無線通信システム
【課題】一般家庭の無線ホームネットワークの複数の基地局が協調して公衆無線アクセスを実現する無線システムを提供する。
【解決手段】複数の基地局がそれぞれ第１の無線システムを介して第１の端末局と接続し、各基地局配下の第１の端末局が制御局を介してネットワーク側との通信を可能とする無線通信システムにおいて、複数の基地局は、互いにクロック同期またはタイミング同期をとる同期手段と、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムを介して第２の端末局と接続する第２無線システム接続手段とを備え、制御局は、複数の基地局のうち設置場所が近接する複数の基地局をグループ化し、このグループ化した複数の基地局の各第２無線システム接続手段を組み合わせ、第２の端末局との通信を行う基地局としての機能を実現する第２無線システム基地局制御手段を備え、第２の無線システムを介して第２の端末局とネットワーク側との間の通信を可能とする。
【解決手段】複数の基地局がそれぞれ第１の無線システムを介して第１の端末局と接続し、各基地局配下の第１の端末局が制御局を介してネットワーク側との通信を可能とする無線通信システムにおいて、複数の基地局は、互いにクロック同期またはタイミング同期をとる同期手段と、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムを介して第２の端末局と接続する第２無線システム接続手段とを備え、制御局は、複数の基地局のうち設置場所が近接する複数の基地局をグループ化し、このグループ化した複数の基地局の各第２無線システム接続手段を組み合わせ、第２の端末局との通信を行う基地局としての機能を実現する第２無線システム基地局制御手段を備え、第２の無線システムを介して第２の端末局とネットワーク側との間の通信を可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範囲に分散して存在する第１の無線システムに属する複数の基地局がその機能の一部を活用し、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムの基地局を形成して通信を行う無線通信システムに関する。特に、第１の無線システムは、光ファイバやＡＤＳＬ等の有線回線でインターネット等のコアネットワークと接続された無線ホームネットワークであり、第１の無線システムに属する基地局はその無線ホームネットワークの基地局であり、その複数の基地局の機能の一部を活用して第２の無線システムの基地局を形成する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線を用いた通信システムが急激に普及している。これは、古くは携帯電話の普及に始まり、近年では無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access)などの高速無線アクセスを実現することが可能になってきたことによる。これらの多くは、通信条件的に好ましい比較的低い周波数であるマイクロ波帯を用い、基地局と端末局間が見通し外環境であっても、安定して通信を行うことが可能である。
【０００３】
例えば、ＷｉＭＡＸを例に取れば、免許不要の無線ＬＡＮと異なり、免許を必要とする周波数帯を用いることで大電力の送信が可能となり、ひとつの基地局あたりのカバーする面積は半径数ｋｍにもおよぶ。しかし逆に言えば、非常に広域のエリアで多数のユーザが有限の周波数資源をシェアすることになるため、サービスが普及すればするほど一ユーザ当たりの平均スループットは低下する。一般に、所定の帯域に対して単位面積当たりのスループットを向上させるためには、各サービスエリアを狭くし、個別のセルをマイクロセル化すると共に、キャリアセンスを伴う無線パケットの衝突回避手法、ないしは複数チャネルで周波数繰り返しを行うなど、同一周波数チャネルを離れた場所で再利用することが好ましい。
【０００４】
免許不要の無線ＬＡＮの場合には、近年の爆発的な普及で基地局および端末装置の値段も安価になり、様々な通信事業会社が公衆無線ＬＡＮサービスを非常に安価に提供している。しかし、これらは各通信事業会社が別途提供している光回線ないしは携帯電話等のモバイル回線との基本契約があるユーザに限られており、さらには利用可能な場所は駅の構内や空港などの公共施設やホテル、喫茶店など集客目的の場所に限定される。これらの通信事業者との別の基本契約を伴わない有料ではあるが安価な無線サービスもあるが、人口が特に密集している都心部を除けば、サービスエリアは離散的に点在しており、その他の地域ではサービスを受けることはできない。
【０００５】
このようなサービスエリアの拡大を阻む要因を解決するアプローチとしては、インターネットに接続可能な環境を自宅に供えたユーザが、そこに無線ＬＡＮの基地局（通常はＡＰ（Access Point）と呼ぶ）を設置し、近隣のユーザにこの基地局を開放することでボランティア・ネットワークを構築するものである。特に、非特許文献１に示す「Ｆｏｎ」によるサービスでは、ユーザが自宅のＡＰを開放する見返りとして、他者のＡＰも無料で利用させてもらうものである。このように自宅に設置するＡＰを無料ないしは安価で提供することにより、自己増殖的にネットワークが広がる。
【０００６】
図１０は、非特許文献１に記載の無線通信システムの構成例を示す。
図１０において、１０１は基地局、１０２−１および１０２−２は端末局、１０３はネットワーク、１０４はユーザ宅、１０５はルータ、１０６は光ファイバ等の有線回線を表す。ユーザ宅１０４内にある基地局１０１はルータ１０５を経由し、光ファイバ等の有線回線１０６を介してネットワーク１０３に接続される。この基地局１０１は、無線回線を介して自宅内の端末局１０２−１と通信を行う。したがって、端末局１０２−１は基地局１０１を介してネットワーク１０３に接続し、インターネットから必要な情報を取得することができる。基本的には、ユーザ宅１０４内に設置された基地局１０１は、ユーザ宅内の端末局１０２−１との通信をするために設置されているが、この基地局１０１が送信する電波は屋外にも漏れるため、屋外の端末局１０２−２も基地局１０１と通信することが可能である。
【０００７】
ここで、この端末局１０２−２のユーザは、本図では示していないが同様に自宅に基地局を設置してあり、その基地局は他のユーザの端末局、例えば本図の端末局１０２−１が同様に無線回線を介して通信し、インターネットアクセスを行うことが可能になる。このように、多くのユーザ間が相互の基地局を開放することで、基地局ないしアクセスポイントの設置場所が限定され、利用可能なエリアが狭い公衆無線ＬＡＮサービスに対し、相対的にはより広いエリアでの利用が可能となる。
【０００８】
図１１は、非特許文献２に記載の分散アンテナシステムの構成例を示す。この分散アンテナシステムは、複数のリモート基地局が協調して伝送を行う構成である。
【０００９】
図１１において、１１１−１〜１１１−３は協調的な通信を行う個々のセル、１１２−１〜１１２−３は各セルのリモート基地局、１１３−１〜１１３−６は端末局、１１４は制御局、１１５は光ファイバ等の有線伝送路を表す。セル１１１−１〜１１１−３のリモート基地局１１２−１〜１１２−３は、同一の周波数チャネルを用いて各端末局１１３−１〜１１３−６と通信を行う。制御局１１４は、光ファイバ等の有線伝送路１１５を介してリモート基地局１１２−１〜１１２−３を制御する。同一周波数を用いた通信であることから、各端末局１１３−１〜１１３−６は複数のリモート基地局１１３−１〜１１３−３からの信号を受信可能である。例えば、端末局１１３−４は、全てのリモート基地局１１２−１〜１１２−３からの信号を受信することで通信の特性を改善することができる。特に、リモート基地局１１２−１と端末局１１３−４、リモート基地局１１２−２と端末局１１３−４、リモート基地局１１２−３と端末局１１３−４のそれぞれのチャネルの情報が既知であれば、リモート基地局１１２−１〜１１２−３が端末局１１３−４に宛てて信号を送信する際に、端末局１１３−４で各受信信号が同位相合成となるように送信側で送信ウエイト乗算を施すことで、通信特性の改善が可能である。これらの同位相合成のための信号処理の制御は全て制御局１１４で実施され、リモート基地局１１２−１〜１１２−３は制御局１１４の指示に従い動作する。
【００１０】
分散アンテナシステムでは、このような効果を最大限に利用することで特性を改善する。ここで特徴的なのは、例えばリモート基地局１１２−１は制御局１１４の制御のもとで動作するが、他のリモート基地局１１２−２〜１１２−３がなくても動作可能であり、基地局としての機能はリモート基地局１１２−１と制御局１１４の組み合わせで一通り全ての機能を備えていることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】”Ｆｏｎはどれだけ使える？”, 日経コミュニケーション2007年６月15日号
【非特許文献２】松田大輝他, ”最大比送信を用いる分散アンテナシステムのチャネル容量に関する一検討”, 信学技法RCS2007-196, pp.61-66, 2008年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１０に示す無線通信システムは、各ユーザ宅内に設置された基地局を、ユーザ宅内の端末装置に加えて屋外の不特定多数のユーザの端末装置に対しても開放し、相互に通信を行うことができた点が特徴的である。しかし、ここで問題となるのは、一般に屋内に設置された基地局の電波が屋外に漏れ出す際には、壁や窓を通過する際の電波の通過損が生じる。この値は家の壁や窓の素材に大きく依存するが、最低でも10ｄＢ以上、通常は20ｄＢ程度の損失が予想される。仮に、電波の減衰が自由空間の伝搬損、すなわち距離の２乗に比例する伝搬損失がある場合には、20ｄＢの損失とはサービス可能なエリア半径が１／10になることを意味する。仮に伝搬損失が距離の３乗に比例する場合であっても、20ｄＢの損失とはサービス可能なエリア半径が概ね１／５である。
【００１３】
もともと、屋内での利用を想定する無線ＬＡＮ機器の場合、安価で線形性の低い送信アンプの利用という背景も含めて、送信電力はそれほど高くないのが一般的であり、そのためユーザ宅内の基地局がカバーできるエリア面積は狭い。一般に、基地局が高所に設置されていて、端末局と基地局とが見通しがきく位置関係がある場合には 100ｍ程度は離れていても安定して通信を行うことができるが、見通しが確保できなくなると急激に通信可能な距離は限定される。図１０の無線通信システムの場合には、さらに家の壁の通過損失がエリア面積を狭くするため、結果的に利用可能なユーザ宅の直近でなければ通信をすることはできない。
【００１４】
近年、急速に光ファイバ等によるブロードバンド環境の提供エリアは広がりつつあるが、実際にブロードバンド環境を構築している加入者の割合は３割程度であり、携帯電話でのインターネットアクセスを除けば、ブロードバンド普及率は十分とは言いがたい。このような状況でのブロードバンド普及率の向上のためには、低廉なインターネットアクセスを提供するための基盤づくりが必要であり、そのためには例えば非特許文献１に記載のような無線通信システムのカバーエリアの拡大を図るための技術が求められている。
【００１５】
本発明は、第１の無線システムに属する複数の基地局がその機能の一部を活用し、制御局のもとで第１の無線システムとは異なる第２の無線システムの基地局を形成し、この複数の基地局が協調して第２の無線システムを介して端末局と通信を行うことができる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】
【００１６】
本発明は、ネットワークに接続された制御局と、該制御局と有線または無線の通信回線を介して接続される複数の基地局とを備え、複数の基地局がそれぞれ第１の無線システムを介して第１の端末局と接続し、各基地局配下の第１の端末局が制御局を介してネットワーク側との通信を可能とする無線通信システムにおいて、複数の基地局は、互いにクロック同期またはタイミング同期をとる同期手段と、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムを介して第２の端末局と接続する第２無線システム接続手段とを備え、制御局は、複数の基地局のうち設置場所が近接する複数の基地局をグループ化し、このグループ化した複数の基地局の各第２無線システム接続手段を組み合わせ、第２の端末局との通信を行う基地局としての機能を実現する第２無線システム基地局制御手段を備え、第２の無線システムを介して、第２の端末局とネットワーク側との間の通信を可能とする構成である。
【００１７】
本発明の無線通信システムにおいて、第２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式で通信する構成であり、制御局の第２無線システム基地局制御手段は、第２の無線システムが通信に用いる全サブキャリアをグループ化した各基地局に分割して割り当て、各基地局に割り当てたサブキャリアを指示するとともに、当該サブキャリアで伝送するダウンリンク信号を各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、グループ化した各基地局が受信した第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、複数の基地局の第２無線システム接続手段は、制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、各基地局ごとにそれぞれ割り当てられたサブキャリアを用いて第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、制御局に転送するアップリンク受信手段とを備える。
【００１８】
本発明の無線通信システムにおいて、第２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式で通信する構成であり、制御局の第２無線システム基地局制御手段は、グループ化した各基地局に、第２の無線システムを介して伝送するダウンリンク信号を送信する送信手段と、グループ化した各基地局が受信した第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、複数の基地局の第２無線システム接続手段は、制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、当該ダウンリンク信号のＯＦＤＭシンボルを単位に、ガードインターバルを除く信号領域にグループ化した各基地局で互いに異なるサイクリック遅延量のサイクリック遅延を与えた信号にガードインターバルを付与してダウンリンク信号を生成し、第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、制御局に転送するアップリンク受信手段とを備える。
