(57)【要約】【課題】  優先されるシステムの通信中に他の通信の実行可否を判定すること。【解決手段】  判定装置は、第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信し、無線信号に基づいて第１の信号を復調した場合の、その復調における第１の誤り率を特定する。判定装置は、さらに、無線信号から第１の信号を除去した信号に基づいて第２の信号を復調した場合の、その復調における第２の誤り率を特定する。そして、判定装置は、第１の誤り率と第２の誤り率とに基づいて、第２の信号による通信が可能であるかを判定する。【選択図】  図３
2015133541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信する受信手段と、
前記無線信号に基づいて前記第１の信号を復調した場合の当該復調における第１の誤り率を特定する第１の特定手段と、
前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号に基づいて前記第２の信号を復調した場合の当該復調における第２の誤り率を特定する第２の特定手段と、
前記第１の誤り率と前記第２の誤り率とに基づいて、前記第２の信号による通信が可能であるかを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする判定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、さらに、
前記第１の誤り率から、前記第１の信号の電力の、前記無線信号に含まれる前記第１の信号以外の成分の電力との第１の比を算出すると共に、前記第２の誤り率から、前記第２の信号の電力の、前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号に含まれる前記第２の信号以外の成分の電力との第２の比を算出する算出手段と、
前記第１の比と前記第２の比とから、前記第１の信号の電力と前記第２の信号の電力との差を推定する推定手段と、
を有し、
前記第１の信号の電力と前記第２の信号の電力との差が所定値以上である場合に、前記第２の信号による通信が可能であると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記判定手段は、さらに、
前記第２の誤り率から、前記第２の信号の電力の、前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号に含まれる他の成分の電力との比を算出する算出手段と、
前記比から、前記第１の信号の、前記無線信号に含まれる他の成分の電力との比の劣化量を推定する推定手段と、
を有し、
前記劣化量が所定値以下である場合に、前記第２の信号による通信が可能であると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記第１の誤り率の、前記第２の誤り率に対する比が所定値以上である場合に、前記第２の信号による通信が可能であると判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
【請求項５】
前記第１の特定手段は、前記第１の信号を復調した結果のデータと、当該データに対して誤り訂正復号を施した後に再符号化を施したデータとを比較することにより、前記第１の誤り率を特定し、
前記第２の特定手段は、前記第２の信号を復調した結果のデータと、当該データに対して誤り訂正復号を施した後に再符号化を施したデータとを比較することにより、前記第２の誤り率を特定する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項６】
前記第２の特定手段は、前記無線信号から、前記第１の信号を復調した結果のデータに対して誤り訂正復号を施した後に再符号化を施したデータを変調した信号を用いて前記第１の信号のレプリカを生成し、前記レプリカを除去した信号を、前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号として、前記第２の誤り率を特定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の判定装置。
【請求項７】
前記受信手段は、複数の位置において前記無線信号を受信し、
前記判定手段は、前記複数の位置における前記無線信号に応じて特定された前記第１の誤り率と前記第２の誤り率とに基づいて、前記第２の信号による通信が可能な地理的領域を判定する、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項８】
第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信する受信手段を有する判定装置における判定方法であって、
第１の特定手段が、前記無線信号に基づいて前記第１の信号を復調した場合の当該復調における第１の誤り率を特定する第１の特定工程と、
