(57)【要約】【課題】離散的に分散する空き周波数帯域による通信において、周波数利用効率を向上させる。【解決手段】無線通信システムは、通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧部と、前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信部とを備える送信装置と、前記送信装置から信号を受信し、受信した信号から前記複数のサブスペクトラムを抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部により抽出された複数のサブスペクトラムを合成し、合成したサブスペクトラムから信号を復調する復調部とを備える受信装置とを具備する【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧部と、前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信部とを備える送信装置と、
前記送信装置から信号を受信し、受信した信号から前記複数のサブスペクトラムを抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部により抽出された複数のサブスペクトラムを合成し、合成したサブスペクトラムから信号を復調する復調部とを備える受信装置と
を具備することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記帯域抑圧部は、
送信する信号を高速フーリエ変換により周波数領域のスペクトラムに変換し、通信に利用する前記周波数帯域の数及びそれぞれの帯域幅に応じて、変換されたスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割するとともに、該複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記復調部は、
前記送信装置の帯域抑圧部において抑圧された周波数帯域に対して等化処理を行う
ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかの無線通信システム。
【請求項４】
前記等化処理は、ゼロフォーシング規範により行われる
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記等化処理は、最小２乗誤差規範により行われる
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記帯域抑圧部は、
送信する信号に対して高速フーリエ変換により周波数領域のスペクトラムに変換する高速フーリエ変換回路と、
通信に利用する前記周波数帯域それぞれに対応し、各周波数帯域の帯域幅に応じた重み係数を算出する複数の帯域分割重み関数回路と、
前記複数の帯域分割重み回路それぞれに対応し、前記高速フーリエ変換回路により変換されたスペクトラムと、前記帯域分割重み関数回路により算出された重み係数とを乗算する乗算器と
を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に無線通信システム。
【請求項７】
前記帯域抑圧部は、
送信する信号に対して前方誤り訂正符号化する符号化器と、
前記符号化器により符号化された信号が互いに隣り合わないように順序を並び替え、並び替えた信号を前記高速フーリエ変換回路に出力するインタリーバと
を有し、
前記復調部は、
復調した信号に対して前記インタリーバと逆の並び替えをするデインタリーバと、
前記デインタリーバにより並び替えられた信号を誤り訂正復号する復号器と
を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項８】
通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧ステップと、
前記帯域抑圧ステップにおいて一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信ステップと、
前記送信ステップにおいて送信された信号を受信し、受信した信号から前記複数のサブスペクトラムを抽出する信号抽出ステップと、
前記信号抽出ステップにおいて抽出された複数のサブスペクトラムを合成し、合成したサブスペクトラムから信号を復調する復調ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。
【請求項９】
通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧部と、
前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信部と
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項１０】
通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧ステップと、
前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信ステップと
を有することを特徴とする送信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
無線通信において、限られた周波数帯域、特に周波数軸上に離散的に散在する周波数帯域を有効利用することのできる無線通信システム、無線通信方法、送信装置、及び送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に無線通信システムの周波数配置において、連続した空き周波数帯域を該無線通信システムの占有周波数帯域幅が下回る必要がある。すなわち、利用しようとする無線通信システムが占有する周波数帯域より広く、連続した空き周波数帯域が要求される。
近年の無線通信の普及に伴い周波数資源は枯渇しており、前記の条件を満足することは必ずしも容易ではない。一方で、連続的な周波数帯域を確保するかわりに、周波数軸上に離散的に散在する周波数帯域を集約し、一種の広帯域伝送路と見立てることで、広帯域信号を伝送することが考えられる。
【０００３】
一つの実現手段としては、非特許文献１に記載されているように、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform；離散フーリエ変換）を用いたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重方式）伝送システムなどのマルチキャリア伝送システムが挙げられる。非特許文献１に記載の技術では、散在する周波数帯域ごとにサブキャリアの割り当てを行うことにより、散在する周波数帯域において信号を伝送する。
【０００４】
異なる実現手段としては、非特許文献２に記載されているように、任意の変調信号のスペクトラムを、直接、帯域分割フィルタバンクにより複数の周波数スペクトルに分割して空いている周波数帯域に分散配置して伝送する。そして、受信側では、受信した信号を帯域合成フィルタバンクに通過させ、再合成することで元の変調信号のスペクトラムを復元する。非特許文献２には、上述のようなスペクトラム編集技術を用いた帯域分散伝送方式が考案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Carlos Cordeiro, Kiran Challapali, and Dagnachew Birru,”IEEE 802.22: An Introduction to the First Wireless Standard based on Cognitive Radios,” IEEE Journal of Communications, vol. 1, no. 1, April 2006.
