JP5127932B2 - 制御局装置、送信局装置、通信方法、及び通信システム - Google Patents

制御局装置、送信局装置、通信方法、及び通信システム Download PDF

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Description

本発明は、マルチキャリア信号を用いた通信に関し、特に、誤り訂正符号を適用したマルチキャリア通信方式における制御局装置、送信局装置、通信方法、及び通信システムに関する。
本願は、2008年12月4日に日本へ出願された特願2008−309815号、および、2008年12月18日に日本へ出願された特願2008−322865号に基づき優先権を主張し、それらの内容をここに援用する。
近年、無線通信分野においては、周波数資源の枯渇問題の深刻化を受け、周波数共用型の無線通信が求められている。図27は、周波数帯域を共用する無線通信システムの組合せの一例として、周波数チャネルが異なる2つの無線LAN(Local Area Network)システムの全体を示す概念図である。
同図において、無線通信システムは、無線LAN基地局2a、2bと、受信機1aとを備えている。無線LAN基地局2aは、中心周波数faであるCH1の周波数帯域を用いて通信する。一方、無線LAN基地局2bは、中心周波数fb(ただし、fa<fb)であるCH5の周波数帯域を用いて通信する。
このとき受信機1aは、無線LAN基地局2aと無線LAN基地局2bとの双方の無線信号が到達する位置に配置され、中心周波数faの無線信号と中心周波数fbの無線信号との二つの無線信号が部分的に互いに干渉した信号を受信する。
このように、受信機1aが無線LAN基地局2aを通信対象とする場合に、中心周波数faである希望波の送信周波数帯域と、中心周波数fbである無線LAN基地局2bからの干渉波の送信周波数帯域とが、部分的にオーバーラップ(重複)する周波数共用型の無線通信においても、受信機1aは、希望波を正確に受信することが必須となる。
なお、周波数帯域を共用する他の例として、無線LANシステムと、bluetooth(登録商標)と、WiMAX(登録商標)との組み合わせなど、異なる通信方式のシステム同士が周波数を共用する場合もある。
例えば、図27に示す受信機1aが無線LAN基地局2aを通信対象とする場合を想定する。この場合、中心周波数faである無線LAN基地局2aからの希望波の送信周波数帯域と、中心周波数fbである無線LAN基地局2bからの干渉波の送信周波数帯域とが、部分的にオーバーラップ(重複)する。このような周波数共用型の無線通信システムにおいて、受信機1aは、希望波を正確に受信することが必須となる。
このような周波数を有効に利用する目的で、同一時刻の同一地点において、スペクトル多重手法を用いて周波数資源を共有することにより、複数の通信システムにおいて伝送される信号全体の周波数利用効率を改善するための技術が報告されている(例えば、非特許文献1参照)。
一方、非特許文献3には、サブキャリア毎の受信レベルに応じて割当変調方式を変化させる適応変調OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)システムについて記載されている。
横田強 他、「重畳伝送法を用いた高速無線LANシステムに関する一検討」、電子情報通信学会、信学技報RCS、Vol.99、No.355、pp.121−126、1999年10月 増野淳、秋元守、中津川征士、「OFDMA無線システムにおけるサブキャリアオーバーラップに関する一検討」、2008年総合大会講演論文集、電子情報通信学会、B−5−130、p.516、2008年3月 小林英雄,「OFDM通信方式の基礎と応用技術」,トリケップス社,2004年,pp.113−130
しかしながら、非特許文献1には、スペクトル拡散した信号を、スペクトル拡散していない信号に重畳配置するアンダーレイ型の重畳伝送について示されている。この条件による通信システムでは、一般に重畳率が100%になるが、スペクトル拡散型のシステムは伝送速度に制約があるか、高速伝送を実現するために膨大な周波数帯域が必要になる問題がある。また、スペクトル拡散していない通信システム同士では、信号を重畳伝送することはできない。
また、非特許文献2には、同一の通信システムを用いた場合の下りリンクについて示されており、互いに十分なD/U(Desired to Undesired signal ratio;DU比)が確保できる端末局に対してのみ、同一サブキャリアを用いた重畳伝送を行っている。ただし、この下りリンクの送信では、送信局装置同士が互いに周波数同期されていることが必要とされている。
上記に示したようにこれまでにも、いくつかの方式について報告が行われているが、設定される条件によって適用可能な範囲が制限されている。例えば、マルチキャリア重畳伝送により周波数資源の有効利用が期待されているのに対し、これまでの報告では重畳される信号は、2信号までの組み合わせの報告しかない。実際に利用される状況では、重畳する信号数を2信号までに制限することが現実的でないにもかかわらず、3以上の信号を重畳することについての報告がない。そのため、重畳する信号が3以上の場合に、周波数を有効利用する観点でどのようなスペクトル配置をすべきか明確化されていなかった。
また、スペクトル配置によっては、無線基地局によって通信が提供されるセル間又はシステム間に伝送特性の優劣が生じる可能性がある。電波利用の公平性を確保する観点からすれば、適切なスペクトル配置が必要とされるにもかかわらず検討されていないという問題があった。
また、3以上の同一の通信システムのスペクトルを連続的に重畳させる場合には、使用帯域の周波数の端部にスペクトルが配置された通信システムに比べ、中央にスペクトルが配置された通信システムでは、重畳率が高くなることにより、通信品質が低下する。例えば、複数のセルに対してスペクトルを配置したときには、使用帯域の周波数の端部以外のセルの通信品質が低下するという問題があった。
また、図27に示すような干渉が発生している場合、送信機がチャネル周波数帯域に複数のFEC(Forward Error Correction:前方誤り訂正)符号を順に並べて割り当てると、干渉が発生している周波数帯域を使用するFECブロックについては品質が低下してしまう。非特許文献3においては、サブキャリア毎の受信レベルに応じて割当変調方式を変化させているが、上記のように希望波の送信周波数帯域に干渉が発生している場合、干渉領域及び非干渉状況を考慮してユーザ毎に要求されるQoS(Quality of Service)を実現することは考慮されていない。
本発明は、このような事情を考慮し、上記の問題を解決すべくなされたもので、その目的は、マルチキャリア信号を用いた通信において、周波数利用効率を向上させることが可能な技術を提供することにある。
より具体的には、本発明の目的は、複数のシステムにおいて通信品質を確保して周波数を有効利用できる制御局装置、送信局装置、通信方法、及び通信システムを提供することにある。
また、本発明の目的は、使用帯域の一部に干渉が発生している場合においても、ユーザ毎の優先度に応じた無線通信を実現することができるマルチキャリア信号の送信局装置、通信方法、及び通信システムを提供することにある。
(1)上記問題を解決するために、本発明は、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムにおける通信方法であって、前記マルチキャリア信号の送信に利用する利用周波数帯域の周波数利用効率を増加させるように、前記利用周波数帯域において干渉が発生している重畳帯域を利用する割合である重畳率を設定する制御ステップと、設定された前記重畳率に従って割り当てたスペクトルを用いて、前記マルチキャリア信号を送信する送信ステップとを有する。
(2)本発明の通信方法において、前記通信方法は、前記通信システムが3以上同時に通信を行う際の通信方法であって、前記受信局装置が、自通信システムに配置された前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を予め認識する重畳帯域認識ステップと、前記受信局装置が、前記重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用する干渉抑圧ステップと、前記受信局装置が、前記干渉抑圧技術を適用した信号を誤り訂正復号することで自受信局装置宛のマルチキャリア信号を受信する誤り訂正復号ステップと、をさらに有し、前記制御ステップは、各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から前記重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置ステップと、自通信システムに配置されたスペクトルを割り当てるスペクトル割り当てステップとを有し、前記送信ステップにおいて、前記送信局装置が、前記自通信システムに割り当てられた前記スペクトルを用いて前記マルチキャリア信号を送信するようにしても良い。
(3)また、本発明の通信方法において、前記スペクトルの帯域幅は前記通信システムごとに可変であり、前記スペクトル配置ステップにおいて、前記スペクトルのうち、他のスペクトルよりも帯域幅が狭い2つのスペクトルを前記利用周波数帯域の端部に配置するとともに、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するようにしても良い。
(4)また、本発明の通信方法において、前記干渉抑圧ステップは、周波数フィルタを用いて前記認識した重畳帯域の受信信号を減衰させることで干渉抑圧を行うようにしても良い。
(5)また、本発明の通信方法において、前記干渉抑圧ステップは、前記認識した重畳帯域の受信信号の尤度をマスクし、前記誤り訂正復号ステップは、前記尤度をマスクされた受信信号に対して誤り訂正復号することで自受信局装置宛の前記マルチキャリア信号を受信するようにしても良い。
(6)また、本発明の通信方法において、前記スペクトル配置ステップは、前記受信局装置に設けられた干渉信号検出部によって検出された結果に基づいて前記スペクトルを配置するようにしても良い。
(7)また、本発明の通信方法において、前記スペクトル配置ステップは、前記送信局装置に設けられた干渉信号検出部によって検出された結果に基づいて前記スペクトルを配置するようにしても良い。
(8)また、本発明の通信方法において、前記スペクトル配置ステップは、前記送信局装置及び前記受信局装置のいずれとも異なる制御局装置に設けられた干渉信号検出部によって検出された結果に基づいて前記スペクトルを配置するようにしても良い
(9)また、本発明の通信方法において、ユーザのデータの符号化及び変調を行なう符号化・変調ステップと、前記ユーザのサービス品質要求が所定のサービス品質よりも高い場合に、当該ユーザのデータ送信に使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率を、前記マルチキャリア信号が使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも低く設定する重畳率判定ステップと、前記重畳率判定ステップにおいて設定された重畳率に従って、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調されたユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当てるサブキャリア割当ステップと、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調されたユーザのデータを、前記サブキャリア割当ステップにおいて割り当てられたサブキャリアに変調するマルチキャリア変調ステップと、前記マルチキャリア変調ステップにおいて変調されたサブキャリアをシリアル変換して前記マルチキャリア信号を生成する並列直列変換ステップと、を有するようにしても良い。
(10)また、本発明の通信方法において、前記符号化・変調ステップにおいては、複数の異なるユーザのデータの符号化及び変調を行ない、前記重畳率判定ステップにおいては、ユーザ全体の平均重畳率が、前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率と一致するように、複数の前記ユーザそれぞれについて、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも高い場合には、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である前記重畳率よりも低く設定し、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも低い場合に、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも高く設定し、前記サブキャリア割当ステップにおいては、各ユーザそれぞれについて、前記重畳率判定ステップにおいて設定された当該ユーザの重畳率に従って、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調された当該ユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当て、前記マルチキャリア変調ステップにおいては、各ユーザそれぞれについて、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調された当該ユーザのデータを、前記サブキャリア割当ステップにおいて当該ユーザのデータへ割り当てられたサブキャリアに変調するようにしても良い。
(11)また、本発明は、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムが3以上同時に通信を行う際に、スペクトル配置を決める制御局装置であって、前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域の干渉信号を検出する干渉信号検出部と、各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置部と、割り当てられた前記スペクトルを用いて前記マルチキャリア信号を送信する前記送信局装置と、配置された前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を認識し、前記重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用して、信号を誤り訂正復号することで自受信局装置宛のマルチキャリア信号を受信する前記受信局装置とが通信を行う通信システムに配置したスペクトルを割り当てるスペクトル割り当て部と、自通信システムの前記送信局装置及び他の通信システムに対して、割り当てたスペクトルを通知する制御情報配信部と、を備えている。
(12)また、本発明は、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムにおける送信局装置であって、前記マルチキャリア信号の送信に利用する利用周波数帯域の周波数利用効率を増加させるように、前記利用周波数帯域において干渉が発生している重畳帯域を利用する割合である重畳率を設定する制御部と設定された前記重畳率に従って割り当てられたスペクトルを用いて、前記マルチキャリア信号を送信する送信部とを具備している。
