JP2012060543A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヌルステアリングに適したウェイトを計算する。
【解決手段】一実施形態によれば、無線通信装置１００は、帯域内の複数のサブキャリアを含む第１のサブキャリア範囲における第１の相互相関を計算し、帯域内の第１のサブキャリア範囲と異なる複数のサブキャリアを含む第２のサブキャリア範囲における第２の相互相関を計算し、第１の相互相関が第２の相互相関よりも小さい場合に第１のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定し、第１の相互相関が第２の相互相関以上である場合に第２のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定する決定部１０７を含む。無線通信装置１００は、トレーニング期間におけるウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号からウェイトを計算する計算部１０４を含む。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、アダプティブアレイアンテナ技術に関する。

従来、セルラシステムなどの無線通信システムにおいてアダプティブアレイアンテナ技術が考案されている。アダプティブアレイアンテナ技術は、無線通信装置に備えられた複数のアンテナに関して信号処理を行い、これら複数のアンテナの指向性を適応制御するものである。アダプティブアレイアンテナ技術を利用して、いわゆるヌルステアリングを実現することができる。ヌルステアリングは、隣接する基地局同士が各々の所望信号の方向への指向性を高め、各々の干渉信号の方向への指向性を低くすることを目的とする。即ち、ヌルステアリングを適切に行うことにより、隣接する基地局同士が、干渉による受信性能の劣化を抑制しつつ同一の周波数（帯域）を共用できる。

例えば、基地局は、受信トレーニングシンボルを利用してヌルステアリングを実行できる。トレーニングシンボルは、データの先頭に配置される既知信号である。トレーニングシンボルは、基地局ＩＤ（ＢＳＩＤ）及び使用帯域によって一意に決定されるトレーニング系列に含まれる。

ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）規範（ＬＭＳ(Least Mean Square)、ＲＬＳ（Recursive Least Mean）など）のヌルステアリングは、所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの間の相関を利用して実現される。基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルとの相関の低い信号に対する指向性を低くする制御を行うことにより、ヌルを生成する。具体的には、基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルとの相関の低い信号に対する指向性を低くするウェイトを計算し、これを複数のアンテナからの周波数ドメインの受信信号（または複数のアンテナへの周波数ドメインの送信信号）に適用する。各サブキャリアのウェイトは、全サブキャリアについて個別に計算することも可能であるし、一部のサブキャリアについて計算してから残りのサブキャリアについて補間生成することも可能である。後者の手法によれば、計算量を削減できる。

特開２０１０−５６７１４号公報 特開２００８−３０１３５９号公報 特開２００７−２９５３１４号公報

菊間信良，「アレーアンテナによる適応信号処理」，科学技術出版

ＭＭＳＥ方式のヌルステアリングを実行する基地局は、所望信号に関するトレーニングシンボルとの相関の低い信号に対する指向性を低くするウェイトを計算する。故に、例えば所望信号に関するトレーニングシンボルと干渉信号に関するトレーニングシンボルとの間の相関が高いサブキャリアに基づいてウェイトを計算すると、所望信号及び干渉信号の区別が困難となり、ヌルステアリングが適切に行われない。即ち、ヌルステアリングを適切に行うためには、ウェイト計算に用いられるサブキャリアにおいて所望信号と干渉信号との間のトレーニングシンボルの相関が低いことが望ましい。

実施形態は、ヌルステアリングに適したウェイトを計算することを目的とする。

一実施形態によれば、無線通信装置は、帯域内の複数のサブキャリアを含む第１のサブキャリア範囲における第１の相互相関を計算し、帯域内の第１のサブキャリア範囲と異なる複数のサブキャリアを含む第２のサブキャリア範囲における第２の相互相関を計算し、第１の相互相関が第２の相互相関よりも小さい場合に第１のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定し、第１の相互相関が第２の相互相関以上である場合に第２のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定する決定部を含む。無線通信装置は、トレーニング期間におけるウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号からウェイトを計算する計算部と、ウェイトを用いてトレーニング期間経過後の複数の受信信号を重み付き合成し、合成受信信号を得る適用部とを含む。

第１の実施形態に係る無線通信装置を含む無線通信システムの説明図。 第１の実施形態に係る無線通信装置を例示するブロック図。 ２種類のトレーニング信号ペアの相互相関特性を例示するグラフ。 図２の第１のウェイト計算部によって計算されるウェイトの説明図。 図２のウェイト計算用サブキャリア決定部の動作の説明図。 第２の実施形態に係る無線通信装置を例示するブロック図。 第３の実施形態に係る無線通信装置を例示するブロック図。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。尚、実施形態は、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）システム（特に、次世代ＰＨＳシステム）に適用されるアダプティブアレイアンテナ技術を想定しているが、他の無線通信システムにも適宜応用できる。例えば、実施形態は、シングルキャリア無線通信システムにおける，周波数領域でのアダプティブアレイアンテナ技術にも同様に適用できる。