【非特許文献２】阿部順一, 山下史洋, 小林聖,”スペクトラム編集技術を用いた帯域分散伝送の提案,” 信学ソ大2009，pp.263, 2009年9月.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１及び２に記載のいずれの技術においても、送信する信号を周波数領域において分割したサブスペクトラムの総占有周波数帯域幅が、離散的に散在する空き周波数帯域の総帯域幅を上回る場合、送信する信号を離散的に散在する空き周波数配置に配置することができず、通信する機会を逸することになるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、離散的に分散する空き周波数帯域による通信において、周波数利用効率を向上させることのできる無線通信システム、無線通信方法、送信装置、及び送信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記問題を解決するために、本発明は、通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧部と、前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信部とを備える送信装置と、前記送信装置から信号を受信し、受信した信号から前記複数のサブスペクトラムを抽出する信号抽出部と、前記信号抽出部により抽出された複数のサブスペクトラムを合成し、合成したサブスペクトラムから信号を復調する復調部とを備える受信装置とを具備することを特徴とする無線通信システムである。
【０００９】
（２）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域抑圧部は、送信する信号を高速フーリエ変換により周波数領域のスペクトラムに変換し、通信に利用する前記周波数帯域の数及びそれぞれの帯域幅に応じて、変換されたスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割するとともに、該複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧することを特徴とする。
【００１０】
（３）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記復調部は、前記送信装置の帯域抑圧部において抑圧された周波数帯域に対して等化処理を行うことを特徴とする。
（４）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記等化処理は、ゼロフォーシング規範により行われることを特徴とする。
（５）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記等化処理は、最小２乗誤差規範により行われることを特徴とする。
【００１１】
（６）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域抑圧部は、送信する信号に対して高速フーリエ変換により周波数領域のスペクトラムに変換する高速フーリエ変換回路と、通信に利用する前記周波数帯域それぞれに対応し、各周波数帯域の帯域幅に応じた重み係数を算出する複数の帯域分割重み関数回路と、前記複数の帯域分割重み回路それぞれに対応し、前記高速フーリエ変換回路により変換されたスペクトラムと、前記帯域分割重み関数回路により算出された重み係数とを乗算する乗算器とを有することを特徴とする。
【００１２】
（７）また、本発明は、上記に記載の発明において、前記帯域抑圧部は、送信する信号に対して前方誤り訂正符号化する符号化器と、前記符号化器により符号化された信号が互いに隣り合わないように順序を並び替え、並び替えた信号を前記高速フーリエ変換回路に出力するインタリーバとを有し、前記復調部は、復調した信号に対して前記インタリーバと逆の並び替えをするデインタリーバと、前記デインタリーバにより並び替えられた信号を誤り訂正復号する復号器とを有することを特徴とする。
【００１３】
（８）また、本発明は、通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧ステップと、前記帯域抑圧ステップにおいて一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信ステップと、前記送信ステップにおいて送信された信号を受信し、受信した信号から前記複数のサブスペクトラムを抽出する信号抽出ステップと、前記信号抽出ステップにおいて抽出された複数のサブスペクトラムを合成し、合成したサブスペクトラムから信号を復調する復調ステップとを有することを特徴とする無線通信方法である。
【００１４】
（９）また、本発明は、通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧部と、前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信部とを備えることを特徴とする送信装置である。
【００１５】
（１０）また、本発明は、通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分割し、分割した複数のサブスペクトラムの一部の帯域を抑圧する帯域抑圧ステップと、前記帯域抑圧部により一部の帯域を抑圧された前記複数のサブスペクトラムそれぞれを送信する送信ステップとを有することを特徴とする送信方法である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、離散的に散在する周波数帯域を通じた通信において、周波数の利用効率を向上させることができる。また、伝送レートを削減せずに通信をすることができ、通信ユーザの伝送レートに対す要求を満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態における送信装置１の構成を示す概略ブロック図と、送信装置１に備えられたフィルタバンク１１２の周波数特性の一例を示す図である。
【図２】同実施形態における受信装置５の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】同実施形態における信号の処理の一例を示す模式図である。
【図４】第２実施形態における送信装置２の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】同実施形態における送信装置２による処理の一例を示すグラフである。
【図６】同実施形態における受信装置６の構成を示す概略ブロック図である。
【図７】同実施形態の受信装置６において、合成器６３１から出力されるスペクトラムの一例を示すグラフである。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は受信電力密度を示す。
【図８】第３実施形態における受信装置６Ａの構成を示す概略ブロック図である。
【図９】同実施形態の復調部６３Ａにおける周波数領域等化の一例を示すグラフである。
【図１０】第４実施形態における受信装置６Ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】同実施形態の復調部６３Ｂにおける周波数領域等化の一例を示すグラフである。
【図１２】同実施形態における等化処理と、第３実施形態における等化処理とを比較する図である。
