(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ復調のための時間同期確立前にオーバーラップＦＦＴ処理によるアレー処理を行う場合に、隣接サブキャリアへの与干渉を回避する。【解決手段】高レベルサブキャリア信号が連続しない配置とし、低レベルサブキャリア信号の左端周波数および右端周波数に高レベルサブキャリア信号が存在する場合に低レベルサブキャリア信号を少なくとも３連続する配置とし、左端周波数または右端周波数のみに高レベルサブキャリア信号が存在する場合に低レベルサブキャリア信号を少なくとも２連続する配置とし、高レベルサブキャリア信号から干渉を受ける低レベルサブキャリア信号を補完対象サブキャリア信号としたときに、該補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、高レベルサブキャリア信号から干渉を受けない低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数を用いて補完する。【選択図】  図４
2017108312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機に、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Domain Multiplexing)伝送方式で伝送するサブキャリア信号毎に電力差を設定し、高レベルサブキャリア信号と低レベルサブキャリア信号を生成する送信電力制御回路を備えた無線通信装置において、
前記送信電力制御回路は、前記高レベルサブキャリア信号が連続しない配置とし、前記低レベルサブキャリア信号の左端周波数および右端周波数に前記高レベルサブキャリア信号が存在する場合に前記低レベルサブキャリア信号を少なくとも３連続する配置とし、左端周波数または右端周波数のみに前記高レベルサブキャリア信号が存在する場合に前記低レベルサブキャリア信号を少なくとも２連続する配置とする制御を行う構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の送信機から送信されたマルチキャリア信号を受信する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの受信信号をそれぞれ複数のサブキャリア信号に変換し、前記高レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以下の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、前記低レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以上の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、複数のサブキャリア信号の干渉を抑圧するアレー処理部と、
前記アレー処理部の出力信号からサブキャリア信号を抽出するためのＯＦＤＭ時間同期を確立してＯＦＤＭ復調処理を行う復調部と
を受信機に備えた無線通信装置において、
前記アレー処理部は、
オーバーラップＦＦＴ処理に基づき前記サブキャリア信号と同等以上の周波数分解能で演算可能な第１のアレー重み演算回路および第１のアレー合成回路と、
前記高レベルサブキャリア信号から干渉を受ける前記低レベルサブキャリア信号を補完対象サブキャリア信号としたときに、該補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、前記高レベルサブキャリア信号から干渉を受けない前記低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数を用いて補完する補完回路と
を備えたことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信装置において、
前記補完回路は、前記補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、前記補完対象サブキャリア信号を基準に前記高レベルサブキャリア信号から離れた側の前記低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数をコピーによって補完する構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項２に記載の無線通信装置において、
前記補完回路は、前記補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、前記補完対象サブキャリア信号を基準に前記高レベルサブキャリア信号から離れた側の前記低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数の外挿補完によって補完する構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
請求項２に記載の無線通信装置において、
前記アレー処理部は、前記複数のアンテナの受信信号からサブキャリア単位で処理する第２のアレー重み演算回路および第２のアレー合成回路を備え、
