(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信ＲＦ信号に基づいて電波を発射する複数の送信アンテナと、
複数の送信信号に基づいて前記複数の送信アンテナの各々に前記送信ＲＦ信号を供給する複数の送信回路手段と、
変調手段を備え、入力された送信データを前記変調手段で変調して前記複数の送信信号を生成し、前記送信回路手段に出力する送信信号処理手段と、
を含む送信機と、
前記送信装置から電波を感受して受信ＲＦ信号を出力する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々から入力される前記受信ＲＦ信号に基づいて受信信号を出力する複数の受信回路手段と、
復調手段を備え、前記各受信回路手段から出力された受信信号を前記復調手段で復調して受信データを生成する受信信号処理手段と、
を含む受信機と、
前記電波の伝搬状態を検知する伝搬検知手段と、
検知された伝搬状態に基づいて、複数のシンボル速度の中から使用するシンボル速度を選択し、前記変調手段と前記復調手段に設定するシンボル速度設定手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度を、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度を、前記変調手段および復調手段に設定するように前記シンボル速度設定手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を上げる手段と、
を有する無線通信機。
【請求項２】
送信ＲＦ信号に基づいて電波を発射する複数の送信アンテナと、
複数の送信信号に基づいて前記複数の送信アンテナの各々に前記送信ＲＦ信号を供給する複数の送信回路手段と、
相異シンボル速度を有する複数の変調手段を備え、入力された送信データを、前記複数の変調手段の中から選択された変調手段で変調して前記複数の送信信号を生成し、前記送信回路手段に出力する送信信号処理手段と、
を含む送信機と、
電波を感受して受信ＲＦ信号を出力する複数のアンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々から入力される前記受信ＲＦ信号に基づいて受信信号を出力する複数の受信回路手段と、
相異シンボル速度を有する複数の復調手段を備え、前記各受信回路手段から入力された受信信号を、前記複数の復調手段の中から選択された復調手段で復調して受信データを生成する受信信号処理手段と、
を含む受信機と、
前記電波の伝搬状態を検知する伝搬検知手段と、
検知された伝搬状態に基づいて、前記複数の変調手段と前記複数の復調手段からそれぞれ各１つの変調手段と復調手段を選択する変調手段/復調手段選択手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度の変調手段および復調手段を選択するように、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度の変調手段および復調手段を選択するように前記変調手段/復調手段選択手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度の変調手段および復調手段が選択される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度の変調手段および復調手段が選択される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を上げる手段と、
を有する無線通信機。
【請求項３】
前記伝搬検知手段は、受信電力、伝送誤り率、再送率、空間多重方式におけるチャネル行列推定のうち少なくとも１つにより前記電波の伝搬状態を検知する、請求項１に記載の無線通信機。
【請求項４】
前記伝搬検知手段は、受信電力、伝送誤り率、再送率、空間多重方式におけるチャネル行列推定のうち少なくとも１つにより前記電波の伝搬状態を検知する、請求項２に記載の無線通信機。
【請求項５】
前記送信信号処理手段と前記受信信号処理手段は、前記速いシンボル速度が設定される場合、各々使用する前記送信回路手段の数、使用する前記受信回路手段の数を削減し、前記遅いシンボル速度が設定される場合、各々使用する前記送信回路手段の数、使用する前記受信回路手段の数を増加させる、請求項１または３に記載の無線通信機。
【請求項６】
前記送信信号処理手段と前記受信信号処理手段は、前記速いシンボル速度の変調手段および復調手段が選択される場合、各々使用する前記送信回路の数、使用する前記受信回路の数を削減し、前記遅いシンボル速度の変調手段および復調手段が選択される場合、各々使用する前記送信回路の数、使用する前記受信回路の数を増加させる、請求項２または４に記載の無線通信機。
【請求項７】
前記制御手段は、前記送信信号処理手段と前記受信信号処理手段の各々に、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、前記複数の送信回路手段のうちの１つと、前記複数の受信回路手段のうちの１つとを使用するように指示し、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、前記複数の送信回路手段と、前記複数の受信回路手段とを使用するように指示する、請求項１から６のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項８】
前記変調手段は、前記送信データを直接送信キャリアに変調する直接変調モードと、信
号処理を施した後に変調する非直接変調モードとを含む変調モードを有し、前記復調手段は、前記受信信号を復調して直接前記受信データを生成する直接復調モードと、復調した後に前記信号処理を施して前記受信データを生成する非直接復調モードとを含む復調モードを有し、前記変調モードと前記復調モードを選択して設定する変復調モード設定手段をさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項９】
前記制御手段は、前記変調手段と前記復調手段の各々に、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、前記直接変調モード／前記直接復調モードを使用するように指示し、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、前記非直接変調モード／前記非直接復調モードを使用するように指示する、請求項８に記載の無線通信機。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記変調手段と前記復調手段の各々に、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、ＡＳＫ、ＢＰＳＫ、ＦＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫのいずれかの変復調方式を選択して、前記複数の送信回路手段のうちの１つ、前記複数の受信回路手段のうちの１つを使用するように指示し、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、多相ＰＳＫ、多値ＱＡＭのいずれか、またはこれらを１次変調としたＯＦＤＭを選択して、前記複数の送信回路手段、前記複数の受信回路手段を使用するように指示して空間多重通信する、請求項７から９のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項１１】
前記複数の送信回路手段と前記複数の受信回路手段の各々への電源供給を制御する電源制御手段をさらに備え、前記電源制御手段は、使用されない前記送信回路手段と前記受信回路手段の電源の供給を停止する、請求項５から１０のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項１２】
前記送信アンテナと前記受信アンテナとは共用される、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項１３】
前記電波の周波数は１０ＧＨｚ以上である、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の無線通信機。
【請求項１４】
送信ＲＦ信号に基づいて電波を発射する複数の送信アンテナと、
複数の送信信号に基づいて前記複数の送信アンテナの各々に前記送信ＲＦ信号を供給する複数の送信回路手段と、
変調手段を備え、入力された送信データを前記変調手段で変調して前記複数の送信信号を生成し、前記送信回路手段に出力する送信信号処理手段と、
