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JP5293819B2 - 無線通信装置および送信電力制御方法 - Google Patents

無線通信装置および送信電力制御方法 Download PDF

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Description

本件は複数のアンテナを備えデータの並列通信を行う無線通信装置および送信電力制御方法に関する。
無線通信システムにおいて、通信帯域の向上を図る技術としてMIMO(Multi Input Multi Output)が提案されている。MIMOは、複数のアンテナでデータを並列に送信して受信することにより、通信帯域の向上を図る(例えば、特許文献1,2参照)。
図16は、MIMOの通信システムを示した図である。図16には、データを送信する無線通信装置(送信装置)のアンテナ201〜204と、データを受信する無線通信装置(受信装置)のアンテナ211〜214とが示してある。図16では、4×4アンテナのMIMO通信を例に説明する。
送信装置は、図16に示すように、並列の送信情報A〜Dに送信ウェイトW1t〜W4tを乗算する。送信ウェイトW1t〜W4tは、アンテナ201〜204とアンテナ211〜214との間の通信路の、4×4行列の通信路応答行列Hの固有ベクトルである。送信ウェイトW1t〜W4tが乗算された送信情報A〜Dはそれぞれ、図16に示すように加算器221〜224によって加算され、アンテナ201〜204によって受信装置に無線送信される。
受信装置のアンテナ211〜214は、送信装置のアンテナ201〜204から送信されたデータを受信する。アンテナ211〜214によって受信されたデータはそれぞれ、受信ウェイトW1r〜W4rが乗算される。受信ウェイトW1r〜W4rは、アンテナ201〜204とアンテナ211〜214との間の通信路の、通信路応答行列Hの固有ベクトルである。
送信情報A〜Dには、受信装置に送信する情報ビットと、アンテナ201〜204とアンテナ211〜214との間の通信路の品質を算出するためのパイロット信号とが含まれる。受信装置は、受信した受信情報A〜Dに含まれるパイロット信号に基づいて、アンテナ201〜204とアンテナ211〜214との間の通信路(図16中の点線矢印)の品質を算出する。受信装置は、算出した通信路の品質を送信装置にフィードバックする。
送信装置と受信装置は、アンテナ201〜204とアンテナ211〜214との間の通信路の品質から、通信路応答行列Hを算出する。送信装置と受信装置はそれぞれ、通信路応答行列Hから、通信路応答行列Hの固有値λ1〜λ4と固有ベクトルとを算出する。すなわち、送信装置と受信装置は、通信路応答行列Hから、送信ウェイトW1t〜W4tおよび受信ウェイトW1r〜W4rを算出する。
このように、送信装置および受信装置は、パイロット信号から通信路応答行列Hを算出し、その固有値λ1〜λ4と、固有ベクトル(送信ウェイトW1t〜W4tおよび受信ウェイトW1r〜W4r)とを算出する。これにより、図16のMIMO通信システムは、送信装置と受信装置との間に、データを伝送するための4つのパスを形成することができ、同一周波数の搬送波を用いて、複数の送信情報A〜Dを並列伝送することができる。
図17は、送信装置と受信装置との間のパスの大きさを示した図である。図17には、図16で示したアンテナ201〜204と、アンテナ211〜214とが示してある。通信路応答行列Hから算出された固有値λ1〜λ4は、通常、λ1>λ2>λ3>λ4の関係を有する。
送信情報A〜Dを並列伝送する場合、送信情報A〜Dが伝送される4つのパスの大きさ(伝送路の太さ)は、図17に示すように、通信路応答行列Hの固有値λ1〜λ4の大きさに依存する。そのため、例えば、固有値λ4の値が、他の固有値λ1〜λ3より極端に小さい場合、固有値λ4に対応するパスでの情報伝送が困難となる。
また、λ1≫λ2,λ3,λ4のように、第一固有値が極端に大きい場合、通信路応答行列Hの固有値分解の精度が低下し、情報の並列伝送が困難となる。このような第1固有値が第2固有値以下の固有値に対して極端に大きくなる関係は、例えば、アンテナ201〜204とアンテナ211〜214とが見通し外環境にある場合に生じる。
図18は、見通し外環境の例を示した図のその1である。図18には、ビル231および移動機233が示してある。ビル231の屋上には、移動機233と無線通信する基地局232が設置されている。基地局232は、図16で示した送信装置に対応し、移動機233は、受信装置に対応するとする。なお、図18では、移動機233のアンテナは1本しか示してないが4本有しているとする。
図18に示すように、移動機233がビル231に近づき、基地局232と移動機233が見通し外環境になると、1方向から到来する電波(回折波)が支配的になる。このように見通し外環境になると、情報の並列伝送は困難となる。
図19は、見通し外環境の例を示した図のその2である。図19において図18と同じものには同じ符号を付し、その説明を省略する。
図19の例では、移動機233は、室内235に存在している。この場合、基地局232からの電波は、図19に示すように、窓234を介して移動機233に到達する。このように見通し外環境になると、情報の並列伝送は困難となる。
特開2006−246176号公報 特開2005−311902号公報
このように、送信装置と受信装置とが見通し外環境にある場合、情報の並列伝送が困難になるという問題点があった。
本件はこのような点に鑑みてなされたものであり、データを送信する無線通信装置とデータを受信する無線通信装置とが見通し外環境にあっても、情報の並列伝送を行うことをできるようにする無線通信装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、複数のアンテナを備えデータの並列通信を行う無線通信装置が提供される。この無線通信装置は、前記データを受信した受信無線通信装置から前記複数のアンテナのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を受信する通信品質受信部と、前記通信品質受信部によって受信された前記アンテナ通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける送信電力を制御する送信電力制御部と、を有する。
