(57)【要約】【課題】無線局各々が送信信号に波形の特徴量を埋め込み、各無線局がその特徴量を検出して通信環境を認識しながら干渉制御を行う場合に、特徴量と地理的位置関係とを関連付け、干渉制御の高精度化を図ること。【解決手段】無線通信装置は、１つ以上の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形の特徴量を算出する特徴抽出手段と、算出された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定手段と、無線送信用の信号を、決定された前記特徴量に対応する形式の信号に変換し、送信信号を生成する信号生成手段と、前記送信信号を送信する送信手段とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形特徴の統計的性質を表す特徴量を算出する特徴抽出手段と、
算出された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定手段と、
無線送信用の信号を、決定された前記特徴量に対応する形式の信号に変換し、該特徴量の波形特徴を有する送信信号を生成する信号生成手段と、
前記送信信号を送信する送信手段と、
を有する無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記特徴量決定手段は、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
前記特徴量決定手段は、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの弱い特徴量を選択する無線通信装置。
【請求項４】
複数の無線局を含む無線通信システムであって、前記複数の無線局の各々は、相手方無線局と無線通信を行い、前記複数の無線局の内少なくとも１つの無線局は、
周辺の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形特徴の統計的性質を表す特徴量を算出する特徴抽出手段と、
前記受信した信号各々の特徴量を収集し、収集した情報を含む報告信号を生成する報告信号生成手段と、
データ信号及び／又は前記報告信号を含む無線送信用の信号を、前記相手方無線局により決定された特徴量に対応する形式の信号に変換し、該特徴量の波形特徴を有する送信信号を生成する信号生成手段と、
前記送信信号を送信する送信手段と、
を有し、
前記無線局と通信する相手方無線局は、
前記報告信号により報告された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定手段と、
決定された特徴量を示す制御信号を生成する制御信号生成手段と、
前記制御信号を前記無線局に送信する送信手段と、
を有する無線通信システム。
【請求項５】
複数の無線局を含む無線通信システムであって、前記複数の無線局の各々は、相手方無線局と無線通信を行い、前記複数の無線局の内少なくとも１つの無線局は、
周辺の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形特徴の統計的性質を表す特徴量を算出する特徴抽出手段と、
前記受信した信号各々の特徴量を収集し、収集した情報を含む報告信号を生成する報告信号生成手段と、
相手方無線局から受信した通知信号を復調し、前記相手方無線局により決定された特徴量の情報を抽出する通知情報抽出手段と、
データ信号及び／又は前記報告信号を含む無線送信用の信号を、前記相手方無線局により決定された前記特徴量に対応する形式の信号に変換し、該特徴量の波形特徴を有する送信信号を生成する信号生成手段と、
前記送信信号を送信する送信手段と、
を有し、
前記無線局と通信する相手方無線局は、
前記報告信号により報告された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定手段と、
決定された特徴量を示す制御情報を含む通知信号を生成する通知信号生成手段と、
前記通知信号を変調し、前記無線局に送信する送信手段と、
を有する無線通信システム。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信システム。
【請求項７】
請求項４又は５に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの弱い特徴量を選択する無線通信システム。
【請求項８】
請求項４又は５に記載の無線通信システムであって、
前記相手方無線局が、複数の特徴量各々について、該特徴量に対応する形式の信号を送信する無線局の数を数える局数計数手段を更に有する無線通信システム。
【請求項９】
請求項８に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、所定数以下の無線局数に対応する特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、所定数以下の無線局数に対応する特徴量の内、相対的にエネルギーの弱い特徴量を選択する無線通信システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の無線通信システムであって、
前記相手方無線局が命令信号送信手段を更に有し、該命令信号送信手段は、或る特徴量に対応する無線局数が所定数を越えた場合、該相手方無線局と通信している無線局の内、該或る特徴量に対応する形式の信号を送信している無線局に対して、報告信号の生成及び送信を再度行うことを指示する命令信号を送信する、無線通信システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無線通信システムであって、
前記相手方無線局が命令信号送信手段を更に有し、該命令信号送信手段は、或る特徴量に対応する無線局数が前記所定数以下の別の所定数を越えた場合、該相手方無線局と通信している無線局の内、該或る特徴量に対応する形式の信号を送信している無線局に対して、報告信号の生成及び送信を再度行うことを指示する命令信号を送信する、無線通信システム。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、再度報告された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信システム。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、同一の特徴量を使用する無線局数が第１の所定数を超えた特徴量について、該特徴量の無線局毎のエネルギーを比較し、エネルギーが強い順に第２の所定数の無線局を選別し、該選別された無線局には該特徴量を引き続き割り当て、残りの無線局には、該特徴量以外でエネルギーの強い特徴量を割り当てる、無線通信システム。
【請求項１５】
請求項１１乃至１３に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、同一の特徴量を使用する無線局数が第１の所定数を超えた特徴量について、該特徴量の無線局毎のエネルギーを比較し、エネルギーが弱い順に第２の所定数の無線局を選別し、該選別された無線局には該特徴量を引き続き割り当て、残りの無線局には、該特徴量以外でエネルギーの強い特徴量を割り当てる、無線通信システム。
【請求項１６】
請求項１１乃至１３に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定手段は、第１の所定数以上の無線局が使用している第１の特徴量と、第１の特徴量以外の第２の特徴量であって第２の所定数以下の無線局が使用している第２の特徴量とを特定し、第１の特徴量のエネルギーを第２の特徴量のエネルギーで除算したエネルギー比を無線局毎に算出し、前記第１の所定数以上の無線局の内、前記エネルギー比が大きい順に第２の所定数の無線局を選別し、該選別された無線局には引き続き前記第１の特徴量を割り当て、残りの無線局には、前記第２の特徴量の内、該無線局各々でエネルギーの強い特徴量を割り当てる、無線通信システム。
【請求項１７】
請求項８乃至１６に記載の無線通信システムであって、前記第１の所定数は、相手方無線局と接続する無線局の総数と、無線局で測定された特徴量の種類数に基づいて決定される無線通信システム。
【請求項１８】
１つ以上の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形特徴の統計的性質を表す特徴量を算出する特徴抽出ステップと、
算出された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定ステップと、
無線送信用の信号を、決定された前記特徴量に対応する形式の信号に変換し、該特徴量の波形特徴を有する送信信号を生成する信号生成ステップと、
前記送信信号を送信する送信ステップと、
を有する無線通信方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの弱い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項２１】
複数の無線局を含む無線通信システムで使用される無線通信方法であって、前記複数の無線局の各々は、相手方無線局と無線通信を行い、前記複数の無線局の内少なくとも１つの無線局は、
周辺の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形特徴の統計的性質を表す特徴量を算出する特徴抽出ステップと、
前記受信した信号各々の特徴量を収集し、収集した情報を含む報告信号を生成する報告信号生成ステップと、
データ信号及び／又は前記報告信号を含む無線送信用の信号を、前記相手方無線局により決定された特徴量に対応する形式の信号に変換し、該特徴量の波形特徴を有する送信信号を生成する信号生成ステップと、
前記送信信号を送信する送信ステップと、
を行い、
前記無線局と通信する相手方無線局は、
前記報告信号により報告された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定ステップと、
決定された特徴量を示す制御信号を生成する制御信号生成ステップと、
前記通知信号を前記無線局に送信する送信ステップと、
を行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２２】
複数の無線局を含む無線通信システムで使用される無線通信方法であって、前記複数の無線局の各々は、相手方無線局と無線通信を行い、前記複数の無線局の内少なくとも１つの無線局は、
周辺の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形特徴の統計的性質を表す特徴量を算出する特徴抽出ステップと、
前記受信した信号各々の特徴量を収集し、収集した情報を含む報告信号を生成する報告信号生成ステップと、
相手方無線局から受信した通知信号を復調し、前記相手方無線局により決定された特徴量の情報を抽出する通知情報抽出ステップと、
データ信号及び／又は前記報告信号を含む無線送信用の信号を、前記相手方無線局により決定された前記特徴量に対応する形式の信号に変換し、該特徴量の波形特徴を有する送信信号を生成する信号生成ステップと、
前記送信信号を送信する送信ステップと、
を行い、
前記無線局と通信する相手方無線局は、
前記報告信号により報告された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定ステップと、
決定された特徴量を示す制御情報を含む通知信号を生成する通知信号生成ステップと、
前記通知信号を変調し、前記無線局に送信する送信ステップと、
