JP5096443B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、周波数分割複信（Frequency Division Duplex、ＦＤＤ）を用いて通信を行う無線通信システムにおける無線通信装置に関し、特にＭＩＭＯ（Multiple Input / Multiple Output）を用いて通信を行う無線通信装置に関する。

送信と受信でそれぞれ異なる周波数を用いて通信を行うＦＤＤにおいては、無線通信装置に、送信用のアンテナ及び送信周波数帯を透過させる送信フィルタ、並びに受信用のアンテナ及び受信周波数帯を透過させる受信フィルタが必要である。

また、ＦＤＤにおいて、複数の無線送信ラインを同時に並列に利用し、複数の無線受信ラインを同時に並列に利用するＭＩＭＯを適用する場合には、無線通信装置に、送信用のアンテナ及び送信周波数帯を透過させる送信フィルタが送信ライン数分必要であり、受信用のアンテナ及び受信周波数帯を透過させる受信フィルタが受信ライン数分必要である。

そのため、通信速度を上げるために送信ライン及び受信ラインを増やすには、増やしたライン数分のアンテナ及びフィルタが必要となり、アンテナ本数及びフィルタ設置のための回路面積が増えてしまうという問題がある。

この問題に対し、例えば特許文献１に記載された技術を応用して対処することが考えられる。特許文献１には、複数のアンテナ、複数のフィルタ、複数のデュプレクサ（アンテナ共用器）、変調回路及び復調回路を有するマルチバンド無線通信装置が開示されている。かかる装置では、送信回路及び受信回路と接続されたデュプレクサが１本のアンテナに接続されているので、１本のアンテナで送信及び受信の両方が行える。このようにすることで、アンテナの本数を減らせると考えられる。

特開２００７−１９９３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、送信ライン数分の送信フィルタ及び受信ライン数分の受信フィルタを備える必要がある。そのため、この文献に記載の技術をＭＩＭＯに応用したとしても、フィルタの設置面積を削減することができないという課題がある。

そこで、本発明は、フィルタの設置面積を削減することができる無線部を備えた無線通信装置を提供する。

本発明に係る無線通信装置は、送信周波数で送信信号を変調して変調送信信号を生成する変調部と、前記送信周波数と異なる受信周波数で変調受信信号を復調して受信信号を生成する復調部と、前記変調部および前記復調部に接続されて、前記変調送信信号を送信し、前記変調受信信号を受信する少なくとも１つの送受信セットを備え、前記送受信セットは、前記変調送信信号を送信し、前記変調受信信号を受信する送受信用アンテナと、前記変調受信信号を受信する受信用アンテナと、前記変調部と前記送受信用アンテナとの間に介在し、前記変調部で生成される前記変調送信信号を透過させる送信フィルタと、前記送受信用アンテナと前記復調部との間に介在するとともに、前記受信用アンテナと前記復調部との間に介在し、前記送受信用アンテナおよび前記受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を透過させる受信フィルタと、前記送受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を前記受信フィルタへ導く第１のサーキュレータと、前記受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を前記受信フィルタへ導く第２のサーキュレータとを備える。
この構成においては、サーキュレータを用いることにより１つの受信フィルタが送受信用アンテナで受信された信号及び受信用アンテナで受信された信号に共用されるから、受信するアンテナ毎に受信フィルタを設置する必要がなく、受信フィルタ数を削減することができる。

好ましくは、前記第１のサーキュレータは、前記受信用アンテナから前記第２のサーキュレータを経て前記受信フィルタを透過する前記変調受信信号を、前記復調部へ導き、前記第２のサーキュレータは、前記送受信用アンテナから前記第１のサーキュレータを経て前記受信フィルタを透過する前記変調受信信号を、前記復調部へ導く。
この構成においては、第１のサーキュレータが、前記送受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を前記受信フィルタへ導くだけでなく、前記受信用アンテナから前記第２のサーキュレータを経て前記受信フィルタを透過する前記変調受信信号を前記復調部へ導く。また、第２のサーキュレータが、前記受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を前記受信フィルタへ導くだけでなく、前記送受信用アンテナから前記第１のサーキュレータを経て前記受信フィルタを透過する前記変調受信信号を前記復調部へ導く。すなわち、各サーキュレータが２つの用途に用いられるから、個別の配線を設けた場合と比べて回路内の配線数を削減することができる。

