(57)【要約】      （修正有）【課題】ＯＦＤＭ伝送において、隣接チャネル干渉の影響を抑制することが可能な無線通信装置を提供する。【解決手段】ＯＦＤＭ伝送により通信する無線通信システムにおいて、干渉となる隣接システムでは、既存システムの受信タイミングに対する自システムの信号の受信タイミングの遅延が、ＧＩ期間内となるように、自システムの送信タイミングが調整される（ａ）。また、自システムについてのＦＦＴ処理は、既存システムの１つのフレーム期間内で実行するようにＦＦＴ処理の期間を調整する（ｂ）。【選択図】図１０
2016006939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重方式により通信する無線通信システムにおける無線通信装置であって、
既存の無線システムおよび自システムの使用するそれぞれの周波数帯が混在する周波数領域にわたって前記直交周波数分割多重伝送によるサブキャリア信号を受信するための受信部と、
前記既存システムのシンボルタイミングを検出するためのタイミング検出部と、
検出された前記シンボルタイミングに応じて、前記既存システムのフレーム期間内において、フーリエ変換を行うようにタイミングを調整するためのタイミング調整部と、
前記受信部からの受信信号に対して、調整された前記タイミングでフーリエ変換を実行するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部の出力に対して復調処理を実行する、復調復号処理部とを備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記自システムにおけるフレームは、前記既存システムのフレームと同一のフレーム長であって、ガードインターバル期間も同一であり、前記自システムのフレームの受信タイミングは、前記既存システムのフレームの受信タイミングよりも、ガードインターバル期間よりも短い期間だけ遅延している状態で受信を行う、請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記無線通信システムは、離散直交周波数分割多重方式による既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信するシステムである、請求項１または２記載の無線通信装置。
【請求項４】
直交周波数分割多重方式により通信する無線通信システムにおける無線通信装置であって、
送信信号のサブキャリアへの変調処理を実行する符号化変調処理部と、
前記自システムの使用する周波数帯において変調されたサブキャリアに対して、逆フーリエ変換を実行する逆フーリエ変換部と、
逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを付加して送信フレームを形成するガードインターバル付加部と、
受信側での前記既存システムのシンボルタイミングの情報を取得するためのタイミング情報取得部と、
取得された前記シンボルタイミングに応じて、受信側で、前記自システムのフレームの受信タイミングが、前記既存システムのフレームの受信タイミングよりも、ガードインターバル期間よりも短い期間だけ遅延するように、送信タイミングを調整するための送信タイミング調整部と、
前記直交周波数分割多重伝送により前記フレームを送信するための送信部とを備える、無線通信装置。
【請求項５】
前記無線通信システムは、離散直交周波数分割多重方式による既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信するシステムである、請求項４記載の無線通信装置。
【請求項６】
直交周波数分割多重伝送により通信する無線通信システムであって、
第１の無線通信装置を備え、前記第１の無線通信装置は、
送信信号に対する誤り訂正符号化処理およびサブキャリアへの変調処理を実行する符号化変調処理部と、
前記自システムの使用する周波数帯において変調されたサブキャリアに対して、逆フーリエ変換を実行する逆フーリエ変換部と、
逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを付加して送信フレームを形成するガードインターバル付加部と、
受信側での周波数的に隣接する既存システムのシンボルタイミングの情報を取得するためのタイミング情報取得部と、
取得された前記シンボルタイミングに応じて、受信側で、前記自システムのフレームの受信タイミングが、前記既存システムのフレームの受信タイミングよりも、ガードインターバル期間よりも短い期間だけ遅延するように、送信タイミングを調整するための送信タイミング調整部と、
前記直交周波数分割多重伝送により前記フレームを送信するための送信部とを含み、
第２の無線通信装置をさらに備え、前記第２の無線通信装置は、
前記既存の無線システムおよび自システムの使用する周波数帯が混在する周波数領域にわたって前記直交周波数分割多重伝送によるサブキャリア信号を受信するための受信部と、
前記既存システムのシンボルタイミングを検出するためのタイミング検出部と、
検出された前記シンボルタイミングに応じて、前記既存システムのフレーム期間内において、フーリエ変換を行うようにタイミングを調整するためのタイミング調整部と、
前記受信部からの受信信号に対して、調整された前記タイミングでフーリエ変換を実行するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部の出力に対して復調処理を実行し、復調された信号に対して誤り訂正復号を実行する復調復号処理部とを含む、無線通信システム。
【請求項７】
