(57)【要約】【課題】  直交した関係にあるキャリア周波数帯域を用いてデータ伝送を行う階層セル構造の無線通信システムにて、スムーズなハンドオーバを実現する。【解決手段】  送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いて信号を送信する送信無線局では、自局と異なる伝送方式の１つ以上のキャリア周波数帯域信号を受信したことを検出すると（Ｓ０１）、当該受信信号に基づきシンボル同期を検出し（Ｓ０２）、検出されたシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する（Ｓ０３）。よって、自局と異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号及び自局の信号の相関で、互いに干渉を及ぼさないシンボル送信タイミングで信号を送信でき、受信無線局では、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信し復調することができるため、スムーズなハンドオーバを実現できる。【選択図】  図１１
2004254304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する、階層セル構造の無線通信システムにおける送信無線局であって、
自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出手段と、
前記異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出手段と、
検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信手段と
を有する送信無線局。
【請求項２】
無線端末からの受信信号に基づき周波数間隔を検出する周波数間隔検出手段と、
検出した周波数間隔に基づいて、当該無線端末の送信キャリア周波数と直交関係となるように、送信キャリア周波数を設定する周波数設定手段と
をさらに有する請求項１記載の送信無線局。
【請求項３】
無線端末からの受信信号に基づき受信品質を測定する受信品質測定手段と、
測定で得られた受信品質に基づき拡散率を設定する拡散率設定手段と
をさらに有する請求項１記載の送信無線局。
【請求項４】
送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局からの信号を受信するとともに、階層セル構造の無線通信システムに存在する受信無線局であって、
複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信制御手段を有することを特徴とする受信無線局。
【請求項５】
自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合、自局が当該エリアをカバーする大規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、前記小規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、前記無線通信システムにおけるデータ転送装置に登録する登録手段をさらに有する請求項４記載の受信無線局。
【請求項６】
前記同時受信制御手段は、
異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域の信号を選択して復調することを特徴とする請求項４記載の受信無線局。
【請求項７】
送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局と、送信無線局からの信号を受信する受信無線局とを含んで構成された階層セル構造の無線通信システムであって、
前記送信無線局が、
自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出手段と、
前記異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出手段と、
検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信手段とを有し、
前記受信無線局が、
複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信制御手段を有する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
前記無線通信システムは、使用するキャリア周波数帯域が異なる複数の送信無線局を含んで構成され、
当該複数の送信無線局は、有線又は無線を用いて相互に連携し、各送信無線局が送信すべき信号のシンボルを同期して送信することを特徴とする請求項７記載の無線通信システム。
【請求項９】
前記複数の送信無線局は、相互に連携し、各送信無線局が送信すべき信号の送信キャリア周波数が互いに直交関係となるように設定することを特徴とする請求項８記載の無線通信システム。
【請求項１０】
送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局と、送信無線局からの信号を受信する受信無線局とを含んで構成された階層セル構造の無線通信システムであって、
前記受信無線局が、
前記送信無線局に対してシンボル同期の要請を行う同期要請手段と、
複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信制御手段とを有し、
前記送信無線局が、
前記受信無線局からシンボル同期の要請を受けた場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出手段と、
検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信手段とを有する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
階層セル構造の無線通信システムにおいて、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局における無線通信方法であって、
当該送信無線局が、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出工程と、
当該送信無線局が、前記異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出工程と、
当該送信無線局が、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信工程と
を有する無線通信方法。
【請求項１２】
送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局と、送信無線局からの信号を受信する受信無線局とを含んで構成された階層セル構造の無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記受信無線局が、前記送信無線局に対してシンボル同期の要請を行う同期要請工程と、
前記送信無線局が、前記受信無線局からシンボル同期の要請を受けた場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出工程と、
前記送信無線局が、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信工程と
