JP2010245930A - 受信装置及び無線基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】十分なガードバンドが設けられない場合においても、周波数利用効率を向上させることができる受信装置を提供する。
【解決手段】受信装置１０Ａは、第１無線通信システムからの希望信号と、第１無線通信システムと周波数帯が隣接する第２無線通信システムからの干渉信号とを受信する。受信装置１０Ａは、受信信号が入力される狭帯域処理回路１３０Ａ及び広帯域処理回路１３０Ｂを備える。狭帯域処理回路１３０Ａは、第１無線通信システムの周波数帯において第２無線通信システムの周波数帯に隣接する被干渉部分を通過させる帯域通過フィルタ１３１Ａを有する。広帯域処理回路１３０Ｂは、第１無線通信システムの周波数帯において被干渉部分を除いた残りの帯域部分を通過させる帯域通過フィルタ１３１Ｂを有する。帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅は、帯域通過フィルタ１３１Ｂの通過帯域幅よりも狭い。
【選択図】図３

Description

本発明は、周波数利用効率を向上させることができる受信装置及び無線基地局に関する。

無線通信システムにおける受信装置は、ある周波数帯の希望信号を受信する際、当該周波数帯に近接する他の周波数帯の干渉信号を受信することがある。ここで、希望信号の受信レベルと比較して干渉信号の受信レベルが相対的に高いと、受信装置の受信特性の劣化（すなわち、受信感度劣化）が生じる。

このような干渉を回避するために、周波数帯が隣接する通信システム間には、一般的に、ガードバンドと呼ばれる周波数間隔が設けられる。

干渉を回避して周波数利用効率を向上させるための技術として、干渉の影響が少ない周波数チャネルを無線基地局が無線端末に割り当てる周波数スケジューリング技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。例えば上り通信において無線基地局は、無線端末から送信される無線信号に基づき、周波数毎の受信品質（例えば受信ＳＩＮＲ）を測定し、測定結果に応じて、干渉の影響が少ない周波数を無線端末に割り当てる。

特開２００８−２０５５７８号公報

近年では、無線通信技術の発達に伴って、様々な無線通信システムが実用化されている。周波数資源は有限であることから、これらの無線通信システムにおいて、周波数帯が隣接する無線通信システム間で十分なガードバンドが設けられないことが有り得る。

ここで、周波数スケジューリング技術は、干渉の影響が少ない周波数を無線端末に割り当てているのみである。したがって、各無線通信システムの周波数帯の隣接部分（以下、被干渉部分）において干渉が生じている場合、当該被干渉部分が実質的に無線通信に使用されないことになる。

すなわち、周波数スケジューリング技術においては、十分なガードバンドが設けられていないと、被干渉部分を無線通信に使用することが困難であり、周波数利用効率向上させることができない問題があった。

そこで、本発明は、十分なガードバンドが設けられない場合においても、周波数利用効率を向上させることができる受信装置及び無線基地局を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、第１無線通信システム（無線通信システム１）からの希望信号と、前記第１無線通信システムと周波数帯が隣接する第２無線通信システム（無線通信システム２）からの干渉信号とを受信する受信装置（受信装置１０Ａ）であって、前記希望信号と前記干渉信号とを含む受信信号が入力される第１受信回路（狭帯域処理回路１３０Ａ）と、前記受信信号が入力される第２受信回路（広帯域処理回路１３０Ｂ）とを備え、前記第１受信回路は、前記第１無線通信システムの周波数帯（システム帯域Ｆ１）において前記第２無線通信システムの周波数帯（システム帯域Ｆ２）に隣接する被干渉部分（被干渉部分Ｆ１ａ）を通過させる第１帯域通過フィルタ（帯域通過フィルタ１３１Ａ）を有し、前記第２受信回路は、前記第１無線通信システムの周波数帯において前記被干渉部分を除いた残りの帯域部分（主帯域部分Ｆ１ｂ）を通過させる第２帯域通過フィルタ（帯域通過フィルタ１３１Ｂ）を有し、前記第１帯域通過フィルタの通過帯域幅は、前記第２帯域通過フィルタの通過帯域幅よりも狭いことを要旨とする。

