本發(fā)明涉及無(wú)線發(fā)送臺(tái)。

背景技術(shù)：

在無(wú)線通信的領(lǐng)域中，有效地利用通過(guò)在無(wú)線發(fā)送臺(tái)和無(wú)線接收臺(tái)的雙方使用多個(gè)天線來(lái)執(zhí)行發(fā)送接收，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)母咚倩约案哔|(zhì)量化的MIMO(多輸入多輸出(Multiple-Input and Multiple-Output))傳輸方式。

為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)倪M(jìn)一步的高速化和干擾降低，正在研究在能夠確保天線的小型化和寬帶寬的高頻帶(例如，10GHz以上)中，使用了大量的天線元件(例如，100個(gè)元件以上)的大規(guī)模MIMO(Massive MIMO)傳輸方式(例如，專利文獻(xiàn)1)。例如，在UMTS(通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System))的LTE-A以后的移動(dòng)通信系統(tǒng)中，正在研究大規(guī)模MIMO傳輸方式。

在大規(guī)模MIMO中，與以往的MIMO相比，能夠?qū)嵤┦褂昧舜罅康奶炀€元件的高級(jí)的預(yù)編碼(precoding)。在該說(shuō)明書(shū)中，預(yù)編碼是如下技術(shù)：進(jìn)行波束成型(Beam Forming)的同時(shí)，為了發(fā)送在空間上分離的多個(gè)流，對(duì)提供給天線元件的電信號(hào)施加權(quán)重(加權(quán)系數(shù))，從而調(diào)整電信號(hào)的相位以及振幅，控制從天線元件發(fā)射的電波的波束的方向。波束成型是如下技術(shù)：通過(guò)控制多個(gè)天線元件來(lái)控制波束的指向性以及形狀。在MIMO中，由于能夠?qū)Ω魈炀€元件進(jìn)行相位以及振幅的控制，所以被使用的天線元件的數(shù)目越多則波束控制的自由度越高。用于預(yù)編碼的權(quán)重(預(yù)編碼權(quán)重)基于無(wú)線發(fā)送臺(tái)和無(wú)線接收臺(tái)之間的傳輸路徑的信道狀態(tài)信息(CSI)而被選擇。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:特開(kāi)2013-232741號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

不限定于大規(guī)模MIMO，在MIMO中，無(wú)線發(fā)送臺(tái)為了發(fā)送多個(gè)流而進(jìn)行預(yù)編碼，所以提供給多個(gè)發(fā)送天線元件中的特定的發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率比提供給其他發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率極其高。認(rèn)為預(yù)編碼的結(jié)果是，提供給各發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率依賴于發(fā)送天線元件整體的排列、所使用的預(yù)編碼算法、該發(fā)送天線元件的位置以及波束的發(fā)送方向。

因此，在MIMO中，尤其在大規(guī)模MIMO中，信號(hào)的峰值對(duì)平均功率比(PAPR)提高。這里的PAPR是提供給某發(fā)送天線元件的最大功率相對(duì)于提供給所有發(fā)送天線元件的功率的平均的比率。一般在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中，提供給多個(gè)發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率在多個(gè)功率放大器中分別被放大。功率放大器存在輸入和輸出的線性被維持的范圍，若被提供高的功率，則在輸出的信號(hào)中產(chǎn)生非線性失真，因此，通信質(zhì)量下降。此外，因非線性失真而產(chǎn)生與期望的頻率不同的頻率分量，通過(guò)使用這樣的頻率來(lái)發(fā)送電波，對(duì)于其他設(shè)備或者其他系統(tǒng)的干擾增加。

以往，正在進(jìn)行OFDM(正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency-division Multiplexing))中的PAPR的降低方式的研究。但是，在OFDM中，因?qū)τ谔囟ǖ淖虞d波的功率高于對(duì)于其他子載波的功率而導(dǎo)致PAPR提高。在MIMO中，多個(gè)電信號(hào)通過(guò)相同的天線而被合成是問(wèn)題，OFDM中的PAPR的降低方式雖然起到作用但效果是有限的。

因此，本發(fā)明提供一種提供給多個(gè)發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率的差異被縮減的無(wú)線發(fā)送臺(tái)。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的無(wú)線發(fā)送臺(tái)具備：多個(gè)發(fā)送天線元件，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電波并發(fā)射電波；預(yù)編碼器，通過(guò)對(duì)提供給所述發(fā)送天線元件的電信號(hào)施加預(yù)編碼權(quán)重，從而控制從所述發(fā)送天線元件發(fā)射的電波的波束的方向；以及至少一個(gè)功率調(diào)整單元，對(duì)提供給至少一部分發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率進(jìn)行調(diào)整，使得提供給所述多個(gè)發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率的差異縮減。

發(fā)明效果

在本發(fā)明中，提供給多個(gè)發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率的差異被縮減。因此，即使是在提供給發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率通過(guò)功率放大器而被放大的情況下，也能夠降低從功率放大器輸出的信號(hào)的非線性失真。

附圖說(shuō)明

圖1是用于說(shuō)明大規(guī)模MIMO的概要的圖。

圖2是用于說(shuō)明大規(guī)模MIMO的波束成型的效果的圖。

圖3是用于說(shuō)明通過(guò)大規(guī)模MIMO的波束成型而被形成的波束的形狀的圖。

圖4是表示配置有使用大規(guī)模MIMO的小型小區(qū)基站的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的概略圖。

圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)和無(wú)線接收臺(tái)的結(jié)構(gòu)的框圖。

圖6是表示第一實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的大規(guī)模MIMO的發(fā)送天線集的立體圖。

圖7是表示調(diào)查了在不具有功率調(diào)整單元的無(wú)線發(fā)送臺(tái)通過(guò)固有模式預(yù)編碼而發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。

圖8是表示調(diào)查了在不具有功率調(diào)整單元的無(wú)線發(fā)送臺(tái)通過(guò)迫零而發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。

圖9是表示調(diào)查了在不具有功率調(diào)整單元的無(wú)線發(fā)送臺(tái)通過(guò)將信道矩陣的埃爾米特轉(zhuǎn)置用作預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼算法而發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。

圖10是用于說(shuō)明第一實(shí)施方式的功率調(diào)整的圖。

圖11是表示第一實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的變形的框圖。

圖12是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的框圖。

圖13是表示調(diào)查了在第二實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。

圖14是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的框圖。

圖15是表示可成為本發(fā)明的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的組移動(dòng)性(Group mobility)中繼站的用途的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖說(shuō)明本發(fā)明的各種實(shí)施方式。

大規(guī)模MIMO

說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的大規(guī)模MIMO傳輸方式。在使用多個(gè)發(fā)送天線執(zhí)行無(wú)線通信的大規(guī)模MIMO中，通過(guò)多個(gè)流的復(fù)用而實(shí)現(xiàn)高的無(wú)線通信速度(數(shù)據(jù)速率)。此外，由于進(jìn)行波束成型時(shí)的天線控制的自由度提高，所以實(shí)現(xiàn)比以往高級(jí)的波束成型。因此，實(shí)現(xiàn)干擾量的降低以及無(wú)線資源的有效利用。適應(yīng)于大規(guī)模MIMO的無(wú)線發(fā)送臺(tái)具備的發(fā)送天線的數(shù)目并不限定，例如為32條以上，有時(shí)為100條以上或1000條以上。

在大規(guī)模MIMO中，能夠有效地使用高頻帶(例如，10GHz以上的頻帶)。在高頻帶中，與低頻帶相比，容易確保歸結(jié)到高速通信的寬的帶寬(例如，200MHz以上)的無(wú)線資源。此外，由于發(fā)送天線的大小與信號(hào)的波長(zhǎng)成比例，所以在使用無(wú)線信號(hào)的波長(zhǎng)短的高頻帶的情況下，能夠?qū)l(fā)送天線進(jìn)一步小型化。另一方面，由于頻率越高則傳播損耗越增大，所以即使假設(shè)使用相同的發(fā)送功率而從基站發(fā)送了無(wú)線信號(hào)，在使用了高頻帶的情況下，與使用低頻帶的情況相比，其結(jié)果是移動(dòng)臺(tái)中的接收信號(hào)強(qiáng)度下降。但是，使用高頻帶所導(dǎo)致的接收信號(hào)強(qiáng)度的下降能夠通過(guò)大規(guī)模MIMO的波束成型增益而補(bǔ)償。

圖1是示意性地表示與頻率相應(yīng)的波束(無(wú)線信號(hào))的到達(dá)范圍的圖。由于以往的基站1(例如，宏小區(qū)基站)使用低頻帶進(jìn)行無(wú)線通信，所以即使不實(shí)施大規(guī)模MIMO而使用寬度寬的發(fā)射模式的波束，也能夠使波束到達(dá)遠(yuǎn)處。另一方面，使用高頻帶的基站2在不實(shí)施大規(guī)模MIMO而使用寬度寬的發(fā)射模式的波束2A的情況下，不能使波束到達(dá)遠(yuǎn)處。但是，在基站2利用大規(guī)模MIMO的波束成型，由此發(fā)射細(xì)的發(fā)射模式的波束2B的情況下，能夠使波束到達(dá)比較遠(yuǎn)處。

波束成型是如下技術(shù)：關(guān)于多個(gè)天線，通過(guò)對(duì)電波的振幅以及相位進(jìn)行控制，從而對(duì)電波的波束提供指向性。如圖2所示，在對(duì)各天線僅僅提供發(fā)送信號(hào)s的情況下，從這些天線發(fā)射的波束2A的寬度寬，波束不能到達(dá)遠(yuǎn)處。另一方面，通過(guò)對(duì)提供給各天線的發(fā)送信號(hào)s施加適當(dāng)?shù)念A(yù)編碼權(quán)重w₁～w_n(n為天線數(shù)目)，從這些天線發(fā)射寬度窄的一個(gè)以上的波束2B1、2B2，波束2B1、2B2到達(dá)比較遠(yuǎn)處。還能夠同時(shí)且使用相同的頻率將一個(gè)以上的發(fā)送波束面向多個(gè)無(wú)線接收臺(tái)的各個(gè)無(wú)線接收臺(tái)。天線數(shù)目越多，則越能夠使波束數(shù)目增加，將波束的寬度縮窄，高精度地控制波束的方向。波束的寬度越窄，則越能得到高的增益(即，在無(wú)線接收臺(tái)中能夠以高的功率來(lái)接收信號(hào))。

