JP5111356B2 - 無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の無線基地局、複数の無線端末局および複数の無線中継局を用い、前記各無線端末局が送信および受信を自由に行う環境で、送受信を同一の周波数チャネルで同時に複数の基地局又は複数の端末もしくは複数同士の無線通信を可能にする無線通信システム、及び無線通信方法に関する。

送信機能と受信機能を併せ持つことが求められる無線通信システムにおいては、無線局の送信信号が自局の受信機に回り込むことによって、受信特性が大きく劣化するため、異なる周波数、または異なる時間を送信と受信に割り当てることによってその解決を図っている（例えば、非特許文献１参照）。

従来の無線通信技術の第１の例として、同時に送受信を行うことが可能アナログ自動車・携帯電話方式が挙げられる。上り回線と下り回線に対し、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式によって、異なる周波数帯を固定的に割り当てることによって、主にデュプレクサや、バンドパスフィルタを用いて送受信信号を分離している。

図２４は、従来における第１の例の無線通信装置の構成図を示すブロック図である。アンテナ３３は、分波器８１を介し、一方は送信機８２へ、他方は受信機８４にフィルタ８５を介して接続されている。送信機８２と受信機８４とは、共に信号処理装置８３に接続されている。送信機８２の信号が受信機８３に回り込まないように、フィルタ８５によって送信信号がブロックされる。送信信号は、受信信号と比べて非常に大きいため、送信信号を極めて低く遮断できるフィルタが必要となる。

従来の無線技術の第２の例として、同一の周波数チャネルを用いて送受信を行うことが可能なＰＨＳ（Personal Handy-phone System）が挙げられる。ＰＨＳでは、上り回線と下り回線に対しＴＤＤ（Time Division Duplex）方式によって、異なる時間スロットを割り当て、送信信号が受信機に回り込まないように構成されている。

図２５は、従来における第２の例の無線通信装置の構成図を示すブロック図である。図２４に対応する部分には同一符号を付けてその説明を略す。アンテナ３３は、ＴＤＤスイッチ８６によって送信機と受信機のいずれかに接続される。そのため、同時に送受信を行うことは不可能である。
浅田英昭、外４名、「分散型ＣＤＭＡ通信網における符号分散デュープレックス（ＣＤＤ）について」、信学技報、ＩＴ９５−８４、社団法人電子情報通信学会、１９９６年３月

従来の無線通信技術の第１の例として挙げたＦＤＤ方式では、同時に送受信を行うため、受信機８４に回り込んだ送信信号が受信機８４の低雑音増幅器を飽和させ、受信信号に歪みが生ずるため、通信品質が著しく劣化するという問題があった。それを回避するために、高精度のフィルタ８５が必要となり、無線局の高コスト化を招くという問題があった。また、携帯電話の１ユーザに対して送受で２つのチャネルを割り当てる必要があるため、多数のユーザと通信を行うためには多数のチャネル数が必要であるという問題があった。

また、フィルタを利用し、上り回線と下り回線を分離しているため、システムが使用する帯域を任意の比率で上り回線、または、下り回線に割り当てることによって、伝送品質を向上するためには、高精度な可変フィルタが必要であり実現が困難であるという問題があった。

従来の第２の例として挙げたＴＤＤ方式では、送信中に受信機を用いることができないため、常に送受信機８２、８４の何れか一方のみを用いていることになる。特に、ＰＨＳでは、送信と受信のスロットを固定的に半分ずつ割り当てているため、送信と受信を任意に設定する無線端末局が複数存在する場合、ＰＨＳの最大伝送速度は、周波数チャネル容量の最大値と比べて半分以下となるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、送信と受信の時間的制約なく任意のタイミングでの通信を行うことができ、また、高精度のフィルタを必要とせず、少ない帯域で伝送速度を大幅に改善することができ、かつ、周波数利用効率を大幅に改善することができる無線通信システム、及び無線通信方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末装置に対して無線信号を送受信する無線通信システムであって、前記無線端末装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線基地局装置と、前記送信無線基地局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置から無線で信号を受信する受信無線基地局装置と、前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間に、前記無線端末装置と異なる通信方式により、前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間で通信可能とする通信手段とを備え、前記制御装置は、前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線基地局装置に伝達し、前記送信無線基地局装置は、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線基地局装置に無線信号として送信し、前記受信無線基地局装置は、前記送信無線基地局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達し、前記制御装置は、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号と前記受信無線基地局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置との間の伝搬チャネル情報を取得し、前記制御装置は、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線基地局装置から前記受信無線基地局装置に到来する干渉信号を推定し、前記制御装置は、前記推定した干渉信号を前記受信無線基地局装置から受信した受信信号から減算する、ことを特徴とする無線通信システムである。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信システムであって、前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線中継局装置と、前記送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する受信無線中継局装置と、前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により互いに通信可能とする通信手段とを備え、前記受信無線中継局装置は、前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を測定し、前記送信無線中継局装置は、送信信号を前記通信手段を介して前記受信無線中継局装置に伝達し、前記受信無線中継局装置は、前記送信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定し、前記受信無線中継局装置は、前記推定した干渉信号を、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から受信した無線信号から減算する、ことを特徴とする無線通信システムである。
また、上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信システムであって、前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する複数の送信無線中継局装置と、前記複数の送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する複数の受信無線中継局装置と、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との間、及び前記複数の送信無線基地局装置、前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間で互いに通信可能とする通信手段とを備え、前記制御装置は、前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線中継局装置に伝達し、前記送信無線中継局装置は、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線中継局装置に無線信号として送信し、前記受信無線中継局装置は、前記送信無線中継局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達し、前記制御装置は、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号と前記受信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を取得し、前記制御装置は、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定し、前記制御装置は、前記推定した干渉信号を前記受信無線中継局装置から受信した受信信号から減算する、ことを特徴とする無線通信システムである。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末装置に対して無線信号を送受信する無線通信方法であって、前記無線端末装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線基地局装置と、前記送信無線基地局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置から無線で信号を受信する受信無線基地局装置と、前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間に、前記無線端末装置と異なる通信方式により、前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間で通信可能とする通信手段とを設け、前記制御装置から前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線基地局装置に伝達するステップと、前記送信無線基地局装置で、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線基地局装置に無線信号として送信するステップと、前記受信無線基地局装置で、前記送信無線基地局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達するステップと、前記制御装置で、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号と前記受信無線基地局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置と間の伝搬チャネル情報を取得するステップと、前記制御装置で、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線基地局装置から前記受信無線基地局装置に到来する干渉信号を推定するステップと、前記制御装置で、前記推定した干渉信号を前記受信無線基地局装置から受信した受信信号から減算するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信方法であって、前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線中継局装置と、前記送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する受信無線中継局装置と、前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により互いに通信可能とする通信手段とを設け、前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を測定するステップと、前記送信無線中継局装置から送信信号を前記通信手段を介して前記受信無線中継局装置に伝達するステップと、前記受信無線中継局装置で、前記送信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定するステップと、前記受信無線中継局装置で、前記推定した干渉信号を、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から受信した無線信号から減算するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。

