無線受信機および無線受信方法
【課題】マルチキャリア方式無線の受信において、相互変調による干渉を防止する。
【解決手段】マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信機であって、前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定値以上の搬送波を検出するセンシング手段と、前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算する干渉波検出手段と、前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する復調手段と、を有する。
【解決手段】マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信機であって、前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定値以上の搬送波を検出するセンシング手段と、前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算する干渉波検出手段と、前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する復調手段と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信機および無線受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両やドライバーへの情報提供や、道路と車両、車両間での情報交換によって交通事故を低減するための路車間・車車間通信システムが提案されている。
【０００３】
現在、路車間・車車間通信システムの実現のために使用される予定の周波数に、７００ＭＨｚ帯を用いることが検討されている。この７００ＭＨｚ帯の周波数は、路車間・車車間通信システムのほか、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式による携帯電話での使用も
予定されている。
【０００４】
７００ＭＨｚ帯の電波割り当て再編案を参照すると、ＬＴＥ方式携帯電話の上り周波数と下り周波数の中間に、路車間・車車間通信システム用の周波数を配置する案が存在している（非特許文献１ 案７００−３）。
【０００５】
一方で、近接した周波数帯に複数の無線通信システムが存在する場合、電波干渉が問題となるケースがある。特許文献１に記載された無線通信装置は、コグニティブ無線に関する発明であり、近傍に複数の無線システムがあった場合、自システムと他システムとの関連度を示すメトリック情報を用い、システム間で電波干渉を起こす度合いを判断している。干渉を起こす可能性がある場合、自システムの送信を停止し、また、出力を下げることで電波干渉の回避を実現している。
【０００６】
また、特許文献２に記載された無線通信装置は、自システムと、他の周波数帯を用いる無線通信システムとの電波干渉が発生しやすいと見込まれるエリアを無線機内に記憶しており、当該エリア情報と自機の位置情報によって、電波干渉の起きやすさを判断している。干渉が発生しやすいエリア内では、電波干渉の度合を低減させる通信方式に切り替えることで、電波干渉の回避を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５３４５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１５１１５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】”携帯電話等周波数有効利用方策委員会（第51回）配布資料（参考１）”、［online］、情報通信審議会 情報通信技術分科会、［平成２３年６月２０日検索］、インターネット＜URL：http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/keitai_syuuha/39264_1.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の発明では、他無線システムとの距離や、自無線システムの存在を周囲に知らせる信号によって干渉が発生する可能性を判断し、送信の停止や出力の抑制によって干渉を回避している。また、特許文献２に記載の発明では、干渉が発生しやすいエリア内に自装置が位置しているかを判断し、通信方式を変更することによって干渉を回避している。
【００１０】
路車間・車車間通信システム（以下、ＩＴＳシステム）の利用においても、帯域が近接するＬＴＥ携帯電話システム（以下、ＬＴＥシステム）との電波干渉が発生することが考えられる。しかし、ＩＴＳシステムとＬＴＥシステムのサービスエリアは重複しているうえ、車内に設置されたＩＴＳ機器の近傍で携帯電話を使用することが考えられるため、システム間の距離や無線サービスのエリアといった情報は、干渉の回避のために利用することができず、特許文献１もしくは２に係る発明ではこの課題を解決することはできない。
【００１１】
特に携帯電話端末は、一般的に送信回路のフィルタ性能が高くないため、自システムの送信周波数帯域以外の帯域に、他システムに干渉を及ぼす相互変調波を発生させてしまうことがある。
【００１２】
また、ＩＴＳ機器の近傍でＬＴＥ方式の携帯電話を使用した場合、受信機（車載端末）が使用する周波数と、送信機（携帯電話端末）が使用する周波数の双方が近接しており、また、受信機と送信機の物理的な距離も近いため、受信機が相互変調波によって干渉を受けやすいという問題がある。
【００１３】
なお、このような電波干渉の問題は、ＩＴＳシステムとＬＴＥシステムの間だけでなく、他の規格による無線通信システムにおいても起こり得る。
【００１４】
このような問題を解決するため、マルチキャリア無線を使用する受信機の近傍で、隣接する周波数を用いて通信が行われた場合にあっても、干渉の影響を受けることなく受信が行える無線通信装置が求められている。
【００１５】
本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、マルチキャリア無線の受信において、相互変調による干渉を受けても、品質を落とさずに信号を受信できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線受信機では以下の手段により、相互変調による干渉を受けた場合においても品質を落とさずに信号を受信できるようにする。
【００１７】
本発明に係る無線受信機は、マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信機であって、前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定の値以上の搬送波を検出するセンシング手段と、前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算する干渉波検出手段と、前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する復調手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明における無線受信機は、隣接する周波数帯をセンシングする手段を有し、信号が検出された場合、相互変調波が現れる周波数を計算し、相互変調波が、自己が使用する周波数帯域に含まれていた場合、相互変調波により干渉を受ける搬送波（サブキャリア）を除外して復調を行う。このように構成することにより、他システムとの周波数帯が近接している場合でも、品質を落とさずに信号を受信することが可能となる。
【００１９】
また、前記復調手段は、前記第二の無線信号に含まれる搬送波の信号強度が所定の条件を満たす場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信
号を復調するようにしてもよい。
【００２０】
所定の条件とは、干渉の原因となる信号の強度が、被干渉波の復調に影響を及ぼすほど強いものであるか、影響を及ぼさない程度に弱いものであるかを判定するための条件であり、たとえば目的とする信号との電力差が一定値以下である場合、などと定義することができる。このように構成することにより、相互変調波は、復調に影響を及ぼすものであるか否かを判定することができるため、復調に問題がないレベルの干渉であるにもかかわらず、サブキャリアを除外してしまうという問題を回避することができる。
【００２１】
また、前記復調手段は、復調時に発生したエラーを検出する手段をさらに有し、復調が正常に行われていないと判断した場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調するようにしてもよい。
