WO2022018802A1

WO2022018802A1 - 無線通信システム、無線通信方法、及びスペクトラム合成装置

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Publication number: WO2022018802A1
Application number: PCT/JP2020/028127
Authority: WO
Inventors: 史洋山下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2023-01-20

Abstract

送信システムは、送信モデム装置とスペクトラム分解装置を含む。スペクトラム分解装置は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解する。受信システムは、スペクトラム合成装置と受信モデム装置を含む。スペクトラム合成装置は、ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成する。ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタとを含む。第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、低周波数方向に拡張されている。第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、高周波数方向に拡張されている。

Description

無線通信システム、無線通信方法、及びスペクトラム合成装置

　本発明は、スペクトラム分解・合成を利用した無線通信技術に関する。

　衛星通信は、有効な通信手段である。特に災害時等において、衛星通信は極めて有効である。但し、衛星通信の周波数資源は限られている。限られた周波数資源を効率的に利用することは、１つの重要なテーマである。

　例えば、複数の地球局のそれぞれに周波数帯域が割り当てられ、細かい未使用帯域が周波数軸上に散在している場合を考える。この場合、ある程度の帯域幅を有する連続した未使用帯域が存在しない。その結果、未使用帯域の合計は十分大きいにもかかわらず、新たな地球局に要求帯域を割り当てることができない可能性がある。このことは、周波数利用効率の低下を招く。

　非特許文献１は、未使用帯域を有効利用して、周波数利用効率を向上させるための「スペクトラム分解・合成伝送技術」を提案している。

　まず、図１を参照して、スペクトラム分解（スペクトラム編集）の概要について説明する。図１において、送信スペクトラムＴＳＰは、周波数領域での送信信号のスペクトラムを表している。その送信スペクトラムＴＳＰが、スペクトラム分解フィルタによって複数の送信サブスペクトラムＴＳＳＰに分解（分割）される。図１に示される例では、送信スペクトラムＴＳＰは、２個のスペクトラム分解フィルタＤＦ－１，ＤＦ－２（破線で示されている）によって２個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１，ＴＳＳＰ－２に分解されている。このとき、全ての送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１，ＴＳＳＰ－２の帯域幅Ｗ１，Ｗ２の合計（Ｗ１＋Ｗ２）が元の送信スペクトラムＴＳＰの帯域幅Ｗ０と等しくなるように、送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１，ＴＳＳＰ－２は生成（編集）される。そして、それら送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１，ＴＳＳＰ－２が、複数の未使用帯域のそれぞれに分散的に配置される。これにより、散在する未使用帯域を有効利用して、周波数利用効率を向上させることができる。

　図２は、非特許文献１における無線通信システムの構成を概略的に示している。送信システムは、送信モデム装置１００とスペクトラム分解装置２００を含んでいる。受信システムは、スペクトラム合成装置３００と受信モデム装置４００を含んでいる。

　送信モデム装置１００は、変調装置１１０と送信ルートロールオフフィルタ１２０を有している。変調装置１１０は、入力信号を変調して、送信信号を生成する。送信モデム装置１００は、送信ルートロールオフフィルタ１２０を用いて送信信号の波形を成形し、送信信号ＳＡを生成する。そして、送信モデム装置１００は、送信信号ＳＡを出力する。

　スペクトラム分解装置２００は、ｎ個のスペクトラム分解フィルタ２１０－１～２１０－ｎを有している。ここで、ｎは、スペクトラム分解数であり、２以上の整数である。スペクトラム分解装置２００は、送信モデム装置１００から出力される送信信号ＳＡに対して、図１で説明されたスペクトラム分解を行う。より詳細には、スペクトラム分解装置２００は、送信モデム装置１００から出力される送信信号ＳＡを受け取り、高速フーリエ変換（FFT: Fast Fourier Transform）によって周波数領域における送信信号ＳＡを取得する。更に、スペクトラム分解装置２００は、ｎ個のスペクトラム分解フィルタ２１０－１～２１０－ｎを用いて、送信信号ＳＡを周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎに分解する。そして、スペクトラム分解装置２００は、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎを所望の周波数位置（未使用帯域）にシフトさせる。つまり、スペクトラム分解装置２００は、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎを所望の周波数位置に分散的に配置する。分解送信信号ＳＢは、このようにして生成されたｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎを含む。スペクトラム分解装置２００は、逆高速フーリエ変換（IFFT: Inverse FFT）によって時間領域における分解送信信号ＳＢを生成し、出力する。