前記復調部でＯＦＤＭ時間同期が確立された後に、所望波の連続通信が終了するまでの間、前記オーバーラップＦＦＴ処理に基づく前記第１のアレー重み演算回路および前記第１のアレー合成回路の動作を停止し、前記復調部の同期情報に基づき、前記第２のアレー重み演算回路および前記第２のアレー合成回路の処理に移行する構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
請求項２に記載の無線通信装置において、
前記送信機でサイクリックプレフィックスの挿入を省略し、前記受信機における前記オーバーラップＦＦＴ処理に基づく前記第１のアレー合成回路の後段でチャネル等化を実現する構成である
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
送信機の送信電力制御回路で、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Domain Multiplexing)伝送方式で伝送するサブキャリア信号毎に電力差を設定し、高レベルサブキャリア信号と低レベルサブキャリア信号を生成する無線通信方法において、
前記送信電力制御回路は、前記高レベルサブキャリア信号が連続しない配置とし、前記低レベルサブキャリア信号の左端周波数および右端周波数に前記高レベルサブキャリア信号が存在する場合に前記低レベルサブキャリア信号を少なくとも３連続する配置とし、左端周波数または右端周波数のみに前記高レベルサブキャリア信号が存在する場合に前記低レベルサブキャリア信号を少なくとも２連続する配置とする制御を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
請求項７に記載の送信機から送信されたマルチキャリア信号を受信機の複数のアンテナで受信し、
前記複数のアンテナの受信信号をアレー処理部に入力してそれぞれ複数のサブキャリア信号に変換し、前記高レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以下の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、前記低レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以上の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、複数のサブキャリア信号の干渉を抑圧し、
前記アレー処理部の出力信号からサブキャリア信号を抽出するためのＯＦＤＭ時間同期を確立してＯＦＤＭ復調処理を行う無線通信方法において、
前記アレー処理部は、
オーバーラップＦＦＴ処理に基づき前記サブキャリア信号と同等以上の周波数分解能で演算可能なアレー重み演算およびアレー合成処理を行い、
前記高レベルサブキャリア信号から干渉を受ける前記低レベルサブキャリア信号を補完対象サブキャリア信号としたときに、該補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、前記高レベルサブキャリア信号から干渉を受けない前記低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数を用いて補完する
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、マルチキャリア伝送システムにおいて、サブキャリア単位に電力差を設けて送信し、受信側でサブキャリア単位にブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを選択適用する無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムの普及により、マイクロ波帯を中心として周波数資源の不足が顕在化しており、高い周波数利用効率を達成するための伝送技術が求められている。周波数利用効率向上のアプローチの１つとしては、アダプティブアレーアンテナを用いた空間フィルタリングにより、複数の無線信号を同一時間、同一周波数、同一地点において重畳する手法が有力である。アダプティブアレーにおける合成アルゴリズムは多種多様なものが存在するが、アレー処理のためのオーバーヘッド削減の観点、ならびに異なる無線通信システム間の空間フィルタリングを行う観点から、空間フィルタリング対象となる干渉波の信号型式を不問とする、ブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを使用することが望ましい。すなわち、アダプティブアレーにおける重み係数を算出するために、トレーニング信号のような既知情報を利用するＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error)ではなく、既知情報を必要としないアルゴリズムである。
【０００３】
このようなブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムとしては、ＰＩ(Power Inversion) 、ＭＲＣ（Maximum Ratio Combining)、ＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）などが広く知られているが、動作条件としてＳＩＲ（Signal to Interference power Ratio: 信号対干渉電力比）に制約がある。例えば、ＰＩは受信強度が大きな到来方向にヌルを向ける指向性制御を行うため、ＳＩＲ<<０dBの領域でしか所望波を抽出できない。一方、ＭＲＣやＣＭＡは受信強度が大きな到来方向の信号電力が最大となるように指向性制御を行うため、ＳＩＲ>>０dBの領域でしか所望波を抽出できない。したがって、ＳＩＲ≒０dBの領域では、ブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを動作させることができない問題があった。