無線受信機側で検知された前記電波の伝搬状態に基づいて、複数のシンボル速度の中から使用するシンボル速度を選択し、前記変調手段に設定するシンボル速度設定手段と、
無線受信機側で検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度を、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度を、前記変調手段に設定するように前記シンボル速度設定手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段の変調の多値数を上げる手段と、
を含む無線送信機。
【請求項１５】
無線送信機から電波を感受して受信ＲＦ信号を出力する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々から入力される前記受信ＲＦ信号に基づいて受信信号を出力する複数の受信回路手段と、
復調手段を備え、前記各受信回路手段から出力された受信信号を前記復調手段で復調して受信データを生成する受信信号処理手段と、
前記電波の伝搬状態を検知する伝搬検知手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態に基づいて、複数のシンボル速度の中から使用するシンボル速度を選択し、前記復調手段に設定するシンボル速度設定手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度を、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度を、前記復調手段に設定するように前記シンボル速度設定手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度が設定される場合、前記復調手段の変調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段の変調の多値数を上げる手段と、
を有する無線受信機。
【請求項１６】
送信ＲＦ信号に基づいて電波を発射する複数の送信アンテナと、
複数の送信信号に基づいて前記複数の送信アンテナの各々に前記送信ＲＦ信号を供給する複数の送信回路手段と、
相異シンボル速度を有する複数の変調手段を備え、入力された送信データを、前記複数の変調手段の中から選択された変調手段で変調して前記複数の送信信号を生成し、前記送信回路手段に出力する送信信号処理手段と、
無線受信機側で検知された前記電波の伝搬状態に基づいて、前記複数の変調手段の中から使用する変調手段を選択する変調手段選択手段と、
無線受信機側で検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度の変調手段を選択するように、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度の変調手段を選択するように前記変調手段選択手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度の変調手段が選択される場合、前記変調手段の変調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度の変調手段が選択される場合、前記変調手段の変調の多値数を上げる手段と、
を含む無線送信機。
【請求項１７】
電波を感受して受信ＲＦ信号を出力する複数のアンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々から入力される前記受信ＲＦ信号に基づいて受信信号を出力する複数の受信回路手段と、
相異シンボル速度を有する複数の復調手段を備え、前記各受信回路手段から入力された受信信号を、前記複数の復調手段の中から選択された復調手段で復調して受信データを生成する受信信号処理手段と、
前記電波の伝搬状態を検知する伝搬検知手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態に基づいて、前記複数の復調手段の中から使用する復調手段を選択する復調手段選択手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度の復調手段を選択するように、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度の復調手段を選択するように前記復調手段選択手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度の復調手段が選択される場合、前記復調手段の復調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度の復調手段が選択される場合、前記復調手段の復調の多値数を上げる手段と、
を含む無線受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間多重方式を利用した無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波を利用した携帯電話、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の無線通信システムにおいては、変復調の多値化や搬送波のマルチキャリア化により高速化が図られている。しかしながら使用できる周波数帯域が狭いため、高速化には限界がある。例えば、多値ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ―ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）を用いた場合は、誤り率の劣化が生じる他、発振器の位相雑音や周波数安定性などに極めて高い性能レベルが必要とされる。一方、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交波周波数分割多重）によりマルチキャリア化を行った場合、帯域は、サブキャリア数にシンボル速度を乗じたもので規定され、高速化に伴い広帯域が必要になる。また、ピーク電力と平均電力の差が大きく、一般には低歪な送信増幅器が必要になるという問題が知られている。【０００３】
そこで、マイクロ波帯でＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を適用した無線通信システムが開発されている。図１は、この方式を利用した無線通信機のブロック図である。送信機５００は、送信回路５０１−１〜３とアンテナ５０２−１〜３と送信信号処理回路５０４とを備える。送信データは、送信信号処理回路５０４で信号処理され、送信回路５０１−１〜３によりアンテナ５０２−１〜３から電波として発射される。受信機５０６は、アンテナ５０８−１〜３と受信回路５０７−１〜３と受信信号処理回路５１０とを備える。アンテナ５０８−１〜３により感受された電波を受信回路５０７−１〜３で受信信号に変換し、受信信号処理回路５１０により信号処理されて受信データが出力される。また、受信信号処理回路５１０は、チャネル行列を出力する。即ち、ＭＩＭＯ方式の無線通信機は、アンテナと送信機およびアンテナと受信機とで構成される、あるいは、複数のアンテナと複数の送受信機とで構成される無線通信機であり、空間多重方式により通信を行う。【０００４】
マルチパスを含め、直交化できる通信路（独立な空間伝送路）の数の範囲において、伝送速度はアンテナの数（送信アンテナ数と受信アンテナ数の少ない方）に比例する。したがって、同一周波数、同一の時間を用いながら伝送速度を向上させることができる。また、時空間符号化を利用することにより、空間ダイバーシチー効果を生じ、良好なＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ：信号対雑音比）が得られる。【０００５】
