JP6863938B2

JP6863938B2 - 受信装置、受信制御方法及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP6863938B2
Application number: JP2018161887A
Authority: JP
Inventors: ヨンビンキム
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2038-08-30
Also published as: JP2020036219A

Description

本発明は、受信装置、受信制御方法及びコンピュータプログラムに関する。

ＳＷＩＰＴ（Simultaneous Wireless Information and Power Transfer）技術を利用する受信装置が、例えば特許文献１に記載されている。また、複数の無線通信システムで同じ周波数帯を共用するための周波数共用技術が、例えば非特許文献１に記載されている。

米国特許出願公開第２０１７／０２８８４７３号明細書

"Regulatory Pilot on Licensed Shared Access in a Live LTE-TDD Network in IMT Band 40", IEEE TRANSACTIONS ON COGNITIVE COMMUNICATIONS AND NETWORKING, VOL. 3, NO. 3, SEPTEMBER 2017

複数の無線通信システムで同じ周波数帯を共用する場合において、ＳＷＩＰＴ技術を利用する受信装置を適用するときに、同じ周波数帯を共用する相手から想定外の電波干渉を受けると、受信装置のＳＷＩＰＴ技術による充電能力が不足する可能性があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、受信装置のＳＷＩＰＴ技術による充電を適切に制御することを図ることにある。

（１）本発明の一態様は、特定周波数帯を他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置において、少なくとも前記特定周波数帯を含む周波数帯の受信信号を、前記受信信号の電力を複数の出力ポートに分配して出力するか又は一の出力ポートのみに出力するかを選択する信号分配部と、前記信号分配部から出力された前記受信信号を使用して前記特定周波数帯の信号に関する受信処理を実行する受信処理部と、前記信号分配部から出力された前記受信信号の電力を使用して蓄電池の充電を行う充電部と、前記特定周波数帯の受信干渉電力を検知する測定部と、前記受信干渉電力が所定の受信干渉電力閾値を超える場合、前記蓄電池の充電の必要性に応じて前記信号分配部を制御する制御部と、を備える受信装置である。
（２）本発明の一態様は、前記制御部は、前記蓄電池の充電が必要であると判断した場合において、前記特定周波数帯の信号のＳＩＮＲが所定のＳＩＮＲ閾値を超えるときには、前記信号分配部に対して、前記受信処理部と前記充電部との両方へ前記受信信号の電力を分配して前記受信信号を出力させる、一方、前記特定周波数帯の信号のＳＩＮＲが前記ＳＩＮＲ閾値以下であるときには、前記信号分配部に対して、前記充電部のみに前記受信信号を出力させる、上記（１）の受信装置である。
（３）本発明の一態様は、前記制御部は、前記蓄電池の充電が不要であると判断した場合において、前記特定周波数帯の信号のＩＮＲが所定のＩＮＲ閾値を超えるときには、前記信号分配部に対して前記受信処理部のみに前記受信信号を出力させ、前記受信処理部に対して前記特定周波数帯の信号からの干渉信号の除去を指示し、一方、前記特定周波数帯の信号のＩＮＲが所定のＩＮＲ閾値以下であるときには、前記信号分配部に対して前記受信処理部のみに前記受信信号を出力させ、前記特定周波数帯の信号に関するビームフォーミングを指示する、上記（１）又は（２）のいずれかの受信装置である。

（４）本発明の一態様は、特定周波数帯を他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置の受信制御方法であって、前記受信装置が、少なくとも前記特定周波数帯を含む周波数帯の受信信号を、前記受信信号の電力を複数の出力ポートに分配して出力するか又は一の出力ポートのみに出力するかを選択する信号分配ステップと、前記受信装置が、前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号を使用して前記特定周波数帯の信号に関する受信処理を実行する受信処理ステップと、前記受信装置が、前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号の電力を使用して蓄電池の充電を行う充電ステップと、前記受信装置が、前記特定周波数帯の受信干渉電力を検知する測定ステップと、前記受信干渉電力が所定の受信干渉電力閾値を超える場合、前記蓄電池の充電の必要性に応じて前記信号分配ステップを制御する制御ステップと、を含む受信制御方法である。

