JP2011176598A - 無線送信装置及び無線送信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】既存通信システムのスループットの低下を抑えつつ、既存通信システムと新規通信システムとで共用する周波数の利用効率の向上を図る無線送信装置及び無線送信方法を提供する。
【解決手段】干渉抑圧処理部105は、既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、データ変調部103から出力された変調データに振幅抑圧、拡散処理、変調方式補正処理などの干渉抑圧処理を施す。サブキャリアマッピング部109は、既存通信システムが使用する帯域に含まれるガードバンドに、無線送信装置自身からの信号の送信に用いるサブキャリアを割り当て、ガードバンドに割り当てたサブキャリアにその信号を重畳する。
【選択図】図1

Description

本発明は、干渉抑圧処理を行う無線送信装置及び無線送信方法に関する。
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。
すなわち、このような前提において、限られた周波数資源を有効に活用するためには、既存システム(FSS)と新規システム(IMT−Advanced)とが周波数を共用する技術が必要であり、このような技術として、例えば、特許文献1に開示の技術が知られている。
特許文献1には、システム帯域の一部が重複する新旧通信システムにおいて、旧通信システムが割り当てられている帯域を監視し、当該帯域を新規通信システムが使用している場合、新規通信システムに使用禁止信号を通知する技術が開示されている。
特開2009−111968号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示の技術では、既存通信システムの使用又は未使用が頻繁に変わる場合には、次のような問題がある。すなわち、使用禁止信号が新規通信システムに伝達され、送信が停止されるまで、両システムが同じ帯域を使用して通信を行うため、新規通信システムの送信信号が既存通信システムに干渉を与えてしまい、既存通信システムのスループットが低下してしまう。また、使用禁止信号が解除される際にも、タイムラグがあるため、両システム共に同じ帯域を使用しない時間が生じてしまい、周波数利用効率が低下してしまう。
本発明の目的は、既存通信システムのスループットの低下を抑えつつ、既存通信システムと新規通信システムとで共用する周波数の利用効率の向上を図る無線送信装置及び無線送信方法を提供することである。
本発明の無線送信装置は、通信方式の異なる他の無線通信システムと周波数帯域を共用する無線送信装置であって、前記他の無線通信システムが使用する帯域に含まれるガードバンドに、前記無線送信装置自身からの信号の送信に用いるサブキャリアを割り当てるサブキャリアマッピング手段と、前記ガードバンドに割り当てられたサブキャリアを用いて前記信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
本発明の無線送信方法は、通信方式の異なる他の無線通信システムと周波数帯域を共用する無線送信方法であって、前記他の無線通信システムが使用する帯域に含まれるガードバンドに、自無線通信システムの無線送信装置からの信号の送信に用いるサブキャリアを割り当てるサブキャリアマッピング工程と、前記ガードバンドに割り当てられたサブキャリアを用いて信号を送信する送信工程と、を具備するようにした。
本発明によれば、既存通信システムのスループットの低下を抑えつつ、既存通信システムと新規通信システムとで共用する周波数の利用効率の向上を図ることができる。
本発明の実施の形態1に係る新規通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図 図1に示した干渉抑圧処理部における干渉抑圧処理の様子を示す図 既存通信システムの使用帯域に新規通信システムの信号を割り当てる様子を示す図 本発明の実施の形態2に係る新規通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図 図4に示したサブキャリアマッピング部によって信号が割り当てられる様子を示す図 本発明の実施の形態3に係る新規通信システムの無線送信装置の構成を示すブロック図
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。ただし、実施の形態において、同一機能を有する構成には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る新規通信システムの無線送信装置100の構成を示すブロック図である。以下、図1を用いて無線送信装置100の構成について説明する。
送信データ生成部101は、通信相手である新規通信システムの無線受信装置に送信する送信データを生成し、生成した送信データを誤り訂正符号化部102に出力する。
