JP2008125110A - 無線通信装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現する。
【解決手段】複数の無線通信装置からのホッピングパターンを示す複数のホッピングパターン情報を比較して各無線通信装置間でホッピングパターンが衝突しているか否かを示す衝突情報を生成する無線基地局からＯＦＤＭ方式の信号を受信してＦＨ方式の信号を無線基地局へ送信する無線通信装置において、推定手段１５が無線基地局からの信号に基づいて伝搬路応答を推定する。選択手段１６が伝搬路応答の値がある値よりも大きい複数のサブチャネルを選択する。決定手段１７が複数のサブチャネルからホッピングパターンを決定する。送信手段２１がホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を無線基地局に送信する。受信手段１８が無線基地局から衝突情報を受信する。修正手段１７が衝突情報に基づいて決定されたホッピングパターンを修正する。
【選択図】図５

Description

本発明は、特に下り方向にＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）、上り方向にＦＨ（Frequency Hopping）をＴＤＤ（Time Division Duplex)により適用する無線通信装置及び無線通信システムに関する。

一つの基地局と複数の移動局が相互に通信するシステムにおいて、複数の移動局間で一つの周波数帯域を共用する多重化方式として、周波数ホッピング多重（ＦＨ）方式がある。ＦＨ方式は、周波数帯域を複数のサブチャネルに分割し、各移動局が一定時間ごとに使用するサブチャネルを切り換え、各移動局におけるサブチャネルの使用順序を異なるようにすることで、周波数帯域の共用を実現している。

基本的な周波数ホッピング多重方式は、全サブチャネルを平等に使用する。この場合、伝搬環境のよくないサブチャネルを使用した時間は、伝送誤りの可能性が高くなってしまう。そこで、伝搬環境を推定し、伝搬環境のよくないサブチャネルの使用を避けることによって、伝送誤りを低減させる方式が提案されている。

例えば、使用サブチャネルを動的に切り換えるシステムがある。このシステムは、受信機に干渉波検出回路を備え、この検出回路が所定値以上の干渉波レベルを検出すると、システムは現在適用している自己の周波数ホッピング系列を他の系列に変更する（例えば、特許文献１参照）。すなわち、このシステムは、現在使用している周波数ホッピングパターンに干渉が存在する場合に、周波数ホッピングパターンを変更するものである。
特開２００１−３５８６１５公報

しかしながら、上記した従来技術においては、現在使用している周波数ホッピングパターンと同一の周波数ホッピングパターンを使用している送信機が存在する等の理由によって干渉が存在する場合に、周波数ホッピングパターンを変更する等の制御を行うことで干渉を回避する方式では、干渉の発生自体を抑えることは困難である。

また、基地局に複数のアンテナ素子を設けて、各アンテナ素子で送信する信号にウエイトを乗じることで、送信ビームフォーミングを行い、各移動局における受信品質を向上させる方式が知られている。ウエイト計算には伝搬路状況を検出する必要があるが、移動局からの信号が周波数ホッピングとなっていて、かつ基地局から移動局への送信信号の周波数帯域が移動局からの信号よりも広帯域である場合、１度に基地局送信信号の全帯域の情報を得ることができない。一定の周波数間隔を使用するように周波数ホッピングパターンを決定すれば、全帯域の情報を得る時間を減らすことはできるが、送信されなかった周波数については補間により求める必要がある。移動体通信システムの運用環境は、複数の反射波が存在するマルチパス環境であり、特に遅延時間の大きな反射波が存在すると周波数選択性フェージングが発生し、遅延時間が大きくなれば周波数方向の変動間隔が狭くなる。そのため補完間隔を大きくすると、補間による誤差が大きくなる問題が発生する。周波数方向の変動間隔に対応するために補完間隔を小さくすると情報を得るために必要な時間が長くなる問題がある。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することを可能にする無線通信装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の無線通信装置によれば、複数の無線通信装置からのホッピングパターンを示す複数のホッピングパターン情報を比較して各無線通信装置間でホッピングパターンが衝突しているか否かを示す衝突情報を生成する無線基地局からＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を前記無線基地局へ送信する無線通信装置において、前記無線基地局からの信号に基づいて伝搬路応答を推定する推定手段と、前記伝搬路応答の電力値あるいは信号電力対雑音電力比あるいは信号電力対雑音電力比の値がある値よりも大きい複数のサブチャネルを選択する選択手段と、前記複数のサブチャネルからホッピングパターンを決定する決定手段と、該ホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を前記無線基地局に送信する送信手段と、前記無線基地局から前記衝突情報を受信する受信手段と、該衝突情報に基づいて決定された前記ホッピングパターンを修正する修正手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信システムによれば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する複数の無線通信装置と、該無線通信装置との間で無線通信を行う無線基地局を具備する無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、前記無線基地局からの信号に基づいて伝搬路応答を推定する推定手段と、前記伝搬路応答の電力値あるいは信号電力対雑音電力比あるいは信号電力対雑音電力比の値がある値よりも大きい複数のサブチャネルを選択する選択手段と、前記複数のサブチャネルからホッピングパターンを決定する決定手段と、該ホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を前記無線基地局に送信する送信手段を具備し、
前記無線基地局は、各無線通信装置からホッピングパターン情報を受信する受信手段と、各無線通信装置からの複数のホッピングパターン情報を比較して、各無線通信装置間でホッピングパターンが衝突しているか否かを示す衝突情報を生成する生成手段と、該衝突情報を前記各無線通信装置に送信する送信手段を具備し、
前記無線通信装置は、さらに、前記無線基地局から前記衝突情報を受信する受信手段と、該衝突情報に基づいて決定された前記ホッピングパターンを修正する修正手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信システムによれば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する複数の無線通信装置と、該無線通信装置との間で無線通信を行う無線基地局を具備する無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、前記無線基地局からの信号に基づいて伝搬路応答を推定する推定手段と、前記伝搬路応答値の電力値あるいは信号電力対雑音電力比あるいは信号電力対雑音電力比がある値よりも大きい複数のサブチャネルを選択する選択手段と、これらの選択された前記複数のサブチャネルを示すサブチャネル情報を前記無線基地局に送信する送信手段を具備し、
前記無線基地局は、各無線通信装置からサブチャネル情報を受信する受信手段と、各前記サブチャネル情報に基づいて各ホッピングパターンが衝突しないように各無線通信装置のホッピングパターンを設定する設定手段と、各無線通信装置に対応するホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を各無線通信装置に送信する送信手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信装置によれば、無線基地局からＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する無線通信装置において、使用される可能性のある複数のホッピングパターンを格納している格納手段と、受信した前記信号に基づいて各サブキャリアの受信特性を測定する測定手段と、前記受信特性から判明する使用されていない周波数を使用するホッピングパターンを前記格納手段から取得する取得手段と、取得された前記ホッピングパターンにしたがって信号を送信する送信手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信システムによれば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する複数の無線通信装置と該無線通信装置との間で無線通信を行う無線基地局を備えている無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、受信した前記信号に基づいて各サブキャリアの受信特性を測定する測定手段と、測定された前記受信特性を前記無線基地局に送信する送信手段を具備し、
前記無線基地局は、各無線通信装置から前記受信特性を受信する受信手段と、使用される可能性のある複数のホッピングパターンを格納している格納手段と、前記受信特性から判明する使用されていない周波数を使用するホッピングパターンを前記格納手段から取得する取得手段と、取得された前記ホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を対応する各前記無線通信装置宛てに送信する送信手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信装置によれば、無線基地局からＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する無線通信装置において、受信した前記信号に基づいて各サブキャリアの受信特性を測定する測定手段と、使用される可能性のある複数のホッピングパターンを格納している格納手段と、前記受信特性から判明する使用されていない周波数を使用するホッピングパターンを前記格納手段から取得する取得手段と、前記ホッピングパターンで通信を行う要求信号を他の無線通信装置に送信する送信手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信装置によれば、無線基地局からＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する無線通信装置において、他の無線通信装置が使用しているホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を要求する要求信号を他の無線通信装置に送信する送信手段と、前記要求信号に対応するホッピングパターン情報を前記他の無線通信装置から受信する受信手段と、受信した前記信号に基づいて各サブキャリアの受信特性を測定する測定手段と、使用される可能性のある複数のホッピングパターンを格納している格納手段と、前記受信特性から判明する使用されていない周波数を使用するホッピングパターンを前記格納手段から取得する取得手段と、取得された前記ホッピングパターンと前記他の無線通信装置からのホッピングパターン情報とに基づいて、共通するホッピングパターンがある場合に該ホッピングパターンで通信を行う旨を前記他の無線通信装置に通知する通知手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信装置によれば、無線基地局からＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する無線通信装置において、前記無線基地局からの信号に基づいて、該信号に含まれる遅延波の最大遅延時間を推定する推定手段と、該最大遅延時間の逆数に比例して、サブチャネルの周波数間隔を大きくなるようにホッピングパターンを決定する決定手段と、該ホッピングパターンでデータを前記無線基地局に送信する送信手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信システムによれば、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する複数の無線通信装置と、該無線通信装置との間で無線通信を行う無線基地局を具備する無線通信システムにおいて、
前記無線通信装置は、前記無線基地局からの信号に基づいて、該信号に含まれる遅延波の最大遅延時間を推定する推定手段と、該最大遅延時間の逆数に比例して、サブチャネルの周波数間隔を大きくなるようにホッピングパターンを決定する決定手段と、該ホッピングパターンでデータを前記無線基地局に送信する送信手段を具備し、
前記無線基地局は、前記無線通信装置から前記ホッピングパターンで送信された信号を受信する受信手段と、該受信された信号に基づいて伝搬路特性を推定する推定手段と、該伝搬路特性に基づいて、送信する各サブキャリア信号のウエイトを計算する計算手段と、各前記ウエイトを対応するサブキャリア信号に乗算する乗算手段を具備することを特徴とする。

