JP2009206780A - 無線装置及び信号検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信中であっても、その受信信号から、他の特定の無線システムからの干渉の有無を検出する。
【解決手段】アクセス制御部１０３は、予め記憶された周波数を共用する他の無線システムの既知信号情報１０５−１を取得する。既知信号情報１０５−１とは、例えば、プリアンブル、或いはパイロットシンボル、或いはビーコンなどのフレームの一部または全ての固定パターンの情報である。受信信号変換回路３０２は、入力された既知信号情報に基づいて、フーリエ変換回路や、平均化回路などを用いて受信信号を変換し、受信信号が受けている他の無線システムの既知信号部分による影響を強調する。判定回路３０３は、上記変換結果から、他の無線システムの信号の有無を判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、他の無線システムの信号が重畳した受信信号から、他のシステムの信号を検出する無線装置及び信号検出方法に関する。

近年、無線システムの増加及びサービスの多様化に伴い、利用可能な周波数が逼迫した状況にある。そこで、周波数資源を有効に利用するため、特定の無線システムがライセンスを取得している周波数帯域を、ある時間または場所において、その特定の無線システムが使用していないと認識できた場合にのみ、ライセンスを取得していない無線システム（以下、二次利用システムと称する）であっても利用することができるコグニティブ無線と呼ばれる方式がある（例えば、特許文献１参照）。

このコグニティブ無線において、二次利用システムの無線装置が、通信を行う際には、周辺に存在するライセンスを取得している無線システム（以下、一次利用システムと称する）に対して干渉を与えないように対策を行うため、その一次利用システムの信号を検出し、利用状況を認識する必要がある。そこで、通信を開始する前に、利用可能な周波数帯域の受信電力の大きさに基づいて、閾値と比較することにより周波数を共用している他の無線システムの信号を検出し、利用されている周波数帯域を認識し、その周波数帯域の利用を避けて通信を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、図２２は、従来技術による、受信電力の大きさに基づいて他の無線システムの信号を検出する受信回路の構成を示すブロック図である。図２２において、直交検波回路２１は、受信信号を直交検波し、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路２２へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路２２は、直交検波回路２１から入力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換し、復調回路２３へ出力する。復調回路２３は、Ａ／Ｄ変換回路２２から入力されたデジタル信号を復調し、得られた復調信号を復号回路２４へ出力する。復号回路２４は、復調回路２３から入力された復調信号を復号し、得られた受信データをアクセス制御部１３へ出力する。

信号検出部３０−１は、受信信号から他の無線システムの信号を検出すべく、受信電力測定回路３１及び判定回路３２を備えている。受信電力測定回路３１は、Ａ／Ｄ変換回路２２から入力されたデジタル信号から受信電力を測定し、判定回路３２に出力する。判定回路３２は、受信電力の大きさに基づいて、閾値と比較することにより他の無線システムにより該周波数が共用されているかを判定し、判定結果をアクセス制御部１３に供給する。アクセス制御部１３は、上記判定結果に基づいて、他の無線システムで利用されている周波数帯域を認識し、その周波数帯域の利用を避けて通信を行う。
特開平８−３０７９３７号公報 特開２００２−１８６０１９号公報

しかしながら、従来技術では、通信を開始する前に他の無線システムの信号を検出するため、通信中に他の無線システムが通信を開始し、受信信号に対して他の無線システムの信号が完全に重畳された場合、一系統の送受信回路の無線装置が他の無線システムの信号を検出することは難しいという問題がある。

また、通信中に他の無線システムが突然通信を開始した場合、他の無線システムの通信に対して干渉を与えてしまうという問題がある。

また、他の無線システムの信号が受信信号に重畳された場合、他の無線システムの信号による影響を除去し、受信信号を復調することは難しいという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、通信中に到来する他の無線システムの信号を検出することができ、また、他の無線システムの通信が突然開始される場合であっても、他の無線システムに対して与干渉を抑圧することができ、さらに、他の無線システムの信号による影響を除去し、受信信号を復調することができる無線装置及び信号検出方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、複数の異なる無線システムが周波数を共用する環境下で通信を行ういずれかの無線システムに属する無線装置であって、無線信号の送受信を行う無線通信手段と、他の無線システムの既知信号を保持する既知信号テーブルと、受信信号を蓄積する受信信号蓄積手段と、前記既知信号テーブルに保持されている既知信号に基づいて、前記受信信号蓄積手段に蓄積されている受信信号を変換する受信信号変換手段と、前記受信信号変換手段による変換結果に基づいて、受信信号に含まれる前記他の無線システムの信号を検出する信号検出手段とを具備することを特徴とする無線装置である。

