JP4548487B2 - 送信装置、通信システム、送信方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、送信装置、通信システム、送信方法及びプログラムに関する。

無線通信などにおいて、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交波周波数分割多重）方式と称される通信方式が知られている。この方式は、複数のサブキャリアを一定の周波数間隔で並べて、各サブキャリアに情報を伝送するデジタル変調方式である。この方式では、複数の搬送波を互いに干渉することなく密に並べることができ、狭い周波数の範囲を効率的に利用した広帯域伝送を実現することができる。従って、周波数の利用効率を上げることができ、特に高速データ伝送に適している。

例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格の１つであるＩＥＥＥ（Institute of
Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１ａ方式は、ＯＦＤＭ方式で無線伝送する構成である。また、近年実用化が検討されているＵＷＢ（Ultra
Wide Band）方式は、ＧＨｚ帯などの高い周波数を比較的広い帯域で使用してマルチキャリア信号を伝送する方式である。

ところで、このＯＦＤＭ通信方式においては、比較的広帯域のキャリアが用いられるため、他の通信ネットワーク（被干渉システム）において用いられているキャリアとの干渉が生じる可能性がある。例えば、マルチキャリア信号の周波数帯に含まれる所定周波数を用いて、他の通信ネットワークの携帯電話機が通信を行っているような場合がこれに該当する。この種の干渉が発生した場合、通信品質が劣化し、更には、通信が不能な状態に陥る可能性があるため、ＯＦＤＭによる通信側で干渉を回避するための対策が必要となる。かかる対策の一案として、近年、ＤＡＡ（Detect and avoid）と呼ばれる技術が検討されるに至っている。このＤＡＡは、マルチキャリア信号の送信時に、無線送信する比較的広い周波数帯の中の、特定の周波数帯（例えば、サブキャリア単位）だけを送信停止させる手法である。

通常、被干渉システムの存在が検知されない場合は、無線送信する周波数帯域の全域で送信が行われる。ところが、被干渉システムが存在しないことを前提として、ＯＦＤＭ通信方式で無線送信する周波数帯域の全域で送信を行うと、この送信に伴うノイズにより、被干渉システムが存在した場合にこれを検知できない場合がある。また、常に周波数帯域の全域を使って通信を行うと、存在が確認されていない被干渉システムがあった場合や、新たに被干渉システムがアクティブになった場合などに、被干渉システムの帯域を回避して通信を行うことが困難になる。

このため、被干渉システムに割り当てられている周波数帯域のサブキャリア送信を、一定時間、一定周期で送信電力を低減する期間（サイレントピリオド(SB; Silent Period)）を設けることで、被干渉システムの存在を検知する手法がある。このような手法によれば、サイレントピリオドの期間では、被干渉システムの存在を確実に検知することができる。

図１０及び図１１は、サイレントピリオドを説明するための模式図である。ここで、図１０は、送信装置のＩＦＦＴ（逆フーリエ変換器）で時間軸変換を行う前のサブキャリアを周波数軸で示す模式図である。図１０に示すように、被干渉システムが存在する可能性のある周波数帯（SB）が予め特定される。被干渉システムの周波数帯は国、地域によって変動し、例えば、欧州のＷｉＭＡＸの規格では、予め設定された所定の周波数帯域については、その帯域がＷｉＭＡＸ（被干渉システム）によって使用されている場合は、送信電力を低減することが義務付けられている。

図１０（ａ）に示すように、被干渉システムの存在が検知されていない場合は、全ての周波数帯で信号を送信する。一方、図１０（ｂ）に示すように、被干渉システムが存在する可能性のある周波数帯域ＳＢの送信電力を低減する。

送信電力の低減は、一定周期で行われる。図１１は、サイレントピリオドを送信装置のＩＦＦＴで時間軸変換した後の時間軸で示す模式図である。図１１において、送信電力の低減は、図１１中のサイレントピリオド(Silent Period)ＳＰの期間で行われる（図１１中、ドットで示す箇所）。サイレントピリオドＳＰを含む一定周期はＳＰＣとされ、ＳＰＣのうちの期間ＮＳＰ(No Silent Period)では、図１０（ａ）のように送信電力を低減することなく送信する。一方、ＳＰＣのうちの期間ＳＰでは、図１０（ｂ）に示すように、被干渉システムが存在する可能性のある帯域ＳＢの送信電力を低減して送信する。サイレントピリオドの時間ＳＰ、周期ＳＰＣ、送信回避すべき帯域ＳＢは、被干渉システムの存在する国の法制によって規定される場合がある。

サイレントピリオドを設けることで、被干渉システムが存在する場合に、ＯＦＤＭ方式での通信によるノイズが被干渉システムの検知に影響を与えることがない。従って、サイレントピリオド内で確実に被干渉システムを検知することが可能となる。そして、被干渉システムを検知した後は、ＤＡＡ技術により、被干渉システムが使用する特定の周波数帯だけを送信停止させることで、被干渉システムに与える影響を抑えることができる。

