(57)【要約】複数のユーザが協調する必要なく、かつ高い周波数利用効率を実現可能な通信システムを提供する。周波数帯域を複数の周波数チャネルに分割して設定された周波数チャネルを使って通信する通信システムが周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせてチャネル間干渉を許容させる、あるいは各周波数チャネルの占用帯域幅を狭めるために各チャネルにおいて波形レベルでの符号間干渉を許容させて信号を送受信する送受信装置が、チャネル間干渉の除去するＩＣＩ除去フィルタ、各周波数チャネルにおける波形レベルでの符号間干渉を補償するＩＳＩ補償フィルタの少なくともいずれかとして機能するＩＣＩ除去及びＩＳＩ補償フィルタ１１１を備えるよう構成する。
2008126602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、
周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせることにより周波数チャネル間の干渉を許容させて信号を送信する送信装置と、
前記送信装置によって送信された信号を受信する受信装置と、
を含み、
前記受信装置は、送信された信号のうちのオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ除去手段を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、
周波数上で各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を許容させて信号を送信する送信装置と、
前記送信装置によって送信された信号を受信する受信装置と、
を含み、
前記受信装置は、送信された信号のうちの各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を補償するＩＳＩ補償手段を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、
信号を送信する送信装置と、
前記送信装置によって送信された信号を受信する受信装置と、
を含み、
前記送信装置は、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、周波数チャネルの利用状況についての情報を取得するスペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段と、
前記スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段により得られた情報に基づいて、隣接する他ユーザ用の周波数チャネルに干渉を与えることの可否及び、自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、その判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定するパルス形状・シンボルレート制御手段と、
前記パルス形状・シンボルレート制御手段により決定された中心キャリア周波数により、送信信号の中心キャリア周波数を制御する中心キャリア周波数制御手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項４】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って通信する送信装置であって、
周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせた信号を送信する信号送信手段を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項５】
前記信号送信手段は、
前記信号の周波数チャネル間のオーバーラップが周波数チャネルの余剰帯域幅内とすることを特徴とする請求項４に記載の送信装置。
【請求項６】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って信号を送信する送信装置であって、
前記周波数チャネルはＩＳＩを許容して信号を送信する信号送信手段を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項７】
前記信号送信手段は、
前記信号送信手段が許容するＩＳＩについて、前記周波数チャネルがナイキスト帯域を下限としてパルス整形フィルタにより帯域制限され、信号を送信することを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って信号を送信する送信装置であって、
現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、周波数チャネルの利用状況についての情報を取得するスペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段と、
前記スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段により得られた情報に基づいて、隣接する他ユーザ用の周波数チャネルに干渉を与えることの可否及び、自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、その判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定するパルス形状・シンボルレート制御手段と、
を備え、前記パルス条件決定手段によって決定された条件に基づいて生成された信号を送信することを特徴とする送信装置。
【請求項９】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って送信された信号を受信する受信装置であって、
周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせて送信された信号を受信し、受信された信号のうちのオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ除去手段を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１０】
システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って送信された信号を受信する受信装置であって、
各周波数チャネルについて波形レベル符号間干渉を許容して送信された信号を受信し、受信された信号の各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を補償するＩＳＩ補償手段を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１１】
周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信方法であって、
周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせることにより周波数チャネル間の干渉を許容させて送信された信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信された信号のうちのオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ除去ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１２】
周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信方法であって、
各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を許容させて送信された信号を受信する受信ステップと、
前記受信ステップにおいて受信された信号のうちの各周波数チャネルについて波形レベル符号間干渉を補償するＩＳＩ補償ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項１３】
周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信方法であって、
周波数チャネルの利用状況に基づいて、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、周波数チャネルの利用状況についての情報を取得するスペクトラム利用情報・ポリシー情報取得ステップと、
