特開 2024-108041 無線送信装置および無線送信方法

(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】P2024108041

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】無線送信装置および無線送信方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/06 20060101AFI20240802BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

H04B7/06 950

H04B1/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012298

(22)【出願日】2023-01-30

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度 総務省「電波資源拡大のための研究開発 ～１００ＧＨｚ以上の高周波数帯通信デバイスに関する研究開発～」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】丹治 康紀

(72)【発明者】

【氏名】金子 友哉

【テーマコード（参考）】

5K060

【Ｆターム（参考）】

5K060CC04

5K060HH16

5K060HH22

5K060JJ21

5K060KK04

(57)【要約】

【課題】複数の入力信号によるＭＩＭＯをより簡易な回路構成で実現することを可能にする。
【解決手段】
複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミング処理を含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成し、前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換し、複数の直交変調器を用いて、局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記アナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成し、前記複数の送信信号をそれぞれ複数のアンテナ素子を介して空中に放射する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミングを含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、
前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する複数の信号変換手段と、
局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する複数の直交変調器と、
前記複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する複数のアンテナ素子と
を備える無線送信装置。

【請求項2】

前記ベースバンド信号生成部は、前記複数のベースバンド信号を生成するための行列を前記複数の入力信号に乗算することで、前記複数のベースバンド信号を生成する、
請求項１に記載の無線送信装置。

【請求項3】

前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を第一の分配信号および第二の分配信号に分配する分配器と、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第一のミキサと、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第二のミキサと、
前記第二のミキサの出力信号の位相を前記第一のミキサの出力信号の位相に対して９０度移相させた信号と、前記第一のミキサの出力信号とを合成する合成器と
を備える、請求項１または請求項２に記載の無線送信装置。

【請求項4】

前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を９０度異なる位相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配する分配器と、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第一のミキサと、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第二のミキサと、
前記第一のミキサの出力信号と前記第二のミキサの出力信号とを合成する合成器と
を備える、請求項１または請求項２に記載の無線送信装置。

【請求項5】

複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミング処理を含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成し、
前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換し、
複数の直交変調器を用いて、局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成し、
前記複数の送信信号をそれぞれ複数のアンテナ素子を介して空中に放射する、
無線送信方法。

【請求項6】

前記複数のベースバンド信号を生成するための行列を前記複数の入力信号に乗算することで、前記複数のベースバンド信号を生成する、
請求項５に記載の無線送信方法。

【請求項7】

前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を第一の分配信号および第二の分配信号に分配し、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号の位相を、前記第一の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号の位相に対して９０度移相させた信号と、前記第一の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号とを合成する、
請求項５または請求項６に記載の無線送信方法。

【請求項8】

前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を９０度異なる位相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配し、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号と前記第二の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号とを合成する、
請求項５または請求項６に記載の無線送信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線送信装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

通信速度を高める通信技術として、ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)方式の通信技術が知られている。ＭＩＭＯが採用された無線送信装置は、信号データを複数の高周波の送信信号に変換して、アンテナアレーを構成する複数のアンテナ素子からそれぞれ無線送信する。それにより、同時に送信可能なデータ量が増加するため、通信速度を向上させることができる。

【0003】

このとき、この無線送信装置は、初期状態において複数の送信信号のそれぞれの位相及び振幅を略同一に制御している。即ち、無線送信装置は、複数の送信信号のそれぞれの位相及び振幅を、初期整列させている。さらに、この無線送信装置は、ビームフォーミング技術を採用している場合には、複数の送信信号のそれぞれの位相及び振幅を制御することで電波に指向性を持たせている。それにより、一定空間内の電波の再利用率を向上させたり不要な干渉を防いだりすることができるため、電波の利用効率及び品質を向上させることができる。

【0004】

近年、無線送信装置は、例えば数十から百を超えるような多数のアンテナ素子を用いたＭＩＭＯ及びビームフォーミング技術を採用することで、通信速度をさらに向上させたり、電波の利用効率及び品質をさらに向上させたりすることが求められている。ここで、多数のアンテナ素子を用いたＭＩＭＯのことを、特にＭａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯと呼ぶ。

