JP2010109532A - 基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＯＦＤＭＡによる無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供すること。
【解決手段】次世代ＰＨＳ方式と、次世代ＰＨＳ方式の周波数帯域内でなされる既存ＰＨＳ方式と、が行われる無線通信システムの基地局装置において、次世代ＰＨＳ方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号のサイドローブを制御するＥＣＰ処理部３６と、既存ＰＨＳ方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンス部１８と、キャリアセンス部１８で特定されたキャリアの周波数からサンプルの数を決定するサンプル数決定部１９とを備え、ＥＣＰ処理部３６は、サンプル数決定部１９で決定されたサンプル数に従ってサンプルに対して窓関数を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式により通信を行う基地局装置に関する。

ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）では、通信速度が高速になる次世代ＰＨＳの商用化が近々なされるが、次世代ＰＨＳの基地局は、全国で一斉に設置される訳ではなく、主に都心部を中心に増設が展開されることになるため、既存ＰＨＳが急速に無くなるわけではなく、既存ＰＨＳは、当面は次世代ＰＨＳと共存していく形で運用されることになる。

次世代ＰＨＳは、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式により通信を行う。ＯＦＤＭＡ方式では、所定周波数を中心にもったサブキャリアと呼ぶ搬送波を複数用いてそれぞれの隣り合う周波数のサブキャリアが互いに直交させて搬送される。ＯＦＤＭＡ方式で問題となるのは、ある所定周波数のサブキャリアを使っていなくても隣のサブキャリアの余波が影響してしまうことがある。こうした余波を「サイドローブ」と呼んでいる。

サイドローブを低減する技術としては、窓関数を用いるＥＣＰ（Extended Cyclic Prefix）処理がある。ＯＦＤＭＡでは、シンボル間で不連続となる部分の影響によって帯域内のサイドローブが大きくなるため、上述したシンボル間で不連続となる部分に窓関数をかけ、滑らかに変化させることによって、帯域内のサイドローブを低減する（例えば、特許文献１参照）。だが、窓関数で処理対象とする信号のサンプルを多くとるほど、サイドローブを低減できるが、データレートの低下やＳＮＲ(Signal to Noise Ratio)の劣化も大きくなるため、サンプル数を適正に調整することが好ましい。
特開２００８−１３６０５５号公報

しかしながら、都市部などの通信エリアで既存ＰＨＳと次世代ＰＨＳとが共存しており、そのエリア内で通信中の既存ＰＨＳ端末の数が許容可能範囲に対し余裕のない場合において、そのエリア内でこれから通信しようとしている既存ＰＨＳ端末が発呼したとき、次世代ＰＨＳの基地局が次世代ＰＨＳで通信中の信号のサイドローブが適切に処理なされていないと、次世代ＰＨＳで使用する帯域に空きがあるにも関わらず、次世代ＰＨＳで使用する帯域に発呼用のキャリアを割り当てることができないため、効率的に周波数帯域を使用することができていない。以下に詳細に説明する。

図８は、既存ＰＨＳの帯域と次世代ＰＨＳの帯域のキャリア（サブキャリア）の割り当て状況を示す図である。既存ＰＨＳと次世代ＰＨＳとが共存しているエリア内で通信中の既存ＰＨＳ端末のキャリアの割り当てがこれ以上許容できない場合において、そのエリア内でこれから通信しようとしている既存ＰＨＳ端末が発呼されたとき、次世代ＰＨＳの基地局がＯＦＤＭ用の周波数帯域内の信号のサイドローブ（斜線で囲っている部分）を充分に低減していないと、図８のようにサイドローブが大きいため、次世代ＰＨＳで使用する帯域に空きがあるにも関わらず、発呼用のキャリアが割り当てられない。

そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信と、その無線通信の帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが同じ周波数帯域で行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供することを目的とする。

本発明の基地局装置は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第１無線通信方式と前記第１無線通信方式の同じ周波数帯域内でなされる前記第１無線通信方式と異なる第２無線通信とが行われる無線通信システムの基地局装置において、前記第１無線通信方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号のサイドローブを制御するサイドローブ制御部と、前記第２無線通信の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンス部と、前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数から前記サンプルの数を決定するサンプル数決定部とを備え、前記サイドローブ制御部は、前記サンプル数決定部で決定されたサンプル数に従って前記サンプルに対して前記窓関数を用いる構成を備えている。

この構成により、第２無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕が無い場合、窓関数で用いるサンプル数を増加させてサイドローブを制御することで、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による周波数を使用して周波数帯域を効率的に使用するようにし、第２無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕がある場合、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御することで、通信品質をできるだけ良好にすることができる。