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、階層セル構造（いわゆるセル・イン・セル構造）であり、直交した関係にあるキャリア周波数帯域を用いてデータ伝送を行う無線通信システム（例えば、ＯＦＤＭ（Othgonal Frequency Division Multiplexing）伝送又はＯＦＣＤＭ（Othgonal Frequency Code Division Multiplexing）伝送を行う無線通信システム）における送信無線局、受信無線局、当該無線通信システム及び無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１には、ある範囲のエリア９０をカバーする一つ以上の送信無線局と、該送信無線局からの信号を受信することが可能で該送信無線局と比較して等価等方放射電力（Equivalent Isotropically Radiated Power：ＥＩＲＰ）が小さく、小規模なセル８０を形成する送信無線局とを用いた無線送信システムを示す。なお、本明細書では、ある範囲のエリア９０をカバーする１つ以上の送信無線局を「大セル送信無線局」、ＥＩＲＰが大セル送信無線局よりも小さく小規模なセル８０を形成する送信無線局を「小セル送信無線局」と言い換えて説明する。また、図１に示すように、大セル送信無線局は周波数帯ｆ１を使用しており、小セル送信無線局は周波数帯ｆ２を使用しているとする。
【０００３】
図２には、従来のＥＩＲＰが小さな送信無線局１と受信無線局１１の機能ブロック構成を示す。同図に示すように、受信無線局１１では、それぞれの送信基地局から送信されるデータを受信するには、周波数帯ｆ１のみを通過させ周波数帯ｆ２を遮断するフィルタ１２、及び周波数帯ｆ２のみを通過させ周波数帯ｆ１を遮断するフィルタ１３によりそれぞれ分離した後に、切替器１４で分離した希望の周波数帯を選択して受信部１５に入力する必要があった。これは、復調時において受信対象としない周波数帯の信号が干渉となり、受信品質を劣化させないようにするためである。
【０００４】
一方、シンボル同期方法に関する技術は従来から提案されており、例えば、放送分野の中継局におけるシンボル同期方法に関する技術は、下記の特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平７−２８３８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、移動体通信に関する無線通信では、携帯端末等の受信無線局がさまざまなセルやエリア間を移動するという他の分野の通信には無い特徴がある。このため、受信無線局の通信相手となる送信無線局を切り替えるハンドオーバを行う必要が生じる。このハンドオーバ時に図２の受信無線局１１では、切替器１４において、従前の周波数帯から希望する周波数帯へ一旦切り替えてから受信信号を復調する必要があったため、周波数帯ｆ１から周波数帯ｆ２への又は周波数帯ｆ２から周波数帯ｆ１へのスムーズなハンドオーバを実現することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、スムーズなハンドオーバを実現することができる送信無線局、受信無線局、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る送信無線局は、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する、階層セル構造の無線通信システムにおける送信無線局であって、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出手段と、異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出手段と、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信手段とを有することを特徴とする。なお、上記伝送方式には、例えば、周波数帯域で分割する方式や拡散符号で分割する方式等のさまざまな伝送方式が含まれる。シンボルとは、変調された後の送信データをいい、実データ以外に、例えば同期を取るための制御情報等も含まれる。上記のキャリア周波数帯域は、キャリア周波数又はサブキャリア周波数を意味し、本発明に係る送信無線局は１つのキャリアのみでデータを送信することもありうる。また、上記の無線端末は、エリア内に位置する無線通信可能なあらゆる端末を意味し、受信無線局（例えば移動局）及び自局以外の送信無線局を含む概念である。また、「キャリア周波数帯域信号の検出」には、送信無線局が自らキャリア周波数帯域信号を検出する場合と、送信無線局が受信無線局から同期要請信号を受信することでキャリア周波数帯域信号を検出する場合の両方を含む。
【０００８】
上記送信無線局では、信号検出手段が、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出すると、シンボル同期検出手段が、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出し、信号送信手段が、検出されたシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する。これにより、信号送信手段は、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号及び自局の信号のそれぞれの相関で、最適な（即ち、互いに干渉を及ぼさない）シンボル送信タイミングで信号を送信することが可能となる。これに伴い、受信無線局では、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することが可能となるため、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【０００９】
また、付随的に以下の効果も得られる。ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、該手段によりマルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【００１０】
なお、信号検出手段は、例えば、自局と比較して等価等方放射電力（Equivalent Isotropically Radiated Power：ＥＩＲＰ）が小さなキャリア周波数帯域信号を受信したことを検出してもよい。
【００１１】
上記の送信無線局では、以下の構成要件をさらに備えてもよい。即ち、本発明に係る送信無線局は、無線端末からの受信信号に基づき周波数間隔を検出する周波数間隔検出手段と、検出した周波数間隔に基づいて、当該無線端末の送信キャリア周波数と直交関係となるように、送信キャリア周波数を設定する周波数設定手段とをさらに有することを特徴とする。なお、上記の「無線端末」は、例えば、本発明に係る当該送信無線局よりも等価等方放射電力が大きなキャリア周波数帯域信号を送信する他の送信無線局を意味し、当該エリア内に位置する無線通信可能なあらゆる端末（例えば移動局等）を含む概念である。
【００１２】
また、本発明に係る送信無線局は、無線端末からの受信信号に基づき受信品質を測定する受信品質測定手段と、測定で得られた受信品質に基づき拡散率を設定する拡散率設定手段とをさらに有することを特徴とする。なお、上記の「無線端末」もまた、例えば、本発明に係る当該送信無線局よりも等価等方放射電力が大きなキャリア周波数帯域信号を送信する他の送信無線局を意味し、当該エリア内に位置する無線通信可能なあらゆる端末（例えば移動局等）を含む概念である。
【００１３】
上記の送信無線局と通信する受信無線局については、以下のように記述できる。即ち、本発明に係る受信無線局は、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局からの信号を受信するとともに、階層セル構造の無線通信システムに存在する受信無線局であって、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信制御手段を有することを特徴とする。前述のように、受信無線局にて、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することで、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【００１４】
また、付随的に以下の効果も得られる。ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、該手段によりマルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【００１５】