前記無線通信システムは、離散直交周波数分割多重方式による既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信するシステムである、請求項６記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線通信方式、たとえば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で標準化が行なわれた無線通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution）リリース８（Rel.8）は、最大２０ＭＨｚの帯域を利用して通信を行うことが可能である。
【０００３】
また、ＬＴＥの発展版であるＬＴＥ−Ａ（Long Term Evolution-Advanced）では、ＬＴＥとの後方互換性を確保しつつ、更なる高速伝送を実現するため、ＬＴＥでサポートされる帯域幅を基本単位としたコンポーネントキャリア(ＣＣ：Component Carrier）を複数束ねて同時に用いるキャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）技術が採用され、最大で5ＣＣ（２０ＭＨｚ幅×５）を用いて１００ＭＨｚ幅の広帯域伝送が実現可能である。
【０００４】
このようなＬＴＥやＬＴＥ−Ａのみならず、地上波デジタル放送などでも使用されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重）通信方式を用いる通信システムでは、畳み込み符号化やターボ符号化等の誤り訂正符号化を行い、周波数ダイバーシティ利得により信頼性を確保している。ここで、独立した２つのＯＦＤＭ無線通信システムが存在する場合に、相互のチャネル間干渉を回避するために隣接チャネルの間にガードバンドを設ける技術についての報告がある（特許文献１を参照）。
【０００５】
ところで、近年、 スマートフォン等の高機能な携帯端末の普及に伴って、移動通信トラフィックの需要が急激に増大している。このような移動通信トラフィックの需要増に対応するためには、 新たな無線通信方式による周波数利用効率の改善に加え、今まで使用されていなかった新たな周波数帯域の開拓が必要となる。 
例えば、周波数利用効率の向上手段の１つとして、空間的・時間的に空いている周波数帯の有効利用が挙げられる。
【０００６】
一般に移動通信に適した比較的低い周波数帯（例えば３ＧＨｚ以下）では、新たに高速無線伝送を収容可能な連続した帯域幅を確保するのが非常に困難である。
【０００７】
一方、既存の各通信システムの帯域間に、狭帯域ではあるが空き周波数帯域が離散的に存在している。時間的・地理的に利用状況が変動はするものの、これらの多くの小さな空き周波数帯域を柔軟に束ねて使用すれば、高速無線伝送を実現しうる帯域幅を確保できる可能性がある。
【０００８】
そのためには既存通信システムとは異なり、伝送帯域の分割および複数の周波数帯域での伝送に柔軟に対応可能な通信技術が必要である。このような通信技術の１つとして、非特許文献１には、広帯域離散ＯＦＤＭ通信方式についての開示がある。
【０００９】
広帯域離散ＯＦＤＭ通信方式は、互いに直交する複数の比較的狭帯域なキャリア(サブキャリア) に情報を多重し伝送するＯＦＤＭをベースとしており、送受信機において、ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform:高速フーリエ逆変換)/ＦＦＴ(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)を用いてディジタル信号処理でサブキャリア毎の分割を行う。その際、上記のように離散的に存在する空き周波数帯域にサブキャリアを配置して伝送し、受信機にてそれらのサブキャリアを束ねて復調を行うことで、上記の複数の離散的な空き周波数帯を用いた信号伝送を比較的容易に行うことができる特徴を有する。
【００１０】
図１４は、このような離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。
【００１１】
離散ＯＦＤＭでは、他の既存通信システムの信号と干渉しないようにサブキャリアを配置することによって、既存システムに影響を与えずに通信を行うことが可能となる。その結果、特定の周波数帯にまとまった帯域幅が確保できない状況下でも、離散的な空き周波数を束ねて使用することで所要伝送帯域幅の広い無線通信システムを収容することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−１６９６９９号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】高草木 恵二、長谷川晃朗、柴田達雄著、「広帯域離散ＯＦＤＭ技術の研究」、信学技報, vol. 113, no. 57, SR2013-16, pp. 83-89, 2013年5月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、受信側では、自システムの信号も既存システムの信号も一括して受信することになるため、送信する自システムのＯＦＤＭ信号と隣接する既存無線システムの信号が周波数軸上で非直交もしくは非同期の状態で受信される場合、ＦＦＴ後に、既存無線システム信号のスペクトルが広がり、自システム帯域内に干渉として現れるという問題がある。これを、「隣接チャネル干渉」と呼ぶ。
【００１５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＯＦＤＭ伝送において、隣接チャネル干渉の影響を抑制することが可能な無線通信システム、無線通信装置および無線通信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明の１つの局面に従うと、直交周波数分割多重方式により通信する無線通信システムにおける無線通信装置であって、既存の無線システムおよび自システムの使用するそれぞれの周波数帯が混在する周波数領域にわたって直交周波数分割多重伝送によるサブキャリア信号を受信するための受信部と、既存システムのシンボルタイミングを検出するためのタイミング検出部と、検出されたシンボルタイミングに応じて、既存システムのフレーム期間内において、フーリエ変換を行うようにタイミングを調整するためのタイミング調整部と、受信部からの受信信号に対して、調整されたタイミングでフーリエ変換を実行するフーリエ変換部と、フーリエ変換部の出力に対して復調処理を実行する、復調復号処理部とを備える。