【００２２】
このように構成することにより、実際にデータが正常に復調できない場合にのみ相互変調波を含むサブキャリアを除外することが可能になり、処理のオーバーヘッドを減らすことができる。
【００２３】
また、前記第一の無線信号の変調方式はＯＦＤＭであり、前記第二の無線信号の変調方式は、ＳＣ−ＦＤＭＡであることが好ましい。
【００２４】
ＳＣ−ＦＤＭＡによる無線信号とは、ＬＴＥ方式による携帯電話を想定している。自システムが使用する周波数帯域の中に複数の相互変調波が現れた場合、干渉を受けるサブキャリアを順次復調の対象から外していくと、あるレベルを境に、情報量が不足して復調ができなくなるケースが考えられる。しかし、無線受信機の近傍にてＬＴＥ携帯電話を使用することを想定した場合、携帯電話一台一台がそれぞれ使用する帯域は広くないため、各々の相互変調波の信号強度は強くても、復調ができなくなるほど多数の相互変調波が出現することはない。つまり、相互変調波を含むサブキャリアを除外することで、電波干渉の問題が解決することが期待できる。
【００２５】
また、前記干渉波検出手段は、前記センシング手段が検出した搬送波の周波数をａ、前記第二の無線信号の伝送に使用される周波数帯域の中心周波数、すなわちＤＣサブキャリアの中心周波数をｂとして、式（１），式（２）で表される周波数Ａ，Ｂを相互変調波の周波数として計算することを特徴としてもよい。
Ａ＝４ｂ−３ａ…式（１）
Ｂ＝３ａ−２ｂ…式（２）
【００２６】
相互変調波は、一定のアルゴリズムによってその出現位置が計算できるため、式（１）と式（２）によって、被干渉側システムの周波数帯域内に現れる全ての相互変調波の周波数を特定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、マルチキャリア無線の受信において、相互変調による干渉を受けても、品質を落とさずに信号を受信できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＬＴＥシステムとＩＴＳシステムの周波数帯域を表す図である。
【図２】ＬＴＥシステムがＩＴＳシステムに干渉する様子を表す図である。
【図３】本発明における無線受信機の機能構成を表す図である。
【図４】本実施形態における無線受信機の処理フローチャートである。
【図５】ＬＴＥ，ＩＴＳの各システムの周波数帯域における電波割り当てを表した図である。
【図６】７次相互変調波の周波数計算方法を表す図である。
【図７】５次相互変調波の周波数計算方法を表す図である。
【図８】ＬＴＥ，ＩＴＳシステム間の電波干渉の具体例を示す図である。
【図９】干渉の元となるサブキャリアと被干渉波の信号強度差を示す図である。
【図１０】本実施形態の変形例における無線受信機の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（技術的課題の解決方法）
ＬＴＥシステムと、ＩＴＳシステムとの電波干渉を例に、技術的課題について説明する。図１は、ＬＴＥシステムの上り周波数と下り周波数との間に、ＩＴＳシステムの周波数が配置された例である。それぞれの周波数は数ＭＨｚの帯域を持っており、システム間には互いの干渉を防止するためにガードバンドと呼ばれる空き周波数が配置されている。
【００３０】
ＬＴＥシステムとＩＴＳシステム間の電波干渉の発生原因を、図２を用いて説明する。複数の互いに直交するサブキャリアを使うマルチキャリア方式の無線においては、特定のサブキャリアで信号を送信する場合、無線送信機の回路構成によって自身のＤＣサブキャリアとの相互変調波が発生する場合がある。相互変調波とは、サブキャリアと同じ周波数幅を持ち、特定の周波数を軸として対称形に現れる信号のことであり、発生メカニズムによって３次、５次、７次の相互変調波が発生する。送信周波数帯域の中心を軸として現れる相互変調波は、３次相互変調波と呼ばれる。また、サブキャリアを軸として３次相互変調波と対象に現れる相互変調波は５次相互変調波と呼ばれ、３次相互変調波を軸として、サブキャリアと対称形に現れる相互変調波は、７次相互変調波と呼ばれる。
【００３１】
システム間には、干渉を防ぐためのガードバンドが配置されているが、例えば、ＬＴＥシステムの中心周波数と、サブキャリアとの間隔が５ＭＨｚであった場合、３次相互変調波は信号より１０ＭＨｚ高い位置に現れ、７次相互変調波は信号より２０ＭＨｚ高い位置に現れる。このため、相互変調波がガードバンドを超えてＩＴＳシステムの割り当て周波数の中に現れ、ＩＴＳシステムが使用する信号に干渉する可能性がある。この問題は、ＬＴＥシステムとＩＴＳシステムとの間以外であっても起こり得る。
【００３２】
この問題を解決するためには、受信機側において、相互変調波による干渉の影響を排除できる受信方式をとる必要がある。
【００３３】
一方、マルチキャリア方式による無線通信では、各サブキャリアが冗長成分を持っているため、いくつかのサブキャリアを受信することができなくても、他のサブキャリアが持っている冗長分より情報が復元できることがある。ＩＴＳシステムもマルチキャリア方式を採用しているため、特定のサブキャリアのレベルが弱く受信ができない場合であっても、残りのサブキャリアから得た受信データの冗長分を利用し、符号化などの演算（エラー訂正）によって正しく受信データを得られる可能性がある。しかし、相互変調波の信号強度が強い場合、被干渉波の信号も強く見えるため、受信機はこれを復調しようと試み、結果として正しいデータが得られなくなってしまう。これは、干渉の原因となるＬＴＥ端末がＩＴＳ端末の近傍にある場合に特に顕著になる。具体的には、ＩＴＳ端末が搭載された自動車の車内でＬＴＥ方式の携帯電話を使用した場合、上りの周波数帯域がＩＴＳシステムに干渉し、ＩＴＳ端末が受信データを正しく復調できなくなるおそれがある。つまり、エラー訂正技術を用いても、前述した課題を解決することはできない。
【００３４】
この問題を解決するため、本願発明に係る無線受信機では、自システムが使用する周波数帯域の中に、隣接するシステムによってもたらされる相互変調波が存在するかを判定し、存在する場合、干渉されるサブキャリアを復調の対象から外し、正常なサブキャリアの
みを用いて信号の復調を行う。以下に、具体的な実施形態について述べる。
【００３５】
（無線受信機の構成）
本実施形態における無線受信機の概要について説明する。図３は、本実施形態における無線受信機の構成を示した図である。
【００３６】
受信部３４は、ＩＴＳシステムにて使用する周波数帯域と、ＬＴＥシステムにて使用する周波数帯域の双方を、アンテナ３１を通して受信する手段である。受信部３４は、信号を増幅する増幅器、増幅された信号をベースバンド信号に変換するダウンコンバータなどを有する、マルチキャリア方式による無線信号を受信するためのフロントエンド部である。受信した信号のうち、ＩＴＳシステムに対応する周波数帯域の信号は復調部３５へ、ＬＴＥシステムに対応する周波数帯域の信号はセンシング部３２へ送信される。
【００３７】
センシング部３２は、ＬＴＥシステムにて使用される周波数帯域の信号を取得し、使用されているリソースブロックを判定する手段である。ＬＴＥシステムのアップリンクが使用しているＳＣ−ＦＤＭＡ（単一キャリア周波数分割多重アクセス：Single Carrier Frequency Division Multiple Access）方式では、複数のサブキャリアから成るリソースブ
ロック単位で電波資源の割り当てが行われるため、通信が行われているサブキャリアを検出することで、使用中のリソースブロックを特定することができる。センシング部３２の動作の詳細については後述する。
【００３８】
干渉波検出部３３は、センシング部３２が判定した使用中のリソースブロックの周波数を元に、ＩＴＳシステムに干渉を及ぼす相互変調波が発生するか推定する手段である。具体的には、センシング部３２が検出した周波数と、ＬＴＥシステム用として定められた周波数の上限値と下限値を用いて、相互変調波の出現が予想される周波数を計算する。計算式および計算方法については後述する。
【００３９】
復調部３５は、受信部３４が出力したベースバンド信号をビット列に復調する手段である。復調部３５は、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、ガードインターバル（ＧＩ）を除去するＧＩ除去手段、各サブキャリアを取得するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段など、マルチキャリア方式の無線信号を復調するための手段を含んでいる。また、復調部３５は、干渉波検出部３３が計算した相互変調波の周波数を取得し、自己が復調する周波数の帯域内に相互変調波の出現が予想される場合、干渉するサブキャリアを除外して復調する機能を有する。詳細な方法については後述する。
