JPWO2007094154A1

JPWO2007094154A1 - 帯域制限方法及び無線通信システム

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Publication number: JPWO2007094154A1
Application number: JP2008500425A
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Inventors: 義一鹿倉; 尚正吉田; 賢吾桶谷
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Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2009-07-02
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Abstract

受信部により伝搬路品質を推定し、受信部にて所要の信号対雑音電力比が得られるように、送信部から信号対雑音電力比と伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報との差に比例した利得により信号を増幅して送信する。このとき、受信部または送信部にて伝搬路品質情報を基に適応フィルタのロールオフ率を決定し、送信部は該決定したロールオフ率の適応フィルタを用いて信号をフィルタリングして送信する。

Description

本発明は送受信信号の帯域幅を制限するための帯域制限方法及び該方法を用いる無線通信システムに関する。

無線通信システムにおいて、信号歪を生ずることなく送受信信号の帯域幅を制限する技術としてルートナイキストフィルタを用いる方法がある。以下、非特許文献１（斉藤洋一著，「ディジタル無線通信の変復調」，電子情報通信学会，ｐ．４７−５７）に記載されたルートナイキストフィルタを備えた無線通信システムについて図１を用いて説明する。

図１は従来の無線通信システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、無線通信システムは、送信部８０１及び受信部８０２を有する構成である。

送信部８０１は、送信シンボル生成部１０３、パイロット生成部１０４、信号多重部１０５、ルートナイキストフィルタ８０３及び利得可変増幅器１０７を備えている。

送信シンボル生成部１０３は、送信情報を生成してシンボルマッピングを行い、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳを出力する。パイロット生成部１０４はパイロットシンボルＳ_ＰＩを生成する。信号多重部１０５は、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳとパイロットシンボルＳ_ＰＩとを多重し、多重化信号Ｓ_ＭＵＸを出力する。ルートナイキストフィルタ８０３は、多重化信号Ｓ_ＭＵＸにルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸを出力する。利得可変増幅器１０７は、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸを伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩに応じて増幅し、送信信号Ｓ_ＴＸとして出力する。

受信部８０２は、ルートナイキストフィルタ８０４、信号分離部１０９、データ再生部１１０及びチャネル品質推定部１１１を備えている。

ルートナイキストフィルタ８０４は、送信信号Ｓ_ＴＸに対応する受信信号Ｓ_ＲＸにルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング信号Ｓ_ＦＲＸを出力する。信号分離部１０９は、フィルタリング信号Ｓ_ＦＲＸを受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとに分離する。データ再生部１１０は、受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとを用いて送信データを再生し、再生データＳ_ＲＥＤとして出力する。チャネル品質推定部１１１は、受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩから伝搬路品質を推定し、その推定結果を伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩとして出力する。

図１に示した無線通信システムでは、送信部８０１及び受信部８０２にてルートナイキストフィルタ８０３、８０４を用いて送受信信号にフィルタリングを施すことにより、信号歪を生ずることなく、図２に示すようなロールオフ特性によって信号帯域を制限できる。

上述した従来の無線通信システムでは、図２に示すようにロールオフ率α（０＜α＜１）を小さくするほど信号帯域を急峻に制限できるため、無線周波数の利用効率が向上する。しかしながら、ロールオフ率を小さくすると、平均送信電力に対するピーク電力の比であるＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）が大きくなり、送信アンプ（図１に示した利得可変増幅器）が飽和することによる信号歪を回避するために送信電力を制限する必要が生じる。そのため、送信信号の到達距離が短くなり、通信範囲が狭くなってしまう問題がある。

そこで、本発明は、無線周波数の高い利用効率と広い通信範囲を実現できる帯域制限方法及び無線通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明では、受信部により伝搬路品質を推定し、受信部にて所要の信号対雑音電力比が得られるように、送信部から信号対雑音電力比と伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報との差に比例した利得により信号を増幅して送信する。このとき、受信部または送信部にて伝搬路品質情報を基に適応フィルタのロールオフ率を決定し、送信部は該決定したロールオフ率の適応フィルタを用いて信号をフィルタリングして送信する。