また、上記課題を解決するために、複数のアンテナを備えデータの並列通信を行う無線通信装置が提供される。この無線通信装置は、受信した前記データに含まれるパイロット信号に基づいて、前記データを送信した送信無線通信装置の複数の送信アンテナのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を算出する通信品質算出部と、前記通信品質算出部によって算出された前記アンテナ通信品質を前記送信無線通信装置に送信する通信品質送信部と、を有する。
また、上記課題を解決するために、複数のアンテナを備えデータの並列通信を行う無線通信装置が提供される。この無線通信装置は、前記データを受信した受信無線通信装置から当該無線通信装置と前記受信無線通信装置との間の通信路の通信品質を受信する通信品質受信部と、前記通信品質受信部によって受信された前記通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を算出する通信品質算出部と、前記通信品質算出部によって算出された前記アンテナ通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける送信電力を制御する送信電力制御部と、を有する。
開示の無線通信装置によれば、データを送受信する無線通信装置が見通し外環境にあっても、情報の並列伝送を行うことが可能となる。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
第1の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。 第2の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。 無線通信装置のブロック図である。 無線通信装置のブロック図である。 各アンテナのCQI測定を説明する図である。 リソースグリッドを説明する図である。 図3の送信電力制御部の詳細を示したブロック図である。 CQIの平均を説明する図である。 図7のアンテナ通信品質係数算出部とアンテナ送信電力算出部の詳細を示したブロック図である。 各アンテナのCQIおよびその平均の数値例を示した図である。 各アンテナのRIおよびその平均の数値例を示した図である。 アンテナ通信品質係数の数値例を示した図である。 電力制御値の数値例を示した図である。 アンテナの電力制御を説明する図である。 無線通信装置の処理の流れを示したフロー図である。 MIMOの通信システムを示した図である。 送信装置と受信装置との間のパスの大きさを示した図である。 見通し外環境の例を示した図のその1である。 見通し外環境の例を示した図のその2である。
以下、第1の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図1に示すように、無線通信装置1は、通信品質受信部1a、送信電力制御部1b、乗算器1ca〜1cd、およびアンテナ1da〜1ddを有している。無線通信装置2は、通信品質算出部2a、通信品質送信部2b、およびアンテナ2ca〜2cdを有している。図1では、無線通信装置1,2は、4×4アンテナのMIMO通信を行い、無線通信装置1が無線通信装置2にデータを送信するとする。
無線通信装置1の通信品質受信部1aは、データを受信した無線通信装置2から、アンテナ1da〜1ddのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を受信する。
送信電力制御部1bは、通信品質受信部1aによって受信されたアンテナ通信品質に基づいて、アンテナ1da〜1ddのそれぞれにおける送信電力を制御する。例えば、送信電力制御部1bは、アンテナ1ddのアンテナ通信品質が低い(悪い)場合、アンテナ1ddの送信電力を増加させるように乗算器1cdを制御する。
乗算器1ca〜1cdは、送信電力制御部1bの制御に基づいて、アンテナ1da〜1ddの送信電力を制御する。
無線通信装置2の通信品質算出部2aは、アンテナ2ca〜2cdによって受信されたデータに含まれるパイロット信号に基づいて、データを送信した無線通信装置1のアンテナ1da〜1ddのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を算出する。
通信品質送信部2bは、通信品質算出部2aによって算出された、アンテナ1da〜1ddのそれぞれのアンテナ通信品質を無線通信装置1に送信する。例えば、通信品質送信部2bは、アンテナ2ca〜2cdを介して、アンテナ1da〜1ddのそれぞれのアンテナ通信品質を無線通信装置1に無線送信する。なお、上述した無線通信装置1の通信品質受信部1aは、アンテナ1da〜1ddを介して、通信品質送信部2bから送信されたアンテナ通信品質を受信する。
このように、データを受信する無線通信装置2は、データを送信する無線通信装置1のアンテナ1da〜1ddのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を算出し、無線通信装置1に送信する。無線通信装置1は、無線通信装置2から送信されたアンテナ1da〜1ddのそれぞれにおけるアンテナ通信品質に基づいて、アンテナ1da〜1ddのそれぞれにおける送信電力を制御する。これにより、無線通信装置1,2が見通し外環境にあっても、情報の並列伝送を行うことが可能となる。また、並列伝送できるエリアが広がる。さらに、通信帯域の低下を抑制することができる。
次に第2の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図2は、第2の実施の形態に係る無線通信システムを示した図である。図2には、ビル11、ビル11の屋上に設置された無線通信装置12、および、無線通信装置12と無線通信を行う無線通信装置13が示してある。無線通信装置12は、例えば、基地局であり、無線通信装置13は、例えば、携帯電話である。無線通信装置12,13は、例えば、LTE(Long Term Evolution)の無線方式に基づいたMIMOによる無線通信を行う。なお、図2では、無線通信装置13のアンテナは1本しか示していないが、複数有している。以下では、4×4アンテナのMIMO通信を例に説明し、無線通信装置12が無線通信装置13にデータを送信し、無線通信装置13が無線通信装置12のデータを受信するとして説明する。