前記スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得ステップにより得られた情報に基づいて、隣接する他ユーザ用の周波数チャネルに干渉を与えることの可否及び、自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断する干渉・ＩＳＩ可否判断ステップと、
前記干渉・ＩＳＩ可否判断ステップにおける判断の結果に基づいて、前記送信装置に送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定するパルス形状・シンボルレート制御ステップと、
を含むことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法にかかり、特に複数のユーザが互いに協調することなく、１または複数の周波数チャネルを使って通信する環境に適用される通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のユーザの信号は、多重化されて基地局に送信される。多重化の技術は、多元接続とも呼ばれる。多元接続の方法としては、ＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）がよく知られている。ＦＤＭＡは、スペクトラムの限られた周波数の範囲を周波数軸上で分割し、分割された周波数を各ユーザに割り当てて多重化して送信する方式である。また、ＯＦＤＭＡとは、直交波周波数分割多重と訳され、隣接された周波数を有するスペクトラムを互いに直交させる方式である。【０００３】
ＯＦＤＭＡについて記した公知文献としては、例えば、非特許文献１、非特許文献２が挙げられる。また、ＦＤＭＡについて記された文献としては、例えば非特許文献３、非特許文献４が挙げられる。
ＯＦＤＭＡ、ＦＤＭＡでは、いずれも、複数のデータストリームを並列に伝送するため、各ストリームを各々１つの周波数チャネルを使って伝送する。このため、各周波数チャネル（周波数帯域）間の干渉を防ぐため、以下のように構成されている。【０００４】
図２０に、ＯＦＤＭＡの周波数スペクトラムを示す。図２０では、ＯＦＤＭＡ周波数スペクトラムの一例として、システム総帯域幅W1内に、６個の周波数チャネルが存在する場合を図示している。ＯＦＤＭＡでは、複数のユーザ（ユーザ１〜Ｍ）が、各々図２０に示した複数のスペクトラムのうちのいくつかを使用してデータを伝送する。（図２０では、ユーザ１が二つの周波数チャネルを使用し、ユーザkが一つの周波数チャネルを使用し、ユーザＭが三つの周波数チャネルを使用した場合の例を示している。）ＯＦＤＭＡでは、隣接する周波数チャネルをオーバーラップさせることにより、システムの総帯域幅を小さくすることができ、
周波数の利用効率を高めることができる。しかしながら、隣接する周波数チャネル間の直交性を保つために、複数のユーザが伝送において時間同期をとる必要がある。非特許文献１、非特許文献２には、ユーザ同士が伝送において協調できない場合、信号の直交性が崩れてデータ伝送の特性が大きく劣化することが記載されている。【０００５】
図２１は、ＦＤＭＡのスペクトラムを示した図である。図２１ではＦＤＭＡ周波数スペクトラムの一例として、システム帯域幅W2内に、６個の周波数チャネルが存在する場合を図示している。非特許文献３に示されるように、ＦＤＭＡでは、隣接する周波数チャネル間にガードバンドを設けることにより、各ユーザが使用する周波数チャネル間での干渉を防ぐ。その結果、ＦＤＭＡのシステム総帯域幅はＯＦＤＭＡよりも大きくなってしまうが、ユーザ間での時間同期は不要という利点がある。しかしながら、ＦＤＭＡでは、各チャネルの信号品質を維持するため、各周波数チャネルにおいて符号間干渉が生じない信号波形を用いる必要がある。このような波形レベルでの符号間干渉を防ぐためには、信号のパルス波形をナイキスト基準に基づいて整形する。【０００６】
ＦＤＭＡにおいて、システム総帯域幅を小さくすることにより周波数利用効率を高めるには、周波数チャネルの間隔をより小さくすることが望ましい。例えば、図２２ではガードバンドを小さくすることにより周波数チャネルの間隔を狭くした場合について示し、図２３では各周波数チャネルのパルス波形を急峻にすることにより、周波数チャネル間隔を狭くした場合について示している。また、非特許文献４には、意図的に情報シンボルレベルでの符号間干渉を導入するPartial Response方式を用いることにより各周波数チャネルの占用帯域を狭化する方法が記載されている。【０００７】
なお、信号の整形は、パルス整形フィルタによって行われる。ただし、図２３に示したように、周波数領域で急峻に立ち上がる形状に整形すると、時間応答の分散が大きくなるために、実際にそのようなフィルタを設計することは困難になる。したがって、パルスの整形には、周波数領域上における形状と整形されたパルスの時間分散の大きさの間にトレードオフの関係が存在する。【０００８】
【非特許文献１】S.B.Weinstem and P.M.Ebet,  ”Data transmission by frequency-division multiplexing using the discrete Fourier transform,” IEEE Trans. Commun., vol. 19, no. 5, pp. 628-34, 0ct. 1971
【非特許文献２】Burton R. Saltzberg, “Performance of an efficient parallel data transmission system,” IEEE Trans. Commun., vol. 15, no. 6, pp. 805‐811, Dec. l967.
【非特許文献３】J.G Proakis, "Digital Communications,”pp.897-899.
【非特許文献４】J.G Proakis, "Digital Communications,”pp.561-568.
【発明の開示】
【０００９】
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、パルス波形を整形し、ガードバンドを設ける従来のＦＤＭＡでは、周波数の利用効率を充分高めることが困難であった。すなわち、波形整形では、パルス波形を急峻にするとシステムの総帯域幅を小さくすることができる。ただし、因果性によりパルス整形フィルタの実現性が難しい。このため、パルス波形を滑らかにする必要があって、その結果としてシステムの総帯域幅を充分小さくすることができない。
【００１０】
また、ＯＦＤＭＡを用いた場合にはシステムの総帯域幅を小さくすることができるが、各ユーザ間の時間同期を確立する必要があるため、複数のユーザ間で協調が必要となる。
また、Partial Response方式を用いて各周波数チャネルにおける帯域を狭化した場合、受信機において、受信信号にシンボルレベルでのＩＳＩ (Inter-Symbol Interference:符号間干渉)があるため、シンボル復号する際に誤り伝播が生じ、受信特性が劣化するという問題がある。
本発明は、複数のユーザが協調する必要なく、かつ高い周波数利用効率を実現可能な通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法を提供することを目的とする。
【００１１】
［課題を解決するための手段］
