最大値を検出することを特徴とする請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記瞬時最大値検出手段は、
前記第１のビームフォーミング実行後の特定ユーザの送信系列に対して複数の周波数誤差（時間的に変動する位相）を付与し、周波数誤差付与後の送信系列とその他のユーザの送信系列とを合成し、当該合成結果に基づいて前記複数の基準位相候補に対応する瞬時最大値を検出することを特徴とする請求項２に記載の送信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムを構成する送信側の通信装置（送信機と呼ぶ）に関するものであり、ビームフォーミングを行った複数のユーザ信号を多重化して送信する送信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、無線通信システムを構成する送信機の一例として、ビームフォーミングを行った複数のユーザ信号を多重化して送信する送信ビームフォーミング送信機がある（下記非特許文献１参照）。以下、上記非特許文献１に記載のビームフォーミング送信機の動作の概要について説明する。なお、ここでは、一例として、多重化するユーザ数が２，送信アンテナ数が３の場合について説明する。
【０００３】
従来のビームフォーミング送信機においては、たとえば、送信系列を受け取ったユーザ毎のビームフォーミング回路が、それぞれ送信アンテナ単位に重み付けによるビームフォーミング（位相シフト）を実行する。すなわち、上記の場合は、２つのビームフォーミング回路が、それぞれ３つの送信アンテナに対応して、個別にビームフォーミングを実行することになる。なお、上記位相シフトの値は、たとえば、可変重み設定回路によって計算される。
【０００４】
そして、合成回路が、ビームフォーミングが行われた２ユーザ分の送信系列をアンテナ単位に合成し、その後、合成された信号が、それぞれのアンテナから送信される。
【０００５】
【非特許文献１】三上他著「DS-CDMAセルラ方式の下り回線における基地局アダプティブアレーアンテナ・ウェイト制御法」，電子情報通信学会論文誌B，pp.1174-1184,2004年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記非特許文献１に記載のビームフォーミング送信機においては、以下に示す問題点がある。
【０００７】
図６を用いて、従来の問題点を説明する。図６において、ビームフォーミング後の第１ユーザの送信系列を「系列＃１」とし、ビームフォーミング後の第２ユーザの送信系列を「系列＃２」とし、２つの系列の基準位相差を０度としている。このような状態で、これら２つの系列を合成すると、たとえば、中央の信号が、極性が同一でかつ２つの系列の信号レベルが大きいため、合成信号のピークレベルが非常に大きくなる。
【０００８】
このように、複数のユーザに対してビームフォーミングを実施した後に、複数の系列を合成すると、合成信号のピークレベルが大きくなることがある。一般に、送信機の増幅器の動作点は、最大レベルの信号が飽和しないように設定されるため、ピークレベルが高い場合、動作点が低い値に設定され、結果的に送信電力が低下する、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数のユーザに対応する送信系列に対してそれぞれビームフォーミングを実施した後、当該複数系列を合成する場合において、合成信号のピークレベルを抑圧可能な送信機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる送信機は、ビームフォーミング実行後の複数ユーザの送信系列を合成して送信する送信機であって、たとえば、送信アンテナ単位にビームフォーミング（第１のビームフォーミング）が実行された各ユーザの送信系列を受け取り、当該送信系列に基づいて、再度ビームフォーミングを実行するときに用いるユーザ毎の基準位相を決定する基準位相決定手段（後述する実施の形態の基準位相計算回路６に相当）と、前記ユーザ毎の基準位相に基づいて、再度ビームフォーミングを実行するときに必要となるユーザ毎の重みを送信アンテナ単位に決定する重み決定手段（修正可変重み設定回路８に相当）と、を備え、複数ユーザの送信系列に対して、送信アンテナ単位に、重み付けによるビームフォーミング（第２のビームフォーミング）を再度実行し、当該ビームフォーミング実行後のユーザ毎の送信系列を送信アンテナ単位に合成して送信することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、上記重み決定手段が、基準位相を変化させることによって、上記合成後の送信系列のピークレベルを変化させることとした。