(57)【要約】【課題】離散ＯＦＤＭ伝送において、隣接チャネル干渉の影響を抑制することが可能な無線通信装置を提供する。【解決手段】既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散ＯＦＤＭ伝送により通信する無線通信装置２０００において、可変容量回路２０１０は、アンテナ２００の共振周波数を変更可能であり、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６からの情報で特定される既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて、可変容量回路２０１０のインピーダンス値を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の無線システムで使用していない離散的な空き周波数帯域の少なくとも１つにサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信を行う無線通信システムにおける無線通信装置であって、
アンテナ部と、
前記アンテナ部の共振周波数を変更可能な可変インピーダンス回路と、
前記既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する周波数制御部と、
前記可変インピーダンス回路から出力される信号を受け、前記空き周波数帯域に配置されたサブキャリアに対して、直交周波数分割多重伝送に対する復調処理および復号処理を実行するための送受信処理部とを備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記可変インピーダンス回路は、インピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、
前記周波数制御部は、前記可変容量回路の容量値と前記容量値によりカバーできるアンテナ部の周波数帯域の対応関係を記憶する周波数レンジ記憶部をさらに有し、
前記周波数制御部は、前記既存無線システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリアの数を選択基準として、前記記憶部の情報を参照することにより前記選択基準が最大になる容量値を選択し、前記選択した容量値に可変容量回路を制御する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記可変インピーダンス回路は、インピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、
前記無線通信装置は通信の開始に先立って前記既存無線システムで使用されている周波数帯の受信電力を検出する受信電力検出部をさらに有し、前記受信電力検出部は、前記共振周波数を切り替えながら前記受信電力を検出し、
前記周波数制御部は、前記既存システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリア数と前記受信電力が大きくなるに従って値が大きくなる非負整数の補正値との差分を選択基準として、前記選択基準が最大になる容量値を選択し、前記選択した容量値に可変容量回路を設定する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記周波数制御部は、前記受信電力と前記補正値との対応関係を記憶する補正値記憶部をさらに有し、前記記憶部を参照することにより前記選択基準を取得する、請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記アンテナ部は、複数のアンテナを含み、
前記可変インピーダンス回路は、各前記アンテナの共振周波数を個別に変更し、
前記周波数制御部は、前記既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて前記可変インピーダンス回路を制御し、
前記送受信処理部は、ＳＩＳＯ（single input and single output）伝送およびＭＩＭＯ（Multiple Input - Multiple Output）伝送に対応するベースバンド送受信処理を行うベースバンド信号処理部を含み、
前記ベースバンド信号処理部は、前記周波数制御部で制御する各アンテナの周波数帯域が重複するサブキャリアではＭＩＭＯ伝送に対応した送受信処理を行い、重複しないサブキャリアではＳＩＳＯ伝送に対応した送受信処理を行う、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記可変インピーダンス回路は、各前記アンテナに対応してインピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、
前記周波数制御部は、各前記アンテナにおいて前記可変容量回路の容量値とカバーできる周波数帯域の対応関係を記憶する周波数レンジ記憶部をさらに有し、
前記周波数制御部は、各前記アンテナにおける前記既存無線システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリアの数の合計値を選択基準として、前記周波数レンジ記憶部の情報を参照することにより前記選択基準が最大になる容量値を選択し、前記選択した容量値に前記可変容量回路を制御する、請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記可変インピーダンス回路は、各前記アンテナに対応してインピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、
前記周波数制御部は、前記複数のアンテナにおける前記既存無線システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリアの数の合計と、各前記アンテナで重複する周波数帯においてＭＩＭＯ伝送による理想的な伝送特性からの性能劣化を補正したサブキャリア数とに基づいて定義される評価量を選択基準とし、前記選択基準が最大になる容量値を選択し、前記選択した容量値に前記可変容量回路を設定する、請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記周波数制御部は、周波数帯と性能劣化を補正するための補正係数の対応関係を記憶する補正係数記憶部を有し、前記補正係数記憶部を参照することにより、前記選択基準が最大になる容量値を選択する、請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
既存の無線システムで使用していない離散的な空き周波数帯域の少なくとも１つにサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信を行う無線通信システムであって、
第１の無線通信装置を備え、前記第１の無線通信装置は、
第１のアンテナ部と、
前記アンテナ部の共振周波数を変更可能な第１の可変インピーダンス回路と、
前記既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する第１の周波数制御部と、
前記可変インピーダンス回路から出力される信号を受け、前記空き周波数帯域に配置されたサブキャリアに対して、直交周波数分割多重伝送に対する符号化処理および変調処理を実行するための第１の送受信処理部とを含み、
第２の無線通信装置を備え、前記第２の無線通信装置は、
第２のアンテナ部と、
前記アンテナ部の共振周波数を変更可能な第２の可変インピーダンス回路と、
前記既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する第２の周波数制御部と、
前記可変インピーダンス回路から出力される信号を受け、前記空き周波数帯域に配置されたサブキャリアに対して、直交周波数分割多重伝送に対する復調処理および復号処理を実行するための第２の送受信処理部とを含む、無線通信システム。
【請求項１０】
前記第１の無線通信装置および前記第２の無線通信装置のいずれか一方は、既存の無線システムで使用している周波数帯域の情報を取得するための周波数利用状況取得部をさらに含み、
前記第１の無線通信装置および前記第２の無線通信装置の他方は、制御チャネルを介して、既存の無線システムで使用していない離散的な空き周波数帯域を特定する情報を受信する、請求項９記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置および無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信方式、たとえば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化が行なわれた無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）リリース８（Rel-8）は、最大２０ＭＨｚの帯域を利用して通信を行うことが可能である。
【０００３】
また、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution-Advanced）では、ＬＴＥとの後方互換性を確保しつつ、更なる高速伝送を実現するため、ＬＴＥでサポートされる帯域幅を基本単位としたコンポーネントキャリア(ＣＣ：Component Carrier）を複数束ねて同時に用いるキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Career Aggregation）技術が採用され、最大で５ＣＣ（２０×５ＭＨｚ幅）を用いて１００ＭＨｚ幅の広帯域伝送が実現可能である。