また、実施形態は、地理的に隣接する無線通信装置が帯域を共有する場合を想定している。しかしながら、実施形態は、同一の無線通信装置が複数の無線通信端末を同一の帯域に収容するＳＤＭＡ（Spatial Division Multiple Access）システムにも同様に適用できる。

更に、以降の説明において、「トレーニングシンボル（系列、信号）」は、「プリアンブル信号」と同様の意味で使用される。即ち、「トレーニングシンボル」などは、データの先頭に配置される既知信号を指す。しかしながらデータの先頭ではない部分で送信される場合にも容易に拡張できるのは言うまでもない。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る無線通信装置１００を含む無線通信システムの一例を示している。図１の無線通信システムは、無線通信装置１００、無線通信装置２００、無線通信端末３００及び無線通信端末４００を含む。図１において、無線通信装置１００及び無線通信装置２００を中心とする円は、夫々のセルを表している。無線通信装置１００及び無線通信装置２００は、地理的に隣接しているとする。尚、無線通信システム内の無線通信装置の数は２つに限定されず、無線通信装置の数が３つ以上の場合にも以降の説明は容易に拡張できる。実施形態において、「無線通信装置」は、「無線通信端末」を収容する機能を有する。即ち、「無線通信装置」は、いわゆる基地局またはこれに類似する装置を指す。以降の説明では、簡単化のために、無線通信装置１００及び無線通信装置２００は、基地局であるとする。

図１において、無線通信装置２００は、そのセル内に存在する無線通信端末４００を特定の帯域（例えば、サブチャネル）Ａにおいて既に収容している。ここで、無線通信装置１００が、そのセル内の無線通信端末３００を帯域Ａにおいて収容すること（即ち、帯域Ａを無線通信装置２００と共用すること）を決定したと仮定する。係る状況では、無線通信装置１００は、干渉信号を送出する無線通信端末４００に対する指向性を低くしつつ、所望信号を送出する無線通信端末３００に対する指向性を高めるヌルステアリングを実行する。

以下、無線通信装置１００によるヌルステアリングについて数式（１）−（１２）を用いて説明する。尚、このヌルステアリングの手法は、非特許文献１を参考にしている。各数式は、簡単化のために、任意の１つのサブキャリアに注目して規定されている。各数式において各信号はいずれもベースバンドで表現されている。

無線通信端末３００及び無線通信端末４００が同一の帯域において無線通信装置１００及び無線通信装置２００に夫々接続する場合に、無線通信装置１００の受信信号を下記の数式（１）で定義する。尚、特に断りのない限り、数式において小文字の太文字は縦ベクトルを表し、大文字の太文字は行列を表し、それ以外はスカラーを表す。

数式（１）において、Ｎは無線通信装置１００のアンテナ数を表しており、以降の説明においてＮ＝２と仮定する。ただし［］^Ｔは転置を表す。更に、無線通信装置１００及び無線通信装置２００が帯域Ａにおいて使用するトレーニングシンボルを下記の数式（２）で定義する。

上式において、ｘ_１００は無線通信装置１００及び無線通信端末３００が使用するトレーニングシンボルを表し、ｘ_２００は無線通信装置２００及び無線通信端末４００が使用するトレーニングシンボルを表す。また、無線通信端末３００及び無線通信端末４００と無線通信装置１００との間の伝搬路行列を下記の数式（３）で定義する。

上式において、ｈ_１１は無線通信端末３００から無線通信装置１００の第１のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ_１２は無線通信端末４００から無線通信装置１００の第１のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ_２１は無線通信端末３００から無線通信装置１００の第２のアンテナまでの伝搬路応答、ｈ_２２は無線通信端末４００から無線通信装置１００の第２のアンテナまでの伝搬路応答を夫々表す。トレーニング期間における無線通信装置１００の受信信号は、下記の数式（４）で表される。

数式（４）において、ベクトルｎは無線通信装置１００における雑音ベクトルを表しており、第１のアンテナにおける雑音成分ｎ_１及び第２のアンテナにおける雑音成分ｎ_２を用いて下記の数式（５）で定義できる。

非特許文献１によれば、無線通信装置１００がＭＭＳＥ規範を用いて、無線通信端末３００に指向性を向けつつ，無線通信装置２００に接続する無線通信端末４００に対してヌルを向けるために、下記の数式（６）に示すウェイトベクトルｗを使用する。

数式（６）において、Ｒ_ｙｙは受信信号の相関行列を示しており、ｒ_ｙｄは受信信号と所望信号との相関ベクトルを示している。受信信号の相関行列Ｒ_ｙｙは下記の数式（７）に書き換えることができる。

数式（７）において、Ｅ（）はアンサンブル平均を表しており，（）^Ｈは複素転置を表している。雑音成分と受信信号成分との相関は零とみなすことができる。また、アンサンブル区間において、伝搬路（伝搬路応答）が変わらないと仮定すれば、数式（７）の下記の数式（８）に書き換えることができる。