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の通信システムは、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせることにより周波数チャネル間干渉を許容させて信号を送信する送信装置と、前記送信装置によって送信された信号を受信する受信装置と、を含み、前記受信装置は、送信された信号のうちのオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ（Inter Channel Interference：隣接チャネル間干渉）除去手段を備えることを特徴とする。このような発明によれば、送信装置が複数の周波数チャネルを互いにオーバーラップさせて信号を送信することにより、システムに割当てられた周波数帯域をより多くの周波数チャネルで使用することができるので、周波数の利用効率を高めることができる。また、受信装置が、オーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去することができるので、受信信号の信号品質が低下することを防ぐことができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の通信システムは、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、周波数上で各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を許容させて信号を送信する送信装置と、前記送信装置によって送信された信号を受信する受信装置と、を含み、前記受信装置は、送信された信号のうちの各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を補償するＩＳＩ（Inter-Symbol Interference：符号間干渉）補償手段を備えることを特徴とする。このような発明によれば、送信装置がゼロＩＳＩの条件を満たさないパルスで信号を送信することが可能となることにより、各周波数チャネルの帯域を小さくすることができる。その結果、システムに割当てられた周波数帯域をより多くの周波数チャネルで使用することができるので、周波数の利用効率を高めることができる。また、パルス整形を行う上で、ゼロＩＳＩの条件を考慮する必要がないために、パルス整形を行うフィルタの設計実現性を高めることができる。
また、 受信側でＩＳＩ補償することができるから、受信信号の信号品質が低下することを防ぐことができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の通信システムは、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、信号を送信する送信装置と、前記送信装置によって送信された信号を受信する受信装置と、を含み、前記送信装置が、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、周波数チャネルの利用状況についての情報を取得するスペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段と、前記スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段により得られた情報に基づいて、隣接する他ユーザ用の周波数チャネルに干渉を与えることの可否及び、自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、その判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定するパルス形状・シンボルレート制御手段と、パルス形状・シンボルレート制御手段により決定された中心キャリア周波数により、送信信号の中心キャリア周波数を制御する中心キャリア周波数制御手段と、を備えることを特徴とする。このような発明によれば、送信装置が、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出し、当該周波数チャネルに隣接する他ユーザ用の周波数チャネルが干渉を許容することの可否を判断すると同時に、当該周波数チャネルを使用する自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定することができる。このため、受信信号の信号品質をも考慮しつつ、周波数の利用状況に応じてより周波数利用効率が高いパルス波形の送信信号を送信することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の送信装置は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って通信する送信装置であって、周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせた信号を送信する信号送信手段を備えることを特徴とする。このような発明によれば、通信に利用される周波数の利用効率を高めることができる。
【００１５】
また、請求項５に記載の送信装置は、請求項４に記載の発明において、前記信号送信手段により送信される前記信号の周波数チャネルと、隣接する周波数チャネルが、周波数軸上において、最大で余剰帯域幅までオーバーラップさせることを特徴とする。ここで、余剰帯域幅とは、前記信号のパルス整形後における信号帯域幅から、前記信号のシンボルレートの逆数で表されるナイキスト帯域幅を差し引いた周波数帯域幅を表す。このような発明によれば、周波数チャネル間の干渉を受信側で除去可能な範囲に抑えることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の送信装置は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って信号を送信する送信装置であって、前記周波数チャネルはＩＳＩを許容して信号を送信する信号送信手段を備えることを特徴とする。このような発明によれば、通信に利用される周波数の利用効率を高めると共に、周波数チャネルのパルス整形をするフィルタの実現性を高めることができる。
【００１７】
また、請求項７に記載の送信装置は、請求項６に記載の発明において、前記信号送信手段において許容されるＩＳＩについて、前記周波数チャネルがナイキスト帯域を下限としてパルス整形フィルタにより帯域制限されてから信号を送信することを特徴とする。このような発明によれば、各周波数チャネルにおける波形レベルのＩＳＩを受信側で補償可能な範囲に抑えることができる。
【００１８】
また、請求項８に記載の送信装置は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って信号を送信する送信装置であって、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、周波数チャネルの利用状況についての情報を取得するスペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段と、前記スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得手段により得られた情報に基づいて、隣接する他ユーザ用の周波数チャネルに干渉を与えることの可否及び、自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、その判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定するパルス形状・シンボルレート制御手段と、パルス形状・シンボルレート制御手段により決定された中心キャリア周波数により、送信信号の中心キャリア周波数を制御する中心キャリア周波数制御手段と、を備えることを特徴とする。このような発明によれば、送信装置が、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出し、当該周波数チャネルに隣接する他ユーザ用の周波数チャネルが干渉を許容することの可否を判断すると同時に、当該周波数チャネルを使用する自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定することができる。このため、受信信号の品質をも考慮しつつ、周波数の利用状況に応じてよりパルス整形フィルタによる周波数チャネル間隔および占用帯域幅を小さくした上で、高い周波数利用効率で信号を送信することができる。
【００１９】
また、請求項９に記載の受信装置は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って送信された信号を受信する受信装置であって、周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせることにより周波数チャネル間の干渉を許容させて送信された信号を受信し、受信された信号のうちのオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ除去手段を備えることを特徴とする。このような発明によれば、受信された信号の周波数チャネル間の干渉を除去することができるので、受信信号の品質が低下することを防ぐことができる。
【００２０】
