JP2011146793A - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＳＳ受信局にヌルを形成する複数の基地局から送信された各信号がＦＳＳ受信局において電力差を有する場合でも、複数の基地局それぞれの送信電力を維持しながら、ヌル制御を継続する無線通信システム及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】ＳＴ４０４では、センサ局２００が、ＦＳＳ受信局に対して干渉抑圧を行う複数の基地局１〜３のうち、ＦＳＳ受信局に干渉を与える基地局が１つでも存在し、かつ、その基地局が他の基地局に比べて小さい干渉を与えると判定した場合、ＳＴ４０６において、その基地局に中継情報を送信する。ＳＴ４０７では、中継情報を受信した基地局のセル内に存在し、ＦＳＳ受信局との距離が近い待ち受け中の端末を中継局とする。ＳＴ４１７では、中継局はその基地局に代わり、他の基地局と連携してＦＳＳ受信局に対する干渉を抑圧する。
【選択図】図６

Description

本発明は、干渉抑圧を行う無線通信システム及び無線通信方法に関する。

２００７年末に開催された世界無線通信会議（WRC-07）にて、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの移動通信サービス用に新たな周波数帯の割り当てが行われた。これにより、世界１００カ国以上の国々が３．４〜３．６ＧＨｚ帯をＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄのサービスに使用することを表明し、この周波数帯は事実上の移動通信用国際周波数となった。

この帯域は、Ｃ−ｂａｎｄと呼ばれ、既存の固定衛星通信（FSS: Fixed Satellite Service）において活用されており、主に降雨減衰の激しい赤道直下の国々や広大な国土を有する国々では、テレビ放送や災害時の緊急回線として使用されている。このような国々では、ＦＳＳは重要な通信手段となっているため、ＩＭＴ−ＡｄｖａｎｃｅｄではＦＳＳと同一周波数を共用するにあたり、ＦＳＳへ干渉を与えないようにする必要がある。

一般的に、ＦＳＳ受信局は、ＦＳＳ衛星局からの信号を受信するために、その指向性は上方を向いている。そのため、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ移動局からＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ基地局（以下、単に「基地局」という）へ電波を送信する上り回線（Uplink: UL）では、下り回線（Downlink: DL）と比べてＦＳＳへの干渉が小さい。

従来、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄの下り回線によるＦＳＳへの干渉を抑圧する方法として、例えば、非特許文献１に開示の技術を適用する方法が考えられる。非特許文献１には、図１に示すように、ＲＯＦ（Radio Over Fiber）経由で予め重み付けされた信号を複数の基地局から同時に送信することにより、複数の無線局（図中ＭＴ１〜ＭＴ４）への同一周波数送信を実現し、所望の無線局（ＭＴ１）以外の無線局への干渉を抑圧し、所望の無線局のＣ／Ｉを最大化することができる。

具体的には、所望の無線局以外の無線局をＦＳＳ受信局とすれば、ＦＳＳ受信局が基地局からの伝搬路特性を推定し、推定した伝搬路特性に基づいて、ＦＳＳ受信局の位置におけるＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ信号をゼロとする（またはゼロに近づける）ようにＦＳＳ受信局がヌルウェイトを算出し、算出したヌルウェイトを複数の基地局に送信する。複数の基地局は、ＦＳＳ受信局から送信されたヌルウェイトを用いて、送信信号を同時に送信することにより、ＦＳＳ受信局への干渉を抑圧することができる。

なお、この方法では、基地局からＦＳＳ受信局までの伝搬路特性を推定するため、基地局からパイロット信号などの既知信号を送信し、ＦＳＳ受信局がこれを受信する必要がある。

電子情報通信学会、無線通信システム信学技報、RCS2002, Vol.102, No.86, p.7-12, May.2002.「プレ重み付け複局同時送信による遍在アンテナシステムのダウンリンクにおける同一周波数空間多重の提案」

しかしながら、ＩＭＴ−ＡｄｖａｎｃｅｄシステムとＦＳＳシステムに上述した非特許文献１に開示の技術を適用した場合、図２に示すように、ヌルウェイトを用いて送信する複数の基地局１〜３にＦＳＳ受信局からの距離が遠い基地局１が含まれ、基地局１が最大送信電力で送信しても、ＦＳＳ受信局において推定した各チャネル推定値（伝搬路特性）の電力に差が生じると、ヌル制御では、ＦＳＳ受信局で受信した各基地局からの信号が同程度の電力になるように、ヌルウェイトが算出される。このため、基地局１からの信号の電力に合わせて基地局２，３の送信電力が小さくなる。この結果、基地局２，３のサービスエリアが小さくなるという問題がある。