【００１９】
本発明の無線通信システムにおいて、第２の無線システムは、複数の信号系列を空間多重するＭＩＭＯ伝送が可能な構成であり、制御局の第２無線システム基地局制御手段は、第２の端末局に送信するダウンリンク信号を複数の信号系列に分割し、複数の信号系列を各基地局に割り当て、割り当てられた各信号系列をグループ化した各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、グループ化した各基地局が受信した第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、複数の基地局の第２無線システム接続手段は、制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号の各信号系列を受信し、第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、制御局に転送するアップリンク受信手段とを備える。
【００２０】
本発明の無線通信システムにおいて、制御局は、複数の基地局の各同期手段に対して所定の信号の送信タイミングを指示する手段を備え、複数の基地局は、制御局より指示された送信タイミングにて所定の信号の送信を開始する手段を備える。
【００２１】
本発明の無線通信システムにおいて、複数の基地局は、同期手段により互いに同期したクロックをもとにローカル信号を発生させ、当該ローカル信号をもとに送信信号または受信信号の周波数変換を行い、さらに前記同期したクロックをもとにアナログ／デジタル変換またはデジタル／アナログ変換を実施し、第２の端末局および制御局に転送する送信信号を生成する手段を備える。
【００２２】
本発明の無線通信システムにおいて、第１の無線システムおよび第２の無線システムが利用する周波数チャネルは、同一周波数チャネルまたは隣接周波数チャネルであり、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡのＦＦＴおよびＩＦＦＴ処理を実施する手段を第１の無線システムおよび第２の無線システムで共通化する。
【００２３】
本発明の無線通信システムにおいて、第１の無線システムは、有線または無線の通信回線を介してインターネットに接続可能な一般家庭の無線ホームネットワークを実現する無線システムであり、第２の無線システムは、公衆無線アクセスを実現する無線システムである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の無線通信システムは、各ユーザ宅内に設置された基地局を、ユーザ宅内の端末装置に加えて屋外の不特定多数のユーザの端末装置に対しても開放し相互に通信を行うことができるようにする際に、一般に屋内に設置された基地局の電波が屋外に漏れ出す際には、壁や窓を通過する際の電波の通過損が生じ、特にダウンリンクにおいて端末局側での受信電力が大幅に低下し、その結果として通信品質が大幅に劣化し、最終的には安定的な通信を広範囲で実現することが困難であったのに対し、この端末局側での受信レベルを向上させ、結果的に安定的な通信を広範囲で実現することが可能となる。この際に、各基地局装置が備える機能は、ユーザ宅外の端末装置との通信に必要となる機能の全てを実装する必要はなく、その一部のみを実装することで個々の基地局装置の備えるべき機能的な負荷が低減可能である。また、各基地局装置と端末局間のチャネル情報は必ずしも必要ではなく、簡易な制御で上記の効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における第１の無線システムと第２の無線システムの概要を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例２における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す図である。
【図５】本発明の実施例３における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施例４における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例５における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施例６における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施例６における無線通信システムの動作例を示す図である。
【図１０】従来の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図１１】従来の分散アンテナシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１における無線通信システムの構成例を示す。
図１において、１は制御局、２は光ファイバ等の有線回線あるいは無線回線、３−１〜３−３は基地局装置、４−１〜４−３は第１の無線システムに対応する送受信処理を行う第１無線部、５−１〜５−３は第１の無線システムに対応するベースバンド処理を行う第１ＢＢ（ベースバンド）処理部、６−１〜６−３はＩＦ（インタフェース）部、７−１〜７−３は第２の無線システムに対応するベースバンド処理の部分的処理を行う第２ＢＢ処理部（＃１）〜第２ＢＢ処理部（＃３）、８−１〜８−３は第２の無線システムに対応する送受信処理を行う第２無線部、９−１〜９−３は制御部、１０−１ａ〜１０−３ａは第１の無線システムの信号を送受信するアンテナ、１０−１ｂ〜１０−３ｂは第２の無線システムの信号を送受信するアンテナ、１１−１〜１１−３は第１の無線システムの端末局（第１端末局）、１２は第２の無線システムの端末局（第２端末局）を表す。
【００２７】
制御局１は、有線回線２を介して各基地局装置３−１〜３−３に接続されるとともに、インターネット等のネットワークにも接続される。例えば、第１端末局１１−１に対してネットワーク側から制御局１にデータが入力された場合、制御局１は有線回線２を介して基地局装置３−１のＩＦ部６−１に対してデータを転送する。ＩＦ部６−１は当該データを終端し、データに付与された情報等から第１端末局１１−１宛てのデータと認識し、第１ＢＢ処理部５−１でベースバンド信号処理を行い、第１無線部４−１で無線信号に変換し、アンテナ１０−１ａより無線信号として送信する。送信された信号は、第１端末局１１−１に受信され、必要な信号処理が実施される。
【００２８】
逆に第１端末局１１−１から送信された信号はアンテナ１０−１a にて受信し、これを第１無線部１０−１ａで無線信号処理を行ってベースバンドのデジタル信号に変換し、これを第１ＢＢ処理部５−１でベースバンド信号処理を行い、データの抜き出しを行う。ＩＦ部６−１は、このデータを制御局１に転送するための所定の信号処理を行い、有線回線２を介して制御局１に転送し、制御局１は必要に応じてネットワーク側に転送する。
【００２９】
以上の処理は、他の基地局装置３−２〜３−３および第１端末局１１−２〜１１−３においても同様である。一般に、各基地局装置３−１〜３−３はユーザ宅に設置され、それぞれが第１端末局１１−１〜１１−３との間で第１の無線システム（無線ホームネットワーク）を構築し、その中で閉じた通信を行っている。
【００３０】
一方、それぞれのユーザ宅の外にある第２端末局１２は、各基地局装置３−１〜３−３との間で第２の無線システムを構成し、第１端末局１１−１〜１１−３と同時並行的に通信を行う。しかし、各基地局装置３−１〜３−３が備える第２ＢＢ処理部（＃１）７−１〜第２ＢＢ処理部（＃３）７−３は、それぞれ単独では第２の無線システムのベースバンド処理の全体（後述）を実施せず、その機能の一部のみを実施する。したがって、第２端末局１２に宛ててネットワーク側から制御局１にデータが入力された場合、制御局１はその信号を適宜処理し（後述）、別々の処理が施されたそれぞれの信号を有線回線２を介して各基地局装置３−１〜３−３のＩＦ部６−１〜６−３に転送する。ＩＦ部６−１〜６−３は、第２端末局１２宛ての信号と認識した場合に、その信号を第２ＢＢ処理部（＃１）７−１〜第２ＢＢ処理部（＃３）７−３に転送する。
【００３１】
例えば、基地局装置３−１の第２ＢＢ処理部（＃１）７−１は、自局に割り当てられた第２の無線システムのベースバンド信号処理の一部分の信号処理を実施する。同様に、基地局装置３−２の第２ＢＢ処理部（＃２）７−２は、第２の無線システムのベースバンド信号処理の基地局装置３−１とは異なる一部分の信号処理を実施する。同様に、基地局装置３−３の第２ＢＢ処理部（＃３）７−３は、第２の無線システムのベースバンド信号処理の基地局装置３−１〜３−２とは異なる一部分の信号処理を実施する。ここでのベースバンド信号処理とは、例えば信号の変調処理、インタリーブ、誤り訂正符号化、周波数直交分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を適用する場合にはサブキャリア毎の変調処理に加えてＩＦＦＴ処理やガードインターバルの挿入、ＩＦＦＴ処理、デジタル／アナログ変換など、様々な処理の全てないしはそれらの一部を含む処理である。そして、制御局１および各基地局装置３−１〜３−３におけるそれぞれの信号処理を集約すると、第２の無線システムのベースバンド信号処理全体を構成する。このように処理された信号は、第２無線部８−１〜８−３を介して無線信号としてアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂより第２端末局１２に対して送信される。第２端末局１２は、各基地局装置３−１〜３−３からそれぞれ送信された信号を合せてベースバンド信号処理し、制御局１から送信されたデータを復元する。
【００３２】
一方、第２端末局１２から送信された信号はアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂにて受信し、第２無線部８−１〜８−３で無線信号処理によってベースバンドのデジタル信号に変換され、第２ＢＢ処理部（＃１）７−１〜第２ＢＢ処理部（＃３）７−３でそれぞれ対応するベースバンド信号処理が行われる。ただし、各基地局装置３−１〜３−３の受信信号のベースバンド信号処理の全てを必ずしもここで実施するとは限らず、必要最低限の機能、例えば受信信号に対するタイミング検出、帯域外信号の抑圧フィルタ処理、ＯＦＤＭ変調方式におけるガードインターバル除去とＦＦＴ処理等の一連の処理の一部ないしはその組み合わせのみを行い、残りの機能を備える制御局１が残りの信号処理を行う。このような場合には、ＩＦ部６−１〜６−３では、中途まで処理された中間的な処理データを制御局１に転送するための所定の信号処理を行い、有線回線２を介して制御局１に転送し、制御局１は残りの信号処理を実施し、データを抜き出す所定の信号処理を実施し、これを必要に応じてネットワーク側に転送する。
【００３３】
なお、上述の一連の処理は第１の無線システムおよび第２の無線システムに共通の制御部９−１〜９−３により制御され、それぞれの機能間でのタイミング調整や相互のデータの入出力などが管理される。また上述のように、ＩＦ部６−１〜６−３および制御局１では、ネットワークないしは外部の機器との通信を行うため、例えばインターネットプロトコルやイーサネット（登録商標）等のパケット処理などの様々な信号処理を含み得る。同様に、図１には示されていないが、図２に示すように各基地局装置３−１〜３−３と制御局１との間に、それぞれルータ等のネットワーク機器が設置され、そのネットワーク機器においてこれらの信号処理を実現していても構わない。ただし、ここでの説明においては、無線信号の処理に着目した説明を行っているため、上位レイヤにおけるインターネットプロトコルやイーサネット等のパケット処理などの様々な信号処理については、ここでは詳細は省略する。また、制御局１は、基地局装置３−１〜３−３より収集した第２の無線システムのアップリンク信号に対して、例えば最大比合成処理などを行うなど、高い通信品質を実現するための信号処理が実施される。
【００３４】
第２端末局１２は、移動を伴う携帯端末であってもよいし、ユーザ宅の中で利用する半固定的な設置型の端末装置であっても構わない。この場合、事前に第２端末局１２が登録されていれば、その所在地に関する情報は既知であり、連携して信号処理を実施する基地局装置３−１〜３−３の組み合わせ（グループ）を制御局１で選択する。ここでは、第２端末局毎に、異なる基地局装置の組み合わせを選択することも可能であるし、エリアを区切り、各エリア毎に協調する基地局装置を選択しておき、そのエリア内に存在する第２の無線システムの端末局は全て共通の基地局装置の組み合わせと通信を行ってもよい。
【００３５】
なお、図１の説明では、第２端末局１２はユーザ宅の外にあるとして説明してきたが、一般的な移動端末であってもよいし、図２に示すようにユーザ宅の近隣の別のユーザ宅内にあってもよい。一般的には、様々な制御を効率的に実行するために、第２端末局１２の所在が明らかな場合が好ましく、図２に示す構成をとるのが典型的な運用形態である。
【００３６】
図２は、本発明の実施例１における第１の無線システムと第２の無線システムの概要を示す。
図２において、図１と同一番号は同一機能を示す。さらに、５１−１〜５１−３は基地局装置３−１〜３−３を有するユーザ宅、５２は第２端末局１２を有するユーザ宅、５３−１〜５３−３は光終端装置やルータ等、５４は制御部１に接続されるネットワークを表す。ユーザ宅５１−１〜５１−３内にある基地局装置３−１〜３−３は、ルータ等５３−１〜５３−３を経由し、光ファイバ等の有線回線２を介して制御局１に接続され、さらにネットワーク５４に接続される。この基地局装置３−１〜３−３は、第１の無線システムを介して自宅内の第１端末局１１−１〜１１−３と通信を行う。
【００３７】
同時に、基地局装置３−１〜３−３は、第２の無線システムを利用して、基地局装置を持たないユーザ宅５２内の第２端末局１２と通信を行う。基地局装置３−１〜３−３を有するユーザ宅５１−１〜５１−３内には、第１端末局１１−１〜１１−３などのルーチングを管理するルータ等５３−１〜５３−３の機能を備えることになるが、第２端末局１２はルータ等５３−１〜５３−３の管理外であり、制御局１ないしはネットワーク５４が第２端末局１２のルーチングを管理する機能を持つ。これは、従来技術においても、ルータ等５３−１〜５３−３のルーチング管理をネットワーク５４内に備えるのと同様である。