また、上述した課題を解決するために、本発明は、無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信方法であって、前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する複数の送信無線中継局装置と、前記複数の送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する複数の受信無線中継局装置と、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との間、及び前記複数の送信無線基地局装置、前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間で互いに通信可能とする通信手段とを設け、前記制御装置から前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線中継局装置に伝達するステップと、前記送信無線中継局装置で、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線中継局装置に無線信号として送信するステップと、前記受信無線中継局装置で、前記送信無線中継局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達するステップと、前記制御装置で、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号と前記受信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を取得するステップと、前記制御装置で、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定するステップと、前記制御装置で、前記推定した干渉信号を前記受信無線中継局装置から受信した受信信号から減算するステップとを含むことを特徴とする無線通信方法である。

本発明は、上記の発明において、前記送信無線基地局装置、前記受信無線基地局装置、前記送信無線中継局装置、前記受信無線中継局装置、前記無線端末装置、及び前記無線基地局装置は、複数のアンテナ素子を具備し、同一周波数チャネル、及び同一時刻に通信を行うことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、無線信号を送信する無線信号送信手段と、無線信号を受信する無線信号受信手段と、無線信号送信手段と無線信号受信手段のいずれかを利用可能に切り替える切替手段とを備え、前記制御装置は、前記切替手段を駆動制御し、前記無線信号送信手段が有効にされる送信無線基地局装置から前記無線信号受信手段が有効にされる受信無線基地局装置に切り替える動作と、前記無線信号受信手段が有効にされる受信無線基地局装置から前記無線信号送信手段が有効にされる送信無線基地局装置に切り替える動作とを、一定時間間隔で交互に行うことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、それぞれ少なくとも２つ用意され、各通信可能領域の一部が重複するように配置され、同時刻に同一周波数で、前記無線端末装置と無線通信を行うことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、自身の送信、及び受信の伝送容量を取得する伝送容量取得手段を備え、前記制御装置で、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置で前記伝送容量取得手段により取得された、送信、及び受信の伝送容量を測定するステップと、前記制御装置で、測定した伝送容量の統計的割合に基づいて、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置における、前記無線信号送信手段と前記無線信号受信手段との切り替えタイミングを制御するステップとを含むことを特徴とする。

本発明は、上記の発明において、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、同一の周波数で送受信のタイミングが異なる無線システム、または、異なる周波数で送受信のタイミングが異なる少なくとも２つの異なる無線通信システムの信号を送信または受信する無線信号送受信手段を備え、前記無線信号送受信手段により、前記異なる無線システムの複数の無線端末装置と同時に通信を行うことを特徴とする。

この発明によれば、送信と受信の時間的制約なく任意のタイミングでの通信を行うことができ、また、高精度のフィルタを必要とせず、少ない帯域で伝送速度を大幅に改善することができ、かつ、周波数利用効率を大幅に改善することができるという利点が得られる。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本発明は、同一の周波数で送受信を行う無線端末装置に無線で信号を送信する送信無線基地局装置と、該送信無線基地局装置から離れた位置に配置され、無線端末装置から無線で信号を受信する受信無線基地局装置とから構成される無線通信システムに係り、予め送信無線基地局装置と受信無線基地局装置との間の無線の伝搬チャネル情報を取得（計算、測定）しておき、送信無線基地局装置は、同一の周波数で同時に複数の無線端末装置に信号を送信する際に、該送信信号を通信手段（有線）を介して受信無線基地局装置に送り、受信無線基地局装置は、通信手段（有線）を介して受け取った信号と伝搬チャネル情報とから干渉信号を推定し、無線で受信した信号から該干渉信号を減算することを特徴としている。これにより、同一の周波数で、同時に複数の無線端末装置と通信する際に生じる送信無線基地局装置から受信無線基地局装置への干渉信号をキャンセルすることができ、周波数利用効率を大幅に改善することが可能となる。以下、本発明を実施するための最良の実施形態について詳細に説明する。

Ａ．第１実施形態
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において、送信無線基地局１１と受信無線基地局１２とは、空間的に離れた位置に配置されている。送信無線基地局１１は、無線信号送信手段（図示略）と送信アンテナ素子３１とを備えている。受信無線基地局１２は、無線信号受信手段（図示略）と受信アンテナ素子３２とを備えている。無線端末局２１は、送受信アンテナ素子３３を備えている。セル４１は、送信無線基地局１１の無線通信範囲であり、セル４２は、受信無線基地局１２の無線通信範囲である。セル４１とセル４２とは、その一部が重複するようになっており、上記無線端末局２１は、該重複した領域内に存在する。

また、送信無線基地局１１と受信無線基地局１２とは、その間に、通信手段５１（有線）を備えており、常に、送信、または受信することができるようになっている。送信無線基地局１１、及び受信無線基地局１２は、無線端末局２１の送信、または受信の要求に対して、同一周波数チャネルで無線通信を行う。また、無線端末局２１は、送信、及び受信を、送信無線基地局１１、及び受信無線基地局１２に空間的に分けて通信する（送信、受信それぞれで異なる指向性を有する）。また、無線端末局２１は、従来の無線端末装置と同じ構成のものを用いることができ、送受信を同一の周波数で同時に行うことはない。

上述した構成において、受信無線基地局１２は、予め、送信無線基地局１１と受信無線基地局１２との間の無線の伝搬チャネル情報を推定（測定）しておき、送信無線基地局１１は、同一の周波数で同時に複数の無線端末局２１に信号を送信する際に、該送信信号を通信手段５１を介して、受信無線基地局１２に送信し、該受信無線基地局１２は、通信手段５１を介して受信した信号と上記伝搬チャネル情報とから干渉信号を推定し、該干渉信号を無線で受信した信号から減算することで、同一の周波数で同時に複数の無線端末局２１と通信する際に生じる送信無線基地局１１から受信無線基地局１２への干渉信号をキャンセルする。