特開２００７−１６６０６８号公報 特開２００７−２５８９０４号公報 特開２００７−２４３２３５号公報 特開２００７−２４３２３６号公報

しかしながら、上述した手法によりサイレントピリオドを設けると、被干渉システムが存在する可能性のある比較的広い帯域で送信電力が低減されてしまうため、サイレントピリオドの期間で受信特性が劣化するという問題がある。そして、受信特性が極端に劣化すると、レイトアダプテーションなどをしても再送信号などが増えてしまい、全体のスループットが低下するという問題がある。

また、通常、受信特性の劣化を抑制するため、送信されるキャリアはインターリーブ、周波数軸拡散、時間軸拡散などの手法により拡散される。しかしながら、図１０及び図１１のように比較的広い周波数帯域で送信電力を低減させてしまうと、拡散した信号の多くが送信電力を低減した周波数帯域に含まれてしまい、受信装置側で復号が困難になるという問題がある。この場合、全体の伝送レートを下げたとしても、送信電力を低減した特定の信号の受信特性が常に劣化し続けるという結果に陥る。このため、サイレントピリオドの周期で送信電力が低減される毎に受信特性が劣化し、受信パケットにエラーが生じてしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、受信特性を劣化させることなく、被干渉システムの存在を確実に検知することが可能な、新規かつ改良された送信装置、通信システム、送信方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減する送信電力低減部を備え、前記送信電力低減部は、送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させる送信装置が提供される。

上記構成によれば、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において送信信号の電力が低減され、送信信号の電力を低減する所定の周波数帯域が時系列的に変化される。従って、所定の周波数帯域の送信電力を低減して被干渉システムを検知する際に、所定の周波数帯域の帯域幅を最小限に抑えることができ、送信電力を低減したことによる受信特性の劣化を最小限に抑えることが可能となる。

また、前記送信電力低減部は、被干渉システムに対応する帯域の少なくとも一部に相当する前記所定の周波数帯域で送信信号の電力を低減し、前記被干渉システムに対応する帯域内で前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させるものであってもよい。かかる構成によれば、被干渉システムに対応する帯域内の少なくとも一部で送信信号の電力が低減され、被干渉システムに対応する帯域の全域で送信電力が低減されることがないため、受信特性の劣化を確実に抑えることが可能となる。

また、前記所定の周波数帯域が変化するパターン数は、被干渉システムを回避するために設定されるサイレントピリオドの周期をサイレントピリオドの時間で除算して得られた値に設定されるものであってもよい。かかる構成によれば、送信電力を低減する所定の周波数帯域が、サイレントピリオドの周期をサイレントピリオドの時間で除算して得られたパターン数に分散されるため、サイレントピリオドの帯域幅で送信電力を低減する場合に比べて、受信特性の劣化を確実に抑えることができる。

また、前記所定の周波数帯域の帯域幅は、前記被干渉システムに対応する帯域幅を前記パターン数で除算して得られた値に設定されるものであってもよい。かかる構成によれば、送信電力を低減する所定の周波数帯域が、前記被干渉システムに対応する帯域幅を前記パターン数で除算して得られた値に設定されるため、サイレントピリオドの帯域幅で送信電力を低減する場合に比べて、受信特性の劣化を確実に抑えることができる。

また、送信信号を送信するアンテナを備えるものであってもよい。かかる構成によれば、送信信号を送信するアンテナを備える送信装置において、所定の周波数帯域の送信電力を低減して被干渉システムを検知する際に、所定の周波数帯域の帯域幅を最小限に抑えることができ、受信特性を向上することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、送信装置と受信装置とが無線通信ネットワークを介して接続された通信システムであって、前記送信装置は、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減する送信電力低減部を備え、前記送信電力低減部は、送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させ、前記受信装置は、前記送信装置から受信した信号の有効シンボル部分からはみ出した信号成分を反対側の有効シンボル部分に加算する巡回加算によって受信信号の波形を整形する波形整形部を備えるものであってもよい。

上記構成によれば、送信装置と受信装置とが無線通信ネットワークを介して接続された通信システムにおいて、送信装置では、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において送信信号の電力が低減され、送信信号の電力を低減する所定の周波数帯域が時系列的に変化される。従って、所定の周波数帯域の送信電力を低減して被干渉システムを検知する際に、所定の周波数帯域の帯域幅を最小限に抑えることができ、送信電力を低減したことによる受信特性の劣化を最小限に抑えることが可能となる。 また、受信装置では、送信装置から受信した信号の有効シンボル部分からはみ出した信号成分を反対側の有効シンボル部分に加算する巡回加算によって受信信号の波形が整形される。従って、送信装置側での送信信号の電力の調整により信号波形の時間軸方向に広がりが生じたとしても、巡回加算によって受信信号の波形を整形することができるため、受信特性の劣化を確実に抑止することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減するステップと、送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させるステップと、を備える送信方法が提供される。