　送信システムは、分解送信信号ＳＢを受信システムに送信する。受信システムは、分解送信信号ＳＢを含む信号を受信信号ＳＣとして受信する。

　スペクトラム合成装置３００は、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１０－１～３１０－ｎを有している。スペクトラム合成装置３００は、受信信号ＳＣに対してスペクトラム合成を行う。より詳細には、スペクトラム合成装置３００は、受信信号ＳＣを受け取り、ＦＦＴによって周波数領域における受信信号ＳＣを取得する。周波数領域における受信信号ＳＣは、分解送信信号ＳＢのｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを含んでいる。スペクトラム合成装置３００は、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１０－１～３１０－ｎを用いることによって、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを抽出し、合成する。このとき、スペクトラム合成装置３００は、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを元の送信信号ＳＡの周波数位置に戻すことによって、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを合成する。合成受信信号ＳＤは、このようしてスペクトラム合成装置３００によって合成された受信信号である。スペクトラム合成装置３００は、ＩＦＦＴによって時間領域における合成受信信号ＳＤを生成し、出力する。

　受信モデム装置４００は、受信ルートロールオフフィルタ４１０と復調装置４２０を有している。受信ルートロールオフフィルタ４１０は、スペクトラム合成装置３００から出力される合成受信信号ＳＤの波形を成形し、受信信号ＳＥを生成する。復調装置４２０は、受信信号ＳＥを復調する。

　図３及び図４は、各信号のスペクトラム及び各フィルタの周波数特性を示している。

　送信モデム装置１００において生成される送信信号ＳＡの送信スペクトラムの周波数特性は、次の通りである。送信信号ＳＡのシンボルレートは「Ｒ」である。送信ルートロールオフフィルタ１２０のロールオフ率は「α」である。従って、図３に示されるように、送信ルートロールオフフィルタ１２０が適用された送信信号ＳＡの送信スペクトラムの遷移域の幅は「αＲ」である。

　スペクトラム分解装置２００において生成されるｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎ（分解送信信号ＳＢ）の周波数特性は、次の通りである。ここでは、ｎ＝２の場合が例示されている。上述の図１で説明されたように、全ての送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎの帯域幅の合計（延べ帯域幅）が元の送信スペクトラムの帯域幅よりも増加しないように、スペクトラム分解（スペクトラム編集）が行われる。より詳細には、図３に示されるように、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎの各々の遷移域の幅が「αＲ／ｎ」となるように、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎが生成される。各送信サブスペクトラムＴＳＳＰは、ルートロールオフ特性を有する。

　図４は、スペクトラム合成装置３００における受信サブスペクトラムＲＳＳＰとスペクトラム合成フィルタ３１０の周波数特性を示している。ここでは、ｎ＝２の場合が例示されている。ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎは、それぞれ、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎに対応している。受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎの各々の遷移域の幅は「αＲ／ｎ」である。それらｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎのそれぞれに、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１０－１～３１０－ｎが適用される。各スペクトラム合成フィルタ３１０としては、ルートロールオフフィルタが用いられる。図４に示されるように、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１０－１～３１０－ｎは、それぞれ、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎと同じ周波数応答を有するように設計されている。すなわち、スペクトラム合成フィルタ３１０－ｉ(ｉ＝１～ｎ）の通過域ＰＢ及び遷移域ＴＢは、それぞれ、受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｉの通過域及び遷移域と一致している。スペクトラム合成フィルタ３１０－ｉと受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｉの乗算の結果、遷移域は、ロールオフ率α／ｎのフルロールオフ特性となる。

