JP6162992B2 - 通信装置、通信方法、及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信装置、通信方法、及び通信システムに関する。

ある周波数帯域において通信する通信システムは、当該周波数帯域に隣接する他の通信システムと干渉しないように各種の規定が定められている（例えば非特許文献１、２）。例えば非特許文献１には、ある周波数帯域（Ｂａｎｄ１）に関して、所定の規定が定められている（非特許文献１）。

3GPP TS 36.101 Ver. 11.3.0 "LTE; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (U-UTRA); User Equipment (UE) radio transmission and reception" ARIB RCR STD-28"第二世代コードレス電話システム"

しかしながら、従来技術は所定の周波数帯（Ｂａｎｄ１）に対する規定であり、他の周波数帯（例えばＢａｎｄ３９等）においては適用することができず、別途隣接するシステムの帯域へのスプリアス干渉を考慮しなければならない。例えば公衆ＰＨＳの周波数帯域として割当てられている１８８４．５ＭＨｚから１８９３．５ＭＨｚの帯域（以下、９ＭＨｚ帯域という。）において、ＴＤ−ＬＴＥ方式等の通信を行うことが考えられる。この場合、隣接するデジタルコードレス帯（１８９３．５ＭＨｚ以上１９０６．１ＭＨｚ未満の帯域）及び１．７Ｇ携帯電話帯（１８７９．９ＭＨｚ未満の帯域）へのスプリアス干渉を考慮しなければならない。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、隣接するシステムの帯域へのスプリアス干渉を抑制できる周波数帯域の割り当てを設定することができる通信装置、通信方法、及び通信システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る通信装置は、
第１の周波数帯域に含まれる第２の周波数帯域の一部を送信周波数帯域として用いて通信相手装置に無線信号を送信させる通信装置であって、
前記第１の周波数帯域の一端は、直接に、または、ガードバンドを介して、他システムの周波数帯域に隣接しており、
前記送信周波数帯域の前記他システム側の一端の位置を設定し、当該位置と、当該位置に応じた前記他システムの周波数帯域までの第１周波数間隔と、前記第２の周波数帯域の帯域幅に対応するスプリアスレベルまでの第２周波数間隔とに基づいて、前記送信周波数帯域において前記通信装置相手に割り当てる割当帯域幅を設定し、
前記割当帯域幅は、前記第１周波数間隔と前記第２周波数間隔との割合と、前記割当帯域幅と前記第２の周波数帯域の帯域幅との割合とが同じになるように設定されることを特徴とする。

また、本発明に係る通信方法は、
第１の周波数帯域に含まれる第２の周波数帯域の一部を送信周波数帯域として用いて通信相手装置に無線信号を送信させる通信方法であって、
前記第１の周波数帯域の一端は、直接に、または、ガードバンドを介して、他システムの周波数帯域に隣接しており、
前記送信周波数帯域の前記他システム側の一端の位置を設定し、当該位置と、当該位置に応じた前記他システムの周波数帯域までの第１周波数間隔と、前記第２の周波数帯域の帯域幅に対応するスプリアスレベルまでの第２周波数間隔とに基づいて、前記送信周波数帯域において前記通信装置相手に割り当てる割当帯域幅を設定し、
前記割当帯域幅は、前記第１周波数間隔と前記第２周波数間隔との割合と、前記割当帯域幅と前記第２の周波数帯域の帯域幅との割合とが同じになるように設定されることを特徴とする。

また、本発明に係る通信システムは、
通信装置と相手通信装置を備え、第１の周波数帯域に含まれる第２の周波数帯域の一部を送信周波数帯域として用いて前記通信相手装置に無線信号を送信させる通信システムであって、
前記通信装置が、
前記送信周波数帯域の前記他システム側の一端の位置を設定し、当該位置と、当該位置に応じた前記他システムの周波数帯域までの第１周波数間隔と、前記第２の周波数帯域の帯域幅に対応するスプリアスレベルまでの第２周波数間隔とに基づいて、前記送信周波数帯域において前記通信装置相手に割り当てる割当帯域幅を設定し、
前記割当帯域幅は、前記第１周波数間隔と前記第２周波数間隔との割合と、前記割当帯域幅と前記第２の周波数帯域の帯域幅との割合とが同じになるように設定されることを特徴とする。