【0005】

また、関連技術としては、特許文献１から特許文献３に記載された技術がある。

【0006】

図７に、ＭＩＭＯが採用された無線送信装置１１０の一般的な構成例を示す。無線送信装置１１０は、デジタルビームフォーミングを行う。無線送信装置１１０は、ベースバンド信号生成部１１１、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ：Digital Analog Converter）１１２－１～１１２－Ｍ（Ｍは、１以上の自然数。以下、同じ。）、周波数変換器１１３－１～１１３－Ｍ、増幅器１１４－１～１１４－Ｍ、バンドパスフィルタ１１５－１～１１５－Ｍ、アンテナ素子１１６－１～１１６－Ｍおよび局部発振器１１７を含む。無線送信装置１１０では、局部発振器１１７により生成された信号（ＬＯ（Local Oscillator）信号）と、ベースバンド信号とが周波数変換器１１３－ｊに入力され、周波数変換器１１３－ｊは、ベースバンド信号を高周波信号へ変換する。

【0007】

しかし、図７に示される無線送信装置１１０は、アンテナ素子と同じ数の周波数変換器やバンドパスフィルタを含む。そのため、無線送信装置１１０を構成する回路が複雑となり、無線送信装置１１０全体の消費電力が多くなる、といった課題がある。

【0008】

一方、単純な構成でビームフォーミングが可能な方法として、アナログビームフォーミングがある。図８に、アナログビームフォーミングが採用された無線送信装置１２０の構成例を示す。無線送信装置１２０は、ベースバンド信号生成部１２１、デジタルアナログ変換器１２２、周波数変換器１２３、バンドパスフィルタ１２４、可変利得増幅器１２５－１～１２５－Ｎ（Ｎは、１以上の自然数。以下、同じ。）、可変位相器１２６－１～１２６－Ｎ、高周波増幅器１２７－１～１２７－Ｎ、アンテナ素子１２８－１～１２８－Ｎおよび局部発振器１２９を含む。この構成では、周波数変換器やバンドパスフィルタの数が図７に示される無線送信装置１１０の構成例に対して少なくなっている。

【0009】

また、特許文献３には、回路構成を簡素化する技術として、アナログビームフォーミングにおける可変利得増幅器および可変位相器の代わりに直交変調器を使用するものが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１６－１５８１１１号公報

【特許文献2】特開平１１－３４０８７１号公報

【特許文献3】国際公開第２０１６／０１３１４３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかし、これらの技術は、入力信号が一つである場合の技術である。入力信号が複数ある場合にこの技術を適用すると、図９のように複雑になり、回路構成の簡素化の利点が薄れてしまう。図９は、特許文献３に記載の技術が適用され、入力信号が複数ある無線送信装置の構成例を示す図である。なお、図９に示す無線送信装置１３０は、ベースバンド信号生成部１３１、デジタルアナログ変換器１２２－１～１２２－Ｍ、周波数変換器１２３－１～１２３－Ｍ、バンドパスフィルタ１２４－１～１２４－Ｍを含む。また、無線送信装置１３０は、さらに、直交変調器１３５－ｊ－ｉ（ｊは１～Ｍの自然数、ｉは１～Ｎの自然数、以下、同じ。）、増幅器１２７－ｊ－ｉ、アンテナ素子１２８－ｊ－ｉおよび局部発振器１２９を含む。

【0012】

本発明の目的は、上述した課題を鑑み、複数の入力信号によるＭＩＭＯをより簡易な回路構成で実現することを可能にする無線送信装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一態様において、無線送信装置は、複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミング処理を含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する複数の信号変換手段と、局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する複数の直交変調器と、前記複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する複数のアンテナ素子とを備える。

【0014】

また、本発明の他の態様において、無線送信方法は、複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミング処理を含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成し、前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換し、複数の直交変調器を用いて、局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成し、前記複数の送信信号をそれぞれ複数のアンテナ素子を介して空中に放射する。

【発明の効果】

【0015】

本発明の上記態様によれば、複数の入力信号によるＭＩＭＯをより簡易な回路構成で実現することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第一の実施形態の無線送信装置の構成例を示す図である。