　再度図３を参照して、スペクトラム合成装置３００によって合成される合成受信信号ＳＤのスペクトラムの周波数特性を説明する。スペクトラム合成によりフルロールオフ特性の遷移域同士が重なる位置では、フラットな周波数特性が得られる。一方、合成受信信号ＳＤのスペクトラムの左右端の遷移域は、ロールオフ率α／ｎのフルロールオフ特性のままである。結果として、最終的な合成受信信号ＳＤは、シンボルレートＲ、ロールオフ率α／ｎのフルロールオフ特性のスペクトラムを有することになる。

　受信モデム装置４００では、受信ルートロールオフフィルタ４１０が合成受信信号ＳＤに適用され、受信信号ＳＥが生成される。このとき、シンボルレートＲ、ロールオフ率αの受信ルートロールオフフィルタ４１０が用いられる。すなわち、ロールオフ率αの受信ルートロールオフフィルタ４１０が、ロールオフ率α／ｎのフルロールオフ特性の合成受信信号ＳＤに適用される。その結果、図３に示されるように、受信信号ＳＥの左右端の肩の部分の電力が削られる。

山下他，"衛星中継器コグニティブ利用のためのスペクトラム分解伝送アダプタ"，電子情報通信学会　信学技報， vol. 117, no. 261, SAT2017-54, pp. 115-120, 2017年10月.

　上述の通り、従来技術によれば、スペクトラム分解・合成の結果、受信信号の左右端の肩の部分の電力が削られる。その結果、受信信号の復調時に符号間干渉が生じるおそれがあった。符号間干渉は、信号伝送品質の劣化を招く。

　本発明の１つの目的は、スペクトラム分解・合成を利用した無線通信において、符号間干渉を抑制し、信号伝送品質を向上させることができる技術を提供することにある。

　第１の観点は、送信システムと受信システムとの間で無線通信を行う無線通信システムに関連する。
　送信システムは、
　　送信信号を出力する送信モデム装置と、
　　ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解するスペクトラム分解装置と
　を含む。
　受信システムは、
　　ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成するスペクトラム合成装置と、
　　スペクトラム合成装置によって合成された合成受信信号を復調する受信モデム装置と
　を含む。
　ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、
　　ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、
　　ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタと
　を含む。
　第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、第１受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、低周波数方向に拡張されている。
　第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、第ｎ受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、高周波数方向に拡張されている。

　第２の観点は、送信システムと受信システムとの間で無線通信を行う無線通信方法に関連する。
　無線通信方法は、
　送信システムの送信モデム装置から送信信号を出力するステップと、
　送信システムにおいて、ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解するスペクトラム分解ステップと、
　受信システムにおいて、ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成するスペクトラム合成ステップと、
　受信システムの受信モデム装置において、スペクトラム合成ステップによって合成された合成受信信号を復調するステップと
　を含む。
　ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、
　　ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、
　　ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタと
　を含む。
　第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、第１受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、低周波数方向に拡張されている。
　第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、第ｎ受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、高周波数方向に拡張されている。

　第３の観点は、送信システムと受信システムとの間で無線通信を行う無線通信システムにおけるスペクトラム合成装置に関連する。
　送信システムは、
　　送信信号を出力する送信モデム装置と、
　　ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解するスペクトラム分解装置と
　を含む。
　スペクトラム合成装置は、受信システムに含まれている。スペクトラム合成装置は、ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成するように構成されている。
　ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、
　　ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、
　　ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタと
　を含む。
　第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、第１受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、低周波数方向に拡張されている。
　第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、第ｎ受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、高周波数方向に拡張されている。

　本発明によれば、スペクトラム分解・合成を利用した無線通信において、符号間干渉を抑制し、信号伝送品質を向上させることが可能となる。

スペクトラム分解（スペクトラム編集）の概要を説明するための概念図である。従来技術における無線通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。従来技術における各信号のスペクトラム及び各フィルタの周波数特性を示す概念図である。従来技術における受信サブスペクトラムとスペクトラム合成フィルタの周波数特性を示す概念図である。本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成を概略的に示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る各信号のスペクトラム及び各フィルタの周波数特性を示す概念図である。本発明の実施の形態に係る受信サブスペクトラムとスペクトラム合成フィルタの周波数特性を示す概念図である。本発明の実施の形態の効果を説明するためのコンスタレーション図である。本発明の実施の形態の効果を説明するためのグラフ図である。

