(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接または重複する無線エリアで同一の周波数チャネルを利用するシステムＡおよびシステムＢと、このシステムＡ，Ｂの基地局および端末局と異なる場所に設置された干渉キャンセル局とにより構成される無線通信システムであって、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳは、
前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路に対応する第１の情報と、前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路に対応する第２の情報を用いて、前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数w2を算出する送信重み係数算出手段と、
前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号に前記送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号を生成し、前記システムＢの基地局ＢＳｂが当該データ信号を送信するタイミングに同期してこの干渉キャンセル用データ信号を送信する干渉キャンセル用データ信号送信手段と
を備え、前記システムＡの端末局ＭＳａは前記システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして前記システムＡの基地局ＢＳａが送信するデータ信号を受信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａが送信し前記システムＢの基地局ＢＳｂが受信する無線信号x1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａが送信し前記干渉キャンセル局ＩＣＳが受信する無線信号x2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記システムＢの基地局ＢＳｂは、配下の端末局宛にデータ信号を送信する前に、前記無線信号x1および当該データ信号を専用の通信回線を介して前記干渉キャンセル局ＩＣＳに送信する手段を備え、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、前記無線信号x1，x2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊x1＋w2＊x2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−w1＊x1／x2）を算出する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記システムＢの基地局ＢＳｂは、配下の端末局宛にデータ信号を送信する前に、当該データ信号を専用の通信回線を介して前記干渉キャンセル局ＩＣＳに送信する手段を備え、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−w1＊h1／h2）を算出する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h0，h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を算出する構成であり、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの干渉キャンセル用データ信号送信手段は、前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号をＲＦデバイス上で受信すると同時に、前記送信重み係数w2を乗算して前記干渉キャンセル用データ信号として送信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−w1＊h1／h2）を算出する構成であり、
前記システムＢの基地局ＢＳｂは、Ｎフレーム（Ｎは２以上の整数）の時間内にフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）（Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）まで配下の端末局宛にデータ信号を順次送信し、フレーム（Ｎ−Ｌ＋１）〜フレームＮはデータ送信を停止する構成であり、
前記システムＡの基地局ＢＳａは、前記Ｎフレームの時間内の１つのフレームでデータ信号を送信する構成であり、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの干渉キャンセル用データ信号送信手段は、前記システムＢの基地局ＢＳｂが送信するフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）のデータ信号を受信すると、前記伝送路係数h0を除算し、さらに前記送信重み係数w2を乗算して前記干渉キャンセル用データ信号として生成し、フレーム（Ｌ＋１）〜フレームＮのタイミングで順次送信する構成であり、
前記システムＡの端末局ＭＳａは、前記Ｎフレームの時間内に前記システムＢの基地局ＢＳｂから受信したデータ信号と、前記干渉キャンセル局ＩＣＳから受信した干渉キャンセル用データ信号と、前記システムＡの基地局ＢＳａから受信したデータ信号とをフレーム単位に加算処理し、前記システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして前記基地局ＢＳａから受信したデータ信号を抽出する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h0，h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を算出する構成であり、
前記システムＢの基地局ＢＳｂは、Ｎフレーム（Ｎは２以上の整数）の時間内にフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）（Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）まで配下の端末局宛にデータ信号を順次送信し、フレーム（Ｎ−Ｌ＋１）〜フレームＮはデータ送信を停止する構成であり、
前記システムＡの基地局ＢＳａは、前記Ｎフレームの時間内の１つのフレームでデータ信号を送信する構成であり、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳの干渉キャンセル用データ信号送信手段は、前記システムＢの基地局ＢＳｂが送信するフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）のデータ信号を受信すると、前記送信重み係数w2を乗算して前記干渉キャンセル用データ信号として生成し、フレーム（Ｌ＋１）〜フレームＮのタイミングで順次送信する構成であり、
前記システムＡの端末局ＭＳａは、前記Ｎフレームの時間内に前記システムＢの基地局ＢＳｂから受信したデータ信号と、前記干渉キャンセル局ＩＣＳから受信した干渉キャンセル用データ信号と、前記システムＡの基地局ＢＳａから受信したデータ信号とをフレーム単位に加算処理し、前記システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして前記基地局ＢＳａから受信したデータ信号を抽出する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の無線通信システムにおいて、
前記システムＡの基地局ＢＳａは、前記Ｎフレームの時間内の複数のフレームで同一のデータ信号を送信する構成であり、