数式（８）において、Ｒ_ｘｘは送信信号（トレーニング期間において、トレーニングシンボル）の相関行列を示しており、理想的には単位行列となる。また、σ_ｎ ^２は雑音の分散を表しており、Ｉはアンテナ数と同じサイズの単位行列を表している。また、受信信号と所望信号との相関ｒ_ｙｄは、下記の数式（９）で表される。

数式（９）において、ｄは所望信号（所望トレーニングシンボル）を表しており、“・”はベクトルのそれぞれの要素とスカラーとの積を表す演算子である。無線通信装置１００に関して所望信号ｄは、トレーニングシンボルｘ_１００である。数式（９）においても所望信号と雑音成分との間の相関は零とみなすことができるので、数式（９）は下記の数式（１０）に書き換えることができる。

アンサンブル平均を算出する区間において、無線通信装置１００及び無線通信装置２００が使用するトレーニングシンボルが無相関であるならば、ｒ_ｘｄは下記の数式（１１）で表される。

即ち、上記条件下において、ｒ_ｙｄは下記の数式（１２）で表される。

数式（６）において、行列Ｒ_ｙｙ ^−１は受信信号に含まれる各成分にヌルを向ける効果があり、行列ｒ_ｙｄはその各成分に利得を向ける効果があることが知られている。行列ｒ_ｙｄが上式に一致するならば、無線通信装置１００は無線通信端末３００からの所望信号に対する指向性を高めつつ、無線通信端末４００からの干渉信号に対してヌルを向けることができる。即ち、無線通信装置１００は、所望信号及び干渉信号を分離できる。一方、干渉トレーニングシンボルｘ_２００と所望トレーニングシンボルｘ_１００との間の相関が高くなるほど、行列ｒ_ｙｄの各成分に干渉信号の伝搬路応答（ｈ_１２またはｈ_２２）に関する成分が加算されるので、無線通信装置１００は所望信号及び干渉信号を分離することが困難となる。

数式（６）に示されるウェイトベクトルｗは、帯域Ａ内のサブキャリア（但し、ＤＣ（Direct Current）キャリア、ガードキャリアなどの信号の送受信が行われないサブキャリアを除く）毎に規定できる。即ち、帯域Ａが２４個のサブキャリアで構成されるならば、最大２４個のウェイトベクトルを規定できる。サブキャリアｋ（ｋはサブキャリア番号を表す変数）に割り当てられるウェイトベクトルをｗ_ｋで表すと、係るウェイトベクトルｗ_ｋの適用は、下記の数式（１３）の演算を意味する。

数式（１３）において、ｙ_ｋは受信信号ベクトルｙのサブキャリアｋの周波数成分ベクトルを表し、ｚ_ｋは合成受信信号のサブキャリアｋの周波数成分を表す。

図２に示されるように、無線通信装置１００は、ＡＤ(analog-digital)変換部１０１、フィルタ部１０２、ＦＦＴ部１０３、第１のウェイト計算部１０４、第２のウェイト計算部１０５、ウェイト適用部１０６及びウェイト計算用サブキャリア決定部１０７を含む。

ＡＤ変換部１０１は、図示しない複数（Ｎ個）のアンテナによって受信されたＮ個のアナログ受信信号を、Ｎ個のデジタル受信信号に変換する。フィルタ部１０２は、Ｎ個のデジタル受信信号の夫々において、帯域外成分（典型的には、帯域外干渉）を抑圧する。

ＦＦＴ部１０３は、フィルタ部１０２から出力される時間ドメインのＮ個の受信信号にＦＦＴを施し、周波数ドメインのＮ個の受信信号を得る。周波数ドメインのＮ個の受信信号は、第１のウェイト計算部１０４及びウェイト適用部１０６に入力される。例えば、トレーニング期間における受信信号は第１のウェイト計算部１０４に入力され、その後の期間における受信信号はウェイト適用部１０６に入力される。

第１のウェイト計算部１０４は、帯域内の全てのサブキャリアを分割した１つまたは複数のサブキャリアグループの各々に割り当てられるグループウェイトを計算する。尚、全サブキャリアを複数のサブキャリアグループへ分割するための手法は特に限定されない。例えば、全サブキャリアが等分割されてもよいし、不等分割されてもよい。

以降の説明では、簡単化のために、全サブキャリアは図４に示されるように４等分割されているものとする。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は周波数（サブキャリア）を表している。即ち、第１のウェイト計算部１０４は、サブキャリアグループＡ（Ｆ１，・・・，Ｆ６）に割り当てられるグループウェイトＡと、サブキャリアグループＢ（Ｆ７，・・・，Ｆ１２）に割り当てられるグループウェイトＢと、サブキャリアグループＣ（Ｆ１３，・・・，Ｆ１８）に割り当てられるグループウェイトＣと、サブキャリアグループＤ（Ｆ１９，・・・，Ｆ２４）に割り当てられるグループウェイトＤとを計算する。但し、図４に例示される物理リソースユニット（ＰＲＵ）によれば、Ｆ１及びＦ１３において信号は送受信されないので、Ｆ１及びＦ１３はウェイトの計算及び割り当ての対象とはならない。

