(57)【要約】【課題】送信局から受信局への無線信号を中継するときに、受信局との間で送信ダイバーシティを適用可能とすること。【解決手段】無線中継装置（ＲＳ）の受信アンテナＲＡは、データ信号をそれぞれ隣接する無線周波数のキャリアに割り当てた受信信号を、基地局（ＢＳ）などの送信局から受信する。無線中継装置（ＲＳ）は、受信信号に空間周波数ブロック符号化を施す。そして、ＲＳは、空間周波数ブロック符号化を施した送信信号を、２個の送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１から移動局（ＭＳ）などの受信局へ送信する。【選択図】図１
2010278611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信局から受信局への無線信号を中継する無線中継装置であって、
第１及び第２データ信号をそれぞれ隣接する無線周波数のキャリアに割り当てた受信信号、を送信局から受信する受信アンテナと、
第１及び第２送信アンテナと、
前記第１及び第２データ信号の電力スペクトラムとはそれぞれ周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成するとともに、前記第１及び第２データ信号、前記スペクトラム反転信号、及び／又は当該スペクトラム反転信号の極性反転信号を、前記第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てる符号化部と、
を備えた無線中継装置。
【請求項２】
前記受信アンテナは、
前記第１及び第２データ信号を、それぞれ隣接する第１及び第２無線周波数のキャリアに割り当てた第１及び第２無線信号と、
前記第２データ信号を極性反転した第３データ信号を、前記第１無線周波数とは所定の中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第３無線周波数のキャリアに割り当てた第３無線信号と、
前記第１データ信号を、前記第２無線周波数とは前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第４無線周波数のキャリアに割り当てた第４無線信号と、
を含む受信信号を受信し、
前記符号化部は、前記第１、第２、第３及び第４データ信号の各々について、各データ信号の電力スペクトラムとは周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成するとともに、各スペクトラム反転信号を、前記第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、対応するデータ信号が受信時に割り当てられていたキャリアの無線周波数とは前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な無線周波数のキャリア、にそれぞれ割り当てる、
請求項１に記載された無線中継装置。
【請求項３】
前記受信信号を、前記中心周波数よりも低い第５周波数により検波し、中心周波数と第５周波数の差分に相当する周波数の正転スペクトラム信号を生成する第１周波数変換部と、
前記受信信号を、前記中心周波数よりも前記差分だけ高い第６周波数により検波し、前記正転スペクトラム信号と同一周波数の反転スペクトラム信号を生成する第２周波数変換部と、
前記正転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて、前記第１送信アンテナから送信される無線周波数の送信信号に変換する第３周波数変換部と、
前記反転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて、前記第２送信アンテナから送信される無線周波数の送信信号に変換する第４周波数変換部と、を備えた、
請求項２に記載された無線中継装置。
【請求項４】
送信局から受信局への無線信号の送信が直交周波数分割多重方式に従って行われ、前記第１及び第２データ信号が隣接するサブキャリアに割り当てられており、
前記符号化部の処理は、前記隣接するサブキャリア間でのデータ信号の入れ替え処理を含む、
請求項１に記載された無線中継装置。
【請求項５】
送信局から受信局への無線信号の送信が直交周波数分割多重方式に従って行われ、前記第１、第２、第３及び第４無線信号が各々サブキャリアに相当し、
前記符号化部の処理は、前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な無線周波数のサブキャリア間でのデータ信号の入れ替え処理を含む、
請求項２に記載された無線中継装置。
【請求項６】
送信局から受信局への無線信号を中継する中継方法であって、
受信アンテナにより、第１及び第２データ信号をそれぞれ隣接する無線周波数のキャリアに割り当てた受信信号、を送信局から受信し、
前記第１及び第２データ信号の電力スペクトラムとはそれぞれ周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成し、
第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、前記第１及び第２データ信号、前記スペクトラム反転信号、及び／又は当該スペクトラム反転信号の極性反転信号を、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てて、前記第１及び第２送信アンテナから送信する、
中継方法。
【請求項７】
送信局から受信局への無線信号を中継する中継方法であって、
受信信号として、
第１及び第２データ信号を、それぞれ隣接する第１及び第２無線周波数のキャリアに割り当てた第１及び第２無線信号と、
前記第２データ信号を極性反転した第３データ信号を、前記第１無線周波数とは所定の中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第３無線周波数のキャリアに割り当てた第３無線信号と、
前記第１データ信号を、前記第２無線周波数とは前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第４無線周波数のキャリアに割り当てた第４無線信号と、