(13)本発明の送信局装置において、前記通信システムが3以上同時に通信を行い、前記制御部は、各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から前記重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置部と、通信システムに配置されたスペクトルを割り当てるスペクトル割り当て部とを備えていても良い。
(14)また、本発明の送信局装置において、前記スペクトルの配置を行うために前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域の干渉信号を検出する干渉信号検出部を備えていても良い。
(15)また、本発明の送信局装置において、ユーザのデータの符号化及び変調を行なう符号化・変調部と、前記ユーザのサービス品質要求が所定のサービス品質よりも高い場合に、当該ユーザのデータ送信に使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率を、前記マルチキャリア信号が使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも低く設定する重畳率判定部と、前記重畳率判定部によって設定された重畳率に従って、前記符号化・変調部により符号化及び変調されたユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当てるサブキャリア割当部と、前記符号化・変調部により符号化及び変調されたユーザのデータを、前記サブキャリア割当部によって割り当てられたサブキャリアに変調するマルチキャリア変調部と、前記マルチキャリア変調部により変調されたサブキャリアをシリアル変換して前記マルチキャリア信号を生成する並列直列変換部と、を備えていても良い。
(16)また、本発明の送信局装置において、前記符号化・変調部を複数備え、複数の前記符号化・変調部それぞれが異なるユーザのデータの符号化及び変調を行ない、前記重畳率判定部は、ユーザ全体の平均重畳率が、前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率と一致するように、複数の前記ユーザそれぞれについて、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも高い場合には、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である前記重畳率よりも低く設定し、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも低い場合には、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号が使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも高く設定し、前記サブキャリア割当部は、各ユーザそれぞれについて、前記重畳率判定部によって設定された当該ユーザの重畳率に従って、前記符号化・変調部により符号化及び変調された当該ユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当て、前記マルチキャリア変調部は、各ユーザそれぞれについて、前記符号化・変調部により符号化及び変調された当該ユーザのデータを、前記サブキャリア割当部によって当該ユーザのデータへ割り当てられたサブキャリアに変調するようにしても良い。
(17)また、本発明の送信局装置において、前記重畳率判定部は、前記ユーザのデータの受信品質が所定の閾値よりも高い場合に、当該ユーザの重畳率を高く設定し、前記ユーザのデータの受信品質が前記所定の閾値よりも低い場合に、当該ユーザの重畳率を低く設定するようにしても良い。
(18)また、本発明の送信局装置において、前記重畳率判定部により設定された重畳率に基づいて変調符号化レベルを決定する変調符号化レベル決定部をさらに備え、前記符号化・変調部は、前記変調符号化レベル決定部によって決定された変調符号化レベルにより前記ユーザのデータの符号化及び変調を行なうようにしても良い。
(19)また、本発明は、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムが3以上同時に通信を行う際に、スペクトル配置を決める通信システムであって、各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置部と、配置された前記スペクトルを割り当てるスペクトル割り当て部と、割り当てられた前記スペクトルを用いて前記マルチキャリア信号を送信する送信部と、割り当てられた前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を認識し、前記重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用して、信号を誤り訂正復号することで自受信部宛のマルチキャリア信号を受信する受信部と、を備えている。
本発明によれば、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する通信システムにおいて、重畳率の設定によって、マルチキャリア信号の送信に利用する利用周波数帯域の周波数利用効率を向上できる。
また、本発明によれば、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムが3以上同時に通信を行う際に、スペクトル配置が決まる。送信局装置は、自システムに割り当てられたスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送信する。受信局装置は、自システムに配置されたスペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を予め認識する。受信局装置は、重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用し、干渉抑圧技術を適用した信号を誤り訂正復号することで自受信局装置宛のマルチキャリア信号を受信する。各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から重畳率を導いて、重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置する。
このように、重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置することで、スペクトルごとに重畳による影響を低減し、実質的な通信品質を確保して周波数を有効利用できる周波数配置方法を提供できる。
また、本発明では、スペクトルの帯域幅は通信システムごとに可変であり、スペクトル配置ステップにおいて、他のスペクトルよりも帯域幅が狭い2つのスペクトルを利用周波数帯域の端部に配置するとともに、重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置する。
このような配置によって、帯域幅の狭いスペクトルであっても所定の帯域を確保することができるようになる。さらに、重畳率が各スペクトルで一定となるようにスペクトルを配置することにより全体の伝送効率を高くすることができる。
また、本発明では、受信局は、認識した重畳帯域の受信信号を周波数フィルタを用いて減衰させることで干渉抑圧を行う。
これにより、干渉波が含まれる帯域を除去することができ、受信した受信信号の干渉波を抑圧することができる。
また、本発明では、受信局は、認識した重畳帯域の受信信号の尤度をマスクし、尤度をマスクされた受信信号に対して誤り訂正復号することで自受信局装置宛のマルチキャリア信号を受信する。
これにより、干渉波が含まれるスペクトルを除去することができ、受信した受信信号の干渉波を抑圧することができる。
また、本発明によれば、希望波の周波数帯域の一部に干渉が発生している場合、マルチキャリア信号の送信局装置は、ユーザ毎の優先度に応じて重畳率を変化させることにより、要求される優先度に応じた品質の無線通信を行なうことが可能となる。また、データの受信品質に応じて重畳率を変えることにより、周波数利用効率の向上を図ることが可能となる。
本発明の第1実施形態による通信システムを示すブロック図である。 第1実施形態における周波数配置の重畳を示す図である。 第1実施形態における周波数配置の重畳を示す図である。 第1実施形態における周波数配置の重畳を示す図である。 第1実施形態による受信局装置を示すブロック図である。 第1実施形態における周波数配置を示す図である。 第1実施形態における通信システムの動作を示すフローチャートである。 第2実施形態による通信システムを示すブロック図である。 第2実施形態における通信システムの動作を示すフローチャートである。 第3実施形態による通信システムを示すブロック図である。 第3実施形態における通信システムの動作を示すフローチャートである。 第4実施形態による受信局装置を示すブロック図である。 第4実施形態による受信局装置の動作を示す図である。 第4実施形態による受信局装置の動作を示す図である。 第4実施形態による受信局装置の動作を示す図である。 本発明の第5実施形態による信号送信装置の動作概要を示す図である。 第5実施形態による信号送信装置の構成を示すブロック図である。 図13に示す信号送信装置を用いた通信システムにおけるフローを示す図である。 第5実施形態によるQoS及び受信品質の組み合わせと、重畳率の関係を示す図である。 符号化・変調器を1つのみ用いる場合のスケジューリングを示す図である。 符号化・変調器を1つのみ用いる場合のスケジューリングを示す図である。 干渉帯域のマスクを行う信号受信装置の内部構成を示すブロック図である。 図17に示す信号受信装置の動作フローを示す図である。 図17に示す信号受信装置の動作の概念図である。 図17に示す信号受信装置の動作の概念図である。 図17に示す信号受信装置の動作の概念図である。 図17に示す信号受信装置の動作の概念図である。 他の重み付けの例を示す図である。 他の重み付けの例を示す図である。 フィルタリングを行なう受信装置の機能構成を表すブロック図である。 受信信号と、所望信号と、干渉信号との周波数スペクトルを表す概念図である。 図21に示すフィルタ制御部によって行われるフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。 図21に示すフィルタ制御部によって行われるフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。 図21に示すフィルタ制御部によって行われるフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。 図21に示す信号受信装置のフィルタ制御手順を示すフローチャートである。 周波数チャネルが異なる2つの無線通信システムにおける干渉を示す図である。
以下、本発明の各実施形態による通信システムについて図面を参照して説明する。
本発明の各実施形態では、従来の通信システムに比べて、全体の周波数利用効率が向上するように、重畳率(すなわち、信号の送信に使用する周波数帯域において干渉が発生している重畳帯域を利用する割合であって、スペクトルの帯域幅と、他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から導かれる)を設定することを特徴の一つとしている。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による通信システムを示すブロック図である。
この図には、同じ周波数の電波を利用して通信を行う3つの通信システムとして、通信システム100、700及び800が示されている。通信システム100、700及び800は、同じシステム構成が用いられたそれぞれ独立した通信システムである。
通信システム100は、基地局装置110と端末局装置120を備えている。通信システム700は、基地局装置710と端末局装置720を備えている。通信システム800は、基地局装置810と端末局装置820を備えている。
各通信システムに割り付けられた周波数は、使用する電波の帯域が重畳されるように配置される。
図2A〜図2Cは、第1実施形態における周波数配置の重畳状態を示す概念図である。
図2Aには、周波数軸に割り付けられる所望の信号が搬送される信号W1、及び信号W1と帯域の一部(帯域fb12)が重複して割り付けられる信号W2が示される。この図において、縦軸はパワーを示し、横軸は周波数を示す。
信号W1は、信号W1を搬送する複数のサブキャリアSC1−1からSC1−nを収容するナイキスト周波数によって示される帯域fa1を有する。
信号W2は、信号W2を搬送する複数のサブキャリアSC2−1からSC2−nを収容するナイキスト周波数によって示される帯域fa2を有する。
ここで、所望の信号を信号1としたとき、希望波は帯域fa1によって送信され、帯域fa2によって送信される信号2を搬送する搬送波が干渉波になる。
信号W1の搬送波における重畳率は、Rov1=fb12/fa1であり、信号W2の搬送波における重畳率は、Rov2=fb12/fa2である。
図2Bに示される周波数配列では、重畳する帯域がない割り付けが示されている。この図において、縦軸はパワーを示し、横軸は周波数を示す。この配列では、周波数軸に割り付けられる所望の信号が搬送される信号W1、及び信号W1とガードバンド(fg12)を介して隣接する信号W2が示される。
図2Bに示される信号W1と信号W2は、図2Aと同じ帯域fa1と帯域fa2を有することから、重畳させないで割り付けを行っていた従来の割り付け方法では、占有する周波数帯域は広くなり、利用効率が低下するものであった。
図2Cに示される周波数配列では、3つの信号(W1、W2及びW3)を連続した配列に割り付けた状態が示される。なお、信号W3は、信号W2と帯域の一部(帯域fb23)が重複する信号である。この図において、縦軸はパワーを示し、横軸は周波数を示す。この図に示される信号W2は、信号W1だけでなく信号W3とも帯域が重畳することから、その重畳率は、
Rov2’=(fb12+fb23)/fa2
になる。
このように各通信システムには、図2Cに示したいずれかの帯域がそれぞれ割り付けられる。そして、各通信システムが他の通信システムの電波を受信した場合に、干渉による影響を互いに受けることがある範囲を明示することができる。
図1に戻り、各通信システムを構成する装置について説明する。以下、通信システム100の下り回線(すなわち基地局装置110から端末局装置120方向)を例にして、各通信システムにおける構成を代表して説明する。
通信システム100における基地局装置110は、送信部111、受信部112、制御部113及び空中線114を備える。
基地局装置110における送信部111は、端末局装置120に対しての送信信号を生成する。
送信部111は、送信ベースバンド信号生成器111aとアップコンバータ装置111bを備える。送信部111における送信ベースバンド信号生成器111aは、送信する情報に基づいて送信ベースバンド信号を生成する。生成された送信ベースバンド信号は、送信周波数に同期して出力される。送信周波数は、割り付けられた帯域に応じて定められ、帯域幅制御情報によって制御される。
アップコンバータ装置111bは、入力される送信ベースバンド信号を、設定される送出周波数に基づいて周波数変換して出力する。アップコンバータ装置111bから出力された送信信号は、図示されない符号化処理、誤り訂正符号化処理、変調処理などを行う図示されない送信信号処理部を経て、空中線114から送出される。出力される無線信号は、複数のサブキャリアによって搬送される帯域を有するチャネルに割り付けられている。
