(57)【要約】【課題】  複数の信号が含まれる無線信号における、その複数の信号間の電力比を判定すること。【解決手段】  それぞれ異なる通信装置からの第１の信号と第２の信号とを含む無線信号が受信される。判定装置は、無線信号から第１の信号が除去された後の信号に基づいて第２の信号についての第１の検出確率を特定すると共に、第１の信号が除去されない場合の無線信号に基づいて第２の信号についての第２の検出確率を特定する。判定装置は、その後、第１の検出確率と第２の検出確率との関係から、第１の信号と第２の信号との電力比を判定する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる通信装置からの第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、
前記無線信号から前記第１の信号を除去する除去手段と、
前記無線信号から前記第１の信号が除去された後の信号に基づいて前記第２の信号についての第１の検出確率を特定すると共に、前記第１の信号が除去されない場合の前記無線信号に基づいて前記第２の信号についての第２の検出確率を特定する特定手段と、
前記第１の検出確率と前記第２の検出確率との関係から、前記第１の信号と前記第２の信号との電力比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２の信号の雑音に対する電力比を判定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
前記第２の信号はプリアンブルを含み、
前記特定手段は、前記無線信号から前記第１の信号が除去された後の信号と、前記第１の信号が除去されない場合の前記無線信号とに対して、前記プリアンブルを用いた相関検出を実行し、相関のピークの値と、ピークではない値の少なくとも１つとの比の値に基づいて、前記第１の検出確率および前記第２の検出確率を特定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の判定装置。
【請求項４】
前記第１の信号は、前記第２の信号より優先度の高い信号である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の判定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の判定装置から前記第１の信号と前記第２の信号との電力比を取得する取得手段と、
前記第１の信号と前記第２の信号との電力比および前記第２の信号の雑音に対する電力比に基づいて、前記第２の信号による通信が可能である地理的領域を決定する決定手段と、
を有することを特徴とする管理装置。
【請求項６】
前記決定手段は、前記第１の信号の前記第２の信号に対する電力比が、所定値以上である地理的領域を、前記第２の信号による通信が可能である地理的領域として決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の管理装置。
【請求項７】
前記取得手段が、前記判定装置から第２の信号の雑音に対する電力比を取得した場合、前記決定手段は、前記第１の信号の前記第２の信号に対する電力比が、第１の所定値以上であり、かつ、前記第２の信号の雑音に対する電力比が第２の所定値以上である地理的領域を、前記第２の信号による通信が可能である地理的領域として決定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の管理装置。
【請求項８】
それぞれ異なる通信装置からの第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から前記第１の信号を除去する除去手段とを有する判定装置の制御方法であって、
特定手段が、前記無線信号から前記第１の信号が除去された後の信号に基づいて前記第２の信号についての第１の検出確率を特定すると共に、前記第１の信号が除去されない場合の前記無線信号に基づいて前記第２の信号についての第２の検出確率を特定する特定工程と、
判定手段が、前記第１の検出確率と前記第２の検出確率との関係から、前記第１の信号と前記第２の信号との電力比を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項９】
それぞれ異なる通信装置からの第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から前記第１の信号を除去する除去手段とを有する判定装置に備えられたコンピュータに、
前記無線信号から前記第１の信号が除去された後の信号に基づいて前記第２の信号についての第１の検出確率を特定すると共に、前記第１の信号が除去されない場合の前記無線信号に基づいて前記第２の信号についての第２の検出確率を特定する特定工程と、
前記第１の検出確率と前記第２の検出確率との関係から、前記第１の信号と前記第２の信号との電力比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、複数の信号が同時に受信される場合の電力比の判定技術に関する。
