(57)【要約】【課題】Ｐｒｉｍａｒｙシステムからの干渉を受けることなく、かつ端末アンテナ素子数が例え１素子であっても、コグニティブ無線を実現する。【解決手段】Ｐｒｉｍａｒｙシステムのトレーニング区間を利用し、ＡＰ−端末間、Ｐｒｉｍａｒｙシステム−端末間の伝達関数を推定する。次に、アクセスポイントＡＰは、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの通信区間で、通信端末ＴＳ２に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて通信端末ＴＳ１に第１の信号を送信する。通信端末ＴＳ２は、受信信号と伝達関数とに基づいて、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの通信区間に到来する干渉波を推定し、次の信号区間を用いて干渉波情報を通信端末ＴＳ１に送信する。通信端末ＴＳ１は、干渉波情報と伝達関数とに基づいて、Ｐｒｉｍａｒｙシステムからの干渉信号を推定し、該干渉信号の推定値と上記第１の信号と伝達関数とに基づいて所望信号を推定する。【選択図】図３
2008306661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と少なくとも１台の第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、
前記基地局は、２本以上のアンテナ素子を具備し、
前記第１の通信端末は、１本のアンテナ素子を具備し、
前記第２の通信端末は、受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知である信号区間を用いて、前記第１の通信端末に送信することを特徴とする通信システム。
【請求項２】
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、
前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第１の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第１の通信端末間、前記基地局と前記第２の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第２の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、
前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第２の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第１の通信端末に第１の信号を送信する第１の送信手段と、
前記他システムの通信区間で、前記第２の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定手段と、
前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第２の信号を送信する第２の送信手段と、
前記第１の通信端末で受信された前記第２の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定手段と、
前記干渉信号の推定値と前記第１の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定手段と
を更に具備することを特徴とする通信システム。
【請求項３】
前記干渉波推定手段により推定された干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換手段と、
前記干渉信号推定手段により推定された干渉信号の推定値を、前記変調方式変換手段で変換する前の元の変調信号に逆変換し、前記干渉信号の推定値として前記所望信号推定手段に供給する逆変換手段と
を更に具備することを特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、
前記基地局は、２本以上のアンテナ素子を具備し、
前記第１の通信端末は、１本のアンテナ素子を具備し、
前記第２の通信端末は、前記他のシステムから受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知となる信号区間を用いて前記第１の通信端末に送信することを特徴とする通信方法。
【請求項５】
連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、
前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第１の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第１の通信端末間、前記基地局と前記第２の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第２の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、
前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第２の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第１の通信端末に第１の信号を送信する第１の送信ステップと、
前記他システムの通信区間で、前記第２の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定ステップと、
前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第２の信号を送信する第２の送信ステップと、
前記第１の通信端末で受信された前記第２の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定ステップと、
前記干渉信号の推定値と前記第１の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定ステップと
を含むことを特徴とする通信方法。
【請求項６】
前記干渉波推定ステップと前記第２の送信ステップの間に、前記通信区間において推定した干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換ステップと、
前記干渉信号推定ステップと前記所望信号推定ステップとの間に、前記推定した干渉信号の推定値を前記変調方式変換ステップで変換する前の元の変調信号に逆変換する逆変換ステップと
を更に含むことを特徴とする請求項５記載の通信方法。
【請求項７】
前記伝達関数推定ステップは、
前記トレーニング区間において、前記トレーニング区間を前記第１の通信端末の数をＬ、前記第２の通信端末の数をＭとしたとき、Ｌ＋Ｍ＋１個に分割し、前記分割したトレーニング区間の区間１〜区間Ｌを用いて、前記第２の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記１番目からＬ番目の第１の通信端末に信号を送信する第１の区間送信ステップと、
前記分割したトレーニング区間の区間Ｌ＋１〜区間Ｍ＋Ｌを用いて、前記１番目からＬ番目の第１の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記第２の通信端末に信号を送信する第２の区間送信ステップと、
区間Ｍ＋Ｌ＋１では、前記基地局の送信を止め、前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ信号を送信する第３の区間送信ステップとを含み、