また、本発明の基地局装置は、前記サンプル数決定部が前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数の数が多くなるに連れて前記サンプルの数が少なくなるように前記サンプルの数を決定する構成を備えている。

この構成により、使用中のキャリアの周波数の数が多くなるに連れてサンプルの数が少なくなるようにサンプルの数を決定するため、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御する際の通信品質をできるだけ良好にすることができる。

また、本発明の基地局装置は、前記第１無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴うＰＨＳの通信方式であり、前記第２無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴わないＰＨＳの通信方式である構成を備えている。

本発明の基地局装置は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第１無線通信方式と前記第１無線通信方式の周波数帯域内でなされる前記第１無線通信方式と異なる第２無線通信方式とが行われる無線通信システムを構成する基地局装置を制御する基地局制御方法において、前記基地局装置が、前記第２無線通信方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンスステップと、前記キャリアセンスステップで特定された前記使用中のキャリアの周波数から、前記第１無線通信方式による送信データから取り出したサンプルの数を決定するサンプル数決定ステップと、前記サンプル数決定ステップで決定されたサンプル数に従って、前記サンプルに対して前記窓関数を用いて前記第１無線通信方式の無線通信信号のサイドローブを制御するステップとを備えている。

この方法により、第２無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕が無い場合、窓関数で用いるサンプル数を増加させてサイドローブを制御することで、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による周波数を使用して周波数帯域を効率的に使用するようにし、第２無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕がある場合、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御することで、通信品質をできるだけ良好にすることができる。

本発明は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成図を示したものである。図１に示した無線通信システムは、次世代ＰＨＳ（第１無線通信方式）と既存ＰＨＳ（第２無線通信方式）とが共存しているエリア内に、既存ＰＨＳ基地局装置９および次世代ＰＨＳ基地局装置１０が存在している。

図１に示した無線通信システムは、既存ＰＨＳ基地局装置９および次世代ＰＨＳ基地局装置１０を有し、次世代ＰＨＳ基地局装置１０と通信する次世代ＰＨＳ端末２０および既存ＰＨＳ基地局装置９と通信する既存ＰＨＳ端末２１を有している。次世代ＰＨＳ基地局装置１０および次世代ＰＨＳ端末２０は、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡで通信する。

図２は、本発明の実施の形態に係る次世代ＰＨＳ基地局装置のブロック図を示したものである。図２に示すように、次世代ＰＨＳ基地局装置１０は、無線通信部１１、制御部１２、およびネットワークインタフェース１３を有している。

無線通信部１１は、次世代ＰＨＳ端末２０と通信するためのアンテナから無線信号を送受信するものであって、信号の変調や復調などの処理を行う。また、無線通信部１１は、符号化変調部１４、送信部１５、受信部１６、および復号復調部１７を有している。

図３は、本発明の実施の形態に係る符号化変調部のブロック図である。

符号化変調部１４は、誤り訂正符号化部３０、インタリーバ３１、シリアルパラレル変換部３２、デジタル変調部３３、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部３４、ＧＩ(Guard Interval)付加部３５、およびＥＣＰ(Extended Cyclic Prefix)処理部３６（サイドローブ制御部）を備えている。なお、詳細については、特開２００８−１３６０５５号公報を参照されたい。

誤り訂正符号化部３０は、例えばＦＥＣ（Forward Error Correction）エンコーダであり、制御部１２に指示された符号化レートに基づいて、制御部１２から入力される制御信号またはデータ信号のビット列に冗長情報である誤り訂正符号を付加し、インタリーバ３１に出力する。インタリーバ３１は、誤り訂正符号化部３０によって誤り訂正符号が付加されたビット列にインタリーブ処理を施す。シリアルパラレル変換部３２は、インタリーブ処理後のビット列を、制御部１２に指示されたサブチャネルに含まれるサブキャリア毎にビット単位で分割して各デジタル変調部３３に出力する。

デジタル変調部３３は、サブキャリアと同数設けられており、サブキャリア毎に分割されたビットデータを、当該ビットデータに対応するサブキャリアを用いてデジタル変調し、変調信号をＩＦＦＴ部３４に出力する。なお、各デジタル変調部３３は、制御部１２に指示された変調方式、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等を用いてデジタル変調を行う。ＩＦＦＴ部３４は、各デジタル変調部３３から入力される変調信号を逆フーリエ変換して直交多重化することによりＯＦＤＭ信号を生成し、当該ＯＦＤＭ信号をＧＩ付加部３５に出力する。ＧＩ付加部３５は、ＩＦＦＴ部３４から入力されるＯＦＤＭ信号にガードインターバル（ＧＩ）を付加してＥＣＰ処理部３６に出力する。