第２の特定手段が、前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号に基づいて前記第２の信号を復調した場合の当該復調における第２の誤り率を特定する第２の特定工程と、
判定手段が、前記第１の誤り率と前記第２の誤り率とに基づいて、前記第２の信号による通信が可能であるかを判定する判定工程と、
を有することを特徴とする判定方法。
【請求項９】
第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信する受信手段を有する判定装置に備えられたコンピュータに、
前記無線信号に基づいて前記第１の信号を復調した場合の当該復調における第１の誤り率を特定する第１の特定工程と、
前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号に基づいて前記第２の信号を復調した場合の当該復調における第２の誤り率を特定する第２の特定工程と、
前記第１の誤り率と前記第２の誤り率とに基づいて、前記第２の信号による通信が可能であるかを判定する判定工程と、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優先されるシステムの通信中に他の通信の実行可否を判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信では、周波数リソースを有効活用することが重要である。周波数リソースの有効活用のためには、地理的に近接する複数の無線通信装置が同一の周波数帯域を用いて信号を送信することが考えられる。しかしながら、地理的に近接する複数の無線通信装置が同一の周波数帯域を用いて通信を行うと、それぞれが送信した信号同士が干渉してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１９７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対して、優先される無線通信システムの信号への干渉量を所定量以下に抑えながら、同一の周波数帯域を有する無線信号を送信することで、優先されない無線通信システムの通信を行う技術が検討されている（特許文献１参照）。しかしながら、このような通信方法においては、与干渉量を正確に評価する技術が重要となる。優先システムの信号への与干渉量を十分に低く抑えながら非優先システムの通信を行う必要があるからである。
【０００５】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、優先されるシステムの通信中に他の通信の実行可否を判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明による判定装置は、第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信する受信手段と、前記無線信号に基づいて前記第１の信号を復調した場合の当該復調における第１の誤り率を特定する第１の特定手段と、前記無線信号から前記第１の信号を除去した信号に基づいて前記第２の信号を復調した場合の当該復調における第２の誤り率を特定する第２の特定手段と、前記第１の誤り率と前記第２の誤り率とに基づいて、前記第２の信号による通信が可能であるかを判定する判定手段と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、優先されるシステムの通信中に他の通信の実行可否を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】無線通信システムの概念図を示す図。
【図２】判定装置のハードウェア構成例を示すブロック図。
【図３】判定装置の機能構成例を示すブロック図。
【図４】判定装置が実行する処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
（システム構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信ネットワークの概念図を示している。本無線通信ネットワークでは、基地局１０１と無線通信端末１０２（以下、単に「端末」と呼ぶ。）とが通信する無線通信ネットワーク１００において、端末１５１と端末１５２とが同一周波数帯域を用いて同時に通信を行う。このとき、基地局１０１と端末１０２との間の通信が、端末１５１と端末１５２との間の通信に優先されるものとし、端末１５１と端末１５２との間の通信は、基地局１０１と端末１０２との間の通信に対して、必要以上に干渉を与えてはならないものとする。
【００１１】
本無線通信システムでは、例えば、端末１５１及び端末１５２は、基地局１０１又は端末１０２が送信した第１の信号に対して、端末１５１及び端末１５２との間で送信された第２の信号の影響が十分に抑えられる場合に、第２の信号による通信が可能となる。例えば、端末１５１及び端末１５２は、第１の信号の電力の第２の信号の電力に対する比が所定値以上であり、第１の信号による通信を妨害しないと判定できた場合は、第２の信号による通信が可能であると判定する。