を受信アンテナから受信し、
前記受信信号を、前記中心周波数よりも低い第５周波数により検波し、中心周波数と第５周波数の差分に相当する周波数の正転スペクトラム信号を生成し、
前記受信信号を、前記中心周波数よりも前記差分だけ高い第６周波数により検波し、前記正転スペクトラム信号と同一周波数の反転スペクトラム信号を生成し、
前記正転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して、第１送信アンテナから送信し、
前記反転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して、前記第１送信アンテナとは異なる第２送信アンテナから送信する、
中継方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局等の送信局から移動局等の受信局への無線信号を中継する中継技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１００Ｍ〜１Ｇビット／秒の高速伝送が要求される次世代無線通信システムでは高い周波数帯域の割り当てが想定されているが、一般に高い周波数帯の信号は、低い周波数帯の信号に比べて直進性が強く、電波が到達しない不感地帯が多く発生することが知られている。そのため、基地局の送信電力が現在商用化されている無線通信システムと同一であると仮定した場合、高い周波数帯域の割り当てによりセルのカバレッジ（サービスエリア）が減少することになる。このことは、基地局の増加によるコスト上昇を招来する点だけでなく、頻繁なハンドオーバーが発生する点からも好ましくない。
【０００３】
そこで、基地局と移動局との無線通信を中継する無線中継装置を備えた無線通信システムが提案されている。一般に無線中継装置は基地局よりも低コストであるため、無線中継装置の導入により十分なカバレッジを確保しながら、システム全体を低コストで実現することが可能となる。無線中継装置を備えた無線通信システムは、特にＩＥＥＥ８０２．１６ｊのタスクグループにおいて検討がなされている。上述したＩＥＥＥ８０２．１６に関する事項は、例えば次の非特許文献１、２に開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１６TM−２００４
【非特許文献２】ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１６ｅTM−２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、フェージング環境下で無線通信の品質を確保するための技術としてダイバーシティが知られている。特に２本以上の送信アンテナを使用する送信ダイバーシティは、受信局においてアンテナを増加させる必要がないことから移動通信システムで利用されている。しかしながら、従来、無線中継装置に送信ダイバーシティを適用することは想定されていなかった。無線中継装置に２本の送信アンテナを設けたと仮定し、この送信アンテナから同一の信号を移動局（受信局）へ送信することにしたならば、移動局における受信信号はマルチパスを経た信号となり、送信ダイバーシティで期待される所望の受信性能（符号誤り率の低減）は得られない。
【０００６】
よって、発明の１つの側面では、送信局から受信局への無線信号を中継するときに、受信局との間で送信ダイバーシティを適用可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点では、送信局から受信局への無線信号を中継する無線中継装置が提供される。
この無線中継装置は、
（Ａ）第１及び第２データ信号をそれぞれ隣接する無線周波数のキャリアに割り当てた受信信号、を送信局から受信する受信アンテナと、
（Ｂ）第１及び第２送信アンテナと、
（Ｃ）前記第１及び第２データ信号の電力スペクトラムとはそれぞれ周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成するとともに、前記第１及び第２データ信号、前記スペクトラム反転信号、及び／又は当該スペクトラム反転信号の極性反転信号を、前記第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てる符号化部と、
を備える。
第２の観点では、この無線中継装置の各部と同様の処理を行う、中継方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
送信局から受信局への無線信号を中継するときに、受信局との間で送信ダイバーシティを適用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の無線中継装置を含む無線通信システムの概略構成を示す図。
【図２】第１実施形態の送信ダイバーシティの原理を説明するための図。
【図３】第１実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図。
【図４】第１無線中継装置のＳＦＢＣ符号化部の構成を示すブロック図。
【図５】第２実施形態の送信ダイバーシティの原理を説明するための図。
【図６】第２実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図。
【図７】第３実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図。
【図８】第４実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図。
【図９】実施形態の変形例に係る無線中継装置の要部の構成を示すブロック図。
【図１０】実施形態の変形例に係る無線中継装置の要部の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の無線中継装置の複数の実施形態について説明する。
【００１１】
１．第１実施形態
（１−１）無線通信システム
