JP5156485B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、所定の周波数間隔を有する複数のサブキャリアを用いた無線信号を送受信する第１無線通信システムと、隣接周波数帯域において、複数のサブキャリアを用いた無線信号を送受信する第２無線通信システムとを含む無線通信システムに関する。

従来、無線通信システムでは、隣接する周波数帯域を使用する隣接無線通信システムとの干渉を防止するため、様々な対策がなされている。

一般には、各無線通信システムにおいて送信される無線信号の周波数特性が、送信電力のスペクトラムマスクとして規定される。各無線通信システムは、スペクトラムマスクを超えない範囲で帯域外輻射量に抑えることによって、システム間干渉を回避する。しかしながら、当該方法は、主に送信側における相互変調歪の対策である。つまり、受信側における相互変調歪による影響を十分に抑制することが難しい。また、過度に厳しいスペクトラムマスクを規定することは、各無線通信システムを構成する装置のコストやサイズの増大に繋がるため、好ましくない。

また、動的にシステム間干渉を制御する方法も知られている（例えば、特許文献１）。当該方法では、データ伝送に用いられる主波が他の無線通信システムに与える影響が考慮される。なお、当該方法では、スプリアスが他の無線通信システムに与える影響については言及されていない。
特開２００７−２８２２２８号公報（第５−６頁）

ところで、OFDMなど、複数のサブキャリアを用いて複数の信号が並列に伝送されるマルチキャリア方式の無線通信システムでは、送信される信号の組合せによって大きなピーク成分が送信信号中に発生する場合がある。このため、受信装置の低雑音増幅器（LNA）やミキサーなどを構成する非線形素子の飽和領域における動作に起因する他の無線通信システムとの干渉（スプリアス）が問題となり易い。

特に、高速な通信速度を確保するため、連続した広い周波数帯域ではなく、不連続な複数の周波数帯域をまとめて利用する場合、他の無線通信システムとの干渉は深刻な問題となる。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア方式が用いられる場合において、隣接する周波数帯域を使用する隣接無線通信システムとの干渉をより効果的に低減することができる無線通信システムを提供することを目的とする。

上述した問題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、所定の周波数帯域（帯域ＢＷ１）において、所定の周波数間隔を有する複数の第１サブキャリア（サブキャリアＳ１１）を用いた無線信号（無線信号ＲＳ）を送受信する第１無線通信システム（無線通信システム１００）と、前記所定の周波数帯域に隣接する隣接周波数帯域（帯域ＢＷ２）において、複数の第２サブキャリア（サブキャリアＳ２１）を用いた無線信号（無線信号ＲＳ）を送受信する第２無線通信システム（無線通信システム２００）とを含む無線通信システム（無線通信システム１）であって、前記第２無線通信システムは、前記第１サブキャリアの状況に応じて、使用する前記第２サブキャリアを選択するサブキャリア選択部（サブキャリア処理部３０３）と、前記サブキャリア選択部によって選択された前記第２サブキャリアを用いた無線信号を送信する送信部（無線部３１３）と備え、前記サブキャリア選択部は、前記隣接周波数帯域に輻射された複数の前記第１サブキャリアの間に位置する前記第２サブキャリアを選択することを要旨とする。

このような無線通信システムによれば、第２無線通信システムでは、第１無線通信システムが用いる第１サブキャリアの状況に応じて、前記隣接周波数帯域に輻射された複数の第１サブキャリアの間に位置する第２サブキャリアが選択される。

このため、非線形素子の飽和領域における動作に起因する隣接周波数帯域への無線信号の輻射、つまり、帯域外輻射が発生した場合でも隣接周波数帯域を使用する無線通信システムとの干渉をより効果的に低減することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１無線通信システムは、ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆを満足し、前記ｆは、前記所定の周波数帯域における基準周波数、前記Δｆは、前記第１サブキャリアの間隔、前記Ｎ及び前記ｎは、所定の自然数、Mは、ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆが前記所定の周波数帯域内となる範囲の整数である前記第１サブキャリアを使用する使用サブキャリア決定部（サブキャリア処理部３０３）を備え、前記サブキャリア選択部は、ｆ＋（ＮＭ＋ｍ）×Δｆを満足し、前記ｍは、前記ｎ以外であって、前記Ｎ未満の正の整数である前記第２サブキャリアを選択することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムでは、直交周波数分割多重が用いられることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムでは、複数のビットが対応付けられたシンボル（シンボルＳＹ）が用いられ、前記シンボルの送信タイミングは、前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムにおいて同期していることを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記Ｎは、Ｎ≧２を満足し、前記サブキャリア選択部は、複数の前記ｍに対応する前記第２サブキャリアのセットを選択し、前記送信部は、前記サブキャリア選択部によって選択された前記第２サブキャリアのセットを用いた無線信号を送信することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記第１無線通信システムにおいて送信される送信フレーム（送信フレームＦ）は、時間軸に沿った複数の時間領域（時間帯ＴＳ１，ＴＳ２）に区分され、前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムにおいて、前記Ｎは、それぞれの前記時間領域において異なることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記第１無線通信システムは、前記第２無線通信システムの稼働状況を取得する状況取得部（例えば、ネットワーク接続部３１５）を備え、前記使用サブキャリア決定部は、前記状況取得部によって取得された前記稼働状況に基づいて前記Ｎを決定することを要旨とする。

本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴に係り、前記状況取得部は、前記第２無線通信システムに含まれる送信装置と受信装置との間における伝搬損失を含むことを要旨とする。