【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、複数の信号が含まれる無線信号における、その複数の信号間の電力比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、それぞれ異なる通信装置からの第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、前記無線信号から前記第１の信号を除去する除去手段と、前記無線信号から前記第１の信号が除去された後の信号に基づいて前記第２の信号についての第１の検出確率を特定すると共に、前記第１の信号が除去されない場合の前記無線信号に基づいて前記第２の信号についての第２の検出確率を特定する特定手段と、前記第１の検出確率と前記第２の検出確率との関係から、前記第１の信号と前記第２の信号との電力比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、複数の信号が含まれる無線信号における、その複数の信号間の電力比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】相関検出の概念を示す図。
【図３】相関ピーク値とピーク以外の相関値との比と、プリアンブルが正確に検出される確率との関係を示す図。
【図４】他の信号を除去した場合と除去しない場合とにおける、プリアンブルが正確に検出される確率との関係を示す図。
【図５】他の信号を除去した場合と除去しない場合とにおける、プリアンブルが正確に検出される確率との関係を示す図。
【図６】判定装置のハードウェア構成例を示すブロック図。
【図７】判定装置の機能構成例を示すブロック図。
【図８】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、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、所定値を超える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の信号と、互いに相手装置が送信した第２の信号との電力比を判定する。そして、端末１５１及び端末１５２は、例えば、第１の信号の第２の信号に対する電力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。なお、端末１５１及び端末１５２は、第２の信号と雑音との電力比（例えばＣＮＲ）を判定してもよい。その場合、端末１５１及び端末１５２は、例えば、第１の信号と第２の信号との電力比が第１の所定値以上であり、かつ、第２の信号と雑音との電力比が第２の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してもよい。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、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。
【００１２】
なお、端末１５１及び端末１５２がこのような判定を行わずに、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、このような判定をおこなってもよい。例えば、管理装置は、地理的に離れた複数の位置において信号を観測して、受信される無線信号に基づいて、第１の信号と第２の信号との電力比（及び第２の信号の雑音に対する電力比）を判定し、第２の信号による通信が許される地理的領域を決定する。なお、管理装置は、例えば、管理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上述の判定を行い、その結果に基づいて、第２の信号による通信が可能である地理的領域を決定してもよい。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。
【００１３】
本実施形態では、このような第１の信号と第２の信号との電力比及び第２の信号の雑音に対する電力比を判定する判定装置について説明する。この判定装置は、例えば、端末など、上述の第２の信号による通信を行う無線通信装置内や管理装置などに備えられる。なお、判定装置は、管理装置とは別のネットワーク内の装置であってもよい。
【００１４】
本実施形態に係る判定装置は、無線信号に含まれる第２の信号のプリアンブル（既知の信号）の検出に基づいて、第１の信号と第２の信号との電力比を検出する。なお、判定装置は、第２の信号の雑音に対する電力比を判定することもできる。
【００１５】
具体的には、判定装置は、受信した無線信号に対してプリアンブルを用いて相関検出を行う。このとき、プリアンブルが良好な自己相関特性を有する場合は、相関計算をする時間区間のタイミングがプリアンブルのタイミング一致している場合に相関ピークが出現し、タイミングが一致していない時間区間に対しては、相関値は低くなる。例えば、図２のように、時間区間１と時間区間３では相関値は低いが、時間区間２に対しては、十分に高いピークが検出される。したがって、図２の例では、相関ピークのタイミングとして時間区間２のタイミング（例えば時間区間の開始タイミング）を特定する。その後、判定装置は、相関ピークの値と、ピーク以外の値の少なくともいずれかの相関値（例えば、時間区間１又は時間区間３における相関値）又はピーク以外の値の平均値との比を算出する。
