(57)【要約】【課題】増幅器の効率が高く、構成が容易な無線送信装置、無線受信装置を有する無線通信システムを得る。【解決手段】無線送信装置１０は、直並列変換器１１と、チャネル毎のデジタル信号をそれぞれ定包絡変調信号に変調しアナログ信号に変換する定包絡変調器１２、Ｄ／Ａ変換器１３と、チャネル毎の信号を異なるキャリア周波数に変換する周波数変換器１４と、チャネル毎の定包絡変調信号を増幅する増幅器１５と、増幅された信号を空間にチャネル毎に無線送信するアンテナ１９とを設け、無線受信装置２０は、アンテナ２１と、受信した信号を分波する分波器２２と、チャネル毎の信号をベースバンド周波数に変換しデジタル信号に変換する周波数変換器２３、Ａ／Ｄ変換器２４と、チャネル毎の定包絡変調信号を復調する定包絡復調器２５と、チャネル毎に復調されたデジタル信号から元の入力デジタル信号を復元する並直列変換器２６とを設けた。【選択図】図１
2008017415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信装置及び無線受信装置間をマルチキャリアにより信号を通信する無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、
入力デジタル信号を複数のチャネルに分割する第１の分割手段と、
前記第１の分割手段により分割されたチャネル毎のデジタル信号をそれぞれ定包絡変調信号に変調しアナログ信号に変換する変調手段と、
前記変調手段からのチャネル毎の定包絡変調信号をそれぞれ異なるキャリア周波数に変換する第１の周波数変換手段と、
前記第１の周波数変換手段によりチャネル毎のそれぞれ異なるキャリア周波数に変換された定包絡変調信号をそれぞれ高効率に増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によりチャネル毎にそれぞれ増幅された信号を空間にチャネル毎に無線送信する送信手段とを備えるとともに、
前記無線受信装置は、
前記空間に無線送信された信号を無線受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した信号をキャリア周波数毎に異なるチャネルに分割する第２の分割手段と、
前記第２の分割手段によりチャネル毎に分割された信号をそれぞれベースバンド周波数に変換する第２の周波数変換手段と、
前記第２の周波数変換手段によりチャネル毎に周波数変換された定包絡変調信号をディジタル信号に変換し復調する復調手段と、
前記復調手段によりチャネル毎に復調されたデジタル信号から元の入力デジタル信号を復元する復元手段とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記無線送信装置は、
前記増幅手段によりチャネル毎にそれぞれ増幅された異なるキャリア周波数の変調信号を合波する合波手段をさらに備え、
前記送信手段は、前記合波手段により合波された信号を１本のアンテナを用いて無線送信する
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記増幅手段は、飽和増幅器である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記無線受信装置は、前記受信手段及び前記第２の分割手段の代りに、
前記空間に無線送信された信号を無線受信する複数本のアンテナと、
前記複数本のアンテナによりそれぞれ受信された信号をキャリア周波数毎に異なるチャネルにそれぞれ分波する複数の分波器と、
前記複数の分波器によりそれぞれ分波された信号を同じキャリア周波数の信号毎にそれぞれ合波する複数の合波器とを備え、
前記第２の周波数変換手段は、前記複数の合波器によりチャネル毎に合波された信号をそれぞれベースバンド周波数に変換する
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記受信手段は、複数本のアンテナであり、
前記無線受信装置は、前記第２の分割手段、前記第２の周波数変換手段、及び前記復調手段をアンテナ毎に備えるとともに、
アンテナ毎の複数の復調手段によりそれぞれ復調されたデジタル信号をチャネル毎に重み付け加算する重み付け加算手段をさらに備え、
前記復元手段は、前記重み付け加算手段によりチャネル毎に重み付け加算されたデジタル信号から元の入力デジタル信号を復元する
ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記無線送信装置、前記無線受信装置の少なくとも一方は、
各チャネルの受信電力が等しくなるように利得を調節する利得調節手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項７】
無線送信装置及び無線受信装置間をマルチキャリアにより信号を通信する無線通信システムであって、
前記無線送信装置は、