【００１２】
なお、端末１５１と端末１５２との間の通信は、例えば、受信側の端末において、受信した無線信号から、干渉キャンセラによって、基地局１０１又は端末１０２からの第１の信号を除去した上で行う。第１の信号の電力が第２の信号の電力より十分に大きい場合は第１の信号を高精度に除去することが可能であるため、端末１５１及び端末１５２は、第１の信号からの干渉が大きくても通信を行うことができる。
【００１３】
本実施形態では、この干渉キャンセラのような、第１の信号を除去する機構を用いて、第２の信号が第１の信号へ与える影響を評価する判定装置について説明する。判定装置は、その影響が十分に小さい場合にのみ、端末１５１及び端末１５２の間の、第２の信号による通信が可能であると判定する。
【００１４】
なお、判定装置は、端末１５１及び端末１５２に備えられてもよいし、例えばシステム全体の周波数使用状況を管理する管理装置（不図示）等が、このような判定装置を備えていてもよい。例えば、管理装置に備えられた判定装置は、地理的に離れた複数の位置における無線信号を受信して、受信した複数の無線信号のそれぞれに基づいて、第２の信号による通信が可能となる地理的領域を判定する。なお、判定装置は、例えば、判定装置に接続された複数のアンテナのうちの１つから第２の信号を送信して、別のアンテナでそれを受信して、第２の信号による通信が可能である地理的領域を判定してもよい。判定装置を有する管理装置は、その後、第２の信号による通信を要求する通信装置に対して、例えばその位置に応じて、通信の許可／拒否を通知する。これにより、非優先の無線通信装置が、優先される無線通信ネットワークに対する与干渉を所定値以下に抑えながら、周波数帯域を再利用して通信を行うことが可能となる。
【００１５】
本実施形態の判定装置は、まず、無線信号を受信すると、その無線信号に基づいて、第１の信号の復調を行い、この復調における第１の信号についての第１の誤り率を特定する。なお、第１の誤り率は、例えばビットエラーレート（ＢＥＲ）である。ここで、第１の信号は、第２の信号と比べて十分に大きいことが想定され、第１の信号と第２の信号とが含まれる無線信号に対して第１の信号の復調処理を実行することにより、十分に低い誤り率で、第１の信号を判定することができると考えられる。その後、判定装置は、無線信号から、第１の信号の成分を除去した信号に基づいて、第２の信号の復調を行い、この復調における第２の信号についての第２の誤り率を特定する。第２の誤り率も、例えば、ＢＥＲである。その後、判定装置は、この第１の誤り率と第２の誤り率とに基づいて、第２の信号による通信が可能であるかを判定する。
【００１６】
この判定は、例えば、以下のように行われる。まず、判定装置は、第１の誤り率から、第１の信号の電力の、受信信号に含まれる第１の信号以外の成分の電力に対する第１の比を算出する。そして、判定装置は、第２の誤り率から、第２の信号の電力の、第１の信号の成分を除去した受信信号に含まれる第２の信号以外の成分の電力に対する第２の比を算出する。このとき、第１の比を、第１の信号の搬送波対雑音比（ＣＮＲ）として捉え、第２の比を第２の信号の搬送波対雑音比として捉えると、第１の比を第２の比で除算した結果は、第１の信号の電力の、第２の信号の電力に対する比と考えることができる。判定装置は、これを利用して、第１の比と第２の比とに基づいて、第１の信号の電力と第２の信号の電力との差を推定する。そして、判定装置は、この電力差の推定値が所定値以上である場合に、第２の信号による通信が可能であると判定する。これにより、第１の信号の電力に比べて第２の信号の電力が十分に小さいかを判定することができ、第２の信号による第１の信号による通信への影響が少ない範囲で第２の信号による通信を行うことが可能となる。
【００１７】
また、判定は、例えば、以下のように行われてもよい。まず、判定装置は、第２の誤り率から、第２の信号の電力の、第１の信号の成分を除去した受信信号に含まれる第２の信号以外の成分の電力に対する比を算出する。このとき、第１の信号の、搬送波対干渉及び雑音比（ＣＩＮＲ）は、
Ｃ1／（Ｃ2＋Ｎ）＝（Ｃ1／Ｎ）／（（Ｃ2／Ｎ）＋１）
として与えられる。なお、Ｃ1は第１の信号の搬送波電力を、Ｃ2は第２の信号の搬送波電力を、Ｎは雑音電力を、それぞれ示す。ここで、判定装置が算出した、第２の信号の電力の、第１の信号の成分を除去した受信信号に含まれる第２の信号以外の成分の電力に対する比は、Ｃ2／Ｎと同等と考えられる。したがって、判定装置は、算出した比から、第２の信号による、第１の信号のＣＩＮＲの劣化量を算出することができる。例えば、Ｃ2／Ｎが１である場合は、第１の信号のＣＩＮＲは、第２の信号の存在によって、３ｄＢ劣化したものと考えることができる。そこで、本例では、判定装置は、Ｃ2／Ｎに基づいてこの劣化量を推定し、劣化量が所定値以下である場合に、第２の信号による通信が可能であると判定する。これにより、第２の信号を送信した場合の第１の信号の通信へ影響が十分に小さいかを判定することができ、影響が十分に少ない範囲で、第２の信号を用いた通信を行うことが可能となる。