本発明の第９の特徴は、本発明の第２の特徴に係り、前記使用サブキャリア決定部は、前記第１無線通信システムにおいて使用される前記所定の周波数帯域の帯域幅に基づいて前記Ｎ及び前記ｎを決定することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、マルチキャリア方式が用いられる場合において、隣接する周波数帯域を使用する隣接無線通信システムとの干渉をより効果的に低減することができる無線通信システムを提供することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。具体的には、第１実施形態〜第６実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。具体的には、（１）無線通信システムの全体概略構成、（２）無線通信システムの動作概略、（３）無線通信システムの機能ブロック構成、（４）変形例、及び（５）作用・効果について説明する。

（１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。図１に示すように、無線通信システム１は、無線通信システム１００と、無線通信システム２００とを含む。

無線通信システム１００は、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂ及び無線通信端末１６０Ａ，１６０Ｂを含む。無線通信端末１６０Ａ，１６０Ｂは、携帯型の無線通信端末である。本実施形態において、無線通信システム１００は、携帯電話システムであり、第１無線通信システムを構成する。

無線通信システム２００は、送信局２１０及び受信装置２２０Ａ，２２０Ｂを含む。受信装置２２０Ａ，２２０Ｂは、所定の場所に設置され、送信局２１０から送信された無線信号ＲＳを受信する受信装置である。本実施形態において、無線通信システム２００は、放送システムであり、第２無線通信システムを構成する。

無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂは、無線通信端末１６０Ａ，１６０Ｂに向けて無線信号ＲＳを送信する。無線基地局１１０Ａは、カバーエリアＡ１を形成する。また、無線基地局１１０Ｂは、カバーエリアＡ２を形成する。つまり、無線通信システム１００は、複数のセル（無線基地局）を有するマルチセル型である。

無線通信システム１００及び無線通信システム２００では、直交周波数分割多重（OFDM）が用いられる。また、無線通信システム１００と無線通信システム２００とは、通信ネットワーク１０を介して接続される。

（２）無線通信システムの動作概略
次に、無線通信システム１の動作概略について説明する。図２は、無線通信システム１００が送信する周波数帯域におけるサブキャリアの配置例を示す。

無線通信システム１００は、帯域ＢＷ１（所定の周波数帯域）において、所定の周波数間隔を有する複数のサブキャリアＳ１１（第１サブキャリア）を用いた無線信号ＲＳを送受信する。

また、無線通信システム２００は、帯域ＢＷ１に隣接する帯域ＢＷ２（隣接周波数帯域）において、複数のサブキャリアＳ２１（第２サブキャリア）を用いた無線信号ＲＳを送受信する。

無線通信システム１００及び無線通信システム２００ではOFDMが用いられるため、伝送されるシンボルＳＹ（図２において不図示、図４参照）の組合せによって、時間信号、具体的には、IFFT部３０５（図４参照）の出力信号において、大きなピーク成分が発生し得る。

当該ピーク成分が、無線部３１３（図４参照）を構成する電力増幅器などの非線形素子により入力されると、信号の歪（非線形歪）の原因となる。この結果、帯域ＢＷ１に隣接する帯域ＢＷ２への帯域外輻射量を増加させる。また、図２に示すように、全てのサブキャリアＳ１１を使用すると、帯域ＢＷ１の帯域外、つまり、帯域ＢＷ２において発生する不要波も、全てのサブキャリアＳ１１の周波数間隔（Δｆ）で発生する。

本実施形態では、サブキャリアＳ１１を２サブキャリア間隔で使用する。この場合、２サブキャリア間隔を有する信号が、飽和状態で動作する非線形素子を通過することによって帯域ＢＷ２上に生じる不要波も２×Δｆ間隔で発生する。

図３は、サブキャリアの間隔を２×Δｆ間隔とした場合におけるサブキャリアの配置例を示す。無線通信システム１００から発生した不要波（サブキャリアＳ１１）の周波数をｆ＋２n×Δｆとすると、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００においては、ｆ＋（２n＋１）×ΔｆとなるサブキャリアＳ２１を利用して通信を実行させる。ここで、ｆは基準となる周波数、Δｆはサブキャリア間隔、nはそれぞれの帯域（帯域ＢＷ１及び帯域ＢＷ２）内のサブキャリアに対応し、ｆ＋２n×Δｆ及びｆ＋（２n＋１）×Δｆが、当該周波数帯域（帯域ＢＷ１及び帯域ＢＷ２）内となる範囲の整数である。

なお、使用するサブキャリアの番号は、無線通信システム１００と無線通信システム２００とにおける調整の結果に基づいて、固定的に設定してもよい。また、無線通信システム１００を構成する無線通信端末１６０Ａ，１６０Ｂにおいて使用可能なサブキャリアを判別し、判別したサブキャリアの番号を無線通信システム２００に通知してもよい。さらに、無線通信システム２００（受信装置２２０Ａ，２２０Ｂ）は、通知されたサブキャリアのセット（或いはその一部）を用いて無線信号ＲＳを送信してもよい。

本実施形態では、無線通信システム１００と無線通信システム２００とでは、同一のサブキャリア間隔（Δｆ）が用いられる。なお、無線通信システム２００は、１サブキャリア分に相当する帯域を用いてシングルキャリアによる通信を実行してもよい。

また、本実施形態では、シンボルＳＹの送信タイミングは、無線通信システム１００及び無線通信システム２００において同期している。

（３）無線通信システムの機能ブロック構成
次に、無線通信システム１の機能ブロック構成について説明する。具体的には、無線通信システム１を構成する無線基地局１１０Ａ，２１０Ｂ、或いは無線通信システム２００を構成する送信局２１０に実装される無線通信装置３００の機能ブロック構成について説明する。