入力デジタル信号を複数のチャネルに分割する分割手段と、
前記分割手段により分割されたチャネル毎のデジタル信号をそれぞれ定包絡変調信号に変調しアナログ信号に変換する変調手段と、
前記変調手段からのチャネル毎の定包絡変調信号のうち、奇数番目の各チャネルの間隔及び偶数番目の各チャネルの間隔を単一チャネル占有帯域幅とし、かつ奇数番目のチャネルの周波数及び偶数番目のチャネルの周波数の差を前記単一チャネル占有帯域幅の半分となるように、それぞれ異なるキャリア周波数に変換する第１の周波数変換手段と、
前記第１の周波数変換手段によりチャネル毎のそれぞれ異なるキャリア周波数に変換された定包絡変調信号をそれぞれ高効率に増幅する増幅手段と、
前記増幅手段によりチャネル毎にそれぞれ増幅された異なるキャリア周波数の変調信号を前記奇数番目及び偶数番目のチャネル毎に合波する合波手段と、
前記合波手段により合波された奇数番目のチャネルの信号を空間に無線送信する第１の送信用アンテナと、
前記合波手段により合波された偶数番目のチャネルの信号を空間に無線送信する第２の送信用アンテナとを備えるとともに、
前記無線受信装置は、
前記第１の送信用アンテナにより無線送信された信号を無線受信する第１の受信用アンテナと、
前記第２の送信用アンテナにより無線送信された信号を無線受信する第２の受信用アンテナと、
前記第１及び第２の送信用アンテナによりそれぞれ受信された信号をキャリア周波数毎に異なるチャネルにそれぞれ分波する分波手段と、
前記分波手段によりチャネル毎に分割された信号をそれぞれベースバンド周波数に変換する第２の周波数変換手段と、
前記第２の周波数変換手段によりチャネル毎に周波数変換された定包絡変調信号をディジタル信号に変換し復調する復調手段と、
前記復調手段によりチャネル毎に復調されたデジタル信号から元の入力デジタル信号を復元する復元手段とを備える
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
前記第１及び第２の送信用アンテナ、前記第１及び第２の受信用アンテナの少なくとも一方は、指向性アンテナである
ことを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号を高速に伝送する上で好適な無線送信装置及び無線受信装置を有する無線通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタル無線通信において、信号を高速に伝送するための方法として、（１）シンボルレートを高速にする方法、もしくは（２）多値変調を行う方法が一般的である。しかし、（１）シンボルレートを高速にする場合、Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換器などのデジタル回路の高速動作やベースバンド回路の広帯域化が必要であり、これらの回路の実現が困難になったり、消費電力が著しく増大したりする問題がある。一方、後者の（２）多値変調を行う場合、デジタル回路やベースバンド回路への負荷は軽減されるが、変調された信号の包絡線が変動し、信号の平均電力に対するピーク電力の比（ＰＡＰＲ：Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が大きくなる。このようなＰＡＰＲの大きな信号を線形増幅するためには、大きな飽和出力をもつ増幅器を用い、さらに飽和出力から十分バックオフを取って動作させることが必要となるが、大きなバックオフを取って動作させる増幅器では、その効率が著しく低くなる問題がある。特に、高出力、高効率な増幅器を実現することが難しいマイクロ波やミリ波領域での通信システムでは送信装置が高コストとなり、また、効率が著しく低くなり、その結果、高価な放熱装置が必要になるなどの問題も発生する。
【０００３】
さらに、無線通信で高速伝送するための他の方式として、マルチキャリアを用いる方法がある。図１１は、マルチキャリアを用いる、従来の無線送信装置の構成を示すブロック図である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１１に示す従来の無線送信装置は、入力デジタル信号がシリアルに入力されるデータ入力部１０１を有し、データ入力部１０１に入力されるシリアルな入力デジタル信号が、直並列変換器１０２により複数のチャネルにパラレル変換され、この変換された各チャネルのデジタル信号が畳み込み符号器１０３により符号化される。この畳み込み符号化されたデジタル信号は、変調器１０４により多値変調される。多値変調された信号は、それぞれ周波数変換器１０５ａ〜１０５ｄによりキャリア周波数が異なる複数の信号に変換され、さらに合波器１０６により合成された後、アンテナ１０７から無線送信される。
【０００５】
このような従来の無線送信装置では、無線送信された信号のキャリア周波数が離反しているので、フェージングにより隣接する周波数の信号が同時に消失する可能性が低く、畳み込み符号化された信号を用いている為、一部の信号が消失してもそれを復元することが可能となり、フェージング環境化でも通信品質の良い無線装置を実現できる。