本発明における通信装置、通信方法、及び通信システムによれば、隣接するシステムの帯域へのスプリアス干渉を抑制できる周波数帯域の割り当てを設定することができる。

本発明の一実施形態に係る通信システムの概略図である。 本発明の一実施形態に係る基地局のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る移動局のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る通信システムが使用する周波数帯域の配置概要図である。 本発明の一実施形態に係る第２周波数帯近傍の概要図である。 本発明の一実施形態に係る割当制限テーブルの例である。 本発明の一実施形態の変形例に係る割当制限テーブルの配置図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施形態に係る通信システム１の概略図である。本発明の一実施形態に係る通信システム１は複数の通信装置を備える。例えば図１に示すように通信システム１は、通信装置１０（基地局１０）及び通信装置１１（移動局１１）を備える。通信装置１０と通信装置１１とは無線により通信する。

通信システム１は、ＴＤ−ＬＴＥ、ＬＴＥ等の通信方式が採用されているシステムである。以下、本実施形態では通信システム１は、ＴＤ−ＬＴＥの通信方式が採用されているものとして説明する。また通信システム１は、９ＭＨｚ帯域（第２周波数帯域）において５ＭＨｚ（実効帯域は４．５ＭＨｚ）の帯域幅（第１周波数帯域幅）のキャリアを配置して無線通信を行う。

図２は、本発明の一実施形態に係る基地局１０のブロック図である。図２に示すように基地局１０は、基地局通信部１０１と、基地局ベースバンド部１０２と、基地局制御部１０３とを備える。基地局通信部１０１及び基地局ベースバンド部１０２は、基地局制御部１０３に接続されている。

基地局通信部１０１は、アンテナを介して移動局１１と無線信号（データ）を送受信する。基地局通信部１０１は、受信した無線信号（受信信号）に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行い、処理後の信号を基地局ベースバンド部１０２に送る。また、基地局通信部１０１は、基地局ベースバンド部１０２から受けたベースバンド信号に対しアップコンバード及び増幅等を行い、無線信号（送信信号）を生成する。そして基地局通信部１０１は、アンテナを介して当該無線信号を移動局１１に送信する。

基地局ベースバンド部１０２は、基地局通信部１０１から受けた信号に対してＡＤ変換及び高速フーリエ変換等を行うことにより受信信号を復調し、ベースバンド信号を取り出す。そして基地局ベースバンド部１０２は、ベースバンド信号を基地局制御部１０３に送る。また、基地局ベースバンド部１０２は、基地局制御部１０３により生成されたベースバンド信号に対して逆高速フーリエ変換及びＤＡ変換等を行うことにより、ベースバンド信号を変調する。そして変調されたベースバンド信号を基地局通信部１０１に送る。

基地局制御部１０３は、基地局１０の各機能ブロックをはじめとして基地局１０の全体を制御及び管理する。基地局制御部１０３は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理毎に特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

基地局制御部１０３は、基地局１０と移動局１１との無線通信を実現するために、第１周波数帯域幅のキャリアを用いる。具体的には、基地局制御部１０３は、キャリアの一部である使用ダウンリンク無線リソース、使用アップリンク無線リソースを移動局１１（及び基地局１０に接続する他の移動局）に割当てる。使用ダウンリンク無線リソースとは、基地局が移動局との下り通信（ダウンリンク）で使用する無線リソースである。使用アップリンク無線リソースとは、移動局が基地局との上り通信（アップリンク）で使用する無線リソースである。そして基地局制御部１０３は、割当てた使用ダウンリンク無線リソース及び使用アップリンク無線リソースを用いて、移動局１１と通信する。また基地局制御部１０３は、割当てた使用ダウンリンク無線リソース及び使用アップリンク無線リソースの情報を、基地局通信部１０１を介して移動局１１（及び基地局１０に接続する他の移動局）に送信する。