本発明は、上記の発明において、前記受信信号変換手段は、前記既知信号に基づいて、複数の到来パターンに応じた既知信号のレプリカを作成するレプリカ作成手段と、前記受信信号の周波数成分から該受信信号の周波数成分と同じ周波数に割り当てられている該レプリカの周波数成分を除算する受信信号除算手段と、該除算後の受信信号の周波数成分の平均値を算出する平均値算出手段と、前記平均値算出手段が算出する前記平均値の電力を求める電力算出手段とを備え、前記信号検出手段は、前記電力算出手段により求められた電力に基づいて、前記他の無線システムの信号を検出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記他の無線システムの既知信号と利用周波数帯域とを対応付けて保持する周波数特定テーブルと、前記周波数特定テーブルを参照し、前記既知信号テーブルに保持されている既知信号に基づいて、前記他の無線システムの利用周波数帯域を特定する周波数帯域特定手段と、前記周波数帯域特定手段により特定された前記他の無線システムの利用周波数帯域に基づいて、送信信号の周波数成分の全て、あるいは一部、あるいは前記利用周波数帯域の部分の送信電力を抑圧する波形整形を行う送信波形整形手段とを具備することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記他の無線システムの無線装置からの到来信号を検出した際に、前記除算後の受信信号の各周波数成分から、前記平均値算出手段が算出した前記平均値を減算する周波数成分減算手段と、前記減算後の受信信号の周波数成分に該受信信号の周波数成分と同じ周波数に割り当てられている前記既知信号のレプリカの周波数成分を乗算する受信信号乗算手段とを更に具備することを特徴とする。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、複数の異なる無線システムが周波数を共用する環境下で、他の無線システムの信号を検出する信号検出方法であって、受信信号を蓄積するステップと、予め記憶された前記他の無線システムの既知信号を読み出すステップと、前記既知信号に基づいて、前記蓄積された受信信号を変換するステップと、前記変換結果に基づいて、受信信号に含まれる他の無線システムの信号の有無について判定するステップとを含むことを特徴とする信号検出方法である。

本発明は、上記の発明において、前記既知信号に基づいて、複数の到来パターンに応じた既知信号のレプリカを作成するステップと、前記受信信号の周波数成分から該受信信号の周波数成分と同じ周波数に割り当てられている該レプリカの周波数成分を除算するステップと、該除算後の受信信号の周波数成分の平均値を算出するステップと、算出された該平均値の電力を求めるステップとを更に含み、前記電力に基づいて、前記他の無線システムの信号を検出することを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記他の無線システムの既知信号と利用周波数帯域とを対応付けて保持するステップと、前記他の無線システムの既知信号に基づいて、前記他の無線システムの利用周波数帯域を特定するステップと、前記特定された他の無線システムの利用周波数帯域に基づいて、送信信号の周波数成分の全て、あるいは一部、あるいは前記利用周波数帯域の部分の送信電力を抑圧する波形整形を行うステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記他の無線システムの無線装置からの到来信号を検出した際に、前記除算後の受信信号の各周波数成分から前記平均値を算出するステップで算出された前記平均値を減算するステップと、該減算後の受信信号の周波数成分に前記既知信号のレプリカの周波数成分を乗算するステップと、該乗算後の受信信号の復調および復号を行うステップとを含むことを特徴とする。

本発明によれば、無線装置は、少なくとも１つの他の無線システムの既知信号を用いて蓄積された受信信号を、各既知信号に対して変換することにより、該既知信号と一致する信号が少なくとも１つ受信信号に重畳されている際に、変換に利用する既知信号に対して受信信号をそれぞれ特徴づけることができ、その結果から受信信号に重畳している１つ、あるいは２つ以上同時に他の無線システムの信号を検出することができる。

また、本発明によれば、無線装置は、受信信号の周波数成分から同一周波数帯域の既知信号のレプリカの周波数成分を除算した後に、受信信号の周波数成分を平均化することにより、受信信号から他の無線システムの既知信号に関わる要素以外の要素を除去することができ、残った他の無線システムの既知信号に関わる要素の電力により、他の無線システムの信号の有無を判定し、検出することができる。

また、本発明によれば、前記無線装置が、少なくとも１つの既知信号を用い前記他の無線システムの利用周波数帯を特定し、送信信号の周波数成分の全て、或いは一部、或いは前記利用周波数帯の部分の送信電力を抑圧する波形整形を実施することにより、該他の無線システムに対して与干渉を抑えることができるとともに、該他の無線システムの信号の検出精度を向上することができる。

また、本発明によれば、前記無線装置が、前記受信信号変換手段により得られる信号検出前の受信信号の平均値を用いて、前記除算後の受信信号の各周波数成分から信号検出前の受信信号の平均値を減算し、該減算後の受信信号の各周波数成分に前記既知信号のレプリカの周波数成分を乗算することにより、受信信号に対する他の無線システムからの影響を除去し、受信信号を復調および復号することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による信号検出方法を説明するための概念図である。また、図２は、システムＡおよびシステムＢがそれぞれ利用可能な周波数帯域ＦＢ−ＡおよびＦＢ−Ｂの関係を示す概念図である。図１において、システムＡは、周波数帯域ＦＢ−Ａを利用する広帯域システムであり、無線装置Ａ−０及びＡ−１が属し、システムＢは、周波数帯域ＦＢ−Ｂを利用する狭帯域システムであり、無線装置Ｂ−１が属する。システムＡとシステムＢは、図２に示すように、周波数帯域ＦＢ−Ｂを共用している。システムＡに属する無線装置Ａ−０及びＡ−１は、本発明の信号検出方法を実施する。

次に、図３は、本発明の第１実施形態による無線装置の構成を示すブロック図である。図３において、本第１実施形態の無線装置は、アンテナ１００、ＲＦ（Radio Frequency)回路１０１、受信回路１０２、アクセス制御部１０３、送信回路１０４及び既知信号テーブル記憶部１０５を備えている。ＲＦ回路１０１は、アンテナ１００により受信したＲＦ信号をＢＢ（Baseband）信号に変換し、受信回路１０２に出力する一方、送信回路１０４から入力されたＢＢ信号をＲＦ信号に変換し、アンテナ１００から送信する。受信回路１０２は、ＲＦ回路１０１から入力されるＢＢ信号を復調・復号し、アクセス制御部１０３に受信データを出力する。また、送信回路１０４は、アクセス制御部１０３から入力された送信データを、符号化・変調し、作成したＢＢ信号をＲＦ回路１０１に出力する。

