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技術 基地局装置

出願人 京セラ株式会社
発明者 中野健史千田充治
出願日 2008年10月29日 (10年0ヶ月経過) 出願番号 2008-277880
公開日 2010年5月13日 (8年6ヶ月経過) 公開番号 2010-109532
状態 特許登録済
技術分野 時分割方式以外の多重化通信方式 時分割多重化通信方式 交流方式デジタル伝送
主要キーワード PHS基地局装置 窓関数処理 周波数利用状況 割り当て不可 シンボル配置 PHS方式 冗長情報 シリアルパラレル変換
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年5月13日)のものです。
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図面 (9)

課題

FDMAによる無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供すること。

解決手段

次世代PHS方式と、次世代PHS方式の周波数帯域内でなされる既存PHS方式と、が行われる無線通信システムの基地局装置において、次世代PHS方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号サイドローブを制御するECP処理部36と、既存PHS方式の使用中のキャリア周波数を特定するキャリアセンス部18と、キャリアセンス部18で特定されたキャリアの周波数からサンプルの数を決定するサンプル数決定部19とを備え、ECP処理部36は、サンプル数決定部19で決定されたサンプル数に従ってサンプルに対して窓関数を用いる。

概要

背景

PHS(Personal Handy-phone System)では、通信速度が高速になる次世代PHSの商用化が近々なされるが、次世代PHSの基地局は、全国で一斉に設置される訳ではなく、主に都心部を中心に増設展開されることになるため、既存PHSが急速に無くなるわけではなく、既存PHSは、当面は次世代PHSと共存していく形で運用されることになる。

次世代PHSは、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)方式により通信を行う。OFDMA方式では、所定周波数を中心にもったサブキャリアと呼ぶ搬送波を複数用いてそれぞれの隣り合う周波数のサブキャリアが互いに直交させて搬送される。OFDMA方式で問題となるのは、ある所定周波数のサブキャリアを使っていなくても隣のサブキャリアの余波が影響してしまうことがある。こうした余波を「サイドローブ」と呼んでいる。

サイドローブを低減する技術としては、窓関数を用いるECP(Extended Cyclic Prefix)処理がある。OFDMAでは、シンボル間で不連続となる部分の影響によって帯域内のサイドローブが大きくなるため、上述したシンボル間で不連続となる部分に窓関数をかけ、滑らかに変化させることによって、帯域内のサイドローブを低減する(例えば、特許文献1参照)。だが、窓関数で処理対象とする信号のサンプルを多くとるほど、サイドローブを低減できるが、データレートの低下やSNR(Signal to Noise Ratio)の劣化も大きくなるため、サンプル数を適正に調整することが好ましい。
特開2008−136055号公報

概要

OFDMAによる無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供すること。次世代PHS方式と、次世代PHS方式の周波数帯域内でなされる既存PHS方式と、が行われる無線通信システムの基地局装置において、次世代PHS方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号のサイドローブを制御するECP処理部36と、既存PHS方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンス部18と、キャリアセンス部18で特定されたキャリアの周波数からサンプルの数を決定するサンプル数決定部19とを備え、ECP処理部36は、サンプル数決定部19で決定されたサンプル数に従ってサンプルに対して窓関数を用いる。

目的

そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信と、その無線通信の帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが同じ周波数帯域で行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第1無線通信方式と前記第1無線通信方式の周波数帯域内でなされる前記第1無線通信方式と異なる第2無線通信方式とが行われる無線通信システム基地局装置において、前記第1無線通信方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号サイドローブを制御するサイドローブ制御部と、前記第2無線通信方式の使用中のキャリア周波数を特定するキャリアセンス部と、前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数から前記サンプルの数を決定するサンプル数決定部とを備え、前記サイドローブ制御部は、前記サンプル数決定部で決定されたサンプル数に従って前記サンプルに対して前記窓関数を用いることを特徴とする基地局装置。

請求項2

前記サンプル数決定部は、前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数の数が多くなるに連れて前記サンプルの数が少なくなるように前記サンプルの数を決定することを特徴とする請求項1に記載の基地局装置。