また、一般に周波数が高くなると、電波の直進性が強くなり、伝搬環境が異なってくる。この伝搬環境が変わる周波数は、およそ１０ＧＨｚ前後といわれており、それ以上の周波数では見通し外通信が困難になる。例えば、国際電気通信連合の勧告（“Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｄａｔａ  ａｎｄ  ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｌａｎｎｉｎｇ  ｏｆ  ｉｎｄｏｏｒ  ｒａｄｉｏ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  ｒａｄｉｏ  ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｒａｎｇｅ  ９００  ＭＨｚ  ｔｏ  １００  ＧＨｚ”  ＩＴＵ−Ｒ，  Ｐ．１２３８−３，  ２００３年４月）によれば、伝搬時の距離に対する電波の減衰量を表す電力損失係数（ｐｏｗｅｒ  ｌｏｓｓ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）は、オフィス内では０．９〜５．２ＧＨｚにおいて２８〜３２であるのに対し、６０ＧＨｚにおいては２２となっている。自由空間損失の場合は２０であるから、６０ＧＨｚというような高い周波数では散乱や回折などの影響が少ないものと考えられる。マルチパスに関しては、電波強度が強い場合があるが、経路としては比較的少ないものと考えられている。なお、ミリ波（例えば６０ＧＨｚ帯）を利用した無線システムとしては、Ｋ．Ｏｈａｔａらによる文献（ＩＥＥＥ  ＭＴＴ−Ｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ．  Ｄｉｇｅｓｔ，  Ｊｕｎｅ  ２００３，  ｐｐ．３７３−３７６）などに記載されている。用いられている変調方式はＡＳＫ（デジタル振幅変調）であり、無線通信として高速な１．２５Ｇビット／秒が実現されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＭＩＭＯ技術を取り入れた無線通信機は、送受信回路を複数動作させるために消費電力が大きくなる。送信信号処理回路は、チャネル行列を推定し、複数の送信回路に送信信号を変換・分配し、また、受信信号処理回路は、複数の受信回路からの受信信号を合成・変換する機能を有し消費電力が大きい。また、高速のＤ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）、時空間符号化回路などによっても消費電力が増大する。【０００７】
唐沢らの文献（２００３年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集１、ＳＳ−３０、講演番号ＴＢ−２−１）によれば、アンテナ間隔が半波長以上あれば、マルチパスが広い角度範囲で到来する場合、チャネル応答行列の構成要素は無相関に変動する。このときに伝送容量が増大するが、例えば２．４ＧＨｚでは半波長は約６ｃｍとなってしまう。さらに、見通し内通信で局所的な散乱がない場合、アンテナ間隔は相当距離広げることが望ましい。Ｄ．  Ｇｅｓｂｅｒｔらによる文献（ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｎ  Ｓｅｌｅｃｔｅｄ  Ａｒｅａｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｖｏｌ．２１，  Ｎｏ．３，  Ａｐｒｉｌ，  ２００３）には、このような場合の携帯電話システムにおける基地局用４素子アンテナの素子間隔として１０波長が例示されている。このようなアンテナ間隔は、携帯端末やオフィスや家庭で用いるマイクロ波無線通信機に適用することは、大きさの観点から現実的ではない。
ミリ波（例えば６０ＧＨｚ帯）を利用した無線システムでは、変調指数の低いＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）が用いられ、主としてアンテナビームを絞ったポイント間（Ｐｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ）通信が多く利用されている。一方アンテナビームを広げた場合、特に屋内通信においてはマルチパス干渉の影響で、信号品質の劣化、あるいは伝送不能に陥るなどの問題が生じる。これはシンボル速度を上げると、遅延時間（直接波と反射波の到来時間の差）の広がりがシンボル長に比較して相対的に大きくなり、シンボル間干渉を引き起こすためである。また、シンボル速度を下げて、シンボル間干渉を回避しながら高速性を保つために、多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）やＱＡＭを１次変調とし、ＯＦＤＭを２次変調として用いた無線通信機が用いられる。しかしながら、発振器の低位相雑音特性、周波数安定性、送信増幅器の高線形性が必要となり、特にミリ波の無線機を構成するためには、複雑、高価格、大型サイズになることなどが、実用上の問題となっていた。【０００８】
本発明の目的は、消費電力を抑制しながら高速伝送し、マルチパス干渉による通信途絶が発生し難く、小型化された無線通信機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、無線通信機は、
送信ＲＦ信号に基づいて電波を発射する複数の送信アンテナと、
複数の送信信号に基づいて前記複数の送信アンテナの各々に前記送信ＲＦ信号を供給する複数の送信回路手段と、
変調手段を備え、入力された送信データを前記変調手段で変調して前記複数の送信信号を生成し、前記送信回路手段に出力する送信信号処理手段と、
を含む送信機と、
前記送信装置から電波を感受して受信ＲＦ信号を出力する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々から入力される前記受信ＲＦ信号に基づいて受信信号を出力する複数の受信回路手段と、
復調手段を備え、前記各受信回路手段から出力された受信信号を前記復調手段で復調して受信データを生成する受信信号処理手段と、
を含む受信機と
前記電波の伝搬状態を検知する伝搬検知手段と、
検知された伝搬状態に基づいて、複数のシンボル速度の中から使用するシンボル速度を選択し、前記変調手段と前記復調手段に設定するシンボル速度設定手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度を、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度を、前記変調手段および復調手段に設定するように前記シンボル速度設定手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度が設定される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を上げる手段と、
を有する。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、無線通信機は、
送信ＲＦ信号に基づいて電波を発射する複数の送信アンテナと、
複数の送信信号に基づいて前記複数の送信アンテナの各々に前記送信ＲＦ信号を供給する複数の送信回路手段と、
相異シンボル速度を有する複数の変調手段を備え、入力された送信データを、前記複数の変調手段の中から選択された変調手段で変調して前記複数の送信信号を生成し、前記送信回路手段に出力する送信信号処理手段と、
を含む送信機と、
電波を感受して受信ＲＦ信号を出力する複数のアンテナと、
前記複数の受信アンテナの各々から入力される前記受信ＲＦ信号に基づいて受信信号を出力する複数の受信回路手段と、
相異シンボル速度を有する複数の復調手段を備え、前記各受信回路手段から入力された受信信号を、前記複数の復調手段の中から選択された復調手段で復調して受信データを生成する受信信号処理手段と、
を含む受信機と、
前記電波の伝搬状態を検知する伝搬検知手段と、
検知された伝搬状態に基づいて、前記複数の変調手段と前記複数の復調手段からそれぞれ各１つの変調手段と復調手段を選択する変調手段/復調手段選択手段と、
前記伝搬検知手段によって検知された前記電波の伝搬状態からマルチパス干渉の強弱を判定し、前記マルチパス干渉が弱いと判定した場合、速いシンボル速度の変調手段および復調手段を選択するように、前記マルチパス干渉が強いと判定した場合、遅いシンボル速度の変調手段および復調手段を選択するように前記変調手段/復調手段選択手段に指示する制御手段と、
前記速いシンボル速度の変調手段および復調手段が選択される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を下げ、前記遅いシンボル速度の変調手段および復調手段が選択される場合、前記変調手段と前記復調手段の変復調の多値数を上げる手段と、
を有する。
【００１１】
マルチパス干渉の強弱に応じて、シンボル速度を制御することにより、消費電力を最適にしながらの高速伝送が可能となる。また、周波数１０ＧＨｚ以上、特にミリ波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）を利用した無線通信機の場合、アンテナを複数アレイ状に並べたとしても、無線通信機を小型に構成できる。さらにマルチパス干渉が弱い場合、直接変復調モードで動作させることにより、高速化、低消費電力化が実現できる。一方マルチパス干渉が強い場合では、消費電力は増加するものの、マルチパス干渉による通信途絶の可能性が減少でき、ある程度の伝送速度を維持しながら通信を継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は従来の無線通信機のブロック図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施の形態による無線通信機のブロック図である。