（３．１）送信局２１０に実装される場合
まず、無線通信装置３００が送信局２１０に実装される場合について説明する。図４は、無線通信装置３００の機能ブロック構成図である。無線通信装置３００は、無線信号ＲＳを送信する機能を備える。具体的には、無線通信装置３００は、符号化・シンボルマッピング部３０１、サブキャリア処理部３０３、IFFT部３０５、Ｐ／Ｓ変換部３０７、ＧＩ付加部３０９、Ｄ／Ａ変換部３１１、無線部３１３及びネットワーク接続部３１５を備える。

符号化・シンボルマッピング部３０１は、伝送される送信ビット列に対して、誤り訂正符号による符号化を実行する。また、符号化・シンボルマッピング部３０１は、複数のビット（例えば、０００１）が対応付けられたシンボルＳＹへのマッピングなどを実行する。

サブキャリア処理部３０３は、符号化・シンボルマッピング部３０１から出力されたシンボルＳＹにサブキャリアを割り当てる。特に、本実施形態では、サブキャリア処理部３０３は、無線通信システム１００において用いられるサブキャリアＳ１１の状況に応じて、使用するサブキャリアＳ２１を選択する。無線通信装置３００が送信局２１０に実装される場合、サブキャリア処理部３０３は、サブキャリア選択部を構成する。

具体的には、サブキャリア処理部３０３は、帯域ＢＷ２に輻射された複数のサブキャリアＳ１１の間に位置するサブキャリアＳ２１を選択する。本実施形態では、サブキャリア処理部３０３は、ｆ＋（ＮＭ＋ｍ）×Δｆを満足するサブキャリアＳ２１を選択する。

なお、Ｎは、使用されるサブキャリアの間隔を示し、予め規定された自然数（所定の自然数）である。Ｎは、Ｎ≧２を満足する。例えば、Ｎ＝２であれば、１サブキャリア毎にサブキャリアが使用される。より具体的には、サブキャリア＃１，３，５…が使用される。

Mは、後述するｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆが帯域ＢＷ１内となる範囲の整数である。また、ｍは、ｎ以外であってＮ未満の正の整数である。

また、サブキャリア処理部３０３は、複数のｍに対応するサブキャリアＳ２１のセットを選択することができる。複数のｍに対応するサブキャリアＳ２１のセットが選択される場合、Ｎだけではなく、ｍも決定する必要がある。例えば、サブキャリア＃１，３，５が使用される場合、サブキャリア＃０の周波数をｆとすると、ｍ＝１と決定される。

IFFT部３０５は、サブキャリア処理部３０３から出力されたサブキャリアＳ２１の逆フーリエ変換を実行し、出力されたサブキャリアＳ２１に対応する時間信号を生成する。

Ｐ／Ｓ変換部３０７は、IFFT部３０５から出力された時間信号の並直列変換を実行する。

ＧＩ付加部３０９は、Ｐ／Ｓ変換部３０７から出力された時間信号にガードインターバル、具体的には、当該時間信号の一部を付加する。

Ｄ／Ａ変換部３１１は、ガードインターバルが挿入された時間信号のディジタル／アナログ変換を実行する。

無線部３１３は、Ｄ／Ａ変換部３１１から出力された信号の周波数変換及び電力増幅を実行する。また、無線部３１３は、周波数変換及び電力増幅を実行することによって生成された無線信号ＲＳをアンテナから送信する。

すなわち、無線部３１３は、サブキャリア処理部３０３によって選択されたサブキャリアＳ２１を用いた無線信号ＲＳを送信する。複数のサブキャリアＳ２１は並列して送信され、各シンボルＳＹは、何れかのサブキャリアＳ２１によって伝送される。

また、無線部３１３は、サブキャリア処理部３０３によって複数のｍに対応するサブキャリアＳ２１のセットを選択された場合、当該サブキャリアＳ２１のセットを用いた無線信号ＲＳを送信することができる。

ネットワーク接続部３１５は、通信ネットワーク１０（図１参照）と接続するための通信インタフェースを提供する。ネットワーク接続部３１５は、サブキャリア処理部３０３と接続され、無線通信システム１００及び無線通信システム２００において使用されているサブキャリアの状況を示す情報などを送受信する。

（３．２）無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂに実装される場合
無線通信装置３００が無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂに実装される場合、無線通信装置３００は、以下に説明する機能を提供する。なお、以下、上述した無線通信装置３００が送信局２１０に実装される場合と異なる部分について説明する。

本実施形態では、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂが含まれる無線通信システム１００では、サブキャリアＳ１１は、ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆを満足する。上述したように、ｆは、帯域ＢＷ１における基準周波数である。Ｎ及びｎは、所定の自然数である。また、Mは、ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆが帯域ＢＷ１内となる範囲の整数である。無線通信装置３００が無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂに実装される場合、サブキャリア処理部３０３は、使用サブキャリア決定部を構成する。

サブキャリア処理部３０３は、ネットワーク接続部３１５によって取得された無線通信システム１００の稼働状況に基づいてＮを決定する。また、サブキャリア処理部３０３は、無線通信システム１００において使用される帯域ＢＷ１の帯域幅に基づいてＮ及びｎを決定することができる。

