JPWO2013080451A1 - 無線通信システムにおける無線受信装置および無線受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異種の無線システムの周波数帯を共用する際、当該異種の無線システムからの干渉波の影響を有効に抑圧することができる無線受信装置および無線受信方法を提供する。
【解決手段】第１無線システム（１０）に割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システム（１１）における無線受信装置であって、受信信号から、第２無線システムとは通信方式が異なる第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値（Ｅｓ）を生成する所望波チャネル推定部（１１０）と、受信信号から、第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値（Ｅｉ）を生成する干渉波チャネル推定部（１２０）と、第１チャネル推定値と第２チャネル推定値とを用いて干渉波成分を抑圧する等化部（１０５）と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は無線通信システムに係り、特に異なる無線方式の無線通信システムに割り当てられた周波数帯を利用する無線受信装置および無線受信方法に関する。

次世代無線通信システムでは、伝送速度の広帯域化やシステムの多様化に伴い、周波数資源の枯渇が懸念されている。このような状況において、周辺の電波環境や利用者のニーズを認知し自律的に通信パラメータを最適化するコグニティブ無線が検討されており、特に既存の無線通信システムに割り当てられている周波数帯を別の無線通信システムが二次利用するダイナミックスペクトルアクセスが周波数資源の有効利用の観点から注目を集めている。

図１を参照すれば、ダイナミックスペクトルアクセスは、第１無線システム１０に割り当てられた周波数帯の空きスペクトルを、新規の第２無線システム１１が第１無線システム１０の通信を妨げないように利用する技術である。図１では、第２無線システム１１の上り回線が第１無線システム１０の下り回線に割り当てられた周波数帯を共用する場合を例示している。すなわち、第１無線システム１０では送信機１２が受信機１３に対してデータを送信し、第２無線システム１１では同じ周波数帯を用いて送信機１４が受信機１５へデータを送信する。原則として、周波数共用時において第２無線システム１１では、第１無線システム１０の通信を妨げないように通信する必要があるので、第２無線システムの送信機１４は第１無線システム１０の受信機１３への与干渉が規定値以下になるように、例えば送信電力制御を用いて通信を行う。このようにして第２無線システム１１から第１無線システム１０への干渉を抑制することができる。

一方、第２無線システム１１の受信機１５は、送信機１４から送信される自システムの所望波２１を受信するが、同時に第１無線システムの送信機１２から到来する信号が干渉波２０として受信される。このために第２無線システムの受信機１５は第１無線システムの送信機１２から到来する干渉により伝送特性が劣化する。特に、第２無線システム１１の送信機１４が携帯通信端末などの移動局であり、その送信周波数が第１無線システム１０の周波数帯を共用する場合には、送信機１４の送信電力が小さく且つアンテナ高が低いために、第１無線システム１０と第２無線システム１１との離隔距離が小さくなり、第１無線システムの送信機１２から到来する干渉波２０の影響が大きくなる。

干渉波の影響を抑制する技術は種々提案されている。たとえば、非特許文献１に開示された複数アンテナ無線受信機では、所望波２１のチャネル推定値と干渉波２０のチャネル推定値とを求め、それらからパイロット符号と等化後信号の自乗誤差が最小になる等化ウェイトを生成することで干渉を抑圧する。また特許文献１においても、パイロットサブキャリアを用いて干渉波および所望波のチャネル特性を推定することで干渉波の影響を抑制する通信装置が開示されている。

特開２００９−０８１５３５号公報

W. Peng and F. Adachi, "Frequency Domain Adaptive Antenna Array for Broadband Single-Carrier Uplink Transmission," IEICE Trans. Commun., Vol.E94-B, No.7 July 2011

上述した特許文献１あるいは非特許文献１には、図１に従えば、第１無線システム１０と第２無線システム１１とが同一の通信方式であることを前提とした干渉抑制技術が開示されている。たとえば特許文献１では、干渉局と希望局の通信方式がいずれもＷｉＭＡＸである。

しかしながら、図１における第１無線システム１０の送信機１２が第２無線システム１１と異なる通信方式であっても、第２無線システムの受信機１５に対して干渉局となりうる。たとえば、第１無線システム１０の送信機１２がテレビジョン放送の送信機である場合、第２無線システム１１の受信機１５がたとえ放送エリア外に位置していても送信機１２からの送信波が受信機１５にとって干渉波２０として届く可能性がある。

したがって、特許文献１あるいは非特許文献１に開示された干渉抑制技術では、異種の無線システム間で一方の無線システムの送信機が他方の無線システムの受信機へ与える干渉を有効に抑制することができない。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、異種の無線システムの周波数帯を共用する際、当該異種の無線システムからの干渉波の影響を有効に抑圧することができる無線受信装置および無線受信方法を提供することにある。

本発明による無線受信装置は、第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける無線受信装置であって、受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値を生成する第１推定手段と、前記受信信号から、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値を生成する第２推定手段と、前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する干渉抑圧手段と、を有することを特徴とする。

本発明による無線受信方法は、第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける無線受信装置の無線受信方法であって、受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値を生成し、前記受信信号から、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値を生成し、前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する、ことを特徴とする。

本発明による移動局は、第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける移動局であって、受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値を生成する第１推定手段と、前記受信信号から、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値を生成する第２推定手段と、前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する干渉抑圧手段と、を有することを特徴とする。

本発明による通信システムは、第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける無線通信装置を含む通信システムであって、前記無線通信装置が、受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値と、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値と、を生成し、前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する、ことを特徴とする。