【００１６】
また、判定装置は、従来技術の逐次型の干渉キャンセラなどにより受信信号から第１の信号を除去し、その残余の信号に対して、プリアンブルを用いて相関検出を行う。そして、判定装置は、第１の信号を除去しない場合と同様に、相関ピークの値と、ピーク以外の値の少なくともいずれかの相関値又はピーク以外の値の平均値との比を算出する。
【００１７】
このとき、算出された比と、第２の信号のプリアンブルが受信されたタイミングで検出された確率（すなわち、プリアンブルが正確に検出された確率）との関係は、第１の信号を除去したか否かによらず、図３のようになる。なお、図３は、プリアンブルが正確に検出される確率を、相関ピーク値とピーク以外の値の１つとの比を横軸にとって解析により求めたものである。
【００１８】
なお、十分に大きい第１の信号が除去された場合は、ピーク以外の相関値の値が小さく抑えられるため、検出確率が、第１の信号が除去されなかった場合と比べて、向上する場合がある。この様子をプロットしたものが図４である。図４は、第１の信号の電力（Ｐp）と第２の信号の電力（Ｐs）との比ごとに、雑音の大きさを変動させて、第２の信号のプリアンブルの検出が成功した確率を求めた結果を示している。なお、縦軸には第１の信号を除去した場合の第２の信号の第１の検出確率を示し、横軸には第１の信号を除去しなかった場合の第２の信号の第２の検出確率を示している。破線は、第１の検出確率と第２の検出確率とが等しい場合を示しており、図４において、左上に点がプロットされるほど、第１の信号を除去した場合の第１の検出確率が第２の検出確率よりも高いことを示す。図４から分かるように、第１の信号の電力が第２の信号の電力と比べて大きくなるほど、第１の検出確率と第２の検出確率とが乖離し、第１の検出確率の方が高くなる。
【００１９】
本実施形態に係る判定装置は、このような現象を利用して、第１の信号と第２の信号との電力比を判定する。すなわち、判定装置は、上述のようにして、第１の信号が除去された場合と除去されない場合とのそれぞれについて、相関ピーク値と非ピーク値との比を算出し、そこから、図３の対応関係を用いて第１の検出確率と第２の検出確率とを特定する。そして、その特定された第１の検出確率と第２の検出確率との関係から、図４を用いて第１の信号と第２の信号との電力比を判定する。判定装置は、例えば、第１の検出確率が０．８で、第２の検出確率が０．５であった場合は、図４から、第１の信号と第２の信号との電力比は、およそ２４ｄＢであると判定する。
【００２０】
判定装置は、第１の検出確率と第２の検出確率とから、第２の信号と雑音との電力比（ＣＮＲ）を判定することもできる。図５は、第２の信号（プリアンブル）のＣＮＲごとに、第１の信号の電力を変動させた場合の第１の検出確率と第２の検出確率との関係をプロットした図である。図５は、各線の左側の点から右側へ向かって、第１の信号と第２の信号との電力比が下がっていく場合について、第１の検出確率と第２の検出確率とを示している。図５に示すように、第１の信号と第２の信号との電力比と、第１の検出確率および第２の検出確率から、第２の信号のＣＮＲを判定することができる。各線の最も左側の点を与える第１の信号と第２の信号との電力比が得られる状況において、第１の検出確率が０．６であり、第２の検出確率が０．４である場合は、第２の信号のＣＮＲを、約−２２ｄＢと判定することができる。
【００２１】
このように、本実施形態に係る判定装置は、第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信し、第１の信号を除去した場合と除去しない場合とのそれぞれについての、第２の信号のプリアンブルを検出できる確率を特定する。そして、判定装置は、その２つの検出確率の関係に基づいて、第１の信号と第２の信号との電力比、さらには、第２の信号と雑音との電力比を判定する。これにより、第２の信号を送信した場合の与干渉量を推定することが可能となる。
【００２２】
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。
【００２３】
（判定装置の構成）
図６に判定装置のハードウェア構成例を示す。判定装置は、図６に示すように、例えば、ＣＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、外部記憶装置６０４、及び通信装置６０５を有する。判定装置では、例えばＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３及び外部記憶装置６０４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ＣＰＵ６０１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６０５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６では、判定装置は、１つの通信装置６０５を有するとしているが、複数の通信装置を有してもよい。
【００２４】
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。