アクセス制御部１０３は、受信回路１０２から入力された受信データ（例えば、ヘッダ情報や、他の無線システムの信号の有無などの判定結果）に基づいて、受信回路１０２及び送信回路１０４を制御する。受信回路１０２の制御は、例えば、信号検出のための判定閾値の再設定などがある。送信回路１０４の制御は、例えば、検出された他の無線システムと共用している周波数帯域の使用停止や、送信電力の抑圧などがある。また、アクセス制御部１０３は、既知信号テーブル記憶部１０５から他の無線システムの既知信号情報を取得し、該既知信号情報を受信回路１０２及び送信回路１０４に入力する。

次に、図４は、本第１実施形態による受信回路１０２の構成を示すブロック図である。図４において、受信回路１０２は、直交検波回路２０１、Ａ／Ｄ変換回路２０２、復調回路２０３、復号回路２０４、及び信号検出部３００−１を備えている。直交検波回路２０１は、ＲＦ回路１０１から入力されたＢＢ信号を直交検波し、Ａ／Ｄ変換回路２０２へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路２０２は、直交検波回路２０１から入力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換し、復調回路２０３へ出力する。復調回路２０３は、Ａ／Ｄ変換回路２０２から入力されたデジタル信号を復調し、得られた復調信号を復号回路２０４へ出力する。復号回路２０４は、復調回路２０３から入力された復調信号を復号し、得られた受信データをアクセス制御部１０３へ出力する。なお、復号回路２０４には、デインターリーブ処理と、誤り訂正復号化処理と、デスクランブル処理などが含まれている。

信号検出部３００−１は、受信信号から他の無線システムの信号を検出する。信号検出部３００−１は、受信信号記憶部３０１、受信信号変換回路３０２、及び判定回路３０３を備えている。受信信号記憶部３０１は、Ａ／Ｄ変換回路２０２から入力された受信信号を記憶する。受信信号変換回路３０２は、アクセス制御部１０３から入力された既知信号情報１０５−１に基づいて、受信信号記憶部３０１から取得した受信信号を変換し、その結果を判定回路３０３へ出力する。判定回路３０３は、受信信号変換回路３０２から入力された変換結果に基づいて、他の無線システムの信号の有無を判定し、判定結果をアクセス制御部１０３へ出力する。

次に、図５は、本第１実施形態による送信回路１０４の構成を示すブロック図である。図５において、送信回路１０４は、符号化回路５０１、変調回路５０２、Ｄ／Ａ変換回路５０３、及び直交変調回路５０４を備えている。符号化回路５０１は、アクセス制御部１０３から入力された送信データを符号化し、変調回路５０２へ出力する。なお、符号化回路５０１には、インターリーブ処理と、誤り訂正符号化処理と、スクランブル処理などが含まれている。変調回路５０２は、符号化回路５０１から入力された符号化データを変調し、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換回路５０３へ出力する。Ｄ／Ａ変換回路５０３は、変調回路５０２から入力されたデジタル変調信号をアナログ化し、直交変調回路５０４へ出力する。直交変調回路５０４は、Ｄ／Ａ変換回路５０３から入力されたアナログ信号を直交変調し、図１に示すＲＦ回路１０１へ出力する。

次に、上述した第１実施形態の動作について説明する。
ここで、図６は、本第１実施形態による信号検出方法を説明するためのフローチャートである。まず、受信信号が受信信号記憶部３０１に記憶された状態において、アクセス制御部１０３は、既知信号テーブル１０５から周波数を共用する他の無線システム（図１では、システムＢ）の既知信号情報１０５−１を取得し、受信信号変換回路３０２へ入力する（ステップＳａ１）。既知信号情報１０５−１とは、例えば、プリアンブル、或いはパイロットシンボル、或いはビーコンなどのフレームの一部または全ての固定パターンの情報である。次に、受信信号変換回路３０２は、入力された既知信号情報に基づいて、フーリエ変換回路や、平均化回路などを用いて受信信号を変換し、受信信号が受けている他の無線システムの既知信号部分による影響を強調する（ステップＳａ２）。

より詳細には、受信信号の変換処理では、既知信号情報の特徴に応じて、フーリエ変換や平均化を行う。例えば、次のような変換を行う。時間軸方向において、本第１実施形態のシステムが利用する信号にランダム性（平均が０などの一定値に収束する）があり、他の無線システムの既知信号にランダム性がない場合には、時系列の信号の信号成分や信号電力をある一定期間内で平均化する。または、フーリエ変換後に搬送波単位で一定期間内の平均化を行う。あるいは、周波数軸方向において、本第１実施形態のシステムが利用する信号にランダム性があり、他の無線システムの既知信号にランダム性がない場合には、時系列の信号をフーリエ変換により周波数信号に変換してから１シンボル、或いは数シンボルごとに信号成分や信号電力を平均化する。

そして、判定回路３０３は、上記変換結果から、他の無線システムの信号の有無を判定する（ステップＳａ３）。もし、周波数を共用している他の無線システムが、異なる複数の無線システムである場合、無線システム毎に、それぞれの既知信号情報を用いて、上述した動作を繰り返す。上述した変換処理によって得られた平均値の電力は、既知信号の干渉時にのみ大きくなるという性質を有する。したがって、上記変換結果である平均値の電力が所定の閾値以上となった場合、その変換に利用した既知信号が受信信号に重畳されていると判定する。このようにして本第１実施形態の無線装置は、他の無線システムからの信号の有無を検出する。

Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図７は、本第２実施形態による信号検出方法を実施する受信回路１０２の構成を示すブロック図である。本第２実施形態による受信回路１０２は、上述した第１実施形態に対して、信号検出回路３００−１に対応する、信号検出部３００−２の構成、及び既知信号レプリカ作成部４００を追加した点で異なる。なお、図４に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。