無線通信装置12の送信するデータには、無線通信装置13に送信する情報ビットと、無線通信装置12のアンテナと無線通信装置13のアンテナとの間の通信路の品質を算出するためのパイロット信号とが含まれる。無線通信装置13は、無線通信装置12から受信したデータに含まれるパイロット信号に基づいて、無線通信装置12,13間の通信路の通信品質を算出する。
無線通信装置13の算出する通信品質には、無線通信装置12,13が通信路応答行列Hを算出するためのパラメータが含まれる。また、無線通信装置13の算出する通信品質には、無線通信装置12の各アンテナの通信品質を示すアンテナ通信品質が含まれる。無線通信装置12は、4つのアンテナを有しているので、無線通信装置13は、無線通信装置12の4つのアンテナにおけるアンテナ通信品質を算出することになる。無線通信装置13は、算出した通信品質を無線通信にて、無線通信装置12にフィードバックする。
無線通信装置12は、受信した通信品質に含まれるパラメータに基づいて、通信路応答行列Hを算出する。また、無線通信装置12は、受信した通信品質に含まれるアンテナ通信品質に基づいて、各アンテナの送信電力を制御する。例えば、無線通信装置12は、アンテナ通信品質の低いアンテナの送信電力を大きくするように制御する。
このように、無線通信装置12のデータを受信する無線通信装置13は、パイロット信号に基づいて、無線通信装置12のアンテナのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を算出して、無線通信装置12にフィードバックする。無線通信装置12は、無線通信装置13から受信したアンテナ通信品質に基づいて、各アンテナの送信電力を制御する。これにより、無線通信装置12のアンテナ通信品質の低いアンテナから送信されるデータは、無線通信装置13に到達することができるようになり、無線通信装置12,13が見通し外環境にあっても、情報の並列伝送を行うことが可能となる。
図3は、無線通信装置のブロック図である。図3には、図2で示したデータを送信する無線通信装置12のブロックが示してある。図3に示すように、無線通信装置12は、送信処理部21,22,…,24、通信品質受信部41、送信電力制御部42、加算器51,52,…,54、乗算器61,62,…,64、およびアンテナ71,72,…,74を有している。図3では、送信処理部21,22,…,24、加算器51,52,…,54、乗算器61,62,…,64、およびアンテナ71,72,…,74は、それぞれ3つしか示していないが、無線通信装置12,13は、4×4アンテナのMIMO通信を行うので、実際はそれぞれ4つ有している。
送信処理部21,22,…,24には、無線通信装置13に送信する送信情報(送信データ)が入力される。無線通信装置12,13は、4×4アンテナでMIMO通信を行うので、送信情報は、4つの並列データにして、送信処理部21,22,…,24に入力される。送信情報には、無線通信装置13が通信品質を測定するためのパイロット信号が含まれている。
送信処理部21は、シリアル−パラレル変換部(以下、S/P)31、サブキャリア変調部32、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部33、GI(Guard Interval)付加部34、送信ウェイト処理部35、および送信ウェイト算出部36を有している。S/P31、サブキャリア変調部32、IFFT部33、およびGI付加部34は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の変調処理を行う。
S/P31は、送信情報をシリアル−パラレル変換し、サブキャリア変調部32に出力する。サブキャリア変調部32は、シリアル−パラレル変換された送信情報をサブキャリア変調し、IFFT部33に出力する。IFFT部33は、サブキャリア変調された周波数の送信情報を時間軸の信号に変換する。GI付加部34は、IFFT部33から出力される時間軸の信号に、ガードインターバルを付加する。送信ウェイト処理部35は、IFFT部33から出力される信号に、送信ウェイト算出部36によって算出された送信ウェイトW1tを乗算し、その結果を加算器51,52,…,54に出力する。送信ウェイト算出部36は、通信品質受信部41によって受信された通信品質に含まれるパラメータに基づいて通信路応答行列Hを算出し、通信路応答行列Hの固有値と固有ベクトルとを算出して、1×4行列の送信ウェイトW1tを算出する。なお、送信処理部22,…,24も、送信処理部21と同様のブロックを有し、その説明を省略する。
通信品質受信部41は、無線通信装置13から、アンテナ71,72,…,74と無線通信装置13の4つのアンテナとの間の通信路の通信品質を受信する。通信品質受信部41は、受信した通信品質に含まれるパラメータを送信処理部21の送信ウェイト算出部36および送信処理部22,…,24の送信ウェイト算出部へ出力する。また、通信品質受信部41は、受信した通信品質に含まれるアンテナ通信品質を送信電力制御部42に出力する。
送信電力制御部42は、通信品質受信部41から出力されるアンテナ通信品質に基づいて乗算器61,62,…,64を制御し、アンテナ71,72,…,74から出力される信号の送信電力を制御する。例えば、送信電力制御部42は、アンテナ74のアンテナ通信品質が他のアンテナ通信品質より低い場合、アンテナ74の送信電力を増加するように乗算器64を制御する。
加算器51,52,…,54のそれぞれには、送信処理部21,22,…,24にて送信ウェイトW1t,W2t,…,W4tが乗算された信号が入力される。加算器51,52,…,54のそれぞれは、送信処理部21,22,…,24のそれぞれから出力される信号を加算して乗算器61,62,…,64に出力する。