図３は、本発明の一実施形態に係る移動局１１のブロック図を示す。図３に示すように移動局１１は、移動局通信部１１１と、移動局ベースバンド部１１２と、移動局制御部１１３とを備える。移動局通信部１１１及び移動局ベースバンド部１１２は、移動局制御部１１３に接続されている。

移動局通信部１１１は、アンテナを介して基地局１０と無線信号（データ）を送受信する。移動局通信部１１１は、受信した無線信号（受信信号）に対して低雑音での増幅及びダウンコンバート等を行い、処理後の信号を移動局ベースバンド部１１２に送る。また、移動局通信部１１１は、移動局ベースバンド部１１２から受けたベースバンド信号に対しアップコンバード及び増幅等を行い、無線信号（送信信号）を生成する。そして移動局通信部１１１は、アンテナを介して当該無線信号を基地局１０に送信する。

移動局ベースバンド部１１２は、移動局通信部１１１から受けた信号に対してＡＤ変換及び高速フーリエ変換等を行うことにより受信信号を復調し、ベースバンド信号を取り出す。そして移動局ベースバンド部１１２は、ベースバンド信号を移動局制御部１１３に送る。また、移動局ベースバンド部１１２は、移動局制御部１１３により生成されたベースバンド信号に対して逆高速フーリエ変換及びＤＡ変換等を行うことにより、ベースバンド信号を変調する。そして変調されたベースバンド信号を移動局通信部１１１に送る。

移動局制御部１１３は、移動局１１の各機能ブロックをはじめとして移動局１１の全体を制御及び管理する。移動局制御部１１３は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理毎に特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

移動局制御部１１３は、基地局１０から受信した、キャリアの中の使用ダウンリンク無線リソース及び使用アップリンク無線リソースの割り当て情報に基づき、使用する無線リソースを決定する。そして移動局制御部１１３は、当該決定した無線リソースを用いて、移動局通信部１１１及び移動局ベースバンド部１１２により、基地局１０と無線通信を行う。

次に、本実施形態における基地局１０のアップリンク無線リソースの割当に関して、詳細に説明する。上述したように本実施の形態においては、アップリンク無線リソースとして用いる送信周波数帯域は、９ＭＨｚ帯域内に設定される。９ＭＨｚ帯域の周辺には、図４（ａ）に示すように、１．７Ｇ携帯電話帯域、ガードバンド帯域、公衆ＰＨＳ帯域（９ＭＨｚ帯域）、デジタルコードレス電話帯域、公衆ＰＨＳ帯域、ガードバンド帯域、２Ｇ携帯電話帯域がそれぞれ１８７９．９ＭＨｚ未満、１８７９．９ＭＨｚ〜１８８４．５ＭＨｚ、１８８４．５ＭＨｚ〜１８９３．５ＭＨｚ、１８９３．５ＭＨｚ〜１９０６．１ＭＨｚ、１９０６．１〜１９１５．７ＭＨｚ、１９１５．７ＭＨｚ〜１９２０ＭＨｚ、１９２０ＭＨｚ以上の領域に割当てられている。

