JP5771452B2 - Wireless device - Google Patents
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この発明は、周波数を優先的に利用する1次利用システムと、1次利用システムの空き周波数帯を2次的に利用する2次利用システムを備える周波数共用型の無線通信システムに用いられる無線装置に関する。 The present invention relates to a radio apparatus used in a frequency sharing type radio communication system including a primary usage system that preferentially uses a frequency and a secondary usage system that secondary uses an empty frequency band of the primary usage system. About.
近年の無線通信の発展に伴い、周波数利用の高効率化が求められている。限られた周波数資源をより効率的に利用するため、端末や基地局などの無線機に周囲の電波状況を認識する機能を持たせ、最適な周波数や方式を無線機が自ら選択して通信を行うコグニティブ無線という技術が注目されている(例えば、特許文献1を参照。)。 With the recent development of wireless communication, high efficiency of frequency utilization is required. In order to use limited frequency resources more efficiently, wireless devices such as terminals and base stations have a function to recognize the surrounding radio wave conditions, and the wireless device selects the optimum frequency and method by itself for communication. A technique called cognitive radio is attracting attention (see, for example, Patent Document 1).
周波数共用型の無線通信システムは、周波数を優先的に利用する1次利用システムが時間的、空間的に使用していない空き周波数帯(ホワイトスペースと呼ばれる)を、他のシステム(2次利用システム)が2次的に利用するものである。2次利用システムは、1次利用システムに対し極力干渉を与えないように1次利用システムの空き周波数帯を利用することが要求される。このため、2次利用システムではデータを送信する前や通信中などに十分なスペクトラムセンシング(信号検出)を行い、1次利用システムが当該周波数帯を使用していないことを確認しなければならない。 The frequency sharing type wireless communication system uses a free frequency band (referred to as white space) that is not used temporally and spatially by a primary usage system that preferentially uses a frequency as another system (secondary usage system). ) Is used secondarily. The secondary usage system is required to use the vacant frequency band of the primary usage system so as not to interfere with the primary usage system as much as possible. For this reason, in the secondary usage system, it is necessary to perform sufficient spectrum sensing (signal detection) before transmitting data or during communication to confirm that the primary usage system does not use the frequency band.
ところが、従来技術では、スペクトラムセンシングでの空き周波数帯の被検出帯域幅が固定値であるため、被検出帯域幅以下の空き周波数帯を検出することができなかった。このため、2次利用システムでのトラフィック量が少なく、十分伝送可能な空き帯域が存在している場合でも、送信機会を失うことになる。 However, in the prior art, since the detected bandwidth of the vacant frequency band in spectrum sensing is a fixed value, it is not possible to detect the vacant frequency band below the detected bandwidth. For this reason, even if there is a small amount of traffic in the secondary usage system and there is a free bandwidth that can be transmitted sufficiently, the transmission opportunity is lost.
この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、2次利用システムでの送信機会の向上を図り、周波数の利用効率を高めることができる無線装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a radio apparatus capable of improving the transmission efficiency in the secondary usage system and enhancing the frequency utilization efficiency. is there.