受信部112は、入力される受信信号の受信処理を行う。受信部112は、干渉波検出装置112aを備える。干渉波検出装置112aは、基地局装置110の希望波における利用周波数帯域のうち、他のシステムから送信される無線信号によって干渉が発生する周波数帯域を入力される受信信号から検出する。
干渉波検出装置112aは、例えば、希望波が送信されていない環境において、当該希望波の利用周波数帯域のサブキャリアごとに、他無線信号の有無、信号強度などを検出することにより、干渉が発生する特定サブキャリアを検出する。
干渉波検出装置112aは、例えば、特定サブキャリアであるサブキャリアに対して「1」を対応付け、特定サブキャリア以外のサブキャリアに対して「0」を対応付けた干渉帯域判定値の列として、特定サブキャリア判定値の列を生成する。干渉波検出装置112aは、検出結果を干渉波情報として出力する。
制御部113における周波数割当装置113aは、干渉波情報として入力されるサブキャリアごとの干渉状況を示す干渉帯域判定値に基づいて、定められる規則にしたがって自通信システムで用いるチャネルを選定する。周波数変更装置113bは、そのチャネルにおける周波数配列にしたがって、各サブキャリアで利用する周波数を割り付けて、割り付けられた周波数に応じて送信周波数の変更を行う。帯域幅変更装置113cは、干渉波情報として入力されるサブキャリアごとの干渉状況を示す干渉帯域判定値に基づいて、定められる規則にしたがって自通信システムで送信できる帯域幅を選定する。帯域幅変更装置113cは、選定した帯域幅に基づいて送信部111によって送信する帯域幅の制御を行う。
通信システム100において、端末局装置120は、常に周波数の走査を行い、対向する基地局装置110によって送信される周波数割付に追従する。端末局装置120は、送信部121、受信部122及び制御部123を備える。
端末局装置120における送信部121は、端末局装置120から送信する信号を無線信号に変換し空中線124を介して出力する。送信部121は、対向する基地局装置110に対しての送信信号を生成する。受信部122は、対向する基地局装置110からの無線信号を受信する。受信部122が受信する無線信号の干渉帯域には、干渉信号が含まれる。この干渉信号の影響を低減するため、受信部122は、干渉信号を除去する構成を備えている。
受信部122における一形態について説明する。
図3は、第1実施形態による受信局装置を示すブロック図である。
受信部122は、BWLフィルタ122a、復調器122b、干渉波検出装置122c、マスク処理部122d及び復号器122eを備える。
受信部122におけるBWLフィルタ(Bandwidth Limitation filter)122aは、所望のチャネルの帯域を選択的に透過する。
復調器122bは、受信した誤り訂正符号化された希望波を含む無線信号をサブキャリアごとに電気信号に変換し、復調したサブキャリアごとの復調値DM1〜DM8を出力する。
干渉波検出装置122cは、入力された受信信号に基づいて、そのチャネルが有する帯域から干渉帯域における干渉信号を検出することによって、干渉波を認識する。
マスク処理部122dは、マスクコード生成器122d1、マスク処理部122d2、及び合成器122d3を備える。
マスク処理部122dにおけるマスクコード生成器122d1は、入力されるサブキャリアごとの干渉信号に応じてマスクすべきサブキャリアの復調値をマスクするマスキングコードを出力する。図では、マスクすべきサブキャリアの復調値は、復調値DM7及びDM8である。マスクコード生成器122d1が生成したマスクコードでは、マスクを行うサブキャリアを「0」で示し、マスクを行なわないサブキャリアを「1」で示す。マスク処理部122d2は、入力される復調値と生成されたマスキングコードに応じて、乗算処理を行う。乗算処理の結果、マスク処理が行われ、復調値DM7及びDM8は「0」に置換され、他の復調値DM1からDM6までの信号が透過される。合成器122d3は、復調値DM1からDM6までの信号と、復調値DM7及びDM8を置換した「0」とを合波し、合波された信号を選択されたデータ列として復号器122eへ出力する。
復号器122eは、マスク処理部122dによって選択されたデータ列に基づき、誤り訂正処理及び復号処理を行い、サブキャリアごとの復号結果を出力する。復号器122eにおける復号処理では、希望波の符号化方法に対応する復号処理を選択することができる。
以上の処理により、干渉帯域に含まれた干渉信号がマスク処理部122dによって除去されて、受信信号の復号処理が行える。
図を参照し、周波数配置の決定則について説明する。
図4は、第1実施形態における周波数配置を示す図である。
この図において、縦軸はパワーを示し、横軸は周波数を示す。この図の周波数軸に示された範囲には、異なる周波数帯域を有する5個のチャネルが配列されている。各チャネルを重畳させていることから、5個のチャネルが、それぞれのチャネルの帯域の合計に比べ狭い帯域に割り付けられている。各チャネルを重畳させることにより各チャネルには干渉が生じるが、復号処理における誤り補償などにより誤り率低下を防ぐことができる。重畳させる各チャネルは、周波数の低い方から順にチャネルch1、ch2、ch3、ch4及びch5とし、全体の伝送容量を最大にする配列を選択する。
各システムが有するスペクトルをそれぞれのチャネルに割り付ける規則を示す。本実施形態に示すスペクトル配置方法では、それぞれのチャネルは異なったスペクトル幅(周波数幅)及びそのスペクトルを有するチャネルの帯域が異なった周波数帯域幅を有している場合に適したスペクトルの配置方法を示す。
図4(a)には、本実施形態の配置方法によらない配置例が示されている。この図に示される各チャネルの周波数帯域幅pfを配列で示すと次式に示される。
(pf1,pf2,pf3,pf4,pf5)
=(fa,fa,fn,fn,fa)
各チャネルの周波数帯域幅fa及びfnは、異なる周波数帯域幅を有している。例えば、faが10MHz、fnが5MHzのように、互いに明らかに異なる周波数帯域幅をそれぞれ有している。そのため、帯域の狭い周波数帯域幅のチャネルが、それぞれが重畳しながら連続して割り付けられると、その帯域の周波数軸上で隣接するチャネルの双方から、重畳帯域として共有されることになる。その結果、占有できる周波数帯域が少なくなり、実質的な通信品質が低下することになる。
図4(b)には、本実施形態の配置方法による配置例が示されている。この図に示される各チャネルの周波数帯域幅fを配列で示すと次式に示される。
(f1,f2,f3,f4,f5)
=(fn,fa,fa,fa,fn)
各チャネルの周波数帯域幅f1、f2、f3、f4及びf5は、異なる周波数帯域幅(fa及びfn)を示すチャネルが割り付けられている。図に示されるように周波数帯域幅faは、周波数帯域幅fnに比べ、広い周波数範囲を占有し、実質的な帯域も広いものである。このように、狭帯域のスペクトルを利用周波数帯域の端部に配置する。すなわち、他のスペクトルよりも帯域幅が狭い2つのスペクトルを利用周波数帯域の端部に配置する。より具体的には、最も狭帯域なスペクトル、および、当該スペクトルの次に狭帯域なスペクトルを利用周波数帯域の端部に配置する。なお、最も狭帯域なスペクトルが複数存在する場合には、これらスペクトルのうちの2つを利用周波数帯域の端部に配置する。また、最も狭帯域なスペクトルが1つであり、当該スペクトルの次に狭帯域なスペクトルが複数存在する場合には、最も狭帯域なスペクトル、および、当該スペクトルの次に狭帯域な複数のスペクトルのうちのいずれかのスペクトルを利用周波数帯域の端部に配置する。これにより、前述の図4(a)で示したように狭帯域のスペクトルを中央側に配置したことによって生じる問題を回避することができる。
続いて、具体的な例を用いて、上記に示したスペクトル配置方法の効果について示す。
図4(c)には、3つのチャネルに異なる周波数帯域幅を有するスペクトルが配置された場合を示す。周波数の低いほうから配列で示すと次のように示すことができる。
(f1,f2,f3)
=(fn,fa,fn)
ここで、周波数帯域幅faとfnは次の関係を有する。
fn=fa/2
すなわち、中央のチャネルに割り付けられたスペクトルの周波数帯域幅faは、端部のチャネルに割り付けられたスペクトルの周波数帯域幅fnの2倍の帯域幅を有している。
また、図4(d)に示されるように、3つのチャネルに割り付けられたスペクトルが全て同じ周波数帯域幅faを有している場合との比較を行うこととする。
図4(e)は、上記(c)と(d)とに示された場合の周波数利用効率を算定したものである。上記(c)の条件を「本案」として示し、(d)の条件を「従来法」として示す。
この選定した条件を次に示す。適用する通信システムは、IEEE802.16e規格におけるダウンリンクに適用されるDL-FUSC(Down Link-Full Usage of SubChannelization)モードに準ずる。また、変調方式は、符号化率を1/2とした64QAM(Quadrature Amplitude Modulation)とし、符号化方式はCTC(Convolutional Turbo Code)とする。
図4(e)に示されるように、従来法による周波数利用効率は、3bit/sec/Hz(ビット/秒/ヘルツ)であったが、本案による周波数利用効率は、4.17bit/sec/Hz(ビット/秒/ヘルツ)を示す。すなわち、1.39倍周波数利用効率が高くなったことが示される。
続いて、図を参照して周波数の割り付け手順を説明する。
図5は、第1実施形態における通信システムの動作を示すフローチャートである。
送信局となる基地局装置110において、空中線114によって捕捉された受信信号を受信部112が受信する(ステップSa11)。受信部112の干渉波検出装置112aが、干渉波の検出を行う(ステップSa12)。検出された干渉波情報に基づいて周波数割当装置113aが、周波数割付規則にしたがって周波数配列を選択し配置する(ステップSa13)。配置された周波数配列に基づいて周波数割当装置113aが、周波数の割り付けを行う(ステップSa14)。割り付けられた周波数にしたがって、周波数変更装置113bが、送信部111の送信周波数を変更する(ステップSa15)。送信部111では、割り付けられた周波数に基づいて割り付けられた帯域に適応するために、帯域幅変更装置113cは、自通信システムで送信できる帯域幅を選定し、選定した帯域幅に基づいて送信部111から送信する帯域幅の制御を行う。送信部111では、送信ベースバンド信号生成器111aが出力するクロックの周波数を帯域幅の制御に応じて変更する。また送信部111では、アップコンバータ装置111bの出力周波数を変更して送信信号を生成し、空中線114を介して送出する(ステップSa16)。
上記の手順により、基地局装置110によって受信された受信信号における干渉状況に基づいて、基地局装置110が送信する送信周波数を決定することが可能となる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態による通信システムについて図面を参照して説明する。
図6は、本発明の第2実施形態による通信システムを示すブロック図である。
この図には、同じ周波数の電波を利用して通信を行う3つの通信システムとして、通信システム200、700及び800が示されている。通信システム200、700及び800は、同じシステム構成が用いられたそれぞれ独立した通信システムである。
図6において、図1と同じ構成には同じ符号を付している。以下では、図1と異なる構成について説明する。
通信システム200は、対向して通信する基地局装置210と端末局装置220を備える。通信システム200は、通信システム700及び800において送信される無線信号を干渉波として受信する。
以下、通信システム200の下り回線(すなわち基地局装置210から端末局装置220方向)を例にして、各通信システムにおける構成を代表して説明する。
通信システム200において基地局装置210は、送信部111、受信部212、制御部113及び空中線114を備える。
基地局装置210における受信部212は、入力される受信信号の受信処理を行う。受信部212は、制御情報抽出装置212aを備える。制御情報抽出装置212aは、端末局装置220から送信された無線信号によって伝送されたパケットに含まれる情報を抽出する。端末局装置220から送付される情報は、端末局装置220側における受信状況並びにその受信状況に適応させるために設定した端末局装置220における各種設定情報がある。制御情報抽出装置212aは、基地局装置210が送出する無線信号(希望波)における利用周波数帯域のうち干渉が発生するとして検出された周波数帯域の情報を抽出し、干渉波情報として出力する。
制御部113は、抽出された干渉波情報に基づいて、定められた規則にしたがって周波数配列を決定し、その配列にしたがって周波数の割当を行う。定められた規則は、第1実施形態に示した周波数決定則と同じ規則である。
送信部111は割り付けられた周波数によって送信信号を出力する。
制御部113及び送信部111の詳細は、前述の図1を参照して説明した通りである。
通信システム200において端末局装置220は、送信部221、受信部222、制御部223及び空中線124を備える。
端末局装置220における送信部221は、基地局装置210に対して情報を送信する送信ベースバンド信号生成器221aを備える。送信ベースバンド信号生成器221aは、入力された制御情報に基づいて、干渉波に関する情報を制御情報部に含んだパケットを生成する。送信ベースバンド信号生成器221aは、パケット化された干渉波情報による送信ベースバンド信号を生成する。
受信部222は、基地局装置210から送信された無線信号を空中線124を介して受信する。受信部222は、受信した受信信号の受信処理を行って受信データの抽出を行う。また、受信部222は、受信した無線信号に基づいて、端末局装置220側における受信状況を示す情報を抽出する。
受信部222は、干渉波検出装置222aを備える。受信部222における干渉波検出装置222aは、入力される受信信号から、基地局装置110が送信した希望波における利用周波数帯域のうち、他のシステムから送信される無線信号によって干渉が発生する周波数帯域を検出する。干渉波検出装置222aは、例えば、希望波が送信されていない環境において、当該希望波の利用周波数帯域のサブキャリアごとに、他無線信号の有無、信号強度などを検出することにより、干渉が発生する特定サブキャリアを検出する。干渉波検出装置222aは、例えば、特定サブキャリアであるサブキャリアに対して「1」を対応付け、特定サブキャリア以外のサブキャリアに対して「0」を対応付けた干渉帯域判定値の列として、特定サブキャリア判定値の列を生成する。干渉波検出装置222aは、検出結果を干渉波情報として出力する。
制御部223は、制御情報付加装置223aを備える。制御部223における制御情報付加装置223aは、検出された干渉波情報に基づいて、基地局装置210に通知する情報に干渉波情報を含ませた制御情報を生成し、送信部221に入力する。
続いて、図を参照して周波数の割り付け手順を説明する。
図7は、第2実施形態における通信システムの動作を示すフローチャートである。
受信局となる端末局装置220において、空中線124によって捕捉された受信信号を受信部222が受信する(ステップSb11)。受信部222の干渉波検出装置222aが、干渉波の検出を行う(ステップSb12)。