図２（ａ）、（ｂ）は、各々、上述した送信無線基地局１１、受信無線基地局１２の構成を示すブロック図である。送信無線基地局１１は、図２（ａ）に示すように、変調回路１１−１、曲部発振回路１１−２、ミキサ（周波数変換器）１１−３、帯域通過フィルタ１１−４、ＲＦ増幅用アンプ１１−５、及び送信アンテナ素子３１から構成される。また、受信無線基地局１２は、図２（ｂ）に示すように、受信アンテナ素子３２、帯域通過フィルタ１２−１、ＲＦ増幅用アンプ１２−２、局部発振回路１２−３、ミキサ（周波数変換器）１２−４、帯域通過フィルタ１２−５、及び復調回路１２−６から構成される。

図３は、本第１実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。送信無線基地局１１は、まず、受信無線基地局１２に対して、受信無線基地局１２の既知信号を送信する（ステップＳａ１）。受信無線基地局１２は、既知信号と受信信号とから推定（あるいは測定）して取得しておく（ステップＳａ２）。

次に、送信無線基地局１１は、無線端末局２１に対して送信信号を送信する際に、該送信信号を、通信手段５１を介して、受信無線基地局１２に送る（ステップＳａ３）。無線端末局２１は、上記送信無線基地局１１からの送信信号を受信する一方、自らの送信信号を受信無線基地局１２に対して送信する。

受信無線基地局１２は、通信手段５１を介して取得した信号に、伝搬チャネル情報を乗算し（ステップＳａ４）、無線端末局２１から無線で受信した信号から伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算し、干渉信号をキャンセルする（ステップＳａ５）。その後、受信無線基地局１２は、通信手段５１を介して、干渉信号をキャンセルした受信信号を送信無線基地局１１に送信する。

上述した第１実施形態によれば、受信無線基地局１２において、通信手段５１を介して取得した信号に伝搬チャネル情報を乗算し、伝搬チャネル情報を乗算した信号を、無線端末局２１から無線で受信した信号から減算することで、干渉信号がキャンセルされるので、送信無線基地局１１と受信無線基地局１２とは、同一の周波数チャネルで無線通信行うことができる。また、無線端末局２１は、送信と受信とを空間的に異なる方向で行うので、従来技術のＴＤＤ方式とは異なり、基地局の時間的制約がなく、常時、送信、及び受信することができる。

Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の第２実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図１に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。制御装置６１は、送信無線基地局１１の送信、及び受信無線基地局１２の受信を制御する。制御装置６１と送信無線基地局１１との間、及び制御装置６１と受信無線基地局１２との間には、通信手段５１（有線）が設けられており、常に、送信、または受信することができるようになっている。

制御装置６１は、通信手段５１を介して、送信データを送信無線基地局１１装置に送る。また、受信無線基地局１２が受信した受信信号を、通信手段５１を介して受け取る。また、送信無線基地局１１に送った送信データと受信無線基地局１２から受取った受信信号とから伝搬チャネル情報を計算し、送信無線基地局１１に送った送信データに伝搬チャネル情報を乗算し、受信無線基地局１２から受け取った受信信号から減算する。

前述した第１実施形態と同様、本第２実施形態においても、送信無線基地局１１、及び受信無線基地局１２は、無線端末局２１の送信、または受信の要求に対して、同一周波数チャネルで無線通信を行う。また、無線端末局２１は、送信、及び受信を、送信無線基地局１１、及び受信無線基地局１２に空間的に分けて通信する（送信、受信それぞれで異なる指向性を有する）。また、無線端末局２１は、従来の無線端末装置と同じ構成のものを用いることができ、送受信を同一の周波数で同時に行うことはない。なお、送信無線基地局１１、及び受信無線基地局１２の構成は、前述した図２と同様であるので説明を省略する。

図５は、本第２実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。制御装置６１は、まず、既知信号を、通信手段５１を介して、送信無線基地局１２に送る（ステップＳｂ１）。送信無線基地局１１は、受信無線基地局１２に対して、受信無線基地局１２の既知信号を送信する（ステップＳｂ２）。受信無線基地局１２は、通信手段５１を介して、受信した信号を制御装置６１に送る（ステップＳｂ３）。

次に、制御装置６１は、送信無線基地局１１に送った既知信号と受信無線基地局１２から送られてきた信号から伝搬チャネル情報を取得する（ステップＳｂ４）。制御装置６１は、送信無線基地局１１に送る信号に伝搬チャネル情報を乗算し（ステップＳｂ５）、受信無線基地局１２から送られてきた信号から、伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算し、干渉信号をキャンセルする（ステップＳｂ６）。

上述した第２実施形態によれば、制御装置６１が、送信無線基地局１１と受信無線基地局１２との間の伝搬チャネル情報を取得し、送信無線基地局１１に送る信号に伝搬チャネル情報を乗算するとともに、受信無線基地局１２から送られてきた信号から、伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算することで、干渉信号をキャンセルするので、送信無線基地局１１と受信無線基地局１２とは、同一の周波数チャネルで無線通信行うことができる。また、無線端末局２１は、従来技術のＴＤＤ方式とは異なり、基地局の時間的制約がなく、常時、送信、及び受信することができる。

Ｃ．第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図６は、本発明の第３実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。送信無線中継局９１は、無線信号送信手段（図示略）と送信アンテナ素子３１とを備えている。受信無線中継局９２は、無線信号受信手段（図示略）と受信アンテナ素子３２とを備えている。無線端末局２１は、送受信アンテナ素子３３を備えている。無線基地局１０は、送受信アンテナ３３を備えている。

また、送信無線中継局９１と受信無線中継局９２とは、その間に、通信手段５１（有線）を備えており、常に、送信、または受信することができるようになっている。送信無線中継局９１、及び受信無線中継局９２は、無線端末局２１、または無線基地局１０の送信、または受信の要求に対して、同一周波数チャネルで無線通信を行う。また、無線端末局２１、または無線基地局１０は、送信、及び受信を、送信無線中継局９１、及び受信無線中継局９２に空間的に分けて通信する（送信、受信それぞれで指向性を有する）。また、無線端末局２１は、従来の無線端末装置と同じ構成のものを用いることができ、送受信を同一の周波数で同時に行うことはない。