請求項3

前記第1無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴うPHSの通信方式であり、前記第2無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴わないPHSの通信方式であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の基地局装置。

請求項4

直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第1無線通信方式と前記第1無線通信方式の周波数帯域内でなされる前記第1無線通信方式と異なる第2無線通信方式とが行われる無線通信システムを構成する基地局装置を制御する基地局制御方法において、前記基地局装置が、前記第2無線通信方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンスステップと、前記キャリアセンスステップで特定された前記使用中のキャリアの周波数から、前記第1無線通信方式による送信データから取り出したサンプルの数を決定するサンプル数決定ステップと、前記サンプル数決定ステップで決定されたサンプル数に従って、前記サンプルに対して前記窓関数を用いて前記第1無線通信方式の無線通信信号のサイドローブを制御するステップとを備えたことを特徴とする基地局制御方法。

技術分野

0001

本発明は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式により通信を行う基地局装置に関する。

背景技術

0002

PHS(Personal Handy-phone System)では、通信速度が高速になる次世代PHSの商用化が近々なされるが、次世代PHSの基地局は、全国で一斉に設置される訳ではなく、主に都心部を中心に増設展開されることになるため、既存PHSが急速に無くなるわけではなく、既存PHSは、当面は次世代PHSと共存していく形で運用されることになる。

0003

次世代PHSは、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)方式により通信を行う。OFDMA方式では、所定周波数を中心にもったサブキャリアと呼ぶ搬送波を複数用いてそれぞれの隣り合う周波数のサブキャリアが互いに直交させて搬送される。OFDMA方式で問題となるのは、ある所定周波数のサブキャリアを使っていなくても隣のサブキャリアの余波が影響してしまうことがある。こうした余波を「サイドローブ」と呼んでいる。

0004

サイドローブを低減する技術としては、窓関数を用いるECP(Extended Cyclic Prefix)処理がある。OFDMAでは、シンボル間で不連続となる部分の影響によって帯域内のサイドローブが大きくなるため、上述したシンボル間で不連続となる部分に窓関数をかけ、滑らかに変化させることによって、帯域内のサイドローブを低減する(例えば、特許文献1参照)。だが、窓関数で処理対象とする信号のサンプルを多くとるほど、サイドローブを低減できるが、データレートの低下やSNR(Signal to Noise Ratio)の劣化も大きくなるため、サンプル数を適正に調整することが好ましい。
特開2008−136055号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、都市部などの通信エリアで既存PHSと次世代PHSとが共存しており、そのエリア内で通信中の既存PHS端末の数が許容可能範囲に対し余裕のない場合において、そのエリア内でこれから通信しようとしている既存PHS端末が発呼したとき、次世代PHSの基地局が次世代PHSで通信中の信号のサイドローブが適切に処理なされていないと、次世代PHSで使用する帯域に空きがあるにも関わらず、次世代PHSで使用する帯域に発呼用のキャリア割り当てることができないため、効率的に周波数帯域を使用することができていない。以下に詳細に説明する。

0006

図8は、既存PHSの帯域と次世代PHSの帯域のキャリア(サブキャリア)の割り当て状況を示す図である。既存PHSと次世代PHSとが共存しているエリア内で通信中の既存PHS端末のキャリアの割り当てがこれ以上許容できない場合において、そのエリア内でこれから通信しようとしている既存PHS端末が発呼されたとき、次世代PHSの基地局がOFDM用の周波数帯域内の信号のサイドローブ(斜線で囲っている部分)を充分に低減していないと、図8のようにサイドローブが大きいため、次世代PHSで使用する帯域に空きがあるにも関わらず、発呼用のキャリアが割り当てられない。

0007

そこで、本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信と、その無線通信の帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが同じ周波数帯域で行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の基地局装置は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第1無線通信方式と前記第1無線通信方式の同じ周波数帯域内でなされる前記第1無線通信方式と異なる第2無線通信とが行われる無線通信システムの基地局装置において、前記第1無線通信方式による送信データから取り出したサンプルに対して窓関数を用いて無線通信信号のサイドローブを制御するサイドローブ制御部と、前記第2無線通信の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンス部と、前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数から前記サンプルの数を決定するサンプル数決定部とを備え、前記サイドローブ制御部は、前記サンプル数決定部で決定されたサンプル数に従って前記サンプルに対して前記窓関数を用いる構成を備えている。