【図2】本発明の第一の実施形態の無線送信装置の動作フローの例を示す図である。

【図3】本発明の第二の実施形態の無線送信装置の構成例を示す図である。

【図4】本発明の第二の実施形態の無線送信装置に含まれる直交変調器の構成例を示す図である。

【図5】本発明の第二の実施形態の無線送信装置の他の構成例を示す図である。

【図6】本発明の第二の実施形態の無線送信装置の他の構成例を示す図である。

【図7】ＭＩＭＯが採用された一般的な無線送信装置の構成例を示す図である。

【図8】アナログビームフォーミングが採用された無線送信装置の構成例を示す図である。

【図9】特許文献３に記載の技術が適用され、入力信号が複数ある無線送信装置の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

［第一の実施形態］
本発明の第一の実施形態について説明する。第一の実施形態における無線送信装置１０の具体的な一例が、後述する第二の実施形態における無線送信装置２０である。

【0018】

図１に、本実施形態の無線送信装置１０の構成例を示す。無線送信装置１０は、ベースバンド信号生成部１１、信号変換手段１２－ｊ（ｊは１からＭの整数）、直交変調器１３－ｊおよびアンテナ素子１４－ｊを含む。

【0019】

ベースバンド信号生成部１１は、レイヤー多重と、プリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、複数の入力信号から複数（Ｍ個）のベースバンド信号を生成する。レイヤー多重は、複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重することである。プリコーディングは、ビームフォーミング処理を含む。

【0020】

複数の信号変換手段１２－１～１２－Ｍは、複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する。

【0021】

複数の直交変調器１３－１～１３－Ｍは、局部発振器により出力される搬送波と、複数のアナログ信号とを使用して、複数のアナログ信号の各々によって搬送波を変調して、複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する。

【0022】

複数のアンテナ素子１４－１～１４－Ｍは、複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する。

【0023】

次に、図２に、本実施形態の無線送信装置１０の動作フローの例を示す。

【0024】

ベースバンド信号生成部１１は、複数の入力信号から複数（Ｍ個）のベースバンド信号を生成する（ステップＳ１０１）。

【0025】

複数の信号変換手段１２－１～１２－Ｍは、複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する（ステップＳ１０２）。

【0026】

複数の直交変調器１３－１～１３－Ｍは、搬送波と複数のアナログ信号とを使用して、複数のアナログ信号の各々によって搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する（ステップＳ１０３）。

【0027】

複数のアンテナ素子１４－１～１４－Ｍは、複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する（ステップＳ１０４）。

【0028】

以上で説明したように、本発明の第一の実施形態では、無線送信装置１０は、ベースバンド信号生成部１１、信号変換手段１２－ｊ、直交変調器１３－ｊおよびアンテナ素子１４－ｊを含む。ベースバンド信号生成部１１は、レイヤー多重と、プリコーディングと、をデジタル処理で行うことによって、複数の入力信号から複数（Ｍ個）のベースバンド信号を生成する。レイヤー多重は、複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重することである。プリコーディングは、ビームフォーミング処理を含む。複数の信号変換手段１２－１～１２－Ｍは、複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する。複数の直交変調器１３－１～１３－Ｍは、局部発振器により出力される搬送波と、複数のアナログ信号とを使用して、複数のアナログ信号の各々によって搬送波を変調して、複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する。複数のアンテナ素子１４－１～１４－Ｍは、複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する。

【0029】

これにより、無線送信装置１０では、レイヤー多重がデジタル処理で行われる。これによって、レイヤー多重がフロントエンドで行われる場合に比べて、回路構成を簡素化することができる。また、無線送信装置１０は、周波数変換器の代わりに直交変調器１３－ｊを含む。これによって、ＬＯリークやイメージ波を低減するためのバンドパスフィルタが不要になる、または、バンドパスフィルタに対する要求性能が緩和される。そのため、複数の入力信号によるＭＩＭＯをより簡易な回路構成で実現することが可能になる。

【0030】

［第二の実施形態］
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。第一の実施形態における無線送信装置１０の具体的な一例が、第二の実施形態における無線送信装置２０である。