を行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２３】
請求項２１又は２２記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項２４】
請求項２１又は２２に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、算出された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの弱い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項２５】
請求項２１又は２２に記載の無線通信方法であって、
前記相手方無線局が、複数の特徴量各々について、該特徴量に対応する形式の信号を送信する無線局の数を数える局数計数ステップを更に有する無線通信方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、所定数以下の無線局数に対応する特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、所定数以下の無線局数に対応する特徴量の内、相対的にエネルギーの弱い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項２８】
請求項２５に記載の無線通信方法であって、
前記相手方無線局において、或る特徴量に対応する無線局数が所定数を越えた場合、該相手方無線局と通信している無線局の内、該或る特徴量に対応する形式の信号を送信している無線局に対して、報告信号の生成及び送信を再度行うことを指示する命令信号を送信する命令信号送信ステップを更に有する無線通信方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の無線通信方法であって、
前記相手方無線局において、或る特徴量に対応する無線局数が前記所定数以下の別の所定数を越えた場合、該相手方無線局と通信している無線局の内、該或る特徴量に対応する形式の信号を送信している無線局に対して、報告信号の生成及び送信を再度行うことを指示する命令信号を送信する命令信号送信ステップを更に有する無線通信方法。
【請求項３０】
請求項２８又は２９に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、再度報告された１つ以上の特徴量の内、相対的にエネルギーの強い特徴量を選択する無線通信方法。
【請求項３１】
請求項２８乃至３０に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、同一の特徴量を使用する無線局数が第１の所定数を超えた特徴量について、該特徴量の無線局毎のエネルギーを比較し、エネルギーが強い順に第２の所定数の無線局を選別し、該選別された無線局には該特徴量を引き続き割り当て、残りの無線局には、該特徴量以外でエネルギーの強い特徴量を割り当てる、無線通信方法。
【請求項３２】
請求項２８乃至３０に記載の無線通信方法であって、
前記特徴量決定ステップでは、同一の特徴量を使用する無線局数が第１の所定数を超えた特徴量について、該特徴量の無線局毎のエネルギーを比較し、エネルギーが弱い順に第２の所定数の無線局を選別し、該選別された無線局には該特徴量を引き続き割り当て、残りの無線局には、該特徴量以外でエネルギーの強い特徴量を割り当てる、無線通信方法。
【請求項３３】
請求項２８乃至３０に記載の無線通信システムであって、
前記特徴量決定ステップは、第１の所定数以上の無線局が使用している第１の特徴量と、第１の特徴量以外の第２の特徴量であって第２の所定数以下の無線局が使用している第２の特徴量とを特定し、第１の特徴量のエネルギーを第２の特徴量のエネルギーで除算したエネルギー比を無線局毎に算出し、前記第１の所定数以上の無線局の内、前記エネルギー比が大きい順に第２の所定数の無線局を選別し、該選別された無線局には引き続き前記第１の特徴量を割り当て、残りの無線局には、前記第２の特徴量の内、該無線局各々でエネルギーの強い特徴量を割り当てる、無線通信方法。
【請求項３４】
請求項２５乃至３３に記載の無線通信方法であって、前記第１の所定数は、相手方無線局と接続する無線局の総数と、無線局で測定された特徴量の種類数に基づいて決定される無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の統計的性質を示す波形特徴量を利用する無線通信装置、無線通信システム及び無線通信方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおいて一つの無線局が通信を行う際、当該無線局が周辺の他の無線局に及ぼす干渉を抑制することが重要である。具体的には、周辺に存在する他の無線局に及ぶ干渉電力を許容限度以下の電力とすることで、無線局相互間で互いの通信を妨害することを防止し、システム全体として通信可能な無線局数を一定数以上に確保し、周波数利用効率の劣化を防ぐことが要求される。
【０００３】
干渉制御手法の１つとして、例えば、周波数繰り返しを用いるセルラーシステムのように、隣接する基地局間で必ず異なる周波数帯域を用いるように各基地局の使用周波数帯域を予め設計することが考えられる。この場合、各基地局はその周波数設計に基づき、割り当てられた周波数帯域以外を使用することはできない。
【０００４】
図１は、無線通信システムで周波数繰り返しが行われている様子を示す。本手法は、無線通信システムのサービスエリア全体、あるいは一定数以上のセルの集合体に対して、集中制御により使用周波数帯を決定するものであり、干渉により通信不能となる確率を極めて小さく抑えることが可能となる。例えば、図１の例では、基地局１ａに対して周波数帯域ｆ１が、基地局１ｂに対して周波数帯域ｆ２が割り当てられており、それぞれ端末２ａ、２ｃ、及び２ｂ、２ｄと通信を行っている。この状況では、基地局１ａから送信された信号は、自エリアだけでなく隣接する基地局１ｂのエリアの端末２ｂにも届くが、使用する周波数帯域が異なるため、基地局１ａからの信号は端末２ｂの通信にさほど影響しない。しかし、本手法の場合、決められた周波数帯域以外の周波数帯域を使用することはできず、周波数の繰り返し数が大きくなるほど、周波数の柔軟な利用は困難になると同時に単位面積あたりの周波数利用効率が劣化してしまう問題がある。
【０００５】
別の干渉制御方法は、複数の基地局を連携させ、仮想的に各基地局を地理的に分散させて配置したアンテナとみなす。それら複数のみなしアンテナ（基地局）を用いて、複数の端末との間で多入力多出力(MIMO:  Multi-Input  Multi-Output)方式の通信−マルチユーザMIMO−が行われることで、干渉の低減及び通信の高速大容量化を図る(この種の技術については、例えば非特許文献１参照）。
【０００６】
図２はマルチユーザMIMO方式による干渉制御を行う無線通信システムを示す。本手法では、基地局間で連携して干渉制御を行うため、干渉を極めて小さく抑えることが可能である。また、周波数繰り返しを行なう必要がなく、高い周波数利用効率を実現できる。図２の例では、基地局１ｃ及び１ｄが共通のネットワークに接続しており、ネットワーク上の信号送受信制御部により、基地局の送信信号の制御及び決定、並びに受信信号の信号分離制御等を行うことで、各基地局を仮想的に地理的に分散したアンテナとみなし、同一周波数帯域をすべての基地局及び端末で共有する。しかしながら、連携する基地局数が多い場合、その制御等を行うために大規模な演算が必要となる。また、本手法の場合、端末及び基地局間の伝送路について極めて正確な情報が必要である。従って本手法を実現するには、大幅な設備の変更を伴ってしまうという問題がある。
【０００７】
一方、信号を受信した端末が、受信した信号の情報を収集して通信状況を分析し、その分析結果に基づいて、当該端末に有利な信号送信用パラメータを決定し、通信を行うことが考えられる。あるいは所望の通信品質（通信速度、誤り率などの所定の品質）を達成可能な信号送信用パラメータを決定し、通信を行うことが考えられる。このような方法は、環境認識型の干渉制御手法ということができる。
【０００８】
図３は、環境認識型の干渉制御を行う無線通信システムを示す。図３の例では、基地局１ｅ及び端末２ｋの通信に先立ち、基地局１ｅ、端末２i及び端末２ｋが自局周辺の無線環境を認識及び分析する、すなわち受信信号の観測を行い使用可能な周波数帯域の検出を行なう。このとき、端末２i及び２ｋによる受信信号の観測において、当該受信信号に含まれる信号成分の送信元を識別することができれば、的確に互いの干渉を回避しながら通信を行うことができる。
【０００９】
すなわち、図３の例では、基地局１ｅ及び端末２ｋは、端末２ｊからの信号は受信しているが、端末２ｌからの信号は地理的に離れた位置にいるため受信しない。同様に端末２iは端末２ｊ及び２ｌの信号は受信しない。このような状況においては、基地局１ｆ及び端末２ｌの間の通信で使用されている周波数帯域ｆ１が、基地局１ｅ及び端末２ｋ間の通信に使用したとしても、端末２ｌに干渉が及ぶ可能性を極めて小さく抑えることができる。したがって、基地局１ｅ及び端末２ｋ間の通信に周波数帯域ｆ１を用いることで、隣接基地局間で同一周波数を共用でき、周波数利用効率を向上させることができる。また、本手法は、使用する周波数帯域等の無線通信パラメータを各基地局及び端末が局所的に制御するため、大規模な演算は必ずしも必要なく、設備変更も比較的小規模で済むという利点がある。
【００１０】
環境認識型の干渉制御手法では、受信信号に含まれる信号成分の送信元の無線局は、地理的に何処に位置しているかを認識することが、重要である。このため、端末で受信した信号を復調して送信元の情報を収集することや、受信信号の波形に関する統計的性質を示す特徴量を利用して送信元の情報を収集することが考えられる。
【００１１】
信号の復調に基づく情報収集は、送信元及び送信元の信号に関する多くの情報を直接的に一度に獲得できる半面、復調対象の信号が雑音に埋没する程度に低いレベルでしか受信できない場合、情報収集が困難になってしまう問題がある。また、複数の無線通信システムが混在する条件においては、受信する信号の信号形式の種類数と同数の復調器が必要であるので、信号形式の種類数が増えると、回路規模が大きくなってしまう問題もある。さらに、複数の信号が同一周波数帯域で混在して受信される場合、当該複数の信号が互いに干渉し、雑音に対して信号電力が十分に大きい場合であっても、復調を適切に行うことができない場合もある。
【００１２】
一方、信号の特徴量に基づく情報収集法は、受信信号の所定の統計量を計算することにより導出された特徴量の情報を収集する。この方法の場合、複数の信号形式の信号が混在する環境においても、同一の演算回路を用いて情報を収集することができ、回路規模が大きくなりすぎない点で有利である。また、一定期間の受信信号を観測することで、雑音に埋没した信号でも検出でき、複数の信号が混在する受信信号であっても、一括して情報を検出できるという利点もある。信号の特徴量に基づく情報収集を用いる方法については、例えば特許文献１に記載されており、所定の統計量として周期自己相関値を用いる手法が提案されている。しかし、特徴量に基づく情報収集法の場合、一度に得られる情報量は限られており、信号を受信したときに「信号の存在／不存在」という情報以外の情報を取得することは容易でない。この方法では、受信信号を復調せずに抽出できる情報しか得られないからである。従って、「信号が使用しているパラメータ」の情報(例えば、信号の送信元を特定する識別情報)を抽出することは困難である。また、複数の送信元が同一のパラメータを用いる条件においては、それぞれの送信元の情報を取得することが困難になるという問題がある。