（５）本発明の一態様は、特定周波数帯を他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置のコンピュータに、少なくとも前記特定周波数帯を含む周波数帯の受信信号を、前記受信信号の電力を複数の出力ポートに分配して出力するか又は一の出力ポートのみに出力するかを選択する信号分配ステップと、前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号を使用して前記特定周波数帯の信号に関する受信処理を実行する受信処理ステップと、前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号の電力を使用して蓄電池の充電を行う充電ステップと、前記特定周波数帯の受信干渉電力を検知する測定ステップと、前記受信干渉電力が所定の受信干渉電力閾値を超える場合、前記蓄電池の充電の必要性に応じて前記信号分配ステップを制御する制御ステップと、を実行させるためのコンピュータプログラムである。

本発明によれば、受信装置のＳＷＩＰＴ技術による充電を適切に制御することができるという効果が得られる。

一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。一実施形態に係る受信装置の適用例１を示す説明図である。一実施形態に係る受信装置の適用例２を示す説明図である。一実施形態に係る受信制御方法の手順の例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１は、一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図１に示される受信装置１０は、ＳＷＩＰＴ技術により、電力伝送とデータ通信とを同時に行う機能を有する。図１において、受信装置１０は、アンテナＡＮＴと、信号分配部（power splitter）１１と、受信処理部１２と、充電部１３と、蓄電池１４と、測定部１５と、制御部１６と、を備える。

受信装置１０は、特定周波数帯Ｆを他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置である。信号分配部１１には、アンテナＡＮＴで受信された受信信号が入力ポートＩＮに入力される。アンテナＡＮＴで受信された受信信号は、少なくとも特定周波数帯Ｆを含む周波数帯の信号である。信号分配部１１は、入力ポートＩＮに入力された受信信号を、当該受信信号の電力を２個の出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２に分配して出力するか、又は、２個の出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２のうちいずれか１個の出力ポートのみに出力するか、を制御部１６からの指示に従って選択する。信号分配部１１は、制御部１６からの指示に従って選択した２個又は１個の出力ポートへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力する。２個の出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２が選択された場合、入力ポートＩＮに入力された受信信号は、各出力ポートＯＵＴ１，ＯＵＴ２へ、所定の比率で電力が分配されて出力される。出力ポートＯＵＴ１は受信処理部１２に接続される。出力ポートＯＵＴ２は充電部１３に接続される。

受信処理部１２は、信号分配部１１から出力された受信信号を使用して特定周波数帯Ｆの信号に関する受信処理を実行する。受信処理は、例えば復調や復号などの処理である。

充電部１３は、エネルギーハーベスティング（energy harvesting：ＥＨ）技術により、充電を行う機能を有する。充電部１３は、信号分配部１１から出力された受信信号の電力を使用して蓄電池１４の充電を行う。なお、充電部１３が充電する対象の蓄電池１４は、受信装置１０に備わるものであってもよく、又は、受信装置１０の外部に設けられたものであってもよい。例えば、センサネットワークを構成するセンサの電源である蓄電池１４が、充電部１３の充電対象であってもよい。

測定部１５は、アンテナＡＮＴで受信された受信信号に基づいて、特定周波数帯Ｆの測定を行う。測定部１５の測定項目は、受信干渉電力、ＳＩＮＲ（Signal to Interference and Noise power Ratio）、ＩＮＲ（Interference to Noise power Ratio）などである。測定部１５は、測定結果を制御部１６へ通知する。

制御部１６は、受信装置１０の制御を行う。制御部１６は、測定部１５で検知された受信干渉電力Ｐ＿Ｉが所定の受信干渉電力閾値Ｐ＿Ｔを超える場合、蓄電池１４の充電の必要性に応じて信号分配部１１を制御する。

図２及び図３は、本実施形態に係る受信装置の適用例を示す説明図である。

［受信装置の適用例１］
図２は、本実施形態に係る受信装置の適用例１を示す説明図である。図２において、通信端末３０は、特定周波数帯Ｆを利用する既存の無線通信システム（既存利用者）の通信端末である。受信装置１０は、特定周波数帯Ｆを共用する無線通信システム（共用利用者）の受信装置である。図２の適用例１では、共用利用者の受信装置１０は固定されていて移動しない。共用利用者の受信装置１０は例えば固定基地局の受信装置である。一方、既存利用者の通信端末３０は移動する。通信端末３０が移動して受信装置１０に近づくことにより、受信装置１０は、通信端末３０から受ける特定周波数帯Ｆの受信干渉電力Ｐ＿Ｉが大きくなる。