また、本発明に係る無線通信装置は、複数の前記送受信セットを備えると好ましい。
この構成においては、無線通信装置の送受信セットが増えて受信するアンテナの数が増えても、受信フィルタの数を受信するアンテナの数の半分に抑えることができる。

さらに、前記変調部は、第１の送信周波数で送信信号を変調して第１の変調送信信号を生成することが可能であり、第２の送信周波数で送信信号を変調して第２の変調送信信号を生成することが可能であり、前記復調部は、前記第１の送信周波数と異なる第１の受信周波数で変調受信信号を復調して受信信号を生成することが可能であり、前記第２の送信周波数と異なる第２の受信周波数で変調受信信号を復調して受信信号を生成することが可能であり、前記送受信用アンテナは、前記変調部で生成される前記第１の変調送信信号と前記第２の変調送信信号を送信可能であり、前記送受信用アンテナは、前記第１の受信周波数で変調された変調受信信号と前記第２の受信周波数で変調された変調受信信号を受信可能であり、前記受信用アンテナは、前記第１の受信周波数で変調された変調受信信号と前記第２の受信周波数で変調された変調受信信号を受信可能であり、前記送信フィルタは、前記第１の変調送信信号を透過させる第１の送信フィルタと、前記第２の変調送信信号を透過させる第２の送信フィルタとを備え、前記受信フィルタは、前記第１の受信周波数で変調された変調受信信号を透過させる第１の受信フィルタと、前記第２の受信周波数で変調された変調受信信号を透過させる第２の受信フィルタとを備え、さらに、送信に前記第１の送信周波数が使用されるか前記第２の送信周波数が使用されるかに応じて、前記第１の送信フィルタと前記第２の送信フィルタのいずれかを有効にする送信切替部と、受信に前記第１の受信周波数が使用されるか前記第２の受信周波数が使用されるかに応じて、前記第１の受信フィルタと前記第２の受信フィルタのいずれかを有効にする受信切替部とを備えると好ましい。
この構成においては、複数の送信周波数及び複数の受信周波数の毎に送受信セットを設けなくても、フィルタ及び切替部を追加するだけで複数の送信周波数及び複数の受信周波数を用いた通信を可能にできるから、回路面積の増大が抑えられ、回路構造を単純化できる。

本発明の第１の実施の形態に係る移動局の無線部及び変復調回路を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る移動局の無線部及び変復調回路を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、上りリンク通信にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single Carrier Frequency Division Multiple Access）を用い、下りリンク通信にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を用いる無線通信システムに適用可能であるが、これに限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態に係るＭＩＭＯが可能な移動局を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る移動局の図である。移動局は、無線部（送受信セット）１００及び１２０並びに変復調回路１０１とを備える。無線部１００は、送受信用アンテナ１０３、受信用アンテナ１０５、送信フィルタ１０７、受信フィルタ１０９、第１のサーキュレータ１１１、第２のサーキュレータ１１３、増幅器１１５、増幅器１１７、増幅器１１９を有する。無線部１００は変復調回路１０１に接続されている。

無線部１２０の構成は無線部１００の構成と同じである。具体的には、無線部１２０は、送受信用アンテナ１２３、受信用アンテナ１２５、送信フィルタ１２７、受信フィルタ１２９、第１のサーキュレータ１３１、第２のサーキュレータ１３３、増幅器１３５、増幅器１３７、増幅器１３９を有する。無線部１２０は変復調回路１０１に接続されている。
図１では図示されていないが、変復調回路１０１は変調部及び復調部を備える。

無線部１００の送受信用アンテナ１０３は、変調送信信号を送信し、下りリンク変調受信信号を受信する。受信用アンテナ１０５は、下りリンク変調受信信号を受信する。送信フィルタ１０７は、上りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。受信フィルタ１０９は、下りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第１のサーキュレータ１１１及び第２のサーキュレータ１１３は、３つの入出力ポートを有する３ポートサーキュレータである。

無線部１２０の送受信用アンテナ１２３は、上りリンク変調送信信号を送信し、下りリンク変調受信信号を受信する。受信用アンテナ１２５は、下りリンク変調受信信号を受信する。送信フィルタ１２７は、上りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。受信フィルタ１２９は、下りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第１のサーキュレータ１３１及び第２のサーキュレータ１３３は、３つの入出力ポートを有する３ポートサーキュレータである。