本発明によれば、異種の無線システムからの干渉波の影響を有効に抑圧することができ被干渉抑圧性能を向上させることができる。

図１はダイナミックスペクトルアクセスを説明するための一般的な通信システムの構成図である。 図２は本発明の第１実施形態による無線受信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は図２に示す無線受信装置のチャネル推定値変換部のより詳細な機能的構成を示すブロック図である。 図４は図２に示す第１チャネル推定部の動作を説明するためのフローチャートである。 図５（ａ）〜（ｄ）は図２に示す無線受信装置における周波数変換および帯域切り出し処理を説明するための概略的スペクトル図である。 図６（ａ）および（ｂ）は図３に示すサンプリングレート変換部の動作を説明するためのサンプリング間隔を示す図である。 図７（ａ）〜（ｄ）は図３に示すパスタミング補正部の動作を説明するためのチャネル推定値の波形図である。 図８は本発明の第２実施形態による無線受信装置の機能的構成を示すブロック図である。 図９は図８に示す無線受信装置のチャネル推定値変換部のより詳細な機能的構成を示すブロック図である。 図１０（ａ）および（ｂ）は図９に示すサブキャリア間隔変換部の動作を説明するためのサブキャリア間隔を示す図である。 図１１は本発明の第３実施形態による無線受信装置の機能的構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態によれば、ある通信方式の無線システムで動作する無線受信装置が、通信方式が異なる別の無線システムからの干渉波のチャネル推定を行うことで、当該別の無線システムに割り当てられた周波数帯を共用する際に、当該別の無線システムからの干渉波の影響を抑制する。これによって、無線受信装置の実効的な信号対干渉雑音電力比が向上しスループットを増大させることができる。

１．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、無線アクセス方式としてシングルキャリアおよびマルチキャリア伝送システムを例示し、図１における第２無線システム１１の無線受信装置が第１無線システム１０に割り当てられた周波数帯を共用するものとする。図１における第１無線システム１０と第２無線システム１１とは異なる通信パラメータを有し、ここでは復調パラメータ（中心周波数、サンプリングレートおよびシステム帯域幅）が異なるものとする。なお、第２無線システム１１の無線受信装置は、図１における第２無線システム１１の移動局あるいは基地局のいずれの受信部としても適用可能である。

１．１）構成
図２において、本発明の第１実施形態に係る無線受信装置は、複数のアンテナ（ここでは２本の受信アンテナａおよびｂ）、復調部１００、所望波チャネル推定部１１０および干渉波チャネル推定部１２０を有する。復調部１００は、所望波チャネル推定部１１０により得られた所望波チャネル推定値Ｅｓと干渉波チャネル推定部１２０により得られた干渉波チャネル推定値Ｅｉとを入力して干渉成分を抑制した受信信号を生成する。

復調部１００は、周波数ｆ_２の発振信号を生成する周波数発振器１０１、周波数変換部１０２ａおよび１０２ｂ、ＡＤ(Analog-to-Digital)変換部１０３ａおよび１０３ｂ、サンプリングレート変換部１０４ａおよび１０４ｂ、および等化部１０５を有する。

所望波チャネル推定部１１０はパイロット相関部１１１を有し、サンプリングレート変換部１０４ａおよび１０４ｂからそれぞれ出力されたデジタル受信信号と当該無線受信装置が属する第２無線システムのパイロット符号との相関から所望波チャネル推定値Ｅｓを生成する。

干渉波チャネル推定部１２０は、サンプリングレート変換部１２１ａおよび１２１ｂ、周波数発振器１２２、周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂ、パイロット相関部１２４、およびチャネル推定値変換部１２５を有する。サンプリングレート変換部１２１ａおよび１２１ｂは、復調部１００のＡＤ変換部１０３ａおよび１０３ｂからデジタル受信信号をそれぞれ入力する。

図３に示すように、チャネル推定値変換部１２５は、周波数発振器２０１、周波数変換部２０２ａおよび２０２ｂ、フィルタ部２０３、サンプリングレート変換部２０４およびパスタイミング補正部２０５から構成される。

詳しくは後述するが、パイロット相関部１２４は、周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂからそれぞれ出力されたデジタル受信信号と第１無線システムのパイロット符号との相関から干渉波チャネル推定値を生成し、それをチャネル推定値変換部１２５が第２無線システムに適するように変換することで干渉波のチャネル推定値Ｅｉを生成する。

なお、図２では復調部１００、所望波チャネル推定部１１０および干渉波チャネル推定部１２０をそれぞれ機能的なブロックとして記載したが、この構成に限定されるものではない。たとえば、復調部１００のサンプリングレート変換部１０４ａ、１０４ｂおよび等化部１０５と、所望波チャネル推定部１１０と、干渉波チャネル推定部１２０と、を１つの回路チップとして構成することもできる。

あるいは、復調部１００のサンプリングレート変換部１０４ａ、１０４ｂおよび等化部１０５と、所望波チャネル推定部１１０と、干渉波チャネル推定部１２０と、により実現される機能と同等の機能を、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵ(Central Processing Unit)等のプログラム制御プロセッサ上で実行することにより実現することもできる。

