1.本发明涉及进行多载波传输的无线通信装置、控制电路、存储介质和无线通信方法。
背景技术：
2.在蜂窝无线通信中，为了增大通信容量、减小传输延迟等，需要无线带宽的宽带化，但是，现有的频带紧张，因此，正在进行更高频带的开拓。第5代移动通信系统(以下称为5g(5th generation)。)新使用28ghz频带。传播损耗与频率的平方成比例地增大，与此相对，发送功率由于发送放大器的发热、成本的制约等而无法无限制地增大。进而，所需发送功率也与带宽的扩大成比例地增大。因此，在5g中，采用通过阵列天线来增大天线增益的方式。
3.当频率变高时，天线的大小与频率成反比例地尺寸变小，基于阵列天线的每单位面积的天线增益与频率的平方成比例地增大。因此，当在收发双方中使用阵列天线时，收发合计的增益与频率的4次方成比例地增大，得到补偿由于传播损耗和宽带化而引起的功率上升且具有余量的效果。天线增益增大与使用指向性高的细波束等效。5g使用相控阵列天线等能够以电子方式控制波束方向的天线，始终控制收发双方的波束方向并进行通信。此外，由阵列天线形成的波束细，因此，5g利用多个用户的方向的差异进行用户分离，实现以相同频率、且在相同时间同时进行通信的多用户mimo(multiple input and multiple output：多输入和多输出)。5g中的调制方式使用对多路径传输路径具有耐性的多载波传输即ofdm(orthogonal frequency division multiplexing：正交频分复用)。5g中的物理层的规格在非专利文献1中被公开。
4.今后，在第6代移动通信系统(以下称为6g(6th generation)。)、第7代移动通信系统(以下称为7g(7th generation)。)等中，也预想通过同样的方法实现通信容量增大、传输延迟减小等，利用比5g高的频率的太赫兹频带、即100ghz～数thz。该情况下，1个阵列天线的尺寸成为与ic(integrated circuit：集成电路)芯片相同的程度，考虑使用将天线、放大器、相位器等集成而得到的片上阵列天线。片上阵列天线例如在专利文献1中被公开。在6g中，预想要求100gbps以上的总吞吐量，在7g中，预想要求1tbps以上的总吞吐量，但是，为了实现该要求，预想主要依赖于基于数十～数百个片上阵列天线的多用户mimo。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2020-43537号公报
8.非专利文献
9.非专利文献1：3gpp ts 38.211v16.3.0(2020-09)
技术实现要素：
10.发明要解决的课题
11.当在太赫兹频带中使用片上阵列天线的情况下，发送放大器的发热成为问题。在非专利文献1所公开的这种使用了现有的ofdm的通信中，存在如下问题：包络线变动剧烈，由于发热而无法得到充分的发送功率，覆盖范围降低，此外，吞吐量降低，延迟增大。由于带宽扩大，因此容易产生多路径，在使用了基于放大器的效率高的单载波的恒包络线调制的情况下，也存在如下问题：由于多路径传输路径而使覆盖范围降低，此外，吞吐量降低，延迟增大。
12.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，得到能够抑制干扰、并且提高吞吐量的无线通信装置。
13.用于解决课题的手段
14.为了解决上述的课题并实现目的，本发明是与多个终端进行多载波传输的无线通信装置。无线通信装置的特征在于，其具有：多个片上阵列天线，它们发送被进行了恒包络线调制的信号；以及控制装置，其对多个片上阵列天线的波束的方向和带宽进行控制，进行与各终端进行信号的收发的片上阵列天线的分配。
15.发明效果
16.本发明的无线通信装置发挥能够抑制干扰、并且提高吞吐量这样的效果。
附图说明
17.图1是示出本实施方式的基站的结构例的框图。
18.图2是示出本实施方式的基站的动作的流程图。
19.图3是示出利用处理器和存储器实现本实施方式的基站所具有的处理电路的情况下的处理电路的结构的一例的图。
20.图4是示出利用专用的硬件构成本实施方式的基站所具有的处理电路的情况下的处理电路的结构的一例的图。
具体实施方式
21.下面，根据附图对本发明的实施方式的无线通信装置、控制电路、存储介质和无线通信方法进行详细说明。
22.实施方式