【００１７】
好ましくは、自システムにおけるフレームは、既存システムのフレームと同一のフレーム長であって、ガードインターバル期間も同一であり、自システムのフレームの受信タイミングは、既存システムのフレームの受信タイミングよりも、ガードインターバル期間よりも短い期間だけ遅延している状態で受信を行う。
【００１８】
好ましくは、無線通信システムは、離散直交周波数分割多重方式による既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信するシステムである。
【００１９】
この発明の他の局面に従うと、直交周波数分割多重方式により通信する無線通信システムにおける無線通信装置であって、送信信号のサブキャリアへの変調処理を実行する符号化変調処理部と、自システムの使用する周波数帯において変調されたサブキャリアに対して、逆フーリエ変換を実行する逆フーリエ変換部と、逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを付加して送信フレームを形成するガードインターバル付加部と、受信側での既存システムのシンボルタイミングの情報を取得するためのタイミング情報取得部と、取得されたシンボルタイミングに応じて、受信側で、自システムのフレームの受信タイミングが、既存システムのフレームの受信タイミングよりも、ガードインターバル期間よりも短い期間だけ遅延するように、送信タイミングを調整するための送信タイミング調整部と、直交周波数分割多重伝送によりフレームを送信するための送信部とを備える。
【００２０】
好ましくは、無線通信システムは、離散直交周波数分割多重方式による既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信するシステムである。
【００２１】
この発明のさらに他の局面に従うと、直交周波数分割多重伝送により通信する無線通信システムであって、第１の無線通信装置を備え、第１の無線通信装置は、送信信号に対する誤り訂正符号化処理およびサブキャリアへの変調処理を実行する符号化変調処理部と、自システムの使用する周波数帯において変調されたサブキャリアに対して、逆フーリエ変換を実行する逆フーリエ変換部と、逆フーリエ変換された信号にガードインターバルを付加して送信フレームを形成するガードインターバル付加部と、受信側での周波数的に隣接する既存システムのシンボルタイミングの情報を取得するためのタイミング情報取得部と、取得されたシンボルタイミングに応じて、受信側で、自システムのフレームの受信タイミングが、既存システムのフレームの受信タイミングよりも、ガードインターバル期間よりも短い期間だけ遅延するように、送信タイミングを調整するための送信タイミング調整部と、直交周波数分割多重伝送によりフレームを送信するための送信部とを含み、第２の無線通信装置をさらに備え、第２の無線通信装置は、既存の無線システムおよび自システムの使用する周波数帯が混在する周波数領域にわたって直交周波数分割多重伝送によるサブキャリア信号を受信するための受信部と、既存システムのシンボルタイミングを検出するためのタイミング検出部と、検出されたシンボルタイミングに応じて、既存システムのフレーム期間内において、フーリエ変換を行うようにタイミングを調整するためのタイミング調整部と、受信部からの受信信号に対して、調整されたタイミングでフーリエ変換を実行するフーリエ変換部と、フーリエ変換部の出力に対して復調処理を実行し、復調された信号に対して誤り訂正復号を実行する復調復号処理部とを含む。
【００２２】
好ましくは、無線通信システムは、離散直交周波数分割多重方式による既存の無線システムで使用していない空き周波数帯域に離散的にサブキャリアを配置して伝送する離散直交周波数分割多重伝送により通信するシステムである。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、広帯域での無線の送受信を可能としつつ、被干渉の影響による伝送品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態の無線通信システム１０００の構成の例を示す機能ブロック図である。
【図２】ＯＦＤＭ通信システム同士が隣接する際の干渉回避の概念を説明するための図である。
【図３】自システムの信号と既存無線システムの信号が周波数軸上で非直交の場合の隣接チャネル干渉を説明する図である。
【図４】既存無線システムのサブキャリアからの（周波数上での）距離と、隣接チャネル干渉の大きさを示す図である。
【図５】自システム信号を既存システム信号に直交化させる条件を説明する概念図である。
【図６】ＯＦＤＭ信号におけるガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）を説明するための概念図である。
【図７】ガードインターバルによりマルチフェージングに対して、干渉が回避される状況を説明するための概念図である。
【図８】既存システムが自システムよりタイミングが遅い場合の影響を説明するための図である。
【図９】既存システムが自システムよりタイミングが早い場合の影響を説明するための図である。
【図１０】本実施の形態において、既存システムの信号に対する自システムの信号の受信タイミングの制御を説明する概念図である。
【図１１】無線通信装置２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図１２】受信側の無線通信装置の変形例である無線通信装置２０００´の構成を説明するための機能ブロック図である。