また、請求項１０に記載の受信装置は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定された複数の周波数チャネルを使って送信された信号を受信する受信装置であって、各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を許容して送信された信号を受信し、受信された信号の各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を補償するＩＳＩ補償手段を備えることを特徴とする。このような発明によれば、受信された信号の波形を補償することができるので、受信信号の信号品質が低下することを防ぐことができる。
【００２１】
また、請求項１１に記載の通信方法は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信方法であって、周波数上で隣接する複数の前記周波数チャネルを互いにオーバーラップさせて送信された信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された信号のうちのオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ除去ステップと、を含むことを特徴とする。このような発明によれば、送信側が複数の周波数チャネルを互いにオーバーラップさせて信号を送信することにより、周波数帯域をより多くの周波数チャネルで使用することができるので、周波数の利用効率を高めることができる。また、受信側はオーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去することができるので、受信信号の品質が低下することを防ぐことができる。
【００２２】
また、請求項１２に記載の通信方法は、システムに割当てられた周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信方法であって、各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を許容させて送信された信号を受信する受信ステップと、前記受信ステップにおいて受信された信号のうちの各周波数チャネルについて波形レベルでの符号間干渉を補償するＩＳＩ補償ステップと、を含むことを特徴とする。このような発明によれば、送信装置がゼロＩＳＩの条件を満たさないパルスで信号を送信することが可能となることにより、各周波数チャネルの帯域を小さくすることができる。その結果、システムに割当てられた周波数帯域をより多くの周波数チャネルで使用することができるので、周波数の利用効率を高めることができる。また、パルス整形を行う上で、ゼロＩＳＩの条件を考慮する必要がないために、パルス整形を行うフィルタの設計実現性を高めることができる。また、受信側でＩＳＩ補償することができるから、受信信号の信号品質が低下することを防ぐことができる。
【００２３】
また、請求項１３に記載の通信方法は、周波数帯域を分割して設定される複数の周波数チャネルを使って通信する通信方法であって、周波数チャネルの利用状況に基づいて、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、周波数チャネルの利用状況についての情報を取得するスペクトラム利用情報・ポリシー情報取得ステップと、前記スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得ステップにより得られた情報に基づいて、隣接する他ユーザ用の周波数チャネルに干渉を与えることの可否及び、自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断する干渉・ＩＳＩ可否判断ステップと、前記干渉・ＩＳＩ可否判断ステップにおける判断の結果に基づいて、前記送信装置に送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定するパルス形状・シンボルレート制御ステップと、を含むことを特徴とする。このような発明によれば、送信装置が、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出し、当該周波数チャネルに隣接する他ユーザ用の周波数チャネルが干渉を許容することの可否を判断すると同時に、当該周波数チャネルを使用する自ユーザがＩＳＩを許容することの可否を判断し、判断の結果に基づいて、送信される信号の中心キャリア周波数、シンボルレート、整形パルス形状の少なくとも１つを決定することができる。このため、受信信号の信号品質をも考慮しつつ、周波数の利用状況に応じてより周波数利用効率が高いパルス波形の送信信号を送信することができる。
【００２４】
［発明の効果］
以上述べた本発明は、周波数チャネル間を狭めた信号を送信し、受信側で周波数チャネル波形を補償する、あるいは周波数チャネル間の干渉を除くことができる。また、自装置が送信する信号を、状況に応じて他の周波数チャネルに干渉させる、及び・または自周波数チャネルに波形レベルの符号間干渉を許容することができる。このため、複数のユーザが協調しなくても、周波数の利用効率が高く、しかも信号品質が低下しない通信システム、送信装置、受信装置、通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１のＩＣＩ除去法ついて説明するための図である。
【図２】Cyclic Wienerフィルタの概略を説明するための図である。
【図３】ＦＳＥフィルタの概略を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態１の周期定常性について説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態２のゼロＩＳＩ信号の生成法について説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態１ないし実施形態４の通信システムを説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態１において、複数のユーザによって使用される周波数チャネルがオーバーラップしている状態を示した図である。
【図８】本発明の実施形態１の受信装置を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態１のＩＣＩの許容範囲を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態２の受信装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態２のＩＳＩ補償によって周波数チャネルの帯域を狭められる許容範囲を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施形態２のＩＳＩ補償の手順を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施形態３の受信装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態３の受信装置でパルス波形を整形するのに好適な周波数チャネルを示した図である。
【図１５】本発明の実施形態１ないし実施形態３の受信装置でなされる通信方法を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の実施形態１ないし実施形態３によって得られる効果を比較するための図である。
【図１７】本発明の実施形態４の送信装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図１８】図１７に示した送受信装置の他の構成例を示した図である。
【図１９】実施形態４の通信方法を説明するためのフローチャートである。
【図２０】一般的なＯＦＤＭＡのスペクトラムを示した図である。
【図２１】一般的なＦＤＭＡのスペクトラムを示した図である。
【図２２】周波数チャネル間隔を小さくするためガードバンドを小さくした場合の例を示した図である。
【図２３】周波数チャネル間隔を小さくするためパルス波形を急峻にした例を示した他の図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１ａ、１０１ｂ  基地局
１０２ａ、１０２ｂ  送受信装置
１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ  携帯電話機
１１１  ＩＣＩ除去及びＩＳＩ補償フィルタ
１５１、１６１  送信ユニット
１５２  データ生成・変調部