勿論、各サブキャリアグループが１つのサブキャリアで構成されるように全サブキャリアを分割してもよい。係る分割によれば、第１のウェイト計算部１０４は、全てのサブキャリアのウェイトを計算することになる。全てのサブキャリアのウェイトを計算することにより、計算量は増大するものの、周波数選択性フェージングの激しい環境であっても適切なウェイトを得ることができる。

具体的には、第１のウェイト計算部１０４には、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７から各グループウェイトを計算するための複数（例えば、５個）のウェイト計算用サブキャリアが通知される。第１のウェイト計算部１０４は、ウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号に基づいてグループウェイトを計算する。即ち、第１のウェイト計算部１０４は、上記各数式におけるアンサンブル平均を周波数方向（サブキャリア方向）の平均で代用してグループウェイトを計算する。尚、特定のサブキャリアグループのグループウェイトを計算するために、別のサブキャリアグループに属するサブキャリアの受信信号が使用されても構わない。例えば、サブキャリアグループＡのグループウェイトＡを計算する場合に、サブキャリアグループＢに属するサブキャリアＦ６の受信信号を使用することは許容される。

第２のウェイト計算部１０５は、第１のウェイト計算部１０４によって計算されたグループウェイトに基づいて、全サブキャリアのウェイトを補間生成する。例えば、第２のウェイト計算部１０５は、グループウェイトに基づいて０次補間、１次補間または最小二乗規範による補間などを行って、全サブキャリアのウェイトを補間生成する。１次補間または最小二乗規範による補間は、０次補間に比べて計算量が増大するものの、マルチパスにより発生する周波数選択性フェージングを考慮した適切なウェイトを生成することができる。尚、第１のウェイト計算部１０４が全てのサブキャリアのウェイトを計算する場合には、第２のウェイト計算部１０５は不要である。

ウェイト適用部１０６は、第２のウェイト計算部１０５からのサブキャリア毎のウェイトを、ＦＦＴ部１０３からの周波数ドメインのＮ個の受信信号に適用し、合成受信信号を得る。具体的には、ウェイト適用部１０６は、全てのサブキャリアについて、数式（１３）に従う重み付き合成を行う。

ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、無線通信端末３００が利用する所望トレーニング信号１１と無線通信端末４００が利用する干渉トレーニング信号１２との間の相互相関に基づいて、各グループのウェイト計算用サブキャリアを決定する。ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、決定した各グループのウェイト計算用サブキャリアを第１のウェイト計算部１０４及び第２のウェイト計算部１０５に通知する。

ここで、所望トレーニング信号１１は、無線通信装置１００において既知である。一方、干渉トレーニング信号１２は、無線通信装置１００において必ずしも既知でない。しかしながら、次世代ＰＨＳシステムにおけるトレーニング系列は、ＢＳＩＤ及び使用帯域によって一意に決定される。具体的には、ＢＳＩＤの下位５ビットをＡ、Ａの次の上位の５ビットをＢとすると、トレーニングシンボルを決めるコア系列及び各サブチャネルにおける位相回転量は、下記の数式（１４）で表される。

数式（１４）において、ｘ_ｔはcore-sequence numberと呼ばれる１２種類のコア系列を表し、ｙ_ｔ（ｍ）はoffset value numberと呼ばれるサブチャネルｍにおける位相回転量を表す。また、ｎは総サブチャネル数を表す。例えば、ｎ＝９個のサブチャネルが使用されるシステムにおいて、無線通信装置２００のＢＳＩＤが「８８」の場合、core-sequence number＝１であり、offset value number＝４である。また、無線通信装置１００のＢＳＩＤが「９８」の場合、core-sequence number＝３であり、offset value number＝５である。

従って、無線通信端末４００を収容する無線通信装置２００のＢＳＩＤが無線通信装置１００において既知であれば、干渉トレーニング信号１２を一意に導出することができる。また、他の無線通信システムについても何らかの手法で干渉トレーニング信号１２を取得、導出または推定できるのであれば、本実施形態に係る無線通信装置１００を適用可能である。

ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、所望トレーニング信号１１と干渉トレーニング信号１２との相互相関を周波数方向で平均化して評価する。ここで、次世代ＰＨＳシステムにおいて、ガードインターバルは３．３３μsecであるので、マルチパスの最大遅延時間を考慮するとスペクトルのヌルの周期は３０３ｋＨｚとなる。サブキャリア間隔は３７．５ｋＨｚであるので、伝搬路応答が変化しないとみなすことのできるサブキャリアの数は３から５程度である。故に、以降の説明では、３サブキャリア分のトレーニングシンボルの相互相関を評価すると仮定する。例えば、サブキャリアＦ２における相互相関は、サブキャリアＦ１−Ｆ３の相互相関の平均により評価される。或いは、サブキャリアＦ２における相互相関は、サブキャリアＦ１−Ｆ３の相互相関の重み付き平均により評価されてもよい。