【図３】図３は第１の実施の形態におけるシンボル速度を決める処理のフローチャートである。
【図４】図４はマルチパス干渉の強弱を規定する受信電力と誤り率の関係の例を示すグラフである。
【図５】図５はＭＩＭＯにおける独立な空間伝送路数とマルチパスの度合いの関係を示すグラフである。
【図６】図６は第１の変形例におけるシンボル速度を決める処理のフローチャートである。
【図７】図７は第２の変形例におけるシンボル速度と変調の多値数を決める処理のフローチャートである。
【図８】図８は第３の変形例におけるシンボル速度と変調の多値数を決める処理のフローチャートである。
【図９】図９は第４の変形例におけるシンボル速度を決める処理を含む処理のフローチャートである。
【図１０】図１０は第５の変形例におけるシンボル速度と変調の多値数を決める処理を含む処理のフローチャートである。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施の形態による無線通信機のブロック図である。
【図１２】図１２は第２の実施の形態における送受信機の設定に関わる処理のフローチャートである。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施の形態の変形例の無線通信機のブロック図である。
【図１４】図１４は本発明の第３の実施の形態による無線通信機のブロック図である。
【図１５】図１５は第３の実施の形態における送受信機の設定に関わる処理のフローチャートである。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施の形態による無線通信機のブロック図である。
【図１７】図１７は本発明の第５の実施の形態による無線通信機のブロック図である。
【図１８】図１８は本発明の第５の実施の形態の変形例による無線通信機のブロック図である。
【図１９】図１９は本発明の第６の実施の形態による無線通信機のブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
[第1の実施の形態]
図２を参照すると、本発明の第１の実施の形態による無線通信機は送信機１００と受信機１０６と具備する。通常、通信は双方向であるため、この無線通信機が複数対向して通信を行う。ここでは、送信機１００と受信機１０６とはそれぞれ、対向する無線通信機の送信機と受信機である。【００１４】
送信機１００は、アンテナ１０２−１〜３と、アンテナ１０２−１〜３にそれぞれ接続された送信回路１０１−１〜３と、電源制御回路１０３と、送信信号処理回路１０４と、制御回路１１９とを具備する。【００１５】
電源制御回路１０３は、制御回路１１９からの電源制御信号に基づいて、送信回路１０１−１〜３に供給される電源を制御する。送信信号処理回路１０４は、変調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる符号化、重み付け／マッピングの少なくとも１つの機能を備える。また、送信信号処理回路１０４はシンボル速度設定部１１７と変調速度設定部１１８と変調部１０５を備え、制御回路１１９からの制御信号によりシンボル速度や変調の多値数を変更することが可能である。この送信信号処理回路１０４は、送信機１００に入力されたデータを変調部１０５で変調して、送信信号として送信回路１０１−１〜３に出力する。【００１６】
受信機１０６は、アンテナ１０８−１〜３と、アンテナ１０８−１〜３にそれぞれ接続された受信回路１０７−１〜３と、電源制御回路１０９と、受信信号処理回路１１０と、レベル検出器１１１と、誤り率測定器１１２、伝搬検知回路１２３と、制御回路１２４とを具備する。【００１７】
電源制御回路１０９は、制御回路１２４からの電源制御信号に基づいて、受信回路１０７−１〜３に供給される電源を制御する。受信信号処理回路１１０はシンボル速度設定部１２２と復調モード設定部１２３と復調部１２０を備え、復調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる復号、重み付け／デマッピングの少なくとも１つの機能を備える。受信信号処理回路１１０は、受信回路１０７−１〜３から入力される受信信号を復調部１２０で復調して、受信データとして出力する。また、受信信号処理回路１１０は、受信回路１０７−１〜３から入力される受信信号に基づいてチャネル行列を推定し、出力する。レベル検出器１１１は、受信回路１０７−１〜３から入力される受信レベル信号に基づいて受信レベルを検出し、出力する。誤り率測定器１１２は、受信信号処理回路１１０から出力される受信データに基づいて、ビットエラーレートまたはフレームエラーレートを測定し、誤り率を出力する。伝搬検知回路１２３は受信レベル、誤り率、チャネル行列を入力し、マルチパス干渉の強弱を判定し、変調制御信号と、これと等価な伝搬状況通信信号を出力する。制御回路１２４は電源制御回路１０９に電源制御信号を出力するとともに、変調制御信号に基づきシンボル速度設定部１２２と復調モード設定部１２３にそれぞれシンボル速度、復調モードを設定する。また、伝搬状況通信信号は通信装置１０６の制御回路１１９に送られ、制御回路１１９はシンボル速度設定部１１７と変調モード設定部１１８にシンボル速度、変調モードをそれぞれ設定する。【００１８】
この無線通信機において、シンボル速度は、図３に示されるようにして決定される。まず、伝搬検知回路１２３は、ステップ１０１１に、レベル検出器１１１から出力される受信レベル、誤り率測定器１１２から出力される誤り率、受信信号処理回路１１０から出力されるチャネル行列などに基づいて、マルチパス干渉の強弱を推定する。ステップ１００２に、マルチパス干渉が強いかどうか判定する。干渉が強いと判定された場合、伝搬検知回路１２３は、シンボル速度を低く設定する変調制御信号および伝搬状況通信信号を出力する。制御回路１１９は伝搬状況通信信号を受けて、シンボル速度設定部１１７により、ステップ１００３に、変調部１０５のシンボル速度を下げる。また、制御回路１２４は、シンボル速度設定部１２２により、復調部１２０のシンボル速度を下げる。ステップ１００２において、干渉が弱いと判定された場合、伝搬検知回路１２３は、シンボル速度を高く設定する変調制御信号および伝搬状況通信信号を出力する。制御回路１１９は、ステップ１００４に、シンボル速度設定部１１７により変調部１０５のシンボル速度を上げる。また、制御回路１２４は、シンボル速度設定部１２２により復調部１２０のシンボル速度を上げる。シンボル速度が決定されると、以降通常のデータ伝送である通信が行なわれる。【００１９】
本実施の形態では、信号伝搬状態に基づいてマルチパス干渉の度合いを判定することが重要な特徴である。ここでは明示しないが、自局または他局の信号伝搬状態を、他局との同期確立を行うプリアンブル期間、またはデータ伝送が行われている通信中の期間に知ることができる。通信中においては、データ伝送されるデータの一部として送信される他局の信号伝搬状態を受信することができる。また、自局の信号伝搬状態を他局に送信する。【００２０】
信号伝搬状態は、レベル検出器１１１から出力される受信レベル、誤り率測定器１１２から出力される誤り率、受信信号処理回路１１０から出力されるチャネル行列から計算される。信号伝搬状態は、通信に寄与できる独立した空間伝送路の数、誤りによる再送信要求の率、などで表すことができる。例えば、図４に示されるように、受信電力と誤り率の関係からマルチパス干渉の強弱を規定しておき、受信電力が高いにも関わらず誤り率（または誤りによる再送信要求の率）が高い場合をマルチパス干渉が強いと規定しておくことが可能である。また、図５に示されるように、推定されるチャネル行列から計算される固有値から通信に寄与できる独立した空間伝送路の数を判断し、マルチパス干渉の度合いを決めることも可能である。これらの方法を組合せたり、マルチパス干渉の度合いを段階的に規定したりすることもできる。さらに当然ながら最初にシンボル速度を低く設定し、その後段階的に高く設定していく方法も使用可能である。【００２１】
本実施の形態では、マルチパス干渉の度合いが小さいときには、シンボル速度を高く設定することにより高速伝送が可能になる。なお、このような場合には、相関帯域幅が広くなることが多く、高シンボル速度、すなわち広帯域な伝送に有利となっている。【００２２】