上記目的を達成するためにこの発明の第1の態様は、周波数を優先的に利用する1次利用システムの空き周波数帯を2次的に利用する2次利用システムに用いられる無線装置であって、スペクトラムセンシングにより所定の被検出帯域幅以上の空き周波数帯を検出する検出手段と、前記検出された空き周波数帯を用いて所定の伝送帯域幅でデータを無線伝送する伝送手段と、前記2次利用システムのトラフィック量及びスペクトラムセンシング区間の時間長の少なくとも一方に応じて、前記被検出帯域幅及び前記伝送帯域幅を決定する決定手段と前記決定手段で決定された前記被検出帯域幅及び前記伝送帯域幅に基づいて、前記検出手段の前記被検出帯域幅及び前記伝送手段の前記伝送帯域幅を可変に制御する制御手段とを備え、前記伝送手段は、符号化音声である前記データを、音声符号化周期に対応する無線フレーム周期で無線伝送し、前記決定手段は、前記伝送帯域幅を、送出時間が所定の時間内に収まる変調速度に対応するシンボルレートにロールオフ率を加味した帯域幅とし、前記被検出帯域幅を該伝送帯域幅にガードバンドを加味した帯域幅とし、前記検出手段は、前記決定手段により前記データが1回線分の音声通話のみである場合の前記伝送帯域幅に対応する前記被検出帯域幅が設定されると、該1回線分の音声通話の伝送に利用できる前記空き周波数帯を検出するようにしたものである。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a radio apparatus used in a secondary usage system that secondarily uses an empty frequency band of a primary usage system that preferentially uses a frequency. Detecting means for detecting a vacant frequency band greater than or equal to a predetermined detected bandwidth by spectrum sensing; transmission means for wirelessly transmitting data with a predetermined transmission bandwidth using the detected vacant frequency band; and the secondary A determining unit that determines the detected bandwidth and the transmission bandwidth according to at least one of a traffic amount of a utilization system and a time length of a spectrum sensing section, and the detected bandwidth and the transmission determined by the determining unit based on the bandwidth, and a control means for variably controlling the transmission bandwidth of the detection target bandwidth and the transmission means of said detecting means, said transmission hand Wirelessly transmits the data, which is encoded speech, in a radio frame period corresponding to the speech encoding period, and the determining means supports the transmission bandwidth corresponding to a modulation rate at which a transmission time is within a predetermined time. and bandwidth in consideration of the roll-off rate to the symbol rate of the to be detected bandwidth and bandwidth in consideration of the guard band to the transmission bandwidth, said detecting means, said data is one line worth by said determining means When the detected bandwidth corresponding to the transmission bandwidth in the case of only a voice call is set, the free frequency band that can be used for transmission of the voice call for one line is detected. .
また、本発明の第2の態様は、前記第1の態様において、前記決定手段は、前記スペクトラムセンシング区間の時間長が長いほど前記被検出帯域幅を広く設定するものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the determining means sets the detected bandwidth wider as the time length of the spectrum sensing section is longer.
すなわちこの発明によれば、2次利用システムでの送信機会の向上を図り、周波数の利用効率を高めることができる無線装置を提供することができる。 That is, according to the present invention, it is possible to provide a radio apparatus capable of improving the transmission opportunity in the secondary usage system and increasing the frequency utilization efficiency.
以下、図面を参照してこの発明に係る無線装置の実施の形態について説明する。
図1は、周波数共用型の無線通信システムの全体図である。このシステムは、周波数を優先的に利用する既存システム(一次利用システム)と、既存システムの空き周波数帯を2次的に利用する2次利用システムとを備える周波数共用型の無線通信システムである。
Embodiments of a wireless device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall view of a frequency sharing type radio communication system. This system is a frequency sharing type wireless communication system including an existing system (primary use system) that preferentially uses frequencies and a secondary use system that secondarily uses a free frequency band of the existing system.
図1において、既存システム基地局101と既存システム端末102は、周波数f1で無線通信を行っている。例えば、既存システムがテレビ放送の場合、既存システム基地局101は送信所、既存システム端末102は各家庭のテレビ受信機に相当し、既存システムの通信エリア103は放送エリアとなる。2次利用システム基地局104と2次利用システム端末105−1〜105−3は、既存システムに対し干渉を与えないように送信電力、利用周波数を制御して空き周波数帯(ホワイトスペース)を2次利用する。
In FIG. 1, an existing system base station 101 and an existing
図1の例では、2次利用システム基地局104、2次利用システム端末105−1,105−2は、既存システムと地理的に離れているため、干渉を生じないよう送信電力制御を行うことにより、同一の周波数f1を利用することができる。2次利用システム端末105−1,105−2は、2次利用システム基地局104を介し、周波数f1を利用してTDD(Time Division Duplex:時分割複信)により通信している。これに対し、2次利用システム端末105−3の位置が放送エリア103内にあることから、2次利用システム基地局104と端末105−3と間の通信が既存システムに対し干渉を与えないように別の周波数f2を利用して通信している。周波数f2は、2次利用システムによるスペクトラムセンシングの結果、空き周波数であると判定されている周波数である。