本発明の無線通信装置及び無線通信システムによれば、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することを可能にする。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る無線通信装置及び無線通信システムについて詳細に説明する。
本発明の実施形態では、図１に示したように、ある無線基地局（以下、基地局２と称する）と、基地局２のサービスエリアに配置する一般に複数の無線通信装置（以下、移動局１と称する）とが無線により通信を行っている。基地局２は主に有線で中央制御装置を介して他の基地局２に接続している。また、中央制御装置はネットワークに接続している。

基地局２から移動局１へ送信される信号、いわゆる下り信号は図２（Ａ）に示されるような、信号が複数のサブキャリアからなる直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号である。一方、移動局１から基地局２へ送信される信号、いわゆる上り信号は下り信号と同じ信号帯域を複数に分割したサブチャネルを順次切り換えながら使用する、図２（Ｂ）に示されるような周波数ホッピング（ＦＨ：Frequency Hopping）方式の信号である。

本実施形態の無線通信システムでは、下り信号と上り信号は時間多重する。図３及び図４は下り信号及び上り信号の多重化の例を示したもので、下り信号を送信する時間と上り信号を送信する時間とが交互に配置している。図３に示した例は、各移動局においてあるひとつの上り時間ではひとつのサブチャネルを使用し、次の上り時間に別のサブチャネルにホップする低速ＦＨ方式の例である。図４に示した例は、各移動局においてあるひとつの上り時間内に複数のサブチャネルの間をホップする高速ＦＨ方式の例である。いずれのＦＨ方式の場合でも、一度に２つ以上のサブチャネルを使用してもよい。

基地局２は下り信号として、ひとつの下り時間でひとつの移動局へのデータを送信してもよいし、複数の移動局へのデータを送信してもよい。下り信号は少なくとも周波数帯域全ての伝搬路推定用に十分な数のパイロット信号を含んでいる必要がある。図３のように全サブキャリアが既知のパイロットであるＯＦＤＭシンボルでもよいし、図４のように複数シンボルの特定のサブキャリアが既知のパイロットであるパイロットサブキャリアでも構わない。

（第１の実施形態）
本実施形態の無線通信装置（移動局１）の具体的な構成の一例を図５を参照して説明する。図５は第１の実施形態に係る無線通信装置のブロック図である。
本実施形態の移動局１は、基地局２からの信号によって伝搬環境の良いサブチャネルから周波数ホッピングパターンを決定し、この周波数ホッピングパターンを使用してＦＨ方式による送信を行う。移動局１はＯＦＤＭ受信機と周波数ホッピング送信機を備えている。移動局１は、図５に示すように、アンテナ１１、アンテナ共用器１２、アナログ変換部１３、ＦＦＴ処理部１４、伝搬路応答推定部１５、サブチャネル選択部１６、ホッピングパターン決定部１７、衝突状態情報抽出部１８、ホッピングパターン情報多重化部１９、変調処理部２０、ＦＨ送信部２１、同期検波部２２、誤り訂正部２３、ＦＨ制御部２４、アナログ変換部２５を備えている。