［受信装置の適用例２］
図３は、本実施形態に係る受信装置の適用例２を示す説明図である。図３において、受信装置１０は、特定周波数帯Ｆを利用する既存の無線通信システム（既存利用者）の通信端末に備わる受信装置である。送信装置４０は、特定周波数帯Ｆを共用する無線通信システム（共用利用者）の送信装置である。図３の適用例２では、共用利用者の送信装置４０は固定されていて移動しない。共用利用者の送信装置４０は例えば固定基地局の送信装置である。一方、既存利用者の通信端末（受信装置１０）は移動する。既存利用者の通信端末（受信装置１０）が移動して送信装置４０に近づくことにより、通信端末の受信装置１０は、送信装置４０から受ける特定周波数帯Ｆの受信干渉電力Ｐ＿Ｉが大きくなる。

次に、図４を参照して本実施形態に係る受信装置１０の動作を説明する。図４は、本実施形態に係る受信制御方法の手順の例を示すフローチャートである。

（ステップＳ１）測定部１５は、アンテナＡＮＴで受信された受信信号に基づいて、特定周波数帯Ｆの受信干渉電力Ｐ＿Ｉを検知する。測定部１５は、検知結果の受信干渉電力Ｐ＿Ｉを制御部１６へ通知する。

（ステップＳ２）制御部１６は、測定部１５から通知された受信干渉電力Ｐ＿Ｉと、所定の受信干渉電力閾値Ｐ＿Ｔとを比較する。この比較の結果、受信干渉電力Ｐ＿Ｉが受信干渉電力閾値Ｐ＿Ｔを超える場合にはステップＳ３に進み、受信干渉電力Ｐ＿Ｉが受信干渉電力閾値Ｐ＿Ｔ以下である場合にはステップＳ１に戻る。

（ステップＳ３）制御部１６は、蓄電池１４の充電が必要か否かを判断する。制御部１６は、充電部１３から蓄電池１４の充電量の通知を受ける。制御部１６は、蓄電池１４の充電量が所定の充電量閾値Ｔｈ未満である場合に、蓄電池１４の充電が必要であると判断する。一方、制御部１６は、蓄電池１４の充電量が充電量閾値Ｔｈ以上である場合には、蓄電池１４の充電が不要であると判断する。蓄電池１４の充電が必要である場合には、ＥＨ（エネルギーハーベスティングによる蓄電池の充電）優先モードのステップＳ４に進む。蓄電池１４の充電が不要である場合には、Ｒｘ（受信処理）優先モードのステップＳ７に進む。

（ステップＳ４）測定部１５は、特定周波数帯ＦのＳＩＮＲの測定結果を制御部１６へ通知する。制御部１６は、測定部１５から通知されたＳＩＮＲと、所定のＳＩＮＲ閾値Ｒ１とを比較する。ＳＩＮＲ閾値Ｒ１は、特定周波数帯Ｆにおける情報の復調及び復号（information decode：ＩＤ）が成功する基準のＳＩＮＲに基づいた目標値である。当該比較の結果、ＳＩＮＲがＳＩＮＲ閾値Ｒ１を超える場合にはステップＳ５に進み、ＳＩＮＲがＳＩＮＲ閾値Ｒ１以下である場合にはステップＳ６に進む。

（ステップＳ５）制御部１６は、信号分配部１１に対して、受信処理部１２（出力ポートＯＵＴ１）と充電部１３（出力ポートＯＵＴ２）との両方へ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力するように指示する。信号分配部１１は、制御部１６からの指示に従って、受信処理部１２（出力ポートＯＵＴ１）と充電部１３（出力ポートＯＵＴ２）との両方へ、入力ポートＩＮに入力された受信信号の電力を所定の比率で分配して当該受信信号を出力する。

充電部１３は、信号分配部１１から出力された干渉信号を含む受信信号の電力を使用して蓄電池１４の充電を行う。受信処理部１２は、信号分配部１１から出力された受信信号を使用して特定周波数帯Ｆの信号に関する受信処理を実行し、通信相手から送信された情報の復調及び復号を行う。ステップＳ５の後にステップＳ１０ヘ進む。

（ステップＳ６）制御部１６は、信号分配部１１に対して、充電部１３（出力ポートＯＵＴ２）のみへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力するように指示する。信号分配部１１は、制御部１６からの指示に従って、充電部１３（出力ポートＯＵＴ２）のみへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力する。充電部１３は、信号分配部１１から出力された干渉信号を含む受信信号の電力を使用して蓄電池１４の充電を行う。ステップＳ６の後にステップＳ１０ヘ進む。