１．２）動作
図４を部分的に参照しながら、図２に示す無線受信装置の動作について説明する。

まず、周波数発振器１０１は第２無線システム受信信号の中心周波数ｆ_２の周波数信号を生成し周波数変換部１０２ａおよび１０２ｂへそれぞれ出力する。周波数変換部１０２ａおよび１０２ｂは、周波数ｆ_２の周波数信号と受信アンテナａおよびｂでそれぞれ受信したＲＦ(Radio-Frequency)受信信号とをそれぞれ入力し、各ＲＦ受信信号をベースバンド信号に変換する（動作Ａ０１）。こうして得られたベースバンド信号はＡＤ変換部１０３ａおよび１０３ｂへそれぞれ出力されてデジタル信号に変換され（動作Ａ０２）、これらデジタル信号がサンプリングレート変換部１０４ａおよび１０４ｂと干渉波チャネル推定部１２０のサンプリングレート変換部１２１ａおよび１２１ｂへそれぞれ出力される。

復調部１００において、サンプリングレート変換部１０４ａおよび１０４ｂは、ＡＤ変換部１０３ａおよび１０３ｂからそれぞれ入力したデジタル受信信号のサンプリングレートを第２無線システムの復調に適する所定のサンプリングレートに変換する。所定のサンプリングレートに変換されたデジタル信号はパイロット相関部１１１および等化部１０５へそれぞれ出力される。

パイロット相関部１１１は、所定のサンプリングレートに変換されたデジタル受信信号と第２無線システムの所定のパイロット符号との相関処理を行い、第２無線システムの送信機から送信された所望波のチャネル推定値を求める。こうして得られた所望波のチャネル推定値Ｅｓが等化部１０５へ出力される。

干渉波チャネル推定部１２０において、サンプリングレート変換部１２１ａおよび１２１ｂは、ＡＤ変換部１０３ａおよび１０３ｂからそれぞれ出力されるデジタル信号を入力し、入力したデジタル信号のサンプリングレートを第１無線システムの復調に適する所定のサンプリングレートに変換する（動作Ａ０３）。サンプリングレート変換部１２１ａおよび１２１ｂは、所定のサンプリングレートに変換した信号を周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂへ出力する。

周波数発振器１２２は、第２無線システムの受信信号の中心周波数ｆ_２および第１無線システムの受信信号の中心周波数ｆ_１の差に相当する周波数ｆ_２−ｆ_１の周波数信号を生成し、周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂへそれぞれ出力する。周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂは、サンプリングレート変換部１２１ａおよび１２１ｂから入力したサンプリングレート変換されたベースバンド受信信号を入力し、後述するように、周波数ｆ_２−ｆ_１の周波数信号を乗算して第１無線システムの受信信号の中心周波数が０になるように周波数変換する（動作Ａ０４）。周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂは周波数変換した第１無線システムの受信信号をパイロット相関部１２４へ出力する。

パイロット相関部１２４は、周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂから周波数変換された受信信号をそれぞれ入力し、第１無線システムの所定パイロット符号との相関処理を行うことで第１無線システムに関するチャネル推定値を求め（動作Ａ０５）、この第１無線システムチャネル推定値をチャネル推定値変換部１２５へ出力する。

チャネル推定値変換部１２５は、パイロット相関部１２４から出力される第１無線システムチャネル推定値を入力し、第２無線システムの復調パラメータに適合するように、例えば中心周波数およびサンプリングレートを変換し、こうして得られた第２無線システムの復調パラメータに変換した干渉波チャネル推定値Ｅｉを等化部１０５へ出力する（動作Ｂ０１〜Ｂ０４、詳しくは後述する。）。

等化部１０５は、チャネル推定値変換部１２５から干渉波チャネル推定値Ｅｉを、パイロット相関部１１１から所望波のチャネル推定値Ｅｓをそれぞれ入力し、例えばＭＭＳＥ（Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ Ｅｒｒｏｒ）規範に基づいて第２無線システムのパイロット符号と等化後信号との自乗誤差が最小になる等化ウェイトを生成する。そして、等化部１０５は、サンプリングレート変換部１０４ａおよび１０４ｂから入力した受信信号を等化ウェイトを用いて等化処理し、等化後信号を出力する。

１．３）チャネル推定値変換
上述したように、第１無線システム１０と第２無線システム１１とは異なる復調パラメータ（中心周波数、サンプリングレートおよびシステム帯域幅）を有するので、パイロット相関部１２４で得られた第１無線システムからの受信波のチャネル推定値を第２無線システムの復調パラメータに整合させるチャネル推定値変換処理が必要である。以下、チャネル推定値変換部１２５の動作を説明する。

チャネル推定値変換部１２５の周波数発振部２０１は、第１無線システムの受信信号の中心周波数ｆ_１と第２無線システムの受信信号の中心周波数ｆ_２との差に相当する周波数ｆ_１−ｆ_２の周波数信号を生成し、周波数変換部２０２ａおよび２０２ｂへ出力する。

周波数変換部２０２ａおよび２０２ｂは、パイロット相関部１２４から入力した第１無線システムチャネル推定値Ｅ１−ａおよびＥ１−ｂと周波数ｆ_１−ｆ_２の周波数信号とを乗算することにより、第１無線システムチャネル推定値Ｅ１−ａおよびＥ１−ｂを周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂによる周波数変換の前の周波数に戻す（図４の動作Ｂ０１）。周波数変換部２０２ａおよび２０２ｂは、周波数変換した第１無線システムチャネル推定値をフィルタ部２０３へ出力する。

フィルタ部２０３は、周波数変換した第１無線システムチャネル推定値を第２無線システムの復調帯域幅で切り出す処理を行い（動作Ｂ０２）、切り出された第１無線システムチャネル推定値をサンプリングレート変換部２０４へ出力する。