【０００４】
この問題に対して、特許文献１では、送信信号を複数の周波数帯域に分割し、周波数帯域ごとに送信電力に差を設けることで、受信側において、ＳＩＲ≒０dBの環境においても、干渉波が所望波に埋もれる周波数帯域と、所望波が干渉波に埋もれる周波数帯域とを意図的に作り出す通信方法が開示されている。これによれば、ＳＩＲ<<０dB環境では、図１１(a) に示すようにＰＩアルゴリズムでアダプティブアレー動作が可能であり、ＳＩＲ>>０dB環境では、図１１(c) に示すようにＭＲＣアルゴリズムでアダプティブアレー動作が可能であり、さらにＳＩＲ≒０dB環境では、図１１(b) に示すように高レベルの送信電力を割り当てた所望波周波数帯域はＭＲＣを、低レベルの送信電力を割り当てた所望波周波数帯域はＰＩを、各々アダプティブアレーアルゴリズムとして割り当てることで、いかなるＳＩＲ環境においても空間フィルタリングを実現することができる。
【０００５】
上記のような周波数帯域分割伝送手法としては近年、周波数利用効率の高さからＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Domain Multiplexing)によるマルチキャリア伝送が盛んに利用されている。ＯＦＤＭは、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)／ＩＦＦＴ(Inverse FFT) を使用したブロック伝送の一種であり、送信側でＣＰ(Cyclic Prefix) をブロック先頭に付与し、受信側でＣＰを除去することで、反射に起因する遅延波によるブロック間干渉を防ぐことが可能であるため、遅延波対応の観点でも無線伝送に適する伝送方式とされている。ただし、ＯＦＤＭ復調をして各サブキャリア成分を抽出するには、ブロック伝送における時間的なブロック先頭位置を検出し、ＣＰを除去し、ＦＦＴ区間を設定する、いわゆる時間同期処理が必須である。ＣＰは、データ部分との連続性が保たれるように設置されるため、ＦＦＴ区間はＣＰの範囲内であれば多少前方にオフセットされてもＯＦＤＭ復調は可能ではあるが、ブロック間干渉耐力とのトレードオフとなる。また、ＣＰの範囲を越えてＦＦＴ区間の先頭を誤設定した場合はＯＦＤＭ復調ができなくなる。
【０００６】
したがって、ＯＦＤＭの時間同期を確立するために、通常、トレーニング信号やプリアンブル信号と呼ばれる既知信号がパケット先頭に付与されており、データ区間で必要とされるＳＩＮＲ（信号対干渉雑音電力比）よりも低いＳＩＮＲでも同期できるよう信号設計がなされることが一般的ではある。しかし、ＳＩＲ<<０dBあるいはＳＩＲ≒０dB環境において、時間同期を確立することは難しい。したがって、特許文献１の技術をＯＦＤＭ伝送上で実施する場合、まず特定周波数帯域ごとにブラインド型アダプティブアレー処理を行い、空間フィルタリングを実施して十分なＳＩＲを確保してから、ＯＦＤＭ復調のための時間同期を取り、ＯＦＤＭ復調を行う流れが必要となる。
【０００７】
非特許文献１には、特許文献１の技術をＯＦＤＭ伝送上で実施した事例が示されているが、上記の時間同期は空間フィルタリングの前段で確立できていることが前提となっており、ブラインド型アダプティブアレー処理による空間フィルタリングの事後に時間同期を確立してＯＦＤＭ復調を実施するための具体的手段については明らかにされていなかった。
【０００８】
ＯＦＤＭ伝送をベースに特許文献１の技術を適用する場合、送信側では図１１に示すように、サブキャリア単位で高レベルあるいは低レベルの電力を割り当てる送信電力制御を行うことになる。このとき、受信側ではＯＦＤＭ復調のための時間同期を確立する前段で、サブキャリア単位あるいはそれを上回る周波数分解能で信号の受信帯域を分割し、各々に適切なアダプティブアレーアルゴリズムを適用する必要があり、アダプティブアレー処理を周波数領域で実施することが望ましい。しかし、前述の通りＯＦＤＭ復調のための時間同期が確立する前段ではブロック先頭位置が不明のため、安直にＦＦＴを使用した周波数変換処理はできない。なぜならブロックをまたぐようにＦＦＴ区間を設定した場合、そのブロック境界における信号の連続性は失われ、フーリエ変換の必要条件である信号の周期性の担保ができないためである。
【０００９】