前記第１乃至第３の区間送信ステップにおける各区間での受信信号に基づいて、前記伝達関数を推定することを特徴とする請求項５記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数システムを同一周波数で運用する無線通信システムにおいて、優先権を持たない新規システム（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム）が、優先権を持つ従来システム（Ｐｒｉｍａｒｙシステム）からの情報を効率的に把握しながら、通信を行っていない端末を、仮想的なアレーアンテナとして利用する通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や、無線ＬＡＮなどの普及により、限られた周波数帯域において、できるだけ高速な伝送を行うための技術が検討されている。限られた帯域において高速伝送を実現する手段としては、近年、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）技術が注目を集めている。ＭＩＭＯとは、送信側と受信側とに、それぞれアレーアンテナを用い、送信側においては、アンテナ毎に異なるデータを送信し、受信側においては、何らかの干渉除去技術・復号技術により、異なる信号を復元することで、単一アンテナ同士の送受信に比べ、同一周波数で著しく伝送速度を向上する技術である。既に、無線ＬＡＮシステムなどにおいて導入されている。
【０００３】
しかしながら、ＭＩＭＯ技術においては、送受信のアンテナ数が高速伝送のキーとなる。したがって、非常に高い周波数利用効率を実現するためには、かなりのアンテナ素子数を必要とする。小型の端末を考えた場合、アンテナ素子数の増加は、ハードウエア規模の増大になるため、望ましくない。
【０００４】
このＭＩＭＯ技術とは別の方法で、周波数の有効利用を図る手段として、コグニティブ（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ）無線技術が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。このコグニティブ無線技術とは、無線機が周囲の電波環境を認識し、適切な周波数帯域を選択して利用することにより、空いている周波数帯域を有効に活用する技術である。コグニティブ無線により、通常注目されていなかった周波数や、時間を有効に活用できるため、単位面積あたりの周波数を大幅に向上させることができる。
【０００５】
図８は、コグニティブ無線技術の概要を説明するための概念図である。図８において、１−１、１−２は、２つの優先システム（Ｐｒｉｍａｒｙシステム）であり、２−１〜２−６は、複数のコグニティブシステム（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム）である。また、３は、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの通信可能領域である。４−１、４−２は、各々、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２のアンテナの指向性である。
【０００６】
コグニティブ無線では、元々、ある通信帯域を使用するＰｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２と、該Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２が使用していない周波数、時間などを監視して、この情報を基に通信を行うＳｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６とが存在する。基本的には、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２は、優先的に与えられた通信帯域を使用することが可能であり、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６は、自分自身の通信によって、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２に干渉を与えることにより、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の効率を低下させることがあってはならない。また、通常、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２は、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６の存在を認識することはできない。
【非特許文献１】S. Haykin, “Cognitive radio: Brain-empowered wireless communications”, vol.23, no.2, pp.201-220, Feb. 2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コグニティブ無線では、通常、以下の手段で通信を行う。
（手順１）Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６は、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２が使用していない時間または周波数を検出する。
（手順２）Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６は、自らが行う通信により、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の受信機に干渉を与えないかどうかを確認する。
（手順３）Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６は、上記手順２で問題がないと判断した場合、上記手順１で検出した周波数もしくは時間により通信を行う。
【０００８】
以上が、コグニティブ無線における通信手順である。しかしながら、まず、上記手順１を行う際に問題が生じる。例えば、ＴＤＤ（Time Division Duplex）を考えてみる。ＴＤＤシステムにおいて、局は、あるタイミングで受信し、その間は送信しない。一方、送信している間は、信号を受信しない。ハードウエアとしては、送信装置と受信装置との間に、時間分割スイッチ（ＴＤＤスイッチ）が配置される。したがって、例えば、ある時間に、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１からの干渉を検出しなかったとしても、その時間で送信を行うと、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−２へ干渉を与えることになる。
【０００９】
また、例えば、「ある周波数」、あるいは「ある時間」において、信号が到来していないと、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６の受信機が判断したとしても、時間的にその状態が変動する可能性や、隠れ端末の存在といった問題などにより、正しく信号を検出できない場合がある。したがって、コグニティブ無線では、非常に高い精度の信号検出が要求される。
【００１０】