本発明の目的は、ＦＳＳ受信局にヌルを形成する複数の基地局から送信された各信号がＦＳＳ受信局において電力差を有する場合でも、複数の基地局それぞれの送信電力を維持しながら、ヌル制御を継続する無線通信システム及び無線通信方法を提供することである。

本発明の無線通信システムは、複数の無線通信基地局装置が連携して、他の無線通信システムの受信局に対して干渉を抑圧する無線通信システムであって、前記複数の無線通信基地局装置及び前記受信局のチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出手段と、算出された前記チャネル推定値に基づいて、前記受信局に干渉を与える無線通信基地局装置が１つでも存在し、かつ、他の無線通信基地局装置に比べて小さい干渉を与える無線通信基地局装置が存在する場合、当該無線通信基地局装置は無線通信端末装置による中継が必要と判断する比較手段と、を有する監視装置と、中継が必要と判断された前記無線通信基地局装置のセル内に存在し、当該無線通信基地局装置に代わり、他の無線通信基地局装置と連携して、前記受信局に対して干渉を抑圧する信号を送信する無線通信端末装置と、を具備する構成を採る。

本発明の無線通信方法は、複数の無線通信基地局装置が連携して、他の無線通信システムの受信局に対して干渉を抑圧する無線通信方法であって、監視装置が前記複数の無線通信基地局装置及び前記受信局のチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出工程と、前記監視装置が、算出された前記チャネル推定値に基づいて、前記受信局に干渉を与える無線通信基地局装置が１つでも存在し、かつ、他の無線通信基地局装置に比べて小さい干渉を与える無線通信基地局装置が存在する場合、当該無線通信基地局装置は無線通信端末装置による中継が必要と判断する比較工程と、中継が必要と判断された前記無線通信基地局装置のセル内に存在し、当該無線通信基地局装置に代わり、他の無線通信基地局装置と連携して、無線通信端末装置が前記受信局に対して干渉を抑圧する信号を送信する送信工程と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、ＦＳＳ受信局にヌルを形成する複数の基地局から送信された各信号がＦＳＳ受信局において電力差を有する場合でも、複数の基地局それぞれの送信電力を維持しながら、ヌル制御を継続することができる。

非特許文献１に開示の干渉抑圧方法を示す模式図 ＩＭＴ−ＡｄｖａｎｃｅｄシステムとＦＳＳシステムに非特許文献１に開示の技術を適用した場合に生じる課題を示す図 本発明の一実施の形態に係る基地局の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係るセンサ局の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る端末の構成を示すブロック図 図３に示した基地局、図４に示したセンサ局及び図５に示した端末がＦＳＳ受信局に対して干渉を抑圧する手順を示すシーケンス図 図６に示したシーケンス図を模式的に示した図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（一実施の形態）
図３は、本発明の一実施の形態に係る基地局１００の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部１０２は、アンテナ１０１を介して受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、受信ベースバンド処理部１０３に出力する。

受信ベースバンド処理部１０３は、受信ＲＦ部１０２から出力された信号に復調及び復号等のベースバンド処理を施し、ベースバンド処理を施した信号を受信データとして上位レイヤ１１２に出力する一方、抽出部１０４に出力する。また、受信したパイロット信号から端末の移動速度を検出し、端末選択部１０５に出力する。

抽出部１０４は、受信ベースバンド処理部１０３から出力された受信データに中継情報が含まれる場合には、受信データから中継情報を抽出し、抽出した中継情報を端末選択部１０５、送信データ生成部１０６及びウェイト乗算部１０９に出力する。また、受信データに中継局用ヌルウェイトが含まれる場合には、受信データから中継局用ヌルウェイトを抽出し、抽出した中継局用ヌルウェイトを送信データ生成部１０６に出力する。さらに、受信データに基地局用ヌルウェイトが含まれる場合には、受信データから基地局用ヌルウェイトを抽出し、抽出した基地局用ヌルウェイトをウェイト乗算部１０９に出力する。なお、中継情報とは、端末による中継が必要であることを示す情報である。

端末選択部１０５は、自局のセルに属する端末の通信状態及び位置を管理し、抽出部１０４から中継情報を取得すると、オペレータから上位レイヤ１１２を経由して通知される端末情報（待ち受け中、位置など）と受信ベースバンド処理部１０３から通知された移動速度情報に基づいて、自局のセル内に存在し、ＦＳＳ受信局との距離が近い待ち受け中で、かつ、移動速度の小さい端末を中継局として選択する。端末選択部１０５は、選択した端末の識別情報（端末ＩＤ）を送信データ生成部１０６に出力する。