アンテナ１１は基地局２が送信したＯＦＤＭ信号を受け取り、アンテナ共用器１２を介してアナログ変換部１３がこのＯＦＤＭ信号を入力する。アナログ変換部１３は、入力したＯＦＤＭ信号をベースバンド信号に変換した後ディジタル信号に変換する。次に、ＦＦＴ処理部１４が、このディジタル信号に変換された受信信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理によってサブキャリア成分に分離する。これらサブキャリア成分は同期検波部２２に出力される。

また、ＦＦＴ処理部１４は、ＦＦＴ処理後の信号からパイロット信号を取り出し、このパイロット信号を伝搬路応答推定部１５に出力する。伝搬路応答推定部１５は、パイロット信号に基づいて全ての周波数帯域についての伝搬路応答を推定する。例えば、伝搬路応答推定部１５があるサブキャリアにおける伝搬路応答推定値を求める場合、そのサブキャリア近傍の複数サブキャリアのパイロットシンボル受信電力を平均して求める。あるいは複数のＯＦＤＭシンボルがパイロット信号に割り当てられている場合には、サブキャリア間で平均する代わりに、サブキャリアごとに複数のＯＦＤＭシンボルにわたった平均を取ることで伝搬路応答推定値を求める。このように複数のサブキャリアのパイロット信号あるいは複数のＯＦＤＭシンボルのパイロット信号に基づいて伝搬路応答を推定することにより、雑音などの影響を小さくして伝搬路応答を正確に求めることができる。後に伝搬路応答推定値の一例を図７を参照して説明する。

サブチャネル選択部１６は、伝搬路応答推定値の電力値を各サブチャネル帯域幅で平均化し、ある一定以上の受信電力となるサブチャネルを選択する。サブチャネル選択部１６は、受信電力だけでなく雑音電力や干渉電力も求めて、信号電力対雑音電力比又は信号電力対干渉電力比がある閾値以上のサブチャネルを選択してもよい。後に伝搬路応答推定値に基づいてサブチャネルを選択する様子を図７を参照して説明する。

一方、同期検波部２２は、伝搬路応答推定部１５から伝搬路応答推定値を使用して、ＦＦＴ処理されたサブキャリア成分を入力し同期検波する。その後、誤り訂正部２３が同期検波されたサブキャリアごとの信号をまとまった単位で誤り訂正を行い、受信情報を取り出す。受信情報はＯＦＤＭ受信機の出力として外部に出力される。受信情報は、ユーザ情報と制御情報を含んでいる。ユーザ情報は、ユーザに提供されるための情報であり、例えば映像、音声、文字を含む情報である。制御情報は、衝突状態情報を含んでいる。衝突状態情報は、この移動局１が通信している基地局２が通信する全移動局１の周波数ホッピングパターンを比較して、サブチャネルが衝突しているか否かを調査し、その結果を示すものである。サブチャネルが衝突しているとは、同一時刻に同一の周波数帯域を異なる複数の移動局１が使用している状態を示す。この衝突状態情報によれば、移動局１が使用している周波数ホッピングパターンをどう変更すれば衝突しないで済むかがわかる。

ホッピングパターン決定部１７は、サブチャネル選択部１６で選択されたサブチャネルを示したサブチャネル情報と、衝突状態情報抽出部１８から衝突状態情報を入力し、サブチャネル情報に示してあるサブチャネルのうち、衝突状態情報からの衝突していないサブチャネルを使用して周波数ホッピングパターンを決定する。

ホッピングパターン情報多重化部１９は、送信情報とホッピングパターン決定部１７で決定された周波数ホッピングパターンを入力し、周波数ホッピングパターンを示すホッピングパターン情報と送信情報を多重化する。変調処理部２０は、多重化された送信情報を無線伝送に適した情報に変調する。一方、ＦＨ制御部２４は、周波数ホッピングパターンにしたがってホッピング間隔ごとにサブチャネルを指定し、その旨をＦＨ送信部２１に出力する。

ＦＨ送信部２１は、変調処理部２０で変調された変調信号を、ＦＨ制御部２４で指定されたサブチャネルの周波数信号に変換する。アナログ変換部２５は、ＦＨ送信部２１の出力信号を無線周波数信号に変換して、アンテナ共用器１２を介してアンテナ１１から基地局２宛てに無線周波数信号を送信する。

次に、本実施形態の無線基地局（基地局２）を図６を参照して説明する。図６は、第１の実施形態に係る無線基地局のブロック図である。
本実施形態の基地局２は、基地局２のサービスエリアに属している複数の移動局１からＦＨ方式の信号を受信し、各移動局１の周波数ホッピングパターンを抽出し、各周波数ホッピングパターンを比較し衝突しているサブチャネルを検出し、衝突しているサブチャネルを各移動局１に通知する。基地局２は、図６に示すように、各移動局用に対応している複数の受信部３０、衝突状態検出部３４、移動局情報多重化部３５、衝突状態情報多重化部３６、及び、ＯＦＤＭ変調部３７を備えている。各受信部３０は、ＦＨ復調部３１、ホッピングパターン情報抽出部３２、及び、ＦＨ制御部３３を備えている。

受信部３０は、移動局１ごとに用意されていて、各移動局１から受信信号を受け取り、各受信信号から各移動局１の受信情報を取り出す。ＦＨ復調部３１は受信した受信信号を復調して受信情報を得る。受信情報は対応する移動局１の周波数ホッピングパターンを含んでいる。ホッピングパターン情報抽出部３２は受信情報からホッピングパターン情報を抽出する。ＦＨ制御部３３は、抽出されたホッピングパターン情報を入力し、この周波数ホッピングパターンでＦＨ復調部３１が処理すべきサブチャネルを決定しＦＨ復調部３１を制御する。

また、衝突状態検出部３４は、複数設置されている各受信部３０からホッピングパターン情報を受け取り、各ホッピングパターン情報により全移動局の周波数ホッピングパターンを比較し、衝突しているサブチャネルが存在するか否かを検出する。衝突状態検出部３４は、どの周波数ホッピングパターンのどのサブチャネルが衝突しているかを検出する。そして、衝突状態検出部３４は検出した情報を衝突状態情報として出力する。後に図８を参照して、衝突状態検出部３４がサブチャネルの衝突を検出する様子を説明する。