【００１３】
これに対し、無線局による送信信号の波形が或る特定の特徴量を示すように、無線局が、或る統計的な特徴を送信信号に意図的に付与し、複数の無線局が複数の特徴量を使用することで、エリア全体の通信容量を向上させる手法が提案されている（これについては、例えば特許文献２及び非特許文献２参照。）。例えば各無線局にそれぞれ固有の特徴量を付与することによって、ある無線局が受信する信号の送信元を判別することが可能となり、環境認識型の干渉制御手法で高精度な干渉制御を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２２２６６５号公報
【特許文献２】特開２００８−０６１２１４号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】D.Gesbert,  M.Kountouris,  R.W.Heath,Jr.,C.-B.Chae,and  T.Salzer,"Shifting  the  MIMO  Paradigm:  From  Single  User  to  Multiuser  Communications,"IEEE  Signal  Processing  Magazine,vol.24,no.5,pp.36-46,  Oct.2007
【非特許文献１】P.D.Sutton,  K.E.Nolan  and  L.E.Doyle,  "Cyclostationary  Signatures  in  Practical  Cognitive  Radio  Applications,"IEEE  Journal  on  Selected  Areas  in  Communications(JSAC),Vol.26,no.1.pp.13-24,2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、意図的に付与する特徴量は、付与する特徴量の種類の増加に伴い、識別力(識別に成功する確率)が劣化する問題があり、識別力の信頼性を確保するためには、付与する特徴量の種類数を所定数以下に制限する必要がある。このような制限を課す場合、それぞれの無線局に固有の特徴量を割り当てることは困難になり、複数の無線局に同一の特徴量が割り当てられることとなる。この場合、上述したように、特徴量から送信元を判別することは困難になる。隣接する無線局間に対する特徴量の識別力を高める観点からは、各無線局に対して特徴量をランダムに付与することが考えられる。この場合、様々な地域に同一の特徴量が割り当てられている無線局が分散して存在する。従って、或る地点で受信信号を観測すると、その受信信号には様々な種類(場合によっては、全ての種類)の特徴量が、無視できない電力で検出されやすくなる。この場合、その或る地点で通信を開始しようとしている無線局(観測局)は、どの特徴量も使用中であると判断し、通信の開始を控えなければならないと判断する。
【００１７】
図４は、様々な特徴量Ｃ１,Ｃ２,Ｃ３が様々な無線局で分散して使用されている様子を示す。基地局１ｇのサービスエリア内に多数の端末が分布しており、基地局１ｇは、端末２ｍ、２ｎ、２ｏと、それぞれ周波数帯域ｆ１,ｆ２,ｆ３を用いて通信しており、各端末はそれぞれＣ１,Ｃ２,Ｃ３の特徴量を使用しているとする。特徴量はＣ１,Ｃ２,Ｃ３の３種類のみであるとし、基地局１ｇのサービスエリア内に存在する端末それぞれに、いずれかの特徴量が割り当てられているとする。このとき、サービスエリア近傍に存在する観測局３は、周辺に存在する端末２ｎ,２ｐ,２ｑ及び２ｒから送信された信号を観測する。各端末はＣ２,Ｃ３,Ｃ１,Ｃ１の特徴量をそれぞれ使用しているので、観測局３はすべての特徴量を閾値以上強く検出する。観測局３は、どの特徴量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３も使用できない、即ち、ｆ１〜ｆ３のどの周波数も使用できないと判断する。仮に観測局３が基地局１ｇにおいて特徴量Ｃ１を使用する端末との通信に用いられている周波数帯域ｆ１を使用したとすると、周辺の特徴量Ｃ１を使用する端末、すなわち端末２ｒや２ｑに干渉を及ぼすことが懸念されるからである。しかし、基地局１ｇと通信を行っている端末２ｍと２ｏは、当該観測局３からかなり離れた位置に存在している。従って、仮に、端末２ｒ及び２ｑが特徴量Ｃ１でなくＣ２やＣ３を使用していたとすると、観測局３において特徴量Ｃ１を強く検出しなくなり、その結果、特徴量Ｃ１を使用している端末、すなわち端末２ｍが使用している周波数帯域ｆ１を使用しても、当該端末２ｍに干渉を与える確率は比較的低いと判断することができる。このように、特徴量及び周波数の利用状況を工夫することで、観測局３は通信できるかもしれない。しかしながら、図４に示される例の場合、観測局３は、どの特徴量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に対応する周波数帯域も使用できない、即ち、ｆ１〜ｆ３のいずれも使用できないと判断し、無線リソースの使用機会をかなり逃すことになり、これは、周波数の利用効率の観点からは好ましくない。
【００１８】
本発明の課題は、信号の統計的性質から波形の特徴量を導出し、特徴量に基づいて無線リソースの有効活用を図る無線通信システム、無線通信装置及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】
【００１９】
本発明で使用される無線通信装置は、
１つ以上の無線局各々から無線信号を受信し、受信した信号各々の波形の特徴量を算出する特徴抽出手段と、
算出された１つ以上の特徴量に基づいて、少なくとも１つの特徴量を決定する特徴量決定手段と、
無線送信用の信号を、決定された前記特徴量に対応する形式の信号に変換し、送信信号を生成する信号生成手段と、
前記送信信号を送信する送信手段と、
を有する無線通信装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、信号の統計的性質から導出された波形の特徴量に基づいて無線リソースの有効活用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】周波数繰り返しによる干渉制御を行う無線通信システムを表す概念図。
【図２】複数基地局を連携させたマルチユーザMIMO方式による干渉制御を行う無線通信システムを表す概念図。
【図３】環境認識型の干渉制御を行う無線通信システムを表す概念図。
【図４】各無線局がランダムに信号波形の特徴量を使用している場合に干渉制御を行う様子を表す概念図。
【図５】第１実施形態に係る無線送受信装置の機能的構成を表すブロック図。
【図６】第１実施形態に係る付与特徴量決定の手順を表すフローチャート。
【図７】第１実施形態に係る付与特徴量の決定法の概念及び効果を表す図である。
【図８】第１実施形態に係る無線送受信動作の手順を表すフローチャートである。
【図９】第１実施形態に係る無線送受信動作の効果を表す概念図である。
【図１０】第１実施形態の変形例による付与特徴量決定の手順を表すフローチャート。
【図１１】第１実施形態の変形例に係る付与特徴量の決定法の概念及び効果を表す図。
【図１２】第１実施形態及びその変形例に係る付与特徴量の決定動作を組み合わせた動作の手順を表すフローチャート。
【図１３】第２実施形態に係る無線通信システムの概念図。
【図１４】第２実施形態に係る無線通信システムにおける無線局及び相手方無線局の機能的構成を表すブロック図。
【図１５】第２実施形態に係る付与特徴量決定動作の手順を示すフローチャート。
【図１６】第２実施形態の第１の変形例に係る無線通信システムの無線局及び相手方無線局の機能的構成を表すブロック図。
【図１７】第２実施形態の第１の変形例に係る付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャート。
【図１８】第２実施形態の第２の変形例に係る無線通信システムにおける相手方無線局の機能的構成を表すブロック図。
【図１９】第２実施形態の第２の変形例の同一特徴量使用局数計数手段が有する同一特徴量使用局数データの概念図。
【図２０】第２実施形態の第２の変形例における付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す図。
【図２１】第２実施形態の第３の変形例における付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャート。
【図２２】第２実施形態の第３の変形例における付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す図。
【図２３】第２実施形態の第４の変形例における付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャート。
【図２４】第２実施形態の第４の変形例における付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す図。
【図２５】第２実施形態の第５の変形例に係る無線通信システムにおける無線局及び相手方無線局の機能的構成を表すブロック図。
【図２６】第２実施形態の第５の変形例に係る付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャート。
【図２７】第２実施形態の第５の変形例に係る付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す図。
【図２８】第２実施形態の第７の変形例に係る付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（１）上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る無線送受信装置は、周囲に存在する無線局から受信した信号（以下「受信信号」という）の波形の特徴量（以下「特徴量」という）を抽出する特徴抽出手段と、送信信号の波形に所定の特徴量（以下「付与特徴量」という）を付与する特徴付与手段と、前記特徴抽出手段において抽出した前記受信信号の特徴量に基づき、付与特徴量を決定する付与特徴量決定手段と、前記付与特徴量決定手段において決定された付与特徴量に基づき、前記特徴付与手段を制御する特徴量制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００２３】
かかる構成により、干渉制御のポリシーに従って、各無線局における付与特徴量を特定の地域で同一にさせることや分散させることが可能となり、通信要求時に各無線局が特徴量を観測することにより、当該干渉制御を容易かつ高精度に実現することが可能となる。
【００２４】
（２）なお、上記の無線送受信装置は、前記付与特徴量決定手段において、抽出した前記受信信号の特徴量のうち、最も強いエネルギーを有する特徴量を付与特徴量としてもよい。かかる構成により、同一の特徴量を送信信号に付与する無線局を、所定の地域に集中させることが可能となり、地理的条件と特徴量とを関連付けることができる。その結果、周辺の無線局の通信を妨害しない限度において、周波数を地理的に積極的に繰り返して使用する干渉制御のポリシーを用いる場合に、所定の地域で地理的に離れた領域で使用されている特徴量は検出されず、当該検出されない特徴量を割り当てられている無線局の使用周波数帯域を、当該地域の無線局が繰り返し用いても干渉しないことが推定できる。これにより、単位面積あたりの周波数利用効率を向上させることが可能となる。
【００２５】