0009

この構成により、第2無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕が無い場合、窓関数で用いるサンプル数を増加させてサイドローブを制御することで、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による周波数を使用して周波数帯域を効率的に使用するようにし、第2無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕がある場合、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御することで、通信品質をできるだけ良好にすることができる。

0010

また、本発明の基地局装置は、前記サンプル数決定部が前記キャリアセンス部で特定された前記使用中のキャリアの周波数の数が多くなるに連れて前記サンプルの数が少なくなるように前記サンプルの数を決定する構成を備えている。

0011

この構成により、使用中のキャリアの周波数の数が多くなるに連れてサンプルの数が少なくなるようにサンプルの数を決定するため、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御する際の通信品質をできるだけ良好にすることができる。

0012

また、本発明の基地局装置は、前記第1無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴うPHSの通信方式であり、前記第2無線通信方式が直交周波数分割多重接続方式を伴わないPHSの通信方式である構成を備えている。

0013

本発明の基地局装置は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による第1無線通信方式と前記第1無線通信方式の周波数帯域内でなされる前記第1無線通信方式と異なる第2無線通信方式とが行われる無線通信システムを構成する基地局装置を制御する基地局制御方法において、前記基地局装置が、前記第2無線通信方式の使用中のキャリアの周波数を特定するキャリアセンスステップと、前記キャリアセンスステップで特定された前記使用中のキャリアの周波数から、前記第1無線通信方式による送信データから取り出したサンプルの数を決定するサンプル数決定ステップと、前記サンプル数決定ステップで決定されたサンプル数に従って、前記サンプルに対して前記窓関数を用いて前記第1無線通信方式の無線通信信号のサイドローブを制御するステップとを備えている。

0014

この方法により、第2無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕が無い場合、窓関数で用いるサンプル数を増加させてサイドローブを制御することで、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による周波数を使用して周波数帯域を効率的に使用するようにし、第2無線通信のキャリアの帯域に空きの余裕がある場合、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御することで、通信品質をできるだけ良好にすることができる。

発明の効果

0015

本発明は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる基地局装置を提供するものである。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

0017

図1は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成図を示したものである。図1に示した無線通信システムは、次世代PHS(第1無線通信方式)と既存PHS(第2無線通信方式)とが共存しているエリア内に、既存PHS基地局装置9および次世代PHS基地局装置10が存在している。

0018

図1に示した無線通信システムは、既存PHS基地局装置9および次世代PHS基地局装置10を有し、次世代PHS基地局装置10と通信する次世代PHS端末20および既存PHS基地局装置9と通信する既存PHS端末21を有している。次世代PHS基地局装置10および次世代PHS端末20は、OFDMまたはOFDMAで通信する。

0019

図2は、本発明の実施の形態に係る次世代PHS基地局装置のブロック図を示したものである。図2に示すように、次世代PHS基地局装置10は、無線通信部11、制御部12、およびネットワークインタフェース13を有している。

0020

無線通信部11は、次世代PHS端末20と通信するためのアンテナから無線信号送受信するものであって、信号の変調復調などの処理を行う。また、無線通信部11は、符号化変調部14、送信部15、受信部16、および復号復調部17を有している。

0021

図3は、本発明の実施の形態に係る符号化変調部のブロック図である。

0022

符号化変調部14は、誤り訂正符号化部30、インタリーバ31、シリアルパラレル変換部32、デジタル変調部33、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部34、GI(Guard Interval)付加部35、およびECP(Extended Cyclic Prefix)処理部36(サイドローブ制御部)を備えている。なお、詳細については、特開2008−136055号公報を参照されたい。