乗算器61,62,…,64は、送信電力制御部42の制御に基づいて、加算器51,52,…,54から出力される信号を増幅する。増幅された信号は、アンテナ71,72,…,74に出力され、無線通信装置13に無線送信される。
図4は、無線通信装置のブロック図である。図4には、図2で示したデータを受信する無線通信装置13のブロックが示してある。図4に示すように、無線通信装置13は、アンテナ81,82,…,84、受信処理部91,92,…,94、受信情報処理部111、通信品質算出部112、および通信品質送信部113を有している。アンテナ81,82,…,84および受信処理部91,92,…,94は、図4においてそれぞれ3つしか示していないが、無線通信装置12,13は、4×4アンテナのMIMO通信を行うので、実際はそれぞれ4つ有している。
受信処理部91は、受信ウェイト処理部101、GI除去部102、FFT(Fast Fourier Transform)部103、サブキャリア復調部104、パラレル−シリアル変換部(以下、P/S)105、通信路推定部106、および受信ウェイト算出部107を有している。FFT部103、サブキャリア復調部104、およびP/S105は、OFDMの復調処理を行う。
アンテナ81,82,…,84によって受信された信号は、受信処理部91の受信ウェイト処理部101および受信処理部92,…,94の受信ウェイト処理部に出力される。受信ウェイト処理部101は、アンテナ81,82,…,84によって受信された信号に、受信ウェイト算出部107によって算出された受信ウェイトW1rを乗算し、FFT部103に出力する。受信ウェイト処理部101からFFT部103に出力される信号は、GI除去部102によってGIが除去される。FFT部103は、GIの除去された時間軸の信号を周波数の信号に変換し、サブキャリア復調部104に出力する。サブキャリア復調部104は、FFT部103によって周波数の信号に変換された信号をサブキャリア復調する。P/S105は、サブキャリア復調された信号をパラレル−シリアル変換し、受信情報を受信情報処理部111に出力する。通信路推定部106は、通信品質算出部112から出力される通信品質に含まれるパラメータに基づいて、通信路応答行列Hを算出する。受信ウェイト算出部107は、通信路推定部106によって算出された通信路応答行列Hに基づいて、1×4行列の受信ウェイトW1rを算出する。
受信情報処理部111は、受信処理部91のP/S105および受信処理部92,…,94のP/Sから出力される受信情報から、無線通信装置12の送信した情報ビットを抽出する。また、受信情報処理部111は、受信処理部91のP/S105および受信処理部92,…,94のP/Sから出力される受信情報からパイロット信号を抽出する。抽出したパイロット信号は、通信品質算出部112に出力される。
通信品質算出部112は、受信情報処理部111によって抽出されたパイロット信号に基づいて、無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74と無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間の通信品質を算出する。算出された通信品質は、受信処理部91の通信路推定部106および受信処理部92,…,94の通信路推定部に出力される。また、算出された通信品質は、通信品質送信部113へ出力される。
通信品質には、上述したように、通信路応答行列Hを算出するためのパラメータと、無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるアンテナ通信品質とが含まれる。アンテナ通信品質は、データを送信する無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74のそれぞれと、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間の通信路のCQI(Channel Quality Indication)の合計値である。例えば、無線通信装置12のアンテナ71と、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間には、4つの通信路が存在し、それぞれの通信路におけるCQIの合計値が無線通信装置12のアンテナ71のアンテナ通信品質となる。また、無線通信装置12のアンテナ72と、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間には、4つの通信路が存在し、それぞれの通信路におけるCQIの合計値が無線通信装置12のアンテナ72のアンテナ通信品質となる。以下同様に、無線通信装置12のアンテナ74と、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間には、4つの通信路が存在し、それぞれの通信路におけるCQIの合計値が無線通信装置12のアンテナ74のアンテナ通信品質となる。すなわち、通信品質算出部112は、無線通信装置12の複数のアンテナ71,72,…,74のそれぞれにおいて、無線通信装置13の複数のアンテナ81,82,…,84との間の通信路のCQIを算出し、算出したCQIの合計値を、アンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるアンテナ通信品質として算出する。
なお、アンテナ通信品質にRI(Rank Indication)を含めてもよい。RIは、無線通信装置12,13間で行われる通信の並列の大きさを示す情報である。例えば、4並列でデータ通信が行われているか、3並列でデータ通信が行われているかを示す。RIは、パイロット信号から求めることができる。以下では、前述したアンテナ71,72,…,74のCQIとRIとを含めてアンテナ通信品質とする。例えば、無線通信装置12のアンテナ71と、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間における通信路のCQIの合計値とRIとを、アンテナ71のアンテナ通信品質とする。また、無線通信装置12のアンテナ72と、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84との間における通信路のCQIの合計値とRIとを、アンテナ72のアンテナ通信品質とする。