【図１３】無線通信システムの送信側の無線通信装置３０００の構成を示す機能ブロック図である。
【図１４】離散ＯＦＤＭの基本概念を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムおよび無線通信装置の構成を説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
【００２６】
なお、以下では、具体例として、離散ＯＦＤＭシステムを例にとって説明するものの、離散していない通常のＯＦＤＭシステムでも、ガードバンドを取らずに隣接する既存システムがあれば、同様の効果が得られる
（実施の形態の基本的な構成）
図１は、本実施の形態の無線通信システム１０００の構成の例を示す機能ブロック図である。
【００２７】
なお、以下の構成では、特に限定されるものではないが、伝送に関する各機能はＬＴＥ規格をベースとしているものとして、説明する。
【００２８】
図１を参照して、無線通信システム１０００においては、送受信の対象とする周波数帯域が極めて広いため、送信側も受信側も、それぞれの周波数に対応する高周波ユニットを配置する。図１においては、例として、４系統を配置した構成を示している。ただし、対応する周波数帯域を一括してカバーする広帯域高周波デバイスを用いる構成であっても良い。
【００２９】
また、基地局からユーザー端末への下りリンク（ダウンリンク）帯域と、ユーザー端末から基地局への上りリンク（アップリンク）帯域とを完全に離した周波数帯に独立して確保する(ＦＤＤ:周波数分割多重)構成または、下りリンクと上りリンクとで同じ周波数帯を共有し、異なる時間で使用する(ＴＤＤ:時間分割多重)構成を採用することが可能である。
【００３０】
一方で、各高周波ユニットによって、対象とする周波数が異なるため、伝搬減衰やドップラー周波数などの通信路の品質が大きく異なる。
【００３１】
そこで、まず、無線通信システム１０００の送信側では、通信路の品質に応じた伝送により周波数利用効率を高めるために、チャネルエンコーダ１１０が設けられている。チャネルエンコーダ１１０は、それぞれ、Turbo符号等の伝送路誤り訂正符号化、およびインターリーブ等の処理を実行する。このチャネルエンコーダは、対象とする空き周波数帯の通信品質に応じた適応変調等の処理を実施する。
【００３２】
チャネルエンコーダ１１０の処理後の信号は、変調部１１２に与えられる。変調部１１２は、サブキャリアマッパ１２０と変調器１１２４とを含む。
【００３３】
無線通信システム１０００においては、直交するサブキャリアへの信号マッピングおよびデマッピングを行うために、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ処理を利用する。所定の帯域をカバーする高周波ユニットひとつに、所定の帯域幅の信号を処理可能なポイント数のＩＦＦＴ／ＦＦＴ回路を割り当て、ＩＦＦＴ／ＦＦＴ回路のそれぞれのポイントが所定の帯域幅のサブキャリアに相当する。なお、複数の高周波ユニットに跨るサブキャリアの分割を一括したＩＦＦＴ／ＦＦＴ回路を用いて処理を行う構成であっても良い。または、一つの高周波ユニットでカバーする帯域内にある信号を、複数のＩＦＦＴ／ＦＦＴ回路で分割して処理を行う構成であっても良い。
【００３４】
サブキャリアマッパ１２０は、送信側（たとえば、基地局装置）で、高周波ユニットのサブキャリアのうち送信するサブキャリアに対応するＩＦＦＴポイントに変調データを配置する。
【００３５】
変調器１１２４は、サブキャリアマッパ１２０によりサブキャリアマッピングされた送信信号に対して、所定のディジタル変調処理を実行する。たとえば、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどを使用することが可能である。
【００３６】
その後、高周波ユニットごとに、ＩＦＦＴ部１３０−１〜１３０−４が、ＩＦＦＴ処理を実行し、Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４で、それぞれ、ディジタル信号からアナログ信号に変換される。
【００３７】
Ｄ／Ａ変換器１３２‐１〜１３２−４の出力は、ＩＦ発振器１３３からのＩＦ信号とミキサ１３４−１〜１３４−４と混合され、さらに、各周波数帯に対応する局部発振器１４０−１〜１４０−４の出力と、ミキサ１３６−１〜１３６−４で混合される。
【００３８】
無線通信システム１０００では、対象となる無線周波数(ＲＦ)は、たとえば、１７０ＭＨｚ〜１ＧＨｚであり、無線送受信機の装置構成上、通常はＲＦより低く設定する中間周波数（ＩＦ）を確保することが困難である。そこで、図１では、ＲＦより高いＩＦを使用する構成としている。なお、ＩＦを用いないダイレクトコンバージョン方式を採用してもよい。
【００３９】
機能ブロック１４２は、ＦＤＤを実装する場合は、ＦＤＤデュープレクサとしての機能を実行し、ＴＤＤを実装する場合は、ＴＤＤスイッチとしての機能を実行する機能ブロックである。
【００４０】
ブロック１４２からの信号は、アンテナ１５０から送出される。
【００４１】
一方、受信側では、アンテナ２００で受信した信号は、機能ブロック２０２により、ＦＤＤデュープレクサまたはＴＤＤスイッチとしての機能が実行された後、各周波数帯に対応する局部発振器２０４−１〜２０４−４の出力と、ミキサ２１０−１〜２１０−４で乗算される。
【００４２】
さらに、ミキサ２１０−１〜２１０−４の出力は、ＩＦ発振器２１１からのＩＦ信号とミキサ２１２−１〜２１２−４で乗算され、Ａ／Ｄ変換器２１４−１〜２１４−４でアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）されて、ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４において、ＩＦＦＴ処理の逆処理であるＦＦＴ処理が実行される。
【００４３】