次に、上りリンク変調送信信号の送信処理について説明する。
変復調回路１０１の変調部は、異なる２系列の上りリンク送信信号を同一の上りリンク周波数で変調して、２系列の上りリンク変調送信信号を生成する。生成された２系列の上りリンク変調送信信号のうちの１系列は、無線部１００の増幅器１１５へ導かれて増幅された後、送信フィルタ１０７へと導かれる。その系列は送信フィルタ１０７を透過して、送受信用アンテナ１０３へと向かう。

変復調回路１０１の変調部で生成された、別の上りリンク変調送信信号の１系列は、無線部１２０の増幅器１３５へ導かれて増幅された後、送信フィルタ１２７へと導かれる。その系列は、送信フィルタ１２７を透過して、送受信アンテナ１２３へと向かう。

これら２系列の上りリンク変調送信信号は、送受信アンテナ１０３及び送受信アンテナ１２３から同時に並列に基地局へ送信される。送信された２系列の上りリンク変調送信信号は空間多重され、図示されていない基地局に備えられた４本の受信アンテナで受信される。

次に、下りリンク変調受信信号の受信処理について説明する。
図示されていない基地局が有する４本の送信アンテナから、それぞれ異なる４系列の下りリンク変調受信信号が、上りリンク周波数とは異なる、同一の下りリンク周波数で同時に送信されて空間多重される。

空間多重された下りリンク変調受信信号が、無線部１００の送受信用アンテナ１０３で受信される。送受信用アンテナ１０３で受信された下りリンク変調受信信号は、第１のサーキュレータ１１１により受信フィルタ１０９へと導かれ、受信フィルタ１０９を透過して第２のサーキュレータ１１３に向けられる。さらに、その下りリンク変調受信信号は、第２のサーキュレータ１１３により増幅器１１９へ導かれて増幅された後、変復調回路１０１の復調部へ向けられる。

また、空間多重された下りリンク変調受信信号が、無線部１００の受信用アンテナ１０５で受信される。受信用アンテナ１０５で受信された下りリンク変調受信信号は、第２のサーキュレータ１１３により受信フィルタ１０９へと導かれ、受信フィルタ１０９を透過して第１のサーキュレータ１１１に向けられる。さらに、その下りリンク変調受信信号は、第１のサーキュレータ１１１により増幅器１１７へ導かれて増幅された後、変復調回路１０１の復調部へ向けられる。

同様にして、無線部１２０においても、送受信用アンテナ１２３に受信された下りリンク変調受信信号及び受信アンテナ１２５に受信された下りリンク変調受信信号が、変復調回路１０１の復調部へ向けられる。

基地局が有する４本の送信アンテナのうちどの１本から送信された下りリンク変調受信信号であっても、移動局の４本の受信アンテナ（無線部１００のアンテナ１０３及び１０５並びに無線部１２０のアンテナ１２３及び１２５）全てによって、空間多重された状態で受信される。換言すると、移動局の各々の受信アンテナは、基地局の４本の送信アンテナから送信されて空間多重された下りリンク変調受信信号を受信する。

移動局の４本の受信アンテナでそれぞれ受信された、空間多重された下りリンク変調受信信号は、受信したアンテナに対応する無線部１００又は無線部１２０を経て、変復調回路１０１の復調部へそれぞれ向けられる。

４本の受信アンテナ（無線部１００のアンテナ１０３及び１０５並びに無線部１２０のアンテナ１２３及び１２５）で受信された、空間多重された下りリンク変調受信信号の各々は、それぞれ異なる伝搬特性を有する伝搬路を経ているから、受けているフェージングも異なる。そのため、変復調回路１０１の復調部は、空間多重された下りリンク変調受信信号の各々に基づいて、基地局−移動局間の複数の伝搬路の特性値であるチャネル行列を求めることができる。変復調回路１０１の復調部は、そのチャネル行列の逆行列と空間多重された下りリンク変調受信信号とを乗算することにより、空間多重される前の４系列の下りリンク変調受信信号を求める。そして、変復調回路１０１の復調部は、下りリンク周波数で４系列の下りリンク変調受信信号を復調して、４系列の下り受信信号を生成する。

以上のように、第１の実施の形態によれば、第１のサーキュレータ１１１，１３１が送受信用アンテナ１０３，１２３で受信した下りリンク変調受信信号を受信フィルタ１０９，１２９へ導くと共に、第２のサーキュレータ１１３，１３３が受信用アンテナ１０５，１２５で受信した下りリンク変調受信信号を同じ受信フィルタ１０９，１２９へと導く。すなわち、別々のアンテナで受信された下りリンク変調受信信号が１つの受信フィルタを透過するので、受信するアンテナ毎に受信フィルタを設ける必要がないから、受信するアンテナ２本を有する無線部１つにつき、受信フィルタ１つ分の回路面積を削減できる。