移動局情報多重化部３５は各移動局１宛ての送信情報を多重化して、衝突状態情報多重化部３６は多重化された送信情報と衝突状態情報を多重化して出力する。ＯＦＤＭ変調部３７は、衝突状態情報多重化部３６の出力信号をＯＦＤＭ信号に変換し、無線周波数信号に変換しアンテナ（図示せず）を介して各移動局１へ送信する。基地局２は移動局１に衝突状態情報を含んだ信号を周期的に報知することが好ましい。

次に、図５に示した移動局１の伝搬路応答推定部１５が推定した伝搬路応答推定値の一例と、この伝搬路応答推定値に基づいてサブチャネル選択部１６がサブチャネルを選択する例を図７を参照して説明する。
伝搬路応答推定部１５は、図７の上部に示したような曲線を推定する。この曲線は、サブチャネル番号で指定される複数のサブチャネル帯域に渡り受信電力値を示している。すなわち、この曲線はある周波数に対する受信電力値（伝搬路推定値を電力値に変換したもの）を示す。受信電力値は、伝搬路の振幅と位相を表す伝搬路応答推定値を電力値に変換することで求めることができる。
サブチャネル選択部１６は、伝搬路応答推定値の電力値がある値よりも大きいサブチャネルを選択する。すなわち、サブチャネル選択部１６はある閾値を設定してこの閾値よりも大きい伝搬路応答推定値の電力値を有するサブチャネルを選択する。この選択されたサブチャネルは、選択されなかったサブチャネルに比較して伝搬環境が良いものである。図７の例の場合は、サブチャネル選択部１６はサブチャネル番号３，４，５，６，１０，１１，１２，１３，１４の９つのサブチャネルを選択する。これら９つのサブチャネルをランダムに並べたものが仮の周波数ホッピングパターンとなる。図７の例ではサブチャネルはサブチャネル番号３，６，１３，４，１０，１４，１１，５，１２の順にホップする周波数ホッピングパターンが選択されている。

次に、基地局２の衝突状態検出部３４が検出するサブチャネルの衝突を図８を参照して説明する。図８は、基地局２が移動局Ａと移動局Ｂからの信号を受信してホッピングパターン情報抽出部３２がホッピングパターン情報を抽出して、衝突状態検出部３４が衝突しているサブチャネルを検出する場合を示している。

移動局Ａからの信号を受信した受信部３０内のホッピングパターン情報抽出部３２は、移動局Ａのホッピングパターン情報として、サブチャネル番号３，６，１３，４，１０，１４，１１，５，１２を抽出する。また、移動局Ｂからの信号を受信した受信部３０内のホッピングパターン情報抽出部３２は、移動局Ｂのホッピングパターン情報として、サブチャネル番号１２，１５，１，１４，１６，１４，１３，２，１２を抽出する。衝突状態検出部３４が、これらホッピングパターン情報抽出部３２が抽出したホッピングパターン情報を比較して、サブチャネル番号１４及びサブチャネル番号１２が衝突していることを検出する。サブチャネル番号１３も移動局Ａ及び移動局Ｂも使用されているが、移動局Ａがサブチャネル番号１３を使用する時刻と移動局Ｂがサブチャネル番号１３を使用する時刻が異なるので衝突しないで済む。
衝突状態情報多重化部３６は、このような衝突している衝突状態を衝突状態情報として移動局に通知する。衝突状態を完全に示すためには、各サブチャネルの各使用時間における衝突回数を示す必要がある。この場合、衝突状態情報の情報量は、サブチャネル数×使用時間数分の衝突回数となる。衝突回数を４ビットで表現する場合、図８の例での衝突状態情報の情報量は１６×９×４ビット＝５７６ビットの情報量となる。衝突情報としてこのマトリクス情報を通知してもよいが、その代わりに、正確さは減少するが情報量を削減する方法として、次の２つが考えられる。

第１は各サブチャネル及び各使用時間のそれぞれの衝突回数を求めて通知するものである。必要な情報量としては、（サブチャネル数＋使用時間数）×衝突回数のビット数となる。図８の例の場合、サブチャネル番号１２とサブチャネル番号１４が各１回で、残りのサブチャネルが０となる。この場合、衝突回数を４ビットで表現し、サブキャリア数が１６とすると、（１６＋９）×４＝１００ビットの情報量となる。この場合、１５回以上の衝突は１５で表現することにする。

第２は連続するサブチャネルからなるサブチャネル群ごとの衝突回数と、各使用時間のそれぞれの衝突回数を通知するものである。この方法は、隣接するサブチャネルの周波数では伝搬路応答が近いため、各移動局がサブチャネルを選択する際、連続するサブチャネルを選択する可能性が高いことを利用し、衝突情報を削減する方法である。必要な情報量としては、（サブチャネル群数＋使用時間数）×衝突回数のビット数となる。図８の例では、４つのサブチャネルごとをひとつの群とすると４つの群に分割している。サブチャネル群ごとに衝突回数を係数すると、群＃３と群＃４で各１回、群＃１と群＃２は０回となる。この場合、衝突回数を４ビットで表現し、サブチャネル群数が４とすると、（４＋９）×４＝５２ビットの情報量となる。この場合も１５回以上の衝突は１５で表現することにする。

次に、移動局１が基地局２から衝突状態情報を取得して周波数ホッピングパターンを変更し仮の周波数ホッピングパターンから本式の周波数ホッピングパターンを得るまでの動作を図９を参照して説明する。
移動局１は、基地局２からのＯＦＤＭ信号を受け取り、受信した全ての周波数帯域における伝搬路応答推定値を求め（ステップＳ１）、閾値よりも受信電力が大きいサブチャネルを求める（ステップＳ２）。また、受信信号から基地局２から各サブチャネルの衝突状態を示している衝突状態情報を取り出す（ステップＳ３）。

伝搬路状況のよい複数のサブチャネルのうち、衝突状態情報を参照して衝突の少ないサブチャネルから順に規定数のサブチャネルを選択し（ステップＳ４）、選択した複数のサブチャネルをランダムに並べ替えて仮周波数ホッピングパターンとする（ステップＳ５、ステップＳ６）。移動局１はホッピングパターン情報多重化部１９で決定した仮周波数ホッピングパターンのホッピングパターン情報を多重化しホッピングパターン情報を基地局２に送信する。