先ず、第１実施形態の無線中継装置を含む無線通信システムの概略構成について、図１を参照して説明する。図１に示す無線通信システムにおいて、実施形態の無線中継装置（ＲＳ：Relay Station）は、送信局としての基地局（ＢＳ：Base Station）と、受信局としての移動局(ＭＳ：Mobile Station)との間の無線信号を中継する。実施形態の無線中継装置は、受信アンテナＲＡと、２本の送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１とを備え、無線中継装置と移動局との間で送信ダイバーシティが適用される。
以下の説明の便宜のため、図１に示す無線通信システムにおいて、基地局のアンテナ（図示せず）と無線中継装置の受信アンテナＲＡとの間のチャネル特性をｈ０、無線中継装置の送信アンテナＳＡ０と移動局のアンテナ（図示せず）との間のチャネル特性をｈ１、無線中継装置の送信アンテナＳＡ１と移動局のアンテナ（図示せず）との間のチャネル特性をｈ２、と定義する。なお、図１に示す無線通信システムの概略構成は、以下で説明するすべての実施形態について共通である。
【００１２】
また、この無線通信システムでは、ＦＤＭ(Frequency Division Multiplexing；周波数分割多重)方式により、割り当てられた周波数リソースを複数に分割して利用するものとする。
【００１３】
（１−２）送信ダイバーシティの原理
次に、この無線通信システムにおいて、無線中継装置と移動局との間で適用される送信ダイバーシティについて、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態の送信ダイバーシティの原理を説明するための図である。この無線通信システムでは、ＳＦＢＣ符号化(Space Frequency Block Coding：空間周波数ブロック符号化)を利用した送信ダイバーシティが行われる。
【００１４】
図２において、（ａ）に示すように、基地局からの送信信号は、データ信号（又はデータシンボル）Ｓ０（第１データ信号），Ｓ１（第２データ信号）がそれぞれ隣接する無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てられた無線信号であるとする。この無線信号は、無線中継装置の受信アンテナＲＡで受信される。無線中継装置では、受信した無線信号に対してＳＦＢＣ符号化が行われる。すなわち、無線中継装置は、データ信号Ｓ０，Ｓ１に対して割り当てられたキャリアの入れ替え、複素共役演算処理、極性反転処理を行う。これにより、データ信号−Ｓ１＊，Ｓ０＊（＊は、元の信号に対する複素共役信号を意味する。）がそれぞれ無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てられ、送信アンテナＳＡ１から移動局へ送信される（図２の（ｃ））。送信アンテナＳＡ０からは、受信した無線信号がそのまま移動局へ送信される（図２の（ｂ））。送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１から移動局へ送信される無線信号（電波）は空間で合成され、移動局における受信信号は、図２（ｄ）に示すようになる。すなわち、移動局は、無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアにより、それぞれ（Ｓ０，−Ｓ１＊）、（Ｓ１，＋Ｓ０＊）を受信する。
【００１５】
ここで、複素共役演算は、処理対象の信号（複素信号）の虚部（Ｑ成分）の符号を反転する、あるいは−１を乗じる演算をいう。このような複素共役演算は、処理対象の信号の電力スペクトラム（以下、単に「スペクトラム」という。）を反転させる目的で行われる。なお、スペクトラム反転処理として、上述した複素共役演算のほか、実部（Ｉ成分）の符号を反転させる処理、又は実部（Ｉ成分）と虚部（Ｑ成分）を入れ替える処理を行ってもよい。
【００１６】
ここで、移動局における無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアによる受信信号をｒ（０），ｒ（１）とすると、受信信号ｒ（０），ｒ（１）は、図１に示したチャネル特性ｈ０〜ｈ２を用いて、以下の式（１）のとおり表される。
【数１】
2010278611.tif 000003
【００１７】
移動局において、隣接する無線周波数のキャリアによる無線中継装置から移動局までのチャネル特性が概ね等しいという前提の下で、式（１）に示す受信信号は、以下の式（２）に示すようにＳＦＢＣ復号処理される。すなわち、各データ信号Ｓ０，Ｓ１が移動局において分離される。
【数２】
2010278611.tif 000004
【００１８】
なお、上述したＳＦＢＣ符号化の例では、データ信号−Ｓ１＊，Ｓ０＊をそれぞれ無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てているが、極性反転対象の信号を逆にして、データ信号Ｓ１＊，−Ｓ０＊をそれぞれ無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当ててもよい。
【００１９】
（１−３）無線中継装置の構成
次に、図２に示した、ＳＦＢＣ符号化を適用した送信ダイバーシティを実現するための無線中継装置の構成について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図である。図４は、無線中継装置のＳＦＢＣ符号化部の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図３に示すように、この無線中継装置は、受信アンテナＲＡ、局部発振器２、周波数変換部３，５，６、ＳＦＢＣ符号化部４（符号化部）、送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１を備える。