上述した第１の実施の形態では、第１のサーキュレータ１１１，１３１が、受信アンテナ１０５，１２５から第２のサーキュレータ１１３，１３３を経て受信フィルタ１０９，１２９を透過する下りリンク変調受信信号を、変復調回路１０１の復調部へ導き、第２のサーキュレータ１１３，１３３が、送受信用アンテナ１０３，１２３から第１のサーキュレータ１１１，１３１を経て受信フィルタ１０９，１２９を透過する下りリンク変調受信信号を、変復調回路１０１の復調部へ導く。これにより、各サーキュレータが２つの用途に用いられるから、個別の配線を設けた場合と比べて回路内の配線数を削減することができるので好ましい。

（第１の実施の形態の変形例）
但し、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、受信アンテナから第２のサーキュレータを経て受信フィルタを透過する下りリンク変調受信信号が、第１のサーキュレータを経ずに変復調回路の復調部へ導かれてもよい。また、送受信用アンテナから第１のサーキュレータを経て受信フィルタを透過する下りリンク変調受信信号が、第２のサーキュレータを経ずに変復調回路の復調部へ導かれてもよい。

上述した第１の実施の形態では、無線部１００が、第１のサーキュレータと変復調回路１０１の間に存在し、下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器１１７及び第２のサーキュレータと変復調回路１０１の間に存在し、下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器１１９を含んでいるが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、変復調回路１０１がかかる増幅器を含んでもよい。また、無線部１２０が、第１のサーキュレータと変復調回路１０１の間に存在し、下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器１３７及び第２のサーキュレータと変復調回路１０１の間に存在し、下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器１３９を含んでいるが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、変復調回路１０１がかかる増幅器を含んでもよい。

上述した第１の実施の形態は、各アンテナから異なる信号を送信する空間分割多重（Space Division Multiplexing、ＳＤＭ）方式によるＭＩＭＯに使用されているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、例えば、各送信ビーム毎に異なる信号を発信するＥ−ＳＤＭ（Eigenbeam-Space Division Multiplexing）方式によるＭＩＭＯ又はその他のＭＩＭＯに使用されてもよい。

上述した第１の実施の形態は、移動局で２本の送信アンテナを用い、基地局で４本の受信アンテナを用いる移動局送信２×４ＭＩＭＯ、及び、基地局で４本の送信アンテナを用い、移動局で４本の受信アンテナを用いる移動局受信４×４ＭＩＭＯに使用されているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、例えば、移動局で２本の送信アンテナを用い、基地局で２本の受信アンテナを用いる移動局送信２×２ＭＩＭＯ等、異なるアンテナ構成を有するＭＩＭＯに使用されてもよい。

上述した第１の実施の形態では１つの変復調回路内に変調部及び復調部が備えられているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、変調部及び復調部が移動局にそれぞれ独立に設けられていてもよい。

上述した第１の実施の形態では２つの無線部が設けられているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、１つの無線部のみを有していてもよいし、３つ以上の無線部を有していてもよい。

（第２の実施の形態）
続いて、本発明の第２の実施の形態に係るＭＩＭＯが可能な移動局を説明する。
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る移動局の図である。移動局は、無線部（送受信セット）２００及び２３０並びに変復調回路２０１とを備える。無線部２００は、送受信用アンテナ２０２、受信用アンテナ２０３、第１の送信フィルタ２０５、第２の送信フィルタ２０７、第１の受信フィルタ２０９、第２の受信フィルタ２１１、送信切替器２１３及び２１５、受信切替器２１７及び２１９、第１のサーキュレータ２２１、第２のサーキュレータ２２３、増幅器２２５及び２２７を有する。無線部２００は変復調回路２０１に接続されている。

無線部２３０の構成は無線部２００の構成と同じである。無線部２３０は、送受信用アンテナ２３２、受信用アンテナ２３３、第１の送信フィルタ２３５、第２の送信フィルタ２３７、第１の受信フィルタ２３９、第２の受信フィルタ２４１、送信切替器２４３及び２４５、受信切替器２４７及び２４９、第１のサーキュレータ２５１、第２のサーキュレータ２５３、増幅器２５５及び２５７を有する。無線部２００は変復調回路２０１に接続されている。
図２では図示されていないが、変復調回路２０１は変調部及び復調部を備える。