図４（ｂ）は、本通信システム１において９ＭＨｚ帯域に配置するキャリアの概要図を示す。基地局１０の基地局制御部１０３は、領域４０１の１５ＲＢをＰＵＳＣＨ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ（上りリンク共有チャネル））用に割当てる。また基地局制御部１０３は、領域４０２及び領域４０３の各５ＲＢの一部をＰＵＣＣＨ用（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｐｌｉｎｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｈａｎｎｅｌ（上り制御チャネル））、すなわち制御データを通信するチャネル用に割当てる。当該ＰＵＳＣＨとＰＵＣＣＨの割り当ては、３ＧＰＰの規定に基づく（3GPP TS36.211 Ver.9.0.0）。ここで基地局制御部１０３は、領域４０２のうち、周波数が1〜２番目に低い２ＲＢとそれに続く３番目に周波数が低いＲＢの後半スロットをＰＵＣＣＨ用に割当てる。なお後半スロットとは、１ＲＢ（２スロット）のうち、後半の０．５ｍｓの時間領域のスロットである。また基地局制御部１０３は、領域４０３のうち３番目に周波数が低いＲＢの前半スロットと周波数が４〜５番目に低い２ＲＢをＰＵＣＣＨ用に割当てる。なお前半スロットとは、１ＲＢ（２スロット）のうち、前半の０．５ｍｓの時間領域のスロットである。図４（ｂ）に示すように、キャリアに含まれる各ＲＢの位置を番号（以下ＲＢ番号という。）で示し、夫々周波数の低い順に０〜２４とする。

ここで９ＭＨｚ帯域の一端はガードバンドに隣接し、他端は他システムであるデジタルコードレス電話帯域に隣接している。したがってＰＵＳＣＨ用のリソースを最大限用いて移動局１１が通信した場合、隣接するデジタルコードレス電話帯へ電力が漏えいし、スプリアス干渉が生じる。そのため本実施形態においては、基地局１０は、ＰＵＳＣＨ領域のリソースの割当に関し、移動局へのリソースの割当開始位置に依存して、リソースの最大連続割当数を設定する。つまり基地局制御部１０３は、使用アップリンク無線リソースとして、移動局（相手通信装置）に無線信号を送信させる送信周波数帯域の一端の位置を設定し、当該位置に応じて、送信周波数帯域の割当帯域幅を設定する。例えば基地局制御部１０３は、送信周波数帯域の一端の位置に応じた隣接システムの周波数帯域までの周波数間隔とスプリアスレベルまでの周波数間隔との割合に応じて、割当帯域幅を設定する。

隣接システム寄りの空き領域をＺ［ＭＨｚ］として、移動局１１に割当てるＰＵＳＣＨのリソースの隣接システム側の周波数端からＰＵＳＣＨ領域の隣接システム側周波数端までのリソースブロック数をＸ［ＲＢ］とすると、移動局１１に割当てるＰＵＳＣＨの片側周波数端から隣接システムまでの周波数幅（Ｗ［ＭＨｚ］）は以下の数式（１）で表される。

数式（１）においてＸに乗算される０．１８[ＭＨｚ/ＲＢ]は、１ＲＢ当たりの周波数帯域である。図５（ａ）に第２周波数帯（ＰＨＳ帯）と１．７Ｇ携帯電話帯近傍における、数式（１）の各変数(Ｘ、Ｚ、及びＷ)を図示する。図５（ａ）において第２周波数帯であるＰＨＳ帯と、１．７Ｇ携帯電話帯との間には、４．５ＭＨｚのガードバンド帯域及びＰＵＣＣＨ帯の５ＲＢが存在する。そのため、隣接システム寄りの空き領域（Ｚ）は、５．４ＭＨｚ（４．５［ＭＨｚ］＋０．１８［ＭＨｚ／ＲＢ］×５［ＲＢ］）となる。同様に図５（ｂ）に、第２周波数帯（ＰＨＳ帯）とデジタルコードレス電話帯近傍における、数式（１）の各変数を図示する。