具体的には、無線通信システム２００の稼働状況が低い場合、N＝３と設定され、無線通信システム１００では、１つのｍに対するサブキャリアＳ１１のセットが使用される。無線通信システム２００の稼動率が上昇するに連れて、「N＝２、無線通信システム１００では、１つのｍに対するサブキャリアＳ１１のセットを使用」から、「Ｎ＝３、無線通信システム１００では、２つのｍに対するサブキャリアＳ１１のセットを使用」というように、Ｎ及びｍが決定される。

ここでは、無線通信システム２００の稼働状況に応じて、無線通信システム１００において使用されるサブキャリアＳ１１のセットを決定する方法を説明したが、無線通信システム１００では、無線通信システム２００の稼働状況に関わらず、所定の条件、例えば、「各無線基地局のリソース使用率がX％以下となるＮとｍとのセットを選択する」ことに基づいて、無線通信システム１００におけるトラフィックの状況に合わせてＮとｍとを決定してもよい。また、無線通信システム２００は、近接するサブキャリアＳ１１の使用状況に応じて、使用するサブキャリアＳ２１のセットを選択すればよい。

ネットワーク接続部３１５は、無線通信システム２００の稼働状況を取得する。具体的には、ネットワーク接続部３１５は、通信ネットワーク１０を介して接続される送信局２１０からサブキャリアＳ２１の使用状況を示す情報を取得する。ネットワーク接続部３１５は、取得した当該情報をサブキャリア処理部３０３に通知する。無線通信装置３００が無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂに実装される場合、ネットワーク接続部３１５は状況取得部を構成する。

また、ネットワーク接続部３１５は、無線通信システム２００に含まれる送信装置と受信装置、つまり、送信局２１０と受信装置２２０Ａ，２２０Ｂとの間における伝搬損失を示す情報を取得することもできる。

（４）変形例
上述した実施形態では、帯域外輻射量が、時間や無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂなどに依存せずに一定となる場合を例として説明した。しかしながら、無線通信システム１００の無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂに隣接するエリアにおいて、帯域ＢＷ１に隣接する帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００の受信装置２２０Ａ，２２０Ｂが存在しない場合には、当該受信装置が存在する場合よりも大きな帯域外輻射量が許容される。

そこで、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００からフィードバック情報が得られる場合や、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００の受信装置の状況（位置や距離減衰量など）が判明している場合、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００の状態に応じて、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂは、帯域外に送信される不要波の量を制御してもよい。

例えば、図１において、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００の受信装置２２０Ａ，２２０Ｂが稼働している場合、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂは、２サブキャリア分の間隔を維持した状態、つまり、使用するサブキャリア数を減らした状態でサブキャリアＳ１１を使用する。一方、何れかの無線通信端末のみが稼働している場合、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂは、全てのサブキャリアＳ１１を使用すればよい。

この場合、受信装置２２０Ａ，２２０Ｂの位置情報や稼働状態は、例えば受信装置２２０Ａ，２２０Ｂから無線通信システム１００に通知するようにすればよい。なお、受信装置２２０Ａ，２２０Ｂは、稼働状態ではなく、送信局２１０から送信された無線信号ＲＳによる干渉量や、送信局２１０と、受信装置２２０Ａ，２２０Ｂとの間における推定伝搬損失または干渉電力の必要低減量を無線通信システム１００に通知してもよい。

なお、推定伝搬損失には、送信アンテナ利得、受信アンテナ利得の影響が含まれていてもよく、受信装置２２０Ａ，２２０Ｂにおける所望波の受信レベルに応じて設定される許容干渉レベルが併せて通知されてもよい。

また、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂは、通知されたこれらの情報に基づいて、受信装置２２０Ａ，２２０Ｂに与える影響が許容されるレベル以下となるように、Ｎ、ｍ及び送信電力を決定するようにしてもよい。

（５）作用・効果
次に、無線通信システム１の効果を確認するために実施した計算機シミュレーションの結果について説明する。図５は、周波数帯域におけるサブキャリアの状態のシミュレーション結果を示す。

計算機シミュレーションは、以下の条件下において実施した。

・観測用FFTポイント数：２５６
・無線通信システム１００の占有帯域における全サブキャリア数：３０
・無線通信システム１００の使用サブキャリア数：１５
・無線通信システム２００の占有帯域における全サブキャリア数：６０
・無線通信システム２００の使用サブキャリア数：３０
・バックオフ：３．５ｄＢ

サブキャリアＳ１１を帯域ＢＷ１においてランダムに使用した場合、帯域ＢＷ１に隣接する帯域ＢＷ２では、全ての周波数成分において不要波が比較的高いレベルで発生している。図中のＡＲ１は、サブキャリアＳ１１を帯域ＢＷ１においてランダムに使用した場合におけるＳＩＲを示す。

一方、本実施形態の場合、帯域ＢＷ２において無線通信システム２００が使用するサブキャリアの位置では、不要波レベルが低減されている。図中のＡＲ２は、上述した方法によってサブキャリアＳ１１及びサブキャリアＳ２１を使用した場合におけるＳＩＲを示す。

すなわち、本実施形態によれば、無線通信システム１００から電力密度の高い無線信号ＲＳが帯域ＢＷ２において受信される場合でも、無線通信システム２００では、サブキャリアＳ１１による干渉が低減され、良好な受信品質を確保できる。

なお、本実施形態に係るサブキャリアの割当方式の特徴として、送信側において発生する送信スプリアスのみならず、受信側において発生する受信相互変調に対して有効な点が挙げられる。