このように適応フィルタのロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択することで、例えば、伝搬路品質が良い場合、すなわち送信電力の所要値が小さい場合は小さなロールオフ率を選択することで周波数利用効率の高い送信を行うことが可能である。また、伝搬路品質が悪い場合、すなわち送信電力の所要値が大きい場合は大きなロールオフ率を選択することでＰＡＰＲを低減して通信範囲を向上させることができる。

したがって、適応フィルタのロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択することで、高い周波数利用効率と広い通信範囲を実現できる。

図１は従来の無線通信システムの構成を示すブロック図である。図２は図１に示したルートナイキストフィルタの特性を示すグラフである。図３は本発明の無線通信システムの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。図４はロールオフ率とＰＡＰＲの関係の一例を示すグラフである。図５は本発明の無線通信システムの第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。図６は本発明の無線通信システムの第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。図７は第３の実施の形態の無線通信システムで使用する周波数帯域を分割する様子を示すグラフである。図８はルートナイキストフィルタのロールオフ率に応じて使用する周波数ブロックを選択したときのスペクトラム例を示すグラフである。図９はルートナイキストフィルタのロールオフ率に応じて使用する周波数ブロックを選択したときのスペクトラムの他の例を示すグラフである。図１０は本発明の無線通信システムの第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。

次に本発明について図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図３は本発明の無線通信システムの第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、第１の実施の形態の無線通信システムは送信部１０１及び受信部１０２を有する構成である。

送信部１０１は、送信シンボル生成部１０３、パイロット生成部１０４、信号多重部１０５、ルートナイキストフィルタ１０６及び利得可変増幅器１０７を備えている。

送信シンボル生成部１０３は、送信情報を生成してシンボルマッピングを行い、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳを出力する。パイロット生成部１０４はパイロットシンボルＳ_ＰＩを生成する。信号多重部１０５は、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳとパイロットシンボルＳ_ＰＩとを多重し、多重化信号Ｓ_ＭＵＸを出力する。ルートナイキストフィルタ１０６は、多重化信号Ｓ_ＭＵＸにロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応したルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸを出力する。利得可変増幅器１０７は、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸを伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩに応じて増幅し、送信信号Ｓ_ＴＸとして出力する。

受信部１０２は、ルートナイキストフィルタ１０８、信号分離部１０９、データ再生部１１０、チャネル品質推定部１１１及びロールオフ率決定部１１２を備えている。

ルートナイキストフィルタ１０８は、送信信号Ｓ_ＴＸに対応する受信信号Ｓ_ＲＸに、ロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応したルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング信号Ｓ_ＦＲＸを出力する。信号分離部１０９は、フィルタリング信号Ｓ_ＦＲＸを受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとに分離する。データ再生部１１０は、受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとを用いて送信データを再生し、再生データＳ_ＲＥＤとして出力する。チャネル品質推定部１１１は、受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩから伝搬路品質を推定し、その推定結果を伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩとして出力する。ロールオフ率決定部１１２は、伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩから最適なロールオフ率を決定し、ロールオフ率情報Ｓａｌｐとして出力する。

送信部１０１及び受信部１０２は、可変利得増幅器１０７を除いて、例えば論理回路やメモリ等を用いて構成すればよく、可変利得増幅器１０７は、例えばＦＥＴを用いた周知の高周波増幅回路等により実現できる。

第１の実施の形態の無線通信システムは、受信部１０２が備えるロールオフ率決定部１１１にて、送信部１０１及び受信部１０２が備えるルートナイキストフィルタのロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択する例である。具体的には、伝搬路品質が良い場合、すなわち送信電力の所要値が小さい場合は小さなロールオフ率を選択することで周波数利用効率の高い送信を行うことが可能である。一方、伝搬路品質が悪い場合、すなわち送信電力の所要値が大きい場合は大きなロールオフ率を選択することでＰＡＰＲを低減して通信範囲を向上させることができる。

