特開 2023-130882 非直交多元接続のための無線装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130882

(43)【公開日】2023-09-21

(54)【発明の名称】非直交多元接続のための無線装置

(51)【国際特許分類】

   H04J 99/00 20090101AFI20230913BHJP

   H04L 27/26 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

H04J99/00 100

H04L27/26 200

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022035441

(22)【出願日】2022-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000208891

【氏名又は名称】ＫＤＤＩ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 利則

(57)【要約】

【課題】ＮＯＭＡを行う無線装置が送信する無線信号のＰＡＰＲを低減させる
【解決手段】第１キャリアから第Ｎキャリア（Ｎは２以上の整数）を含む無線信号を送信する無線装置は、第１無線デバイスに送信するデータに対応するシンボルを示す１番目からＮ番目のＮ個の第１複素値を生成する第１生成手段と、第２無線デバイスに送信するデータに対応するシンボルを示す１番目からＮ番目のＮ個の第２複素値を生成する第２生成手段と、前記Ｎ個の第２複素値をフーリエ変換することで１番目からＮ番目のＮ個の第３複素値を生成する生成手段と、Ｋ番目の第１複素値（Ｋは１からＮまでの整数）とＫ番目の第３複素値を加算して１番目からＮ番目のＮ個の第４複素値を出力する出力手段と、前記Ｎ個の第４複素値を逆フーリエ変換する変換手段と、を備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１キャリアから第Ｎキャリア（Ｎは２以上の整数）を含む無線信号を送信する無線装置であって、
第１無線デバイスに送信するデータに対応するシンボルを示す１番目からＮ番目のＮ個の第１複素値を生成する第１生成手段と、
第２無線デバイスに送信するデータに対応するシンボルを示す１番目からＮ番目のＮ個の第２複素値を生成する第２生成手段と、
前記Ｎ個の第２複素値をフーリエ変換することで１番目からＮ番目のＮ個の第３複素値を生成する生成手段と、
Ｋ番目の第１複素値（Ｋは１からＮまでの整数）とＫ番目の第３複素値を加算して１番目からＮ番目のＮ個の第４複素値を出力する出力手段と、
前記Ｎ個の第４複素値を逆フーリエ変換する変換手段と、
を備えている、無線装置。

【請求項2】

前記Ｎ個の第１複素値それぞれに第１係数を乗ずる第１乗算手段と、
前記Ｎ個の第２複素値それぞれに第２係数を乗ずる第２乗算手段と、
をさらに備え、
前記第２係数は前記第１係数より大きい、請求項１に記載の無線装置。

【請求項3】

前記Ｎ個の第１複素値それぞれに第１係数を乗ずる第１乗算手段と、
前記Ｎ個の第３複素値それぞれに第２係数を乗ずる第２乗算手段と、
をさらに備え、
前記第２係数は前記第１係数より大きい、請求項１に記載の無線装置。

【請求項4】

第１無線デバイスに送信する複数のキャリアを含む第１無線信号と、第２無線デバイスに送信する前記複数のキャリアを含む第２無線信号とを加算した無線信号を送信する無線装置であって、
前記複数のキャリアを含む第２無線信号は、離散フーリエ変換拡散信号である、無線装置。

【請求項5】

前記第２無線信号のパワーは、前記第１無線信号のパワーより高い、請求項４に記載の無線装置。

【請求項6】

前記無線装置と前記第２無線デバイスとの距離は、前記無線装置と前記第１無線デバイスとの距離より大きい、請求項１から５のいずれか１項に記載の無線装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非直交多元接続（ＮＯＭＡ）技術に関する。

【背景技術】

【0002】

非直交多元接続（ＮＯＭＡ）は、異なる無線デバイス（ＷＤ）への無線信号を同じ無線リソースに多重する方式である。異なる無線デバイス（ＷＤ）への無線信号は、例えば、電力軸方向で多重される。図１は、２つのＷＤ宛の無線信号を電力軸方向で多重する基地局装置の機能ブロック図である。なお、２つのＷＤの内の基地局装置との距離が近い方のＷＤを近距離ＷＤと表記し、基地局装置との距離が遠い方のＷＤを遠距離ＷＤと表記する。