23.图1是示出本实施方式的基站10的结构例的框图。基站10具有串行并行转换部11-1～11-m、交换部12、调制部13-1～13-n、片上阵列天线14-1～14-n和控制装置16。基站10是能够使用多个片上阵列天线14-1～14-n与多个终端20-1～20-m进行无线通信、具体而言为多载波传输的无线通信装置。图1示出从基站10向终端20-1～20-m发送发送数据的情况下的动作的流程。在以后的说明中，在不区分串行并行转换部11-1～11-m的情况下，有时称为串行并行转换部11，在不区分调制部13-1～13-n的情况下，有时称为调制部13，在不区分片上阵列天线14-1～14-n的情况下，有时称为片上阵列天线14，在不区分终端20-1～20-m的情况下，有时称为终端20。另外，基站10也可以是ru(radio unit：射频单元)的形式的无线通信装置。
24.基站10从未图示的上位装置等取得面向各终端20的发送数据并保持。为了对这些发送数据进行多载波传输，串行并行转换部11根据控制装置16的控制，对面向各终端20的
发送数据进行串行并行转换。由串行并行转换部11转换后的发送数据的数量、即并行数是对对应的终端20使用的载波数，也是分配给各终端20的片上阵列天线14的数量。在串行并行转换部11中，并行数由控制装置16来控制。在图1中，示出对终端20-1分配2载波、对终端20-2分配1载波、
……
、对终端20-m分配1载波的例子。控制装置16根据针对各终端20的发送数据的数据量等，对分配给各终端20的载波的数量进行控制，但是，也可以使分配给各终端20的载波的数量动态地变化。串行并行转换部11将转换后的并行的发送数据输出到交换部12。另外，在图1中，为了使记载变得简洁，将串行并行转换部记载为s/p(serial/parallel：串行/并行)。
25.交换部12根据控制装置16的控制，将从串行并行转换部11取得的发送数据输出到对应的调制部13。
26.调制部13对从交换部12取得的发送数据进行msk(minimum shift keying：最小相移键控)、gmsk(gaussian minimum shift keying：高斯最小相移键控)等恒包络线调制。此时，调制带宽即符号速率由控制装置16来控制。调制部13将调制后的发送数据输出到所连接的片上阵列天线14。
27.片上阵列天线14将被进行了恒包络线调制的信号、具体而言为从调制部13取得的调制后的发送数据作为电波发送到终端20。片上阵列天线14内置有未图示的混频器、本机振荡器等。片上阵列天线14根据控制装置16的控制，将取得的调制后的发送数据上变频成所指定的频率，向所指定的终端20的方向发射电波。片上阵列天线14是相控阵列天线，具有多个天线元件15，按照每个天线元件15具有相位器和发送放大器。片上阵列天线14在从控制装置16指定的方向上调整各天线元件15的相位，由此发射被波束成形的电波。
28.控制装置16对片上阵列天线14的波束的方向和带宽进行控制，进行与各终端20进行信号的收发的片上阵列天线14的分配。具体而言，控制装置16控制针对各终端20使用的载波数和每1载波的带宽。控制装置16根据由各终端20所具有的延迟分散测定部21测定出的延迟分散d来决定每1载波的带宽。延迟分散d是基站10与终端20之间的传输路径的延迟分散。在1符号的长度比延迟分散d短时，由于符号间干扰而劣化，因此，控制装置16对每1载波的带宽进行控制，以成为比延迟分散d大的符号间隔。控制装置16根据要传输的吞吐量和1载波的带宽来决定针对各终端20使用的载波数。即，控制装置16使用延迟分散d来控制向各终端20分配的片上阵列天线14的数量。针对某个终端20使用的载波数是为了该终端20而在基站10中使用的调制部13和片上阵列天线14的数量。控制装置16在通过多载波传输对某个终端20分配多个载波的情况下，对相邻的频率进行分配。另外，由于方向按照每个终端20而不同，因此，控制装置16能够针对不同的终端20以相同的频率同时进行发送。
29.如上所述，终端20具有测定延迟分散d的延迟分散测定部21。延迟分散测定部21使用从基站10定期地发送的参考信号来测定延迟分散d。延迟分散d例如通过下述的式(1)来定义。在式(1)中，t表示时间，f(t)是功率延迟分布，是根据接收参考信号求出的信道脉冲响应的功率值。
[0030][0031]
式(1)计算功率延迟分布的重心位置的周围的分散值的平方根。延迟分散d的计算
方法各种各样，但是，只要利用时间尺度表示基于延迟波的延迟扩展即可，也可以使用通过其他计算方法求出的延迟分散。另外，各终端20对向本终端20进行波束成形的片上阵列天线14发送由延迟分散测定部21测定的延迟分散d。片上阵列天线14将从各终端20接收到的延迟分散d输出到控制装置16。由此，控制装置16能够取得由各终端20的延迟分散测定部21测定的延迟分散d。
[0032]