また、受信無線中継局９２は、無線基地局１０から無線信号を受信し、通信手段５１を介して送信無線中継局９１に送る一方、無線端末局２１から無線信号を受信し、通信手段５１を介して送信無線中継局９１に送る。また、送信無線中継局９１は、受信無線中継局９２から通信手段５１を介して受け取った無線基地局１０からの信号を無線端末局２１に向けて送信する一方、受信無線中継局装置９２から通信手段５１を介して受け取った無線端末局２１からの信号を無線基地局１０に向けて送信する。

上述した構成において、無線中継局９１、９２は、通信前に伝搬チャネルを推定しておく。送信無線中継局９１が送信した送信信号を、通信手段５１を介して、受信無線中継局９２が受け取る。受信無線中継局９２は、受け取った送信信号に伝搬チャネル情報を乗算し、該伝搬チャネル情報を乗算して得られた信号を、無線端末局２１から受信した信号から減算することにより、干渉信号をキャンセルする。

図７（ａ）、（ｂ）は、各々、上述した送信無線中継局９１、受信無線中継局９２の構成を示すブロック図である。送信無線中継局９１は、図７（ａ）に示すように、変調回路９１−１、曲部発振回路９１−２、ミキサ（周波数変換器）９１−３、帯域通過フィルタ９１−４、ＲＦ増幅用アンプ９１−５、及び送信アンテナ素子３１から構成される。また、受信無線中継局９２は、図７（ｂ）に示すように、受信アンテナ素子３２、帯域通過フィルタ９２−１、ＲＦ増幅用アンプ９２−２、局部発振回路９２−３、ミキサ（周波数変換器）９２−４、帯域通過フィルタ９２−５、及び復調回路９２−６から構成される。

図８は、本第３実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。送信無線中継局９１は、まず、受信無線中継局９２に対して、受信無線中継局１２の既知信号を送信する（ステップＳｃ１）。受信無線中継局９２は、既知信号と受信信号とから推定（あるいは測定）して取得しておく（ステップＳｃ２）。

次に、送信無線中継局９１は、無線端末局２１、または無線基地局１０に対して送信信号を送信する際に、通信手段５１を介して、該送信信号を受信無線中継局１２に送る（ステップＳｃ３）。受信無線中継局９２は、通信手段５１を介して取得した信号に、伝搬チャネル情報を乗算し（ステップＳｃ４）、無線端末局２１、または無線基地局１０から無線で受信した信号から伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算し、干渉信号をキャンセルする（ステップＳｃ５）。その後、受信無線中継局９２は、通信手段５１を介して、干渉信号をキャンセルした受信信号を送信無線中継局９１に送信する。

上述した第３実施形態によれば、受信無線中継局９２において、通信手段５１を介して取得した信号に伝搬チャネル情報を乗算するとともに、受信無線中継局９２が無線端末局２１、または無線基地局１０から無線で受信した信号から伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算することで、干渉信号をキャンセルするので、送信無線中継局９１と受信無線中継局９２とは、同一の周波数チャネルで無線通信行うことができる。また、無線端末局２１、または無線基地局１０は、送信と受信とを空間的に異なる方向で行うので、従来技術のＴＤＤ方式とは異なり、基地局の時間的制約がなく、常時、送信、及び受信することができる。

Ｄ．第４実施形態
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図９は、本発明の第４実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図６に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。制御装置６１は、前述した第２実施形態と同様に、送信無線中継局９１の送信、及び受信無線中継局９２の受信を制御する。制御装置６１と送信無線中継局９１との間、及び制御装置６１と受信無線中継局９２との間には、通信手段５１（有線）が設けられており、常に、送信、または受信することができるようになっている。また、無線端末局２１は、従来の無線端末装置と同じ構成のものを用いることができ、送受信を同一の周波数で同時に行うことはない。

制御装置６１は、通信手段５１を介して、送信データを送信無線中継局９１装置に送る。また、受信無線中継局９２が受信した受信信号を、通信手段５１を介して受け取る。また、送信無線中継局９１に送った送信データと受信無線中継局９２から受取った受信信号とから伝搬チャネル情報を計算し、送信無線中継局９１に送った送信データに伝搬チャネル情報を乗算し、受信無線中継局９２から受け取った受信信号から減算する。

また、受信無線中継局９２は、無線基地局１０から無線信号を受信し、通信手段５１、制御装置６１を介して送信無線中継局９１に送る一方、無線端末局２１から無線信号を受信し、通信手段５１、制御装置６１を介して送信無線中継局９１に送る。また、送信無線中継局９１は、受信無線中継局９２から通信手段５１、制御装置６１を介して受け取った無線基地局１０からの信号を無線端末局２１に向けて送信する一方、受信無線中継局装置９２から通信手段５１、制御装置６１を介して受け取った無線端末局２１からの信号を無線基地局１０に向けて送信する。なお、送信無線中継局９１、及び受信無線中継局９２の構成は、前述した図７と同様であるので説明を省略する。

図１０は、本第４実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。制御装置６１は、まず、既知信号を、通信手段５１を介して、送信無線中継局９１に送る（ステップＳｄ１）。送信無線中継局９１は、受信無線中継局９２に対して、受信無線中継局９２の既知信号を送信する（ステップＳｄ２）。受信無線中継局９２は、通信手段５１を介して、受信した信号を制御装置６１に送る（ステップＳｄ３）。

次に、制御装置６１は、送信無線中継局９１に送った既知信号と受信無線中継局９２から送られてきた信号から伝搬チャネル情報を取得し（ステップＳｄ４）、送信無線中継局９１に送る信号に伝搬チャネル情報を乗算し（ステップＳｄ５）、受信無線中継局９２から送られてきた信号から、伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算し、干渉信号をキャンセルする（ステップＳｄ６）。

上述した第４実施形態によれば、制御装置６１において、送信無線中継局９１に送る信号に伝搬チャネル情報を乗算するとともに、受信無線中継局９２が無線端末局２１、または無線基地局１０から無線で受信した信号から、伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算することで、干渉信号をキャンセルするので、送信無線中継局９１と受信無線中継局９２とは、同一の周波数チャネルで無線通信行うことができる。また、無線端末局２１または無線基地局１０は、従来技術のＴＤＤ方式とは異なり、基地局の時間的制約がなく、常時、送信、及び受信することができる。

Ｅ．第５実施形態
次に、本第５実施形態について説明する。
図１１は、本第５実施形態による、無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図９に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第５実施形態では、複数の無線中継局を１つのグループとし、グループに含まれる無線中継局を連携させることにより、各無線中継局の通信可能な範囲に存在する無線基地局、または無線端末局が送信、または受信する際に干渉をキャンセルする。