基地局２は、各移動局１から仮周波数ホッピングパターンを受信した後、衝突状態情報を更新し、各移動局へ衝突状態情報を報知する。

そして移動局１は、再びステップＳ１同様に、基地局２からのＯＦＤＭ信号を受け取り、受信した全ての周波数帯域における伝搬路応答推定値を求め（ステップＳ７）、閾値よりも受信電力が大きいサブチャネルを求める（ステップＳ８）。また、これとほぼ同時に、基地局２から各サブチャネルの衝突状態を示している衝突状態情報を取得する（ステップＳ９）。この衝突状態情報は仮周波数ホッピングパターンを使って基地局２が検出したものである。このように、移動局１は、仮周波数ホッピングパターンの変更を行い、次の周期の周波数ホッピングパターンとして基地局に通知する（ステップＳ１０）。基地局及び移動局は、この周波数ホッピングパターンを次のホッピング周期から使用する。ホッピングパターン決定部１７は周波数ホッピングパターンの変更を次の手順で行う。

仮周波数ホッピングパターンで使用しているサブチャネルのうち、衝突回数がある値以上か、そのサブチャネルが使用されるホッピング時間の衝突サブチャネル数がある値以上のいずれか一方あるいは両方の条件を満たすサブチャネルを選択し、サブチャネル入れ換え候補とする。入れ換え候補のサブチャネルごとに入れ換えるか否かをランダムに決定する。入れ換えが決まったサブチャネルは、使用していないサブチャネルのうち、最も伝搬路状況のよいサブチャネルと入れ換える。入れ換えの完了した後の周波数ホッピングパターンを、次のホッピング周期から使用する周波数ホッピングパターンとし、ＦＨ制御部２４に入力すると共に基地局へも通知する。

衝突状態情報がサブチャネル群ごとの衝突回数である場合には、サブチャネルごとの衝突回数の比較ではなく、仮周波数ホッピングパターンに含まれるサブチャネルのそれぞれが、衝突回数がある値以上のサブチャネル群に含まれるサブチャネルであるか否かという判断となる。

複数の移動局で個別に衝突の多いサブチャネルから少ないサブチャネルに切り換えを行うことに伴う、衝突の少なかったサブチャネルへの集中を、サブチャネルの入替えにランダム性を含めることで回避している。

次に、周波数ホッピングパターンを更新する際の移動局１及び基地局２での処理の流れを図１０を参照して時系列的に説明する。図１０では、便宜上、下りと上りの組で１フレームと定義する。
移動局１は、周波数ホッピングパターン変更の２フレーム前のフレーム＃Ｆ−２で、そのときの基地局２からの信号を受信することにより伝搬路応答推定とサブチャネル選択を行い、前回の衝突状態情報に基づいて仮周波数ホッピングパターン（Ｎ’）を決定する。その後、移動局１は同じフレームの上り信号で仮周波数ホッピングパターンを基地局２に通知する。基地局２はこの仮周波数ホッピングパターンを受信し、衝突状態情報を更新する。

基地局２はフレーム＃Ｆ−１の下り信号で衝突状態情報を移動局１に報知し、移動局１がこの衝突状態情報に基づき周波数ホッピングパターンの変更を行い、この変更結果をフレーム＃Ｆ−１の上り信号で基地局２に通知する。すなわち、移動局１が基地局２に変更されたホッピングパターン情報を通知する。基地局２はフレーム＃Ｆ−１の上り信号で周波数ホッピングパターンを受信し更新する。この時フレーム＃Ｆ−２の下りでの移動局１のように伝搬路推定をした上でサブチャネルの選択も行う。

基地局２は周波数ホッピングパターンを受信した場合に、フレーム＃Ｆの下り信号でＡｃｋ信号を移動局１に送信し周波数ホッピングパターンを受信したことを移動局１に知らせる。移動局１は、フレーム＃Ｆの下り信号でＡｃｋ信号を基地局２から受け取ることにより、フレーム＃Ｆから更新された周波数ホッピングパターンによって基地局２との間でＦＨ方式の通信を開始することが可能になる。もしフレーム＃Ｆ−１で周波数ホッピングパターンが正しく基地局２に届かなかった場合には、移動局１は周波数ホッピングパターンを変更せず、フレーム＃Ｆ以降で正常に届くまで周波数ホッピングパターンを基地局２宛てに再送する。

移動局１から基地局２へホッピングパターン情報を送信する別の手順として、前回の差分のみの周波数ホッピングパターンを送信してもよい。差分情報は、変更するサブチャネルとそのサブチャネルが使用される周波数ホッピングパターン上での順番の組からなり、変更するサブチャネル分だけ送信する。変更できるサブチャネルに上限をつけることで、ホッピングパターン情報の伝送量を削減することができる。

次に、ホッピングパターン情報を伝送する専用のサブチャネルを設ける場合を図１１を参照して説明する。
上述した移動局１では、移動局１から基地局２へのホッピングパターン情報の伝送は、ホッピングパターン情報多重化部１９で通常の送信情報と多重化して送信される。この場合周波数ホッピングパターン通知に使用したサブチャネルが衝突した場合、周波数ホッピングパターンが基地局２に正確に届かない可能性がある。このようにサブチャネルが衝突した場合でもホッピングパターン情報を基地局２に正確に届けるために、周波数ホッピングパターン通知用のサブチャネル群を用意する。複数の移動局１でサブチャネル群を共有できるように、上り期間を、周波数ホッピングパターンを伝送できる情報伝送量をもつ複数の期間に分割する。基地局２は分割期間を各移動局に割り当て、各移動局１はその短期間のみ専用サブチャネルで送信を行う。基地局２が各移動局１にそれぞれ専用サブチャネルを指定して、各移動局１は各移動局に専用のサブチャネルを所定の時間に使用してホッピングパターン情報を基地局２に伝送する。

以上に示した第１の実施形態によれば、移動局は、基地局からの信号によって伝搬環境の良いサブチャネルから周波数ホッピングパターンを決定し、基地局からの衝突情報により周波数ホッピングパターンを変更して、この周波数ホッピングパターンを使用してＦＨ方式による送信を行うことができ、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することが可能になる。

（第２の実施形態）
本実施形態の無線通信装置（移動局１）の具体的な構成の一例を図１２を参照して説明する。図１２は第２の実施形態に係る無線通信装置のブロック図である。
本実施形態の移動局１は、基地局２からの信号によって伝搬環境の良いサブチャネルを選択し、このサブチャネルを基地局２に伝え、基地局２が伝搬環境の良いサブチャネルから各移動局１の周波数ホッピングパターンを決定して、各移動局１がこの周波数ホッピングパターンを使用してＦＨ方式による送信を行う。