【0031】

図３に、本実施形態の無線送信装置２０の構成例を示す。無線送信装置２０は、ベースバンド信号生成部２１、フロントエンド部２７－１～２７－Ｍおよび局部発振器２６を含む。また、フロントエンド部２７－ｊ（ｊは１からＭの整数）は、信号変換手段２２－ｊ、直交変調器２３－ｊ、増幅器２５－ｊおよびアンテナ素子２４－ｊを含む。なお、局部発振器２６は、無線送信装置２０の外部にあってもよい。

【0032】

無線送信装置２０は、たとえば、Ｍａｓｓｉｖｅ ＭＩＭＯやビームフォーミング技術が採用された携帯電話基地局（特に第５世代の携帯電話用基地局）等である。無線送信装置２０は、アレイアンテナを構成する複数のアンテナ素子（２４－１～２４－Ｍ）を介して複数の送信信号を無線送信する。無線送信装置２０は、第５世代／第６世代移動通信システム、衝突防止、イメージングや監視などを用途としたレーダーシステム、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ボディスキャナー等における無線送信装置であってもよい。

【0033】

ベースバンド信号生成部２１は、複数（Ｌ個）の入力信号から複数（Ｍ個）のベースバンド信号を生成する。ベースバンド信号生成部２１は、レイヤー多重とプリコーディングとを行う。レイヤー多重は、Ｌ個の入力信号をＭ個のベースバンド信号へ多重することである。また、プリコーディングとは、無線送信装置２０から出力された送信信号を受信する受信装置（不図示）と無線送信装置２０との間の伝送路の情報に基づいて、ベースバンド信号を調整する処理である。プリコーディングは、ビームフォーミングの処理を含む。ビームフォーミングの処理でベースバンド信号が調整されることによって、無線送信装置２０から出力される送信信号の位相および振幅が調整される。

【0034】

ベースバンド信号生成部２１は、たとえば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）にて実現される。ベースバンド信号生成部２１は、ベースバンド信号の生成を、デジタル処理によって行う。

【0035】

より具体的には、ベースバンド信号生成部２１は、下記数式（数１）のように、Ｌ個の入力信号（Ｌ行のベクトルｘ）に対してＭ行Ｌ列の行列ｗを乗算することで、Ｍ個のベースバンド信号（Ｍ行のベクトルｙ）を生成する。行列ｗは、複数の入力信号から複数のベースバンド信号を生成するための行列である。これによって、レイヤー多重とプリコーディングとが実現される。ベースバンド信号生成部２１は、伝送路の情報に基づいて、行列ｗの各要素ｗｉｊを制御する。

【0036】

【数1】

このように、本実施形態では、レイヤー多重は、フロントエンドではなく、ベースバンド信号生成部２１で行われる。レイヤー多重がフロントエンドで行われると、図９のように回路が複雑になる。本実施形態では、ベースバンド信号生成部２１でレイヤー多重を行うことで、回路を簡素化している。

【0037】

信号変換手段２２－ｊは、ベースバンド信号生成部２１から入力されたベースバンド信号をアナログ信号に変換する。信号変換手段２２－ｊは、たとえば、デジタルアナログ変換器（ＤＡコンバータ）である。信号変換手段２２－ｊは、ベースバンド信号生成部２１で生成されたＭ個のベースバンド信号のうち、ｊ番目のベースバンド信号を、アナログ信号に変換する。アナログ信号は、搬送波の同相成分（Ｉ（In-phase）成分）用信号と、直交成分（Ｑ（Quadrature）成分）用信号とを含む。

【0038】

局部発振器２６は、搬送波を直交変調器２３－ｊへ出力する。搬送波は、直交変調器２３－ｊでの変調に使用される。搬送波は、無線送信装置２０が送信信号の送信に使用する周波帯の中心周波数の正弦波である。

【0039】

直交変調器２３－ｊは、局部発振器２６により出力される搬送波と、信号変換手段２２－ｊから入力されるアナログ信号とを使用して、アナログ信号によって搬送波を変調して、送信信号を生成する。このとき、直交変調器２３－ｊの入力端子には搬送波が、変調端子にはアナログ信号が入力される。直交変調器２３－ｊは、アナログ信号によって、送信信号の振幅と位相とを制御する。