誤り訂正符号化部102は、送信データ生成部101から出力された送信データにターボ符号等の符号化方式により誤り訂正符号化処理を施し、得られた符号化データをデータ変調部103に出力する。
データ変調部103は、誤り訂正符号化部102から出力された符号化データにQPSK,16QAM,64QAM等の変調方式により変調処理を施し、得られた変調データを干渉抑圧処理部105の振幅抑圧部106に出力する。
既存通信システム使用帯域情報記憶部104は、予め既存通信システムの使用帯域情報を記憶し、記憶した既存通信システムの使用帯域情報を干渉抑圧処理部105の振幅抑圧部106、拡散処理部107、変調方式補正部108及びサブキャリアマッピング部109に出力する。既存通信システムの使用帯域情報は、具体的には、既存通信システムの使用帯域を使用不可とし、既存通信システムのガードバンド帯域を条件付きで使用可能とし、それ以外の帯域を使用可能としてサブキャリアマッピング部109に通知する。
干渉抑圧処理部105は、振幅抑圧部106、拡散処理部107及び変調方式補正部108を備え、既存通信システム使用帯域情報記憶部104から出力された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、データ変調部103から出力された変調データに干渉抑圧処理を施し、干渉抑圧処理を施した変調データをサブキャリアマッピング部109に出力する。なお、干渉抑圧処理部105は、既存通信システムの割当帯域以外のサブキャリアに重畳する信号には干渉抑圧処理を行わず、サブキャリアマッピング部109に出力する。ここで、干渉抑圧処理部105は、既存通信システムのガードバンドを用いて送信する信号に対しても干渉抑圧処理を行う。これは、ガードバンドを用いて送信する信号がガードバンド以外の既存通信システムの信号に全く干渉しないような理想的な通信環境は、ほとんど得られないためである。つまり、現実の通信環境では、ガードバンドを用いて送信する信号がガードバンド以外の信号に干渉する恐れがあるため、その干渉を抑えるためにガードバンドを用いて送信する信号に対しても干渉抑圧処理を行っている。
振幅抑圧部106は、既存通信システム使用帯域情報記憶部104から出力された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、データ変調部103から出力された変調データに1以下の係数を乗算して振幅(パワー)を抑圧し、振幅を抑圧した信号を拡散処理部107に出力する。なお、振幅抑圧部106は、既存システムの使用帯域との境界に近いほど、係数を小さくする(振幅をより抑圧する)重み付けを行ってもよい。このような処理を行う理由は後述する。
拡散処理部107は、既存通信システム使用帯域情報記憶部104から出力された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、振幅抑圧部106から出力された信号に拡散符号を乗算して拡散し、拡散した信号を変調方式補正部108に出力する。なお、拡散処理部107は、既存通信システムの使用帯域との境界に近いほど、拡散率を高くする重み付けを行ってもよい。このような処理を行う理由は後述する。
変調方式補正部108は、既存通信システム使用帯域情報記憶部104から出力された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、拡散処理部107から出力された信号を、データ変調部103で適用された変調方式より低次の変調方式に変調し直してマッピングし、サブキャリアマッピング部109に出力する。例えば、データ変調部103においてQPSKが適用された場合、BPSKに変更する。なお、既存通信システムの使用帯域との境界に近いほど、より低次の変調方式を使用する重み付けを行ってもよい。このような処理を行う理由は後述する。
サブキャリアマッピング部109は、既存通信システム使用帯域情報記憶部104から通知された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、サブキャリアを割り当て、割り当てたサブキャリアに変調方式補正部108から出力された信号を重畳して、IFFT部110に出力する。ここでは、使用不可の帯域に割り当てられたサブキャリアには0を重畳し、使用可能な帯域に割り当てられたサブキャリアには変調方式補正部108から出力された干渉抑圧処理の施されていない信号をそのまま重畳する。また、条件付きで使用可能な帯域に割り当てられたサブキャリアには、変調方式補正部108から出力された干渉抑圧処理の施された信号をサブキャリアに重畳する。
IFFT部110は、サブキャリアマッピング部109から出力された信号にIFFT処理を施し、IFFT処理を施した信号をGI(Guard Interval)挿入部111に出力し、GI挿入部111は、IFFT部110から出力された信号に所定時間分のGIを挿入し、RF部112に出力する。
RF部112は、GI挿入部111から出力された信号にD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、送信処理を施した信号をアンテナ113を介して送信する。