前記システムＡの端末局ＭＳａは、前記Ｎフレームの時間内に受信信号を同相合成し、前記基地局ＢＳａから受信したデータ信号を抽出する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項３〜請求項６のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記システムＡの端末局ＭＳａは、前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号を受信し、前記システムＢの既知プリアンブル信号Ｑを用いて前記伝送路係数h1を推定し、前記干渉キャンセル局ＩＣＳに対して前記システムＡの既知プリアンブル信号Ｐに続けて推定した伝送路係数h1と既知プリアンブル信号Ｐを乗算した信号を送信する構成であり、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳは、前記システムＡの端末局ＭＳａの送信信号を受信し、前記既知プリアンブル信号Ｐを用いて前記伝送路係数h2を推定し、さらに推定した伝送路係数h2と前記既知プリアンブル信号Ｐを用いて前記伝送路係数h1を復元する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項４〜請求項６のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳは、前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号を受信し、前記システムＢの既知プリアンブル信号Ｑを用いて前記伝送路係数h0を推定する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項２、請求項３、請求項５のいずれかに記載の無線通信システムにおいて、
前記送信重み係数算出手段は、w1＝１として前記送信重み係数w2を算出する構成であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
互いに隣接または重複する無線エリアで同一の周波数チャネルを利用するシステムＡおよびシステムＢと、このシステムＡ，Ｂの基地局および端末局と異なる場所に設置された干渉キャンセル局とにより構成される無線通信システムの干渉キャンセル局であって、
前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路に対応する第１の情報と、前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路に対応する第２の情報を用いて、前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数w2を算出する送信重み係数算出手段と、
前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号に前記送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号を生成し、前記システムＢの基地局ＢＳｂが当該データ信号を送信するタイミングに同期してこの干渉キャンセル用データ信号を送信する干渉キャンセル用データ信号送信手段と
を備え、前記システムＡの端末局ＭＳａで前記システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして前記システムＡの基地局ＢＳａが送信するデータ信号を受信させる
ことを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１２】
請求項１１に記載の干渉キャンセル局において、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａが送信し前記システムＢの基地局ＢＳｂが受信する無線信号x1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａが送信し前記干渉キャンセル局ＩＣＳが受信する無線信号x2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記送信重み係数算出手段は、前記無線信号x1，x2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊x1＋w2＊x2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−w1＊x1／x2）を算出する構成である
ことを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１３】
請求項１１に記載の干渉キャンセル局において、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−w1＊h1／h2）を算出する構成である
ことを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１４】
請求項１１に記載の干渉キャンセル局において、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h0，h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を算出する構成であり、
前記干渉キャンセル用データ信号送信手段は、前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号をＲＦデバイス上で受信すると同時に、前記送信重み係数w2を乗算して前記干渉キャンセル用データ信号として送信する構成である
ことを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１５】
請求項１１に記載の干渉キャンセル局において、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−w1＊h1／h2）を算出する構成であり、
前記干渉キャンセル用データ信号送信手段は、前記システムＢの基地局ＢＳｂがＮフレーム（Ｎは２以上の整数）の時間内にフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）（Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）まで配下の端末局宛にデータ信号を順次送信し、フレーム（Ｎ−Ｌ＋１）〜フレームＮはデータ送信を停止するときに、前記システムＢの基地局ＢＳｂが送信するフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）のデータ信号を受信すると、前記伝送路係数h0を除算し、さらに前記送信重み係数w2を乗算して前記干渉キャンセル用データ信号として生成し、フレーム（Ｌ＋１）〜フレームＮのタイミングで順次送信する構成である
ことを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１６】
請求項１１に記載の干渉キャンセル局において、
前記第１の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、前記第２の情報は前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、前記システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、
前記送信重み係数算出手段は、前記伝送路係数h0，h1，h2および前記送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０
の関係式から前記送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を算出する構成であり、
前記干渉キャンセル用データ信号送信手段は、前記システムＢの基地局ＢＳｂがＮフレーム（Ｎは２以上の整数）の時間内にフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）（Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）まで配下の端末局宛にデータ信号を順次送信し、フレーム（Ｎ−Ｌ＋１）〜フレームＮはデータ送信を停止するときに、前記システムＢの基地局ＢＳｂが送信するフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）のデータ信号を受信すると、前記送信重み係数w2を乗算して前記干渉キャンセル用データ信号として生成し、フレーム（Ｌ＋１）〜フレームＮのタイミングで順次送信する構成である
ことを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１７】
請求項１２、請求項１３、請求項１５のいずれかに記載の干渉キャンセル局において、
前記送信重み係数算出手段は、w1＝１として前記送信重み係数w2を算出する構成であることを特徴とする干渉キャンセル局。
【請求項１８】