無線部２００の送受信用アンテナ２０２は、第１及び第２の上りリンク変調送信信号を送信し、第１及び第２の下りリンク変調受信信号を受信する。受信用アンテナ２０３は、第１及び第２の下りリンク変調受信信号を受信する。第１の送信フィルタ２０５は、第１の上りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第２の送信フィルタ２０７は、第２の上りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第１の受信フィルタ２０９は、第１の下りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第２の受信フィルタ２１１は、第２の下りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第１のサーキュレータ２２１及び第２のサーキュレータ２２３は、３つの入出力ポートを有する３ポートサーキュレータである。

無線部２３０の送受信用アンテナ２３２は、第１及び第２の上りリンク変調送信信号を送信し、第１及び第２の下りリンク変調受信信号を受信する。受信用アンテナ２３３は、第１及び第２の下りリンク変調受信信号を受信する。第１の送信フィルタ２３５は、第１の上りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第２の送信フィルタ２３７は、第２の上りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第１の受信フィルタ２３９は、第１の下りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第２の受信フィルタ２４１は、第２の下りリンク周波数を透過する帯域制限フィルタである。第１のサーキュレータ２５１及び第２のサーキュレータ２５３は、３つの入出力ポートを有する３ポートサーキュレータである。

第１の上りリンク周波数、第２の上りリンク周波数、第１の下りリンク周波数、及び第２の下りリンク周波数は、それぞれ相互に異なる。

次に、上りリンク変調送信信号の送信処理について説明する。まず、第１の上りリンク周波数を用いる場合について説明する。
変復調回路２０１の変調部は、異なる２系列の上りリンク送信信号を第１の上りリンク周波数で変調して、２系列の第１の上りリンク変調送信信号を生成する。送信切替器２１５は、上りリンク送信に第１の上りリンク周波数が使用されるのに応じて、生成された第１の上りリンク変調送信信号のうちの１系列を増幅器２２５へ導く。その系列は、増幅器２２５で増幅された後、第１の上りリンク周波数を透過する第１の送信フィルタ２０５へと導かれる。その系列は、第１の送信フィルタ２０５を透過し、送信切替器２１３に導かれて送受信用アンテナ２０２に向かう。

また、変復調回路２０１の変調部で生成された、別の第１の上りリンク変調送信信号の１系列が、送信切替器２４５へ導かれる。送信切替器２４５は、上りリンク送信に第１の上りリンク周波数が使用されるのに応じて、生成された第１の上りリンク変調送信信号のうちの別の１系列を増幅器２５５へ導く。その系列は、増幅器２５５で増幅された後、第１の上りリンク周波数を透過する第１の送信フィルタ２３５へと導かれる。その系列は、第１の送信フィルタ２３５を透過し、送信切替器２４３に導かれて送受信用アンテナ２３２に向かう。

これら２系列の第１の上りリンク変調送信信号は、送受信アンテナ２０２及び送受信アンテナ２３２から同時に並列に基地局へ送信される。送信された２系列の第１の上りリンク変調送信信号は空間多重され、図示されていない基地局に備えられた４本の受信アンテナで受信される。

続いて、第２の上りリンク周波数を用いる場合について説明する。基本的に、第１の上りリンク周波数を用いる場合の送信処理と同様であるが、第２の上りリンク周波数が使用されるのに応じて、各送信切替器が送信すべき第２の上りリンク変調送信信号を各第２の送信フィルタへと導く点が異なる。

次に、下りリンク変調受信信号の受信処理について説明する。まず、第１の下りリンク周波数を用いる場合の受信処理について説明する。
図示されていない基地局が有する４本の送信アンテナから、異なる４系列の下りリンク変調受信信号が、第１の下りリンク周波数で同時に送信されて空間多重される。

第１の下りリンク周波数で変調されている第１の下りリンク変調受信信号が無線部２００の送受信用アンテナ２０２で受信される。送受信用アンテナ２０２で受信された第１の下りリンク変調受信信号は、第１のサーキュレータ２２１により受信切替器２１７へ導かれる。受信切替器２１７は、下りリンク受信に第１の下りリンク周波数が使用されるのに応じて、受信された第１の下りリンク変調受信信号を、第１の下りリンク周波数を透過する第１の受信フィルタ２０９へと導く。その第１の下りリンク変調受信信号は、第１の受信フィルタ２０９を透過した後、受信切替器２１９へと導かれ、受信切替器２１９により第２のサーキュレータ２２３に向けられる。さらに、その第１の下りリンク変調受信信号は、第２のサーキュレータ２２３により変復調回路２０１の復調部へ導かれる。図２には示されていないが、変復調回路２０１にはその第１の下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器が設けられている。但し、かかる増幅器を無線部２００に設けてもよい。