また、本発明に係る受信無線局は、自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合、自局が当該エリアをカバーする大規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、小規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、無線通信システムにおけるデータ転送装置に登録する登録手段をさらに有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る受信無線局では、同時受信制御手段は、異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域の信号を選択して復調することを特徴とする。
【００１７】
上記の送信無線局と受信無線局とを含んで構成される無線通信システムについては、以下のように記述できる。即ち、本発明に係る無線通信システムは、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局と、送信無線局からの信号を受信する受信無線局とを含んで構成された階層セル構造の無線通信システムであって、送信無線局が、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出手段と、異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出手段と、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信手段とを有し、受信無線局が、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信制御手段を有することを特徴とする。
【００１８】
上記送信無線局では、信号検出手段が、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出すると、シンボル同期検出手段が、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出し、信号送信手段が、検出されたシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する。受信無線局では、同時受信制御手段が、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することができる。これにより、送信無線局は、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号及び自局の信号のそれぞれの相関で、最適な（即ち、互いに干渉を及ぼさない）シンボル送信タイミングで信号を送信することが可能となり、受信無線局では、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することが可能となるため、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【００１９】
また、付随的に以下の効果も得られる。ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、マルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【００２０】
上記の無線通信システムでは、以下の構成要件をさらに備えてもよい。即ち、本発明に係る無線通信システムでは、受信無線局は、自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合、自局が当該エリアをカバーする大規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、小規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、データ転送装置（例えば、ネットワーク内で受信無線局の位置登録を実現している位置登録管理サーバ又はネットワーク内のルータ等）に登録する登録手段をさらに有し、当該データ転送装置は、当該受信無線局に送信するべきデータの種別に応じて、当該データを送信する送信無線局を選択することを特徴とする。
【００２１】
即ち、受信無線局が、自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合、自局が当該エリアをカバーする大規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、小規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、データ転送装置に登録し、当該データ転送装置は、当該受信無線局に送信するべきデータの種別に応じて、当該データを送信する送信無線局を選択することで、当該受信無線局に対し、マルチキャスト情報は大セル送信無線局から送信し、画像データ等のデータレートが高い個別の情報は小セル送信無線局から送信する、といったデータの種別に応じた適正なデータ送信制御を実現することができる。
【００２２】
なお、シンボル同期については、以下のような態様を採用することができる。即ち、本発明に係る無線通信システムは、使用するキャリア周波数帯域が異なる複数の送信無線局、及びシンボル同期の基準信号を送信するシンボル同期基準源を含んで構成され、当該複数の送信無線局は、シンボル同期基準源からの基準信号に基づくシンボル送信タイミングに基づいて、各送信無線局が送信すべき信号のシンボルを同期して送信することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る無線通信システムは、使用するキャリア周波数帯域が異なる複数の送信無線局を含んで構成され、当該複数の送信無線局は、有線又は無線を用いて相互に連携し、各送信無線局が送信すべき信号のシンボルを同期して送信することを特徴とする。このとき、複数の送信無線局は、相互に連携し、各送信無線局が送信すべき信号の送信キャリア周波数が互いに直交関係となるように設定することが望ましい。
【００２４】
本発明に係る無線通信システムは、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局と、送信無線局からの信号を受信する受信無線局とを含んで構成された階層セル構造の無線通信システムであって、受信無線局が、送信無線局に対してシンボル同期の要請を行う同期要請手段と、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信制御手段とを有し、送信無線局が、受信無線局からシンボル同期の要請を受けた場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出手段と、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信手段とを有することを特徴とする。
【００２５】
この無線通信システムでは、受信無線局の同期要請手段が、送信無線局に対してシンボル同期の要請を行うと、送信無線局では、シンボル同期検出手段が、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出し、信号送信手段が、検出されたシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する。受信無線局では、同時受信制御手段が、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することができる。これにより、送信無線局は、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号及び自局の信号のそれぞれの相関で、最適な（即ち、互いに干渉を及ぼさない）シンボル送信タイミングで信号を送信することが可能となり、受信無線局では、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することが可能となるため、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【００２６】