　添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

　図５は、本発明の実施の形態に係る無線通信システム１の構成を概略的に示すブロック図である。無線通信システム１は、送信システム２と受信システム３を含んでいる。送信システム２と受信システム３との間で無線通信が行われる。例えば、無線通信システム１は、衛星通信システムである。その場合、衛星中継器を経由して送信システム２と受信システム３との間で無線通信が行われる。

　送信システム２は、送信モデム装置１０とスペクトラム分解装置２０を含んでいる。受信システム３は、スペクトラム合成装置３０と受信モデム装置４０を含んでいる。

　送信モデム装置１０は、変調装置１１と送信ルートロールオフフィルタ１２を有している。変調装置１１は、入力信号を変調して、送信信号を生成する。送信モデム装置１０は、送信ルートロールオフフィルタ１２を用いて送信信号の波形を成形し、送信信号ＳＡを生成する。そして、送信モデム装置１０は、送信信号ＳＡを出力する。

　スペクトラム分解装置２０は、ｎ個のスペクトラム分解フィルタ２１－１～２１－ｎを有している。ここで、ｎは、スペクトラム分解数であり、２以上の整数である。スペクトラム分解装置２０は、送信モデム装置１０から出力される送信信号ＳＡに対して、図１で説明されたスペクトラム分解を行う。より詳細には、スペクトラム分解装置２０は、送信モデム装置１０から出力される送信信号ＳＡを受け取り、高速フーリエ変換（FFT: Fast Fourier Transform）によって周波数領域における送信信号ＳＡを取得する。更に、スペクトラム分解装置２０は、ｎ個のスペクトラム分解フィルタ２１－１～２１－ｎを用いて、送信信号ＳＡを周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎに分解する。そして、スペクトラム分解装置２０は、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎを所望の周波数位置（未使用帯域）にシフトさせる。つまり、スペクトラム分解装置２０は、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎを所望の周波数位置に分散的に配置する。分解送信信号ＳＢは、このようにして生成されたｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎを含む。スペクトラム分解装置２０は、逆高速フーリエ変換（IFFT: Inverse FFT）によって時間領域における分解送信信号ＳＢを生成し、出力する。

　送信システム２は、分解送信信号ＳＢを受信システムに送信する。受信システム３は、分解送信信号ＳＢを含む信号を受信信号ＳＣとして受信する。尚、送信信号ＳＡの元の送信スペクトラム及び分解送信信号ＳＢの送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎの周波数位置情報が、別途、送信システム２から受信システム３に送信されてもよい。

　スペクトラム合成装置３０は、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１－１～３１－ｎを有している。スペクトラム合成装置３０は、受信信号ＳＣに対してスペクトラム合成を行う。より詳細には、スペクトラム合成装置３０は、受信信号ＳＣを受け取り、ＦＦＴによって周波数領域における受信信号ＳＣを取得する。周波数領域における受信信号ＳＣは、分解送信信号ＳＢのｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを含んでいる。スペクトラム合成装置３０は、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１－１～３１－ｎを用いることによって、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを抽出し、合成する。このとき、スペクトラム合成装置３０は、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを元の送信信号ＳＡの周波数位置に戻すことによって、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎを合成する。合成受信信号ＳＤ’は、このようしてスペクトラム合成装置３０によって合成された受信信号である。スペクトラム合成装置３０は、ＩＦＦＴによって時間領域における合成受信信号ＳＤ’を生成し、出力する。

　受信モデム装置４０は、受信ルートロールオフフィルタ４１と復調装置４２を有している。受信ルートロールオフフィルタ４１は、スペクトラム合成装置３０から出力される合成受信信号ＳＤ’の波形を成形し、受信信号ＳＥ’を生成する。復調装置４２は、受信信号ＳＥ’を復調する。

　図６及び図７は、各信号のスペクトラム及び各フィルタの周波数特性を示している。

　送信モデム装置１０において生成される送信信号ＳＡの送信スペクトラムの周波数特性は、次の通りである。送信信号ＳＡのシンボルレートは「Ｒ」である。送信ルートロールオフフィルタ１２のロールオフ率は「α」である。従って、図６に示されるように、送信ルートロールオフフィルタ１２が適用された送信信号ＳＡの送信スペクトラムの遷移域の幅は「αＲ」である。