【００３８】
図３は、本発明の実施例１における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す。
図３において、３０は従来の基地局装置、３−１〜３−３は図１および図２に示す実施例１の基地局装置、３２は従来の基地局装置３０から送信されるダウンリンク信号、３３−１〜３３−３は実施例１の基地局装置３−１〜３−３からそれぞれ送信されるダウンリンク信号を表す。
【００３９】
例えば、第１および第２の無線システムがＯＦＤＭ変調方式ないしは周波数直交分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）を用いるシステムとする。この場合、各基地局装置は時間軸上で所定のシンボル周期で信号の送信を行う。さらに、各送信信号は周波数軸上に複数のサブキャリアと呼ばれる分割された信号が配置され、その周波数方向および時間方向のます目毎に信号が割り当てられる。図３に示す３２および３３−１〜３３−３の太い実線で示すブロックは、このサブキャリア単位において実際に送信される信号を表す。一方、３３−１〜３３−３の破線で示すブロックは、実際には送信には用いられない信号を表す。
【００４０】
仮に、ＯＦＤＭ変調方式を採用するシステムであれば、従来の基地局装置３０は周波数軸上の全サブキャリアを利用して通信を行う。時間軸上でみれば、送信すべきデータが１シンボル内に収容しきれなければ、複数シンボルに渡り信号を送信することになる。ＯＦＤＭＡの場合には、フレームの先頭において複数の端末局宛のブロードキャスト情報を送信し、この中で端末局に対して時間軸上および周波数軸上での帯域割り当てを指示する。ブロードキャスト情報に後続するデータを収容するペイロード領域では所定の周波数サブキャリアを限定的に抜き出して信号送信を行うことがあり得るが、少なくともブロードキャスト情報を送信する際には、全帯域幅に渡り信号の送信を行う。このように全帯域に渡り信号を送信する際には、装置固有の送信電力を、各サブキャリアに均等に配分して信号送信を行う。
【００４１】
これに対して、実施例１の基地局装置３−１〜３−３では、機能を分担して信号を送信する。ここでは、周波数方向に12個のブロックで12本のサブキャリアを用いる場合の例を示すが、基地局装置３−１は上位の４本、基地局装置３−２はそれに続く４本、基地局装置３−３はそれに続く４本のサブキャリアをそれぞれ分担して送信を行う。ポイントとしては、全体の信号を合成すれば従来の基地局装置３０が送信する信号３２と同等の信号になるが、それを敢えて各基地局装置で機能を分担して信号を送信している点が異なる。すなわち、各基地局装置がサブキャリアを分担して送信することにより、各基地局装置が全帯域に渡って信号を送信する場合と同じ電力を、当該割り当てられたサブキャリアに集中して送信する。
【００４２】
この場合、単純には従来の基地局装置３０と比べれば、実施例１の３台の基地局装置３−１〜３−３の総送信電力は３倍になるために、カバレッジを広げる効果が得られることが期待される。さらには、３３−１〜３３−３の太い実線で示すブロックのサブキャリアの信号に関しては、全てのサブキャリアの信号を送信する場合に比べて、各基地局装置が送信する各サブキャリアの電力が３倍に大きくなるので、特に実施例１の基地局装置３−１〜３−３の中で最も端末局と近い基地局が送信したサブキャリアに関しては、非常に安定した通信ができることが期待される。通常の無線通信においては、無線信号には誤り訂正の符号化処理が行なわれているため、これらの信頼性が高い信号と組み合わされた信号は、仮に実施例１の基地局装置３−３からの受信信号の受信レベルが比較的弱かったとしても、誤り訂正で符号誤りを補償することが可能になる。
【００４３】
なお、このように複数の基地局装置が協調して伝送を行う例として、先に非特許文献２の分散アンテナシステムの例を示したが、この分散アンテナシステムでは全ての基地局装置が全ての信号を送信しながら、それぞれの信号に所定の係数である送信ウエイトを乗算して信号を送信している。この結果、受信側の端末局においては、各基地局装置からの信号が同じ位相で合成されるように調整することができる。あるいは、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる技術を併用する場合には、複数の基地局装置からの信号を合成することにより、所望の信号がある端末局では受信できるが、他の端末局では信号が抑圧されて受信できない（つまり干渉とならない）ように調整することができる。ただし、このような協調伝送を行うためには、各基地局装置と端末局との間のチャネル情報が既知である必要があり、そのためのチャネルフィードバックのメカニズムが必要であったり、例えば端末局側で各基地局装置からの信号を同位相合成するためには周波数や位相の同期等の複雑な処理が必要であった。特に各基地局装置の間で周波数誤差がある場合には、仮に一旦チャネルフィードバックにより同位相合成の送信ウエイトを取得できたとしても、各基地局装置からの信号を合成した結果の位相関係が時間と共に変動することになるため、直ぐにその位相関係の条件が崩れてしまい、分散アンテナシステムの動作が不安定化してしまう。
【００４４】
一方、本発明の実施例１では、処理が単純化されているために送信ウエイトを算出する必要はなく、したがって上記の様なチャネルのフィードバックや厳密な周波数同期等の処理も不要となる。
【００４５】
なお、図３では各基地局装置への割り当ては連続したサブキャリアとなるように配置したが、全体の帯域内でシャッフルして均一化することも可能である。また、各サブキャリアにおいて共通の変調方式を用いてもよいし、異なる変調方式を用いても構わない。その際、例えば端末局と物理的に近距離にある基地局装置との通信時には高い伝送速度を割り当て、遠い基地局装置とは低い伝送速度の変調方式を固定的に割り当ててもよいし、フェージングにより時変動がある場合には、同一基地局であっても各サブキャリア毎に異なる変調方式を用いても構わない。さらに、各基地局装置のサブキャリアの割り当てにおいては、時間変動を考慮して、良好な条件で通信可能なサブキャッリアを選択して随時割り当てるサブキャリアを動的に最適化しても構わない。
【００４６】
ところで、実施例１の構成では、各基地局装置３−１〜３−３が個別に送信するサブキャリア間の直交性を担保するために、各基地局装置のクロックの同期により相互の周波数誤差が所定のレベル以下である必要がある。同様に、信号の送信タイミングについても同期を図ることが必要である。これらの同期を図り相互の周波数誤差を抑圧するためには、各基地局装置３−１〜３−３および制御局１との間で何らかの同期手段が必須になる。例えば、各基地局装置３−１〜３−３および制御局１がＧＰＳ（Global Positioning System ）を用いて絶対時刻と高精度のクロック供給を受ける方法等があるが、これについて別途説明する。以下に示す同期手段を明記しない他の実施例においても同様である。
【実施例２】
【００４７】
図４は、本発明の実施例２における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す。
実施例２では、図１に示す実施例１のＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡを用いた第２の無線システムにおいて、サイクリックシフト遅延ダイバーシチを利用する例について説明する。
【００４８】
図４において、従来の無線基地局３０は、２本のアンテナ＃１，＃２からＯＦＤＭシンボル３４−１，３４−２をそれぞれ送信する。ここでは一例として、各ＯＦＤＭシンボルをそれぞれ５分割し、そのうちの先頭がガードインターバルの領域となっている例を示している。つまり、ＯＦＤＭシンボル３４−１は、ガードインターバルを除く送信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して最後尾の信号ｄを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。一方、ＯＦＤＭシンボル３４−２は、ＯＦＤＭシンボル３４−１の信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを１／４周期ずつずらして送信信号ｂ，ｃ，ｄ，ａを生成し、その最後尾の信号ａを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。次に続くＯＦＤＭシンボル３５−１，３５−２、ＯＦＤＭシンボル３６−１，３６−２も同様である。
【００４９】
実施例２の基地局装置３１−１，３１−２，３１−３は、従来の無線基地局３０が複数のアンテナから送信した信号を、個々に異なる遅延量だけシフトした信号を生成して送信するものである。すなわち、基地局装置３１−１が送信するＯＦＤＭシンボル３７−１は、送信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して最後尾の信号ｄを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。基地局装置３１−２が送信するＯＦＤＭシンボル３７−２は、ＯＦＤＭシンボル３７−１の信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを１／４周期ずつずらして送信信号ｂ，ｃ，ｄ，ａを生成し、その最後尾の信号ａを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。基地局装置３１−３が送信するＯＦＤＭシンボル３７−３は、ＯＦＤＭシンボル３７−２の信号ｂ，ｃ，ｄ，ａを１／４周期ずつずらして送信信号ｃ，ｄ，ａ，ｂを生成し、その最後尾の信号ｂを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。次に続くＯＦＤＭシンボル３８−１〜３８−３、ＯＦＤＭシンボル３９−１〜３９−３も同様である。なお、この送信信号のシフト処理は、図１に示す制御局１の制御に従って各基地局装置３１−１，３１−２，３１−３で実施される。
【００５０】
一般に、一定の送信電力で信号を送信するアンテナ数を増やした場合、総送信電力の増加によりカバレッジの拡大効果が期待できるが、各アンテナからの信号が逆位相で合成されると逆に受信レベルが低下して逆効果となる。サイクリックシフト遅延ダイバーシチは、サブキャリア毎に見た場合の信号合成の位相関係をランダムにする効果があり、ある端末において殆どのサブキャリアが運悪く逆位相で合成されるリスクを低減することができ、安定的な通信を提供することが可能になる。また、サイクリックシフト遅延ダイバーシチでは、アンテナ間の距離が大きいほど、ないしはアンテナの本数が多くなるほど、周波数軸上でのサブキャリア毎の受信レベルのランダム性を高め、全サブキャリア平均での受信レベルの分布の広がりを抑える傾向がある。本実施例のように、複数の基地局装置が分担してサイクリックシフト遅延ダイバーシチを行う構成では、従来の１つの基地局装置でアンテナ間の距離を広げる場合に比べて、各基地局装置が物理的に離れており、より安定した通信を期待することができるようになる。
【実施例３】
【００５１】
図５は、本発明の実施例３における無線通信システムの構成例を示す。
図５において、図１に示す実施例１との差分は、基地局装置３−１〜３−３との間では１対１のＳＩＳＯ（Single Input Single Output）通信を行う第２端末局１２に代えて、基地局装置３−１〜３−３との間でＭＩＭＯ伝送を行う複数のアンテナを備えた第２端末局１３を用いる構成にある。
【００５２】
通常であれば、ＭＩＭＯ伝送を行う場合の基地局装置は複数アンテナを備える必要があるが、ユーザ宅の基地局装置の場合には必ずしも高機能な基地局装置を想定できるとは限らないので、その場合の対応策として、基地局装置３−１〜３−３が各ＭＩＭＯ伝送の１本分のアンテナを分担し合い、全体としてＭＩＭＯ伝送を実現しても構わない。この場合、第２ＢＢ処理部７−１〜７−３では、伝送するＭＩＭＯの各ストリーム毎の信号処理を実施することになる。
【００５３】
なお、以上の説明において、ＭＩＭＯ伝送とは一般には（１）空間多重伝送として複数ストリームの信号を空間上で多重化して伝送速度を向上させる、（２）ＳＴＢＣ（Space Time Block Code ）を用いた符号化によりチャネルの利得を向上させる、（３）フェーズドアレー的な制御により単一ストリーム伝送のアンテナ指向性制御を行う、などの利用方法を伴うが、ここでのＭＩＭＯ伝送とは（１）（２）の制御を意図しており、チャネルのフィードバックなど分散アンテナシステムと同様の高度な制御が必要で且つ１台の基地局装置のみでも通信自体が成り立つ（３）の利用方法は含まない。なお、この（１），（２）においては、ＭＩＭＯ伝送に求められる全体の機能を分割し、その個別の機能を各基地局装置に配分すると言う点で従来技術とは異なっている。
【００５４】
このような構成により、各基地局により送信された電力の総和が、実際に無線媒体に送信される電力となるため、カバレッジを広げることが可能となる。また、ＭＩＭＯによる多重化を行う場合は、アンテナ間の距離が大きいほど相関が低くなる傾向にあるため、多重化された信号を分離できる確率が高くなる。したがって、互いに異なる基地局から送信される信号によりＭＩＭＯが行われることから、従来の構成よりも高い通信品質を得ることができる。なお、１つの基地局により単一ストリームの信号が送信される従来技術と比較した場合に、同じ伝送速度（たとえば、24Ｍbps ）を実現することを基準とすると、４つの基地局によりＭＩＭＯを行う場合には、１つの基地局は６Ｍbps の伝送速度で送信すればよいため、より低い変調方式等を利用できることとなり、結果としてカバレッジが拡大する。
【実施例４】
【００５５】
図６は、本発明の実施例４における無線通信システムの構成例を示す。本実施例は、上述したように、各基地局装置３−１〜３−３および制御局１の同期を図り相互の周波数誤差を抑圧するための方法を示す。ここでは、実施例１の構成に適用した例を示すが、他の実施例においても同様である。
【００５６】
図６において、図１に示す実施例１との差分は、各基地局装置３−１〜３−３内にＧＰＳ１４−１〜１４−３を実装するとともに、制御局１も同様にＧＰＳ１４−４を接続して共通のクロックやタイミング情報を受け取る構成にある。ここでは、ＧＰＳ１４−１〜１４−３から制御部９−１〜９−３には共通のクロックが供給され、このクロックを基に第２ＢＢ処理部７−１〜７−３の各種ベースバンド処理（アナログ／デジタル変換およびデジタル／アナログ変換処理を含む）、および第２無線部８−１〜８−３における周波数変換等の信号処理に用いるローカル信号などの同期を図ることができる。