図７において、信号検出部３００−２は、直並列変換回路３１１、ＦＦＴ回路３１２、サブキャリア成分記憶部３１３、サブキャリア除算回路３１４、平均化回路３１５、閾値記憶部３１６及び判定回路３０３を備えている。直並列変換回路３１１は、Ａ／Ｄ変換回路２０２から入力された一連のデジタル化された受信信号を、次に行うフーリエ変換の所定のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）ポイント数に合わせて並列にＦＦＴ回路３１２へ出力する。ＦＦＴ回路３１２は、直並列変換回路３１１から並列に入力された受信信号を、ＦＦＴポイント数のフーリエ変換を行い、周波数成分に分解したサブキャリアの値をサブキャリア成分記憶部３１３へ出力する。

サブキャリア成分記憶部３１３は、ＦＦＴ３１２から入力されたサブキャリアの値を記憶する。サブキャリア除算回路３１４は、後述する既知信号レプリカ記憶部４０４から取得した既知信号のレプリカに基づいて、サブキャリア成分記憶部から取得した受信信号の周波数成分から対応する前記レプリカの周波数成分を各々除算し、除算後の各周波数成分の値を平均化回路３１５へ出力する。平均化回路３１５は、サブキャリア除算回路３１４から入力された除算後の各周波数成分の値の平均値を求め、該平均値の電力を計算し、判定回路３０３へ出力する。閾値記憶部３１６は、判定回路３０３で他の無線システムの信号の有無を判定する際の閾値を記憶し、また、この閾値は、アクセス制御部１０３から入力された値により再設定され記憶される。判定回路３０３は、平均化回路３１５から入力された前記平均値の電力と、閾値記憶部３１６から取得した閾値を比較し、他の無線システムの信号の有無を判定する。

次に、既知信号レプリカ作成部４００は、ＩＦＦＴ回路４０１、到来信号パターン作成部４０２、ＦＦＴ回路４０３、及び既知信号レプリカ記憶部４０４を備えている。ＩＦＦＴ回路４０１は、アクセス制御部１０３から入力された既知信号情報１０５−１から得られる既知信号を、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）回路４０１により、逆フーリエ変換し、到来信号パターン作成部４０２へ出力する。到来信号パターン作成部４０２は、ＩＦＦＴ回路４０１から入力された時間信号を用いて、あらゆる到来信号パターンを作成し、ＦＦＴ回路４０３へ出力する。ＦＦＴ回路４０３は、到来信号パターン作成部４０２から入力された既知信号のレプリカをフーリエ変換し、既知信号レプリカ記憶部４０４へ出力する。既知信号レプリカ記憶部４０４は、ＦＦＴ回路４０３から入力された既知信号のレプリカを記憶する。

なお、アクセス制御部１０３から入力される既知信号情報１０５−１が、既知信号の時間成分である場合、ＩＦＦＴ回路４０１はなくてもよい。また、到来信号パターン作成部４０２は、例えば、シフトレジスタで構成され、到来時間のずれを考慮して、到来時刻をずらした既知信号のレプリカを作成する。また、既知信号の時間信号の記憶部、シフトレジスタ及び乗算回路、及び加算回路で構成され、記憶部に格納した既知信号の時間信号を、シフトレジスタにて到来時刻をずらし、乗算回路にて減衰させ、加算回路にて重ね合わせることにより、伝搬路環境を模擬することで、到来する既知信号のレプリカを作成するようにしてもよい。

なお、図７において、既知信号情報１０５−１の出力信号を２系列としているのは、周波数成分の並列信号を出力することを示している。したがって、既知信号情報１０５−１の出力が時系列信号である場合には、既知信号情報１０５−１の出力信号は１系列となり、かつＩＦＦＴ回路４０１を省略することになる。

次に、上述した第２実施形態の動作について説明する。
ここで、図８は、本第２実施形態の信号検出方法を説明するためのフローチャートである。まず、アクセス制御部１０３は、既知信号テーブル１０５から既知信号情報を取得する（ステップＳｂ１）。次に、アクセス制御部１０３から既知信号レプリカ作成部４００に入力された該既知信号情報に基づいて、既知信号レプリカ作成部４００が、到来パターン毎に既知信号のレプリカを作成し、既知信号レプリカ記憶部４０４に記憶させる（ステップＳｂ２）。サブキャリア除算回路３１４は、該レプリカを用いてフーリエ変換後の受信信号の周波数成分から対応する該レプリカの周波数成分を除算する（ステップＳｂ３）。

次に、平均化回路３１５は、その除算後の受信信号の周波数成分の平均値、及び該平均値の電力を求める（ステップＳｂ４）。その後、判定回路３０３は、該平均値の電力と閾値とを比較し、他の無線システムの信号の有無を判定する（ステップＳｂ５）。平均値の電力が閾値より大である場合には、他の無線システムの信号が「有り」と判定し（ステップＳｂ６）、一方、平均値の電力が閾値以下である場合には、他の無線システムの信号が「無し」と判定する（ステップＳｂ７）。最後に、判定結果をアクセス制御部１０３へ出力し、当該処理を終了する。