（３）また、上記の無線送受信装置は、前記付与特徴量決定手段において、抽出した前記受信信号の特徴量のうち、最も弱いエネルギーを有する特徴量を付与特徴量としてもよい。かかる構成により、局所的に同一の特徴量を付与された無線局が偏在することを防ぎ、所定の地域において、周辺に存在する他の無線局による通信の発生を極力防ぎ、優先度の高い通信を確保する干渉制御のポリシーを実現することが可能となる。
【００２６】
（４）上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る無線通信システムは、複数の無線局とその通信の相手方の無線局（以下「相手方無線局」という）とが通信を行う環境において、前記無線局が、周囲に存在する無線局から受信した信号（以下「受信信号」という）の波形の特徴量（以下「特徴量」という）を抽出する特徴抽出手段と、前記無線局が、その相手方無線局に対して前記特徴抽出手段において抽出した受信信号の特徴量を通知するため収集情報をデータ化する収集情報データ化手段と、前記無線局が、送信信号の波形に所定の特徴量（以下「付与特徴量」という）を付与する特徴付与手段と、前記相手方無線局が、収集情報により通知された前記無線局における受信信号の特徴量に基づき、付与特徴量を決定する付与特徴量決定手段と、前記相手方無線局が、前記付与特徴量決定手段において決定した付与特徴量に関する制御情報を生成する制御信号生成手段と、前記無線局が、前記制御情報に基づき前記特徴付与手段を制御する特徴量制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００２７】
かかる構成により、前記相手方無線局が把握する範囲において、同一の特徴量を使用する無線局の数を一定の割合で分散させることができ、広い範囲に存在する無線局のすべてが特定の特徴量のみを用いる状態を防ぐことができる。
【００２８】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明の一形態に係る無線通信システムは、複数の無線局とその通信の相手方の無線局（以下「相手方無線局」という）とが通信を行う環境において、前記無線局が、周囲に存在する無線局から受信した信号（以下「受信信号」という）の波形の特徴量（以下「特徴量」という）を抽出する特徴抽出手段と、前記無線局が、その相手方無線局に対して前記特徴抽出手段において抽出した受信信号の特徴量を通知するため収集情報をデータ化する収集情報データ化手段と、前記無線局が、送信信号の波形に所定の特徴量（以下「付与特徴量」という）を付与する特徴付与手段と、前記相手方無線局が、収集情報により通知された前記無線局における受信信号の特徴量に基づき、付与特徴量を決定する付与特徴量決定手段と、前記相手方無線局が、前記付与特徴量決定手段において決定した付与特徴量の情報を前記無線局に通知する信号を生成する付与特徴量通知信号生成手段と、前記無線局が、通知された付与特徴量に関する通知信号から付与特徴量の情報を抽出する通知情報抽出手段と、前記無線局が、通知信号から抽出された付与特徴量の情報に基づき、前記特徴付与手段を制御する特徴量制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００２９】
かかる構成により、前記相手方無線局が把握する範囲において、当該相手方無線局の周辺の状況と総合的に判断して各無線局に割り当てる特徴量を適切に割り振ることが可能となる。
【００３０】
（６）なお、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段において、前記無線局より通知された前記無線局における受信信号の特徴量のうち、最も強いエネルギーを有する特徴量を付与特徴量としてもよい。かかる構成により、同一の特徴量が付与された無線局を所定の地域に集中させることが可能となる。これにより、地理的条件と特徴量とを関連付けることができ、その結果、高度な干渉制御が可能となる。
【００３１】
（７）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段において、前記無線局より通知された前記無線局における受信信号の特徴量のうち、最も弱いエネルギーを有する特徴量を付与特徴量としてもよい。かかる構成により、局所的に同一の特徴量を付与された無線局が偏在することを防ぎ、所定の地域において、他の通信の発生を極力防ぎ、優先度の高い通信を確保する干渉制御のポリシーを実現することが可能となる。
【００３２】
（８）また、上記の無線通信システムは、前記相手方無線局が、当該相手方無線局周辺に存在する無線局における付与特徴量が同一である無線局の数（以下「同一特徴量使用局数」という）に関する情報を特徴量毎に収集する局数計数手段をさらに具備することが望ましい。かかる構成により、前記相手方の無線局の周辺における所定の範囲で使用されている特徴量と当該特徴量を使用している無線局数を把握することにより、当該所定の範囲で各無線局に割り当てられる特徴量の偏りをなくし、特定の特徴量のみ割り当てられる状態を防止することができる。
【００３３】
（９）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段において、前記同一特徴量使用局数が所定値以下の特徴量であって、前記無線局において最も強いエネルギーで検出される特徴量を付与特徴量とすることが望ましい。かかる構成により、前記相手方の無線局の周辺で所定数を超えない範囲で、各無線局において自局が最も強く検出した特徴量を使用することにより、同一特徴量使用局数の偏りをなくしながらも地理的条件と特徴量とを関連付けることができ、結果、単位面積あたりの周波数利用効率を向上させることができる。
【００３４】
（１０）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段において、前記同一特徴量使用局数が所定値以下の特徴量であって、前記無線局において最も弱いエネルギーで検出される特徴量を付与特徴量とすることが望ましい。かかる構成により、前記相手方の無線局の周辺で所定数を超えない範囲で、局所的に同一の特徴量を付与された無線局が偏在することを防ぎ、所定の地域において、他の通信の発生を極力防ぎ、優先度の高い通信を確保する干渉制御のポリシーを実現することが可能となる。
【００３５】
（１１）また、上記の無線通信システムは、前記相手方無線局が、いずれかの特徴量に関する同一特徴量使用局数が所定数を超えた場合、当該相手方無線局と接続する無線局であって当該特徴量を付与特徴量とする無線局に対して、再度受信信号の特徴量を抽出して報告させる旨の命令信号を送信する命令信号送信手段をさらに具備することが望ましい。かかる構成により、所定数以上の無線局が同一の特徴量を用いる状況となった場合、受信信号の認識の結果に基づき、他の特徴量を使用させることにより、前記相手方の無線局周辺において使用されている特徴量について、その使用をしている無線局数を平均化することにより、干渉制御の精度を向上させることが可能となる。
【００３６】
（１２）また、上記の無線通信システムは、前記相手方無線局における命令信号送信手段において、いずれかの特徴量に関する同一特徴量使用局数が所定数を超えた場合、当該相手方無線局と接続する無線局であって、当該特徴量を付与特徴量とする無線局に加えて同一特徴量使用局数が前記所定数以下の第二の所定数を超えた特徴量を付与特徴量とする無線局に対しても、前記命令信号を送信することが望ましい。かかる構成により、ある特徴量について同一特徴量使用局数が前記所定数を越えたために、特徴量の再検出及び付与特徴量の再割当を行なった結果、他の特徴量の同一特徴量使用局数が所定数を超えるなど、特徴量の再検出及び付与特徴量の再割当動作が収束しない問題を解決することが可能となる。
【００３７】
（１３）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段において、各無線局において検出した受信信号の特徴量について、前記付与特徴量以外の特徴量が最も強いエネルギーで検出された無線局の付与特徴量を、当該最も強いエネルギーで検出された特徴量とすることが望ましい。かかる構成により、特徴量の再計測結果に基づき、時間の経過により変動した通信環境に応じて、各無線局の付与特徴量の最適化を図ることが可能となる。
【００３８】
（１４）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段において、同一特徴量使用局数が所定数を超えた特徴量について、各無線局におけるエネルギーの値を比較し、当該エネルギーが強い順に第二の所定数の無線局を選別し、当該選別された無線局における付与特徴量を継続して前記特徴量とし、その他の無線局の付与特徴量を前記付与特徴量以外で最も強いエネルギーで検出される特徴量とすることが望ましい。かかる構成により、検出した全特徴量のエネルギーが弱くどの特徴量を付与されても影響の少ない無線局に付与特徴量を変更させることにより、付与特徴量の全体最適化を図ることができる。
【００３９】
（１５）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段は、同一特徴量使用局数が所定数を超えた特徴量以外の特徴量について、各無線局におけるエネルギーの値を比較し、当該エネルギーが弱い順に第二の所定数の無線局を選別し、当該選別された無線局における付与特徴量を継続して前記特徴量とし、その他の無線局の付与特徴量を当該各無線局において最も強いエネルギーで検出される特徴量とすることが望ましい。かかる構成により、第二の所定数以下であり割り当てられている無線局数が少ない特徴量のエネルギーを強く計測した無線局に対し、当該特徴量を付与することにより、一定の領域内で付与されている特徴量を分散し、特定の特徴量のみがほぼ使用されていない状態を防止することができる。
【００４０】
（１６）また、上記の無線通信システムは、前記付与特徴量決定手段は、同一特徴量使用局数が所定数を超えた特徴量（以下「第１の特徴量」という）と、それ以外の特徴量であって同一特徴量使用局数が第三の所定数以下である特徴量（以下「第２の特徴量」という）について、各無線局における第１の特徴量のエネルギーを第２の特徴量のエネルギーで正規化したエネルギー比を比較し、当該エネルギー比が大きい順に第二の所定数の無線局を選別し、当該選別された無線局における付与特徴量を継続して前記第１の特徴量とし、その他の無線局の付与特徴量を、当該無線局における前記第２の特徴量のうち最も強く検出されるものとすることが望ましい。かかる構成により、前記第１の特徴量のエネルギーと前記第２の特徴量のエネルギーの比率により、第１の特徴量が極めて強く検出されているにも関わらず、第２の特徴量のエネルギーが一定の領域内の無線局の中では比較的強く検出されている、という理由のみに基づく付与特徴量の変更を防ぎ、前記二つの特徴量のうち後者のエネルギーが強い無線局、又は両者のエネルギーが同等程度に検出されておりどちらを使用しても全体に大きな影響を与えない無線局について、付与特徴量を変更することにより、全体最適化を図ることができる。
【００４１】
（１７）また、前記の無線通信システムは、前記所定数は、相手方無線局と接続する無線局の総数と、現に送信信号に付与される特徴量の種類数に基づいて決定されることが望ましい。かかる構成により、一定の領域において、各特徴量を使用する無線局の数を平均化することができ、地理的位置関係と特徴量とを効果的に関連付けることが可能となり、結果、高精度な環境認識型の干渉制御が可能となる。
【００４２】
このように、本発明の一形態によれば、各無線局が送信信号に波形の特徴量を埋め込み、当該各無線局及び他の無線局がその特徴量を検出して通信環境を認識して干渉制御を行う場合に、当該特徴量と地理的位置関係とを関連付けることが可能となり、もって干渉制御の高精度化が可能となる。