【０００４】
このようなＬＴＥやＬＴＥ−Ａのみならず、無線ＬＡＮの標準規格であるＩＥＥＥ８０２．１１n/ac等の無線通信システムでは、周波数選択性フェージングに耐性のあるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）、さらに複数の送受信アンテナを用いることにより周波数帯域を広げずに高速伝送を実現するＭＩＭＯ（Multiple Input - Multiple Output）伝送技術が採用されている。
【０００５】
また、地上波ディジタル放送のような広帯域の電波を携帯電話機等のモバイル機器で受信可能にしたチューナブルアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。チューナブルアンテナに設けられたアンテナ整合回路では、可変容量素子及びインダクタンス素子を組み合わせてデジタルテレビジョン放送信号の周波数帯域（４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚ）において周波数可変とすると共に後段回路との整合をとって信号損失を抑制している。
【０００６】
図１８は、このような特許文献１に記載されたアンテナ整合回路の回路構成図である。アンテナ素子１と伝送線路２との間にアンテナ整合回路３が設けられている。アンテナ整合回路３は、アンテナ素子１と直列に接続された第１可変容量素子４と、アンテナ素子１と並列に接続された第２可変容量素子５、アンテナ素子１と直列に接続された第１インダクタ６と、アンテナ素子１と並列に接続された第２インダクタ７とを有する。
【０００７】
このように構成されたアンテナ整合回路では、第１可変容量素子４は、周波数に拘らずアンテナ整合回路３のＱ値を略一定にすると共に、第２可変容量素子５による共振周波数の可変範囲を拡張する。第２可変容量素子５は、アンテナ整合回路３の共振周波数を可変する。第１インダクタ６は、容量性リアクタンスを打ち消すと共に、第２インダクタ７とのタップダウン効果により伝送線路２の負荷抵抗と整合をとる。
【０００８】
さらに、特許文献２には、アンテナ利得にはアンテナ整合回路での回路損失が大きく影響するので、周波数可変範囲を維持しつつ、Ｑ値を改善することが可能なアンテナ整合回路が開示されている。
【０００９】
つまり、チューナブルアンテナは、アンテナの共振周波数を制御可能な技術であり、複数の周波数帯域を切り替えて使うようなシステムに対応する無線装置の小型化に有効である。
【００１０】
ところで、近年、 スマートフォン等の高機能な携帯端末の普及に伴って、移動通信トラフィックの需要が急激に増大している。このような移動通信トラフィックの需要増に対応するためには、 新たな無線通信方式による周波数利用効率の改善に加え、今まで使用されていなかった新たな周波数帯域の開拓が必要となる。 
例えば、周波数利用効率の向上手段の１つとして、空間的・時間的に使用されていない周波数帯の有効利用が挙げられる。
【００１１】
一般に移動通信に適した比較的低い周波数帯（例えば３ＧＨｚ以下）では、新たに高速無線伝送を収容可能な連続した帯域幅を確保するのが非常に困難である。
【００１２】
一方、既存の各通信システムの帯域間に、時間的・地理的に変動はするものの、使用されていない周波数帯域が離散的に存在している。これらの多くの空き周波数帯域を柔軟に束ねて使用すれば、高速無線伝送を実現しうる無線通信システムを収容できる可能性がある。
【００１３】
そのためには既存通信システムとは異なり、伝送帯域の分割および複数の周波数帯域での伝送に柔軟に対応可能な通信技術が必要である。このような通信技術の１つとして、非特許文献１には、広帯域離散ＯＦＤＭ通信方式についての開示がある。
【００１４】
広帯域離散ＯＦＤＭ通信方式は、互いに直交する複数の比較的狭帯域なキャリア(サブキャリア) に情報を多重し伝送するＯＦＤＭをベースとしており、送受信機において、ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform:高速フーリエ逆変換)/ＦＦＴ(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)を用いてディジタル信号処理で伝送帯域の分割を行い，上記のように離散的に存在する空き周波数帯域にサブキャリアを配置し、それらのサブキャリアを束ねて伝送することで、上記の複数の離散的な空き周波数帯を用いた信号伝送を比較的容易に行うことができる特徴を有する。
【００１５】
図１９は、このような離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。
【００１６】
離散ＯＦＤＭ（Non Continuous OFDM：以下、ＮＣ−ＯＦＤＭ）では、他の既存通信システムの信号と干渉しないようにサブキャリアを配置することによって、既存システムに影響を与えずに通信を行うことが可能となる。その結果、特定の周波数帯にまとまった帯域幅が確保できない状況下でも、離散的な空き周波数を束ねて使用することで所要伝送帯域幅の広い無線通信システムを収容することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００７−１５９０８３号明細書
【特許文献２】特開２００９−４４５６１号明細書
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】高草木 恵二、長谷川晃朗、柴田達雄著、「広帯域離散ＯＦＤＭ技術の研究」、信学技報, vol. 113, no. 57, SR2013-16, pp. 83-89, 2013年5月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、ＮＣ−ＯＦＤＭ伝送技術は、広帯域にわたってサブキャリアを配置できるようにし、空き周波数帯域に応じて離散的にサブキャリアをアクティベートすることにより、所要帯域幅を確保する伝送技術である。このため、特定の周波数帯に纏まった帯域幅が確保できない状況下でも、離散的な空き周波数を束ねて使用することで所要伝送帯域幅の広い無線通信システムを収容可能であるという利点がある。
【００２０】
しかしながら、ＮＣ−ＯＦＤＭ伝送技術では、場所・時間に応じて使用可能な周波数帯域が変化するため、本来は、使用候補となり得る帯域を全て含む広帯域アンテナが必要になるものの、小型の無線機器に搭載するためにはアンテナを小型とせざるをえず、性能が犠牲になる、という問題がある。
【００２１】
一方で、小型のアンテナで広帯域に対応するための従来技術である共振周波数を調整可能なチューナブルアンテナおよびその制御方式では、地上波デジタル放送や、携帯電話のように特定の複数周波数帯域でサービスを行う場合に、使用する周波数帯域に応じて共振周波数を調整するというものに過ぎない。このため、ＮＣ−ＯＦＤＭ伝送技術のように、時間や場所に応じて使用可能な周波数帯域が変化する場合に、いかにして適切な共振周波数にチューナブルアンテナを制御するかという制御方式については、従来、検討されていない。
【００２２】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、離散ＯＦＤＭ伝送に対応する無線通信装置に備えられるチューナブルアンテナを、適切に制御し、伝送特性を改善することが可能な無線通信装置および無線通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この発明の１つの局面に従うと、既存の無線システムで使用していない離散的な空き周波数帯域の少なくとも１つにサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信を行う無線通信システムにおける無線通信装置であって、アンテナ部と、アンテナ部の共振周波数を変更可能な可変インピーダンス回路と、既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する周波数制御部と、可変インピーダンス回路から出力される信号を受け、空き周波数帯域に配置されたサブキャリアに対して、直交周波数分割多重伝送に対する復調処理および復号処理を実行するための送受信処理部とを備える。
【００２４】
好ましくは、可変インピーダンス回路は、インピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、周波数制御部は、可変容量回路の容量値と容量値によりカバーできるアンテナ部の周波数帯域の対応関係を記憶する周波数レンジ記憶部をさらに有し、周波数制御部は、既存無線システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリアの数を選択基準として、記憶部の情報を参照することにより選択基準が最大になる容量値を選択し、選択した容量値に可変容量回路を制御する。
【００２５】
好ましくは、可変インピーダンス回路は、インピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、無線通信装置は通信の開始に先立って既存無線システムで使用されている周波数帯の受信電力を検出する受信電力検出部をさらに有し、受信電力検出部は、共振周波数を切り替えながら受信電力を検出し、周波数制御部は、既存システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリア数と受信電力が大きくなるに従って値が大きくなる非負整数の補正値との差分を選択基準として、選択基準が最大になる容量値を選択し、選択した容量値に可変容量回路を設定する。