通信品質送信部113は、通信品質算出部112によって算出された通信品質を無線通信装置12に無線送信する。すなわち、通信品質送信部113は、通信品質を無線通信装置12にフィードバックする。通信品質送信部113は、例えば、アンテナ81,82,…,84を介して、無線通信装置12に通信品質をフィードバックする。無線通信装置12の通信品質受信部41は、アンテナ71,72,…,74を介して、通信品質を受信する。
図5は、各アンテナのCQI測定を説明する図である。図5には、無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74と、無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84とが示してある。
図5に示すように、アンテナ71,72,…,74のそれぞれから、送信CQIbitを含むパイロット信号が送信される。送信されたパイロット信号は、アンテナ81,82,…,84によって受信される。
アンテナ81,82,…,84によって受信されたパイロット信号は、受信情報処理部111によって抽出される。通信品質算出部112は、受信情報処理部111によって抽出されたパイロット信号に基づいて、アンテナ71から送信され、アンテナ81,82,…,84のそれぞれで受信された受信CQIbitを1シンボルずつ抽出する。通信品質算出部112は、抽出した受信CQIbitに基づいて、アンテナ71とアンテナ81,82,…,84との間におけるそれぞれの通信路のCQIを算出し、その合計値をアンテナ71におけるCQIとして算出する。通信品質算出部112は、この算出したCQIと、無線通信装置12,13の間のRIとを、アンテナ71のアンテナ通信品質として出力する。
同様に、通信品質算出部112は、受信情報処理部111によって抽出されたパイロット信号に基づいて、アンテナ72から送信され、アンテナ81,82,…,84のそれぞれで受信された受信CQIbitを1シンボルずつ抽出する。通信品質算出部112は、抽出した受信CQIbitに基づいて、アンテナ72とアンテナ81,82,…,84との間におけるそれぞれの通信路のCQIを算出し、その合計値をアンテナ72におけるCQIとして算出する。通信品質算出部112は、この算出したCQIと、無線通信装置12,13の間のRIとを、アンテナ72のアンテナ通信品質として出力する。
以下同様に、通信品質算出部112は、アンテナ74までのアンテナ通信品質を算出し、アンテナ71,72,…,74のそれぞれのアンテナ通信品質を算出する。
図6は、リソースグリッドを説明する図である。無線通信装置12から送信される送信情報は、図6に示すリソースグリッドに割り当てられ、無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74から同時に送信される。すなわち、送信情報は、4つのアンテナ71,72,…,74から、4つのリソースグリッドによって無線通信装置13に無線送信される。
無線通信装置13の受信情報処理部111は、4つのリソースグリッドに基づいて受信情報を受信する。受信情報処理部111は、受信した4つのリソースグリッドのANT1パイロットシンボル〜ANT4パイロットシンボルに基づいて、受信した4つのリソースグリッドがどのアンテナ71,72,…,74から送信されたものであるかを認識する。
例えば、受信情報処理部111は、図6に示すANT1パイロットシンボルのグリッドに、所定のシンボルが割り当てられていた場合、受信したリソースグリッド(受信情報)は、アンテナ71から送信されたものであると認識する。また、例えば、受信情報処理部111は、図6に示すANT2パイロットシンボルのグリッドに、所定のシンボルが割り当てられていた場合、受信したリソースグリッドは、アンテナ72から送信されたものであると認識する。
これにより、受信情報処理部111は、受信情報に含まれるパイロット信号がどのアンテナ71,72,…,74から送信されたものであるか認識することができる。そして、通信品質算出部112は、受信情報処理部111によって抽出されたパイロット信号と、そのパイロット信号がどのアンテナ71,72,…,74から送信されたものであるかの情報とに基づいて、無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74のそれぞれのアンテナ通信品質を算出することができる。
なお、図6のANT1パイロットシンボル〜ANT4パイロットシンボルに割り当てられるデータは、送信処理部21,22,…,24に入力される送信情報に含まれている。また、ANT1パイロットシンボル〜ANT4パイロットシンボルに割り当てられるデータのリソースグリッドへの割り当ては、送信処理部21のサブキャリア変調部32および送信処理部22,…,24のサブキャリア変調部によって行われる。また、図6のANT1パイロットシンボル〜ANT4パイロットシンボルは、リソースグリッドがどのアンテナ71,72,…,74から送信されたものであるかを示すものであり、パイロット信号とは異なる。すなわち、無線通信装置12の送信する情報ビットとパイロット信号は、図6のANT1パイロットシンボル〜ANT4パイロットシンボルとは別のグリッドに割り当てられる。
図7は、図3の送信電力制御部の詳細を示したブロック図である。図7に示すように、無線通信装置12の送信電力制御部42は、係数算出部121,122,…,124およびアンテナ送信電力算出部141を有している。図7において、係数算出部121,122,…,124は、3つしか示していないが、4×4アンテナのMIMO通信を行うので、実際は4つ存在する。
係数算出部121は、遅延器(図7中のT)131a〜131n,133a〜133n、CQI平均部132、RI平均部134、およびアンテナ通信品質係数算出部135を有している。係数算出部122,…,124も係数算出部121と同様に、遅延器、CQI平均部、RI平均部、およびアンテナ通信品質係数算出部を有している。