第１の下りリンク周波数で変調されている第１の下りリンク変調受信信号が無線部２００の受信用アンテナ２０３で受信される。受信用アンテナ２０３で受信された第１の下りリンク変調受信信号は、第２のサーキュレータ２２３により受信切替器２１９へ導かれる。受信切替器２１９は、下りリンク受信に第１の下りリンク周波数が使用されるのに応じて、受信された第１の下りリンク変調受信信号を、第１の下りリンク周波数を透過する第１の受信フィルタ２０９へと導く。その第１の下りリンク変調受信信号は、第１の受信フィルタ２０９を透過した後、受信切替器２１７へと導かれ、受信切替器２１７により第１のサーキュレータ２２１に向けられる。さらに、その第１の下りリンク変調受信信号は、第１のサーキュレータ２２１により変復調回路２０１の復調部へ導かれる。図２には示されていないが、変復調回路２０１にはその第１の下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器が設けられている。但し、かかる増幅器を無線部２００に設けてもよい。

同様にして、無線部２３０においても、送受信用アンテナ２３２に受信された第１の下りリンク変調受信信号及び受信アンテナ２３３に受信された第１の下りリンク変調受信信号が、変復調回路２０１の復調部へ導かれる。図２には示されていないが、変復調回路２０１にはこれらの第１の下りリンク変調受信信号を増幅する増幅器が設けられている。但し、かかる増幅器を無線部２３０に設けてもよい。

基地局が有する４本の送信アンテナのうちどの１本から第１の下りリンク周波数で送信された第１の下りリンク変調受信信号であっても、移動局の４本の受信アンテナ（無線部２００のアンテナ２０２及び２０３並びに無線部２３０の２３２及び２３３）全てによって、空間多重された状態で受信される。換言すると、移動局の各々の受信アンテナは、基地局の４本の送信アンテナから第１の下りリンク周波数で送信されて空間多重された第１の下りリンク変調受信信号を受信する。

移動局の４本の受信アンテナでそれぞれ受信された、空間多重された第１の下りリンク変調受信信号は、受信したアンテナに対応する無線部２００又は無線部２３０を経て、変復調回路２０１の復調部へそれぞれ向けられる。

４本の受信アンテナ（無線部２００のアンテナ２０２及び２０３並びに無線部２３０の２３２及び２３３）で受信された、空間多重された第１の下りリンク変調受信信号の各々は、それぞれ異なる伝搬特性を有する伝搬路を経ているから、受けているフェージングも異なる。そのため、変復調回路２０１の復調部は、空間多重された第１の下りリンク変調受信信号の各々に基づいて、基地局−移動局間の複数の伝搬路の特性値であるチャネル行列を求めることができる。変復調回路２０１の復調部は、そのチャネル行列の逆行列と空間多重された第１の下りリンク変調受信信号とを乗算することにより、空間多重される前の４系列の第１の下りリンク変調受信信号を求める。そして、変復調回路２０１の復調部は、第１の下りリンク周波数で４系列の第１の下りリンク変調受信信号を復調して、４系列の下り受信信号を生成する。

続いて、第２の下りリンク周波数を用いる場合の受信処理について説明する。基本的に、第１の下りリンク周波数を用いる場合の受信処理と同様であるが、第２の下りリンク周波数が使用されるのに応じて、各受信切替器が受信された第２の下りリンク変調受信信号を各第２の受信フィルタへと導く点が異なる。

以上のように、第２の実施の形態によれば、１つの無線部が第１及び第２の上りリンク周波数に応じて、透過させるべき周波数特性を有する送信フィルタに向けて送信切替器が送信信号を導く。また、１つの無線部が第１及び第２の下りリンク周波数に応じて、透過させるべき周波数特性を有するフィルタに向けて受信切替器が受信信号を導く。
そのため、第１及び第２の上りリンク周波数での信号送信と第１及び第２の下りリンク周波数での信号受信を１つの無線部で行うことができるから、周波数毎に無線部を設けた構成と比較して、無線部面積の増大が抑えられ、回路構造を単純化できる。