上記構成によれば、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において送信信号の電力が低減され、送信信号の電力を低減する所定の周波数帯域が時系列的に変化される。従って、所定の周波数帯域の送信電力を低減して被干渉システムを検知する際に、所定の周波数帯域の帯域幅を最小限に抑えることができ、送信電力を低減したことによる受信特性の劣化を最小限に抑えることが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減する手段、送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させる手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。

上記構成によれば、複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において送信信号の電力が低減され、送信信号の電力を低減する所定の周波数帯域が時系列的に変化される。従って、所定の周波数帯域の送信電力を低減して被干渉システムを検知する際に、所定の周波数帯域の帯域幅を最小限に抑えることができ、送信電力を低減したことによる受信特性の劣化を最小限に抑えることが可能となる。

本発明によれば、受信特性を劣化させることなく、被干渉システムの存在を確実に検知することが可能な、送信装置、通信システム、送信方法及びプログラムを提供することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る送信装置１００の構成を示す模式図である。送信装置１００は、ＯＦＤＭ通信方式による送信を行う装置を例示する。図１に示すように、送信装置１００は、ＭＡＣ１０２、符号器１０４、変調器１０６、サブキャリア単位での送信回避回路１０８、ＩＦＦＴ１１０、繰り返し信号付加部１１２、ガードインターバル挿入部１１４、波形整形部１１６、送信電力制御部１１８、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１２０、無線送信部１２２、アンテナ１２４を有して構成される。

ＭＡＣ１０２により生成された送信データは、符号器１０４で符号化され、変調器１０６で無線送信用に変調される。変調器１０６で変調された送信データ（送信シンボル）は、サブキャリア単位での送信回避回路１０８に送られる。送信回避回路１０８には、ＭＡＣ１０２から送信回避すべきサブキャリアの場所（位置）の情報が送られる。送信回避回路１０８は、ＭＡＣ１０２から送られた送信回避すべきサブキャリアの場所の情報に基づいて、指示されたサブキャリア位置のデータをヌル信号に置き換える。送信回避回路１０８における処理については、後で詳細に説明する。

送信回避回路１０８によりその一部がヌル信号に置き換えられた送信シンボル系列は、ＩＦＦＴ回路１１０により周波数軸を時間軸に直交変換され、マルチキャリア信号とする処理が行われる。なお、送信回避回路１０８でのヌル信号に置き換える処理としては、1本のサブキャリアのデータだけをヌル信号としても良いし、例えば隣接した複数本のサブキャリアのデータをヌル信号としてもよい。

ＩＦＦＴ回路１１０で変換された送信シンボルは、繰り返し信号付加部１１２に送られて、繰り返し信号が付加される。図２は、繰り返し信号付加部１１２での繰り返し信号の付加処理を示す模式図である。図２に示すように、１送信シンボル長をＴｓとすると、その１シンボル内の有効シンボルＴｅの前端及び後端の所定区間のシンボルを、反対側の端部に付加（コピー）して繰り返し信号Ｔｒを設ける。図２の例では、有効シンボルＴｅの前端及び後端の両方のコピーＴｒを付加しているが、いずれか一方でもよい。また図２の例では、ガードインターバル挿入部１１４で付加されるガードインターバルＴｇについても示している。ガードインターバルＴｇが付加されることにより、１送信シンボルＴｓ＝Ｔｅ＋２Ｔｒ＋Ｔｇと表される。ガードインターバル挿入部１１４では、例えばヌル信号を挿入することにより、ガードインターバルＴｇを付加する処理を行う。

繰り返し信号付加部１１２で繰り返し信号Ｔｒが付加され、ガードインターバル挿入部１１４でガードインターバルＴｇが挿入された１送信シンボルのデータは、波形整形部１１６に供給されて、波形整形処理が行われる。

波形整形部１１６での波形整形処理としては、例えば、繰り返し信号Ｔｒが付加されてガードインターバルＴｇが挿入された送信シンボルに対して、窓関数の係数を乗算する窓がけ処理を行う。図３は、窓関数の係数の例を示す模式図である。窓関数は、有効シンボルＴｅの長さに対応して設定された関数であり、有効シンボルＴｅの前端及び後端でなだらかにレベルが上下する関数としてある。そのレベルが上下する範囲２Ｔｒは、上述したコピーにより付加された繰り返し信号Ｔｒの２倍に設定してある。このような窓関数の係数値の設定により、有効シンボル長だけずらした窓関数の値との和が常に一定値となるように設定してある。従って、送信シンボルのエネルギは、窓関数を乗算する前の有効シンボル長分のエネルギよりも大きくなることはない。