制御情報付加装置223aが、検出された干渉波情報に基づいて干渉波に関する情報を含んだ制御情報を生成し出力する(ステップSb13)。送信ベースバンド信号生成器221aは、入力された制御情報に基づいて、干渉波に関する情報を制御情報部に含んだパケットを生成し出力する。出力されたパケットは、無線信号に変換され端末局装置220から送出される(ステップSb14)。
対向する基地局装置210では、端末局装置220から送出された無線信号を受信する。受信部212における制御情報抽出装置212aは、端末局装置220から送信された無線信号によって伝送されたパケットに含まれる情報を抽出する。制御情報抽出装置212aは、端末局装置210において検出された干渉波情報を出力する(ステップSb15)。周波数割当装置113aは、出力された干渉波情報に基づいて、周波数割付規則にしたがって周波数配列を選択し配置する(ステップSb16)。配置された周波数配列に基づいて周波数割当装置113aが、周波数の割り付けを行う(ステップSb17)。割り付けられた周波数にしたがって、周波数変更装置113bが、送信部111の送信周波数を変更する(ステップSb18)。送信部111が、割り付けられた周波数に基づいて、割り付けられた帯域に適応するために、帯域幅変更装置113cは、自通信システムで送信できる帯域幅を選定し、選定した帯域幅に基づいて送信部111から送信する帯域幅の制御を行う。送信部111では、送信ベースバンド信号生成器111aが出力するクロックの周波数を帯域幅の制御に応じて変更する。また送信部111では、アップコンバータ装置111bの出力周波数を変更して送信信号を生成し、空中線114を介して送出する(ステップSb19)。
上記の手順により、端末局装置220によって受信された受信信号における干渉状況に基づいて、基地局装置210が送信する送信周波数を決定することが可能となる。
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態による通信システムについて図面を参照して説明する。
図8は、第3実施形態による通信システムを示すブロック図である。
この図には、同じ周波数の電波を利用して通信を行う3つの通信システムとして、通信システム300、700c及び800cが示されている。通信システム300、700c及び800cは、同じシステム構成が用いられたそれぞれ独立した通信システムである。
通信システム300は、基地局装置310と端末局装置120を備えている。通信システム700cは、基地局装置710cと端末局装置720を備えている。通信システム800cは、基地局装置810cと端末局装置820を備えている。それぞれの通信システムにおいて、備えられた基地局装置と端末局装置とが定められた周波数を利用して通信する。また、通信システム700c及び800cは、周波数制御に必要とされる周波数制御情報が通信システム300から通知される。
また、図8において、図1と同じ構成には同じ符号を付している。以下では、図1と異なる構成について説明する。
通信システム300は、基地局装置310及び端末局装置120、並びに基地局装置310及び端末局装置120の制御を行う制御局装置330を備える。通信システム300は、通信システム700c及び800cにおいて送信される無線信号を干渉波として受信する。無線信号における干渉波による干渉状況は、制御局装置330において検出される。その干渉状況に基づいて、周波数の配置が行われた結果を通信手段によって通信システム300の基地局装置310及び各通信システム700c及び800cに通知する。
以下、通信システム300の下り回線(すなわち基地局装置310から端末局装置120方向)を例にして、各通信システムにおける構成を代表して説明する。
通信システム300において基地局装置310は、送信部311、受信部312、制御部313及び空中線114を備える。
基地局装置310における送信部311は、端末装置120に対しての送信信号を生成する。送信部311は、送信ベースバンド信号生成器311aとアップコンバータ装置111bを備える。送信部311における送信ベースバンド信号生成器311aは、送信する情報に基づいて送信ベースバンド信号を生成する。生成された送信ベースバンド信号は、送信周波数に同期して出力される。
基地局装置310における受信部312は、入力される受信信号の受信処理を行う。
制御部313は、制御情報受信装置313a、周波数変更装置313bを備える。制御情報受信装置313aは、制御局装置330から送信された周波数制御情報を受信し、無線信号によって伝送されたパケットに含まれる情報を抽出する。制御局装置330から送付される情報は、通信システム300で用いられる周波数を制御するための制御情報である。制御情報受信装置313aは、制御局装置330から通知される周波数制御情報から各チャネルの配置情報を抽出する。周波数変更装置313bは、抽出された各チャネルの配置情報に基づいて周波数の配置を行う。
通信システム300において、制御局装置330は、干渉波検出装置331、周波数割当装置332及び制御情報配信装置333を備える。
制御局装置330における干渉波検出装置331は、通信システム300において、基地局装置310が送信する希望波における利用周波数帯域のうち、他のシステムから送信される無線信号によって干渉が発生する周波数帯域を入力される受信信号から検出する。干渉波検出装置331は、例えば、希望波が送信されていない環境において、当該希望波の利用周波数帯域のサブキャリアごとに、他無線信号の有無、信号強度などを検出することにより、干渉が発生する特定サブキャリアを検出する。干渉波検出装置331は、例えば、特定サブキャリアであるサブキャリアに対して「1」を対応付け、特定サブキャリア以外のサブキャリアに対して「0」を対応付けた干渉帯域判定値の列として、特定サブキャリア判定値の列を生成する。干渉波検出装置331は、検出結果を干渉波情報として出力する。
周波数割当装置332は、干渉波情報として入力されるサブキャリアごとの干渉状況を示す干渉帯域判定値に基づいて、定められる規則にしたがって自通信システムで用いるチャネルを選定する。また、周波数割当装置332は、選定された結果に基づいて周波数配列を決定し、その配列にしたがって周波数の割当を行う。定められた規則は、第1実施形態に示した周波数決定則と同じ規則である。
制御情報配信装置333は、対向する基地局装置310及び通信システム700c及び800cに、選定されたチャネルの情報を含んだ周波数制御情報を配信する。
続いて、図を参照して周波数の割り付け手順を説明する。
図9は、第3実施形態における通信システムの動作を示すフローチャートである。
通信システム300の周波数配置を管理する制御局装置330は、空中線334によって捕捉された受信信号を受信する(ステップSc11)。干渉波検出装置331が、干渉波の検出を行って干渉波情報を出力する(ステップSc12)。
周波数割当装置332は、出力された干渉波情報に基づき、周波数割付規則にしたがって周波数配列を選択し配置する。(ステップSc13)。
配置された周波数配列に基づいて周波数割当装置332が、周波数を割り付ける(ステップSc14)。制御情報配信装置333は、割り付けられた周波数の情報を含んだ周波数制御情報を基地局装置310及び通信システム700c、800cに通信手段を用いて配信する(ステップSc15)
対向する基地局装置310では、制御局装置330から送信された周波数制御情報を受信する。制御部313における制御情報受信装置313aは、制御局装置330から送信された周波数の割り付け情報を抽出する。(ステップSc16)。
抽出された周波数の割り付け情報にしたがって、周波数変更装置313bが、送信部311の送信周波数を変更する(ステップSc17)。送信部311は、割り付けられた周波数に基づいて、アップコンバータ装置111bの出力周波数を変更して送信信号を生成し、空中線114を介して送出する(ステップSc18)。
上記の手順により、制御局装置330によって受信された受信信号における干渉状況に基づいて、基地局装置310が送信する送信周波数を決定することができる。通信システム300で使用する周波数を通信システム700c及び800cに配信することで、通信システム700c及び800cは、その周波数を考慮してそれぞれのシステムで利用する周波数配置を効率よく行うことが可能となる。そして、お互いの干渉を減らすことにより、それぞれの通信システムの品質を高めることが可能となる。
(第4実施形態)
以下、本発明の第4実施形態による通信システムにおける受信局(端末局装置)が備える受信部について図面を参照して説明する。
図10は、上記の第2実施形態に示した端末局装置220が備える受信機能の機能構成を示すブロック図である。
図に示されるように、端末局装置220は、送信部221、受信部222、制御部223及び空中線124を備える。図10において、図6に示された構成と同じ構成には同じ符号を付してある。以下では、図6と異なる構成について説明する。
端末局装置220において、受信部222は、受信処理部222b、干渉情報抽出部222c、フィルタ制御部222d、フィルタ222e、復調部222f、デインターリーバ222g及びFEC復号部222hを備える。
受信処理部222bは、受信された受信信号に対し、ダウンコンバートを行い、さらにアナログ/デジタル変換を行う。
干渉情報抽出部222cは、基地局装置210との通信を開始する際に決定される所望信号情報に基づいて、干渉信号の中心周波数と、干渉信号の周波数帯域幅と、干渉信号の受信電力とを含む干渉情報を受信信号から抽出する干渉情報抽出処理を行う。干渉情報抽出処理は、既存の技術により可能である。例えば、干渉情報抽出部222cは、受信信号に対してFFT(Fast Fourier Transform)を行うことによって受信信号の周波数スペクトルを算出し、算出された受信信号の周波数スペクトルと、所望信号情報に基づいて得られる所望信号の周波数スペクトルの推定結果との差分を算出することによって干渉信号の周波数スペクトルを推定し、この推定結果に基づいて干渉情報を抽出する。また、例えば、基地局装置210から所定のタイミングで送信される、サブキャリアに電力が割り当てられていない信号における周波数スペクトルに基づいて、干渉情報抽出部222cが干渉情報を抽出しても良い。
フィルタ制御部222dは、基地局装置210との通信開始時に所望信号情報を記憶し、所望信号情報と、干渉情報抽出部222cによって抽出された干渉情報とに基づいて、以下の二つの条件を満たすフィルタパラメータを決定し、決定されたフィルタパラメータをフィルタ222eに設定する。
(1)干渉信号が存在せず所望信号のみが存在する周波数帯域の受信信号を通過させる。
(2)干渉信号が存在する周波数帯域の受信信号を減衰させる。
なお、フィルタパラメータは、例えば、フィルタの種類と、遮断周波数とで構成される。
フィルタ222eは、フィルタ制御部222dによって設定されたフィルタパラメータのフィルタに基づいて、受信信号をフィルタリングする。即ち、フィルタ222eは、フィルタ制御部222dによって設定されたフィルタパラメータのフィルタに基づいて、このフィルタパラメータの決定時にフィルタ制御部222dによって参照された受信信号をフィルタリングする。
復調部222fは、フィルタ222eによってフィルタリングされた受信信号からガードインターバルを除去し、FFTを行い、復調を行うことによって復調信号を生成する。
デインターリーバ222gは、復調部222fによって生成された復調信号に対しデインターリーブを行う。
FEC復号部222hは、デインターリーバ222gによってデインターリーブされた復調信号を、FEC(Forward Error Collection)に従って復号し、誤りビットが訂正されたビット列を生成し、受信データを出力する。さらに、FEC復号部222hは、FECに従って復号し誤りビットが訂正されたビット列を生成する際に、誤り率を算出する。
制御情報付加装置223aは、フィルタ制御部222dによって決定されたフィルタパラメータと、FEC復号部222hによって算出される受信データの誤り率と、を表す送信用情報を生成する。そして、送信部221における送信ベースバンド信号発生器221aは、生成された送信用情報に対し符号化処理や変調処理やデジタル/アナログ変換処理やアップコンバート処理などの処理を実行することによって送信用情報信号を生成し、生成された送信用情報信号を、空中線124を介して基地局装置210へ送信する。
次に、フィルタ制御部222dの動作の詳細について説明する。フィルタ制御部222dは、所望信号情報と干渉情報とに基づいて、所望信号と干渉信号との相対的な位置を算出し、この算出結果に応じてフィルタ222eに適用するフィルタパラメータを決定する。具体的には、フィルタ制御部222dは、所望信号情報及び干渉情報に基づいて、フィルタ222eに適用するフィルタの種類を、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ及びノッチフィルタの中から選択する。さらに、フィルタ制御部222dは、フィルタの遮断周波数を決定する。そして、フィルタ制御部222dは、決定したフィルタの種類と遮断周波数とに従って、フィルタ222eを制御する。
以下、図を用いてフィルタ制御処理の詳細を説明する。
図11A〜図11Cは、フィルタ制御部222dがフィルタ222eにローパスフィルタを設定する場合のフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。図11Aは、空中線124によって受信される受信信号の周波数スペクトルを、所望信号の周波数スペクトルと干渉信号のスペクトルとに分けて表す概略図である。図11Aにおいて、縦軸はパワーを表し、横軸は周波数を表し、符号DSは所望信号の周波数スペクトルを示し、符号ISは干渉信号の周波数スペクトルを示す。フィルタ制御部222dは、干渉信号の中心周波数及び周波数帯域幅に基づいて干渉信号の周波数帯域の最高値(bmax_i)を算出し、所望信号の中心周波数及び周波数帯域幅に基づいて所望信号の周波数帯域の最高値(bmax_d)を算出し、bmax_iがbmax_dよりも高い場合には(図11A)、フィルタ222eにローパスフィルタを適用する。
図11Bは、フィルタ制御部222dがフィルタ222eに適用するローパスフィルタの概略を表す概略図である。図11Bにおいて、縦軸は利得(単位はdB)を表し、横軸は周波数(単位はHz)を表す。この場合、フィルタ制御部222dは、干渉信号の中心周波数及び周波数帯域幅に基づいて干渉信号の周波数帯域の最低値(bmin_i)を算出し、ローパスフィルタの遮断周波数(ローパスフィルタの利得が−3dBとなる周波数)fcの値をbmin_iに決定する。そして、フィルタ制御部222dは、符号FPに示すような、フィルタの種類がローパスフィルタであり遮断周波数fcがbmin_iであるフィルタパラメータを、フィルタ222eに設定する。
図11Cは、図11Aの信号を、図11Bに示した特性を有するローパスフィルタで、フィルタ処理を行った場合の結果を示す。図に示されるように、干渉信号がフィルタ処理によって低減されていることが示されている。
以上、ローパスフィルタを適用する場合について示したが、検出された干渉信号の状況からハイパスフィルタ及びノッチフィルタを選択することができる。その際の遮断周波数は、上記の方法のようにして選択する。
なお、この図に示した構成は、上述の端末局装置220における受信部222に限らず、第1実施形態に示した端末局装置120における受信部122、並びに、基地局装置110における受信部112、基地局装置210における受信部212及び基地局装置310における受信部312等にも適応できる。