従来、受信相互変調を抑制するためには、送信スプリアスのように送信側で対策を講じることが難しく、ガードバンドを長くする、或いは送信電力を低減するなどの限られた方法しか適用することができなかった。

さらに、一度歪んだ無線信号ＲＳの補償は、処理が複雑になり難しい。しかしながら、本実施形態に係るサブキャリアの割当方式を用いれば、受信側において無線信号ＲＳに歪が生じていても、歪が発生する周波数成分と、変調された信号の周波数成分が異なるため、受信側において複雑な処理を行うことなく、無線通信システム１００と無線通信システム２００との干渉を回避することができる。

また、無線通信システム１００のようにマルチセル型の無線通信システムである場合、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂが、同一の周波数帯域において異なるサブキャリアを用いることによって、セル間干渉を低減し、全体で多くの無線リソースを効率よく使用することができる。

ここで、無線通信システム１００において、複数のパターンのサブキャリア位置が用いられると、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂ毎に異なるパターンが使用される。このため、無線通信システム２００の受信装置２２０Ａ，２２０Ｂにおいて、複数のパターンのサブキャリア位置、すなわち、全てのサブキャリアを受信する状況が発生し得るため、受信相互変調による問題は、解決されない可能性がある。

ところが、本実施形態において解決しようとする問題は、受信装置２２０Ａのように、無線基地局１１０Ａに近接した位置に存在する場合に発生し易い。しかしながら、無線通信システム１００がマルチセル型のように面展開されている場合、一般的に、複数の無線基地局が近接した位置に設置されることはないため、受信装置２２０Ａにおいては、無線基地局１１０Ｂから送信される無線信号ＲＳの受信レベルは比較的小さくなる。このため、受信相互変調により発生する不要波も小さくなり、通信を阻害するような受信相互変調の発生要因とはなり難い。

一方、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂから送信される無線信号ＲＳの受信レベルが等しくなる受信装置２２０Ｂでは、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂ何れからの無線信号ＲＳの受信レベルとも、受信装置２２０Ａほどは大きくないと考えられる。したがって、本実施形態によれば、受信相互変調により発生する不要波についても、効果的に抑圧できると考えられる。

すなわち、無線通信システム１によれば、無線通信システム２００では、無線通信システム１００が用いるサブキャリアＳ１１の状況に応じて、帯域ＢＷ２に輻射された複数のサブキャリアＳ１１の間に位置するサブキャリアＳ２１が選択される。

具体的には、無線通信システム１００では、ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆを満足するサブキャリアＳ１１が選択される。また、無線通信システム２００では、ｆ＋（ＮＭ＋ｍ）×Δｆを満足するサブキャリアＳ２１が選択される。なお、ｍは、ｎ以外であってＮ未満の正の整数である。或いは「無線通信システム２００における使用状況」及び「無線通信システム１００から無線通信システム２００に与える影響」に応じて、無線通信システム２００が、無線通信システム１００に影響を与えないサブキャリアＳ２１のセットを判断してもよい。

このため、無線通信システム１００において非線形素子の飽和領域における動作に起因する帯域ＢＷ２への無線信号ＲＳの輻射、つまり、帯域外輻射が発生した場合でも、無線通信システム１００と、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００との干渉をより効果的に低減することができる。

本実施形態では、シンボルＳＹの送信タイミングは、無線通信システム１００及び無線通信システム２００において同期している。このため、シンボルＳＹの不連続性に起因する帯域外輻射量を抑制することができる。仮に、シンボルＳＹが無線通信システム１００及び無線通信システム２００において同期せずに動作している場合、シンボルＳＹの不連続性に起因する帯域外輻射量よりも、非線形素子の歪に起因する帯域外輻射量が大きい状況のみにおいて、上述したサブキャリアの割当方式が有効となる。

本実施形態では、無線通信システム１００（サブキャリア処理部３０３）は、通信ネットワーク１０を介して取得された無線通信システム２００の稼働状況に基づいてＮを決定する。このため、帯域外輻射量の増加による無線通信システム１００と無線通信システム２００との干渉を抑制しつつ、無線通信システム１００及び無線通信システム２００における無線リソースをさらに効率よく使用することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、複数のサブキャリアの配置パターンが用いられる。以下、上述した第１実施形態と異なる部分について主に説明する。

第１実施形態では、無線通信システム１００が、２サブキャリア分の間隔（Ｎ＝２）を維持した状態でサブキャリアＳ１１を使用する場合を例として説明した。本実施形態では、Ｎ＝３の場合を例として説明する。

図６は、無線通信システム１００において使用可能な帯域ＢＷ１におけるサブキャリアＳ１１の配置例を示す。Ｎ＝３の場合、無線通信システム１００では、図６に示すサブキャリアＳ１１のうち、実線で示すサブキャリアＳ１１のみを使用する。

ここで、図７は、帯域ＢＷ１におけるサブキャリアＳ１１と、帯域ＢＷ２に輻射される不要波の例を示す。図７に示すように、Ｎ＝３の場合、帯域ＢＷ１の帯域外、具体的には、帯域ＢＷ２においても３×Δｆ間隔で不要波が発生する。このため、帯域ＢＷ２を使用する無線通信システム２００は、点線或いは一点鎖線で示すサブキャリアの配置パターンを使用する。さらに、無線通信システム２００は、点線或いは一点鎖線で示す両方のサブキャリアの配置パターンを使用してもよい。