【０００６】
図１１の従来の無線送信装置のブロック図には特段示されていないが、実際に装置を構成する場合には、増幅器により無線送信するのに必要な電力を得ることが必要になると考えられる。この場合、図１２（ａ）のように、各周波数変換器１０５ａ〜１０５ｄの後にそれぞれ増幅器１０８を挿入するか、図１２（ｂ）のように、合波器１０６とアンテナ１０７の間に１つの増幅器１０８を挿入することが考えられる。しかし、図１２（ａ）、図１２（ｂ）のいずれの場合にも、多値変調された信号を用いるため、信号の包絡線が変動するＰＡＰＲの大きな信号が増幅器１０８に入力される。このため、増幅器１０８として飽和出力が大きいものを用いる必要があり、また、飽和出力レベルからバックオフを取って用いるため増幅器１０８の効率が低くなる問題がある。
【０００７】
図１３は、マルチキャリアを用いる、従来の他の無線送信装置の構成を示すブロック図である（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図１３に示す従来の他の無線送信装置では、入力デジタル信号を複数のチャネルに分割し、それぞれのチャネルのデジタル信号が変調器１０４を用いて変調され、さらに周波数変換器１０５ａ〜１０５ｄで異なるキャリア周波数に周波数変換される。それぞれのチャネルの異なるキャリア周波数で周波数変換された信号は、１／４波長以上離れて配置された複数のアンテナ１０７から無線送信される。このように、１／４波長以上離れて配置された複数のアンテナ１０７を用い、また、各アンテナ１０７から異なるキャリア周波数の信号を無線送信することにより、受信アンテナが１本の受信装置を用いた場合でもスペースダイバーシティと同様の機能を得て、フェージングに対する通信品質の低下を防ぐことができる。
【０００９】
以上のように、図１３に示す従来の他の無線送信装置では、受信アンテナが１本の受信装置を用いた場合でもフェージングに対する通信品質の低下を防ぐことを目的としている。図１３には示されていないが、実際に装置を構成する場合には無線送信するのに必要な電力を得るため、各周波数変換器１０５ａ〜１０５ｄの後にそれぞれ増幅器を装荷することが一般に必要となる。しかし、信号の変調方式としては、ＢＰＳＫ、ＡＳＫ、ＰＳＫ、や多値ＱＡＭなどの包絡線が変動する変調方式を用いるため、ＰＡＰＲが大きくなる。このため、信号を線形増幅するため、増幅器として飽和出力が大きいものを用いる必要があり、また、飽和出力レベルからバックオフを取って用いるため増幅器の効率が低くなる問題がある。また、図１３の従来の他の無線送信装置では、送信に複数のアンテナ１０７を用いることが不可欠なシステムであるため、チャネル数の増大とともに送信装置の巨大化、高コスト化といった問題が発生する。
【００１０】
【特許文献１】特許３３４６９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したような従来の無線送信装置では、信号を高速に伝送する際、信号を線形増幅するために増幅器として飽和出力が大きいものを用い、かつ、飽和出力レベルからバックオフを取って用いるため増幅器の効率が低くなるという問題点があった。
【００１２】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、信号を高速に伝送する際にも、増幅器の効率が高く、かつ、構成が容易な無線送信装置及び無線受信装置を有する無線通信システムを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明に係る無線通信システムは、無線送信装置及び無線受信装置間をマルチキャリアにより信号を通信する無線通信システムであって、前記無線送信装置は、入力デジタル信号を複数のチャネルに分割する第１の分割手段と、前記第１の分割手段により分割されたチャネル毎のデジタル信号をそれぞれ定包絡変調信号に変調しアナログ信号に変換する変調手段と、前記変調手段からのチャネル毎の定包絡変調信号をそれぞれ異なるキャリア周波数に変換する第１の周波数変換手段と、前記第１の周波数変換手段によりチャネル毎のそれぞれ異なるキャリア周波数に変換された定包絡変調信号をそれぞれ高効率に増幅する増幅手段と、前記増幅手段によりチャネル毎にそれぞれ増幅された信号を空間にチャネル毎に無線送信する送信手段とを設けるとともに、前記無線受信装置は、前記空間に無線送信された信号を無線受信する受信手段と、前記受信手段により受信した信号をキャリア周波数毎に異なるチャネルに分割する第２の分割手段と、前記第２の分割手段によりチャネル毎に分割された信号をそれぞれベースバンド周波数に変換する第２の周波数変換手段と、前記第２の周波数変換手段によりチャネル毎に周波数変換された定包絡変調信号をディジタル信号に変換し復調する復調手段と、前記復調手段によりチャネル毎に復調されたデジタル信号から元の入力デジタル信号を復元する復元手段とを設けたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係る無線通信システムは、信号を高速に伝送する際にも、増幅器の効率が高く、かつ、構成が容易であ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】