これを改善する手段として、信号の周期定常性（Cyclostationary）を利用した検出方法が提案されている。これは、例えば、文献１（Cabric, D, et al., “Implementation issues in spectrum sensing for cognitive radios”, Conference Record of the Thirty-Eighth Asilomar Conference, vol.1, pp.772 - 776, 7-10 Nov. 2004.）に開示されている。このような方法を図９に示すように、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの基地局に導入すれば、高機能なＰｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の信号検出が可能となる。すなわち、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１、２−２、…の基地局３に設けた通信内容把握部３−１によりＰｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２からの信号内容を把握し、干渉回避もしくは干渉キャンセル部３−２により干渉を回避もしくはキャンセルする。
【００１１】
この方法では、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の搬送波周波数、もしくはシンボルレートと変調方式が事前に分かっていれば、非常に低いＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）においても、信号検出が可能となる。しかしながら、この方法は、検出に非常に多くの時間と信号のサンプル数とを必要とするため、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の伝搬環境が変化する場合などの対応が困難となるといった問題が生じる。
【００１２】
もう１つの、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２からの干渉を回避する手段として、アレーアンテナを用いたアダプティブアレーが知られている。図１０は、アダプティブアレーの基本構成を示すブロック図である。図１０に示すように、アダプティブアレー５は、複数本のアンテナ６−１〜６−Ｎに入力される信号に、制御回路９により、乗算器７−１〜７−Ｎで適切な重み付けを行い、加算器８で合成することで、干渉波を除去する技術である。この重み付けの設定方法については、様々な方法が提案されており、詳しくは、例えば、文献２（菊間、アレーアンテナによる適応信号処理、科学技術出版社、１９９８）などに開示されている。
【００１３】
しかしながら、上記アダプティブアレー５を用いた技術により、図９に示すＳｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１、２−２、…の基地局３で、図１０に示すようなアダプティブアレー構成を用いて、干渉を除去したとしても、コグニティブ無線では、端末４においても干渉波を除去しなければならない。ＰＣカ−ドの中に搭載されるような端末で、複数のアレーアンテナを用いて干渉を除去することは、ハードウエア規模の削減、消費電力の観点から、端末４におけるアンテナ数は、できるだけ少ないことが望まれる。理想的には、アンテナ数が１であることが望まれる。すなわち、図１０に示すような構成を、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの端末で用いることは難しい。
【００１４】
この問題を解決する手法として、分散型アレーアンテナが提案されている。これは、例えば、文献３（Shidong Zhou,Ming Zhao,Xibin Xu,Jing Wang and Yan Yao,“Distributed wireless communication system:a new architecture for future public wireless access”,IEEE Communications Magazine,vol.41,no.3,pp.108--113、March 2003.」などに開示されている。
【００１５】
図１１は、分散型アレーアンテナを適用した環境を示す概念図である。また、図１２は、分散型アレーアンテナの構成を示す概念図である。図１１に示すように、端末＃１、＃２のアンテナは１つである。図１１では、アクセスポイント１０が端末＃１と通信を行う環境を想定している。その際に、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１１より同一周波数の干渉が到来する。端末＃２は通信を行っていない。分散型アレーの特徴は、図１１に示す場合に、通信を行っていない端末＃２（これをアイドル端末と呼ぶ）を利用して、その端末＃２の情報を人手することで、仮想的なアレーアンテナを形成することにある。また、図１１において、ｈは、それぞれ送信局と受信局との間のチャネル応答を表す。理想的には、図１１の構成を用いてこれを実現できる。端末＃１と端末＃２で受信される信号ｘ１、ｘ２は、以下の数式（１）、（２）で与えられる。
【００１６】
【数１】
2008306661.tif 000003
【００１７】
ここで、ｈＳ１は、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムのアクセスポイント１０と端末＃１との間のチャネル応答であり、Ｓは、アクセスポイント１０が送信する信号である。ｈＩ１は、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの送信局１１と端末＃１との間のチャネル応答であり、ｉは、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの送信局１１が送信する信号で、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの端末にとっては干渉となる。また、ｎ１は、熱雑音である。
【００１８】
【数２】
2008306661.tif 000004
【００１９】
ここで、ｈＳ２は、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムのアクセスポイント１０と端末＃２との間のチャネル応答であり、Ｓは、アクセスポイント１０が送信する信号である。ｈＩ２は、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの送信局１１と端末＃２との間のチャネル応答であり、ｉは、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの送信局１１が送信する信号で、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの端末にとっては干渉となる。また、ｎ２は、熱雑音を表す。
【００２０】
ここで、端末＃２から端末＃１に送信される信号は、以下の数式（３）で与えることができる。
【００２１】
【数３】
2008306661.tif 000005
【００２２】
数式（１）、（３）で与えられえる信号ｘ１、ｘ２は、図１２で示す２つのアンテナに入力される受信信号にそれぞれに相当する。数式（１）、（３）は、それぞれ所望信号成分ｓと干渉信号成分ｉの関数として与えられる。この場合、例えば、以下の数式（４）で所望信号ｓは、復号することができることが知られている。
【００２３】
【数４】
2008306661.tif 000006
【００２４】
上記数式（４）において、チルダ（〜）ｓは、所望信号の復号結果である。これは、Ｚｅｒｏ  ｆｏｒｃｉｎｇというアルゴリズムとしてよく知られているが、数式（１）、（３）より所望信号を復号する方法としては、この方法の他に、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square）や、ＳＩＣ（Successive Interference Cancellation）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などの方法が知られている。