如圖3所示，通過(guò)波束成型而被形成的波束2B的形狀被天線的排列所限制。在圖3中，表示與紙面平行的波束2B的剖面，但實(shí)際的波束2B的形狀當(dāng)然是立體的。在天線被排列為橫向一列的情況下，形成具有縱向長(zhǎng)且橫向短的剖面的波束2B，在天線被排列為縱向一列的情況下，形成具有橫向長(zhǎng)且縱向短的剖面的波束2B。在天線被排列為縱橫都是多列的情況下，可形成縱橫窄的波束2B。

波束成型不僅為了在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中形成發(fā)送波束而使用，還使用于在無(wú)線接收臺(tái)中通過(guò)對(duì)使用接收天線而接收到的信號(hào)施加權(quán)重而形成接收波束。將無(wú)線發(fā)送臺(tái)中的波束成型稱為發(fā)送波束成型，將無(wú)線接收臺(tái)中的波束成型稱為接收波束成型。

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

圖4表示使用大規(guī)模MIMO的基站的配置的例。圖4所示的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)具備宏小區(qū)基站10、中央控制臺(tái)(MME(移動(dòng)性管理實(shí)體(Mobility Management Entity)))12以及小型小區(qū)基站20。宏小區(qū)基站10以及小型小區(qū)基站20與用戶裝置(移動(dòng)臺(tái)、UE(用戶設(shè)備(User Equipment)))30進(jìn)行通信。在圖4中，僅圖示了一個(gè)用戶裝置30，但各基站與多個(gè)用戶裝置30進(jìn)行通信。

宏小區(qū)基站10不使用大規(guī)模MIMO，但使用低頻帶(例如，2GHz帶域),從宏小區(qū)基站10發(fā)射的電波到達(dá)遠(yuǎn)處。在圖4中，標(biāo)號(hào)10A表示宏小區(qū)基站10的宏小區(qū)區(qū)域。由于宏小區(qū)基站10具有寬的覆蓋范圍，所以與用戶裝置30穩(wěn)定地連接。

小型小區(qū)基站20使用高頻帶(例如，10GHz帶域)。小型小區(qū)基站20使用大規(guī)模MIMO，但從小型小區(qū)基站20發(fā)射的電波的到達(dá)范圍(小型小區(qū)基站20的小型小區(qū)區(qū)域20A)比宏小區(qū)區(qū)域10A小。因此，小型小區(qū)基站20和用戶裝置30通過(guò)視線(line-of-sight)來(lái)連接的可能性高，此時(shí)，小型小區(qū)基站20和用戶裝置30之間的無(wú)線信道中頻率選擇性小。小型小區(qū)基站20使用寬的帶寬(例如，200MHz以上)，適合高速通信。

小型小區(qū)基站20被配置為小型小區(qū)區(qū)域20A與宏小區(qū)區(qū)域10A重疊。進(jìn)入到小型小區(qū)區(qū)域20A的用戶裝置30與小型小區(qū)基站20進(jìn)行通信。典型地，小型小區(qū)基站20配置在預(yù)測(cè)為存在大量的用戶裝置30且業(yè)務(wù)量多的熱點(diǎn)。在圖4中，只圖示了一個(gè)小型小區(qū)基站20，但在宏小區(qū)區(qū)域10A中能夠配置多個(gè)小型小區(qū)基站20。這樣，圖示的網(wǎng)絡(luò)是具有覆蓋范圍不同的不同種類的基站的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

用戶裝置30具有支持與多個(gè)基站同時(shí)進(jìn)行通信的多連接(Multiple Connectivity)的功能。典型地，對(duì)進(jìn)入到小型小區(qū)區(qū)域20A的用戶裝置30，小型小區(qū)基站20進(jìn)行有效利用了基于寬的帶寬的高速這樣的優(yōu)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，另一方面，宏小區(qū)基站10維持與用戶裝置30的連接的同時(shí)，對(duì)用戶裝置30發(fā)送控制信號(hào)，從用戶裝置30接收與小型小區(qū)基站20的連接所需的信號(hào)。此時(shí)，宏小區(qū)基站10起到維持用戶裝置30向無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的連接以及用戶裝置30的移動(dòng)性的效果。即，小型小區(qū)基站20負(fù)責(zé)U平面(用戶平面(user plane))，宏小區(qū)基站10負(fù)責(zé)C平面(控制平面(control plane))。小型小區(qū)基站20不僅與用戶裝置30進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，還可以與用戶裝置30交換數(shù)據(jù)通信中需要的若干個(gè)控制信號(hào)。宏小區(qū)基站10和小型小區(qū)基站20共享高層次的控制信息。

宏小區(qū)基站10對(duì)小型小區(qū)基站20提供進(jìn)入到小型小區(qū)區(qū)域20A的用戶裝置30與小型小區(qū)基站20進(jìn)行通信所需的信息(輔助信息(Side information))。將這樣的宏小區(qū)基站10進(jìn)行的用戶裝置30和小型小區(qū)基站20的通信的支援稱為宏輔助或者網(wǎng)絡(luò)輔助。在圖4的例中，小型小區(qū)基站20和宏小區(qū)基站10連接到中央控制臺(tái)12，中央控制臺(tái)12對(duì)兩者之間的信息進(jìn)行中繼。但是，小型小區(qū)基站20和宏小區(qū)基站10也可以直接連接。