【図１３】第５実施形態における送信装置２Ｃの構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】同実施形態における受信装置６Ｃの構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】本発明の各実施形態における効果を示す模式図である。
【図１６】第２実施形態の構成における計算機シミュレーションの条件を示す図である。
【図１７】第２実施形態の構成における計算機シミュレーションの結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の無線通信システム、無線通信方法、送信装置、及び送信方法を説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
第１の実施形態における無線通信システムは、図１に示す送信装置１と、図２に示す受信装置５とを具備する。ここでは、３つの散在した周波数帯域を通信に利用するマルチキャリア伝送システムを例にして説明する。
【００２０】
図１は、第１実施形態における送信装置１の構成を示す概略ブロック図と、送信装置１に備えられたフィルタバンク１１２の周波数特性の一例を示す図である。
図１（ａ）に示すように、送信装置１は、帯域抑圧部１１と、送信部１２と、アンテナ１３とを備えている。帯域抑圧部１１は、変調器１１１と、フィルタバンク１１２と、帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３と、スイッチ１１５−１〜１１５−３と、帯域抑圧制御回路１１６とを有している。
【００２１】
変調器１１１は、送信する信号が入力され、送信する信号を変調したベースバンド信号を出力する。
フィルタバンク１１２は、変調器１１１から入力されるベースバンド信号を３つのサブスペクトラム（サブバンド信号）ｓ１、ｓ２、ｓ３に分割して出力する。フィルタバンク１１２には、並列に配置された帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３が設けられている。
【００２２】
帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３は、通信に利用する３つの周波数帯域それぞれの帯域幅に応じて、変調器１１１から入力されるベースバンド信号からサブスペクトラムｓ１、ｓ２、３に分割する。例えば、帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３は、それぞれがローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ハイパスフィルタである。この場合、図１（ｂ）に示すように、フィルタバンク１１２は、ベースバンド信号ｂ１のスペクトラムを、サブスペクトラムｓ１、ｓ２、ｓ３に分割する。
【００２３】
また、帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３は、それぞれが分割したサブスペクトラムｓ１、ｓ２、ｓ３を加算することにより、分割する前のベースバンド信号を再現できる周波数特性を有する。
例えば、各サブスペクトラムの占有帯域幅が同一である場合、帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３のスロープ特性を同一に設定する。かつ、帯域分割フィルタ１１３−１の高周波側のカットオフ周波数と、帯域分割フィルタ１１３−２の低周波側のカットオフ周波数とを同一に設定する。更に、帯域分割フィルタ１１３−２の高周波側のカットオフ周波数と、帯域分割フィルタ１１３−３の低周波側のカットオフ周波数とを同一に設定することにより、上述の周波数特性を実現することができる。
【００２４】
帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３は、帯域抑圧制御回路１１６によりフィルタ・パラメータが設定され、この設定に応じて帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３から出力されるサブスペクトラムｓ１、ｓ２、ｓ３の特定周波数帯における送信エネルギーを抑圧する。これにより、帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３は、帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３から出力されるサブスペクトラムｓ１、ｓ２、ｓ３が占有する周波数帯域幅を狭め、送信に利用する各周波数帯域に収まるようにする。
【００２５】
スイッチ１１５−１は、帯域抑圧制御回路１１６の制御により、帯域分割フィルタ１１３−１から出力されるサブスペクトラムと、帯域抑圧フィルタ１１４−１から出力される一部の周波数帯域が抑圧されたサブスペクトラムとのいずれか一方を選択して送信部１２に出力する。また、スイッチ１１５−２、１１５−３も、スイッチ１１５−１と同様に、帯域抑圧制御回路１１６の制御により、帯域分割フィルタ１１３−２、１１３−３から出力されるサブスペクトラムｓ２、ｓ３と、帯域抑圧フィルタ１１４−２、１１４−３から出力される一部の周波数帯域が抑圧されたサブスペクトラムｓ２’、ｓ３’とのいずれか一方を選択して送信部１２に出力する。
【００２６】
帯域抑圧制御回路１１６は、通信に利用する３つの周波数帯域の帯域幅に応じて予め定められたフィルタのパラメータを帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３それぞれに出力し、帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３の周波数特性を設定する。ここで、フィルタのパラメータは、フィルタのタイプを示す情報や、カットオフ周波数を示す情報である。例えば、送信装置１において、帯域抑圧フィルタ１１４−１をローパスフィルタに設定し、帯域抑圧フィルタ１１４−２をハイパスフィルタに設定し、それぞれのカットオフ周波数を適切に設定し、送信する信号のサブスペクトラムにより占有される周波数帯域幅を狭め、通信に利用する周波数帯域に収まるようにする。なお、送信する信号のサブスペクトラムに対して抑圧する帯域幅は、分割した各サブスペクトラムの総帯域幅と、通信に利用する周波数帯域の総帯域幅との差に基づいて決定する。
【００２７】
送信部１２は、周波数変換回路１２１−１〜１２１−３と、合成器１２２と、ＲＦ回路１２３とを備えている。周波数変換回路１２１−１〜１２１−３は、帯域抑圧部１１のスイッチ１１５−１〜１１５−３から入力されるサブスペクトラムを通信に利用する３つの周波数帯域それぞれに周波数変換する。合成器１２２は、周波数変換回路１２１−１〜１２１−３それぞれから出力される周波数変換されたサブスペクトラムを加算により合成する。ＲＦ回路１２３は、合成器１２２により合成されたスペクトラムをアンテナ１３を介して送信する。
このように、送信部１２は、帯域抑圧部１１により分割された３つのサブスペクトラムを通信に利用する３つの周波数帯域それぞれに周波数変換して帯域分散伝送を実現する。
【００２８】
図２は、本実施形態における受信装置５の構成を示す概略ブロック図である。
図示するように、受信装置５は、アンテナ５１と、信号抽出部５２と、復調部５３とを備えている。信号抽出部５２は、ＲＦ回路５２１と、周波数逆変換回路５２２−１〜５２２−３と、帯域制限フィルタ５２３−１〜５２３−３とを有している。