また、マルチセル型である無線通信システム１００のように、同一周波数を地理的に離れた場所において繰り返し使用される場合、上述したサブキャリアの間隔を隣接する無線基地局相互において統一するとともに、隣接する無線基地局とは、異なるサブキャリアの配置パターンが用いられることが好ましい。このようなサブキャリアの配置パターンを用いることによって、特定のエリアにおいて全く使用されないサブキャリアが生じたり、隣接する無線基地局が使用するサブキャリアと同一のサブキャリアを使用したりすることによって、無線リソースの効率的な利用が妨げられることを防止できる。

さらに、無線通信システム１００において設定されるサブキャリアＳ１１の間隔は、通信ネットワーク１０を介して共有してもよい。例えば、無線通信端末１６０Ａ，１６０Ｂが無線通信システム１００において使用されているサブキャリアＳ１１を測定し、測定結果を無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂに通知することができる。この場合、無線通信装置３００は、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂから通知される測定結果を受信する受信処理部３２１（図１参照）を備えればよい。なお、無線通信端末１６０Ａ，１６０Ｂが無線通信システム１００において使用されているサブキャリアＳ１１を測定する場合、無線基地局１１０Ａ，１１０Ｂが無線信号ＲＳを送信しないようにしてもよい。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、サブキャリアの送信フレームを時間領域に分割し、時間領域毎にサブキャリアの使用パターンを変更する例について説明する。

図８は、送信フレームＦを時間領域に分割した場合におけるサブキャリアの配置例を示す。図８に示すように、無線通信システム２００において送信される送信フレームＦは、時間軸に沿った複数の時間領域、具体的には、時間帯ＴＳ１，ＴＳ２に区分される。

図８に示すように、無線通信システム１００は、時間帯ＴＳ１において、所定のサブキャリアの配置パターン（例えば、Ｎ＝３）を用いてサブキャリアを送信する。無線通信システム２００は、時間帯ＴＳ１において、無線通信システム１００からの帯域外輻射による不要波と重ならないサブキャリア（図８において点線で示すサブキャリア）を使用できる。つまり、無線通信システム１００及び無線通信システム２００において、上述したＮ（サブキャリア間隔）は、それぞれの時間帯において異なる。

一方、無線通信システム１００は、時間帯ＴＳ２において、全てのサブキャリアを送信する。このため、無線通信システム２００が使用する帯域においては無線通信システム１００からの帯域外輻射による不要波が存在する。つまり、受信装置２２０Ａ，２２０Ｂは、送信局２１０が送信する無線信号ＲＳを正常に受信できない場合がある。

なお、無線通信システム２００が放送システムではなく、無線ＬＡＮシステムのように１対１で通信を実行する通信システムである場合、無線通信システム１００からの干渉を大きく受ける受信装置は、図８において点線で示すサブキャリアのみを使用すればよい。

また、無線通信システム２００が放送システムではなく、携帯電話システムである場合、図８において点線で示すサブキャリアには、報知信号や、無線通信システム１００からの干渉を大きく受ける受信装置を割り当てればよい。一方、図８において実線で示すサブキャリアには、無線通信システム１００から受ける干渉が小さい受信装置を割り当てることが好ましい。

なお、時間帯の長さは、例えば、（ｉ）予め固定された値を用いる、（ｉｉ）無線通信システム２００の稼働状況に基づいて決定する、（ｉｉｉ）無線通信システム１００の稼働状況に基づいて決定する方法の何れかを用いることができる。また、無線通信システム２００の稼働状況に基づいて時間帯の長さを決定する場合、無線通信システム２００から無線通信システム１００に対して稼働状況を通知する。さらに、時間帯の長さとサブキャリアの配置パターンとの組合せを上述した稼働状況に基づいて変更してもよい。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、無線通信システム１において使用できる周波数帯域が、連続する複数の帯域（サブバンド）に分割される。特定のサブバンドにおいて上述したようなサブキャリアの割り当てが実行される。

図９は、帯域ＢＷ１をサブバンドＢＷ１１〜サブバンドＢＷ１３に分割した場合におけるサブキャリアの配置例を示す。図９に示すように、サブバンドＢＷ１１〜サブバンドＢＷ１３のうち、外側に位置するサブバンド、つまり、サブバンドＢＷ１１及びサブバンドＢＷ１３のみにおいて上述したような複数サブキャリア分の間隔（Ｎサブキャリア毎）が確保されるサブキャリアの割り当ての割り当てが実行される。

なお、他の無線通信システムが使用する周波数帯域と直接隣接しないサブバンドＢＷ１２では、複数サブキャリア分の間隔を確保せず、全てのサブキャリア、或いは擬似ランダム的に特定のサブキャリアを用いることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述したように、無線通信システム２００及び無線通信システム１００では、OFDMが用いられる。このため、無線通信システム１００のような移動体通信システムの場合、下り方向において、複数のユーザ（無線通信端末）に対して同一のシンボルＳＹを用いて信号を送信する場合や、複数のユーザが同一のシンボルＳＹを用いて信号を送信する場合がある。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、ユーザ毎に割り当てられたサブキャリアの配置例を示す。図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、無線通信システム１００が使用できる帯域ＢＷ２のうち、ユーザ１には、サブキャリアパターンＰ１に基づくサブキャリアが割り当てられる（図１０（ｂ）参照）。また、ユーザ２には、サブキャリアパターンＰ２に基づくサブキャリアが割り当てられる（図１０（ｃ）参照）。

なお、サブキャリアパターンＰ１，Ｐ２は、例えば、擬似ランダム的に選択されたサブキャリア、或いは連続した所定数のサブキャリアに基づいて決定することができる。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態では、Peak to Average Power Ratio（PAPR）の低減手法と、上述したサブキャリアの割り当て方法とが組み合わされる。