在該網(wǎng)絡(luò)中，在下行鏈路的無(wú)線通信中使用OFDMA(正交頻分多址(Orthogonal Frequency Division Multiple Access))，在上行鏈路的無(wú)線通信中使用SC-FDMA(單載波頻分多址(Single Carrier-Frequency Division Multiple Access))。小型小區(qū)基站20的下行鏈路的無(wú)線通信不僅受益于OFDMA的復(fù)用，還受益于MIMO的空間復(fù)用。

在圖4的例中，宏小區(qū)基站10和小型小區(qū)基站20使用相同的無(wú)線接入技術(shù)(RAT(Radio Access Technology))。例如，宏小區(qū)基站10和小型小區(qū)基站20可以進(jìn)行遵照LTE-A或者其以后的3GPP(第三代合作伙伴計(jì)劃(Third Generation Partnership Project))的標(biāo)準(zhǔn)的通信。但是，宏小區(qū)基站10和小型小區(qū)基站20也可以使用不同的RAT。例如，宏小區(qū)基站10和小型小區(qū)基站20中的任一個(gè)也可以進(jìn)行遵照WiFi(注冊(cè)商標(biāo))等無(wú)線LAN的標(biāo)準(zhǔn)的通信。

以下，舉小型小區(qū)基站20為無(wú)線發(fā)送臺(tái)、用戶裝置30為無(wú)線接收臺(tái)的例，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。但是，本發(fā)明的無(wú)線發(fā)送臺(tái)并不限定于小型小區(qū)基站20，也可以是具有多個(gè)發(fā)送天線和對(duì)從這些發(fā)送天線發(fā)射的電波的波束的方向進(jìn)行控制的機(jī)構(gòu)的其他通信裝置。

第一實(shí)施方式

圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)和無(wú)線接收臺(tái)的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖5所示，無(wú)線發(fā)送臺(tái)具備預(yù)編碼器(precoder)40、N_T個(gè)快速傅里葉逆變換器42、N_T個(gè)保護(hù)間隔(GI)賦予器44、N_T個(gè)功率調(diào)整單元46、N_T個(gè)功率放大器48以及N_T個(gè)發(fā)送天線元件50。

發(fā)送天線元件50構(gòu)成大規(guī)模MIMO的發(fā)送天線集51。預(yù)編碼器40對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的M條流提供預(yù)編碼權(quán)重，生成N_T個(gè)電信號(hào)。這樣，通過(guò)對(duì)電信號(hào)提供預(yù)編碼權(quán)重，從發(fā)送天線元件50發(fā)射的電波的波束的方向受到控制。N_T個(gè)電信號(hào)在快速傅里葉逆變換器42中進(jìn)行快速傅里葉逆變換，并通過(guò)GI賦予器44被賦予保護(hù)間隔后，提供給功率調(diào)整單元46。

功率調(diào)整單元46對(duì)提供給至少一部分發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率(提供給功率放大器48的電信號(hào)的功率)進(jìn)行調(diào)整，使得提供給N_T個(gè)發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率(提供給N_T個(gè)功率放大器48的電信號(hào)的功率)的差異被縮減。在圖5中，示出了N_T個(gè)功率調(diào)整單元46，但功率調(diào)整單元46也可以設(shè)置與進(jìn)行功率調(diào)整的電信號(hào)的數(shù)目相同的數(shù)目。功率放大器48以一定的放大率來(lái)放大電信號(hào)。這些功率放大器48具有相同的性能。

預(yù)編碼器40可以是全數(shù)字類型(full digital type)，也可以是混合類型(hybrid type)。全數(shù)字類型的預(yù)編碼器40為了全部發(fā)送天線元件50的各個(gè)發(fā)送天線元件50，具有用于預(yù)編碼的數(shù)字電路?；旌项愋偷念A(yù)編碼器40具有數(shù)字電路和模擬的相位旋轉(zhuǎn)元件，通過(guò)相位旋轉(zhuǎn)元件而大致控制波束的方向，另一方面，通過(guò)數(shù)字電路而詳細(xì)控制波束的方向。

從無(wú)線發(fā)送臺(tái)的發(fā)送天線元件50發(fā)射的電波通過(guò)由H所示的傳播路徑，被無(wú)線接收臺(tái)的接收天線元件62所接收。

無(wú)線接收臺(tái)具備N_R個(gè)接收天線元件62、N_R個(gè)保護(hù)間隔(GI)去除器64、N_R個(gè)快速傅里葉變換器66以及后編碼器68。

來(lái)自于被接收天線元件62所接收到的電波的電信號(hào)通過(guò)保護(hù)間隔(GI)去除器64而被去除保護(hù)間隔，在快速傅里葉變換器66中進(jìn)行快速傅里葉變換后，被提供給后編碼器68。后編碼器68對(duì)N_R個(gè)電信號(hào)提供后編碼矩陣，再現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的M條流。

各子載波中的后編碼后的接收信號(hào)矢量

[數(shù)1]

y

能夠通過(guò)下述的式(1)表示。

[數(shù)2]

y＝BHPs+Bn…(1)

在此，

[數(shù)3]

B

是M×N_T的預(yù)編碼矩陣，

[數(shù)4]

H

是N_R×N_T的信道矩陣，

[數(shù)5]