【００２５】
このように、分散アレーを用いれば、理想的には、１本の端末アンテナでも干渉キャンセルが可能である。しかし、連続的なプライマリシステムからの干渉波が到来する場合には、以下の問題が生じる。図１３を用いて、この問題点について説明する。図１２では、端末＃２から端末＃１に信号を送る時間を無視していたが、実際には、端末＃２は、同一周波数を用いて受信と送信を同時に実現することはできない。すなわち、実際には、図１３に示すように、端末＃２は、時間ｔ１を用いて信号を受信し、その情報を端末＃１に時間ｔ２を用いて送信するのである。ここで、連続的なＰｒｉｍａｒｙシステムからの干渉波を考えると、時間ｔ２の間にも干渉波ｉ’が到来しており、これを実際には考慮しなければならない。すなわち、ｘ２１は、より厳密には、以下の数式（５）で与えられる。
【００２６】
【数５】
2008306661.tif 000007
【００２７】
ここで、数式（５）には、新たな干渉成分ｈＩ１ｉ’が発生するため、数式（１）、（５）を用いて、所望信号を復号することができない。すなわち、連続的な干渉波を考慮した場合、従来の分散型アレーでは、所望信号を復号できないといった問題がある。
【００２８】
次に、上記手順２でも問題が発生する。先に述べたように、原則として、図８に示すＰｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２は、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６のことを認識することができない。例えば、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６が、ある周波数において、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１の送信機からの信号レベルが低いと判断し、この周波数が使えると判断したとしても、その周波数でそのまま送信を行うと、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−２に干渉を与える可能性がある。したがって、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６が与える干渉は、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の受信機が判断することが最も確実な方法である。
【００２９】
しかしながら、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２は、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６の存在を認識することができない。よって、これを実現するために、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２が発生するある信号をＳｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６が定常的に観測し、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の存在を把握する方法が考えられている。
【００３０】
これは、コグニティブ無線ではなくても、従来の無線システムにおけるキャリアセンスと同じ原理と考えることができる。キャリアセンスに関しては、例えば、文献４（守倉、久保田、”改訂版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書”、第４章、インプレス社、２００４年）に開示されている。Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６がＰｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の受信機に近づいた場合、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２から送信される信号を受信することで、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の存在を把握し、この信号電力の大きさに基づいて、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステム２−１〜２−６は、上記手順２を行うことができる。
【００３１】
しかしながら、コグニティブ無線を考えた場合、結局、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２が自分の存在を知らせるための意図的な信号を発生させるとすると、通常の通信以外の機構を設ける必要があり、これは、ハードウエアの複雑化につながる。また、この信号を送信するための周波数及び時間を新たに設ける必要がある。これは、Ｐｒｉｍａｒｙシステム１−１、１−２の通信利用効率を低下させる要因となるという問題が生じる。
【００３２】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、連続したＰｒｉｍａｒｙシステムにおける干渉条件においても、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え１素子であっても、コグニティブ無線を実現することができる通信システム及び通信方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と少なくとも１台の第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、前記基地局は、２本以上のアンテナ素子を具備し、前記第１の通信端末は、１本のアンテナ素子を具備し、前記第２の通信端末は、受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知である信号区間を用いて、前記第１の通信端末に送信することを特徴とする通信システムである。
【００３４】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信システムにおいて、前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第１の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第１の通信端末間、前記基地局と前記第２の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第２の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第２の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第１の通信端末に第１の信号を送信する第１の送信手段と、前記他システムの通信区間で、前記第２の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定手段と、前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第２の信号を送信する第２の送信手段と、前記第１の通信端末で受信された前記第２の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定手段と、前記干渉信号の推定値と前記第１の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定手段とを更に具備することを特徴とする通信システムである。