ＦＦＴ部２２０−１〜２２０−４からのサブキャリアごとに分離された信号は、復調部２４０に与えられる。
【００４４】
復調部２４０は、復調器２４０２とサブキャリアデマッパ２３０とを含む。
【００４５】
復調器２４０２は、変調器１１２４の処理の逆処理である復調処理を実行する。
【００４６】
復調器２４０２からの信号に対して、サブキャリアデマッパ２３０は、サブキャリアマッパ１２０の逆処理により、対応するＦＦＴポイントのデータを抜き出す。さらに、チャネルデコーダ２５０は、デインターリーブ処理や誤り訂正復号処理を実行する。
【００４７】
アップリンク側の構成も、基本的には、ダウンリンク側の構成と同様であるが、図１では、図示を簡略化している。
【００４８】
フィードバックチャネル変調エンコーダ２８０は、適応変調などの制御を行うために、受信側（たとえば、移動局装置）の受信状況を基地局側にフィードバックする制御信号を変調し、フィードバックチャネル復調デコーダ１８０は、このようなフィードバック制御信号を復調する。
（本実施の形態のサブキャリア配置の概要）
図２は、ＯＦＤＭ通信システム同士が隣接する際の干渉回避の概念を説明するための図である。
【００４９】
図２（ａ）に示すように、広帯域離散ＯＦＤＭ（Wideband Non-Contiguous OFDM:以下、ＷＮＣ−ＯＦＤＭ）通信方式においては、既存システムのＯＦＤＭの信号の周波数領域における空き領域を利用して、自システムの離散ＯＦＤＭ信号の通信を行う。
【００５０】
このように、ＯＦＤＭシステム同士が隣接周波数帯域に並んで配置される場合、ＯＦＤＭ信号はサイドローブが大きいため、隣のシステムと自システムのサブキャリアを互いに近づけすぎると相互に干渉を与えてしまう。
【００５１】
このため、特許文献１にも記載されるように、図２（ｂ）のように、お互い干渉しないように、隣のシステムと自システムのサブキャリアの間にガードバンドを設けることが一般的である。ただし、このような構成とすると、ガードバンドの分だけ、帯域利用効率が低下してしまう。
【００５２】
そこで、本実施の形態では、図２（ｃ）に示すように、自システム信号を既存システム信号に直交化させることにより、ガードバンドを削減して信号を配置できるようにする。このような構成とすれば、図２（ｂ）では、使用できなかった空き周波数を使用可能とする。
（ＯＦＤＭ信号同士の被干渉影響の一般論）
以下では、本実施の形態のサブキャリア配置を実現するために、自システム信号を既存システム信号に直交化させる構成の説明の前提として、ＯＦＤＭ信号同士の被干渉影響の一般論について説明する。
【００５３】
図３は、自システムの信号と既存無線システムの信号が周波数軸上で非直交の場合の隣接チャネル干渉を説明する図である。
【００５４】
図３（ａ）は、システムのサブキャリアと既存無線システムのサブキャリアの周波数上での波形を示し、図３（ｂ）は、隣接チャネル間隔をサブキャリア幅を基準として変化させたときの、隣接チャネル干渉の大きさの計算結果を示す。図３（ｂ）では、自システムの信号と既存無線システムの信号が同期しているものとして計算している。
【００５５】
自システムと既存無線システムの周波数離隔が自システムサブキャリア間隔の自然数倍であり、かつサブキャリア間隔が自システムと既存システムとで同一であり、さらに双方が同期する特殊な場合を除いては、ＯＦＤＭ受信機のＦＦＴ処理後に既存無線システムの信号スペクトルが自システム該当サブキャリアに広がり、干渉影響が発生する。
【００５６】
なお、既存システムがシングルキャリアの場合でも、自システムのサブキャリアと同期・直交していない場合は同様に干渉影響が生じる。
【００５７】
図４は、既存無線システムのサブキャリアからの（周波数上での）距離と、隣接チャネル干渉の大きさを示す図である。
【００５８】
なお、図４において、横軸は、隣接チャネルから数えた自システムのサブキャリアの番号（インデックス）であり、縦軸は、隣接チャネル干渉レベルを示す。
【００５９】
また、パラメータとしては、サブキャリアの幅を単位としたとき、自システムと既存システムとの周波数位置のオフセットの大きさを示している。f_scはサブキャリア間隔を表しており、たとえば、０とは、自システムと既存システムとの周波数位置が重なっていることを示し（最も干渉が大きい）、７f_sc/８とは、サブキャリア間隔の７／８倍分の幅だけずれていることを示す。
【００６０】
図４に示されるように、特に、既存システムに隣接するサブキャリア程、大きな被干渉影響を受けることがわかる。
【００６１】
したがって、既存無線システムの信号の空き周波数に、自システムのサブキャリアを配置してＯＦＤＭ通信を行う場合、既存システムと自システムのサブキャリアの配置によっては、伝送するサブキャリアの受信品質が不均一になり、誤り訂正符号の効果が十分に得られなくなくなり、伝送特性が大きく劣化する。
（自システム信号を既存システム信号に直交化させる方法）
以上の前提の下に、自システム信号を既存システム信号に直交化させる方法について説明する。
【００６２】
図５は、自システム信号を既存システム信号に直交化させる条件を説明する概念図である。
【００６３】
図５（ａ）に示すように、自システムのＯＦＤＭ信号と、既存の他のシステムのＯＦＤＭ信号が、周波数領域で隣接している場合、自システム信号を既存システム信号に直交化させるためには、以下の条件が満たされる必要がある。
【００６４】
ｉ）（自システム信号と既存システム信号との）サブキャリア間隔の一致
ｉｉ）周波数軸上で直交関係を満たす
ｉｉｉ）シンボル長の一致
ｉｖ）シンボルタイミングの一致
これらのうち、ｉ）〜ｉｉｉ）については、通信方式のパラメータとして決定されるものであるため、隣接する既存システムと自システムとの間で予め一致させておく必要がある。