ＲＦ回路５２１は、アンテナ５１を介して、送信装置１より送信された信号し、受信した受信信号を出力する。周波数逆変換回路５２２−１〜５２１−３は、それぞれが送信装置１に備えられている周波数変換回路１２１−１〜１２１−３に対応している。また、周波数逆変換回路５２２−１〜５２２−３は、ＲＦ回路５２１から出力される受信信号に対して、それぞれが対となる周波数変換回路１２１−１〜１２１−３と逆の周波数変換をする。
【００２９】
帯域制限フィルタ５２３−１〜５２３−３は、それぞれが送信装置１に備えられている帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３と同じ周波数特性を有し、特定の周波数帯域のみを通過させる通過させる特性を有する。例えば、帯域制限フィルタ５２３−１〜５２３−３と、帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３とには、例えば、一対でフルロールオフ特性を満足するルートロールオフフィルタなどが用いられる。
【００３０】
また、帯域制限フィルタ５２３−１〜５２３−３は、周波数逆変換回路５２２−１〜５２２−３により周波数変換された受信信号から、予め設定された周波数帯域のサブスペクトラムを出力する。これにより、信号抽出部５２は、送信装置１より送信された信号から、通信に利用する３つの周波数帯域に配置された各サブスペクトラムを抽出し、抽出したサブスペクトラムを復調部５３に出力する。
【００３１】
復調部５３は、合成器５３１と、復調器５３２とを有している。合成器５３１は、帯域制限フィルタ５２３−１〜５２２−３それぞれから出力されるサブスペクトラムを加算により合成し、合成により得られた合成スペクトラムを復調器５３２に出力する。復調器５３２は、送信装置１に備えられている変調器１１１に対応した復調方式により、合成スペクトラムからデータを復調して出力する。
【００３２】
図３は、本実施形態における信号の処理の一例を示す模式図である。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は振幅応答を示す。
ここでは、帯域分割フィルタ１１３−１から出力されるサブスペクトラムｓ１と、帯域分割フィルタ１１３−２から出力されるサブスペクトラムｓ２とに対して、特定の周波数帯の送信エネルギーを抑圧する場合について説明する。また、帯域分割フィルタ１１３−１、１１３−２の遮断（スロープ）特性を同一とし、隣接部分のカットオフ周波数（例えば、ゲインが３ｄＢ減衰する周波数）をｆｃとする。更に、帯域抑圧フィルタ１１４−１の高周波側のカットオフ周波数ｆｃ＿Ｒ１と、帯域抑圧フィルタ１１４−２の低周波側のカットオフ周波数ｆｃ＿Ｌ２とを、それぞれ、ｆｃ＿Ｒ１＜ｆｃ、ｆｃ＿Ｌ２＞ｆｃを満たすように設定する。すなわち、帯域分割フィルタ１１３−１、１１３−２より出力されるサブスペクトラムｓ１、ｓ２の周波数ｆｃ近傍のエネルギーが抑圧されるように設定する。
【００３３】
図３（ａ）は、変調器１１１から出力されるベースバンド信号ｂ１と、帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３から出力されるサブスペクトラムｓ１〜ｓ３との関係を示すグラフである。
図３（ｂ）は、帯域抑圧フィルタ１１４−１の抑圧処理の一例を示すグラフである。帯域抑圧フィルタ１１４−１は、帯域分割フィルタ１１３−１から入力されたサブスペクトラムｓ１に対して、サブスペクトラムｓ２と隣接する高周波側の成分をカットし、高周波側の成分がカットされたサブスペクトラムｓ１’を出力する。
図３（ｃ）は、帯域抑圧フィルタ１１４−２の抑圧処理の一例を示すグラフである。帯域抑圧フィルタ１１４−２は、帯域分割フィルタ１１３−２から入力されたサブスペクトラムｓ２に対して、サブスペクトラムｓ１と隣接する低周波側の成分をカットし、低周波側の成分がカットされたサブスペクトラムｓ２’を出力する。
図３（ｄ）は、帯域抑圧フィルタ１１４−３の抑圧処理の一例を示すグラフである。ここでは、帯域抑圧フィルタ１１４−３は、サブスペクトラムｓ３の成分をカットせずに出力する。
【００３４】
送信部１２は、帯域抑圧部１１から出力されたサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’、ｓ３をそれぞれ通信に利用する周波数帯域に周波数変換して送信する。
受信装置５において、周波数逆変換回路５２２−１〜５２２−３が、送信装置１から信号を受信し、受信した受信信号に対して周波数変換回路１２１−１〜１２１−３と逆の周波数変換をする。逆の周波数変換をされた受信信号は、送信装置１に備えられている帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３と同一の通過特性を持つ帯域制限フィルタ５２３−１〜５２３−３より周波数帯域が選択されてから、合成器５３１により合成される。
【００３５】
図３（ｅ）は、受信装置５が有する合成器５３１より出力される信号の周波数特性を示すグラフである。同図に示すように、送信装置１においてサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’が隣接する成分が抑圧されているので、周波数ｆｃを中心とした一部の帯域の成分が減衰、又は欠落した状態で合成される。
しかしながら、受信装置５において合成された信号のうち一部の成分が減衰又は欠落した状態でも、送信する信号に対して適用された変調方式の信号点間距離の余裕度や、受信装置５における受信電力に応じて、合成した受信信号から送信する信号を復調することは可能であるので、所定の品質で信号の伝送を行うことができる。
【００３６】
このように、分散した周波数帯域を通じて行う帯域分散伝送において、送信する信号を周波数領域において複数のサブスペクトラムに分割する。そして、分割したサブスペクトラムのうち一部のサブスペクトラムに対して送信エネルギーを抑圧することで、送信する際に占有する総帯域幅を狭めることができる。これにより、分散した周波数帯域に対して、送信する信号が占有する総帯域幅が広い場合においても、送信する信号が占有する周波数帯域幅を、分散した周波数帯域幅以下になるように送信エネルギーを抑圧することで、信号を送信することができる。また、周波数利用効率を向上させることができる。更に、信号の送信に要する帯域幅より利用できる帯域幅が狭い場合においても、伝送レートを低下させることなく通信を行うことができる。
【００３７】
なお、送信装置１において、送信する信号に前方誤り訂正符号化を行い、変調器１１１に前方誤り訂正符号化された信号を入力して信号を送信し、受信装置５において、復調器５３２の出力に対して誤り訂正復号をするようにしてもよい。これにより、帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３により抑圧する周波数帯域を広くし、さらに狭い帯域幅を通じて信号を送信する場合においても、抑圧されたスペクトラムに対応する信号を誤り訂正により補うことができるので、周波数帯域の利用効率を向上させることができる。
【００３８】
また、帯域抑圧制御回路１１６は、通信に利用できる周波数帯域を検出し、検出した周波数帯域それぞれの帯域幅に応じて帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３それぞれのフィルタタイプや、カットオフ周波数を変更するようにしてもよい。これにより、利用できる周波数帯域が時間や、通信を行う場所に応じて変わる場合においても、通信を行うことができる。
【００３９】