P

是N_R×M的后編碼矩陣，

[數(shù)6]

s

是發(fā)送信號(hào)矢量，

[數(shù)7]

n

是由無(wú)線接收臺(tái)的熱噪聲所引起的噪聲矢量。

無(wú)線接收臺(tái)通過(guò)利用了式(1)的公知的方法來(lái)再現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的M條流。

在用于通過(guò)無(wú)線發(fā)送臺(tái)的預(yù)編碼器40而提供預(yù)編碼矩陣的算法(預(yù)編碼算法)中，例如有固有模式預(yù)編碼(本征預(yù)編碼(eigenmode precoding))、迫零(Zero Forcing(ZF))、將信道矩陣的埃爾米特轉(zhuǎn)置(Hermitian transpose)用作預(yù)編碼矩陣的方法以及非線性波束成型(nonlinear beam forming)等。這些算法是公知的，詳細(xì)的不進(jìn)行說(shuō)明。

圖6是表示本實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的大規(guī)模MIMO的發(fā)送天線集51的立體圖。如圖6所示，該發(fā)送天線集51是橫向(x方向)為16個(gè)且縱向(y方向)為16個(gè)的正方形一致平面陣列，具有256個(gè)發(fā)送天線元件50。天線元件50的橫向的間隔Δx是所使用的波長(zhǎng)的一半，縱向的間隔Δz也是所使用的波長(zhǎng)的一半。

不限定于大規(guī)模MIMO，在MIMO中，無(wú)線發(fā)送臺(tái)為了發(fā)送多個(gè)流而進(jìn)行預(yù)編碼，所以提供給多個(gè)發(fā)送天線元件中的特定的發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率比提供給其他發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率極其高。認(rèn)為預(yù)編碼的結(jié)果是，提供給各發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率依賴于發(fā)送天線元件整體的排列、所使用的預(yù)編碼算法、該發(fā)送天線元件的位置以及波束的發(fā)送方向。

圖7是表示調(diào)查了在不具有功率調(diào)整單元46的無(wú)線發(fā)送臺(tái)通過(guò)固有模式預(yù)編碼而發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。在模擬中，設(shè)想由圖6所示的發(fā)送天線集相對(duì)于發(fā)送天線集構(gòu)成的平面以90°的角度發(fā)射16個(gè)流，設(shè)想具有Nakagami/萊斯分布的衰落(K＝10dB，K為萊斯系數(shù))的傳播路徑，計(jì)算出提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的時(shí)間平均值。

從圖7可知，在發(fā)送天線集的中央配置的發(fā)送天線元件50中的功率低，而在發(fā)送天線集的端部配置的發(fā)送天線元件50中的功率顯著高。尤其，在發(fā)送天線集的四角配置的發(fā)送天線元件50中的功率極其高。

圖8是表示調(diào)查了在不具有功率調(diào)整單元46的無(wú)線發(fā)送臺(tái)通過(guò)迫零而發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。在模擬中，設(shè)想由圖6所示的發(fā)送天線集相對(duì)于發(fā)送天線集構(gòu)成的平面以90°的角度發(fā)射16個(gè)流，設(shè)想具有Nakagami/萊斯分布的衰落(K＝10dB)的傳播路徑，計(jì)算出提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的時(shí)間平均值。

從圖8可知，在發(fā)送天線集的中央配置的發(fā)送天線元件50中的功率低，而在發(fā)送天線集的端部配置的發(fā)送天線元件50中的功率顯著高。尤其，在發(fā)送天線集的四角配置的發(fā)送天線元件50中的功率極其高。在迫零中，與固有模式預(yù)編碼相比，端部中的功率高，動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)一步上升。

圖9是表示調(diào)查了在不具有功率調(diào)整單元46的無(wú)線發(fā)送臺(tái)通過(guò)將信道矩陣的埃爾米特轉(zhuǎn)置用作預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼算法而發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。在模擬中，設(shè)想由圖6所示的發(fā)送天線集相對(duì)于發(fā)送天線集構(gòu)成的平面以90°的角度發(fā)射16個(gè)流，設(shè)想具有Nakagami/萊斯分布的衰落(K＝10dB)的傳播路徑，計(jì)算出提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的時(shí)間平均值。但是，在該預(yù)編碼算法中，流的角度被限定于90°。從圖9可知，此時(shí)，功率的分布非常平坦，動(dòng)態(tài)范圍小。

從圖7～圖9的模擬結(jié)果，理解到在設(shè)置用于縮減提供給發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的差異的功率調(diào)整單元46的情況下，優(yōu)選如下調(diào)整功率。

·在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中使用固有模式預(yù)編碼或者迫零的情況下，應(yīng)使提供給在發(fā)送天線集51的端部配置的發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率衰減。尤其，應(yīng)使提供給在發(fā)送天線集51的四角配置的發(fā)送天線元件50(圖10的發(fā)送天線元件50C)的電信號(hào)的功率比提供給在四角以外的端部配置的發(fā)送天線元件50(圖10的發(fā)送天線元件50E)的電信號(hào)的功率進(jìn)一步衰減。在圖10中，發(fā)送天線元件50E在發(fā)送天線集51的4個(gè)端部分別具有1列，但也可以具有2列。

·取而代之或者除此之外，在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中使用固有模式預(yù)編碼或者迫零的情況下，應(yīng)使提供給在發(fā)送天線集51的中央配置的發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率增加。