In the example of FIG. 1, since the secondary usage system base station 104 and the secondary usage system terminals 105-1 and 105-2 are geographically separated from the existing system, transmission power control is performed so as not to cause interference. Thus, the same frequency f1 can be used. The secondary usage system terminals 105-1 and 105-2 communicate with each other by TDD (Time Division Duplex) using the frequency f1 via the secondary usage system base station 104. On the other hand, since the location of the secondary usage system terminal 105-3 is within the
2次利用システムでは、既存システムに干渉を与えないようにするため、利用しようとする周波数に既存システムの無線信号が存在するか否かをセンシングし、当該周波数が空いていると判断した場合、送信を開始する。また、通信中も定期的に送信を停止しスペクトラムセンシングを実行し、既存システムの無線信号が検出された場合、速やかに当該周波数の利用を停止し解放する。既存システムが、日本の地上デジタル放送(ISDB−T)であると想定した場合(将来、法令上、地上デジタル放送用周波数の2次利用が認められると想定した場合)、チャネル帯域幅は6MHzであるため、検出対象とする空き周波数の帯域幅は6MHzに設定され、当該チャネルの6MHz帯域幅、またはその両隣接チャネルも含めた6MHz×3の帯域幅が空いていれば、それを2次利用したブロードバンド通信が可能となる。このテレビ放送の空き周波数はTVホワイトスペースと呼ばれる。 In the secondary usage system, in order not to give interference to the existing system, it is sensed whether or not the radio signal of the existing system exists in the frequency to be used, and when it is determined that the frequency is empty, Start sending. In addition, transmission is periodically stopped during communication and spectrum sensing is executed. When a radio signal of an existing system is detected, the use of the frequency is immediately stopped and released. When it is assumed that the existing system is Japanese terrestrial digital broadcasting (ISDB-T) (when it is assumed that secondary use of the frequency for terrestrial digital broadcasting is permitted in the future), the channel bandwidth is 6 MHz. For this reason, the bandwidth of the vacant frequency to be detected is set to 6 MHz, and if the 6 MHz bandwidth of the channel or the 6 MHz × 3 bandwidth including both adjacent channels is available, it is used for secondary use. Broadband communication is possible. The idle frequency of this television broadcast is called TV white space.
災害発生時、携帯電話等の既存通信インフラが故障や電源供給不可により使用出来なくなった被災地において、例えば避難所間の通信手段としてポイント・ツー・ポイントのリンクとして2次利用システムを仮設することを想定する。このような用途では、ブロードバンドデータ通信よりも音声通話の要求が高い。 Temporary installation of a secondary usage system as a point-to-point link, for example, as a means of communication between shelters in a disaster-stricken area where existing communication infrastructure such as mobile phones cannot be used due to failure or inability to supply power when a disaster occurs Is assumed. In such applications, the demand for voice calls is higher than for broadband data communications.
図2に、2次利用システムの構成例を示す。同図では、m台のIP電話端末による音声通話情報が、2次利用システムを用いてポイント・ツー・ポイントで伝送される。IP電話端末201−1〜201−m,206−1〜206−mは音声信号をIPパケットa1−1〜a1−m,e1−1〜e1−mに変換する。 FIG. 2 shows a configuration example of the secondary usage system. In the figure, voice call information from m IP telephone terminals is transmitted point-to-point using a secondary usage system. IP telephone terminals 201-1 to 201-m and 206-1 to 206-m convert voice signals into IP packets a1-1 to a1-m and e1-1 to e1-m.
図3に音声符号化方式として符号化速度8kbpsのITU−T G.729(CS−ACELP)を使用し、20msec周期で音声をパケット化した場合のIPパケットの構成例を示す。音声符号化データは20byte/20msで生成され、それにUDP/RTPヘッダ20byte、IPヘッダ20byteを付加することにより、60byte/20msecとなる。この場合の情報速度は24kbpsであり、ブロードバンドデータ通信(一般に500kbps以上)に比べ、伝送に必要な帯域は狭い。 FIG. 3 shows an ITU-T G.G. 729 (CS-ACELP) is used, and a configuration example of an IP packet when voice is packetized at a cycle of 20 msec is shown. The encoded audio data is generated at 20 bytes / 20 ms, and becomes 60 bytes / 20 msec by adding a UDP / RTP header 20 bytes and an IP header 20 bytes to it. The information speed in this case is 24 kbps, and the bandwidth required for transmission is narrower than broadband data communication (generally 500 kbps or more).