［第２実施形態］
第２実施形態における送信装置２は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）ベースの周波数領域における信号処理により、第１実施形態の送信装置１における帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３による処理と、帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３による処理とを同時に行う装置である。
【００４０】
図４は、本実施形態における送信装置２の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、送信装置２は、帯域抑圧部２１と、送信部２２と、アンテナ２３とを備えている。
【００４１】
帯域抑圧部２１は、変調器２１１と、ＦＦＴ回路２１２と、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３と、乗算器２１４−１〜２１４−３と、帯域抑圧制御回路２１５とを有している。
変調器２１１は、送信する信号が入力され、送信する信号を変調したベースバンド信号を出力する。ＦＦＴ回路２１２は、ＦＦＴにより変調器２１１により変調されたベースバンド信号を、時間領域の信号から周波数領域の信号であるスペクトラムに変換する。
【００４２】
帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３は、帯域抑圧制御回路２１５により設定された周波数ごとの重み係数を乗算器２１４−１〜２１４−３に出力する。乗算器２１４−１〜２１４−３は、ＦＦＴ回路２１２により変換されたスペクトラムと、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３から出力される重み係数とを乗算し、乗算結果を出力する。
【００４３】
帯域抑圧制御回路２１５は、信号を送信する周波数帯域それぞれの帯域幅に応じて、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３から出力される周波数ごとの重み係数と、ＦＦＴ回路２１２から出力されるスペクトラムとが、乗算器２１４−１〜２１４−３それぞれにおいて乗算されることにより、周波数領域の信号が３つのサブスペクトラムに分割されるように帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３を設定する。なお、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３から出力される重み係数は、一部の周波数帯域のレベルが抑圧されるように設定される。また、抑圧する帯域幅は、分割したサブスペクトラムの総帯域幅と、通信に利用する周波数帯域の総帯域幅との差に基づいて決定する。
【００４４】
上記の構成により、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３と、乗算器２１４−１〜２１４−３とにより、ＦＦＴ回路２１２より出力される周波数領域の信号が３つのサブスペクトラムに分割するとともに、一部の周波数帯域のレベルを抑圧する。これにより、第１実施形態の送信装置１における帯域分割フィルタ１１３−１〜１１３−３によるスペクトラムを分割する処理と、帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３による分割したサブスペクトラムを抑圧する処理とを行う。
【００４５】
上述のように、帯域抑圧部２１は、ＦＦＴを用いた周波数領域における重み関数の乗算により、送信する信号のスペクトラムを複数のサブスペクトラムに分解する。すなわち、変調器２１１により変調されたベースバンド信号を、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。また、帯域抑圧部２１は、サブスペクトラムに分割するとともに、分割する際にスペクトラムのうち一部に対してエネルギーの抑圧処理をする。
【００４６】
ここで、ＦＦＴ回路２１２のサンプリング周期は、このスペクトル分割により得られたサブスペクトラムを任意の周波数帯に分散配置する処理も同時に実現するために、サブスペクトラムを分散配置した後の全周波数帯域Ｂ（Ｈｚ）をディジタル信号により表現する必要があるので、１／２Ｂ（ｓ）より短い周期に設定する。
すなわち、通信に利用する複数の周波数帯域の信号を表現できるようにサンプリング周期を設定する。
【００４７】
送信部２２は、シフト回路２２１−１〜２２１−３と、合成器２２２と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；高速逆フーリエ変換）回路２２３と、ＲＦ回路２２４とを備えている。
シフト回路２２１−１〜２２１−３は、乗算器２１４−１〜２１４−３から出力される各サブスペクトラムを通信に利用する各周波数帯域に対応するＦＦＴポイントの周波数に配置する周波数変換をする。合成器２２２は、シフト回路２２１−１〜２２１−３により周波数変換されたサブスペクトラムを加算により合成する。
ＩＦＦＴ回路２２３は、合成器２２２により合成されたサブスペクトラムをＩＦＦＴ（高速逆フーリエ変換）により時間領域の信号であるに変換する。ＲＦ回路２２４は、ＩＦＦＴ回路２２３により変換された信号をアンテナ２３を介して送信する。
このように、送信部２２は、帯域抑圧部２１により帯域抑圧された複数のサブスペクトラムを、通信に利用する各周波数帯域に配置して送信する。
【００４８】
次に、本実施形態における送信装置２の処理について説明する。
図５は、本実施形態における送信装置２による処理の一例を示すグラフである。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は振幅応答を示す。ここでは、送信する信号を変調した送信信号スペクトラムを、図５（ａ）に示すように３つのサブスペクトラムに分割する場合について説明する。
【００４９】
この場合、帯域抑圧制御回路２１５は、所望の帯域圧縮比を満足するように帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３を設定する。ここでは、帯域分割重み関数回路２１３−１、２１３−２のみで帯域抑圧を行う。また、帯域分割重み関数回路２１３−１、２１３−２から出力される周波数ごとの重み係数によるフィルタが遮断（スロープ）特性が同一になるように設定する。隣接部分のカットオフ周波数（ゲインが３ｄＢ減衰する周波数）を各々ｆｃ＿Ｒ１、ｆｃ＿Ｌ２とする。また、所望の帯域圧縮比は、送信に利用できる複数の周波数帯域の総帯域幅と、送信する信号のサブスペクトラムの総帯域幅との比により決定される。
【００５０】
例えば、非特許文献２記載の技術では、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、送信信号スペクトラムからサブスペクトラムｓ１を分離（選択）するローパスフィルタのカットオフ周波数と、サブスペクトラムｓ２を分離するバンドパスフィルタの低周波側のカットオフ周波数とが周波数ｆｃに設定される。
【００５１】
一方、本実施形態における帯域抑圧制御回路２１５は、図５（ｄ）に示すように、サブスペクトラムｓ１’を分離するローパスフィルタのカットオフ周波数ｆｃ＿Ｒ１を周波数ｆｃより小さくなるように、帯域分割重み関数回路２１３−１を設定する。また、図５（ｅ）に示すように、サブスペクトラムｓ２’を分離するバンドパスフィルタの低周波側のカットオフ周波数ｆｃ＿Ｌ２を周波数ｆｃより大きくなるように、帯域分割重み関数回路２１３−２を設定する。これにより、サブスペクトラムｓ１’、ｓ２’は、サブスペクトラムｓ１、ｓ２に比べてエネルギーが抑圧される。