本実施形態の移動局１は、第１の実施形態と比較して、周波数ホッピングパターンを移動局１が決めるのではなく、移動局１は基地局２からのホッピングパターン情報を受け取り、この情報が示す周波数ホッピングパターンでＦＨ方式の通信を行うことが異なる。以下、第１の実施形態の移動局１と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施形態の移動局１は、第１の実施形態の衝突状態情報抽出部１８及びホッピングパターン決定部１７を取り除き、代わりにホッピングパターン情報抽出部４１を設ける。また、ホッピングパターン情報多重化部１９の代わりにホッピングチャネル候補多重化部４２を設ける。その他は第１の実施形態の移動局１と同様である。

ホッピングパターン情報抽出部４１は、基地局２が各移動局１用に決定した複数の周波数ホッピングパターンのうちの自局用の周波数ホッピングパターンを示すホッピングパターン情報を受信情報から抽出する。受信情報は上述したようにユーザ情報と制御情報を含んでいて、制御情報はホッピングパターン情報を含んでいる。そして、ＦＨ制御部２４は、ホッピングパターン情報抽出部４１から得られる周波数ホッピングパターンにしたがってホッピング間隔ごとにサブチャネルを指定し、その旨をＦＨ送信部２１に出力する。

ホッピングチャネル候補多重化部４２は、サブチャネル選択部１６が選択したサブチャネル、すなわち、ある一定以上の受信電力となる複数のサブチャネルをホッピングチャネル候補としてこの候補を示すホッピングチャネル候補情報と送信情報を多重化する。送信情報は、付加情報としてホッピングチャネル候補の受信電力の大きさ又は伝搬ロスの情報を含んでいてもよい。

次に、本実施形態の無線基地局（基地局２）を図１３を参照して説明する。図１３は、第２の実施形態に係る無線基地局のブロック図である。
本実施形態の基地局２は、基地局２のサービスエリアに属している複数の移動局１からＦＨ方式の信号を受信し、各移動局１のホッピングチャネル候補を抽出し、各ホッピングチャネル候補を比較し、サブチャネルが衝突しないように、各移動局１用の周波数ホッピングパターンを決定し、ホッピングパターン情報を各移動局１に通知する。

本実施形態の基地局２は、第１の実施形態と比較して、周波数ホッピングパターンを移動局１が決めるのではなく、移動局１は基地局２が決定したホッピングパターン情報を受け取り、この情報が示す周波数ホッピングパターンでＦＨ方式の通信を行うことが異なる。以下、第１の実施形態の基地局２と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施形態の基地局２は、第１の実施形態のホッピングパターン情報抽出部３２を取り除き代わりにホッピングチャネル候補抽出部５１を設け、第１の実施形態の衝突状態検出部３４を取り除きホッピングパターン決定部５２、及び上り情報属性データベース５３を設ける。さらに、本実施形態の基地局２は、第１の実施形態の衝突状態情報多重化部３６を取り除き代わりにホッピングパターン情報多重化部５４を設ける。その他は第１の実施形態の基地局２と同様である。また、受信部５０は、移動局１ごとに用意されていて各移動局１から受信信号を受け取り各受信信号から各移動局１の受信情報を受け取る。受信部５０は、ＦＨ復調部３１、ホッピングチャネル候補抽出部５１、及びＦＨ制御部３３を備えている。

ホッピングチャネル候補抽出部５１は、ＦＨ復調部３１で復調した各移動局１からの受信情報からホッピングチャネル候補情報を抽出し、ホッピングパターン決定部５２に送る。ＦＨ制御部３３は、各移動局用に決定された周波数ホッピングパターンでＦＨ復調部３１が処理すべきサブチャネルを決め、ＦＨ復調部３１を制御する。

ホッピングパターン決定部５２は、移動局１からの上り信号に要求される特性などの情報を上り情報属性データベース５３から取り出し、基地局２のサービスエリア内にある複数の移動局間で優先して通信すべきものから周波数ホッピングパターンを決定してゆく。ホッピングパターン決定部５２は、衝突を回避しながら各移動局用の周波数ホッピングパターンを決定する。

上り情報属性データベース５３は、遅延許容性、伝送ビットレート、上り信号の誤り率、ホッピングチャネル候補の端末における平均受信電力あるいは伝搬ロスを移動局１ごとに格納している。上り情報属性データベース５３に格納してあるデータは、基地局２が通信する移動局１のうちで優先的に通信すべきものの順位を決定する際に参照されるものである。

ホッピングパターン情報多重化部５４は、ホッピングパターン決定部５２で決定されたホッピングパターン情報と移動局情報多重化部３５で多重化された送信情報を多重化する。そして、ＯＦＤＭ変調部３７が、衝突状態情報多重化部３６の出力信号をＯＦＤＭ信号に変換し、無線周波数信号に変換しアンテナ（図示せず）を介して各移動局１へ送信する。

上り情報属性データベース５３に格納された情報に基づき決定される端末の優先順位の確定方法は複数考えられ、また運用方法にも依存するため、一意には決まらない。優先順位決定方法の例を以下に示す。音声通話やテレビ電話などのリアルタイム通信は、極力、遅延時間を小さくする必要のある遅延許容性の小さな通信である。これらの通信を優先すると伝搬路状況のよいサブチャネルを使用することで受信誤りが減り、再送による信号遅延が最小限に保たれることになる。非リアルタイム通信は最適なチャネルを使用できなくなる可能性があるが、遅延時間はそれほど問題にならないため、再送により受信誤りを低減することになる。

リアルタイム通信間、あるいは非リアルタイム通信間の優先順位は、要求される伝送ビットレートの高いものを優先して順位を高くする。この場合、伝送ビットレートの高い端末を優先することで、データ量の多い通信を早く終わらせてしまうことが可能となる。伝送ビットレートの低い端末は、変調多値数をＱＡＭからＱＰＳＫにすることや、誤り訂正符号の冗長度を大きくすることで、最適でないサブチャネルを使用したときの誤り増加を回避する。この処理により全体の伝送効率を向上させることができる。

上記に加えて、付加情報としてホッピングチャネル候補の受信電力の大きさ又は伝搬ロスが移動局１から送信される場合には、受信電力の大きな、あるいは伝搬ロスの小さな移動局１の優先度を高くすることで、誤り率を小さくすることができる。