【００５７】
同様に、ＧＰＳ１４−１〜１４−３から絶対時刻に関する情報を受けることにより、送受信タイミングを同期させることもできる。この際、制御局１においてもＧＰＳ１４−４を備えることにより、各基地局装置３−１〜３−３と制御局１との間のタイミング同期が図られ、送信データの送信タイミングに関する情報を制御局１より通知することでタイミングを揃えることができる。ただし、ここでの制御は必ずしも明示的なタイミング指示がなくても、通信に用いるフレーム周期やシンボル周期などを、絶対時刻とどの様に同期させるかなどのルール決め（例えば、秒単位において小数点以下がゼロとなる時刻が各周期の境界に一致）で対応させることも可能である。
【００５８】
なお、同様の制御はＧＰＳを用いる以外にも、ネットワークに接続された光ファイバ等の有線回線を介して同期を図っても構わない。あるいは、別の無線システムの電波を受信し、そのシステムに同期させても構わない。
【００５９】
分散アンテナシステムにおける各基地局装置は厳密なタイミングや周波数同期が必要であるが、本発明においては求められる精度は大幅に緩和されている。例えばＯＦＤＭないしはＯＦＤＭＡを用いる場合には、タイミングに関してはタイミング誤差がガードインターバル長よりも小さければ、マルチパスによる伝搬遅延差に吸収されて実効上は問題とならない。また、各サブキャリアの周波数間隔に比較して周波数誤差が小さければ、ＦＦＴ処理によるサブキャリア毎の分離処理にも殆ど影響はない。したがって、ＧＰＳやその他の手段によりクロックおよびタイミングの同期を図ることで、本発明の無線通信システムを安定に機能させることができる。
【実施例５】
【００６０】
図７は、本発明の実施例５における無線通信システムの構成例を示す。
図７において、図１に示す実施例１との差分は、第２ベースバンド処理部７−１〜７−３をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）−Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換処理部１５−１〜１５−３に置き換えられた構成にある。実施例１では、第２の無線システムの端末局１２との通信において、第２ＢＢ処理部７−１〜７−３は、各種のベースバンド処理の全てないしはその一部を含んでいた。一方、処理を単純化する場合には、制御局１でそれらの処理を行い、Ｄ／Ａ変換で用いるサンプリングデータをカプセル化して各基地局装置３−１〜３−３に転送し、ＩＦ部６−１〜６−３を介してＡ／Ｄ−Ｄ／Ａ処理部１５−１〜１５−３に入力し、ここでＤ／Ａ変換を施して第２無線部８−１〜８−３およびアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂを介して信号送信を行っても構わない。
【実施例６】
【００６１】
以上の実施例では、第１の無線システムと第２の無線システムは基本的に異なる標準規格であったり、例えば 2.4ＧHz帯と５ＧHz帯のように異なる周波数帯であることを想定し、第１の無線システムに関する第１無線部４と、第２の無線システムに関する第２無線部８とを物理的に分けた構成としていた。この利点としては、仮に第１無線部４が信号を送信中であっても、第２無線部８が信号を同時刻に受信することを許容する。これは、第１無線部４および第２無線部８内に配置されるフィルタが帯域外の信号を抑圧するために、その後の信号処理において相互干渉とならずに運用することができるからである。
【００６２】
しかし一方で、第１の無線システムと第２の無線システムが相互に独立な動作をする必要がなければ、同じ周波数帯を用い、アンテナ、無線部、さらにはベースバンド処理部までを相互に共用することも可能である。この場合には、第１の無線システムと第２の無線システムは、共通の標準規格に従うことも可能であるし、異なるものであっても構わない。
【００６３】
図８は、本発明の実施例６における無線通信システムの構成例を示す。
図８において、図１に示す実施例１との差分は、図１の第１無線部４−１〜４−３と第２無線部８−１〜８−３を共用させた無線部１９−１〜１９−３、図１のアンテナ１０−１a 〜１０−３a とアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂを共用させたアンテナ２０−１〜２０−３を備え、さらにに第１ＢＢ処理部１７−１〜１７−３の機能の一部として、第２ＢＢ処理部１８−１〜１８−３を内在している構成である。
【００６４】
図９は、本発明の実施例６における無線通信システムの動作例を示す。
ここでは、第１の無線システムおよび第２の無線システム共にＯＦＤＭないしはＯＦＤＭＡを用いた無線システムを想定し、横軸に周波数を示し、各無線システムにおけるサブキャリアの利用状況を図示した。全体の左半分が第１の無線システムの使用帯域、右半分が第２の無線システムの使用帯域を示す。それぞれの使用帯域は隣接チャネルの関係にあり、相互のチャネル間干渉を回避するためにガードバンドが配置されている。
【００６５】
第１の無線システムでは、１つの基地局装置でガードバンドを除く全サブキャリアの信号送信を行う。一方、第２の無線システムでは、例えば図に示したように１つの基地局装置は第２の無線システムに割り当ての全サブキャリアの一部のみを送信し、他の基地局装置が残りのサブキャリアを送信する。この図の例で言えば、ＯＦＤＭないしはＯＦＤＭＡにおけるベースバンド処理において、ＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理を行う際には、それぞれを一括で行うことが可能である。例えば、第１の無線システムと第２の無線システム全体では、ＦＦＴ／ＩＦＦＴを行う際のポイント数を２倍にすれば、それぞれのチャネルの信号を周波数軸上でサブキャリアの直交関係を保ちながら信号分離等の処理を実施可能である。具体的には、第１の無線システムおよび第２の無線システムがIEEE802.11a/b/g/n 等の無線ＬＡＮ規格に基づくものであれば、それぞれ64ポイントＦＦＴ（全体として64サブキャリアを想定するが、実際にはそのうちの52サブキャリアのみを利用）として動作する。サンプリング間隔を半分にし、ポイント数を２倍に増やした 128ポイントＦＦＴを実施すれば、ＦＦＴ／ＩＦＦＴの信号処理を両チャネル一括で実施することが可能になり、しかもチャネル間の直交性を維持することが可能である。
【００６６】
このような処理を想定すると、図８に示すように、第１の無線システムに関する信号処理を第１ＢＢ処理部１７−１〜１７−３として第２ＢＢ処理部１８−１〜１８−３が実現し、無線部１９−１〜１９−３は隣接チャネルまとめて同時に送信または受信を行うことが可能である。なお、この際には一方が送信中には他方が受信を行うことができなくなるため、利用には多少の制約を伴うことになるが、回路規模的には大幅に縮小できるメリットが得られる。
【００６７】
なお、図９では上述の実施例１で示したように、各基地局装置が全体のサブキャリアを分担して通信する場合の例を示したが、第２の実施例、第３の実施例の様に、各基地局装置が全てのサブキャリアの信号を送信する場合にも同様の議論が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 制御局
２ 有線回線（または無線回線）
３−１〜３−３ 基地局装置
４−１〜４−３ 第１無線部
５−１〜５−３ 第１ＢＢ処理部
６−１〜６−３ ＩＦ部
７−１ 第２ＢＢ処理部（＃１）
７−２ 第２ＢＢ処理部（＃２）
７−３ 第２ＢＢ処理部（＃３）
８−１〜８−３ 第２無線部
９−１〜９−３ 制御部
１０−１ａ〜１０−３ａ アンテナ
１０−１ｂ〜１０−３ｂ アンテナ
１１−１〜１１−３ 第１の無線システムの端末局（第１端末局）
１２ 第２の無線システムの端末局（第２端末局）
１３ 複数のアンテナを備えた第２端末局
１４−１〜１４−４ ＧＰＳ
１５−１〜１５−３ Ａ／Ｄ−Ｄ／Ａ変換処理部
１６−１〜１６−３ 制御部
１７−１〜１７−３ 第１ＢＢ処理部
１８−１〜１８−３ 第２ＢＢ処理部
１９−１〜１９−３ 無線部
２０−１〜２０−３ アンテナ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広範囲に分散して存在する第１の無線システムに属する複数の基地局がその機能の一部を活用し、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムの基地局を形成して通信を行う無線通信システムに関する。特に、第１の無線システムは、光ファイバやＡＤＳＬ等の有線回線でインターネット等のコアネットワークと接続された無線ホームネットワークであり、第１の無線システムに属する基地局はその無線ホームネットワークの基地局であり、その複数の基地局の機能の一部を活用して第２の無線システムの基地局を形成する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線を用いた通信システムが急激に普及している。これは、古くは携帯電話の普及に始まり、近年では無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access)などの高速無線アクセスを実現することが可能になってきたことによる。これらの多くは、通信条件的に好ましい比較的低い周波数であるマイクロ波帯を用い、基地局と端末局間が見通し外環境であっても、安定して通信を行うことが可能である。
【０００３】
例えば、ＷｉＭＡＸを例に取れば、免許不要の無線ＬＡＮと異なり、免許を必要とする周波数帯を用いることで大電力の送信が可能となり、ひとつの基地局あたりのカバーする面積は半径数ｋｍにもおよぶ。しかし逆に言えば、非常に広域のエリアで多数のユーザが有限の周波数資源をシェアすることになるため、サービスが普及すればするほど一ユーザ当たりの平均スループットは低下する。一般に、所定の帯域に対して単位面積当たりのスループットを向上させるためには、各サービスエリアを狭くし、個別のセルをマイクロセル化すると共に、キャリアセンスを伴う無線パケットの衝突回避手法、ないしは複数チャネルで周波数繰り返しを行うなど、同一周波数チャネルを離れた場所で再利用することが好ましい。
【０００４】
免許不要の無線ＬＡＮの場合には、近年の爆発的な普及で基地局および端末装置の値段も安価になり、様々な通信事業会社が公衆無線ＬＡＮサービスを非常に安価に提供している。しかし、これらは各通信事業会社が別途提供している光回線ないしは携帯電話等のモバイル回線との基本契約があるユーザに限られており、さらには利用可能な場所は駅の構内や空港などの公共施設やホテル、喫茶店など集客目的の場所に限定される。これらの通信事業者との別の基本契約を伴わない有料ではあるが安価な無線サービスもあるが、人口が特に密集している都心部を除けば、サービスエリアは離散的に点在しており、その他の地域ではサービスを受けることはできない。
【０００５】
このようなサービスエリアの拡大を阻む要因を解決するアプローチとしては、インターネットに接続可能な環境を自宅に供えたユーザが、そこに無線ＬＡＮの基地局（通常はＡＰ（Access Point）と呼ぶ）を設置し、近隣のユーザにこの基地局を開放することでボランティア・ネットワークを構築するものである。特に、非特許文献１に示す「Ｆｏｎ」によるサービスでは、ユーザが自宅のＡＰを開放する見返りとして、他者のＡＰも無料で利用させてもらうものである。このように自宅に設置するＡＰを無料ないしは安価で提供することにより、自己増殖的にネットワークが広がる。
【０００６】
図１０は、非特許文献１に記載の無線通信システムの構成例を示す。
図１０において、１０１は基地局、１０２−１および１０２−２は端末局、１０３はネットワーク、１０４はユーザ宅、１０５はルータ、１０６は光ファイバ等の有線回線を表す。ユーザ宅１０４内にある基地局１０１はルータ１０５を経由し、光ファイバ等の有線回線１０６を介してネットワーク１０３に接続される。この基地局１０１は、無線回線を介して自宅内の端末局１０２−１と通信を行う。したがって、端末局１０２−１は基地局１０１を介してネットワーク１０３に接続し、インターネットから必要な情報を取得することができる。基本的には、ユーザ宅１０４内に設置された基地局１０１は、ユーザ宅内の端末局１０２−１との通信をするために設置されているが、この基地局１０１が送信する電波は屋外にも漏れるため、屋外の端末局１０２−２も基地局１０１と通信することが可能である。
【０００７】
ここで、この端末局１０２−２のユーザは、本図では示していないが同様に自宅に基地局を設置してあり、その基地局は他のユーザの端末局、例えば本図の端末局１０２−１が同様に無線回線を介して通信し、インターネットアクセスを行うことが可能になる。このように、多くのユーザ間が相互の基地局を開放することで、基地局ないしアクセスポイントの設置場所が限定され、利用可能なエリアが狭い公衆無線ＬＡＮサービスに対し、相対的にはより広いエリアでの利用が可能となる。
【０００８】
図１１は、非特許文献２に記載の分散アンテナシステムの構成例を示す。この分散アンテナシステムは、複数のリモート基地局が協調して伝送を行う構成である。
【０００９】
図１１において、１１１−１〜１１１−３は協調的な通信を行う個々のセル、１１２−１〜１１２−３は各セルのリモート基地局、１１３−１〜１１３−６は端末局、１１４は制御局、１１５は光ファイバ等の有線伝送路を表す。セル１１１−１〜１１１−３のリモート基地局１１２−１〜１１２−３は、同一の周波数チャネルを用いて各端末局１１３−１〜１１３−６と通信を行う。制御局１１４は、光ファイバ等の有線伝送路１１５を介してリモート基地局１１２−１〜１１２−３を制御する。同一周波数を用いた通信であることから、各端末局１１３−１〜１１３−６は複数のリモート基地局１１３−１〜１１３−３からの信号を受信可能である。例えば、端末局１１３−４は、全てのリモート基地局１１２−１〜１１２−３からの信号を受信することで通信の特性を改善することができる。特に、リモート基地局１１２−１と端末局１１３−４、リモート基地局１１２−２と端末局１１３−４、リモート基地局１１２−３と端末局１１３−４のそれぞれのチャネルの情報が既知であれば、リモート基地局１１２−１〜１１２−３が端末局１１３−４に宛てて信号を送信する際に、端末局１１３−４で各受信信号が同位相合成となるように送信側で送信ウエイト乗算を施すことで、通信特性の改善が可能である。これらの同位相合成のための信号処理の制御は全て制御局１１４で実施され、リモート基地局１１２−１〜１１２−３は制御局１１４の指示に従い動作する。
【００１０】