このような場合、overlap & add ＦＦＴ（以下、オーバーラップＦＦＴと表記）による周波数変換処理が旧来より知られている。例えば、図１２に示す受信機の想定される構成例のように、周期性を担保できない代わりに適当な窓関数でＦＦＴ境界をウィンドウイングしつつ、複数のＦＦＴ区間がオーバーラップするように配置し、オーバーラップ部の周波数領域信号処理の演算結果を時間領域に戻し加算しながら連結して得るというもので、少なくとも２つのＦＦＴ区間がＦＦＴ区間の１／２だけオーバーラップしていれば実現が可能である。したがって、ＯＦＤＭ復調のための時間同期が確立する前段におけるアダプティブアレー処理は、オーバーラップＦＦＴによる周波数領域信号処理で実現することが望ましい。なお、図１２に示す受信機の想定される構成例の各部の機能については、本発明の実施例の説明の中で行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−２３６４８９号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】丸田, 増野, 杉山, “サブキャリア送信電力制御を用いたブラインド型アダプティブアレー, ”信学技報, vol.113, no.301, RCS2013-196, pp.129-134, 2013年11月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところでＯＦＤＭ信号は、各サブキャリアの中心周波数に他サブキャリアの信号のヌル成分が重畳するため自サブキャリア信号のみを抽出することが可能であるが、ＦＦＴの前段に窓関数を掛けた場合はその前提が崩れ、隣接サブキャリアには比較的大きな干渉を与えてしまう問題がある。
【００１３】
図１３は、窓関数処理による隣接サブキャリアへの干渉例を示す。ここでは、窓関数なしの場合と、Hann窓関数または４次Blackman-Harris 窓関数を用いた場合の自サブキャリア（サブキャリア間周波数で正規化した正規化周波数０の位置）が近接サブキャリアに及ぼす干渉量を示す。窓関数なしでは正規化周波数１, ２, ３, …の各位置において−50dB程度の深いノッチがあり、自サブキャリアからの与干渉は無視できる。一方、窓関数ありの場合には、例えば最も近接サブキャリアへの与干渉が少ないHann窓においても、正規化周波数１の位置、すなわち自サブキャリアの隣接サブキャリアに対して−６dB程度の比較的大きな与干渉が生じてしまう。
【００１４】
特許文献１のサブキャリア送信電力制御を考えると、図１４に示すように、自サブキャリア（正規化周波数０）が高レベルサブキャリアであり、その隣接サブキャリア（正規化周波数１）が低レベルサブキャリアであった場合、該低レベルサブキャリアは高レベルサブキャリアからの強い干渉によりマスクされてしまうため、当該低レベルサブキャリアに割り当てるべきＰＩ等のブラインドアレーアルゴリズムが動作しなくなってしまう問題がある。
【００１５】
本発明は、ＯＦＤＭ復調のための時間同期確立前にオーバーラップＦＦＴ処理によるアレー処理を行う場合に、隣接サブキャリアへの与干渉を回避して適切なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムの選択適用を可能とする無線通信装置および無線通信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】
【００１６】
第１の発明は、送信機に、ＯＦＤＭ伝送方式で伝送するサブキャリア信号毎に電力差を設定し、高レベルサブキャリア信号と低レベルサブキャリア信号を生成する送信電力制御回路を備えた無線通信装置において、送信電力制御回路は、高レベルサブキャリア信号が連続しない配置とし、低レベルサブキャリア信号の左端周波数および右端周波数に高レベルサブキャリア信号が存在する場合に低レベルサブキャリア信号を少なくとも３連続する配置とし、左端周波数または右端周波数のみに高レベルサブキャリア信号が存在する場合に低レベルサブキャリア信号を少なくとも２連続する配置とする制御を行う構成である。
【００１７】
第１の発明の無線通信装置の送信機から送信されたマルチキャリア信号を受信する複数のアンテナと、複数のアンテナの受信信号をそれぞれ複数のサブキャリア信号に変換し、高レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以下の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、低レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以上の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、複数のサブキャリア信号の干渉を抑圧するアレー処理部と、アレー処理部の出力信号からサブキャリア信号を抽出するためのＯＦＤＭ時間同期を確立してＯＦＤＭ復調処理を行う復調部とを受信機に備えた無線通信装置において、アレー処理部は、オーバーラップＦＦＴ処理に基づきサブキャリア信号と同等以上の周波数分解能で演算可能な第１のアレー重み演算回路および第１のアレー合成回路と、高レベルサブキャリア信号から干渉を受ける低レベルサブキャリア信号を補完対象サブキャリア信号としたときに、該補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、高レベルサブキャリア信号から干渉を受けない低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数を用いて補完する補完回路とを備える。
【００１８】
第１の発明の無線通信装置において、補完回路は、補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、補完対象サブキャリア信号を基準に高レベルサブキャリア信号から離れた側の低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数をコピーによって補完する構成である。
【００１９】