送信データ生成部１０６は、抽出部１０４及び端末選択部１０５からの出力がない場合、下り回線の送信データを生成して送信ベースバンド処理部１０８に出力する。また、送信データ生成部１０６は、端末選択部１０５から端末ＩＤが、抽出部１０４から中継情報がそれぞれ出力された場合、端末ＩＤを宛先として中継情報を含めて送信データを生成し、送信ベースバンド処理部１０８に出力する。さらに、送信データ生成部１０６は、抽出部１０４から中継局用ヌルウェイトが出力された場合、端末選択部１０５から出力された端末ＩＤを宛先として中継局用ヌルウェイトを含めて送信データを生成し、送信ベースバンド処理部１０８に出力する。

パイロット信号生成部１０７は、パイロット信号を生成して送信ベースバンド処理部１０８に出力する。

送信ベースバンド処理部１０８は、送信データ生成部１０６から出力された送信データ及びパイロット信号生成部１０７から出力されたパイロット信号に符号化及び変調などのベースバンド処理を施し、ウェイト乗算部１０９に出力する。

ウェイト乗算部１０９は、抽出部１０４から基地局用ヌルウェイトが出力された場合、送信ベースバンド処理部１０８から出力された信号に基地局用ヌルウェイトを乗算し、基地局用ヌルウェイトを乗算した信号を送信ＲＦ部１１０に出力する。また、ウェイト乗算部１０９は、抽出部１０４から中継情報が出力された場合、送信ベースバンド処理部１０８から出力された信号にウェイトを乗算せず、そのまま信号を送信ＲＦ部１１０に出力する。ただし、ウェイト乗算部１０９は、送信ベースバンド処理部１０８から出力された信号がパイロット信号である場合にも、ウェイトを乗算せず、パイロット信号をそのまま送信ＲＦ部１１０に出力する。

送信ＲＦ部１１０は、送信ベースバンド処理部１０８から出力された信号にＡ／Ｄ変換、増幅、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施し、無線送信処理を施した信号をアンテナ１１１を介して無線送信する。

送信ＲＦ部１１０から無線送信された基地局１００の信号は、ＦＳＳ受信局近傍に設けられた端末に受信され、測定が行われる。そのため、この端末をセンサ局として、以下、その構成について説明する。

図４は、本発明の一実施の形態に係る監視装置としてのセンサ局２００の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部２０２は、アンテナ２０１を介して受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、受信ベースバンド処理部２０３に出力する。

受信ベースバンド処理部２０３は、受信ＲＦ部２０２から出力された信号に復調及び復号等のベースバンド処理を施し、チャネル推定値算出部２０４に出力する。

チャネル推定値算出部２０４は、受信ベースバンド処理部２０３から出力された信号に含まれるパイロット信号を用いて、基地局１００とセンサ局２００との間のチャネル推定値を算出し、算出したチャネル推定値を電力比較部２０５及びヌルウェイト算出部２０７に出力する。また、後述する中継を行う端末（以下、「中継局」という）から送信された信号に含まれるパイロット信号を用いて、中継局とセンサ局２００との間のチャネル推定値を算出し、電力比較部２０５及びヌルウェイト算出部２０７に出力する。

電力比較部２０５は、チャネル推定値算出部２０４から出力されたチャネル推定値を取得する。このチャネル推定値は、ＦＳＳ受信局に対して干渉抑圧を連携して行う複数の基地局分取得される。取得された複数のチャネル推定値に基づいて、ＦＳＳ受信局に与える干渉電力を比較する。このとき、ＦＳＳ受信局に干渉を与える基地局が１つでも存在し、かつ、他の基地局に比べて小さい干渉を与える基地局が存在する場合、この干渉の小さい基地局は端末による中継が必要と判断し、その旨を中継情報生成部２０６に通知する。また、中継局の移動に伴い、中継が必要な基地局と同様の上記条件を満たす場合、他の中継局による中継が必要と判断し、その旨を中継情報生成部２０６に通知する。

中継情報生成部２０６は、電力比較部２０５から通知された内容に基づいて、端末による中継が必要な基地局へその旨を通知する中継情報を生成し、送信ベースバンド処理部２０８に出力する。

ヌルウェイト算出部２０７は、チャネル推定値算出部２０４から出力されたチャネル推定値が基地局１００とセンサ局２００との間のチャネル推定値のみである場合には、これらのチャネル推定値を用いて基地局用ヌルウェイトを算出する。また、ヌルウェイト算出部２０７は、チャネル推定値が基地局１００とセンサ局２００との間のチャネル推定値及び中継局とセンサ局２００との間のチャネル推定値である場合には、これらのチャネル推定値を用いて、基地局用ヌルウェイト及び中継局用ヌルウェイトを算出する。算出されたヌルウェイトは送信ベースバンド処理部２０８に出力される。