分散アンテナシステムでは、このような効果を最大限に利用することで特性を改善する。ここで特徴的なのは、例えばリモート基地局１１２−１は制御局１１４の制御のもとで動作するが、他のリモート基地局１１２−２〜１１２−３がなくても動作可能であり、基地局としての機能はリモート基地局１１２−１と制御局１１４の組み合わせで一通り全ての機能を備えていることになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】”Ｆｏｎはどれだけ使える？”, 日経コミュニケーション2007年６月15日号
【非特許文献２】松田大輝他, ”最大比送信を用いる分散アンテナシステムのチャネル容量に関する一検討”, 信学技法RCS2007-196, pp.61-66, 2008年３月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図１０に示す無線通信システムは、各ユーザ宅内に設置された基地局を、ユーザ宅内の端末装置に加えて屋外の不特定多数のユーザの端末装置に対しても開放し、相互に通信を行うことができた点が特徴的である。しかし、ここで問題となるのは、一般に屋内に設置された基地局の電波が屋外に漏れ出す際には、壁や窓を通過する際の電波の通過損が生じる。この値は家の壁や窓の素材に大きく依存するが、最低でも10ｄＢ以上、通常は20ｄＢ程度の損失が予想される。仮に、電波の減衰が自由空間の伝搬損、すなわち距離の２乗に比例する伝搬損失がある場合には、20ｄＢの損失とはサービス可能なエリア半径が１／10になることを意味する。仮に伝搬損失が距離の３乗に比例する場合であっても、20ｄＢの損失とはサービス可能なエリア半径が概ね１／５である。
【００１３】
もともと、屋内での利用を想定する無線ＬＡＮ機器の場合、安価で線形性の低い送信アンプの利用という背景も含めて、送信電力はそれほど高くないのが一般的であり、そのためユーザ宅内の基地局がカバーできるエリア面積は狭い。一般に、基地局が高所に設置されていて、端末局と基地局とが見通しがきく位置関係がある場合には 100ｍ程度は離れていても安定して通信を行うことができるが、見通しが確保できなくなると急激に通信可能な距離は限定される。図１０の無線通信システムの場合には、さらに家の壁の通過損失がエリア面積を狭くするため、結果的に利用可能なユーザ宅の直近でなければ通信をすることはできない。
【００１４】
近年、急速に光ファイバ等によるブロードバンド環境の提供エリアは広がりつつあるが、実際にブロードバンド環境を構築している加入者の割合は３割程度であり、携帯電話でのインターネットアクセスを除けば、ブロードバンド普及率は十分とは言いがたい。このような状況でのブロードバンド普及率の向上のためには、低廉なインターネットアクセスを提供するための基盤づくりが必要であり、そのためには例えば非特許文献１に記載のような無線通信システムのカバーエリアの拡大を図るための技術が求められている。
【００１５】
本発明は、第１の無線システムに属する複数の基地局がその機能の一部を活用し、制御局のもとで第１の無線システムとは異なる第２の無線システムの基地局を形成し、この複数の基地局が協調して第２の無線システムを介して端末局と通信を行うことができる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】
【００１６】
本発明は、ネットワークに接続された制御局と、該制御局と有線または無線の通信回線を介して接続される複数の基地局とを備え、複数の基地局がそれぞれ第１の無線システムを介して第１の端末局と接続し、各基地局配下の第１の端末局が制御局を介してネットワーク側との通信を可能とする無線通信システムにおいて、複数の基地局は、互いにクロック同期またはタイミング同期をとる同期手段と、第１の無線システムとは異なる第２の無線システムを介して第２の端末局と接続する第２無線システム接続手段とを備え、制御局は、複数の基地局のうち設置場所が近接する複数の基地局をグループ化し、このグループ化した複数の基地局の各第２無線システム接続手段を組み合わせ、第２の端末局との通信を行う基地局としての機能を実現する第２無線システム基地局制御手段を備え、第２の無線システムを介して、第２の端末局とネットワーク側との間の通信を可能とする構成である。
【００１７】
本発明の無線通信システムにおいて、第２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式で通信する構成であり、制御局の第２無線システム基地局制御手段は、第２の無線システムが通信に用いる全サブキャリアをグループ化した各基地局に分割して割り当て、各基地局に割り当てたサブキャリアを指示するとともに、当該サブキャリアで伝送するダウンリンク信号を各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、グループ化した各基地局が受信した第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、複数の基地局の第２無線システム接続手段は、制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、各基地局ごとにそれぞれ割り当てられたサブキャリアを用いて第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、制御局に転送するアップリンク受信手段とを備える。
【００１８】
本発明の無線通信システムにおいて、第２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式で通信する構成であり、制御局の第２無線システム基地局制御手段は、グループ化した各基地局に、第２の無線システムを介して伝送するダウンリンク信号を送信する送信手段と、グループ化した各基地局が受信した第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、複数の基地局の第２無線システム接続手段は、制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、当該ダウンリンク信号のＯＦＤＭシンボルを単位に、ガードインターバルを除く信号領域にグループ化した各基地局で互いに異なるサイクリック遅延量のサイクリック遅延を与えた信号にガードインターバルを付与してダウンリンク信号を生成し、第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、制御局に転送するアップリンク受信手段とを備える。
【００１９】
本発明の無線通信システムにおいて、第２の無線システムは、複数の信号系列を空間多重するＭＩＭＯ伝送が可能な構成であり、制御局の第２無線システム基地局制御手段は、第２の端末局に送信するダウンリンク信号を複数の信号系列に分割し、複数の信号系列を各基地局に割り当て、割り当てられた各信号系列をグループ化した各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、グループ化した各基地局が受信した第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、複数の基地局の第２無線システム接続手段は、制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号の各信号系列を受信し、第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、制御局に転送するアップリンク受信手段とを備える。
【００２０】
本発明の無線通信システムにおいて、制御局は、複数の基地局の各同期手段に対して所定の信号の送信タイミングを指示する手段を備え、複数の基地局は、制御局より指示された送信タイミングにて所定の信号の送信を開始する手段を備える。
【００２１】
本発明の無線通信システムにおいて、複数の基地局は、同期手段により互いに同期したクロックをもとにローカル信号を発生させ、当該ローカル信号をもとに送信信号または受信信号の周波数変換を行い、さらに前記同期したクロックをもとにアナログ／デジタル変換またはデジタル／アナログ変換を実施し、第２の端末局および制御局に転送する送信信号を生成する手段を備える。
【００２２】
本発明の無線通信システムにおいて、第１の無線システムおよび第２の無線システムが利用する周波数チャネルは、同一周波数チャネルまたは隣接周波数チャネルであり、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡのＦＦＴおよびＩＦＦＴ処理を実施する手段を第１の無線システムおよび第２の無線システムで共通化する。
【００２３】
本発明の無線通信システムにおいて、第１の無線システムは、有線または無線の通信回線を介してインターネットに接続可能な一般家庭の無線ホームネットワークを実現する無線システムであり、第２の無線システムは、公衆無線アクセスを実現する無線システムである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の無線通信システムは、各ユーザ宅内に設置された基地局を、ユーザ宅内の端末装置に加えて屋外の不特定多数のユーザの端末装置に対しても開放し相互に通信を行うことができるようにする際に、一般に屋内に設置された基地局の電波が屋外に漏れ出す際には、壁や窓を通過する際の電波の通過損が生じ、特にダウンリンクにおいて端末局側での受信電力が大幅に低下し、その結果として通信品質が大幅に劣化し、最終的には安定的な通信を広範囲で実現することが困難であったのに対し、この端末局側での受信レベルを向上させ、結果的に安定的な通信を広範囲で実現することが可能となる。この際に、各基地局装置が備える機能は、ユーザ宅外の端末装置との通信に必要となる機能の全てを実装する必要はなく、その一部のみを実装することで個々の基地局装置の備えるべき機能的な負荷が低減可能である。また、各基地局装置と端末局間のチャネル情報は必ずしも必要ではなく、簡易な制御で上記の効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１における第１の無線システムと第２の無線システムの概要を示す図である。
【図３】本発明の実施例１における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す図である。
【図４】本発明の実施例２における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す図である。
【図５】本発明の実施例３における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施例４における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例５における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図８】本発明の実施例６における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図９】本発明の実施例６における無線通信システムの動作例を示す図である。
【図１０】従来の無線通信システムの構成例を示す図である。
【図１１】従来の分散アンテナシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の実施例１における無線通信システムの構成例を示す。
図１において、１は制御局、２は光ファイバ等の有線回線あるいは無線回線、３−１〜３−３は基地局装置、４−１〜４−３は第１の無線システムに対応する送受信処理を行う第１無線部、５−１〜５−３は第１の無線システムに対応するベースバンド処理を行う第１ＢＢ（ベースバンド）処理部、６−１〜６−３はＩＦ（インタフェース）部、７−１〜７−３は第２の無線システムに対応するベースバンド処理の部分的処理を行う第２ＢＢ処理部（＃１）〜第２ＢＢ処理部（＃３）、８−１〜８−３は第２の無線システムに対応する送受信処理を行う第２無線部、９−１〜９−３は制御部、１０−１ａ〜１０−３ａは第１の無線システムの信号を送受信するアンテナ、１０−１ｂ〜１０−３ｂは第２の無線システムの信号を送受信するアンテナ、１１−１〜１１−３は第１の無線システムの端末局（第１端末局）、１２は第２の無線システムの端末局（第２端末局）を表す。
【００２７】
制御局１は、有線回線２を介して各基地局装置３−１〜３−３に接続されるとともに、インターネット等のネットワークにも接続される。例えば、第１端末局１１−１に対してネットワーク側から制御局１にデータが入力された場合、制御局１は有線回線２を介して基地局装置３−１のＩＦ部６−１に対してデータを転送する。ＩＦ部６−１は当該データを終端し、データに付与された情報等から第１端末局１１−１宛てのデータと認識し、第１ＢＢ処理部５−１でベースバンド信号処理を行い、第１無線部４−１で無線信号に変換し、アンテナ１０−１ａより無線信号として送信する。送信された信号は、第１端末局１１−１に受信され、必要な信号処理が実施される。
【００２８】
逆に第１端末局１１−１から送信された信号はアンテナ１０−１a にて受信し、これを第１無線部１０−１ａで無線信号処理を行ってベースバンドのデジタル信号に変換し、これを第１ＢＢ処理部５−１でベースバンド信号処理を行い、データの抜き出しを行う。ＩＦ部６−１は、このデータを制御局１に転送するための所定の信号処理を行い、有線回線２を介して制御局１に転送し、制御局１は必要に応じてネットワーク側に転送する。
【００２９】
以上の処理は、他の基地局装置３−２〜３−３および第１端末局１１−２〜１１−３においても同様である。一般に、各基地局装置３−１〜３−３はユーザ宅に設置され、それぞれが第１端末局１１−１〜１１−３との間で第１の無線システム（無線ホームネットワーク）を構築し、その中で閉じた通信を行っている。
【００３０】
一方、それぞれのユーザ宅の外にある第２端末局１２は、各基地局装置３−１〜３−３との間で第２の無線システムを構成し、第１端末局１１−１〜１１−３と同時並行的に通信を行う。しかし、各基地局装置３−１〜３−３が備える第２ＢＢ処理部（＃１）７−１〜第２ＢＢ処理部（＃３）７−３は、それぞれ単独では第２の無線システムのベースバンド処理の全体（後述）を実施せず、その機能の一部のみを実施する。したがって、第２端末局１２に宛ててネットワーク側から制御局１にデータが入力された場合、制御局１はその信号を適宜処理し（後述）、別々の処理が施されたそれぞれの信号を有線回線２を介して各基地局装置３−１〜３−３のＩＦ部６−１〜６−３に転送する。ＩＦ部６−１〜６−３は、第２端末局１２宛ての信号と認識した場合に、その信号を第２ＢＢ処理部（＃１）７−１〜第２ＢＢ処理部（＃３）７−３に転送する。