第１の発明の無線通信装置において、補完回路は、補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、補完対象サブキャリア信号を基準に高レベルサブキャリア信号から離れた側の低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数の外挿補完によって補完する構成である。
【００２０】
第１の発明の無線通信装置において、アレー処理部は、複数のアンテナの受信信号からサブキャリア単位で処理する第２のアレー重み演算回路および第２のアレー合成回路を備え、復調部でＯＦＤＭ時間同期が確立された後に、所望波の連続通信が終了するまでの間、オーバーラップＦＦＴ処理に基づく第１のアレー重み演算回路および第１のアレー合成回路の動作を停止し、復調部の同期情報に基づき、第２のアレー重み演算回路および第２のアレー合成回路の処理に移行する構成である。
【００２１】
第１の発明の無線通信装置において、送信機でサイクリックプレフィックスの挿入を省略し、受信機におけるオーバーラップＦＦＴ処理に基づく第１のアレー合成回路の後段でチャネル等化を実現する構成である。
【００２２】
第２の発明は、送信機の送信電力制御回路で、ＯＦＤＭ伝送方式で伝送するサブキャリア信号毎に電力差を設定し、高レベルサブキャリア信号と低レベルサブキャリア信号を生成する無線通信方法において、送信電力制御回路は、高レベルサブキャリア信号が連続しない配置とし、低レベルサブキャリア信号の左端周波数および右端周波数に高レベルサブキャリア信号が存在する場合に低レベルサブキャリア信号を少なくとも３連続する配置とし、左端周波数または右端周波数のみに高レベルサブキャリア信号が存在する場合に低レベルサブキャリア信号を少なくとも２連続する配置とする制御を行う。
【００２３】
第２の発明の無線通信方法の送信機から送信されたマルチキャリア信号を受信機の複数のアンテナで受信し、複数のアンテナの受信信号をアレー処理部に入力してそれぞれ複数のサブキャリア信号に変換し、高レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以下の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、低レベルサブキャリア信号に対してその受信電力以上の干渉を抑圧可能なブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを適用し、複数のサブキャリア信号の干渉を抑圧し、アレー処理部の出力信号からサブキャリア信号を抽出するためのＯＦＤＭ時間同期を確立してＯＦＤＭ復調処理を行う無線通信方法において、アレー処理部は、オーバーラップＦＦＴ処理に基づきサブキャリア信号と同等以上の周波数分解能で演算可能なアレー重み演算およびアレー合成処理を行い、高レベルサブキャリア信号から干渉を受ける低レベルサブキャリア信号を補完対象サブキャリア信号としたときに、該補完対象サブキャリア信号のアレー重み係数として、高レベルサブキャリア信号から干渉を受けない低レベルサブキャリア信号のアレー重み係数を用いて補完する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、高レベルサブキャリア信号を孤立させることで、高レベルサブキャリア信号間の干渉を抑制することができる。これにより、ＭＲＣやＣＭＡなどのＳＩＲ>>０dBで干渉抑圧効果を発揮する高レベルサブキャリア向けアレーアルゴリズムを適用する際に、高レベルサブキャリア信号間の干渉によるアレー重み係数の演算精度の低下を回避することができる。
【００２５】
本発明は、高レベルサブキャリア信号との位置関係に応じて所定数以上の低レベルサブキャリア信号を連続配置することにより、高レベルサブキャリア信号から干渉を受ける補完対象サブキャリア信号に対して、高レベルサブキャリア信号からの干渉を無視できる低レベルサブキャリア信号が少なくとも１つ存在する。これにより、補完対象サブキャリア信号では、干渉を受けない低レベルサブキャリア信号の信頼性の高いアレー重み係数を用いてアレー重み係数の補完が可能となる。なお、低レベルサブキャリア信号向けのアレーアルゴリズムであるＰＩは、アレー重み係数の算出のために伝送信号の電力情報を使用するため、低レベルサブキャリア信号間の干渉が生じてもアレー重み係数の算出に大きな影響は与えない。
【００２６】
本発明は、ＯＦＤＭ復調のための時間同期確立前に、オーバーラップＦＦＴ処理によるブラインド型アレーアルゴリズムを動作させるとともにアレー重み係数の補完処理を行って精度を上げるとともに、時間同期確立後はＯＦＤＭ復調のためのＦＦＴ処理によりサブキャリアを抽出しアレー処理を行うことにより、オーバーラップＦＦＴ処理は不要となり演算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の無線通信装置の実施例１の送信機の構成例を示す図である。
【図２】実施例１の送信機の処理手順例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の無線通信装置の実施例１の受信機の構成例を示す図である。
【図４】実施例１の受信機のアレー重み演算回路２５および補完回路２６の動作例を示す図である。
【図５】実施例１の受信機の処理手順例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の無線通信装置の実施例２の受信機の構成例を示す図である。