送信ベースバンド処理部２０８は、中継情報生成部２０６から出力された中継情報及びヌルウェイト算出部２０７から出力されたヌルウェイトに符号化及び変調などのベースバンド処理を施し、送信ＲＦ部２０９に出力する。

送信ＲＦ部２０９は、送信ベースバンド処理部２０８から出力された信号にＡ／Ｄ変換、増幅、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施す。無線送信処理を施された信号は、アンテナ２１０を介して無線送信される。

図５は、本発明の一実施の形態に係る端末３００の構成を示すブロック図である。この図において、受信ＲＦ部３０２は、アンテナ３０１を介して受信した信号にダウンコンバート、Ａ／Ｄ変換等の所定の無線受信処理を施し、ウェイト乗算部３０７及び受信ベースバンド処理部３０３に出力する。

受信ベースバンド処理部３０３は、受信ＲＦ部３０２から出力された信号に復調及び復号等のベースバンド処理を施し、ベースバンド処理を施した信号を受信データとして出力する一方、抽出部３０４に出力する。

抽出部３０４は、受信ベースバンド処理部３０３から出力された受信データに中継情報又は中継局用ヌルウェイトが含まれる場合には、受信データから中継情報又は中継局用ヌルウェイトを抽出し、抽出した中継情報をパイロット信号生成部３０５に出力し、中継局用ヌルウェイトをウェイト乗算部３０７に出力する。

パイロット信号生成部３０５は、抽出部３０４から中継情報を取得すると、パイロット信号を生成し、送信ベースバンド処理部３０６に出力する。

送信ベースバンド処理部３０６は、パイロット信号生成部３０５から出力されたパイロット信号に符号化及び変調などのベースバンド処理を施し、送信ＲＦ部３０８に出力する。

ウェイト乗算部３０７は、受信ＲＦ部３０２から出力された信号に抽出部３０４から出力された中継局用ヌルウェイトを乗算し、中継局用ヌルウェイトを乗算した信号を送信ＲＦ部３０８に出力する。

送信ＲＦ部３０８は、ウェイト乗算部３０７から出力された信号及び送信ベースバンド処理部３０６から出力されたパイロット信号にＡ／Ｄ変換、増幅、アップコンバート等の所定の無線送信処理を施す。無線送信処理を施した信号は、アンテナ３０９を介して無線送信される。

図６は、上述した基地局１００、センサ局２００及び端末３００がＦＳＳ受信局に対して干渉を抑圧する手順を示すシーケンス図である。また、図７は、図６に示すシーケンス図を模式的に示した図である。ここでは、ＦＳＳ受信局に対して干渉抑圧を行う複数の基地局を基地局１〜３として説明する。なお、以下において、主に図６を用いて説明するが、図６と図７に示した符番はそれぞれ対応している。図６において、ステップ（以下、「ＳＴ」と省略する）４０１では、基地局１〜３がパイロット信号をそれぞれ生成し、ＳＴ４０２では、基地局１〜３がパイロット信号をセンサ局２００に送信する。

ＳＴ４０３では、センサ局２００は、基地局１〜３との間の各チャネル推定値を算出し、ＳＴ４０４では、算出したチャネル推定値に基づいて、ＦＳＳ受信局に干渉を与える基地局が１つでも存在し、かつ、他の基地局に比べて小さい干渉を与える基地局が存在するかを判定する。ここでは、この条件に該当する基地局が基地局１であるとし、基地局１は端末による中継が必要と判断される。

ＳＴ４０５では、センサ局２００は、基地局１に端末による中継が必要であることを示す中継情報を生成し、ＳＴ４０６において、中継情報を基地局１に通知する。

ＳＴ４０７では、基地局１は、中継情報を受信すると、自局のセル内に存在し、ＦＳＳ受信局との距離が近い待ち受け中の端末を中継局として選択し、ＳＴ４０８では、中継局として選択した端末に中継情報を送信する。

ＳＴ４０９では、端末３００は、中継情報を受信すると、パイロット信号を生成し、ＳＴ４１０では、パイロット信号をセンサ局２００に送信する。

ＳＴ４１１では、センサ局２００は、端末３００から送信されたパイロット信号を用いて、端末３００とセンサ局２００との間のチャネル推定を行い、ＳＴ４１２では、チャネル推定によって得られたチャネル推定値を用いて、ヌルウェイトを算出する。