【００４０】
情報処理部３６は、復調部３５によって復調されたデジタルデータを用いて情報処理を行う手段である。本無線受信機から外部の端末にデータを出力する場合、情報処理部３６によって希望する形式にデータを変換してもよい。
【００４１】
以下に、本発明に係る無線受信機の動作フローチャートである図４を参照しながら、各手段の詳細について述べる。
【００４２】
（センシングの方法）
本発明に係る無線受信機が動作を開始すると、センシング部３２が、隣接する周波数帯域のセンシングを行う（Ｓ１０）。図５は、センシング対象のＬＴＥシステムが使用する周波数帯域の電波割り当てを表した図である。周波数の割り当てが検討されているＬＴＥシステムは、５ＭＨｚから２０ＭＨｚの帯域を有しており、それぞれ、１８０ｋＨｚの幅を持つリソースブロックにて構成されている。一つのリソースブロックには、１５ｋＨｚの幅を持つ１２個のサブキャリア（１５ｋＨｚ×１２＝１８０ｋＨｚ）が割り当てられ、リソースブロック単位でＬＴＥ端末に対して電波資源の割り当てが行われる。
【００４３】
センシング部３２は、ＬＴＥシステムに割り当てられた上記の周波数帯域において、通信が行われているサブキャリアを検出する（Ｓ１１）。サブキャリアの検出においては、受信した信号のレベルが所定の値以上であった場合に通信が行われていると判断してもよい。通信が行われているサブキャリアを検出した場合、周囲にＬＴＥ通信端末があると判断し、当該サブキャリアの周波数帯域を含んでいるリソースブロックを特定する（Ｓ１２）。通信が行われているサブキャリアを検出しなかった場合は、周囲にＬＴＥ通信端末は無いと判断し、リソースブロックの特定は行わない。
【００４４】
図５を参照して具体例を説明する。例えば、ＬＴＥシステムに７４５〜７５０ＭＨｚが割り当てられており、周波数の下限から順にリソースブロックが詰めて配置されている場合において、１番と２番のブロックが使用されていた場合、７４５．０ＭＨｚから７４５．３６ＭＨｚまでが使用中であることがわかる。特定されたリソースブロックの周波数は、干渉波検出部３３へ送られる。
【００４５】
（７次相互変調波の特定）
次に、干渉波検出部３３が、ＩＴＳシステムに割り当てられた周波数帯域の中に現れると予想される相互変調波の周波数を計算する（Ｓ１３）。
【００４６】
図６は、７次相互変調波が生成される模様を示したものである。ここでは、通信が行われているリソースブロックの周波数をｆ１とし、ＬＴＥシステムで使用する周波数帯域の中心周波数をｆ０とする。なお、リソースブロックは１８０ｋＨｚの周波数幅を持っているが、ここでは便宜的にリソースブロックの中心周波数をｆ１として説明する。もちろん、中心以外の周波数を用いて、干渉される周波数帯域を計算してもよい。
【００４７】
ＬＴＥのアップリンクで採用されているＳＣ−ＦＤＭＡをはじめ、一般に、サブキャリアを用いて信号を伝送する方式の無線機では、無線機回路内の相互変調によって、目的のサブキャリアとは異なる周波数に、サブキャリアと同じ周波数帯域幅を持つ信号が現れる場合がある。相互変調波は、送信周波数帯域の中心周波数ｆ０を軸として、信号と対称となる位置に現れる。これは３次相互変調波と呼ばれ、その周波数は、ｆ０−（ｆ１−ｆ０）＝２ｆ０−ｆ１という式にて表すことができる。
【００４８】
また、３次相互変調波を軸として、さらに上の周波数帯に相互変調波が現れる場合がある。これは７次相互変調波と呼ばれ、その周波数はｆ２＋（ｆ２−ｆ１）＝２ｆ２−ｆ１＝２（２ｆ０−ｆ１）−ｆ１＝４ｆ０−３ｆ１という式にて表すことができる。７次相互変調波は、ＬＴＥシステムに割り当てられた周波数帯域の外に現れるため、干渉波検出部３３は、（４ｆ０−３ｆ１）を中心とする１８０ｋＨｚ（上下９０ｋＨｚ）の帯域が自システムで使用する周波数帯域と重なっていた場合、ＩＴＳシステムがＬＴＥによる干渉を受けると判断することができる。
【００４９】
ＩＴＳシステムが使用する周波数帯域は１０ＭＨｚであり、図５に示したように、５３個のサブキャリアに分かれている。前述した相互変調波がサブキャリアと重なっていた場合、該当するサブキャリアは干渉により妨害を受けると予測できるため、干渉波検出部３３は該当する周波数の情報を復調部３５に送信する。
【００５０】
たとえば、ＬＴＥシステムの周波数割り当てが７４０〜７５０ＭＨｚ、ＩＴＳシステムの周波数割り当てが７５５ＭＨｚ以上であり、７４０ＭＨｚ〜７４０．１８ＭＨｚがＬＴＥによる通信で使用されていた場合、ｆ０＝７４５．０ＭＨｚ、ｆ１＝７４０．０９ＭＨｚとなるため、７次相互変調波は、４×７４５．０−３×７４０．０９＝７５９．７３ＭＨｚを中心とする±９０ｋＨｚの範囲（７５９．６４ＭＨｚ〜７５９.８２ＭＨｚ）に現
れることがわかる。
【００５１】
（５次相互変調波の特定）
図６にて、７次相互変調波を説明したのと同様に、図７は、５次相互変調波が生成される模様を示したものである。７次相互変調波と同様に、通信が行われているリソースブロックの中心周波数をｆ１とし、ＬＴＥシステムが使用する送信周波数帯域の中心周波数をｆ０とする。
【００５２】
通信が行われているリソースブロックが中心周波数より上であった場合、３次相互変調波は、割り当てられた帯域の中心周波数ｆ０を軸として低い周波数側に対称に現れる。その周波数は、同様に２ｆ０−ｆ１という式で表すことができる。
【００５３】
このケースの場合、通信が行われているリソースブロックを軸として、３次相互変調波と対称となる位置に相互変調波ｆ３が現れる場合がある。これは５次相互変調波と呼ばれ、その周波数はｆ１＋（ｆ１−ｆ２）＝２ｆ１−ｆ２＝２ｆ１−（２ｆ０−ｆ１）＝３ｆ１−２ｆ０という式で表すことができる。５次相互変調波も、同様にＬＴＥシステムに割り当てられた周波数帯域の外に現れるため、干渉波検出部３３は、（３ｆ１−２ｆ０）を中心とする１８０ｋＨｚ（上下９０ｋＨｚ）の帯域が自システムで使用する周波数帯域と重なっていた場合、ＩＴＳシステムがＬＴＥによる干渉を受けると判断することができる。
【００５４】
前述した相互変調波が、サブキャリアと重なっていた場合、該当するサブキャリアは干渉により妨害を受けると予測できるため、干渉波検出部３３は該当する周波数の情報を復調部３５に送信する。
【００５５】
たとえば、ＬＴＥシステムの周波数割り当てが７４０〜７５０ＭＨｚ、ＩＴＳシステムの周波数割り当てが７５５ＭＨｚ以上であり、７４９.８２ＭＨｚ〜７５０ＭＨｚがＬＴ
Ｅによる通信で使用されていた場合、ｆ０＝７４５．０ＭＨｚ、ｆ１＝７４９．９１ＭＨｚとなるため、５次相互変調波は、３×７４９．９１−２×７４５．０＝７５９．７３ＭＨｚを中心とする±９０ｋＨｚの範囲（７５９．６４ＭＨｚ〜７５９.８２ＭＨｚ）に現
れることがわかる。
【００５６】
なお、図６と図７では、ＬＴＥシステムの割り当て周波数より高い周波数帯に５次および７次相互変調波が現れる例を示したが、通信を行うリソースブロックの位置によっては、低い周波数帯に現れる場合もある。そのため、ＩＴＳシステムより高い周波数帯でＬＴＥシステムが運用されていた場合でも、電波干渉が発生しうる。この場合においても、相互変調波の周波数は、前述した数式にて求めることができる。
【００５７】
（復調可否の判断）
次に、復調部３５の処理について説明する。ステップＳ１１で、通信中のＬＴＥ端末が検出されなかった場合、復調部３５は、受信部３４から受信した全てのサブキャリアを用いて信号の復調を行い（Ｓ１５）、取得したデータを情報処理部３６へ送信する。
【００５８】
一方、ステップＳ１３で相互変調波が検出された場合、復調部３５は、相互変調波と重なる位置にあるサブキャリアを除外して信号の復調を行う（Ｓ１４）。相互変調波との重なりは、計算された相互変調波の周波数帯域と、自システムが使用するサブキャリアの周波数帯域を比較することによって行う。例えば、相互変調波が７５３ＭＨｚ±９０ｋＨｚの位置に現れると計算された場合であって、あるサブキャリアの帯域下限が７５３ＭＨｚであった場合、両者は重なるため、当該サブキャリアは復調より除外される。
【００５９】
各サブキャリアは、伝送モードやガードインターバル比等の伝送パラメータを用いて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）演算を行うことによって復調される。特定のサブキャリアを復調から除外する場合、当該サブキャリアについてはＦＦＴ演算を行わず、他のサブキャリアの復調結果のみを合成して目的のデータを取得する。
【００６０】