本実施形態では、第１の実施形態と異なり、移動局１が使用するサブチャネルの候補のみ決定し、時間的な割り当ての決定は行わない。したがって、第１の実施形態で示した図７の上部の曲線が周波数ごとの伝搬路応答の電力値とすると、予め決められた閾値を示す破線より上の受信電力を持つ周波数帯域を伝搬環境のよい部分と判定し、この例では９個のサブチャネルをホッピングチャネル候補情報とする。例えばサブチャネル総数が１６個である場合、ホッピングチャネル候補情報は、１６ビットの情報列で構成し、各ビットの０と１で候補か否かを示すことができる。伝送レートに余裕がある場合には、ホッピングチャネル候補情報に各サブチャネルの優先度情報を付加することも可能である。また、ホッピングチャネル候補情報の付加情報として、選択したサブチャネルの平均受信電力、又は伝搬ロスを付加することも可能である。

次に、移動局１が伝搬路解析により選択した伝搬環境が良好なサブチャネルを基地局２が受け取り、衝突がないように各移動局１用の周波数ホッピングパターンを決定する流れを図１４を参照して説明する。
移動局１は、基地局２からのＯＦＤＭ信号を受け取り、受信した全ての周波数帯域における伝搬路応答推定値を求め、閾値よりも受信電力が大きいサブチャネルを選択する。基地局２は、各移動局１から各移動局１が選択した伝搬環境の比較的良いサブチャネルを受信する（ステップＳ１１）。次に、全ての移動局１について周波数ホッピングパターンが決定されたか否かが判定される（ステップＳ１２）。基地局は接続している移動機すべてを把握しており、各移動機のパターンを順次決定していくため、全ての移動局について決定されたかどうか判断できる。全ての移動局１について周波数ホッピングパターンが決定された場合はステップＳ１３に進み、一方、全ての移動局１について周波数ホッピングパターンが決定されていない場合はステップＳ１４に進む。ステップＳ１３では全ての周波数ホッピングパターンが決定されたとして周波数ホッピングパターンの決定を終了する。

ステップＳ１４では、移動局用ごとにサブチャネルをランダムに並び替えて周波数ホッピングパターンを決定する。この場合、優先順位の高い移動局１の周波数ホッピングパターンから決定する。まず、最優先の移動局Ａから通知されたホッピングチャネル候補から既定数のサブチャネルを選択し、それらをランダムに並べ、移動局Ａ用周波数ホッピングパターンとする。次の優先順位の移動局Ｂも同様に処理して周波数ホッピングパターンを決定する。そして、周波数ホッピングパターンを決定する際に、以前に決定した優先順位の高い移動局用の周波数ホッピングパターンとサブチャネルが衝突しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。基地局は割り当て済みのサブチャネルとその使用順序を把握しており、それを表にして保持している。ある移動機用にステップＳ１４で仮決定したサブチャネルと使用順序をその表と照らし合わせて衝突しているかどうかを判断する。

サブチャネルが衝突していると判定された場合は、衝突したサブチャネルのみ使用しなかったホッピングチャネル候補と入れ換える（ステップＳ１７）。例えば移動局Ｂ用の周波数ホッピングパターンを決定している際に移動局Ａの周波数ホッピングパターン中のサブチャネルと移動局Ｂ用の周波数ホッピングパターン中のサブチャネルとが衝突した場合、衝突した移動局Ｂ用のサブチャネルを、使用しなかった移動局Ｂのホッピングチャネル候補のいずれかと入れ換える。その後、再びステップＳ１５に戻る。なお、いずれに変えても衝突が発生する場合、最初に選択したサブチャネルの中からひとつ選択する。この場合、同じサブチャネルを２回使用することになる。

サブチャネルが衝突していないと判定された場合は、ステップＳ１４で並び替えた周波数ホッピングパターンを正式に決定し、ステップＳ１２に戻る。ただし、ステップＳ１５での衝突の有無は、それまで割り当てた全ての周波数ホッピングパターンを対象とする。また、ホッピングチャネル候補に優先度情報が付加されている場合には、優先度の高いサブチャネルから順に既定数のサブチャネルを選択する。

次に、周波数ホッピングパターンを更新する際の移動局１及び基地局２での処理の流れを図１５を参照して時系列的に説明する。図１５では、便宜上、下りと上りの組で１フレームと定義する。
移動局１は、周波数ホッピングパターン変更の２フレーム前のフレーム＃Ｆ−２で、そのときの基地局２からの信号を受信することにより伝搬路応答推定とホッピングチャネル候補選択を行う。その後、同じフレーム＃Ｆ−２の上り信号でホッピングチャネル候補情報を基地局２に通知する。基地局２はホッピングチャネル候補から周波数ホッピングパターンを決定し、フレーム＃Ｆ−１の下り信号で周波数ホッピングパターンを移動局１に通知する。移動局１はフレーム＃Ｆ−１の下りで周波数ホッピングパターンを受信し記憶し、その後、フレーム＃Ｆ−１の上りで周波数ホッピングパターンを正常に受信した旨の受信確認応答信号を基地局に通知する。基地局２は、移動局１から確認応答信号を受信し、周波数ホッピングパターンを更新する。次のフレーム＃Ｆの上り信号から決定された周波数ホッピングパターンを使用して送信を継続する。

もしフレーム＃Ｆ−２でホッピングチャネル候補が正しく基地局に届かなかった場合、フレーム＃Ｆ−１で基地局から端末に再送要求を送り、端末は再度ホッピングチャネル候補を送る。また、もしフレーム＃Ｆ−１で周波数ホッピングパターンが正しく端末に届かなかった場合には、端末が正常に受信を完了するまで周波数ホッピングパターンを変更せず、基地局は周波数ホッピングパターンが正常に届くまでホッピングパターン情報を再送する。

以上に示した第２の実施形態によれば、移動局１は、基地局２からの信号によって伝搬環境の良いサブチャネルを選択し、このサブチャネルを基地局２に伝え、基地局２が伝搬環境の良いサブチャネルから各移動局１の周波数ホッピングパターンを決定して、各移動局１がこの周波数ホッピングパターンを使用してＦＨ方式による送信を行うことができ、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することが可能になる。

（第３の実施形態）
本実施形態の無線通信装置（移動局１）の具体的な構成の一例を図１６を参照して説明する。図１６は第３の実施形態に係る無線通信装置のブロック図である。
本実施形態の移動局１は、他の移動局１が使用している周波数ホッピングパターンを検出することによって、この周波数ホッピングパターンで使用されているサブチャネル以外のサブチャネルを使用して周波数ホッピングパターンを決定する。