·應(yīng)通過(guò)在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中使用的預(yù)編碼算法來(lái)決定是否應(yīng)進(jìn)行功率調(diào)整。

·應(yīng)通過(guò)在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中使用的預(yù)編碼算法來(lái)決定功率調(diào)整的程度。

·若在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中只使用一個(gè)預(yù)編碼算法，則功率調(diào)整的程度可以是固定的。

·若在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中只使用將信道矩陣的埃爾米特轉(zhuǎn)置用作預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼算法，則有可能可以不進(jìn)行功率調(diào)整。但是，此時(shí)也可以進(jìn)行功率調(diào)整。

·關(guān)于功率調(diào)整的手段的細(xì)節(jié)，將在后面敘述，但也可以進(jìn)一步使用以往的OFDM中的PAPR降低手段。此時(shí)，作為在PAPR降低中使用的參數(shù)，可以使用預(yù)編碼算法或天線元件的信息。

圖5所示的各功率調(diào)整單元46的最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)是衰減率為固定的衰減器或者放大率為固定的放大器。若在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中只使用一個(gè)預(yù)編碼算法(例如，固有模式預(yù)編碼或者迫零)，則衰減率或者放大率可以是固定的。即，功率調(diào)整單元46只要將提供給發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率(提供給功率放大器48的電信號(hào)的功率)僅調(diào)整預(yù)先設(shè)定的調(diào)整量即可。能夠?qū)λ褂玫念A(yù)編碼算法選擇衰減率或者放大率即調(diào)整量，使得提供給多個(gè)發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的差異被縮減(優(yōu)選地，使得功率的時(shí)間平均值成為一致)。

提供給在發(fā)送天線集51的四角以外的端部配置的發(fā)送天線元件50(圖10的發(fā)送天線元件50E)的電信號(hào)的功率在作為衰減器的功率調(diào)整單元46中被衰減即降低。提供給在發(fā)送天線集51的四角配置的發(fā)送天線元件50(圖10的發(fā)送天線元件50C)的電信號(hào)的功率也在作為衰減器的功率調(diào)整單元46中被衰減。優(yōu)選關(guān)于發(fā)送天線元件50C的衰減量比關(guān)于發(fā)送天線元件50E的衰減量大。提供給其他發(fā)送天線元件50(在發(fā)送天線集51的中央配置的發(fā)送天線元件50)的電信號(hào)的功率在作為放大器的功率調(diào)整單元46中被放大即增加。

關(guān)于不具有功率調(diào)整單元46的無(wú)線發(fā)送臺(tái)，能夠通過(guò)模擬或者實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)查提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率(例如，功率的時(shí)間平均)，并基于調(diào)查結(jié)果來(lái)選擇功率調(diào)整單元46的衰減率或者放大率即調(diào)整量。例如，衰減率可以是功率的倒數(shù)。

在對(duì)提供給發(fā)送天線集51的所有發(fā)送天線元件50的電信號(hào)(提供給所有功率放大器48的電信號(hào)的功率)分別設(shè)置功率調(diào)整單元46的情況下，能夠容易使提供給發(fā)送天線集51的所有發(fā)送天線元件50的電信號(hào)(提供給所有功率放大器48的電信號(hào)的功率)的功率的時(shí)間平均值設(shè)為一致。此外，由于降低在發(fā)送天線集51的包括四角的端部中的功率，在無(wú)線發(fā)送臺(tái)整體中能夠使用的功率上產(chǎn)生余量，所以能夠使提供給發(fā)送天線集51的各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率整體增加。

但是，要是設(shè)置多個(gè)功率調(diào)整單元46的話，電路的規(guī)模變大，功耗也增大。因此，可以只設(shè)置作為衰減器的功率調(diào)整單元46，只調(diào)整提供給發(fā)送天線集51的端部的發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率，也可以只設(shè)置作為放大器的功率調(diào)整單元46，只調(diào)整提供給發(fā)送天線集51的中央的發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率。

如以上所述，在本實(shí)施方式中，提供給多個(gè)發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率的差異被縮減。因此，即使是在提供給發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率被功率放大器48所放大的情況下，也能夠降低從功率放大器48輸出的信號(hào)的非線性失真。

圖11表示第一實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)的變形。在該變形中，預(yù)編碼器40使用從不同的預(yù)編碼算法(例如，固有模式預(yù)編碼以及迫零)中所選擇的預(yù)編碼算法，對(duì)提供給發(fā)送天線元件50的電信號(hào)提供預(yù)編碼權(quán)重。功率調(diào)整單元46是衰減率為可變的衰減器或者放大率為可變的放大器。該無(wú)線發(fā)送臺(tái)具有功率控制單元52，功率控制單元52根據(jù)在預(yù)編碼器40中使用的預(yù)編碼算法，對(duì)功率調(diào)整單元46的調(diào)整量(在功率調(diào)整單元46為衰減器時(shí)是衰減率，在功率調(diào)整單元46為放大器時(shí)是放大率)進(jìn)行調(diào)整。因此，功率調(diào)整單元46根據(jù)在預(yù)編碼器40中使用的預(yù)編碼算法，變更功率的調(diào)整量。功率控制單元52可以是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序而動(dòng)作的CPU(中央處理單元(central processing unit))。在該變形中，功率調(diào)整單元46可以對(duì)成為功率調(diào)整的對(duì)象的至少一部分發(fā)送天線元件50進(jìn)行設(shè)置，也可以對(duì)所有發(fā)送天線元件50進(jìn)行設(shè)置來(lái)調(diào)整提供給所有發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率。