次に、上述した干渉抑圧処理部105における干渉抑圧処理の様子について、図2を用いて説明する。図2では、新規通信システム割当帯域内に既存通信システム割当帯域を含む場合を示しており、既存通信システム割当帯域には、ガードバンドA〜Dが挿入されているものとする。
干渉抑圧処理部105は、既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、ガードバンドA〜Dに割り当てる信号に振幅抑圧、拡散処理、変調方式補正処理を施す。図2では、ガードバンドCに割り当てられた帯域について拡大表示しているように、ガードバンドの境界付近ほど振幅が小さく、また変調方式もガードバンド中心付近の変調方式(QPSK)よりも低次の変調方式(BPSK)が適用されている。また、ガードバンド中心付近よりもガードバンドの境界付近の方が高い拡散率の拡散符号を用いた拡散が行われている。このようにしている理由は以下の通りである。すなわち、ガードバンドの境界付近に位置するサブキャリアを用いて送信される信号ほど、ガードバンドの外の信号に干渉を起こし易い。そのため、ガードバンドの境界付近ほど振幅を小さくし、既存システムの信号に対する干渉を抑えている。しかし、単純に振幅を小さくすると、ガードバンドを用いて送信する信号の通信品質が劣化してしまう。そこで、干渉抑圧処理部105は、ガードバンドの境界付近の信号に対して、より低次の変調方式を用いたり、より拡散率の高い拡散符号を用いた拡散を行ったりすることにより、振幅が抑圧された信号であっても、相手方でより確実に受信することができるようにしている。
このように実施の形態1によれば、既存通信システムと新規通信システムとで共用する周波数帯域において、既存通信システムの割当帯域であっても、そのガードバンドにサブキャリアを割り当て、ガードバンドに割り当てられたサブキャリアに干渉抑圧処理を行った新規通信システムの信号を重畳することにより、既存通信システムのスループットの低下を抑えつつ、両通信システムで共用する周波数の利用効率の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態では、干渉抑圧処理部105において、振幅抑圧部106、拡散処理部107及び変調方式補正部108を備える場合について説明した。ここで、変調方式を補正していたのは、振幅抑圧による通信品質の劣化を防ぐためであるが、この目的を達成するために他の手法を採用したり、他の手法と併用したりしてもよい。例えば、レピティション処理部を設けてもよい。この場合、レピティション処理部は、入力された信号を1回以上コピーするレピティション処理を行い、同一データを複数サブキャリアに割り当てられるようにする。なお、レピティション処理部は、既存通信システムの使用帯域との境界付近はレピティション数を多くする重み付けを行ってもよい。
また、本実施の形態では、干渉抑圧処理部105において、振幅抑圧部106、拡散処理部107及び変調方式補正部108を備える場合について説明したが、本発明はこれに限らず、これらのうち少なくとも1つを備えていればよい。
また、本実施の形態では、既存通信システムが使用している帯域を使用不可として新規通信システムの信号を割り当てないものとして説明したが、新規通信システムの信号を既存通信システムが使用している帯域を用いて送信してもよい。ただし、この場合は、新規通信システムによる既存通信システムの信号への干渉を抑えるため、ガードバンドを使用して送信する信号よりも強い振幅抑圧を施すことが望ましい。また、この場合、振幅抑圧による通信品質の劣化を防ぐために、高い拡散率で拡散した信号又はレピティション数の多いレピティション処理を施した信号を既存通信システムが使用している帯域に割り当ててもよい。高拡散率で拡散した様子を図3に示す。図3では、既存通信システムが使用している帯域に割り当てる信号は拡散率(SF)512で拡散し、ガードバンドに割り当てる信号は拡散率(SF)1で拡散するものとする。これにより、既存通信システムへの干渉を抑圧しつつ、周波数利用効率をさらに向上させることができる。
(実施の形態2)
図4は、本発明の実施の形態2に係る新規通信システムの無線送信装置200の構成を示すブロック図である。図4が図1と異なる点は、受信電力算出部203及び使用判定部204を追加し、RF部112をRF部201に変更し、既存通信システム使用帯域情報記憶部104を既存通信システム使用帯域情報記憶部202に変更し、干渉抑圧処理部105を干渉抑圧処理部205に変更し、サブキャリアマッピング部109をサブキャリアマッピング部206に変更した点である。
RF部201は、アンテナ113を介して受信した信号にダウンコンバート、A/D変換等の受信処理を施して受信電力算出部203に出力する。また、RF部201は、GI挿入部111から出力された信号にD/A変換、アップコンバート、増幅等の送信処理を施し、送信処理を施した信号をアンテナ113を介して送信する。
既存通信システム使用帯域情報記憶部202は、予め既存通信システムの使用帯域情報を記憶し、記憶した既存通信システムの使用帯域情報を受信電力算出部203、干渉抑圧処理部205及びサブキャリアマッピング部206に出力する。