IP電話端末201−1〜201−m,206−1〜206−mは、イーサネット(登録商標)により集約装置202,205に接続され、集約装置202,205では、m台分のIPパケットa1−1〜a1−m,e1−1〜e1−mを集約/分割する。送信時は入力であるm台分のIPパケットを集約し、集約されたデータb1,d1を出力する。受信時は受信データb1,d1を各IPパケットに分割し、IPアドレスに基づいて、対応するIP電話端末へ送出する。データb1,d1は2次利用基地局203と2次利用端末204とにより相手側に伝送される。
The IP telephone terminals 201-1 to 201-m and 206-1 to 206-m are connected to the
2次利用基地局203と2次利用端末204の接続プロセスについては、被災地に仮設され、電源ONされた後、2次利用端末204は2次利用基地局203から送信される制御情報(後述する図5の制御情報2002)を常時受信し、制御情報に含まれる利用周波数、帯域幅、フレ−ム構成等の制御パラメータに従って動作する。初期接続では、2次利用端末204側において利用周波数、帯域幅、フレ−ム構成等が既知である必要があるが、それを実現する方法として以下の2つの手法が考えられる。
Regarding the connection process between the secondary
第1の手法としては、帯域幅、フレ−ム構成は所定の設定とし、利用周波数は複数の候補値の中から2次利用基地局203がスペクトラムセンシングを行い、利用可能な空き周波数を用いて送信する。2次利用端末204は上記数通りの利用周波数の各候補値についてスキャンして受信し、2次利用基地局203からの送信信号を認識した後、通信を開始する。
As a first method, the bandwidth and frame configuration are set to predetermined settings, and the use frequency is spectrum sensing performed by the secondary
第2の手法としては、帯域幅、フレ−ム構成は所定の設定とし、2次利用基地局203によるスペクトラムセンシングで決定された利用周波数を、使用可能な別の通信手段(業務用無線等)を使用して2次利用端末204に伝える。
次に、2次利用基地局203および2次利用端末204に設けられる無線機について説明する。図4は、この無線機の構成例を示すブロック図である。無線機は、データ伝送部300、帯域幅決定部301、制御部302、及びスペクトラムセンシング部303を備え、制御部302が他の3つの各部を制御する。データ伝送部300は、組立/分解部304、誤り訂正部305、変復調部306、及び無線部307を備える。2次利用基地局203と2次利用端末204とでは、制御部302及びデータ伝送部300の中の組立/分解部304の動作が異なるのみで構成は同じである。
As a second method, the bandwidth and frame configuration are set as predetermined, and another communication means (such as commercial radio) that can use the use frequency determined by spectrum sensing by the secondary
Next, radio devices provided in the secondary
データ伝送部300の組立/分解部304は、送信時には、集約装置202からの入力データa2に対しフレーム組立処理を行い、受信時にはフレームを分解処理しデータa2を抽出し出力する。
図5に、組立/分解部304において組立てられるフレームe2の構成例を示す。通信は1つの周波数で送受信を行うため、TDM(Time Division Multiplexing:時分割多重)、TDD(Time Division Duplex:時分割複信)方式を用いている。以下、フレームの各フィードについて説明する。
The assembling /
FIG. 5 shows a configuration example of the frame e2 assembled in the assembling /
スペクトラムセンシング区間2000では、送信を止め、後述するスペクトラムセンシング処理を行う。この処理は2次利用基地局203と2次利用端末204の両方で実行する。
次に続く第1プリアンブル2001から下りデータ2004までは下り方向(基地局から端末へ)の送信区間(送信情報)である。
In the
The subsequent
第1プリアンブル2001は、下り通信でのフレーム同期、搬送波再生、及びクロック再生等に使用される。
制御情報2002は、例えば、以下の制御パラメータを含むものとする。
「利用周波数」は、スペクトラムセンシング結果に基づき決定される現フレーム及び次フレームにおける利用周波数である。
The
For example, the
“Used frequency” is a used frequency in the current frame and the next frame determined based on the spectrum sensing result.