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上記重み決定手段が基準位相を変化させることによって、上記合成後の送信系列のピークレベルを変化させることとしたので、すなわち、本発明では、ピークレベルが最小となる基準位相を選択することとしたので、複数系列を合成して出力する場合であっても、合成後のピークレベルを抑圧することができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる送信機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる送信機の構成を示す図であり、この送信機は、送信信号入力端子１−１，１−２と、ビームフォーミング回路２−１，２−２，２−３，２−４と、合成回路３と、可変重み設定回路４と、アンテナ５−１，５−２，５−３と、基準位相計算回路６と、記憶回路７と、修正可変重み設定回路８とを備え、本実施の形態の処理によって、ビームフォーミングを行った複数のユーザ信号を多重化して送信する。なお、本実施の形態では、一例として、多重化するユーザ数を２（多重化するユーザ数は３以上に一般化できる）とし、また、アンテナ数を３とする。
【００１５】
ここで、上記のように構成される送信機の動作について説明する。まず、送信信号入力端子１−１および１−２に入力された２ユーザ分の送信系列を個別に受け取ったビームフォーミング回路２−１，２−２が、それぞれ送信アンテナ単位に、重み付けによるビームフォーミング（位相シフト）を実行する。すなわち、ビームフォーミング回路２−１，２−２が、それぞれ３つの送信アンテナに対応して、個別にビームフォーミングを実行することになる。なお、上記位相シフトの値は、既知の処理により、可変重み設定回路４によって計算される。また、上記送信信号入力端子１−１および１−２に入力された２ユーザ分の送信系列は、ビームフォーミング回路２−１，２−２で処理されると同時に、記憶回路７に記憶される。
【００１６】
また、本実施の形態においては、ビームフォーミング特性が、ビームフォーミング回路２が有する複数の複素数重み（位相シフタ）相互の位相関係のみにより規定されるという特徴を活用する。すなわち、位相シフタにおける各複素重みの位相関係のみがビームフォーミングに関して拘束条件となり、位相シフタの基準位相はそれぞれのビームフォーミング回路において独立に設定できる、という点を活用する。
【００１７】
たとえば、基準位相計算回路６は、ビームフォーミング回路２−１，２−２の全出力を入力とし、ビームフォーミングに用いるユーザ単位の基準位相を決定する。なお、この基準位相は、固定値であってもよいし、時間的に変動する値でもよい。そして、修正可変重み設定回路８は、上記で決定した基準位相を入力とし、ビームフォーミング回路２−３，２−４に対して、基準位相の変更に対応した修正後の重みをアンテナ単位に出力する。
【００１８】
そして、ビームフォーミング回路２−３，２−４が、記憶回路７から、上記送信信号入力端子１−１および１−２に入力された２ユーザ分の送信系列を読み出し、それぞれ送信アンテナ単位に、重み付けによるビームフォーミングを実行し、合成回路３が、ビームフォーミングが行われた２ユーザ分の送信系列をアンテナ単位に合成する。最終的に、２ユーザ分の合成信号が、それぞれのアンテナ５−１，５−２，５−３から送信される。
【００１９】
つづいて、本発明の特徴である基準位相計算回路６の処理を、図面を用いて詳細に説明する。図２は、上記基準位相計算回路６の詳細構成例を示す図であり、位相補正後瞬時最大値検出回路１０−１，１０−２，１０−３と、瞬時最大値対応パラメータ検出回路１１と、を備えている。また、図３は、上記位相補正後瞬時最大値検出回路１０の実施の形態１の詳細構成例を示す図であり、位相補正回路１３と、信号合成回路１４と、瞬時最大値検出回路１５−１，１５−２，１５−３と、を備えている。なお、位相補正後瞬時最大値検出回路１０（１０−１，１０−２，１０−３に対応）は、送信アンテナ５（５−１，５−２，５−３に対応）に対応して個別に存在する。
【００２０】
位相補正後瞬時最大値検出回路１０は、ビームフォーミング回路２−１，２−２においてビームフォーミングされた系列を入力とし、アンテナ単位に、所定の基準位相（時変も含む）に対応する瞬時最大値（ピークレベル）を出力する。具体的には、位相補正後瞬時最大値検出回路１０では、位相補正回路１３が、たとえば、第２のユーザに対応する系列に関して、０度，９０度，…，２７０度という位相回転を強制的に付与する。さらに、信号合成回路１４が、上記位相回転後の系列と第１のユーザに対応する系列とを合成する。そして、瞬時最大値検出回路１５（１５−１，１５−２，１５−３に対応）が、それぞれの基準位相における瞬時最大値を検出し、その結果を出力する。この構成により、予め候補として準備した基準位相に対応する瞬時最大値を検出することができる。