図３において、周波数変換部３は、局部発振器２からの信号により、受信アンテナＲＡにおいて基地局から受信した無線信号に対して直交検波を行い、中間周波数（ＩＦ）の信号、又はベースバンド信号にダウンコンバートする。この中間周波数（ＩＦ）の信号、又はベースバンド信号に対して、ＳＦＢＣ符号化部４にてＳＦＢＣ符号化（空間周波数ブロック符号化）処理が行われる。ＳＦＢＣ符号化部４により得られる符号化信号は、周波数変換部５，６において局部発振器２からの信号により無線周波数帯にアップコンバートされた後、送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１から移動局へ送信される。
【００２１】
図４に示すように、ＳＦＢＣ符号化部４は、局部発振器４０−１，４０−２、直交検波部４２−１，４２−２、フィルタ４４−１，４４−２、スペクトラム反転処理部４６−１，４６−２、極性反転部４８、直交変調部４９−１〜４９−４、フィルタ５０−１〜５０−４、合成部６０，６１を備える。
図４において、直交検波部４２−１，４２−２は、周波数変換部３により生成される中間周波数（ＩＦ）の信号、又はベースバンド信号に対して、局部発振器４０−１，４０−２にてそれぞれ生成される周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアを用いて直交検波する。これにより、直交検波部４２−１，４２−２からそれぞれ、データ信号Ｓ０，Ｓ１が抽出される。これらのデータ信号Ｓ０，Ｓ１は、直交変調部４９−１，４９−２により周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアを用いて直交変調される。直交変調後の信号は、フィルタ５０−１，５０−２によって不要成分が除去された後、合成部６０で合成（キャリア合成）され、周波数変換部５（すなわち、送信アンテナＳＡ０）へ送出される。
【００２２】
図４において、直交検波部４２−１，４２−２から抽出されたデータ信号Ｓ０，Ｓ１はまた、それぞれスペクトラム反転処理部４６−１，４６−２へ与えられる。各スペクトラム反転処理部では、入力シンボルに対して、Ｉ成分又はＱ成分の符号を反転するか、又はＩ成分とＱ成分を入れ替える処理が行われる。これにより、スペクトラム反転処理部４６−１，４６−２では、データ信号Ｓ０＊，Ｓ１＊（＊：複素共役信号）が生成される。データ信号Ｓ１＊はさらに、極性反転部４８により極性が反転させられる。このようにして生成されたデータ信号Ｓ０＊，−Ｓ１＊はそれぞれ、直交変調部４９−３，４９−４により周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアを用いて直交変調される。直交変調後の信号は、フィルタ５０−３，５０−４によって不要成分が除去された後、合成部６１で合成（キャリア合成）され、周波数変換部６（すなわち、送信アンテナＳＡ１）へ送出される。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の無線中継装置は２本の送信アンテナを備え、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てられた信号（基地局からの信号）を、中間周波数（ＩＦ）の信号、又はベースバンド信号にダウンコンバートした後に、ＳＦＢＣ符号化し、再度、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てて移動局へ送信するように構成した。よって、無線中継装置と受信局（この場合、移動局）との間で送信ダイバーシティが実現され、無線中継装置と受信局（移動局）間の符号誤り率の改善が見込まれる。
【００２４】
２．第２実施形態
次に、本発明の無線中継装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の無線中継装置が含まれる無線通信システムにおいても、ＳＦＢＣ符号化を利用した送信ダイバーシティが行われる。
【００２５】
（２−１）送信ダイバーシティの原理
先ず、本実施形態の無線中継装置で実現される送信ダイバーシティについて、図５を参照して説明する。図５は、第２実施形態の送信ダイバーシティの原理を説明するための図である。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、本実施形態の無線通信システムでは、基地局からの送信信号には、データ信号（又はデータシンボル）Ｓ０（第１データ信号），Ｓ１（第２データ信号）がそれぞれ隣接する無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てられるとともに、所定の中心周波数（図５のＣＦ）を基準にＦ０（第１無線周波数），Ｆ１（第２無線周波数）とそれぞれ対称となる無線周波数Ｆｎ（第３無線周波数），Ｆｎ−１（第４無線周波数）のキャリアにデータ信号−Ｓ１（Ｓ１の極性反転信号；第３データ信号），Ｓ０（第１データ信号）が割り当てられている。この無線信号は、無線中継装置の受信アンテナＲＡで受信される。無線中継装置では、受信した無線信号に対してＳＦＢＣ符号化が行われる。
【００２７】
すなわち、無線中継装置では、無線周波数Ｆ０，Ｆ１，Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアに割り当てられたデータ信号の各々に対して、無線周波数帯よりも低い周波数帯にダウンコンバートするとともに、元の信号とはスペクトラムが反転した同一周波数の信号を生成する。これにより、アップコンバージョン後において、中心周波数を基準に受信信号とはスペクトラムが対称となる信号が生成される。
【００２８】
ここでは、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）において無線周波数Ｆ０のキャリアに割り当てられたデータ信号Ｓ０に対応して、中心周波数ＣＦに対してＦ０と対称のＦｎのキャリアに割り当てられるデータ信号Ｓ０＊（＊は、元の信号に対する複素共役信号を意味する。）が生成される。