（ステップＳ７）測定部１５は、特定周波数帯ＦのＩＮＲの測定結果を制御部１６へ通知する。制御部１６は、測定部１５から通知されたＩＮＲと、所定のＩＮＲ閾値Ｒ２とを比較する。ＩＮＲ閾値Ｒ２は、特定周波数帯Ｆにおける干渉信号の除去が成功する基準のＩＮＲに基づいた目標値である。当該比較の結果、ＩＮＲがＩＮＲ閾値Ｒ２を超える場合にはステップＳ８に進み、ＩＮＲがＩＮＲ閾値Ｒ２以下である場合にはステップＳ９に進む。

（ステップＳ８）制御部１６は、信号分配部１１に対して、受信処理部１２（出力ポートＯＵＴ１）のみへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力するように指示する。信号分配部１１は、制御部１６からの指示に従って、受信処理部１２（出力ポートＯＵＴ１）のみへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力する。

制御部１６は、受信処理部１２に対して、受信信号から干渉信号を除去する干渉デコーディング処理を指示する。受信処理部１２は、制御部１６からの指示に従って、信号分配部１１から出力された受信信号から干渉信号を除去する干渉デコーディング処理を実行する。受信処理部１２は、受信信号から干渉信号を除去した後の信号に基づいて、通信相手から送信された情報の復調及び復号を行う。ステップＳ８の後にステップＳ１０ヘ進む。

（ステップＳ９）制御部１６は、信号分配部１１に対して、受信処理部１２（出力ポートＯＵＴ１）のみへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力するように指示する。信号分配部１１は、制御部１６からの指示に従って、受信処理部１２（出力ポートＯＵＴ１）のみへ、入力ポートＩＮに入力された受信信号を出力する。

制御部１６は、受信処理部１２に対して、特定周波数帯Ｆの信号に関するビームフォーミングを指示する。受信処理部１２は、制御部１６からの指示に従って、特定周波数帯Ｆの信号に関するビームフォーミング処理を実行する。ビームフォーミング処理は、例えば「zero-forcing」などである。受信処理部１２は、信号分配部１１から出力された受信信号に対して当該ビームフォーミング処理を実行した後の信号に基づいて、通信相手から送信された情報の復調及び復号を行う。ステップＳ９の後にステップＳ１０ヘ進む。

（ステップＳ１０）図４の受信制御処理の終了である場合には図４の受信制御処理が終了される。一方、図４の受信制御処理の継続である場合にはステップＳ１に戻る。

上述した実施形態によれば、特定周波数帯Ｆの受信干渉電力Ｐ＿Ｉが受信干渉電力閾値Ｐ＿Ｔを超える場合、蓄電池１４の充電の必要性に応じて信号分配部１１の制御が行われる。蓄電池１４の充電が必要であると判断された場合には、蓄電池１４の充電が優先されるように制御される。一方、蓄電池１４の充電が不要であると判断された場合には、受信処理が優先されるように制御される。これにより、受信装置のＳＷＩＰＴ技術による充電を適切に制御することができるという効果が得られる。

また、本実施形態によれば、特定周波数帯Ｆの受信干渉電力Ｐ＿Ｉが受信干渉電力閾値Ｐ＿Ｔを超える場合、蓄電池１４の充電を優先することにより、受信干渉電力Ｐ＿Ｉを蓄電池１４の充電に有効に活用することができる。

また、本実施形態によれば、受信装置１０自身が蓄電池１４の充電を優先するか又は受信処理を優先するかを、各受信装置１０が個別に判断することができる。これにより、特定周波数帯Ｆを共用する相手から想定外の電波干渉を受ける状況に遭遇した場合に、各受信装置１０が自己の電波干渉状況に応じて適切に且つ迅速に対処できるという効果が得られる。