「帯域幅」は、帯域幅決定部301で決定される現フレーム及び次フレームにおける空き周波数の被検出帯域幅及び伝送帯域幅である。
「フレ−ム構成」は、現フレームのフレ−ム構成情報であり、図5に示す各フィードのサイズを指定する。下りデータ2004及び上りデータ2006のサイズは入力データa2のトラフィック量に応じて変化する。
“Bandwidth” is the detected bandwidth and transmission bandwidth of the vacant frequency in the current frame and the next frame determined by the
“Frame configuration” is frame configuration information of the current frame, and specifies the size of each feed shown in FIG. The sizes of the
「データ部の変復調方式」は、リアルタイム性が要求される音声データの場合は、再送は出来ないため、ノイズ耐性の強いBPSK(Binary Phase Shift Keying)またはQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)を用いる。 The “modulation / demodulation method of the data portion” uses BPSK (Binary Phase Shift Keying) or QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), which has strong noise resistance, because it cannot be retransmitted in the case of audio data that requires real-time performance.
「データ部の誤り訂正方式」は、符号化無し(符号化率1)または畳み込み符号(符号化率1/2)を指定する。
「端末の送信停止命令」は、2次利用基地局203または2次利用端末204でのスペクトラムセンシングの結果、利用周波数に既存システム等の信号有りと判断され、かつバックアップ用の他の空き周波数もない場合、2次利用端末204へ送信停止を命令し、直後に2次利用基地局203の送信も停止する。通信再開の手順は、前述の初期接続と同様とする。
“Data part error correction method” specifies no encoding (coding rate 1) or convolutional code (
As a result of spectrum sensing at the secondary
第2プリアンブル2003は、本フィールド以降、伝送帯域幅を可変にするため、フレーム同期、搬送波再生、及びクロック再生等を可能にするために設けたものである。
下りデータ2004は、制御情報2002に含まれるフレ−ム構成情報に基づき、下りデータ(音声情報)を挿入する。
The
次に続く第3プリアンブル2005から上りトラフィック情報2008までのフィールドは、上り方向(端末から基地局へ)の送信区間(送信情報)である。
第3プリアンブル2005は、上り通信でのフレーム同期、搬送波再生、及びクロック再生等に使用される。
The next field from the
The
上りデータ2006は、制御情報2002のフレ−ム構成情報に基づき、上りデータ(音声情報)を挿入する。上り下り対称の音声通信を想定しているため、下りデータ2004と上りデータ2006のデータ量は等しい。
スペクトラムセンシング結果2007は、2次利用端末204から報告されるスペクトラムセンシング結果である。
The spectrum sensing result 2007 is a spectrum sensing result reported from the
上りトラフィック情報2008は、2次利用端末204から通知される上りトラフィック量であり、2次利用端末204側で新たに送話が開始された場合など、2次利用基地局203が上りトラフィック量の変化を認識するために送られる情報である。2次利用基地局203は下りトラフィック量と上りトラフィック量のうち、値の大きな方に合わせて他方を変更し伝送帯域幅を決定する。
The
なお、実際には、制御情報2002と第2プリアンブル2003との間に伝送帯域幅切替のためのギャップ時間が必要であり、また、下りデータ2004と第3プリアンブル2005との間に送信/受信切替のためのギャップ時間が必要であるが、図示は省略している。
Actually, a gap time for transmission bandwidth switching is required between the
誤り訂正部305は、送信時はフレームe2内の制御情報2002に対し誤り訂正符号化(畳み込み符号化(符号化率1/2))を行い、また制御情報2002でデータ部の誤り訂正方式が畳み込み符号化(符号化率1/2)に指定されている場合には下りデータ2004と上りデータ2006に対しても誤り訂正符号化を行い誤り訂正符号化後のデータ列f2を出力する。受信時は、復調後の受信データ列f2に対し、誤り訂正処理を行い、誤り訂正後の受信データ列(フレーム)e2を出力する。
The
変復調部306は、送信時は、制御情報2002で指定された変調方式により、誤り訂正符号化後のデータ列f2のデータを変調処理し、変調された信号g2を出力する。受信時は、無線部307からの出力であるベースバンド受信信号g2に対し、同様に制御情報2002で指定される復調方式を用いて復調処理し、復調データf2を出力する。