１５３  パルス整形部
１５４  Ｄ／Ａ変換器
１５５、５０１  ＲＦ部
１５７  スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部
１５８  パルス形状・シンボルレート制御部
１５９  中心キャリア周波数制御部
４０１  送受信部
５０２  Ａ／Ｄ変換部
５０３、５０４、５０５  チャネル信号選択フィルタ
５０６  ＩＣＩ除去フィルタ
８０１  ＩＳＩ補償フィルタ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態１ないし実施形態４を、図面を参照して説明する。なお、各実施形態の説明において、同様の構成については一部図示及び説明を略す。また、先に示した図の構成と同様の構成については同様の符号を付して示す。
１  理論
先ず、本発明の実施形態の説明に先立って、実施形態１ないし実施形態４において実行される干渉除去のための信号処理の理論について説明する。
実施形態１は、多地点にある各ユーザーの通信端末装置から送信されるデータを、無線通信を行う環境で効率良く多重化する、多元接続に適用される。以下、通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法の説明に先立って、本発明の多元接続の原理について説明する。【００２８】
（１）ＩＣＩの除去
先ず、ＩＣＩ（Inter- Channel Interference）を除去する方法について説明する。実施形態１でのＩＣＩの除去は、送信側でゼロＩＳＩを満たし、かつ周波数チャネルを互いにオーバーラップさせることによって周波数チャネル間隔を小さくした場合にチャネル間の干渉であるＩＣＩが生じるためになされるものである。【００２９】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態１のＩＣＩ除去の理論を説明するための図である。ＩＣＩの除去は、周期定常性を利用できるCyclic WienerフィルタあるいはＦＳＥ(分数間隔等化器:Fractionally Spaced Equalizer)フィルタ等の周知のフィルタによって実現できる。
ＩＣＩ除去のための適応フィルタとしては、信号の周期定常性を利用して、隣接する周波数チャネルとのオーバーラップによって干渉を受けるナイキスト帯域幅外の周波数成分（余剰帯域幅周波数成分）を、干渉の影響を受けていないナイキスト帯域幅周波数成分を用いて復元するものである。【００３０】
図２は、Cyclic Wienerフィルタの概略を説明するための図である。また、図３は、ＦＳＥフィルタの概略を説明するための図である。図２に示されるように、Cyclic Wienerフィルタは、並列に接続された複数のＦＳＥフィルタ２０１を含み、ＦＳＥフィルタ２０１の出力が合成される。合成後の出力は所望信号から差し引かれ、誤差信号が生成される。この誤差信号が小さくなるように、ＦＳＥフィルタ２０１の各フィルタ係数が調整される。【００３１】
ＦＳＥフィルタ２０１は、図３に示されるように、入力されるオーバーサンプルされた信号を遅延させる一連の遅延要素３０１を有し、各々の出力に係数又はウエイトｃｉを乗算して合成する。この一群の係数はタップ係数とも呼ばれる。なお、Cyclic Wienerフィルタ及びＦＳＥフィルタ２０１は、例えば以下にあげた文献１、文献２に記載されているように、公知であるからこれ以上の説明を省くものとする。【００３２】
文献１  Ｗ．Ａ．Ｇａｒｄｎｅｒ，“Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ”ｉｎ  ｃｙｃｌｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  ｓｉｇｎａｌｓ”，ＩＥＥＥ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，ｖｏｌ．８，ｎｏ．２，ｐｐ．１４−３６，Ａｐｒ．１９９１
文献２  Ｗ．Ａ．Ｇａｒｄｎｅｒ，“Ｃｙｃｌｉｃ  Ｗｉｅｎｅｒ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ：ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ”，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｃｏｍｍun，ｖｏｌ．４１，ｎｏ．１，ｐｐ．１５１−１６３，Ｊａｎ．１９９３【００３３】
図１（ａ）に示した例では、３つの周波数チャネルのうち、中央のＰで表される周波数チャネルを処理するものとする。ここで、周波数チャネルＰと、Ｐと隣接する周波数チャネルはオーバーラップする領域が存在するものとする。これにより、周波数チャネルＰは、隣接する周波数チャネルから干渉の影響を受ける。信号の周期定常性により、図１（ｃ）に示した範囲Ｄの周波数成分が範囲Ｂの周波数成分と相関が高く、範囲Ｃの周波数成分が範囲Ａの周波数成分と相関が高い。このことから、本実施形態では、範囲Ｄの信号成分を範囲Ｂの信号成分を使って復元し、範囲Ｃの信号成分を範囲Ａの信号成分を使って復元することができる。なお、図１（ｃ）に示した周波数の範囲Ｅは、ナイキスト帯域を示している。【００３４】
なお、ここで、周期定常性について簡単に説明する。図４（ａ）は、ディジタル変換された信号がシンボル間隔Ｔｓで周期的に送られてくる状態を示している。図４（ｂ）は、（ａ）に示した信号のスペクトラムを示した図である。（ｂ）をパルス整形することによって（ｃ）に示したパルス信号が得られる。（ｂ）に示したスペクトラムの周期性により、（ｃ）に示したパルス信号では、ナイキスト帯域幅内（Ｂ’，Ｄ’）の周波数成分と余剰帯域周波数成分（Ｂ，Ｄ）との間に相関がある。余剰帯域とは占用帯域からナイキスト帯域幅を取り除いた帯域をいう。
実施形態１では、この周波数成分の相関を利用し、周波数チャネルをオーバーラップさせることによりＩＣＩを許容し、チャネル間の干渉（ＩＣＩ）を受信側で除去する。周波数チャネル間の干渉除去は、周波数チャネルごとになされ、ＩＣＩ除去フィルタによって実行できる。【００３５】
（２）ゼロＩＳＩ
図５（ａ）、（ｂ）は、実施形態２が、ＩＳＩ（Inter-Symbol Interference ：符号間干渉）を除去してゼロＩＳＩの信号を生成するための方法を説明するための図である。図５（ａ）は、ゼロＩＳＩの条件を満たす例としてレイズドコサインパルスを示した図である。【００３６】
図５（ａ）は、横軸に周波数ｆを、縦軸がパルスの周波数応答（Frequency Response）を示している。ナイキスト帯域幅[−０．５／Ｔｓ，０．５／Ｔｓ]（シンボルレートが１／Ｔｓの場合）の境界線（十０．５／Ｔｓ，−０．５／Ｔｓ）に対してVestigial symmetryが満たされる。  Vestigial symmetryを満たす条件とは、図５（ａ）中に示したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域の面積が全て等しくなる（Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄ）ことをいう。実施形態２では、Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄの条件を、ゼロＩＳＩ条件と記す。
なお、ナイキスト周波数とは、シンボルレートの半分となる(シンボルレートが１／Ｔｓの場合には０．５／Ｔｓがナイキスト周波数となる)。０Ｈｚを中心とした−０．５／Ｔｓから０．５／Ｔｓまでの帯域をナイキスト帯域という。【００３７】
図５（ｂ）は、（ａ）のＡ＝Ｂ＝Ｃ＝Ｄの条件が満たされるパルスをサンプリングした例を示している。パルスの周波数応答は、エリアジングによって折り返され、折り返された信号が足し合わされて図５（ｃ）に示すフラットにスペクトラムが得られる。すなわち、波形レベルのゼロＩＳＩが実現できるパルスの周波数応答は、サンプリング後にフラットスペクトラムになることがわかる。
実施形態２は、この点を利用したものである。すなわち、送信側では波形レベルでの（符号間干渉）ＩＳＩが生じることを許容して送信信号を多重化し、受信側で信号の波形レベルでのＩＳＩを補償して符号間干渉を除去する。【００３８】
（実施形態１）
（通信システム）
次に、実施形態１の通信システムの概略について説明する。図６は、実施形態１、実施形態４の通信システムを説明するための図である。実施形態１の通信システムは、周波数を複数の帯域に分割して設定された周波数チャネルを使って通信する通信システムである。