例えば、ロールオフ率とＰＡＰＲの関係が図４に示すような特性を有し、伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩとして信号対雑音電力比を用い、以下に記載する条件によりロールオフ率αを選択する場合を考える。なお、図４は、ロールオフ率（図４ではＲＯと表記）を０．１０〜０．５０まで変えたときの、ＰＡＰＲ（ｄＢ）とロールオフ率毎の累積分布との関係を示している。

Ｓ_ＣＱＩ＜４ｄＢ … α＝０．５
４ｄＢ≦Ｓ_ＣＱＩ＜５ｄＢ … α＝０．２５
Ｓ_ＣＱＩ≧５ｄＢ … α＝０．１
ここで、可変利得増幅器１０７は、受信部１０２にて所要の信号対雑音電力比（例えば、１５ｄＢ）が得られるように、信号対雑音電力比と伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩとの差に比例した最適な利得を選択しているものと仮定する。また、α＝０．１のとき、送信信号には可変利得増幅器１０７の利得が１０ｄＢまで歪が生じない、すなわち伝搬路品質情報（信号対雑音電力比）Ｓ_ＣＱＩが５ｄＢ以上ならば、送信信号に歪を生じることなく受信部１０２にて所要の信号対雑音電力比１５ｄＢが実現できるものとする。

今、伝搬路品質情報（ここでは、信号対雑音電力比）Ｓ_ＣＱＩ＝７ｄＢとし、可変利得増幅器１０７で利得＝８ｄＢが選択されたとすると、ロールオフ率決定部１１２はα＝０．１を選択する。

このとき、受信部１０２のルートナイキストフィルタ１０８は、次回の信号受信時に備えて、ロールオフ率情報Ｓａｌｐにしたがってα＝０．１を選択する。

また、送信部１０１のルートナイキストフィルタ１０６は、ロールオフ率情報Ｓａｌｐにしたがってα＝０．１を選択し、これを用いて次回の送信を行う。

次の送受信時刻において、伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩ＝４．５ｄＢとなり、可変利得増幅器１０７が利得＝１０．５ｄＢを選択すると、ロールオフ率決定部１１２はα＝０．２５を選択する。

このとき、図４に示すグラフの累積分布（ＣＤＦ：Cumulative Distribution Function）が１０^−３となるラインをみると、α＝０．２５を選択した場合、α＝０．１を選択したとき比べてＰＡＰＲが約１ｄＢ低下している。したがって、α＝０．２５を選択すると、α＝０．１を選択したときに歪が生じない上限の利得１０ｄＢよりも大きい１０．５ｄＢまで歪を生じることなく信号を増幅することが可能になる。

さらに、α＝０．５を選択すると、α＝０．１を選択した場合に比べてＰＡＰＲが約３．５ｄＢ低下している。そのため、より高い利得での増幅が可能になる。

ところで、第１の実施の形態の無線通信システムでは、送信部１０１のルートナイキストフィルタ１０６にてロールオフ率情報Ｓａｌｐを用いてロールオフ率αを選択し、可変利得増幅器１０７にて伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩを用いて利得を選択するため、受信部１０２から送信部１０１へロールオフ率情報Ｓａｌｐ及び伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩを供給する必要がある。

そのため、図３に示した送信部１０１及び受信部１０２を備えた第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２間で通信を行う無線通信システムの場合、例えば第２の無線通信装置２のチャネル品質推定部１１１で求めた伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩ及びロールオフ率決定部１１２で生成したロールオフ率情報Ｓａｌｐを、第２の無線通信装置２から第１の無線通信装置１へ制御信号として送信すればよい。このようにすれば、送信部１０１のルートナイキストフィルタ１０６はロールオフ率情報Ｓａｌｐを容易に入手することが可能であり、可変利得増幅器１０７は伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩを容易に入手することができる。

なお、初回の送受信時、送信部１０１のルートナイキストフィルタ１０６及び受信部１０２のルートナイキストフィルタ１０８は、予め決められた初期値をロールオフ率αとして用いればよい。