（第２の実施の形態の変形例）
上述した第２の実施の形態においては、第１の実施の形態における変形例が全て適用される。

上述した第２の実施の形態では、上りリンク周波数として第１の上りリンク周波数及び第２の上りリンク周波数の２周波数が用いられているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、３以上の上りリンク周波数が用いられてもよい。
これは、下りリンク周波数においても同様である。

上述した第２の実施の形態では、１つの無線部につき２対の送信切替器を備え、各送信切替器の対の間に周波数特性の異なる２つの送信フィルタが並列に設置されているが、本発明はかかる形態に限定されるものではない。各送信切替器の対の代わりに、いずれか片方の送信切替器のみを備えてもよい。すなわち、例えば図２の無線部２００においては、送信切替器２１３及び２１５が備えられているが、送信切替器２１３のみ備え、送信切替器２１５の部分を配線としてもよく、また、送信切替器２１５のみ備え、送信切替器２１３の部分を配線としてもよい。
これは、受信切替器及び受信フィルタにおいても同様である。

（第３の実施の形態（基地局への応用））
上述した第１及び第２の実施の形態は、少なくとも１つの上りリンク周波数で基地局に変調送信信号を送信し、少なくとも１つの下りリンク周波数で基地局から変調受信信号を受信する、ＭＩＭＯが可能な移動局に用いられているが、本発明はかかる形態に限定されるものではなく、例えば、少なくとも１つの下りリンク周波数で複数の移動局に変調送信信号を送信し、少なくとも１つの上りリンク周波数で複数の移動局から変調受信信号を受信する、ＭＩＭＯが可能な基地局に応用することもできる。このような応用は、「移動局」と「基地局」を相互に読み替え、「上りリンク」と「下りリンク」を相互に読み替えることにより、第１及び第２の実施の形態を修正することによって実現できる。

この第３の実施の形態は、第１及び第２の実施の形態と同様、上りリンク通信にＳＣ−ＦＤＭＡを用い、下りリンク通信にＯＦＤＭＡを用いる無線通信システムに適用可能であるが、これに限定されるものではない。

第３の実施の形態に係る基地局の構成、送信処理、及び受信処理は、第１の実施の形態に係るＭＩＭＯが可能な移動局と同じである。但し、送信処理において変復調回路１０１が行う変調送信信号の生成処理、及び受信処理において変復調回路１０１が行う変調受信信号の生成処理が異なるため、以下に説明する。

まず、基地局からの下りリンク変調送信信号の送信処理について説明する。
変復調回路１０１の変調部は、複数ユーザに対する送信データを表す、異なる２系列の下りリンク送信信号を同一の下りリンク周波数で変調して、２系列の下りリンクＯＦＤＭＡ変調送信信号を生成する。

生成された２系列の下りリンク変調送信信号のうちの１系列は、無線部１００の増幅器１１５へ導かれ、別の下りリンク変調送信信号の１系列は、無線部１２０の増幅器１３５へ導かれる。生成された２系列の下りリンク変調送信信号が、それぞれ増幅器１１５及び増幅器１３５に導かれた後の処理は、第１の実施の形態の送信処理と同じである。

次に、基地局での上りリンク変調受信信号の受信処理について説明する。図示されていない複数の移動局がそれぞれ有する４本の送信アンテナから送信されて、空間多重された上りリンクＳＣ−ＦＤＭＡ変調受信信号が、送受信用アンテナ１０３及び１２３並びに受信用アンテナ１０５及び１２５で受信される。その後、空間多重された上りリンク変調受信信号が受信フィルタを経て復調部へ導かれるまでの処理は、第１の実施の形態の受信処理と同じである。

変復調回路２０１の復調部が、４本の受信アンテナで受信された、空間多重された上りリンクＳＣ−ＦＤＭＡ変調受信信号から、空間多重される前の上りリンクＳＣ−ＦＤＭＡ変調受信信号を求める。そして、変復調回路２０１の復調部が、上りリンク周波数で各移動局に対応する上りリンク変調受信信号を復調して、上りリンク受信信号を生成する。

なお、第３の実施の形態に係る基地局の構成、送信処理、及び受信処理は、第２の実施の形態に係るＭＩＭＯが可能な移動局と同じでもよい。但し、送信処理において変復調回路２０１が行う変調送信信号の生成処理、及び受信処理において変復調回路２０１が行う変調受信信号の生成処理が、上記の第１の実施の形態を応用した基地局と同様に異なる。