同様に、図５（ａ）において無線周波数Ｆ１のキャリアに割り当てられたデータ信号Ｓ１に対応して、中心周波数ＣＦに対してＦ１と対称のＦｎ−１のキャリアに割り当てられるデータ信号Ｓ１＊が生成される。図５（ａ）において無線周波数Ｆｎ−１のキャリアに割り当てられたデータ信号Ｓ０に対応して、中心周波数ＣＦに対してＦ０と対称のＦ１のキャリアに割り当てられるデータ信号Ｓ０＊が生成される。図５（ａ）において無線周波数Ｆｎのキャリアに割り当てられたデータ信号−Ｓ１に対応して、中心周波数ＣＦに対してＦｎと対称のＦ０のキャリアに割り当てられるデータ信号−Ｓ１＊が生成される。
【００２９】
図５（ｂ）に示すように、基地局から受信した無線信号（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ０，−Ｓ１）はそのまま、送信アンテナＳＡ０から移動局へ送信される。図５（ｃ）に示すように、無線中継装置において生成される複素共役信号（−Ｓ１＊，Ｓ０＊，Ｓ１＊，Ｓ０＊）は、送信アンテナＳＡ１から移動局へ送信される。送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１から移動局へ送信される無線信号（電波）は空間で合成され、移動局における受信信号は、図５（ｄ）に示すとおりになる。移動局では、互いに隣接する無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアにより受信される受信信号と、互いに隣接する無線周波数Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアにより受信される受信信号とが、それぞれＳＦＢＣ復号化される。
【００３０】
なお、図５では、基地局からの送信信号には、無線周波数Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアにデータ信号−Ｓ１（Ｓ１の極性反転信号），Ｓ０が割り当てられている場合について示したが、極性反転対象の信号を逆にしてもよい。すなわち、無線周波数Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアにデータ信号Ｓ１，−Ｓ０が割り当てられるようにしてもよい。
【００３１】
（２−２）無線中継装置の構成
次に、図５に示した、ＳＦＢＣ符号化を適用した送信ダイバーシティを実現するための無線中継装置の構成について、図６を参照して説明する。図６は、本実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図である。
【００３２】
図６に示すように、本実施形態の無線中継装置は、受信アンテナＲＡ、周波数変換部１０，１１，３０，３１（それぞれ第１，第２，第３，第４周波数変換部）を備える。図６では、基地局からの受信信号の中心周波数（複数のサブキャリアの周波数の中心の周波数）の一例として２ＧＨｚを想定している。なお、図６に示す無線中継装置では、周波数変換部１０及び１１が符号化部を構成する。
周波数変換部１０は、中間周波数（図６の例では、１．９３ＧＨｚ；第５周波数）の信号を生成する局部発振器１３と、ミキサ１４と、フィルタ１５とを含む。周波数変換部１０では、ミキサ１４で得られる変調信号の内、受信信号の周波数と中間周波数との差分の周波数の信号（この場合、７０ＭＨｚ帯の信号）のみがフィルタ１５により抽出される。この場合、受信信号の周波数は中間周波数よりも高いので、得られる信号は７０ＭＨｚ帯の正転スペクトラムの信号である。
【００３３】
一方、周波数変換部１１は、局部発振器２１と、ミキサ２２，２４と、フィルタ２３，２５とを含む。局部発振器２１とミキサ２２とフィルタ２３は、受信信号の周波数よりも高い周波数の信号を生成するために設けられる。局部発振器２１からの信号の周波数は１４０ＭＨｚに設定されている。周波数変換部１１において、ミキサ２２で得られる周波数変換された信号の内、局部発振器２１からの信号の周波数と中間周波数との和の周波数の信号（この場合、２．０７ＧＨｚの信号）のみがフィルタ２３により抽出される。
さらに、ミキサ２４で得られる変調信号の内、受信信号の周波数（中心周波数：２ＧＨｚ）とフィルタ２３により抽出される信号の周波数（２．０７ＧＨｚ；第６周波数）との差分の負の周波数の信号（この場合、−７０ＭＨｚ帯の信号）のみがフィルタ２５により抽出される。この負の周波数の信号は、実信号のスペクトラムとしては、正の周波数の信号（＋７０ＭＨｚ帯）に折り返したもの、すなわち、７０ＭＨｚ帯の反転スペクトラムの信号である。
【００３４】
図６において、周波数変換部３０，３１はそれぞれ、７０ＭＨｚ帯の正転スペクトラムの信号と反転スペクトラムの信号に対して、中心周波数２ＧＨｚの無線信号となるようにアップコンバージョンを施す。これにより、送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１から移動局へ送信される送信信号は互いに、中心周波数に対して互いに対称な無線周波数のキャリアに割り当てられ、かつスペクトラムが反転した信号となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の無線中継装置は２本の送信アンテナを備え、送信局としての基地局から、所定の中心周波数を基準に対称な周波数の複数のキャリアにデータ信号を割り当てた信号を受信し、各データ信号の反転スペクトラム信号を受信時のキャリアと所定の中心周波数を基準に対称な周波数のキャリアに割り当てた信号を生成する。そして、この無線中継装置は、ＳＦＢＣ符号化が行われるように、受信した信号と生成した信号を２本の送信アンテナに割り当てて移動局へ送信する。よって、第１実施形態と同様に、無線中継装置と受信局（この場合、移動局）との間で送信ダイバーシティが実現され、無線中継装置と受信局（移動局）間の符号誤り率の改善が見込まれる。
【００３６】
なお、図６では具体的な周波数の値を例示して説明したが、図６に示した具体的な周波数は適宜変更可能であることは勿論である。より一般的には、受信信号の中心周波数をＸ［Ｈｚ］、局部発振器１３が発生する信号の周波数をＹ［Ｈｚ］としたときに、局部発振器２１が発生する信号の周波数を２×（Ｘ−Ｙ）［Ｈｚ］とすればよく、このときフィルタ２３からミキサ２４に与えられる信号の周波数は（２Ｘ−Ｙ）［Ｈｚ］となる。
【００３７】
３．第３実施形態