図３は、トレーニング信号ペア１及びトレーニング信号ペア２の相互相関特性を例示する。ここで、トレーニング信号ペアとは、無線通信装置１００が共用帯域において使用するトレーニング信号と、無線通信装置２００が共用帯域において使用するトレーニング信号とのペアを指す。図３において、横軸はサブキャリア番号（即ち、周波数）を表し、縦軸は相互相関を表している。尚、相互相関は、最大値が１になるように規格化されている。図３に例示されるように、次世代ＰＨＳシステムでは、トレーニング信号ペア次第で相関特性は大きく異なる傾向にある。例えば、トレーニング信号ペア１は相互相関の変動が比較的大きく、トレーニング信号ペア２は相互相関の変動が比較的小さい。以降の説明では、無線通信装置１００及び無線通信装置２００が帯域Ａにおいて使用するトレーニング信号の相互相関特性が、図３のトレーニング信号ペア１の相互相関特性に一致すると仮定する。

ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、各サブキャリアグループに含まれる１つのサブキャリアの周辺の複数のサブキャリアを第１のサブキャリア範囲とみなす。尚、サブキャリアグループのサイズが大きい場合には、サブキャリアグループにおいて一端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答が、他端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答と大きく異なるかもしれない。故に、この第１のサブキャリア範囲は、典型的には、各サブキャリアグループにおいて中心付近を占める複数のサブキャリアである。勿論、上記説明は例示に過ぎず、第１のサブキャリア範囲の位置を限定することを意図していない。サブキャリアグループのサイズまたは通信環境次第ではサブキャリアグループにおいて一端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答が、他端付近を占めるサブキャリアの伝搬路応答と比べて変化しないとみなすこともできる。

例えば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、サブキャリアグループＡの第１のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをＦ３、サブキャリアグループＢの第１のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをＦ８、サブキャリアグループＣの第１のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをＦ１５、サブキャリアグループＤの第１のサブキャリア範囲の中心サブキャリアをＦ２１と夫々決定する。

例えば、サブキャリアＦ８を中心とする第１のサブキャリア範囲がウェイト計算用サブキャリアとして決定されると、第１のウェイト計算部１０４は下記の数式（１５）及び数式（１６）に従って相関行列Ｒ_８及び相関ベクトルｒ_８を計算し、数式（６）を利用してグループウェイトベクトルｗ_８を導出する。

ところが、図５（尚、図５に示される相互相関特性は、図３に示されるペア１の相互相関特性と同じである）から明らかなように、Ｆ８及びＦ２１を中心とする第１のサブキャリア範囲における相互相関は比較的高い。故に、これらを中心とする第１のサブキャリア範囲をグループＢ及びグループＤのウェイト計算用サブキャリアとして採用すると、所望信号及び干渉信号の区別が困難となり、ヌルステアリングが適切に行われないおそれがある。

そこで、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、サブキャリアＦ８及びＦ２１の周辺からより低い相互相関を示すサブキャリア範囲を探索する。例えば、サブキャリアＦ９を中心とする第２のサブキャリア範囲における相互相関はサブキャリアＦ８を中心とする第１のサブキャリア範囲に比べて低く、サブキャリアＦ２２を中心とする第２のサブキャリア範囲における相互相関はサブキャリアＦ２１を中心とする第１のサブキャリア範囲に比べて低い。故に、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、サブキャリアＦ８の代わりにサブキャリアＦ９を中心とする第２のサブキャリア範囲をサブキャリアグループＢのウェイト計算用サブキャリアと決定し、サブキャリアＦ２１の代わりにサブキャリアＦ２２を中心とする第２のサブキャリア範囲をサブキャリアグループＤのウェイト計算用サブキャリアと決定する。高い相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして採用しないことにより、所望信号及び干渉信号の区別が容易となり、ヌルステアリングが適切に行われやすくなる。

例えば、サブキャリアＦ９を中心とする第２のサブキャリア範囲がウェイト計算用サブキャリアとして決定されると、第１のウェイト計算部１０４は上記数式（１５）及び数式（１６）の代わりに下記の数式（１７）及び数式（１８）に従って相関行列Ｒ_９及び相関ベクトルｒ_９を計算し、数式（６）を利用してグループウェイトベクトルｗ_９を導出する。

尚、第１のウェイト計算部１０４は、相関行列Ｒ_ｋまたは相関ベクトルｒ_ｋを計算するときに、サブキャリアの位置に応じて重み付けを行ってもよい。具体的には、ウェイト計算用サブキャリアの中心から離れるほどマルチパスの影響により相関が小さくなるので、係る影響を考慮した重み付けが有効である。例えば、相関行列Ｒ_ｋ及び相関ベクトルｒ_ｋは、下記の数式（１９）及び数式（２０）によって計算できる。