OFDMが用いられる場合、送信無線信号に発生するピーク部分のレベルを低減する方法として、クリッピング＆フィルタリングが知られている。クリッピング＆フィルタリングでは、OFDM信号のピーク部分のクリッピングによってクリッピングノイズが発生する。

従来、周波数領域におけるクリッピングノイズ制御方法として、例えば、次のような方法が知られている。

（ｉ） 周波数帯域外と周波数帯域内とで許容されるクリッピングノイズレベルを変更する

（ｉｉ） 周波数帯域内において使用されているサブキャリアと使用されていないサブキャリアとで許容されるクリッピングノイズレベルを変更する

（ｉｉｉ） 各サブキャリアにおいて使用されている変調方式に従って、許容されるクリッピングノイズレベルを変更する。

図１１は、本実施形態に係る無線通信装置３００Ａの機能ブロック構成図である。図１１に示すように、無線通信装置３００Ａは、上述した無線通信装置３００と比較すると、クリッピング部３３１、ＦＦＴ部３３３及びフィルタ部３３５を備える。
クリッピング部３３１は、IFFT部３０５から出力されたOFDM信号のクリッピング処理を実行する。具体的には、クリッピング部３３１は、公知のクリッピング処理方法（例えば、“Effects of clipping and filtering on the performance of OFDM”，IEEE Commun. Lett., vol.2, No.5, pp. 131-133，１９９８年５月）に基づいて、IFFT部３０５から出力されたOFDM信号のピーク部分のクリッピングを実行する。

ＦＦＴ部３３３は、クリッピング部３３１から出力された信号のフーリエ変換を実行する。フィルタ部３３５は、ＦＦＴ部３３３から出力された信号に含まれるクリッピングノイズに対するフィルタリングを実行する。

本実施形態では、周波数帯域内において使用されていないサブキャリアであって、クリッピングノイズが重畳するサブキャリアが、以下の条件を満たすサブキャリアに限定される。

すなわち、無線通信システム２００及び無線通信システム１００が使用する周波数帯域のうち、
f+(NM+n)×Δｆ
ここで、Ｎ, nは、既定の自然数
Mは、f+(NM+n)×Δｆが無線通信システム１００の帯域内となる範囲の整数
を満たすサブキャリアに限定する。

図１２は、クリッピングノイズがサブキャリアに重畳する場合におけるサブキャリアの割当例を示す。図１２に示すように、無線通信システム１００が２サブキャリア毎にサブキャリアを使用している場合、実線で示すサブキャリアを使用するときには、一点鎖線で示すサブキャリアにのみクリッピングノイズが重畳するように制御することができる。このため、無線通信システム２００が使用するサブキャリアＳ２１に対して大きな干渉を与えないようにすることができる。

上述した条件を満たさないサブキャリアを使用すると、非線形素子のダイナミックレンジや、入力されるピーク部分の大きさにも依存するが、帯域ＢＷ１に隣接する帯域ＢＷ２において無線通信システム２００が使用するサブキャリアに対する不要波のレベルが大きくなる。

なお、上述した条件を満たすサブキャリアに全くクリッピングノイズが重畳しないようにするのではなく、予め許容可能なクリッピングノイズのレベルを推定しておき、当該レベルまではクリッピングノイズを許容するようにしてもよい。

［その他の実施形態］
上述したように、本発明の第１〜第６実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

例えば、無線通信システム１００及び無線通信システム２００では、OFDMが用いられていたが、無線通信システム１００及び無線通信システム２００は、必ずしもOFDMが用いられていなくてもよく、複数のサブキャリアが用いられていればよい。

また、上述した第１実施形態では、隣接する周波数帯域を他の無線通信システムが使用する場合を例として説明したが、隣接する周波数帯域を使用する場合のみではなく、隣接する周波数帯域以外の周波数帯域（例えば、当該隣接周波数帯域に隣接する周波数帯域）を使用する無線通信システムについても考慮して、使用するサブキャリア間隔や送信電力などのパラメータが決定されてもよい。

上述したサブキャリアの割当方法は、隣接周波数帯域を異なるオペレータが使用している場合、或いは同一オペレータが使用している場合に関わらず適用できる。さらに、特定のオペレータに対して独占的に免許が付与される周波数帯域であってもよいし、無線ＬＡＮシステムなどの近距離無線通信システムで使用されるような免許が不要な周波数帯域であってもよい。

また、無線通信システム２００の送信局２１０において、隣接周波数帯域への漏洩電力を低減するため、送信する無線信号ＲＳの電力制御や、ガードバンドの調整が併用されてもよい。

上述した第３実施形態では、時間領域毎にサブキャリアの使用パターンを変更する例について説明したが、時間軸に沿った複数の時間領域の区分（時間帯ＴＳ）数は、３つ以上であってもよく、これらの区分の一部における使用率は、０としてもよい。さらに、無線通信システム２００では、当該使用率が０の時間において制御信号などの報知信号が送信されるようにしてもよい。

上述した第６実施形態では、PAPRの低減方法としてクリッピング＆フィルタリングを用いた例について説明したが、PTS（Partial Transmit Sequence）などの他の方法が用いられてもよい。