図８は、ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアと、計算された相互変調波の周波数帯域が重なった場合の例である。ＩＴＳシステムが使用する５３個のサブキャリアのうち、本例では５番と６番の２つのサブキャリアが干渉の影響を受ける。そのため、復調部３５は、該当する２つのサブキャリアを除外して復調を行い、取得したデータを情報処理部３６へ送信する。
【００６１】
なお、相互変調波とサブキャリアとの重なりについては、一部でも周波数が重なっていた場合は除外してもよいし、一定の周波数幅以上が重なっていた場合に除外をしてもよい。
【００６２】
なお、図４のフローチャートは、ＬＴＥシステムが使用するリソースブロックの割り当て変更に追従できるよう一定の間隔で連続実行されてもよいし、相互変調波の周波数が変化した場合に実行されてもよい。
【００６３】
（信号強度により復調可否の判断を行う変形例）
サブキャリアと相互変調波が重なっていた場合、復調部３５は該当するサブキャリアを除外して復調を行うが、微弱な相互変調波が複数あった場合、問題なく信号が復調できるにもかかわらず、複数のサブキャリアを除外してしまい、結果として全てのデータが復調できなくなる可能性がある。これを回避するため、信号の強度によって復調可否の判断を行うのが本変形例である。以下に詳細な説明を行う。
【００６４】
キャリアの信号強度は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）という値によって表すことができ、その単位は[ｄＢ]もしくは[ｄＢｍ]である。図９は、ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアと、ＬＴＥシステムが使用するサブキャリアの信号強度に差がある場合を示した図である。図９の例は、ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアがｄ１[ｄＢｍ]の信号強度を持ち、ＬＴＥシステムが使用するサブキャリアがｄ２[ｄＢｍ]の信号強度を持っていることを示している。
【００６５】
ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアの信号強度の取得は、受信部３４が行い、測定された信号強度は復調部３５へ送信される。ＬＴＥシステムが使用するサブキャリアの信号強度の測定も同様に受信部３４が行い、信号強度はセンシング部３２を経由して干渉波検出部３３へ送信される。ここで、干渉波検出部３３が相互変調波を検出した場合、該当するＬＴＥシステムの信号強度は、相互変調波の周波数に関する情報と共に復調部３５へ送信される。
【００６６】
復調部３５は、信号強度に関する条件を保持している。信号強度に関する条件とは、たとえば、「ｄ１−ｄ２が１０ｄＢ以下である場合」のように設定することができる。復調部３５は、ステップＳ１４の復調処理を実行する前に信号強度を受信し、相互変調波の信号強度が条件を満たしているかの判断を行ったうえで復調の可否を決定する。
【００６７】
このようにすることによって、ＩＴＳシステムの通信に影響を及ぼさない微弱な相互変調波を無視して処理を行うことができる。自動車の車内でＬＴＥ方式の携帯電話を使用した場合、上り帯域の信号強度が強いため、干渉によってデータの復調に障害が発生するが、車外で使用されている場合には障害が発生しないというケースが考えられる。このようなケースにおいては、信号強度による復調の可否判断が有効となる。
【００６８】
（エラー検出により復調可否の判断を行う変形例）
信号強度によって復調の可否判断を行う他に、実際にデータの復調を試行し、正常に復調できない場合にのみサブキャリアの除外を行う例が本変形例である。
【００６９】
図１０は、本変形例に係るフローチャートである。ステップＳ１３〜Ｓ１４間の処理以外は、図４のフローチャートと同様である。復調部３５は、ステップＳ１３にて相互変調波を特定した後、全てのサブキャリアを復調する処理を行う（Ｓ１３ａ）。この結果、正しくデータを復調することができた場合は処理を継続し、復調時にエラーが発生した場合は、干渉されたサブキャリアを除外して復調を行う（Ｓ１３ｂ）。
【００７０】
復調の正常／異常判定は、受信電力が高いにもかかわらず、本来であればエラーがあまり発生しない場合において、たとえばハッシュ関数などによるエラー検出の結果で判定してもよいし、ハミング符号や畳み込み符号などの誤り訂正符号によるエラー訂正を試みた結果、エラー訂正が不可能である場合に異常と判定してもよい。
【００７１】
また、復調時のエラー率を計算し、所定の値を超過した場合において異常と判定してもよい。この場合、たとえば複数シンボルの復調処理において、所定のエラー率を続けて超過した場合に異常としてもよいし、平均エラー率などを使用してもよい。
【００７２】
このように構成することにより、相互変調波が実際に復調に影響する場合にのみサブキャリアを除外する動作をさせることが可能になり、処理のオーバーヘッドが減少する。
【００７３】
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうるものである。たとえば、上記に示したフローチャートは、動作を例示したものであり、全ての処理が例示した通りの順序で行われなくてもよいし、必要のない処理をスキップしてもよい。例を挙げると、使用中のリソースブロックが変化していない場合は、干渉波の周波数計算を再度行う必要は無いし、全サブキャリアが復調できるかの確認を毎回必ず行う必要もない。
【００７４】
また、相互変調波の原因となる無線システムは、実施形態の例で述べたように特定の狭い帯域に相互変調波を発生させるものであれば、ＬＴＥシステム以外であっても構わない。その場合、干渉波の発生するアルゴリズムを、本実施形態に適用することで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、変調方式にＯＦＤＭを使用したＩＴＳシステムを被干渉無線システムとして例示したが、マルチキャリア変調方式であれば、それ以外の変調方式を用いても構わない。たとえば、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続：Orthogonal Frequency
Division Multiple Access）変調などを使用しても構わない。
【符号の説明】
【００７６】
３ 無線受信機
３１ アンテナ
３２ センシング部
３３ 干渉波検出部
３４ 受信部
３５ 復調部
３６ 情報処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線受信機および無線受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両やドライバーへの情報提供や、道路と車両、車両間での情報交換によって交通事故を低減するための路車間・車車間通信システムが提案されている。
【０００３】
現在、路車間・車車間通信システムの実現のために使用される予定の周波数に、７００ＭＨｚ帯を用いることが検討されている。この７００ＭＨｚ帯の周波数は、路車間・車車間通信システムのほか、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式による携帯電話での使用も
予定されている。
【０００４】
７００ＭＨｚ帯の電波割り当て再編案を参照すると、ＬＴＥ方式携帯電話の上り周波数と下り周波数の中間に、路車間・車車間通信システム用の周波数を配置する案が存在している（非特許文献１ 案７００−３）。
【０００５】
一方で、近接した周波数帯に複数の無線通信システムが存在する場合、電波干渉が問題となるケースがある。特許文献１に記載された無線通信装置は、コグニティブ無線に関する発明であり、近傍に複数の無線システムがあった場合、自システムと他システムとの関連度を示すメトリック情報を用い、システム間で電波干渉を起こす度合いを判断している。干渉を起こす可能性がある場合、自システムの送信を停止し、また、出力を下げることで電波干渉の回避を実現している。
【０００６】
また、特許文献２に記載された無線通信装置は、自システムと、他の周波数帯を用いる無線通信システムとの電波干渉が発生しやすいと見込まれるエリアを無線機内に記憶しており、当該エリア情報と自機の位置情報によって、電波干渉の起きやすさを判断している。干渉が発生しやすいエリア内では、電波干渉の度合を低減させる通信方式に切り替えることで、電波干渉の回避を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２５３４５０号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１５１１５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】”携帯電話等周波数有効利用方策委員会（第51回）配布資料（参考１）”、［online］、情報通信審議会 情報通信技術分科会、［平成２３年６月２０日検索］、インターネット＜URL：http://www.soumu.go.jp/main_sosiki/joho_tsusin/policyreports/joho_tsusin/keitai_syuuha/39264_1.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の発明では、他無線システムとの距離や、自無線システムの存在を周囲に知らせる信号によって干渉が発生する可能性を判断し、送信の停止や出力の抑制によって干渉を回避している。また、特許文献２に記載の発明では、干渉が発生しやすいエリア内に自装置が位置しているかを判断し、通信方式を変更することによって干渉を回避している。