At the time of transmission, the modulation /
無線部307は、その内部構成の図示は省略するが、送信時は、変調された信号g2に対し、制御部302からの制御情報b2に含まれる利用周波数、帯域幅に基づき、送信フィルタ処理、及び利用周波数(キャリア周波数)にアップコンバートする直交変調処理を行い、パワーアンプ、送信アンテナを通し、送信電波h2を送出する。受信時は、制御部302からの利用周波数、帯域幅に基づき、相手局からの電波h2を、受信アンテナ、ローノイズアンプを介して受信した信号に対し、ベースバンド周波数にダウンコンバートする直交復調処理、受信フィルタ処理を行い、ベースバンド受信信号g2を出力する。
Although the illustration of the internal configuration of the
スペクトラムセンシング部303は、制御部302からの制御情報c2に含まれる周波数、帯域幅について電波d2の使用状況を検出し、その結果である信号の有無c2を制御部302に報告する。本処理は上記図5に示すフレーム構成のスペクトラムセンシング区間2000で実行される。
The
帯域幅決定部301は、入力a2のデータ量に応じて、空き周波数の検出対象帯域幅(被検出帯域幅)の設定値及び伝送帯域幅の設定値a3を決定し、制御部302に指示する。これに基づき、制御部302は、スペクトラムセンシング部303に対し空き周波数の被検出帯域幅c2として、帯域幅決定部301で決定した被検出帯域幅の設定値a3を指示する。また、データ伝送部300に対し、制御信号b2により伝送帯域幅として帯域幅決定部301で決定した伝送帯域幅の設定値a3を指示する。
The
データ伝送部300は、制御部302により指示される伝送帯域幅に基づき、上記図5の第2プリアンブル2003以降のフィールドの伝送帯域幅を可変するように動作する。被検出帯域幅の設定値及び伝送帯域幅の設定値a3は、数段階に切り替え可能な構成としてもよい。
The
図5の第1プリアンブル2001と制御情報2002の伝送帯域幅については、2次利用端末204側で帯域幅が既知である必要があり、また制御情報2002のデータ量は伝送情報のトラフィック量に依存せず一定であるため、固定の帯域幅(例えば、最小の設定値)とする。
Regarding the transmission bandwidth of the
帯域幅決定部301での被検出帯域幅の設定値及び伝送帯域幅の設定値a3の決定の基準としては、例えば、図5のフレーム構成において、下りデータ2004の区間の送出時間が所定の時間内に収まる変調速度で変調し、それに対応するシンボルレートにロールオフ率、及びガードバンドを加味した帯域幅とする。なお、本実施形態では、下りデータ2004と上りデータ2006のトラフィック量は等しく、これらのフィールドは制御情報2002、スペクトラムセンシング結果2007、及び上りトラフィック情報2008に比べ情報伝送速度が高くなるため、これらのトラフィック量を帯域幅決定の基準としている。
As a reference for determining the detected bandwidth setting value and the transmission bandwidth setting value a3 in the
次に、帯域幅決定の計算例を示す。本実施形態において算出条件は以下のようにする。
[条件1]として、図5に示す1フレームの時間長を20msとし、このうち3msを下りデータ区間2004に配分する。
[条件2]として、例えば、図2において2回線のIP電話が使用されるものとする。図3に示すように1回線当りのIPパケットのトラフィック量は60byte/20msとする。したがって、2回線分のトラフィック量は120byte/20msとなる。
[条件3]として、データ部(下りデータ2004および上りデータ2006)の誤り訂正方式は畳み込み符号(符号化率1/2)とする。
[条件4]として、データ部の変調方式はQPSKとし、ロールオフ率は0.25とする。
Next, a calculation example of bandwidth determination is shown. In the present embodiment, the calculation conditions are as follows.
As [Condition 1], the time length of one frame shown in FIG. 5 is set to 20 ms, and 3 ms is allocated to the
As [Condition 2], for example, a two-line IP phone in FIG. 2 is used. As shown in FIG. 3, the traffic volume of the IP packet per line is 60 bytes / 20 ms. Therefore, the traffic amount for two lines is 120 bytes / 20 ms.
As [Condition 3], the error correction method of the data portion (
As [Condition 4], the modulation method of the data part is QPSK, and the roll-off rate is 0.25.