遅延器131a〜131nには、通信品質受信部41によって受信された通信品質のアンテナ71におけるCQIが入力される。同様に、係数算出部122,…,124の遅延器には、それぞれ、アンテナ72,…,74におけるCQIが入力される。
遅延器131a〜131nによって遅延されたCQIは、CQI平均部132に入力される。遅延器131a〜131nは、直列に接続され、後段の遅延器131b,…,131nほど古いCQIを記憶し、CQI平均部132に出力している。例えば、遅延器131aは、1シンボル前のCQIをCQI平均部132に出力している。遅延器131bは、2シンボル前のCQIをCQI平均部132に出力している。
CQI平均部132は、通信品質受信部41から出力されるアンテナ71のCQIおよび遅延器131a〜131nから出力される過去のCQIの平均値を算出する。CQI平均部132は、算出したCQIの平均値を、アンテナ通信品質係数算出部135に出力する。
遅延器133a〜133nには、通信品質受信部41によって受信された通信品質のアンテナ71におけるRIが入力される。同様に、係数算出部122,…,124の遅延器には、それぞれ、アンテナ72,…,74におけるRIが入力される。
遅延器133a〜133nによって遅延されたRIは、RI平均部134に入力される。遅延器133a〜133nは、直列に接続され、後段の遅延器133b,…,133nほど古いRIを記憶し、RI平均部134に出力している。例えば、遅延器133aは、1シンボル前のRIをRI平均部134に出力している。遅延器133bは、2シンボル前のRIをRI平均部134に出力している。
RI平均部134は、通信品質受信部41から出力されるアンテナ71のRIおよび遅延器133a〜133nから出力される過去のRIの平均値を算出する。RI平均部134は、算出したRIの平均値を、アンテナ通信品質係数算出部135に出力する。
図8は、CQIの平均を説明する図である。図8に示す‘category X’は、CQIのカテゴリを示す。すなわち、図8の例では、無線通信装置13の通信品質送信部113がCQIを数値ではなく、カテゴリでフィードバックした場合の例を示している。CQI平均部132は、例えば、テーブルを参照して、カテゴリで示されたCQIの数値を得ることができる。
図8の‘アンテナ71のCQI平均’に示す1シンボル前のCQIは、通信品質受信部41から出力されるアンテナ71のCQIに対応する。2シンボル前のCQIは、遅延器131aから出力されるCQIに対応する。nシンボル前は、遅延器131nから出力されるCQIに対応する。以下同様に‘アンテナ74のCQI平均’に示す1シンボル前のCQIは、通信品質受信部41から出力されるアンテナ74のCQIに対応する。2シンボル前のCQIは、係数算出部124の遅延器から出力されるCQIに対応する。nシンボル前は、n段目の遅延器から出力されるCQIに対応する。
CQI平均部132は、1シンボル前〜nシンボル前のCQIの平均値を算出し、アンテナ71のCQIの平均値を算出する。同様に、係数算出部122,…,124のCQI平均部も1シンボル前〜nシンボル前のCQIの平均値を算出し、アンテナ72,…,74のCQIの平均値を算出する。RIについても同様にして、平均値が算出される。
このように、アンテナ71,72,…,74のアンテナ通信品質の平均値を算出することによって、適切な送信電力の制御が可能となる。例えば、あるアンテナ71,72,…,74のアンテナ通信品質がノイズによって突発的に上昇しても、アンテナ通信品質の平均値で送信電力の制御を行うので、送信電力制御へのノイズの影響を低減できる。
図7の説明に戻る。アンテナ通信品質係数算出部135は、アンテナ71のCQIの平均値およびRIの平均値に基づいて、アンテナ71から送信される信号の送信電力を制御するための係数を算出する。同様に、係数算出部122,…,124のアンテナ通信品質係数算出部も、アンテナ72,…,74のCQIの平均値およびRIの平均値に基づいて、アンテナ72,…,74から送信される信号の送信電力を制御するための係数を算出する。
アンテナ送信電力算出部141は、係数算出部121,122,…,124で算出された係数に基づいて乗算器61,62,…,64を制御し、アンテナ71,72,…,74から送信される信号の送信電力の増幅を制御する。例えば、アンテナ送信電力算出部141は、係数算出部121,122,…,124で算出された係数が小さいほど、すなわち、アンテナ通信品質が低いアンテナ71,72,…,74ほど、送信電力が大きくなるように、乗算器61,62,…,64を制御する。
図9は、図7のアンテナ通信品質係数算出部とアンテナ送信電力算出部の詳細を示したブロック図である。図9には、図7の係数算出部121のアンテナ通信品質係数算出部135、係数算出部122のアンテナ通信品質係数算出部151、…、係数算出部124のアンテナ通信品質係数算出部153が示してある。また、アンテナ送信電力算出部141が示してある。
アンテナ通信品質係数算出部135には、アンテナ71の平均CQIおよび平均RIが入力される。同様に、アンテナ通信品質係数算出部151,…,153には、それぞれ、アンテナ72,…,74の平均CQIおよび平均RIが入力される。
アンテナ通信品質係数算出部135は、補正部135a,135bおよび加算器135cを有している。補正部135a,135bは、CQIとRIで電力制御に与える影響が異なることから、入力されるCQIおよびRIに補正値を乗算する。例えば、補正部135aは、入力されるアンテナ71の平均CQIに、補正値αを乗算する。補正部135bは、入力されるアンテナ71の平均RIに、補正値βを乗算する。
加算器135cは、補正部135aによって補正されたアンテナ71の平均CQIと、補正部135bによって補正されたアンテナ71の平均RIとを加算する。加算器135cは、加算結果が適切な電力制御の値となるようにさらに加算結果に補正値γを加算して、アンテナ通信品質係数Q1をアンテナ送信電力算出部141に出力する。
アンテナ通信品質係数算出部151,…,153もアンテナ通信品質係数算出部135と同様にして、アンテナ通信品質係数Q2,…,Q4を算出する。