次に、図９は、本第２実施形態による受信回路１０２の他の構成例を示すブロック図である。図示の受信回路１０２の伝送方式にはＯＦＤＭ方式を想定している。図９において、受信回路１０２は、直並列変換回路２１１、ＦＦＴ回路２１２、チャネル等化回路２１３、サブキャリア復調回路２１４、及び並直列変換回路２１５を備えている。直並列変換回路２１１は、Ａ／Ｄ変換回路２０２から入力された一連のデジタル化された受信信号を、次に行うフーリエ変換の所定のＦＦＴポイント数に合わせて並列にＦＦＴ回路２１２へ出力する。ＦＦＴ回路２１２は、直並列変換回路２１１から並列に入力された受信信号を、前記ＦＦＴポイント数のフーリエ変換を行い、周波数成分に分解したサブキャリアの値をチャネル等化回路２１３とサブキャリア成分記憶部３１３へ出力する。

チャネル等化回路２１３は、ＦＦＴ回路２１２から入力されたサブキャリア成分を、プリアンブルなどの既知信号を用いて推定した伝搬路の影響を補正し、サブキャリア復調回路２１４へ出力する。サブキャリア復調回路２１４は、チャネル等化回路２１３から入力された補正後の受信信号の周波数成分の復調を行い、並直列変換回路２１５へ出力する。並直列変換回路２１５は、サブキャリア復調回路２１４から並列に入力された復調された受信データを直列に並べ替え、復号回路２０５へ出力する。

図９に示すように、ＯＦＤＭ方式を採用することにより、復調回路の直並列変換回路２１１及びＦＦＴ回路２１２を、信号検出部３００−２−１と共用することが可能である。また、送信信号の周波数成分のそれぞれに対して信号を割り当てることができるため、他の無線システムの信号を検出するために行う平均化処理を少ないＯＦＤＭシンボル数で実現することが可能になる。また、本第２実施形態では、既知信号による周波数成分ごとの除算により他の無線システムの信号による干渉成分のランダム性をなくす効果もある。

なお、図９において、既知信号情報１０５−１の出力信号を２系列としているのは、周波数成分の並列信号を出力することを示している。したがって、既知信号情報１０５−１の出力が時系列信号である場合には、既知信号情報１０５−１の出力信号は１系列となり、かつＩＦＦＴ回路４０１を省略することになる。

Ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図１０は、本第３実施形態による無線装置の構成を示すブロック図である。なお、図３に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１０において、本第３実施形態による無線装置は、図３に示す構成に加え、既知信号テーブル１０５から取得した既知信号情報に基づいて、他の無線システムの利用周波数帯域を特定する周波数特定テーブル１０６を備えている。周波数特定テーブル１０６には、他の無線システムが使用する複数の既知信号と利用周波数帯域とが対応付けられて記憶されている。他の無線システムが同一の既知信号を複数の周波数帯域（チャネル）に対して利用する場合も、同様に、既知信号とすべての利用周波数帯域とが対応付けられて記憶される。

また、図１１は、本第３実施形態の送信回路１０４の構成を示すブロック図である。なお、図５に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１１において、送信回路１０４は、図５に示す第１実施形態の構成に加えて、直並列変換回路５１１、ＦＦＴ回路５１２、波形整形回路５１３、ＩＦＦＴ回路５１４、及び並直列変換回路５１５を備えている。直並列変換回路５１１は、変調回路５０２から入力されたデジタル変調信号をフーリエ変換に利用するＦＦＴポイント数に合わせて、ＦＦＴ回路５１２へ並列に出力する。ＦＦＴ回路５１２は、直並列変換回路５１１から並列に入力されるデジタル変調信号をフーリエ変換し、波形整形回路５１３へ出力する。

波形整形回路５１３は、ＦＦＴ回路５１２から入力された信号を、アクセス制御部１０３より入力された他の無線システムの利用周波数帯域に基づいて、周波数領域の波形を整形し、ＩＦＦＴ回路５１４へ出力する。ＩＦＦＴ回路５１４は、波形整形回路５１３から入力される信号を逆フーリエ変換し、並直列変換回路５１５へ出力する。並直列変換回路５１５は、ＩＦＦＴ回路５１４から入力される並列信号を直列に並べ替え、Ｄ／Ａ変換回路５０３へ出力する。

なお、利用される伝送方式がＯＦＤＭのように周波数領域において送信信号が生成され、逆フーリエ変換により時間信号に変換される方式の場合には、逆フーリエ変換を行うＩＦＦＴ回路の直前に波形整形回路５１３を挿入するだけでよい。

次に、本第３実施形態の動作について説明する。
ここで、図１２は、本第３実施形態において、送信時の波形整形を行うまでの動作を示すフローチャートである。まず、アクセス制御部１０３は、既知信号テーブル１０５から既知信号情報を取得する（ステップＳｃ１）。次に、その既知信号情報に基づいて、周波数特定テーブルを参照し、他の無線システムの利用周波数帯域を特定する（ステップＳｃ２）。

既知信号テーブル１０５には、本第３実施形態の無線装置が利用する周波数帯域を共用する他の無線システムの既知信号が全て記憶されている。既知信号情報の取得処理、及び利用周波数帯域の特定処理は、既知信号テーブルに記憶されている全ての既知信号に対してそれぞれ実行する。あるいは、キャリアセンスや、他の無線装置と通信などを行うことにより、周辺の通信環境の情報を取得し、周辺で利用されている他の無線システムを認識し、特定の既知信号を選択するようにしてもよい。なお、他の無線装置と同一無線システムを用いて通信を行い、通信環境の情報を取得するとき、通信環境情報を共有するための専用の周波数帯域を用いるようにしてもよい。

アクセス制御部１０３は、その他の無線システムの利用周波数帯域の情報を送信回路１０４の波形整形回路５１３に入力し、波形整形回路５１３は、他の無線システムの利用周波数帯域に基づいて、周波数領域に変換された送信信号の周波数成分の送信電力を調整し、動作を終了する（ステップＳｃ３）。その他の動作は、第１実施形態及び第２実施形態と同一であるため、説明を省略する。