図２に示すように、１シンボル内の有効シンボルＴｅの前端及び後端を繰り返し信号Ｔｒとして反対側にコピーした上で、図３に示す窓関数を使用した波形整形処理を行うことで、１送信シンボルの信号の脇の拡がりであるサイドローブのレベルを、大幅に低減させることができる。そして、特定の周波数位置のサブキャリアのデータをヌル信号に置き換えて送信を停止させた場合には、その送信を停止させた位置の信号レベル（送信電力）についても、このサイドローブのレベルの低減と同様に低減される。従って、この送信信号を受信した側では、１送信シンボル内の一部のサブキャリアの送信を停止させた場合であっても、その送信を停止させたサブキャリアの影響を受けずに、送信されたサブキャリアで送られたデータだけを良好に復調できるようになる。

送信電力制御部１１８は、送信回避したサブキャリアの本数と、送信回避位置における電力レベル（送信回避位置におけるノッチの深さ情報）をパラメータとして、時間軸波形において全体の送信電力を調整する。ノッチが深い場合は、ノッチが浅い場合に比べて送信電力が低減されるため、送信電力制御部１１８は、ノッチを深くした分だけ、全体の信号レベルを大きくして、ノッチにより電力が減った分を全体の信号の電力として上乗せする。また、送信回避したサブキャリアの本数が多いほど送信電力が低減されるため、送信電力制御部１１８は、送信回避したサブキャリアの本数が多いほど全体の信号レベルを大きくする。

送信電力制御部１１８で送信電力が制御された信号は、Ｄ／Ａ変換器１２０に供給されてアナログ信号に変換される。変換されたアナログ信号は、無線送信部１２２に供給されて、接続されたアンテナ１２４から所定の送信周波数で無線送信される。

次に、送信回避回路１０８における処理について詳細に説明する。図４は、送信回避回路１０８により送信回避位置のサブキャリアがヌル信号に置き換えられた状態を周波数軸で示す模式図である。図４（ａ）〜図４（ｂ）に示す各信号ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４は、変調器１０６から出力された後、送信回避回路１０８により所定の周波数帯域のサブキャリアがヌル信号に置き換えられたものである。

図４（ａ）〜図４（ｂ）に示すように、周波数軸上でサブキャリアがヌル信号に置き換えられる送信制限帯域は、４通りの異なる帯域に設定される。すなわち、信号ＴＸ１では、中心周波数Ｆ０から＋Ｍ〜−Ｍの周波数範囲内において、送信制限帯域ＳＢ１がヌル信号に置き換えられる。信号ＴＸ２では、同じく中心周波数Ｆ０から＋Ｍ〜−Ｍの周波数範囲内において、ＳＢ２の帯域がヌル信号に置き換えられる。また、信号ＴＸ３では、中心周波数Ｆ１から＋Ｍ〜−Ｍの周波数範囲内において、ＳＢ３の帯域がヌル信号に置き換えられる。信号ＴＸ４では、中心周波数Ｆ１から＋Ｍ〜−Ｍの周波数範囲内において、ＳＢ４の帯域がヌル信号に置き換えられる。

ヌル信号に置き換えられた帯域ＳＢ１〜ＳＢ４は、被干渉システムが存在する可能性のある周波数帯域（図１０に示す帯域ＳＢ）に対応している。このように、本実施形態では、被干渉システムが存在する可能性のある特定の周波数帯域の一部のみをヌル信号に置き換え、ヌル信号に置き換える帯域をＳＢ内で変化させるようにしている。

ＭＡＣ１０２からは、送信を回避する帯域ＳＢ１〜ＳＢ４の情報が周期的に送信回避回路１０８に送られる。送信回避回路１０８は、周期的に送られたこの情報に基づいて、時系列的にヌル信号に置き換える帯域をＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３、ＳＢ４の順で変化させる。

図５は、送信回避回路１０８から順次に送られた信号ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４をＩＦＦＴ１１０により時間軸に直交変換し、時間軸に拡散した状態を示している。図５に示すように、ＴＸ１は送信制限時間ＳＰ１の区間で時間軸拡散されて２度送られる。同様に、ＴＸ２はＳＰ２の区間で時間軸拡散され、ＴＸ３はＳＰ３の区間で時間軸拡散され、ＴＸ４はＳＰ４の区間で時間軸拡散される。

そして、ＴＸ１〜ＴＸ４のそれぞれでヌル信号の周波数帯域を時系列的に相違させたことにより、一回に送信電力低減を行う周波数帯幅を最小限に抑えることができ、これにより全体のスループットを向上することができる。図５中、送信電力を低減した帯域は、ドットを付して示している。本実施形態において、送信制限帯域ＳＢ１〜ＳＢ４を時系列的に変化させる送信電力低減部の構成は、主として送信回避回路１０８と、ＩＦＦＴ１１０により実現される。