たとえば、自システムが、時間的、空間的に空いている周波数帯域を見つけて、一時的に使用するような場合は、既存システム信号を受信して解析する方法、または、必要な情報を（、自端末内、または、アクセス可能なサーバーなどに）保持しておき、それを読み出す方法などにより、既存システムのパラメータ情報を取得し、自システムのパラメータをそれに一致させて無線周波数の使用を開始するなどの方法が可能である。
【００６５】
ただし、図５（ｂ）に示すように、条件ｉｖ）のシンボルタイミングのずれは、自システム基地局、既存システム基地局からの距離の差によって変わってしまい、高精度にタイミングを合わせるのは、一般には困難である。
（シンボルのタイミングずれ（オフセット）の影響について）
図５で説明したように、自システムと既存システムとの間で、シンボルタイミングを合わせることは困難である。そこで、次に、このようにシンボルタイミングが、ずれている場合の影響について説明する。
【００６６】
図６は、ＯＦＤＭ信号におけるガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）を説明するための概念図である。
【００６７】
一般にガードインターバルは、所定の長さ（ｔｇ）のシンボル信号の後ろの部分をコピーして、先頭部分に付加することにより設けられている。
【００６８】
このようにすれば、受信側でＦＦＴ処理をすることで、ガードインターバルによりＧＩ長以下の遅延波の干渉を除去可能である。
【００６９】
図７は、ガードインターバルによりマルチフェージングに対して、干渉が回避される状況を説明するための概念図である。
【００７０】
すなわち、図７は、同一の送信局からの信号が、伝送路内でのマルチパスの影響により、受信局において、到達時間にずれが生じる場合の干渉の回避の状況を説明するものである。
【００７１】
受信局では、マルチパスフェージングのために、先行波に対して、遅延時間の異なる２つの遅延波（遅延波１、遅延波２）が到来するものとする。
【００７２】
まず、受信局では、ＯＦＤＭ復調器は、先行波のＧＩを除いたＦＦＴ区間(元々のシンボル区間)でＦＦＴ処理をする。先行波と遅延波１との間では、遅延時間がＧＩ長以下であり、先行波のＦＦＴ区間において、遅延波１の信号波形がサイクリックなため、遅延波１による干渉は生じない。
【００７３】
これに対して、先行波と遅延波２との間では、遅延時間がGI長を超えるので、先行波のＦＦＴ区間において、遅延波２の信号波形はサイクリックではないため、遅延波２による干渉が生じる。
【００７４】
図８は、既存システムが自システムよりタイミングが遅い場合の影響を説明するための図である。
【００７５】
図８では、特に、図５で示したように、自システムの使用周波数と既存システムの使用周波数とが隣接している場合を想定しており、たとえば、既存システムの信号が、自システム信号の周波数に近く、自システム受信機のＦＦＴ帯域内に存在するようなときを想定している。
【００７６】
図８（ａ）に示すように、既存システムが自システムよりタイミングが遅い場合、自システムにおいてシンボル期間についてＦＦＴ処理を行うときは、既存システムと自システムとのタイミングオフセットがＧＩ期間以内であれば、ＦＦＴ区間信号波形がサイクリックなため自システムへの干渉は生じない。
【００７７】
一方で、図８（ｂ）に示すように、既存システムが自システムよりタイミングが遅い場合、既存システムにおいてシンボル期間についてＦＦＴ処理を行うときは、既存システムと自システムとの到来するシンボルタイミングのずれがＧＩ期間以内であっても、ＦＦＴ区間信号波形が、サイクリックでないため既存システムへの干渉が発生する。これは、既存システムのＦＦＴ処理を行う期間が、後続する次シンボルの信号にまで及び、干渉を生じてしまうからである。
【００７８】
図９は、既存システムが自システムよりタイミングが早い場合の影響を説明するための図である。
【００７９】
図９（ａ）に示すように、既存システムが自システムよりタイミングが早い場合、自システムにおいてシンボル期間についてＦＦＴ処理を行うときは、既存システムと自システムとの到来するシンボルタイミングのずれがＧＩ期間以内であっても、ＦＦＴ区間信号波形が、サイクリックでないため既存システムへの干渉が発生する。これは、自システムのＦＦＴ処理を行う期間が、既存システムの後続する次シンボルの信号にまで及び、干渉を生じてしまうからである。
【００８０】
一方で、図９（ｂ）に示すように、既存システムが自システムよりタイミングが早い場合、既存システムにおいてシンボル期間についてＦＦＴ処理を行うときは、既存システムと自システムとのタイミングオフセットがＧＩ期間以内であれば、ＦＦＴ区間信号波形がサイクリックなため既存システムへの干渉は生じない。
【００８１】
以上、図８および図９において説明したように、既存システムの信号と自システムの信号の受信タイミングがずれている場合は、自システムまたは既存システムにおけるＦＦＴ処理において、干渉が発生してしまう。
（本実施の形態のタイミング制御）
図１０は、本実施の形態において、既存システムの信号に対する自システムの信号の受信タイミングの制御を説明する概念図である。
【００８２】
前提として、隣接する周波数帯で通信を行う自システムと既存システムは、ともに、ＯＦＤＭ伝送で信号を伝送しているものとする。また、サブキャリア間隔が自システムと既存システムとで同一であり、フレーム長も同一であって、シンボル長およびＧＩ期間も両者で同一であるものとして説明する。このとき、自システムのサブキャリアは、既存システムのサブキャリアの存在しない空き領域に、既存システムのサブキャリアとは、周波数的に直交するように配置されているものとする。
【００８３】
図１０（ａ）に示すように、自システムからの送信タイミングを制御することにより、既存システムにおける受信タイミングについては、既存システムの受信タイミングに対する自システムの信号の受信タイミングの遅延が、ＧＩ期間内となるように、自システムからの信号の送信タイミングを調整する。
【００８４】