このような受信装置によれば、被干渉部分を通過させる第１帯域通過フィルタの通過帯域幅は、被干渉部分を除いた残りの帯域部分を通過させる第２帯域通過フィルタの通過帯域幅よりも狭い。第１受信回路の雑音レベルＮは、ノイズ計算式により、帯域幅Ｂに応じて定められる。すなわち、被干渉部分を通過させる第１帯域通過フィルタの通過帯域幅が狭いほど、第１受信回路の受信感度が向上する。これにより、被干渉部分の受信品質を改善できるため、被干渉部分を無線通信に使用可能となる。したがって、第１の特徴に係る受信装置によれば、第１無線通信システムと第２無線通信システムとの間に十分なガードバンドが設けられない場合においても、周波数利用効率を向上させることができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記第１帯域通過フィルタの帯域外減衰量は、前記第２帯域通過フィルタの帯域外減衰量よりも大きいことを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１又は第２の特徴に係り、前記第１帯域通過フィルタの通過帯域幅は、前記第１無線通信システムの送信装置（例えば、無線端末１５）に割り当てられる最小周波数単位（例えば、リソースブロック）の整数倍であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係り、前記第１受信回路は、利得が可変である可変利得増幅器（可変利得増幅器１３４Ａ）をさらに備え、前記可変利得増幅器は、前記第１帯域通過フィルタを通過した前記被干渉部分の前記受信信号を増幅することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第１〜第４の何れかの特徴に係り、前記第１無線通信システムにおいて、前記残りの帯域部分は、前記被干渉部分よりも優先して前記第１無線通信システムの送信装置（例えば、無線端末１５）に割り当てられており、前記第１受信回路は、前記残りの帯域部分において未割り当ての部分が所定量を下回った場合に、動作を開始することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１〜第５の何れかの特徴に係る受信装置を備える無線基地局（無線基地局１０）であることを要旨とする。

本発明によれば、十分なガードバンドが設けられない場合においても、周波数利用効率を向上させることができる受信装置及び無線基地局を提供できる。

本発明の実施形態に係る全体システム構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る無線通信システムの周波数帯を示す図である。 本発明の実施形態に係る受信装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る制御部によって実行される制御の一例を示すフローチャートである。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）全体概略構成、（２）受信装置の構成、（３）制御フロー、（４）実施形態の効果、（５）その他の実施形態について説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１（第１無線通信システム）及び無線通信システム２（第２無線通信システム）を示す図である。図２は、無線通信システム１及び無線通信システム２それぞれの周波数帯を示す図である。

無線通信システム１は、無線基地局１０及び無線端末１５を有する。無線基地局１０及び無線端末１５は、無線通信を実行する。図１においては、１つの無線端末１５のみを図示しているが、多数の無線端末１５が無線基地局１０との無線通信を実行していてもよい。

無線通信システム２は、無線基地局２０及び無線端末２５を有する。無線基地局２０及び無線端末２５は、無線通信を実行する。また、無線通信システム２のシステム帯域Ｆ２は、無線通信システム１のシステム帯域Ｆ１と隣接している。

図２の例では、無線通信システム１のシステム帯域Ｆ１（周波数帯）と、無線通信システム２のシステム帯域Ｆ２（周波数帯）との間には、ガードバンドが設けられていない。なお、無線通信システム２のシステム帯域Ｆ２は、無線通信システム１のシステム帯域Ｆ１よりも低い周波数帯にある。

本実施形態では、無線通信システム１は、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において標準化されているＬＴＥ（Long Term Evolution）に基づく構成を有している。ＬＴＥでは、下り通信にＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式が用いられ、上り通信にＳＣ−ＦＤＭＡ（Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access）が用いられる。

本実施形態では、無線通信システム２は、ＭＣＡ（Multi Channel Access System）方式に基づく構成を有している。ＭＣＡ方式とは、業務用無線通信方式の一つである。

以下の実施形態においては、無線通信システム１における上り通信について主に説明する。

上り通信において無線基地局１０は、無線通信システム１の無線端末１５からの希望信号と、無線通信システム２の無線基地局２０又は無線端末２５からの干渉信号とを受信する。

ここで、無線基地局１０が受信する「希望信号」とは、無線基地局１０が本来受信するべき無線信号、具体的には、システム帯域Ｆ１内の周波数を用いて送信される無線信号を意味する。「干渉信号」とは、無線基地局１０における希望信号に干渉の影響を与える無線信号を意味する。

無線基地局１０は、周波数スケジューリング技術を用いて、無線端末１５に上り通信チャネルを割り当てる。ＬＴＥにおいて、無線端末１５（送信装置）に割り当てられる最小周波数単位はリソースブロック（ＲＢ）と称される。