より具体的には、無線通信システムは、複数の送信無線中継局９１、９１と複数の受信無線中継局９２、９２とを備え、全ての送信無線中継局９１，９１と受信無線中継局９２，９２とが通信手段５１を介して接続されている。この場合、制御装置６１は、全ての複数の送信無線中継局９１、９１と複数の受信無線中継局９２、９２の送信、及び受信を制御する。

図１２は、本第５実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。制御装置６１は、まず、既知信号を、通信手段５１を介して、送信無線中継局９１、９１に送る（ステップＳｅ１）。送信無線中継局９１、９１は、受信無線中継局９２、９２に対して、受信無線中継局９２、９２の既知信号を送信する（ステップＳｅ２）。受信無線中継局９２、９２は、通信手段５１を介して、受信した信号を制御装置６１に送る（ステップＳｅ３）。

次に、制御装置６１は、送信無線中継局９１、９１に送った既知信号と受信無線中継局９２、９２から送られてきた信号から伝搬チャネル情報を取得し（ステップＳｅ４）、送信無線中継局９１、９１に送る信号に伝搬チャネル情報を乗算し（ステップＳｅ５）、受信無線中継局９２、９２から送られてきた信号から、伝搬チャネル情報を乗算した信号を減算し、干渉信号をキャンセルする（ステップＳｅ６）。

上述した第５実施形態によれば、全ての受信無線中継局９２、９２が全ての送信無線中継局９１、９１から送信される信号を受け取ることができる。これにより、全ての受信無線中継局９２、９２において、全ての送信無線中継局９１、９１からの干渉信号をキャンセルすることができる。

Ｆ．第６実施形態
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第６実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。図において、送信無線基地局１３は、無線信号送信手段（図示略）と複数の送信アンテナ素子からなる送信アンテナ群３４とを備える。受信無線基地局１４は、無線信号受信手段（図示略）と複数の受信アンテナ素子からなる受信アンテナ群３５とを備える。無線端末局２２は、複数の送受信アンテナ素子３６を備える。なお、無線端末局２２は、従来の無線端末装置と同じ構成のものを用いることができ、送受信を同一の周波数で同時に行うことはない。

送信無線基地局１３は、送信アンテナ群３４を構成する複数の送信アンテナ素子から複数の異なる信号をそれぞれ送信する。送信される複数の信号は、それぞれ送りたいデータから決定される（データを並列に送る概念）。また、受信無線基地局１４は、受信アンテナ群３５を構成する各受信アンテナ素子から得られた受信信号に対して、伝搬チャネル情報を用いた演算を施し、元の複数の異なる信号を取得する。

図１４は、本第６実施形態による、上述した送信無線基地局１３の構成を示すブロック図である。送信無線基地局１３は、複数の送信回路１３０−１〜１３０−ｎ、及び、該複数の送信回路１３０−１〜１３０−ｎの各々に対して設けられた送信アンテナ３１−１〜３１−ｎ（これをまとめて送信アンテナ群３４）からなる。すなわち、送信回路１３０−１〜１３０−ｎの各々は、前述した第１実施形態等による、送信無線基地局１１と同様に、変調回路１３−１、曲部発振回路１３−２、ミキサ（周波数変換器）１３−３、帯域通過フィルタ１３−４、ＲＦ増幅用アンプ１３−５、及び送信アンテナ素子３１から構成される。

図１５は、本第６実施形態による、上述した受信無線基地局１４の構成を示すブロック図である。受信無線基地局１４は、複数の受信回路１４０−１〜１４０−ｎ、及び、該複数の受信回路１４０−１〜１４０−ｎの各々に対して設けられた受信アンテナ３２−１〜３２−ｎ（これをまとめて受信アンテナ群３５）からなる。複数の受信回路１４０−１〜１４０−ｎの各々は、前述した第１実施形態等による、受信無線基地局１２と同様に、受信アンテナ素子３２、帯域通過フィルタ１４−１、ＲＦ増幅用アンプ１４−２、局部発振回路１４−３、ミキサ（周波数変換器）１４−４、帯域通過フィルタ１４−５、及び復調回路１４−６から構成される。

上述した第６実施形態によれば、送信無線基地局１３、受信無線基地局１４無線基地局、及び無線端末局２２が複数のアンテナ素子を具備し、複数の信号を複数のアンテナ素子で同時に送信、及び受信することにより、複数の信号系統を同一周波数チャネル、及び同一時刻に空間多重して無線通信することができる。したがって、前述した第１、または第２実施形態での単一のアンテナ素子の無線通信よりも、より高い通信容量を得ることができる。

次に、図１６は、本第６実施形態と従来技術のＴＤＤ方式の伝送容量で無線基地局アンテナ数を変化させたときの伝送容量を比較した結果を示す図である。送信無線基地局１３と受信無線基地局１４とをそれぞれ１つずつ配置し、無線端末局２２は、２本のアンテナ素子を備え、無線通信を行う。図示の横軸は、端末数であり、縦軸は、平均伝送容量を表している。従来技術であるＴＤＤに対する結果が△マークの点線で示されており（TDD_Mt=2、TDD_Mt=4、TDD_Mt=8、TDD_Mt=16、TDD_Mt=32）、本第６実施形態による結果が○マークの実線で示されている（SDD_Mt=1、SDD_Mt=2、SDD_Mt=4、SDD_Mt=8、SDD_Mt=16）。なお、図中に記載された「ＳＤＤ」は、「spatial division duplex」を表している。また、Ｍｔは、送信無線基地局１３と受信無線基地局１４のアンテナ素子数である。

図示から、端末数が少なく、各無線基地局のアンテナ素子数が少ない場合、従来技術であるＴＤＤ方式の伝送容量の方が大きいことが明らかである。しかし、端末数の増加、及び各無線基地局のアンテナ素子数の増加に伴って、本第６実施形態の無線通信システムの方が伝送容量が大きくなり、従来技術を上回ることが分かる。

Ｇ．第７実施形態
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１７は、本発明の第７実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。本第７実施形態は、前述した第３実施形態において、送信無線中継局９１、受信無線中継局９２、無線端末局２１、及び無線基地局１０が、上述した第６実施形態のように、複数のアンテナ素子を備えている点で異なる。