また、付随的に以下の効果も得られる。ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、マルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【００２７】
本発明は、無線通信方法に係る発明として、以下のように記述することができる。本発明に係る無線通信方法は、階層セル構造の無線通信システムにおいて、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局における無線通信方法であって、当該送信無線局が、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出工程と、当該送信無線局が、異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出工程と、当該送信無線局が、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信工程とを有することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る無線通信方法は、階層セル構造の無線通信システムにおいて、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局からの信号を受信する受信無線局における無線通信方法であって、自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合、自局が当該エリアをカバーする大規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、小規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、無線通信システムにおけるデータ転送装置に登録する登録工程と、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信工程とを有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明に係る無線通信方法は、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局と、送信無線局からの信号を受信する受信無線局とを含んで構成された階層セル構造の無線通信システムにおける無線通信方法であって、受信無線局が、送信無線局に対してシンボル同期の要請を行う同期要請工程と、送信無線局が、受信無線局からシンボル同期の要請を受けた場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出工程と、送信無線局が、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信工程とを有することを特徴とする。
【００３０】
本発明は、無線通信プログラムに係る発明として、以下のように記述することもできる。本発明に係る無線通信プログラムは、階層セル構造の無線通信システムにおいて、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局に備えたコンピュータに実行させるための無線通信プログラムであって、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号を検出する信号検出ステップと、異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号を検出した場合に、少なくとも１つの受信信号に基づき、送信するシンボル同期を検出するシンボル同期検出ステップと、検出したシンボル同期に基づき導出されたシンボル送信タイミングに基づき、送信すべき信号を送信する信号送信ステップとを有することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明に係る無線通信プログラムは、階層セル構造の無線通信システムにおいて、送信するシンボルを周波数軸上に並べ１又は複数のキャリア周波数帯域を用いてエリア内の無線端末に信号を送信する送信無線局からの信号を受信する受信無線局に備えたコンピュータに実行させるための無線通信プログラムであって、自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合、自局が当該エリアをカバーする大規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、小規模セルの送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、無線通信システムにおけるデータ転送装置に登録する登録ステップと、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する同時受信ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、送信無線局は、自局と異なる伝送方式の少なくとも１つのキャリア周波数帯域信号及び自局の信号のそれぞれの相関で、最適な（即ち、互いに干渉を及ぼさない）シンボル送信タイミングで信号を送信することが可能となる。これに伴い、受信無線局では、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することが可能となるため、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【００３３】
また、ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、マルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明に係る各種の実施形態について説明する。
【００３５】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について、図３の小セル送信無線局１０１及び受信無線局１１１の機能ブロック構成図、図４の大セル送信無線局からの受信シンボルと小セル送信無線局の送信シンボルとのタイミング関係を示す図を用いて説明する。また、大セル送信無線局は周波数帯ｆ１を使用しており、小セル送信無線局は周波数帯ｆ２を使用している場合として説明する。なお、本発明に係る「キャリア周波数帯域」とは、キャリア周波数又はサブキャリア周波数を意味し、送信無線局は１つのキャリアのみでデータを送信することもありうる。
【００３６】
小セル送信無線局１０１では、電源投入時又は周期的に又は連続して、周波数帯ｆ１又は該周波数帯ｆ１の一部を受信することにより、シンボル同期検出部１０５が、大セル送信無線局が送信しているデータのシンボルタイミングを検出する。該検出の具体的方法は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信無線局が実行する一般的な方法を用いることで実現可能である。上記シンボル同期検出部１０５は、本発明に係る信号検出手段、及びシンボル同期検出手段に相当する。
【００３７】