【００４３】
以下の観点から本発明の実施例を説明する。
【００４４】
１．第１実施例
１．１  無線送受信装置の構成
１．２  特徴量
１．３  動作
１．４  効果
１．５  変形例
２．第２実施例
２．１  システム
２．２  無線局及び相手方無線局の構成
２．３  動作
２．４  効果
２．５  変形例
２．５．１  第１変形例
２．５．２  第２変形例
２．５．３  第３変形例
２．５．４  第４変形例
２．５．５  第５変形例
２．５．６  第６変形例
２．５．７  第７変形例
【実施例１】
【００４５】
＜１．１  無線送受信装置の構成＞
図５は、無線送受信装置１０の機能的構成を表すブロック図である。図５に示すように、無線送受信装置１０は、送受分離手段１０１と、特徴抽出手段１０２と、付与特徴量決定手段１０３と、特徴量制御手段１０４と、変調手段１０５と、特徴付与信号生成手段１０６とを備えている。
【００４６】
以下、図５を参照しながら各機能要素について説明する。
【００４７】
送受分離手段１０１は、無線送受信装置１０の外部から受信した信号を、アンテナを介して取り込み、特徴抽出手段１０２へ転送する。ここで、本図においては、周波数変換や増幅、帯域制限等の通常の無線送受信装置が備える機能ブロックを省略しているが、通常の無線機と同様に、本無線送受信装置１０も備えているものである。
【００４８】
特徴抽出手段１０２は、送受分離装置から転送された受信信号の特徴量を計算する。特徴量とは、信号の統計的な性質を示す波形の特徴を表し、信号の波形そのものに備わる量である。この特徴量には、周期定常性の特徴量や、信号のエントロピー、又は電力分散値などを用いることができる。これらについては後述する。特徴抽出手段１０２は、例えば、事前に定められた種類の特徴量を算出し、そのエネルギーを計算する。信号の内部に含まれるいわゆる変調データ信号の復調は、この段階では行なわないものとする。即ち、特徴量は、受信信号から算出されるが、受信信号を復調することは必須でない。
【００４９】
付与特徴量決定手段１０３は、特徴抽出手段１０２において検出した特徴量に基づき、自局の使用する特徴量（以下「付与特徴量」という）を、干渉制御のポリシーに従って、決定する。
【００５０】
図６は、付与特徴量を決定する手順を示すフローチャートである。図６に示すように、特徴抽出手段１０２において検出した各特徴量のエネルギー（｜Ｃ１｜，｜Ｃ２｜，...）が入力され（Ｓ１０１）、その特徴量のエネルギーが最大である特徴量を付与特徴量として選択する（Ｓ１０２）。エネルギーは電力で表現されてもよい。
【００５１】
図７は付与特徴量を説明するための説明図である。図７の左側で斜線で示されている無線送受信装置１０は、周辺の無線局からの信号を受信し、図示されているような特徴量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のエネルギーの測定値を得たとする。図６のフローチャートに従えば、これらの特徴量の内、Ｃ２が付与特徴量として選択される。その結果、図７右側に示されるような特徴量の使用状態が実現される。この場合において、受信信号を観測している無線局の近くに存在する無線局の特徴量ほど強いエネルギーが観測されやすい(確率が高い)という性質がある。図６のフローチャートにより、エネルギーの高い特徴量を付与特徴量として選択すると、考察対象のエリア内で、同一の付与特徴量を使用する端末を地理的に偏在させることができる。
【００５２】
図５の特徴量制御手段１０４は、付与特徴量決定手段１０３において決定された付与特徴量を送信信号に付与するように、特徴付与信号生成手段１０６を制御する。
【００５３】
変調手段１０５は、送信されるデータを変調し、変調データ信号を得る。ここでの変調は、例えば位相変調（ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ等）、振幅変調（ＰＡＭ等）、直交振幅変調（ＱＡＭ）等の変調方式に従って、送信データを同相成分及び直交成分から成る信号空間上へマッピングするデータ変調の手法を言う。変調後のデータ信号は特徴付与信号生成手段１０６へ入力される。なお、送信されるデータは、現実に通信を行う際の情報データであっても良いし、相手方無線局や周辺無線局との制御用情報の交換に用いる制御データであっても良い。
【００５４】
特徴付与信号生成手段１０６は、入力された変調データ信号を所定の無線信号形式に変換する。この場合において、特徴付与信号生成手段１０６は、変調データ信号を、特徴量制御手段１０４の制御信号に従って、付与特徴量決定手段１０３で決定された付与特徴量に対応する信号に変換する。無線信号形式は、例えば直交周波数分割多重アクセス(OFDMA:  Orthogonal  Frequency  Division  Multiple  Acccess)方式の信号形式、シングルキャリア周波数分割多重アクセス(SC-FDMA:  Single-Carrier  Frequency  Division  Multiple  Access)方式の信号形式、符号分割多重アクセス(CDMA:  Code  Division  Multiple  Access)方式の信号形式等であるが、これらに限定されず適切な如何なる無線アクセス技術による信号形式が使用されてもよい。
【００５５】
特徴量が付加された信号は送受分離手段１０１へ入力され、アンテナを介して通信の相手方の無線局へ送信される。図５においては、周波数変換や増幅、帯域制限等の通常の無線送受信装置が備える機能ブロックを省略しているが、それらの機能要素は、本無線送受信装置１０にも当然に備わっている。
【００５６】
＜１．２  特徴量＞
特徴量について詳説する。特徴量としては、上述の通り周期定常性の統計量や、信号のエントロピー、又は電力分散値等を用いることができる。これらは、信号波形の統計的な性質を示す点で共通する。従って、統計量は、一定の時間信号を観測し、ある数学的操作をすることで算出できる。
【００５７】
まず、周期定常性の統計量のうち２次のものについて説明する。２次の周期定常性とは、主として２次の周期自己相関関数(CAF:  Cyclic  Autocorrelation  Function)、及びスペクトル相関密度(SCD：  Spectral  Correlation  Density)という統計量で表現される。ここで、信号x(t)に対する周期自己相関関数CAFは、
【００５８】
【数１】
2010232859.tif 000003
で表される。このとき、スペクトル相関密度SCDは以下のようになる。
【００５９】
【数２】
2010232859.tif 000004
ここで、αはサイクル周波数、τはラグパラメータである。また、ＸＴ（ｆ）は、時間信号ｘ（ｔ）をフーリエ変換したものである。
【００６０】
図５の特徴抽出手段１０２は、受信信号ｘ（ｔ）に対して前記（１）又は（２）の計算を行う。具体的には、ＣＡＦやＳＣＤを、事前に用意した所定のαとτについて計算し、α及びτのペア各々に対して得られたＣＡＦやＳＣＤの値を上述の特徴量Ｃｉとする。ここで、ＣＡＦ及びＳＣＤは、変調方式や信号のパラメータに応じて、特定のα及びτにおいて統計値のピークが出現し、その他のα及びτにおいては、零または当該ピークと比べて著しく小さい値になる。
【００６１】
次に、信号のエントロピーについて説明する。例えば、信号ｘ（ｔ）がサンプリングされ、量子化された後のサンプルの各々が、ａ１,ａ２,...又はａＭの値を取り得るとする。それぞれの値が出現する確率をｐ（ａi）（i＝１,２,...,Ｍ）とすると、信号のエントロピーＨは、
【００６２】
【数３】
2010232859.tif 000005
で与えられる。信号のエントロピーＨは、それぞれの値（ａｉ）の出現確率が同様な確率であるときに最大値「１」近づき、全て等しい場合は「１」になる。また、信号のエントロピーＨは、それぞれの値（ａｉ）の出現確率が何らかの値に集中するときに最小値「０」に近づき、特定の１つの値に集中したときに「０」になる。
【００６３】
特徴抽出手段１０２は、サンプリング及び量子化後の信号のサンプルに対し、取りうる値のすべてに対し、それぞれの出現数をカウントし、それぞれの出現確率を導出し、上記（３）の計算を行う。なお、サンプルのとり得る値の出現確率の代わりに、サンプルの電力値の出現確率を使用してエントロピーＨが計算されてもよい。例えば、電力値でエントロピーＨを計算すると、送信信号がOFDMA方式の信号であった場合、振幅の値は非常に広い数値範囲で様々な値をとり得るので、エントロピーＨは大きくなる。これに対して、送信信号がCDMA方式の信号であった場合は、振幅の値は比較的一定なので、エントロピーＨは小さくなる。このように、エントロピーに基づいて信号波形の特徴を表現することができる。信号をサンプリング及び量子化した結果、サンプル値が集中したり分散したりするように信号を生成することにより、所定のエントロピーを有する信号を生成することもできる。
【００６４】
また、電力分散値は、信号ｘ（ｔ）に対して以下の式で与えられる。
【００６５】
【数４】
2010232859.tif 000006
電力分散値は、電力の分散値であり、観測した瞬時電力が平均電力からどの程度分散しているかを示す値である。上述の通り、OFDMA方式の信号の場合、振幅分散値が大きいため電力分散値は大きい。これに対して、CDMA方式の振幅分散値は小さいので電力分散値も小さい。
【００６６】
上記の周期自己相関関数CAFやスペクトル相関密度SCDは、受信信号が雑音に埋没する程度に低いレベルであっても信号波形の特徴を検出できる点で好ましい。上述したように、受信信号を復調しなくても上記の特徴量を導出できるからである。また、上記の特徴量は、データ変調方式が異なる他のシステムと同一周波数帯域を共有する場合にも、復調を介することなくシステム間での情報交換をすることができる点で好ましい。なお、ここに挙げた周期定常性の統計量、エントロピー、及び電力分散値は一例であり、他の統計量が使用されてもよい。
【００６７】
＜１．３  動作＞
第１実施形態の無線送受信装置１０に関する動作について説明する。
【００６８】
図８は、無線送受信装置１０における動作例を示す。
【００６９】
無線送受信装置１０は、まず、周辺環境を測定する（Ｓ２０１）。具体的にはアンテナを介して周辺の無線局が送信する信号を受信し、受信信号を獲得する。
【００７０】
特徴抽出手段１０２は、受信信号に対して、或る特徴量（Ｃｉ：i＝１,２,...）を計算し、受信信号中の特徴量のエネルギー（|Ｃｉ|）を計算する（Ｓ２０２）。
【００７１】
付与特徴量決定手段１０３は、計算された特徴量の中から付与特徴量（Ｃｕ）を決定する（Ｓ２０３）。図示の例の場合、計算された特徴量Ｃ１,Ｃ２,...の中から、最大のエネルギーの特徴量が、付与特徴量（Ｃｕ）として選択される。
【００７２】
特徴量制御手段１０４は、決定された付与特徴量に基づいて特徴付与手段１０６を制御する信号を生成する（Ｓ２０４）。
【００７３】
特徴付与手段１０６は、変調手段１０５において生成された変調データを取り込み（Ｓ２０５）、特徴量制御手段１０４から入力される制御信号に基づいて、変調データに付与特徴量を付加した無線信号を生成する（Ｓ２０６）。上述したように、特徴量は様々な量で表現可能である。例えば、変調データである送信信号に対して、サイクル周波数α及び遅延パラメータτを適切に設定することで、送信信号に周期定常性の特徴量を付加することができる。また、変調データを構成するデータ列がとり得る値(又は変調データの電力)の出現確率を適切に設定することで、エントロピーや電力分散値で表現される特徴量を所望の値に設定することができる。
【００７４】
＜１．４  効果＞