【００２６】
好ましくは、周波数制御部は、受信電力と補正値との対応関係を記憶する補正値記憶部をさらに有し、記憶部を参照することにより選択基準を取得する。
【００２７】
好ましくは、アンテナ部は、複数のアンテナを含み、可変インピーダンス回路は、各アンテナの共振周波数を個別に変更し、周波数制御部は、既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路を制御し、送受信処理部は、ＳＩＳＯ（single input and single output）伝送およびＭＩＭＯ（Multiple Input - Multiple Output）伝送に対応するベースバンド送受信処理を行うベースバンド信号処理部を含み、ベースバンド信号処理部は、周波数制御部で制御する各アンテナの周波数帯域が重複するサブキャリアではＭＩＭＯ伝送に対応した送受信処理を行い、重複しないサブキャリアではＳＩＳＯ伝送に対応した送受信処理を行う。
【００２８】
好ましくは、可変インピーダンス回路は、各アンテナに対応してインピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、周波数制御部は、各アンテナにおいて可変容量回路の容量値とカバーできる周波数帯域の対応関係を記憶する周波数レンジ記憶部をさらに有し、周波数制御部は、各アンテナにおける既存無線システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリアの数の合計値を選択基準として、周波数レンジ記憶部の情報を参照することにより選択基準が最大になる容量値を選択し、選択した容量値に可変容量回路を制御する。
【００２９】
好ましくは、可変インピーダンス回路は、各アンテナに対応してインピーダンスを可変とするための可変容量回路を含み、周波数制御部は、複数のアンテナにおける既存無線システムで使用されていない周波数帯域で使用できるサブキャリアの数の合計と、各アンテナで重複する周波数帯においてＭＩＭＯ伝送による理想的な伝送特性からの性能劣化を補正したサブキャリア数とに基づいて定義される評価量を選択基準とし、選択基準が最大になる容量値を選択し、選択した容量値に可変容量回路を設定する。
【００３０】
好ましくは、周波数制御部は、周波数帯と性能劣化を補正するための補正係数の対応関係を記憶する補正係数記憶部を有し、補正係数記憶部を参照することにより、選択基準が最大になる容量値を選択する。
【００３１】
この発明の他の局面に従うと、既存の無線システムで使用していない離散的な空き周波数帯域の少なくとも１つにサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信を行う無線通信システムであって、第１の無線通信装置を備え、第１の無線通信装置は、第１のアンテナ部と、アンテナ部の共振周波数を変更可能な第１の可変インピーダンス回路と、既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する第１の周波数制御部と、可変インピーダンス回路から出力される信号を受け、空き周波数帯域に配置されたサブキャリアに対して、直交周波数分割多重伝送に対する符号化処理および変調処理を実行するための第１の送受信処理部とを含み、第２の無線通信装置を備え、第２の無線通信装置は、第２のアンテナ部と、アンテナ部の共振周波数を変更可能な第２の可変インピーダンス回路と、既存無線システムで使用されている周波数帯域に応じて可変インピーダンス回路のインピーダンス値を制御する第２の周波数制御部と、可変インピーダンス回路から出力される信号を受け、空き周波数帯域に配置されたサブキャリアに対して、直交周波数分割多重伝送に対する復調処理および復号処理を実行するための第２の送受信処理部とを含む。
【００３２】
好ましくは、第１の無線通信装置および第２の無線通信装置のいずれか一方は、既存の無線システムで使用している周波数帯域の情報を取得するための周波数利用状況取得部をさらに含み、第１の無線通信装置および第２の無線通信装置の他方は、制御チャネルを介して、既存の無線システムで使用していない離散的な空き周波数帯域を特定する情報を受信する。
【発明の効果】
【００３３】
この発明によれば、離散ＯＦＤＭ伝送に対応する無線通信装置に備えられるチューナブルアンテナを、適切に制御し、伝送特性を改善することが可能である。
【００３４】
また、この発明によれば、アンテナの共振周波数を対応周波数帯に可変とすることで、離散ＯＦＤＭ方式のような複数の周波数帯域を切り替えて使うシステムに対応する無線装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態の無線通信システム１０００の構成の例を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の構成において、受信側の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図３】受信側の無線通信装置２０００のより詳しい構成の一例を説明するための機能ブロック図である。
【図４】可変容量回路２０１０の構成と周波数レンジ記憶部２０１８に記憶される情報の例を示す図である。
【図５】対応周波数帯Ｆiとサブキャリアの関係を示す図である。
【図６】周波数制御部２０１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２の無線通信装置２０００´の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図８】受信電力と被干渉補正値との対応関係を示すテーブルの例を示す図である。
【図９】実施の形態２の周波数制御部２０１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】実施の形態３の無線通信システムにおいて送信の構成である無線通信装置３０００の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１１】実施の形態３の無線通信システムにおいて受信の構成である無線通信装置２００２の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１２】各アンテナがカバーする周波数レンジと使用される空き周波数帯のサブキャリアの関係を示す概念図である。
【図１３】図１０の周波数レンジ記憶部１４１８に格納される情報の例を示す図である。
【図１４】送信側の周波数制御部１４１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】実施の形態４の無線通信システムにおいて送信の構成である無線通信装置２００２´の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１６】ＭＩＭＯ劣化補正係数記憶部２０１９に格納される補正係数テーブルを示す図である。
【図１７】実施の形態４の周波数制御部２０１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１８】アンテナ整合回路の回路構成図である。
【図１９】離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムおよび無線通信装置の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００３７】
（実施の形態の基本的な構成）
図１は、本実施の形態の無線通信システム１０００の構成の例を示す機能ブロック図である。
【００３８】
なお、以下の構成では、特に限定されるものではないが、伝送に関する各機能はのＬＴＥ規格をベースとしているものとして、説明する。
【００３９】
図１を参照して、無線通信システム１０００においては、送受信の対象となりうる周波数帯域が極めて広いため、送信側も受信側も、それぞれの周波数に対応して高周波ユニットを配置する。図１においては、例として、４系統を配置した構成を示している。ただし，対応する周波数帯域を一括してカバーする広帯域高周波デバイスを用いる構成であっても良い。
【００４０】
また、基地局からユーザー端末への下りリンク（ダウンリンク）帯域と、ユーザー端末から基地局への上りリンク（アップリンク）帯域とを完全に離した周波数帯に独立して確保する(ＦＤＤ:周波数分割多重)構成または異なる時間で使用する(ＴＤＤ:時間分割多重)構成を採用することが可能である。ただし、空き周波数帯域が地理的、時間的に変化することを想定すると、周波数利用の容易さから、ＴＤＤの構成の方が、望ましい。
【００４１】
一方で、各高周波ユニットによって、対象とする周波数が異なるため、伝搬減衰やドップラー周波数などの通信路の品質が大きく異なる。
【００４２】
無線通信システム１０００の送信側では、周波数利用効率を高めるために通信路の品質に応じて変調方式・符号化率を変化させるリンクアダプテーションが用いられる。チャネルエンコーダ１１０は、Turbo符号等の誤り訂正符号化により対応する符号化率で符号化を行い、出力されたビット系列のインターリーブ処理を実行する。
【００４３】
チャネルエンコーダ１１０の処理後の信号は、変調部１１２に与えられる。変調部１１２は、サブキャリアマッパ１２０と変調器１１２４とを含む。