互いに隣接または重複する無線エリアで同一の周波数チャネルを利用するシステムＡおよびシステムＢと、このシステムＡ，Ｂの基地局および端末局と異なる場所に設置された干渉キャンセル局とにより構成される無線通信システムの干渉キャンセル方法であって、
前記干渉キャンセル局ＩＣＳは、
前記システムＡの端末局ＭＳａと前記システムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路に対応する第１の情報と、前記システムＡの端末局ＭＳａと前記干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路に対応する第２の情報を用いて、前記干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数w2を算出し、
前記システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号に前記送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号を生成し、前記システムＢの基地局ＢＳｂが当該データ信号を送信するタイミングに同期してこの干渉キャンセル用データ信号を送信し、
前記システムＡの端末局ＭＳａは、前記システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして前記システムＡの基地局ＢＳａが送信するデータ信号を受信する
ことを特徴とする干渉キャンセル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに無線エリアが隣接または重複する複数の無線通信システムが同一の周波数チャネルを利用する場合に、一方のシステムの端末局で他方の基地局からの干渉波をキャンセルする無線通信システム、干渉キャンセル局および干渉キャンセル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの無線通信システムは、同一周波数チャネルを用いる複数のセルまたは複数のシステムが近接している場合、互いの電波が干渉し合うために通信品質が著しく劣化する。そのため、一般には伝搬損による電力減衰量を考慮して周波数繰り返し距離を算出し、同一周波数チャネルを用いる基地局は地理的に離して配置される。
【０００３】
近年の各種無線通信の普及やそのブロードバンド化に伴い、システムの通信容量の増大が求められている。その要求に応えるには基地局数を増やす方法があるが、マイクロ波帯に代表される無線通信に適した周波数帯域はすでに逼迫しており、前記の同一周波数チャネル干渉の問題から基地局数を増やすことは容易でない。
【０００４】
同一周波数チャネルに複数のユーザを収容する技術として、ＳＤＭＡ（Space Division Multiple Access：空間分割多重接続）やマルチユーザＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）といった空間多重技術がある（非特許文献１，２）。ＳＤＭＡでは、到来方向推定技術などをもとに無線リソースをユーザごとに空間分離することで、同一周波数チャネルへのユーザ多重を実現する。マルチユーザＭＩＭＯでは、複数の送受アンテナ間に形成される複数の異なる伝搬路を利用し、同一周波数チャネル上に空間多重化された複数ユーザの信号系列を分離する。
【０００５】
この空間多重技術と異なる技術として、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access ：符号分割多重接続）が知られている（非特許文献３）。ＣＤＭＡでは、互いに相関値の低い拡散符号を用いて複数のユーザや複数のセルの信号を分離することができるため、同一周波数チャネル干渉を許容する無線通信システムと言える。したがって、新規の基地局を追加する際、電波干渉という観点では比較的に寛容な置局設計で実現することができる。
【非特許文献１】Winters,J.H.,"Smart antennas for wireless systems", IEEE Personal Communications, Vol.5, No.1, pp.23-27, Feb.1998
【非特許文献２】Kai-Kit Wong, Murch,R.D., Letaief,K.B.,"Performance enhancement of multiuser MIMO wireless communication systems" IEEE Transaction on Communications, Vol.50, No.12, pp.1960-1970, Dec.2002
【非特許文献３】Hui,J.,"Throughput Analysis for Code Division Multiple Accessing of the Spread Spectrum Channel", IEEE Journal on selected areas in Communications, Vol.SAC-2, No.4, pp.482-486, July 1984
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＤＭＡやマルチユーザＭＩＭＯの技術は、同一無線通信システム内では有効に機能する。しかし、同一周波数チャネルを用いて近接する異なる無線通信システム間において、ＳＤＭＡやマルチユーザＭＩＭＯに対応していない無線通信システムの端末局では、前記の電波干渉により通信が困難になる。また、ＳＤＭＡでは、ＳＤＭＡ制御を行う無線局と通信対象の無線局の同一線上に他の無線局が存在した場合には分離できなくなる問題がある。
【０００７】
ＣＤＭＡの技術では、符号で無線リソースを予め分割するため、基地局数の増加に伴っい、単位基地局あたりの実質的な周波数利用効率は低下する。したがって、前記のように周波数帯域が逼迫している状況ではブロードバンド化の困難さが伴う。また、空間多重技術と同様に、同一周波数チャネルを用いて近接する異なる無線通信システム間において、同一のＣＤＭＡ方式でないあるいはＣＤＭＡ方式でない無線通信システムの端末局では、前記の電波干渉により通信が困難になる。
【０００８】
本発明は、互いに無線エリアが隣接または重複する複数の無線通信システムが同一の周波数チャネルを利用する場合に、一方の端末局で他方の基地局からの干渉波をキャンセルすることができる干渉キャンセル方法、干渉キャンセル局および無線通信システム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】
【０００９】
本発明は、互いに隣接または重複する無線エリアで同一の周波数チャネルを利用するシステムＡおよびシステムＢと、このシステムＡ，Ｂの基地局および端末局と異なる場所に設置された干渉キャンセル局とにより構成される無線通信システム、干渉キャンセル局、干渉キャンセル方法であって、干渉キャンセル局ＩＣＳは、システムＡの端末局ＭＳａとシステムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路に対応する第１の情報と、システムＡの端末局ＭＳａと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路に対応する第２の情報を用いて、干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数w2を算出する送信重み係数算出手段と、システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号に送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号を生成し、システムＢの基地局ＢＳｂが当該データ信号を送信するタイミングに同期してこの干渉キャンセル用データ信号を送信する干渉キャンセル用データ信号送信手段とを備え、システムＡの端末局ＭＳａはシステムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルしてシステムＡの基地局ＢＳａが送信するデータ信号を受信する構成である。
【００１０】
第１の情報はシステムＡの端末局ＭＳａが送信しシステムＢの基地局ＢＳｂが受信する無線信号x1とし、第２の情報はシステムＡの端末局ＭＳａが送信し干渉キャンセル局ＩＣＳが受信する無線信号x2とし、システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、システムＢの基地局ＢＳｂは、配下の端末局宛にデータ信号を送信する前に、無線信号x1および当該データ信号を専用の通信回線を介して干渉キャンセル局ＩＣＳに送信する手段を備え、干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、無線信号x1，x2および送信重み係数w1，w2について