例えば、シンボル同期検出部１０５は、図８に示すように、入力された複数の異なる伝送方式の信号のそれぞれについて１シンボルＤＦＴ区間の長さだけ遅延させる遅延器３０１と、遅延した信号と遅延しない信号とを用いてガードインターバル長（ＧＩ）の相関を行う相関器３０２と、該相関値が最大のタイミングを検出する最大相関値検出器３０３と、複数の異なる伝送方式の信号についてそれぞれの相関で最適な（干渉を及ぼさない）タイミングを導出するタイミング導出部３０４とを含んだ構成とすることができる。このシンボル同期検出部１０５において、１シンボルＤＦＴ区間の長さだけ遅延した信号と遅延しない信号とを用いて、ガードインターバル長（ＧＩ）の相関を行い、該相関値が最大のタイミングを検出し、さらに、複数の異なる伝送方式の信号についてそれぞれの相関で最適な（干渉を及ぼさない）タイミングを導出することで可能である。また、一般的には、大セル送信無線局からの信号は、フェージングなどの影響により時間的に電力及び位相が変動していると考えられるので、検出された最大のタイミングの時間的平均化を行うことで、シンボル同期の精度を向上させることができる。
【００３８】
そして、該シンボル同期検出部１０５は、検出した該タイミングを送信部１０２に出力する。該送信部１０２では、データ入力端４から入力されるデータをＯＦＤＭ伝送信号に変調すると共に、該シンボル同期検出部１０５から入力されるタイミングに同期させて、該変調した信号を送信する。該タイミングの同期は、図４に示したように、小セル送信無線局が送信する信号の１シンボルのＤＦＴ区間内に、大セル送信無線局からの信号のシンボル境界が存在しないように行われる。したがって、許容できる同期のズレは、ガードインターバル長（ＧＩ）である。また同期の際には、アンテナ３Ａからシンボル同期検出部１０５までの間において生じる遅延は考慮される。
【００３９】
なお、小セル送信無線局１０１は、ＯＦＤＭ伝送だけでなく、ＯＦＣＤＭ伝送に対応可能な構成を採用することができる。その場合、小セル送信無線局１０１は、図３で破線で示した受信品質測定部１０４及び拡散率設定部１０３をさらに有する構成となる。かかる構成については、図９（ｂ）を用いて後述する。
【００４０】
ここで、小セル送信無線局１０１の構成につき、さらに詳細に説明する。
【００４１】
図９（ａ）には小セル送信無線局１０１におけるＯＦＤＭ信号の送信に係る構成を示す。同図に示すシンボル同期検出部１０５は、前述した図８の構成とされ、大セル送信無線局からの受信信号から、１シンボルのＤＦＴ区間内に大セル送信基地局からの信号のシンボル境界が存在しないように、シンボル同期を導出する。
【００４２】
一方、送信キャリア設定部１０２Ａでは、図示しない制御部からの制御信号から与えられた送信キャリア数及びサブキャリアの使用状況に基づき、送信するサブキャリアを設定する。下位セル送信無線局（「階層セル構造における下位のセルの送信無線局」を意味し、図１における小セル送信基地局に相当する）が送信しようとするシンボル系列は、シリアル／パラレル変換部１０２Ｂにより、設定されたキャリア情報に基づき、上記シンボル系列を全部又は一部のサブキャリア数分の並列データにシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換される。そして、並列データとされたシンボル系列は、ＩＦＦＴ部１０２Ｃでの逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算により、周波数軸上で直交したマルチキャリア成分に時間／周波数変換される。最後に、ガードインターバル（ＧＩ）挿入部１０２Ｄでマルチキャリア化された各サブキャリアのシンボルにガードインターバルが挿入される。このガードインターバルの挿入は、各シンボルの最後若しくはシンボル系列中のＦＦＴサンプルに相当する信号波形を各シンボルの先頭にコピーすることで実現する。そして、上記ＧＩ挿入部１０２Ｄは、変調した信号をシンボル送信制御部１０２Ｅに出力し、上記シンボル送信制御部１０２Ｅは、シンボル同期検出部１０５から出力されたシンボル同期タイミングに基づき変調したシンボル系列を送信する。
【００４３】
図９（ｂ）には小セル送信無線局１０１におけるＯＦＣＤＭ信号の送信に係る構成を示す。同図に示すシンボル同期検出部１０５は、前述した図８の構成とされ、大セル送信無線局からの受信信号から、１シンボルのＤＦＴ区間内に大セル送信基地局からの信号のシンボル境界が存在しないように、シンボル同期を導出する。
【００４４】
また、大セル送信無線局からの受信信号は受信品質測定部１０４にも入力され、受信品質を測定される。その測定された受信品質に基づいて、拡散率設定部１０３は下位セル送信無線局が送信すべき信号を拡散するか否かの判断を行い、拡散する場合には拡散率を設定し、拡散符号生成部１０２Ｆに出力する。拡散符号生成部１０２Ｆは、設定された拡散率から拡散符号を割り当てる。なお、一般的な拡散符号の割り当てでも、伝送速度の異なるユーザ毎に異なる拡散符号を選択して割り当てる日本国の特開平１０−２９０２１１号公報に記載の方法でも良く、あらゆる拡散符号の割当て技術を適用できる。
【００４５】
一方、小セル送信無線局１０１が送信しようとするシンボル系列（送信信号）は、多重部１０２Ｇに入力され、多重部１０２Ｇによりチャネル推定用のパイロットビットが多重化される。また、送信キャリア設定部１０２Ａでは、拡散率設定部１０３からの拡散率、及び図示しない制御部からの制御信号から与えられた送信キャリア数及びサブキャリアの使用状況に基づき、送信するサブキャリアを設定する。シリアル／パラレル変換部１０２Ｂは、設定されたキャリア情報に基づき、上記シンボル系列を（全部又は一部のサブキャリア数／拡散率）分の並列データにシリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換する。上記のシリアル／パラレル変換で並列データとされたシンボル系列は、コピー部１０２Ｈで同一の情報シンボルを拡散率（ＳＦ）数と使用するサブキャリア数の関係から、連続するサブキャリア及び時間軸上にコピーされる。具体的には、拡散率ＳＦがサブキャリア数よりも大きい場合には、サブキャリア及び時間軸上にコピーされ、拡散率ＳＦがサブキャリア数よりも小さい場合には、サブキャリアの一部にコピーされる。このとき、同一シンボルのＳＦ個のサブキャリアへのコピーは、メモリに入力したシンボル系列を繰り返し読み出すことで実現できる。
【００４６】
その後、ＳＦ個の連続する同一のシンボル系列は、固有に割り当てられた、拡散率ＳＦの拡散符号によって、合成部１０２Ｉにて拡散（スクランブル）される。そして、制御信号より入力されたサブキャリア数に応じて、ＦＦＴ演算を行う次元を決定し、そのサブキャリア数に相当する拡散シンボル系列は、ＩＦＦＴ部１０２Ｃでの逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）演算により、周波数軸上で直交したマルチキャリア成分に時間／周波数変換される。最後に、ガードインターバル挿入部１０２Ｄでマルチキャリア化された各サブキャリアのシンボルにガードインターバルが挿入される。このガードインターバルの挿入は、各シンボルの最後若しくはシンボル系列中のＦＦＴサンプルに相当する信号波形を各シンボルの先頭にコピーすることで実現する。そして、上記ＧＩ挿入部１０２Ｄはシンボル送信制御部１０２Ｅに変調した信号を出力し、上記シンボル送信制御部１０２Ｅは、シンボル同期検出部１０５から出力されたシンボル同期タイミングに基づき変調したシンボル系列を送信する。
【００４７】
次に、受信無線局１１１の構成及び動作を説明する。
【００４８】
図３に示すように、受信無線局１１１では、アンテナ１６からの信号が、周波数帯ｆ１及び周波数帯ｆ２の両周波数帯を通過させるフィルタ１１２を介して、シンボルタイミング検出部１８に入力され、受信したマルチキャリア信号からシンボルタイミング（ＦＦＴ演算を行うタイミングであり、ＦＦＴウィンドウタイミングとも呼ばれる）が検出される。
【００４９】
なお、本実施形態では、周波数帯ｆ１及びｆ２の２つの周波数帯について説明しているが、３つ以上の周波数帯でも同様である。また、該フィルタ１１２は、同期させることが困難である別システムの電波を遮断するために用いられる。該フィルタ１１２を通過した周波数帯ｆ１及び周波数帯ｆ２の信号は、受信部１５にてまとめてＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）処理が行われた後に、それぞれ復調される。受信部１５の構成については、図１０を用いて後述する。
【００５０】