0023

誤り訂正符号化部30は、例えばFEC(Forward Error Correction)エンコーダであり、制御部12に指示された符号化レートに基づいて、制御部12から入力される制御信号またはデータ信号ビット列冗長情報である誤り訂正符号を付加し、インタリーバ31に出力する。インタリーバ31は、誤り訂正符号化部30によって誤り訂正符号が付加されたビット列にインタリーブ処理を施す。シリアルパラレル変換部32は、インタリーブ処理後のビット列を、制御部12に指示されたサブチャネルに含まれるサブキャリア毎ビット単位で分割して各デジタル変調部33に出力する。

0024

デジタル変調部33は、サブキャリアと同数設けられており、サブキャリア毎に分割されたビットデータを、当該ビットデータに対応するサブキャリアを用いてデジタル変調し、変調信号をIFFT部34に出力する。なお、各デジタル変調部33は、制御部12に指示された変調方式、例えばBPSK(Binary Phase Shift Keying)、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM等を用いてデジタル変調を行う。IFFT部34は、各デジタル変調部33から入力される変調信号を逆フーリエ変換して直交多重化することによりOFDM信号を生成し、当該OFDM信号をGI付加部35に出力する。GI付加部35は、IFFT部34から入力されるOFDM信号にガードインターバル(GI)を付加してECP処理部36に出力する。

0025

ECP処理部36は、窓関数処理部36a及びシンボル配置部36bから構成され、制御部12から入力されるECP処理開始要求によってECP処理を開始する一方、ECP処理開始要求が入力されない場合、GI付加後のOFDM信号を無処理で送信部15に出力する。

0026

窓関数処理部36aは、制御部12から入力されるGI削減可能領域に基づき、GI付加後のOFDM信号に含まれるシンボル毎に、GI削減可能領域に所定の窓関数をかけると共に、GI直後のデータ部先頭部分から抽出した窓関数対象データに所定の窓関数をかけて得られる拡張データをデータ部の最後尾に付加する。

0027

また、窓関数処理部36aは、制御部12から通知されるサンプル数で、処理対象のOFDM信号の窓関数処理を行うようになっている。

0028

シンボル配置部36bは、窓関数処理部36aによって処理されたシンボル同士を、シンボルの先頭が、隣接するシンボルのデータ部に重ならないように直列配置して送信部15に出力する。送信部15は、シンボル配置部36bから入力されるOFDM信号をRF周波数帯周波数変換し、送信信号として次世代PHS端末20に送信する。

0029

一方、受信部16は、次世代PHS端末20から送信された信号をアンテナを介して受信する。復号復調部17は、受信部16で受信された受信信号IF周波数帯に周波数変換して受信OFDM信号を抽出し、当該受信OFDM信号から窓関数をかけた部分及びGIを除去し、FFT処理デジタル復調パラレルシリアル変換処理、デインタリーバ処理及び誤り訂正復号処理を行うことでビット列を再構築し、制御部12に出力する。

0030

制御部12は、例えば、プログラムを実行するCPU、ROM、RAMなどによって構成され、キャリアセンス部18およびサンプル数決定部19などによって構成される。

0031

キャリアセンス部14は、無線通信部11を介して、既存PHSの帯域の周波数利用状況、および、その帯域のノイズレベルを測定するようになっている。

0032

サンプル数決定部19は、キャリアセンス部14の実行結果から得られた、既存PHSの帯域において使用できるキャリア(以下、使用可能キャリアという)の情報に基づいて、窓関数処理部36aで処理されるOFDM信号から取り出されるサンプルの数を決定し、決定したサンプル数を窓関数処理部36aに通知するようになっている。例えば、サンプル数決定部19は、使用可能キャリアの数(以下、使用可能キャリア数という)とサンプル数とが対応した対応データを持っており、この対応データからサンプル数を求める。

0033

対応データは、例えば、図4に示すように、使用可能キャリア数が多いほどサンプル数が小さくなり、使用可能キャリア数が少ないほどサンプル数が大きくなるようなデータである。なお、サンプル数決定部19が窓関数で処理対象とするサンプル数を多くとると、サイドローブが低減されるがデータレートの低下やSNRの劣化も大きくなり、サンプル数を少なくとるとサイドローブが低減されなくなる。このため、使用可能キャリア数が多いほどサイドローブを許容するが、使用可能キャリア数が少ないほどサイドローブを低減してキャリアを割り当てようとすることになる。