【００１８】
また、判定装置は、例えば、第１の誤り率の第２の誤り率に対する比が所定値以下である場合に、第２の信号による通信が可能であると判定してもよい。これは、第１の信号に関する第１の誤り率が、第２の信号に関する第２の誤り率より十分に小さければ、第２の信号による、第１の信号を用いた通信への影響が十分に抑えられると考えられるからである。
【００１９】
なお、第１の誤り率は、受信した無線信号に基づいて復調した結果のデータと、そのデータに対して誤り訂正復号及び再符号化を施した後のデータとを比較することにより特定されてもよい。また、第２の誤り率は、無線信号から第１の信号を除去した後の信号に基づいて復調した結果のデータと、そのデータに対して誤り訂正復号及び再符号化を施した後のデータとを比較することにより特定されてもよい。これにより、容易に誤り率を特定することが可能となる。なお、無線信号からの第１の信号の除去は、無線信号に基づいて復調した結果のデータに対して誤り訂正復号及び再符号化を施した後のデータを変調した信号を用いて第１の信号のレプリカを生成し、そのレプリカを無線信号から除算することにより行われる。これにより、より正確な第１の信号のレプリカを生成することができ、第２の信号の第１の信号による通信への影響評価を高精度に行うことが可能となる。なお、第１の信号のレプリカは、例えば、無線信号に基づいて復調した結果のデータに対して誤り訂正復号及び再符号化を施した後のデータを変調した信号そのもの、または、この信号に第１の信号に関するチャネル推定値が乗じられた結果として得られる。
【００２０】
続いて、このような判定装置の構成と動作について説明する。
【００２１】
（判定装置の構成）
図２に判定装置のハードウェア構成例を示す。判定装置は、図２に示すように、例えば、ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、外部記憶装置２０４、及び通信装置２０５を有する。判定装置では、例えばＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３及び外部記憶装置２０４のいずれかに記録された、以下に示す判定装置の各機能を実現するプログラムをＣＰＵ２０１により実行するような制御が行われる。そして、判定装置は、通信装置２０５を用いて、信号の受信などの情報収集を行い、又は判定結果を管理装置へ通知する。なお、図２では、判定装置は、１つの通信装置２０５を有するとしているが、複数の通信装置を有してもよい。
【００２２】
なお、判定装置は、以下に説明する各機能を実行する専用のハードウェアを備えてもよいし、一部をハードウェアで実行し、プログラムを動作させるコンピュータでその他の部分を実行してもよい。また、以下の全機能をコンピュータとプログラムにより実行させてもよい。
【００２３】
図３は、判定装置の機能構成を示すブロック図である。判定装置は、機能として、第１の信号の復調及び誤り率特定機能と、第２の信号の復調及び誤り率特定機能と、第１の誤り率と第２の誤り率とから、第２の信号による通信が可能であるかを判定する機能とを有する。第１の信号の復調及び誤り率特定機能は、例えば、第１の復調部３０１、第１の誤り訂正復号部３０２、第１の誤り訂正符号化部３０３、及び第１の誤り率特定部３０４を含む。第２の信号の復調及び誤り率特定機能は、例えば、第２の復調部３０８、第２の誤り訂正復号部３０９、第２の誤り訂正符号化部３１０、及び第２の誤り率特定部３１１を含む。また、第２の信号による通信が可能であるかを判定する機能は、判定部３１２を含む。さらに、第２の信号の復調に先立って、第１の信号成分が受信信号から除去される。このために、判定装置は、レプリカ生成部３０５、遅延部３０６、及び減算器３０７を有する。
【００２４】
第１の復調部３０１は、受信した無線信号そのものを用いて、第１の信号を復調する。すなわち、無線信号が第２の信号を干渉として含む場合も、それを雑音として取り扱って第１の信号の復調を実行する。なお、ここでの復調は、例えばチャネル推定を含み、例えば硬判定により、データシンボルを得ることを言う。得られたデータシンボルは、第１の誤り訂正復号部３０２と第１の誤り率特定部３０４とに入力される。
【００２５】
第１の誤り訂正復号部３０２は、入力されたデータシンボルに対して誤り訂正復号を施し、その結果のデータを、第１の誤り訂正符号化部３０３に入力する。第１の誤り訂正符号化部３０３は、誤り訂正復号後のデータを誤り訂正符号により再符号化して、再符号化後のデータを、第１の誤り率特定部３０４とレプリカ生成部３０５へと入力する。
【００２６】
第１の誤り率特定部３０４は、第１の復調部３０１から入力されたデータと、第１の誤り訂正符号化部３０３から入力されたデータとを比較することにより、第１の誤り率を特定する。特定された第１の誤り率は、判定部３１２へ入力される。
【００２７】