上述した実施形態によるスペクトル配置方法によれば、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局及び受信局から構成される通信システムが3以上同時に通信を行う際に、スペクトル配置を決める制御局におけるスペクトル配置が行える。送信局として定義された基地局装置110、210及び310は、自システムに割り当てられたスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送信する。受信局として定義された端末局装置120及び220は、自システムに配置されたスペクトルにおける他システムである通信システム700及び800等との重畳帯域を予め認識する。端末局装置120及び220は、重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用し、干渉抑圧技術を適用した信号を誤り訂正復号することで自局宛のマルチキャリア信号を受信する。スペクトルの帯域幅と、他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から導かれる重畳率を、各スペクトルで一定となるようにスペクトルを配置する。
このように、重畳率が各スペクトルで一定となるようにスペクトルを配置することで、スペクトルごとに重畳による影響を低減し、実質的な通信品質を確保して周波数を有効利用できる周波数配置方法を提供できる。
また、スペクトルの帯域幅は通信システムごとに可変であり、スペクトル配置ステップにおいて、スペクトルの帯域幅が狭いスペクトルを利用周波数帯域の端部に配置し、スペクトルの帯域幅が広いスペクトルを利用周波数帯域の中央部に配置することで、前記重畳率を各スペクトルで一定となるようにスペクトルが配置される。
このような配置によって、帯域幅の狭いスペクトルであっても所定の帯域を確保することができるようになり、さらに重畳率を各スペクトルで一定となるようにスペクトルが配置されることにより全体の伝送効率を高くすることができる。
また、端末局装置120及び220は、認識した重畳帯域を周波数フィルタを用いて除去することで干渉抑圧処理を行う。
これにより、干渉波が含まれる帯域を除去することができ、受信した受信信号の干渉波を抑圧することができる。
また、端末局装置120及び220は、認識した重畳帯域の受信信号の尤度(上述したサブキャリアの復調値に相当)をマスクし、誤り訂正復号ステップは、尤度をマスクされた受信信号に対して誤り訂正復号することで干渉抑圧処理を行い、自局宛のマルチキャリア信号を受信する。
これにより、干渉波が含まれるスペクトルを除去することができ、受信した受信信号の干渉波を抑圧することができる。
また、スペクトル配置は、端末局装置220などの受信局に設けられた干渉波検出装置222a(干渉信号検出手段)によって検出された結果に基づいて配置される。
これにより、受信局における受信環境に適したスペクトルを選択することが可能となり、受信局における受信品質を向上させることが可能となる。
また、スペクトル配置は、基地局装置110などの送信局に設けられた干渉信号検出装置122a(干渉信号検出手段)によって検出された結果に基づいて配置される。
これにより、送信局において直接周囲の受信環境を検出することが可能となり、他の地点で検出された結果が伝送されることなく、直接、干渉信号を検出することができるため、環境の変化に追従させる応答性を高めることができる。そして、その時々の通信環境に適したスペクトルを選択することが可能となり、通信品質を向上させることが可能となる。
また、スペクトル配置は、基地局装置310(送信局)及び端末局装置320(受信局)のいずれとも異なる制御局装置330に設けられた干渉波検出装置331(干渉信号検出手段)によって検出された結果に基づいて配置される。
これにより、制御局装置330における受信環境に適したスペクトルを選択することが可能となり、制御局装置330で検出された情報をもとに自通信システム(通信システム300)及び他の通信システム(通信システム700c及び800c)のスペクトル配置を集中制御することが可能となる。
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。本発明の受信方法における符号化方式には、あらゆる種類の符号化方式を使用することができ、受信装置の構成数や接続形態についても特に限定されるものではない。
また、上述した実施形態で示した干渉波検出装置112a、222aは、周波数配置を目的とする干渉信号検出機能として専用に設けることもでき、また、受信信号から受信情報を再生することを目的とする干渉信号検出機能と兼用させてもよい。
また、上述した説明では、より周波数利用効率を高めるため、送信部111における帯域制御を行う実施形態を示した。帯域制御を行うことにより周波数利用効率を高める効果が得られるが、帯域制御を行わずに定められた帯域で送信することとしてもよい。
なお、本発明の通信システムは、通信システム100、200及び300に相当する。また、本発明の送信局装置は、基地局装置110、210及び310に相当する。また、本発明の受信局装置は、端末局装置120、220及び320に相当する。また、本発明の制御局装置は、制御局装置330に相当する。また、本発明の干渉信号検出部は、干渉波検出装置112a、222a及び331に相当する。また、本発明のスペクトル配置部は、周波数割当装置113a及び332に相当する。また、本発明のスペクトル割り当て部は、周波数割当装置113a及び332に相当する。また、本発明の制御情報配信部は、制御情報配信装置333に相当する。また、本発明の制御情報送信部は、制御情報付加装置223aに相当する。また、本発明の送信部は、送信部111及び311に相当する。また、本発明の受信部は、受信部122及び222に相当する。
また、本発明の制御ステップは、制御部113による処理過程に相当する。また、本発明の送信ステップは、送信部111及び311による処理過程に相当する。また、本発明の重畳帯域認識ステップは、干渉波検出装置112a、222a及び331による処理過程に相当する。また、本発明の干渉抑圧ステップは、受信部120及び220による処理過程に相当する。また、本発明の誤り訂正復号ステップは、受信部122及び212による処理過程に相当する。また、本発明のスペクトル配置ステップは、周波数割当装置113a及び332による処理過程に相当する。また、本発明のスペクトル割り当てステップは、周波数割当装置113a及び332による処理過程に相当する。
以下、本発明の第5実施形態を、図面を用いて説明する。
図12は、本発明の第5実施形態による信号送信装置(送信局装置)の動作概要を示す。本実施形態による信号送信装置は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)などのマルチキャリア信号を送信し、誤り訂正符号としてFEC(Forward Error Correction:前方誤り訂正)符号を用いる。この信号送信装置は、チャネル周波数帯域に複数のFECブロックを並べて送信する。このとき、信号送信装置は、それぞれのFECブロックについて、重畳率(信号の送信に使用する周波数帯域において干渉が発生している重畳帯域を利用する割合)が可変のサブキャリア割当法またはサブキャリアインターリーバを使用して、各ユーザのサービス品質要求、すなわち、QoSに応じた重畳率を与えるスケジューリングを行なう。つまり、QoSが高いユーザのデータについては非干渉帯域を多く割り当て、重畳率を低くして送信し、QoSが低いユーザのデータについては重畳帯域を多く割り当て、重畳率を高くして送信する。なお、制御情報については非干渉帯域のみを利用して送信する。これにより、制御情報や優先度の高いデータの欠落を防ぐ。
また、ユーザデータの受信状態に応じてユーザ毎に重畳率を与えることもできる。つまり、受信状態が良いユーザのデータについては重畳帯域を多く割り当て、重畳率を高くして送信し、受信状態が悪いユーザのデータについては非干渉帯域を多く割り当て、重畳率を低くして送信する。これにより、チャネル全体の周波数利用効率の向上効果を高める。
図12に示すように、受信状態をD/U(Desired to Undesired signal ratio;DU比)により表すこととする。また、ユーザ1のQoS要求が低、D/U=20dBであり、ユーザ2のQoS要求が低、D/U=0dBであり、ユーザ3のQoS要求が高、D/U=20dBであり、ユーザ4のQoS要求が高、D/U=0dBであったとする。
あるユーザについてのデータの送信に使用する周波数帯域をα、この使用周波数帯域のうち干渉帯域をβとした場合、当該ユーザの重畳率=β/αである。このとき、ユーザ1、2、3、4の重畳率をそれぞれ66%、50%、30%、10%のように決定することができる。そして、ユーザ全体としての重畳率は、希望波の重畳率=(希望波の重畳帯域b)/(希望波の使用帯域a)と同じになるようにする。
図13は、本実施形態による信号送信装置1100の構成を示すブロック図である。
同図において、信号送信装置1100は、可変重畳率スケジューラ1110、OFDM変調器1120、P/S変換器(並列/直列変換器)1130、及び、記憶部1140を備える。
記憶部1140は、各ユーザのQoSと、信号受信装置(受信局装置)より受信した受信品質と、信号受信装置より信号を受信した際に推定されたSINR値とを記憶している。さらに、記憶部1140は、空中線伝送路を想定して所要通信品質(Bit Error RateやFrame Error Rate等)を満足することのできる最小のSINR(Signal-to-Noise ratio;SN比)値を、可変し得る重畳率ごとに各変調符号化レベルについて算出したものを変調符号化レベルテーブルとして記憶している。
可変重畳率スケジューラ1110は、S/P変換器(直列/並列変換器)1111、ブロック重畳率判定器1112、変調符号化レベル決定器1113、符号化・変調器1114−1〜1114−n、及び、サブキャリア割当器1115を備える。
S/P変換器1111は、送信データをシリアル信号からパラレル信号へ変換し、各ユーザの信号をユーザ別に符号化・変調器1114−1〜nへ出力する。ブロック重畳率判定器1112は、記憶部1140に記憶されている各ユーザのQoSと、当該ユーザのデータを受信する信号受信装置における受信品質とに基づいて重畳率を決定する。変調符号化レベル決定器1113は、記憶部1140に記憶されている変調符号化レベルテーブルを参照して、ブロック重畳率判定器1112により決定された重畳率と、記憶部1140に記憶されている各ユーザのデータの送信先である信号受信装置に対応した推定SINR値とから変調符号化レベルを決定する。符号化・変調器1114−1〜nは、変調符号化レベル決定器1113が決定したユーザ毎の変調符号化レベルに従って、FEC符号を用いて当該ユーザのデータを符号化し、符号化したデータを変調してサブキャリア割当器1115に出力する。サブキャリア割当器1115は、ブロック重畳率判定器1112により決定された重畳率に従って、干渉帯域及び非干渉帯域のサブキャリアに変調したデータを割り当て、OFDM変調器1120へパラレル信号として出力する。
OFDM変調器1120は、サブキャリア割当器1115により各サブキャリアに割り当てられたパラレル信号を逆フーリエ変換して出力する。P/S変換器1130は、OFDM変調器1120により出力されたパラレル信号をシリアル変換してOFDM信号を生成し、送信信号として出力する。
図14は、上述した信号送信装置1100を用いた通信システムにおけるフローを示す図である。
同図において、信号受信装置が、干渉帯域の検出処理を行なう(ステップS111)。これは、例えば、信号受信装置が信号送信装置1100に対して、希望波による無線信号送信の停止要求を送信し、希望波が送信されていない環境において、当該希望波の利用周波数帯域のサブキャリアごとに、他無線信号の有無、信号強度などを検出することにより、干渉が発生する周波数帯域を検出することができる。信号受信装置が干渉帯域を検出しなかった場合(ステップS112:NO)、処理を終了する。
干渉帯域を検出した場合(ステップS112:YES)、信号受信装置は、検出した干渉帯域の情報を信号送信装置1100に通知し(ステップS113)、干渉補償/抑圧機構をONにする(ステップS114)。信号送信装置1100は、信号受信装置より受信した干渉帯域の情報を記憶部1140に書き込む。また、信号送信装置1100は、信号受信装置より受信した信号からSINRを推定して記憶部1140に書き込む。
信号送信装置1100の可変重畳率スケジューラ1110に送信データが入力されると、ブロック重畳率判定器1112は、記憶部1140を参照し、重畳帯域(干渉帯域)があるか否かを判断する(ステップS121)。重畳帯域があると判断した場合(ステップS121:YES)、ブロック重畳率判定器1112は、送信データが制御情報かユーザのデータかを判断する(ステップS122)。
送信データが制御情報である場合(ステップS122:制御情報)、ブロック重畳率判定器1112は重畳率を0とすることを決定し、変調符号化レベル決定器1113及びサブキャリア割当器1115に重畳率を出力する。変調符号化レベル決定器1113は、ブロック重畳率判定器1112が決定した重畳率と、記憶部1140に記憶されている推定SINR値とにより、記憶部1140に記憶されている変調符号化レベルテーブルを参照し、変調符号化レベルを決定する。制御情報の送信データが入力された符号化・変調器1114−i(i=1〜n)は、変調符号化レベル決定器1113により決定された変調符号化レベルに従って、データの符号化及び変調を行なう。また、サブキャリア割当器1115は、制御情報の符号化データを全て非干渉帯域のサブキャリアに割り当て、OFDM変調器1120へ出力する(ステップS123)。
送信データがユーザのデータである場合(ステップS122:データ)、ブロック重畳率判定器1112は、ユーザのQoSを記憶部1140から読み出し、QoSレベルが所定のサービス品質レベルよりも高であるか低であるかを判断する。QoSレベルが所定のサービス品質レベルよりも高である場合(ステップS124:高)、ブロック重畳率判定器1112は、希望波の重畳率よりも低くなるようにユーザの重畳率を決定する(ステップS125)。変調符号化レベル決定器1113は、ブロック重畳率判定器1112が決定した重畳率と、記憶部1140に記憶されている推定SINR値とにより、記憶部1140に記憶されている変調符号化レベルテーブルを参照し、ユーザの変調符号化レベルを決定する。
続いて、ブロック重畳率判定器1112は、全データの平均重畳率が、ステップS121において受信した干渉帯域の情報から算出される希望波の重畳率と等しいかを判断する(ステップS126)。全データの平均重畳率が希望波の重畳率と等しい場合(ステップS126:YES)、ユーザのデータが入力された符号化・変調器1114−i(i=1〜n)は、変調符号化レベル決定器1113により決定された変調符号化レベルに従って符号化及び変調を行ない、サブキャリア割当器1115は、ブロック重畳率判定器1112により決定された各ユーザの重畳率に従って、当該ユーザの符号化データを干渉領域及び非干渉帯域のサブキャリアに割り当てる。
ステップS126において、全データの平均重畳率が、希望波の重畳率と異なる場合(ステップS126:NO)、ユーザのデータが入力された符号化・変調器1114−i(i=1〜n)は、入力された送信データを分割し(ステップS127)、再びステップS124からの処理を繰り返す。つまり、与えられた重畳率で伝送し得る容量を超える大きさのデータは伝送できないため、ユーザのデータを複数のブロックに分割する。そして、スケジューリングにより、送りきれないデータをまるごと後続シンボルに割り当て直したり、FECブロック長を短くしたりして1シンボルで送るデータ量を調整する。