一方で、自システムからの送信信号のタイミングを図１０（ａ）のように制御するという条件の下で、自システムにおける受信処理においては、ＦＦＴ処理を行う期間が、既存システムのシンボル期間の終端以前に終了するように調整する。このように調整することで、自システムについてのＦＦＴ処理は、既存システムの１つのフレーム期間内で実行されることになり、既存システムの後続するフレームからの信号により干渉を受けることがない。
【００８５】
このように、自システム側の送信タイミングと、自システムの受信処理におけるＦＦＴ処理の期間を調整することにより、既存システムへの干渉を抑制するとともに、自システムへの既存システムからの干渉も抑制することが可能となる。
（受信機の構成）
図１１は、無線通信装置２０００の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００８６】
図１１においては、図１に示した無線通信システムの構成のうち、受信側の構成を、特に、ベースバンド信号の処理に注目して、示したものである。
【００８７】
図１の構成においては、例として４系統に分かれていた構成としていたが、図１１においては、例として１系統の構成としている。  図１１を参照して、無線通信装置２０００は、アンテナ２００で受信した信号の高周波信号処理を行うＲＦ部２０６と、ＲＦ部２０６からのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１４とを含む。
【００８８】
ＦＦＴ部２２０は、ディジタル変換されたＯＦＤＭシンボルからガードインターバルＧＩを除去するとともに、図１０で説明したようにＦＦＴ処理を行うタイミングを調整するＦＦＴタイミング調整部２２０２と、Ａ／Ｄ変換器２１４からの信号に基づいて既存システムのシンボルタイミングを検出するための既存システムタイミング検出部２２０６と、ガードインターバルを除去したＯＦＤＭシンボルに対してＦＦＴ処理を行って、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換するＦＦＴ処理部２２０４とを含む。
【００８９】
復調部２４０は、復調器２４０２とサブキャリアデマッパ２３０とを含む。復調器２４０２は、ＦＦＴ処理部２２０４からの出力に対して、サブキャリアごとに、復調処理を行う複数のデマッパを含む。各デマッパは、対応するサブキャリア信号についてデマッピングを行う。
【００９０】
サブキャリアデマッパ２３０は、使用サブキャリア抽出部２４０４を含む。
【００９１】
使用サブキャリア抽出部２４０４は、デマッパから出力された復調後のＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリアに該当する信号をシリアル信号として抽出する。
【００９２】
なお、「ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリアに該当する信号」については、たとえば、図示しない周波数使用情報取得部が、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報および既存無線システムで使用している周波数に該当するサブキャリア情報を取得する構成とすることができる。ここでは、このような「サブキャリア情報」については、たとえば、コグニティブパイロットチャネルもしくはコグニティブ制御チャネルを復号することで該当する情報を取得する。ここで、コグニティブ・パイロット・チャネル（ＣＰＣ：Cognitive Pilot Channel）は、一定の地域における特定部分の帯域の周波数利用情報を伝送するチャネルである。ＣＰＣは、その特定の帯域に置かれる場合もあれば、その帯域外にある国際的に決められた周波数帯に置かれる場合もある。ＣＰＣについては、たとえば、以下の文献に開示がある。
【００９３】
文献：ITU-R M.2225 : Introduction to Cognitive Radio Systems in the Land Mobile Service  (4.1.1.2節)
なお、デマッパとしては、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリアに対応するもののみが動作する構成としてもよい。
【００９４】
チャネルデコーダ２５０は、使用サブキャリア抽出部２４０４から出力されるビット信号に対してインターリーブの逆処理であるデインターリーブ処理を行うデインターリーバ２５０２と、デインターリーブ後の信号を入力として受け、誤り訂正後の信号を出力する誤り訂正復号器２５０４と、ＣＲＣ（cyclic redundancy check）符号についての復号を行い誤り検出を行うＣＲＣ復号器２５０６とを含む。
【００９５】
このような受信側の無線通信装置２０００の構成とすることで、図１０（ｂ）に示したように、自システムのＦＦＴ処理のタイミングを制御することにより、自システムの通信信号に対する既存システムからの干渉を抑制することが可能となる。
（受信機の構成の変形例）
図１２は、受信側の無線通信装置の変形例である無線通信装置２０００´の構成を説明するための機能ブロック図である。
【００９６】
図１１に示した構成と異なる点は、既存システムの信号のシンボルタイミングを検知するために、自システムの信号の受信のための系統とは独立して、アンテナ２０１、ＲＦ部２０７、Ａ／Ｄ変換器２１５が設けられる構成となっている点である。
【００９７】
既存システムタイミング検出部２２０６は、Ａ／Ｄ変換器２１５からの信号に基づいて、既存システムのシンボルタイミングを検出する。
【００９８】
その他の構成は、図１１に示したものと同様であるので、同一部分には、同一符号を付して、説明は繰り返さない。
【００９９】
図１２の無線通信装置２０００´の構成によっても、図１１に示した受信側の無線通信装置２０００と同様の効果を奏することが可能である。
（送信機の構成）
以下では、図１に示した無線通信システムにおける送信側（たとえば、基地局側）の構成について、説明する。