上述した第１実施形態などでは、無線通信システム１００が携帯電話システムであり、無線通信システム２００が放送システムであるものとして説明したが、無線通信システム１００及び無線通信システム２００は、このようなシステムでなくてもよい。例えば、無線通信システム２００は、衛星通信システムや無線ＬＡＮシステムであってもよい。また、上述した第１実施形態などでは、無線通信システム１００は、複数のセルを有するマルチセル型であるものとして説明したが、無線通信システム１００は、シングルセル型であっても構わない。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の第１実施形態に係る無線通信システム１の全体概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る無線通信システム１００が送信する周波数帯域におけるサブキャリアの配置例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るサブキャリアの間隔を２×Δｆ間隔とした場合におけるサブキャリアの配置例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る無線通信装置３００の機能ブロック構成図である。 本発明の第１実施形態に係る周波数帯域におけるサブキャリアの状態のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る無線通信システム１００において使用可能な帯域ＢＷ１におけるサブキャリアＳ１１の配置例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る帯域ＢＷ１におけるサブキャリアＳ１１と、帯域ＢＷ２に輻射される不要波の例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る送信フレームＦを時間領域に分割した場合におけるサブキャリアの配置例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る帯域ＢＷ１をサブバンドＢＷ１１〜サブバンドＢＷ１３に分割した場合におけるサブキャリアの配置例を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るユーザ毎に割り当てられたサブキャリアの配置例を示す図である。 本発明の第６実施形態に係る無線通信装置３００Ａの機能ブロック構成図である。 本発明の第６実施形態に係るクリッピングノイズがサブキャリアに重畳する場合におけるサブキャリアの割当例を示す図である。

符号の説明

１…無線通信システム、１０…通信ネットワーク、１００…無線通信システム、１１０Ａ，１１０Ｂ…無線基地局、１６０Ａ，１６０Ｂ…無線通信端末、２００…無線通信システム、２１０…送信局、２２０Ａ，２２０Ｂ…受信装置、３００，３００Ａ…無線通信装置、３０１…符号化・シンボルマッピング部、３０３…サブキャリア処理部、３０５…IFFT部、３０７…Ｐ／Ｓ変換部、３０９…ＧＩ付加部、３１１…Ｄ／Ａ変換部、３１３…無線部、３１５…ネットワーク接続部、３２１…受信処理部、３３１…クリッピング部、３３３…ＦＦＴ部、３３５…フィルタ部、Ａ１，Ａ２…カバーエリア、ＢＷ１，ＢＷ２…帯域、ＢＷ１１〜ＢＷ１３…サブバンド、Ｆ…送信フレーム、Ｐ１，Ｐ２…サブキャリアパターン、Ｓ１１，Ｓ２１…サブキャリア、ＲＳ…無線信号、ＳＹ…シンボル

Claims (9)

1. 所定の周波数帯域において、所定の周波数間隔を有する複数の第１サブキャリアを用いた無線信号を送受信する第１無線通信システムと、
   前記所定の周波数帯域に隣接する隣接周波数帯域において、複数の第２サブキャリアを用いた無線信号を送受信する第２無線通信システムと
   を含む無線通信システムであって、
   前記第２無線通信システムは、
   前記第１サブキャリアの状況に応じて、使用する前記第２サブキャリアを選択するサブキャリア選択部と、
   前記サブキャリア選択部によって選択された前記第２サブキャリアを用いた無線信号を送信する送信部と
   備え、
   前記サブキャリア選択部は、前記隣接周波数帯域に輻射された複数の前記第１サブキャリアの間に位置する前記第２サブキャリアを選択する無線通信システム。
2. 前記第１無線通信システムは、
   ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆを満足し、
   前記ｆは、前記所定の周波数帯域における基準周波数、
   前記Δｆは、前記第１サブキャリアの間隔、
   前記Ｎ及び前記ｎは、所定の自然数、
   Mは、ｆ＋（ＮＭ＋ｎ）×Δｆが前記所定の周波数帯域内となる範囲の整数
   である前記第１サブキャリアを使用する使用サブキャリア決定部を備え、
   前記サブキャリア選択部は、
   ｆ＋（ＮＭ＋ｍ）×Δｆを満足し、
   前記ｍは、前記ｎ以外であって、前記Ｎ未満の正の整数
   である前記第２サブキャリアを選択する請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムでは、直交周波数分割多重が用いられる請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムでは、複数のビットが対応付けられたシンボルが用いられ、
   前記シンボルの送信タイミングは、前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムにおいて同期している請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記Ｎは、Ｎ≧２を満足し、
   前記サブキャリア選択部は、複数の前記ｍに対応する前記第２サブキャリアのセットを選択し、
   前記送信部は、前記サブキャリア選択部によって選択された前記第２サブキャリアのセットを用いた無線信号を送信する請求項２に記載の無線通信システム。
6. 前記第１無線通信システムにおいて送信される送信フレームは、時間軸に沿った複数の時間領域に区分され、
   前記第１無線通信システム及び前記第２無線通信システムにおいて、前記Ｎは、それぞれの前記時間領域において異なる請求項２に記載の無線通信システム。
7. 前記第１無線通信システムは、
   前記第２無線通信システムの稼働状況を取得する状況取得部を備え、
   前記使用サブキャリア決定部は、前記状況取得部によって取得された前記稼働状況に基づいて前記Ｎを決定する請求項２に記載の無線通信システム。
8. 前記状況取得部は、前記第２無線通信システムに含まれる送信装置と受信装置との間における伝搬損失を含む請求項７に記載の無線通信システム。
9. 前記使用サブキャリア決定部は、前記第１無線通信システムにおいて使用される前記所定の周波数帯域の帯域幅に基づいて前記Ｎ及び前記ｎを決定する請求項２に記載の無線通信システム。

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