また、ステップS124において、QoSレベルが所定のサービス品質レベルよりも低である場合(ステップS124:低)、ブロック重畳率判定器1112は、希望波の重畳率よりも高くなるようにユーザの重畳率を決定する(ステップS128)。変調符号化レベル決定器1113は、ブロック重畳率判定器1112が決定した重畳率と、記憶部1140に記憶されている推定SINR値とにより、記憶部1140に記憶されている変調符号化レベルテーブルを参照し、ユーザの変調符号化レベルを決定する。
信号送信装置1100は、ステップS128において、変調符号化レベルが選択できたかにより、信号受信装置との通信リンクの確立が可能かを判断する(ステップS129)。つまり、信号送信装置1100は、変調符号化レベルテーブルを参照し、所要通信品質を満たす変調符号化レベルが一つも存在しない重畳率では通信リンクが確立できないと判断する。通信リンクの確立が可能であれば(ステップS129:YES)、全データの平均重畳率が、希望波の重畳率と異なるかを判断するステップS126からの処理を実行する。一方、通信リンクの確立が可能でなければ(ステップS129:NO)、重畳率を下げるステップS125からの処理を実行する。
次に、信号送信装置1100における詳細な重畳率設定処理を説明する。
信号送信装置1100のS/P変換器1111は、送信データに付与されている制御データあるいは図示しない制御部から受信した制御データにより、各送信データがいずれのユーザの送信データであるかを判断し、送信データをユーザ別に符号化・変調器1114−1〜nへ出力する。例えば、S/P変換器1111は、ユーザ1のデータを符号化・変調器1114−1に出力し、ユーザ2のデータを符号化・変調器1114−2に出力し、ユーザ3のデータを符号化・変調器1114−3に出力し、ユーザ4のデータを符号化・変調器1114−4に出力する。
ブロック重畳率判定器1112は、各ユーザの符号化データの重畳率を決定する。
図15は、QoS及び受信品質の組み合わせと、重畳率の関係を示す図である。QoSには、制御信号用の高品質、ユーザデータ用の高品質及び低品質の3段階がある。制御信号の場合、重畳率=0とし、全ての符号化データを非干渉帯域で送信する。このため、同図においては、ユーザデータ用の高品質及び低品質についてのみ示している。受信品質には、例えば、D/U(Desired to Undesired signal ratio;DU比)、S/N(Signal-to-Noise ratio;SN比)、C/I(Carrier-to-interference;希望波電力対干渉波電力比)などを用いることができ、各ユーザのD/U、S/N、または、C/Iの値を所定の閾値と比較して、受信品質を高/低の2段階に分割する。なお、D/U、S/N、または、C/Iの情報は、通常、ユーザからの要求情報として上りリンクにより信号受信装置から通知される。
同図において、要求されるサービス品質が低品質、すなわち、QoSが低い場合は、ユーザ全体の平均重畳率よりも高い重畳率を設定している。また、要求されるサービス品質が高品質、すなわち、QoSが高い場合は、ユーザ全体の平均重畳率よりも低い重畳率を設定している。さらに、受信品質が高い場合は、受信品質が低い場合よりも高い重畳率を設定している。つまり、(QoS低かつ受信品質高の重畳率)>(QoS低かつ受信品質低の重畳率)>(ユーザ全体での平均重畳率)>(QoS高かつ受信品質高の重畳率)>(QoS高かつ受信品質低の重畳率)となっている。
なお、ユーザ全体での平均重畳率=希望波の重畳率=(希望波の重畳帯域)/(希望波の使用帯域)である。
変調符号化レベル決定器1113は、ブロック重畳率判定器1112が決定した重畳率と、記憶部1140に記憶されている、ユーザのデータの送信先である信号受信装置について推定したSINR値とにより、記憶部1140に記憶されている変調符号化レベルテーブルを参照し、所要通信品質を満足する変調符号化レベルの中で、伝送ビット量が最大の変調符号化レベルを選択する。
なお、変調符号化レベルは、変調方式と符号化率により示される。変調方式には、例えば、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation:直交振幅変調)、64QAM、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:4位相偏移変調)等がある。また、符号化率とは、(符号化前のビット数)/(符号化後のビット数)である。従って、変調符号化レベルはQPSK 1/2、16QAM 3/4などとなる。
符号化・変調器1114−1〜nは、自身に入力されたユーザのデータを、変調符号化レベル決定器1113により設定された当該ユーザの変調符号化レベルに従って、FECを適用した符号化を行い、符号化されたデータを変調する。上記の例であれば、符号化・変調器1114−1はユーザ1の変調符号化レベルに基づいて符号化及び変調を行い、符号化・変調器1114−2はユーザ2の変調符号化レベルに基づいて符号化及び変調を行い、符号化・変調器1114−3はユーザ3の変調符号化レベルに基づいて符号化及び変調を行い、符号化・変調器1114−4はユーザ4の変調符号化レベルに基づいて符号化及び変調を行なう。
サブキャリア割当器1115は、ブロック重畳率判定器1112によって決定された各ユーザの重畳率に従って、各ユーザの変調データにサブキャリアを割り当て、OFDM変調器1120へパラレル信号を出力する。OFDM変調器1120は、サブキャリア割当器1115により各サブキャリアに割り当てられたパラレル信号を逆フーリエ変換して出力する。P/S変換器1130は、OFDM変調器1120により出力されたパラレル信号をシリアル変換してOFDM信号を生成し、送信信号として出力する。
なお、図13の信号送信装置1100では、複数の符号化・変調器1114−1〜nを備えているが、1つのみを備えるようにすることもできる。この場合、図16Aに示すように、信号送信装置1100は、制御情報や高ランクのQoSが要求される送信データについては、連続型サブキャリア割当法を活用して、非干渉帯域にのみリソースを割り当てる。一方、図16Bに示すように、その他の送信データについて、信号送信装置1100は、分散型サブキャリア割当法を活用し、重畳帯域と非干渉帯域に分散したリソースを割り当てるようなスケジューリングを行なう。これにより、制御情報や優先度の高いデータの欠落を防ぐ。
以下に、信号受信装置の例として、干渉領域のマスクを行う信号受信装置と、フィルタリングを行なう信号受信装置について説明する。
図17は、干渉領域のマスクを行なう信号受信装置1300の構成を示す概略ブロック図である。
信号受信装置1300は、干渉帯域検出器1301、重み付け係数生成器1302、復調器1303、重み付け演算器1304、復号器1305を備え、誤り訂正符号による希望波と干渉波とからなる受信信号から、希望波に含まれる信号を抽出する。なお、干渉帯域検出器1301と復調器1303との間の接続は必須ではない。干渉帯域検出器1301は、例えば、FWA(Fixed Wireless Access)などの信号受信装置1300の置局時に、他のシステムから送信される無線信号により、自装置の希望波における利用周波数帯域のうち干渉が発生する周波数帯域を検出する。干渉帯域検出器1301は、例えば、希望波の送信元無線局に対し、希望波による無線信号送信の停止要求を送信し、希望波が送信されていない環境において、当該希望波の利用周波数帯域のサブキャリアごとに、他無線信号の有無、信号強度などを検出することにより、干渉が発生するサブキャリアを検出する。干渉帯域検出器1301は、例えば、特定サブキャリアであるサブキャリアに対して「1」を対応付け、特定サブキャリア以外のサブキャリアに対して「0」を対応付けた干渉帯域判定値の列として、特定サブキャリア判定値の列を生成する。干渉帯域検出器1301は、検出結果を重み付け係数生成器1302に出力する。
重み付け係数生成器1302は、特定サブキャリア判定値に応じたサブキャリアごとの重み付け係数を算出する。重み付け係数生成器1302が算出する重み付け係数は、干渉帯域検出器1301により検出された干渉が発生するサブキャリアに関し、他のサブキャリアに比して信頼度を低減させる重み付け係数である。重み付け係数生成器1302は、算出した重み付け係数をサブキャリアごとに並べた列を重み付け演算器1304に出力する。
復調器1303は、受信した誤り訂正符号化された希望波を含む無線信号をサブキャリアごとに電気信号に変換し、復調したサブキャリアごとの復調値を重み付け演算器1304に出力する。
重み付け演算器1304は、重み付け係数生成器1302から入力される重み付け係数に基づき、サブキャリアごとに、復調器1303から入力される復調値に重み付け演算処理を行い、演算結果をサブキャリアごとに並べた列を尤度データ列として復号器1305に出力する。
復号器1305は、重み付け演算器1304から入力される尤度データ列に基づき、誤り訂正処理、及び復号処理を行い、希望波の信号を取得する。
図18は、信号受信装置1300の処理フローを示す図である。
信号受信装置1300の干渉帯域検出器1301は、信号受信装置1300の置局時に、希望波がないタイミングや、希望波がないサブキャリアの周波数帯域において、希望波のサブキャリアごとの周波数帯域における無線信号の受信レベル、周波数帯域、中心周波数、希望波へのオーバーラップ帯域などを測定、検出することにより、干渉波の情報を取得する。
また、干渉帯域検出器1301は、取得した干渉波の情報に基づき、干渉波が存在するサブキャリアを特定サブキャリアとして選択(検出)する。干渉帯域検出器1301は、例えば、受信レベルの値に基づき、所定の値以上の受信レベルの信号を受信した周波数帯域のサブキャリアを特定サブキャリアとして検出する。
図19A〜図19Dは、信号受信装置1300の処理内容の概念図である。干渉帯域検出器1301は、図19Aにおいて、希望波と干渉波とが重複するオーバーラップ帯域W(干渉帯域)に含まれるサブキャリアSC1〜SC4を特定サブキャリアとして検出する。干渉帯域検出器1301は、サブキャリアSC1〜SC4に対し「1」を対応付けて、他のサブキャリアに「0」を対応付けた特定サブキャリア判定値の列を生成する。
図18に戻り、干渉帯域検出器1301は、生成した特定サブキャリア判定値の列を重み付け係数生成器1302に出力する(ステップS310)。
重み付け係数生成器1302は、干渉帯域検出器1301が生成した特定サブキャリア判定値に基づき、特定サブキャリアの信頼度を他のサブキャリアに比して低減させる重み付け係数を生成する。この重み付け係数は、例えば、特定サブキャリア判定値の列において「1」が対応付けられているサブキャリアに対し、復調値を所定の値、例えば、「0」に変換させる重み付け係数である。
重み付け係数生成器1302は、生成したサブキャリアごとの重み付け係数の列を重み付け演算器1304に出力する(ステップS320)。
なお、上述したステップS310〜S320の処理は、信号受信装置1300において、信号を受信する前に行う処理である。次に、希望波による無線信号の受信処理について説明する。復調器1303は、希望波の周波数帯域の無線信号をサブキャリアごとに復調し、復調したサブキャリアごとの復調値のデジタルデータを重み付け演算器1304に出力する。
重み付け演算器1304は、サブキャリアごとの重み付け係数とサブキャリアごとの復調値とに基づき、希望波の符号化方法に応じた演算方法により、重み付け演算処理を行い、演算結果の列を尤度データ列として復号器1305に出力する(ステップS330)。
この符号化方法に応じた重み付け演算方法の一例として、希望波の符号化方法が軟判定正負多値の符号化方法である場合を例に図19B〜図19Dを用いて説明する。この軟判定正負多値の符号化方法における復号処理は、受信信号の復調値が正負の多値出力であり、絶対値の大きさを信頼度(尤もらしさを表す値、尤度)として負の値を値「+1」、正の値を値「−1」と判定する復号処理を行う。
図19Bは、サブキャリアごとの重み付け係数を示す図である。また、図19Cは、サブキャリアごとの正負多値出力の復調値を示す図である。同図において、最も「−1」であることへの信頼度が高いのは、最大の正値「+27.02」のサブキャリアである。一方、最も「+1」であることへの信頼度が高いのは、最小の負値「−26.34」のサブキャリアである。
一方、「+1」と「−1」とのいずれであるか、最もあいまいである(信頼度が低い)のは、絶対値が最も小さい値、すなわち、復調値が0のサブキャリアである。
したがって、図18のステップS320において、重み付け係数生成器1302により算出される重み付け係数に基づき、重み付け演算器1304が、特定サブキャリアであるサブキャリアSC1〜4の復調値を「0」に変換させる重み付け演算処理を行うことにより、サブキャリアSC1〜4の復調値の信頼度を低減させることが可能になる。ここでは、重み付け係数生成器1302は、図19Bに示すように、図19Aの特定サブキャリア判定値の論理否定の値をサブキャリアごとに対応付けた重み付け係数の列として生成することとする。
重み付け演算器1304による重み付け演算の一例として、重み付け演算器1304は、図19Bに示されているような特定サブキャリア判定値の論理否定の値である重み付け係数と、図19Cに示されているような復調値とを対応するサブキャリアごとに乗算する。具体的には、重み付け演算器1304が、特定サブキャリアであるサブキャリアSC1について、復調値「−25.32」と重み付け係数「0」とを乗算し、乗算結果「0」を重み付け演算後の復調値として復号器1305に出力する。同様に、重み付け演算器1304は、特定サブキャリア以外のサブキャリアについては、復調値と重み付け係数「1」とを乗算する。そして、重み付け演算器1304は、全サブキャリアの乗算結果の列を尤度データ列として復号器1305に出力する。
図19Dは、重み付け演算器1304により、重み付け係数と、正負多値復調値とをサブキャリアごとに重み付け演算した尤度データ列を示す図である。同図に示すように、特定サブキャリアであるサブキャリアSC1〜SC4に対応する重み付け演算後の尤度データの値は、信頼度が最も低い値「0」であり、他の復調値は変化しない。
図18に戻り、復号器1305は、重み付け演算器1304から入力される尤度データ列に基づき、希望波の符号化方法に対応する復号処理を行う。希望波に適用する誤り訂正用の符号化方法としては、例えば、畳み込み符号(Convolutional coding)や、繰り返し復号とターボ符号とを組み合わせた方法などに応じた方法が適用可能である(ステップS340)。
上述の信号受信装置1300では、置局時に希望波の周波数帯域における干渉波を干渉帯域検出器1301が計測し、この計測結果に基づき、受信信号の干渉波が存在する特定サブキャリアについて、重み付け係数生成器1302が信頼度を低減させる重み付け係数を算出し、重み付け演算器1304が受信信号の復調値に対して重み付け係数に基づき特定サブキャリアの信頼度を低減させる処理を行う。
このように、信号受信装置1300が、サブキャリアごとの受信信号の信頼度に応じて復調値に重み付け演算を行い、信頼度の低い特定サブキャリアをマスクし、信頼度の高いサブキャリアの復調値を用いて受信信号を復号することにより、受信誤り訂正能力を向上させることが可能になる。