【００１５】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る無線通信システムについて図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの無線送信装置の構成及び送信信号の流れを示す図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの無線受信装置の構成及び受信信号の流れを示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１６】
図１において、この実施の形態１に係る無線通信システムの無線送信装置１０は、直並列変換器（第１の分割手段）１１と、定包絡変調器１２と、Ｄ／Ａ変換器１３と、周波数変換器（第１の周波数変換手段）１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、増幅器（増幅手段）１５と、４本の送信用のアンテナ（送信手段）１９とが設けられている。なお、定包絡変調器１２及びＤ／Ａ変換器１３から変調手段が構成されている。
【００１７】
図２において、この実施の形態１に係る無線通信システムの無線受信装置２０は、１本の受信用のアンテナ（受信手段）２１と、分波器（第２の分割手段）２２と、周波数変換器（第２の周波数変換手段）２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄと、Ａ／Ｄ変換器２４と、定包絡復調器２５と、並直列変換器（復元手段）２６とが設けられている。なお、Ａ／Ｄ変換器２４及び定包絡復調器２５から復調手段が構成されている。
【００１８】
つぎに、この実施の形態１に係る無線通信システムの動作について図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、例として入力デジタル信号を４つのチャネルに分割し、送受信を行う無線通信システムの送受信信号の流れも示す。
【００１９】
無線送信装置１０側においては、図１に示すように、入力デジタル信号を直並列変換器１１により４つのチャネルに分割し、この分割された信号を定包絡変調器１２によりそれぞれ変調する。
【００２０】
ここで、定包絡変調方式による信号電圧Ｖ（ｔ）は、例えば、『C.E. sundberg, "Continuous Phase Modulation," IEEE Communication Magazine, Vo.24, No.4, pp.25-38, April 1986.』に示されるように、次の式で与えられ、振幅の包絡線が一定となるものである。
【００２１】
【数１】
2008017415.tif 000003
【００２２】
上記の式（１）〜（３）において、Ａは信号の振幅（一定値）、ｆ０はキャリア周波数、ｔは時間、ａはデータ、ｈは定数、Ｔは１シンボル当りの時間である。
【００２３】
次に、Ｄ／Ａ変換器１３によりチャネル毎に変調された信号をアナログ化し、それぞれのチャネルのアナログ信号を異なるキャリア周波数を持った周波数変換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄにより周波数変換を行う。次に、それぞれの信号を増幅器１５により高効率に増幅し、アンテナ１９によりそれぞれ空間に送出する。
【００２４】
無線受信装置２０側においては、図２に示すように、アンテナ２１により受信した信号を、分波器２２により異なるキャリア周波数を持ったチャネル毎の信号に分割する。次に、チャネル毎に分離された信号をそれぞれ周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによりベースバンド周波数に変換を行い、それぞれＡ／Ｄ変換器２４によりデジタル化する。次に、定包絡復調器２５により復調し、並直列変換器２６によりチャネル毎の並列デジタル信号を元の直列デジタル信号へと復元する。
【００２５】
この手法は、ハードウェアによる多値化を行うことにより高速化を実現するため、仮に４チャネルに分割した場合は、１チャネルでの伝送の場合における多値化率が４倍のものと同等、もしくはシンボルレートが４倍のものと同等の速度を有することを可能とする。このため、シンボルレートの高速化や多値変調を行うことによる高速化の弊害である、デジタル回路の高速動作、ベースバンド回路の広帯域化の問題を低減できる。