【００３１】
例えば、基地局装置３−１の第２ＢＢ処理部（＃１）７−１は、自局に割り当てられた第２の無線システムのベースバンド信号処理の一部分の信号処理を実施する。同様に、基地局装置３−２の第２ＢＢ処理部（＃２）７−２は、第２の無線システムのベースバンド信号処理の基地局装置３−１とは異なる一部分の信号処理を実施する。同様に、基地局装置３−３の第２ＢＢ処理部（＃３）７−３は、第２の無線システムのベースバンド信号処理の基地局装置３−１〜３−２とは異なる一部分の信号処理を実施する。ここでのベースバンド信号処理とは、例えば信号の変調処理、インタリーブ、誤り訂正符号化、周波数直交分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式を適用する場合にはサブキャリア毎の変調処理に加えてＩＦＦＴ処理やガードインターバルの挿入、ＩＦＦＴ処理、デジタル／アナログ変換など、様々な処理の全てないしはそれらの一部を含む処理である。そして、制御局１および各基地局装置３−１〜３−３におけるそれぞれの信号処理を集約すると、第２の無線システムのベースバンド信号処理全体を構成する。このように処理された信号は、第２無線部８−１〜８−３を介して無線信号としてアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂより第２端末局１２に対して送信される。第２端末局１２は、各基地局装置３−１〜３−３からそれぞれ送信された信号を合せてベースバンド信号処理し、制御局１から送信されたデータを復元する。
【００３２】
一方、第２端末局１２から送信された信号はアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂにて受信し、第２無線部８−１〜８−３で無線信号処理によってベースバンドのデジタル信号に変換され、第２ＢＢ処理部（＃１）７−１〜第２ＢＢ処理部（＃３）７−３でそれぞれ対応するベースバンド信号処理が行われる。ただし、各基地局装置３−１〜３−３の受信信号のベースバンド信号処理の全てを必ずしもここで実施するとは限らず、必要最低限の機能、例えば受信信号に対するタイミング検出、帯域外信号の抑圧フィルタ処理、ＯＦＤＭ変調方式におけるガードインターバル除去とＦＦＴ処理等の一連の処理の一部ないしはその組み合わせのみを行い、残りの機能を備える制御局１が残りの信号処理を行う。このような場合には、ＩＦ部６−１〜６−３では、中途まで処理された中間的な処理データを制御局１に転送するための所定の信号処理を行い、有線回線２を介して制御局１に転送し、制御局１は残りの信号処理を実施し、データを抜き出す所定の信号処理を実施し、これを必要に応じてネットワーク側に転送する。
【００３３】
なお、上述の一連の処理は第１の無線システムおよび第２の無線システムに共通の制御部９−１〜９−３により制御され、それぞれの機能間でのタイミング調整や相互のデータの入出力などが管理される。また上述のように、ＩＦ部６−１〜６−３および制御局１では、ネットワークないしは外部の機器との通信を行うため、例えばインターネットプロトコルやイーサネット（登録商標）等のパケット処理などの様々な信号処理を含み得る。同様に、図１には示されていないが、図２に示すように各基地局装置３−１〜３−３と制御局１との間に、それぞれルータ等のネットワーク機器が設置され、そのネットワーク機器においてこれらの信号処理を実現していても構わない。ただし、ここでの説明においては、無線信号の処理に着目した説明を行っているため、上位レイヤにおけるインターネットプロトコルやイーサネット等のパケット処理などの様々な信号処理については、ここでは詳細は省略する。また、制御局１は、基地局装置３−１〜３−３より収集した第２の無線システムのアップリンク信号に対して、例えば最大比合成処理などを行うなど、高い通信品質を実現するための信号処理が実施される。
【００３４】
第２端末局１２は、移動を伴う携帯端末であってもよいし、ユーザ宅の中で利用する半固定的な設置型の端末装置であっても構わない。この場合、事前に第２端末局１２が登録されていれば、その所在地に関する情報は既知であり、連携して信号処理を実施する基地局装置３−１〜３−３の組み合わせ（グループ）を制御局１で選択する。ここでは、第２端末局毎に、異なる基地局装置の組み合わせを選択することも可能であるし、エリアを区切り、各エリア毎に協調する基地局装置を選択しておき、そのエリア内に存在する第２の無線システムの端末局は全て共通の基地局装置の組み合わせと通信を行ってもよい。
【００３５】
なお、図１の説明では、第２端末局１２はユーザ宅の外にあるとして説明してきたが、一般的な移動端末であってもよいし、図２に示すようにユーザ宅の近隣の別のユーザ宅内にあってもよい。一般的には、様々な制御を効率的に実行するために、第２端末局１２の所在が明らかな場合が好ましく、図２に示す構成をとるのが典型的な運用形態である。
【００３６】
図２は、本発明の実施例１における第１の無線システムと第２の無線システムの概要を示す。
図２において、図１と同一番号は同一機能を示す。さらに、５１−１〜５１−３は基地局装置３−１〜３−３を有するユーザ宅、５２は第２端末局１２を有するユーザ宅、５３−１〜５３−３は光終端装置やルータ等、５４は制御部１に接続されるネットワークを表す。ユーザ宅５１−１〜５１−３内にある基地局装置３−１〜３−３は、ルータ等５３−１〜５３−３を経由し、光ファイバ等の有線回線２を介して制御局１に接続され、さらにネットワーク５４に接続される。この基地局装置３−１〜３−３は、第１の無線システムを介して自宅内の第１端末局１１−１〜１１−３と通信を行う。
【００３７】
同時に、基地局装置３−１〜３−３は、第２の無線システムを利用して、基地局装置を持たないユーザ宅５２内の第２端末局１２と通信を行う。基地局装置３−１〜３−３を有するユーザ宅５１−１〜５１−３内には、第１端末局１１−１〜１１−３などのルーチングを管理するルータ等５３−１〜５３−３の機能を備えることになるが、第２端末局１２はルータ等５３−１〜５３−３の管理外であり、制御局１ないしはネットワーク５４が第２端末局１２のルーチングを管理する機能を持つ。これは、従来技術においても、ルータ等５３−１〜５３−３のルーチング管理をネットワーク５４内に備えるのと同様である。
【００３８】
図３は、本発明の実施例１における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す。
図３において、３０は従来の基地局装置、３−１〜３−３は図１および図２に示す実施例１の基地局装置、３２は従来の基地局装置３０から送信されるダウンリンク信号、３３−１〜３３−３は実施例１の基地局装置３−１〜３−３からそれぞれ送信されるダウンリンク信号を表す。
【００３９】
例えば、第１および第２の無線システムがＯＦＤＭ変調方式ないしは周波数直交分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）を用いるシステムとする。この場合、各基地局装置は時間軸上で所定のシンボル周期で信号の送信を行う。さらに、各送信信号は周波数軸上に複数のサブキャリアと呼ばれる分割された信号が配置され、その周波数方向および時間方向のます目毎に信号が割り当てられる。図３に示す３２および３３−１〜３３−３の太い実線で示すブロックは、このサブキャリア単位において実際に送信される信号を表す。一方、３３−１〜３３−３の破線で示すブロックは、実際には送信には用いられない信号を表す。
【００４０】
仮に、ＯＦＤＭ変調方式を採用するシステムであれば、従来の基地局装置３０は周波数軸上の全サブキャリアを利用して通信を行う。時間軸上でみれば、送信すべきデータが１シンボル内に収容しきれなければ、複数シンボルに渡り信号を送信することになる。ＯＦＤＭＡの場合には、フレームの先頭において複数の端末局宛のブロードキャスト情報を送信し、この中で端末局に対して時間軸上および周波数軸上での帯域割り当てを指示する。ブロードキャスト情報に後続するデータを収容するペイロード領域では所定の周波数サブキャリアを限定的に抜き出して信号送信を行うことがあり得るが、少なくともブロードキャスト情報を送信する際には、全帯域幅に渡り信号の送信を行う。このように全帯域に渡り信号を送信する際には、装置固有の送信電力を、各サブキャリアに均等に配分して信号送信を行う。
【００４１】
これに対して、実施例１の基地局装置３−１〜３−３では、機能を分担して信号を送信する。ここでは、周波数方向に12個のブロックで12本のサブキャリアを用いる場合の例を示すが、基地局装置３−１は上位の４本、基地局装置３−２はそれに続く４本、基地局装置３−３はそれに続く４本のサブキャリアをそれぞれ分担して送信を行う。ポイントとしては、全体の信号を合成すれば従来の基地局装置３０が送信する信号３２と同等の信号になるが、それを敢えて各基地局装置で機能を分担して信号を送信している点が異なる。すなわち、各基地局装置がサブキャリアを分担して送信することにより、各基地局装置が全帯域に渡って信号を送信する場合と同じ電力を、当該割り当てられたサブキャリアに集中して送信する。
【００４２】
この場合、単純には従来の基地局装置３０と比べれば、実施例１の３台の基地局装置３−１〜３−３の総送信電力は３倍になるために、カバレッジを広げる効果が得られることが期待される。さらには、３３−１〜３３−３の太い実線で示すブロックのサブキャリアの信号に関しては、全てのサブキャリアの信号を送信する場合に比べて、各基地局装置が送信する各サブキャリアの電力が３倍に大きくなるので、特に実施例１の基地局装置３−１〜３−３の中で最も端末局と近い基地局が送信したサブキャリアに関しては、非常に安定した通信ができることが期待される。通常の無線通信においては、無線信号には誤り訂正の符号化処理が行なわれているため、これらの信頼性が高い信号と組み合わされた信号は、仮に実施例１の基地局装置３−３からの受信信号の受信レベルが比較的弱かったとしても、誤り訂正で符号誤りを補償することが可能になる。
【００４３】
なお、このように複数の基地局装置が協調して伝送を行う例として、先に非特許文献２の分散アンテナシステムの例を示したが、この分散アンテナシステムでは全ての基地局装置が全ての信号を送信しながら、それぞれの信号に所定の係数である送信ウエイトを乗算して信号を送信している。この結果、受信側の端末局においては、各基地局装置からの信号が同じ位相で合成されるように調整することができる。あるいは、マルチユーザＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる技術を併用する場合には、複数の基地局装置からの信号を合成することにより、所望の信号がある端末局では受信できるが、他の端末局では信号が抑圧されて受信できない（つまり干渉とならない）ように調整することができる。ただし、このような協調伝送を行うためには、各基地局装置と端末局との間のチャネル情報が既知である必要があり、そのためのチャネルフィードバックのメカニズムが必要であったり、例えば端末局側で各基地局装置からの信号を同位相合成するためには周波数や位相の同期等の複雑な処理が必要であった。特に各基地局装置の間で周波数誤差がある場合には、仮に一旦チャネルフィードバックにより同位相合成の送信ウエイトを取得できたとしても、各基地局装置からの信号を合成した結果の位相関係が時間と共に変動することになるため、直ぐにその位相関係の条件が崩れてしまい、分散アンテナシステムの動作が不安定化してしまう。
【００４４】
一方、本発明の実施例１では、処理が単純化されているために送信ウエイトを算出する必要はなく、したがって上記の様なチャネルのフィードバックや厳密な周波数同期等の処理も不要となる。
【００４５】
なお、図３では各基地局装置への割り当ては連続したサブキャリアとなるように配置したが、全体の帯域内でシャッフルして均一化することも可能である。また、各サブキャリアにおいて共通の変調方式を用いてもよいし、異なる変調方式を用いても構わない。その際、例えば端末局と物理的に近距離にある基地局装置との通信時には高い伝送速度を割り当て、遠い基地局装置とは低い伝送速度の変調方式を固定的に割り当ててもよいし、フェージングにより時変動がある場合には、同一基地局であっても各サブキャリア毎に異なる変調方式を用いても構わない。さらに、各基地局装置のサブキャリアの割り当てにおいては、時間変動を考慮して、良好な条件で通信可能なサブキャッリアを選択して随時割り当てるサブキャリアを動的に最適化しても構わない。
【００４６】
ところで、実施例１の構成では、各基地局装置３−１〜３−３が個別に送信するサブキャリア間の直交性を担保するために、各基地局装置のクロックの同期により相互の周波数誤差が所定のレベル以下である必要がある。同様に、信号の送信タイミングについても同期を図ることが必要である。これらの同期を図り相互の周波数誤差を抑圧するためには、各基地局装置３−１〜３−３および制御局１との間で何らかの同期手段が必須になる。例えば、各基地局装置３−１〜３−３および制御局１がＧＰＳ（Global Positioning System ）を用いて絶対時刻と高精度のクロック供給を受ける方法等があるが、これについて別途説明する。以下に示す同期手段を明記しない他の実施例においても同様である。
【実施例２】
【００４７】
図４は、本発明の実施例２における第２の無線システムのダウンリンク信号の例を示す。
実施例２では、図１に示す実施例１のＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡを用いた第２の無線システムにおいて、サイクリックシフト遅延ダイバーシチを利用する例について説明する。
【００４８】
図４において、従来の無線基地局３０は、２本のアンテナ＃１，＃２からＯＦＤＭシンボル３４−１，３４−２をそれぞれ送信する。ここでは一例として、各ＯＦＤＭシンボルをそれぞれ５分割し、そのうちの先頭がガードインターバルの領域となっている例を示している。つまり、ＯＦＤＭシンボル３４−１は、ガードインターバルを除く送信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して最後尾の信号ｄを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。一方、ＯＦＤＭシンボル３４−２は、ＯＦＤＭシンボル３４−１の信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを１／４周期ずつずらして送信信号ｂ，ｃ，ｄ，ａを生成し、その最後尾の信号ａを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。次に続くＯＦＤＭシンボル３５−１，３５−２、ＯＦＤＭシンボル３６−１，３６−２も同様である。