そして、該受信部１５にて復調された信号は、データ出力端１７から出力される。このとき出力するデータは、周波数帯ｆ１のみ、又は周波数帯ｆ２のみ、又は周波数帯ｆ１とｆ２で伝送されているデータとすることが可能である。つまり、本発明により複数周波数帯の信号を同時に受信することが可能となるので、スムーズなハンドオーバを実行することが可能となる。
【００５１】
また、小セル送信無線局が電車又はバスなどのように移動体の中に設置されて該移動体の中を小セル送信無線局のセルとする場合のように、小セル送信無線局からの受信電力に対して大セル送信無線局からの受信電力が大きく変動する場合でも、上記で説明したようにシンボルの同期を行うことで干渉を低減できるので、大セル送信無線局及び小セル送信無線局からの信号を同時に復調することが可能となる。
【００５２】
ここで、受信無線局１１１（特に受信部１５）の構成につき、さらに詳細に説明する。
【００５３】
図１０（ａ）には、受信無線局１１１におけるＯＦＤＭ信号の送信に係る構成を示す。同図に示すように、大セル送信無線局からの受信信号は、周波数帯ｆ１及び周波数帯ｆ２（大セル送信無線局から３つ以上受信している場合はそれぞれの周波数帯ｆｎ）の両周波数帯を通過させるフィルタ１１２を介してシンボルタイミング検出部１８に入力され、受信したマルチキャリア信号からシンボルタイミング（ＦＦＴ演算を行うタイミングであり、ＦＦＴウィンドウタイミングとも呼ばれる）が検出される。このシンボルタイミングの検出は、ガードインターバル区間の相関検出により行うことが出来る。ガードインターバル除去部１５Ａは、上記のようにしてシンボルタイミング検出部１８で検出されたシンボルタイミングから、ガードインターバルの信号を除去する。その後、除去された信号は、ＦＦＴ部１５Ｂで、推定したＦＦＴウィンドウタイミングに基づいて離散フーリエ変換（ＤＦＴ）が行われ、パラレル／シリアル変換部１５Ｃにてパラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換され、復調部１５Ｄに入力される。なお、復調部１５Ｄでは、異なる伝送方式の複数のキャリア周波数帯域の信号から一部の信号を選択して復調するよう構成してもよい。
【００５４】
なお、上記フィルタ１１２は、同時に受信したい複数の周波数帯の信号以外の周波数帯の信号を除去する目的であるが、特定の上位セル送信無線局（「階層セル構造における上位のセルの送信無線局」を意味し、図１における大セル送信無線局に相当する）からの信号を受信する場合には、その周波数帯を選択することにより、必要な周波数帯以外の信号を除去することが出来ることは言うまでもない。その際に、フィルタ１１２は、図示しない制御部からの制御信号によりフィルタリングを行う周波数帯を設定し、またＦＦＴ演算を行う周波数帯が変化することから、上記制御信号により相互相関を行う次元をＦＦＴ部１５Ｂに通知することで、必要な周波数帯のＦＦＴ演算を行わせることも可能である。
【００５５】
図１０（ｂ）には、受信無線局１１１におけるＯＦＣＤＭ信号の送信に係る構成を示す。同図に示すように、大セル送信無線局からの受信信号を周波数帯ｆ１及び周波数帯ｆ２（大セル送信無線局から３つ以上受信している場合はそれぞれの周波数帯ｆｎ）の両周波数帯を通過させるフィルタ１１２を介してシンボルタイミング検出部１８に入力され、受信したマルチキャリア信号からシンボルタイミング（ＦＦＴ演算を行うタイミングであり、ＦＦＴウィンドウタイミングとも呼ばれる）が検出される。このシンボルタイミングの検出は、ガードインターバル区間の相関検出により行うことが出来る。ガードインターバル除去部１５Ａは、上記のようにしてシンボルタイミング検出部１８で検出されたシンボルタイミングから、ガードインターバルの信号を除去する。その後、除去された信号は、ＦＦＴ部１５Ｂで、推定したＦＦＴウィンドウタイミングに基づいて離散フーリエ変換（ＤＦＴ）が行われ、チャネル推定部１５Ｅでは、各サブキャリアのチャネルインパルス応答（チャネル変動）が、パイロットシンボルを用いて推定される。同相加算部１５Ｇは、この各サブキャリアのチャネル推定値と拡散に用いた拡散符号からＳＦ個のサブキャリア成分のＯＦＣＤＭシンボルを周波数軸上で同相加算（即ち、逆拡散）して、情報シンボル系列を生成する。この逆拡散した（全サブキャリア数／拡散率）個の情報シンボルは、パラレル／シリアル変換部１５Ｃにより、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換され、復調部１５Ｄに入力される。なお、復調部１５Ｄでは、異なる伝送方式の複数のキャリア周波数帯域の信号から一部の信号を選択して復調するよう構成してもよい。
【００５６】
なお、上記フィルタ１１２は、同時に受信したい複数の周波数帯の信号以外の周波数帯の信号を除去する目的であるが、特定の上位セル送信無線局からの信号を受信する場合には、その周波数帯を選択することにより、必要な周波数帯以外の信号を除去することが出来ることは言うまでもない。その際には、フィルタ１１２は、図示しない制御部からの制御信号によりフィルタリングを行う周波数帯を設定し、またＦＦＴ演算を行う周波数帯が変化することから、上記制御信号により相互相関を行う次元をＦＦＴ部１５Ｂに通知することで、必要な周波数帯のＦＦＴ演算を行わせることも可能である。
【００５７】
ところで、前述した本実施形態の送信無線局、受信無線局における処理は、各無線局に備えたコンピュータにより実行される無線通信プログラムの処理として捉えることもできる。以下、送信無線局における処理（図１１）、受信無線局における処理（図１２）を順に説明する。
【００５８】
送信無線局における処理の概要は、図１１のように表すことができる。同図に示すように、送信無線局は、自局と異なる伝送方式の１つ又は複数のキャリア周波数帯域信号を受信したか否かを監視し（Ｓ０１：信号検出ステップ）、異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号の受信が検出された場合、受信した当該信号から、送信するシンボル同期を検出する（Ｓ０２：シンボル同期検出ステップ）。そして、検出したシンボル同期に基づいて、異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号と自局からの信号とが相互に干渉しないシンボル送信タイミングを導出し、当該シンボル送信タイミングで、送信すべき信号を送信する（Ｓ０３：信号送信ステップ）。
【００５９】
一方、受信無線局については、自局が階層セル構造における小規模セル内に移動した場合に実行される以下の特徴的な処理を、無線通信プログラムの処理として捉えることができる。図１２に示すように、受信無線局は、大セル送信無線局からの信号を受信可能であり、且つ、小セル送信無線局からの信号を受信可能であることを表す情報を、ネットワークのデータ転送装置（例えば、ネットワーク内で受信無線局の位置登録を実現している位置登録管理サーバ又はネットワーク内のルータ等）に登録する（Ｓ１１：登録ステップ）。例えば、上記情報を受けたデータ転送装置は、当該受信無線局に送信するべきデータの種別に応じて、当該データを送信する送信無線局を選択することで、当該受信無線局に対し、マルチキャスト情報は大セル送信無線局から送信し、画像データ等のデータレートが高い個別の情報は小セル送信無線局から送信する、といったデータの種別に応じたデータ送信制御を行うことができる。また、上記判断はデータ量やトラフィック特性（例えば、非リアルタイム、リアルタイム）等によっても送信無線局を選択できることは言うまでもなく、上記実施形態に限定されるものではない。
【００６０】
かかる複数のキャリア周波数帯域の信号が送信されてきた受信無線局では、当該複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調する（Ｓ１２：同時受信ステップ）。
【００６１】
例えば、図７に示したように、受信無線局が小セル送信無線局からの信号の受信が可能な場所に移動した時に、小セル送信無線局＃３のセル内に移動したことを大セル送信無線局＃１又は小セル送信無線局＃３を介して、前述したデータ転送装置に対して通知することで、該小セル送信無線局のセル内にいる時は、常時、大セル送信無線局と小セル送信無線局からデータを受信することが可能となる。