【図７】実施例２の受信機の処理手順例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の無線通信装置の実施例３の送信機および受信機の構成例を示す図である。
【図９】実施例３の送信機の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１０】実施例３の受信機の処理手順例を示すフローチャートである。
【図１１】サブキャリア電力とアレーアルゴリズムの関係を示す図である。
【図１２】ＯＦＤＭ伝送における受信機の想定される構成例を示す図である。
【図１３】窓関数処理による隣接サブキャリアへの干渉例を示す図である。
【図１４】窓関数処理による高レベルサブキャリアから低レベルサブキャリアへの干渉例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施例１）
図１は、本発明の無線通信装置の実施例１の送信機の構成例を示す。
図１において、実施例１の送信機は、マップ回路１１と、送信電力制御回路１２と、ＩＦＦＴ回路１３と、ＣＰ追加回路１４と、アンテナ１５とにより構成される。なお、ここでは本発明の送信機に関わる主要な構成のみを示し、例えば無線信号処理回路等は省略している。
【００２９】
以下、図２に示す送信機の処理手順例を参照しながら、図１に示す各回路の機能について説明する。
【００３０】
マップ回路１１は、規定の変調方式（例えばＱＡＭ）に則り、入力ビットをサブキャリア毎に信号点マッピングする（Ｓ11）。送信電力制御回路１２は、サブキャリアに電力差を付与する送信電力制御を行う（Ｓ12）。ここで、高レベルサブキャリアは、連続数１のサブキャリアキャリアとして孤立させる。その理由は、ＳＩＲ＞０dBで干渉抑圧効果を発揮するＭＲＣやＣＭＡなどの高レベルサブキャリア向けアレーアルゴリズムでは、アレー重み算出のために伝送信号の振幅や位相情報を使用するため、高レベルサブキャリア間の干渉があればアレー重みの演算精度が低下するので、それを回避するためである。図１に示すケース１は、高レベルサブキャリアの連続数が２となっているため好ましくない。ケース３のように孤立させることで、高レベルサブキャリア間の干渉を抑圧する。
【００３１】
低レベルサブキャリアは、窓関数処理による隣接する高レベルサブキャリアからの干渉を回避するために、左端周波数および右端周波数に高レベルサブキャリアが存在する場合では少なくとも３連続する配置とし、左端周波数または右端周波数のみに高レベルサブキャリアが存在する場合では少なくとも２連続する配置とする。図１に示すケース２は、高レベルサブキャリア間の低レベルサブキャリアの連続数が２であるため、また右端の低レベルサブキャリアは左端周波数のみに高レベルサブキャリアが存在するが連続数１となっているため好ましくない。ケース３のように、高レベルサブキャリア間の低レベルサブキャリアの連続数は３以上、一端のみに高レベルサブキャリアが存在する場合の低レベルサブキャリアの連続数は２以上とすることで、高レベルサブキャリアからの干渉を受けない低レベルサブキャリアのアレー重み係数を用いた補完処理が可能となる。補完処理の詳細は後述する。
【００３２】
以上のように送信電力制御を施した後、ＩＦＦＴ回路１３によって周波数領域信号から時間領域信号に変換し（Ｓ13）、ＣＰ追加回路１４で遅延波によるブロック間干渉を吸収するためのＣＰを追加した送信信号を生成し（Ｓ14）、アンテナ１５から送信する。
【００３３】
図３は、本発明の無線通信装置の実施例１の受信機の構成例を示す。ここでは、アンテナ数が２の構成例を示すが、アンテナ数を３以上に拡張することも可能である。
図３において、実施例１の受信機は、アンテナ２１−１，２１−２と、各アンテナの受信信号に対してオーバーラップＦＦＴ処理を行う２面（便宜的にＡ面，Ｂ面とする）に対応するための遅延回路２２−１，２２−２と、窓関数処理回路２３Ａ−１，２３Ｂ−１，２３Ａ−２，２３Ｂ−２と、ＦＦＴ回路２４Ａ−１，２４Ｂ−１，２４Ａ−２，２４Ｂ−２と、アレー重み演算回路２５Ａ，２５Ｂと、補完回路２６Ａ，２６Ｂと、アレー合成回路２７Ａ，２７Ｂと、ＩＦＦＴ回路２８Ａ，２８Ｂと、加算回路２９と、同期回路３０と、ＣＰ除去回路３１と、ＦＦＴ回路３２と、チャネル等化回路３３と、デマップ回路３４とにより構成される。なお、ここでは本発明の受信機に関わる主要な構成のみを示し、例えば無線信号処理回路等は省略している。
【００３４】
実施例１の受信機は、図１２に示す受信機の構成に対して、補完回路２６Ａ，２６Ｂを追加したものであり、その他の構成は共通である。なお、アンテナ２１−１，２１−２の受信信号を処理するＦＦＴ回路２４Ａ−１，２４Ｂ−１，２４Ａ−２，２４Ｂ−２は、任意のポイント数で実現可能ではあるが、後段のＯＦＤＭ復調により抽出されるサブキャリア間隔と同等またはそれを上回る周波数分解能を有することが望ましい。
【００３５】
以下、図４に示すアレー重み演算回路２５および補完回路２６の動作例、および図５に示す実施例１の受信機の処理手順例を参照しながら、図３に示す各回路の機能について説明する。
【００３６】