アンテナ送信電力算出部141は、電力比算出部141a,141b,…,141dを有している。電力比算出部141a,141b,…,141dのそれぞれには、アンテナ通信品質係数算出部135,151,…,153で算出されたアンテナ通信品質係数Q1,Q2,…,Q4が入力される。
電力比算出部(図9中の(1/Qn)*Ω)141a,141b,…,141dは、入力されるアンテナ通信品質係数Q1,Q2,…,Q4の逆数に、補正値Ωを乗算した電力制御値P1,P2,…,P4を乗算器61,62,…,64に出力する。補正値Ωは、乗算器61,62,…,64が送信信号を適切な電力に制御するように補正する補正値である。これにより、アンテナ通信品質係数が小さければ、電力制御値は、大きくなり、対応するアンテナの送信信号の電力は大きくなるように制御されることになる。
以下、具体的な数値を用いて、電力制御値の算出およびアンテナ71,72,…,74の送信電力制御について説明する。
図10は、各アンテナのCQIおよびその平均の数値例を示した図である。図10には、アンテナ71,72,…,74の1シンボル前からnシンボル前までのCQIが示してある。また、1シンボル前から過去nシンボルまでのCQIの平均が示してある。例えば、図10では、アンテナ71のCQIの平均は、1.2である。
図11は、各アンテナのRIおよびその平均の数値例を示した図である。図11には、アンテナ71,72,…,74の1シンボル前からnシンボル前までのRIが示してある。また、1シンボル前から過去nシンボルまでのRIの平均が示してある。なお、RIは、図11に示すように、アンテナ71,72,…,74で同じ値となる。
図12は、アンテナ通信品質係数の数値例を示した図である。アンテナ通信品質係数算出部135,151,…,153は、図12に示す計算式に基づき、CQIの平均値およびRIの平均値からアンテナ通信品質係数を算出する。図12では、補正値α,β,γをそれぞれα=0.1,β=0.1,γ=0.5とし、図10、図11のCQIおよびRIの平均値を用いて、アンテナ通信品質係数を算出した場合の例を示してある。例えば、図12では、アンテナ71のアンテナ通信品質係数は、0.72である。
図13は、電力制御値の数値例を示した図である。アンテナ送信電力算出部141の電力比算出部141a,141b,…,141dは、図13に示す計算式に基づいて、アンテナ71,72,…,74の電力制御値を算出する。図13のQ1〜Q4は、図12で示したアンテナ71,72,…,74のアンテナ通信品質係数である。なお、図13では、補正値ΩをΩ=1として電力制御値を算出している。
図14は、アンテナの電力制御を説明する図である。図14には、無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74と無線通信装置13のアンテナ81,82,…,84が示してある。電力比算出部141a,141b,…,141dで算出された電力制御値は、無線通信装置12の乗算器61,62,…,64に出力される。乗算器61,62,…,64は、前シンボルの送信電力に、電力比算出部141a,141b,…,141dで算出された電力制御値(前回の電力値に対する比)を乗算する。例えば、アンテナ71の場合、前シンボルの送信電力に、電力制御値1.38を乗算する。このようにして、アンテナ71,72,…,74の送信電力は制御される。
次に、無線通信装置の処理の流れについて説明する。
図15は、無線通信装置の処理の流れを示したフロー図である。図15の実線枠は、データを送信する無線通信装置12の処理を示し、点線枠は、データを受信する無線通信装置13の処理を示す。
ステップS1において、無線通信装置12は、過去nシンボルにおけるアンテナ71,72,…,74のそれぞれのCQIおよびRIを記憶する。
ステップS2において、無線通信装置12は、無線通信装置13に情報ビットおよびパイロット信号を含む送信情報を送信する。
ステップS3において、無線通信装置13は、受信した送信情報に含まれるパイロット信号に基づいて、無線通信装置12,13間の通信路の通信品質を算出し、アンテナ71,72,…,74のそれぞれのCQI、RI、および通信路応答行列Hを算出する。
ステップS4において、無線通信装置13は、送信側の無線通信装置12に通信品質を無線送信する。
ステップS5a〜S5cにおいて、無線通信装置12は、受信した通信品質に基づいて、アンテナ71,72,…,74のそれぞれの平均CQIおよび平均RIを算出する。
ステップS6a〜S6cにおいて、無線通信装置12は、平均CQIおよび平均RIに基づいて、アンテナ71,72,…,74のそれぞれのアンテナ通信品質係数Q1,Q2,…,Q4を算出する。
ステップS7a〜S7cにおいて、無線通信装置12は、アンテナ通信品質係数Q1,Q2,…,Q4に基づいて、アンテナ71,72,…,74のそれぞれの電力制御値P1,P2,…,P4を算出する。
ステップS8において、無線通信装置12は、電力制御値P1,P2,…,P4に基づいて、アンテナ71,72,…,74の送信電力を制御する。また、無線通信装置12は、送信ウェイトW1t〜W4tに基づいて情報ビットおよびパイロット信号を含む送信情報を無線通信装置13に送信する。
ステップS9において、無線通信装置12は、受信した通信品質に含まれるパラメータに基づいて、通信路応答行列Hを算出する。
ステップS10a,10bにおいて、無線通信装置12は、ステップS9で算出した通信路応答行列Hに基づいて送信ウェイトW1t〜W4tを算出する。無線通信装置13は、ステップS3で算出した通信路応答行列Hに基づいて受信ウェイトW1r〜W4rを算出する。なお、ステップS9,S10a,S10bの処理は、ステップS3〜S8の処理の間に行われる。
このように、データを受信する無線通信装置13は、データを送信する無線通信装置12のアンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるアンテナ通信品質を算出し、無線通信装置12に送信する。無線通信装置12は、無線通信装置13から送信されたアンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるアンテナ通信品質に基づいて、アンテナ71,72,…,74のそれぞれにおける送信電力を制御する。これにより、無線通信装置12,13が見通し外環境にあっても、情報の並列伝送を行うことが可能となる。また、並列伝送できるエリアが広がる。さらに、通信帯域の低下を抑制することができる。