サンプリングレート変換部２０４は、切り出された第１無線システムチャネル推定値を第１無線システムのサンプリング間隔から第２無線システムのサンプリング間隔に変換する（動作Ｂ０３）。後述するように、サンプリング間隔の変換には、例えば補間処理が用いられる。サンプリングレート変換部２０４は、サンプリング変換した第１無線システムチャネル推定値をパスタイミング補正部２０５へ出力する。

パスタイミング補正部２０５は、サンプリング間隔を変換した第１無線システムチャネル推定値を、第１無線システムと第２無線システムの伝播路のパスタイミングτに相当する時間量だけ遅延シフトさせ、パスタイミング補正した第１無線システムチャネル推定値を干渉波チャネル推定値Ｅｉ−ａおよびＥｉ−ｂとして等化部１０５へ出力する（動作Ｂ０４）。以下、本実施形態における主要な動作について詳細に説明する。

１．４）周波数変換および帯域切り出し処理
図５（ａ）は復調部１００の周波数変換部１０２ａおよび１０２ｂから出力される受信信号のスペクトラムを示し、横軸は周波数、縦軸は電力を表す。第２無線システムの受信信号のスペクトラム５０２の中心周波数は０、第１無線システムの受信信号のスペクトラム５０１の中心周波数はｆ１−ｆ２に配置されている。斜線は第２無線システムの受信信号のスペクトラム５０２と第１無線システムの受信信号のスペクトラム５０１の重複周波数領域を示す。

図５（ｂ）は干渉波チャネル推定部１２０の周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂから出力される受信信号のスペクトラムを示す。第１無線システムの受信信号のスペクトラム５０１は、周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂの周波数変換処理により、中心周波数が０になるように配置される。第１無線システム受信信号のスペクトラム５０１の中心周波数を０にする理由は、後段のパイロット相関部１２４にてパイロット相関処理を行うためである。

図５（ｃ）はチャネル推定値変換部１２５の周波数変換部２０２ａおよび２０２ｂから出力される第１無線システムのチャネル推定値５０３を示す。第１無線システムのチャネル推定値５０３の中心周波数はｆ_１−ｆ_２に配置されている。これは、周波数変換部１２３ａおよび１２３ｂの周波数変換処理と逆操作を行うことにより、第１無線システムのチャネル推定値を第２無線システムにて観測される周波数に戻すための処理である。

図５（ｄ）はチャネル推定値変換部１２５のフィルタ部２０３から出力される第１無線システムのチャネル推定値を示している。第１無線システムのチャネル推定値５０３は、第２無線システムの復調帯域５０２と重複している周波数のチャネル推定値のみ切り出して出力される。

１．５）サンプリングレート変換
図６はチャネル推定値変換部１２５のサンプリングレート変換部２０４の処理を模式的に示した図であり、横軸は時間を表す。図６（ａ）は第１無線システムのチャネル推定値のサンプル間隔を示し、図６（ｂ）は第２無線システムのチャネル推定値のサンプル間隔を示す。サンプリングレート変換部２０４は、第１無線システムのチャネル推定値のサンプル間隔を例えば補間処理により第２無線システムのチャネル推定値のサンプル間隔に一致させる。

１．６）パスタイミング補正
図７はチャネル推定値変換部１２５のパスタイミング補正部２０５の動作の一例を模式的に示した図であり、横軸は時間、縦軸は電力を表す。図７（ａ）はパスタイミング補正前の第１無線システムのチャネル推定値、図７（ｂ）はパスタミング補正前の第２無線システムのチャネル推定値、図７（ｃ）はパスタミング補正後の第１無線システムのチャネル推定値、図７（ｄ）はパスタミング補正後の第２無線システムのチャネル推定値をそれぞれ示す。

第１無線システムおよび第２無線システムはそれぞれのシステムの到来信号に同期して独立に動作するが、実際の伝搬路環境においては第１無線システムおよび第２無線システムの伝搬路の遅延時間は一致しない。このため、伝搬路の遅延時間の差を第１無線システムのチャネル推定値に反映させる必要がある。パスタイミング補正部２０５は、第１無線システムおよび第２無線システムの伝搬路のパスタイミング差τに従って第１無線システムのチャネル推定値を遅延シフトする。このようにパスタイミング補正した第１無線システムチャネル推定値は、第２無線システムにおいて使用可能な干渉波チャネル推定値Ｅｉ−ａおよびＥｉ−ｂとして等化部１０５へ出力される。等化部１０５は、上述したように、干渉波チャネル推定値Ｅｉ−ａおよびＥｉ−ｂを用いて、サンプリングレート変換部１０４ａおよび１０４ｂから入力した受信信号を等化処理し、等化後信号を出力する。

１．７）効果
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、第１無線システムと第２無線システムの復調パラメータが異なる場合においても、干渉波である第１無線システムのチャネル推定値を第２無線システムにおいて使用することができ、複数アンテナ空間フィルタリングにより第１無線システムから到来する干渉波を高精度に抑圧できる。これにより、第２無線システムの実効的な信号対干渉雑音電力比を向上でき、スループットを向上させることができる。また、第１無線システムから到来する干渉波の影響が小さくなるため、第１無線システム送信機および第２無線システム受信機の離隔距離を小さくでき、第２無線システムの周波数共用帯域におけるカバレッジを拡大できる。