レプリカ生成部３０５は、受信した無線信号における第１の信号の成分のレプリカを生成する。レプリカ生成部３０５は、具体的には、第１の誤り訂正符号化部３０３で再符号化されたデータそのもの、又はそのデータに第１の信号の伝送路（チャネル）の推定値を乗じたもののいずれかを、第１の信号のレプリカとして出力する。そして、第１の信号のレプリカは、減算器３０７において、そのレプリカに対応するタイミングの第１の信号を含む無線信号から減算される。なお、レプリカの出力タイミングと、無線信号のタイミングとが一致するように、遅延部３０６は、受信した無線信号のタイミング調整を行う。
【００２８】
第１の信号の成分が除去された後の信号は、第２の復調部３０８へ入力される。なお、第２の復調部３０８、第２の誤り訂正復号部３０９、第２の誤り訂正符号化部３１０及び第２の誤り率特定部３１１の動作は、それぞれ、第１の復調部３０１、第１の誤り訂正復号部３０２、第１の誤り訂正符号化部３０３及び第１の誤り率特定部３０４の動作と同様であるため、説明を省略する。これらの処理部の処理の結果として第２の誤り率特定部３１１で特定された第２の誤り率は、判定部３１２へ入力される。
【００２９】
判定部３１２は、入力された第１の誤り率と第２の誤り率とから、第２の信号による通信が可能であるかを判定する。ここで、第１の誤り率及び第２の誤り率が共にビットエラーレートであり、例えば、第１の信号と第２の信号の変調方式がＢＰＳＫであった場合、
2015133541.tif 000003
が成り立つ。なお、ＢＥＲ1は第１の誤り率、ＢＥＲ2は第２の誤り率、Ｃ1は第１の信号の搬送波電力、Ｃ2は第２の信号の搬送波電力、Ｎは雑音電力である。なお、第１の信号に対する第２の信号からの干渉は十分に小さいものとし、第１の信号の搬送波対雑音電力比（ＣＮＲ）は実際には第２の信号からの影響を含むが、これを考慮しないものとする。なお、ｅｒｆｃは、誤差補関数である。
【００３０】
このとき、上の式から、
2015133541.tif 000004
が成り立つ。ここで、ｅｒｆｃ-1は、誤差補関数の逆関数である。このように、第１の誤り率と第２の誤り率とから、容易に第１の信号及び第２の信号のＣＮＲを算出することができる。ここで、雑音電力がほぼ等しいと仮定すると、算出した第１の信号のＣＮＲと第２の信号のＣＮＲとの比が、第１の信号の電力と第２の信号の電力の比として求まる。そこで、判定部３１２は、この計算により第１の信号の電力の、第２の信号の電力に対する比（Ｃ1／Ｃ2）を算出し、この比が所定値以上である場合に、第２の信号による通信が可能であると判定する。これにより、第１の信号の電力が第２の信号による電力より十分に大きく、第２の信号による影響を大きく受けることがない場合にのみ、第２の信号による通信が可能とすることができる。
【００３１】
なお、判定部３１２は、上述のように、第２の信号の電力の、第１の信号の成分を除去した受信信号に含まれる第２の信号以外の成分の電力に対する比Ｃ2／Ｎのみを算出し、その結果から第１の信号の品質の劣化量を推定してもよい。そして、劣化量の推定値が所定値以下である場合にのみ、第２の信号による通信が可能と判定してもよい。また、判定部３１２は、第１の誤り率の、第２の誤り率に対する比を算出し、この比が所定値以下であり、第１の誤り率の方が第２の誤り率より十分に低い場合にのみ、第２の信号による通信が可能であると判定してもよい。
【００３２】
（判定装置の動作）
続いて、判定装置が実行する処理について、図４を用いて説明する。判定装置は、まず、第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信する（Ｓ４０１）。なお、例えば、第１の信号は優先システムの信号であり、第２の信号は非優先システムの信号である。その後、判定装置は、まず、受信した無線信号に基づいて、第１の信号についての復調処理などを実行し、第１の信号に関する第１の誤り率を特定する（Ｓ４０２）。そして、判定装置は、第１の信号のレプリカを生成して無線信号から減算することにより、無線信号から第１の信号の成分を除去する（Ｓ４０３）。そして、第１の信号成分の除去後の信号に基づいて、第２の信号の復調処理などが実行され、第２の信号に関する第２の誤り率が特定される（Ｓ４０４）。そして、判定装置は、特定した第１の誤り率と第２の誤り率とに基づいて、上述のようにして、第２の信号による通信の可否を判定する（Ｓ４０５）。
【００３３】
このようにして、本実施形態の判定装置は、第１の信号に関する第１の誤り率を、無線信号に第２の信号が含まれないものとして扱って特定し、一方で、第２の信号に関する第２の誤り率を無線信号から第１の信号を除去した信号に基づいて特定する。そして、特定された第１の誤り率と第２の誤り率とに基づいて、第２の信号による通信が可能であるかを判定することができる。これにより、第１の信号による通信へ与える影響を限定的にしながら、第２の信号による通信リソースの再利用を促し、資源利用効率を高めることが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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