また、周波数１０ＧＨｚ以上、特にミリ波（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）を利用した無線通信機の場合、複数のアンテナをアレイ状に並べたとしても、マイクロ波帯を利用した場合に比べてアンテナサイズは小さい。例えば、６０ＧＨｚを利用した場合、アンテナ間隔は、半波長ならば約２．５ｍｍ、１０波長ならば約２．５ｃｍであり、大きさの点からは、携帯端末、オフィスや家庭で用いる無線通信機に適用可能である。【００２３】
次に、第１の実施の形態の第１の変形例を、図６を参照して説明する。第１の変形例では、シンボル速度を決める処理の別の例を示す。第１の変形例では、無線通信機は、構成としては第１の実施の形態と同様であり、変調制御信号および伝搬状況通信信号によりシンボル速度を変化させることができる。【００２４】
まず、初期状態として、ステップ２００１に、シンボル速度設定部１１７，１２２にシンボル速度を高く設定する。即ち、変調部１０５、復調部１２０を高いシンボル速度に設定する。ステップ２００２に、誤り率測定器１１２により誤り率を測定する。ステップ２００３に、伝播検知回路１２３は、この誤り率が通信に十分許容できる範囲にあるか否かを判断する。誤り率が十分許容できるものでなければ、ステップ２００４に、変調制御信号および伝搬状況通信信号によりシンボル速度を一段低く設定する。即ち、変復調部１０５、１２０のシンボル速度を一段下げる。その後、ステップ２００２に戻って、新しい条件で再度誤り率を測定し、誤り率が十分許容できる範囲になるまでシンボル速度は引き下げられる。したがって、シンボル速度は誤り率が十分低くなるまで下げられる。【００２５】
このプロセスは、通信の前に行うこともできるが、データ通信の途中でもビット誤り率、フレーム誤り率、パケット誤り率、再送要求率（再送率）などを監視し、これらの数値が十分低くなるように適宜シンボル速度を低くすることもできる。また、誤り率等が十分低くなればマルチパス干渉が低減したと判断し、再度伝送速度が高くなるようシンボル速度を上げるプロセスも含むことができる。本変形例では、第１の実施の形態と同様な効果が得られるが、高速伝送のためのより状況に応じた条件設定が可能となる。【００２６】
第１の実施の形態の第２の変形例を、図７を参照して説明する。第２の変形例では、シンボル速度と変調の多値数を決める手続きの例を示す。無線通信機は、構成としては第１の実施の形態と同様であり、変調制御信号および伝搬状況通信信号により、変調の多値数やシンボル速度を変化させることができる。【００２７】
まず、ステップ３００１に、伝搬検知回路１２３はマルチパス干渉の強弱を推定する。ステップ３００２で、干渉が弱いと判定された場合には、ステップ３００３に、シンボル速度を高く、変調の多値数を小さく設定する。即ち、シンボル速度設定部１１７、１２２、変調モード設定部１１８、１２３をそのように設定する。干渉が強いと判定された場合には、ステップ３００４に、シンボル速度を低く、変調の多値数を大きく設定する。即ち、シンボル速度設定部１１７、１２２、変調モード設定部１１８、１２３をそのように設定する。このようにして設定されたシンボル速度と変調の多値数とを用いて、以降の通信を行う。【００２８】
マルチパス干渉の判定としては、第１の実施の形態で説明したものと同様に行うことができる。本変形例においては、マルチパス干渉の度合いが小さいときには、シンボル速度を高くすることにより高速伝送が可能となる。一方、マルチパス干渉が強くて相関帯域幅が狭いときでも、シンボル速度を低くし、信号帯域を狭くすることにより効率よく伝送することができる。【００２９】
次に、第１の実施の形態の第３の変形例を、図８を参照して説明する。第３の変形例では、シンボル速度と変調の多値数を決める他の処理の例を示す。第３の変形例の無線通信機は、構成としては第１の実施の形態と同様であり、変調制御信号および伝搬状況通信信号により、変調の多値数やシンボル速度を変化させることができる。【００３０】
まず、ステップ４００１に、シンボル速度設定部１１７、１２２に初期状態としてシンボル速度を高く設定し、変調の多値数を小さく設定する。ステップ４００２に、誤り率測定器１１２により誤り率を測定する。ステップ４００３に、この誤り率が通信に十分許容できる範囲にあるか否かを判断する。誤り率が十分許容できるものでなければ、ステップ４００４に、変調の多値数を上げ、シンボル速度を低く設定する。ステップ４００２に戻って新しい条件で誤り率を測定する。誤り率が十分許容できる範囲になるまで、シンボル速度は引き下げられ、多値数は上げられる。したがって、シンボル速度は、誤り率が十分低くなるまで下げられ、多値数は上げられる。【００３１】
このプロセスは、通信の前に行うこともできるが、データ通信の途中でもビット誤り率、フレーム誤り率、パケット誤り率、再送要求率などを監視し、これらの数値が十分低くなるようにシンボル速度を適宜低くし、多値数を適宜上げることもできる。また、誤り率等が十分低くなればマルチパス干渉が低減したと判断し、再度伝送速度が高くなるようシンボル速度を上げるプロセスも含むことができる。本変形例では、第２の変形例と同様な効果が得られるが、高速伝送のためのより状況に応じた条件設定が可能となる。【００３２】
第１の実施の形態の第４の変形例を、図９を参照して説明する。第４の変形例では、シンボル速度を決める手続きを含む動作プロセスの例を示す。無線通信機は、構成としては第１の実施の形態と同様であり、変調制御信号および伝搬状況通信信号によりシンボル速度を変化させることができる。【００３３】
まず、ステップ５００１に、例えば第１の実施の形態に記載した方法に従ってマルチパス干渉の強弱を推定する。ステップ５００２で、干渉が強いと判定された場合には、ステップ５００５に、シンボル速度を低く設定する。一方、干渉が弱いと判定された場合には、ステップ５００３に、シンボル速度を高く設定する。この場合には、ステップ５００４に、消費電力を抑えるために伝送速度に寄与しない送信回路および受信回路の電源を電源制御回路１０３、１０９によりオフにする。即ち、動作していない回路の電源を落として消費電力を抑制する。【００３４】
マルチパス干渉が少なく、見通しが利く環境では、アンテナ素子間の相関が強まるため、ＭＩＭＯ技術を採用しても、伝送容量の増大や空間ダイバーシチー効果が得られない。また、周波数としておよそ１０ＧＨｚ以上、特にミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）帯における無線通信では、局所的な散乱が期待できないため、この傾向が特に強い。したがって消費電力の低減を優先させても、通信品質（伝送速度、ＳＮＲなど）の点で大きな劣化とはならない。本変形例では、第１の実施の形態と同様な効果が得られると同時に、マルチパス干渉が少ない場合においては不必要な電力を消費することを避けることができる。【００３５】
第１の実施の形態の第５の変形例を、図１０を参照して説明する。第５の変形例では、シンボル速度と変調の多値数を決める処理を含む動作プロセスの別の例を説明する。無線通信機は、構成としては第１の実施の形態と同様であり、変調制御信号および伝搬状況通信信号により、変調の多値数やシンボル速度を変化させることができる。【００３６】
まず、ステップ６００１に、例えば第１の実施の形態に記載した方法に従ってマルチパス干渉の強弱を推定する。ステップ６００２で、干渉が強いと判定された場合には、ステップ６００３に、シンボル速度を低く設定し、変調の多値数を大きく設定する。一方、干渉が弱いと判定された場合には、ステップ６００４に、シンボル速度を高く設定し、変調の多値数を大きく設定する。この場合には、ステップ６００５に、消費電力を抑えるために伝送速度に寄与しない送信回路および受信回路の電源をオフにする。即ち、動作していない回路の電源を落として消費電力を抑制する。【００３７】
本変形例は、第４の変形例とは、干渉が弱いと判定された場合には、シンボル速度を高く、変調の多値数を小さく設定し、干渉が強いと判定された場合にはシンボル速度を低く、変調の多値数を大きく設定するところが異なっている。本変形例では、第４の変形例と同様な効果が得られ、高速伝送のためのより状況に応じた条件設定が可能となる。
[第２の実施の形態]
図１１は本発明の第２の実施の形態の無線通信機のブロック図を示している。第２の実施の形態では、直接変復調／非直接変復調モードを使用する。直接変調モードとは、直接送信データを送信キャリアに変調する方式であり、非直接変調モードは、信号処理を施した後に変調し、無線周波数帯にアップコンバートする方式である。また、直接復調モードは、受信信号から直接受信データに復調する方式であり、非直接復調モードは、無線周波数帯からダウンコンバートし、復調した後に信号処理を施して受信データを生成する方式である。【００３８】
本無線通信機は送信機２００と受信機２０６と具備する。通常、通信は双方向であるため、この無線通信機が複数対向して通信を行う。ここでは、送信機２００と受信機２０６とは対向する無線通信装置の送信機と受信機である。【００３９】