図示したように、本実施形態の通信システムは、基地局１０１ａ、１０１ｂと、基地局１０１ａ、１０１ｂを介して他の通信端末装置と通信する携帯電話機１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃを有している。基地局１０１ａ、基地局１０１ｂが通信を管理できる範囲を各々通信管理エリアａと記す。【００３９】
携帯電話機１０３ａ、１０３ｂは同じ事業者の携帯電話機であって、携帯電話機１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃは、携帯電話機１０３ａ、１０３ｂの事業者と異なる事業者の携帯電話機である。なお、図６では、通信システムにおいて通信する通信端末装置を全て携帯電話機としたが、実施形態１はこのような構成に限定されるものではない。通信システムにおいて通信できる通信端末装置であれば、他のどのような通信端末装置をも適用することが可能である。【００４０】
基地局１０１ａ、１０１ｂは、送受信装置１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ備えている。送受信装置１０２ａは、携帯電話機１０３ａ、１０４ａ、１０４ｂが各々周波数チャネルを使って送信した信号を受信する。そして、受信された信号を多重化する。多重化された信号は、より上位レイヤの装置を介して基地局１０１ｂに送信される。
送信された信号は、送受信装置１０２ｂによって受信され、携帯電話機１０３ｂや携帯電話機１０４に送信され、受信される。【００４１】
また、携帯電話機１０３ａ、１０３ｂ及び携帯電話機１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃも各々送受信部４０１を備えている。
実施形態１では、複数の携帯電話機の複数の送受信部４０１全体が送信装置であって、送受信装置１０２ａ、１０２ｂが受信装置として機能する。ただし、本発明は、このような構成に限定されるものでなく、送信装置が多元接続で無線信号を送信し、受信装置が送信された無線信号を受信する構成であれば、どのように送信装置、受信装置を構成してもよい。【００４２】
（送信装置）
本発明の実施形態１の送信装置について説明する。前記したように、携帯電話機１０３ａと携帯電話機１０４ａ、１０４ｂとは各々異なるユーザの携帯電話機である。このため、携帯電話機１０３ａは、携帯電話機１０４ａ、１０４ｂと異なる１つまたは複数の周波数チャネルを使って基地局１０１ａと通信をしている。
ここでは一例として、携帯電話機１０３ａの周波数チャネルと携帯電話機１０４ａ及び１０４ｂの周波数チャネルとは、周波数上で隣接している場合について説明する。また、実施形態１では、周波数チャネルの各々はＩＳＩを生じないようにゼロＩＳＩ条件を満たしているものとする。【００４３】
図７は、実施形態１の携帯電話機１０３ａ、１０４ａ、１０４ｂの信号の送信に使用される周波数チャネルを示している。図７に示した周波数チャネルは、ゼロＩＳＩの条件を満たしながら互いにオーバーラップしている。なお、周波数チャネルのパルス整形フィルタについて、パルスがゼロＩＳＩ条件を満たすよう、送信側の各送受信部４０１においてフィルタ整形されている。【００４４】
すなわち、実施形態１の送信装置は、周波数上で隣接する複数の周波数チャネルを互いにオーバーラップさせた信号を送信するものといえる。
また、送信信号の周波数チャネルは、オーバーラップによって周波数チャネル間隔が狭められている。受信側でＩＣＩを許容範囲内に収めるため、実施形態１では、オーバーラップ範囲を、余剰帯域幅までとした。
なお、実施形態１の送信装置は、複数の通信端末装置の集合に限定されるものではない。例えば、複数の周波数チャネルをオーバーラップさせながら信号を送信する１つの構成であってもよい。【００４５】
（受信装置）
図８は、実施形態１の受信装置を説明するための図である。受信装置は、送信された信号のうち、オーバーラップした周波数の領域で生じる周波数チャネル間の干渉を除去するＩＣＩ除去フィルタ５０６を備えている。このような構成において、ＩＣＩ除去フィルタ５０６はＩＣＩ除去手段に相当する。
また、受信装置は、複数のチャネル信号選択フィルタ５０３、５０４、５０５、を備えている。このようなフィルタは、ユーザが複数の周波数チャネルを使用している場合、送信された信号の周波数チャネルを選択するための構成である。【００４６】
すなわち、図８に示した受信装置は、例えば、ユーザｋによって送信された信号を受信する。受信された信号は、ＲＦ部５０１によってダウンコンバージョンされた後、Ａ／Ｄ変換器５０２によってディジタル変換される。ユーザｋがＭ個の周波数チャネルを利用しているとすると、受信装置では、Ｍ個のチャネル信号選択フィルタを使ってユーザｋが通信に用いた複数の周波数チャネルを抽出する。図８に示した例では、ユーザｋが送信した信号がチャネル信号選択フィルタ５０４を通過している。【００４７】
また、実施形態１では、受信後の周波数チャネルのパルス波形がゼロＩＳＩの条件を満たしている。ゼロＩＳＩの条件を満たすパルス整形は、実施形態１のように送信装置で予め行ってもよいし、受信装置に送信装置の図示しないパルス波形整形フィルタと協働してパルス波形を整形するフィルタを設けるものであってもよい。
また、各周波数チャネルがオーバーラップする周波数帯域を、余剰帯域幅内とすることにより、ＩＣＩ除去フィルタ５０６が、余剰帯域幅内までのＩＣＩを除去することができる。図９は、ＩＣＩの許容範囲を説明するための図である。シンボルレートが１／Ｔｓ、パルス整形のロールオフ係数をαとした場合、図９に示すように、ＩＣＩ許容範囲はα／２Ｔｓとして表される。【００４８】
なお、ＩＣＩ許容範囲は周波数チャネルを使って送信される信号の強度の影響を受け、パワーが他の周波数チャネルに影響を及ぼさない程小さい信号の周波数チャネルは、隣接する周波数チャネルのナイキスト帯域に干渉してもよい。
また、ＩＣＩ除去フィルタ５０６には、周期定常性を利用したCyc1ic Wiener フィルタやFSEフィルタ等を使用することができる。【００４９】
以上述べた実施形態１によれば、送信側がＩＳＩゼロ条件を満たしながらオーバーラップした信号を送信し、受信側でオーバーラップによって生じるＩＣＩを除去して周波数チャネル間の干渉を除くことができる。このため、複数のユーザが協調しなくても、周波数の利用効率が高く、しかも信号品質が低下しない通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法を提供することができる。【００５０】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について説明する。実施形態２は、パルス波形がゼロＩＳＩ条件を満たさない周波数チャネルによる信号を受信し、受信装置の側でＩＳＩ補償する受信装置である。なお、実施形態２では、送信側がパルス信号をオーバーラップさせることはしていない。
実施形態２では、携帯電話機１０３ａ、１０４ａ、１０４ｂの送受信部４０１は、複数の前記周波数チャネルのＩＳＩを許容して信号を送信する信号送信手段として機能する。【００５１】
図１０は、実施形態２の受信装置の構成を説明するためのブロック図である。図１０に示した受信装置は、図８に示した受信装置と同様に、ＲＦ部５０１、Ａ／Ｄ変換器５０２を備えている。ただし、ＩＣＩ除去フィルタ５０６に代えてＩＳＩ補償フィルタ８０１を備えている点で相違する。ＩＳＩ補償フィルタ８０１は、本実施形態のＩＳＩ補償手段となる。
ＩＳＩ補償フィルタは、周期性定常性を利用した適応フィルタを使って実現できる。適応フィルタとしては、例えば、Cyclic WienerフィルタやＦＳＥフィルタ等を使用することができる。【００５２】
図１１（ａ）は、実施形態２の受信装置に受信される信号を説明するための図である。図示した周波数チャネルは、パルス形状がゼロＩＳＩ条件を満たしていない。このような信号は、ＩＳＩの影響により受信後の信号特性が低く、正確に情報を伝達することができないおそれがある。実施形態２は、このような信号を受信した場合にも、受信側でＩＳＩを補償することによって信号品質が高く、かつ周波数の利用効率が高い通信を実現するものである。【００５３】