ちなみに、特許文献１や非特許文献１に開示された受信機では、第１無線システムおよび第２無線システムの復調パラメータが同一であれば所望波および干渉波のチャネル推定値が取得できるが、第１無線システムおよび第２無線システムが異なる復調パラメータを使用している場合には、第２無線システムにおいて第１無線システムから到来する干渉波のチャネル推定値を取得できない。このため、非特許文献１に開示された受信機では干渉波を考慮した等化ウェイトが生成できず干渉波の抑圧効果が得られない。

２．第２実施形態
以下、本発明の第２実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、図１における第２無線システム１１の無線受信装置が第１無線システム１０に割り当てられた周波数帯を共用するものとする。本発明の第２実施形態に係る無線受信装置では、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)ベースの伝送方式を想定して周波数領域の処理によりチャネル推定の取得および等化処理を行う。図１における第１無線システム１０と第２無線システム１１とは異なる通信パラメータを有し、ここでは復調パラメータ（中心周波数、サブキャリア間隔およびシステム帯域幅）が異なるものとする。なお、第２無線システム１１の無線受信装置は、図１における第２無線システム１１の移動局あるいは基地局のいずれの受信部としても適用可能である。

２．１）構成
図８において、本実施形態による無線受信装置は、第２無線システムの復調部８００と、所望波チャネル推定部８１０と、干渉波チャネル推定部８２０とを有する。復調部８００は、周波数発振器８０１と、周波数変換部８０２ａおよび８０２ｂと、ＡＤ変換部８０３ａおよび８０３ｂと、サンプリングレート変換部８０４ａおよび８０４ｂと、フーリエ変換部８０５ａおよび８０５ｂと、等化部８０６と、を有する。所望波チャネル推定部８１０は、第２無線システムのパイロット相関部８１１から構成される。

干渉波チャネル推定部８２０は、サンプリングレート変換部８２１ａおよび８２１ｂと、周波数発振器８２２と、周波数変換部８２３ａおよび８２３ｂと、フーリエ変換部８２４ａおよび８２４ｂと、第１無線システムのパイロット相関部８２５と、第１無線システムのチャネル推定値変換部８２６と、を有する。

図９に示すように、チャネル推定値変換部８２６は、周波数変換部９１１、フィルタ部９１２、サブキャリア間隔変換部９１３および巡回遅延シフト部９１４から構成される。

２．２）動作
以下、図８および図９を参照しながら、本実施形態による無線受信装置の動作を説明する。

周波数発振器８０１は、第２無線システム受信信号の中心周波数に相当する周波数ｆ_２の周波数信号を生成し、生成した周波数信号を周波数変換部８０２ａおよび８０２ｂへ出力する。周波数変換部８０２ａおよび８０２ｂは、アンテナａおよびｂでそれぞれ受信したＲＦ受信信号を周波数ｆ_２の周波数信号と乗算することでベースバンド受信信号に変換し、それぞれのベースバンド信号をＡＤ変換部８０３ａおよび８０３ｂへ出力する。ベースバンド受信信号は、ＡＤ変換部８０３ａおよび８０３ｂによってアナログ信号からデジタル信号にそれぞれ変換され、サンプリングレート変換部８０４ａおよび８０４ｂと干渉波チャネル推定部８２０のサンプリングレート変換部８２１ａおよび８２１ｂとにそれぞれ出力される。

サンプリングレート変換部８０４ａおよび８０４ｂは、入力したデジタル信号のサンプリングレートを第２無線システムの復調に適する所定のサンプリングレートに変換し、フーリエ変換部８０５ａおよび８０５ｂへそれぞれ出力する。フーリエ変換部８０５ａおよび８０５ｂは、サンプリングレート変換された受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。ここで、フーリエ変換処理には、例えばＦＦＴ(Fast Fourier Transform)あるいはＤＦＴ(Discrete Fourier Transform)が用いられる。フーリエ変換部８０５ａおよび８０５ｂは、周波数領域の受信信号を等化部８０６およびパイロット相関部８１１へそれぞれ出力する。パイロット相関部８１１は、第２無線システムの所定パイロット符号を用いて周波数領域における受信信号との相関処理を行い、第２無線システム送信機から受信した所望波のチャネル推定値を求め、等化部８０６へ出力する。サブキャリアｋ（ｋ＝０、１、．．．、Ｋ−１：Ｋはフーリエ変換部８０５ａおよび８０５ｂのポイント数で１以上の整数）の所望波チャネル推定値ベクトルH_０(k)は次式で表される。

ここで、R_pich(k)はパイロットブロックの受信信号ベクトル、C₀(k)は第２無線システムの周波数領域のパイロット符号、添字＊は複素共役を示す。一般にパイロット符号として、相関処理において雑音強調が生じないＣＡＺＡＣ(Constant Amplitude Zero Auto Correlation)符号が用いられる。

一方、干渉波チャネル推定部８０２のサンプリングレート変換部８２１ａおよび８２１ｂは、入力したデジタル信号のサンプリングレートを第１無線システムの復調に適する所定のサンプリングレートに変換し、周波数変換部８２３ａおよび８２３ｂへそれぞれ出力する。周波数発振器８２２は、第２無線システムの受信信号の中心周波数ｆ_２および第１無線システムの受信信号の中心周波数ｆ_１の差に相当する周波数ｆ_２−ｆ_１の周波数信号を生成し、周波数変換部８２３ａおよび８２３ｂへそれぞれ出力する。周波数変換部８２３ａおよび８２３ｂは、サンプリングレート変換されたベースバンド受信信号を周波数ｆ_２−ｆ_１の周波数信号と乗算して第１無線システムの受信信号の中心周波数が０になるように周波数変換し、フーリエ変換部８２４ａおよび８２４ｂへそれぞれ出力する。フーリエ変換部８２４ａおよび８２４ｂは、周波数変換された受信信号を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、周波数領域の受信信号をパイロット相関部８２５へそれぞれ出力する。