【0040】

ベースバンド信号生成部２１において生成されるベースバンド信号は、ビームフォーミング処理が施されている。そのため、信号変換手段２２－ｊから直交変調器２３－ｊに入力されるアナログ信号にも、ビームフォーミング処理が施されている。このアナログ信号を変調に使用するので、直交変調器２３－ｊで行われる変調処理は、ビームフォーミング処理を兼ねる。

【0041】

図４に直交変調器２３－ｊの構成例を示す。直交変調器２３－ｊは、分配器２３１－ｊ、第一のミキサ２３２－ｊ、第二のミキサ２３３－ｊおよび合成器２３４－ｊを含む。

【0042】

分配器２３１－ｊは、たとえば、局部発振器２６から入力される搬送波を同相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配する。第一のミキサ２３２－ｊは、第一の分配信号と、信号変換手段２２－ｊから入力されるアナログ信号（Ｉ成分用）とを乗算して出力する。第二のミキサ２３３－ｊは、第二の分配信号と、信号変換手段２２－ｊから入力されるアナログ信号（Ｑ成分用）とを乗算して出力する。合成器２３４－ｊは、第二のミキサ２３３－ｊの出力信号の位相を第一のミキサ２３２－ｊの出力信号の位相に対して９０度移相させる。そして。合成器２３４－ｊは、第一のミキサ２３２－ｊの出力信号と、９０度移相させた第二のミキサ２３３－ｊの出力信号とを合成し、送信信号を出力する。

【0043】

なお、上記では、分配器２３１－ｊが搬送波を同相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配し、合成器２３４－ｊが第二のミキサ２３３－ｊの出力信号の位相を９０度移相させる場合について説明したが、これに限られない。分配器２３１－ｊが９０度異なる位相の第一の分配信号および第二の分配信号に搬送波を分配し、合成器２３４－ｊが、第一のミキサ２３２－ｊの出力信号と第二のミキサ２３３－ｊの出力信号とを同相にて合成する構成であってもよい。

【0044】

無線送信装置が図７の無線送信装置１１０のように構成される場合、局部発振器１１７により生成された信号（ＬＯ信号）と、デジタルアナログ変換器１１２－ｊから出力されたアナログ信号とが周波数変換器１１３－ｊに入力される。そして、周波数変換器１１３－ｊは、アナログ信号を高周波信号へ変換する。しかし、周波数変換器１１３－ｊでは、ＬＯリークやイメージ波が発生する。そのため、無線送信装置１１０は、ＬＯリークやイメージ波を取り除くためのバンドパスフィルタ１１５－ｊを含む。これに対し、本実施形態の無線送信装置２０は、周波数変換器の代わりに、直交変調器を含む。直交変調器では、入力される搬送波と、出力される送信信号との周波数が同一である。これにより、ＬＯリークやイメージ波の影響を低減できる。そのため、無線送信装置２０では、バンドパスフィルタが不要になる、または、バンドパスフィルタに対する要求特性が緩和される。

【0045】

増幅器２５－ｊは、直交変調器２３－ｊから入力された送信信号を、送信出力電力まで増幅する。

【0046】

アンテナ素子２４－ｊは、増幅器２５－ｊで増幅された送信信号を空中に放射する。

【0047】

なお、無線送信装置は、受信機能を備えていてもよい。この場合の無線送信装置３０の構成例を図５および図６に示す。図５は、本実施形態の無線送信装置３０の構成例である。図６は、本実施形態の無線送信装置３０のフロントエンド部３７－ｊの構成例である。