ＳＴ４１３では、センサ局２００は、算出したヌルウェイトを基地局１〜３に通知し、ＳＴ４１４では、基地局１は、センサ局２００から通知された中継局用ヌルウェイトを含めて送信データを生成し、ＳＴ４１５において、中継局用ヌルウェイトを端末３００に転送する。

ＳＴ４１６では、端末３００は、基地局１から転送された中継局用ヌルウェイトを下り回線の送信データに乗算し、また、基地局２、３は、センサ局から通知された基地局用ヌルウェイトを下り回線の送信データに乗算する。ＳＴ４１７では、端末３００が中継局用ヌルウェイトを乗算した送信データを送信し、また、基地局２、３が基地局用ヌルウェイトを乗算した送信データを送信する。

これにより、基地局２、３は送信電力を低下させることなく、ＦＳＳ受信局への干渉を抑圧することができる。

このように本実施の形態によれば、ＦＳＳ受信局に対して干渉抑圧を行う複数の基地局のうち、ＦＳＳ受信局に干渉を与える基地局が１つでも存在し、かつ、その基地局が他の基地局に比べて小さい干渉を与える場合、その基地局のセル内に存在し、ＦＳＳ受信局との距離が近い待ち受け中の端末を中継局とし、その基地局に代えて中継局と他の基地局とが連携してＦＳＳ受信局に対する干渉を抑圧する。これにより、ＦＳＳ受信局における電力が小さい基地局に合わせて他の基地局の送信電力が小さくなることを回避し、複数の基地局それぞれの送信電力を維持しながら、ＦＳＳ受信局に対するヌル制御を継続することができる。

本発明にかかる無線通信システム及び無線通信方法は、例えば、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄシステム等に適用できる。

１０１、１１１、２０１、２１０、３０１、３０９ アンテナ
１０２、２０２、３０２ 受信ＲＦ部
１０３、２０３、３０３ 受信ベースバンド処理部
１０４、３０４ 抽出部
１０５ 端末選択部
１０６ 送信データ生成部
１０７、３０５ パイロット信号生成部
１０８、２０８、３０６ 送信ベースバンド処理部
１０９、３０７ ウェイト乗算部
１１０、２０９、３０８ 送信ＲＦ部
１１２ 上位レイヤ
２０４ チャネル推定値算出部
２０５ 電力比較部
２０６ 中継情報生成部
２０７ ヌルウェイト算出部

Claims (6)

1. 複数の無線通信基地局装置が連携して、他の無線通信システムの受信局に対して干渉を抑圧する無線通信システムであって、
   前記複数の無線通信基地局装置及び前記受信局のチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出手段と、
   算出された前記チャネル推定値に基づいて、前記受信局に干渉を与える無線通信基地局装置が１つでも存在し、かつ、他の無線通信基地局装置に比べて小さい干渉を与える無線通信基地局装置が存在する場合、当該無線通信基地局装置は無線通信端末装置による中継が必要と判断する比較手段と、
   を有する監視装置と、
   中継が必要と判断された前記無線通信基地局装置のセル内に存在し、当該無線通信基地局装置に代わり、他の無線通信基地局装置と連携して、前記受信局に対して干渉を抑圧する信号を送信する無線通信端末装置と、
   を具備する無線通信システム。
2. 前記無線通信端末装置は、待ち受け中である請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記無線通信端末装置は、自装置の移動速度が所定値よりも小さい請求項１に記載の無線通信システム。
4. 前記無線通信端末装置は、前記受信局との距離が近い請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記無線通信端末装置は、中継が必要と判断された前記無線通信基地局装置から下り回線の送信データ及びヌルウェイトを受信し、受信したヌルウェイトを受信した送信データに乗算して送信する請求項１に記載の無線通信システム。
6. 複数の無線通信基地局装置が連携して、他の無線通信システムの受信局に対して干渉を抑圧する無線通信方法であって、
   監視装置が前記複数の無線通信基地局装置及び前記受信局のチャネル推定値を算出するチャネル推定値算出工程と、
   前記監視装置が、算出された前記チャネル推定値に基づいて、前記受信局に干渉を与える無線通信基地局装置が１つでも存在し、かつ、他の無線通信基地局装置に比べて小さい干渉を与える無線通信基地局装置が存在する場合、当該無線通信基地局装置は無線通信端末装置による中継が必要と判断する比較工程と、
   中継が必要と判断された前記無線通信基地局装置のセル内に存在し、当該無線通信基地局装置に代わり、他の無線通信基地局装置と連携して、無線通信端末装置が前記受信局に対して干渉を抑圧する信号を送信する送信工程と、
   を具備する無線通信方法。

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