ＥＣＰ処理部３６は、窓関数処理部３６ａ及びシンボル配置部３６ｂから構成され、制御部１２から入力されるＥＣＰ処理開始要求によってＥＣＰ処理を開始する一方、ＥＣＰ処理開始要求が入力されない場合、ＧＩ付加後のＯＦＤＭ信号を無処理で送信部１５に出力する。

窓関数処理部３６ａは、制御部１２から入力されるＧＩ削減可能領域に基づき、ＧＩ付加後のＯＦＤＭ信号に含まれるシンボル毎に、ＧＩ削減可能領域に所定の窓関数をかけると共に、ＧＩ直後のデータ部の先頭部分から抽出した窓関数対象データに所定の窓関数をかけて得られる拡張データをデータ部の最後尾に付加する。

また、窓関数処理部３６ａは、制御部１２から通知されるサンプル数で、処理対象のＯＦＤＭ信号の窓関数処理を行うようになっている。

シンボル配置部３６ｂは、窓関数処理部３６ａによって処理されたシンボル同士を、シンボルの先頭が、隣接するシンボルのデータ部に重ならないように直列配置して送信部１５に出力する。送信部１５は、シンボル配置部３６ｂから入力されるＯＦＤＭ信号をＲＦ周波数帯に周波数変換し、送信信号として次世代ＰＨＳ端末２０に送信する。

一方、受信部１６は、次世代ＰＨＳ端末２０から送信された信号をアンテナを介して受信する。復号復調部１７は、受信部１６で受信された受信信号をＩＦ周波数帯に周波数変換して受信ＯＦＤＭ信号を抽出し、当該受信ＯＦＤＭ信号から窓関数をかけた部分及びＧＩを除去し、ＦＦＴ処理、デジタル復調、パラレル−シリアル変換処理、デインタリーバ処理及び誤り訂正復号処理を行うことでビット列を再構築し、制御部１２に出力する。

制御部１２は、例えば、プログラムを実行するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどによって構成され、キャリアセンス部１８およびサンプル数決定部１９などによって構成される。

キャリアセンス部１４は、無線通信部１１を介して、既存ＰＨＳの帯域の周波数利用状況、および、その帯域のノイズレベルを測定するようになっている。

サンプル数決定部１９は、キャリアセンス部１４の実行結果から得られた、既存ＰＨＳの帯域において使用できるキャリア（以下、使用可能キャリアという）の情報に基づいて、窓関数処理部３６ａで処理されるＯＦＤＭ信号から取り出されるサンプルの数を決定し、決定したサンプル数を窓関数処理部３６ａに通知するようになっている。例えば、サンプル数決定部１９は、使用可能キャリアの数（以下、使用可能キャリア数という）とサンプル数とが対応した対応データを持っており、この対応データからサンプル数を求める。

対応データは、例えば、図４に示すように、使用可能キャリア数が多いほどサンプル数が小さくなり、使用可能キャリア数が少ないほどサンプル数が大きくなるようなデータである。なお、サンプル数決定部１９が窓関数で処理対象とするサンプル数を多くとると、サイドローブが低減されるがデータレートの低下やＳＮＲの劣化も大きくなり、サンプル数を少なくとるとサイドローブが低減されなくなる。このため、使用可能キャリア数が多いほどサイドローブを許容するが、使用可能キャリア数が少ないほどサイドローブを低減してキャリアを割り当てようとすることになる。

ネットワークインタフェース１３は、インターネットや電話網との通信を行うものである。ネットワークインタフェース１３から送受されるデータは、無線通信部１１を介して次世代ＰＨＳ端末２０に送受信される。

以上のように構成された次世代ＰＨＳ基地局装置１０の動作について図面を用いて説明する。図５は、次世代ＰＨＳ基地局装置１０の処理を示すフローチャートである。

まず、キャリアセンス部１８でキャリアセンスが実行され、既存ＰＨＳの帯域の周波数割り当て状況が検出される（Ｓ１）。次に、サンプル数決定部１９は、キャリアセンスの結果から使用可能キャリア数を求め、図４の対応データから窓関数処理部３６ａで処理されるＯＦＤＭ信号のサンプル数を決定する（Ｓ２）。決定したサンプル数は、窓関数処理部３６ａに通知され設定される（Ｓ３）。なお、ステップＳ１〜Ｓ３の本フローチャートの処理は、一定の周期で実行される。