無線基地局１０は、無線端末１５から送信される参照信号に基づき、周波数毎の受信品質を測定し、測定結果に応じて、干渉の影響が少ないＲＢを無線端末に割り当てる。

このため、図２において、システム帯域Ｆ１において、無線通信システム２のシステム帯域Ｆ２に隣接する被干渉部分Ｆ１ａよりも、主帯域部分Ｆ１ｂが優先的に無線端末１５に割り当てられることになる。主帯域部分Ｆ１ｂは、システム帯域Ｆ１において被干渉部分Ｆ１ａを除いた残りの帯域部分である。

（２）受信装置の構成
次に、無線基地局１０に設けられる受信装置１０Ａの構成について説明する。図３は、受信装置１０Ａの回路構成図である。

図３に示すように、無線基地局１０は、アンテナ１０１、ＲＦ帯処理回路１１０、ミキサ１２０、狭帯域処理回路１３０Ａ（第１受信回路）、広帯域処理回路１３０Ｂ（第２受信回路）、及び制御部１４０を有する。

アンテナ１０１は、無線信号（希望信号及び干渉信号）を受信する。ＲＦ帯処理回路１１０は、アンテナ１０１が受信した、無線周波数（ＲＦ）帯の受信信号を処理する。

ＲＦ帯処理回路１１０は、帯域通過フィルタ１１１及び増幅器１１２を有する。帯域通過フィルタ１１１は、無線通信システム１のシステム帯域Ｆ１を通過帯域としている。すなわち、帯域通過フィルタ１１１は、システム帯域Ｆ１外の受信信号を減衰させる。増幅器１１２は、帯域通過フィルタ１１１が出力する受信信号を増幅する。

ミキサ１２０は、図示を省略する局部発振器からの発振信号を用いて、増幅器１１２が増幅した受信信号をＲＦ帯から中間周波数（ＩＦ）帯に変換する。ミキサ１２０が出力するＩＦ帯の受信信号は、狭帯域処理回路１３０Ａ及び広帯域処理回路１３０Ｂに入力される。

狭帯域処理回路１３０Ａは、帯域通過フィルタ１３１Ａ（第１帯域通過フィルタ）、増幅器１３２Ａ、ミキサ１３３Ａ、可変利得増幅器１３４Ａ、及びＡ／Ｄ変換器１３５Ａを有する。

帯域通過フィルタ１３１Ａは、システム帯域Ｆ１においてシステム帯域Ｆ２に隣接する被干渉部分Ｆ１ａを通過させる（図２参照）。すなわち、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域は、被干渉部分Ｆ１ａに対応している。

増幅器１３２Ａは、帯域通過フィルタ１３１Ａが出力する受信信号を増幅する。ミキサ１３３Ａは、図示を省略する局部発振器からの発振信号を用いて、増幅器１３２Ａが増幅した受信信号をＩＦ帯からベースバンド（ＢＢ）帯に変換する。あるいは、ミキサ１３３Ａは、増幅器１３２Ａが増幅した受信信号を第１ＩＦ帯から第２ＩＦ帯に変換する。可変利得増幅器１３４Ａは、利得が可変の増幅器であり、ミキサ１３３Ａが出力する受信信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１３５Ａは、可変利得増幅器１３４Ａが出力する受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。

一方、広帯域処理回路１３０Ｂは、帯域通過フィルタ１３１Ｂ（第２帯域通過フィルタ）、増幅器１３２Ｂ、ミキサ１３３Ｂ、増幅器１３４Ｂ、及びＡ／Ｄ変換器１３５Ｂを有する。

帯域通過フィルタ１３１Ｂは、主帯域部分Ｆ１ｂを通過させる（図２参照）。すなわち、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域は、主帯域部分Ｆ１ｂに対応している。

増幅器１３２Ｂは、帯域通過フィルタ１３１Ｂが出力する受信信号を増幅する。ミキサ１３３Ｂは、図示を省略する局部発振器からの発振信号を用いて、増幅器１３２Ｂが増幅した受信信号をＩＦ帯からＢＢ帯に変換する。あるいは、ミキサ１３３Ｂは、増幅器１３２Ｂが増幅した受信信号を第１ＩＦ帯から第２ＩＦ帯に変換する。増幅器１３４Ｂは、ミキサ１３３Ｂが出力する受信信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１３５Ｂは、増幅器１３４Ｂが出力する受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。