【００４４】
無線通信システム１０００においては、直交するサブキャリアへの信号マッピングおよびデマッピングを行うために、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ処理を利用する。所定の帯域をカバーする高周波ユニットひとつにＩＦＦＴ／ＦＦＴポイント数を割り当てることで、ＩＦＦＴ／ＦＦＴポイントそれぞれが所定の帯域幅のサブキャリアに相当する。なお，複数のＲＦユニットに跨るサブキャリアの分割を一括したＩＦＦＴ／ＦＦＴ処理を用いて行う構成であっても良い。
【００４５】
サブキャリアマッパ１２０は、送信側（たとえば、基地局装置）で、高周波ユニットのサブキャリアのうち送信するサブキャリアに対応するＩＦＦＴポイントに対応するビット系列を配置し、変調器１１２４で所定の信号点にマッピングする。たとえば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどを使用することが可能であり、リンクアダプテーションに対応した変調多値数でマッピングを行う。
【００４６】
その後、高周波ユニットごとに、ＩＦＦＴ部１３０−１〜１３０−４が、ＩＦＦＴ処理を実行し、Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４で、それぞれ、ディジタル信号からアナログ信号に変換される。
【００４７】
Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４の出力は、ＩＦ発振器１３３からのＩＦ信号とミキサ１３４−１〜１３４−４と混合され、さらに、各周波数帯に対応する局部発振器１４０−１〜１４０−４の出力と、ミキサ１３６−１〜１３６−４で混合される。
【００４８】
無線通信システム１０００では、対象となる無線周波数(ＲＦ)は、たとえば、１７０ＭＨｚ〜１ＧＨｚであり、無線送受信機の装置構成上、通常はＲＦ周波数より低く設定する中間周波数（ＩＦ）を確保することが困難である。そこで、図１では、ＲＦより高いＩＦ周波数を使用する構成としている。なお、ＩＦを用いないダイレクトコンバージョン方式を採用してもよい。
【００４９】
機能ブロック１４２は、ＦＤＤを実装する場合は、ＦＤＤデュープレクサとしての機能を実行し、ＴＤＤを実装する場合は、ＴＤＤスイッチとしての機能を実行する機能ブロックである。
【００５０】
ブロック１４２からの信号は、アンテナ整合器１４４を介して、アンテナ１５０から送出される。アンテナ整合器１４４の構成については、後述する。
【００５１】
一方、受信側では、アンテナ２００で受信した信号は、アンテナ整合器２０１を介して機能ブロック２０２に伝達される。機能ブロック２０２は、ＦＤＤデュープレクサまたはＴＤＤスイッチとしての機能を実行した後、機能ブロック２０２の出力は、各周波数帯に対応する局部発振器２０４−１〜２０４−４の出力と、ミキサ２１０−１〜２１０−４で混合される。
【００５２】
さらに、ミキサ２１０−１〜２１０−４の出力は、ＩＦ発振器２１１からのＩＦ信号とミキサ２１２−１〜２１２−４と混合され、Ａ／Ｄ変換器２１４−１〜２１４−４でアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）されて、ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４において、ＩＦＦＴ処理の逆処理であるＦＦＴ処理が実行される。
【００５３】
ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４からのサブキャリアごとに分離された信号は、復調部２４０に与えられる。
【００５４】
復調部２４０は、復調器２４０２とサブキャリアデマッパ２３０とを含む。
【００５５】
復調器２４０２は、変調器１１２４の処理の逆処理である復調処理と軟判定値の生成の処理を実行する。
【００５６】
復調器２４０２からの信号に対して、サブキャリアデマッパ２３０は、サブキャリアマッパ１２０の逆処理により、対応するＦＦＴポイントのデータを抜き出す。さらに、２３０の軟判定系列に対して、チャネルデコーダ２５０は、デインターリーブ処理や誤り訂正復号処理を実行する。
【００５７】
なお、送信側の構成において、チャネルデコーダ１１０からＦＦＴ部１３０−１〜１３０−４までをベースバンド信号処理部１３１と呼び、ミキサ１３４−１〜１３４−４およびミキサ１３６−１〜１３６−４までをＲＦ部１３３と呼ぶことにする。
【００５８】
また、受信側の構成において、ミキサ２１０−１〜２１０−４およびミキサ２１２−１〜２１２−４までをＲＦ部２０６と呼び、ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４からチャネルデコーダ２５０までをベースバンド信号処理部２１８と呼ぶことにする。
【００５９】
つまり、ＲＦ部とは、高周波信号の処理を実行している機能部分であり、ベースバンド信号処理部とは、ベースバンド信号の処理を実行している部分であって、以下に説明するような構成上の変形例が想定される。
【００６０】
アップリンク側の構成も、基本的には、ダウンリンク側の構成と同様であるが、図１では、図示を簡略化している。
【００６１】
フィードバックチャネル変調エンコーダ２８０は、リンクアダプテーションなどの制御を行うために、受信側（たとえば、移動局装置）の受信状況を基地局側にフィードバックする制御信号を変調し、フィードバックチャネル復調デコーダ１８０は、このようなフィードバック制御信号を復調する。
（実施の形態１）
図２は、図１の構成において、受信側の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００６２】
図１における受信側の構成のみを抜き出して説明する場合、以下、無線通信装置２０００と呼ぶことにする。
【００６３】
なお、図２では、機能ブロック２０２については図示省略しており、４系統分を１つにまとめて記載している。
【００６４】
図２を参照して、アンテナ２００と結合するアンテナ整合器２０１は、アンテナ２００とＲＦ部２０６との間に設けられる可変容量回路２０１０と、可変容量回路２０１０のインピーダンスを制御するための周波数制御部２０１６とを含む。周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６からの既存無線システムの周波数利用状況の情報に基づいて、アンテナ２００の共振周波数を調整すべき対象となる対応周波数帯を記憶する周波数レンジ記憶部２０１８を含む。周波数制御部２０１６は、周波数レンジ記憶部２０１８に記憶された情報に基づいて、空き周波数帯に、アンテナ２００の共振周波数が相当するように、可変容量回路２０１０のインピーダンスを設定する。このようなインピーダンスの設定処理については、後ほど詳しく説明する。
【００６５】
なお、アンテナ整合器１４４の構成も、基本的には、アンテナ整合器２０１の構成と同様である。
【００６６】
また、図２では、周波数制御部２０１６は、可変容量回路２０１０の制御の専用の回路として記載しているが、このような構成に限定されるものではなく、たとえば、無線通信装置２０００の動作を全体として制御する制御部の一機能として、周波数制御部２０１６が実装されていてもよい。
【００６７】
図３は、受信側の無線通信装置２０００のより詳しい構成の一例を説明するための機能ブロック図である。
【００６８】
図３においては、図１に示した無線通信システムの構成のうち、受信側の構成を、特に、ベースバンド信号の処理に注目して、図２よりも、より詳しく示したものである。
【００６９】
また、たとえば、図３でも、図１の構成において、４系統に分かれていた構成を１つにまとめて示している。
【００７０】
なお、本実施の形態の無線通信装置２０００において、以下に説明するような軟判定値による復号を行う構成は、一例であって、別の復号方式を用いることも可能である。
【００７１】
図３を参照して、無線通信装置２０００は、アンテナ２００の共振周波数を可変とするためのアンテナ整合器２０１と、アンテナ２００で受信した信号の高周波信号処理を行うＲＦ部２０６と、ＲＦ部２０６からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１４とを含む。
【００７２】
ＦＦＴ部２２０は、ディジタル変換されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルＧＩを除去するＧＩ除去部２２０２と、ガードインターバルを除去したＯＦＤＭシンボルに対してＦＦＴ処理を行って、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換するＦＦＴ処理部２２０４とを含む。
【００７３】
チャネル推定部２４０１は、ＦＦＴ後の受信信号およびパイロット信号に基づいて、チャネル推定を行う。
【００７４】
復調部２４０は、復調器２４０２とサブキャリアデマッパ２３０とを含む。復調器２４０２は、ＦＦＴ処理部２２０４からの出力に対して、サブキャリアごとに、復調処理を行い、軟判定値を求める複数のデマッパを含む。各デマッパは、対応するサブキャリア信号についてデマッピングを行い、ビット軟判定値を生成する。デマッパは、チャネル推定部２４０１の推定結果に基づき、各サブキャリアのビットの軟判定値を出力する。
【００７５】