【０１００】
図１３は、無線通信システムの送信側の無線通信装置３０００の構成を示す機能ブロック図である。
【０１０１】
図１３を参照して、無線通信装置３０００において、チャネルエンコーダ１１０は、送信データに対してＣＲＣ符号化を実行するＣＲＣ符号器１１０２と、ＣＲＣ符号化された信号に対して、Turbo符号等の伝送路誤り訂正符号化を実行する誤り訂正符号器１１０４と、インターリーブ処理を実行するインターリーバ１１０６とを含む。
【０１０２】
チャネルエンコーダ１１０の処理後の信号は、変調部１１２に与えられ、変調部１１２のサブキャリアマッパ１２０は、送信側で、高周波ユニットのサブキャリアのうち送信するサブキャリアに対応するＩＦＦＴポイントに変調データを配置する。このとき、サブキャリアマッパ１２０は、たとえば、図示しない周波数使用情報取得部からの情報に基づいて、変調データの配置（サブキャリアマッピング）を実行する。
【０１０３】
すなわち、周波数使用情報取得部は、たとえば、受信機側の構成で説明した、図示しない周波数使用情報取得部と同様にして、ＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報および既存無線システムで使用している周波数に該当するサブキャリア情報を取得する。
【０１０４】
サブキャリアマッパ１２０の使用サブキャリア調整部１１２２は、周波数使用情報取得部から取得したＮＣ-ＯＦＤＭ伝送に用いる自システムサブキャリア情報をもとにシンボルマッピングを行うサブキャリアを選択する。
【０１０５】
変調部１１２の変調器１１２４は、サブキャリアごとに、変調処理を行う複数のマッパを含む。各マッパは、対応するサブキャリア信号についてコンスタレーションへの変調（マッピング）を行う。
【０１０６】
ＩＦＦＴ部１３０は、変調器１１２４の出力に対してＩＦＦＴ処理を実行するＩＦＦＴ処理部１３０２と、ＩＦＦＴ処理部１３０２から出力される時間領域の信号に対してガードインターバルＧＩを付加してＯＦＤＭシンボルを生成するＧＩ付加部１３０４と、既存システムタイミング情報取得部１３０６で取得される既存システムのシンボルタイミングに基づいて、自システムの送信フレームの送信タイミングを、図１０（ａ）に示したように調整するための送信タイミング調整部１３０８とを含む。
【０１０７】
送信側の無線通信装置３０００において、既存システムタイミング情報取得部１３０６が、既存システムのシンボルタイミングに関する情報を、たとえば、自システムの受信機側からのフィードバック情報として取得する構成とすることが可能である。あるいは、既存システムタイミング情報取得部１３０６は、既存システムのシンボルタイミングに関する情報を、たとえば、既存システムの受信機として動作している受信機側からのフィードバック情報として取得する構成とすることがより望ましい。また、送信側の無線通信装置３０００においては、既存システムのフレーム長やＧＩ期間の長さに関する情報は、特に限定されないが、たとえば、使用周波数帯域ごとに事前にテーブルとして保持していてもよく、あるいは、周波数使用情報取得部を設け、この周波数使用情報取得部が既存システムの使用周波数とともに取得する構成としてもよい。
【０１０８】
ＧＩ付加部１３０４からの信号に対して、Ｄ／Ａ変換器１３２は、ディジタル信号からアナログ信号への変換を実行し、ＲＦ部１３５は、Ｄ／Ａ変換器１３２の出力を高周波信号へ変換して、送信信号がアンテナ１５０から送出される。
【０１０９】
以上のような構成により、周波数利用効率を高めつつ、自システムについて、既存システムのＯＦＤＭ信号からの干渉を抑制できるとともに、自システムから既存システムへの干渉も抑制することができる。
【０１１０】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１１】
１１０  チャネルエンコーダ、１１２  変調部、１２０  サブキャリアマッパ、１３０−１〜１３０−４  ＩＦＦＴ部、１３２‐１〜１３２−４  Ｄ／Ａ変換器、１３３，２１１  ＩＦ発振器、１３４−１〜１３４−４，１３６−１〜１３６−４，２１０−１〜２１０−４，２１２−１〜２１２−４  ミキサ、１４０−１〜１４０−４，２０４−１〜２０４−４  局部発振器、１５０，２００  アンテナ、１８０  フィードバックチャネル復調デコーダ、２１４−１〜２１４−４  Ａ／Ｄ変換器、２２０−１〜２２０−４  ＦＦＴ部、２３０  サブキャリアデマッパ、２４０  復調部、２５０  チャネルデコーダ、２８０  フィードバックチャネル変調エンコーダ、１０００  無線通信システム、１３０２  ＩＦＦＴ処理部、１３０４  ＧＩ付加部、１３０８  送信タイミング調整部、１３０６  既存システムタイミング情報取得部、２０００，２００．１，２０００．２，３０００  無線通信装置、２２０２  ＦＦＴタイミング調整部、２２０４  ＦＦＴ処理部、２２０６  既存システムタイミング検出部。
【図１】
2016006939.tif 000003
【図６】
2016006939.tif 000004
【図７】
2016006939.tif 000005
【図８】
2016006939.tif 000006
【図９】
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【図１０】
2016006939.tif 000008
【図１１】
2016006939.tif 000009
【図１２】
2016006939.tif 000010
【図１３】
2016006939.tif 000011
【図２】
2016006939.tif 000012
【図３】
2016006939.tif 000013
【図４】
2016006939.tif 000014
【図５】
2016006939.tif 000015
【図１４】
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