なお、特定周波数帯Ｆを複数の無線通信システムで共用する際に、当該複数の無線通信システムにおける特定周波数帯Ｆの利用状況を集中管理し、特定周波数帯Ｆの利用状況に応じて特定周波数帯Ｆの信号送信条件（送信局のコンフィグレーション（configuration））を更新し、更新後の当該信号送信条件を受信装置１０へ通知する、システム管理サーバを備えてもよい。受信装置１０は、システム管理サーバから通知された特定周波数帯Ｆの信号送信条件に基づいて、特定周波数帯Ｆの電波干渉に対する対処を行う。ここで、例えば図２に示される既存利用者の通信端末３０が、共用利用者の受信装置１０へ、想定外に急に近づいた場合、当該受信装置１０にとって想定外の電波干渉が発生するが、この特定周波数帯Ｆの利用状況の変化に対して、システム管理サーバによる特定周波数帯Ｆの信号送信条件の更新が当該受信装置１０には間に合わない可能性がある。しかし、本実施形態によれば、そのような想定外の電波干渉の発生に対して、受信装置１０が自己の電波干渉状況に応じて適切に且つ迅速に対処することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述した各装置の機能を実現するためのコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行するようにしてもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１０…受信装置、１１…信号分配部、１２…受信処理部、１３…充電部、１４…蓄電池、１５…測定部、１６…制御部、ＡＮＴ…アンテナ

Claims

特定周波数帯を他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置において、
少なくとも前記特定周波数帯を含む周波数帯の受信信号を、前記受信信号の電力を複数の出力ポートに分配して出力するか又は一の出力ポートのみに出力するかを選択する信号分配部と、
前記信号分配部から出力された前記受信信号を使用して前記特定周波数帯の信号に関する受信処理を実行する受信処理部と、
前記信号分配部から出力された前記受信信号の電力を使用して蓄電池の充電を行う充電部と、
前記特定周波数帯の受信干渉電力を検知する測定部と、
前記受信干渉電力が所定の受信干渉電力閾値を超える場合、前記蓄電池の充電の必要性に応じて前記信号分配部を制御する制御部と、
を備える受信装置。
前記制御部は、前記蓄電池の充電が必要であると判断した場合において、
前記特定周波数帯の信号のＳＩＮＲが所定のＳＩＮＲ閾値を超えるときには、前記信号分配部に対して、前記受信処理部と前記充電部との両方へ前記受信信号の電力を分配して前記受信信号を出力させる、
一方、前記特定周波数帯の信号のＳＩＮＲが前記ＳＩＮＲ閾値以下であるときには、前記信号分配部に対して、前記充電部のみに前記受信信号を出力させる、
請求項１に記載の受信装置。
前記制御部は、前記蓄電池の充電が不要であると判断した場合において、
前記特定周波数帯の信号のＩＮＲが所定のＩＮＲ閾値を超えるときには、前記信号分配部に対して前記受信処理部のみに前記受信信号を出力させ、前記受信処理部に対して前記特定周波数帯の信号からの干渉信号の除去を指示し、
一方、前記特定周波数帯の信号のＩＮＲが所定のＩＮＲ閾値以下であるときには、前記信号分配部に対して前記受信処理部のみに前記受信信号を出力させ、前記特定周波数帯の信号に関するビームフォーミングを指示する、
請求項１又は２のいずれか１項に記載の受信装置。
特定周波数帯を他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置の受信制御方法であって、
前記受信装置が、少なくとも前記特定周波数帯を含む周波数帯の受信信号を、前記受信信号の電力を複数の出力ポートに分配して出力するか又は一の出力ポートのみに出力するかを選択する信号分配ステップと、
前記受信装置が、前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号を使用して前記特定周波数帯の信号に関する受信処理を実行する受信処理ステップと、
前記受信装置が、前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号の電力を使用して蓄電池の充電を行う充電ステップと、
前記受信装置が、前記特定周波数帯の受信干渉電力を検知する測定ステップと、
前記受信干渉電力が所定の受信干渉電力閾値を超える場合、前記蓄電池の充電の必要性に応じて前記信号分配ステップを制御する制御ステップと、
を含む受信制御方法。
特定周波数帯を他の無線通信システムと共用する無線通信システムの受信装置のコンピュータに、
少なくとも前記特定周波数帯を含む周波数帯の受信信号を、前記受信信号の電力を複数の出力ポートに分配して出力するか又は一の出力ポートのみに出力するかを選択する信号分配ステップと、
前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号を使用して前記特定周波数帯の信号に関する受信処理を実行する受信処理ステップと、
前記信号分配ステップにより出力された前記受信信号の電力を使用して蓄電池の充電を行う充電ステップと、
前記特定周波数帯の受信干渉電力を検知する測定ステップと、
前記受信干渉電力が所定の受信干渉電力閾値を超える場合、前記蓄電池の充電の必要性に応じて前記信号分配ステップを制御する制御ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。