周波数利用状況取得部２４０６は、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報および既存無線システムで使用している周波数に該当するサブキャリア情報を取得する。ここでは、このような「サブキャリア情報」については、たとえば、コグニティブパイロットチャネルもしくはコグニティブ制御チャネルを復号することで該当する情報を取得する。ここで、コグニティブ・パイロット・チャネル（ＣＰＣ：Cognitive Pilot Channel）は、一定の地域における特定部分の帯域の周波数利用情報を伝送するチャネルである。ＣＰＣは、その特定の帯域に置かれる場合もあれば、その帯域外にある国際的に決められた周波数帯に置かれる場合もある。ＣＰＣについては、たとえば、以下の文献に開示がある。
【００７６】
文献：ITU-R M.2225 : Introduction to Cognitive Radio Systems in the Land Mobile Service  (4.1.1.2節)
サブキャリアデマッパ２３０は、使用サブキャリア抽出部２４０４を含む。
【００７７】
使用サブキャリア抽出部２４０４は、デマッパから出力された復調後の軟判定値のうち、周波数利用状況取得部２４０６から取得したＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリアに該当する復調後の信号に対する軟判定値のみを抽出する。
【００７８】
なお、デマッパとしては、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリアに対応するもののみが動作する構成としてもよい。
【００７９】
チャネルデコーダ２５０は、使用サブキャリア抽出部２４０４から出力されるビット信号に対してインターリーブの逆処理であるデインタリーブ処理を行うデインターリーバ２５０２と、デインターリーブ後の信号と軟判定値とを入力として受け硬判定復号ビットを出力する誤り訂正復号器２５０４と、ＣＲＣ（cyclic redundancy check）符号についての復号を行い誤り検出を行うＣＲＣ復号器２５０６とを含む。
（可変容量回路２０１０の制御）
以下では、さらに、可変容量回路２０１０の構成および周波数制御部２０１６の制御について、説明する。
【００８０】
図４は、可変容量回路２０１０の構成と周波数レンジ記憶部２０１８に記憶される情報の例を示す図である。
【００８１】
図４（ａ）に示すように、可変容量回路２０１０は、アンテナ側からＲＦ部方向に直列に設けられる可変容量Ｃ１およびインダクタ２０１２と、可変容量Ｃ１およびインダクタ２０１２の一方端との接合ノードｎ１１とグランドとの間に設けられる可変容量Ｃ２と、インダクタ２０１２の他方端グランドとの間に設けられるインダクタ２０１４とを含む。
【００８２】
なお、可変容量回路２０１０の構成は、図４（ａ）のように容量を可変とする場合に限られず、アンテナのインピーダンスを変換できるものであれば、他の構成を用いてもよい。
【００８３】
すなわち、可変容量回路２０１０は、シリーズ接続およびシャント接続されたキャパシタの容量値（Ｃ１，Ｃ２）を周波数制御部２０１６からの制御情報に合わせて、スイッチで切り替えてアンテナの共振周波数を変化させることができる。
【００８４】
周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６から取得する空き周波数情報に応じて、アンテナで対応する周波数帯を決定し、可変容量回路２０１０の各容量値を制御する。図４（ｂ）に示すように、対応周波数帯と可変容量回路の容量値（制御ビット）の対応関係は事前に周波数レンジ記憶部２０１８にテーブルとして記憶されている。
【００８５】
図４（ａ）の可変容量回路２０１０の構成では、可変容量Ｃ１，Ｃ２で、それぞれ４種類の容量値を切り替えて使用でき、図４（ｂ）のテーブルでは、その組み合わせ１６パターン（Ｆ１〜Ｆ１６）それぞれに対して対応周波数帯が記憶されている場合を例示している。
【００８６】
なお、図４（ｂ）の各周波数帯は一部重複するように設定されても良い。
【００８７】
図５は、対応周波数帯Ｆiとサブキャリアの関係を示す図である。
【００８８】
図５では、可変容量回路の容量値の可能な組合せをＭとして、対応周波数帯Ｆi（ｉ＝１〜Ｍ）と、これに対応するサブキャリアおよび既存無線システムの使用周波数帯域とを図示している。
【００８９】
周波数制御部２０１６は、以下に説明するように、「周波数利用状況取得部から得られる情報に基づいて、対応周波数帯の中に使用可能なサブキャリアが最も多く含まれる可変容量回路の容量値を選択する」との選択基準に基づいて、対応周波数帯Ｆiを選択し、このような周波数帯Ｆｉとなるように、可変容量回路の各容量値を設定する。
【００９０】
図６は、周波数制御部２０１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【００９１】
図６を参照して、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６から使用可能なサブキャリア情報の取得し（Ｓ１００）、処理に使用する変数ｍ，Ｎ（ｍ）を以下のように初期化する（Ｓ１０２）。
【００９２】
【数１】
2015186181.tif 000003
ここで、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）は、対応周波数帯Ｆiを特定するための変数であり、Ｎ（ｍ）は、対応周波数帯Ｆmで使用可能なサブキャリアの数である。また、Ｍは、上述のとおり、可変容量回路の容量値の可能な組合せの数を示す。
【００９３】
続いて、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６からの情報に基づいて、周波数帯域Ｆmに含まれる使用可能な（既存無線システムの使用周波数帯域に該当しない）サブキャリア数Ｎ（ｍ）をカウントする（Ｓ１０４）。
【００９４】
変数ｍがＭよりも小さいならば（Ｓ１０６でＮｏ）、ｍの値を１だけインクリメントして、処理は、ステップＳ１０４に復帰する。
【００９５】
一方、変数ｍがＭ以上であるならば（Ｓ１０６でＹｅｓ）、周波数制御部２０１６は、Ｎ（ｍ）が最大となる変数ｍの値であるｍティルダ（以下、ｍの頭部に〜が付された記号を「ｍティルダ」と呼ぶ）を、以下の式に従い、抽出する（Ｓ１１０）。
【００９６】
【数２】
2015186181.tif 000004
以上の処理により、周波数制御部２０１６は、可変容量回路２０１０の各容量値を、ｍティルダに対応する周波数帯となるように制御する（Ｓ１１２）。
【００９７】
このような構成とすることで、チューナブルアンテナにより、アンテナの共振周波数を対応周波数帯に可変とすることで、対応する無線装置の小型化を実現しつつ、ＮＣ−ＯＦＤＭ方式のような複数の離散的な周波数帯域を切り替えて使うシステムにおいて使用可能な帯域幅を確保することができる。
（実施の形態２）
実施の形態１では、既存無線システムの存在を前提として「対応周波数帯の中に使用可能なサブキャリアが最も多く含まれる可変容量回路の容量値を選択する」構成について説明した。
【００９８】
実施の形態２では、このような実施の形態１の対応周波数帯の選択において、さらに、既存システムから受ける被干渉影響を加味して対応周波数を選択する無線通信装置について説明する。
【００９９】
すなわち、実施の形態２の無線通信装置は、通信に先立って対応周波数帯における受信電力を取得し、既存システムから受ける被干渉影響を加味して対応周波数を選択することで、周波数制御を行う構成である。
【０１００】
図７は、実施の形態２の無線通信装置２０００´の構成を説明するための概略ブロック図である。図７は、実施の形態１の図２との対比で、実施の形態２の構成を説明するものである。
【０１０１】
したがって、以下では、図２の構成と異なる点を説明し、共通な部分には、共通な符号を付すことで説明は繰り返さない。
【０１０２】
図７を参照して、無線通信装置２０００´は、図２の構成に加えて、通信に先立って、チューナブルアンテナのカバーする周波数領域において、各対応周波数帯における受信電力を取得するための受信信号電力取得部２４０７をさらに備える。また、周波数制御部２０１６は、周波数レンジ記憶部２０１８に加えて、受信信号電力取得部２４０７によって取得された受信電力に応じて決定される被干渉補正値を対応周波数帯ごとに格納するための被干渉補正値記憶部２０１７を含む。
【０１０３】
受信信号電力取得部２４０７は、特に限定されないが、たとえば、通信の開始に先立って、図５に示されるように、周波数制御部２０１６により、順次、周波数帯Ｆ1〜ＦMを切り替えながら、各対応周波数帯での受信電力を計測する。
【０１０４】
図８は、受信電力と被干渉補正値との対応関係を示すテーブルの例を示す図である。
【０１０５】
なお、このようなテーブル自身も、被干渉補正値記憶部２０１７に、予め記憶されているものとする。
【０１０６】
ここで、被干渉補正値は、受信電力の増加とともに増大する非負の整数であるものとする。
【０１０７】
図９は、実施の形態２の周波数制御部２０１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１０８】
図９を参照して、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６から使用可能なサブキャリア情報の取得し（Ｓ２００）、処理に使用する変数ｍ，Ｎ（ｍ）、Ｋ（ｍ）を以下のように初期化する（Ｓ２０２）。
【０１０９】
【数３】
2015186181.tif 000005