ここで、図１３は、本第３実施形態において、第１実施形態におけるシステムＡ及びシステムＢの関係を用いて、システムＡの送信信号の波形整形の一例を示す概念図である。ＰＳ−Ａ、Ｂは、それぞれシステムＡ及びシステムＢの送信信号のパワースペクトラムを示している。本発明は、システムＢのＰＳ−Ｂの特徴を持つ既知信号情報を取得し、周波数特定テーブル記憶部１０６を参照し、システムＢの利用周波数帯域ＦＢ−Ｂを特定する。このＦＢ−Ｂの情報をＰＳ−Ａの特徴を持つシステムＡの送信信号とともに波形整形回路５１３に入力し、ＰＳ−Ａ’の特徴を持つ送信信号を生成する。この波形整形回路５１３により、特定の帯域の送信電力を減衰する処理を行うことで、ＰＳ−Ａ’は、ＰＳ−Ａの送信信号のパワースペクトルのうち、ＦＢ−Ｂの帯域のみ電力が減衰した波形となる。

上述したように、本第３実施形態によれば、他の無線システムへの与干渉を抑え、かつ、他の無線システムの信号の検出精度を向上する効果が得られる。

Ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本第４実施形態は、上述した第２実施形態の変形例である。
図１４は、本第４実施形態による受信回路１０２の構成を示すブロック図である。なお、図７に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１４において、本第４実施形態の受信回路１０２は、図７に示す構成に加えて、干渉除去回路３５１、サブキャリア乗算回路３５２、ＩＦＦＴ回路３５３、及び並直列変換回路３５４を備えている。干渉除去回路３５１は、信号検出部３００−４の内部にあるサブキャリア除算回路３１４から入力された除算後の受信信号の各周波数成分を記憶し、平均化回路３１５にて求められた平均値を、該除算後の受信信号の各周波数成分から減算し、サブキャリア乗算回路３５２へ出力する。

サブキャリア乗算回路３５２は、干渉除去回路３５１から入力された信号の周波数成分に、除算に利用した既知信号のレプリカの周波数成分を乗算し、ＩＦＦＴ回路３５３へ出力する。ＩＦＦＴ回路３５３は、サブキャリア乗算回路３５２から入力された信号を逆フーリエ変換し、並直列変換回路３５４へ出力する。並直列変換回路３５４は、ＩＦＦＴ回路３５３から並列に入力された信号を直列に並べ替える。スイッチ３５５は、復調回路２０３への入力を、Ａ／Ｄ変換回路２０２からの出力、あるいは並直列変換回路からの出力のいずれかを、判定回路３０３から出力された判定結果に基づいて、選択的に切り替える。なお、伝送方式がＯＦＤＭ方式の場合、ＩＦＦＴ回路３５３と並直列変換回路３５４とを省略することができる。

図９に示すように、本第２実施形態において採用したＯＦＤＭ方式では、直並列変換回路２１１及びＦＦＴ回路２１２を復調処理と検出処理との双方で共有することが可能であり、復調処理と信号検出処理との二手に分かれるのは、ＦＦＴ回路２１２により周波数成分に変換された後となる。したがって、第４実施形態において、ＯＦＤＭ方式を採用した場合でも、干渉除去した後に復調回路２０３に入力する信号は、周波数成分のままで良いため、ＩＦＦＴ回路３５３及び並直列変換回路３５４を省略することができる。但し、復調回路２０３に入力する信号が、時系列の信号である必要がある場合には、ＩＦＦＴ回路３５３及び並直列変換回路３５４を省略することはできない。

なお、図１４において、既知信号情報１０５−１の出力信号を２系列としているのは、周波数成分の並列信号を出力することを示している。したがって、既知信号情報１０５−１の出力が時系列信号である場合には、既知信号情報１０５−１の出力信号は１系列となり、かつＩＦＦＴ回路４０１を省略することになる。

次に、本第４実施形態の動作について説明する。
図１５は、第４実施形態による信号検出方法の動作を示すフローチャートである。なお、図１５において、ステップＳｄ１〜Ｓｄ７に示す、他の無線システムの信号の有無を判定する過程までは、図８に示す第２実施形態のステップＳｂ１〜Ｓｂ７と同じであるため、説明を省略し、該信号の有無の判定から説明する。

まず、ステップＳｄ６で、他の無線システムの信号を有りと判定した場合には、判定結果をアクセス制御部１０３へ出力し、その判定結果に基づいて、該信号を復調回路２０３に入力するためにスイッチ３５５を切り替え、他の無線システムの信号を含むシンボルに対して、除算後の受信信号の各周波数成分から平均値を減算する（ステップＳｄ８）。次に、減算後の受信信号の周波数成分に、除算に利用した既知信号のレプリカの周波数成分を乗算する（ステップＳｄ９）。最後に、該信号を復調回路２０３に入力し、復調した信号を復号回路２０４に入力し、復号した信号をアクセス制御部１０３へ出力して、動作を終了する。一方、ステップＳｄ７で、他の無線システムの信号を無しと判定した場合には、判定結果をアクセス制御部１０３へ出力して動作を終了する。

上述したように、本第４実施形態によれば、受信信号に重畳している他の無線システムの既知信号の影響を除去することができる。

Ｅ．効果
次に、本発明の効果について説明する。
ここで、本発明の第２実施形態の信号検出方法において、図１に示すシステムのシミュレーションモデルで、図１６に示すシミュレーション条件とした場合の他の無線システム（以下、システムＢ）の信号の到来時に正しく検出できなかった確率Ｐ_ＭＤ（Probability of Miss Detection）と非到来時に誤って検出した確率Ｐ_ＦＡ（Probability of False Alarm）とを評価した評価結果について説明する。