図において、送信無線中継局９１は、無線信号送信手段（図示略）と複数の送信アンテナ素子からなる送信アンテナ群３４とを備える。受信無線中継局９２は、無線信号受信手段（図示略）と複数の受信アンテナ素子からなる受信アンテナ群３５とを備える。無線端末局２２は、複数の送受信アンテナ素子３６を備える。なお、無線端末局２２は、従来の無線端末装置と同じ構成のものを用いることができ、送受信を同一の周波数で同時に行うことはない。

送信無線中継局９１は、送信アンテナ群３４を構成する複数の送信アンテナ素子から複数の異なる信号をそれぞれ送信する。送信される複数の信号は、それぞれ送りたいデータから決定される（データを並列に送る概念）。また、受信無線中継局９２は、受信アンテナ群３５を構成する各受信アンテナ素子から得られた受信信号に対して、伝搬チャネル情報を用いた演算を施し、元の複数の異なる信号を取得する。

また、受信無線中継局９２は、無線基地局１０から無線信号を受信し、通信手段５１を介して送信無線中継局９１に送る一方、無線端末局２１から無線信号を受信し、通信手段５１を介して送信無線中継局９１に送る。また、送信無線中継局９１は、受信無線中継局９２から通信手段５１を介して受け取った無線基地局１０からの信号を無線端末局２１に向けて送信する一方、受信無線中継局装置９２から通信手段５１を介して受け取った無線端末局２１からの信号を無線基地局１０に向けて送信する。

上述した第７実施形態によれば、送信無線中継局９１、受信無線中継局９２、無線端末局２１、無線基地局１０が複数のアンテナ素子を具備し、複数の信号を複数のアンテナ素子で同時に送信、及び受信することにより、複数の信号系統を同一周波数チャネル、及び同一時刻に空間多重して無線通信することができる。したがって、本発明第３または第４実施形態での単一のアンテナ素子の無線通信よりも、より高い通信容量を得ることができる。

Ｈ．第８実施形態
次に、本発明の第８実施形態について説明する。
図１８は、本発明の第８実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図１３に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本第８実施形態は、前述した第６実施形態と異なり、無線基地局１５、１６が、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）を一定時間毎に交互に切り替えるための切り替え機構を備え、送信無線基地局、受信無線基地局のいずれにも切り替えることが可能になっていることを特徴としている。

構成７１は、無線基地局１５、１６が送信回路（無線信号送信手段）と受信回路（無線信号受信手段）とを切り替える前で、それぞれ送信無線基地局、受信無線基地局として動作することを示し、構成７２は、無線基地局１５、１６が、送信回路（無線信号送信手段）と受信回路（無線信号受信手段）とを切り替えた後で、それぞれ受信無線基地局、送信無線基地局として動作することを示している。

図１９は、本第８実施形態による、上述した無線基地局１５、１６の構成を示すブロック図である。無線基地局１５、１６は、各々、複数の送信回路１５０−１〜１５０−ｎ、複数の受信回路１６０−１〜１６０−ｎを備えている。送信回路１５０−１〜１５０−ｎと受信回路１６０−１〜１６０−ｎとは、一対一で１組となり、それぞれの組毎に、送受信アンテナ３６−１〜３６−ｎ（これをまとめて送信アンテナ群３４、３５）を備えている。また、１組の送信回路１５０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、受信回路１６０−ｊ（ｊ＝１〜ｎ）のいずれか一方を送受信アンテナ３６−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に切り替え可能に接続するためのスイッチ部ＳＷ１〜ＳＷｎが設けられている。

上述した構成によれば、構成７１では、無線基地局（送信側）１５、または無線基地局（受信側）１６と無線端末局２２とが送信、及び受信を行っていないため、無線基地局（送信側）１５、または無線基地局（受信側）１６、及び無線端末局２２は、伝搬路のチャネル情報を取得することができない。そこで、構成７１の無線基地局（送信側）１５で、送信回路（無線信号送信手段）１５０−１〜１５０−ｎを受信回路（無線信号受信手段）１６０−１〜１６０−ｎに切り替え、無線基地局（受信側）１６で、受信回路（無線信号受信手段）１６０−１〜１６０−ｎを送信回路（無線信号送信手段）１５０−１〜１５０−ｎに切り替えることにより、構成７２に変更する。構成７１から構成７２に変更することにより、無線基地局（受信側）１５、または無線基地局（送信側）１６は、無線基地局２２に対して、送信、及び受信を行うことが可能となるため、各受信無線基地局１５、送信無線基地局１６、及び無線基地局２２は、伝搬路のチャネル情報を得ることが可能となる。

無線基地局１５、１６が送信側と受信側を切り替える前後の双方において、送信側から受信側に向かう伝搬路の伝搬チャネル情報を測定する。これにより、双方向の伝搬路の伝搬チャネル情報を測定することができる。具体的な手順としては、送信側が受信側に対して、既知の送信信号を送り、受信側で受信信号と既知の送信信号とを比較することにより、伝搬チャネル情報を取得する。また、送信側と受信側の切り替えは、図４と同様に、各無線基地局１５、１６に通信手段（図示略）を介して接続された制御装置（図示略）が各無線基地局１５、１６を制御することによって、各無線基地局１５、１６間での同期を取ることにより行われる。

上述した第８実施形態によれば、アンテナを複数使用する通信では、チャネル情報が既知である場合のほうが未知である場合よりも通信容量が増加することが分かっている（前述した第６実施形態）。したがって、本第７実施形態による無線通信システムでは、チャネル未知の場合の無線通信よりも、通信容量を増加することができる。

Ｉ．第９実施形態
次に、本発明の第９実施形態について説明する。
図２０は、本発明の第９実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図において、前述した実施形態に対応する部分には同一符号を付してその説明を省略する。本第９実施形態は、上述した第８実施形態を拡張し、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）を切り替えることが可能な４つの無線基地局１５、１５、１５、１５を設けている。

本第９実施形態では、無線基地局１５を、少なくとも２つ配置することにより、各セルがオーバーラップするマルチセル環境が構成される。なお、４１〜４４は各無線基地局１５のセルである。送信側と受信側の切り替えは、図４と同様に、各無線基地局１５、…に通信手段（図示略）を介して接続された制御装置（図示略）が各無線基地局１５、…を制御することによって行う。

上述した第９実施形態によれば、各無線基地局１５、…のセル４１〜４４がオーバーラップするため、無線端末局２２は、複数の無線基地局１５、…から無線信号を受信でき、かつ複数の無線基地局１５、…に向かって送信することが可能となるため、複数の信号系統を同一周波数チャネル、及び同一時刻に通信することができ、通信容量を増加させるこができる。