　スペクトラム分解装置２０において生成されるｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎ（分解送信信号ＳＢ）の周波数特性は、次の通りである。ここでは、ｎ＝２の場合が例示されている。上述の図１で説明されたように、全ての送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎの帯域幅の合計（延べ帯域幅）が元の送信スペクトラムの帯域幅よりも増加しないように、スペクトラム分解（スペクトラム編集）が行われる。より詳細には、図６に示されるように、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎの各々の遷移域の幅が「αＲ／ｎ」となるように、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎが生成される。各送信サブスペクトラムＴＳＳＰは、ルートロールオフ特性を有する。

　図７は、スペクトラム合成装置３０における受信サブスペクトラムＲＳＳＰとスペクトラム合成フィルタ３１の周波数特性を示している。ここでは、ｎ＝２の場合が例示されている。ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎは、それぞれ、ｎ個の送信サブスペクトラムＴＳＳＰ－１～ＴＳＳＰ－ｎに対応している。受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎの各々の遷移域の幅は「αＲ／ｎ」である。それらｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎのそれぞれに、ｎ個のスペクトラム合成フィルタ３１－１～３１－ｎが適用される。各スペクトラム合成フィルタ３１としては、ルートロールオフフィルタが用いられる。

　ここで、「第１スペクトラム合成フィルタ３１－１」は、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１に適用されるスペクトラム合成フィルタ３１である。また、「第ｎスペクトラム合成フィルタ３１－ｎ」は、ｎ個の受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１～ＲＳＳＰ－ｎのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｎに適用されるスペクトラム合成フィルタ３１である。

　図７に示されるように、本実施の形態によれば、第１スペクトラム合成フィルタ３１－１の通過域ＰＢは、図４で示されたスペクトラム合成フィルタ３１０－１の場合と比較して、低周波数方向に拡張される。図４で示されたスペクトラム合成フィルタ３１０－１は、第１受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１と同じ周波数応答を有していた。つまり、スペクトラム合成フィルタ３１０－１の通過域ＰＢ及び遷移域ＴＢは、それぞれ、第１受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１の通過域及び遷移域と一致していた。一方、本実施の形態に係る第１スペクトラム合成フィルタ３１－１の通過域ＰＢは、第１受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１の通過域と比較して、低周波数方向に拡張されている。

　好適には、第１スペクトラム合成フィルタ３１－１の通過域ＰＢの拡張幅は、第１受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－１の低周波数側の遷移域の幅（αＲ／ｎ）以上に設定される。例えば、第１スペクトラム合成フィルタ３１－１の通過域ＰＢの拡張幅は、αＲ（１－１／ｎ）である。

　一方、第ｎスペクトラム合成フィルタ３１－ｎの通過域ＰＢは、図４で示されたスペクトラム合成フィルタ３１０－ｎの場合と比較して、高周波数方向に拡張される。図４で示されたスペクトラム合成フィルタ３１０－ｎは、第ｎ受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｎと同じ周波数応答を有していた。つまり、スペクトラム合成フィルタ３１０－ｎの通過域ＰＢ及び遷移域ＴＢは、それぞれ、第ｎ受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｎの通過域及び遷移域と一致していた。一方、本実施の形態に係る第ｎスペクトラム合成フィルタ３１－ｎの通過域ＰＢは、第ｎ受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｎの通過域と比較して、高周波数方向に拡張されている。

　好適には、第ｎスペクトラム合成フィルタ３１－ｎの通過域ＰＢの拡張幅は、第ｎ受信サブスペクトラムＲＳＳＰ－ｎの高周波数側の遷移域の幅（αＲ／ｎ）以上に設定される。例えば、第ｎスペクトラム合成フィルタ３１－ｎの通過域ＰＢの拡張幅は、αＲ（１－１／ｎ）である。

　再度図６を参照して、スペクトラム合成装置３０によって合成される合成受信信号ＳＤ’のスペクトラムの周波数特性を説明する。合成受信信号ＳＤ’のスペクトラムの左右端以外は、図３で示された合成受信信号ＳＤの場合と同様である。すなわち、スペクトラム合成によりフルロールオフ特性の遷移域同士が重なる位置では、フラットな周波数特性が得られる。