【００４９】
実施例２の基地局装置３１−１，３１−２，３１−３は、従来の無線基地局３０が複数のアンテナから送信した信号を、個々に異なる遅延量だけシフトした信号を生成して送信するものである。すなわち、基地局装置３１−１が送信するＯＦＤＭシンボル３７−１は、送信信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して最後尾の信号ｄを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。基地局装置３１−２が送信するＯＦＤＭシンボル３７−２は、ＯＦＤＭシンボル３７−１の信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを１／４周期ずつずらして送信信号ｂ，ｃ，ｄ，ａを生成し、その最後尾の信号ａを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。基地局装置３１−３が送信するＯＦＤＭシンボル３７−３は、ＯＦＤＭシンボル３７−２の信号ｂ，ｃ，ｄ，ａを１／４周期ずつずらして送信信号ｃ，ｄ，ａ，ｂを生成し、その最後尾の信号ｂを先頭にガードインターバルとして付加した構成である。次に続くＯＦＤＭシンボル３８−１〜３８−３、ＯＦＤＭシンボル３９−１〜３９−３も同様である。なお、この送信信号のシフト処理は、図１に示す制御局１の制御に従って各基地局装置３１−１，３１−２，３１−３で実施される。
【００５０】
一般に、一定の送信電力で信号を送信するアンテナ数を増やした場合、総送信電力の増加によりカバレッジの拡大効果が期待できるが、各アンテナからの信号が逆位相で合成されると逆に受信レベルが低下して逆効果となる。サイクリックシフト遅延ダイバーシチは、サブキャリア毎に見た場合の信号合成の位相関係をランダムにする効果があり、ある端末において殆どのサブキャリアが運悪く逆位相で合成されるリスクを低減することができ、安定的な通信を提供することが可能になる。また、サイクリックシフト遅延ダイバーシチでは、アンテナ間の距離が大きいほど、ないしはアンテナの本数が多くなるほど、周波数軸上でのサブキャリア毎の受信レベルのランダム性を高め、全サブキャリア平均での受信レベルの分布の広がりを抑える傾向がある。本実施例のように、複数の基地局装置が分担してサイクリックシフト遅延ダイバーシチを行う構成では、従来の１つの基地局装置でアンテナ間の距離を広げる場合に比べて、各基地局装置が物理的に離れており、より安定した通信を期待することができるようになる。
【実施例３】
【００５１】
図５は、本発明の実施例３における無線通信システムの構成例を示す。
図５において、図１に示す実施例１との差分は、基地局装置３−１〜３−３との間では１対１のＳＩＳＯ（Single Input Single Output）通信を行う第２端末局１２に代えて、基地局装置３−１〜３−３との間でＭＩＭＯ伝送を行う複数のアンテナを備えた第２端末局１３を用いる構成にある。
【００５２】
通常であれば、ＭＩＭＯ伝送を行う場合の基地局装置は複数アンテナを備える必要があるが、ユーザ宅の基地局装置の場合には必ずしも高機能な基地局装置を想定できるとは限らないので、その場合の対応策として、基地局装置３−１〜３−３が各ＭＩＭＯ伝送の１本分のアンテナを分担し合い、全体としてＭＩＭＯ伝送を実現しても構わない。この場合、第２ＢＢ処理部７−１〜７−３では、伝送するＭＩＭＯの各ストリーム毎の信号処理を実施することになる。
【００５３】
なお、以上の説明において、ＭＩＭＯ伝送とは一般には（１）空間多重伝送として複数ストリームの信号を空間上で多重化して伝送速度を向上させる、（２）ＳＴＢＣ（Space Time Block Code ）を用いた符号化によりチャネルの利得を向上させる、（３）フェーズドアレー的な制御により単一ストリーム伝送のアンテナ指向性制御を行う、などの利用方法を伴うが、ここでのＭＩＭＯ伝送とは（１）（２）の制御を意図しており、チャネルのフィードバックなど分散アンテナシステムと同様の高度な制御が必要で且つ１台の基地局装置のみでも通信自体が成り立つ（３）の利用方法は含まない。なお、この（１），（２）においては、ＭＩＭＯ伝送に求められる全体の機能を分割し、その個別の機能を各基地局装置に配分すると言う点で従来技術とは異なっている。
【００５４】
このような構成により、各基地局により送信された電力の総和が、実際に無線媒体に送信される電力となるため、カバレッジを広げることが可能となる。また、ＭＩＭＯによる多重化を行う場合は、アンテナ間の距離が大きいほど相関が低くなる傾向にあるため、多重化された信号を分離できる確率が高くなる。したがって、互いに異なる基地局から送信される信号によりＭＩＭＯが行われることから、従来の構成よりも高い通信品質を得ることができる。なお、１つの基地局により単一ストリームの信号が送信される従来技術と比較した場合に、同じ伝送速度（たとえば、24Ｍbps ）を実現することを基準とすると、４つの基地局によりＭＩＭＯを行う場合には、１つの基地局は６Ｍbps の伝送速度で送信すればよいため、より低い変調方式等を利用できることとなり、結果としてカバレッジが拡大する。
【実施例４】
【００５５】
図６は、本発明の実施例４における無線通信システムの構成例を示す。本実施例は、上述したように、各基地局装置３−１〜３−３および制御局１の同期を図り相互の周波数誤差を抑圧するための方法を示す。ここでは、実施例１の構成に適用した例を示すが、他の実施例においても同様である。
【００５６】
図６において、図１に示す実施例１との差分は、各基地局装置３−１〜３−３内にＧＰＳ１４−１〜１４−３を実装するとともに、制御局１も同様にＧＰＳ１４−４を接続して共通のクロックやタイミング情報を受け取る構成にある。ここでは、ＧＰＳ１４−１〜１４−３から制御部９−１〜９−３には共通のクロックが供給され、このクロックを基に第２ＢＢ処理部７−１〜７−３の各種ベースバンド処理（アナログ／デジタル変換およびデジタル／アナログ変換処理を含む）、および第２無線部８−１〜８−３における周波数変換等の信号処理に用いるローカル信号などの同期を図ることができる。
【００５７】
同様に、ＧＰＳ１４−１〜１４−３から絶対時刻に関する情報を受けることにより、送受信タイミングを同期させることもできる。この際、制御局１においてもＧＰＳ１４−４を備えることにより、各基地局装置３−１〜３−３と制御局１との間のタイミング同期が図られ、送信データの送信タイミングに関する情報を制御局１より通知することでタイミングを揃えることができる。ただし、ここでの制御は必ずしも明示的なタイミング指示がなくても、通信に用いるフレーム周期やシンボル周期などを、絶対時刻とどの様に同期させるかなどのルール決め（例えば、秒単位において小数点以下がゼロとなる時刻が各周期の境界に一致）で対応させることも可能である。
【００５８】
なお、同様の制御はＧＰＳを用いる以外にも、ネットワークに接続された光ファイバ等の有線回線を介して同期を図っても構わない。あるいは、別の無線システムの電波を受信し、そのシステムに同期させても構わない。
【００５９】
分散アンテナシステムにおける各基地局装置は厳密なタイミングや周波数同期が必要であるが、本発明においては求められる精度は大幅に緩和されている。例えばＯＦＤＭないしはＯＦＤＭＡを用いる場合には、タイミングに関してはタイミング誤差がガードインターバル長よりも小さければ、マルチパスによる伝搬遅延差に吸収されて実効上は問題とならない。また、各サブキャリアの周波数間隔に比較して周波数誤差が小さければ、ＦＦＴ処理によるサブキャリア毎の分離処理にも殆ど影響はない。したがって、ＧＰＳやその他の手段によりクロックおよびタイミングの同期を図ることで、本発明の無線通信システムを安定に機能させることができる。
【実施例５】
【００６０】
図７は、本発明の実施例５における無線通信システムの構成例を示す。
図７において、図１に示す実施例１との差分は、第２ベースバンド処理部７−１〜７−３をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）−Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）変換処理部１５−１〜１５−３に置き換えられた構成にある。実施例１では、第２の無線システムの端末局１２との通信において、第２ＢＢ処理部７−１〜７−３は、各種のベースバンド処理の全てないしはその一部を含んでいた。一方、処理を単純化する場合には、制御局１でそれらの処理を行い、Ｄ／Ａ変換で用いるサンプリングデータをカプセル化して各基地局装置３−１〜３−３に転送し、ＩＦ部６−１〜６−３を介してＡ／Ｄ−Ｄ／Ａ処理部１５−１〜１５−３に入力し、ここでＤ／Ａ変換を施して第２無線部８−１〜８−３およびアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂを介して信号送信を行っても構わない。
【実施例６】
【００６１】
以上の実施例では、第１の無線システムと第２の無線システムは基本的に異なる標準規格であったり、例えば 2.4ＧHz帯と５ＧHz帯のように異なる周波数帯であることを想定し、第１の無線システムに関する第１無線部４と、第２の無線システムに関する第２無線部８とを物理的に分けた構成としていた。この利点としては、仮に第１無線部４が信号を送信中であっても、第２無線部８が信号を同時刻に受信することを許容する。これは、第１無線部４および第２無線部８内に配置されるフィルタが帯域外の信号を抑圧するために、その後の信号処理において相互干渉とならずに運用することができるからである。
【００６２】
しかし一方で、第１の無線システムと第２の無線システムが相互に独立な動作をする必要がなければ、同じ周波数帯を用い、アンテナ、無線部、さらにはベースバンド処理部までを相互に共用することも可能である。この場合には、第１の無線システムと第２の無線システムは、共通の標準規格に従うことも可能であるし、異なるものであっても構わない。
【００６３】
図８は、本発明の実施例６における無線通信システムの構成例を示す。
図８において、図１に示す実施例１との差分は、図１の第１無線部４−１〜４−３と第２無線部８−１〜８−３を共用させた無線部１９−１〜１９−３、図１のアンテナ１０−１a 〜１０−３a とアンテナ１０−１ｂ〜１０−３ｂを共用させたアンテナ２０−１〜２０−３を備え、さらにに第１ＢＢ処理部１７−１〜１７−３の機能の一部として、第２ＢＢ処理部１８−１〜１８−３を内在している構成である。
【００６４】
図９は、本発明の実施例６における無線通信システムの動作例を示す。
ここでは、第１の無線システムおよび第２の無線システム共にＯＦＤＭないしはＯＦＤＭＡを用いた無線システムを想定し、横軸に周波数を示し、各無線システムにおけるサブキャリアの利用状況を図示した。全体の左半分が第１の無線システムの使用帯域、右半分が第２の無線システムの使用帯域を示す。それぞれの使用帯域は隣接チャネルの関係にあり、相互のチャネル間干渉を回避するためにガードバンドが配置されている。
【００６５】
第１の無線システムでは、１つの基地局装置でガードバンドを除く全サブキャリアの信号送信を行う。一方、第２の無線システムでは、例えば図に示したように１つの基地局装置は第２の無線システムに割り当ての全サブキャリアの一部のみを送信し、他の基地局装置が残りのサブキャリアを送信する。この図の例で言えば、ＯＦＤＭないしはＯＦＤＭＡにおけるベースバンド処理において、ＦＦＴ処理およびＩＦＦＴ処理を行う際には、それぞれを一括で行うことが可能である。例えば、第１の無線システムと第２の無線システム全体では、ＦＦＴ／ＩＦＦＴを行う際のポイント数を２倍にすれば、それぞれのチャネルの信号を周波数軸上でサブキャリアの直交関係を保ちながら信号分離等の処理を実施可能である。具体的には、第１の無線システムおよび第２の無線システムがIEEE802.11a/b/g/n 等の無線ＬＡＮ規格に基づくものであれば、それぞれ64ポイントＦＦＴ（全体として64サブキャリアを想定するが、実際にはそのうちの52サブキャリアのみを利用）として動作する。サンプリング間隔を半分にし、ポイント数を２倍に増やした 128ポイントＦＦＴを実施すれば、ＦＦＴ／ＩＦＦＴの信号処理を両チャネル一括で実施することが可能になり、しかもチャネル間の直交性を維持することが可能である。
【００６６】
このような処理を想定すると、図８に示すように、第１の無線システムに関する信号処理を第１ＢＢ処理部１７−１〜１７−３として第２ＢＢ処理部１８−１〜１８−３が実現し、無線部１９−１〜１９−３は隣接チャネルまとめて同時に送信または受信を行うことが可能である。なお、この際には一方が送信中には他方が受信を行うことができなくなるため、利用には多少の制約を伴うことになるが、回路規模的には大幅に縮小できるメリットが得られる。
【００６７】
なお、図９では上述の実施例１で示したように、各基地局装置が全体のサブキャリアを分担して通信する場合の例を示したが、第２の実施例、第３の実施例の様に、各基地局装置が全てのサブキャリアの信号を送信する場合にも同様の議論が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 制御局
２ 有線回線（または無線回線）
３−１〜３−３ 基地局装置
４−１〜４−３ 第１無線部
５−１〜５−３ 第１ＢＢ処理部
６−１〜６−３ ＩＦ部
７−１ 第２ＢＢ処理部（＃１）
７−２ 第２ＢＢ処理部（＃２）
７−３ 第２ＢＢ処理部（＃３）
８−１〜８−３ 第２無線部
９−１〜９−３ 制御部
１０−１ａ〜１０−３ａ アンテナ
１０−１ｂ〜１０−３ｂ アンテナ
１１−１〜１１−３ 第１の無線システムの端末局（第１端末局）
１２ 第２の無線システムの端末局（第２端末局）
１３ 複数のアンテナを備えた第２端末局
１４−１〜１４−４ ＧＰＳ
１５−１〜１５−３ Ａ／Ｄ−Ｄ／Ａ変換処理部
１６−１〜１６−３ 制御部
１７−１〜１７−３ 第１ＢＢ処理部
１８−１〜１８−３ 第２ＢＢ処理部
１９−１〜１９−３ 無線部
２０−１〜２０−３ アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続された制御局と、該制御局と有線または無線の通信回線を介して接続される複数の基地局とを備え、複数の基地局がそれぞれ第１の無線システムを介して第１の端末局と接続し、各基地局配下の第１の端末局が制御局を介してネットワーク側との通信を可能とする無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、互いにクロック同期またはタイミング同期をとる同期手段と、前記第１の無線システムとは異なる第２の無線システムを介して第２の端末局と接続する第２無線システム接続手段とを備え、