【００２１】
また、図２において、瞬時最大値対応パラメータ検出回路１１は、上記各基準位相に対応する瞬時最大値を入力とし、最小の瞬時最大値に対応する基準位相をユーザ単位に選択する。図２の構成により、容易に、瞬時最大値が最も小さくなる基準位相を選択することができる。
【００２２】
図４は、２ユーザ分の信号系列合成後のピークレベル上昇を抑圧する処理、の一例を示す図である。たとえば、ビームフォーミング回路２−１においてビームフォーミング後の第１ユーザの送信系列を「系列＃１（０度回転）」とし、ビームフォーミング回路２−２においてビームフォーミング後の第２ユーザの送信系列を「系列＃２（０度回転）」とする。この場合、２つの系列の基準位相差を０度としている。
【００２３】
たとえば、本実施の形態では、上記基準位相計算回路６、修正可変重み設定回路８およびビームフォーミング回路２−３，２−４の処理によって、「系列＃２（０度回転）」に対して基準位相を１８０度回転した系列を生成する。このようにして、「系列＃１（０度回転）」と「系列＃２（１８０度回転）」の２つの系列を合成した場合における、合成信号のピークレベルの上昇を抑圧する。
【００２４】
このように、本実施の形態においては、基準位相を変化させることにより、合成後の信号のピークレベルを変化させることとした。すなわち、ピークレベルが最小となる基準位相を選択することによって、ビームフォーミング特性を劣化させることなく、合成後の信号のピークレベルを抑圧することができる。
【００２５】
実施の形態２．
つづいて、実施の形態２の処理について説明する。本実施の形態においては、前述した実施の形態１とは異なる、位相補正後瞬時最大値検出回路１０の処理についてのみ説明する。なお、送信機の全体構成および基準位相計算回路６の構成については、前述した図１および図２と同様である。
【００２６】
図５は、位相補正後瞬時最大値検出回路１０の実施の形態２の詳細構成例を示す図であり、位相補正回路１３ａと、信号合成回路１４と、瞬時最大値検出回路１５−１，１５−２，１５−３と、時変パラメータ制御回路１７ａと、を備えている。
【００２７】
図５において、位相補正後瞬時最大値検出回路１０では、ビームフォーミング回路２−１，２−２においてビームフォーミングされた系列（アンテナ単位）を入力とし、位相補正回路１３ａが、たとえば、第２のユーザに対応する系列に、シンボル周波数で正規化して０％，＋１％，−１％という周波数誤差（時間的に変動する位相）を強制的に付与する。ここでは、時変パラメータ制御回路１７ａが、第２のユーザの系列における周波数誤差を制御する。
【００２８】
さらに、信号合成回路１４が、上記位相回転後の系列と第１のユーザに対応する系列とを合成する。そして、瞬時最大値検出回路１５が、周波数誤差により生じる各基準位相候補の瞬時最大値を検出し、その結果を出力する。
【００２９】
この構成により、本実施の形態においては、さらに、予め候補として準備した、周波数誤差により生じる各基準位相に対応する瞬時最大値を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる送信機は、無線通信システムを構成する通信装置として有用であり、特に、ビームフォーミングを行った複数のユーザ信号を多重化して送信する送信機に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明にかかる送信機の構成を示す図である。
【図２】基準位相計算回路の詳細構成例を示す図である。
【図３】位相補正後瞬時最大値検出回路の実施の形態１の詳細構成例を示す図である。
【図４】２ユーザ分の信号系列合成後のピークレベル上昇を抑圧する処理の一例を示す図である。
【図５】位相補正後瞬時最大値検出回路の実施の形態２の詳細構成例を示す図である。
【図６】従来技術の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１−１，１−２  送信信号入力端子
２−１，２−２，２−３，２−４  ビームフォーミング回路
３  合成回路
４  可変重み設定回路
５−１，５−２，５−３  アンテナ
６  基準位相計算回路
７  記憶回路
８  修正可変重み設定回路
１０−１，１０−２，１０−３  位相補正後瞬時最大値検出回路
１１  瞬時最大値対応パラメータ検出回路
１３，１３ａ  位相補正回路
１４  信号合成回路
１５−１，１５−２，１５−３  瞬時最大値検出回路
１７ａ  時変パラメータ制御回路
【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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