　一方、合成受信信号ＳＤ’のスペクトラムの左右端の遷移域は、図３で示された合成受信信号ＳＤの場合と異なる。合成受信信号ＳＤ’のスペクトラムの左右端の遷移域は、通過域ＰＢが拡張された第１スペクトラム合成フィルタ３１－１及び第ｎスペクトラム合成フィルタ３１－ｎが適用された部分である。従って、合成受信信号ＳＤ’のスペクトラムの左右端の遷移域は、ロールオフ率α／ｎの“ルートロールオフ特性”となる。結果として、最終的な合成受信信号ＳＤは、シンボルレートＲ、ロールオフ率α／ｎの“ルートロールオフ特性”のスペクトラムを有することになる。

　受信モデム装置４０では、受信ルートロールオフフィルタ４１が合成受信信号ＳＤ’に適用され、受信信号ＳＥ’が生成される。本実施の形態によれば、シンボルレートＲ、ロールオフ率α／ｎの受信ルートロールオフフィルタ４１が用いられる。すなわち、ロールオフ率α／ｎの受信ルートロールオフフィルタ４１が、ロールオフ率α／ｎのルートロールオフ特性の合成受信信号ＳＤ’に適用される。その結果、図６に示されるように、シンボルレートＲ、ロールオフ率α／ｎのフルロールオフ特性を有する受信信号ＳＥ’が得られる。図３で示された受信信号ＳＥの場合とは異なり、受信スペクトラムの左右の肩の部分の電力は削られない。

　受信信号ＳＥ’がフルロールオフ特性を有しているため、原理的には、受信信号ＳＥ’の復調時に符号間干渉が生じない。符号間干渉が抑制されるため、信号伝送品質が向上する。

　図８は、本実施の形態の効果を説明するためのコンスタレーション図である。ここでは、変調方式としてＱＰＳＫ（Quadra-Phase Shift Keying）が例示される。また、図９は、本実施の形態の効果を説明するためのグラフ図である。図９において、横軸はＥｂ／Ｎ０（ratio of Energy per Bit to Noise Power Density）を表し、縦軸はビットエラー率（BER: Bit Error Rate）を表している。比較例は、図２～図４で示された従来技術に相当する。

　比較例の場合、図８に示されるように符号間干渉が生じ、コンスタレーションが乱れる。その結果、図９に示されるように、ビットエラー率が理論特性から乖離する。このことは、信号伝送品質の劣化を意味する。

　一方、本実施の形態によれば、図８に示されるように、符号間干渉が抑制され、コンスタレーションが収束する。その結果、図９に示されるように、理論特性と同等のビットエラー率が達成される。すなわち、本実施の形態によれば、信号伝送品質が向上する。

　　　１　　無線通信システム
　　　２　　送信システム
　　　３　　受信システム
　　１０　　送信モデム装置
　　１１　　変調装置
　　１２　　送信ルートロールオフフィルタ
　　２０　　スペクトラム分解装置
　　２１－１～２１－ｎ　　スペクトラム分解フィルタ
　　３０　　スペクトラム合成装置
　　３１－１～３１－ｎ　　スペクトラム合成フィルタ
　　４０　　受信モデム装置
　　４１　　受信ルートロールオフフィルタ
　　４２　　復調装置