图2是示出本实施方式的基站10的动作的流程图。串行并行转换部11根据控制装置16的控制，对面向各终端20的发送数据进行串行并行转换(步骤s1)。交换部12根据控制装置16的控制，将从串行并行转换部11取得的发送数据输出到对应的调制部13(步骤s2)。调制部13对从交换部12取得的发送数据进行恒包络线调制(步骤s3)。控制装置16根据延迟分散d决定每1载波的带宽(步骤s4)。控制装置16根据要传输的吞吐量和1载波的带宽来决定针对各终端20使用的载波数(步骤s5)。片上阵列天线14根据控制装置16的控制，将从调制部13取得的调制后的发送数据作为电波发送到终端20(步骤s6)。
[0033]
接着，对基站10的硬件结构进行说明。在基站10中，片上阵列天线14如上所述是相控阵列天线。串行并行转换部11、交换部12、调制部13和控制装置16通过处理电路实现。处理电路可以是存储程序的存储器和执行存储器中存储的程序的处理器，也可以是专用的硬件。处理电路也被称为控制电路。
[0034]
图3是示出利用处理器91和存储器92实现本实施方式的基站10所具有的处理电路的情况下的处理电路90的结构的一例的图。图3所示的处理电路90是控制电路，具有处理器91和存储器92。在处理电路90由处理器91和存储器92构成的情况下，处理电路90的各功能通过软件、固件或软件和固件的组合来实现。软件或固件被描述为程序，存储于存储器92。在处理电路90中，处理器91读出并执行存储器92中存储的程序，由此实现各功能。即，处理电路90具有存储器92，该存储器92用于存储其结果是执行基站10的处理的程序。该程序也可以说是用于使基站10执行由处理电路90实现的各功能的程序。该程序可以通过存储有程序的存储介质来提供，也可以通过通信介质等其他单元来提供。
[0035]
上述程序也可以说是使基站10执行以下步骤的程序：第1步骤，控制装置16对多个片上阵列天线14的波束的方向和带宽进行控制；以及第2步骤，控制装置16进行与各终端20进行信号的收发的片上阵列天线14的分配。
[0036]
这里，处理器91例如是cpu(central processing unit：中央处理单元)、处理装置、运算装置、微处理器、微计算机或dsp(digital signal processor：数字信号处理器)等。此外，存储器92例如是ram(random access memory：随机存取存储器)、rom(read only memory：只读存储器)、闪存、eprom(erasable programmable rom：可擦除可编程只读存储器)、eeprom(注册商标)(electrically eprom：电可擦除可编程只读存储器)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘或dvd(digital versatile disc：数字多功能盘)等。
[0037]
图4是示出利用专用的硬件构成本实施方式的基站10所具有的处理电路的情况下的处理电路93的结构的一例的图。图4所示的处理电路93例如是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、asic(application specific integrated circuit：专用集成电路)、fpga(field programmable gate array：现场可编程门阵列)或对它们进行组合而得到的部件。关于处理电路93，也可以利用专用的硬件实现一部分，利用软件或固件
实现一部分。这样，处理电路93能够通过专用的硬件、软件、固件或它们的组合来实现上述的各功能。
[0038]
如以上说明的那样，根据本实施方式，基站10具有多个片上阵列天线14，根据由终端20的延迟分散测定部21测定的延迟分散d对1载波的带宽进行控制，根据要传输的吞吐量和1载波的带宽，控制针对各终端20使用的载波数。由此，基站10按照每个片上阵列天线14成为1载波的恒包络线调制，因此，片上阵列天线14的发送放大器的效率被改善，能够以少发热、大发送功率进行发送。
[0039]
此外，基站10根据传输路径的延迟分散d，进行使用了多个片上阵列天线14的多载波传输，由此，在多路径传输路径中也能够避免在单载波传输中产生的符号间干扰，总吞吐量提高，延迟减小，能够改善覆盖范围。此外，基站10根据由终端20测定的延迟分散d将使用的载波数抑制为必要最小限度，由此，能够有效地利用片上阵列天线14。基站10能够抑制干扰，并且提高吞吐量。
[0040]
以上的实施方式所示的结构示出一例，能够与其他公知技术进行组合，还能够对实施方式彼此进行组合，还能够在不脱离主旨的范围内省略、变更结构的一部分。
[0041]
标号说明
[0042]
10：基站；11-1～11-m：串行并行转换部；12：交换部；13-1～13-n：调制部；14-1～14-n：片上阵列天线；15：天线元件；16：控制装置；20-1～20-m：终端；21：延迟分散测定部。