ここで、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）は、対応周波数帯Ｆiを特定するための変数であり、Ｎ（ｍ）は、対応周波数帯Ｆmで使用可能なサブキャリアの数であり、Ｋ（ｍ）は、対応周波数帯Ｆmの被干渉補正値である。また、Ｍは、上述のとおり、可変容量回路の容量値の可能な組合せの数を示す。
【０１１０】
続いて、周波数制御部２０１６は、可変容量回路２０１０における各容量値を対応周波数帯Ｆmに対応する容量値に設定する（Ｓ２０４）。
【０１１１】
受信信号電力取得部２４０７が、設定された対応周波数帯Ｆmの受信電力を、たとえば、受信信号の複素振幅値の2乗の平均値等に基づいて取得し、周波数制御部２０１６は、被干渉補正値記憶部２０１７に格納されたテーブルに基づいて、受信電力に対応する補正値Ｋ（ｍ）を取得する（Ｓ２０６）。  
続いて、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６からの情報に基づいて、周波数帯域Ｆmに含まれる使用可能な（既存無線システムの使用周波数帯域に該当しない）サブキャリア数Ｎ（ｍ）をカウントする（Ｓ２０８）。
【０１１２】
変数ｍがＭよりも小さいならば（Ｓ２１０でＮｏ）、ｍの値を１だけインクリメントして、処理は、ステップＳ２０４に復帰する。
【０１１３】
一方、変数ｍがＭ以上であるならば（Ｓ２１０でＹｅｓ）、周波数制御部２０１６は、評価量（Ｎ（ｍ）−Ｋ（ｍ））が最大となる変数ｍの値であるｍティルダを、以下の式に従い、抽出する（Ｓ２１４）。
【０１１４】
【数４】
2015186181.tif 000006
以上の処理により、周波数制御部２０１６は、可変容量回路２０１０の各容量値を、ｍティルダに対応する周波数帯となるように設定して固定する（Ｓ２１６）。
【０１１５】
このような構成とすることでも、チューナブルアンテナにより、アンテナの共振周波数を対応周波数帯に可変とすることで、ＮＣ−ＯＦＤＭ方式のような離散的な複数の周波数帯域を切り替えて使うシステムに対応する無線装置の小型化を実現することができる。しかも、既存システムからの受信電力がより小さい領域のサブキャリアを優先的に選択して通信するので、通信品質をより高く維持することが可能である。
（実施の形態３）
実施の形態１および実施の形態２では、基本的にチューナブルアンテナが１本の構成について説明した。
【０１１６】
実施の形態３では、チューナブルアンテナが複数本である場合の構成について説明する。なお、以下では、複数本の例として、チューナブルアンテナが２本の場合について説明するが、チューナブルアンテナの本数は、より多くても構わない。
【０１１７】
図１０は、実施の形態３の無線通信システムにおいて送信側の構成である無線通信装置３０００の構成を説明する機能ブロック図である。
【０１１８】
実施の形態３の無線通信システムの特徴を簡単にまとめれば、以下のとおりである：
ｉ）無線通信装置には、複数のアンテナが設けられ、各アンテナに接続された可変容量回路の容量値を切り替えることにより対応する周波数帯域を変更する。
【０１１９】
ｉｉ）一般的には、設定される周波数レンジが各アンテナで異なりつつ、一部重複している。
【０１２０】
ｉｉｉ）周波数制御部は、周波数利用状況取得部で取得する、使用可能なサブキャリア情報に応じて、各アンテナに接続される可変容量回路の容量値を同時に制御する。
【０１２１】
ｉｖ）ベースバンド信号処理部は、周波数制御部で容量値を選択した結果、各アンテナが対応する周波数帯が重複する帯域に対応するサブキャリアではＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）伝送に対応した送受信処理を行い、重複しないサブキャリアではＳＩＳＯ（single input and single output）伝送に対応した送受信処理を行う。
【０１２２】
図１０を参照して、ベースバンド信号処理部１３１は、チャネルエンコーダ１１０と、サブキャリアデマッパ１２０と、変調器１１２４と、を含む。
【０１２３】
チャネルエンコーダ１１０は、実施の形態１で説明したとおり、Turbo符号等の誤り訂正符号化、およびインターリーブ等の処理を実行する。
【０１２４】
周波数利用状況取得部１４０６は、実施の形態１と同様にして、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報および既存無線システムで使用している周波数に該当するサブキャリア情報を取得する。
【０１２５】
サブキャリアマッパ１２０は、周波数利用状況取得部１４０６からの情報に基づいて、送信シンボルを、各アンテナが対応する周波数帯が重複する帯域に対応するサブキャリアと重複しないサブキャリアとに配分する。
【０１２６】
変調器１１２４は、各アンテナが対応する周波数帯が重複する帯域に対応するサブキャリアに対する変調を行うＭＩＭＯ変調部１１２４．１と、周波数帯が重複しない帯域に対応するサブキャリアに対する変調を行うＳＩＳＯ変調部１１２４．２とを含む。ＭＩＭＯ変調部１１２４．１とＳＩＳＯ変調部１１２４．２とでは、変調方式（たとえば、多値数など）を独立に設定してもよい。
【０１２７】
ベースバンド信号処理部１３１は、さらに、ＭＩＭＯ変調部１１２４．１からの出力に対して、ＭＩＭＯ通信方式のためにウェイト行列の乗算処理を実行するための重み付け処理部１２４と、重み付け処理部１２４からの信号に対して、ＩＦＦＴ処理を実行するためのＩＦＦＴ部１３０．１およびＩＦＦＴ部１３０．２を含む。なお、ＭＩＭＯ通信における重み付けについては、周知な方法により実行することが可能であるので、説明を省略する。例えば、ＬＴＥでは指定されたプリコーディング行列により変調信号をウェイト合成する処理に相当する。
【０１２８】
ＳＩＳＯ変調部１１２４．２からの変調信号は、たとえば、ＩＦＦＴ部１３０．１およびＩＦＦＴ部１３０．２のいずれか一方に与えられる。ＳＩＳＯ変調部１１２４．２からの変調信号をどちらに与えるかは、受信状況に応じて、切り替える構成であってもよい。
【０１２９】
ＩＦＦＴ部１３０．１の出力は、Ｄ／Ａ変換器１３２．１およびＲＦ部１３３．１を経て可変容量回路１４１０．１に与えられ、ＩＦＦＴ部１３０．２の出力は、Ｄ／Ａ変換器１３２．２およびＲＦ部１３３．２を経て可変容量回路１４１０．２に与えられる。
【０１３０】
周波数制御部１４１６は、周波数利用状況取得部１４０６からの情報と周波数レンジ記憶部１４１８に格納されたテーブルとに基づいて、後に説明するようにして、可変容量回路１４１０．１および可変容量回路１４１０．２のインピーダンスを設定する。
【０１３１】
アンテナ１５０．１およびアンテナ１５０．２は、それぞれ、可変容量回路１４１０．１および可変容量回路１４１０．２からの信号を送出する。
【０１３２】
図１１は、実施の形態３の無線通信システムにおいて受信の構成である無線通信装置２００２の構成を説明する機能ブロック図である。
【０１３３】
図１１を参照して、無線通信装置２００２は、信号を受信するための２本のアンテナ２００．１およびアンテナ２００．１を備えており、アンテナ２００．１およびアンテナ２００．２からの信号は、それぞれ、可変容量回路２０１０．１および可変容量回路２０１０．２に与えられる。
【０１３４】
周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２０１６からの情報と周波数レンジ記憶部２０１８に格納されたテーブルとに基づいて、周波数制御部１４１６と同様にして、可変容量回路２０１０．１および可変容量回路２０１０．２のインピーダンスを設定する。
【０１３５】
なお、受信側において、周波数利用状況取得部２４０６は、周波数利用状況取得部１４０６と同様にして、周波数の利用状況に関する情報を取得することとしてもよいし、あるいは、たとえば、送信側から制御チャネルを介して送信される制御情報に基づいて、現在、通信に使用されているサブキャリアに関する情報を取得する構成とすることができる。以下では、周波数利用状況取得部２４０６は、送信側から制御チャネルにより情報を取得するものとして説明する。
【０１３６】
可変容量回路２０１０．１からの信号は、ＲＦ部２０６．１およびＡ／Ｄ変換器２１４．１を介して、ＦＦＴ部２２０．２に与えられ、可変容量回路２０１０．２からの信号は、ＲＦ部２０６．２およびＡ／Ｄ変換器２１４．２を介して、ＦＦＴ部２２０．２に与えられる。
【０１３７】
ベースバンド信号処理部２１８は、Ａ／Ｄ変換器２１４．１およびＡ／Ｄ変換器２１４．２からの信号に対して、それぞれＦＦＴ処理を実行するためのＦＦＴ部２２０．１およびＦＦＴ部２２０．２と、ＦＦＴ部２２０．１からの信号に対して、ＭＩＭＯ通信方式のためにウェイト行列の乗算処理を実行するための重み付け処理部２２４とを含む。
【０１３８】
復調器２４０２は、重み付け処理部１２４からの信号に対して、復調処理を行うためのＭＩＭＯ復調部２４０２．１と、ＦＦＴ部２２０．１または２２０．２のうちの所定の一方からの信号に対して復調処理を行うためのＳＩＳＯ復調部２４０２．２とを含む。ＭＩＭＯ復調部１１２４．１とＳＩＳＯ復調部１１２４．２とでは、上述のとおり、処理対象となる信号の変調方式（たとえば、多値数など）が独立に設定されていてもよい。この場合は、設定された変調方式についての情報が、送信側から受信側に制御チャネルを介して通知されるものとする。
【０１３９】
サブキャリアデマッパ２３０は、周波数利用状況取得部２４０６からの情報に基づいて、受信したサブキャリアを、各アンテナが対応する周波数帯が重複する帯域であってＭＩＭＯ通信をしている帯域に対応するサブキャリアと、重複しない帯域であってＳＩＳＯ通信をしているサブキャリアとに分ける。