数式（１９）及び数式（２０）において、α_ｋはサブキャリアｋに対応する重み係数を表す。重み付けを行うことにより、計算量は増大するものの、周波数選択性フェージングの激しい環境であっても適切なウェイトを得ることができる。

以下、ウェイト計算用サブキャリアを決定するための種々の手法を例示する。ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、これらの手法または例示しない他の手法を単独でまたは組み合わせて利用することにより、ウェイト計算用サブキャリアを決定する。いずれの手法によっても、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲における所望トレーニング信号１１と干渉トレーニング信号１２との間の第１の相互相関を参照し、この第１の相互相関以下の第２の相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。尚、各サブキャリア範囲における所望トレーニング信号１１と干渉トレーニング信号１２との間の相関は、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７が計算してもよいし、図示しない他の要素が計算してもよい。

第１の手法は、所定の閾値（例えば、「０．７」）を利用する。即ち、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲における相互相関を閾値と比較する。ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、相互相関が閾値以下であれば、第１のサブキャリア範囲を、そのままウェイト計算用サブキャリアとして決定する。一方、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲における相互相関が所定の閾値を超えるならば、閾値以下の相互相関を示すサブキャリア範囲を探索し、探索したサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。

第２の手法は、所定の探索範囲（例えば、第１のサブキャリア範囲の前後２サブキャリアずつを含む複数のサブキャリア）を利用する。即ち、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲の前後の所定数のサブキャリアに含まれるサブキャリア範囲における相互相関を必要に応じて探索し、ウェイト計算用サブキャリアを決定する。探索範囲のサイズは、典型的には、第１のサブキャリア範囲と比べて伝搬路応答が変化しないとみなすことのできるサブキャリア数に応じて定められる。或いは、探索範囲のサイズは、サブキャリアグループのサイズに応じて定められてもよい。また、探索範囲は、第１のサブキャリア範囲に対応するサブキャリアグループを超えて設定されてもよい。一方、探索範囲は、第１のサブキャリア範囲の位置に関わらず、対応するサブキャリアグループの一部または全部のサブキャリアであってもよい。尚、探索は無条件に行われてもよいし、第１のサブキャリア範囲における相互相関が閾値以上であるなどの所定の条件が満たされる場合に限って行われてもよい。

第１の手法と第２の手法との組み合わせの一例によれば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲における相互相関が閾値を超える場合に、第１のサブキャリア範囲の全サブキャリアのサブキャリア番号を例えば（＋１，−１，＋２，−２）の順序で変更して閾値以下の相互相関を示すサブキャリア範囲を探索する。ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、閾値以下の相互相関を示すサブキャリア範囲を探索すると、このサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。一方、探索範囲内の全てのサブキャリア範囲が閾値以上の相互相関を示すならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は探索範囲内で最小の相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定してもよいし、第１のサブキャリア範囲をそのままウェイト計算用サブキャリアとして決定してもよい。

また、第１の手法と第２の手法との組み合わせの別の例によれば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲における相互相関が閾値を超える場合に、第１のサブキャリア範囲の全サブキャリア番号を＋１したサブキャリア範囲の相互相関と、当該サブキャリア番号を−１したサブキャリア範囲の相互相関との両方を探索する。片方のサブキャリア範囲が閾値以下の相互相関を示すならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７はこのサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。両方のサブキャリア範囲が閾値以下の相互相関を示すならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は、第１のサブキャリア範囲の全サブキャリア番号を＋２したサブキャリア範囲の相互相関と、当該サブキャリア番号を−２したサブキャリア範囲の相互相関との両方を更に探索する。第１のサブキャリア範囲の全サブキャリア番号を＋２（或いは−２）したサブキャリア範囲の相互相関が閾値以下であり、かつ、当該サブキャリア番号を−２（或いは＋２）したサブキャリア範囲の相互相関が閾値を超えるならば、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７は当該サブキャリア番号を＋１（或いは−１）したサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。係る決定手法によれば、相互相関特性の局所的な傾向を考慮してウェイト計算用サブキャリアを決定することができる。

以上説明したように、第１の実施形態に係る無線通信装置は、第１のサブキャリア範囲におけるトレーニング信号間の第１の相互相関を参照し、この第１の相互相関以下の第２の相互相関を示すサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアとして決定する。本実施形態に係る無線通信装置は、ウェイト計算用サブキャリアに基づいてグループウェイトを計算する。従って、本実施形態に係る無線通信装置によれば、ヌルステアリングが適切に行われやすくなるので、干渉による受信性能の劣化を抑制できる。

尚、上記説明は、簡単化のために、単一の干渉ユーザを想定している。しかしながら、実際には、複数の干渉ユーザが存在することもある。係る場合には、以下の手法により、実施形態を拡張して適用できる。