第1実施形態の効果について説明する。各無線局において図８の動作フローを行うことにより、同一の付与特徴量を使用する無線局を、地理的に偏在させることができ、結果として地理的情報と特徴量の情報とを関連付けることができる。
【００７５】
図９は、図８に示されるフローチャートを行った後で実現される環境を模式的に示す。図９は図７の右側に対応する。各無線局が図８で説明した動作を行うことで、地理的に同一の付与特徴量を使用する無線局が偏在する状況を実現できる。そして、或る場所に観測局３が登場し、観測局３が基地局1gを介する通信の開始を希望していたとする。観測局３は、周辺の無線局から送信される信号を受信し、それらを分析し、特徴量を算出する。観測局３の近傍に存在する無線局の付与特徴量Ｃ２及びＣ３は、所定の閾値より強く検出される反面、遠方に存在する無線局における付与特徴量Ｃ１は、所定の閾値より弱くしか検出されない。同じ付与特徴量を使用する無線局は、地域的に偏在しているので、付与特徴量Ｃ１を有する無線局は遠方にのみ存在すると推認できる。従って、観測局３は、付与特徴量Ｃ１に割り当てられている周波数を、観測局３の位置で再利用することができる。
【００７６】
なお、観測局３は周波数帯域に関する情報(f1,f2,f3)と、当該周波数を使用している無線局に付与されている特徴量の情報(fiがCiに対応すること)とを含む周波数使用状況情報を、有線または無線を介して例えば基地局１ｇ等から取得しているものとする。周波数使用状況情報は、特徴量に関する処理を行う無線局がアクセス可能なネットワーク上のサーバに保存されていてもよい。
【００７７】
図９の例では、観測局３は、特徴量Ｃ１の検出レベルが所定の閾値以下であることを特徴量の分析結果から知ることができる。観測局３は、周波数使用状況情報に基づいて、特徴量Ｃ１を使用している何れかの無線局が周波数帯域ｆ１を使用していることを知っている。従って、観測局３は、その周波数帯域ｆ１を使用しても身近な周辺の無線局に著しい干渉を及ぼす危険性は非常に小さいことを判断でき、特徴量Ｃ１を周波数帯域ｆ１で使用することを決定できる。これにより観測局３は、周囲に及ぼす干渉を抑制しながら通信機会を確保することができる。
【００７８】
＜１．５  変形例＞
第１実施形態の変形例について説明する。
【００７９】
図１０は、第１実施形態の変形例による付与特徴量決定の手順を示す。概して図６と同様であるが、付与特徴量Ｃｕを決定する判断基準が異なる。
【００８０】
図１０のフローに示すように、特徴抽出手段１０２において検出した各特徴量のエネルギー（｜Ｃ１｜,｜Ｃ２｜,...）が、付与特徴量決定手段１０３に入力される（Ｓ１０１）。
【００８１】
本変形例では、算出及び入力された特徴量Ｃｉの内、エネルギーが最小である特徴量を付与特徴量として選択する（Ｓ１０３）。
【００８２】
図６のフローの説明で言及したように、距離が近い無線局から受信した信号の特徴量ほど強いエネルギーを有する傾向がある。従って、エネルギーが小さい特徴量が、付与特徴量として各無線局で選択される場合、近接する無線局同士は互いに異なる特徴量を使用しがちになる。
【００８３】
図１１は、本変形例による付与特徴量の決定法の概念及び効果を示す。図１１の左側で斜線で示されている無線送受信装置１０は、周辺の無線局からの信号を受信し、図示されているような特徴量Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のエネルギーの測定値を得たとする。図１０のフローチャートに従えば、これらの特徴量の内、Ｃ１が付与特徴量として選択される。その結果、図１１右側に示されるような特徴量の使用状態が実現される。図１０のフローチャートにより、エネルギーの低い特徴量を付与特徴量として選択すると、考察対象のエリア内で、同一の付与特徴量を使用する端末を地理的に分散させることができる。この点、図７及び図９の場合と逆の効果が得られる。
【００８４】
各無線局で使用される特徴量が、図１１右側に示されるように地域的に分散することは、周波数の利用効率を高める観点からは好ましくない。この点は、図４で指摘した通りである。しかしながら、図１１右側に示される状況を意図的に実現することが有意義な場合もある。例えば、図１１右側に示される状況の場合、エリアの様々な場所で、全ての特徴量を無視できない電力で受信する確率が増える。従って、新規に通信を開始しようとするユーザは、通信できる機会を容易には取得できない。これは新規のユーザにとっては有利でないが、例えば、図１１右側に示されるエリアで、優先度の高い通信が既に行われていた場合、その優先度の高い通信に与える影響を増やさないようにする観点から好ましい。
【００８５】
なお、本変形例は、上記の図６の手法と組み合わせて使用しても良い。この場合、図１２に示すように、周辺の無線局が積極的に使用することを許可して周波数利用効率を最大化するように、付与特徴量Ｃｕを決定してもよい。或いは、優先度の高い通信の品質を確保するため、周辺の無線局が通信をなるべく控えるようにしてもよい。ステップＳ１０４では、何れの環境を実現すべきかが判断され、判断結果に応じて、フローはステップＳ１０２又はステップＳ１０３に進む。これにより、時々刻々と変化する通信の状況に応じて干渉を制御することが可能となる。
【実施例２】
【００８６】
＜２．１  システム＞
以下、第２実施形態に係る無線通信システムについて説明する。
【００８７】
第２実施形態に係る無線通信システムは、複数の無線局及びその相手方無線局により構成される。
【００８８】
図１３は、本実施形態に係る無線通信システム１０００の概念図を示す。無線通信システム１０００において、無線局２０は、それぞれの相手方無線局３０と通信を行っている。以下、無線通信システム１０００における無線局２０と相手方無線局３０について説明する。以下の説明では、無線局２０と相手方無線局３０とで機能を分けて説明するが、無線局２０は相手方無線局３０の有する機能のすべてを有していてもよく、同様に、相手方無線局３０が無線局２０の機能を有していてもよい。例えば、図１３の例では、無線局２０ｂは、相手方無線局３０ａと通信をしているが、同時に無線局２０ｃとも通信を行っている。この場合、無線局２０ｂ又は２０ｃのいずれかが相手方無線局３０の機能を有していても良いし、両方が当該機能を有していてもよい。無線局はユーザ装置でもよいし、基地局でもよい。同様に、相手方無線局もユーザ装置でもよいし、基地局でもよい。典型的な一例としては、無線局がユーザ装置であり、相手方無線局が基地局である。
【００８９】
＜２．２  無線局及び相手方無線局の構成＞
図１４は、無線局２０とその通信の相手方である相手方無線局３０の機能的構成を表す。無線局２０は、送受分離手段２０１と、特徴抽出手段２０２と、収集情報データ化手段２０３と、変調手段２０４と、特徴付与信号生成手段２０５と、特徴量制御手段２０６とを含む。相手方無線局３０は、送受分離手段３０１と、付与特徴量決定手段３０２と、復調手段３０３と、制御信号生成手段３０４とを含む。
【００９０】
以下、図１４を参照しながら各機能要素について説明する。
【００９１】
（無線局２０）
無線局２０の送受分離手段２０１は、外部から受信した信号を無線局２０の内部にアンテナを介して取り込み、特徴抽出手段２０２へ転送する。ここで、外部からの信号とは、例えば図１３の無線局２０ａにおいて、無線局２０ｂ、２０ｃ並びに２０ｄからの信号、及び相手方無線局３０ｂ及び３０ｃから送信される信号をいう。なお、自らの相手方無線局３０ａから送信される信号をも含めて取り込んで特徴抽出手段２０２へ転送してもよい。特に、相手方無線局との通信をまだ確立していない場合や、複数の信号が同一周波数帯域内に混在している場合には、すべての信号を分離することなく取り込み、特徴抽出手段２０２へ転送することが考えられる。なお、本図においては、周波数変換や増幅、帯域制限等の通常の無線機が備える機能要素は省略されているが、これらの機能要素は、通常の無線機と同様に、本無線局２０にも当然に備わっている。
【００９２】
特徴抽出手段２０２は、送受分離装置２０１から転送された受信信号の特徴量を計算する。特徴抽出手段２０２は、事前に定められた特徴量を計算し、特徴量毎にエネルギーを計算する。この場合において、信号の内部に含まれる変調データの復調は、この段階では行なわれないものとする。特徴量については上述の通りである。
【００９３】
収集情報データ化手段２０３は、特徴抽出手段２０２において検出した特徴量の収集情報を相手方無線局３０への送信のためデータ化する。図７左側、図９左側及び図１１左側等に示されているような特徴量検出レベルを表すデータは、無線局２０から相手方無線局３０に報告される。この報告を行うため、特徴量検出レベルを表すデータのビット列又はシンボル列が、収集情報データ化手段で用意され、出力される。ビット列又はシンボル列を作成する際、特徴量の検出レベルは必要に応じて正規化及び／又は量子化されてもよい。
【００９４】
変調手段２０４は、データ化した収集情報又は通信確立後にやりとりする通信データの一方又は双方を変調し、変調データ信号を生成して出力する。
【００９５】
特徴付与信号生成手段２０５は、入力された変調データ信号を所定の無線信号形式に変換し、それと同時に特徴量制御手段２０６の制御信号に従って特徴量を信号に付与する。なお、特徴量制御手段２０６は、相手方無線局３０における付与特徴量決定手段３０２において決定された付与特徴量を送信信号に付加するように、特徴付与信号生成手段２０５を制御する。収集情報を送信する際には、まだ付与特徴量が決定されていないため、この場合、特徴量を一切付与しないようにしてもよいし、収集情報の送信に用いる固有の付与特徴量を事前に無線通信システム内で定めておき、当該付与特徴量を信号に付加して送信し、相手方無線局３０において当該信号の特徴量を検出する機能を用意し、当該検出をすることにより収集情報信号であることを判定するようにしても良い。
【００９６】
特徴が付与された信号は送受分離手段２０１へ入力され、アンテナを介して通信の相手方の無線局へ送信される。この場合においても、図１４においては、周波数変換や増幅、帯域制限等の通常の無線局が備える機能ブロックは、省略されているが、それらは、通常の無線局と同様に、本無線局２０にも備わっている。
【００９７】
（相手方無線局３０）
相手方無線局３０の送受分離手段３０１は、受信した収集情報を付与特徴量決定手段３０２に、通信確立後の通信データを復調手段３０３へ入力する。図１４に示される例では、受信した信号が収集情報であるか又は通信データであるかに依存して、受信信号が付与特徴量決定手段３０２又は復調手段３０３に入力されているが、このことは必須でない。受信信号が付与特徴量決定手段３０２及び復調手段３０３双方に入力され、各機能ブロックで収集情報であるか又は通信データであるかを判断してもよい。無線局２０の特徴付与信号生成手段２０５において、送信信号の内容が収集情報であるか通信データであるかに応じて、それぞれに固有の特徴量を割り当て、相手方無線局３０でその特徴量を計算し、送受分離手段３０１の後段のスイッチにより、受信信号の入力先が切り替えられてもよい。なお、本図の相手方無線局３０においても、周波数変換や増幅、帯域制限等の通常の無線局が有する機能要素は図示されていないが、それらは通常の無線局と同様に備わっている。
【００９８】
付与特徴量決定手段３０２は、受信した収集情報に基づき、無線局２０の付与特徴量を、干渉制御のポリシーに従って決定する。例えば、第１実施形態と同様に、収集情報から無線局２０における各特徴量のエネルギー（｜Ｃｉ｜,i＝１,２,...）を抽出し、これを用いて図６、図１０又は図１２で説明した方法を使用してもよい。無線局２０における検出した特徴量のエネルギーが最大又は最小である特徴量が、無線局２０の付与特徴量として決定される。
【００９９】
復調手段３０３は、通信データを復調し、受信データを得ることにより、通信確立後に無線局２０が送信した情報を取得する。