伝送方式には、ＯＦＤＭを用い、上述した信号検出方法を実施する無線装置を備えている無線システム（以下、システムＡ）を広帯域システム、システムＢを狭帯域システムとし、図２に示すように、周波数を共用しているものとする。また、システムＡの信号受信電力とシステムＢの信号受信電力との比（ＳＰＲ）を３ｄＢに設定した。そして、図１に従来技術による、受信回路の電力のピーク値を検出に用いるＥｎｅｒｇｙ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ方法と、本発明の信号検出方法とを比較した。

図１７は、搬送波電力対雑音電力密度比（ＣＮＲ）が３０ｄＢ時のＰ_ＭＤとＰ_ＦＡの関係を示す図である。例えば、Ｐ_ＭＤ＝１０％において、本発明の第２実施形態による信号検出方法は、従来技術に比べ、Ｐ_ＦＡを約５分の１に低減することができる効果が得られる。また、図１８は、本発明と従来技術との比較におけるＰ_ＭＤ＝１０％時のＣＮＲとＰ_ＦＡの関係を示す図である。本発明の第２実施形態による信号検出方法は、ＣＮＲによらずＰ_ＦＡを低減することができるという効果がある。

次に、図１９及び図２０は、上述したシミュレーション環境の下で、本発明の第３実施形態の送信信号の波形整形を用いた信号検出方法の評価結果を示す図である。ここでは、共用する周波数帯域のシステムＡの信号の周波数成分の送信電力を３ｄＢ低くするように波形整形を行った。図１９に示されるように、ＣＮＲ＝３０ｄＢ時のＰ_ＭＤ＝１０％におけるＰ_ＦＡは、送信信号の波形整形を用いることにより、さらに約６分の１に低減することが分かる。また、図２０に示すＰ_ＭＤ＝１０％時のＣＮＲとＰ_ＦＡの関係においても、ＣＮＲによらずＰ_ＦＡを低減することができ、他の無線システムの信号の検出精度を向上させることができるという効果が得られる。

次に、図２１は、上述したシミュレーション環境の下で、本発明の第４実施形態の信号検出方法の評価結果を示す図である。図２１では、システムＡ、Ｂともに５ＯＦＤＭシンボル（うち、先頭の２シンボルは既知のプリアンブル信号）で１パケットの伝送を複数回行い、システムＡの受信パケットの５シンボルのうち、後ろの２シンボルが、システムＢの信号から干渉を受けた場合のパケット誤り率（ＰＥＲ）特性を示している。但し、送信データは、平均値が０のランダムなデータを使用し、既知のプリアンブル信号を用いたチャネル等化を利用しているが、インターリーブ／デインターリーブ処理、誤り訂正符号／復号処理、及びスクランブル／デスクランブル処理は利用していない。ＣＮＲ＝３０ｄＢ時のＰＥＲは、受信信号から他の無線システムの影響を除去できることにより、本方法を用いなかった場合に比べて約４０％改善するという効果が得られる。

本発明の第１実施形態による信号検出方法を説明するための概念図である。 システムＡおよびシステムＢがそれぞれ利用可能な周波数帯域ＦＢ−ＡおよびＦＢ−Ｂの関係を示す概念図である。 本発明の第１実施形態による無線装置の構成を示すブロック図である。 本第１実施形態による受信回路１０２の構成を示すブロック図である。 本第１実施形態による送信回路１０４の構成を示すブロック図である。 本第１実施形態による信号検出方法を説明するためのフローチャートである。 本第２実施形態による信号検出方法を実施する受信回路１０２の構成を示すブロック図である。 本第２実施形態の信号検出方法を説明するためのフローチャートである。 本第２実施形態による受信回路１０２の他の構成例を示すブロック図である。 本第３実施形態による無線装置の構成を示すブロック図である。 本第３実施形態の送信回路１０４の構成を示すブロック図である。 本第３実施形態において、送信時の波形整形を行うまでの動作を示すフローチャートである。 本第３実施形態において、第１実施形態におけるシステムＡ及びシステムＢの関係を用いて、システムＡの送信信号の波形整形の一例を示す概念図である。 本第４実施形態による受信回路１０２の構成を示すブロック図である。 本第４実施形態による信号検出方法の動作を示すフローチャートである。 本発明の効果を説明するために用いたシミュレーション条件を示すフローチャートである。 搬送波電力対雑音電力密度比（ＣＮＲ）が３０ｄＢ時のＰ_ＭＤとＰ_ＦＡの関係を示す図である。 本発明と従来技術との比較におけるＰ_ＭＤ＝１０％時のＣＮＲとＰ_ＦＡの関係を示す図である。 本発明の第３実施形態の送信信号波形整形方法を用いた信号検出方法の評価結果を示す図である。 本発明の第３実施形態の送信信号波形整形方法を用いた信号検出方法の評価結果を示す図である。 本発明の第４実施形態の受信信号復調方法を用いた信号検出方法の評価結果を示す図である。 従来技術による、受信電力の大きさに基づいて他の無線システムの信号を検出する受信回路の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００ アンテナ
１０１ ＲＦ回路
１０２ 受信回路
１０３ アクセス制御部
１０４ 送信回路
１０５ 既知信号テーブル記憶部
１０５−１ 既知信号情報
１０６ 周波数特定テーブル記憶部
１０６−１ 利用周波数帯域情報
２０１ 直交検波回路
２０２ Ａ／Ｄ変換回路
２０３ 復調回路
２０４ 復号回路
２１１ 直並列変換回路
２１２ ＦＦＴ回路
２１３ チャネル等化回路
２１４ サブキャリア復調回路
２１５ 並直列変換回路
３００−１ 信号検出部
３００−２ 信号検出部
３００−２−１ 信号検出部
３００−４ 信号検出部
３０１ 受信信号記憶部
３０２ 受信信号変換回路
３０３ 判定回路
３１１ 直並列変換回路
３１２ ＦＦＴ回路
３１３ サブキャリア成分記憶部
３１４ サブキャリア除算回路
３１５ 平均化回路
３１６ 閾値記憶部
３５１ 干渉除去回路
３５２ サブキャリア乗算回路
３５３ ＩＦＦＴ回路
３５４ 並直列変換回路
４００ 既知信号レプリカ作成部
４０１ ＩＦＦＴ回路
４０２ 到来信号パターン作成部
４０３ ＦＦＴ回路
４０４ 既知信号レプリカ記憶部
５０１ 符号化回路
５０２ 変調回路
５０３ Ｄ／Ａ変換回路
５０４ 直交変調回路
５１１ 直並列変換回路
５１２ ＦＦＴ回路
５１３ 波形整形回路
５１４ ＩＦＦＴ回路
５１５ 並直列変換回路