【００２５】
図７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、通信部７０１、信号除去部７０２、第１の検出確率特定部７０３、第２の検出確率特定部７０４、及び電力比判定部７０５を有する。
【００２６】
通信部７０１は、例えば、第１の信号と第２の信号とを含む無線信号を受信する。なお、ここでの「受信」は、他の装置から無線信号を受け取ることと、直接接続されたアンテナを介して無線信号を受信することを含む概念である。すなわち、判定装置は、判定装置自身が無線信号を受信できる構成をとってもよいし、他の装置が受信した無線信号が転送されてくる構成をとってもよい。また、通信部７０１は、後述する電力比判定部７０５における判定結果を、例えば端末又は管理装置へ通知する。なお、判定装置が端末又は管理装置内に備えられる場合は、通信部７０１は、端末又は管理装置内で伝達される無線信号を取得し、判定結果を、端末は管理装置内の信号として出力する。
【００２７】
信号除去部７０２は、受信した無線信号から、第１の信号、すなわち、優先度の高い無線通信システムの信号を除去する。信号除去部７０２は、例えば逐次型の干渉キャンセラであるが、他の種別の干渉キャンセラなどであってもよい。
【００２８】
第１の検出確率特定部７０３は、第１の信号が除去された無線信号において、第２の信号を検出できる確率を特定する。具体的には、第１の検出確率特定部７０３は、上述のように、入力された信号に対してプリアンブルを用いて相関検出を行い、相関ピークの値と、非ピークの相関値との比を算出する。なお、この「比」は、相関値の２乗値であってもよいし、絶対値であってもよい。そして、この比から、図３の関係を用いて、第１の検出確率を特定する。同様に、第２の検出確率特定部７０４は、第１の信号が除去されていない状態の無線信号において、第２の信号を検出できる確率を特定する。具体的な特定方法は第１の検出確率特定部７０３で行われる方法と同様である。
【００２９】
電力比判定部７０５は、第１の検出確率特定部７０３及び第２の検出確率特定部７０４で特定された第１の検出確率および第２の検出確率に基づいて、無線信号に含まれる第１の信号と第２の信号との電力比を判定する。また、電力比判定部７０５は、場合によっては、第２の信号と雑音の電力比を判定する。電力比判定部７０５は、具体的には、上述のように、第１の検出確率と第２の検出確率との関係から、図４の関係を用いて第１の信号と第２の信号との電力比を判定する。また、電力比判定部７０５は、上述のように、第１の信号と第２の信号との電力比と、第１の検出確率と第２の検出確率との関係とから、図５の関係を用いて、第２の信号と雑音との電力比を判定する。
【００３０】
（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８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（Ｓ８０１）。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。
【００３１】
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の信号が除去されない場合の第２の信号についてのプリアンブルを検出できる確率（第２の検出確率）を特定する（Ｓ８０２）。この処理は、上述の通り、例えばプリアンブルを用いた相関検出により得られた相関ピーク値と非ピークの相関値との比に基づいて行われる。
【００３２】
続いて、判定装置は、干渉キャンセラなどにより、無線信号から第１の信号の成分を除去し（Ｓ８０３）、第１の信号が除去される場合の第２の信号についてのプリアンブルを検出できる確率（第１の検出確率）を特定する（Ｓ８０４）。Ｓ８０４の処理は、処理する対象の信号に第１の信号の成分が含まれない点を除き、Ｓ８０２の処理と同様に行われる。
【００３３】
そして、判定装置は、特定した第１の検出確率と第２の検出確率との関係に基づいて、第１の信号と第２の信号との電力比を判定する（Ｓ８０５）。なお、判定装置は、この判定した電力比と、第１の検出確率および第２の検出確率の関係とに基づいて、第２の信号と雑音との電力比を判定してもよい（Ｓ８０６）。
【００３４】
このようにして、本実施形態に係る判定装置は、優先システムの信号と非優先システムの信号との電力比、及び非優先システムの信号と雑音との電力比を判定することができる。この結果は、上述のように、管理装置又は端末へ提供され、この判定結果に基づいて、例えば、管理装置は第２の信号による通信が可能である地理的領域を決定し、端末は自身が第２の信号による通信を行ってもよいかを決定することができる。この結果、優先システムに対して過剰な干渉を与えない条件で別の通信を実行することが可能となり、システム全体としての周波数利用効率を向上させることができる。
【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】
2015115898.tif 000009
【図８】
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