受信電力算出部203は、既存通信システム使用帯域情報記憶部202から出力された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、RF部201から出力された信号から既存通信システムの使用帯域における受信電力を算出し、算出した受信電力を使用判定部204に出力する。
使用判定部204は、受信電力算出部203から出力された既存通信システムの使用帯域における受信電力と所定の閾値とを比較し、受信電力が閾値未満であれば、その帯域は使用されていないと判定し、受信電力が閾値以上であれば、その帯域は使用されていると判定し、判定結果を干渉抑圧処理部205及びサブキャリアマッピング部206に出力する。
干渉抑圧処理部205は、既存通信システム使用帯域情報記憶部202から出力された既存通信システムの使用帯域情報及び使用判定部204から出力された判定結果に基づいて、既存通信システムが使用していないと判定された帯域の両サイドに位置するガードバンドに割り当てる信号に干渉抑圧処理を施し、干渉抑圧処理を施した信号をサブキャリアマッピング部206に出力する。
サブキャリアマッピング部206は、既存通信システム使用帯域情報記憶部202から出力された既存通信システムの使用帯域情報及び使用判定部204から出力された判定結果に基づいて、既存通信システムが使用していないと判定された帯域の両サイド又は一方に位置するガードバンドにサブキャリアを割り当て、割り当てたサブキャリアに干渉抑圧処理部205から出力された信号を重畳する。逆に、サブキャリアマッピング部206は、既存通信システムが使用していると判定された帯域の両サイドに位置するガードバンドの一部のサブキャリアには、干渉抑圧処理部205から出力された信号を割り当てない。このようにすることで、新規通信システムが、既存通信システムが実際に使用している帯域に対して干渉してしまうことを防止できるので、より確実に既存通信システムによる通信への干渉を防止することができる。なお、このような場合であっても、信号を送信するサブキャリアをガードバンドに割り当てたり、干渉抑圧の処理を行ったりするのは、既存通信システムがその帯域で通信を行っているか否かを、受信電力等の情報から誤りなく判断することは困難であるためである。すなわち、既存通信システムの信号の通信環境が劣悪である場合などには、その帯域の受信電力が低くとも既存通信システムが信号を送信している恐れがある。そのため、このような場合に備え、本実施の形態の場合であっても、念のために、信号の送信に使うサブキャリアをガードバンドに割り当てたり、干渉抑圧の処理を行ったりすることが望ましい。
次に、上述したサブキャリアマッピング部206によって信号が割り当てられる様子について、図5を用いて説明する。図5では、既存通信システム割当帯域に既存通信システムの使用帯域X〜Zが配置され、使用帯域X〜Zを挟むようにガードバンドA〜Dがそれぞれ挿入されているものとする。また、図5では、使用帯域Xの受信電力が閾値を超えており、使用帯域Y,Zの受信電力が閾値未満の場合を示している。
このとき、サブキャリアマッピング部206は、閾値未満の受信電力となる使用帯域Y,Zの両サイドのガードバンドC,Dに位置するサブキャリアに信号を重畳し、閾値以上の受信電力となる使用帯域Xの両サイドのガードバンドA,Bに位置するサブキャリアの一部、具体的には、ガードバンドA,Bの各中心よりも使用帯域X側のサブキャリアには信号を重畳しない。
このように実施の形態2によれば、既存通信システムの使用帯域における受信電力が所定の閾値未満であれば、その帯域は既存通信システムによって使用されていないと判定し、その帯域の両サイドに位置するガードバンドのサブキャリアに信号を重畳することにより、既存通信システムへ与える干渉をより抑えつつ、両通信システムで共用する周波数の利用効率の向上を図ることができる。
なお、本実施の形態において、実施の形態1の図3に示したように、強い振幅抑圧を施し、かつ、高い拡散率で拡散した信号又はレピティション数の多いレピティション処理を施した信号を既存通信システムの使用帯域に割り当ててもよい。
(実施の形態3)
図6は、本発明の実施の形態3に係る新規通信システムの無線送信装置300の構成を示すブロック図である。図6が図1と異なる点は、誤り訂正符号化部102を誤り訂正符号化部301に変更し、データ変調部103をデータ変調部302−1及びデータ変調部302−2に変更し、サブキャリアマッピング部109をサブキャリアマッピング部303に変更した点である。
誤り訂正符号化部301は、送信データ生成部101から出力された送信データにターボ符号等の符号化方式により誤り訂正符号化処理を施し、得られたシステマチックビットをデータ変調部302−1に出力し、また、得られたパリティビットをデータ変調部302−2に出力する。
データ変調部302−1は、誤り訂正符号化部301から出力されたシステマチックビットにQPSK,16QAM,64QAM等の変調方式により変調処理を施し、得られた変調データをサブキャリアマッピング部303に出力する。