w1＊x1＋w2＊x2＝０
の関係式から送信重み係数w2（＝−w1＊x1／x2）を算出する構成である。なお、w1＝１であってもよい。
【００１１】
また、第１の情報はシステムＡの端末局ＭＳａとシステムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、第２の情報はシステムＡの端末局ＭＳａと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、システムＢの基地局ＢＳｂは、配下の端末局宛にデータ信号を送信する前に、当該データ信号を専用の通信回線を介して干渉キャンセル局ＩＣＳに送信する手段を備え、干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、伝送路係数h1，h2および送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊h2＝０
の関係式から送信重み係数w2（＝−w1＊h1／h2）を算出する構成である。なお、w1＝１であってもよい。
【００１２】
また、第１の情報はシステムＡの端末局ＭＳａとシステムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、第２の情報はシステムＡの端末局ＭＳａと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、システムＢの基地局ＢＳｂと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、伝送路係数h0，h1，h2および送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０
の関係式から送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を算出する構成であり、干渉キャンセル局ＩＣＳの干渉キャンセル用データ信号送信手段は、システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号をＲＦデバイス上で受信すると同時に、送信重み係数w2を乗算して干渉キャンセル用データ信号として送信する構成である。
【００１３】
また、第１の情報はシステムＡの端末局ＭＳａとシステムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、第２の情報はシステムＡの端末局ＭＳａと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、システムＢの基地局ＢＳｂと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、伝送路係数h1，h2および送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊h2＝０
の関係式から送信重み係数w2（＝−w1＊h1／h2）を算出する構成であり、システムＢの基地局ＢＳｂは、Ｎフレーム（Ｎは２以上の整数）の時間内にフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）（Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）まで配下の端末局宛にデータ信号を順次送信し、フレーム（Ｎ−Ｌ＋１）〜フレームＮはデータ送信を停止する構成であり、システムＡの基地局ＢＳａは、Ｎフレームの時間内の１つのフレームでデータ信号を送信する構成であり、干渉キャンセル局ＩＣＳの干渉キャンセル用データ信号送信手段は、システムＢの基地局ＢＳｂが送信するフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）のデータ信号を受信すると、伝送路係数h0を除算し、さらに送信重み係数w2を乗算して干渉キャンセル用データ信号として生成し、フレーム（Ｌ＋１）〜フレームＮのタイミングで順次送信する構成であり、システムＡの端末局ＭＳａは、Ｎフレームの時間内にシステムＢの基地局ＢＳｂから受信したデータ信号と、干渉キャンセル局ＩＣＳから受信した干渉キャンセル用データ信号と、システムＡの基地局ＢＳａから受信したデータ信号とをフレーム単位に加算処理し、システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして基地局ＢＳａから受信したデータ信号を抽出する構成である。なお、w1＝１であってもよい。
【００１４】
また、第１の情報はシステムＡの端末局ＭＳａとシステムＢの基地局ＢＳｂとの間の伝送路係数h1とし、第２の情報はシステムＡの端末局ＭＳａと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h2とし、システムＢの基地局ＢＳｂと干渉キャンセル局ＩＣＳとの間の伝送路係数h0とし、システムＢの基地局ＢＳｂの送信重み係数をw1としたときに、干渉キャンセル局ＩＣＳの送信重み係数算出手段は、伝送路係数h0，h1，h2および送信重み係数w1，w2について
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０
の関係式から送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を算出する構成であり、システムＢの基地局ＢＳｂは、Ｎフレーム（Ｎは２以上の整数）の時間内にフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）（Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）まで配下の端末局宛にデータ信号を順次送信し、フレーム（Ｎ−Ｌ＋１）〜フレームＮはデータ送信を停止する構成であり、システムＡの基地局ＢＳａは、Ｎフレームの時間内の１つのフレームでデータ信号を送信する構成であり、干渉キャンセル局ＩＣＳの干渉キャンセル用データ信号送信手段は、システムＢの基地局ＢＳｂが送信するフレーム１〜フレーム（Ｎ−Ｌ）のデータ信号を受信すると、送信重み係数w2を乗算して干渉キャンセル用データ信号として生成し、フレーム（Ｌ＋１）〜フレームＮのタイミングで順次送信する構成であり、システムＡの端末局ＭＳａは、Ｎフレームの時間内にシステムＢの基地局ＢＳｂから受信したデータ信号と、干渉キャンセル局ＩＣＳから受信した干渉キャンセル用データ信号と、システムＡの基地局ＢＳａから受信したデータ信号とをフレーム単位に加算処理し、システムＢの基地局ＢＳｂからの干渉をキャンセルして基地局ＢＳａから受信したデータ信号を抽出する構成である。
【００１５】
また、システムＡの基地局ＢＳａは、Ｎフレームの時間内の複数のフレームで同一のデータ信号を送信する構成であり、システムＡの端末局ＭＳａは、Ｎフレームの時間内に受信信号を同相合成し、基地局ＢＳａから受信したデータ信号を抽出する構成としてもよい。
【００１６】
また、システムＡの端末局ＭＳａは、システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号を受信し、システムＢの既知プリアンブル信号Ｑを用いて伝送路係数h1を推定し、干渉キャンセル局ＩＣＳに対してシステムＡの既知プリアンブル信号Ｐに続けて推定した伝送路係数h1と既知プリアンブル信号Ｐを乗算した信号を送信する構成であり、干渉キャンセル局ＩＣＳは、システムＡの端末局ＭＳａの送信信号を受信し、既知プリアンブル信号Ｐを用いて伝送路係数h2を推定し、さらに推定した伝送路係数h2と既知プリアンブル信号Ｐを用いて伝送路係数h1を復元する構成としてもよい。
【００１７】
また、干渉キャンセル局ＩＣＳは、システムＢの基地局ＢＳｂが配下の端末局宛に送信するデータ信号を受信し、システムＢの既知プリアンブル信号Ｑを用いて伝送路係数h0を推定する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、同一周波数チャネルを使用するシステムＡ，Ｂ間に干渉キャンセル局を配置し、システムＢの基地局ＢＳｂから送信するデータ信号に対して、干渉キャンセル局から干渉キャンセル用データ信号を同期して送信し、システムＡの端末局ＭＳａで双方をキャンセルすることにより、システムＡの基地局ＢＳａと端末局ＭＳａとの間で干渉のない通信を実現することができる。これにより、同一周波数チャネルを同時に複数の無線通信システムで利用可能となり、周波数利用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明の無線通信システムの第１の実施形態を示す。