【００２６】
さらに、特許文献１に示された図１１、図１３の従来例で問題となる信号の包絡線の変動によるＰＡＰＲ問題による効率の低下も、定包絡な変調信号を個別に増幅することにより解決可能である。
【００２７】
このため、高速動作・広帯域なデバイスを使用する必要がなく、Ｄ／Ａ変換器１３、Ａ／Ｄ変換器２４等において、安価な部品を使用することが可能となり、また、ＰＡＰＲ問題が発生しないため、増幅器を効率の高い飽和出力レベルで使用することが可能となる。これらにより、低コスト、低消費電力、高速データ伝送が可能な無線通信システムが実現可能となる。特に、無線通信用に広い帯域が使用可能であるミリ波帯においては、高性能なデバイス実現は非常に高価かつ技術的に困難であるが、本発明はこれら要求を緩和するものであり、ミリ波帯無線通信に適している。
【００２８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る無線通信システムについて図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態２に係る無線通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図３において、この実施の形態２に係る無線通信システムの無線送信装置１０は、直並列変換器１１と、定包絡変調器１２と、Ｄ／Ａ変換器１３と、周波数変換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、増幅器１５と、合波器（合波手段）１６と、１本の送信用のアンテナ１９とが設けられている。
【００３０】
無線送信装置１０側において、チャネル毎にそれぞれ増幅された異なるキャリア周波数の変調信号を合波器１６により合波することにより、１本のアンテナ１９を用いて送信を行うことを特徴とする。これにより、複数本のアンテナを用いる必要が無く、装置を小型化することが可能になる。
【００３１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る無線通信システムについて図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態３に係る無線通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【００３２】
図４において、この実施の形態３に係る無線通信システムの無線送信装置１０は、直並列変換器１１と、定包絡変調器１２と、Ｄ／Ａ変換器１３と、周波数変換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、飽和増幅器１５ａと、合波器１６と、１本の送信用のアンテナ１９とが設けられている。
【００３３】
無線送信装置１０側において、上記の実施の形態１及び実施の形態２の増幅器１５に相当するデバイスとして、効率が高い飽和出力レベルで動作する飽和増幅器１５ａを用いることを特徴とする。これにより、無線送信装置１０の低消費電力化が可能となる。
【００３４】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る無線通信システムについて図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態４に係る無線通信システムの無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【００３５】
図５において、この実施の形態４に係る無線通信システムの無線受信装置２０は、２本の受信用のアンテナ２１と、２個の分波器２２と、４個の合波器２７と、周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄと、Ａ／Ｄ変換器２４と、定包絡復調器２５と、並直列変換器２６とが設けられている。
【００３６】
無線受信装置２０側において、２本以上の受信用のアンテナ２１を用いて無線受信するものであり、例えば、図５は、４つのキャリア周波数からなる信号を２本のアンテナ２１を用いて無線受信する場合について示している。
【００３７】
２本のアンテナ２１で無線受信されたそれぞれの信号を分波器２２により、それぞれ４つのキャリア周波数毎に分離し、さらに分離されたそれぞれのキャリア周波数毎の信号を合波器２７により合波する。合波された各キャリア周波数の信号をそれぞれ周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄによりベースバンド周波数に変換を行い、それぞれＡ／Ｄ変換器２４によりデジタル化する。次に、定包絡復調器２５により復調し、並直列変換器２６によりチャネル毎の並列デジタル信号を元の直列デジタル信号へと復元する。この手法により、複数本の受信用のアンテナ２１を用いるため、アンテナ利得を増大することが可能となる。