【００５２】
そして、シフト回路２２１−１〜２２１−３は、帯域抑圧部２１における乗算により一部のエネルギーが抑圧されたサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’、ｓ３それぞれを通信に利用する周波数帯域に対応するＦＦＴポイントにシフトする周波数変換を行う。これにより、分割されたサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’、ｓ３が通信に用いる周波数帯域に配置される。
周波数変換されたサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’、ｓ３は、合成器２２２により合成され、ＩＦＦＴ回路２２３によるＩＦＦＴ処理により時間領域の信号に変換され、ＲＦ回路２２４によりアンテナ２３を介して送信される。
【００５３】
なお、本実施形態では、ＦＦＴ回路２１２より出力された信号のスペクトラムは、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３から出力された重み係数を乗算された後に、シフト回路２２１−１〜２２１−３により周波数シフトされる構成を説明したが、周波数シフトした後に重み係数を乗算する構成としてもよい。
【００５４】
図６は、本実施形態における受信装置６の構成を示す概略ブロック図である。
同図に示すように、受信装置６は、アンテナ６１と、信号抽出部６２と、復調部６３とを備えている。信号抽出部６２は、ＲＦ回路６２１と、ＦＦＴ回路６２２と、シフト回路６２３−１〜６２３−３と、帯域合成重み関数回路６２４−１〜６２４−３と、乗算器６２５−１〜６２５−３とを有している。
【００５５】
ＲＦ回路６２１は、アンテナ６１を介して受信する信号をＦＦＴ回路６２２に出力する。ＦＦＴ回路６２２は、ＲＦ回路６２１から入力された信号を、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。シフト回路６２３−１〜６２３−３は、送信装置２に備えられているシフト回路２２１−１〜２２１−３それぞれと対をなしている。また、シフト回路６２３−１〜６２３−３は、ＦＦＴ回路６２２により変換された信号のスペクトラムに対して、シフト回路２２１−１〜２２１−３による周波数変換の逆変換に相当する周波数シフトをする。
【００５６】
帯域合成重み関数回路６２４−１〜６２４−３は、信号を送信する周波数帯域それぞれの帯域幅に応じて予め定められた周波数帯域を選択する周波数ごとの重み係数を乗算器６２５−１〜６２５−３に出力する。乗算器６２５−１〜６２５−３は、シフト回路６２３−１〜６２３−３から出力される周波数シフトされたスペクトラムと、帯域合成重み関数回路６２４−１〜６２４−３から出力される重み係数とを乗算する。
この乗算により、予め定められた周波数帯域のサブスペクトラムを選択するフィルタ処理を行う。なお、帯域合成重み関数回路６２４−１〜６２４−３は、送信装置２に備えられている帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３と対をなし、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３と同じ周波数特性を有している。
【００５７】
復調部６３は、合成器６３１と、ＩＦＦＴ回路６３２と、復調器６３３とを有している。
合成器６３１は、乗算器６２５−１〜６２５−３から出力されるサブスペクトラムを加算により合成してＩＦＦＴ回路６３２に出力する。ＩＦＦＴ回路６３２は、合成器６３１により合成されたサブスペクトラムに対して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。復調器６３３は、送信装置２に備えられている変調器２１１に対応した復調方式により、ＩＦＦＴ回路６３２により変換された信号からデータを復調して出力する。
【００５８】
図７は、本実施形態の受信装置６において、合成器６３１から出力されるスペクトラムの一例を示すグラフである。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は受信電力密度を示す。
図５に示したように送信するスペクトラムを３つのサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’、ｓ３に分割して送信された場合、合成器６３１により合成されるスペクトラムは、図７に示すように、周波数ｆｃ’にノッチの入った信号となり周波数応答Ｇ（ｆ）を有する。このため、受信装置６において、送信された信号のスペクトラムを完全に復元することはできない。しかし、送信された信号の冗長度、例えば、信号点間距離の余裕度などを活用することで送信データを復元することが可能となる。
【００５９】
なお、送信装置２において送信する信号を前方誤り訂正符号化して、受信装置６において復調した信号に対して誤り訂正復号を行い、送信する信号の冗長度を高くするようにしてもよい。これにより、帯域抑圧部２１におけるサブスペクトラムを抑圧する帯域を増加させることができ、更に周波数利用効率を向上させることができる。
【００６０】
また、帯域抑圧制御回路２１５は、通信に利用できる周波数帯域を検出し、検出した周波数帯域それぞれの帯域幅に応じて帯域分割重み関数回路２１３−１〜２３１−３の設定を変更するようにしてもよい。これにより、利用できる周波数帯域が、時間や通信を行う場所に応じて変わる場合においても、通信を行うことができる。
【００６１】
［第３実施形態］
第３実施形態における無線通信システムは、第２実施形態の受信装置６に受信した信号に対する等化機能を設けたものである。なお、本実施形態における送信装置は、第２実施形態の送信装置２と同じ構成であるので、その説明を省略する。
図８は、第３実施形態における受信装置６Ａの構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、受信装置６Ａは、等化関数回路６３４と、乗算器６３５とが復調部６３Ａに設けられている点が第２実施形態の受信装置６（図６）と異なる。なお、第２実施形態の受信装置６と同じ構成部には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
等化関数回路６３４は、受信信号の周波数応答Ｇ（ｆ）に関して周波数領域等化を行うための重み係数を乗算器６３５に出力する。なお、等化関数回路６３４は、ＺＦ（Zero Forcing；ゼロフォーシング）規範（周波数特性：１／Ｇ（ｆ））により周波数領域等化の重み係数を算出する。
乗算器６３５は、合成器６３１により合成されたスペクトラムに対して、等化関数回路６３４から出力される重み係数を乗じてＩＦＦＴ回路６３２に出力する。
【００６３】
図９は、本実施形態の復調部６３Ａにおける周波数領域等化の一例を示すグラフである。図９（ａ）は、送信装置２において図５に示したように抑圧処理が行われた場合における、合成器６３１から出力されるスペクトラムの一例を示すグラフである。同図において、横軸は周波数を示し、縦軸は受信電力密度を示す。また、Ｎ０は雑音電力密度を示し、Ｓ０は抑圧処理が行われていない周波数における受信電力密度を示す。
【００６４】