データ変調部302−2は、誤り訂正符号化部301から出力されたパリティビットにQPSK,16QAM,64QAM等の変調方式により変調処理を施し、得られた変調データを干渉抑圧処理部105に出力する。
サブキャリアマッピング部303は、既存通信システム使用帯域情報記憶部104から出力された既存通信システムの使用帯域情報に基づいて、既存通信システムのガードバンドに位置するサブキャリアに干渉抑圧処理部105から出力されたパリティデータを重畳し、新規通信システムの使用帯域にデータ変調部302−1から出力されたシステマチックデータを重畳する。
このように実施の形態3によれば、既存通信システムと新規通信システムとで共用する周波数帯域において、既存通信システムの割当帯域のガードバンドに干渉抑圧処理を行った新規通信システムのパリティデータを割り当てる。ここで、パリティデータは、誤り訂正等に使用される冗長なデータであるため、情報の伝達に必須のデータではない。そのため、ガードバンドのサブキャリア数の変動により、送信できるパリティデータの量が変動したとしても、新規通信システムの伝送容量には影響しない。したがって、本実施の形態によれば、既存通信システムの使用及び未使用が頻繁に切り替わり、既存通信システムのガードバンドのサブキャリア数が変動したとしても、新規通信システムの伝送容量を一定に保つことができ、新規通信システムの通信制御を容易にすることができる。
本発明にかかる無線送信装置及び無線送信方法は、IMT−Advancedシステム等の移動通信システムに適用できる。
101 送信データ生成部
102、301 誤り訂正符号化部
103、302−1、302−2 データ変調部
104、202 既存通信システム使用帯域情報記憶部
105、205 干渉抑圧処理部
106 振幅抑圧部
107 拡散処理部
108 変調方式補正部
109、206、303 サブキャリアマッピング部
110 IFFT部
111 GI挿入部
112、201 RF部
113 アンテナ
203 受信電力算出部
204 使用判定部

Claims (9)

  1. 通信方式の異なる他の無線通信システムと周波数帯域を共用する無線送信装置であって、
    前記他の無線通信システムが使用する帯域に含まれるガードバンドに、前記無線送信装置自身からの信号の送信に用いるサブキャリアを割り当てるサブキャリアマッピング手段と、
    前記ガードバンドに割り当てられたサブキャリアを用いて前記信号を送信する送信手段と、
    を具備する無線送信装置。
  2. 前記ガードバンドのうち前記他の無線通信システムの使用帯域との境界に近いサブキャリアを用いて送信される信号ほど、振幅をより抑圧する振幅抑圧手段を具備する請求項1に記載の無線送信装置。
  3. 前記ガードバンドのうち前記他の無線通信システムの使用帯域との境界に近いサブキャリアを用いて送信される信号ほど、より高い拡散率を用いて拡散する拡散処理手段を具備する請求項2に記載の無線送信装置。
  4. 前記ガードバンドのうち前記他の無線通信システムの使用帯域との境界に近いサブキャリアを用いて送信される信号ほど、より低次の変調方式を用いて変調する変調方式補正処理手段を具備する請求項2に記載の無線送信装置。
  5. 前記カードバンドのうち前記他の無線通信システムの使用帯域との境界に近いサブキャリアを用いて送信される信号ほど、レピティション数を多くするレピティション処理を行うレピティション処理手段を具備する請求項2に記載の無線送信装置。
  6. 前記サブキャリアマッピング手段は、更に、前記他の無線通信システムが使用する帯域にサブキャリアを割り当て、割り当てた前記サブキャリアを用いて、前記ガードバンドのサブキャリアを用いて送信する信号よりも振幅を抑圧し、かつ、前記ガードバンドのサブキャリアを用いて送信する信号よりも高い拡散率で拡散された信号を送信する請求項1に記載の無線送信装置。
  7. 前記他の無線通信システムの使用帯域の受電電力を算出する受信電力算出手段を具備し、
    前記サブキャリアマッピング手段は、算出された前記受信電力が所定の閾値未満となった信用帯域のガードバンドにサブキャリアを割り当てる請求項1に記載の無線送信装置。
  8. 前記無線送信装置から送信される信号は、システマティックデータとパリティデータとを含み、
    前記サブキャリアマッピング手段は、前記信号のうち前記パリティデータを前記サブキャリアを用いて送信する請求項1に記載の無線送信装置。
  9. 通信方式の異なる他の無線通信システムと周波数帯域を共用する無線送信方法であって、
    前記他の無線通信システムが使用する帯域に含まれるガードバンドに、自無線通信システムの無線送信装置からの信号の送信に用いるサブキャリアを割り当てるサブキャリアマッピング工程と、
    前記ガードバンドに割り当てられたサブキャリアを用いて信号を送信する送信工程と、
    を具備する無線送信方法。
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