【００３５】
本発明は、上記の発明において、前記干渉波推定手段により推定された干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換手段と、前記干渉信号推定手段により推定された干渉信号の推定値を、前記変調方式変換手段で変換する前の元の変調信号に逆変換し、前記干渉信号の推定値として前記所望信号推定手段に供給する逆変換手段とを更に具備することを特徴とする。
【００３６】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、前記基地局は、２本以上のアンテナ素子を具備し、前記第１の通信端末は、１本のアンテナ素子を具備し、前記第２の通信端末は、前記他のシステムから受信した前記干渉波を、前記他システムの通信局同士で既知となる信号区間を用いて前記第１の通信端末に送信することを特徴とする通信方法である。
【００３７】
また、上述した課題を解決するために、本発明は、連続的に他システムからの干渉波が到来する環境下で、基地局と第１の通信端末との間で通信を行う際、通信を行っていない第２の通信端末を分散型アレーアンテナとして用いる通信方法において、前記他システムのトレーニング区間を利用し、前記基地局と前記第１の通信端末間、前記他システムの干渉波の送信局と前記第１の通信端末間、前記基地局と前記第２の通信端末間、及び前記他システムの干渉波の送信局と前記第２の通信端末間の伝達関数を推定する伝達関数推定ステップと、前記他システムの通信区間で、前記基地局から前記第２の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて前記基地局から前記第１の通信端末に第１の信号を送信する第１の送信ステップと、前記他システムの通信区間で、前記第２の通信端末における受信信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間に到来する前記他システムからの干渉波を推定する干渉波推定ステップと、前記基地局からの送信を一旦停止し、前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ前記トレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第２の信号を送信する第２の送信ステップと、前記第１の通信端末で受信された前記第２の信号と前記伝達関数とに基づいて、前記他システムの通信区間の干渉信号を推定する干渉信号推定ステップと、前記干渉信号の推定値と前記第１の信号と前記伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する所望信号推定ステップとを含むことを特徴とする通信制御方法である。
【００３８】
本発明は、上記の発明において、前記干渉波推定ステップと前記第２の送信ステップの間に、前記通信区間において推定した干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換する変調方式変換ステップと、前記干渉信号推定ステップと前記所望信号推定ステップとの間に、前記推定した干渉信号の推定値を前記変調方式変換ステップで変換する前の元の変調信号に逆変換する逆変換ステップとを更に含むことを特徴とする。
【００３９】
本発明は、上記の発明において、前記伝達関数推定ステップは、前記トレーニング区間において、前記トレーニング区間を前記第１の通信端末の数をＬ、前記第２の通信端末の数をＭとしたとき、Ｌ＋Ｍ＋１個に分割し、前記分割したトレーニング区間の区間１〜区間Ｌを用いて、前記第２の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記１番目からＬ番目の第１の通信端末に信号を送信する第１の区間送信ステップと、前記分割したトレーニング区間の区間Ｌ＋１〜区間Ｍ＋Ｌを用いて、前記１番目からＬ番目の第１の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、前記基地局から前記第２の通信端末に信号を送信する第２の区間送信ステップと、区間Ｍ＋Ｌ＋１では、前記基地局の送信を止め、前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ信号を送信する第３の区間送信ステップとを含み、前記第１乃至第３の区間送信ステップにおける各区間での受信信号に基づいて、前記伝達関数を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、通信を行っていない第２の通信端末を分散アレーアンテナの片側の素子として用いるとともに、連続した他システムからの干渉波の中で既知であるトレーニング区間に、通信を行っていない第２の通信端末から通信中の第１の通信端末に干渉波情報を送信する。したがって、連続したＰｒｉｍａｒｙシステムにおける干渉条件においても、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え１素子であっても、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。
【００４１】
また、本発明によれば、他システムのトレーニング区間を利用し、基地局と第１の通信端末間、他システムの干渉波の送信局と第１の通信端末間、基地局と第２の通信端末間、及び他システムの干渉波の送信局と第２の通信端末間の伝達関数を推定し、他システムの通信区間で、基地局から第２の通信端末に対して受信信号がほぼゼロになるような指向性を用いて基地局から第１の通信端末に第１の信号を送信し、他システムの通信区間で、第２の通信端末における受信信号と伝達関数とに基づいて、他システムの通信区間に到来する他システムからの干渉波を推定し、基地局からの送信を一旦停止し、第２の通信端末から第１の通信端末へトレー二ング区間の後に到来する同一の信号系列を持つ信号区間を用いて第２の信号を送信し、第１の通信端末で受信された第２の信号と伝達関数とに基づいて、他システムの通信区間の干渉信号を推定し、干渉信号の推定値と第１の信号と伝達関数とに基づいて、所望信号を推定する。したがって、連続したＰｒｉｍａｒｙシステムにおける干渉条件においても、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え１素子であっても、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。
【００４２】
また、本発明によれば、推定された干渉波の変調信号をより多くの多値数を持つ変調方式に変換し、推定された干渉信号の推定値を、変換する前の元の変調信号に逆変換する。したがって、一般に、データ区間に比べ短いとされるＰｒｉｍａｒｙシステムのトレーニング区間内で干渉信号を第２の端末から第１の端末に転送することができ、より効果的に、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。
【００４３】
また、この発明によれば、トレーニング区間において、トレーニング区間を第１の通信端末の数をＬ、第２の通信端末の数をＭとしたとき、Ｌ＋Ｍ＋１個に分割し、分割したトレーニング区間の区間１〜区間Ｌを用いて、第２の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、基地局から第１の通信端末に信号を送信し、分割したトレーニング区間の区間Ｌ＋１〜区間Ｍ＋Ｌを用いて、第１の通信端末への信号がほぼゼロになるように指向性を制御し、基地局から第２の通信端末に信号を送信し、区間Ｍ＋Ｌ＋１では、基地局の送信を止め、第２の通信端末から第１の通信端末へ信号を送信し、第１乃至第３の区間送信ステップにおける各区間での受信信号に基づいて、伝達関数を推定する。したがって、したがって、連続したＰｒｉｍａｒｙシステムにおける干渉条件においても、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え１素子であっても、コグニティブ無線を実現することができるという利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４５】