パイロット相関部８２５は、第１無線システムの所定パイロット符号を用いて周波数領域における受信信号との相関処理を行い、第１無線システムから受信した無線信号のチャネル推定値を求め、チャネル推定値変換部８２６へそれぞれ出力する。第１無線システムの送信機ｕ（ｕ＝１、２、．．．、Ｕ：Ｕは１以上の整数）、サブキャリア^k（＝０、１、．．．、^K-1：^Kはフーリエ変換部８２４ａおよび８２４ｂのポイント数で１以上の整数）のチャネル推定値H_u(^k)は次式で表される（なお、式中のｋキャレットは^kと記すものとする。）。

ここで、R_pich(^k)はパイロットブロックの受信信号ベクトル、C_u(^k)は第１無線システムの送信機ｕにおける周波数領域のパイロット符号を示す。なお、ｕ＝０は第２無線システムの送信機（所望波）を示し、ｕ＞０は第１無線システムの送信機（干渉波）を示す。

チャネル推定値変換部８２６は、チャネル推定値H_u(^k)を入力し、第２無線システムの復調パラメータに適合するように例えば中心周波数およびサンプリングレートを変換し、こうして得られた干渉波のチャネル推定値を等化部８０６へ出力する。チャネル推定値変換部８２６の動作については後述する。

等化部８０６は、パイロット相関部８１１から入力した所望波チャネル推定値とチャネル推定値変換部８２６から入力した干渉波チャネル推定値とを用いて例えばＭＭＳＥ規範に基づいて周波数領域における等化ウェイトを生成し、等化ウェイトを用いて、フーリエ変換部８０５ａおよび８０５ｂから入力した周波数領域の受信信号を等化処理し等化後信号を出力する。サブキャリアｋ（ｋ＝０、１、．．．、Ｋ−１：Ｋはフーリエ変換部のポイント数で１以上の整数）における等化ウェイトベクトルW(k)は、次式で表される。

ここで、σ²は雑音電力、Ｉは単位行列、添字Ｈはエルミート共役を示す。

２．３）チャネル推定値変換
上述したように、第１無線システム１０と第２無線システム１１とは異なる復調パラメータ（中心周波数、サブキャリア間隔およびシステム帯域幅）を有するので、パイロット相関部８２５で得られた第１無線システムからの受信波のチャネル推定値を第２無線システムの復調パラメータに整合させるチャネル推定値変換処理が必要である。以下、チャネル推定値変換部８２６の動作を説明する。

図９において、周波数変換部９１１は、パイロット相関部８２５から第１無線システムのチャネル推定値H_u(^k)を入力し、周波数領域の処理によりチャネル推定値H_u(^k)を周波数変換部８２３における周波数変換前の周波数に戻してフィルタ部９１２へ出力する。

フィルタ部９１２は、周波数変換された第１無線システムのチャネル推定値を周波数領域において第２無線システムの復調帯域幅で切り出す処理を行い、こうして切り出されたチャネル推定値をサブキャリア間隔変換部９１３へ出力する。

サブキャリア間隔変換部９１３は、切り出された第１無線システムのチャネル推定値を周波数領域において第１無線システムのサブキャリア間隔から第２無線システムのサブキャリア間隔に変換し、変換した第１無線システムのチャネル推定値を巡回遅延シフト部９１４へ出力する。変換には例えば補間処理が用いられる。

巡回遅延シフト部９１４は、サブキャリア間隔が変換された第１無線システムのチャネル推定値を、第１無線システムと第２無線システムとの間の伝搬路のパスタイミングτに相当する時間量だけ周波数領域において遅延シフトさせ、遅延シフトさせた第１無線システムのチャネル推定値を干渉波チャネル推定値として等化部８０６へ出力する。

２．４）サブキャリア間隔変換
図１０はサブキャリア間隔変換部９１３の処理の様子を示した図であり、横軸は時間を表す。図１０（ａ）は第１無線システムのチャネル推定値のサブキャリア間隔を示し、図１０（ｂ）は第２無線システムのチャネル推定値のサブキャリア間隔を示す。サブキャリア間隔変換部９１３は、第１無線システムのチャネル推定値のサブキャリア間隔を例えば補間処理により第２無線システムのチャネル推定値のサブキャリア間隔に一致させる。

２．５）効果
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、第１無線システムと第２無線システムの復調パラメータが異なる場合においても周波数領域の処理により干渉波である第１無線システムのチャネル推定値を第２無線システムにおいて使用でき、複数アンテナ空間フィルタリングにより第１無線システムから到来する干渉波を高精度に抑圧できる。これにより、第２無線システムの実効的な信号対干渉雑音電力比を向上でき、スループットが増大する。また、第１無線システムから到来する干渉波の影響が小さくなるため、第１無線システム送信機および第２無線システム受信機の離隔距離を小さくでき、第２無線システムの周波数共用帯域におけるカバレッジを拡大できる。なお、第２実施形態ではＯＦＤＭベースの無線受信装置を例に挙げて説明したが、別の伝送方式、例えばＤＦＴ−Ｓｐｒｅａｄ ＯＦＤＭにも適用することができる。