關(guān)于不具有功率調(diào)整單元46的無(wú)線發(fā)送臺(tái)，能夠通過(guò)各預(yù)編碼算法中的模擬或者實(shí)驗(yàn)來(lái)調(diào)查提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率(例如，功率的時(shí)間平均)，并基于調(diào)查結(jié)果來(lái)選擇功率調(diào)整單元46的衰減率或者放大率即調(diào)整量。例如，衰減率可以是功率的倒數(shù)。

在該變形中，除了上述的實(shí)施方式的效果之外，在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中能夠使用多個(gè)預(yù)編碼算法的情況下，能夠根據(jù)在預(yù)編碼器40中使用的預(yù)編碼算法，適當(dāng)?shù)刈兏β实恼{(diào)整量。

第二實(shí)施方式

圖12表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)。在圖12中，為了表示與圖5共同的結(jié)構(gòu)元素而使用相同的標(biāo)號(hào)，不詳細(xì)說(shuō)明這些結(jié)構(gòu)元素。

第二實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)具有對(duì)提供給至少一部分發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率進(jìn)行測(cè)量的多個(gè)測(cè)量單元54和功率控制單元56。測(cè)量單元54可以對(duì)成為功率調(diào)整的對(duì)象的至少一部分發(fā)送天線元件50進(jìn)行設(shè)置，也可以對(duì)所有發(fā)送天線元件50進(jìn)行設(shè)置來(lái)測(cè)量提供給所有發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率。

功率調(diào)整單元46是衰減率為可變的衰減器或者放大率為可變的放大器。與第一實(shí)施方式相同地，功率調(diào)整單元46可以對(duì)成為功率調(diào)整的對(duì)象的至少一部分發(fā)送天線元件50進(jìn)行設(shè)置，也可以對(duì)所有發(fā)送天線元件50進(jìn)行設(shè)置來(lái)調(diào)整提供給所有發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率。

功率控制單元56可以是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序而動(dòng)作的CPU。功率控制單元56基于功率控制單元56的測(cè)量結(jié)果，計(jì)算提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的時(shí)間平均或者歸一化功率，并根據(jù)這些時(shí)間平均功率或者歸一化功率，對(duì)功率調(diào)整單元46的調(diào)整量(在功率調(diào)整單元46為衰減器時(shí)是衰減率，在功率調(diào)整單元46為放大器時(shí)是放大率)進(jìn)行調(diào)整。因此，功率調(diào)整單元46基于在測(cè)量單元54中所測(cè)量的功率(更具體而言，根據(jù)時(shí)間平均功率或者歸一化功率)，變更功率的調(diào)整量。例如，衰減率可以是時(shí)間平均功率或者歸一化功率的倒數(shù)。此時(shí)，功率調(diào)整單元46對(duì)提供給發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率，乘以時(shí)間平均功率或者歸一化功率的倒數(shù)。

圖13是表示調(diào)查了在該實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)發(fā)射電波時(shí)的發(fā)送功率的分布的模擬結(jié)果的圖表。在模擬中，設(shè)想由圖6所示的發(fā)送天線集相對(duì)于發(fā)送天線集構(gòu)成的平面以90°的角度發(fā)射16個(gè)流，設(shè)想具有Nakagami/萊斯分布的衰落(K＝10dB)的傳播路徑，計(jì)算出提供給各發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率的時(shí)間平均值。在模擬中，對(duì)提供給發(fā)送天線集51的所有發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率(提供給所有功率放大器48的電信號(hào)的功率)的各個(gè)，乘以該功率的時(shí)間平均或者歸一化功率的倒數(shù)。在模擬中，關(guān)于固有模式預(yù)編碼、迫零、將信道矩陣的埃爾米特轉(zhuǎn)置用作預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼算法，調(diào)查功率分布，獲得了與圖13所示的相同的結(jié)果。從圖13可知，功率的時(shí)間平均值的分布是平坦的，能夠使功率的時(shí)間平均值設(shè)為一致。

如以上所述，在該實(shí)施方式中，提供給多個(gè)發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率的差異被縮減。因此，即使是在提供給發(fā)送天線元件的電信號(hào)的功率被功率放大器48所放大的情況下，也能夠降低從功率放大器48輸出的信號(hào)的非線性失真。此外，在該實(shí)施方式中，功率調(diào)整單元46基于在測(cè)量單元54中所測(cè)量的功率，調(diào)整提供給至少一部分發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率，所以能夠根據(jù)實(shí)際的功率，適當(dāng)?shù)刈兏β实恼{(diào)整量。此外，在無(wú)線發(fā)送臺(tái)中能夠使用多個(gè)預(yù)編碼算法的情況下，能夠根據(jù)在預(yù)編碼器40中使用的預(yù)編碼算法，適當(dāng)?shù)刈兏β实恼{(diào)整量。