【0003】

また、基地局装置は、マルチキャリアの無線信号を送信するものとし、２つのＷＤへの無線信号は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のサブキャリア＃１～サブキャリア＃Ｎを含むものとする。変調器１１は、近距離ＷＤに送信するデータ値に基づき、近距離ＷＤとの間で使用する変調方式のシンボルを示すＮ個の複素値＃１－１～＃１－Ｎを出力する。なお、複素値＃１－Ｋ（Ｋは１からＮまでの整数）は、サブキャリア＃Ｋに対応する。変調器２１は、遠距離ＷＤに送信するデータ値に基づき、遠距離ＷＤとの間で使用する変調方式のシンボルを示すＮ個の複素値＃２－１～＃２－Ｎを出力する。なお、複素値＃２－Ｋ（Ｋは１からＮまでの整数）は、サブキャリア＃Ｋに対応する。

【0004】

乗算部１２は、変調器１１が出力する複素値＃１－１～＃１－Ｎそれぞれをα倍し、乗算部２２は、変調器２１が出力する複素値＃２－１～＃２－Ｎそれぞれをβ倍する。ここで、α＜βである。つまり、遠距離ＷＤに送信する無線信号のレベルを、近距離ＷＤに送信する無線信号のレベルより大きくする。

【0005】

加算部３は、乗算部１２からの複素値＃１－Ｋと乗算部２２からの複素値＃２－Ｋとを加算して、加算後の複素値＃３－Ｋを逆離散フーリエ変換部（ＩＤＦＴ）部４に出力する。ＩＤＦＴ部４は、加算部３からの複素値＃３－１～＃３－Ｎを、図示しない他のＷＤ宛の複素値と共に逆離散フーリエ変換することで時間サンプルを出力する。その後、時間サンプルにはサイクリックプレフィクス（ＣＰ）が付加される。ＣＰが付加された時間サンプルは、無線周波数帯のアナログ信号に変換され、アンテナから無線信号として送信される。

【0006】

遠距離ＷＤが受信する無線信号の減衰量は大きいため、受信する無線信号に含まれる近距離ＷＤ宛の無線信号の受信レベルは十分に小さい。よって、遠距離ＷＤは、受信した無線信号を復調することで自装置宛のデータを判定することができる。一方、近距離ＷＤは、遠距離ＷＤ宛のレベルの高い無線信号と、自装置宛のレベルの低い無線信号と、が加算された無線信号を受信する。近距離ＷＤは、受信した無線信号を復調することで、遠距離ＷＤ宛の無線信号を推定し、受信した無線信号から推定した遠距離ＷＤ宛の無線信号を減ずることで、自装置宛の無線信号を復元して復調する。

【0007】

直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）等のマルチキャリア伝送方式は、無線信号のレベルのピーク値に対する平均値の比、つまり、ＰＡＰＲが高くなり、無線信号の増幅の際の電力効率が劣化する。このため、非特許文献１は、ＰＡＰＲを低減するためのＰＴＳ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ）やＳＬＭ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｍａｐｐｉｎｇ）と呼ばれる方法を開示している。ＰＴＳは、無線信号波形のピークをクリップするなどして、部分的に一致する波形を送信するものである。ＳＬＭは、信号波形をＰＡＰＲの低い別の波形に置き換えるものである。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】Ｍ．Ｋ．Ｓｈａｒｍａ，Ａ．Ｋｕｍａｒ，"ＰＡＰＲ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ＮＯＭＡ ｂｙ Ｕｓｉｎｇ Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ"，Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｃｏｎｔｉｎｕａ（ＣＭＣ），ｖｏｌ．６９，ｎｏ．１，２０２１年４月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ＰＴＳでは、送信する無線信号の波形を歪ませるため、通信品質を劣化させ得る。また、ＳＬＭでは、無線信号のレベルの急激な変化を抑えた波形を複数用意する必要があり、通信速度を保つために広い周波数帯域幅を必要とする。したがって、ＳＬＭでは周波数帯域の利用効率が低下する。

【0010】

本発明は、ＮＯＭＡを行う無線装置が送信する無線信号のＰＡＰＲを低減させる技術を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様によると、第１キャリアから第Ｎキャリア（Ｎは２以上の整数）を含む無線信号を送信する無線装置は、第１無線デバイスに送信するデータに対応するシンボルを示す１番目からＮ番目のＮ個の第１複素値を生成する第１生成手段と、第２無線デバイスに送信するデータに対応するシンボルを示す１番目からＮ番目のＮ個の第２複素値を生成する第２生成手段と、前記Ｎ個の第２複素値をフーリエ変換することで１番目からＮ番目のＮ個の第３複素値を生成する生成手段と、Ｋ番目の第１複素値（Ｋは１からＮまでの整数）とＫ番目の第３複素値を加算して１番目からＮ番目のＮ個の第４複素値を出力する出力手段と、前記Ｎ個の第４複素値を逆フーリエ変換する変換手段と、を備えている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によると、ＮＯＭＡを行う無線装置が送信する無線信号のＰＡＰＲを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】ＮＯＭＡの原理の説明図。