３．第３実施形態
上記実施形態では、図１に示す第１無線システム１０と第２無線システム１１における無線受信装置を例示したが、異種無線システムが複数個、同種無線システムも複数個存在する場合であっても本発明は適用可能である。以下、本発明の第３実施形態として、２つの同種無線システム（第１、第２無線システム）と２つの異種無線システム（第３、第４無線システム）が存在し、本実施形態による無線受信装置が第２無線システムに属する場合を説明する。

図１１において、本実施形態による無線受信装置は、周波数発振器１００１と、周波数変換部１００２ａおよび１００２ｂと、ＡＤ変換部１００３ａおよび１００３ｂと、サンプリングレート変換部１００４ａおよび１００４ｂと、パイロット相関部１００５と、等化部１００６と、第３干渉波チャネル推定部１００７および第４干渉波チャネル推定部１００８を備える。

周波数発振器１００１は、第２無線システム受信信号の中心周波数ｆ_２の周波数信号を生成し、周波数変換部１００２ａおよび１００２ｂへそれぞれ出力する。周波数変換部１００２ａおよび１００２ｂは、アンテナａおよびｂで受信したＲＦ受信信号を周波数ｆ_２の周波数信号と乗算してベースバンド受信信号に変換し、このベースバンド受信信号をＡＤ変換部１００３ａおよび１００３ｂへそれぞれ出力する。ベースバンド信号は、ＡＤ変換部１００３ａおよび１００３ｂによってデジタル信号に変換され、サンプリングレート変換部１００４ａおよび１００４ｂへそれぞれ出力される。

サンプリングレート変換部１００４ａおよび１００４ｂは、デジタル信号のサンプリングレートを復調に適する所定のサンプリングレートに変換し、所定のサンプリングレートに変換した信号をパイロット相関部１００５および等化部１００６へ出力する。

パイロット相関部１００５は、サンプリングレート変換された受信信号と、第１無線システムのパイロット符号および第２無線システムのパイロット符号の各々との相関処理を行い、第２無線システム送信機からの所望波チャネル推定値と、第１無線システム送信機からの干渉波チャネル推定値とを求め、所望波チャネル推定値および干渉波チャネル推定値を等化部１００６へ出力する。

第３干渉波チャネル推定部１００７は、第２無線システムと復調パラメータが異なる第３無線システム送信機からの第３干渉波チャネル推定値を生成し、第４干渉波チャネル推定部１００８は、第２無線システムと復調パラメータが異なる第４無線システム送信機からの第４干渉波チャネル推定値を生成する。第３干渉波チャネル推定部１００７および第４干渉波チャネル推定部１００８は、復調パラメータが異なる点を除けば、基本的には図２に示す干渉波チャネル推定部１２０と同様の構成を有するので、詳しい説明は省略する。

等化部１００６は、パイロット相関部１００５から所望波のチャネル推定値および干渉波のチャネル推定値を入力し、第３干渉波チャネル推定部１００７および第４干渉波チャネル推定部１００８から第３および第４干渉波のチャネル推定値を入力して等化ウェイトを生成する。等化部１００６は、サンプリングレート変換部１００４ａおよび１００４ｂから入力する受信信号を等化ウェイトを用いて等化処理し、等化後信号を出力する。

このように本実施形態による無線受信装置は、同種の無線システムおよび／または異種の無線システムからの干渉波があっても、それらの干渉波チャネル推定値と所望波のチャネル推定値を取得してパイロット符号と等化後信号の自乗誤差が最小になる等化ウェイトを生成でき、他の無線システムからの干渉を有効に抑圧する効果が得られる。

４．その他
以上の実施形態では、第２無線システムの受信アンテナ２本の場合を例に挙げて説明したが、本発明は受信アンテナ２本以上の無線受信装置にも適用することができる。また、第２無線システムにおいてはＳＩＭＯ(Single Input Multiple Output)の場合の無線受信装置を例に挙げて説明したが、第２無線システムがＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)の場合の無線受信装置に適用することもできる。

また、上記実施形態では、第１無線システムを干渉システムとして説明したが、本発明の受信装置は第１無線システムに適用することもできる。

なお、上記実施形態は、所定のハードウェア、例えば、回路として具現化することもできるし、制御プログラムに基づいて図示しないコンピュータ回路（例えば、ＣＰＵ）によって制御され動作するようにソフトウェアにより実現することもできる。その場合、これらの制御プログラムは、無線受信装置またはベースバンド部内部の記憶媒体（例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やハードディスク等）、あるいは、外部の記憶媒体（例えば、リムーバブルメディアやリムーバブルディスク等）に記憶され、上記コンピュータ回路によって読み出され実行される。