【００６２】
従って、広範囲なエリア内に位置する複数の受信無線局に同一の情報を伝送するマルチキャスト情報の送信の場合は大セル送信無線局から該マルチキャスト情報を送信し、特定の受信無線局に対する大容量情報の送信の場合は小セル送信無線局から該大容量情報をそれぞれ独立的に送信することも可能となる。
【００６３】
以上のように、本実施形態の送信無線局、受信無線局における処理は、各無線局に備えたコンピュータにより実行される無線通信プログラムの処理として捉えることができる。
【００６４】
次に、本実施形態の効果について、図５の受信無線局のＤＦＴ後の大セル送信無線局からのスペクトルと小セル送信無線局からのスペクトルの図を用いて説明する。
【００６５】
受信無線局におけるＤＦＴ区間の設定は、小セル送信無線局からの信号に同期させている。また、大セル送信無線局が使用している周波数帯と小セル送信無線局が使用している周波数帯の間には、ガードバンドを設けていない。つまり、全サブキャリア周波数の間隔は、同一である。大セルのセル半径は、小セルのセル半径と比較して大きいため、大セル送信無線局の等価等方放射電力（Equivalent Isotropically Radiated Power：ＥＩＲＰ）は、小セル送信無線局のＥＩＲＰよりも大きい。したがって、大セル送信無線局の近傍に存在する小セルの中に位置する受信無線局では、図５に示したように、大セル送信無線局からの電波の方が高い電力で受信される。
【００６６】
正規化した周波数が０〜１に示されている矩形型スペクトルが小セル送信無線局からの信号をＤＦＴ処理した後のスペクトルである。また、正規化した周波数が−１〜０において矩形型となっているスペクトルが、大セル送信無線局からの信号をＤＦＴ処理した後のスペクトルである。このように、本発明の同期を行うことで、小セル送信無線局が使用している周波数帯に漏れ込む干渉量を大きく低減できることが分かる。また、同期を行っても該周波数帯に漏れ込む干渉が存在するのは、増幅器におけるひずみが原因である。このようなひずみによる干渉は、熱雑音が増加した状態と同様であるので、該ひずみによる干渉に対しては、拡散変調も併せて行うことにより、該干渉を低減することが可能となる。
【００６７】
なお、受信無線局において、送信無線局に対してシンボル同期の要請を行う同期要請手段を設け、当該受信無線局の同期要請手段からのシンボル同期の要請をトリガーとして、送信無線局がシンボル同期検出及び送信タイミング制御を行う実施態様を採用することもできる。かかる態様では、上記と同様に、受信無線局は、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することが可能となるため、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。また、ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、マルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【００６８】
また、本発明に係る送信無線局は、基地局に限られず、移動局であっても良く、複数の移動局同士のマルチホップ接続によるパーベイシブネットワークに適用される場合には、一の移動局（受信無線局に相当）の同期要請手段が他の移動局（送信無線局に相当）にシンボル同期を要請し、他の移動局がシンボル同期検出及び送信タイミング制御を行うことで、移動局同士の自律的な送信タイミング制御を実現することができる。
【００６９】
さらに、小セル送信無線局でのシンボル同期の精度（安定度）は、該小セル送信無線局が固定して設置されていること、アンテナ利得が受信無線局よりも高いこと、及び該小セル送信無線局のアンテナの設置環境が受信無線局のアンテナの設置環境よりも良いことによって、受信無線局でのシンボル同期の精度（安定度）よりも高い、と考えられます。また、小セル送信無線局と受信無線局との間は、大セル送信無線局と該受信無線局との間よりも、より多くの場面において見通しの良い環境となることが想定されます。つまり、受信無線局でのシンボル同期の精度（安定度）は、大セル送信無線局に対してシンボル同期を実行する場合よりも、小セル送信無線局に対してシンボル同期を実行する場合の方が、より高い、と考えられます。
【００７０】
以上より、受信無線局は、小セル送信無線局に対してシンボル同期を実行することで、より安定的に大セル送信無線局からの信号を受信できる（即ち、小セル送信無線局に対してシンボルを同期させることで、等価的に、シンボルを大セルにも同期させることとなる）、と考えられます。
【００７１】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図６の送信無線局と受信無線局の機能ブロック構成図を用いて説明する。本実施形態では、周波数帯ｆ３を使用する送信無線局と、周波数帯ｆ４を使用する送信無線局として説明する。送信無線局は、大セル送信無線局又は小セル送信無線局のいずれでも適用可能である。また、２つの周波数帯を用いた場合について説明するが、３つ以上の周波数帯を用いた場合でも同じである。
【００７２】
送信無線局２０１の送信部２０２と送信無線局２２１の送信部２０２は、シンボル同期基準源２３０から出力される信号により送信シンボルのシンボル同期が行われる。つまり、送信無線局２０１のデータ入力端４から入力されるデータと、送信無線局２２１のデータ入力端４から入力されるデータは、お互いのシンボルが同期して送信される。この時のシンボルの同期は、図４に示したように、１シンボルのＤＦＴ区間内に他送信無線局が送信する信号のシンボル境界が存在しないように行われる。図６のシンボル同期基準源２３０（特に、送信部２０２に対して同期要請信号を送信する部分）は、本発明に係る「同期要請手段」に相当する。また、本説明ではシンボル同期基準源を独立に設けたが、それ以外として、いずれかの送信無線局の中にシンボル同期基準源を設け、該シンボル同期基準源を持たない送信無線局は、該シンボル同期基準源を持つ送信無線局に同期する方法を採用してもよい。また、全ての送信無線局の中にシンボル同期基準源を設け、自局のシンボル同期基準源と他の送信無線局のシンボル同期基準源とで有線又は無線を用いて相互に連携して、シンボル同期を行う方法を採用してもよい。このとき、各送信無線局は、相互に連携し、各送信無線局が送信すべき信号の送信キャリア周波数が互いに直交関係となるように設定することが望ましい。即ち、送信無線局が、他の送信無線局からの受信信号に基づき周波数間隔を検出する周波数間隔検出手段と、検出した周波数間隔に基づいて、当該他の送信無線局の送信キャリア周波数と直交関係となるように、送信キャリア周波数を設定する周波数設定手段とを備えることとすれば、送信無線局は、自局と異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号及び自局の信号のそれぞれの相関で、最適な（互いに干渉を及ぼさない）シンボル送信タイミングで信号を送信することができる。なお、周波数設定の一例は、後述する。
【００７３】
受信無線局２１１では、アンテナ１６からの信号を周波数帯ｆ３及び周波数帯ｆ４の両周波数帯を通過させるフィルタ１１２を介して受信部１５に入力する。そして、該受信部１５にてＤＦＴ及び復調された信号は、データ出力端１７から出力される。この時の出力するデータは、周波数帯ｆ３のみ、又は周波数帯ｆ４のみ、又は周波数帯ｆ３とｆ４で伝送されているデータとすることが可能である。
【００７４】
上記の第１、第２実施形態で説明したように、本発明の適用により、以下の効果が得られる。即ち、送信無線局は、自局と異なる伝送方式のキャリア周波数帯域信号及び自局の信号のそれぞれの相関で、最適な（互いに干渉を及ぼさない）シンボル送信タイミングで信号を送信することが可能となり、受信無線局では、複数のキャリア周波数帯域の信号を同時に受信して復調することが可能となるため、従来のようにハンドオーバ時に「周波数の切替処理」を行う必要はなくなり、スムーズなハンドオーバを実現することができる。