前記制御局は、前記複数の基地局のうち設置場所が近接する複数の基地局をグループ化し、このグループ化した複数の基地局の各第２無線システム接続手段を組み合わせ、前記第２の端末局との通信を行う基地局としての機能を実現する第２無線システム基地局制御手段を備え、
前記第２の無線システムを介して、前記第２の端末局と前記ネットワーク側との間の通信を可能とする構成である
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２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）方式で通信する構成であり、
前記制御局の第２無線システム基地局制御手段は、
前記第２の無線システムが通信に用いる全サブキャリアを前記グループ化した各基地局に分割して割り当て、各基地局に割り当てたサブキャリアを指示するとともに、当該サブキャリアで伝送するダウンリンク信号を各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、
前記グループ化した各基地局が受信した前記第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、前記第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、
前記複数の基地局の第２無線システム接続手段は、
前記制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、各基地局ごとにそれぞれ割り当てられたサブキャリアを用いて前記第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、
前記第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、前記制御局に転送するアップリンク受信手段とを備えた
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２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）方式で通信する構成であり、
前記制御局の第２無線システム基地局制御手段は、
前記グループ化した各基地局に、前記第２の無線システムを介して伝送するダウンリンク信号を送信する送信手段と、
前記グループ化した各基地局が受信した前記第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、前記第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、
前記複数の基地局の第２無線システム接続手段は、
前記制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、当該ダウンリンク信号のＯＦＤＭシンボルを単位に、ガードインターバルを除く信号領域に前記グループ化した各基地局で互いに異なるサイクリック遅延量のサイクリック遅延を与えた信号にガードインターバルを付与してダウンリンク信号を生成し、前記第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、
前記第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、前記制御局に転送するアップリンク受信手段とを備えた
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２の無線システムは、複数の信号系列を空間多重するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送が可能な構成であり、
前記制御局の第２無線システム基地局制御手段は、
前記第２の端末局に送信するダウンリンク信号を複数の信号系列に分割し、複数の信号系列を各基地局に割り当て、割り当てられた各信号系列を前記グループ化した各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、
前記グループ化した各基地局が受信した前記第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、前記第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、
前記複数の基地局の第２無線システム接続手段は、
前記制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号の各信号系列を受信し、前記第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、
前記第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、前記制御局に転送するアップリンク受信手段とを備えた
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、
前記制御局は、前記複数の基地局の各同期手段に対して所定の信号の送信タイミングを指示する手段を備え、
前記複数の基地局は、前記制御局より指示された送信タイミングにて所定の信号の送信を開始する手段を備えた
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、
前記複数の基地局は、
前記同期手段により互いに同期したクロックをもとにローカル信号を発生させ、当該ローカル信号をもとに送信信号または受信信号の周波数変換を行い、さらに前記同期したクロックをもとにアナログ／デジタル変換またはデジタル／アナログ変換を実施し、前記第２の端末局および前記制御局に転送する送信信号を生成する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項２または請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の無線システムおよび前記第２の無線システムが利用する周波数チャネルは、同一周波数チャネルまたは隣接周波数チャネルであり、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡのＦＦＴおよびＩＦＦＴ処理を実施する手段を前記第１の無線システムおよび前記第２の無線システムで共通化する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の無線システムは、有線または無線の通信回線を介してインターネットに接続可能な一般家庭の無線ホームネットワークを実現する無線システムであり、
前記第２の無線システムは、公衆無線アクセスを実現する無線システムである
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１】
ネットワークに接続された制御局と、該制御局と有線または無線の通信回線を介して接続される複数の基地局とを備え、複数の基地局がそれぞれ第１の無線システムを介して第１の端末局と接続し、各基地局配下の第１の端末局が制御局を介してネットワーク側との通信を可能とする無線通信システムにおいて、
前記複数の基地局は、互いにクロック同期またはタイミング同期をとる同期手段と、前記第１の無線システムとは異なる第２の無線システムを介して第２の端末局と接続する第２無線システム接続手段とを備え、
前記制御局は、前記複数の基地局のうち設置場所が近接する複数の基地局をグループ化し、このグループ化した複数の基地局の各第２無線システム接続手段を組み合わせ、前記第２の端末局との通信を行う基地局としての機能を実現する第２無線システム基地局制御手段を備え、
前記第２の無線システムを介して、前記第２の端末局と前記ネットワーク側との間の通信を可能とする構成である
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２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）方式で通信する構成であり、
前記制御局の第２無線システム基地局制御手段は、
前記第２の無線システムが通信に用いる全サブキャリアを前記グループ化した各基地局に分割して割り当て、各基地局に割り当てたサブキャリアを指示するとともに、当該サブキャリアで伝送するダウンリンク信号を各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、
前記グループ化した各基地局が受信した前記第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、前記第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、
前記複数の基地局の第２無線システム接続手段は、
前記制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、各基地局ごとにそれぞれ割り当てられたサブキャリアを用いて前記第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、
前記第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、前記制御局に転送するアップリンク受信手段とを備えた
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２の無線システムは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調方式または直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）方式で通信する構成であり、
前記制御局の第２無線システム基地局制御手段は、
前記グループ化した各基地局に、前記第２の無線システムを介して伝送するダウンリンク信号を送信する送信手段と、
前記グループ化した各基地局が受信した前記第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、前記第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、
前記複数の基地局の第２無線システム接続手段は、
前記制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号を受信し、当該ダウンリンク信号のＯＦＤＭシンボルを単位に、ガードインターバルを除く信号領域に前記グループ化した各基地局で互いに異なるサイクリック遅延量のサイクリック遅延を与えた信号にガードインターバルを付与してダウンリンク信号を生成し、前記第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、
前記第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、前記制御局に転送するアップリンク受信手段とを備えた
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２の無線システムは、複数の信号系列を空間多重するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送が可能な構成であり、
前記制御局の第２無線システム基地局制御手段は、
前記第２の端末局に送信するダウンリンク信号を複数の信号系列に分割し、複数の信号系列を各基地局に割り当て、割り当てられた各信号系列を前記グループ化した各基地局にそれぞれ送信する送信手段と、
前記グループ化した各基地局が受信した前記第２の無線システムのアップリンク信号を受取り、前記第２の端末局が送信したアップリンク信号を再生する受信手段とを備え、
前記複数の基地局の第２無線システム接続手段は、
前記制御局の送信手段から送信されたダウンリンク信号の各信号系列を受信し、前記第２の端末局へ転送するダウンリンク送信手段と、
前記第２の端末局から送信されたアップリンク信号を受信し、前記制御局に転送するアップリンク受信手段とを備えた
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、
前記制御局は、前記複数の基地局の各同期手段に対して所定の信号の送信タイミングを指示する手段を備え、
前記複数の基地局は、前記制御局より指示された送信タイミングにて所定の信号の送信を開始する手段を備えた
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、
前記複数の基地局は、
前記同期手段により互いに同期したクロックをもとにローカル信号を発生させ、当該ローカル信号をもとに送信信号または受信信号の周波数変換を行い、さらに前記同期したクロックをもとにアナログ／デジタル変換またはデジタル／アナログ変換を実施し、前記第２の端末局および前記制御局に転送する送信信号を生成する手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項２または請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の無線システムおよび前記第２の無線システムが利用する周波数チャネルは、同一周波数チャネルまたは隣接周波数チャネルであり、ＯＦＤＭまたはＯＦＤＭＡのＦＦＴおよびＩＦＦＴ処理を実施する手段を前記第１の無線システムおよび前記第２の無線システムで共通化する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記第１の無線システムは、有線または無線の通信回線を介してインターネットに接続可能な一般家庭の無線ホームネットワークを実現する無線システムであり、
前記第２の無線システムは、公衆無線アクセスを実現する無線システムである
ことを特徴とする無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１６９６９９（Ｐ２０１２−１６９６９９Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６４１８（Ｐ２０１１−２６４１８）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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