【００１０】
路車間・車車間通信システム（以下、ＩＴＳシステム）の利用においても、帯域が近接するＬＴＥ携帯電話システム（以下、ＬＴＥシステム）との電波干渉が発生することが考えられる。しかし、ＩＴＳシステムとＬＴＥシステムのサービスエリアは重複しているうえ、車内に設置されたＩＴＳ機器の近傍で携帯電話を使用することが考えられるため、システム間の距離や無線サービスのエリアといった情報は、干渉の回避のために利用することができず、特許文献１もしくは２に係る発明ではこの課題を解決することはできない。
【００１１】
特に携帯電話端末は、一般的に送信回路のフィルタ性能が高くないため、自システムの送信周波数帯域以外の帯域に、他システムに干渉を及ぼす相互変調波を発生させてしまうことがある。
【００１２】
また、ＩＴＳ機器の近傍でＬＴＥ方式の携帯電話を使用した場合、受信機（車載端末）が使用する周波数と、送信機（携帯電話端末）が使用する周波数の双方が近接しており、また、受信機と送信機の物理的な距離も近いため、受信機が相互変調波によって干渉を受けやすいという問題がある。
【００１３】
なお、このような電波干渉の問題は、ＩＴＳシステムとＬＴＥシステムの間だけでなく、他の規格による無線通信システムにおいても起こり得る。
【００１４】
このような問題を解決するため、マルチキャリア無線を使用する受信機の近傍で、隣接する周波数を用いて通信が行われた場合にあっても、干渉の影響を受けることなく受信が行える無線通信装置が求められている。
【００１５】
本発明は上記の問題点を考慮してなされたものであり、マルチキャリア無線の受信において、相互変調による干渉を受けても、品質を落とさずに信号を受信できることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線受信機では以下の手段により、相互変調による干渉を受けた場合においても品質を落とさずに信号を受信できるようにする。
【００１７】
本発明に係る無線受信機は、マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信機であって、前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信する受信手段と、前記受信手段が受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定の値以上の搬送波を検出するセンシング手段と、前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算する干渉波検出手段と、前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する復調手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明における無線受信機は、隣接する周波数帯をセンシングする手段を有し、信号が検出された場合、相互変調波が現れる周波数を計算し、相互変調波が、自己が使用する周波数帯域に含まれていた場合、相互変調波により干渉を受ける搬送波（サブキャリア）を除外して復調を行う。このように構成することにより、他システムとの周波数帯が近接している場合でも、品質を落とさずに信号を受信することが可能となる。
【００１９】
また、前記復調手段は、前記第二の無線信号に含まれる搬送波の信号強度が所定の条件を満たす場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信
号を復調するようにしてもよい。
【００２０】
所定の条件とは、干渉の原因となる信号の強度が、被干渉波の復調に影響を及ぼすほど強いものであるか、影響を及ぼさない程度に弱いものであるかを判定するための条件であり、たとえば目的とする信号との電力差が一定値以下である場合、などと定義することができる。このように構成することにより、相互変調波は、復調に影響を及ぼすものであるか否かを判定することができるため、復調に問題がないレベルの干渉であるにもかかわらず、サブキャリアを除外してしまうという問題を回避することができる。
【００２１】
また、前記復調手段は、復調時に発生したエラーを検出する手段をさらに有し、復調が正常に行われていないと判断した場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調するようにしてもよい。
【００２２】
このように構成することにより、実際にデータが正常に復調できない場合にのみ相互変調波を含むサブキャリアを除外することが可能になり、処理のオーバーヘッドを減らすことができる。
【００２３】
また、前記第一の無線信号の変調方式はＯＦＤＭであり、前記第二の無線信号の変調方式は、ＳＣ−ＦＤＭＡであることが好ましい。
【００２４】
ＳＣ−ＦＤＭＡによる無線信号とは、ＬＴＥ方式による携帯電話を想定している。自システムが使用する周波数帯域の中に複数の相互変調波が現れた場合、干渉を受けるサブキャリアを順次復調の対象から外していくと、あるレベルを境に、情報量が不足して復調ができなくなるケースが考えられる。しかし、無線受信機の近傍にてＬＴＥ携帯電話を使用することを想定した場合、携帯電話一台一台がそれぞれ使用する帯域は広くないため、各々の相互変調波の信号強度は強くても、復調ができなくなるほど多数の相互変調波が出現することはない。つまり、相互変調波を含むサブキャリアを除外することで、電波干渉の問題が解決することが期待できる。
【００２５】
また、前記干渉波検出手段は、前記センシング手段が検出した搬送波の周波数をａ、前記第二の無線信号の伝送に使用される周波数帯域の中心周波数、すなわちＤＣサブキャリアの中心周波数をｂとして、式（１），式（２）で表される周波数Ａ，Ｂを相互変調波の周波数として計算することを特徴としてもよい。
Ａ＝４ｂ−３ａ…式（１）
Ｂ＝３ａ−２ｂ…式（２）
【００２６】
相互変調波は、一定のアルゴリズムによってその出現位置が計算できるため、式（１）と式（２）によって、被干渉側システムの周波数帯域内に現れる全ての相互変調波の周波数を特定することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、マルチキャリア無線の受信において、相互変調による干渉を受けても、品質を落とさずに信号を受信できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＬＴＥシステムとＩＴＳシステムの周波数帯域を表す図である。
【図２】ＬＴＥシステムがＩＴＳシステムに干渉する様子を表す図である。
【図３】本発明における無線受信機の機能構成を表す図である。
【図４】本実施形態における無線受信機の処理フローチャートである。
【図５】ＬＴＥ，ＩＴＳの各システムの周波数帯域における電波割り当てを表した図である。
【図６】７次相互変調波の周波数計算方法を表す図である。
【図７】５次相互変調波の周波数計算方法を表す図である。
【図８】ＬＴＥ，ＩＴＳシステム間の電波干渉の具体例を示す図である。
【図９】干渉の元となるサブキャリアと被干渉波の信号強度差を示す図である。
【図１０】本実施形態の変形例における無線受信機の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（技術的課題の解決方法）
ＬＴＥシステムと、ＩＴＳシステムとの電波干渉を例に、技術的課題について説明する。図１は、ＬＴＥシステムの上り周波数と下り周波数との間に、ＩＴＳシステムの周波数が配置された例である。それぞれの周波数は数ＭＨｚの帯域を持っており、システム間には互いの干渉を防止するためにガードバンドと呼ばれる空き周波数が配置されている。
【００３０】