Claims (8)

1. 複数の異なる無線システムが周波数を共用する環境下で通信を行ういずれかの無線システムに属する無線装置であって、
   無線信号の送受信を行う無線通信手段と、
   他の無線システムの既知信号を保持する既知信号テーブルと、
   受信信号を蓄積する受信信号蓄積手段と、
   前記既知信号テーブルに保持されている既知信号に基づいて、前記受信信号蓄積手段に蓄積されている受信信号を変換する受信信号変換手段と、
   前記受信信号変換手段による変換結果に基づいて、受信信号に含まれる前記他の無線システムの信号を検出する信号検出手段と
   を具備することを特徴とする無線装置。
2. 前記受信信号変換手段は、
   前記既知信号に基づいて、複数の到来パターンに応じた既知信号のレプリカを作成するレプリカ作成手段と、
   前記受信信号の周波数成分から該受信信号の周波数成分と同じ周波数に割り当てられている該レプリカの周波数成分を除算する受信信号除算手段と、
   該除算後の受信信号の周波数成分の平均値を算出する平均値算出手段と、
   前記平均値算出手段が算出する前記平均値の電力を求める電力算出手段と
   を備え、
   前記信号検出手段は、
   前記電力算出手段により求められた電力に基づいて、前記他の無線システムの信号を検出することを特徴とする請求項１記載の無線装置。
3. 前記他の無線システムの既知信号と利用周波数帯域とを対応付けて保持する周波数特定テーブルと、
   前記周波数特定テーブルを参照し、前記既知信号テーブルに保持されている既知信号に基づいて、前記他の無線システムの利用周波数帯域を特定する周波数帯域特定手段と、
   前記周波数帯域特定手段により特定された前記他の無線システムの利用周波数帯域に基づいて、送信信号の周波数成分の全て、あるいは一部、あるいは前記利用周波数帯域の部分の送信電力を抑圧する波形整形を行う送信波形整形手段と
   を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の無線装置。
4. 前記他の無線システムの無線装置からの到来信号を検出した際に、前記除算後の受信信号の各周波数成分から、前記平均値算出手段が算出した前記平均値を減算する周波数成分減算手段と、
   前記減算後の受信信号の周波数成分に該受信信号の周波数成分と同じ周波数に割り当てられている前記既知信号のレプリカの周波数成分を乗算する受信信号乗算手段と
   を更に具備することを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
5. 複数の異なる無線システムが周波数を共用する環境下で、他の無線システムの信号を検出する信号検出方法であって、
   受信信号を蓄積するステップと、
   予め記憶された前記他の無線システムの既知信号を読み出すステップと、
   前記既知信号に基づいて、前記蓄積された受信信号を変換するステップと、
   前記変換結果に基づいて、受信信号に含まれる他の無線システムの信号の有無について判定するステップと
   を含むことを特徴とする信号検出方法。
6. 前記既知信号に基づいて、複数の到来パターンに応じた既知信号のレプリカを作成するステップと、
   前記受信信号の周波数成分から該受信信号の周波数成分と同じ周波数に割り当てられている該レプリカの周波数成分を除算するステップと、
   該除算後の受信信号の周波数成分の平均値を算出するステップと、
   算出された前記平均値の電力を求めるステップと
   を更に含み、
   前記電力に基づいて、前記他の無線システムの信号を検出することを特徴とする請求項５記載の信号検出方法。
7. 前記他の無線システムの既知信号と利用周波数帯域とを対応付けて保持するステップと、
   前記他の無線システムの既知信号に基づいて、前記他の無線システムの利用周波数帯域を特定するステップと、
   前記特定された他の無線システムの利用周波数帯域に基づいて、送信信号の周波数成分の全て、あるいは一部、あるいは前記利用周波数帯域の部分の送信電力を抑圧する波形整形を行うステップと
   を含むことを特徴とする請求項５または６に記載の信号検出方法。
8. 前記他の無線システムの無線装置からの到来信号を検出した際に、前記除算後の受信信号の各周波数成分から前記平均値を算出するステップで算出された前記平均値を減算するステップと、
   該減算後の受信信号の周波数成分に前記既知信号のレプリカの周波数成分を乗算するステップと、
   該乗算後の受信信号の復調および復号を行うステップと
   を含むことを特徴とする請求項６に記載の信号検出方法。

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