【０１４０】
チャネルデコーダ２５０は、デインターリーブ処理や誤り訂正復号処理を実行する。
【０１４１】
なお、以上の説明では、受信側の周波数利用状況取得部２４０６は、送信側から制御チャネルにより使用されるサブキャリアの情報およびサブキャリアの通信方式（ＭＩＭＯであるかＳＩＳＯであるか）を取得するものとし、変調方式に関する情報も、送信側から制御チャネルで受信側に送信されるものとして説明した。ただし、たとえば、受信側の周波数利用状況取得部２４０６が、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報および既存無線システムで使用している周波数に該当するサブキャリア情報を取得し、送信側の周波数利用状況取得部１４０６は、受信側から制御チャネルを介して送信される制御情報に基づいて、現在、通信に使用されているサブキャリアや通信方式に関する情報を取得するとともに、変調方式に関する情報も、受信側から制御チャネルで送信側に通知される構成としてもよい。
【０１４２】
なお、図１０および図１１では、送信側および受信側を別々の無線通信装置として記載したが、これらは、１つの無線通信装置に送信処理および受信処理を実行するための構成として、１つの無線通信装置に搭載される構成であってもよい。
【０１４３】
図１２は、各アンテナがカバーする周波数レンジと使用される空き周波数帯のサブキャリアの関係を示す概念図である。
【０１４４】
図１２を参照して、アンテナ２００．１は低周波側の周波数レンジを動作周波数帯としてカバーし、アンテナ２００．２は高周波側の周波数レンジを動作周波数帯としてカバーし、両者の周波数レンジには、重なりがあるものとする。
【０１４５】
アンテナ２００．１とアンテナ２００．２との動作周波数帯の重複した領域であって既存無線システムの空き周波数帯に対応するサブキャリアでは、本実施の形態の無線通信システムは、ＭＩＭＯ通信を行う。アンテナ２００．１の動作周波数帯とアンテナ２００．２の動作周波数帯とが重複していない既存無線システムの空き周波数帯に対応するサブキャリアでは、本実施の形態の無線通信システムは、ＳＩＳＯ通信を行う。
【０１４６】
図１３は、図１０の周波数レンジ記憶部１４１８に格納される情報の例を示す図である。図１１の周波数レンジ記憶部２０１８にも同様の情報が格納されているものとする。
【０１４７】
また、本実施の形態の可変容量回路１４１０．１，１４１０．２，２０１０．１および２０１０．２の構成も、図４（ａ）に示したものと、基本的は、同様であるものとする。
【０１４８】
周波数制御部１４１６は、周波数利用状況取得部１４０６から取得する空き周波数情報に応じて、アンテナで対応する周波数帯を決定し、可変容量回路１４１０．１および１４１０．２の各容量値を制御する。図１３に示すように、対応周波数帯と可変容量回路１４１０．１および１４１０．２の容量値（制御ビット）の対応関係は事前に周波数レンジ記憶部１４１８にテーブルとして記憶されている。
【０１４９】
なお、送信側と受信側とで制御ビットとアンテナの対応周波数帯とは、同一の対応関係を有するようにアンテナおよび容量可変回路の特性が設定されていることが望ましい。
【０１５０】
図１４は、送信側の周波数制御部１４１６の動作を説明するためのフローチャートである。ここでは、一例として、送信側において、使用するサブキャリアおよびサブキャリアのＭＩＭＯ通信とするかＳＩＳＯ通信とするかの通信方式を決定するものとする。
【０１５１】
図１４を参照して、周波数制御部１４１６は、周波数利用状況取得部から使用可能なサブキャリア情報を取得し（Ｓ３００）、可変容量回路に対する処理に使用する変数ｍ1，Ｎ1（ｍ1）を以下のように初期化する（Ｓ３０２）。
【０１５２】
【数５】
2015186181.tif 000007
ここで、ｍ1（１≦ｍ1≦Ｍ1）は、アンテナ１５０．１の対応周波数帯Ｆiを特定するための変数であり、Ｎ1（ｍ1）は、対応周波数帯Ｆmで使用可能なサブキャリアの数である。また、Ｍ1は、可変容量回路の容量値の可能な組合せの数を示す。
【０１５３】
続いて、周波数制御部１４１６は、周波数利用状況取得部１４０６からの情報に基づいて、周波数帯域Ｆm1に含まれる使用可能な（既存無線システムの使用周波数帯域に該当しない）サブキャリア数Ｎ1（ｍ1）をカウントする（Ｓ３０４）。
【０１５４】
一方、周波数制御部１４１６は、可変容量回路１４１０．２に対する処理に使用する変数ｍ2，Ｎ2（ｍ2）を以下のように初期化する（Ｓ３０６）。
【０１５５】
【数６】
2015186181.tif 000008
ｍ2（１≦ｍ2≦Ｍ2）は、アンテナ１５０．２の対応周波数帯Ｆ´m2を特定するための変数であり、Ｎ2（ｍ2）は、対応周波数帯Ｆ´m2で使用可能なサブキャリアの数である。また、Ｍ2は、可変容量回路の容量値の可能な組合せの数を示す。
【０１５６】
続いて、周波数制御部１４１６は、周波数利用状況取得部１４０６からの情報に基づいて、周波数帯Ｆ´m2に含まれる使用可能な（既存無線システムの使用周波数帯域に該当しない）サブキャリア数Ｎ2（ｍ2）をカウントする（Ｓ３０８）。
【０１５７】
周波数制御部１４１６は、各アンテナ間で重複するサブキャリアを抽出し（Ｓ３１０）、以下の数式に従って、評価量Ｇ（ｍ1、ｍ2）を算出する（Ｓ４１２）。
【０１５８】
【数７】
2015186181.tif 000009
次に、周波数制御部１４１６は、変数ｍ2がＭ2よりも小さいならば（Ｓ３１４でＮｏ）、ｍ2の値を１だけインクリメントして（Ｓ３１６）、処理をステップＳ３０８に復帰させ、変数ｍ2がＭ2以上であるならば（Ｓ３１４でＹｅｓ）、処理をステップＳ３１８に進める。
【０１５９】
さらに、周波数制御部１４１６は、変数ｍ1がＭ1よりも小さいならば（Ｓ３１８でＮｏ）、ｍ1の値を１だけインクリメントして（Ｓ３２０）、処理をステップＳ３０４に復帰させる。
【０１６０】
一方、変数ｍ1がＭ1以上であるならば（Ｓ３１８でＹｅｓ）、周波数制御部１４１６は、評価量Ｇ（ｍ1，ｍ2）が最大となる変数ｍ1の値であるｍ1ティルダおよび変数ｍ2の値であるｍ2ティルダを、以下の式に従い、抽出する（Ｓ３２２）。
【０１６１】
【数８】
2015186181.tif 000010
なお、上述の処理において各アンテナでの評価量を最大にする変数ｍ1、変数ｍ2が複数存在する場合は、周波数資源を有効活用する観点から、周波数利用効率の高いＭＩＭＯによる多重サブキャリア数が最も多くなるように、変数ｍ1ティルダ、変数ｍ2ティルダを選択する（Ｓ３２４）。
【０１６２】
以上の処理により、周波数制御部１４１６は、可変容量回路１４１０．１の各容量値を、ｍ1ティルダに対応する周波数帯となるように制御し、可変容量回路１４１０．２の各容量値を、ｍ2ティルダに対応する周波数帯となるように制御する（Ｓ３２６）。
【０１６３】
このようにして設定されたアンテナ２００．１と２００．２の動作周波数帯に重なりがある場合、図１２に示した通り、周波数制御部２０１６は、重なりのある周波数帯では、サブキャリアデマッパ２３０に対して、該当するサブキャリアについてはＭＩＭＯ通信を行い、重なっていない周波数帯では、ＳＩＳＯ通信を行うように指示を出す。
【０１６４】
なお、受信側の周波数制御部２０１６は、送信側からの制御チャネルを介して通知される情報に基づいて、ＭＩＭＯ通信されるサブキャリアについては、２つのアンテナの動作周波数帯が重なるように、また、ＳＩＳＯ通信されるサブキャリアについては、少なくとも１つのアンテナの動作周波数帯に入るように、容量可変回路２０１０．１および２０１０．２の各容量値を設定するものとする。また、周波数制御部２０１６は、ＭＩＭＯ通信するサブキャリアとＳＩＳＯ通信するサブキャリアとを、サブキャリアデマッパ２３０に通知する。
【０１６５】
このような構成とすることで、チューナブルアンテナにより、アンテナの共振周波数を対応周波数帯に可変とすることで、ＮＣ−ＯＦＤＭ方式のような離散的な複数の周波数帯域を切り替えて使うシステムに対応する無線装置の小型化を実現することができる。
【０１６６】
また、このような構成で、一部のサブキャリアについてＭＩＭＯ伝送を可能とする構成としたので、複数の送受信アンテナを用いて周波数帯域を広げずに高速伝送を実現することが可能である。
（実施の形態４）
実施の形態３では、チューナブルアンテナが複数本であり、複数本のアンテナの動作周波数帯が重なる領域であって、既存無線システムの空き周波数に相当するサブキャリアについては、ＭＩＭＯ通信をする構成について説明した。
【０１６７】
ただし、ＭＩＭＯ伝送を行う場合でも、理想的に想定されるような同一周波数に対応するアンテナ数倍のスループットを得ることは、一般には困難であり、劣化量は周波数に依存する。すなわち、アンテナ間距離が同一の条件下では、低い周波数帯であるほど、アンテナ間相関が高くなるのと同時に素子間結合による放射効率劣化等が生じ、特性が劣化しやすい。
【０１６８】
そこで、実施の形態４では、実施の形態３の構成を修正し、ＭＩＭＯ劣化補正係数テーブルから各アンテナの対応周波数帯が重複するサブキャリア位置に応じた補正係数を導入した評価量を用いて、各アンテナの周波数を制御することにより、適切な制御を行う構成について説明する。
【０１６９】
図１５は、実施の形態４の無線通信システムにおいて送信の構成である無線通信装置２００２´の構成を説明する機能ブロック図である。図１５は、実施の形態３の図１１に対応する。
【０１７０】