【図2】一実施形態による無線装置の構成図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうちの二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0015】

図２は、近距離ＷＤと遠距離ＷＤ宛の無線信号を電力軸方向で多重する、本実施形態による無線装置の機能ブロック図である。本実施形態において、無線装置は、移動通信ネットワークの基地局装置であるものとする。なお、２つのＷＤへの無線信号は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のサブキャリア＃１～サブキャリア＃Ｎを含むものとする。なお、本実施形態では、例えば、直交周波数分割多重（ОＦＤＭ）システム等で通常使用される"サブキャリア"との用語を使用するが、本説明における"サブキャリア"との用語は"キャリア"との用語に置換可能である。変調器１１は、近距離ＷＤに送信するデータ値に基づき、近距離ＷＤとの間で使用する変調方式のシンボルを示すＮ個の複素値＃１－１～＃１－Ｎを出力する。なお、複素値＃１－Ｋ（Ｋは１からＮまでの整数）は、サブキャリア＃Ｋに対応する。変調器２１は、遠距離ＷＤに送信するデータ値に基づき、遠距離ＷＤとの間で使用する変調方式のシンボルを示すＮ個の複素値＃２－１～＃２－Ｎを出力する。

【0016】

離散フーリエ変換（ＤＦＴ）部５は、変調器２１が出力するＮ個の複素値＃２－１～＃２－Ｎの離散フーリエ変換を行い、Ｎ個の複素値＃４－１～＃４－Ｎを出力する。ＤＦＴ部５による処理は、所謂、ＤＦＴ拡散である。

【0017】

乗算部１２は、変調器１１が出力する複素値＃１－１～＃１－Ｎそれぞれをα倍し、乗算部２２は、ＤＦＴ部２２が出力する複素値＃４－１～＃４－Ｎそれぞれをβ倍する。ここで、α＜βである。つまり、遠距離ＷＤに送信する無線信号のレベルを、近距離ＷＤに送信する無線信号のレベルより大きくする。

【0018】

加算部３は、乗算部１２からの複素値＃１－Ｋと乗算部２２からの複素値＃４－Ｋとを加算して、加算後の複素値＃３－ＫをＩＤＦＴ部４に出力する。ＩＤＦＴ部４は、加算部３からの複素値＃３－１～＃３－Ｎを、図示しない他のＷＤ宛の複素値と共に逆離散フーリエ変換することで時間サンプルを出力する。その後、時間サンプルにはサイクリックプレフィクス（ＣＰ）が付加される。ＣＰが付加された時間サンプルは、無線周波数帯のアナログ信号に変換され、アンテナから無線信号として送信される。

【0019】

図２に示す様に、本実施形態では、遠距離ＷＤに送信する無線信号は、ＤＦＴ拡散される。ＤＦＴ拡散により遠距離ＷＤ宛の無線信号のＰＡＰＲは低くなる。なお、近距離ＷＤに送信する無線信号は、ＤＦＴ拡散されないため、近距離離ＷＤ宛の無線信号のＰＡＰＲは高くなり得る。しかしながら、基地局装置が送信する無線信号は、レベルの高い遠距離ＷＤ宛の無線信号と、レベルの低い近距離ＷＤ宛の無線信号とを加算したものであり、基地局装置が送信する無線信号に対して近距離ＷＤ宛の無線信号のレベルは低いため、基地局装置が送信する無線信号のＰＡＰＲが高くなることを抑えることができる。

【0020】

なお、ＤＦＴ拡散された無線信号では、伝搬路の周波数選択性によって自局干渉が生じてＳＮ特性が劣化し得る。しかしながら、遠距離ＷＤに送信する無線信号のレベルは高いが、伝搬損失も大きいため、一般的には、多値度の低い変調方式が使用される。多値度の低い変調方式では、信号対雑音比が低くても精度良く復調できるため自局干渉の影響を無視できる程度に抑えることができる。一方、ＤＦＴ拡散が適用されない近距離ＷＤには、自局干渉による信号対雑音比の劣化はない。

【0021】

なお、本実施形態では、ＤＦＴ部５の下流側に乗算部２２を設けていたが、ＤＦＴ部５の上流側に乗算部２２を設ける構成とすることができる。

【0022】

以上の構成により、ＮＯＭＡを行う無線装置が送信する無線信号のＰＡＰＲを低減させることができる。したがって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

【符号の説明】

【0023】

１１、２１：変調器、１２、２２：乗算部。３：加算部、４：ＩＦＦＴ部、５：ＤＦＴ部

【図1】

【図2】