制御部１４０は、受信装置１０Ａ全体を制御する。例えば制御部１４０は、ＣＰＵやメモリを用いて構成されている。本実施形態では、制御部１４０は、主帯域部分Ｆ１ｂにおいて未割り当ての部分（帯域）が所定量を下回った場合に限り、狭帯域処理回路１３０Ａを動作させる。

このような受信装置１０Ａにおいて、被干渉部分Ｆ１ａに対応する帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅は、主帯域部分Ｆ１ｂに対応する帯域通過フィルタ１３１Ｂの通過帯域幅よりも狭い（図２参照）。具体的には、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅は、ＲＢの帯域幅である。

ここで、狭帯域処理回路１３０Ａの雑音レベルＮと帯域幅Ｂとの間には、以下の式（１）の関係が成り立つ。

Ｎ＝ＫＴＢＦ ・・・（１）

式（１）において、Ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、Ｆは狭帯域処理回路１３０Ａの雑音指数である。ボルツマン定数Ｋは一定であり、絶対温度Ｔ及び雑音指数Ｆが一定であるものとすると、雑音レベルＮは帯域幅Ｂに依存する。

このため、被干渉部分Ｆ１ａに対応する帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅が狭いほど、狭帯域処理回路１３０Ａの受信感度が向上することになり、被干渉部分Ｆ１ａの受信品質を改善できる。

すなわち、本実施形態では、無線通信システム２（システム帯域Ｆ２）からの干渉を受ける部分である被干渉部分Ｆ１ａを、主帯域部分Ｆ１ｂに対応する広帯域処理回路１３０Ｂとは別の狭帯域処理回路１３０Ａを用いて受信処理している。

これにより、主帯域部分Ｆ１ｂに対してはガードバンドを設けたのと同様の効果が得られ、主帯域部分Ｆ１ｂに対する干渉を回避することができる。また、被干渉部分Ｆ１ａの特性改善を行い、システム帯域Ｆ１の全帯域を最大限有効利用することができる。

本実施形態では、帯域通過フィルタ１３１Ａの帯域外減衰量は、帯域通過フィルタ１３１Ｂの帯域外減衰量よりも大きい。これは、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域を狭いものとすることで、急峻なフィルタを帯域通過フィルタ１３１Ａとして使用できるからである。

また、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅を、ＲＢの帯域幅とすることで、被干渉部分Ｆ１ａが割り当てられる無線端末１５が１つに限定される。このため、制御部１４０は、当該無線端末１５に特化したきめ細かな利得制御を施すことができる。なお、１つの無線端末１５であればよく、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅がＲＢの帯域幅の整数倍であってもよい。また、互いの距離が近い無線端末１５については、同一の利得制御を行っても問題ない。

（３）制御フロー
図４は、制御部１４０によって実行される制御の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、制御部１４０は、周波数スケジューリング技術を用いて、各無線端末１５にＲＢを割り当てる。

ステップＳ１０２において、制御部１４０は、主帯域部分Ｆ１ｂにおいて未割り当ての部分（帯域）が所定量を下回った場合に、被干渉部分Ｆ１ａのＲＢを無線端末１５に割り当てるための処理を開始する。

ステップＳ１０３において、制御部１４０は、狭帯域処理回路１３０Ａをオンにし、狭帯域処理回路１３０Ａの動作を開始させる。

ステップＳ１０４において、制御部１４０は、被干渉部分Ｆ１ａのＲＢを無線端末１５に割り当てる。

（４）実施形態の効果
以上説明したように、被干渉部分Ｆ１ａを通過させる帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅を狭くし、狭帯域処理回路１３０Ａの受信感度を向上させることにより、被干渉部分Ｆ１ａの受信品質を改善できる。

したがって、無線通信システム１と無線通信システム２との間にガードバンドが設けられない場合においても、被干渉部分Ｆ１ａを無線通信に使用可能となり、周波数利用効率を向上させることができる。

本実施形態では、帯域通過フィルタ１３１Ａの帯域外減衰量は、帯域通過フィルタ１３１Ｂの帯域外減衰量よりも大きい。このため、干渉信号をより確実に減衰させることができ、受信品質をさらに改善できる。