次に、本発明の無線中継装置の第３実施形態について、図７を参照して説明する。本実施形態の無線中継装置は、図６に示した第２実施形態の無線中継装置の構成に対して、別の構成を示すものである。なお、ＳＦＢＣ符号化を利用した送信ダイバーシティの原理は、第２実施形態で示したものと同一である。
【００３８】
図７は、本実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、本実施形態の無線中継装置は、受信アンテナＲＡ、直交検波部３２、スペクトラム反転部３３、局部発振器３４、直交変調部３５，３６、送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１を備える。
この無線中継装置では、第２実施形態と同様、基地局からの送信信号には、データ信号Ｓ０，Ｓ１がそれぞれ隣接する無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てられるとともに、所定の中心周波数（例えば２ＧＨｚ）を基準にＦ０，Ｆ１とそれぞれ対称となる無線周波数Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアにデータ信号−Ｓ１，Ｓ０が割り当てられている。この無線信号は、無線中継装置の受信アンテナＲＡで受信される。
【００３９】
受信アンテナＲＡで受信した受信信号は、局部発振器３４からの信号により直交検波部３２で検波され、ベースバンド信号（Ｉ成分、Ｑ成分）に変換される。このベースバンド信号は、直交変調部３５によって無線周波数にアップコンバージョンが施された後、送信アンテナＳＡ０から移動局へ送信される。すなわち、アンテナＳＡ０からの送信信号は、データ信号Ｓ０，Ｓ１がそれぞれ隣接する無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てられ、中心周波数を基準にＦ０，Ｆ１とそれぞれ対称となる無線周波数Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアにデータ信号−Ｓ１，Ｓ０が割り当てられたものである。
【００４０】
一方、スペクトラム反転部３３は、直交検波部３２により生成されるベースバンド信号に対してスペクトラム反転処理を行う。このスペクトラム反転処理は、Ｉ成分或いはＱ成分の符号を反転する、又はＩ成分とＱ成分を入れ替えることにより行われる。スペクトラム反転部３３の出力信号は、直交変調部３６によって無線周波数にアップコンバージョンが施された後、送信アンテナＳＡ１から移動局へ送信される。ベースバンドレベルでのスペクトラム反転により、アンテナＳＡ１からの送信信号は、データ信号−Ｓ１＊，Ｓ０＊がそれぞれ隣接する無線周波数Ｆ０，Ｆ１のキャリアに割り当てられ、中心周波数を基準にＦ０，Ｆ１とそれぞれ対称となる無線周波数Ｆｎ，Ｆｎ−１のキャリアにデータ信号Ｓ１＊，Ｓ０＊が割り当てられたものとなる。
【００４１】
図７に示す構成の無線中継装置においても、第２実施形態の場合と同様、ベースバンドレベルで、同一周波数で正転スペクトラムの信号と反転スペクトラムの信号を得た後、これらの信号を無線周波数帯にアップコンバージョンを施される。よって、第２実施形態と同様に、無線中継装置と受信局（この場合、移動局）との間で、ＳＦＢＣ符号化による送信ダイバーシティが実現される。
【００４２】
４．第４実施形態
次に、本発明の無線中継装置の第４実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態の無線中継装置は、第１及び第２実施形態の無線中継装置に対して、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重)方式を適用した場合の構成を備えたものである。なお、ＳＦＢＣ符号化を利用した送信ダイバーシティの原理は、第１及び第２実施形態で示したものと同一である。
【００４３】
図８は、本実施形態の無線中継装置の要部の構成を示すブロック図である。
図８に示すように、本実施形態の無線中継装置は、受信アンテナＲＡ、周波数変換部７０、局部発振器７１、ＯＦＤＭシンボル同期検出部７２、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)部７３、ＩＦＦＴ(Inverse Fast Fourier Transform)部７４，７９、サブキャリア調整部７５、スペクトラム反転部７６，７７、極性反転部７８、周波数変換部８０，８１、送信アンテナＳＡ０，ＳＡ１を備える。
【００４４】
この無線中継装置において、受信アンテナＲＡで受信した受信信号は、局部発振器７１からの信号により周波数変換部７０で検波され、ベースバンドの信号系列に変換される。ＯＦＤＭシンボル同期検出部７２は、ＦＦＴ用の時間窓を設定するために、周波数変換部７０からの信号系列のシンボルタイミングを検出する。このタイミング検出は例えば、信号系列の先頭の信号区間にプリアンブルと呼ばれる既知信号を基地局が付加して送信し、無線中継装置ではこの信号区間での受信信号を既知のプリアンブルとの間で相関をとることにより行われる。
ＦＦＴ部７３は、ＯＦＤＭシンボル同期検出部７２で検出されたシンボルタイミングに基づいてＦＦＴ用の時間窓を設定し、周波数変換部７０で得られたベースバンド信号（デジタル化されているものとする。）をサブキャリアごとの周波数領域の信号に変換する。
【００４５】
ＦＦＴ部７３により得られた、サブキャリアごとの周波数領域の信号は、ＩＦＦＴ部７４によって再度時間領域の信号に戻された後に多重化される。この時間領域の信号（ベースバンド信号）は所望のレベルまで増幅された後、周波数変換部８０によって無線周波数にアップコンバージョンが施され、送信アンテナＳＡ０から移動局へ送信される。
【００４６】