アンテナ２１−１の受信信号に対するＡ面処理では、窓処理回路２３Ａ−１においてＦＦＴ区間にHann窓関数などの適当な窓関数処理を施した後、ＦＦＴ回路２４Ａ−１で周波数領域に変換する。アンテナ２１−２の受信信号に対するＡ面処理でも、窓処理回路２３Ａ−２およびＦＦＴ回路２４Ａ−２で同様の処理を行う。Ａ面のアレー重み演算回路２５Ａは、ＦＦＴ回路２４Ａ−１，２４Ａ−２の出力信号を入力し、後段で抽出されるサブキャリアに対応する周波数帯域ごとに予め割り当てておく、または適応的に切り替えるアレーアルゴリズムにより、アンテナ２１−１，２１−２の受信信号に対する重み係数を算出する。例えば、低レベルサブキャリアに対応する周波数帯域にはＰＩアルゴリズムを適用し、高レベルサブキャリアに対応する周波数帯域にはＣＡＭまたはＭＲＣアルゴリズムを適用し、アレー重み係数を算出する（Ｓ21）。
【００３７】
ここで、高レベルサブキャリアに隣接する低レベルサブキャリアは、前述の通り高レベルサブキャリアからの強い干渉を受け、ＰＩアルゴリズムの動作に必要な低レベルサブキャリア信号がマスクされてしまうため、図４(a) に示すように補完対象サブキャリアとして扱う。なお、ここでの補完対象サブキャリアは、高レベルサブキャリアに隣接する１つの低レベルサブキャリアとするが、窓関数が隣接サブキャリアに及ぼす干渉量に応じて高レベルサブキャリアに隣接する２以上の低レベルサブキャリアを対象としてもよい。
【００３８】
補完回路２６Ａでは、図４(b) に示すように、補完対象サブキャリアに隣接する低レベルサブキャリア（高レベルサブキャリアの次隣接サブキャリア）から算出された重み係数をコピーするか、あるいは図４(c) に示すように、補完対象サブキャリアに近接する低レベルサブキャリアからの外挿補完によって、補完対象サブキャリアのアレー重み係数を算出する（Ｓ22）。
【００３９】
アレー合成回路２７Ａは、このように求めたＯＦＤＭサブキャリアに対応する周波数帯域ごとのアレー重み係数を用いて、各アンテナ対応の受信信号を重みづけ加算し（Ｓ23）、ＩＦＦＴ回路２８Ａにおいて時間領域信号に再変換する。
【００４０】
同様に、アンテナ２１−１，２１−２の受信信号に対するＢ面処理も実施するが、Ａ面のＦＦＴ区間とＢ面のＦＦＴ区間がＦＦＴ区間の半周期、すなわちＦＦＴポイントの１／２だけオーバーラップする関係とするため、Ｂ面の窓処理回路２３Ｂ−１，２３Ｂ−２の前段に遅延回路２２−１，２２−２が設けられている。なお、本実施例では２面のオーバーラップＦＦＴ処理を一例として記載するが、任意面数のオーバーラップＦＦＴ処理も可能である。
【００４１】
Ａ面のＩＦＦＴ回路２８Ａの出力とＢ面のＩＦＦＴ回路２８Ｂの出力は、加算回路２９でＦＦＴ区間の半周期だけずれた状態で加算され、アレー合成に係るオーバーラップＦＦＴ処理を完了する。
【００４２】
以上のアダプティブアレー信号処理により、アンテナ自由度の範囲内で干渉波が空間フィルタリングされ、同期回路３０の入力信号は所要のＳＩＲが確保できていることが期待される。その後の処理は、通常のＯＦＤＭ受信機と同様に、同期回路３０においてトレーニング信号やプリアンブル信号などの所望波の既知信号を利用して時間同期を取り、ＯＦＤＭブロック伝送におけるブロック先頭位置を検出し、ＣＰ除去回路３１でＣＰを除去してブロック間干渉を抑圧し（Ｓ24）、ＦＦＴ回路３２で周波数領域に変換してサブキャリアを抽出する。さらに、チャネル等化回路３３は、別途実施する伝送路推定手段によって得た伝送路推定値を元にチャネル等化を行い（Ｓ25）、デマップ回路３４はサブキャリア毎に既定の変調方式（ＱＡＭ等) に則り、信号点をデマッピングして伝送ビットを抽出する（Ｓ26）。
【００４３】
（実施例２）
図６は、本発明の無線通信装置の実施例２の受信機の構成例を示す。ここでは、アンテナ数が２の構成例を示すが、アンテナ数を３以上に拡張することも可能である。なお、実施例２の送信機は、図１に示す実施例１と同様である。
【００４４】
図６において、実施例２の受信機は、アンテナ２１−１，２１−２と、図３に示す実施例１の受信機のオーバーラップＦＦＴ処理を行う遅延回路２２〜加算回路２９（図６では省略）と、同期回路３０と、ＣＰ除去回路３１と、ＦＦＴ回路３２と、チャネル等化回路３３と、デマップ回路３４とに加えて、アンテナ２１−１，２１−２に接続されるＣＰ除去回路４１−１，４１−２と、ＦＦＴ回路４２−１，４２−２と、アレー重み演算回路４３と、アレー合成回路４４と、切替回路４５とにより構成される。
【００４５】
ここで、遅延回路２２〜加算回路２９、同期回路３０、ＣＰ除去回路３１、ＦＦＴ回路３２をオーバーラップＦＦＴ処理を行うアレー回路１とし、ＣＰ除去回路４１−１，４１−２、ＦＦＴ回路４２−１，４２−２、アレー重み演算回路４３、アレー合成回路４４をアレー回路２とする。ＯＦＤＭ復調のための時間同期確立前は、アレー回路１をアクティブにし、時間同期確立後はアレー回路２をアクティブにする。すなわち、切替回路４５は、同期回路３０でＯＦＤＭ復調のための時間同期が確立した後に、アレー回路１の出力からアレー回路２の出力に切り替えてチャネル等化回路３３に接続する。
【００４６】
以下、図７に示す実施例２の受信機の処理手順例を参照しながら、図６に示す各回路の機能について説明する。なお、実施例２の受信機の処理手順のうち、図５に示す実施例１の受信機の処理手順Ｓ21〜Ｓ26は共通の処理内容である。
【００４７】