【００３８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る無線通信システムについて図６を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態５に係る無線通信システムの無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【００３９】
図６において、この実施の形態５に係る無線通信システムの無線受信装置２０は、２本（複数本）の受信用のアンテナ２１と、アンテナ２１毎の分波器２２と、アンテナ２１毎の周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄと、アンテナ２１毎のＡ／Ｄ変換器２４と、アンテナ２１毎の定包絡復調器２５と、重み付け加算器（重み付け加算手段）２８と、並直列変換器２６とが設けられている。
【００４０】
本実施の形態５も、無線受信装置２０側において、２本以上の受信用のアンテナ２１を用いて無線受信するものであり、例えば、図６は、４つのキャリア周波数からなる信号を２本の受信用のアンテナ２１を用いて無線受信する場合について示している。
【００４１】
２本の受信用のアンテナ２１で無線受信されたそれぞれの信号は、分波器２２、周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、Ａ／Ｄ変換器２４、定包絡復調器２５により、それぞれのキャリア周波数毎にデジタル信号に変換される。各アンテナ２１により受信され、さらに復調されたデジタル信号は、各アンテナ２１の相当するチャネル毎に重み付け加算器２８により加算される。重み付け加算されたチャネル毎のデジタル信号は、並直列変換器２６によりチャネル毎の並列デジタル信号から元の直列デジタル信号へと復元される。
【００４２】
無線受信装置２０側において、２本以上のアンテナ２１により受信し、それぞれのアンテナ２１により受信したチャネル毎の複数のデジタル信号を重み付け加算することにより、ダイバーシティ機能による通信品質の向上が可能となる。
【００４３】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係る無線通信システムについて図７を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態６に係る無線通信システムの無線送信装置及び無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【００４４】
図７（ａ）において、この実施の形態６に係る無線通信システムの無線送信装置１０は、直並列変換器１１と、定包絡変調器１２と、Ｄ／Ａ変換器１３と、周波数変換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、増幅器１５と、利得調整回路（利得調整手段）１７と、４本の送信用のアンテナ１９とが設けられている。
【００４５】
図７（ｂ）において、この実施の形態６に係る無線通信システムの無線受信装置２０は、１本の受信用のアンテナ２１と、分波器２２と、周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄと、Ａ／Ｄ変換器２４と、定包絡復調器２５と、並直列変換器２６とが設けられている。
【００４６】
無線送信装置１０側における各チャネルの増幅器１５の利得を利得調整回路１７により調整し、各チャネルのキャリア周波数に大きな差がある場合においても、各チャネルの受信電力が等しくなるようにしている。これにより、受信電力のばらつきによる通信品質の低下を防ぐことが可能となり、高品質な信号伝送が可能となる。この受信電力のばらつきに関する情報は、送信先から別の無線回線で入手する。なお、図７の構成では、受信電力をチャネル毎に等しくするため無線送信装置１０側の増幅器１５の利得を調整しているが、アンテナ１９や無線受信装置２０側に調整機能を持たせる構成であってもよい。
【００４７】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係る無線通信システムについて図８を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態７に係る無線通信システムの無線受信装置の部分構成を示す図である。
【００４８】
この図８は、各実施の形態の無線通信システムの無線受信装置における周波数分離と周波数変換の回路部分の他の構成例を示すものである。この図８の構成のように、局部発振周波数が異なるミクサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、ローパスフィルタ３２とを用いて周波数分離と周波数変換を同時に行うものであってもよい。すなわち、例えば、図２、図６、図７（ｂ）の分波器２２と、周波数変換器２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとを、ミクサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、ローパスフィルタ３２とに置き換えてもよい。