Ａ．第１実施形態
図１は、本発明の第１実施形態による通信方法を説明するためのフローチャートである。また、図２は、本第１実施形態における、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの通信信号のフレームフォーマットの一例を示す概念図である。
【００４６】
本発明では、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの通信信号のフレームフォーマットの性質を利用することが大きな特徴である。図２に示すフレームフォーマットの形式は、ＦＤＤ（Frequency division Duplex）を用いる移動通信システムで広く用いられている。ＦＤＤシステムは、ある１つの通信を想定すると、第１の通信局が周波数ｆ１で送信、周波数ｆ２で受信する。反対に、第２の通信局は、周波数ｆ１で受信し、周波数ｆ２で送信する。また、信号は、基本的には、連続的して送信される。図２には、基地局の送信タイミングを示しており、基地局は、複数の端末と時間を分割して通信を行う。この際、各端末は、一定区間だけで信号を受信しないといけないので、基地局からのタイミングや、キャリアの同期を確保する必要がある。
【００４７】
図２に示すプリアンブルＰＲは、そのための情報として用いられる。なお、プリアンブルＰＲは、同期ワードとも呼ばれる。該プリアンブルＰＲは、一般に、Ｐｒｉｍａｒｙシステムにおける端末と基地局との間だけで認識されているだけでなく、一般に公開されている。よって、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムが、あるＰｒｉｍａｒｙシステムがどの周波数を用いているかを事前に認識しておくことができるのと同様に、この信号パターンがどのような変調方式で、かつ、どのようなビットパターンであるかを、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムが事前に認識しておくことができる。また、該プリアンブルＰＲは、一般に、複数の端末で同じものが用いられ、かつ、その周期も同じである。したがって、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムは、該プリアンブルＰＲを事前に認識しておくことは容易である。
【００４８】
本発明では、前述した図１３に示すような環境を想定した場合、アイドル端末にある端末＃２が、時間Ｔ１で受信した干渉波の情報を、時間Ｔ１と異なる時間Ｔ２で送信せざるを得ないとしても、時間Ｔ２をトレーニング区間内に設定すれば、トレーニング区間における干渉情報は既知なので、端末＃１にとって、時間Ｔ２に新たに到来する干渉波は未知の信号とならない。以下に、その制御フローを説明する。
【００４９】
図１において、まず、Ｐｒｉｍａｒｙシステムのトレーニング区間（図２のＰＲ１）を利用し、ＡＰ−端末間、干渉（Ｐｒｉｍａｒｙシステム）−端末間のチャネル応答（以下、伝達関数と呼ぶ）を推定する（ステップＳａ１）。図３にその詳細な実現例を示す。図３に示すように、ここでは、アクセスポイントＡＰ−Ｔｘ（以下、単にＡＰとする）と通信を行う１素子のアンテナ素子を持つ端末ＴＳ１−Ｒｘ（以下、単にＴＳ１とする）と、通信を行っていない端末ＴＳ２−Ｒｘ（以下、単にＴＳ２とする）とを考える。また、連続してＰｒｉｍａｒｙシステムの基地局Ｐ−Ｔｘ（以下、単にＰとする）から干渉波が届いてくる環境を想定する。
【００５０】
図３に示すように、まず、プリアンブルＰＲ１を３分割して区間＃１、＃２、＃３とする。この例では、通信を行う端末ＴＳ１と通信を行わない端末ＴＳ２がそれぞれ１つずつであるので、分割数を３としているが、この分割数は、通信を行う端末数をＬ、通信を行わない端末数をＭとすると、Ｌ＋Ｍ＋１個の分割数を必要とする。
【００５１】
前述したように、端末ＴＳ１、ＴＳ２は、３分割した信号を認識することができる。この３分割した信号をそれぞれ、ｉＰ１、ｉＰ２、ｉＰ３とする。また、この区間では、アクセスポイントＡＰから端末ＴＳ１、ＴＳ２へ既知の信号ＳＰを送信するものとする。また、端末ＴＳ２から端末ＴＳ１へ既知の信号ｓＰを送信するものとする。
【００５２】
図３において、区間＃１では、端末ＴＳ２への信号が０になるように指向性を制御して信号ｓＰを送信する。区間＃２では、端末ＴＳ１への信号が０になるように指向性を制御して信号ｓＰを送信する。また、区間＃１と区間＃２では、端末ＴＳ２は、受信モードであり、信号を送信しない。区間＃３では、アクセスポイントＡＰが信号を送信するのを止め、端末ＴＳ２から端末ＴＳ１へ信号を送信する。以上の手順により、各区間＃１、＃２、＃３で得られる受信信号は、以下の式で与えられる。
【００５３】
【数６】
2008306661.tif 000008
【００５４】
【数７】
2008306661.tif 000009
【００５５】
【数８】
2008306661.tif 000010
【００５６】
【数９】
2008306661.tif 000011
【００５７】
【数１０】
2008306661.tif 000012
【００５８】
上記数式（６）〜（１０）より、まず、数式（８）は、ｉＰ２が既知であるため、受信信号ｘ１,Ｐ２とｉＰ２から、Ｐｒｉｍａｒｙシステムからの干渉波−端末ＴＳ１の間の伝達関数ｈＩ１が求められる。この結果を数式（６）に代入すれば、数式（６）において、ｓＰ、ｉＰ１は既知なので、アクセスポイントＡＰ−端末ＴＳ１の間の伝達関数ｈＳ１が求められる。同様に、数式（７）からＰｒｉｍａｒｙシステムからの干渉波−端末ＴＳ１の間の伝達関数ｈＩ２が求められ、この結果を数式（９）に代入して、アクセスポイントＡＰ−端末ＴＳ１の間の伝達関数ｈＳ２が求められる。さらに、数式（１０）では、ｈＩ１が求まっており、ｓＰ、ｉＰ３は既知なので、端末ＴＳ２−端末ＴＳ１の間の伝達関数ｈ２１を求めることができる。以上により、全ての送受信間の伝達関数を求めることができる。
【００５９】
次に、図１において、Ｐｒｉｍａｒｙシステムのデータ区間において、アクセスポイントＡＰから端末ＴＳ１に信号を送信する（ステップＳａ２）。この区間における所望信号と干渉信号とは、それぞれ、ｓＤ、ｉＤで与えられるとする。これら所望信号ｓＤと干渉信号ｉＤは、端末ＴＳ１と端末ＴＳ２で予め認識することができない。このとき、アクセスポイントＡＰは、端末ＴＳ２への受信信号が０になるように指向性を制御して信号を送信する。すなわち、図３における（区間＃１）で示される指向性（斜線部分）を用いて送信を行う。この場合、端末ＴＳ１と端末ＴＳ２とで得られる受信信号は、以下の数式（１１）、（１２）で与えることができる。
【００６０】
【数１１】
2008306661.tif 000013
【００６１】
【数１２】
2008306661.tif 000014
【００６２】
ここで、数式（１２）において、ｈＩ２は、既に求められているので、干渉信号ｉＤは、端末ＴＳ２で、以下の数式（１３）により推定することができる（ステップＳａ３）。
【００６３】
【数１３】
2008306661.tif 000015
【００６４】
チルダ（〜）ｉＤは、推定されたデータ区間の干渉信号を表している。