Claims

　送信システムと受信システムとの間で無線通信を行う無線通信システムであって、
　前記送信システムは、
　　送信信号を出力する送信モデム装置と、
　　ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、前記送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解するスペクトラム分解装置と
　を含み、
　前記受信システムは、
　　ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、前記ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成するスペクトラム合成装置と、
　　前記スペクトラム合成装置によって合成された合成受信信号を復調する受信モデム装置と
　を含み、
　前記ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、
　　前記ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、
　　前記ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタと
　を含み、
　前記第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、前記第１受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、低周波数方向に拡張され、
　前記第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、前記第ｎ受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、高周波数方向に拡張されている
　無線通信システム。
　請求項１に記載の無線通信システムであって、
　前記送信信号のシンボルレートはＲであり、
　前記送信モデム装置は、ロールオフ率がαである送信ルートロールオフフィルタを用いて前記送信信号の波形を成形し、
　前記スペクトラム分解装置は、前記ｎ個の送信サブスペクトラムの各々の遷移域の幅がαＲ／ｎとなるように、前記ｎ個の送信サブスペクトラムを生成し、
　前記第１スペクトラム合成フィルタ及び前記第ｎスペクトラム合成フィルタの各々の前記通過域の拡張幅は、αＲ／ｎ以上である
　無線通信システム。
　請求項２に記載の無線通信システムであって、
　前記通過域の前記拡張幅は、αＲ（１－１／ｎ）である
　無線通信システム。
　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線通信システムであって、
　前記送信モデム装置は、ロールオフ率がαである送信ルートロールオフフィルタを用いて前記送信信号の波形を成形し、
　前記受信モデム装置は、ロールオフ率がα／ｎである受信ルートロールオフフィルタを用いて前記合成受信信号の波形を成形する
　無線通信システム。
　送信システムと受信システムとの間で無線通信を行う無線通信方法であって、
　前記送信システムの送信モデム装置から送信信号を出力するステップと、
　前記送信システムにおいて、ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、前記送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解するスペクトラム分解ステップと、
　前記受信システムにおいて、ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、前記ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成するスペクトラム合成ステップと、
　前記受信システムの受信モデム装置において、前記スペクトラム合成ステップによって合成された合成受信信号を復調するステップと
　を含み、
　前記ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、
　　前記ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、
　　前記ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタと
　を含み、
　前記第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、前記第１受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、低周波数方向に拡張され、
　前記第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、前記第ｎ受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、高周波数方向に拡張されている
　無線通信方法。
　請求項５に記載の無線通信方法であって、
　前記送信信号のシンボルレートはＲであり、
　前記送信信号を出力するステップは、ロールオフ率がαである送信ルートロールオフフィルタを用いて前記送信信号の波形を成形するステップを含み、
　前記スペクトラム分解ステップは、前記ｎ個の送信サブスペクトラムの各々の遷移域の幅がαＲ／ｎとなるように、前記ｎ個の送信サブスペクトラムを生成するステップを含み、
　前記第１スペクトラム合成フィルタ及び前記第ｎスペクトラム合成フィルタの各々の前記通過域の拡張幅は、αＲ／ｎ以上である
　無線通信システム。
　請求項５又は６に記載の無線通信方法であって、
　前記送信信号を出力するステップは、ロールオフ率がαである送信ルートロールオフフィルタを用いて前記送信信号の波形を成形するステップを含み、
　前記合成受信信号を復調するステップは、ロールオフ率がα／ｎである受信ルートロールオフフィルタを用いて前記合成受信信号の波形を成形するステップを含む
　無線通信方法。
　送信システムと受信システムとの間で無線通信を行う無線通信システムにおけるスペクトラム合成装置であって、
　前記送信システムは、
　　送信信号を出力する送信モデム装置と、
　　ｎ個（ｎは２以上の整数）のスペクトラム分解フィルタを用いて、前記送信信号を周波数軸上でｎ個の送信サブスペクトラムに分解するスペクトラム分解装置と
　を含み、
　前記スペクトラム合成装置は、前記受信システムに含まれており、ｎ個のスペクトラム合成フィルタを用いて、前記ｎ個の送信サブスペクトラムのそれぞれに対応するｎ個の受信サブスペクトラムを合成するように構成され、
　前記ｎ個のスペクトラム合成フィルタは、
　　前記ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も低周波数側の第１受信サブスペクトラムに適用される第１スペクトラム合成フィルタと、
　　前記ｎ個の受信サブスペクトラムのうち最も高周波数側の第ｎ受信サブスペクトラムに適用される第ｎスペクトラム合成フィルタと
　を含み、
　前記第１スペクトラム合成フィルタの通過域は、前記第１受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、低周波数方向に拡張され、
　前記第ｎスペクトラム合成フィルタの通過域は、前記第ｎ受信サブスペクトラムと同じ周波数応答を有するスペクトラム合成フィルタの場合と比較して、高周波数方向に拡張されている
　スペクトラム合成装置。