上記[条件1]及び[条件2]より、下りデータ区間での伝送速度は(式1)となる。
120byte×8bit/3ms=320kbps…(式1)
[条件3]より、誤り訂正符号化(符号化率1/2)後の伝送速度は(式2)となる。
320kbps×2=640kbps…(式2)
[条件4]より、シンボル速度は(式3)となる。なお、QPSKでのシンボル当りのビット数は“2”である。
640kbps/2=320ksymbols/s…(式3)
ここで、ロールオフ率0.25の場合の占有帯域幅(伝送帯域幅)は(式4)となる。
320ksymbols/s×1.25=400kHz…(式4)
被検出帯域幅は、ガードバンドを考慮し2倍とすれば(式5)により求められる。
400kHz×2=800kHz…(式5)
From the above [Condition 1] and [Condition 2], the transmission rate in the downlink data section is (Expression 1).
120 bytes × 8 bits / 3 ms = 320 kbps (Expression 1)
From [Condition 3], the transmission rate after error correction coding (
320 kbps × 2 = 640 kbps (Formula 2)
From [Condition 4], the symbol speed is (Expression 3). Note that the number of bits per symbol in QPSK is “2”.
640 kbps / 2 = 320 ksymbols / s (Formula 3)
Here, the occupied bandwidth (transmission bandwidth) in the case of the roll-off rate 0.25 is (Expression 4).
320 ksymbols / s × 1.25 = 400 kHz (Formula 4)
The detected bandwidth can be obtained by (Equation 5) if the guard band is doubled.
400 kHz × 2 = 800 kHz (Formula 5)
上記[条件1]において、1フレーム20ms内の配分として、スペクトラムセンシング区間2000の時間長を長く設定するほど、下りデータ区間2004に配分される時間は短くなり、被検出帯域幅と伝送帯域幅は広くなる。逆にスペクトラムセンシング区間2000の時間長を短く設定するほど、下りデータ区間2004に配分される時間は長くなり、被検出帯域幅と伝送帯域幅は狭くなる。
また、上記[条件2]において、2回線分から、例えば3回線分に増えると、トラフィック量は180byte/20msとなり、(式1)〜(式5)の結果は、1.5倍となり、被検出帯域幅は1.5倍となる。
In the above [Condition 1], as the time length of the
Further, in the above [Condition 2], when the number of lines is increased from 2 lines to, for example, 3 lines, the traffic volume is 180 bytes / 20 ms, and the results of (Expression 1) to (Expression 5) are 1.5 times, and are detected. The bandwidth is 1.5 times.
従来技術では、スペクトラムセンシング部での被検出帯域幅、及びデータ伝送部での伝送帯域幅が、固定値(IP電話の最大接続数、すなわち最大トラフィック量に基づいて決定されている)であるため、音声通話のトラフィック量(図2の集約装置202の出力の情報速度)が少ない場合には以下のような課題があった。
In the prior art, the detected bandwidth in the spectrum sensing unit and the transmission bandwidth in the data transmission unit are fixed values (determined based on the maximum number of IP telephone connections, that is, the maximum traffic volume). When the amount of voice call traffic (the information speed of the output of the
図6(a)に示すように、スペクトラムセンシング部での被検出帯域幅をBとすると、空き周波数604の帯域幅はB以上であるため、空き周波数を検出することができ、図6(b)に示すように2次利用システムでの利用が可能である(図6(b)の斜線パターンで示す部分)。しかし、空き周波数が空き周波数602しかない場合、その帯域幅はBより小さいため、周囲の周波数の信号も含めてセンシングするため、空き周波数として検出されず、2次利用システムでの利用が出来ない。ここで、音声通話のトラフィック量が少なく、「第1空き周波数」でも十分伝送可能な帯域である場合、送信機会を失うことになる。
As shown in FIG. 6A, if the detected bandwidth in the spectrum sensing unit is B, the bandwidth of the
これに対し、上記実施形態によれば、伝送したいデータ量に応じてスペクトラムセンシング部での被検出帯域幅を制御し、伝送に必要な最低限の空き周波数を探索することにより、2次利用システムでの送信機会の向上が図れるため、被災地等において、より確実な音声通信の維持が可能となる。 On the other hand, according to the above-described embodiment, the secondary usage system is configured by controlling the detected bandwidth in the spectrum sensing unit according to the amount of data to be transmitted and searching for the minimum free frequency necessary for transmission. Therefore, it is possible to maintain more reliable voice communication in a disaster area or the like.