なお、本実施形態においては、重み付け係数生成器1302により算出される重み付け係数が、干渉帯域検出器1301による2値の特定サブキャリア判定値の論理否定の値であり、結果としてビットマスクである場合を例として説明した。しかし、これに限らず、次の係数を用いることでもよい。
図20A〜図20Bは、上述した重み付け係数の他の例における重み付け前の値と、重み付け後の値を示す図面である。
例えば、図20Aの軟判定出力型において、重み付け係数生成器1302は、正負多値出力の復調値に対し、特定サブキャリアの重み付け係数を所定値α(ただし、0≦α<1)とし、他のサブキャリアの重み付け係数を1とする重み付け係数を算出することでもよい。
重み付け演算器1304が、特定サブキャリアについて、復調値と所定値αとを乗算することにより、特定サブキャリアの復調値の絶対値を0方向に変換し、それにより、信頼度を低減させる。
また、軟判定出力型において、正数多値出力の復調値の場合、復調値が0に近いほどビット値を「−1」として復号し、復調値が最大値に近いほどビット値を「1」として復号する。このような場合において、重み付け係数生成器1302は、特定サブキャリアの復調値を出力候補値の中央値(例えば、出力候補値が0〜7であれば、その中央値の3または4)に置換する重み付け係数を算出することでもよい。
また、図20Bに示されるような硬判定出力型における「−1」と「+1」との二値出力型の場合、重み付け係数生成器1302は、二値の復調値を「0」に置換する係数を特定サブキャリアの重み付け係数として重み付け演算器1304に出力することでもよい。
このように、ブロック符号化など、誤り訂正符号を適用しており、一部のサブキャリアの復調値等が欠落していても他のサブキャリアの復調値に基づき希望波の信号を取得することが可能な通信方式の場合、信頼度が低く、誤り発生の要因となるサブキャリアに対し、信頼度を下げる重み付け係数を用いて復調値に重み付け演算処理を行うことで、受信誤り訂正能力を向上させることができる。
次に、干渉領域のフィルタリングを行なう受信装置について以下に説明する。
図21は、信号受信装置1400の機能構成を表すブロック図である。図示するように、信号受信装置1400は、アンテナ1401と、受信部1402と、干渉情報抽出部1403と、フィルタ制御部1404と、遅延部1405と、フィルタ1406と、復調部1407と、デインターリーバ1408と、FEC復号部1409とを備える。
アンテナ1401は、所望信号と干渉信号とが合成された信号を受信する。
受信部1402は、受信された受信信号に対し、ダウンコンバートを行い、さらにアナログ/デジタル変換を行う。
干渉情報抽出部1403は、信号送信装置との通信を開始する際に決定される所望信号情報に基づいて、干渉信号の中心周波数と、干渉信号の周波数帯域幅と、を含む干渉情報を受信信号から抽出する干渉情報抽出処理を行う。
干渉情報抽出処理は、既存の技術により可能である。例えば、干渉情報抽出部1403は、受信信号に対してFFT(Fast Fourier Transform)を行うことによって受信信号の周波数スペクトルを算出し、算出された受信信号の周波数スペクトルと、所望信号情報に基づいて得られる所望信号の周波数スペクトルの推定結果との差分を算出することによって干渉信号の周波数スペクトルを推定し、この推定結果に基づいて干渉情報を抽出する。
フィルタ制御部1404は、信号送信装置との通信開始時に所望信号情報を記憶し、所望信号情報と、干渉情報抽出部1403によって抽出された干渉情報とに基づいて、以下の二つの条件を満たすフィルタのパラメータを決定し、決定されたパラメータをフィルタ1406に設定する。
(1)干渉信号が存在せず所望信号のみが存在する周波数帯域の受信信号を通過させる
(2)干渉信号が存在する周波数帯域の受信信号を減衰させる
なお、フィルタのパラメータは、例えば、フィルタの種類と、遮断周波数とで構成される。
遅延部1405は、受信部1402が処理を終了してから、干渉情報抽出部1403と、フィルタ制御部1404とが処理を終了するまでに要する時間に相当する時間遅延を受信信号に付加し、フィルタ1406へ出力する。遅延部1405が受信信号に対して付加する遅延の量は、予め設計者によって設定される。
フィルタ1406は、フィルタ制御部1404によって設定されたパラメータのフィルタに基づいて、遅延部1405によって遅延が付加された受信信号をフィルタリングする。即ち、フィルタ1406は、フィルタ制御部1404によって設定されたパラメータのフィルタに基づいて、このパラメータの決定時にフィルタ制御部1404によって参照された受信信号をフィルタリングする。
復調部1407は、フィルタ1406によってフィルタリングされた受信信号からガードインターバルを除去し、FFTを行い、復調を行うことによって復調信号を生成する。
デインターリーバ1408は、復調部1407によって生成された復調信号に対しデインターリーブを行う。
FEC復号部1409は、デインターリーバ1408によってデインターリーブされた復調信号を、FECに従って復号し、誤りビットが訂正されたビット列を生成し、受信データを出力する。
図22は、受信信号と、所望信号と、干渉信号との周波数スペクトルを表す概念図である。図22において、縦軸はパワーを表し、横軸は周波数を表す。図22(a)は、アンテナ1401によって受信される信号の周波数スペクトルを表す概念図である。図22(b)は、図22(a)の受信信号に含まれる所望信号の周波数スペクトルを表す概念図である。図22(b)において、符号DSは所望信号の周波数スペクトルを示し、fc_dは所望信号の中心周波数を示し、bw_dは所望信号の周波数帯域幅を示す。図22(c)は、図22(a)の受信信号に含まれる干渉信号の周波数スペクトルを表す概念図である。図22(c)において、符号ISは干渉信号の周波数スペクトルを示し、fc_iは干渉信号の中心周波数を示し、bw_iは干渉信号の周波数帯域幅を示す。
次に、フィルタ制御部1404の動作の詳細について説明する。フィルタ制御部1404は、所望信号情報と干渉情報とに基づいて、所望信号と干渉信号との相対的な位置を算出し、この算出結果に応じてフィルタ1406に適用するフィルタパラメータを決定する。具体的には、フィルタ制御部1404は、所望信号情報及び干渉情報に基づいて、フィルタ1406に適用するフィルタの種類を、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタと、ノッチフィルタの中から選択する。さらに、フィルタ制御部1404は、フィルタの遮断周波数を決定する。そして、フィルタ制御部1404は、決定したフィルタの種類と遮断周波数とに従って、フィルタ1406を制御する。
図23〜図25は、フィルタ制御部1404によって行われるフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。以下、図23〜図25を用いてフィルタ制御処理の詳細を説明する。
図23は、フィルタ制御部1404がフィルタ1406にローパスフィルタを設定する場合のフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。図23(a)は、アンテナ1401によって受信される信号の周波数スペクトルを、所望信号の周波数スペクトルと干渉信号のスペクトルとに分けて表す概略図である。図23(a)において、縦軸はパワーを表し、横軸は周波数を表し、符号DSは所望信号の周波数スペクトルを示し、符号ISは干渉信号の周波数スペクトルを示す。フィルタ制御部1404は、干渉信号の中心周波数(fc_i)及び周波数帯域幅(bw_i)に基づいて干渉信号の周波数帯域の最高値(bmax_i)を算出し、所望信号の中心周波数(fc_d)及び周波数帯域幅(bw_d)に基づいて所望信号の周波数帯域の最高値(bmax_d)を算出し、bmax_iがbmax_dよりも高い場合には(図23(a))、フィルタ1406にローパスフィルタを適用する。
図23(b)は、フィルタ制御部1404がフィルタ1406に適用するローパスフィルタの概略を表す概略図である。図23(b)において、縦軸は利得(単位はdB)を表し、横軸は周波数(単位はHz)を表す。この場合、フィルタ制御部1404は、干渉信号の中心周波数(fc_i)及び周波数帯域幅(bw_i)に基づいて干渉信号の周波数帯域の最低値(bmin_i)を算出し、ローパスフィルタの遮断周波数(ローパスフィルタの利得が−3dBとなる周波数)f_lpfの値をbmin_iに決定する。そして、フィルタ制御部1404は、符号FPに示すような、フィルタの種類がローパスフィルタであり遮断周波数f_lpfがbmin_iであるパラメータを、フィルタ1406に設定する。
図23(c)は、図23(b)に表されるローパスフィルタが設定されたフィルタ1406によって図23(a)に表される受信信号がフィルタリングされた後の周波数スペクトルを表す概略図である。図示するように、フィルタ1406は、干渉信号の周波数帯域の最低値(bmin_i)よりも高い周波数の信号のパワーを、その信号が所望信号であるか干渉信号であるかに関わらず減衰させる。
図24は、フィルタ制御部1404がフィルタ1406にノッチフィルタを設定する場合のフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。図24(a)は、アンテナ1401によって受信される信号の周波数スペクトルを、所望信号の周波数スペクトルと干渉信号のスペクトルとに分けて表す概略図である。図24(a)において、縦軸はパワーを表し、横軸は周波数を表し、符号DSは所望信号の周波数スペクトルを示し、符号ISは干渉信号の周波数スペクトルを示す。フィルタ制御部1404は、干渉信号の中心周波数(fc_i)及び周波数帯域幅(bw_i)に基づいて干渉信号の周波数帯域の最高値(bmax_i)及び最低値(bmin_i)を算出し、所望信号の中心周波数(fc_d)及び周波数帯域幅(bw_d)に基づいて所望信号の周波数帯域の最高値(bmax_d)及び最低値(bmin_d)を算出し、bmax_iがbmax_dよりも低く且つbmin_iがbmin_dよりも高い場合には(図24(a))、フィルタ1406にノッチフィルタを適用する。
図24(b)は、フィルタ制御部1404がフィルタ1406に適用するノッチフィルタの概略を表す概略図である。図24(b)において、縦軸は利得(単位はdB)を表し、横軸は周波数(単位はHz)を表す。この場合、フィルタ制御部1404は、干渉信号の中心周波数(fc_i)及び周波数帯域幅(bw_i)に基づいて干渉信号の周波数帯域の最低値(bmin_i)及び最高値(bmax_i)を算出し、ノッチフィルタの2つの遮断周波数(ノッチフィルタの利得が−3dBとなる2つの周波数)f_bef1およびf_bef2の値をbmin_i及びbmax_iに決定する。そして、フィルタ制御部1404は、符号FPに示すような、フィルタの種類がノッチフィルタであり2つの遮断周波数f_bef1およびf_bef2がbmin_i及びbmax_iであるパラメータを、フィルタ1406に設定する。
図24(c)は、図24(b)に表されるノッチフィルタが設定されたフィルタ1406によって図24(a)に表される受信信号がフィルタリングされた後の周波数スペクトルを表す概略図である。図示するように、フィルタ1406は、干渉信号の周波数帯域の最低値(bmin_i)と最高値(bmax_i)との間の周波数の信号のパワーを、その信号が所望信号であるか干渉信号であるかに関わらず減衰させる。
図25は、フィルタ制御部1404がフィルタ1406にハイパスフィルタを設定する場合のフィルタ制御処理の概略を表す概略図である。図25(a)は、アンテナ1401によって受信される信号の周波数スペクトルを、所望信号の周波数スペクトルと干渉信号のスペクトルとに分けて表す概略図である。図25(a)において、縦軸はパワーを表し、横軸は周波数を表し、符号DSは所望信号の周波数スペクトルを示し、符号ISは干渉信号の周波数スペクトルを示す。フィルタ制御部1404は、干渉信号の中心周波数(fc_i)及び周波数帯域幅(bw_i)に基づいて干渉信号の周波数帯域の最低値(bmin_i)を算出し、所望信号の中心周波数(fc_d)及び周波数帯域幅(bw_d)に基づいて所望信号の周波数帯域の最低値(bmin_d)を算出し、bmin_iがbmin_dよりも低い場合には(図25(a))、フィルタ1406にハイパスフィルタを適用する。
図25(b)は、フィルタ制御部1404がフィルタ1406に適用するハイパスフィルタの概略を表す概略図である。図25(b)において、縦軸は利得(単位はdB)を表し、横軸は周波数(単位はHz)を表す。この場合、フィルタ制御部1404は、干渉信号の中心周波数(fc_i)及び周波数帯域幅(bw_i)に基づいて干渉信号の周波数帯域の最高値(bmax_i)を算出し、ハイパスフィルタの遮断周波数(ハイパスフィルタの利得が−3dBとなる周波数)f_hpfの値をbmax_iに決定する。そして、フィルタ制御部1404は、符号FPに示すような、フィルタの種類がハイパスフィルタであり遮断周波数f_hpfがbmax_iであるパラメータを、フィルタ1406に設定する。
図25(c)は、図25(b)に表されるハイパスフィルタが設定されたフィルタ1406によって図25(a)に表される受信信号がフィルタリングされた後の周波数スペクトルを表す概略図である。図示するように、フィルタ1406は、干渉信号の周波数帯域の最高値(bmax_i)よりも低い周波数の信号のパワーを、その信号が所望信号であるか干渉信号であるかに関わらず減衰させる。
次に、信号受信装置1400の動作及び処理手順について説明する。
図26は、信号受信装置1400がフィルタの制御を行う場合の処理手順を示すフローチャートである。
図26に示すように、まずアンテナ1401が信号を受信し、受信部1402がダウンコンバート及びアナログ/デジタル変換を受信信号に対して行う(ステップS410)。次に、受信部1402によって処理がなされた受信信号から、干渉情報抽出部1403が干渉情報を抽出する(ステップS420)。次に、フィルタ制御部1404が、干渉情報抽出部1403によって抽出された干渉情報と、フィルタ制御部1404が記憶している所望信号情報とに基づいて、上述したようにフィルタ1406に適用されるフィルタの種類と、フィルタの遮断周波数とを決定する(ステップS430)。そして、フィルタ制御部1404が、決定されたフィルタの種類とフィルタの遮断周波数とをフィルタ1406に設定する(ステップS440)。
ステップS420〜ステップS440の処理と並行して、遅延部1405が受信信号に遅延を付加する(ステップS450)。次に、フィルタ1406が、ステップS440の処理において設定されたパラメータに従ってフィルタを形成し、遅延が付加された受信信号をフィルタリングすることによって、受信信号において干渉信号が存在する周波数帯域のパワーを減衰させる(ステップS460)。次に、復調部1407が、フィルタ1406を通過した受信信号を復調し、復調信号を生成する(ステップS470)。次に、デインターリーバ1408が、復調信号をデインターリーブする(ステップS480)。そして、FEC復号部1409が、デインターリーブされた復調信号をFEC復号し(ステップS490)、復号された受信データを出力し(ステップS500)、このフローチャート全体の処理を終了する。
このように、信号受信装置1400においては、干渉情報抽出部1403が干渉情報を抽出し、フィルタ制御部1404が干渉信号の存在する周波数帯域の信号を減衰させるフィルタのパラメータをフィルタ1406に設定する。そして、フィルタ1406が受信信号をフィルタリングすることによって、受信信号に含まれる信号のうち、干渉信号が存在する周波数帯域の信号が減衰する。そのため、受信信号における干渉信号の影響を軽減させることが可能となる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の付加,省略,置換,およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。