ＬＴＥシステムとＩＴＳシステム間の電波干渉の発生原因を、図２を用いて説明する。複数の互いに直交するサブキャリアを使うマルチキャリア方式の無線においては、特定のサブキャリアで信号を送信する場合、無線送信機の回路構成によって自身のＤＣサブキャリアとの相互変調波が発生する場合がある。相互変調波とは、サブキャリアと同じ周波数幅を持ち、特定の周波数を軸として対称形に現れる信号のことであり、発生メカニズムによって３次、５次、７次の相互変調波が発生する。送信周波数帯域の中心を軸として現れる相互変調波は、３次相互変調波と呼ばれる。また、サブキャリアを軸として３次相互変調波と対象に現れる相互変調波は５次相互変調波と呼ばれ、３次相互変調波を軸として、サブキャリアと対称形に現れる相互変調波は、７次相互変調波と呼ばれる。
【００３１】
システム間には、干渉を防ぐためのガードバンドが配置されているが、例えば、ＬＴＥシステムの中心周波数と、サブキャリアとの間隔が５ＭＨｚであった場合、３次相互変調波は信号より１０ＭＨｚ高い位置に現れ、７次相互変調波は信号より２０ＭＨｚ高い位置に現れる。このため、相互変調波がガードバンドを超えてＩＴＳシステムの割り当て周波数の中に現れ、ＩＴＳシステムが使用する信号に干渉する可能性がある。この問題は、ＬＴＥシステムとＩＴＳシステムとの間以外であっても起こり得る。
【００３２】
この問題を解決するためには、受信機側において、相互変調波による干渉の影響を排除できる受信方式をとる必要がある。
【００３３】
一方、マルチキャリア方式による無線通信では、各サブキャリアが冗長成分を持っているため、いくつかのサブキャリアを受信することができなくても、他のサブキャリアが持っている冗長分より情報が復元できることがある。ＩＴＳシステムもマルチキャリア方式を採用しているため、特定のサブキャリアのレベルが弱く受信ができない場合であっても、残りのサブキャリアから得た受信データの冗長分を利用し、符号化などの演算（エラー訂正）によって正しく受信データを得られる可能性がある。しかし、相互変調波の信号強度が強い場合、被干渉波の信号も強く見えるため、受信機はこれを復調しようと試み、結果として正しいデータが得られなくなってしまう。これは、干渉の原因となるＬＴＥ端末がＩＴＳ端末の近傍にある場合に特に顕著になる。具体的には、ＩＴＳ端末が搭載された自動車の車内でＬＴＥ方式の携帯電話を使用した場合、上りの周波数帯域がＩＴＳシステムに干渉し、ＩＴＳ端末が受信データを正しく復調できなくなるおそれがある。つまり、エラー訂正技術を用いても、前述した課題を解決することはできない。
【００３４】
この問題を解決するため、本願発明に係る無線受信機では、自システムが使用する周波数帯域の中に、隣接するシステムによってもたらされる相互変調波が存在するかを判定し、存在する場合、干渉されるサブキャリアを復調の対象から外し、正常なサブキャリアの
みを用いて信号の復調を行う。以下に、具体的な実施形態について述べる。
【００３５】
（無線受信機の構成）
本実施形態における無線受信機の概要について説明する。図３は、本実施形態における無線受信機の構成を示した図である。
【００３６】
受信部３４は、ＩＴＳシステムにて使用する周波数帯域と、ＬＴＥシステムにて使用する周波数帯域の双方を、アンテナ３１を通して受信する手段である。受信部３４は、信号を増幅する増幅器、増幅された信号をベースバンド信号に変換するダウンコンバータなどを有する、マルチキャリア方式による無線信号を受信するためのフロントエンド部である。受信した信号のうち、ＩＴＳシステムに対応する周波数帯域の信号は復調部３５へ、ＬＴＥシステムに対応する周波数帯域の信号はセンシング部３２へ送信される。
【００３７】
センシング部３２は、ＬＴＥシステムにて使用される周波数帯域の信号を取得し、使用されているリソースブロックを判定する手段である。ＬＴＥシステムのアップリンクが使用しているＳＣ−ＦＤＭＡ（単一キャリア周波数分割多重アクセス：Single Carrier Frequency Division Multiple Access）方式では、複数のサブキャリアから成るリソースブ
ロック単位で電波資源の割り当てが行われるため、通信が行われているサブキャリアを検出することで、使用中のリソースブロックを特定することができる。センシング部３２の動作の詳細については後述する。
【００３８】
干渉波検出部３３は、センシング部３２が判定した使用中のリソースブロックの周波数を元に、ＩＴＳシステムに干渉を及ぼす相互変調波が発生するか推定する手段である。具体的には、センシング部３２が検出した周波数と、ＬＴＥシステム用として定められた周波数の上限値と下限値を用いて、相互変調波の出現が予想される周波数を計算する。計算式および計算方法については後述する。
【００３９】
復調部３５は、受信部３４が出力したベースバンド信号をビット列に復調する手段である。復調部３５は、ベースバンド信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、ガードインターバル（ＧＩ）を除去するＧＩ除去手段、各サブキャリアを取得するための高速フーリエ変換（ＦＦＴ）手段など、マルチキャリア方式の無線信号を復調するための手段を含んでいる。また、復調部３５は、干渉波検出部３３が計算した相互変調波の周波数を取得し、自己が復調する周波数の帯域内に相互変調波の出現が予想される場合、干渉するサブキャリアを除外して復調する機能を有する。詳細な方法については後述する。
【００４０】
情報処理部３６は、復調部３５によって復調されたデジタルデータを用いて情報処理を行う手段である。本無線受信機から外部の端末にデータを出力する場合、情報処理部３６によって希望する形式にデータを変換してもよい。
【００４１】
以下に、本発明に係る無線受信機の動作フローチャートである図４を参照しながら、各手段の詳細について述べる。
【００４２】
（センシングの方法）
本発明に係る無線受信機が動作を開始すると、センシング部３２が、隣接する周波数帯域のセンシングを行う（Ｓ１０）。図５は、センシング対象のＬＴＥシステムが使用する周波数帯域の電波割り当てを表した図である。周波数の割り当てが検討されているＬＴＥシステムは、５ＭＨｚから２０ＭＨｚの帯域を有しており、それぞれ、１８０ｋＨｚの幅を持つリソースブロックにて構成されている。一つのリソースブロックには、１５ｋＨｚの幅を持つ１２個のサブキャリア（１５ｋＨｚ×１２＝１８０ｋＨｚ）が割り当てられ、リソースブロック単位でＬＴＥ端末に対して電波資源の割り当てが行われる。
【００４３】
センシング部３２は、ＬＴＥシステムに割り当てられた上記の周波数帯域において、通信が行われているサブキャリアを検出する（Ｓ１１）。サブキャリアの検出においては、受信した信号のレベルが所定の値以上であった場合に通信が行われていると判断してもよい。通信が行われているサブキャリアを検出した場合、周囲にＬＴＥ通信端末があると判断し、当該サブキャリアの周波数帯域を含んでいるリソースブロックを特定する（Ｓ１２）。通信が行われているサブキャリアを検出しなかった場合は、周囲にＬＴＥ通信端末は無いと判断し、リソースブロックの特定は行わない。
【００４４】
図５を参照して具体例を説明する。例えば、ＬＴＥシステムに７４５〜７５０ＭＨｚが割り当てられており、周波数の下限から順にリソースブロックが詰めて配置されている場合において、１番と２番のブロックが使用されていた場合、７４５．０ＭＨｚから７４５．３６ＭＨｚまでが使用中であることがわかる。特定されたリソースブロックの周波数は、干渉波検出部３３へ送られる。
【００４５】
（７次相互変調波の特定）
次に、干渉波検出部３３が、ＩＴＳシステムに割り当てられた周波数帯域の中に現れると予想される相互変調波の周波数を計算する（Ｓ１３）。
【００４６】
図６は、７次相互変調波が生成される模様を示したものである。ここでは、通信が行われているリソースブロックの周波数をｆ１とし、ＬＴＥシステムで使用する周波数帯域の中心周波数をｆ０とする。なお、リソースブロックは１８０ｋＨｚの周波数幅を持っているが、ここでは便宜的にリソースブロックの中心周波数をｆ１として説明する。もちろん、中心以外の周波数を用いて、干渉される周波数帯域を計算してもよい。
【００４７】
ＬＴＥのアップリンクで採用されているＳＣ−ＦＤＭＡをはじめ、一般に、サブキャリアを用いて信号を伝送する方式の無線機では、無線機回路内の相互変調によって、目的のサブキャリアとは異なる周波数に、サブキャリアと同じ周波数帯域幅を持つ信号が現れる場合がある。相互変調波は、送信周波数帯域の中心周波数ｆ０を軸として、信号と対称となる位置に現れる。これは３次相互変調波と呼ばれ、その周波数は、ｆ０−（ｆ１−ｆ０）＝２ｆ０−ｆ１という式にて表すことができる。
【００４８】
また、３次相互変調波を軸として、さらに上の周波数帯に相互変調波が現れる場合がある。これは７次相互変調波と呼ばれ、その周波数はｆ２＋（ｆ２−ｆ１）＝２ｆ２−ｆ１＝２（２ｆ０−ｆ１）−ｆ１＝４ｆ０−３ｆ１という式にて表すことができる。７次相互変調波は、ＬＴＥシステムに割り当てられた周波数帯域の外に現れるため、干渉波検出部３３は、（４ｆ０−３ｆ１）を中心とする１８０ｋＨｚ（上下９０ｋＨｚ）の帯域が自システムで使用する周波数帯域と重なっていた場合、ＩＴＳシステムがＬＴＥによる干渉を受けると判断することができる。