ここでキャリアの周波数帯域幅が５[ＭＨｚ]である場合、スプリアスレベルまでの周波数間隔は、３ＧＰＰの規定（非特許文献１）により以下の数式（２）で規定される。

ここでBWはキャリアの周波数帯域幅である。

このスプリアスレベルまでの周波数間隔は、キャリアのリソースを最大限利用した場合、すなわち例えばキャリアの周波数帯域幅が５ＭＨｚである場合、２５ＲＢ分のリソースを用いた場合の隣接するシステムと離間すべき周波数間隔を表す。したがって隣接するシステムとの間隔と、当該スプリアスレベルまでの周波数間隔との割合に応じて割当てるリソースブロック数（以下、割当リソースブロック数（Ｙ）という。）を設定することで当該規格の規定と同等にスプリアス干渉を抑制することが可能となる。つまり基地局制御部１０３は、送信周波数帯域の一端の位置（Ｘ）に応じた隣接システムの周波数帯域までの周波数間隔（数式（１））とスプリアスレベルまでの周波数間隔（数式（２））との割合に応じて、以下の数式（３）により割当帯域幅（割当リソースブロック数（Ｙ））を設定する。

ここで数式（３）の関数min(a,b)はa又はbのうちいずれか小さい方を返す関数である（ここでa、bは任意の値とする）。第１項目の１５−Ｘは、ＰＵＳＣＨ領域のリソースブロック数からＸを減算した値であり、Ｙは必ず当該値以下となる。第２項目の関数Floor(a)は、a以下の最大の整数、すなわちaの小数点以下を切り捨てた値を返す関数である（ここでaは任意の値である）。

好適には基地局１０は、数式（３）を満足するＸとＹのテーブル（以下、割当制限テーブルという。）を予め記憶部（不図示）に保持する。当該テーブルの例を図６に示す。基地局制御部１０３は、当該割当制限テーブルに基づき、無線信号を送信される送信周波数帯域の一端の位置（Ｘ）に応じて、割当帯域幅（Ｙ）を設定する。例えばＸが２の場合、割当帯域幅（Ｙ）を７ＲＢとして設定する。

このように本発明によれば、基地局１０の基地局制御部１０３が、移動局１１にＰＵＳＣＨの無線信号を送信させる送信周波数帯域の一端の位置（Ｘ）を設定し、当該位置に応じて、送信周波数帯域の割当帯域幅（Ｙ）を設定するため、隣接するシステムの帯域へのスプリアス干渉を考慮して周波数帯域の割り当てをすることができる。

なお、本実施の形態においては、通信システム１が９ＭＨｚ帯域の第２周波数帯域を用いるものとしたがこれに限られず、第２周波数帯域は、９ＭＨｚ未満又は９ＭＨｚを超過する帯域であってもよい。

（変形例）
以下に、本発明の変形例について説明をする。変形例は、実施の形態１と比較して、基地局１０の基地局制御部１０３の割当帯域幅を設定方法が相違する。概略として変形例に係る基地局制御部１０３は、隣接システムの周波数帯域までの周波数間隔が所定の必要ガードバンド幅以上となるように割当帯域幅を設定する。

ここでＰＵＳＣＨ領域に連続してL_CRB［ＲＢ］のリソースブロックを割当てた場合、必要なガードバンド幅（以下ＧＢという。）は、以下の数式（４）で定義する。

ここでα、βは所定の定数であり、それぞれ例えば２、及び２．１である。

そして数式（１）で表される隣接システムの周波数帯域までの周波数間隔（Ｗ）がＧＢ以上となる最大のL_CRBをL_CRB’とした場合、割当帯域幅（Ｙ）は以下の数式（５）で表される。

ここでRB_startは、無線信号を送信させる送信周波数帯域の一端の位置を示すＲＢ番号である。また第１項目の２０−RB_startは、ＰＵＳＣＨ領域の最大のＲＢ番号からRB_startを減算した値であり、Ｙは必ず当該値以下となる。

つまり基地局制御部１０３は、送信周波数帯域の一端の位置（RB_start）に応じた隣接システムの周波数帯域までの周波数間隔が所定の必要ガードバンド幅以上となるように、数式（５）に基づき割当帯域幅（Ｙ）を設定する。