本発明は、周波数共用により無線信号を受信する必要がある装置、方法、プログラムであれば好適に適用可能である。

１０ 第１無線システムのサービスエリア
１１ 第２無線システムのサービスエリア
１２ 第１無線システムの送信機
１３ 第１無線システムの受信機
１４ 第２無線システムの送信機
１５ 第２無線システムの受信機
１００ 復調部
１０１ 周波数発振器
１０２ａ、１０２ｂ 周波数変換部
１０３ａ、１０３ｂ ＡＤ変換部
１０４ａ、１０４ｂ サンプリングレート変換部
１０５ 等化部
１１０ 所望波チャネル推定部
１１１ パイロット相関部
１２０ 干渉波チャネル推定部
１２１ａ、１２１ｂ サンプリングレート変換部
１２２ 周波数発振器
１２３ａ、１２３ｂ 周波数変換部
１２４ パイロット相関部
１２５ チャネル推定値変換部
２０１ 周波数発振器
２０２ａ、２０２ｂ 周波数変換部
２０３ フィルタ部
２０４ サンプリングレート変換部
２０５ パスタイミング補正部
５０１ 第１無線システムの受信信号
５０２ 第２無線システムの受信信号
５０３ 第１無線システムのチャネル推定値
８００ 復調部
８０１ 周波数発振器
８０２ａ、８０２ｂ 周波数変換部
８０３ａ、８０３ｂ ＡＤ変換部
８０４ａ、８０４ｂ サンプリングレート変換部
８０５ａ、８０５ｂ フーリエ変換部
８０６ 等化部
８１０ 所望波チャネル推定部
８１１ パイロット相関部
８２０ 干渉波チャネル推定部
８２１ａ、８２１ｂ サンプリングレート変換部
８２２ 周波数発振器
８２３ａ、８２３ｂ 周波数変換部
８２４ａ、８２４ｂ フーリエ変換部
８２５ パイロット相関部
８１６ チャネル推定値変換部
９１１ 周波数変換部
９１２ フィルタ部
９１３ サブキャリア間隔変換部
９１４ 巡回遅延シフト部
１００１ 周波数発振器
１００２ａ、１００２ｂ 周波数変換部
１００３ａ、１００３ｂ ＡＤ変換部
１００４ａ、１００４ｂ サンプリングレート変換部
１００５ パイロット相関部
１００６ 等化部
１００７ 第３干渉波チャネル推定部
１００８ 第４干渉波チャネル推定部

Claims (12)

1. 第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける無線受信装置であって、
   受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値を生成する第１推定手段と、
   前記受信信号から、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値を生成する第２推定手段と、
   前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する干渉抑圧手段と、
   を有することを特徴とする無線受信装置。
2. 前記第１推定手段は、
   前記受信信号から前記第１無線システムの通信方式に従ってチャネル推定値を生成するチャネル推定値生成手段と、
   前記チャネル推定値を前記第２無線システムの通信方式に従ったチャネル推定値に変換することで前記第１チャネル推定値を生成するチャネル推定値変換手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の無線受信装置。
3. 前記チャネル推定値変換手段は、
   前記チャネル推定値の配置周波数を前記第２無線システムの通信方式に従って周波数変換する周波数変換手段と、
   前記周波数変換されたチャネル推定値を第２無線システムの通信方式と同一の復調帯域で切り出すフィルタ手段と、
   前記切り出されたチャネル推定値のサンプリングレートを前記第２無線システムの通信方式と同じサンプリングレートに変換するサンプリングレート変換手段と、
   前記サンプリングレート変換されたチャネル推定値を第１無線システムおよび第２無線システムの伝搬路のパスタイミングに従って時間補正する時間補正手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項２に記載の無線受信装置。
4. 前記第１推定手段、前記第２推定手段および前記干渉抑圧手段の各々は周波数領域の処理を実行することを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の無線受信装置。
5. 前記第１無線システムと前記第２無線システムとは、システムの中心周波数、サンプリングレートおよび／またはシステム帯域幅に関する通信パラメータが互いに異なることを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の無線受信装置。
6. 第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける無線受信装置の無線受信方法であって、
   受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値を生成し、
   前記受信信号から、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値を生成し、
   前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する、
   ことを特徴とする無線受信方法。
7. 前記第１チャネル推定値の生成ステップは、
   前記受信信号から前記第１無線システムの通信方式に従ってチャネル推定値を生成するステップと、
   前記チャネル推定値を前記第２無線システムの通信方式に従ったチャネル推定値に変換するステップと、
   からなることを特徴とする請求項６に記載の無線受信方法。
8. 前記チャネル推定値変換ステップは、
   前記チャネル推定値の配置周波数を前記第２無線システムの通信方式に従って周波数変換するステップと、
   前記周波数変換されたチャネル推定値を第２無線システムの通信方式と同一の復調帯域で切り出すステップと、
   前記切り出されたチャネル推定値のサンプリングレートを前記第２無線システムの通信方式と同じサンプリングレートに変換するステップ、
   前記サンプリングレート変換されたチャネル推定値を第１無線システムおよび第２無線システムの伝搬路のパスタイミングに従って時間補正するステップと、
   からなることを特徴とする請求項７に記載の無線受信方法。
9. 前記第１チャネル推定値の生成ステップ、前記第２チャネル推定値の生成ステップおよび前記干渉抑圧ステップの各々は周波数領域の処理を実行することを特徴とする請求項６−８のいずれか１項に記載の無線受信方法。
10. 前記第１無線システムと前記第２無線システムとは、システムの中心周波数、サンプリングレートおよび／またはシステム帯域幅に関する通信パラメータが互いに異なることを特徴とする請求項６−９のいずれか１項に記載の無線受信方法。
11. 第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける移動局であって、
    受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値を生成する第１推定手段と、
    前記受信信号から、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値を生成する第２推定手段と、
    前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する干渉抑圧手段と、
    を有することを特徴とする移動局。
12. 第１無線システムに割り当てられた周波数帯を利用することができる第２無線システムにおける無線通信装置を含む通信システムであって、
    前記無線通信装置が、受信信号から、前記第２無線システムとは通信方式が異なる前記第１無線システムから到来した干渉波成分の第１チャネル推定値と、前記第２無線システムの通信方式で受信した所望波成分の第２チャネル推定値と、を生成し、前記第１チャネル推定値と前記第２チャネル推定値とを用いて前記干渉波成分を抑圧する、ことを特徴とする通信システム。