一例として、本実施形態に係る無線通信装置は、受信電力に基づいて干渉ユーザを絞り込むことができる。具体的には、無線通信装置は、複数の干渉ユーザのうち受信電力の最も大きい単一の干渉ユーザに関して、所望ユーザとの間のトレーニング信号の相互相関を評価すればよい。

或いは、本実施形態に係る無線通信装置は、複数の干渉ユーザと所望ユーザとの間のトレーニング信号の相互相関を個別に評価してもよい。具体的には、無線通信装置は、複数の相互相関の全てが閾値以下であるか否かによってウェイト計算用サブキャリアを決定してもよい。また、無線通信装置は、複数の相互相関を（重み付き）平均して単一の相互相関を導出し、係る単一の相互相関を評価してもよい。

（第２の実施形態）
図６に示されるように、第２の実施形態に係る無線通信装置１１０は、ＡＤ変換部１０１、フィルタ部１０２、ＦＦＴ部１０３、第１のウェイト計算部１０４、第２のウェイト計算部１０５、ウェイト適用部１０６、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７、報知(broadcast)信号受信部１１１、基地局ＩＤ検出部１１２、周辺基地局ＩＤリスト記憶部１１３、データ受信部１１４及びトレーニング信号推定部１１５を含む。図６において図２と同一部分には同一符号を付して示しており、以下の説明では図６と図２との間で異なる部分を中心に述べる。

報知信号受信部１１１は、無線通信装置１１０の周辺の（例えば、地理的に隣接する）他の無線通信装置からの報知信号を受信する。一般に、基地局は、当該基地局の識別情報（例えばＢＳＩＤ）を報知信号に格納させている。

基地局ＩＤ検出部１１２は、報知信号受信部１１１から報知信号を取得し、この報知信号に格納されたＢＳＩＤを検出する。基地局ＩＤ検出部１１２によって検出されたＢＳＩＤは、周辺基地局ＩＤリストに登録される。周辺基地局ＩＤリストは、周辺基地局ＩＤリスト記憶部１１３によって記憶されている。周辺基地局ＩＤリストは、無線通信装置１１０の周辺の他の無線通信装置の識別情報を参照するために後述するトレーニング信号推定部１１５によって使用される。尚、通常、基地局の配置は短期間では変更されないので、検出された識別情報は長期間（例えば数日以上）に亘って利用することが可能である。

無線通信装置１１０は、干渉信号が存在する帯域Ａを他の無線通信装置と共用する場合に、帯域Ａに無線通信端末を収容させるよりも前に、トレーニング期間における帯域Ａの干渉信号をデータ受信部１１４に受信させる。

トレーニング信号推定部１１５は、データ受信部１１４が受信した干渉信号と、少なくとも１つの候補トレーニング信号との相関を計算し、最も相関の高い候補トレーニング信号を干渉トレーニング信号１２として推定する。ここで、候補トレーニング信号は、周辺基地局ＩＤリストに登録された識別情報の各々と、帯域Ａとによって一意に決まるトレーニング信号である（例えば、数式（１４）を参照）。

以上説明したように、第２の実施形態に係る無線通信装置は、周辺の他の無線通信装置の識別情報を予め検出しておき、当該識別情報の各々と使用帯域によって一意に決まる候補トレーニング信号の中から干渉トレーニング信号を推定する。従って、本実施形態に係る無線通信装置によれば、干渉トレーニング信号が未知である場合にも、第１の実施形態に従うトレーニング信号間の相互相関を適切に評価し、ウェイト計算用サブキャリアを決定することができる。

尚、上記説明では、周辺の他の無線通信装置の識別情報を報知信号から検出している。しかしながら、係る識別情報は、他の手法によって検出されても勿論よい。例えば、ある種の無線通信システムは、ユーザのハンドオーバー時にハンドオーバー元の基地局へハンドオーバー先の基地局の識別情報を通知することを定めている。係る無線通信システムに関して、ユーザの過去のハンドオーバー履歴を参照すれば周辺の基地局の識別情報を検出できる。

（第３の実施形態）
図７に示されるように、第３の実施形態に係る無線通信装置１２０は、ＡＤ変換部１０１、フィルタ部１０２、ＦＦＴ部１０３、第１のウェイト計算部１０４、第２のウェイト計算部１０５、ウェイト適用部１０６、ウェイト計算用サブキャリア決定部１０７、ウェイト適用部１２１、ＩＦＦＴ(Inverse FFT)部１２２、フィルタ部１２３及びＤＡ(digital-analog)変換部１２４を含む。図７において図２と同一部分には同一符号を付して示しており、以下の説明では図７と図２との間で異なる部分を中心に述べる。無線通信装置１２０は、第２のウェイト計算部１０５によって計算される各ウェイトを、指向性送信にも利用する。無線通信装置１２０は、アップリンクとダウンリンクとで同一の周波数を使用する時分割複信（ＴＤＤ）システムなどに好適である。