また、本実施形態では、送信部１０１と受信部１０２とにそれぞれルートナイキストフィルタを備える構成を示したが、本実施形態では送信部１０１と受信部１０２とによる信号のフィルタリングにロールオフ特性を実現できればよいため、ルートナイキストフィルタを送信部１０１にのみ備える構成であってもよい。その場合、受信部１０２には該ロールオフ特性を持つフィルタよりも広い帯域を通過させる帯域通過型フィルタを備えていればよい。この帯域通過型フィルタの構成はどのようなものでもよい。さらに、本実施形態では、ルートナイキストフィルタを用いて送受信信号の帯域を制限する例を示したが、ロールオフ率αが変更可能であれば、ルートナイキストフィルタ以外の適応フィルタを用いてもよい。

本実施形態の無線通信システムによれば、受信部１０２が備えるロールオフ率決定部１１１にて、送信部１０１及び受信部１０２が備えるルートナイキストフィルタのロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択することで、高い周波数利用効率と広い通信範囲を実現できる。
（第２の実施の形態）
図５は本発明の無線通信システムの第２の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、第２の実施の形態の無線通信システムは送信部２０１及び受信部２０２を有する構成である。

送信部２０１は、送信シンボル生成部１０３、パイロット生成部１０４、信号多重部１０５、ルートナイキストフィルタ１０６、利得可変増幅器１０７及びロールオフ率決定部２０３を備えている。

送信シンボル生成部１０３は、送信情報を生成してシンボルマッピングを行い、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳを出力する。パイロット生成部１０４は、パイロットシンボルＳ_ＰＩを生成する。信号多重部１０５は、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳとパイロットシンボルＳ_ＰＩとを多重し、多重化信号Ｓ_ＭＵＸを出力する。ロールオフ率決定部１１１は、伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩからロールオフ率を決定し、ロールオフ率情報Ｓａｌｐとして出力する。ルートナイキストフィルタ１０６は、多重化信号Ｓ_ＭＵＸにロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応したルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸとして出力する。利得可変増幅器１０７は、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸを伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩに応じて増幅し、送信信号Ｓ_ＴＸとして出力する。

受信部２０２は、ルートナイキストフィルタ１０８、信号分離部１０９、データ再生部１１０及びチャネル品質推定部１１１を備えている。

ルートナイキストフィルタ１０８は、送信信号Ｓ_ＴＸに対応する受信信号Ｓ_ＲＸに、ロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応したルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング受信信号Ｓ_ＦＲＸを出力する。信号分離部１０９は、フィルタリング信号Ｓ_ＦＲＸを受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとに分離する。データ再生部１１０は、受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとを用いて送信データを再生し、再生データＳ_ＲＥＤとして出力する。チャネル品質推定部１１１は、受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩに基づいて伝搬路品質を推定し、その推定結果を伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩとして出力する。

送信部２０１及び受信部２０２は、第１の実施の形態と同様に、可変利得増幅器１０７を除いて、例えば論理回路やメモリ等を用いて構成すればよく、可変利得増幅器１０７は、例えばＦＥＴを用いた周知の高周波増幅回路等により実現できる。

第２の実施の形態の無線通信システムは、送信部２０１が備えるロールオフ率決定部２０３にて、送信部２０１及び受信部２０２が備えるルートナイキストフィルタ１０６、１０８のロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択する例である。

ルートナイキストフィルタ１０６、１０８で用いるロールオフ率の選択方法については第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

第２の実施の形態の無線通信システムでは、送信部２０１のロールオフ率決定部２０３にてロールオフ率情報Ｓａｌｐを生成するため、該ロールオフ率情報Ｓａｌｐを受信部２０１のルートナイキストフィルタ１０８へ供給する必要がある。また、受信部２０２のチャネル品質推定部１１１で生成した伝搬路品質情報を送信部２０１のロールオフ率決定部２０３及び可変利得増幅器１０７にそれぞれ供給する必要がある。