送信機２００は、アンテナ２０２−１〜４と、アンテナ２０２−１に接続された非直接変調モードの送信回路２０１−１と、アンテナ２０２−２に接続された非直接変調モードの送信回路２０１−２と、アンテナ２０２−３に接続された非直接変調モードの送信回路２０１−３と、アンテナ２０２−４に接続され、変調部２２４を内蔵した、直接変調モードの送信回路２０１−４と、電源制御回路２０３と、送信信号処理回路２０４と、制御回路２１９とを具備する。送信回路２０１−１〜３は、送信信号処理回路２０４を介して送信信号が入力され、送信回路２０１−４は、送信信号処理回路２０４を介さずに送信信号が直接入力される。【００４０】
電源制御回路２０３は、制御回路２１９からの電源制御信号に基づいて、送信回路２０１−１〜４に供給される電源を制御する。送信信号処理回路２０４は、変調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる符号化、変調、重み付け／マッピングの少なくとも１つの機能を備える。また、送信信号処理回路２０４は変調部２０５とシンボル速度設定部２１７と変調モード設定部２１８とを備え、変調制御信号によりシンボル速度や変調の多値数を変更することが可能である。この送信信号処理回路２０４は、送信装置２００に入力されたデータを変調部２０５で変調して、送信信号として送信回路２０１−１〜３に出力する。【００４１】
受信機２０６は、アンテナ２０８−１〜４と、アンテナ２０８−１に接続された非直接復調モードの受信回路２０７−１と、アンテナ２０８−２に接続された非直接復調モードの受信回路２０７−２と、アンテナ２０８−３に接続された非直接復調モードの受信回路２０７−３と、アンテナ２０８−４に接続され、復調部２２５を内蔵した、直接復調モードの受信回路２０７−４と、電源制御回路２０９と、受信信号処理回路２１０と、レベル検出器２１１と、誤り率測定器２１２と、伝搬検知回路２２４と、制御回路２２２とを具備する。電源制御回路２０９は、制御回路２２４からの電源制御信号に基づいて、受信回路２０７−１〜４に供給される電源を制御する。受信信号処理回路２１０は、復調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる復号、重み付け／デマッピングの少なくとも１つの機能を備える。受信信号処理回路２１０は、受信回路２０７−１〜３から入力される受信信号を復調部２２０で復調して、受信データとして出力する。また、受信信号処理回路２１０は、チャネル行列を推定する機能を有し、受信回路２０７−１〜３から入力される受信信号に基づいてチャネル行列を推定し、出力する。レベル検出器２１１は、受信回路２０７−１〜３から入力される受信レベル信号に基づいて、受信レベル信号を検出し、出力する。誤り率測定器２１２は、受信信号処理回路２１０と受信回路２０７−４から出力される受信データに基づいて、ビットエラーレート、またはフレームエラーレートを測定し、誤り率を出力する。伝搬検知回路２２３は受信レベル、誤り率、チャネル行列を入力し、マルチパス干渉の強弱を判定し、変調制御信号と、これと等価な伝搬状況通信信号を出力する。制御回路２２４は電源制御回路２０９に電源制御信号を出力するとともに、変調制御信号に基づきシンボル速度設定部２２２と復調モード設定部２２３にそれぞれシンボル速度、復調モードを設定する。また、伝搬状況通信信号は送信装置２０６の制御回路２１９に送られ、制御回路２１９はシンボル速度設定部２１７と変調モード設定部２１８にシンボル速度、変調モードをそれぞれ設定する。【００４２】
送信回路２０１−４、受信回路２０７−４での変復調方式としては、ＡＳＫ、ＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫなどのいずれかを用いる。送信回路２０１−４は入力されたデータを送信キャリアに変調し、受信回路２０７−４は受信信号からデータを直接復調する。このように変復調することを直接変復調と呼ぶことにする。また、送信回路２０１−４、受信回路２０７−４で用いるシンボル速度は、非直接変復調モードの送信回路２０１−１〜３、受信回路２０７−１〜３に比べて高く設定する。非直接変復調モードとしては、多値ＰＳＫ、多値ＱＡＭなどのいずれか、またはこれらを１次変調としたＯＦＤＭなどを利用することができる。【００４３】
この無線通信機では、図１２に示されるように、送受信回路の動作設定が行われる。まず、ステップ７００１に、電源制御回路２０３の制御により送信回路２０１−４の電源、電源制御回路２０９の制御により受信回路２０７−４の電源をそれぞれ投入する。ステップ７００２に、電源制御回路２０３の制御により送信回路２０１−１〜３の電源、電源制御回路２０９の制御により受信回路２０７−１〜３の電源を切断する。次に、ステップ７００３に、誤り率測定器２１２により誤り率を測定する。ステップ７００４に、伝搬検知回路２２３は、この誤り率が通信に十分許容できる範囲にあるか否かを判断する。十分許容できる誤り率が得られた場合、以降の通信をこの構成で行う。即ち、送信回路２０１−４、受信回路２０７−４を使用して通信を行う。誤り率が十分低くないと判断される場合、ステップ７００５に、電源制御回路２０３の制御により送信回路２０１−４の電源を切断し、電源制御回路２０９の制御により受信回路２０７−４の電源を切断する。したがって、送信回路２０１−４と受信回路２０７−４は動作しない。ステップ７００６に、電源制御回路２０３の制御により送信回路２０１−１〜２０１−３の電源を投入し、電源制御回路２０９の制御により受信回路２０７−１〜２０７−３の電源を投入し、動作可能状態にする。最後に、ステップ７００７に、設定動作を行う。設定動作は、通常のＭＩＭＯ技術による無線通信の設定を行うか、または第１の実施の形態およびその変形例に記載した手続きを利用して、シンボル速度や変調の多値数を決める。【００４４】
本実施の形態では、マルチパス干渉が弱い場合、高速のＤ／Ａ変換回路（ＤＡＣ）、Ａ／Ｄ変換回路（ＡＤＣ）や、ＭＩＭＯ処理回路、時空間符号処理回路など、特に消費電力が大きい部分の電源をオフとすることができ、低消費電力化が実現できる。なお、直接変復調としてＡＳＫを用いた場合、先に述べたＫ．  Ｏｈａｔａらの文献に記載された通り、６０ＧＨｚ帯を用いて無線での１．２５Ｇビット／秒の伝送速度が実現されている。このとき変復調に必要な素子として高速のスイッチと検波器が必要であるが、上記回路に比べ一般に消費電力は小さい。したがって、特に広帯域通信が可能なミリ波通信においては、マルチパス干渉が弱い場合、直接変復調モードにより高速化、低消費電力化を実現できる。一方、マルチパス干渉が強い場合では、消費電力は増加するものの、マルチパス干渉による通信途絶の可能性が減少でき、ある程度の伝送速度を維持しながら通信を継続できる利点は大きい。【００４５】
図１３を参照して、第２の実施の形態の変形例を説明する。図１３は、本変形例に係る無線通信機の構成を示すブロック図である。構成は、第２の実施の形態で説明した図１１とほぼ等しく、符号を読み替えればよい。即ち、本無線通信機は、送信機３００と受信機３０６と具備する。【００４６】
送信機３００は、アンテナ３０２−１〜３と、アンテナ３０２−１に接続された非直接変調モードの送信回路３０１−１と、アンテナ３０２−２に接続された非直接変調モードの送信回路３０１−２と、非直接変調モードの送信回路３０１−３と、変調部３２４を内蔵した、直接変調モードの送信回路３０１−４と、電源制御回路３０３と、送信信号処理回路３０４と、制御回路３１９を具備する。送信回路３０１−３と送信回路３０１−４はスイッチ３１３を介してアンテナ３０２−３に接続される。送信回路３０１−１〜３には、送信信号処理回路３０４を介して送信データが入力され、送信回路３０１−４には、送信信号処理回路３０４を介さずに送信データが直接入力される。【００４７】
電源制御回路３０３は、制御回路３１９からの電源制御信号に基づいて、送信回路３０１−１〜４に供給される電源を制御する。送信信号処理回路３０４は、変調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる符号化、変調、重み付け／マッピングの少なくとも１つの機能を備える。また、送信信号処理回路３０４は変調部３０５とシンボル速度設定部３１７と変調モード設定部３１８を備え、変調制御信号によりシンボル速度や変調の多値数を変更することが可能である。この送信信号処理回路３０４は、送信装置３００に入力されたデータを変調部３０５によって変調して、送信信号として送信回路３０１−１〜３に出力する。【００４８】