Ｊ．第１０実施形態
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。
図２１は、本発明の第１０実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図２０に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。無線基地局１５、１７は、各々、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）を切り替える機構に加えて、自らの送信、及び受信の伝送容量を取得する機構を有する。無線基地局１５、１７は、前述した第８実施形態と同様に、一定時間毎に、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）を交互に切り替えられる。無線基地局１７は、無線基地局１５から取得した伝送容量の統計的値から自身の最大伝送量が増えるように、送信回路（無線信号送信手段）と受信回路（無線信号受信手段）とが切り替えられるよう制御する。

すなわち、各無線基地局１５は、図４等と同様に、各無線基地局１５に通信手段（図示略）を介して接続された制御装置（図示略）によって、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）の切り替えを制御される。また、伝送容量を統計的に取得する処理では、送信側の送信データ量と受信側の受信データ量とをそれぞれ時系列で記憶しておき、所定の単位時間当たり送信データ量、及び受信データ量を求める。また、無線基地局１７の切り替え処理では、無線基地局１５において、統計的に取得された送信データ量が受信データ量より多い場合には、送信側となっている時間を受信側となっている時間より長くするように切り替えを行い、統計的に取得された受信データ量が送信データ量より多い場合には、受信側となっている時間を送信側となっている時間より長くするように切り替えを行う。

図２２は、本第１０実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。各無線基地局１５、１７は、一定時間で送信と受信とを切り替える設定にする（ステップＳｆ１）。次に、送信と受信とが数回切り替わった時間内の各基地局１５、１７の送信データと受信データとを測定し（ステップＳｆ２）、送信データ＞受信データであるか否かを判定する（ステップＳｆ３）。そして、送信データ＞受信データである場合には、無線基地局１５、１７は、送信側になる時間が多くなるように、送信と受信との切り替えを行う（ステップＳｆ４）。一方、送信データ＞受信データでない場合には、無線基地局１５、１７は、受信側になる時間が多くなるように、送信と受信との切り替えを行う（ステップＳｆ５）。なお、無線基地局１５の環境は、時間によって変化すると考えられるため、「一定時間経過後」には、一旦、送信側になる時間と受信側になる時間とが等しい状態に戻し、再度、送信データ量と受信データ量の測定を行うようにしている。

上述した第１０実施形態によれば、無線基地局１５、１７において、無線基地局１５、１７での送信側の無線基地局から取得した伝送容量の統計的値から自身での最大伝送量が増えるように、送信回路（無線信号送信手段）と受信回路（無線信号受信手段）とが切り替えるようにしたので、無線通信システムの全体の伝送容量を増加することができる。

Ｋ．第１１実施形態
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。
図２３は、本第１１実施形態による、無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図において、前述した実施形態に対応する部分には同一符号を付してその説明を省略する。無線端末局２４、２５は、互いに同一の周波数で、送受信のタイミングが異なる無線通信システム、または、隣接する周波数で、送受信のタイミングが異なる無線通信システムに属する。

無線基地局１５、１５は、各々、前述した第８実施形態等と同様に、一定時間毎に、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）を交互に切り替える切り替え機能を有する。すなわち、各無線基地局１５、１５は、図４等と同様に、各無線基地局１５、１５に通信手段（図示略）を介して接続された制御装置（図示略）によって、送信回路（無線信号送信手段）、及び受信回路（無線信号受信手段）の切り替えを制御される。

上述した第１１実施形態によれば、無線端末局２４、２５は、送受信のタイミングが異なる場合、及び通信方式が異なる場合でも、同一周波数、もしくは隣接する周波数で通信することができる。

上述した第１乃至第１１実施形態によれば、送信と受信の時間的制約なく、任意のタイミングで通信することができ、高精度のフィルタを必要とせず、少ない帯域で伝送速度を大幅に改善することができ、周波数利用効率を大幅に改善することができる。

本発明の第１実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 上述した送信無線基地局１１、受信無線基地局１２の構成を示すブロック図である。 本第１実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本第２実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 送信無線中継局９１、受信無線中継局９２の構成を示すブロック図である。 本第３実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第４実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本第４実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本第５実施形態による、無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本第５実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第６実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本第６実施形態による、上述した送信無線基地局１３の構成を示すブロック図である。 本第６実施形態による、上述した受信無線基地局１４の構成を示すブロック図である。 本第６実施形態と従来技術のＴＤＤ方式の伝送容量で無線基地局アンテナ数を変化させたときの伝送容量を比較した結果を示す図である。 本発明の第７実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第８実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本第８実施形態による、上述した無線基地局１５、１６の構成を示すブロック図である。 本発明の第９実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１０実施形態）による無線通信システムの構成を示すブロック図である。 本第１０実施形態による無線通信システムの動作を説明するためのフローチャートである。 本第１１実施形態による、無線通信システムの構成を示すブロック図である。 従来における第１の例の無線通信装置の構成図を示すブロック図である。 従来における第２の例の無線通信装置の構成図を示すブロック図である。

符号の説明

１０〜１７ 無線基地局
２１〜２５ 無線端末局
３１〜３６ アンテナ素子
４１〜４５ セル
５１ 通信手段
６１ 制御装置
７１、７２ 一定時間毎の機能遷移を表す構成

Claims (11)