そのため、図５に示した送信部２０１及び受信部２０２を備えた第１の無線通信装置１と第２の無線通信装置２間で通信を行う無線通信システムの場合、例えば第２の無線通信装置２のチャネル品質推定部１１１で求めた伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩを、第２の無線通信装置２から第１の無線通信装置１へ制御信号として送信すればよい。このようにすれば、送信部２０１のロールオフ率決定部２０３及び可変利得増幅器１０７は伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩを容易に入手することができる。また、第１の無線通信装置１のロールオフ率決定部２０３で生成したロールオフ率情報Ｓａｌｐを、第１の無線通信装置１から第２の無線通信装置２へ制御信号として送信すればよい。このようにすれば、受信部２０２のルートナイキストフィルタ１０８はロールオフ率情報Ｓａｌｐを容易に入手することができる。

なお、初回の送受信時、送信部２０１のルートナイキストフィルタ１０６及び受信部２０２のルートナイキストフィルタ１０８は、予め決められた初期値をロールオフ率αとして用いればよい。

また、本実施形態では、送信部２０１及び受信部２０２にそれぞれルートナイキストフィルタを備えた構成を示したが、本実施形態では送信部２０１と受信部２０２とによる信号のフィルタリングにロールオフ特性を実現できればよいため、ルートナイキストフィルタを送信部２０１にのみ備える構成であってもよい。その場合、受信部２０２には該ロールオフ特性を持つフィルタよりも広い帯域を通過させる帯域通過型フィルタを備えていればよい。この帯域通過型フィルタの構成はどのようなものでもよい。さらに、本実施形態では、ルートナイキストフィルタを用いて送受信信号の帯域を制限する例を示したが、ロールオフ率αが変更可能であれば、ルートナイキストフィルタ以外の適応フィルタを用いてもよい。

本実施形態の無線通信システムによれば、第１の実施の形態と同様に、送信部２０１が備えるロールオフ率決定部２０３にて、送信部２０１及び受信部２０２が備えるルートナイキストフィルタのロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択することで、高い周波数利用効率と広い通信範囲を実現できる。
（第３の実施の形態）
図６は本発明の無線通信システムの第３の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図６に示すように、第３の実施の形態の無線通信システムは送信部３０１及び受信部３０２を有する構成である。

送信部３０１は、送信シンボル生成部１０３、パイロット生成部１０４、信号多重部１０５、ルートナイキストフィルタ１０６、利得可変増幅器１０７、周波数リソース選択部３０３及び周波数シフト部３０４を備えている。

送信シンボル生成部１０３は、送信情報を生成してシンボルマッピングを行い、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳを出力する。パイロット生成部１０４はパイロットシンボルＳ_ＰＩを生成する。信号多重部１０５は、送信シンボル系列Ｓ_ＴＸＳとパイロットシンボルＳ_ＰＩとを多重し、多重化信号Ｓ_ＭＵＸを出力する。ルートナイキストフィルタ１０６は、多重化信号Ｓ_ＭＵＸにロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応したルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、基準送信信号Ｓ_ＢＴＸを出力する。周波数リソース選択部３０３は、ロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応する周波数リソースを選択し、選択した周波数リソースを示す周波数リソース情報Ｓ_ＦＲを出力する。周波数シフト部３０４は、基準送信信号Ｓ_ＢＴＸを周波数リソース情報Ｓ_ＦＲに基づいて周波数シフトし、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸとして出力する。利得可変増幅器１０７は、フィルタリング送信信号Ｓ_ＦＴＸを伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩに応じて増幅し、送信信号Ｓ_ＴＸとして出力する。

受信部３０２は、周波数シフト部３０５、周波数リソース選択部３０６、ルートナイキストフィルタ１０８、信号分離部１０９、データ再生部１１０、チャネル品質推定部１１１及びロールオフ率決定部１１２を備えている。