本発明は、例えば、複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いたマルチキャリア信号の通信に利用可能である。本発明によれば、マルチキャリア信号の送信に利用する利用周波数帯域の周波数利用効率を向上することができる。
100 通信システム
110 基地局装置
111 送信部
112 受信部
113 制御部
114 空中線
111a 送信ベースバンド信号生成器
111b アップコンバータ装置
112a 干渉波検出装置
113a 周波数割当装置
113b 周波数変更装置
113c 帯域幅変更装置
120 端末局装置
121 送信部
122 受信部
123 制御部
124 空中線
1100 信号送信装置
1110 可変重畳率スケジューラ
1111 直列/並列変換器
1112 ブロック重畳率判定器
1113 変調符号化レベル決定器
1114−1〜1114−n 符号化・変調器
1115 サブキャリア割当器
1120 OFDM変調器
1130 並列/直列変換器
1140 記憶部
1300 信号受信装置
1301 干渉帯域検出器
1302 重み付け係数生成器
1303 復調器
1304 重み付け演算器
1305 復号器
1400 信号受信装置
1401 アンテナ
1402 受信部
1403 干渉情報抽出部
1404 フィルタ制御部
1405 遅延部
1406 フィルタ
1407 復調部
1408 デインターリーバ
1409 FEC復号部

Claims (19)

  1. 複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムにおける通信方法であって、
    前記マルチキャリア信号の送信に利用する利用周波数帯域の周波数利用効率を増加させるように、前記利用周波数帯域において干渉が発生している重畳帯域を利用する割合である重畳率を設定する制御ステップと、
    設定された前記重畳率に従って割り当てたスペクトルを用いて、前記マルチキャリア信号を送信する送信ステップと
    を有する通信方法。
  2. 前記通信方法は、前記通信システムが3以上同時に通信を行う際の通信方法であって、
    前記受信局装置が、自通信システムに配置された前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を予め認識する重畳帯域認識ステップと、
    前記受信局装置が、前記重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用する干渉抑圧ステップと、
    前記受信局装置が、前記干渉抑圧技術を適用した信号を誤り訂正復号することで自受信局装置宛のマルチキャリア信号を受信する誤り訂正復号ステップと、
    をさらに有し、
    前記制御ステップは、
    各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から前記重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置ステップと、
    自通信システムに配置されたスペクトルを割り当てるスペクトル割り当てステップと
    を有し、
    前記送信ステップにおいて、前記送信局装置が、前記自通信システムに割り当てられた前記スペクトルを用いて前記マルチキャリア信号を送信する請求項1に記載の通信方法。
  3. 前記スペクトルの帯域幅は前記通信システムごとに可変であり、
    前記スペクトル配置ステップにおいて、
    前記スペクトルのうち、他のスペクトルよりも帯域幅が狭い2つのスペクトルを前記利用周波数帯域の端部に配置するとともに、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置する請求項2に記載の通信方法。
  4. 前記干渉抑圧ステップは、
    周波数フィルタを用いて前記認識した重畳帯域の受信信号を減衰させることで干渉抑圧を行う
    請求項2または請求項3のいずれかに記載の通信方法。
  5. 前記干渉抑圧ステップは、
    前記認識した重畳帯域の受信信号の尤度をマスクし、
    前記誤り訂正復号ステップは、
    前記尤度をマスクされた受信信号に対して誤り訂正復号することで自受信局装置宛の前記マルチキャリア信号を受信する
    請求項2または請求項3のいずれかに記載の通信方法。
  6. 前記スペクトル配置ステップは、
    前記受信局装置に設けられた干渉信号検出部によって検出された結果に基づいて前記スペクトルを配置する
    請求項2または請求項3のいずれかに記載の通信方法。
  7. 前記スペクトル配置ステップは、
    前記送信局装置に設けられた干渉信号検出部によって検出された結果に基づいて前記スペクトルを配置する
    請求項2または請求項3のいずれかに記載の通信方法。
  8. 前記スペクトル配置ステップは、
    前記送信局装置及び前記受信局装置のいずれとも異なる制御局装置に設けられた干渉信号検出部によって検出された結果に基づいて前記スペクトルを配置する
    請求項2または請求項3のいずれかに記載の通信方法。
  9. ユーザのデータの符号化及び変調を行なう符号化・変調ステップと、
    前記ユーザのサービス品質要求が所定のサービス品質よりも高い場合に、当該ユーザのデータ送信に使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率を、前記マルチキャリア信号が使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも低く設定する重畳率判定ステップと、
    前記重畳率判定ステップにおいて設定された重畳率に従って、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調されたユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当てるサブキャリア割当ステップと、
    前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調されたユーザのデータを、前記サブキャリア割当ステップにおいて割り当てられたサブキャリアに変調するマルチキャリア変調ステップと、
    前記マルチキャリア変調ステップにおいて変調されたサブキャリアをシリアル変換して前記マルチキャリア信号を生成する並列直列変換ステップと、
    を有する請求項1に記載の通信方法。
  10. 前記符号化・変調ステップにおいては、複数の異なるユーザのデータの符号化及び変調を行ない、
    前記重畳率判定ステップにおいては、ユーザ全体の平均重畳率が、前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率と一致するように、複数の前記ユーザそれぞれについて、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも高い場合には、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である前記重畳率よりも低く設定し、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも低い場合に、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも高く設定し、
    前記サブキャリア割当ステップにおいては、各ユーザそれぞれについて、前記重畳率判定ステップにおいて設定された当該ユーザの重畳率に従って、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調された当該ユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当て、
    前記マルチキャリア変調ステップにおいては、各ユーザそれぞれについて、前記符号化・変調ステップにおいて符号化及び変調された当該ユーザのデータを、前記サブキャリア割当ステップにおいて当該ユーザのデータへ割り当てられたサブキャリアに変調する請求項9に記載の通信方法。
  11. 複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムが3以上同時に通信を行う際に、スペクトル配置を決める制御局装置であって、
    前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域の干渉信号を検出する干渉信号検出部と、
    各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置部と、
    割り当てられた前記スペクトルを用いて前記マルチキャリア信号を送信する前記送信局装置と、配置された前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を認識し、前記重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用して、信号を誤り訂正復号することで自受信局装置宛のマルチキャリア信号を受信する前記受信局装置とが通信を行う通信システムに配置したスペクトルを割り当てるスペクトル割り当て部と、
    自通信システムの前記送信局装置及び他の通信システムに対して、割り当てたスペクトルを通知する制御情報配信部と、
    を備える制御局装置。
  12. 複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムにおける送信局装置であって、
    前記マルチキャリア信号の送信に利用する利用周波数帯域の周波数利用効率を増加させるように、前記利用周波数帯域において干渉が発生している重畳帯域を利用する割合である重畳率を設定する制御部と、
    設定された前記重畳率に従って割り当てられたスペクトルを用いて、前記マルチキャリア信号を送信する送信部と
    を具備する送信局装置。
  13. 前記通信システムが3以上同時に通信を行い、
    前記制御部は、
    各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から前記重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置部と、
    自通信システムに配置されたスペクトルを割り当てるスペクトル割り当て部と
    を備える請求項12に記載の送信局装置。
  14. 前記スペクトルの配置を行うために前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域の干渉信号を検出する干渉信号検出部を備える請求項13に記載の送信局装置。
  15. ユーザのデータの符号化及び変調を行なう符号化・変調部と、
    前記ユーザのサービス品質要求が所定のサービス品質よりも高い場合に、当該ユーザのデータ送信に使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率を、前記マルチキャリア信号が使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも低く設定する重畳率判定部と、
    前記重畳率判定部によって設定された重畳率に従って、前記符号化・変調部により符号化及び変調されたユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当てるサブキャリア割当部と、
    前記符号化・変調部により符号化及び変調されたユーザのデータを、前記サブキャリア割当部によって割り当てられたサブキャリアに変調するマルチキャリア変調部と、
    前記マルチキャリア変調部により変調されたサブキャリアをシリアル変換して前記マルチキャリア信号を生成する並列直列変換部と、
    を備える請求項12に記載の送信局装置。
  16. 前記符号化・変調部を複数備え、
    複数の前記符号化・変調部それぞれが異なるユーザのデータの符号化及び変調を行ない、
    前記重畳率判定部は、ユーザ全体の平均重畳率が、前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率と一致するように、複数の前記ユーザそれぞれについて、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも高い場合には、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号の使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である前記重畳率よりも低く設定し、当該ユーザのサービス品質要求が前記所定のサービス品質よりも低い場合には、当該ユーザの重畳率を前記マルチキャリア信号が使用する周波数帯域における干渉帯域の割合である重畳率よりも高く設定し、
    前記サブキャリア割当部は、各ユーザそれぞれについて、前記重畳率判定部によって設定された当該ユーザの重畳率に従って、前記符号化・変調部により符号化及び変調された当該ユーザのデータを非干渉帯域及び干渉帯域のサブキャリアへ割り当て、
    前記マルチキャリア変調部は、各ユーザそれぞれについて、前記符号化・変調部により符号化及び変調された当該ユーザのデータを、前記サブキャリア割当部によって当該ユーザのデータへ割り当てられたサブキャリアに変調する請求項15に記載の送信局装置。
  17. 前記重畳率判定部は、前記ユーザのデータの受信品質が所定の閾値よりも高い場合に、当該ユーザの重畳率を高く設定し、前記ユーザのデータの受信品質が前記所定の閾値よりも低い場合に、当該ユーザの重畳率を低く設定する請求項16に記載の送信局装置。
  18. 前記重畳率判定部により設定された重畳率に基づいて変調符号化レベルを決定する変調符号化レベル決定部をさらに備え、
    前記符号化・変調部は、前記変調符号化レベル決定部によって決定された変調符号化レベルにより前記ユーザのデータの符号化及び変調を行なう請求項15から請求項17のいずれかの項に記載の送信局装置。
  19. 複数のサブキャリアを含むスペクトルを用いてマルチキャリア信号を送受信する送信局装置及び受信局装置から構成される通信システムが3以上同時に通信を行う際に、スペクトル配置を決める通信システムであって、
    各スペクトルの帯域幅と、各スペクトルが他のスペクトルと重畳する予め決められた重畳帯域幅から重畳率を導いて、前記重畳率が各スペクトルで一定となるように各スペクトルを配置するスペクトル配置部と、
    配置された前記スペクトルを割り当てるスペクトル割り当て部と、
    割り当てられた前記スペクトルを用いて前記マルチキャリア信号を送信する送信部と、
    割り当てられた前記スペクトルにおける他の通信システムとの重畳帯域を認識し、前記重畳帯域に対して干渉抑圧技術を適用して、信号を誤り訂正復号することで自受信部宛のマルチキャリア信号を受信する受信部と、
    を備える通信システム。
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