以上のように、第３の実施の形態によれば、第１及び第２の実施の形態により実現されたのと同様の効果を、基地局においても実現することができる。

上述した第３の実施の形態においては、第１及び第２の実施の形態における変形例が、「移動局」と「基地局」を相互に読み替え、「上りリンク」と「下りリンク」を相互に読み替えた上で、全て適用される。

１００、１２０ 無線部（送受信セット）
１０１ 変復調回路（変調部、復調部）
１０３、１２３ 送受信用アンテナ
１０５、１２５ 受信用アンテナ
１０７、１２７ 送信フィルタ
１０９、１２９ 受信フィルタ
１１１、１３１ 第１のサーキュレータ
１１３、１３３ 第２のサーキュレータ
２００、２３０ 無線部（送受信セット）
２０１ 変復調回路（変調部、復調部）
２０２、２３２ 送受信用アンテナ
２０３、２３３ 受信用アンテナ
２０５、２３５ 第１の送信フィルタ
２０７、２３７ 第２の送信フィルタ
２０９、２３９ 第１の受信フィルタ
２１１、２４１ 第２の受信フィルタ
２２１、２５１ 第１のサーキュレータ
２２３、２５３ 第２のサーキュレータ

Claims (3)

1. 送信周波数で送信信号を変調して変調送信信号を生成する変調部と、
   前記送信周波数と異なる受信周波数で変調受信信号を復調して受信信号を生成する復調部と、
   前記変調部および前記復調部に接続されて、前記変調送信信号を送信し、前記変調受信信号を受信する少なくとも１つの送受信セットを備え、
   前記送受信セットは、
   前記変調送信信号を送信し、前記変調受信信号を受信する送受信用アンテナと、
   前記変調受信信号を受信する受信用アンテナと、
   前記変調部と前記送受信用アンテナとの間に介在し、前記変調部で生成される前記変調送信信号を透過させる送信フィルタと、
   前記送受信用アンテナと前記復調部との間に介在するとともに、前記受信用アンテナと前記復調部との間に介在し、前記送受信用アンテナおよび前記受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を透過させる受信フィルタと、
   前記送受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を前記受信フィルタへ導く第１のサーキュレータと、
   前記受信用アンテナで受信される前記変調受信信号を前記受信フィルタへ導く第２のサーキュレータとを備えることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記第１のサーキュレータは、前記受信用アンテナから前記第２のサーキュレータを経て前記受信フィルタを透過する前記変調受信信号を、前記復調部へ導き、
   前記第２のサーキュレータは、前記送受信用アンテナから前記第１のサーキュレータを経て前記受信フィルタを透過する前記変調受信信号を、前記復調部へ導くことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記変調部は、第１の送信周波数で送信信号を変調して第１の変調送信信号を生成することが可能であり、第２の送信周波数で送信信号を変調して第２の変調送信信号を生成することが可能であり、
   前記復調部は、前記第１の送信周波数と異なる第１の受信周波数で変調受信信号を復調して受信信号を生成することが可能であり、前記第２の送信周波数と異なる第２の受信周波数で変調受信信号を復調して受信信号を生成することが可能であり、
   前記送受信用アンテナは、前記変調部で生成される前記第１の変調送信信号と前記第２の変調送信信号を送信可能であり、
   前記送受信用アンテナは、前記第１の受信周波数で変調された変調受信信号と前記第２の受信周波数で変調された変調受信信号を受信可能であり、
   前記受信用アンテナは、前記第１の受信周波数で変調された変調受信信号と前記第２の受信周波数で変調された変調受信信号を受信可能であり、
   前記送信フィルタは、前記第１の変調送信信号を透過させる第１の送信フィルタと、前記第２の変調送信信号を透過させる第２の送信フィルタとを備え、
   前記受信フィルタは、前記第１の受信周波数で変調された変調受信信号を透過させる第１の受信フィルタと、前記第２の受信周波数で変調された変調受信信号を透過させる第２の受信フィルタとを備え、
   さらに、送信に前記第１の送信周波数が使用されるか前記第２の送信周波数が使用されるかに応じて、前記第１の送信フィルタと前記第２の送信フィルタのいずれかを有効にする送信切替部と、
   受信に前記第１の受信周波数が使用されるか前記第２の受信周波数が使用されるかに応じて、前記第１の受信フィルタと前記第２の受信フィルタのいずれかを有効にする受信切替部とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無線通信装置。

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