ウェイト適用部１２１は、第２のウェイト計算部１０５からのサブキャリア毎のウェイトを、周波数ドメインの送信信号に適用し、Ｎ個の重み付き送信信号を得る。尚、ウェイト適用部１２１は、送信信号にウェイトを適用する前に、特許文献３に記載のキャリブレーションまたは類似の処理を行ってもよい。

ＩＦＦＴ部１２２は、ウェイト適用部１２１から出力される周波数ドメインのＮ個の重み付き送信信号にＩＦＦＴを施し、時間ドメインのＮ個の重み付き送信信号を得る。時間ドメインのＮ個の重み付き送信信号は、フィルタ部１２３に入力される。

フィルタ部１２３は、時間ドメインのＮ個の重み付き送信信号の夫々において、帯域外成分を抑圧する。ＤＡ変換部１２４は、フィルタ部１２３から出力されるＮ個のデジタル信号をＮ個のアナログ信号に変換し、図示しないＮ個のアンテナから送信するために後段へ出力する。

以上説明したように、第３の実施形態に係る無線通信装置は、第１の実施形態または第２の実施形態に従って計算されたウェイトを指向性送信に利用する。故に、本実施形態に係る無線通信装置によれば、所望ユーザへ信号を送信するときに干渉ユーザへヌルを向けることができるので、与干渉を低減することができる。

上記各実施形態の処理は、汎用のコンピュータを基本ハードウェアとして用いることで実現可能である。上記各実施形態の処理を実現するプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に格納して提供されてもよい。プログラムは、インストール可能な形式のファイルまたは実行可能な形式のファイルとして記憶媒体に記憶される。記憶媒体としては、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）、半導体メモリなど、プログラムを記憶でき、かつ、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であれば、何れの形態であってもよい。また、上記各実施形態の処理を実現するプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ（サーバ）上に格納し、ネットワーク経由でコンピュータ（クライアント）にダウンロードさせてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１・・・所望トレーニング信号
１２・・・干渉トレーニング信号
１００，１１０，１２０，２００・・・無線通信装置
１０１・・・ＡＤ変換部
１０２・・・フィルタ部
１０３・・・ＦＦＴ部
１０４・・・第１のウェイト計算部
１０５・・・第２のウェイト計算部
１０６・・・ウェイト適用部
１０７・・・ウェイト計算用サブキャリア決定部
１１１・・・報知信号受信部
１１２・・・基地局ＩＤ検出部
１１３・・・周辺基地局ＩＤリスト記憶部
１１４・・・データ受信部
１１５・・・トレーニング信号推定部
１２１・・・ウェイト適用部
１２２・・・ＩＦＦＴ部
１２３・・・フィルタ部
１２４・・・ＤＡ変換部
３００，４００・・・無線通信端末

Claims (6)

1. 帯域内の複数のサブキャリアを含む第１のサブキャリア範囲における第１の相互相関を計算し、前記帯域内の前記第１のサブキャリア範囲と異なる複数のサブキャリアを含む第２のサブキャリア範囲における第２の相互相関を計算し、前記第１の相互相関が前記第２の相互相関よりも小さい場合に前記第１のサブキャリア範囲をウェイト計算用サブキャリアと決定し、前記第１の相互相関が前記第２の相互相関以上である場合に前記第２のサブキャリア範囲を前記ウェイト計算用サブキャリアと決定する決定部と、
   トレーニング期間における前記ウェイト計算用サブキャリアの複数の受信信号からウェイトを計算する計算部と、
   前記ウェイトを用いて前記トレーニング期間経過後の複数の受信信号を重み付き合成し、合成受信信号を得る第１の適用部と
   を具備する、無線通信装置。
2. 前記決定部は、前記第１のサブキャリア範囲の前後の所定数のサブキャリアを含む探索範囲の中から前記ウェイト計算用サブキャリアを決定する、請求項１の無線通信装置。
3. 前記決定部は、前記第１の相互相関を所定の閾値と比較し、前記第１の相互相関が前記閾値以下であれば前記第１のサブキャリア範囲を前記ウェイト計算用サブキャリアと決定する、請求項１の無線通信装置。
4. 前記無線通信装置と地理的に隣接する他の無線通信装置の識別情報を記憶する記憶部と、
   前記他の無線通信装置の識別情報と干渉ユーザからの受信信号とに基づいて前記干渉トレーニング信号を推定する推定部と
   を更に具備する、請求項１の無線通信装置。
5. （ａ）前記他の無線通信装置が送信する報知信号及び（ｂ）前記無線通信装置から前記他の無線通信装置へのユーザのハンドオーバー履歴の少なくとも一方から前記他の無線通信装置の識別情報を検出する検出部を更に具備する、請求項４の無線通信装置。
6. 送信信号に前記ウェイトを適用し、複数の重み付き送信信号を得る第２の適用部を更に具備する、請求項１の無線通信装置。

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