【０１００】
制御信号生成手段３０４は、無線局２０の特徴量制御手段２０６が特徴付与信号生成手段２０５において、送信信号に付与特徴量決定手段３０２において決定した付与特徴量を付加するための付与特徴量制御信号を生成する。
【０１０１】
生成された付与特徴量制御信号は、送受分離手段３０１を介して無線局２０へ送信される。本図においては、周波数変換や増幅、帯域制限等の通常の無線機が備える機能要素は省略されているが、それらは通常の無線機と同様に、相手方無線局３０にも当然に備わっている。
【０１０２】
＜２．３  動作＞
第２実施形態の無線通信システム１０００に関する動作について説明する。
【０１０３】
図１５は、無線通信システム１０００において、無線局２０及び相手方無線局３０により無線局２０の付与特徴量を決定する動作（以下「付与特徴量決定動作」という）を示す。
【０１０４】
まず、無線局２０が、アンテナを介して周辺の無線局が送信する信号を受信し、周辺環境の測定をする（Ｓ３０１）。
【０１０５】
特徴抽出手段２０２は、受信信号に対して事前に規定した特徴量（Ｃｉ,i＝１,２,...）を計算し、その特徴量のエネルギー（|Ｃｉ|）を計算する（Ｓ３０２）。
【０１０６】
計算結果の情報は収集情報として、収集情報データ化手段２０３においてデータ化される。収集情報は、変調手段２０４により変調された後、特徴付与信号生成手段２０５において無線信号形式に変換されると共に特徴量が付与される。その後、収集情報を含む信号(報告信号)が相手方無線局３０へ送信される（Ｓ３０３）。
【０１０７】
なお、この時点では、無線局２０の付与特徴量が決定していないため、特徴付与信号生成手段２０５は、一切特徴量を付与しないことも考えられるため、図１５においては当該動作を省略している。
【０１０８】
相手方無線局３０は、収集情報を含む信号を受信すると（Ｓ３０４）、付与特徴量決定手段３０２において、付与特徴量（Ｃｕ）を決定する（Ｓ３０５）。この場合において、付与特徴量Ｃｕの決め方は、第１実施形態と同様に図６、図１０又は図１２の何れの方法でもよい。
【０１０９】
制御信号生成手段３０４は、決定された付与特徴量に基づいて、特徴量制御手段２０６を介して特徴付与信号生成手段２０５を制御する付与特徴量制御信号を生成し（Ｓ３０６）、無線局２０に向けて送信する（Ｓ３０７、Ｓ３０８）。
【０１１０】
無線局２０は、相手方無線局３０から受信した付与特徴量制御信号に基づき、特徴付与信号生成手段２０５において、生成された変調データ信号を取り込み（Ｓ３０９）、変調データ信号に、相手方無線局３０の付与特徴量決定手段３０２において決定された付与特徴量を付加する（Ｓ３１０）。
【０１１１】
＜２．４  効果＞
第２実施形態の効果について説明する。無線通信システムにおいて上記の付与特徴量決定動作をすることにより、無線局及びその相手方無線局に機能を分離する。これにより、同一の特徴量を使用する無線局を地理的に偏在又は分散させ、結果として環境認識型の干渉制御を高精度に実現することができる。また、無線局及び相手方無線局間で機能を分離しているので、それぞれの無線局及び相手方無線局が有する機能を削減でき、無線局の簡素化や小型化を実現しながらの干渉制御が可能となる。
【０１１２】
＜２．５  変形例＞
第２実施形態に係る無線通信システムの変形例について説明する。
【０１１３】
＜２．５．１  第１変形例＞
図１６は、第１の変形例による無線通信システムの無線局及び相手方無線局の機能的構成を表す。相手方無線局３０において、制御信号生成手段３０４に代えて、付与特徴量通知信号生成手段３０５が設けられている点、及び、無線局２０において、通知信号復調手段２０７が設けられている点が主に相違する。付与特徴量通知信号生成手段３０５において生成した通知信号は、通史情報抽出手段２０７で復調され、復調結果は、特徴量制御手段２０６で制御信号を生成するのに使用される。
【０１１４】
図１７は、第１の変形例における付与特徴量決定動作を示す。概して図１５と同様であるが、相手方無線局３０でステップＳ４０１が行われる点、無線局２０でステップＳ４０２及びＳ４０３が行われる点が主に異なる。相手方無線局３０は付与特徴量の決定（Ｓ３０５）の後、付与特徴量通知信号生成手段３０５において付与特徴量の情報に関する信号を生成し、無線局２０へ送信して当該情報を通知する（Ｓ４０１）。無線局２０は当該信号を受信し（Ｓ４０２）、復調し、復調結果が示す通知情報を取得し、その通知情報に基づき付与特徴量制御信号を生成する（Ｓ４０３）。
【０１１５】
相手方無線局３０から無線局２０へ送信された付与特徴量制御信号は、無線局２０で復調処理を経ることで、無線局２０の処理量は増加する。しかし、復調結果を利用するので、受信信号が受けた通信路の影響を排除して、付与特徴量に関する情報を正確に通信し、高精度な干渉制御を行うことが可能となる。
【０１１６】
復調結果を用いない場合、無線局側において信号復調機能を備える必要がない。その結果、例えば、基地局と端末間での通信において、相手方無線局を基地局、無線局を端末とする場合等において、端末の機能を削減することができる。これにより、端末の小型化や低価格化が比較的容易となる。しかしながら、伝送路の品質が悪い場合、制御の精度が劣化し、ひいては周波数利用効率の劣化をも誘引してしまう。これに対し、本変形例のように復調結果を用いる場合、例えば送信ビーム制御の情報等を利用できる。復調を行うことに起因して、無線局の機能が増える分、無線局の小型化等の観点からは望ましくないが、通信環境に左右されず、高精度な干渉制御をすることができるので、周波数利用効率を向上させることができるという利点がある。
【０１１７】
＜２．５．２  第２変形例＞
図１８は、第２の変形例に係る無線通信システムにおける相手方無線局の機能的構成を表す。概して、相手方無線局３０において同一特徴量使用局数計数手段３０６が備わっている点が、第１の変形例の相手方無線局３０と異なる。同一特徴量使用局数計数手段３０６は、相手方無線局３０の付与特徴量決定手段３０２が、無線局２０に新しく付与特徴量を割り当てるごとに、その付与特徴量を使用する無線局数をカウントし、記憶する。相手方無線局３０の周辺に存在する無線局２０が、どの付与特徴量を使用しているのかを、相手方無線局は把握し、それぞれの付与特徴量毎に、無線局数が計数される。
【０１１８】
図１９は相手方無線局３０で計数及び記憶されるデータの概念図を示す。図中、N(Ci)は、付与特徴量Ciを使用している無線局数を表す。付与特徴量決定手段３０２は、無線局２０に新しく特徴量を割り当てる場合、その無線局数N(Ci)を用いて、どの付与特徴量を割り当てるかを決定する。例えば図２０に示される例の場合、相手方無線局３０の周辺に存在する無線局２０のうち、特定の付与特徴量Ｃ２を使用する無線局２０の数が一定以上となった場合、その特定の特徴量Ｃ２以外の付与特徴量が、新しく割り当てる際に使用される。特徴量毎に無線局数を管理することで、特定数以上の無線局が同一の付与特徴量を使用することを防止し、特徴量と各無線局が存在する地理的分布との関連付けを、無線局数を加味して緻密に行ない、より高精度な干渉制御を行うことができるようになる。
【０１１９】
＜２．５．３  第３変形例＞
図２１は、第３の変形例における付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャートである。第３の変形例では、相手方無線局３０の付与特徴量決定手段３０２は、無線局２０からの収集情報により各特徴量のエネルギー｜Ｃｉ｜（ｉ＝１,２,...）を取得した後（Ｓ５０１）、その相手方無線局３０が過去に割り当てた付与特徴量各々に対応する無線局数（Ｎ（Ｃｉ））の情報を取得する（Ｓ５０２）。その後、付与特徴量各々の無線局数が、閾値（Ｎｔｈ）を超えるか否かが判定され、閾値を超える無線局数の特徴量については、付与特徴量の決定の過程においては、エネルギーが０に強制される（Ｓ５０３）。これは、その特徴量が、検出されなかったものとみなされ、付与特徴量を選択する選択肢から除外されることを意味する。続いて、Ｓ５０３の処理後の各特徴量のエネルギーを比較し、最大のエネルギーを有する特徴量を付与特徴量とする（Ｓ５０４）。
【０１２０】
図２２は、第３の変形例における付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す。特徴量Ｃ２を使用している無線局数は既に７台存在し(N(C2)=7)、無線局数は閾値Nth=7に達している。そこで、特徴量C2に関するエネルギーが０に強制される。このため、特徴量の割り当てを要求した無線局２０に対して、相手方無線局３０は、Ｃ２以外の特徴量Ｃ１又はＣ３を無線局２０の付与特徴量に決定する。図示の例の場合、Ｃ１に関するエネルギーの方が大きいので、無線局２０の付与特徴量はＣ１に決定される。これにより、特定数以上の無線局が同一の付与特徴量を使用することを防止しつつ、同一の付与特徴量を使用する端末を地理的に偏在させることが可能となる。
【０１２１】
＜２．５．４  第４変形例＞
図２３は、第４の変形例における付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャートである。概して図２１のフローチャートと同様であるが、付与特徴量を選択する判断基準が異なる。
【０１２２】
図２３のフローにおけるＳ５０１及びＳ５０２のステップは図２１に示すフローと同一である。本変形例では、Ｓ５０３及びＳ５０４に代えてＳ５４３及びＳ５４４が行われる。各特徴量のエネルギー｜Ｃｉ｜（ｉ＝１,２,...）が取得された後（Ｓ５０１）、その相手方無線局３０が過去に割り当てた付与特徴量各々に対応する無線局数（Ｎ（Ｃｉ））の情報が取得される（Ｓ５０２）。その後、付与特徴量各々の無線局数が、閾値（Ｎｔｈ）を超えるか否かが判定され、閾値を超える無線局数の特徴量については、付与特徴量の決定の過程において、エネルギーが∞に強制される（Ｓ５４３）。これは、その特徴量が、過剰に強く検出されたものとみなされ、付与特徴量を選択する選択肢から除外されることを意味する。続いて、Ｓ５４４の処理後の各特徴量のエネルギーを比較し、最小のエネルギーを有する特徴量が付与特徴量として選択される。
【０１２３】
図２４は、第４の変形例における付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す。特徴量Ｃ２を使用している無線局数は既に７台存在し(N(C2)=7)、無線局数は閾値Nth=7に達している。そこで、特徴量C2に関するエネルギーが０に強制される。このため、特徴量の割り当てを要求した無線局２０に対して、相手方無線局３０は、Ｃ２以外の特徴量Ｃ１又はＣ３を無線局２０の付与特徴量に決定する。ここまでは、第３の変形例と同じである。本変形例によれば、Ｃ３に関するエネルギーの方が小さいので、無線局２０の付与特徴量はＣ３に決定される。これにより、特定数以上の無線局が同一の付与特徴量を使用することを防止しながら、同一の付与特徴量を使用する無線局を地理的に分散して存在させ、例えば高優先度の通信を促進することができる。
【０１２４】
＜２．５．５  第５変形例＞
図２５は、第５の変形例に係る無線通信システムにおける無線局及び相手方無線局の機能的構成を表すブロック図である。概して、図１６の無線局２０及び図１８の相手方無線局３０と同様であるが、相手方無線局３０において最測定命令信号生成手段３０７が備わっている点が異なる。
【０１２５】