また、ＴＸ１〜ＴＸ４のそれぞれにおいて、中心周波数Ｆ０−Ｍの帯域と中心周波数Ｆ０＋Ｍの帯域とでは、周波数軸拡散により同一の信号が送られる。また、Ｆ０−Ｍの帯域とＦ０＋Ｍの帯域において送られる信号は、インターリーブにより拡散されている。同様に、中心周波数Ｆ１±Ｍ、中心周波数Ｆ２±Ｍの信号においても同様に周波数軸拡散、インターリーブによる拡散が行われる。従って、ＳＢ１〜ＳＢ４の狭い帯域でヌル信号へ置き換えても、拡散された信号により受信装置側では容易に復号が可能である。一方、図１０（ｂ）のように比較的広い帯域ＳＢでヌル信号に置き換えると、周波数軸拡散された信号の一方が全てヌル信号に置き換えられてしまい、受信装置側で復号が困難になる場合がある。従って、本実施形態によれば、ヌル信号に置き換える帯域幅を狭くすることで、パケットエラーの発生を抑止することができ、通信のスループットを確実に向上することが可能である。

図６は、本実施形態の送信装置１００における処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１では、被干渉システムの存在を調査する。ここでは、現在、送信装置１００を使用している国、地域などの情報から送信電力を低減する周波数帯などの情報を取得する。ここで取得される情報には、図１０で説明したサイレントピリオドの時間ＳＰ、周期ＳＰＣ、サイレントピリオドを設ける帯域ＳＢの情報が含まれる。また、ステップＳ１では、受信側で受信した被干渉システムの信号のレベルに基づいて、被干渉システムにより通信が行われているか否かを調査する。送信装置１００において、信号を受信するための構成は、後述する受信装置２００と同様の構成とすることができる。

次のステップＳ２では、特定の周波数で一定時間、一定周期で送信制限する必要があるか否かを判定する。すなわち、ここでは、被干渉システムの存在に応じてサイレントピリオドを設ける必要があるか否かを判定する。

そして、ステップＳ１で取得した情報から被干渉システムが存在する可能性があり、サイレントピリオドを設ける必要があると判断される場合は、ステップＳ３へ進む。すなわち、被干渉システムにより通信が行われていることは検知されていないが、国、地域などの情報から、被干渉システムが存在する可能性があると判断される場合は、ステップＳ３へ進む。

一方、ステップＳ２において、受信信号のレベルにより被干渉システムによる通信が確認されている場合は、被干渉システムが存在する帯域の送信電力を継続的に低減する必要がある。従って、この場合はステップＳ１１へ進み、サイレントピリオドを設けることなく、存在を検出した被干渉システムの周波数帯域において、定常的に送信電力を低減する処理を行う。

また、ステップＳ２において、国、地域などの情報から被干渉システムが存在しないことが明らかである場合は、被干渉システムに対応する周波数帯域で送信電力を低減する必要がない。従って、この場合もステップＳ１１へ進み、送信電力制限をすることなく、全帯域を使用して送信を行う。

次のステップＳ３では、ステップＳ１で取得した時間ＳＰ、周期ＳＰＣ、帯域ＳＢの情報に基づいて、図４及び図５における送信制限帯域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４・・・、送信制限時間ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４・・・、を決定する。なお、上述したように、サイレントピリオドの時間ＳＰ、周期ＳＰＣ、帯域ＳＢは、国の法制、被干渉システムの仕様等によって予め規定されている場合がある。

送信制限帯域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４・・・、送信制限時間ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４・・・、を決定する際には、先ず、送信パターンＮを以下の（１）式より算出する。
Ｎ＝ＳＰＣ／ＳＰ ・・・（１）
ここで、送信パターンＮは、図４で説明した送信回避する帯域の数（パターン数）に相当する。図４の例では、ＳＰＣ／ＳＰ＝４であるため、送信回避する帯域の数は４つ（ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４）となる。なお、送信パターンＮの値は、（１）式による演算結果に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。図４では送信制限帯域を４種類に設定しているが、送信制限帯域を２種類として、１つの送信制限帯域の幅を２倍（例えばＳＢ１＋ＳＢ２の幅）に広くしても良い。

次に、（１）式で算出した送信パターンＮを用いて、以下の（２）式、（３）式により送信制限時間ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４・・・、および送信制限帯域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４・・・、を算出する。
ＳＰ１＝ＳＰＣ／Ｎ ・・・（２）
ＳＢ１＝ＳＢ／Ｎ ・・・（３）