したがって、以下で説明する実施の形態４の無線通信装置２００２´では、受信側の周波数利用状況取得部２４０６が、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報および既存無線システムで使用している周波数に該当するサブキャリア情報を取得し、送信側の周波数利用状況取得部１４０６（図示せず）は、受信側から制御チャネルを介して送信される制御情報に基づいて、現在、通信に使用されているサブキャリアや通信方式に関する情報を取得するとともに、変調方式に関する情報も、受信側から制御チャネルで送信側に通知される構成であるものとして説明する。ただし、実施の形態３と同様にして、受信側と送信側の役割を入れ代えた構成であってもよい。
【０１７１】
受信側の周波数制御部２０１６は、後に説明する手順にしたがって、容量可変回路２０１０．１および２０１０．２の各容量値を設定するものとし、２つのアンテナの動作周波数帯が重なる場合は、その重なった動作周波数帯のサブキャリアではＭＩＭＯ通信をし、また、動作周波数帯が重ならないサブキャリアでは、ＳＩＳＯ通信をするように、ＭＩＭＯ通信するサブキャリアとＳＩＳＯ通信するサブキャリアとを、サブキャリアデマッパ２３０に通知する。
【０１７２】
図１５を参照して、無線通信装置２００２´が、無線通信装置２００２の構成と異なる点は、周波数制御部２０１６において、後に詳しく説明するような、ＭＩＭＯ劣化補正係数記憶部２０１９が設けられ、各アンテナに対応した可変容量回路の容量の設定値を、ＭＩＭＯ劣化補正係数で補正した評価量に基づいて算出する構成としたことである。その他の点は、図１１において説明した無線通信装置２００２の構成と同様であるので、同一部分には、同一符号を付して、説明は繰り返さない。
【０１７３】
図１６は、ＭＩＭＯ劣化補正係数記憶部２０１９に格納される補正係数テーブルを示す図である。
【０１７４】
図１６に示すように、周波数帯Ｆ”Qの周波数が低くなるほど、補正係数αqの値が小さくなるように、予め実験等により取得された値が、テーブルとして格納される。
【０１７５】
以下では、説明の簡単のために、一例として、同一の制御ビットに対応する２つのアンテナの対応周波数帯は、同一となるように設定されているものとし、その各共通な周波数帯についての補正係数αqの値が、図１６のテーブルのように設定されているものとする。したがって、以下では、Ｍ1＝Ｍ2＝Ｑ（＝１６）であるものとして説明する。ただし、全体としてカバーする周波数の範囲が共通となるのであれば、このような場合には、限定されない。
【０１７６】
図１７は、実施の形態４の周波数制御部２０１６の動作を説明するためのフローチャートである。
【０１７７】
図１７を参照して、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６から使用可能なサブキャリア情報を取得し（Ｓ４００）、可変容量回路２０１０．１に対する処理に使用する変数ｍ1，Ｎ1（ｍ1）を以下のように初期化する（Ｓ４０２）。
【０１７８】
【数９】
2015186181.tif 000011
ここで、ｍ1（１≦ｍ1≦Ｍ1）は、アンテナ２００．１の対応周波数帯Ｆm1を特定するための変数であり、Ｎ1（ｍ1）は、対応周波数帯Ｆm1で使用可能なサブキャリアの数である。また、Ｍ1は、可変容量回路の容量値の可能な組合せの数を示す。
【０１７９】
続いて、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部２４０６からの情報に基づいて、周波数帯域Ｆm1に含まれる使用可能な（既存無線システムの使用周波数帯域に該当しない）サブキャリア数Ｎ1（ｍ1）をカウントする（Ｓ４０４）。
【０１８０】
一方、周波数制御部２０１６は、可変容量回路２０１０．２に対する処理に使用する変数ｍ2，Ｎ2（ｍ2）を以下のように初期化する（Ｓ４０６）。
【０１８１】
【数１０】
2015186181.tif 000012
ｍ2（１≦ｍ2≦Ｍ2）は、アンテナ２００．２の対応周波数帯Ｆ´m2を特定するための変数であり、Ｎ2（ｍ2）は、対応周波数帯Ｆ´m2で使用可能なサブキャリアの数である。また、Ｍ2は、可変容量回路の容量値の可能な組合せの数を示す。
【０１８２】
続いて、周波数制御部２０１６は、周波数利用状況取得部１４０６からの情報に基づいて、周波数帯Ｆ´m2に含まれる使用可能な（既存無線システムの使用周波数帯域に該当しない）サブキャリア数Ｎ2（ｍ2）をカウントする（Ｓ４０８）。
【０１８３】
周波数制御部１４１６は、各アンテナ間で重複するサブキャリアを抽出し（Ｓ４１０）、以下の数式に従って、評価量Ｇ（ｍ1、ｍ2）を算出する（Ｓ４１２）。
【０１８４】
【数１１】
2015186181.tif 000013
次に、周波数制御部２０１６は、変数ｍ2がＭ2よりも小さいならば（Ｓ４１４でＮｏ）、ｍ2の値を１だけインクリメントして（Ｓ４１６）、処理をステップＳ４０８に復帰させ、変数ｍ2がＭ2以上であるならば（Ｓ４１４でＹｅｓ）、処理をステップＳ４１８に進める。
【０１８５】
さらに、周波数制御部２０１６は、変数ｍ1がＭ1よりも小さいならば（Ｓ４１８でＮｏ）、ｍ1の値を１だけインクリメントして（Ｓ４２０）、処理をステップＳ４０４に復帰させる。
【０１８６】
一方、変数ｍ1がＭ1以上であるならば（Ｓ４１８でＹｅｓ）、周波数制御部２０１６は、評価量Ｇ（ｍ1，ｍ2）が最大となる変数ｍ1の値であるｍ1ティルダおよび変数ｍ2の値であるｍ2ティルダを、以下の式に従い、抽出する（Ｓ４２２）。
【０１８７】
【数１２】
2015186181.tif 000014
以上の処理により、周波数制御部２０１６は、可変容量回路２０１０．１の各容量値を、ｍ1ティルダに対応する周波数帯となるように制御し、可変容量回路２０１０．２の各容量値を、ｍ2ティルダに対応する周波数帯となるように制御する（Ｓ４２４）。
【０１８８】
このようにして設定されたアンテナ２００．１と２００．２の動作周波数帯に重なりがある場合、図１２に示した通り、周波数制御部２０１６は、重なりのある周波数帯では、サブキャリアデマッパ２３０に対して、該当するサブキャリアについてはＭＩＭＯ通信を行い、重なっていない周波数帯では、ＳＩＳＯ通信を行うように指示を出す。
【０１８９】
なお、送信側の周波数制御部１４１６は、受信側からの制御チャネルを介して通知される情報に基づいて、ＭＩＭＯ通信されるサブキャリアについては、２つのアンテナの動作周波数帯が重なるように、また、ＳＩＳＯ通信されるサブキャリアについては、少なくとも１つのアンテナの動作周波数帯に入るように、容量可変回路１４１０．１および１４１０．２の各容量値を設定するものとする。また、周波数制御部１４１６は、ＭＩＭＯ通信するサブキャリアとＳＩＳＯ通信するサブキャリアとを、サブキャリアマッパ１２０に指示する。
【０１９０】
このような構成とすることで、チューナブルアンテナにより、アンテナの共振周波数を対応周波数帯に可変とすることで、ＮＣ−ＯＦＤＭ方式のような複数の周波数帯域を切り替えて使うシステムに対応する無線装置の小型化を実現することができる。
【０１９１】
また、このような構成で、一部のサブキャリアについてＭＩＭＯ伝送を可能とする構成としたので、複数の送受信アンテナを用いて周波数帯域を広げずに高速伝送を実現することが可能である。
【０１９２】
以上のような構成により、離散ＯＦＤＭ伝送に対応する無線通信装置に備えられるチューナブルアンテナを、適切に制御し、伝送特性を改善することができる。
【０１９３】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９４】
１１０  チャネルエンコーダ、１１２  変調部、１２０  サブキャリアマッパ、１３０−１〜１３０−４  ＩＦＦＴ部、１３２‐１〜１３２−４  Ｄ／Ａ変換器、１３３，２１１  ＩＦ発振器、１３４−１〜１３４−４，１３６−１〜１３６−４，２１０−１〜２１０−４，２１２−１〜２１２−４  ミキサ、１４０−１〜１４０−４，２０４−１〜２０４−４  局部発振器、１５０，２００  アンテナ、１８０  フィードバックチャネル復調デコーダ、２１４−１〜２１４−４  Ａ／Ｄ変換器、２２０−１〜２２０−４  ＦＦＴ部、２３０  サブキャリアデマッパ、２４０  復調部、２５０  チャネルデコーダ、２８０  フィードバックチャネル変調エンコーダ、１０００  無線通信システム、２０００，２０００２，２００２´，３０００  無線通信装置。
【図１】
2015186181.tif 000015
【図２】
2015186181.tif 000016
【図３】
2015186181.tif 000017
【図４】
2015186181.tif 000018
【図６】
2015186181.tif 000019
【図７】
2015186181.tif 000020
【図８】
2015186181.tif 000021
【図９】
2015186181.tif 000022
【図１０】
2015186181.tif 000023
【図１１】
2015186181.tif 000024
【図１３】
2015186181.tif 000025
【図１４】
2015186181.tif 000026
【図１５】
2015186181.tif 000027
【図１６】
2015186181.tif 000028
【図１７】
2015186181.tif 000029
【図５】
2015186181.tif 000030
【図１２】
2015186181.tif 000031
【図１８】
2015186181.tif 000032
【図１９】
2015186181.tif 000033