【００７５】
また、ガードバンドの設定を小さく又は不要とすることができるので、周波数の有効利用が可能となる。また、同時に複数の送信無線局からの信号を受信することが可能となるので、マルチリンク伝送を実行することができる。また、小セルを形成する既存の他の送信無線局を干渉の影響をさほど考慮することなく自由に、新たな送信無線局を配置することが可能となる。更に、複数周波数帯を受信する受信無線局の受信部分の共通化が行えるので、受信無線局の容積の縮小化、製造費用の低コスト化を行うこと可能となる。
【００７６】
ここで、周波数設定の一例について、図１３〜図１５を用いて説明する。大セル送信無線局等の他の送信無線局からの受信信号は、乗算器３１１Ａ、３１１Ｂによって局部発振器３１７からの信号と乗算された後に、それぞれローパスフィルタ３１２Ａ、３１２Ｂを介することにより、ベースバンド信号（ｒＩ，ｒＱ）に変換される（乗算器３１１Ｂには（π／２）位相変換された信号が入力される）。該ベースバンド信号（ｒＩ，ｒＱ）は、それぞれ、１シンボルＤＦＴ区間長の時間だけ遅延させるための遅延器３１３Ａ、３１３Ｂによって、遅延されたベースバンド信号（ｒ-Ｉ，ｒ-Ｑ）となる。次に、遅延させないベースバンド信号（ｒＩ，ｒＱ）と遅延させたベースバンド信号（ｒ-Ｉ，ｒ-Ｑ）とに対し、それぞれ乗算および加算が実行される。この処理は、遅延させない複素ベクトル信号に、遅延させた複素ベクトル信号の複素共役を乗算する処理に相当する。
【００７７】
図１４（ａ）に示したように、ＯＦＤＭ信号の一部がガードインターバル部分にコピーされているので、乗算するタイミングが一致する場合（信号と該信号のコピー個所との乗算をする場合）、図１４（ｂ）に記載した複素平面上において、時間的に変動しないベクトルが得られる。従って、ガードインターバル長だけベクトルを積分する積分器３１４Ａ、３１４Ｂでは、同一ベクトル同士の加算となるので、該積分後のベクトルの大きさは、設定された閾値以上の値となる。一方、乗算するタイミングが不一致の場合（信号と該信号のコピー個所以外との乗算をする場合）、図１４（ｃ）に記載した複素平面上において、乗算結果は、時間的に変動するベクトルとなる。従って、同位相で積分されないため、該積分後のベクトルの大きさは閾値以下の値となる。該積分後ベクトルの大きさが閾値以上で且つ最大値となるタイミングが、ＤＦＴするシンボルタイミングとなる。
【００７８】
しかしながら、局部発振器３１７の周波数がＯＦＤＭ信号のいずれのサブキャリア信号の周波数とも同一でない場合は、たとえシンボルタイミングが一致している場合であっても、遅延器３１３Ａ、３１３Ｂに設定された１シンボルＤＦＴ区間長の間に、該周波数の差だけ位相が回転するため、図１５（ａ）に示すＩ軸との成す角がゼロのベクトルではなく、図１５（ｂ）に示すＩ軸との成す角がθ[rad]のベクトルが得られる。図１３では、Ｔａｎメモリ３１５に記憶されている積分後のそれぞれの信号の振幅とθとの関係を検索することで、θ[rad]を得る。そして、周波数差計算部３１６において、以下の式（１）の計算をすることで、ずれている周波数の値（△ｆ）が得られる。
Δｆ[Hz]＝（１／２π）×（θ／Ｔ）  ・・・（１）
【００７９】
この式（１）にて、△ｆ[Hz]は局部発振器３１７の周波数とＯＦＤＭ信号のそれぞれのサブキャリア信号の周波数との差の最小値であり、θ[rad]は積分後ベクトルの偏角であり、Ｔ[sec]は遅延器３１３Ａ、３１３Ｂに設定された遅延時間（１シンボルＤＦＴ区間長）である。
【００８０】
そして、局部発振器３１７に対し、得られた周波数ズレを補正することで、周波数を同調させる。周波数が同調した状態は、該自局の局部発振器３１７が他の送信無線局からの信号の送信周波数に同調した状態であるので、該局部発振器３１７を該自局が送信する信号の送信周波数に用いることで、それぞれの送信無線局からの信号の送信キャリア周波数は直交関係となる。
【００８１】
なお、上記第１、第２実施形態における小セル送信無線局は、無線ＬＡＮであっても良く、その他の小規模なエリア内の無線通信網であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】ある範囲のエリアをカバーする一つ以上の送信無線局とＥＩＲＰが小さな送信無線局及び受信無線局から構成される無線通信システムを説明するための図である。
【図２】従来におけるＥＩＲＰが小さな送信無線局及び受信無線局の機能ブロック構成図である。
【図３】第１実施形態のＥＩＲＰが小さな送信無線局及び受信無線局の機能ブロック構成図である。
【図４】ある範囲のエリアをカバーする送信無線局からの受信シンボルとＥＩＲＰが小さな送信無線局の送信シンボルのタイミング関係を示す図である。
【図５】受信無線局のＤＦＴ後の大セル送信無線局からのスペクトルと小セル送信無線局からのスペクトルの図である。
【図６】第２実施形態の送信無線局及び受信無線局の機能ブロック構成図である。
【図７】ＥＩＲＰが小さな送信無線局のセル内に移動した時の位置登録を説明するための図である。
【図８】シンボル同期検出部を実現する構成の一例である。
【図９】（ａ）は小セル送信無線局におけるＯＦＤＭ信号の送信に係る構成を示す機能ブロック図であり、（ｂ）は小セル送信無線局におけるＯＦＣＤＭ信号の送信に係る構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】（ａ）は受信無線局におけるＯＦＤＭ信号の受信に係る構成を示す機能ブロック図であり、（ｂ）は受信無線局におけるＯＦＣＤＭ信号の受信に係る構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】送信無線局における無線通信プログラムの処理の一例を示す流れ図である。
【図１２】受信無線局における無線通信プログラムの処理の一例を示す流れ図である。
【図１３】周波数設定の一例を説明するための図である。
【図１４】（ａ）はＯＦＤＭ信号の一部のコピーを示す図であり、（ｂ）は乗算するタイミングが一致する場合のベクトルを示す図であり、（ｃ）は乗算するタイミングが一致しない場合のベクトルを示す図である。
【図１５】（ａ）は乗算するタイミングが一致し且つ周波数が同調する場合のベクトルを示す図であり、（ｂ）は乗算するタイミングが一致し且つ周波数が同調しない場合のベクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１、１０１、２０１、２２１…送信無線局、１１、１１１、２１１…受信無線局、２、１０２、２０２…送信部、３、３Ａ、１６…アンテナ、４…データ入力端、１２、１３、１１２、２１２…フィルタ、１４…切替器、１５…受信部、１５Ａ…ガードインターバル除去部、１５Ｂ…ＦＦＴ部、１５Ｃ…パラレル／シリアル変換部、１５Ｄ…復調部、１５Ｅ…チャネル推定部、１５Ｆ…拡散符号設定部、１５Ｇ…同相加算部、１７…データ出力端、１８…シンボルタイミング検出部、８０…セル、９０…エリア、１０２Ａ…送信キャリア設定部、１０２Ｂ…シリアル／パラレル変換部、１０２Ｃ…ＩＦＦＴ部、１０２Ｄ…ガードインターバル挿入部、１０２Ｅ…シンボル送信制御部、１０２Ｆ…拡散符号生成部、１０２Ｇ…多重部、１０２Ｈ…コピー部、１０２Ｉ…合成部、１０３…拡散率設定部、１０４…受信品質測定部、１０５…シンボル同期検出部、２３０…シンボル同期基準源、３０１…１シンボルＤＦＴ区間の長さの遅延器、３０２…ガードインターバル長のスライディング相関器、３０３…最大相関値検出器、３０４…タイミング導出部、３１１Ａ、３１１Ｂ…乗算器、３１２Ａ、３１２Ｂ…ローパスフィルタ、３１３Ａ、３１３Ｂ…遅延器、３１４Ａ、３１４Ｂ…積分器、３１５…Ｔａｎメモリ、３１６…周波数差計算部、３１７…局部発振器。
【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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