一方、ＦＦＴ部７３により得られた、サブキャリアごとの周波数領域の信号は、サブキャリア調整部７５にも入力される。サブキャリア調整部７５は、ＳＦＢＣ符号化が可能となるように、各サブキャリアに割り当てられた信号の入れ替えを行う。サブキャリア調整部７５は、例えば図２に示したＳＦＢＣ符号化を実現するために、隣接するサブキャリア間において、サブキャリアに割り当てられた信号（図２では、データ信号Ｓ０，Ｓ１に相当）の入れ替えを行う。入れ替えられたデータ信号は、スペクトラム反転部７６，７７でスペクトラム反転処理がなされる（図２では、データ信号Ｓ１＊，Ｓ０＊を生成する処理に相当）。さらに、入れ替えられたデータ信号の一方は、極性反転部７８により極性が反転させられる（図２では、データ信号−Ｓ１＊を生成する処理に相当）。
【００４７】
また、サブキャリア調整部７５では、図５に示したＳＦＢＣ符号化を実現するような処理を行ってもよい。サブキャリア調整部７５は、受信信号のサブキャリアに割り当てられたデータ信号の入れ替えをベースバンドレベルで行う。例えば、図５で周波数Ｆ０，Ｆ１，Ｆｎ−１，Ｆｎのキャリアに対応する、ベースバンド上のサブキャリアの周波数をｆ０，ｆ１，ｆｎ−１，ｆｎとすれば、ｆ０，ｆｎのキャリアに割り当てられたデータ信号間、及びｆ１，ｆｎ−１のキャリアに割り当てられたデータ信号間で入れ替えが行われる。すなわち、中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な無線周波数のサブキャリア間でのデータ信号の入れ替え処理が行われる。
【００４８】
所望の複素共役信号が各サブキャリアに割り当てられた後、ＩＦＦＴ部７９によって再度時間領域の信号に戻された後に多重化される。この時間領域の信号（ベースバンド信号）は所望のレベルまで増幅された後、周波数変換部８１によって無線周波数にアップコンバージョンが施され、送信アンテナＳＡ１から移動局へ送信される。
【００４９】
５．変形例
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、各実施形態の無線中継装置に対し、種々の改良や変更を行ってもよいのは勿論である。ここでは、実施形態の無線中継装置に対し、無線中継装置内の信号処理の精度を高める目的でなされる変形例（改良例）について説明する。
【００５０】
（５−１）第１の変形例
実施形態の無線中継装置の第１の変形例について、図９を参照して説明する。
図９は、実施形態の変形例に係る無線中継装置の要部の構成を示すブロック図である。図９は、例えば図６に示した無線中継装置に対して、局部発振器の周波数を調整するための構成を加えたものである。なお、この第１の変形例は、図６の構成に限らず、他の実施形態の無線中継装置にも適用可能である。
【００５１】
図９に示す無線中継装置は、図６に示したものと比較して、ＧＰＳ(Global Positioning System)アンテナ９０とＧＰＳ受信機９１が追加されている。ＧＰＳアンテナ９０は、ＧＰＳ衛星から所定期間ごとに基準信号を受信する。ＧＰＳ受信機９１は、ＧＰＳアンテナ９０が受信した基準信号を局部発振器１３，２１へ入力し、各局部発振器は基準信号に同期して動作する。また、図示しないが、基地局（送信局）の送信機の局部発振器も同様に、ＧＰＳ衛星からの基準信号に同期させられている。このような構成をとることで、基地局から送信される無線信号の周波数の精度、並びに無線中継装置内の局部発振器で生成される信号の周波数の精度が向上するため、無線中継装置内で生成される信号（例えば図６では、７０ＭＨｚの正転及び反転スペクトラムの信号、及びそれに対応する無線信号）の周波数の精度が向上する。
【００５２】
（５−２）第２の変形例
実施形態の無線中継装置の第２の変形例について、図１０を参照して説明する。
図１０は、実施形態の変形例に係る無線中継装置の要部の構成を示すブロック図である。図１０は、例えば図７に示した無線中継装置に対して、局部発振器の周波数を調整するための構成を加えたものである。なお、第２の変形例では、図７の構成に限らず、他の実施形態の無線中継装置にも適用可能である。
【００５３】
図１０に示す無線中継装置は、図７に示したものと比較して、周波数誤差検出部９２、局部発振器９３及びミキサ９４，９５が追加されている。周波数誤差検出部９２は、直交検波部３２で生成されるベースバンド信号の周波数誤差を検出する。周波数誤差検出方法は問わないが、例えば基地局から受信する既知の基準信号（例えば、パイロット信号、プリアンブル信号）の位相変動を微分することで周波数誤差が検出される。局部発振器９３は、周波数誤差検出部９２で検出された周波数誤差に相当する周波数の信号を生成してミキサ９４，９５に与える。これにより、ミキサ９４，９５の出力は、直交検波部が出力するベースバンド信号の周波数誤差が補正されたものとなる。
【００５４】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
送信局から受信局への無線信号を中継する無線中継装置であって、
第１及び第２データ信号をそれぞれ隣接する無線周波数のキャリアに割り当てた受信信号、を送信局から受信する受信アンテナと、
第１及び第２送信アンテナと、
前記第１及び第２データ信号の電力スペクトラムとはそれぞれ周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成するとともに、前記第１及び第２データ信号、前記スペクトラム反転信号、及び／又は当該スペクトラム反転信号の極性反転信号を、前記第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てる符号化部と、
を備えた無線中継装置。（１）
【００５５】
（付記２）
前記受信アンテナは、
前記第１及び第２データ信号を、それぞれ隣接する第１及び第２無線周波数のキャリアに割り当てた第１及び第２無線信号と、
前記第２データ信号を極性反転した第３データ信号を、前記第１無線周波数とは所定の中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第３無線周波数のキャリアに割り当てた第３無線信号と、
前記第１データ信号を、前記第２無線周波数とは前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第４無線周波数のキャリアに割り当てた第４無線信号と、
を含む受信信号を受信し、