第三實(shí)施方式

圖14表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)。在圖14中，為了表示與圖12共同的結(jié)構(gòu)元素而使用相同的標(biāo)號(hào)，不詳細(xì)說(shuō)明這些結(jié)構(gòu)元素。第三實(shí)施方式的無(wú)線發(fā)送臺(tái)具備信息發(fā)送單元58。信息發(fā)送單元58也可以是CPU。

信息發(fā)送單元58生成表示功率控制單元56進(jìn)行的功率調(diào)整單元46中的功率的調(diào)整結(jié)果的信息，并將該信息發(fā)送給無(wú)線接收臺(tái)。信息的發(fā)送形式可以是直接表示信息的控制信息?；蛘?，也可以不設(shè)置特殊的信息發(fā)送單元58，對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行與在功率調(diào)整單元46中進(jìn)行的功率調(diào)整相同的功率調(diào)整，無(wú)線接收臺(tái)估計(jì)功率的調(diào)整結(jié)果。即，也可以將功率的調(diào)整結(jié)果間接通知給無(wú)線接收臺(tái)。

如上所述，在功率調(diào)整單元46對(duì)提供給至少一部分發(fā)送天線元件50的電信號(hào)的功率進(jìn)行調(diào)整的情況下，在發(fā)送天線集51中形成的實(shí)際的波束的方向與在預(yù)編碼器40的預(yù)編碼矩陣中產(chǎn)生的波束的方向不同。通過(guò)無(wú)線發(fā)送臺(tái)將功率調(diào)整單元46中的功率的調(diào)整結(jié)果通知給無(wú)線接收臺(tái)，無(wú)線接收臺(tái)進(jìn)行例如對(duì)后編碼器68的后編碼矩陣進(jìn)行校正等處理，從而能夠進(jìn)行適合實(shí)際的波束的接收處理。第三實(shí)施方式是第二實(shí)施方式的修正，但上述的修正也可以在第一實(shí)施方式及其變形中進(jìn)行應(yīng)用。

其他變形

以上，例示大規(guī)模MIMO來(lái)說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于大規(guī)模MIMO，還能夠應(yīng)用于其他MIMO。發(fā)送天線集的發(fā)送天線元件的數(shù)目并不限定于256，例如可以是9，發(fā)送天線集并不限定于正方形陣列，也可以是圓形陣列或者其他形狀的陣列。

在上述的實(shí)施方式中，小型小區(qū)基站20為無(wú)線發(fā)送臺(tái)，用戶裝置30為無(wú)線接收臺(tái)，但也可以是無(wú)線發(fā)送臺(tái)為GM(組移動(dòng)性)中繼站，無(wú)線接收臺(tái)為基站15。圖15表示GM中繼站的用途。GM中繼站200固定地搭載在可移動(dòng)的交通工具100上，具備大規(guī)模MIMO的天線集220。GM中繼站200與基站15進(jìn)行通信，至少在對(duì)于基站15的上行鏈路通信中使用大規(guī)模MIMO。基站15可以是宏小區(qū)基站10，也可以是小型小區(qū)基站20。GM中繼站200與用于與用戶裝置30進(jìn)行通信的發(fā)送接收天線210進(jìn)行通信。GM中繼站200對(duì)基站15和交通工具100內(nèi)的用戶裝置30的通信進(jìn)行中繼。即，GM中繼站200將從基站15發(fā)送的發(fā)往交通工具100內(nèi)的任一個(gè)用戶裝置30的下行鏈路信號(hào)例如在天線集220中接收，在發(fā)送接收天線210中發(fā)送發(fā)往該用戶裝置30的下行鏈路信號(hào)。此外，GM中繼站200在發(fā)送接收天線210中接收從交通工具100內(nèi)的任一個(gè)用戶裝置30發(fā)送的上行鏈路信號(hào)，在天線集220中向基站15發(fā)送上行鏈路信號(hào)的波束。交通工具100是可容納不特定且多個(gè)用戶的公交車(chē)、列車(chē)、電車(chē)、其他公共交通機(jī)構(gòu)的交通工具，但也可以是自家用車(chē)等個(gè)人用的交通工具。這樣，為了由同樣移動(dòng)的多個(gè)用戶裝置30構(gòu)成的組而中繼信號(hào)，所以中繼站200被稱為GM(組移動(dòng)性)中繼站。

在上述的實(shí)施方式中，在功率放大器48的前級(jí)配置了功率調(diào)整單元46，但本發(fā)明并不限定于實(shí)施方式。只要能夠調(diào)整提供給功率放大器48的電信號(hào)的功率，則功率調(diào)整單元46能夠配置在任意的位置。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

2 基站、10 宏小區(qū)基站、12 中央控制臺(tái)、15 基站(無(wú)線接收臺(tái))、20 小型小區(qū)基站(無(wú)線發(fā)送臺(tái))、30 用戶裝置(無(wú)線接收臺(tái))、40 預(yù)編碼器、42 快速傅里葉逆變換器、44 保護(hù)間隔(GI)賦予器、46 功率調(diào)整單元、48 功率放大器、50 發(fā)送天線元件、51 發(fā)送天線集、52 功率控制單元、54 測(cè)量單元、56 功率控制單元、58 信息發(fā)送單元、62 接收天線元件、64 保護(hù)間隔(GI)去除器、66 快速傅里葉變換器、68 后編碼器、100 交通工具、200 GM中繼站(無(wú)線發(fā)送臺(tái))、210 發(fā)送接收天線、220 天線集。