この場合、合成器６３１から出力されるスペクトラムの周波数応答Ｇ（ｆ）は、図９（ｂ）に示すようになる。そこで、等化関数回路６３４は、図９（ｃ）に示すように、周波数ｆｃを中心とする減衰した部分のレベルを引き上げる重み係数を算出する。等化関数回路６３４により算出された重み係数（図９（ｃ））を、合成器６３１から出力されるスペクトル（図９（ａ））に乗算することで、図９（ｄ）に示すように、等化処理することができる。この等化処理により、周波数ｆｃを中心としたスペクトラムの電力密度が、Ｓ０にまで引き上げられている。
このように、周波数等化処理により抑圧された周波数帯域の受信信号を引き上げることで、データ復調時の受信特性を大幅に改善することができる。
【００６５】
［第４実施形態］
第４実施形態における無線通信システムは、第３実施形態と異なる等化処理を行う受信装置６Ｂを具備するものである。なお、本実施形態における送信装置は、第２実施形態の送信装置２と同じ構成であるので、その説明を省略する。
図１０は、本実施形態における受信装置６Ｂの構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、受信装置６Ｂは、雑音電力測定器６３６と、等化関数回路６３７とが復調部６３Ｂに設けられている点が、第３実施形態の受信装置６Ａ（図８）と異なる。なお、第３実施形態の受信装置６Ａと同じ構成部には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６６】
雑音電力測定器６３６は、ＲＦ回路６２１から出力される受信信号に基づいて、通信に用いる周波数帯域の雑音電力密度を測定する。
等化関数回路６３７は、雑音電力測定器６３６により測定された雑音電力密度に基づいて雑音協調を回避しながら、受信信号の周波数応答Ｇ（ｆ）に関して周波数領域等化を行うための重み係数を乗算器６３５に出力する。なお、等化関数回路６３７は、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error；最小２乗誤差）規範（１／｛Ｇ（ｆ）＋１／（Ｓ／Ｎ）｝）により周波数領域等化の重み係数を算出する。ここで、（Ｓ／Ｎ）は、受信ＳＮＲ（Signal-Noise Ratio；信号雑音比）である。
【００６７】
図１１は、本実施形態の復調部６３Ｂにおける周波数領域等化の一例を示すグラフである。図１１（ａ）は、送信装置２において図５に示したように抑圧処理が行われた場合における、合成器６３１から出力されるスペクトラムの一例を示すグラフである。
この場合、合成器６３１から出力されるスペクトラムの周波数応答Ｇ（ｆ）は、図１１（ｂ）に示すようになる。そこで、等化関数回路６３４は、図１１（ｃ）に示すように、雑音電力密度を考慮し、周波数ｆｃを中心とする減衰した部分のレベルを引き上げる重み係数を算出する。等化関数回路６３７により算出された重み係数（図１１（ｃ））を、合成器６３１から出力されるスペクトル（図１１（ａ））に乗算することで、図１１（ｄ）に示すように、等化処理することができる。この等化処理により、周波数ｆｃを中心としたスペクトラムの電力密度が引き上げられている。
このように、周波数等化処理により抑圧された周波数帯域の受信信号を引き上げることで、データ復調時の受信特性を大幅に改善することができる。
【００６８】
図１２は、本実施形態における等化処理と、第３実施形態における等化処理とを比較する図である。
例えば、図１２（ａ）に示すように、送信する信号のスペクトラムにおいて、抑圧処理により周波数ｆｃ’を中心とした一部の電力密度が０、又は雑音電力密度以下になる場合、以下のように、ＭＭＳＥ規範による等化処理に利点がある。
【００６９】
第３実施形態のＺＦ規範では、図１２（ｂ）に示すように、送信装置２において抑圧される周波数ｆｃ’を中心とする周波数帯域に対して、予め定めたレベルに引き上げる処理を行う。そのため、周波数ｆｃ’を中心とする周波数帯域には、雑音信号のレベルを引き上げてしまう。この場合、雑音信号の影響により、周波数等化処理による改善がほとんど得られないばかりか、誤った復調をしてしまう可能性がある。
一方、本実施形態のＭＭＳＥ規範による等化処理では、雑音信号のレベルを考慮して等化処理を行うため、図１２（ｃ）に示すように、周波数ｆｃ’を中心とした周波数帯域のレベルを引き上げない。そのため、雑音信号の影響により誤った復調を行う可能性を低くすることができる。
【００７０】
［第５実施形態］
第５実施形態における無線通信システムは、送信する信号に対して帯域分割をする前に、前方誤り訂正符号化、及び信号の並び替え（ビット・インターリービング）を行うことを特徴としている。
【００７１】
図１３は、本実施形態における送信装置２Ｃの構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、送信装置２Ｃは、符号化器２１７と、インタリーバ２１８とが帯域抑圧部２１Ｃに設けられている点が、第２実施形態の送信装置２（図４）と異なる。なお、送信装置２と同じ構成には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
符号化器２１７は、送信する信号に対して前方誤り訂正符号化を行う。インタリーバ２１８は、符号化器２１７から出力されるビットを連続しないように順序を並び替えて、変調器２１１に出力する。例えば、符号化器２１７から出力された順序で各ビットが連続しないようにする。
【００７２】
図１４は、本実施形態における受信装置６Ｃの構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、受信装置６Ｃは、帯域制限関数回路６３８と、乗算器６３９と、デインタリーバ６４０と、復号器６４１とが復調部６３Ｃに設けられている点が第３実施形態の受信装置６Ａ（図８）と異なる。なお、受信装置６Ａと同じ構成部には、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００７３】
帯域制限関数回路６３８は、送信された信号の周波数帯域のスペクトラムを選択する重み係数を出力する。乗算器６３９は、乗算器６３５により等化処理されたスペクトラムと、帯域制限関数回路６３８から出力される重み係数を乗算し、乗算結果をＩＦＦＴ回路６３２に出力する。
デインタリーバ６４０は、復調器６３３から出力された信号に対して、送信装置２Ｃのインタリーバ２１８と逆の並び替えを行う。復号器６４１は、デインタリーバ６４０に並び替えられた信号に対して、誤り訂正復号を行う。
【００７４】
本実施形態では、送信する信号においてインタリーバ２１８により信号を並び替えることにより、サブスペクトラムに対するエネルギー抑圧によるバーストエラーを回避し、受信装置６Ｃにおける誤り訂正効果を高めることができる。
【００７５】
なお、上述した各実施形態では、３つの周波数帯域を通じて信号を伝送する場合の送信装置、及び受信装置の構成を説明したが、これに限らず、通信に利用する周波数帯域は、２つ以上の周波数帯域を通じて信号を伝送するようにしてもよい。その場合、送信装置には、通信に利用する周波数帯域の数に応じて、送信する信号を複数のサブスペクトラムに分割するように、帯域分割フィルタ、帯域抑圧フィルタ及び周波数変換回路、あるいは、帯域分割重み関数回路、乗算器、及びシフト回路を設けるようにする。更に、受信装置には、周波数逆変換回路、及び帯域制限フィルタ、あるいは、シフト回路、帯域合成重み関数回路、及び乗算器を設けるようにする。
【００７６】
［本発明の実施形態の効果］
【００７７】