前記符号化部は、前記第１、第２、第３及び第４データ信号の各々について、各データ信号の電力スペクトラムとは周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成するとともに、各スペクトラム反転信号を、前記第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、対応するデータ信号が受信時に割り当てられていたキャリアの無線周波数とは前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な無線周波数のキャリア、にそれぞれ割り当てる、
付記１に記載された無線中継装置。（２）
【００５６】
（付記３）
前記受信信号を、前記中心周波数よりも低い第５周波数により検波し、中心周波数と第５周波数の差分に相当する周波数の正転スペクトラム信号を生成する第１周波数変換部と、
前記受信信号を、前記中心周波数よりも前記差分だけ高い第６周波数により検波し、前記正転スペクトラム信号と同一周波数の反転スペクトラム信号を生成する第２周波数変換部と、
前記正転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて、前記第１送信アンテナから送信される無線周波数の送信信号に変換する第３周波数変換部と、
前記反転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて、前記第２送信アンテナから送信される無線周波数の送信信号に変換する第４周波数変換部と、を備えた、
付記２に記載された無線中継装置。（３）
【００５７】
（付記４）
送信局から受信局への無線信号の送信が直交周波数分割多重方式に従って行われ、前記第１及び第２データ信号が隣接するサブキャリアに割り当てられており、
前記符号化部の処理は、前記隣接するサブキャリア間でのデータ信号の入れ替え処理を含む、
付記１に記載された無線中継装置。（４）
【００５８】
（付記５）
送信局から受信局への無線信号の送信が直交周波数分割多重方式に従って行われ、前記第１、第２、第３及び第４無線信号が各々サブキャリアに相当し、
前記符号化部の処理は、前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な無線周波数のサブキャリア間でのデータ信号の入れ替え処理を含む、
付記２に記載された無線中継装置。（５）
【００５９】
（付記６）
１又は複数の局部発振器を備え、各局部発振器は、ＧＰＳ(Global Positioning System)により得られる基準信号に同期させられて動作する、
付記１〜５のいずれかに記載された無線中継装置。
【００６０】
（付記７）
送信局からの受信信号に含まれる既知の基準信号に基づいて周波数誤差を検出し、検出した周波数誤差により前記受信信号、又は受信信号から得られたベースバンド信号の周波数を補正する、
付記１〜５のいずれかに記載された無線中継装置。
【００６１】
（付記８）
送信局から受信局への無線信号を中継する中継方法であって、
受信アンテナにより、第１及び第２データ信号をそれぞれ隣接する無線周波数のキャリアに割り当てた受信信号、を送信局から受信し、
前記第１及び第２データ信号の電力スペクトラムとはそれぞれ周波数軸上で対称な電力スペクトラムを有するスペクトラム反転信号を生成し、
第１及び第２送信アンテナによる空間周波数ブロック符号化が行われるように、前記第１及び第２データ信号、前記スペクトラム反転信号、及び／又は当該スペクトラム反転信号の極性反転信号を、隣接する無線周波数のキャリアに割り当てて、前記第１及び第２送信アンテナから送信する、
中継方法。（６）
【００６２】
（付記９）
送信局から受信局への無線信号を中継する中継方法であって、
受信信号として、
第１及び第２データ信号を、それぞれ隣接する第１及び第２無線周波数のキャリアに割り当てた第１及び第２無線信号と、
前記第２データ信号を極性反転した第３データ信号を、前記第１無線周波数とは所定の中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第３無線周波数のキャリアに割り当てた第３無線信号と、
前記第１データ信号を、前記第２無線周波数とは前記中心周波数を基準にして周波数軸上で対称な第４無線周波数のキャリアに割り当てた第４無線信号と、
を受信アンテナから受信し、
前記受信信号を、前記中心周波数よりも低い第５周波数により検波し、中心周波数と第５周波数の差分に相当する周波数の正転スペクトラム信号を生成し、
前記受信信号を、前記中心周波数よりも前記差分だけ高い第６周波数により検波し、前記正転スペクトラム信号と同一周波数の反転スペクトラム信号を生成し、
前記正転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して、第１送信アンテナから送信し、
前記反転スペクトラム信号を、前記第５周波数の信号を用いて無線周波数の送信信号に変換して、前記第１送信アンテナとは異なる第２送信アンテナから送信する、
中継方法。（７）
【符号の説明】
【００６３】
ＲＳ…無線中継装置
ＲＡ…受信アンテナ
ＳＡ０，ＳＡ１…送信アンテナ
２，３４，７１…局部発振器
３，５，６，１０，１１，３０，３１，７０，８０，８１…周波数変換部
４…ＳＦＢＣ符号化部
３２…直交検波部
３３，７６，７７…スペクトラム反転部
３５，３６…直交変調部
７２…ＯＦＤＭシンボル同期検出部
７３…ＦＦＴ部
７４，７９…ＩＦＦＴ部
７５…サブキャリア調整部
７８…極性反転部
【図１】
2010278611.tif 000005
【図２】
2010278611.tif 000006
【図３】
2010278611.tif 000007
【図４】
2010278611.tif 000008
【図５】
2010278611.tif 000009
【図６】
2010278611.tif 000010
【図７】
2010278611.tif 000011
【図８】
2010278611.tif 000012
【図９】
2010278611.tif 000013
【図１０】
2010278611.tif 000014