【００４９】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係る無線通信システムについて図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態８に係る無線通信システムの無線送信装置及び無線受信装置の構成を示すブロック図である。また、図１０は、この発明の実施の形態８に係る無線通信システムの周波数帯域幅を示す図である。
【００５０】
図９（ａ）において、この実施の形態８に係る無線通信システムの無線送信装置１０は、直並列変換器（分割手段）１１と、定包絡変調器１２と、Ｄ／Ａ変換器１３と、周波数変換器（第１の周波数変換手段）１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’と、増幅器（増幅手段）１５と、２個の合波器（合波手段）１６、２本の送信用の指向性アンテナ（第１、第２の送信用アンテナ）１９ａ、１９ｂとが設けられている。なお、定包絡変調器１２及びＤ／Ａ変換器１３から変調手段が構成されている。
【００５１】
図９（ｂ）において、この実施の形態８に係る無線通信システムの無線受信装置２０は、２本の受信用の指向性アンテナ（第１、第２の受信用アンテナ）２１ａ、２１ｂと、２個の分波器（分波手段）２２と、周波数変換器（第２の周波数変換手段）２３ａ’、２３ｂ’、２３ｃ’、２３ｄ’と、Ａ／Ｄ変換器２４と、定包絡復調器２５と、並直列変換器（復元手段）２６とが設けられている。なお、Ａ／Ｄ変換器２４及び定包絡復調器２５から復調手段が構成されている。
【００５２】
この実施の形態８は、上記の各実施の形態に記載した効果に加え、使用周波数帯の有効利用を図るものである。つまり、周波数占有帯域幅を、上記の各実施の形態に比べ削減することを可能にするものである。
【００５３】
１チャネル当りに必要な信号帯域幅（単一チャネル占有帯域幅）をＢｗとすると、上記の各実施の形態で必要となる全周波数帯域幅は、図１０（ａ）に示すように、４Ｂｗ（＝Ｂｗ×４チャネル）となるが、本実施の形態８では、図１０（ｂ）に示すように、例えば、２．５Ｂｗに削減することが可能となる。
【００５４】
つぎに、この実施の形態８に係る無線通信システムの動作について、前述した他の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００５５】
図１０（ｂ）において、信号４１は、無線送信装置１０の周波数変換器１４ａ’が周波数変換した１チャネル目の信号、信号４２は、周波数変換器１４ｂ’が周波数変換した２チャネル目の信号、信号４３は、周波数変換器１４ｃ’が周波数変換した３チャネル目の信号、信号４４は、周波数変換器１４ｄ’が周波数変換した４チャネル目の信号である。
【００５６】
無線送信装置１０側の周波数変換器１４ａ’、１４ｂ’、１４ｃ’、１４ｄ’は、各チャネルの中心周波数を、図１０（ｂ）に示す周波数の位置関係に変換する。次に、指向性アンテナ１９ａは、信号４１と信号４３を合波した信号を、無線受信装置２０の指向性アンテナ２１ａに向けて送信する。また、指向性アンテナ１９ｂは、同様に、信号４２と信号４４を合波した信号を、無線受信装置２０の指向性アンテナ２１ｂに向けて送信する。
【００５７】
これらの指向性アンテナ１９ａ、１９ｂは、例えばビームフォーミングアンテナ等を適用することで、無線送信装置１０、あるいは無線受信装置２０が移動中も、アンテナの方向を常に送信先に向ける制御を行なってもよい。
【００５８】
一方、無線受信装置２０において、指向性アンテナ２１ａは、指向性アンテナ１９ａからの信号を受信し、指向性アンテナ２１ｂは、指向性アンテナ１９ｂからの信号を受信する。これら、指向性アンテナ２１ａ、２１ｂも、例えばビームフォーミングアンテナ等を適用することで、無線送信装置１０、あるいは無線受信装置２０が移動中も、アンテナの方向を常に送信元に向ける制御を行なってもよい。
【００５９】
次に、分波器２２で抽出された信号４１、４２、４３、４４は、それぞれ周波数変換器２３ａ’、２３ｂ’、２３ｃ’、２３ｄ’でベースバンド周波数に変換され、Ａ／Ｄ変換器２４に入力される。
【００６０】
このように、本実施の形態８では、周波数の占有帯域幅を、４Ｂｗから２．５Ｂｗに低減することができる。また、その際に発生する問題点として、受信用のアンテナ２１ａが受信する送信用のアンテナ１９ａからの主波に対して、送信用のアンテナ１９ｂから入力される干渉の影響と、受信用のアンテナ２１ｂが受信する送信用のアンテナ１９ｂからの主波に対して、送信用のアンテナ１９ａから入力される干渉の影響が考えられるが、この影響を、（１）送信用、受信用とも指向性アンテナを用いること、（２）各チャネルの中心周波数を、別アンテナから送信されるチャネルのヌル点に配置することで軽減を図っている。