周波数シフト部３０５は、送信信号Ｓ_ＴＸに対応する受信信号Ｓ_ＲＸを周波数リソース情報Ｓ_ＦＲに基づいて周波数シフトし、基準受信信号Ｓ_ＢＲＸとして出力する。ルートナイキストフィルタ１０８は、基準受信信号Ｓ_ＢＲＸにロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応したルートロールオフ特性を有するフィルタリングを施し、フィルタリング受信信号Ｓ_ＦＲＸを出力する。信号分離部１０９は、フィルタリング信号Ｓ_ＦＲＸを受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとに分離する。データ再生部１１０は、受信シンボル系列Ｓ_ＲＸＳと受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩとを用いて送信データを再生し、再生データＳ_ＲＥＤとして出力する。チャネル品質推定部１１１は、受信パイロット信号Ｓ_ＲＸＰＩから伝搬路品質を推定し、その推定結果を伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩとして出力する。ロールオフ率決定部１１２は、伝搬路品質情報Ｓ_ＣＱＩからロールオフ率を決定し、ロールオフ率情報Ｓａｌｐとして出力する。周波数リソース選択部３０６は、ロールオフ率情報Ｓａｌｐに対応する周波数リソースを選択し、周波数リソース情報Ｓ_ＦＲを出力する。

送信部３０１及び受信部３０２は、第１及び第２の実施の形態と同様に、可変利得増幅器１０７を除いて、例えば論理回路やメモリ等を用いて構成すればよく、可変利得増幅器１０７は、例えばＦＥＴを用いた周知の高周波増幅回路等により実現できる。

第３の実施の形態の無線通信システムは、通信に使用する全周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、ロールオフ率の値に対応して、信号の送受信に使用する周波数ブロックをそれぞれ割り当てることで、周波数リソースを効率よく利用する例である。ルートナイキストフィルタ１０６、１０８で用いるロールオフ率の選択方法については第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

以下、図７に示すように図６に示した送信部３０１と受信部３０２を備えた無線通信システムで使用する全周波数帯域を、帯域幅が等しい３つの周波数ブロックに分割する場合を考える。

例えば第１の周波数ブロックをα＝０．１が選択された信号の送信に用い、第２の周波数ブロックをα＝０．２５が選択された信号の送信に用い、第３の周波数ブロックをα＝０．５が選択された信号の送信に用いる場合を考える。この場合、各周波数ブロックのスペクトラム波形は、図８に示すようになる。このようにロールオフ率の値に対応して、信号の送受信に使用する周波数ブロックをそれぞれ割り当てることで、各周波数ブロックでは固定のロールオフ率でフィルタリングされた信号が送受信される。なお、図８ではロールオフ率αが小さい程、低い周波数の周波数ブロックを割り当てる例を示しているが、ロールオフ率αが小さい程、高い周波数の周波数ブロックを割り当ててもよい。

また、第１の周波数ブロックをα＝０．１が選択されたときに用い、第２の周波数ブロックをα＝０．５が選択されたときに用い、第３の周波数ブロックをα＝０．１が選択されたときに用いる場合を考える。この場合、各周波数ブロックのスペクトラム波形は図９に示すようになる。図９に示すように、全周波数帯域の帯域端に位置する周波数ブロックをロールオフ率αが最も小さい値に対応する信号に割り当てれば、帯域端にて信号強度が急峻に減衰するため、周波数の利用効率を損なうことなく、他の無線通信システムが利用している無線周波数との干渉を抑制できる。

なお、図７〜図９では無線通信システムで使用する全周波数帯域を帯域幅が等しい３つの周波数ブロックに分割する例を示したが、分割数は３つである必要はなく、いくつであってもよい。また、各周波数ブロックの帯域幅を等しくする必要はなく、周波数ブロック毎に異なる帯域幅であってもよい。例えば、ロールオフ率が最も大きい値に対応する信号の送受信に用いる周波数ブロックに最も広い帯域幅を割り当てれば、該周波数ブロックにて送受信する信号帯域を広げることができる。

また、本実施形態では、送信部３０１及び受信部３０２にそれぞれルートナイキストフィルタを備えた構成を示したが、本実施形態では送信部３０１と受信部３０２とによる信号のフィルタリングにロールオフ特性を実現できればよいため、ルートナイキストフィルタを送信部３０１にのみ備える構成であってもよい。その場合、受信部３０２には該ロールオフ特性を持つフィルタよりも広い帯域を通過させる帯域通過型フィルタを備えていればよい。この帯域通過型フィルタの構成はどのようなものでもよい。さらに、本実施形態では、ルートナイキストフィルタを用いて送受信信号の帯域を制限する例を示したが、ロールオフ率αが変更可能であれば、ルートナイキストフィルタ以外の適応フィルタを用いてもよい。