まず、ＯＦＤＭ復調のための時間同期確立前はアレー回路１をアクティブにし、切替回路４５はアレー回路１の出力を選択する（Ｓ30：Yes ）。アレー回路１の遅延回路２２〜加算回路２９では、実施例１と同様のオーバーラップＦＦＴ処理およびアレー重みづけ処理を行い（Ｓ21〜Ｓ23）、同期回路３０でＯＦＤＭ復調のための時間同期確立処理を行う（Ｓ24）。ここで、時間同期確立後は、オーバーラップＦＦＴ処理を行うアレー回路１を停止し、アレー回路２のＣＰ除去回路４１−１，４１−２は、過去の同期情報に基づきＦＦＴタイミングを同定し、アンテナ２１−１，２１−２の受信信号からＣＰを除去する（Ｓ31）。ＦＦＴ回路４２−１，４２−２は、ＣＰを除去した受信信号からＦＦＴ処理によりＯＦＤＭサブキャリアを抽出し、アレー重み演算回路４３は、各サブキャリアに対するアレーアルゴリズムに基づくアレー重みを算出し（Ｓ32）、アレー合成回路４４でアレー合成出力を得る（Ｓ33）。このアレー合成出力は、切替回路４５を介してチャネル等化回路３３に入力する。
【００４８】
チャネル等化回路３３は、別途実施する伝送路推定手段によって得た伝送路推定値を元にチャネル等化を行い（Ｓ25）、デマップ回路３４はサブキャリア毎に既定の変調方式（ＱＡＭ等) に則り、信号点をデマッピングして伝送ビットを抽出する（Ｓ26）。そして所望信号が連続受信している限り、Ｓ31〜Ｓ33，Ｓ25，Ｓ26の処理を繰り返し（Ｓ34）、新たな通信開始時にはオーバーラップＦＦＴ処理（Ｓ21〜Ｓ24）に戻る。
【００４９】
実施例２は、実施例１と異なり、ＯＦＤＭ時間同期確立後のアレー回路２は窓処理を通さないため、アレー重み演算回路４３ではサブキャリア間干渉は問題とならない。したがって、全ての低レベルサブキャリア信号がアレー重み演算の演算対象となり、補完処理は不要となる。これにより、補完対象サブキャリアにおけるアレー重みの演算精度は実施例１よりも向上する。また、時間同期確立後のオーバーラップＦＦＴ処理は不要となり演算量も削減できる。
【００５０】
同様に実施例２では、ＯＦＤＭ時間同期確立後に限ってはサブキャリア間干渉は発生せず、サブキャリア送信電力制御に対する制約はなくなるため、図１で不可とされるケース１やケース２の送信電力制御を使用してもよい。例えば、パケットやフレームを構成する先頭Ｘシンボル（Ｘは１以上の整数）で受信側で時間同期確立できることを期待して、先頭Ｘシンボルでは図１のケース３の送信電力制御を使用し、Ｘ＋１シンボル以降では図１のケース２の送信電力制御を使用するよう予め送信電力制御パタンを決定しておくことも可能である。
【００５１】
なお、図６の構成では、アレー回路１，２におけるＣＰ除去回路３１，４１、ＦＦＴ回路２４，３２，４２、アレー重み演算回路２５，４３、アレー合成回路２７，４４は、それぞれ別回路としたが、動作内容は同一であるため、回路規模削減のためにアレー回路１，２の各回路を共用してもよい。
【００５２】
（実施例３）
実施例３の特徴は、遅延波によるブロック間干渉を許容する代わりに、チャネル等化をオーバーラップＦＦＴ処理によって実現することで、ＣＰの付加を不要とするところにある。通常、遅延波対策としてＦＦＴ区間の数％から数十％の長さに相当するＣＰを付加するところ、それが不要になるため、周波数利用効率が向上する利点がある。
【００５３】
図８は、本発明の無線通信装置の実施例３の受信機の構成例を示す。ここでは、アンテナ数が２の構成例を示すが、アンテナ数を３以上に拡張することも可能である。
図８(a) において、実施例３の送信機は、実施例１と同様のマップ回路１１、送信電力制御回路１２、ＩＦＦＴ回路１３およびアンテナ１５により構成され、ＣＰ追加回路１４が不要になっている。実施例３の送信機の処理手順は、図９に示すように、実施例１と同様の処理ステップＳ11，Ｓ12，Ｓ13となる。
【００５４】
図８(b) において、実施例３の受信機は、実施例１の構成におけるアレー合成回路２７Ａ，２７ＢとＩＦＦＴ回路２８Ａ，２８Ｂとの間にチャネル等化回路３３Ａ，３３Ｂを配置し、ＣＰ除去回路３１を不要とした構成である。実施例３の受信機の処理手順は、図１０に示すように、実施例１と同様のオーバーラップＦＦＴ処理およびアレー重みづけ処理を行い（Ｓ21〜Ｓ23）、チャネル等化回路３３Ａ，３３Ｂで別途実施する伝送路推定手段によって得た伝送路推定値を元にチャネル等化を行い（Ｓ41）、同期回路３０でＯＦＤＭ復調のための時間同期確立処理を行い（Ｓ42）、ＦＦＴ回路３２で周波数領域に変換してサブキャリアを抽出し、デマップ回路３４でサブキャリア毎に既定の変調方式（ＱＡＭ等) に則り、信号点をデマッピングして伝送ビットを抽出する（Ｓ26）。
【符号の説明】
【００５５】
１１  マップ回路
１２  送信電力制御回路
１３  ＩＦＦＴ回路
１４  ＣＰ追加回路
１５  アンテナ
２１  アンテナ
２２  遅延回路
２３  窓関数処理回路
２４  ＦＦＴ回路
２５  アレー重み演算回路
２６  補完回路
２７  アレー合成回路
２８  ＩＦＦＴ回路
２９  加算回路
３０  同期回路
３１  ＣＰ除去回路
３２  ＦＦＴ回路
３３  チャネル等化回路
３４  デマップ回路
４１  ＣＰ除去回路
４２  ＦＦＴ回路
４３  アレー重み演算回路
４４  アレー合成回路
４５  切替回路
【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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【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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