また、無線通信装置12の送信電力制御部42は、アンテナ71,72,…,74のアンテナ通信品質を平均化し、平均化したアンテナ通信品質に基づいてアンテナ71,72,…,74の送信電力を制御する。これにより、送信電力の制御におけるノイズの影響を抑制することができる。
なお、データを受信する無線通信装置13がアンテナ71,72,…,74のそれぞれのアンテナ通信品質を算出し、無線通信装置12にフィードバックするとしたが、無線通信装置12がアンテナ通信品質を算出するようにしてもよい。例えば、無線通信装置13は、アンテナ71,72,…,74とアンテナ81,82,…,84との間の通信路のCQIを無線通信装置12にフィードバックする。無線通信装置12の通信品質受信部41は、無線通信装置13からCQIを受信する。無線通信装置12は、通信品質受信部41によって受信されたCQIに基づいて、図5で説明したようにアンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるCQIの合計値を算出する通信品質算出部を備える。送信電力制御部42は、通信品質算出部の算出したアンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるCQI(CQIの合計値)と、受信した通信品質に含まれるRIとに基づいて、アンテナ71,72,…,74のそれぞれにおける送信電力を制御する。なお、無線通信装置13の通信品質送信部113は、通信品質算出部112の算出したCQIが、アンテナ71,72,…,74とアンテナ81,82,…,84とのどの通信路におけるものであるかを示す情報を送信する必要がある。無線通信装置12の通信品質算出部は、受信されたCQIと、そのCQIがどの通信路におけるものであるかを示す情報とに基づいて、アンテナ71,72,…,74のそれぞれにおけるCQIを算出する。
また、上記では、送信電力制御部42は、CQIとRIとに基づいてアンテナ71,72,…,74の送信電力を制御するとしたが、CQIによって送信電力を制御するようにしてもよい。この場合、無線通信装置13の通信品質送信部113は、RIを無線通信装置12にフィードバックしなくてよい。
また、4×4アンテナのMIMO通信について説明したが、M×NアンテナのMIMO通信においても、上記と同様に適用することができる。
また、無線通信装置12が無線通信装置13のブロックを有し、無線通信装置13が無線通信装置12のブロックを有していてもよい。
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
1,2 無線通信装置
1a 通信品質受信部
1b 送信電力制御部
1ca〜1cd 乗算器
1da〜1dd,2ca〜2cd アンテナ
2a 通信品質算出部
2b 通信品質送信部

Claims (6)

  1. 複数のアンテナを備えデータの並列通信を行う無線通信装置において、
    前記データを受信した受信無線通信装置から前記複数のアンテナのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を受信する通信品質受信部と、
    前記通信品質受信部によって受信された前記アンテナ通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける送信電力を制御する送信電力制御部と、
    を備え、
    前記アンテナ通信品質は、当該無線通信装置と前記受信無線通信装置との間の通信路のCQIとRIとであり、
    前記送信電力制御部は、前記CQIと前記RIとの加算値に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御することを特徴とする無線通信装置。
  2. 前記送信電力制御部は、前記加算値の逆数値に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御することを特徴とする請求項1記載の無線通信装置。
  3. 前記送信電力制御部は、前記アンテナ通信品質を平均化する通信品質平均部を備え、前記通信品質平均部によって平均化された前記アンテナ通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御することを特徴とする請求項1記載の無線通信装置。
  4. 複数のアンテナを備えデータの並列通信を行う無線通信装置の送信電力制御方法において、
    前記データを受信した受信無線通信装置から前記複数のアンテナのそれぞれにおけるアンテナ通信品質を受信し、
    受信した前記アンテナ通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける送信電力を制御し、
    前記アンテナ通信品質は、前記無線通信装置と前記受信無線通信装置との間の通信路のCQIとRIとであり、
    前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御する際、前記CQIと前記RIとの加算値に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御することを特徴とする送信電力制御方法。
  5. 前記複数のアンテナのそれぞれにおける送信電力を制御する際、前記加算値の逆数値に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御することを特徴とする請求項4記載の送信電力制御方法。
  6. 前記複数のアンテナのそれぞれにおける送信電力を制御する際、平均化した前記アンテナ通信品質に基づいて、前記複数のアンテナのそれぞれにおける前記送信電力を制御することを特徴とする請求項4記載の送信電力制御方法。
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