0034

ネットワークインタフェース13は、インターネット電話網との通信を行うものである。ネットワークインタフェース13から送受されるデータは、無線通信部11を介して次世代PHS端末20に送受信される。

0035

以上のように構成された次世代PHS基地局装置10の動作について図面を用いて説明する。図5は、次世代PHS基地局装置10の処理を示すフローチャートである。

0036

まず、キャリアセンス部18でキャリアセンスが実行され、既存PHSの帯域の周波数割り当て状況が検出される(S1)。次に、サンプル数決定部19は、キャリアセンスの結果から使用可能キャリア数を求め、図4の対応データから窓関数処理部36aで処理されるOFDM信号のサンプル数を決定する(S2)。決定したサンプル数は、窓関数処理部36aに通知され設定される(S3)。なお、ステップS1〜S3の本フローチャートの処理は、一定の周期で実行される。

0037

例えば、図6に示すように、使用のキャリア数が1つしかない(使用可能キャリア数が多い)場合など、既存PHS端末21のキャリアの帯域が十分に割り当て可能であるため、OFDM用の周波数帯域内にサイドローブが多分にある。また、図7に示すように、既存PHS端末21のキャリアが多数割り当てられている場合など、既存PHS端末21のキャリアの帯域が割り当て不可能であって、OFDMで使用する周波数帯域に既存PHS端末21のキャリアを割り当てようとするため、次世代PHS基地局装置10は、OFDM用の周波数帯域内のサイドローブを十分に低減することになる。

0038

以上説明したように、本実施例の次世代PHS基地局装置10は、既存PHS端末21のキャリアの帯域に空きの余裕が無い場合、窓関数で用いるサンプル数を増加させてサイドローブを制御することで、OFDMまたはOFDMAによる周波数を使用して周波数帯域を効率的に使用するようにし、既存PHS端末21のキャリアの帯域に空きの余裕がある場合、窓関数で用いるサンプル数を減少させてサイドローブを制御することで、通信品質をできるだけ良好にすることができる。

0039

なお、次世代PHS基地局装置10は、次世代PHS端末20と通信すると説明したが、次世代PHS基地局装置10は、次世代PHS端末20および既存PHS端末21の双方と通信するようにしてもよい。勿論、本発明の基地局装置は、次世代PHS端末20に限定されず、ODFMやOFDMAによる通信方式の基地局であればよい。

0040

本発明は、直交周波数分割多重方式または直交周波数分割多重接続方式による無線通信とその無線通信の同じ周波数帯域内でなされるその他の方式による無線通信とが行われる場合において、周波数帯域を効率的に使用すると共に通信品質をできるだけ良好にすることができる効果を有し、次世代PHSや様々な通信方式を用いる基地局装置に幅広く有用である。

図面の簡単な説明

0041

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの構成図である。
本発明の実施の形態に係る次世代PHS基地局装置のブロック図である。
本発明の実施の形態に係る符号化変調部のブロック図である。
使用可能キャリア数とサンプル数と対応関係を示す図である。
本発明の実施の形態に係る次世代PHS基地局装置10の処理を示すフローチャートである。
使用中のキャリア数が殆ど無い場合の既存PHSの帯域とOFDM用の帯域とのキャリア(サブキャリア)の割り当て状況を示す図である。
キャリアが多数割り当てられている場合の既存PHSの帯域とOFDM用の帯域とのキャリア(サブキャリア)の割り当て状況を示す図である。
既存PHSの帯域と次世代PHSの帯域のキャリア(サブキャリア)の割り当て状況を示す図である。

符号の説明

0042

9 既存PHS基地局装置
10次世代PHS基地局装置
11無線通信部
12 制御部
13ネットワークインタフェース
14キャリアセンス部
14符号化変調部
15 送信部
16 受信部
17復号復調部
18 キャリアセンス部
19サンプル数決定部
20 次世代PHS端末
21既存PHS端末
30誤り訂正符号化部
31インタリーバ
32シリアルパラレル変換部
33デジタル変調部
34IFFT部
35GI付加部
36 ECP処理部
36a窓関数処理部
36bシンボル配置部

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