好適には基地局１０は、数式（５）を満足するRB_startとＹの割当制限テーブルを予め記憶部（不図示）に保持する。変形例に係る割当制限テーブルの例を図７に示す。基地局制御部１０３は、当該割当制限テーブルに基づき、無線信号を送信される送信周波数帯域の一端の位置（RB_start）に応じて、割当帯域幅（Ｙ）を設定する。例えばRB_startが９の場合、割当帯域幅（Ｙ）を６ＲＢとして設定する。

このように変形例にかかる通信システム１によれば、基地局１０の基地局制御部１０３が、移動局１１にＰＵＳＣＨの無線信号を送信させる送信周波数帯域の一端の位置（Ｘ）を設定し、当該位置に応じて、送信周波数帯域の割当帯域幅（Ｙ）を設定するため、隣接するシステムの帯域へのスプリアス干渉を抑制できる周波数帯域の割り当てを設定することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ 通信システム
１０ 基地局（通信装置）
１１ 移動局（通信装置）
１０１ 基地局通信部
１０２ 基地局ベースバンド部
１０３ 基地局制御部
１１１ 移動局通信部
１１２ 移動局ベースバンド部
１１３ 移動局制御部
４０１、４０２、４０３、４１２、４１３ 領域

Claims (3)

1. 第１の周波数帯域に含まれる第２の周波数帯域の一部を送信周波数帯域として用いて通信相手装置に無線信号を送信させる通信装置であって、
   前記第１の周波数帯域の一端は、直接に、または、ガードバンドを介して、他システムの周波数帯域に隣接しており、
   前記送信周波数帯域の前記他システム側の一端の位置を設定し、当該位置と、当該位置に応じた前記他システムの周波数帯域までの第１周波数間隔と、前記第２の周波数帯域の帯域幅に対応するスプリアスレベルまでの第２周波数間隔とに基づいて、前記送信周波数帯域において前記通信装置相手に割り当てる割当帯域幅を設定し、
   前記割当帯域幅は、前記第１周波数間隔と前記第２周波数間隔との割合と、前記割当帯域幅と前記第２の周波数帯域の帯域幅との割合とが同じになるように設定されることを特徴とする通信装置。
2. 第１の周波数帯域に含まれる第２の周波数帯域の一部を送信周波数帯域として用いて通信相手装置に無線信号を送信させる通信方法であって、
   前記第１の周波数帯域の一端は、直接に、または、ガードバンドを介して、他システムの周波数帯域に隣接しており、
   前記送信周波数帯域の前記他システム側の一端の位置を設定し、当該位置と、当該位置に応じた前記他システムの周波数帯域までの第１周波数間隔と、前記第２の周波数帯域の帯域幅に対応するスプリアスレベルまでの第２周波数間隔とに基づいて、前記送信周波数帯域において前記通信装置相手に割り当てる割当帯域幅を設定し、
   前記割当帯域幅は、前記第１周波数間隔と前記第２周波数間隔との割合と、前記割当帯域幅と前記第２の周波数帯域の帯域幅との割合とが同じになるように設定されることを特徴とする通信方法。
3. 通信装置と相手通信装置を備え、第１の周波数帯域に含まれる第２の周波数帯域の一部を送信周波数帯域として用いて前記通信相手装置に無線信号を送信させる通信システムであって、
   前記第１の周波数帯域の一端は、直接に、または、ガードバンドを介して、他システムの周波数帯域に隣接しており、
   前記通信装置が、
   前記送信周波数帯域の前記他システム側の一端の位置を設定し、当該位置と、当該位置に応じた前記他システムの周波数帯域までの第１周波数間隔と、前記第２の周波数帯域の帯域幅に対応するスプリアスレベルまでの第２周波数間隔とに基づいて、前記送信周波数帯域において前記通信装置相手に割り当てる割当帯域幅を設定し、
   前記割当帯域幅は、前記第１周波数間隔と前記第２周波数間隔との割合と、前記割当帯域幅と前記第２の周波数帯域の帯域幅との割合とが同じになるように設定されることを特徴とする通信システム。

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