次の手順として、図１に示すように、端末ＴＳ２から端末ＴＳ１へ次のトレーニング区間以降（図２のＰＲ２以降）の区間を用いて信号を送信する（ステップＳａ４）。このとき、アクセスポイントＡＰからは信号を送信しない。これにより、端末ＴＳ１では、次式（１４）で表わされる受信信号を得る。ここで、ｉＰは、端末ＴＳ１で既知のトレーニング区間ＰＲ２以降の干渉信号である。
【００６５】
【数１４】
2008306661.tif 000016
【００６６】
上記数式（１４）において、チルダ（〜）ｉＤ以外は、ステップＳａ１で推定もしくは既知であるので、チルダ（〜）ｉＤを端末ＴＳ１でも推定できる（ステップＳａ５）。この推定値をチルダ（〜）ｉＤ’とすると、これは、数式（１４）より以下の数式（１５）で与えることができる。
【００６７】
【数１５】
2008306661.tif 000017
【００６８】
最後に、この結果をデータ区間で得られた端末ＴＳ１の受信信号の数式（１１）に代入し、所望信号を推定する（ステップＳａ６）。数式（１１）を変形すると、所望信号の推定値チルダ（〜）ＳＤは、以下の数式（１６）で与えることができる。
【００６９】
【数１６】
2008306661.tif 000018
【００７０】
上述したように、本第１実施形態では、ＦＤＤ信号のような連続したＰｒｉｍａｒｙシステムからの干渉波が存在する環境であっても、Ｐｒｉｍａｒｙシステムのトレーニング区間とアイドル端末を利用することで、所望信号を推定することができる。また、この場合、アクセスポイントＡＰだけでなく、１本の端末アンテナでも干渉波を低減できるので、ＦＤＤのようなシステムを想定した場合、Ｐｒｉｍａｒｙシステムが送信する周波数を用いて干渉がキャンセルできるので、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの送信時には、Ｐｒｉｍａｒｙシステムヘは干渉を与えない。すなわち、従来の問題点で述べたＰｒｉｍａｒｙシステムヘの与干渉問題も回避できる。
【００７１】
ここまでの説明では、説明の簡単化のため、通信端末が１台だけ存在する場合の説明を行ったが、本発明は、通信端末が１台のみの場合に限定されるものではない。むしろ、通信端末が複数存在する場合、本発明の効果が特に有効となる。これは、通信端末が、同じ干渉信号を受けるため、非通信端末（ＴＳ２）から複数の通信端末への干渉信号の転送を同時に行うことができるため、アクセスポイントＡＰに通信端末が同時に接続されている場合、複数の端末に対し、１回の干渉波の転送で同時に複数の端末を救済できるという利点があるためである。
【００７２】
Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
上述した第１実施形態による方法により、分散アレーを用いた連続的な干渉除去が可能となるが、実際には、図２に示すように、一般にＰｒｉｍａｒｙシステムのデータ区間は、トレーニング区間よりもかなり長い時間を用いている。基地局と端末間の同期確保のために、ある程度の長さのトレーニング区間は必要であるが、これをあまりに長くしすぎると、通信効率が低下するためである。例えば、移動通信システムの代表例であるＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）では、データ区間とトレーニング区間との比が約４：１〜５：１程度となっている。すなわち、前述したように、トレーニング区間で端末ＴＳ２から端末ＴＳ１にデータを送信するためには、実際システムでは、何らかの工夫が必要となる。これを解決するための手段を以下に説明する。
【００７３】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本第２実施形態による通信方法での変調方式の再配置の例を示す概念図である。前述したように、Ｐｒｉｍａｒｙシステムは、従来からサービスが開始されているシステムであり、それらのシステムが古くから運用されている場合、そこで用いられている変調方式は、一般に周波数利用効率の低い変調方式である。このようなシステムでは、ＧＭＳＫ（Gaussian filtered Minimum Shift Keying）や、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quartered Phase Shift Keying）などの変調方式が採用されているが、これらは１回のデータ送信（１シンボル）あたりに送ることのできるデータは１〜２ビットである。
【００７４】
一方、近年開発された無線ＬＡＮ（Local Area Network）などのシステムでは、ＢＰＳＫといった効率の悪い変調方式だけでなく、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭのような非常に周波数利用効率の高い変調方式も用いることができるようになっている。１６ＱＡＭでは、１回のデータ送信当たりに送ることのできるデータは、４ビットであり、６４ＱＡＭでは、１回のデータ送信当たりに送ることのできるデータは、６ビットとなる。すなわち、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムで、このような高機能な変調方式を用いた送信が実現できれば、データ区間より短いトレーニング区間でも、端末ＴＳ２から端末ＴＳ１へ信号を送ることができる。
【００７５】
図４に示す例は、図４（ａ）に示すＢＰＳＫから同図（ｂ）に示す１６ＱＡＭへの変調信号のリマッピングを示している。前述した図１のステップＳａ３で、端末ＴＳ２により得られた干渉信号がＢＳＰＫだったとすると、この信号を端末ＴＳ２で一旦別の変調方式に変更する。例えば、図４（ｃ）に示すように、得られた信号パターンが４つの時刻ｔ１〜ｔ４において、１、−１、１、１というパターンであったとすると、新たに配置されるマッピングは、図４（ｃ）に示す１６ＱＡＭの位置に再配置され、時刻ｔ１のみでこれらの情報を一度に伝送できる。
【００７６】
このように再配置した変調信号を端末ＴＳ２から端末ＴＳ１に送信する。前述した図１のステップＳａ５で、端末ＴＳ１により得られた干渉信号に対し、反対に先の手順と反対の操作を行う。すなわち、この例では、１６ＱＡＭの信号をＢＳＰＫに再変換する。これらの操作により、このＢＰＳＫ信号の干渉波は、一旦、１６ＱＡＭに変換されるものの、最終的には、元のＢＰＳＫ信号に戻り、図１のステップＳａ６は、問題なく実現できる。このデータの送信に要する短縮率であるが、例えば、ＢＰＳＫや、ＧＭＳＫの信号を１６ＱＡＭに変換する場合で１／４に、６４ＱＡＭへの変換で１／６となる。ＱＰＳＫを６４ＱＡＭに変換する場合で１／３となる。したがって、本第２実施形態による変調信号のリマッピングは、効率的にアイドル端末から通信端末へ干渉信号を送信するのに有効な役割を果たす。
【００７７】
図４（ｃ）に示したように、データを多値変調化するなどして端未間で送受信できれば、短いトレーニング区間で干渉信号の情報のやりとりを行うことが可能であるが、実際には、端未間でどの程度の多値変調の値を用いるかは、端末間の距離、すなわち受信レベルに依存する。よって、多値変調の値の選択によっては、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムのデータ送信に、必ずしもＰｒｉｍａｒｙシステムの全部のデータ区間を用いることはできず、この区間を決める必要がある。
【００７８】
図５は、本第２実施形態による、データ区間を決定するための方法手順を説明するためのフローチャートである。端末間のおおよその受信レベルを推定する手段としては、図３で述べた伝達関数の推定区間において、端末ＴＳ２（非通信端末）から端末ＴＳ１（通信端末）に信号を送信した際の受信レベルを求めることで得られる（ステップＳｂ１）。また、どの程度の多値変調を用いることができるかは、システムの受信レベルとの対応があり、この対応から、端末ＴＳ２（非通信端末）から端末ＴＳ１（通信端末）の送受信に用いる変調方式を決定する（ステップＳｂ２）。