受信機３０６は、アンテナ３０８−１〜３と、アンテナ３０８−１に接続された非直接復調モードの受信回路３０７−１と、アンテナ３０８−２に接続された非直接復調モードの受信回路３０７−２と、非直接復調モードの受信回路３０７−３と、復調部３２５を内蔵した、直接復調モードの受信回路３０７−４と、電源制御回路３０９と、受信信号処理回路３１０と、レベル検出器３１１と、誤り率測定器３１２と、伝搬検知回路３２３と、制御回路３２４とを具備する。受信回路３０７−３と受信回路３０７−４はスイッチ３１４を介してアンテナ３０８−３に接続される。電源制御回路３０９は、制御回路３２４からの電源制御信号に基づいて、受信回路３０７−１〜４に供給される電源を制御する。受信信号処理回路３１０は、復調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる復号、重み付け／デマッピングの少なくとも１つの機能を備える。受信信号処理回路３１０は、受信回路３０７−１〜３から入力される受信信号を復調部３２０で復調して、受信データとして出力する。また、受信信号処理回路３１０は、受信回路３０７−１〜３から入力される受信信号に基づいてチャネル行列を推定し、出力する。レベル検出器３１１は、受信回路３０７−１〜４から入力される受信レベル信号に基づいて、受信レベルを検出し、出力する。誤り率測定器３１２は、受信信号処理回路３１０と受信回路３０７−４から出力される受信データに基づいて、ビットエラーレートまたはフレームエラーレートを測定し、誤り率を出力する。伝搬検知回路３２３は受信レベル、誤り率、チャネル行列を入力し、マルチパス干渉の強弱を判定し、変調制御信号と、これと等価な伝搬状況通信信号を出力する。制御回路３２４は電源制御回路３０９に電源制御信号を出力するとともに、変調制御信号に基づきシンボル速度設定部３２２と復調モード設定部３２３にそれぞれシンボル速度、復調モードを設定する。また、伝搬状況通信信号は送信装置３００の制御回路３１９に送られ、制御回路３１９はシンボル速度設定部３１７と変調モード設定部３１８にシンボル速度、変調モードをそれぞれ設定する。【００４９】
送信回路３０１−４、受信回路３０７−４での変復調方式としては、ＡＳＫ、ＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫなどのいずれかを用いる。送信回路３０１−４は送信キャリアに変調し、受信回路３０７−４は受信信号から直接データを復調する構成となる。また、送信回路３０１−４、受信回路３０７−４で用いるシンボル速度は、非直接変復調モードの送信回路３０１−１〜３、受信回路３０７−１〜３に比べて高く設定する。【００５０】
本変形例の図１１の無線通信装置との相違点は、アンテナの共用にある。送信回路３０１−３と送信回路３０１−４はスイッチ３１３を介してアンテナ３０２−３に接続される。受信回路３０７−３と送信回路３０７−４はスイッチ３１４を介してアンテナ３０８−３に接続される。アンテナ３０２−３とアンテナ３０８−３はそれぞれ共用となっており、電源制御信号と連動したスイッチ３１３、３１４が各々送信機３００、受信機３０６に設けられている。【００５１】
本変形例では、第２の実施の形態で述べたものと同様な効果が得られることに加え、アンテナを共用することで装置の小型化を図ることができる。なお、ここでの説明ではスイッチを用いたが、一般的な共用器を用いることも可能である。
[第３の実施の形態]
図１４は、本発明の第３の実施の形態による無線通信機の構成を示すブロック図である。本無線通信機は、送信機４００と受信機４０６と具備する。通常、通信は双方向であるため、この無線通信機が複数対向して通信を行う。ここでは、送信機４００と受信機４０６はそれぞれ対向する無線通信機の送信機と受信機である。【００５２】
送信機４００は、アンテナ４０２−１〜３と、それぞれアンテナ４０２−１〜３に接続された送信回路４０１−１〜３と、電源制御回路４０３と、送信信号処理回路４０４と、制御回路４１９と、セレクタ４２８とを具備する。送信回路４０１−１〜３は各々直接変調モードと非直接変調モードの変調方式を選択できる。送信回路４０１−１〜３は、送信信号処理回路４０４を介して送信信号が、セレクタ４２８を介してデータ信号が入力され、どちらの信号を使用するかはセレクタ４２８により設定される。送信回路４０１−１〜３は、セレクタ４２８を介して入力するデータ信号でキャリアを変調する変調部４２６-１〜３をそれぞれ備えている。【００５３】
電源制御回路４０３は、制御回路４１９からの電源制御信号に基づいて、送信回路４０１−１〜３に供給される電源を制御する。送信信号処理回路４０４は変調の他に、ＭＩＭＯ処理に関わる符号化、変調、重み付け／マッピングの少なくとも１つの機能を備える。また、送信信号処理回路４０４は変調部４０５とシンボル速度設定部４１７と変調モード設定部４１８を備え、変調制御信号によりシンボル速度や変調の多値数を変更することが可能である。この送信信号処理回路４０４は、入力されたデータを変調部４０５によって変調し、送信信号として送信回路４０１−１〜３に出力する。セレクタ４２８は、送信回路４０１−１〜３へのデータの配分や、直接変調モードと非直接変調モードの変調方式を選択する機能を有する。【００５４】
受信機４０６は、アンテナ４０８−１〜３と、それぞれアンテナ４０８−１〜３に接続され、各々直接復調モードと非直接復調モードを選択できる受信回路４０７−１〜３と、電源制御回路４０９と、受信信号処理回路４１０と、レベル検出器４１１と、誤り率測定器４１２と、セレクタ４２９と、伝搬検知回路４２３と、制御回路４２４とを具備する。受信回路４０７−１〜３は、アンテナ４０８−１〜３を介して入力する受信信号を復調する復調部４２７-１〜３をそれぞれ備えている。電源制御回路４０９は、制御回路４２４からの電源制御信号に基づいて、受信回路４０７−１〜３に供給される電源を制御する。受信信号処理回路４１０は復調の他に、復号、重み付け／デマッピングの少なくとも１つの機能を備える。受信信号処理回路４１０は、受信回路４０７−１〜３から入力された受信信号を復調部４２０で復調して、受信データとして出力する。また、受信信号処理回路４１０は、受信回路４０７−１〜３から入力される受信信号に基づいてチャネル行列を推定し、出力する。レベル検出器４１１は、受信回路４０７−１〜３から入力される受信レベル信号に基づいて、受信レベルを検出し、出力する。誤り率測定器４１２は、受信信号処理回路４１０とセレクタ４２９から出力される受信データに基づいて、ビットエラーレート、またはフレームエラーレートを測定し、誤り率を出力する。セレクタ４２９は、受信回路４０７−１〜３から出力されるデータの配分や、直接復調モードと非直接復調モードの復調方式を選択する機能を有する。伝搬検知回路４２３は受信レベル、誤り率、チャネル行列を入力し、マルチパス干渉の強弱を判定し、変調制御信号と、これと等価な伝搬状況通信信号を出力する。制御回路４２４は電源制御回路４０９に電源制御信号を出力するとともに、変調制御信号に基づきシンボル速度設定部４２２と復調モード設定部４２３にそれぞれシンボル速度、復調モードを設定する。また、伝搬状況通信信号は送信装置４００の制御回路４１９に送られ、制御回路４１９はシンボル速度設定部４１７と変調モード設定部４１８にシンボル速度、変調モードをそれぞれ設定する。【００５５】
直接変復調モードとしては、ＡＳＫ、ＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、ＤＱＰＳＫなどのいずれかを用いる。送信機４００では送信キャリアに変調し、受信機４０６では受信信号から直接データを復調する構成となる。また、シンボル速度は、非直接変調モードの送信回路、受信回路に比べて高く設定する。非直接変復調モードとしては、多値ＰＳＫ、多値ＱＡＭなどのいずれか、またはこれらを１次変調としたＯＦＤＭなどを利用することができる。【００５６】