ここで、送信制限帯域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４・・・は、送信電力を低減する周波数帯域幅であり、ＳＢ１＝ＳＢ２＝ＳＢ３＝ＳＢ４・・・である。また、送信制限時間ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４・・・は、各送信制限帯域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４で帯域を制限する際の時間であり、ＳＰ１＝ＳＰ２＝ＳＰ３＝ＳＰ４・・・である。

従って、上記（１）式、（２）式、（３）式により、本来は周期ＳＰＣ毎に時間ＳＰで設定されていたサイレントピリオドを、周期ＳＰＣ内で送信制限時間ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４・・・で分散させることができる。また、サイレントピリオドを設ける帯域についても、本来は広い帯域ＳＢで設定されていたものを、より狭い帯域ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４・・・で分散させることができる。従って、パケットエラーの発生を抑え、通信のスループットを確実に向上することが可能である。

なお、（１）式、（２）式、（３）式の演算において、端数が出る場合は、各送信制限時間が等しくなり（ＳＰ１＝ＳＰ２＝ＳＰ３・・・）、また各送信制限帯域が等しくなる（ＳＢ１＝ＳＢ２＝ＳＢ３・・・）ように端数を調整する。また、図１０に“Ｎｕｌｌ”の領域で示したように、元々信号レベルがない周波数帯も存在する。このような領域がある場合は、ＳＢの帯域幅からＮｕｌｌの帯域幅を差し引いて上述の演算を行う。

次に、ステップＳ４では、送信制限時間ＳＰｎ＝ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３，ＳＰ４・・・、および送信制限帯域ＳＢｎ＝ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ４・・・を特定するカウンタｎの値を１に設定する（ｎ＝１）。

次のステップＳ５では、現在の時間が期間ＳＰｎを経過しているか否かを判定し、期間ＳＰｎを経過していない場合は、ステップＳ６で送信を開始し、ステップＳ７で送信波形ＴＸｎを送信する。ステップＳ８で送信波形ＴＸｎを送信した後は、ステップＳ５へ戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ５で期間ＳＰｎを超えた場合は、ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、カウンタ値ｎが送信パターンＮに達したか否かを判定し（ｎ＝Ｎ）、ｎ＝Ｎの場合はステップＳ９へ進む。ステップＳ９では、カウンタ値ｎが送信パターンＮに達しており、期間ＳＰＣ内で送信回避した最後のパターンの送信が終了しているため、ｎ＝１に設定し、ステップＳ６以降で送信制限時間ＳＰ１、送信制限帯域ＳＢ１による送信を行う。

一方、ステップＳ８でカウンタ値ｎが送信パターンＮに達していない場合は、カウンタ値ｎに１を加算し（ｎ＝ｎ＋１）、ステップＳ６以降で次の送信パターンによる送信を行う。

一例として、ＳＰＣ＝１６ｍｓ、ＳＰ＝４ｍｓ、ＳＢ＝９０ＭＨｚの場合、（１）式よりＮ＝４となり、図４及び図５に示したように送信電力低減の送信信号パターンは４種類（ＴＸ１〜ＴＸ４）となる。この場合、ＳＰＣの間に合計で９０ＭＨｚ帯域を送信電力低減することになり、図３において1サブキャリアが５ＭＨｚでＮｕｌｌの帯域幅を１０ＭＨｚとすると、４キャリア（２０ＭＨｚ）ずつ送信電力を低減させていく構成となる。従って、図４に示すように、一定周期ＳＰＣ内でＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４，ＴＸ１・・・の順で信号が送信され、常にＳＢ１〜ＳＢ４のいずれかのサブキャリアで送信電力が低減され、1つの送信パターン内で電力を低減するサブキャリア数を最も少なくすることができる。なお、図６の処理は、例えば送信装置１００が備えるメモリに格納されたプログラム（ソフトウェア）によりコンピュータとしての送信装置１００を機能させることで実現しても良い。

なお、ＷｉＭＡＸの規格では１キャリアの帯域幅が１０ＭＨｚであるため、送信制限帯域をこれよりも狭くすると被干渉システムの信号を受信することができなくなり、被干渉システムの存在を検知することができない。従って、送信制限帯域（ＳＢ１，ＳＢ２，ＳＢ３・・・）の帯域幅は、被干渉システムの帯域を考慮して決めることが望ましい。

図７は、送信装置１００から送信された信号を受信する受信装置２００の構成例を示す模式図である。送信装置１００と受信装置２００とは、ＯＦＤＭ通信方式による無線通信ネットワークにより通信可能に接続されている。図７では、主にＯＦＤＭ受信機における物理層のベースバンド処理部の構成を示しており、無線信号を受信するアナログＲＦ処理部、並びに復号された受信データを処理するＭＡＣなどの上位レイヤの構成は省略している。