本実施形態の無線通信システムによれば、第１の実施の形態と同様に、受信部３０２が備えるロールオフ率決定部１１２にて、送信部３０１及び受信部３０２が備えるルートナイキストフィルタのロールオフ率を伝搬路品質に応じて最適に選択することで、高い周波数利用効率と広い通信範囲を実現できる。

さらに、本実施形態の無線通信システムでは、使用する全周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、ルートナイキストフィルタのロールオフ率に応じて周波数ブロックを最適に割り当てることで、周波数リソースをより効率良く利用できる。
（第４の実施の形態）
図１０は本発明の無線通信システムの第４の実施の形態の構成を示すブロック図である。

図１０に示すように、第４の実施の形態の無線通信システムは送信部４０１及び受信部４０２を有する構成である。

送信部４０１は、信号処理部４０３及び利得可変増幅器１０７を備え、信号処理部４０３は、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（またはＤＳＰ）と、ＣＰＵの処理で用いる記憶装置と、プログラムが格納された記録媒体とを備えた、例えばコンピュータによって構成される。

信号処理部４０３は、上記第１の実施の形態〜第３の実施の形態で示した、利得可変増幅器１０７を除く送信部の各種処理を記録媒体に格納されたプログラムにしたがってＣＰＵ（またはＤＳＰ）により実行する。

受信部４０２は、信号処理部４０４を備え、信号処理部４０４は、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（またはＤＳＰ）と、ＣＰＵの処理で用いる記憶装置と、プログラムが格納された記録媒体とを備えた、例えばコンピュータによって構成される。

信号処理部４０４は、上記第１の実施の形態〜第３の実施の形態で示した受信部の各種処理を記録媒体に格納されたプログラムにしたがってＣＰＵ（またはＤＳＰ）により実行する。