図１において、本実施形態の無線通信システムは、システムＡを形成する基地局ＢＳ(Base Station)ａおよび端末局ＭＳ(Mobile Station)ａと、システムＢを形成する基地局ＢＳｂおよび端末局ＭＳｂと、これらの無線局とは別に干渉キャンセル局ＩＣＳ（Interference Canceling Station）を配置した構成である。システムＡとシステムＢはＴＤＤ（時分割多重）方式で送受信に同一周波数チャネルを用いるが、互いに非同期で動作するものとする。ただし、システムＡとシステムＢが同じ無線通信システムで、隣接するセルの関係にあって同期して動作する構成であってもよい。以下の実施形態でも同様である。
【００２０】
ここで、ＩＣＳとＢＳｂは、相互にデータ通信を行うために、システムＡ，Ｂとは異なる通信手段Ｚを備える。この通信手段Ｚは、無線および有線を問わないが、システムＢの伝送容量と同等の伝送容量を備えているものとする。また、ＭＳａはキャリアセンス機能を有し、システムＡ，Ｂの同一周波数チャネルにおける電波の有無を検知できるものとするが、システムＡのアクセス制御等においてはキャリアセンスは必ずしも必要ない。また、ＩＣＳとＢＳｂは、ＭＳａの電波を受信するための無線インタフェースを備えるが、システムＡの信号を復調する必要はない。
【００２１】
以下、図１および図２を参照して第１の実施形態における各無線局の処理手順について説明する。なお、図１(1) は、以下のステップ (1)〜(4) のＩＣＳで送信重み係数w2を算出するまでの処理手順に対応し、図１(2) は、以下のステップ (5)〜(7) のＭＳａにおいてＢＳｂの送信信号がキャンセルされるまでの処理手順に対応する。
【００２２】
(1) ＭＳａは、システムＡ，Ｂの同一周波数チャネルにおけるキャリアセンスを行い、該当周波数チャネルが使用されていないと判定した時間に任意の信号を送信する。この信号は、ＢＳａに対するデータ信号でもよいが、システムＡのアクセス制御等においてはキャリアセンスは必ずしも必要なく、その場合のキャリアセンスは専らシステムＢを対象としたものとなる。
【００２３】
(2) ＭＳａの送信信号は、無線経路を介してＢＳａとＩＣＳとＢＳｂにそれぞれ受信される。この信号がＢＳａに対するものでなければ、ＢＳａはこの信号を無視する。ＢＳｂとＩＣＳはＭＳａからの信号をバッファする。なお、ＢＳｂとＩＣＳにおける受信時刻は必ずしも厳密に一致していなくてもよい。ここでは、ＢＳｂの受信信号をx1、ＩＣＳの受信信号をx2とする。この受信信号x1，x2は、ＭＳａの送信信号にＭＳａ−ＢＳｂ間、ＭＳａ−ＩＣＳ間の各伝送路係数を乗算したものとなる。
【００２４】
(3) ＢＳｂは、受信信号x1を通信手段Ｚを介してＩＣＳに転送する。
【００２５】
(4) ＩＣＳは、(3) で得たＢＳｂの受信信号x1と、(2) で得たＩＣＳの受信信号x2と、ＢＳｂおよびＩＣＳの送信重み係数w1、w2について、
w1＊x1＋w2＊x2＝０      …(1) 
w1＝１                  …(2) 
の関係式を解き、ＩＣＳの送信重み係数w2（＝−x1／x2）を求める。なお、送信重み係数w1、w2は、ＢＳｂの送信信号Ｄ＊w1とＩＣＳの送信信号Ｄ＊w2がＭＳａの受信点で逆相になり、互いにキャンセルされる関係となるためのパラメータである。ここでは、ＩＣＳのみの制御で対応するためにw1＝１としているが、w1は任意の値をとってもよい。その場合、ＩＣＳはＢＳｂから送信重み係数w1を別途取得し、w2＝−w1＊x1／x2の計算式に基づいて送信重み係数w2を算出する。あるいは、送信重み係数w1は、ＩＣＳとＢＳｂで既知の固定値としてもよい。
【００２６】
(5) ＢＳｂがＭＳｂ宛に次の送信機会に送信するデータ信号をＤとすると、ＢＳｂはデータ信号Ｄを実際に送信する前に通信手段Ｚを介してＩＣＳに転送し、次にＢＳｂが送信するデータ信号Ｄおよびその送信タイミングをＩＣＳと共有する。ＩＣＳは、(4) で求めた送信重み係数w2とデータ信号Ｄを乗じた干渉キャンセル用データ信号Ｄ'(＝Ｄ＊w2）を生成する。
【００２７】
(6) ＢＳｂは、ＭＳｂ宛にデータ信号Ｄを送信し、ＩＣＳはＢＳｂがＭＳｂ宛にデータ信号Ｄを送信するタイミングと同期して、干渉キャンセル用データ信号Ｄ' を送信する。
【００２８】
(7) 以後、ステップ (1)〜(6) またはステップ (5)〜(6) を繰り返す間に、システムＡのＭＳａとＢＳａは通信を行い、システムＢのＭＳｂとＢＳｂは通信を行うが、各システムＡ，Ｂは互いに同期する必要はない。この期間中のＭＳａの受信波に着目すると、ＭＳａにとって干渉波となるＢＳｂの送信データ信号Ｄと、ＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' は、ＭＳａの受信点において逆相となり、互いにキャンセルされる。すなわち、システムＡとシステムＢが同一周波数チャネルを使用していても、システムＡのＭＳａの地点で、システムＢのＢＳｂからの干渉波はキャンセルされるので、ＭＳａはシステムＢの干渉波の影響を受けることなくＢＳａとの通信を行うことができる。なお、システムＢのＭＳｂにもＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' が届く場合もあるが、送信重み係数w2の関係で、ＢＳｂの送信データ信号Ｄに対するキャンセル波にはならない。
【００２９】
本実施形態では、送信重み係数の計算や干渉キャンセルのための信号処理はＩＣＳのみが行い、ＢＳやＭＳは干渉キャンセルのための特別な信号処理を行わなくてもよい特徴がある。
【００３０】
（第２の実施形態）
図３〜図５は、本発明の無線通信システムの第２の実施形態を示す。
図３に示す本実施形態の無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態の構成と同様であるが、本実施形態ではＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1、ＩＣＳ−ＭＳａ間の伝送路係数h2を検出するところが異なる。なお、システムＡとシステムＢはＴＤＤ（時分割多重）方式で送受信に同一周波数チャネルを用い、伝送路係数h1，h2は通信の双方向において可逆性があるものとする。
【００３１】
ここで、ＩＣＳは、システムＡのＭＳａの電波を受信して復調するための無線インタフェースを備える。ＭＳａは、システムＢの信号について、少なくともフレームの先頭等に付加された既知プリアンブル信号を復調できるものとする。
【００３２】
以下、図３〜図５を参照して第２の実施形態における各無線局の処理手順について説明する。なお、図３(1) は、以下のステップ (1)〜(4) のＩＣＳで送信重み係数w2を算出するまでの処理手順に対応し、図３(2) は、以下のステップ (5)〜(7) のＭＳａにおいてＢＳｂの送信信号がキャンセルされるまでの処理手順に対応する。
【００３３】
(1) ＢＳｂがＭＳｂ宛に送信したデータ信号をＭＳａが受信すると、フレーム先頭のプリアンブル信号Ｑを用いてＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を次のように推定する。ＭＳａは、システムＢにおけるプリアンブル信号Ｑを既知とし、受信信号からプリアンブル信号Ｑを復調する。このとき、復調したプリアンブル信号ＱはＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を乗算したＱ＊h1として受信されるため、図５に示すように、既知プリアンブル信号Ｑで除算することにより伝送路係数h1が推定される。ただし、簡単のために受信機における雑音信号は無視できるものとしている。
【００３４】
(2) ＭＳａは、ＩＣＳに送信するデータ信号として、図５に示すように、フレーム先頭の既知プリアンブル信号Ｐに続き、(1) で推定した伝送路係数h1を乗じた信号Ｐ＊h1を配置し、ＩＣＳ宛に送信する。
【００３５】