アナログＲＦ処理部（不図示）では、アンテナで受信した無線信号を低雑音増幅器（ＬＮＡ）で増幅した後、ローカル信号と周波数合成することによりアナログ・ベースバンド信号にダウンコンバートする。さらに、希望信号以外の不要成分をバンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）を用いて除去して、可変利得増幅器（ＶＧＡ）で増幅し、ＡＤ変換する。

同期検出部２０２は、パケットのプリアンブル部分を用いて、伝搬路でマルチパス・フェージングを受けた受信信号から同期タイミングを検出する。ここで、送信装置１００において、プリアンブル信号の送出時のみガードインターバル区間に繰り返し信号Ｔｒを挿入することによって、受信装置２００側では、より高精度に同期を獲得することができる。

波形整形部２０４では、ガードインターバル部分、又は受信信号の有効シンボルからガードインターバル部分にはみ出た遅延波成分を利用して、有効シンボルの先頭部分に巡回加算することによって波形の整形処理を行なう。ガードインターバルにヌル信号を挿入するＯＦＤＭ通信方式では、受信信号の有効シンボル以降の成分を有効シンボルの先頭の遅延波成分に巡回加算を実施することによって、受信シンボルの先頭の遅延波成分と加算されたガードインターバル部分の信号波形を連続にしてサブキャリア間の干渉を除去することができる。巡回加算の方法並びに波形整形部２０４の詳細な動作については後述する。

高速フーリエ変換器（ＦＦＴ）２０６は、シンボル長分の信号をフーリエ変換する。これにより、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。

チャネル補正回路２０８では、等化処理、位相トラッキング、残留周波数オフセット補正といったチャネル補正処理を行う。チャネル補正後の受信信号は、復調器２１０により例えばＱＰＳＫ復調され、復号器２１２により誤り訂正符号で復号された後、受信データとなり、通信プロトコルの上位レイヤによって処理される。

図８は、伝搬路の推定結果に基づいて巡回加算する範囲を決定するように構成された波形整形部２０４の構成例を示す模式図である。また、図９は、波形整形部２０４による処理を説明するための模式図である。ここで、図９（ａ）は送信信号を示しており、図９（ｂ）は受信信号を示している。また、図９（ｃ）は巡回加算する様子を示している。以下、図８及び図９に基づいて、波形整形部２０４の動作について説明する。

図９（ａ）に示すように、送信信号においては、送信シンボルの有効シンボル長の後にガードインターバルＴｇが付けられる。この信号を受信すると、図９（ｂ）に示すように、受信シンボルには遅延の影響が現れ、受信シンボルは送信シンボルよりも長くなる。このため、図９（ｂ）に示すように、ＦＦＴを適用する範囲の先頭にシンボルがはみ出してしまう。波形整形部２０４内では、はみ出した部分のうち、巡回加算する範囲Ｎに対応する図９（ｂ）中の部分Ａを切り出してメモリ２０４ａに保存し、有効シンボル長の部分Ｂをそのまま後段のセレクタ２０４ｃに出力する。そして、有効シンボルの末尾からはみ出した部分のうち巡回加算する範囲Ｎに対応する部分Ｃを切り出し、加算器２０４ｂによりメモリ２０６ａに保存した部分Ａと加算して（図９（ｃ）を参照）、セレクタ２０４ｃに出力する。セレクタ２０４ｃは、有効シンボル長の部分Ｂと、加算器２０４ｂで加算された信号（Ａ＋Ｃ）とを切り換えて後段のＦＦＴ２０６に出力する。

なお、巡回加算する範囲Ｎは、例えば伝搬路の推定結果に基づいて最大遅延時間を算出し、これに基づいて決定することができる。また、巡回加算する範囲Ｎは、マルチパスの影響で生じる時間軸広がりＮｃと、送信装置１００の波形整形部１１６での窓関数により生じた時間軸広がりＮｗとの和と考えることができる（Ｎ＝Ｎｃ＋Ｎｗ）。従って、送信装置１００側でノッチを付加したか否かによって範囲Ｎを決定しても良いし、また窓関数の係数に応じて範囲Ｎを決定しても良い。これにより、ノッチを付加したことによる受信信号の時間軸広がりを低減させることができ、受信特性が劣化してしまうことを抑止できる。