図１１（ｂ）、（ｃ）は、ＩＳＩ補償によって周波数チャネルの帯域を狭められる許容範囲を説明するための図である。図１１（ｂ）は、実施形態２の方法を用いないゼロＩＳＩ条件を満たす場合の周波数チャネルの形状を表している。この場合、シンボルレートを１／Ｔｓ、ゼロＩＳＩ条件を満たすためのロールオフ係数をαとすると、周波数チャネルの帯域幅は（１＋α）／Ｔｓとなる。図１１（ｃ）は、実施形態２の方法を用いて、周波数チャネルの帯域幅を最も小さくした場合を表している。この場合、周波数チャネルの帯域幅は、ナイキスト帯域幅（＝１／Ｔｓ）まで狭められる。これにより、周波数チャネルの帯域幅を最大α／Ｔｓまで狭めることができる。【００５４】
図１２は、実施形態２のＩＳＩ補償の手順を説明するための図である。実施形態２のＩＳＩ補償は、図１２（ａ）に示した３つの周波数チャネルのうち、中央のＰで表される周波数チャネルを処理するものとする。チャネル信号選択フィルタを用いて、処理対象となっている周波数チャネルＰを抽出し（図１２（ｂ））、抽出された周波数チャネルＰのＩＳＩ成分をＩＳＩ補償フィルタ８０１によって補償する。その結果、ＩＳＩ補償フィルタ８０１からは、ゼロＩＳＩ条件を満たすように調整された信号が出力される（図１２（ｃ））。【００５５】
なお、実施形態２によってゼロＩＳＩ条件を満たすよう整形するのに好適なパルスとして、以下の２式を満たすパルスが挙げられる。
Ｘ（ｆ）
＝ｃｏｓ（πｆＴｓ／（１＋α））  ｆｏｒ｜ｆ｜＜（１＋α）／２Ｔｓ
ａｎｄ
Ｘ（ｆ）＝０      ｆｏｒ  ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ
このようなパルスの特徴は、余剰帯域幅（α／Ｔｓ）が比較的小さく、かつ、パルス波形の形状が比較的滑らかである点である。【００５６】
以上述べた実施形態２によれば、送信装置がゼロＩＳＩの条件を満たさないパルスで信号を送信することが可能となることにより、各周波数チャネルの帯域を小さくすることができる。その結果、システムに割当てられた周波数帯域をより多くの周波数チャネルで使用することができるので、周波数の利用効率を高めることができる。また、パルス整形を行う上で、ゼロＩＳＩの条件を考慮する必要がないために、パルス整形を行うフィルタの設計実現性を高めることができる。【００５７】
（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３について説明する。実施形態３は、実施形態１と実施形態２とを組み合わせて構成される受信装置であって、受信装置の側にＩＣＩを除去するフィルタとＩＳＩを補償するフィルタとを設けている。
図１３は、実施形態３の受信装置の構成を説明するためのブロック図である。図１３に示した受信装置は、図８、図１０に示した受信装置と同様に、ＲＦ部５０１、Ａ／Ｄ変換器５０２を備えている。そして、ＩＣＩ除去及びＩＳＩ補償フィルタ１１１を備えている。ＩＣＩ除去及びＩＳＩ補償フィルタ１１１は、前記したＩＣＩ除去フィルタ５０６、ＩＳＩ補償フィルタ８０１の機能を組み合わせたフィルタであって、適応フィルタを使って実現できる。適応フィルタとしては、例えば、Cyclic Wiener フィルタやＦＳＥフィルタ等を使用することができる。【００５８】
図１４は、実施形態３の受信装置でパルス波形を整形するのに好適な周波数チャネルを示した図である。図１４の横軸は周波数を示していて、縦軸はパルスの周波数応答を示している。このような波形を有する周波数チャネルは、ゼロＩＳＩ条件を満たすことがなく、かつオーバーラップしている。
図１３に示した受信装置に受信された信号は、ＲＦ部５０１によってダウンコンバージョンされた後、Ａ／Ｄ変換器５０２によってディジタル変換される。さらに、チャネル信号選択フィルタのうちの対応するいずれかを通過する。そして、ＩＣＩ除去及びＩＳＩ補償フィルタ１１１によってＩＣＩの除去とＩＳＩ補償される。【００５９】
以上述べた実施形態３によれば、送信側がゼロＩＳＩの条件を満たさないパルスでオーバーラップした信号を送信し、受信側でＩＳＩ補償を行うと同時に、オーバーラップによって生じるＩＣＩを除去して周波数チャネル間の干渉を除くことができる。このため、各周波数チャネルの帯域幅を小さくすることができ、さらにオーバーラップして送信されることにより、システムに割当てられた周波数帯域をより多くの周波数チャネルで使用することができるので、周波数の利用効率を高めることができる。また、パルス整形を行う上で、ゼロＩＳＩの条件を考慮する必要がないために、パルス整形を行うフィルタの設計実現性を高めることができる。
このため、複数のユーザが協調しなくても、周波数の利用効率が高く、しかも信号品質が低下しない通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法を提供することができる。【００６０】
（通信方法）
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、以上述べた実施形態１ないし実施形態３の受信装置でなされる通信方法を示すフローチャートである。なお、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のフローチャートは、同様の処理を含む。図中では、同様の処理については同様の符号を付している。
図１５（ａ）に示すように、実施形態１では、受信装置が送信装置から信号を受信する（Ｓ１３１）。そして、複数のチャネル信号選択フィルタを使い、受信したい信号の周波数チャネルを判定する（Ｓ１３２）。受信装置は、判定の結果得られた周波数チャネルに適したＩＣＩ除去フィルタを使い、受信信号からＩＣＩを除去する（Ｓ１３３）。【００６１】
また、実施形態２では、受信装置が送信装置から信号を受信する（Ｓ１３１）。そして、複数のチャネル信号選択フィルタを使い、受信したい信号の周波数チャネルを判定する（Ｓ１３２）。受信装置は、判定の結果得られた周波数チャネルに適したＩＳＩ補償フィルタを使い、受信信号のＩＳＩを補償する（Ｓ１３４）。
さらに、実施形態３では、受信装置が送信装置から信号を受信する（Ｓ１３１）。そして、複数のチャネル信号選択フィルタを使い、受信したい信号の周波数チャネルを判定する（Ｓ１３２）。受信装置は、判定の結果得られた周波数チャネルに適したＩＣＩ除去及びＩＳＩ補償フィルタを使い、受信信号のＩＣＩを除去すると共にＩＳＩを補償する（Ｓ１３５）。【００６２】
（実施形態１ないし３の比較）
図１６は、以上述べた実施形態１ないし実施形態３によって得られる効果を比較するための図である。ここでは、図２１に示したＦＤＭＡによる通信を従来方式１、図２０に示したＯＦＤＭＡによる通信を従来方式２と記す。また、実施形態１の通信方法を提案方式１、実施形態２の通信方法を提案方式２、実施形態３の通信方法を提案方式３と記している。【００６３】
また、図１６では、以上の５つについて、周波数利用効率、パルスの時間応答の分散の大きさ、チャネル間の干渉(ＩＣＩ)の有無、符号間の干渉(ＩＳＩ)の有無の４項目を比較している。図示したように、本実施形態１ないし３の通信方法あるいは通信システム、受信装置は、従来の技術と比較して周波数利用効率を向上し、パルスの時間応答の分散を小さくすることができ。また、ＩＣＩやＩＳＩあるいは両方とも許容して送信し、受信側でそれらを除去、補償して各周波数チャネルの信号を品質よく取り出すことができる。【００６４】
（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４について説明する。実施形態４の通信システムは、周波数チャネルを使って通信する通信システムであって、信号を送信する送信装置と、送信装置によって送信された信号を受信する受信装置とを備えている。実施形態４では、図６に示した送受信装置１０２ｂを送信装置、管理エリアａ内の携帯電話機１０３ｂ、１０４ｃを受信装置とする。
図１７（ａ）、（ｂ）は、実施形態４の送信装置の構成を説明するためのブロック図である。図１７（ａ）は、送信装置の装置構成を示し、（ｂ）は複数のユーザが複数の周波数チャネルを使用することを説明するための図である。【００６５】
図１７（ｂ）に示すように、多元接続では、複数ユーザ（ユーザ１，…，ユーザＮ）が複数のマルチチャネル（例えばユーザｋがｆｋ１，ｆｋ２，…，ｆｋＭの周波数チャネルを使用する）を利用して複数のデータストリームを並列に伝送する。（ｂ）は、横軸に周波数を示し、周波数の帯域が信号の周波数チャネルとして利用されていることを周波数軸上に記したスペクトラムによって示している。
図中、同じ網掛けは同じユーザによって使用されている周波数チャネルであることを示す。ここでは、ユーザ１がｆ１１とｆ１ｋ’を使用し、ユーザkがｆｋ１とｆｋＭを使用している。図から明らかなように、ユーザは、１つまたは複数の周波数チャネルを使用している。【００６６】