例えば、図６に示すように、使用のキャリア数が１つしかない（使用可能キャリア数が多い）場合など、既存ＰＨＳ端末２１のキャリアの帯域が十分に割り当て可能であるため、ＯＦＤＭ用の周波数帯域内にサイドローブが多分にある。また、図７に示すように、既存ＰＨＳ端末２１のキャリアが多数割り当てられている場合など、既存ＰＨＳ端末２１のキャリアの帯域が割り当て不可能であって、ＯＦＤＭで使用する周波数帯域に既存ＰＨＳ端末２１のキャリアを割り当てようとするため、次世代ＰＨＳ基地局装置１０は、ＯＦＤＭ用の周波数帯域内のサイドローブを十分に低減することになる。

以上説明したように、本実施例の次世代ＰＨＳ基地局装置１０は、既存ＰＨＳ端末２１のキャリアの帯域に空きの余裕が無い場合、窓関数で用いるサンプル数を増加させてサイドローブを制御することで、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡによる周波数を使用して周波数帯域を効率的に使用するようにし、既存ＰＨＳ端末２１のキャリアの帯域に空きの余裕がある場合、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御することで、通信品質をできるだけ良好にすることができる。

なお、次世代ＰＨＳ基地局装置１０は、次世代ＰＨＳ端末２０と通信すると説明したが、次世代ＰＨＳ基地局装置１０は、次世代ＰＨＳ端末２０および既存ＰＨＳ端末２１の双方と通信するようにしてもよい。勿論、本発明の基地局装置は、次世代ＰＨＳ端末２０に限定されず、ＯＤＦＭやＯＦＤＭＡによる通信方式の基地局であればよい。

本発明は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる効果を有し、次世代ＰＨＳや様々な通信方式を用いる基地局装置に幅広く有用である。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成図である。 本発明の実施の形態に係る次世代ＰＨＳ基地局装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る符号化変調部のブロック図である。 使用可能キャリア数とサンプル数と対応関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る次世代ＰＨＳ基地局装置１０の処理を示すフローチャートである。 使用中のキャリア数が殆ど無い場合の既存ＰＨＳの帯域とＯＦＤＭ用の帯域とのキャリア（サブキャリア）の割り当て状況を示す図である。 キャリアが多数割り当てられている場合の既存ＰＨＳの帯域とＯＦＤＭ用の帯域とのキャリア（サブキャリア）の割り当て状況を示す図である。 既存ＰＨＳの帯域と次世代ＰＨＳの帯域のキャリア（サブキャリア）の割り当て状況を示す図である。

符号の説明

９ 既存ＰＨＳ基地局装置
１０ 次世代ＰＨＳ基地局装置
１１ 無線通信部
１２ 制御部
１３ ネットワークインタフェース
１４ キャリアセンス部
１４ 符号化変調部
１５ 送信部
１６ 受信部
１７ 復号復調部
１８ キャリアセンス部
１９ サンプル数決定部
２０ 次世代ＰＨＳ端末
２１ 既存ＰＨＳ端末
３０ 誤り訂正符号化部
３１ インタリーバ
３２ シリアルパラレル変換部
３３ デジタル変調部
３４ ＩＦＦＴ部
３５ ＧＩ付加部
３６ ＥＣＰ処理部
３６ａ 窓関数処理部
３６ｂ シンボル配置部

Claims (4)

1. 直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第１無線通信方式と前記第１無線通信方式の周波数帯域内でなされる前記第１無線通信方式と異なる第２無線通信方式とが行われる無線通信システムの基地局装置において、
   前記第１無線通信方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号のサイドローブを制御するサイドローブ制御部と、
   前記第２無線通信方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンス部と、
   前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数から前記サンプルの数を決定するサンプル数決定部とを備え、
   前記サイドローブ制御部は、前記サンプル数決定部で決定されたサンプル数に従って前記サンプルに対して前記窓関数を用いることを特徴とする基地局装置。
2. 前記サンプル数決定部は、前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数の数が多くなるに連れて前記サンプルの数が少なくなるように前記サンプルの数を決定することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
3. 前記第１無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴うＰＨＳの通信方式であり、前記第２無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴わないＰＨＳの通信方式であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基地局装置。
4. 直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第１無線通信方式と前記第１無線通信方式の周波数帯域内でなされる前記第１無線通信方式と異なる第２無線通信方式とが行われる無線通信システムを構成する基地局装置を制御する基地局制御方法において、
   前記基地局装置が、前記第２無線通信方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンスステップと、
   前記キャリアセンスステップで特定された前記使用中のキャリアの周波数から、前記第１無線通信方式による送信データから取り出したサンプルの数を決定するサンプル数決定ステップと、
   前記サンプル数決定ステップで決定されたサンプル数に従って、前記サンプルに対して前記窓関数を用いて前記第１無線通信方式の無線通信信号のサイドローブを制御するステップとを備えたことを特徴とする基地局制御方法。