【００７９】
図６（ａ）、（ｂ）は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおける受信レベルと使用可能な変調方式との関係の一例を示す概念図である。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、受信レベルと使用可能な変調方式とには一定の関係がある。したがって、受信レベルに応じて、通信に用いる変調方式が選択できる。例えば、受信レベルが−８２ｄＢｍであれば、変調方式としてＢＰＳＫ（Ｒ＝１／２）が選択でき、受信レベルが−７９ｄＢｍであれば、変調方式としてＱＰＳＫ（Ｒ＝１／２）が選択できる。
【００８０】
ここで得られた受信レベルが、図４で示した再変調可能な変調多値数を決める。よって、端末ＴＳ２（非通信端末）から端末ＴＳ１（通信端末）に送られる信号の受信レベルとＰｒｉｍａｒｙシステムが用いている変調方式とトレーニング長とに応じて、アクセスポイントＡＰが実際にＰｒｉｍａｒｙシステムのデータ区間でどの程度の長さの信号を端末に送ることができるかを決定できる。具体的には、以下の数式（１７）でＳｅｃｏｎｄａｒｙシステムのデータ区間長を決めることができる。
【００８１】
【数１７】
2008306661.tif 000019
【００８２】
以上より、端末ＴＳ２から端末ＴＳ１への伝達関数推定に応じて、ＳｅｃｏｎｄａｒｙシステムのアクセスポイントＡＰから端末ＴＳ１へのデータ区間長を決めることができる。
【００８３】
次に、伝達関数の推定方法について説明する。
図３で説明した伝達関数の推定方法を用いれば、Ｐｒｉｍａｒｙシステムのトレーニング区間を効果的に利用して伝達関数を推定できるが、実際には、できる限り、この区間は、通信を行っていない端末ＴＳ２から通信中への端末ＴＳ１へ干渉情報を送信する時間として用いたい。以下の方法は、この点を改善することを目的としており、この方法によりデータ区間において、伝達関数を推定することが可能となる。以下に、その方法を説明する。
【００８４】
端末ＴＳ２から端末ＴＳ１への通信時に、プライマリシステムの送信局と端末局ＴＳ１との間の伝達関数（時刻ｔ’）、端末局ＴＳ２と端末局ＴＳ１との間の伝達関数（この推定は必要ないが、ｉＤを推定するために必要）、端末局ＴＳ２から端末局ＴＳ１に送信されたｉＤは推定できる。その後、データ信号を端末局ＴＳ１で復号する際に、プライマリシステムの送信局と端末局ＴＳ１との間の伝達関数（時刻ｔ、ｉＤを利用して推定）を推定する。データ信号は、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの送信局と端末局との間の伝達関数を同時推定する。
【００８５】
Ｂ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
上述した第１、第２実施形態では、ＰｒｉｍａｒｙシステムがＢＰＳＫや、ＧＭＳＫなどの周波数利用効率が低い変調方式の場合を想定していた。しかしながら、Ｐｒｉｍａｒｙシステムが比較的新規のシステムである場合、ＱＡＭなどの多値変調も用いることが考えられる。また、Ｐｒｉｍａｒｙシステムがディジタル信号ではなく、テレビ放送のようなアナログ信号であると考えられる。こういった環境では、データを量子化することで、図４と等価なデータ送信時間の短縮を実現する。
【００８６】
図７は、本第３実施形態による、アイドル端末の代わりに専用の分散アレーを用いる構成例を示す概念図である。前述したように、端未間で干渉信号の情報を送受信する場合、できるだけ短い時間で、そのやりとりが終了することが望ましいことから、その方法として多値変調を用いることが望ましい。こういった多値変調を用いることは、端末間の距離がかなり近いことが前提となる。具体的な例でいうと、無線ＬＡＮの規格であるＩＥＥＥ８０２．１１ａで、６４ＱＡＭ信号を伝送するための通信距離は、屋内環境で約２３ｍ程度であり、かなり短いといえる。
【００８７】
そこで、図７に示すように、通信端末２を分散アレーとして用いるのではなく、干渉受信専用の高い利得のアンテナ、もしくは、分散アレー用の複数のアンテナを用いる。水平面内のビーム幅を狭くせずにアンテナの利得を向上させる手法としては、コリニアアレーを用いて垂直面のビーム幅を狭くする方法などが用いられる。このようなアンテナを干渉波受信用のアンテナとすれば、通信端末２よりも、通信端末１に送信する信号への受信レベルを高くすることが可能となる。すなわち、多値変調で干渉信号の情報を送信できる可能性が高くなる。
【００８８】
上述した第１乃至第３実施形態によれば、通信を行っていない通信端末を分散アレーアンテナの片側の素子として用いるとともに、連続したＰｒｉｍａｒｙシステムからの干渉波の中で、すべての局で既知であるトレーニング区間を利用して、このトレーニング区間に、通信を行っていない通信端末から通信中の端末に干渉情報を送信することで、連続したＰｒｉｍａｒｙシステムにおける干渉条件においても、Ｓｅｃｏｎｄａｒｙシステムの特性を劣化させず、かつ端末アンテナ素子数が例え１素子であっても、コグニティブ無線を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１実施形態による通信方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】本第１実施形態における、Ｐｒｉｍａｒｙシステムの通信信号のフレームフォーマットの一例を示す概念図である。
【図３】本第１実施形態における、伝達関数を推定する方法を説明するための概念図である。
【図４】本発明の第２実施形態による通信方法での変調方式の再配置の例を示す概念図である。
【図５】本第２実施形態による、データ区間を決定するための方法手順を説明するためのフローチャートである。
【図６】ＩＥＥＥ８０２．１１ａにおける受信レベルと使用可能な変調方式との関係の一例を示す概念図である。
【図７】本第３実施形態による、アイドル端末の代わりに専用の分散アレーを用いる構成例を示す概念図である。
【図８】コグニティブ無線技術の概要を説明するための概念図である。
【図９】信号の周期定常性（Cyclostationary）を利用した検出方法を説明するための概念図である。
【図１０】アダプティブアレーの基本構成を示すブロック図である。
【図１１】分散型アレーアンテナを適用した環境を示す概念図である。
【図１２】分散型アレーアンテナの構成を示す概念図である。
【図１３】分散型アレーアンテナを用いた場合の問題を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００９０】
ＡＰ  アクセスポイント（基地局）
ＴＳ１  通信端末（第１の通信端末）
ＴＳ２  通信端末（第２の通信端末）
ＰＲ１〜ＰＲ３  プリアンブル区間（トレーニング区間）
【図１】
2008306661.tif 000020
【図２】
2008306661.tif 000021
【図３】
2008306661.tif 000022
【図４】
2008306661.tif 000023
【図５】
2008306661.tif 000024
【図６】
2008306661.tif 000025
【図７】
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【図８】
2008306661.tif 000027
【図９】
2008306661.tif 000028
【図１０】
2008306661.tif 000029
【図１１】
2008306661.tif 000030
【図１２】
2008306661.tif 000031
【図１３】
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