なお、上記実施形態では、無線アクセス方式としてシングルキャリアのTDM−TDDを用いて説明したが、本発明はOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)についても適用可能である。また図2の集約装置202,205の一方は、公衆網等の管理外のネットワークでもよく、集約装置202,205は、適宜ルータやSIPサーバ機能を内蔵することができる。
In the above embodiment, the single-carrier TDM-TDD is used as the radio access method. However, the present invention is also applicable to OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access). Also, one of the
要するに、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
101…既存システム基地局、102…既存システム端末、103…既存システムの通信エリア、104…2次利用システム基地局、105−1〜105−3…2次利用システム端末、106…2次利用システムの通信エリア、201−1〜201−m…IP電話端末、202…集線装置、203…2次利用基地局、204…2次利用端末、205…集線装置、206−1〜206−m…IP電話端末、300…データ伝送部、301…帯域幅決定部、302…制御部、303…スペクトラムセンシング部、304…組立/分解部、305…誤り訂正部、306…変復調部、307…無線部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Existing system base station, 102 ... Existing system terminal, 103 ... Communication area of existing system, 104 ... Secondary use system base station, 105-1 to 105-3 ... Secondary use system terminal, 106 ... Secondary use system Communication area, 201-1 to 201-m ... IP telephone terminal, 202 ... concentrator, 203 ... secondary use base station, 204 ... secondary use terminal, 205 ... concentrator, 206-1 to 206-m ... IP Telephone terminal 300...
Claims (2)
スペクトラムセンシングにより所定の被検出帯域幅以上の空き周波数帯を検出する検出手段と、
前記検出された空き周波数帯を用いて所定の伝送帯域幅でデータを無線伝送する伝送手段と、
前記2次利用システムのトラフィック量及びスペクトラムセンシング区間の時間長の少なくとも一方に応じて、前記被検出帯域幅及び前記伝送帯域幅を決定する決定手段と、
前記決定手段で決定された前記被検出帯域幅及び前記伝送帯域幅に基づいて、前記検出手段の前記被検出帯域幅及び前記伝送手段の前記伝送帯域幅を可変に制御する制御手段と
を備え、
前記伝送手段は、符号化音声である前記データを、音声符号化周期に対応する無線フレーム周期で無線伝送し、
前記決定手段は、前記伝送帯域幅を、送出時間が所定の時間内に収まる変調速度に対応するシンボルレートにロールオフ率を加味した帯域幅とし、前記被検出帯域幅を該伝送帯域幅にガードバンドを加味した帯域幅とし、
前記検出手段は、前記決定手段により前記データが1回線分の音声通話のみである場合の前記伝送帯域幅に対応する前記被検出帯域幅が設定されると、該1回線分の音声通話の伝送に利用できる前記空き周波数帯を検出することを特徴とする無線装置。 A wireless device used in a secondary usage system that secondary uses a free frequency band of a primary usage system that preferentially uses frequencies,
Detecting means for detecting an empty frequency band equal to or greater than a predetermined detected bandwidth by spectrum sensing;
Transmission means for wirelessly transmitting data with a predetermined transmission bandwidth using the detected vacant frequency band;
Determining means for determining the detected bandwidth and the transmission bandwidth according to at least one of a traffic amount of the secondary usage system and a time length of a spectrum sensing section ;
Control means for variably controlling the detected bandwidth of the detecting means and the transmission bandwidth of the transmitting means based on the detected bandwidth and the transmission bandwidth determined by the determining means;
With
The transmission means wirelessly transmits the data that is encoded speech at a radio frame period corresponding to the speech encoding period,
Said determining means, said transmission bandwidth, transmission time is the bandwidth in consideration of the roll-off rate to the symbol rate corresponding to the modulation rate falls within a predetermined time, the guard said object detection bandwidth in the transmission bandwidth Bandwidth with band added,
If the detected bandwidth corresponding to the transmission bandwidth when the data is only a voice call for one line is set by the determining means, the detecting means transmits the voice call for the one line. A wireless device that detects the vacant frequency band that can be used in the future.
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