再測定命令信号生成手段３０７は、付与特徴量決定手段３０２により決定された無線局２０の付与特徴量（Ｃｕ）の情報と、その付与特徴量を使用している無線局の数Ｎ（Ｃｕ）とを特定する。そして、再測定命令信号生成手段３０７は、その付与特徴量Ｃｕが無線局２０に新規に割り当てられた場合に、その特徴量を使用する無線局数（つまり、Ｎ（Ｃｕ）＋１）を特定する。無線局数が所定数を超える場合、相手方無線局３０は、周辺の無線局２０に対して、特徴量の再計測及び再報告を行なわせる命令信号を生成及び送信する。無線局２０は、命令信号を受信すると、命令信号を復調し、受信信号が命令信号であることを認識する。無線局２０は、特徴抽出手段２０２を用いて、周辺の無線局からの受信信号の特徴量を再度検出し、その検出結果の収集情報を相手方無線局３０へ再度報告する。
【０１２６】
なお、命令信号に固有の特徴量を用意し、その特徴量を付与した命令信号を使用することにより、上述のような命令信号の復調を行わずに、上記特徴抽出手段２０２は受信信号が命令信号であることを認識し、特徴量の再検出動作を行なってもよい。
【０１２７】
図２６は、第５の変形例に係る付与特徴量決定動作の手順を表すフローチャートである。まず、無線局２０が、アンテナを介して周辺の無線局が送信する信号を受信し、周辺環境の測定をする（Ｓ６０１）。
【０１２８】
特徴抽出手段２０２は、受信信号に対して事前に規定した特徴量（Ｃｉ,i＝１,２,...）を計算し、その特徴量のエネルギー（|Ｃｉ|）を計算する（Ｓ６０２）。
【０１２９】
計算結果の情報は収集情報として、収集情報データ化手段２０３においてデータ化され、変調手段２０４により変調をされ、特徴付与信号生成手段２０５において無線信号形式に変換されると共に特徴量を付与され、相手方無線局３０へ送信される（Ｓ６０３）。
【０１３０】
相手方無線局３０は、収集情報を受信すると（Ｓ６０４）、付与特徴量決定手段３０２において、付与特徴量（Ｃｕ）を決定する（Ｓ６０５）。付与特徴量Ｃｕの決め方は、第１実施形態と同様に、図６、図１０又は図１２の何れの方法でもよい。
【０１３１】
再測定命令信号生成手段３０７は、その付与特徴量を現に使用している無線局に加えて、新たな無線局がその付与特徴量を使用した場合、その付与特徴量を使用する無線局の総数（Ｎ（Ｃｕ）＋１）を算出する。最測定命令信号生成手段３０７は、その総数が所定数（Ｎｔｈ）以上であるか否かを判断する（Ｓ６０６）。
【０１３２】
総数が閾値を超えていた場合、相手方無線局３０は、再検出命令信号を生成し（Ｓ６０７）、相手方無線局３０の周辺でその付与特徴量を使用している無線局（無線局２０、無線局２０ｅ等）に向けて最検出命令信号を送信する（Ｓ６０８）。
【０１３３】
一方、Ｓ６０６において、総数が所定数以下であった場合は、その付与特徴量を無線局に新たに付与しても許容できない干渉は生じにくいので、付与特徴量通知信号生成手段３０５は、決定された付与特徴量を通知する信号を生成し、無線局２０に向けて送信する（Ｓ６０９）。
【０１３４】
無線局２０及び相手方無線局３０の周辺の無線局は、相手方無線局３０からの信号を受信すると（Ｓ６１０）、その受信信号が命令信号であるか否かを判断する（Ｓ６１１）。
【０１３５】
受信信号が命令信号であった場合は、Ｓ６０１と同様に周辺環境の測定を行い、受信信号を用いて特徴量（Ｃｉ,i＝１,２,...）、及び特徴量のエネルギー（|Ｃｉ|）を再計算する（Ｓ６１２）。再度収集された情報は相手方無線局３０へ送信される（Ｓ６１３）。
【０１３６】
相手方無線局３０は、収集情報を受信すると（Ｓ６１４）、その情報に基づいて、収集情報を報告した各無線局の付与特徴量を決定し（Ｓ６１５）、付与特徴量通知信号を各無線局へ送信する（Ｓ６０９）。
【０１３７】
付与特徴量通知信号を受信した無線局は、決定された付与特徴量に基づいて、特徴量制御手段２０６を介して特徴付与信号生成手段２０５を制御する付与特徴量制御信号を生成し（Ｓ６１６）、生成された変調データ信号を取り込み（Ｓ６１７）、変調データ信号に相手方無線局３０の付与特徴量決定手段３０２において決定された付与特徴量を付加する（Ｓ６１８）。
【０１３８】
図２７に示されるように、本変形例によれば、所定数を超える数の無線局が同一の特徴量を使用することを防止し、相手方無線局３０の周辺において、各無線局へ最適な特徴量を付与することができ、高精度な干渉制御をすることができる。
【０１３９】
＜２．５．６  第６変形例＞
第６の変形例は、上記Ｓ６１５における付与特徴量の決定方法に関する。再計測の結果、エネルギーが最も強く検出された特徴量が、再計測前の付与特徴量と異なる場合、その無線局の付与特徴量は、再計測後に最も強いエネルギーの特徴量に変更する。これにより、同一の付与特徴量を使用する無線局を地理的に偏在させたい場合に、その時点において最適な付与特徴量の再割当を行なうことが可能となる。
【０１４０】
＜２．５．７  第７変形例＞
図２８は、第７の変形例に係る付与特徴量決定動作の概念及び効果を表す図である。第７の変形例も、上記Ｓ６１５における付与特徴量の決定方法に関する。所定数（Ｎｔｈ）を越える無線局の特徴量(例えば、Ｃ２)について、所定数（Ｎｔｈ）以下である第２の所定数（Ｎｔｈ２）の数の無線局については、その付与特徴量（Ｃ２）を割り当て、残りの他の無線局に対しては、その無線局において、２番目に強く検出される特徴量(Ｃ２の次に強く検出される特徴量)を付与特徴量とする。かかる構成により、図２８の右側に示されるように、各付与特徴量を使用する無線局の数を平均化させ、地理的に同一の付与特徴量を使用する無線局を偏在させることが可能となる。また、この動作に先立って、再計測の結果、エネルギーが最も強く検出された特徴量が、再測定前の付与特徴量と異なる無線局があった場合、その無線局の付与特徴量を、エネルギーが最も強く検出された特徴量にすることで、さらなる付与特徴量の最適化を図ることが可能となる。
【０１４１】
上記Ｓ６１５において、使用者数が所定数を超えた特徴量(例えば、Ｃ２)以外の特徴量(Ｃ１，Ｃ３)のエネルギーを計算し、所定数（Ｎｔｈ）以下の第２の所定数（Ｎｔｈ２）の無線局については、継続して同一の付与特徴量(Ｃ２)を使用させ続け、残りの無線局は、各無線局で最も強く検出される特徴量(Ｃ１，Ｃ３)を付与特徴量としてもよい。この場合、それまで使用していた付与特徴量以外の特徴量を強く検出する無線局に可能な限り他の付与特徴量を使用させることができ、各付与特徴量を使用する無線局数を平均化することが可能となる。
【０１４２】
上記Ｓ６１５において、使用者数が所定数を超えた特徴量（「第１の特徴量」とする）と、それ以外の特徴量（「第２の特徴量」とする）とのエネルギーの比（（第１の特徴量のエネルギー）÷（第２の特徴量のエネルギー））を計算し、その比が利用されてもよい。各無線局の比を比較し、第１の特徴量を使用する無線局の内、エネルギー比の大きい順に、所定数（Ｎｔｈ）以下の第２の所定数（Ｎｔｈ２）の無線局を選択し、これらについては、継続して同一の付与特徴量（第１の特徴量）を使用させ続ける。残りの無線局については、各無線局で最も強く検出される特徴量を付与特徴量とする。これにより、第１の特徴量のエネルギーが十分に強く検出されているにも関わらず、第２の特徴量のエネルギーが他の無線局と比較して大きく検出されたために、他の特徴量が付与特徴量として割り当てられてしまう事態を避けることができる。また、第１の特徴量と比して大きいエネルギーで第２の特徴量を検出する無線局に、当該第２の特徴量を付与特徴量として使用させることができ、各付与特徴量における使用者数の偏りをなくしながら、各付与特徴量を使用する無線局を地理的に偏在させることが可能となる。
【０１４３】
上記の動作例においては、使用局数が所定数を超えた付与特徴量を使用している無線局についてのみ、再検出動作をさせているが、使用局数が所定数以下の第３の所定数を超える付与特徴量を使用している無線局に対して、再検出動作をさせるようにしてもよい。かかる構成により、付与特徴量の変更が、他の付与特徴量を使用している無線局の再検出動作を誘発することを防ぎ、干渉制御動作の安定化を図ることができる(制御が収束しない状態となるのを防ぐことができる)。
【０１４４】
本変形例における上記の所定数は、相手方無線局３０と接続する無線局の総数と無線通信システムにおいて付与する対象となっている特徴量の種類数に応じて決定することができる。例えば、相手方無線局３０と接続する無線局数を、付与可能な特徴量の種類数で除算した値に、一定のマージンを乗せた値とすることができる。なお、相手方無線局３０と接続する無線局数とは、相手方無線局３０が同時に接続できる無線局数の限界値であっても良いし、本付与特徴量決定動作の時点において現に通信を行っている無線局数であっても良い。かかる構成により、当該所定値を相手方無線局３０や環境に応じて設定することが可能となり、相手方無線局３０の周辺という局所において各特徴量を使用する無線局数を効率的に平均化することが可能となる。
【０１４５】
本発明は、信号の統計的性質から波形特徴量を導出し、波形特徴量に基づいて無線リソースの有効活用を図る適切な如何なる移動通信システムで使用されてよい。より具体的には、無線送受信装置が送信信号の波形に特徴量を付与し、他の無線送受信装置が当該特徴量の検出結果に基づき使用可能な無線リソースを割り当てて通信を行う際、無線送受信装置が送信信号の波形に付与すべき特徴量を適切に決定する如何なる無線通信システムにも、本発明は適用可能である。
【０１４６】
以上本発明は特定の実施例を参照しながら説明されてきたが、それらは単なる例示に過ぎず、当業者は様々な変形例、修正例、代替例、置換例等を理解するであろう。発明の理解を促すため具体的な数値例を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数値は単なる一例に過ぎず適切な如何なる値が使用されてもよい。発明の理解を促すため具体的な数式を用いて説明がなされたが、特に断りのない限り、それらの数式は単なる一例に過ぎず適切な如何なる数式が使用されてもよい。実施例又は項目の区分けは本発明に本質的ではなく、２以上の実施例又は項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、或る実施例又は項目に記載された事項が、別の実施例又は項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。説明の便宜上、本発明の実施例に係る装置は機能的なブロック図を用いて説明されたが、そのような装置はハードウエアで、ソフトウェアで又はそれらの組み合わせで実現されてもよい。ソフトウェアは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、EPROM、EEPROM、レジスタ、ハードディスク(HDD)、リムーバブルディスク、CD-ROMその他の適切な如何なる記憶媒体に用意されてもよい。本発明は上記実施例に限定されず、本発明の精神から逸脱することなく、様々な変形例、修正例、代替例、置換例等が本発明に包含される。
【符号の説明】
【０１４７】
１  基地局
２  端末
３  観測局
１０  無線送受信装置
２０  無線局
３０  相手方無線局
１０１  送受分離手段
１０２  情報抽出手段
１０３  付与特徴量決定手段
１０４  特徴量制御手段
１０５  変調手段
１０６  特徴付与信号生成手段
２０１  送受分離手段
２０２  特徴抽出手段
２０３  収集情報データ化手段
２０４  変調手段
２０５  特徴付与信号生成手段
２０６  特徴量制御手段
２０７  通知情報抽出手段
３０１  送受分離手段
３０２  付与特徴量決定手段
３０３  復調手段
３０４  制御信号生成手段
３０５  付与特徴量通知信号生成手段
３０６  同一特徴量使用局数計数手段
３０７  再測定命令信号生成手段
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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