本実施形態では、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅は、無線通信システム１の無線端末１５（送信装置）に割り当てられる最小周波数単位であるＲＢの帯域幅に一致する。したがって、狭帯域処理回路１３０Ａの受信感度を向上させるために帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅を狭くしつつも、ＲＢ分の帯域幅は確保することができる。また、最小割当単位を変更しないため、システムへの影響を最小限に留めることができる。なお、帯域通過フィルタ１３１Ａの通過帯域幅は、必ずしもＲＢの帯域幅に一致しなくてもよく、ＲＢの整数倍（２倍又は３倍等）であってもよい。

本実施形態では、狭帯域処理回路１３０Ａは、被干渉部分Ｆ１ａの受信信号を増幅する可変利得増幅器１３４Ａを有する。これにより、被干渉部分Ｆ１ａについて適用する利得を制御部１４０がきめ細かに制御可能になり、受信品質をさらに改善できる。

本実施形態では、制御部１４０は、主帯域部分Ｆ１ｂにおいて未割り当ての部分が所定量を下回った場合に、狭帯域処理回路１３０Ａの動作を開始させる。このため、狭帯域処理回路１３０Ａが必要とされる状態以外ではオフ（電力供給を停止）しておくことで、処理負荷及び消費電力を削減できる。

（５）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

上述した実施形態では、受信装置１０Ａを無線基地局１０に設ける場合について説明したが、受信装置１０Ａを無線端末に設けてもよい。

上述した実施形態では、無線通信システム１としてＬＴＥシステムを例に説明したが、ＬＴＥに限らず、３ＧＰＰ２において標準化されているＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ８０２．１６において標準化されているＷｉＭＡＸ、又は、次世代ＰＨＳなどであってもよい。

また、無線通信システム２がＭＣＡシステムである場合について説明したが、無線通信システム１と周波数帯が隣接する無線通信システムであれば、他の無線通信システムであってもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

Ｆ１，Ｆ２…システム帯域、Ｆ１ａ…被干渉部分、Ｆ１ｂ…主帯域部分、１，２…無線通信システム、１０，２０…無線基地局、１０Ａ…受信装置、１５，２５…無線端末、１０１…アンテナ、１１０…ＲＦ帯処理回路、１１１…帯域通過フィルタ、１１２…増幅器、１２０…ミキサ、１３０Ａ…狭帯域処理回路、１３０Ｂ…広帯域処理回路、１３１Ａ，１３１Ｂ…帯域通過フィルタ、１３２Ａ，１３２Ｂ…増幅器、１３３Ａ，１３３Ｂ…ミキサ、１３４Ａ…可変利得増幅器、１３４Ｂ…増幅器、１３５Ａ，１３５Ｂ…Ａ／Ｄ変換器、１４０…制御部

Claims (6)

1. 第１無線通信システムからの希望信号と、前記第１無線通信システムと周波数帯が隣接する第２無線通信システムからの干渉信号とを受信する受信装置であって、
   前記希望信号と前記干渉信号とを含む受信信号が入力される第１受信回路と、
   前記受信信号が入力される第２受信回路と
   を備え、
   前記第１受信回路は、前記第１無線通信システムの周波数帯において前記第２無線通信システムの周波数帯に隣接する被干渉部分を通過させる第１帯域通過フィルタを有し、
   前記第２受信回路は、前記第１無線通信システムの周波数帯において前記被干渉部分を除いた残りの帯域部分を通過させる第２帯域通過フィルタを有し、
   前記第１帯域通過フィルタの通過帯域幅は、前記第２帯域通過フィルタの通過帯域幅よりも狭い受信装置。
2. 前記第１帯域通過フィルタの帯域外減衰量は、前記第２帯域通過フィルタの帯域外減衰量よりも大きい請求項１に記載の受信装置。
3. 前記第１帯域通過フィルタの通過帯域幅は、前記第１無線通信システムの送信装置に割り当てられる最小周波数単位の整数倍である請求項１又は２に記載の受信装置。
4. 前記第１受信回路は、利得が可変である可変利得増幅器をさらに備え、
   前記可変利得増幅器は、前記第１帯域通過フィルタを通過した前記被干渉部分の前記受信信号を増幅する請求項３に記載の受信装置。
5. 前記第１無線通信システムにおいて、前記残りの帯域部分は、前記被干渉部分よりも優先して前記第１無線通信システムの送信装置に割り当てられており、
   前記第１受信回路は、前記残りの帯域部分において未割り当ての部分が所定量を下回った場合に、動作を開始する請求項１〜４の何れか一項に記載の受信装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の受信装置を備える無線基地局。

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