図１５は、上述した第１実施形態から第５実施形態における効果を示す模式図である。
ここでは、異なる無線通信システムに利用されている周波数帯域を挟む２つの空き周波数帯域Ｆ１、Ｆ２を通じて通信を行う場合を例にして説明する。
【００７８】
例えば、非特許文献２に記載された技術により、送信する信号ｂ１のスペクトラムを２つのサブスペクトラムｓ１、ｓ２に分割し、周波数帯域Ｆ１、Ｆ２に配置して送信するとき、サブスペクトラムｓ１、ｓ２の周波数帯域が、それぞれを配置する周波数帯域Ｆ１、Ｆ２の帯域幅より広いとき送信することができない。もしくは、伝送レートを下げて送信する信号のスペクトラムの帯域幅を狭くする必要がある。
【００７９】
一方、本発明の実施形態では、周波数帯域Ｆ１、Ｆ２に収まるように、分割した２つのサブスペクトラムのエネルギーを抑圧する。そして、抑圧処理を施したサブスペクトラムｓ１’、ｓ２’をそれぞれ周波数帯域Ｆ１、Ｆ２に配置して送信ことができる。
このように、分割したサブスペクトラムの帯域幅より利用できる周波数帯域が狭い場合においても、利用できる周波数帯域に応じて伝送レートを下げることなく、通信を行うことができる。また、既存の無線通信システムに使用されていない、散在する空き周波数帯域を利用して通信を行うことができるので、周波数帯域を有効に利用することができる。
【００８０】
本発明の各実施形態では、送信装置において、送信する信号の帯域抑圧を伴う帯域分散伝送をする。すなわち、図１５の１５Ｂに示すように、前記の帯域分散伝送において一部の周波数帯域の送信エネルギーを削減し、総占有周波数帯域幅を狭めることを特長としている。
【００８１】
具体的には、第１実施形態の送信装置１における帯域抑圧フィルタ１１４−１〜１１４−３をＬＰＦ（Low Pass Filter；ローパスフィルタ）、ＨＰＦ（High Pass Filter；ハイパスフィルタ）、ＢＰＦ（Band Pass Filter；バンドパスフィルタ）、ＢＥＦ（Band Elimination Filter；バンドエリミネーションフィルタ）に設定して、送信する信号のエネルギーの一部を抑圧する。また、第２〜５実施形態における、サブスペクトラムを生成する分解フィルタ特性（帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３）に対して、サブスペクトラムのエネルギーを抑圧するようにカットオフ周波数を設定する。
そして、各サブスペクトラムを通信に利用できる周波数帯にシフトして送信する。
【００８２】
また、受信装置では、受信したサブスペクトラムを、送信装置の周波数シフト前の周波数帯域にシフトし、サブスペクトラムから送信された信号のスペクトラムを合成する。この合成されたスペクトラムは、送信信号のスペクトラムの一部が減衰または欠落しているが、誤り訂正符号の誤り訂正能力等により通信品質は保護される。また、スペクトラムを合成した後に周波数領域等化処理を行うことで、より高品質な伝送が可能となる。
【００８３】
また、発明の実施形態による効果の一例として、第２実施形態の構成における計算機シミュレーションの結果を示す。
図１６は、第２実施形態の構成における計算機シミュレーションの条件を示す図である。ここでは、帯域分割重み関数回路２１３−１〜２１３−３及び乗算器２１４−１〜２１４−３（図４）と、帯域分割重み関数回路６２４−１〜６２４−３及び乗算器６２５−１〜６２５−３（図６）とにより構成されるロールオフフィルタそれぞれのロールオフ率αは常に０．２とし、帯域分解数は２、分解された２つのサブスペクトルの帯域幅は同一とする。
【００８４】
変調波のナイキスト帯域幅をＢ（Ｈｚ）とするとき、例えば、非特許文献２に記載された技術（比較例）では、共にＢ（１＋α）／２の帯域幅をもつ２つのサブスペクトラムに分解される。
一方、第２実施形態では、カットオフ周波数ｆｃ＿Ｒ１，ｆｃ＿Ｌ２の調整によりスペクトルの中心帯域が圧縮される。帯域圧縮率をＣ（０＜Ｃ≦１）とするとき、変調波は、図１６に示すように、共に（１−Ｃ）・Ｂ（１＋α）／２の帯域幅をもつ２つのサブスペクトラムに分解される。
【００８５】
また、図１７は、第２実施形態の構成における計算機シミュレーションの結果を示す図である。このとき各々のビット誤り率特性は、図１７（ａ）のようになる。ただし、変調方式はＱＰＳＫ、ＦＥＣ（誤り訂正符号）は符号化率１／２の畳み込み符号である。帯域圧縮率はＣ＝０．１２５とした。簡単のため同期、伝送路推定が理想状態とした。同実施形態において、所要受信電力は増加するものの、少ない占有周波数帯域幅で通信を行うことができることが分かる。
【００８６】
すなわち、図１７（ｂ）に示す周波数利用効率を評価すると、同実施形態では、周波数有効利用効率の最大値は１／（１−Ｃ）＝１．１４倍程度に改善されることが分かる。
従って、第２実施形態の計算機シミュレーションの結果を一例として示したが、本発明による無線通信方法及び送信方法は、限られた周波数帯域を通じて通信を行うリミテッドな通信環境において、高速伝送を行うのに適していると言える。
【００８７】
上述のように、本発明の実施形態では、伝送レートを低下させることなく帯域抑圧をした上で、空き周波数帯域を用いた帯域分散伝送を行うため、例えば、非特許文献１、２記載の伝送方式よりも周波数利用効率を向上することができる。また、変調信号の信号形式（変調方式等）に依存しないという非特許文献２の特長を保持している。更に、帯域抑圧フィルタや、帯域分割重み関数回路により、分割するサブスペクトラムごとの帯域幅、及び帯域圧縮比は、任意に指定してすることができるため、空き周波数帯域を効率的かつ柔軟に利用することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１、２、２Ｃ…送信装置
５、６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ…受信装置
１１、２１、２１Ｃ…帯域抑圧部
１２、２２…送信部
１３、２３、５１、６１…アンテナ
５２、６２…信号抽出部
５３、６３、６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ…復調部
１１１、２１１…変調器
１１２…フィルタバンク
１１３−１、１１３−２、１１３−３…帯域分割フィルタ
１１４−１、１１４−２、１１４−３…帯域抑圧フィルタ
１１５−１、１１５−２、１１５−３…スイッチ
１１６、２１５…帯域抑圧制御回路
１２１−１、１２１−２、１２１−３周波数変換回路
１２２、２２２、５３１、６３１…合成器
１２３、２２４、５２１、６２１…ＲＦ回路
２１２、６２２…ＦＦＴ回路
２１３−１、２１３−２、２１３−３…帯域分割重み関数回路
２１４−１、２１４−２、２１４−３、６２５−１、６２５−２、６２５−３、６３５、６３９…乗算器
２１７…符号化器
２１８…インタリーバ
２２３、６３２…ＩＦＦＴ回路
２２１−１、２２１−２、２２１−３…シフト回路
５２２−１、５２２−２、５２２−３…周波数逆変換回路
５２３−１、５２３−２、５２３−３…帯域制限フィルタ
５３２、６３３…復調器
６２３−１、６２３−２、６２３−３…シフト回路
６２４−１、６２４−２、６２４−３…帯域合成重み関数回路
６３４、６３７…等化関数回路
６３６…雑音電力測定器
６３８…帯域制限関数回路
６４０…デインタリーバ
６４１…復号器
【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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