【００６１】
なお、本実施の形態８では、チャネル数を４としているが、チャネル数は２つ以上であれば、どのような値でもよい。また、本実施の形態８では、送受とも指向性アンテナとしたが、指向性を有するアンテナは、送信側だけ、あるいは受信側だけでも構わない。
【００６２】
さらに、上述した通り、本実施の形態８では、干渉の影響をアンテナで回避するための手段として、アンテナに指向性を持たせたが、アンテナ１９ａ、２１ａの偏波方式と、アンテナ１９ｂ、２１ｂの偏波方式をそれぞれ直交させることで（例えば、垂直偏波と水平偏波や、左旋回偏波と右旋回偏波）、更に干渉の影響を低減させてもよい。
【００６３】
以上説明したように、上記の各実施の形態の無線通信方式では、定包絡変調方式を用いたハードウェアによる多値化を可能とする。このため、定包絡変調方式により、ＰＡＰＲの増加を完全に防ぐことが可能となる為、高効率な増幅器の使用による低消費電力化が可能となる。また、シンボルレートの高速化率を低減することが可能となり、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、フィルタ等のデバイスへの負荷を低減するため、デバイス単体のコスト低減が可能となる。さらに、単体、複数のアンテナをシステムに応じて使い分けることが可能である為、小型化・高品質といったニーズを満たすことが可能となる。以上より、高速な無線通信機器を高性能かつ安価に提供することが可能となる。
【００６４】
また、実施の形態８の無線通信方式では、実施の形態１〜７の無線通信方式の効果に加え、周波数占有帯域を、約半分に低減でき、周波数利用効率を大幅に向上させる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの無線送信装置の構成及び送信信号の流れを示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る無線通信システムの無線受信装置の構成及び受信信号の流れを示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る無線通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る無線通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る無線通信システムの無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態５に係る無線通信システムの無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態６に係る無線通信システムの無線送信装置及び無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態７に係る無線通信システムの無線受信装置の部分構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態８に係る無線通信システムの無線送信装置及び無線受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態８に係る無線通信システムの周波数帯域幅を示す図である。
【図１１】マルチキャリアを用いる、従来の無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】マルチキャリアを用いる、従来の無線送信装置の別の構成を示すブロック図である。
【図１３】マルチキャリアを用いる、従来の他の無線送信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  無線送信装置、１１  直並列変換器、１２  定包絡変調器、１３  Ｄ／Ａ変換器、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  周波数変換器、１５  増幅器、１５ａ  飽和増幅器、１６  合波器、１７  利得調整回路、１９  アンテナ、１９ａ、１９ｂ  指向性アンテナ、２０  無線受信装置、２１  アンテナ、２１ａ、２１ｂ  指向性アンテナ、２２  分波器、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  周波数変換器、２４  Ａ／Ｄ変換器、２５  定包絡復調器、２６  並直列変換器、２７  合波器、２８  重み付け加算器。
【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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