1. 無線端末装置に対して無線信号を送受信する無線通信システムであって、
   前記無線端末装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線基地局装置と、
   前記送信無線基地局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置から無線で信号を受信する受信無線基地局装置と、
   前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、
   前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間に、前記無線端末装置と異なる通信方式により、前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間で通信可能とする通信手段と
   を備え、
   前記制御装置は、前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線基地局装置に伝達し、
   前記送信無線基地局装置は、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線基地局装置に無線信号として送信し、
   前記受信無線基地局装置は、前記送信無線基地局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達し、
   前記制御装置は、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号と前記受信無線基地局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置との間の伝搬チャネル情報を取得し、
   前記制御装置は、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線基地局装置から前記受信無線基地局装置に到来する干渉信号を推定し、
   前記制御装置は、前記推定した干渉信号を前記受信無線基地局装置から受信した受信信号から減算する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信システムであって、
   前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線中継局装置と、
   前記送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する受信無線中継局装置と、
   前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により互いに通信可能とする通信手段と
   を備え、
   前記受信無線中継局装置は、前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を測定し、
   前記送信無線中継局装置は、送信信号を前記通信手段を介して前記受信無線中継局装置に伝達し、
   前記受信無線中継局装置は、前記送信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定し、
   前記受信無線中継局装置は、前記推定した干渉信号を、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から受信した無線信号から減算する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信システムであって、
   前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する複数の送信無線中継局装置と、
   前記複数の送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する複数の受信無線中継局装置と、
   前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、
   前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との間、及び前記複数の送信無線基地局装置、前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間で互いに通信可能とする通信手段と
   を備え、
   前記制御装置は、前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線中継局装置に伝達し、
   前記送信無線中継局装置は、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線中継局装置に無線信号として送信し、
   前記受信無線中継局装置は、前記送信無線中継局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達し、
   前記制御装置は、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号と前記受信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を取得し、
   前記制御装置は、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定し、
   前記制御装置は、前記推定した干渉信号を前記受信無線中継局装置から受信した受信信号から減算する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 無線端末装置に対して無線信号を送受信する無線通信方法であって、
   前記無線端末装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線基地局装置と、
   前記送信無線基地局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置から無線で信号を受信する受信無線基地局装置と、
   前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、
   前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間に、前記無線端末装置と異なる通信方式により、前記送信無線基地局装置と前記制御装置との間、及び前記受信無線基地局装置と前記制御装置との間で通信可能とする通信手段と
   を設け、
   前記制御装置から前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線基地局装置に伝達するステップと、
   前記送信無線基地局装置で、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線基地局装置に無線信号として送信するステップと、
   前記受信無線基地局装置で、前記送信無線基地局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達するステップと、
   前記制御装置で、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号と前記受信無線基地局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線基地局装置と前記受信無線基地局装置と間の伝搬チャネル情報を取得するステップと、
   前記制御装置で、前記送信無線基地局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線基地局装置から前記受信無線基地局装置に到来する干渉信号を推定するステップと、
   前記制御装置で、前記推定した干渉信号を前記受信無線基地局装置から受信した受信信号から減算するステップと
   を含むことを特徴とする無線通信方法。
5. 無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信方法であって、
   前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する送信無線中継局装置と、
   前記送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する受信無線中継局装置と、
   前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により互いに通信可能とする通信手段と
   を設け、
   前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を測定するステップと、
   前記送信無線中継局装置から送信信号を前記通信手段を介して前記受信無線中継局装置に伝達するステップと、
   前記受信無線中継局装置で、前記送信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定するステップと、
   前記受信無線中継局装置で、前記推定した干渉信号を、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から受信した無線信号から減算するステップと
   を含むことを特徴とする無線通信方法。
6. 無線端末装置に対して無線基地局装置を介して無線信号を送受信する無線通信方法であって、
   前記無線端末装置または前記無線基地局装置に対して同一の周波数で無線信号を送信する複数の送信無線中継局装置と、
   前記複数の送信無線中継局装置から離れた位置に配置され、前記無線端末装置または前記無線基地局装置から無線で信号を受信する複数の受信無線中継局装置と、
   前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との送信信号生成、及び受信信号処理を行う制御装置と、
   前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置との間、及び前記複数の送信無線基地局装置、前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間に設けられ、前記無線端末装置または前記無線基地局装置と異なる通信方式により、前記複数の送信無線中継局装置と前記複数の受信無線中継局装置と前記制御装置との間で互いに通信可能とする通信手段と
   を設け、
   前記制御装置から前記通信手段を介して送信信号を前記送信無線中継局装置に伝達するステップと、
   前記送信無線中継局装置で、前記制御装置から前記通信手段を介して受け取った送信信号を、前記受信無線中継局装置に無線信号として送信するステップと、
   前記受信無線中継局装置で、前記送信無線中継局装置からの無線信号を受信し、該受信した無線信号を前記通信手段を介して前記制御装置に伝達するステップと、
   前記制御装置で、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号と前記受信無線中継局装置から前記通信手段を介して受け取った信号とから前記送信無線中継局装置と前記受信無線中継局装置と間の伝搬チャネル情報を取得するステップと、
   前記制御装置で、前記送信無線中継局装置に伝達した送信信号に前記伝搬チャネル情報を乗算することにより、前記送信無線中継局装置から前記受信無線中継局装置に到来する干渉信号を推定するステップと、
   前記制御装置で、前記推定した干渉信号を前記受信無線中継局装置から受信した受信信号から減算するステップと
   を含むことを特徴とする無線通信方法。
7. 前記送信無線基地局装置、前記受信無線基地局装置、前記送信無線中継局装置、前記受信無線中継局装置、前記無線端末装置、及び前記無線基地局装置は、複数のアンテナ素子を具備し、同一周波数チャネル、及び同一時刻に通信を行うことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の無線通信方法。
8. 前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、
   無線信号を送信する無線信号送信手段と、
   無線信号を受信する無線信号受信手段と、
   無線信号送信手段と無線信号受信手段のいずれかを利用可能に切り替える切替手段と
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記切替手段を駆動制御し、前記無線信号送信手段が有効にされる送信無線基地局装置から前記無線信号受信手段が有効にされる受信無線基地局装置に切り替える動作と、前記無線信号受信手段が有効にされる受信無線基地局装置から前記無線信号送信手段が有効にされる送信無線基地局装置に切り替える動作とを、一定時間間隔で交互に行うことを特徴とする請求項４記載の無線通信方法。
9. 前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、
   それぞれ少なくとも２つ用意され、各通信可能領域の一部が重複するように配置され、同時刻に同一周波数で、前記無線端末装置と無線通信を行うことを特徴とする請求項８記載の無線通信方法。
10. 前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、
    自身の送信、及び受信の伝送容量を取得する伝送容量取得手段を備え、
    前記制御装置で、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置で前記伝送容量取得手段により取得された、送信、及び受信の伝送容量を測定するステップと、
    前記制御装置で、測定した伝送容量の統計的割合に基づいて、前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置における、前記無線信号送信手段と前記無線信号受信手段との切り替えタイミングを制御するステップと
    を含むことを特徴とする請求項８または９に記載の無線通信方法。
11. 前記送信無線基地局装置、及び前記受信無線基地局装置は、
    同一の周波数で送受信のタイミングが異なる無線システム、または、異なる周波数で送受信のタイミングが異なる少なくとも２つの異なる無線通信システムの信号を送信または受信する無線信号送受信手段を備え、
    前記無線信号送受信手段により、前記異なる無線システムの複数の無線端末装置と同時に通信を行うことを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の無線通信方法。

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