【0048】

無線送信装置３０は、ベースバンド信号生成部３１、フロントエンド部３７－１～３７－Ｍおよび局部発振器２６を含む。また、フロントエンド部３７－ｊ（ｊは１からＭの整数）は、無線送信装置２０のフロントエンド部２７－ｊと同様に、信号変換手段２２－ｊ、直交変調器２３－ｊ、増幅器２５－ｊおよびアンテナ素子２４－ｊを含む。また、フロントエンド部３７－ｊは、信号変換手段３２－ｊ、直交復調器３３－ｊ、増幅器３５－ｊ、スイッチ３８－ｊおよびスイッチ３９－ｊを含む。スイッチ３８－ｊとスイッチ３９－ｊとは連動して動作し、アンテナ素子２４－ｊの送信と受信とを切り替える。

【0049】

増幅器３５－ｊは、アンテナ素子２４－ｊによって受信された受信信号を所定の電力まで増幅させる。また、直交復調器３３－ｊは、受信信号をアナログ信号に復調する。信号変換手段３２－ｊは、復調されたアナログ信号をベースバンド信号に変換する。また、ベースバンド信号生成部３１は、無線送信装置２０のベースバンド信号生成部２１と同様の処理を行うとともに、ＭＩＭＯにおける受信に関する処理を行う。

【0050】

なお、無線送信装置２０の動作フローに関しては、第一の実施形態の無線送信装置１０と同様のため、説明を省略する。

【0051】

以上で説明したように、本発明の第二の実施形態では、無線送信装置２０は、ベースバンド信号生成部１１、信号変換手段２２－ｊ、直交変調器２３－ｊおよびアンテナ素子２４－ｊを含む。ベースバンド信号生成部２１は、レイヤー多重と、プリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、複数の入力信号から複数（Ｍ個）のベースバンド信号を生成する。レイヤー多重は、複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重することである。プリコーディングは、ビームフォーミング処理を含む。複数の信号変換手段２２－１～２２－Ｍは、複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する。複数の直交変調器２３－１～２３－Ｍは、局部発振器により出力される搬送波と、複数のアナログ信号とを使用して、複数のアナログ信号の各々によって搬送波を変調して、複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する。複数のアンテナ素子２４－１～２４－Ｍは、複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する。

【0052】

これにより、無線送信装置２０では、レイヤー多重がデジタル処理で行われる。これによって、レイヤー多重がフロントエンドで行われる場合に比べて、回路構成を簡素化することができる。また、無線送信装置２０は、周波数変換器の代わりに直交変調器２３－ｊを含む。これによって、ＬＯリークやイメージ波を低減するためのバンドパスフィルタが不要になる、または、バンドパスフィルタに対する要求性能が緩和される。そのため、複数の入力信号によるＭＩＭＯをより簡易な回路構成で実現することが可能になる。

【0053】

また、ベースバンド信号生成部２１は、複数のベースバンド信号を生成するための行列を複数の入力信号に乗算することで、複数のベースバンド信号を生成する。これによって、レイヤー多重とプリコーディングとが実現される。

【0054】

また、複数の直交変調器の各々（２３－ｊ）は、分配器２３１－ｊと第一のミキサ２３２－ｊと第二のミキサ２３３－ｊと合成器２３４－ｊとを含む。分配器２３１－ｊは、搬送波を第一の分配信号および第二の分配信号に分配する。第一のミキサ２３２－ｊは、第一の分配信号とアナログ信号とを乗算する。第二のミキサ２３３－ｊは、第二の分配信号とアナログ信号とを乗算する。合成器２３４－ｊは、第二のミキサ２３３－ｊの出力信号の位相を第一のミキサ２３２－ｊの出力信号の位相に対して９０度移相させた信号と、第一のミキサ２３２－ｊの出力信号とを合成する。

【0055】

または、分配器２３１－ｊは、搬送波を９０度異なる位相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配する。第一のミキサ２３２－ｊは、第一の分配信号とアナログ信号とを乗算する。第二のミキサ２３３－ｊは、第二の分配信号とアナログ信号とを乗算する。合成器２３４－ｊは、第一のミキサ２３２－ｊの出力信号と第二のミキサ２３３－ｊの出力信号とを合成する。これにより、直交変調器の処理を実現することができる。

【0056】

上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0057】

（付記１）
複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミング処理を含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成するベースバンド信号生成部と、
前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換する複数の信号変換手段と、
局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成する複数の直交変調器と、
前記複数の送信信号をそれぞれ空中に放射する複数のアンテナ素子と
を備える無線送信装置。