図９（ｂ）に示すように、ＦＦＴが適用されるのはＢとＣの範囲であるが、巡回加算処理によって受信シンボルの先頭部分の遅延波成分と加算されたガードインターバル部分の信号波形は連続となる。従って、マルチパスの影響、窓関数の波形整形等により信号波形が時間軸上で拡がったとしても、受信信号の時間軸広がりを低減させることができ、サブキャリア間の干渉を確実に抑えることが可能となる。これにより、受信シンボルに加算される雑音成分も最小限に抑えることができるため、受信ＳＮＲが向上する。また、メモリ２０４ａ、加算器２０４ｂ、セレクタ２０４ｃにより巡回加算が可能な波形整形部２０４を簡易に構成することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、被干渉システムの存在を検知するために一定期間、一定周期で送信電力を低減しなければならない場合に、送信電力を低減させるサブキャリアの本数（帯域幅）を最小限に抑えることができる。これにより、サイレントピリオドの期間だけ極端に受信特性が劣化してしまうことを抑止できる。また、送信電力を低減させる帯域幅を最小限に抑えることができるため、時間軸拡散、周波数軸拡散、DCM変調などで拡散した信号により、受信装置側で確実に復号することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態に係る送信装置の構成を示す模式図である。 繰り返し信号付加部での繰り返し信号の付加処理を示す模式図である。 窓関数の係数の例を示す模式図である。 送信回避回路により送信回避位置のサブキャリアがヌル信号に置き換えられた状態を周波数軸で示す模式図である。 送信回避回路から順次に送られた信号ＴＸ１，ＴＸ２，ＴＸ３，ＴＸ４をＩＦＦＴにより時間軸に直交変換し、時間軸に拡散した状態を示す模式図である。 本実施形態の送信装置における処理を示すフローチャートである。 送信装置から送信された信号を受信する受信装置の構成例を示す模式図である。 伝搬路の推定結果に基づいて巡回加算する範囲を決定するように構成された波形整形部の構成例を示す模式図である。 波形整形部による処理を説明するための模式図である。 サイレントピリオドを説明するための模式図である。 サイレントピリオドを説明するための模式図である。

符号の説明

１００ 送信装置
１０２ ＭＡＣ
１０８ 送信回避回路
１１０ ＩＦＦＴ

Claims (6)

1. 複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減する送信電力低減部を備え、
   前記送信電力低減部は、送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させ、
   前記送信電力低減部は、予めその存在が認識されている被干渉システムに対応する帯域の少なくとも一部に相当する前記所定の周波数帯域で送信信号の電力を低減し、前記被干渉システムに対応する帯域内で前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させ、
   前記所定の周波数帯域が変化するパターン数は、一定時間及び一定周期で設けられる送信電力を低減する期間であるサイレントピリオドの周期をサイレントピリオドの時間で除算して得られた値に設定され、サイレントピリオドは被干渉システムを検知するために設定されることを特徴とする、送信装置。
2. 前記所定の周波数帯域の帯域幅は、前記被干渉システムに対応する帯域幅を前記パターン数で除算して得られた値に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 送信信号を送信するアンテナを備えることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
4. 送信装置と受信装置とが無線通信ネットワークを介して接続された通信システムであって、
   前記送信装置は、
   複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号の所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減する送信電力低減部を備え、
   前記送信電力低減部は、送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させ、
   前記送信電力低減部は、予めその存在が認識されている被干渉システムに対応する帯域の少なくとも一部に相当する前記所定の周波数帯域で送信信号の電力を低減し、前記被干渉システムに対応する帯域内で前記所定の周波数帯域を時系列的に変化させ、
   前記所定の周波数帯域が変化するパターン数は、一定時間及び一定周期で設けられる送信電力を低減する期間であるサイレントピリオドの周期をサイレントピリオドの時間で除算して得られた値に設定され、サイレントピリオドは被干渉システムを検知するために設定され、
   前記受信装置は、
   前記送信装置から受信した信号の有効シンボル部分からはみ出した信号成分を反対側の有効シンボル部分に加算する巡回加算によって受信信号の波形を整形する波形整形部を備えることを特徴とする、通信システム。
5. 複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号において、予めその存在が認識されている被干渉システムに対応する帯域の少なくとも一部に相当する所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減するステップと、
   送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を前記被干渉システムに対応する帯域内で時系列的に変化させるステップであって、前記所定の周波数帯域が変化するパターン数が、一定時間及び一定周期で設けられる送信電力を低減する期間であるサイレントピリオドの周期をサイレントピリオドの時間で除算して得られた値に設定され、サイレントピリオドが被干渉システムを検知するために設定されるステップと、
   を備えることを特徴とする、送信方法。
6. 複数のサブキャリアが配置されたマルチキャリア信号において、予めその存在が認識されている被干渉システムに対応する帯域の少なくとも一部に相当する所定の周波数帯域において、送信信号の電力を低減する手段、
   送信信号の電力を低減する前記所定の周波数帯域を前記被干渉システムに対応する帯域内で時系列的に変化させる手段であって、前記所定の周波数帯域が変化するパターン数が、一定時間及び一定周期で設けられる送信電力を低減する期間であるサイレントピリオドの周期をサイレントピリオドの時間で除算して得られた値に設定され、サイレントピリオドは被干渉システムを検知するために設定される手段、
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

Images