(3) ＩＣＳは、ＭＳａが送信するデータ信号を受信し、図５に示すように、まずフレーム先頭のプリアンブル信号Ｐ＊h2を既知プリアンブル信号Ｐで除算してＭＳａ−ＩＣＳ間の伝送路係数h2を推定し（Ｐ＊h2／Ｐ＝h2）、次にプリアンブル信号Ｐおよび推定したh2で信号Ｐ＊h1＊h2を除算し、ＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を復元する（Ｐ＊h1＊h2／Ｐ／h2＝h1）。
【００３６】
(4) ＩＣＳは、ステップ(3) で得た伝送路係数h1，h2と、ＢＳｂおよびＩＣＳの送信重み係数w1、w2について、
w1＊h1＋w2＊h2＝０      …(3) 
w1＝１                  …(4) 
の関係式を解き、ＩＣＳの送信重み係数w2（＝−h1／h2）を求める。なお、送信重み係数w1、w2は、第１の実施形態と同様に、ＢＳｂの送信信号Ｄ＊w1とＩＣＳの送信信号Ｄ＊w2がＭＳａの受信点で逆相になり、互いにキャンセルされる関係となるためのパラメータである。ここでは、ＩＣＳのみの制御で対応するためにw1＝１としているが、w1は任意の値をとってもよい。その場合、ＩＣＳはＢＳｂから送信重み係数w1を別途取得し、w2＝−w1＊x1／x2の計算式に基づいて送信重み係数w2を算出する。あるいは、送信重み係数w1は、ＩＣＳとＢＳｂで既知の固定値としてもよい。
【００３７】
(5) 以後は第１の実施形態と同様であり、ＢＳｂがＭＳｂ宛に次の送信機会に送信するデータ信号をＤとすると、ＢＳｂがデータ信号Ｄを実際に送信する前に通信手段Ｚを介してＩＣＳに転送し、次にＢＳｂが送信するデータ信号Ｄおよびその送信タイミングをＩＣＳと共有する。ＩＣＳは、ステップ(4) で求めた送信重み係数w2とデータ信号Ｄを乗じた干渉キャンセル用データ信号Ｄ'(＝Ｄ＊w2）を生成する。
【００３８】
(6) ＢＳｂはＭＳｂ宛にデータ信号Ｄを送信し、ＩＣＳはＢＳｂがＭＳｂ宛にデータ信号Ｄを送信するタイミングと同期して、干渉キャンセル用データ信号Ｄ' を送信する。
【００３９】
(7) 以後、ステップ (1)〜(6) またはステップ (5)〜(6) を繰り返す間に、システムＡのＭＳａとＢＳａは通信を行い、システムＢのＭＳｂとＢＳｂは通信を行うが、各システムＡ，Ｂは互いに同期する必要はない。この期間中のＭＳａの受信波に着目すると、ＭＳａにとって干渉波となるＢＳｂの送信データ信号Ｄと、ＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' は、ＭＳａの受信点において逆相となり、互いにキャンセルされる。すなわち、システムＡとシステムＢが同一周波数チャネルを使用していても、システムＡのＭＳａの地点で、システムＢのＢＳｂからの干渉波はキャンセルされるので、ＭＳａはシステムＢの干渉波の影響を受けることなくＢＳａとの通信を行うことができる。なお、システムＢのＭＳｂにもＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' が届く場合もあるが、送信重み係数w2の関係で、ＢＳｂの送信データ信号Ｄに対するキャンセル波にはならない。
【００４０】
本実施形態では、送信重み係数の計算や干渉キャンセルのための信号処理はＩＣＳおよびＭＳａが行い、ＢＳａ，ＢＳｂは干渉キャンセルのための特別な信号処理を行わなくてもよい特徴がある。
【００４１】
（第３の実施形態）
図６および図７は、本発明の無線通信システムの第３の実施形態を示す。
図６に示す本実施形態の無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態の構成と異なり、ＢＳｂとＩＣＳを通信手段Ｚを介して接続せず、ＩＣＳはＢＳｂおよびＭＳａと無線回線を介して接続する構成である。ＢＳｂ−ＩＣＳ間の伝送路係数をh0、ＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数をh1、ＭＳａ−ＩＣＳ間の伝送路係数をh2とする。なお、システムＡとシステムＢはＴＤＤ（時分割多重）方式で送受信に同一周波数チャネルを用い、伝送路係数h1，h2，h3は通信の双方向において可逆性があるものとする。以下の実施形態においても同様である。
【００４２】
ここで、ＩＣＳは、システムＢのＢＳｂおよびシステムＡのＭＳａの電波をそれぞれ受信して復調するための無線インタフェースを備える。また、ＩＣＳは、ＲＦサンプリング等を用いてＲＦ受信信号に送信重み係数w2を乗算して直ちに送信する機能を備える。ＭＳａは、システムＢの信号について、少なくともフレームの先頭等に付加された既知プリアンブル信号を復調できるものとする。
【００４３】
以下、図６および図７を参照して第３の実施形態における各無線局の処理手順について説明する。なお、図６(1) は、以下のステップ (1)〜(4) のＩＣＳで送信重み係数w2を算出するまでの処理手順に対応し、図６(2) は、以下のステップ (5)〜(6) のＭＳａにおいてＢＳｂの送信信号がキャンセルされるまでの処理手順に対応する。
【００４４】
(1) ＢＳｂがＭＳｂ宛に送信したデータ信号を受信すると、フレーム先頭のプリアンブル信号Ｑを用いてＢＳｂ−ＩＣＳ間の伝送路係数h0およびＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を次のように推定する。ＩＣＳは、システムＢにおけるプリアンブル信号Ｑを既知とし、受信信号からプリアンブル信号Ｑを復調する。このとき、復調したプリアンブル信号ＱはＢＳｂ−ＩＣＳ間の伝送路係数h0を乗算したＱ＊h0として受信されるため、既知プリアンブル信号Ｑで除算することにより伝送路係数h0が推定される。
【００４５】
ＭＳａは、システムＢにおけるプリアンブル信号Ｑを既知とし、受信信号からプリアンブル信号Ｑを復調する。このとき、復調したプリアンブル信号ＱはＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を乗算したＱ＊h1として受信されるため、既知プリアンブル信号Ｑで除算することにより伝送路係数h1が推定される。ただし、簡単のためにそれぞれ受信機における雑音信号は無視できるものとしている。
【００４６】
(2) ＭＳａは、ＩＣＳに送信するデータ信号として、第２の実施形態と同様に、フレーム先頭の既知プリアンブル信号Ｐに続き、ステップ(1) で推定した伝送路係数h1を乗じた信号Ｐ＊h1を配置し、ＩＣＳ宛に送信する。
【００４７】
(3) ＩＣＳは、ＭＳａが送信するデータ信号を受信し、第２の実施形態と同様に、まずフレーム先頭のプリアンブル信号Ｐ＊h2を既知プリアンブル信号Ｐで除算してＭＳａ−ＩＣＳ間の伝送路係数h2を推定し（Ｐ・h2／Ｐ＝h2）、次にプリアンブル信号Ｐおよび推定したh2で信号Ｐ＊h1＊h2を除算し、ＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を復元する（Ｐ＊h1＊h2／Ｐ／h2＝h1）。
【００４８】
(4) ＩＣＳは、(1) で得た伝送路係数h0と、ステップ(3) で得た伝送路係数h1，h2と、ＢＳｂおよびＩＣＳの送信重み係数w1、w2について、
w1＊h1＋w2＊w1＊h0＊h2＝０      …(5) 
の関係式(5) を解き、ＩＣＳの送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を求める。なお、送信重み係数w1、w2は、ＢＳｂの送信信号Ｄ＊w1と、ＩＣＳが受信信号Ｄ＊w1＊h0に送信重み係数w2を乗算して直ちに送信する送信信号（Ｄ＊w1＊h0)＊w2 がＭＳａの受信点で逆相になり、互いにキャンセルされる関係となるためのパラメータである。ここでは、ＩＣＳの送信重み係数w2はＢＳｂの送信重み係数w1に影響されないので、w1は任意の値をとることができるが、ＩＣＳのみの制御で対応するためにw1＝１としてもよい。
【００４９】
(5) ＢＳｂは、ＭＳｂ宛にデータ信号Ｄを送信する。ＩＣＳは、このデータ信号ＤにＢＳｂ−ＩＣＳ間の伝送路係数h0を乗算したデータ信号Ｄ＊h0を受信すると、ＲＦサンプリング等を用いて、ＲＦ受信信号に直接ステップ(4) で求めた送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号Ｄ'(＝Ｄ＊h0＊w2）を生成し、直ちに送信する。なお、このときのタイムラグは、データ信号Ｄのシンボル長に比べて十分に短い時間とする。
【００５０】