【００４９】
ＩＴＳシステムが使用する周波数帯域は１０ＭＨｚであり、図５に示したように、５３個のサブキャリアに分かれている。前述した相互変調波がサブキャリアと重なっていた場合、該当するサブキャリアは干渉により妨害を受けると予測できるため、干渉波検出部３３は該当する周波数の情報を復調部３５に送信する。
【００５０】
たとえば、ＬＴＥシステムの周波数割り当てが７４０〜７５０ＭＨｚ、ＩＴＳシステムの周波数割り当てが７５５ＭＨｚ以上であり、７４０ＭＨｚ〜７４０．１８ＭＨｚがＬＴＥによる通信で使用されていた場合、ｆ０＝７４５．０ＭＨｚ、ｆ１＝７４０．０９ＭＨｚとなるため、７次相互変調波は、４×７４５．０−３×７４０．０９＝７５９．７３ＭＨｚを中心とする±９０ｋＨｚの範囲（７５９．６４ＭＨｚ〜７５９.８２ＭＨｚ）に現
れることがわかる。
【００５１】
（５次相互変調波の特定）
図６にて、７次相互変調波を説明したのと同様に、図７は、５次相互変調波が生成される模様を示したものである。７次相互変調波と同様に、通信が行われているリソースブロックの中心周波数をｆ１とし、ＬＴＥシステムが使用する送信周波数帯域の中心周波数をｆ０とする。
【００５２】
通信が行われているリソースブロックが中心周波数より上であった場合、３次相互変調波は、割り当てられた帯域の中心周波数ｆ０を軸として低い周波数側に対称に現れる。その周波数は、同様に２ｆ０−ｆ１という式で表すことができる。
【００５３】
このケースの場合、通信が行われているリソースブロックを軸として、３次相互変調波と対称となる位置に相互変調波ｆ３が現れる場合がある。これは５次相互変調波と呼ばれ、その周波数はｆ１＋（ｆ１−ｆ２）＝２ｆ１−ｆ２＝２ｆ１−（２ｆ０−ｆ１）＝３ｆ１−２ｆ０という式で表すことができる。５次相互変調波も、同様にＬＴＥシステムに割り当てられた周波数帯域の外に現れるため、干渉波検出部３３は、（３ｆ１−２ｆ０）を中心とする１８０ｋＨｚ（上下９０ｋＨｚ）の帯域が自システムで使用する周波数帯域と重なっていた場合、ＩＴＳシステムがＬＴＥによる干渉を受けると判断することができる。
【００５４】
前述した相互変調波が、サブキャリアと重なっていた場合、該当するサブキャリアは干渉により妨害を受けると予測できるため、干渉波検出部３３は該当する周波数の情報を復調部３５に送信する。
【００５５】
たとえば、ＬＴＥシステムの周波数割り当てが７４０〜７５０ＭＨｚ、ＩＴＳシステムの周波数割り当てが７５５ＭＨｚ以上であり、７４９.８２ＭＨｚ〜７５０ＭＨｚがＬＴ
Ｅによる通信で使用されていた場合、ｆ０＝７４５．０ＭＨｚ、ｆ１＝７４９．９１ＭＨｚとなるため、５次相互変調波は、３×７４９．９１−２×７４５．０＝７５９．７３ＭＨｚを中心とする±９０ｋＨｚの範囲（７５９．６４ＭＨｚ〜７５９.８２ＭＨｚ）に現
れることがわかる。
【００５６】
なお、図６と図７では、ＬＴＥシステムの割り当て周波数より高い周波数帯に５次および７次相互変調波が現れる例を示したが、通信を行うリソースブロックの位置によっては、低い周波数帯に現れる場合もある。そのため、ＩＴＳシステムより高い周波数帯でＬＴＥシステムが運用されていた場合でも、電波干渉が発生しうる。この場合においても、相互変調波の周波数は、前述した数式にて求めることができる。
【００５７】
（復調可否の判断）
次に、復調部３５の処理について説明する。ステップＳ１１で、通信中のＬＴＥ端末が検出されなかった場合、復調部３５は、受信部３４から受信した全てのサブキャリアを用いて信号の復調を行い（Ｓ１５）、取得したデータを情報処理部３６へ送信する。
【００５８】
一方、ステップＳ１３で相互変調波が検出された場合、復調部３５は、相互変調波と重なる位置にあるサブキャリアを除外して信号の復調を行う（Ｓ１４）。相互変調波との重なりは、計算された相互変調波の周波数帯域と、自システムが使用するサブキャリアの周波数帯域を比較することによって行う。例えば、相互変調波が７５３ＭＨｚ±９０ｋＨｚの位置に現れると計算された場合であって、あるサブキャリアの帯域下限が７５３ＭＨｚであった場合、両者は重なるため、当該サブキャリアは復調より除外される。
【００５９】
各サブキャリアは、伝送モードやガードインターバル比等の伝送パラメータを用いて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）演算を行うことによって復調される。特定のサブキャリアを復調から除外する場合、当該サブキャリアについてはＦＦＴ演算を行わず、他のサブキャリアの復調結果のみを合成して目的のデータを取得する。
【００６０】
図８は、ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアと、計算された相互変調波の周波数帯域が重なった場合の例である。ＩＴＳシステムが使用する５３個のサブキャリアのうち、本例では５番と６番の２つのサブキャリアが干渉の影響を受ける。そのため、復調部３５は、該当する２つのサブキャリアを除外して復調を行い、取得したデータを情報処理部３６へ送信する。
【００６１】
なお、相互変調波とサブキャリアとの重なりについては、一部でも周波数が重なっていた場合は除外してもよいし、一定の周波数幅以上が重なっていた場合に除外をしてもよい。
【００６２】
なお、図４のフローチャートは、ＬＴＥシステムが使用するリソースブロックの割り当て変更に追従できるよう一定の間隔で連続実行されてもよいし、相互変調波の周波数が変化した場合に実行されてもよい。
【００６３】
（信号強度により復調可否の判断を行う変形例）
サブキャリアと相互変調波が重なっていた場合、復調部３５は該当するサブキャリアを除外して復調を行うが、微弱な相互変調波が複数あった場合、問題なく信号が復調できるにもかかわらず、複数のサブキャリアを除外してしまい、結果として全てのデータが復調できなくなる可能性がある。これを回避するため、信号の強度によって復調可否の判断を行うのが本変形例である。以下に詳細な説明を行う。
【００６４】
キャリアの信号強度は、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）という値によって表すことができ、その単位は[ｄＢ]もしくは[ｄＢｍ]である。図９は、ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアと、ＬＴＥシステムが使用するサブキャリアの信号強度に差がある場合を示した図である。図９の例は、ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアがｄ１[ｄＢｍ]の信号強度を持ち、ＬＴＥシステムが使用するサブキャリアがｄ２[ｄＢｍ]の信号強度を持っていることを示している。
【００６５】
ＩＴＳシステムが使用するサブキャリアの信号強度の取得は、受信部３４が行い、測定された信号強度は復調部３５へ送信される。ＬＴＥシステムが使用するサブキャリアの信号強度の測定も同様に受信部３４が行い、信号強度はセンシング部３２を経由して干渉波検出部３３へ送信される。ここで、干渉波検出部３３が相互変調波を検出した場合、該当するＬＴＥシステムの信号強度は、相互変調波の周波数に関する情報と共に復調部３５へ送信される。
【００６６】
復調部３５は、信号強度に関する条件を保持している。信号強度に関する条件とは、たとえば、「ｄ１−ｄ２が１０ｄＢ以下である場合」のように設定することができる。復調部３５は、ステップＳ１４の復調処理を実行する前に信号強度を受信し、相互変調波の信号強度が条件を満たしているかの判断を行ったうえで復調の可否を決定する。
【００６７】
このようにすることによって、ＩＴＳシステムの通信に影響を及ぼさない微弱な相互変調波を無視して処理を行うことができる。自動車の車内でＬＴＥ方式の携帯電話を使用した場合、上り帯域の信号強度が強いため、干渉によってデータの復調に障害が発生するが、車外で使用されている場合には障害が発生しないというケースが考えられる。このようなケースにおいては、信号強度による復調の可否判断が有効となる。
【００６８】
（エラー検出により復調可否の判断を行う変形例）
信号強度によって復調の可否判断を行う他に、実際にデータの復調を試行し、正常に復調できない場合にのみサブキャリアの除外を行う例が本変形例である。
【００６９】
図１０は、本変形例に係るフローチャートである。ステップＳ１３〜Ｓ１４間の処理以外は、図４のフローチャートと同様である。復調部３５は、ステップＳ１３にて相互変調波を特定した後、全てのサブキャリアを復調する処理を行う（Ｓ１３ａ）。この結果、正しくデータを復調することができた場合は処理を継続し、復調時にエラーが発生した場合は、干渉されたサブキャリアを除外して復調を行う（Ｓ１３ｂ）。