図１７（ａ）に示した送信装置は、ユーザごとに送信信号を生成し、パルス波形の整形をして送信する送信ユニット１５１を有している。送信ユニット１５１は、周波数チャネルごとに送信すべき情報のデータを生成し、データを使って信号を変調することにより送信信号を生成するデータ生成・変調部１５２、送信信号のパルス波形を整形するパルス整形部１５３、整形後のパルス波形をディジタル信号からアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器１５４、アナログ化されたベースバンド信号をアップコンバージョンするＲＦ部１５５、信号を送信するアンテナ１５６を備えている。【００６７】
また、送信ユニット１５１は、スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部１５７、パルス形状・シンボルレート制御部１５８、中心キャリア周波数制御部１５９を備えている。スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部１５７は、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を検出する機能及び、他のユーザの周波数チャネルの利用状況、他のユーザがＩＣＩの除去の機能を備えているか否か等のポリシー情報を取得する機能を有する。【００６８】
スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部１５７は、以下の構成によって周波数チャネルの利用状況やポリシー情報を取得することが可能である。例えば、ユーザ同士が予めポリシー情報として周波数利用ポリシー（例えばユーザクラスのＩＤ、及び各ユーザクラスとのオーバーラップ可能か不可能かの情報）を共有するものとする。
各ユーザは、周波数上で隣接する周波数チャネルのスペクトラムからユーザクラスを判別する（例えばＩＤを推定）ことによって隣接する周波数チャネルの信号強度や仕様、ＩＣＩの除去機能の有無を判断することができる。ＩＣＩ除去の機能を備えていると判断された場合には、この周波数チャネルにオーバーラップしてよいと判断することができる。【００６９】
また、実施形態４では、ユーザ同士が情報交換するための制御チャネルを予め設けておくことができる。このようにすれば、制御チャネルを介して隣接する周波数チャネルのユーザに対するオーバーラップ等の可否を判断することができる。
さらに、周波数チャネルの利用状況や周波数利用ポリシーを逐次保存、更新するデータベースを設けておくこともできる。データベースには、どのユーザクラスがどのチャネルを利用しているかが登録され、各ユーザがそれにアクセスして隣接チャネルに対するオーバーラップの可否を判断することができる。【００７０】
パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部１５７によって取得された、現在使用されていない周波数チャネルの帯域情報及びスペクトラム利用情報を用いて、現在使用されていない周波数チャネルの帯域を有効に使用できるよう、信号送信に利用する周波数チャネルの数、各周波数チャネルにおける中心キャリア周波数、シンボルレート、パルス形状を決定する。【００７１】
中心キャリア周波数制御部１５９は、パルス形状・シンボルレート制御部１５８において決定された、信号送信に利用する複数の周波数チャネルにおける、各周波数チャネルの中心キャリア周波数情報をＲＦ部１５５に通知する。ＲＦ部１５５は、中心キャリア周波数制御部１５９から通知された各周波数チャネルの中心キャリア周波数情報に基づいてアップコンバートを行い、アンテナ１５６を介して信号を送信する。
以上の構成において、パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、周波数チャネル決定手段、オーバーラップ可否判断手段、パルス条件決定手段として機能する。【００７２】
図１８（ａ）は、図１７（ａ）に示した送受信装置の他の構成例を示した図である。図１８（ａ）に示した送信ユニット１６１は、Ｄ／Ａ変換器１５４及びＲＦ部１５５が１つのユーザに１つ設けられていて、複数の周波数チャネルで共用される点が図１７（ａ）に示した構成と相違している。図１８（ａ）に示した構成は、図１７（ａ）の送信装置よりも部品点数を低減でき、装置の小型、低廉化に有利である。【００７３】
図１９は、実施形態４の通信方法を説明するためのフローチャートである。実施形態４の送信装置は、現在通信をしていないユーザ（新しいユーザ）が通信システムを使用して通信することの要求を受付ける（Ｓ１７１）。スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部１５７は、周波数チャネルの空き状況を判定すると共に、周波数利用情報（周波数利用ポリシー）を取得する（Ｓ１７２）。
また、パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、スペクトラム利用情報・ポリシー情報取得部１５７によって取得された周波数利用ポリシーに基づいて、ステップＳ１７２によって空いていると判定された周波数チャネルに隣接する周波数チャネルにオーバーラップを加えることが可能な否か判断する（Ｓ１７３）。【００７４】
ステップＳ１７３において、オーバーラップを加えることができないと判断された場合（Ｓ１７３：Ｎｏ）、さらに、パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、受信装置がＩＳＩの補償機能を備えていて、自装置が送信する信号にＩＳＩを導入しても補償することが可能か否かを判断する（Ｓ１７４）。  この判断の結果、受信側がＩＳＩ補償をできない場合（Ｓ１７４：Ｎｏ）、送信信号を従来例のようＩＳＩ導入をしないパルス波形（従来パルス形状）とすることを決定する（Ｓ１７６）。【００７５】
また、ステップＳ１７４において、受信側がＩＳＩ補償をできると判断された場合（Ｓ１７４：Ｙｅｓ）、パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、送信信号を本発明の実施形態２で述べたパルス波形（提案パルス形状（２））とすることを決定する（Ｓ１７７）。
一方、ステップＳ１７３において、隣接する周波数チャネルにオーバーラップを加えることができると判断された場合（Ｓ１７３：Ｙｅｓ）、パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、受信装置がＩＳＩの補償機能を備えていて、自装置が送信する信号にＩＳＩを導入しても補償することが可能か否かを判断する（Ｓ１７５）。【００７６】
ステップＳ１７５の判断の結果、受信側がＩＳＩ補償をできない場合（Ｓ１７５：Ｎｏ）、送信信号を本発明の実施形態１（提案パルス形状（１））で述べたパルス波形とすることを決定する（Ｓ１７８）。また、ステップＳ１７５において、受信側がＩＳＩ補償をできると判断された場合（Ｓ１７５：Ｙｅｓ）、パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、送信信号を本発明の実施形態３（提案パルス形状（３））で述べたパルス波形とすることを決定する（Ｓ１７９）。【００７７】
パルス形状・シンボルレート制御部１５８は、決定されたパルス波形に基づいて、送信信号の中心キャリア周波数及びシンボルレートを決定する（Ｓ１８０）。
決定された中心キャリア周波数は、中心キャリア周波数制御部１５９によりＲＦ部１５５に通知される。そして、受信装置側に決定されたパラメータのうち通信に必要なパラメータを通知すると共に通信を開始する（Ｓ１８１）。【００７８】
以上述べた実施形態４によれば、自装置が送信する信号を、状況に応じて他の周波数チャネルに干渉させる、あるいは送信信号をオーバーラップさせることができる。また、受信側がＩＳＩ補償可能な場合には、ＩＳＩを許容することで、周波数チャネルの帯域幅を小さくすることができる。このため、複数のユーザが協調しなくても、周波数の利用効率が高く、しかも信号品質が低下しない通信システム、受信機、通信方法を提供することができる。
【産業上の利用の可能性】
【００７９】
本発明は、複数のユーザが互いに協調することなく、１または複数の周波数チャネルを使って通信する環境に適用される通信システム、送信装置、受信装置及び通信方法に適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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