【0058】

（付記２）
前記ベースバンド信号生成部は、前記複数のベースバンド信号を生成するための行列を前記複数の入力信号に乗算することで、前記複数のベースバンド信号を生成する、
付記１に記載の無線送信装置。

【0059】

（付記３）
前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を第一の分配信号および第二の分配信号に分配する分配器と、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第一のミキサと、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第二のミキサと、
前記第二のミキサの出力信号の位相を前記第一のミキサの出力信号の位相に対して９０度移相させた信号と、前記第一のミキサの出力信号とを合成する合成器と
を備える、付記１または付記２に記載の無線送信装置。

【0060】

（付記４）
前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を９０度異なる位相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配する分配器と、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第一のミキサと、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算する第二のミキサと、
前記第一のミキサの出力信号と前記第二のミキサの出力信号とを合成する合成器と
を備える、付記１または付記２に記載の無線送信装置。

【0061】

（付記５）
複数の入力信号を複数のベースバンド信号へ多重するレイヤー多重と、ビームフォーミング処理を含むプリコーディングとを、デジタル処理で行うことによって、前記複数のベースバンド信号を生成し、
前記複数のベースバンド信号をそれぞれ複数のアナログ信号に変換し、
複数の直交変調器を用いて、局部発振器により出力される搬送波と、前記複数のアナログ信号とを使用して、前記複数のアナログ信号の各々によって前記搬送波を変調して、前記複数のアナログ信号の各々に対応する複数の送信信号をそれぞれ生成し、
前記複数の送信信号をそれぞれ複数のアンテナ素子を介して空中に放射する、
無線送信方法。

【0062】

（付記６）
前記複数のベースバンド信号を生成するための行列を前記複数の入力信号に乗算することで、前記複数のベースバンド信号を生成する、
付記５に記載の無線送信方法。

【0063】

（付記７）
前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を第一の分配信号および第二の分配信号に分配し、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号の位相を、前記第一の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号の位相に対して９０度移相させた信号と、前記第一の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号とを合成する、
付記５または付記６に記載の無線送信方法。

【0064】

（付記８）
前記複数の直交変調器の各々は、
前記搬送波を９０度異なる位相の第一の分配信号および第二の分配信号に分配し、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第二の分配信号と前記アナログ信号とを乗算し、
前記第一の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号と前記第二の分配信号と前記アナログ信号とが乗算された信号とを合成する、
付記５または付記６に記載の無線送信方法。

【0065】

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【符号の説明】

【0066】

１０、２０、３０ 無線送信装置
１１、２１、３１ ベースバンド信号生成部
１２－ｊ、２２－ｊ、３２－ｊ 信号変換手段
１３－ｊ、２３－ｊ 直交変調器
３３－ｊ 直交復調器
１４－ｊ、２４－ｊ アンテナ素子
２５－ｊ、３５－ｊ 増幅器
２６ 局部発振器
２７－ｊ、３７－ｊ フロントエンド部
３８－ｊ、３９－ｊ スイッチ
２３１－ｊ 分配器
２３２－ｊ 第一のミキサ
２３３－ｊ 第二のミキサ
２３４－ｊ 合成器
１１０、１２０、１３０ 無線送信装置
１１１、１２１、１３１ ベースバンド信号生成部
１１２－ｊ、１２２、１２２－１～１２２－Ｍ デジタルアナログ変換器
１１３－ｊ、１２３、１２３－１～１２３－Ｍ 周波数変換器
１１４－１～１１４－Ｍ 増幅器
１１５－ｊ、１２４、１２４－１～１２４－Ｍ バンドパスフィルタ
１１６－１～１１６－Ｍ、１２８－１～１２８－Ｎ、１２８－ｊ－ｉ アンテナ素子
１１７、１２９ 局部発振器
１２５－１～１２５－Ｎ 可変利得増幅器
１２６－１～１２６－Ｎ 可変位相器
１２７－１～１２７－Ｎ、１２７－ｊ－ｉ 増幅器
１３５－ｊ－ｉ 直交変調器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】