【００７０】
復調の正常／異常判定は、受信電力が高いにもかかわらず、本来であればエラーがあまり発生しない場合において、たとえばハッシュ関数などによるエラー検出の結果で判定してもよいし、ハミング符号や畳み込み符号などの誤り訂正符号によるエラー訂正を試みた結果、エラー訂正が不可能である場合に異常と判定してもよい。
【００７１】
また、復調時のエラー率を計算し、所定の値を超過した場合において異常と判定してもよい。この場合、たとえば複数シンボルの復調処理において、所定のエラー率を続けて超過した場合に異常としてもよいし、平均エラー率などを使用してもよい。
【００７２】
このように構成することにより、相互変調波が実際に復調に影響する場合にのみサブキャリアを除外する動作をさせることが可能になり、処理のオーバーヘッドが減少する。
【００７３】
上記の実施形態はあくまでも一例であって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施しうるものである。たとえば、上記に示したフローチャートは、動作を例示したものであり、全ての処理が例示した通りの順序で行われなくてもよいし、必要のない処理をスキップしてもよい。例を挙げると、使用中のリソースブロックが変化していない場合は、干渉波の周波数計算を再度行う必要は無いし、全サブキャリアが復調できるかの確認を毎回必ず行う必要もない。
【００７４】
また、相互変調波の原因となる無線システムは、実施形態の例で述べたように特定の狭い帯域に相互変調波を発生させるものであれば、ＬＴＥシステム以外であっても構わない。その場合、干渉波の発生するアルゴリズムを、本実施形態に適用することで、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、変調方式にＯＦＤＭを使用したＩＴＳシステムを被干渉無線システムとして例示したが、マルチキャリア変調方式であれば、それ以外の変調方式を用いても構わない。たとえば、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続：Orthogonal Frequency
Division Multiple Access）変調などを使用しても構わない。
【符号の説明】
【００７６】
３ 無線受信機
３１ アンテナ
３２ センシング部
３３ 干渉波検出部
３４ 受信部
３５ 復調部
３６ 情報処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信機であって、
前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定の値以上の搬送波を検出するセンシング手段と、
前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算する干渉波検出手段と、
前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する復調手段と、
を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
前記復調手段は、前記第二の無線信号に含まれる搬送波の信号強度が所定の条件を満たす場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
【請求項３】
前記復調手段は、復調時に発生したエラーを検出する手段をさらに有し、復調が正常に行われていないと判断した場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
【請求項４】
前記第一の無線信号の変調方式はＯＦＤＭであり、前記第二の無線信号の変調方式は、ＳＣ−ＦＤＭＡである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線受信機。
【請求項５】
前記干渉波検出手段は、前記センシング手段が検出した搬送波の周波数をａ、前記第二の無線信号の伝送に使用される周波数帯域の中心周波数をｂとして、式（１），式（２）で表される周波数Ａ，Ｂを相互変調波の周波数として計算する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線受信機。
Ａ＝４ｂ−３ａ…式（１）
Ｂ＝３ａ−２ｂ…式（２）
【請求項６】
マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信方法であって、
前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信し、
前記受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定の値以上の搬送波を検出し、
前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算し、
前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する
ことを特徴とする無線受信方法。
【請求項１】
マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信機であって、
前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定の値以上の搬送波を検出するセンシング手段と、
前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算する干渉波検出手段と、
前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する復調手段と、
を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項２】
前記復調手段は、前記第二の無線信号に含まれる搬送波の信号強度が所定の条件を満たす場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
【請求項３】
前記復調手段は、復調時に発生したエラーを検出する手段をさらに有し、復調が正常に行われていないと判断した場合に、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線受信機。
【請求項４】
前記第一の無線信号の変調方式はＯＦＤＭであり、前記第二の無線信号の変調方式は、ＳＣ−ＦＤＭＡである
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無線受信機。
【請求項５】
前記干渉波検出手段は、前記センシング手段が検出した搬送波の周波数をａ、前記第二の無線信号の伝送に使用される周波数帯域の中心周波数をｂとして、式（１），式（２）で表される周波数Ａ，Ｂを相互変調波の周波数として計算する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線受信機。
Ａ＝４ｂ−３ａ…式（１）
Ｂ＝３ａ−２ｂ…式（２）
【請求項６】
マルチキャリア変調方式によって伝送される第一の無線信号を受信および復調する無線受信方法であって、
前記第一の無線信号と、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域の近傍の周波数帯域において伝送される第二の無線信号と、を受信し、
前記受信した第二の無線信号の中から、信号強度が所定の値以上の搬送波を検出し、
前記検出した搬送波によって発生する相互変調波の周波数帯域を計算し、
前記相互変調波の周波数帯域が、前記第一の無線信号が伝送される周波数帯域に含まれる場合に、前記第一の無線信号に含まれる搬送波のうち、前記相互変調波の周波数帯域を含む搬送波を除外して前記第一の無線信号を復調する
ことを特徴とする無線受信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２６９７０（Ｐ２０１３−２６９７０Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２１６７（Ｐ２０１１−１６２１６７）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（５０２０８７４６０）株式会社トヨタＩＴ開発センター (232)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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