なお、送信部４０１の信号処理部４０３と受信部４０２の信号処理部４０４とは、個別に備えていてもよく、共通の構成であってもよい。

本実施形態の構成においても、第１の実施の形態〜第３の実施の形態の無線通信システムと同様の効果を得ることができる。

Claims

送信部及び受信部間で送受信する信号の帯域幅を制限するための帯域制限方法であって、
前記受信部により伝搬路品質を推定し、
前記受信部にて所要の信号対雑音電力比が得られるように、前記送信部が前記信号対雑音電力比と前記伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報との差に比例した利得により信号を増幅して送信し、
前記送信部と前記受信部とによる信号のフィルタリングをロールオフ特性にするための適応フィルタのロールオフ率を、前記受信部が前記伝搬路品質情報を基に決定し、
前記送信部が、該決定したロールオフ率を持つ前記適応フィルタを用いて信号をフィルタして送信する帯域制限方法。
送信部及び受信部間で送受信する信号の帯域幅を制限するための帯域制限方法であって、
前記受信部により伝搬路品質を推定し、
前記受信部にて所要の信号対雑音電力比が得られるように、前記送信部が前記信号対雑音電力比と前記伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報との差に比例した利得により信号を増幅して送信し、
前記送信部と前記受信部とによる信号のフィルタリングをロールオフ特性にするための適応フィルタのロールオフ率を、前記送信部が前記伝搬路品質情報を基に決定し、
前記送信部が、該決定したロールオフ率を持つ前記適応フィルタを用いて信号をフィルタリングして送信する帯域制限方法。
前記ロールオフ率を、
前記信号の送信電力が大きいほど、大きい値に設定する請求項１または２記載の帯域制限方法。
前記送信部及び前記受信部間で信号の送受信に使用する全周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、
前記決定したロールオフ率の値に対応して、信号の送受信に使用する周波数ブロックをそれぞれ割り当てる請求項１から３のいずれか１項記載の帯域制限方法。
前記複数の周波数ブロックのうち、前記送信部及び前記受信部間の信号の送受信に使用する全周波数帯域の帯域端に位置する周波数ブロックを、前記ロールオフ率が最も小さい値に対応する信号の送受信に用いる請求項４記載の帯域制限方法。
前記複数の周波数ブロックのうち、前記ロールオフ率が最も大きい値に対応する信号の送受信に用いる周波数ブロックの帯域幅を最も広くする請求項４記載の帯域制限方法。
送信部及び受信部間で送受信する信号の帯域幅を制限する無線通信システムであって、
前記受信部は、
伝搬路品質を推定するチャネル品質推定部と、
前記送信部と前記受信部とによる信号のフィルタリングをロールオフ特性にするための適応フィルタのロールオフ率を、前記伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報を基に決定するロールオフ率決定部と、
を有し、
前記送信部は、
前記受信部にて所要の信号対雑音電力比が得られるように、前記信号対雑音電力比と前記伝搬路品質情報との差に比例した利得により信号を増幅して送信する可変利得増幅部と、
前記ロールオフ率決定部で決定したロールオフ率で送信する信号をフィルタリングする適応フィルタと、
を有する無線通信システム。
送信部及び受信部間で送受信する信号の帯域幅を制限する無線通信システムであって、
前記受信部は、
伝搬路品質を推定するチャネル品質推定部を有し、
前記送信部は、
前記送信部と前記受信部とによる信号のフィルタリングをロールオフ特性にするための適応フィルタのロールオフ率を、前記伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報を基に決定するロールオフ率決定部と、
前記受信部にて所要の信号対雑音電力比が得られるように、前記信号対雑音電力比と前記伝搬路品質情報との差に比例した利得により信号を増幅して送信する可変利得増幅部と、
前記ロールオフ率決定部で決定したロールオフ率で送信する信号をフィルタリングする適応フィルタと、
を有する無線通信システム。
ロールオフ率決定部は、
前記信号の送信電力が大きいほど、前記ロールオフ率を大きい値に設定する請求項７または８記載の無線通信システム。
前記送信部及び前記受信部は、
信号の送受信に使用する全周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、
前記決定したロールオフ率の値に対応して、信号の送受信に使用する周波数ブロックをそれぞれ割り当てる請求項７から９のいずれか１項記載の無線通信システム。
前記送信部及び前記受信部は、
前記複数の周波数ブロックのうち、信号の送受信に使用する全周波数帯域の帯域端に位置する周波数ブロックを、前記ロールオフ率が最も小さい値に対応する信号の送受信に用いる請求項１０記載の無線通信システム。
前記送信部及び前記受信部は、
前記複数の周波数ブロックのうち、前記ロールオフ率が最も大きい値に対応する信号の送受信に用いる周波数ブロックの帯域幅を最も広くする請求項１０記載の無線通信システム。
送受信する信号の帯域幅を制限する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
受信した信号の伝搬路品質を推定し、
前記受信した信号で所要の信号対雑音電力比が得られるように、前記信号対雑音電力比と前記伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報との差に比例した利得により可変利得増幅器に信号を増幅して送信させ、
前記伝搬路品質の推定結果である伝搬路品質情報を基に決定したロールオフ率を持つロールオフ特性にて前記送受信する信号をフィルタリングする処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
前記ロールオフ率を、
前記信号の送信電力が大きいほど、大きい値に設定する処理をコンピュータに実行させるための請求項１３記載のプログラム。
信号の送受信に使用する全周波数帯域を複数の周波数ブロックに分割し、
前記決定したロールオフ率の値に対応して、信号の送受信に使用する周波数ブロックをそれぞれ割り当てる処理をコンピュータに実行させるための請求項１３または１４記載のプログラム。
前記複数の周波数ブロックのうち、信号の送受信に使用する全周波数帯域の帯域端に位置する周波数ブロックを、前記ロールオフ率が最も小さい値に対応する信号の送受信に用いる処理をコンピュータに実行させるための請求項１５記載のプログラム。
前記複数の周波数ブロックのうち、前記ロールオフ率が最も大きい値に対応する信号の送受信に用いる周波数ブロックの帯域幅を最も広くする処理をコンピュータに実行させるための請求項１５記載のプログラム。