(6) 以後、ステップ (1)〜(5) またはステップ(5) を繰り返す間に、システムＡのＭＳａとＢＳａは通信を行うが、各システムＡ，Ｂは互いに同期する必要はない。この期間中のＭＳａの受信波に着目すると、ＭＳａにとって干渉波となるＢＳｂの送信信号Ｄと、ＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' は、ＭＳａの受信点において逆相となり、互いにキャンセルされる。すなわち、システムＡとシステムＢが同一周波数チャネルを使用していても、システムＡのＭＳａの地点で、システムＢのＢＳｂからの干渉波はキャンセルされるので、ＭＳａはシステムＢの干渉波の影響を受けることなくＢＳａとの通信を行うことができる。なお、システムＢのＭＳｂにもＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' が届く場合もあるが、送信重み係数w2の関係で、ＢＳｂの送信信号Ｄに対するキャンセル波にはならない。
【００５１】
本実施形態では、送信重み係数の計算や干渉キャンセルのための信号処理はＩＣＳおよびＭＳａが行い、ＢＳａ，ＢＳｂは干渉キャンセルのための特別な信号処理を行わなくてもよい特徴がある。
【００５２】
（第４の実施形態）
図８〜図１０は、本発明の無線通信システムの第４の実施形態を示す。
図８に示す本実施形態の無線通信システムは、図６に示す第３の実施形態の構成と同様であり、ＢＳｂ−ＩＣＳ間の伝送路係数をh0、ＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数をh1、ＭＳａ−ＩＣＳ間の伝送路係数をh2、ＭＳａ−ＢＳａ間の伝送路係数をh3とする。
【００５３】
ここで、ＩＣＳは、システムＢのＢＳｂおよびシステムＡのＭＳａの電波をそれぞれ受信して復調するための無線インタフェースと、ＢＳｂが送信するデータ信号を復元し、少なくとも（Ｎ−Ｌ）フレーム分のデータ信号を蓄積するバッファを備える（Ｎは２以上の整数、Ｌは１以上（Ｎ−１）以下の整数）。
【００５４】
ＭＳａは、システムＢの信号について、少なくともフレームの先頭等に付加された既知プリアンブル信号を復調できるものとし、少なくともＮフレーム分の受信データをフレーム単位に蓄積するバッファと、蓄積したフレーム単位の受信データを合成する加算器とを備える。
【００５５】
ＢＳｂは、Ｎフレームの時間内のフレームfr1 でデータ信号s1、フレームfr2 でデータ信号s2、…、フレームfr(N-L) でデータ信号s(N-L)を周期的に送信するときに、ＩＣＳはこのフレーム周期に同期し、Ｌフレーム遅れてＢＳｂ送信データ信号に送信重み係数w2を乗算した干渉キャンセル用データ信号s1'(＝s1＊w2）、s2' 、…、s(N-L)' を送信する機能を有する。このとき、ＢＳｂは、フレームfr(N-L+1) 〜フレームfrＮまでの間はデータ信号の送信を停止する。
【００５６】
ＢＳａは、このフレーム周期に同期してＮフレームの時間内に１フレームのデータ信号ｑを任意のフレームで送信し、ＭＳａは、フレーム周期に同期してフレーム単位にＢＳｂが送信するデータ信号s1〜s(N-L)、Ｌフレームずれた干渉キャンセル用データ信号s1' 〜s(N-L)' 、ＢＳａが送信するデータ信号ｑの合成信号をフレーム単位に蓄積し、フレーム単位に合成する機能を有する。
【００５７】
以下、図８〜図１１を参照して第４の実施形態における各無線局の処理手順について説明する。なお、図８(1) は、以下のステップ (1)〜(4) のＩＣＳで送信重み係数w2を算出するまでの処理手順に対応し、図８(2) は、以下のステップ (5)〜(6) のＭＳａにおいてＢＳｂの送信信号がキャンセルされるまでの処理手順に対応する。
【００５８】
(1) ＢＳｂがＭＳｂ宛にフレームfr1 でデータ信号s1を送信し、ＩＣＳおよびＭＳａがこのデータ信号s1を受信すると、フレーム先頭のプリアンブル信号Ｑを用いてＢＳｂ−ＩＣＳ間の伝送路係数h0およびＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を第３の実施形態と同様に推定する。すなわち、ＩＣＳは受信プリアンブル信号Ｑ＊h0を既知プリアンブル信号Ｑで除算して伝送路係数h0を推定し、ＭＳａは受信プリアンブル信号Ｑ＊h1を既知プリアンブル信号Ｑで除算して伝送路係数h1を推定する。
【００５９】
(2) ＩＣＳは、受信データ信号s1＊h0をステップ(1) で推定した伝送路係数h0で除算してデータ信号s1を復元し、フレームfr1 のデータ信号s1としてバッファに蓄積する。
【００６０】
(3) ＭＳａは、ＩＣＳに送信するデータ信号として、第２の実施形態と同様に、フレーム先頭の既知プリアンブル信号Ｐに続き、ステップ(1) で推定した伝送路係数h1を乗じた信号Ｐ＊h1を配置し、ＩＣＳ宛に送信する。また、受信データ信号s1＊h1をフレームfr1 のデータ信号としてそのままバッファに蓄積する。
【００６１】
(4) ＩＣＳは、ＭＳａが送信するデータ信号を受信し、第２の実施形態と同様に、まずフレーム先頭のプリアンブル信号Ｐ＊h2を既知プリアンブル信号Ｐで除算してＭＳａ−ＩＣＳ間の伝送路係数h2を推定し（Ｐ＊h2／Ｐ＝h2）、次にプリアンブル信号Ｐおよび推定したh2で信号Ｐ＊h1＊h2を除算し、ＢＳｂ−ＭＳａ間の伝送路係数h1を復元する（Ｐ＊h1＊h2／Ｐ／h2＝h1）。
【００６２】
(5) ＩＣＳは、ステップ(4) で得た伝送路係数h1，h2と、ＢＳｂおよびＩＣＳの送信重み係数w1、w2について、第２の実施形態の関係式(3),(4) を解き、ＩＣＳの送信重み係数w2（＝−h1／h2）を求める。なお、送信重み係数w1、w2は、ＢＳｂの送信信号Ｄ＊w1とＩＣＳの送信信号Ｄ＊w2がＭＳａの受信点で逆相になり、互いにキャンセルされる関係となるためのパラメータである。ここでは、ＩＣＳのみの制御で対応するためにw1＝１としているが、送信重み係数w1は、ＩＣＳとＢＳｂで既知の固定値としてもよい。
【００６３】
(6) ＢＳｂがＭＳｂ宛にフレームfrL までデータ信号s2，s3，…，sLを送信し、ＩＣＳおよびＭＳａがこのデータ信号を受信すると、ＩＣＳはステップ(2) と同様にフレームfrL までのデータ信号s2〜sLを復元してフレーム単位にバッファに蓄積し、ＭＳａはステップ(3) と同様にフレームfrL までの受信データ信号s2＊h1〜sL＊h1をそのままフレーム単位にバッファに蓄積する。なお、図８〜図１１はＬ＝１の場合を示し、ここにおけるデータ信号蓄積処理はない。
【００６４】
(7) ＢＳｂは、ＭＳｂ宛にフレームfr(L+1) でデータ信号s(L+1)を送信する。ＩＣＳは、ステップ(2) でバッファに蓄積したデータ信号s1にステップ(5) で求めた送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号s1'(＝s1＊w2）を生成し、フレームfr(L+1) のタイミングに同期してＭＳａ宛に送信する。また、ＩＣＳはステップ(2) と同様に、受信データ信号s(L+1)＊h0をステップ(1) で推定した伝送路係数h0で除算してデータ信号s(L+1)を復元し、フレームfr(L+1) のデータ信号s(L+1)としてバッファに蓄積する。
【００６５】
次にＢＳｂは、ＭＳｂ宛にフレームfr(L+2) でデータ信号s(L+2)を送信する。ＩＣＳは、同様に干渉キャンセル用データ信号s2'(＝s2＊w2）を生成し、フレームfr(L+2) のタイミングに同期してＭＳａ宛に送信する。また、ＩＣＳは、同様にデータ信号s(L+2)を復元し、フレームfr(L+2) のデータ信号s(L+2)としてバッファに蓄積する。以下、ＩＣＳはフレームfr(N-L) になるまで同様の処理を繰り返す。
【００６６】
なお、図８，図９はＬ＝１、Ｎ＝３の場合を示し、ＢＳｂがフレームfr2 のデータ信号s2を送信し、ＩＣＳが干渉キャンセル用データ信号s1'(＝s1＊w2）を同期して送信し、データ信号s2を復元し、または受信データ信号s2＊h0のまま蓄積するのみである。
【００６７】
(8) ＢＳｂはフレームfr(N-L+1) 〜frN でデータ信号を送信せず、ＩＣＳは干渉キャンセル用データ信号s(N-2L+1)'〜s(N-L)' を生成し、フレームタイミングに同期してＭＳａ宛に送信する。なお、図８，図９はＬ＝１、Ｎ＝３の場合を示し、フレームfr3 以降はＩＣＳが干渉キャンセル用データ信号s2'(＝s2＊w2）を送信するのみである。
【００６８】
(9) ＢＳａは、ステップ (1)〜(8) におけるフレームfr1 〜frN の中の任意の１フレーム（ここではフレームfrｘとする）のタイミングでＭＳａ宛にデータ信号ｑを送信する。ＢＳａの送信フレームの条件は、図１１に例えばＢＳａ(1),(2),(3) として３パターン示すように、ＢＳｂの１フレーム時間内に送信を開始しかつ終了することであり、ＢＳａとＢＳｂのフレームの先頭タイミングは必ずしも同期している必要はない。