本無線通信機では、図１５に示されるように、送受信回路の設定に関わる手続きが行われる。まず、ステップ８００１に、制御回路４１９、４２４により、セレクタ４２８を直接変調モードに、セレクタ４２９を直接復調モードに設定する。この状態では、通信は直接変復調モードで行われる。ステップ８００２に、電源制御回路４０３の制御により送信回路４０１−１に電源を供給し、電源制御回路４０９の制御により受信回路４０７−１に電源を供給する。したがって、送信回路４０１−１と受信回路４０７−１は、通信可能な状態となる。ステップ８００３に、誤り率測定器４１２により誤り率を測定する。伝搬検知回路４２３は、送信回路と受信回路の組み合せとこの誤り率とを対応させて記録しておく。誤り率の測定が終了したら、電源制御回路４０３、４０９の制御により送信回路４０１−１と受信回路４０７−１への電源供給を停止する。ステップ８００４に、伝搬検知回路４２３により、全ての送信回路と受信回路の組み合せで誤り率の測定を完了したかを判定する。まだ測定されていない組み合せがある場合、ステップ８００５に、送信回路と受信回路の組み合せを変え、送信回路と受信回路に電源を供給して動作させる。ステップ８００３に戻り、誤り率を測定する。全ての送信回路と受信回路の組み合せの誤り率の測定が完了した場合、ステップ８００６に、伝搬検知回路４２３は、送信回路と受信回路の組み合せに対応させて記録してある誤り率から、最もよい誤り率であった送信回路と受信回路の組み合せを探す。その最もよい誤り率が通信する上で十分によい誤り率（低い誤り率）と判断される場合、ステップ８００７に、その送信回路と受信回路の組み合せで以降の通信を行うことにする。最もよい誤り率でも、通信する上で十分によい誤り率ではない場合、ステップ８００８に、マルチパス干渉の影響が強いと制御回路４１９、４２２は判断し、セレクタ４２８を非直接変調モードに、セレクタ４２９を非直接復調モードに設定する。最後に、ステップ８００９に、非直接変復調モードによる設定動作を行う。設定動作では、通常のＭＩＭＯ技術による無線通信の設定を行うか、または第１の実施の形態およびその変形例に記載した手続きを利用して、シンボル速度や変調の多値数を設定する。【００５７】
本実施の形態では、送信回路と受信回路の全ての組み合せで誤り率を測定するとしたが、全ての組合せで誤り率を測定しなくてもよい。測定した誤り率で、十分良い値が得られたと判定されるときには、以降の誤り率測定をスキップし、その組合せでの通信を設定することも可能である。また、使用しない送信回路および受信回路の電源をオフとすれば、消費電力を削減することができる。【００５８】
本実施の形態では、第２の実施の形態および変形例で述べたと同様な効果が得られる。また、送信回路と受信回路がやや複雑になるが、第２の実施の形態に比べてアンテナの数を低減できるし、第２の実施の形態の変形例に比べてスイッチが不要になる。さらに、一つのアンテナに接続される送信回路の送信増幅器や、受信回路の受信増幅器なども、一つにできる利点もある。
[第４の実施の形態]
図１６は本発明の第４の実施の形態による無線通信機のブロック図である。本実施の形態による無線通信機は、図２に示された第１の実施の形態による送信機１００における変調部１０５、シンボル速度設定部１１７、変調モード設定部１１８の代わりに複数の変調部１０５−１〜ｎとセレクタ１１６を備え、受信機１０６における復調部１２０、シンボル速度設定部１２２、変調モード設定部１２３の代わりに複数の復調部１２０−１〜ｎとセレクタ１１７を備えたものである。【００５９】
変調部１０５−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と変調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路１１９の制御によりセレクタ１１６によって選択される。復調部１２０−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と復調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路１２４の制御によりセレクタ１１７によって選択される。本実施の形態の無線通信機のその他の構成および動作は第１の実施の形態の無線通信機と同じである。
[第５の実施の形態]
図１７は本発明の第５の実施の形態による無線通信機のブロック図である。本実施の形態による無線通信機は、図１１に示された第２の実施の形態による送信装置２００における変調部２０５、シンボル速度設定部２１７、変調モード設定部２１８の代わりに複数の変調部２０５−１〜ｎとセレクタ２１６を備え、受信機２０６における復調部２２０、シンボル速度設定部２２２、変調モード設定部２２３の代わりに複数の復調部２２０−１〜ｎとセレクタ２１７を備えたものである。【００６０】
変調部２０５−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と変調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路２１９の制御によりセレクタ２１６によって選択される。復調部２２０−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と復調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路２２４の制御によりセレクタ２１７によって選択される。本実施の形態の無線通信機のその他の構成および動作は第２の実施の形態の無線通信機と同じである。【００６１】
図１８は本発明の第５の実施の形態による無線通信機の変形例のブロック図である。本実施の形態による無線通信機は、図１３に示された第２の実施の形態の変形例の送信機３００における変調部３０５、シンボル速度設定部３１７、変調モード設定部３１８の代わりに複数の変調部３０５−１〜ｎとセレクタ３１６を備え、受信機３０６における復調部３２０、シンボル速度設定部３２２、変調モード設定部３２３の代わりに複数の復調部３２０−１〜ｎとセレクタ３１７を備えたものである。【００６２】
変調部３０５−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と変調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路３１９の制御によりセレクタ３１６によって選択される。復調部３２０−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と復調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路３２４の制御によりセレクタ３１７によって選択される。本変形例の無線通信機のその他の構成および動作は第２の実施の形態の変形例の無線通信機と同じである。
[第６の実施の形態]
図１９は本発明の第６の実施の形態による無線通信機のブロック図である。本実施の形態による無線通信機は、図１４に示された第３の実施の形態による送信機４００における変調部４０５、シンボル速度設定部４１７、変調モード設定部４１８の代わりに複数の変調部４０５−１〜ｎとセレクタ４１６を備え、受信機４０６における復調部４２０、シンボル速度設定部４２２、変調モード設定部４２３の代わりに複数の復調部４２０−１〜ｎとセレクタ４１７を備えたものである。【００６３】
変調部４０５−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と変調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路４１９の制御によりセレクタ４１６によって選択される。復調部４２０−１〜ｎはそれぞれ相異なるシンボル速度と復調モードの組み合わせを有し、そのうちの１つの出力が制御回路４２４の制御によりセレクタ４１７によって選択される。本実施の形態の無線通信機のその他の構成および動作は第３の実施の形態の無線通信機と同じである。【００６４】
以上のように、ＭＩＭＯシステムにおいて、マルチパス干渉の影響等、信号伝搬の状態を検知し、シンボル速度を変更することにより高速な無線通信を行い、また消費電力を削減する機能を有する無線通信装置を提供することができる。【００６５】
以上に述べた実施の形態で示したブロック図では、説明上対向する無線通信機がそれぞれ送信機、受信機を備えるものを記載したが、通常、無線通信機は送信機と受信機を両方備える。その場合、送受信機のアンテナは共用器またはスイッチで共通化することが可能である。また、送信信号/受信信号処理回路には、データのシリアル−パラレル変換（またはその逆変換）の機能が備えられているが、この機能には外部にあってもよく、さらにデータがパラレルであればそのものを扱ってもよい。また上記の実施の形態には誤り率測定器を記載しているが、これはハードウェアで構成しなくとも、代わりにソフトウェアなどで誤り率、再送率、または誤り率と相関する指標が検出できればよい。ここで記載した複数の伝搬検知部、即ちレベル検知器、誤り率測定器、チャネル行列出力の機能などは必要に応じて設けられるもので、すべてを具備する必要はない。さらに、ここで具体的な記載はしていないが、通常のＭＩＭＯ技術で得られる空間多重による伝送容量の増大、時空間符号化による空間ダイバーシチー効果、独立した空間伝送路の情報を利用した送信機間の最適な電力配分などは本実施の形態にも適用することができる。また、すべての実施の形態では、説明のため送受信機がそれぞれ３つまたは４つの場合についてのみ記載したが、この数については複数であればよく、特に限定されるものではない。
【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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