【００６９】
そのためには、システムＡとシステムＢが同じ無線通信システムで、隣接するセルの関係にあって同期して動作する構成の他に、システムＡとシステムＢがＧＰＳ(Global Positioning System) の絶対時刻情報などを元にバックグラウンドにおいてフレーム同期をとる方法でもよい。または、システムＡのＭＳａが伝送路係数h1の推定に用いるフレームfr1 のデータ信号s1を受信し、推定した伝送路係数h1を載せてＩＣＳに折り返し送信するデータ信号をＢＳａが受信し、ＢＳａがフレームfr1 のタイミングを検出して自律的にＮフレームのフレームタイミングを制御する方法でもよい。または、システムＡのＭＳａが伝送路係数h1の推定に用いるフレームfr1 のデータ信号s1を受信し、推定した伝送路係数h1を載せてＩＣＳに折り返し送信するデータ信号の一部としてタイミング制御情報を載せ、ＢＳａに伝達してもよい。
【００７０】
(10)ＭＳａは、ステップ (3)〜(9) において受信信号をフレーム単位にバッファに蓄積する。蓄積された受信データ信号は、フレームfr1 〜frL はＢＳｂからの受信データ信号s1＊h1〜sL＊h1のみであり、フレームfr(L+1) 〜fr(N-L) はＢＳｂからの受信データ信号s(L+1)＊h1〜fr(N-L)＊h1と、ＩＣＳからの干渉キャンセル用データ信号s1'＊h2〜s(N-2L+1)'＊h2の和で表され、フレームfr(N-L+1) 〜frN はＩＣＳからの干渉キャンセル用データ信号s(N-2L+2)'＊h2〜s(N-L)'＊h2のみであり、その中の任意のフレームfrｘにＢＳａからの受信データ信号ｑ＊h3が加算される。図８，９はＮ＝３、Ｌ＝１、ｘ＝２の場合を示し、図１１はＮ＝５、Ｌ＝１、ｘ＝３の場合を示す。
【００７１】
(11)ＭＳａは、バッファの蓄積データをフレーム単位に足し合わせることにより、ＢＳｂからの受信データ信号と、ＬフレームずれたＩＣＳからの干渉キャンセル用データ信号が順番にキャンセルされ、ＢＳａからの受信データ信号ｑ＊h3のみが抽出される。ＭＳａは、受信データ信号ｑ＊h3のプリアンブル信号Ｒ＊h3を既知プリアンブル信号Ｒで除算して伝送路係数h3を推定し、受信データ信号ｑ＊h3を推定した伝送路係数h3で除算してデータ信号ｑを復元する。
【００７２】
このように、システムＡとシステムＢが同一周波数チャネルを使用していても、システムＡのＭＳａの内部処理で、システムＢのＢＳｂからの干渉波はキャンセルされるので、ＭＳａはシステムＢの干渉波の影響を受けることなくＢＳａとの通信を行うことができる。なお、システムＢのＭＳｂにもＩＣＳから送信される干渉キャンセル用データ信号Ｄ' が届く場合もあるが、送信重み係数w2の関係で、ＢＳｂの送信信号Ｄに対するキャンセル波にはならない。
【００７３】
本実施形態では、送信重み係数の計算や干渉キャンセルのための信号処理はＩＣＳおよびＭＳａが行い、ＢＳａ，ＢＳｂは干渉キャンセルのための特別な信号処理を行わなくてもよい特徴がある。
【００７４】
（第４の実施形態の変形１）
上記のステップ(2),(5),(6),(7),(8) を次のように変更してもよい。図９に代わる図１０を参照して説明する。
【００７５】
(2) ＩＣＳは、受信データ信号s1＊h0をフレームfr1 のデータ信号としてバッファに蓄積する。
【００７６】
(5) ＩＣＳは、ステップ(1) で得た伝送路係数h0と、ステップ(4) で得た伝送路係数h1，h2と、ＢＳｂおよびＩＣＳの送信重み係数w1、w2について、第３の実施形態の関係式(5) を解き、ＩＣＳの送信重み係数w2（＝−h1／h2／h0）を求める。なお、送信重み係数w1、w2は、ＢＳｂの送信信号Ｄ＊w1とＩＣＳの送信信号Ｄ＊w2がＭＳａの受信点で逆相になり、互いにキャンセルされる関係となるためのパラメータである。ここでは、ＩＣＳの送信重み係数w2はＢＳｂの送信重み係数w1に影響されないので、w1は任意の値をとることができるが、ＩＣＳのみの制御で対応するためにw1＝１としてもよい。
【００７７】
(6) ＢＳｂがＭＳｂ宛にフレームfrL までデータ信号s2，s3，…，sLを送信し、ＩＣＳおよびＭＳａがこのデータ信号を受信すると、ＩＣＳはステップ(2) と同様にフレームfrL までのデータ信号s2＊h0〜sL＊h0をそのままフレーム単位にバッファに蓄積し、ＭＳａはステップ(3) と同様にフレームfrL までの受信データ信号s2＊h1〜sL＊h1をそのままフレーム単位にバッファに蓄積する。なお、図１０はＬ＝１の場合を示し、ここにおけるデータ信号蓄積処理はない。
【００７８】
(7) ＢＳｂは、ＭＳｂ宛にフレームfr(L+1) でデータ信号s(L+1)を送信する。ＩＣＳは、ステップ(2) でバッファに蓄積したデータ信号s1＊h0にステップ(5) で求めた送信重み係数w2を乗じた干渉キャンセル用データ信号s1'(＝s1＊h0＊w2) を生成し、フレームfr(L+1) のタイミングに同期してＭＳａ宛に送信する。また、ＩＣＳはステップ(2) と同様に、受信データ信号s(L+1)＊h0をフレームfr(L+1) のデータ信号としてバッファに蓄積する。
【００７９】
次にＢＳｂは、ＭＳｂ宛にフレームfr(L+2) でデータ信号s(L+2)を送信する。ＩＣＳは、同様に干渉キャンセル用データ信号s2'(＝s2＊h0＊w2) を生成し、フレームfr(L+2) のタイミングに同期してＭＳａ宛に送信する。また、ＩＣＳは、同様にデータ信号s(L+2)＊h0をフレームfr(L+2) のデータ信号としてバッファに蓄積する。以下、ＩＣＳはフレームfr(N-L) になるまで同様の処理を繰り返す。
【００８０】
なお、図１０はＬ＝１、Ｎ＝３の場合を示し、ＢＳｂがフレームfr2 のデータ信号s2を送信し、ＩＣＳが干渉キャンセル用データ信号s1'(＝s1＊h0＊w2) を同期して送信し、受信データ信号s2＊h0のまま蓄積するのみである。
【００８１】
(8) ＢＳｂはフレームfr(N-L+1) 〜frN でデータ信号を送信せず、ＩＣＳは干渉キャンセル用データ信号s(N-2L+1)'〜s(N-L)' を生成し、フレームタイミングに同期してＭＳａ宛に送信する。なお、図１０はＬ＝１、Ｎ＝３の場合を示し、フレームfr3 以降はＩＣＳが干渉キャンセル用データ信号s2'(＝s2＊h0＊w2) を送信するのみである。
【００８２】
（第４の実施形態の変形２）
以上説明した第４の実施形態では、図１１に示すように、ＢＳａが送信できるのはＢＳｂが送信するＮフレームの中の１フレームである。それは、ＢＳａがＮフレーム内の複数のフレームで異なるデータ信号を送信すると、干渉キャンセルのための加算処理でそれらを分離できなるためである。
【００８３】
一方、図１２に示すように、ＢＳａがＮフレーム内の複数のフレームで同一のデータ信号を繰り返し送信すると、上記のステップ(11)でＢＳａからの受信データ信号ｑ＊h3の繰り返し数分が加算して抽出されることになる。図１２は、フレームfr1 〜fr5 のうち、フレームfr2,fr3,fr4 でＢＳａがデータ信号ｑを送信する例であるが、受信データ信号として３＊ｑ＊h3が抽出される。ＭＳａは、ステップ(11)に示すように伝送路係数h3を推定し、受信データ信号３＊ｑ＊h3を推定した伝送路係数h3で除算することにより、ＢＳａが送信したデータ信号ｑを同相合成した信号３＊ｑが得られる。このように、ＢＳａが繰り返し送信することによる合成利得を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の無線通信システムの第１の実施形態を示す図。
【図２】第１の実施形態の処理シーケンスを示す図。
【図３】本発明の無線通信システムの第２の実施形態を示す図。
【図４】第２の実施形態の処理シーケンスを示す図。
【図５】伝送路係数h1, h2の推定・復元過程を説明する図。
【図６】本発明の無線通信システムの第３の実施形態を示す図。
【図７】第３の実施形態の処理シーケンスを示す図。
【図８】本発明の無線通信システムの第４の実施形態を示す図。
【図９】第４の実施形態の処理シーケンス１を示す図。
【図１０】第４の実施形態の処理シーケンス２を示す図。
【図１１】第４の実施形態の動作例１を示す図。
【図１２】第４の実施形態の動作例２を示す図。
【符号の説明】
【００８５】
ＢＳａ，ＢＳｂ  基地局
ＭＳａ，ＭＳｂ  端末局
ＩＣＳ  干渉キャンセル局
【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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