本実施形態の移動局１は、第１の実施形態のように基地局２が周波数ホッピングパターンの衝突状態を検出するのではなく、移動局１が他の移動局１の周波数ホッピングパターンを検出することにより、空いているサブチャネルを見つけ出し、この空いているサブチャネルに周波数ホッピングパターンを割り当てることが異なる。以下、第１の実施形態の移動局１と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施形態の移動局１は、第１の実施形態のサブチャネル選択部１６を取り除き、代わりに電力測定部６１を設ける。また、衝突状態情報抽出部１８を取り除き、ホッピングパターン記憶部６２を設ける。その他は図５に示した第１の実施形態の移動局１と同様である。

電力測定部６１は、ＦＦＴ処理部１４より入力するディジタルデータを基にして、各サブキャリアの受信特性を測定する。なお、各サブキャリアの受信特性としては受信信号電力が好適であるが、これ以外であっても問題はない。電力測定部６１は、入力された各サブキャリアの受信特性を基にして、他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出する。
ホッピングパターン記憶部６２は、移動局１が所在するサービスエリアを管理している基地局２やこの無線通信システムに対応して予め定まっている複数の周波数ホッピングパターンを記憶している。

ホッピングパターン決定部１７は、ホッピングパターン記憶部６２に記憶されている周波数ホッピングパターンと電力測定部６１で受信信号電力が測定されたサブキャリアを参照して、ホッピングパターン記憶部６２に記憶されている周波数ホッピングパターンのうちのどの周波数ホッピングパターンが使用されているかを判定する。そして、ホッピングパターン記憶部６２に記憶されている周波数ホッピングパターンのうちの使用されていないと判定された周波数ホッピングパターンを１つ選択し、この周波数ホッピングパターンを移動局１が使用する周波数ホッピングパターンとして決定する。このように、移動局１は入力された各サブキャリアの受信特性を基にして、他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出することで、検出された周波数ホッピングパターン以外を選択することが可能となる。

次に、移動局１が送信を開始してから送信終了までの動作を図１７及び図１８を参照して説明する。ここで、基地局２から移動局１に信号を送信することが可能な期間をＴｄ、移動局１から基地局２に送信することが可能な期間をＴｕとする。基地局２の送信期間から移動局１の送信期間へ遷移する時間、逆に移動局１の送信期間から基地局２の送信期間へ遷移する時間をガードタイムとしている。ＴｕとＴｄの長さは異なっていてもよいし、動的に変更することも可能である。

移動局１は送信を開始する際に、この送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内であるか否かを確認する（ステップＳ２１）。送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内で無い場合は再びステップＳ２１に戻りＴｕ内になるまで待機する。一方、送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内である場合はステップＳ２２に進む。そして、Ｔｕ内であることが確認されると、実際は送信すべきタイミングであるが、アンテナ共用器１２、アナログ変換部１３、ＦＦＴ処理部１４、電力測定部６１等のＯＦＤＭ受信機部分を動作させ、他の移動局が送信する無線信号を受信する（ステップＳ２２）。

電力測定部６１が受信された各サブキャリアのディジタルデータにより、各サブキャリアの受信特性を測定する（ステップＳ２３）。電力測定部６１が受信特性を測定したサブキャリアの信頼性が十分であるか否かが判定される（ステップＳ２４）。信頼性が十分であると判定された場合はステップＳ２５に進み、一方、信頼性が十分でないと判定された場合はステップＳ２１に戻る。このように、電力測定部６１が十分な信頼性を有する受信特性が得るまで、Ｔｕ期間内である限り繰り返し受信特性を測定する。この判定は、例えば、受信信号電力の大きさで判定される。図２１を参照して後述するように、連続Ｎ（Ｎは自然数）回の測定にいずれの場合でもある閾値よりも受信信号電力が低い場合にこのサブチャネルは十分な信頼性をもって使用されていないと判定される。

次に、ホッピングパターン決定部１７が、ホッピングパターン記憶部６２に記憶されている周波数ホッピングパターンのうち、他の移動局１に使用されていない周波数ホッピングパターンを選択し、この選択された周波数ホッピングパターンを、使用する周波数ホッピングパターンとして決定する（ステップＳ２５）。そして、再び移動局１は、再びこの送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内であるか否かを確認する（ステップＳ２６）。送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内で無い場合は再びステップＳ２６に戻りＴｕ内になるまで待機する。一方、送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内である場合はステップＳ２７に進む。そして、ステップＳ２５で決定された周波数ホッピングパターンを使用して送信処理を開始する（ステップＳ２７）。送信処理が終了したか否かが判定され（ステップＳ２８）、送信処理が終了していないと判定された場合ステップＳ２６に戻り、送信処理が終了したと判定された場合は送信を終了したとして送信動作を終了する。

これにより、移動局１は他の移動局１が使用している周波数ホッピングパターンを検出し、検出された周波数ホッピングパターン以外の周波数ホッピングパターンを選択することで、他移動局との干渉を回避することが可能となる。

続いて、図１８を参照してステップＳ２７の送信処理中の移動局１の動作を説明する。
まず、移動局１は送信を開始する際に、この送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内であるか否かを確認する（ステップＳ２７１。図１７のステップＳ２６と同じ）。送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内で無い場合は再びステップＳ２７１に戻りＴｕ内になるまで待機する。一方、送信開始タイミングが送信可能期間Ｔｕ内である場合はステップＳ２７２に進む。送信データが有るか否かを判定し（ステップＳ２７２）、送信データが有る場合はステップＳ２７４に進み、送信データが無い場合はステップＳ２７３に進む。ステップＳ２７４では、送信データを基地局２にステップＳ２５で決定した周波数ホッピングパターンで送信する送信処理を行う。ステップＳ２７３では、所定の周期が経過しているか否かが判定され、経過している場合はステップＳ２７５に進み、経過していない場合はステップＳ２７９に進む。ステップＳ２７９（図１７のステップＳ２８と同じ）では、送信処理が終了したか否かが判定され、送信処理が終了していないと判定された場合ステップＳ２７１に戻り、送信処理が終了したと判定された場合は送信を終了したとして送信動作を終了する。

一方、ステップＳ２７５では、アンテナ共用器１２、アナログ変換部１３、ＦＦＴ処理部１４、電力測定部６１等のＯＦＤＭ受信機部分を動作させ、他の移動局が送信する無線信号を受信する（ステップＳ２７５）。電力測定部６１が受信された各サブキャリアのディジタルデータにより、各サブキャリアの受信特性を測定する（ステップＳ２７６）。この際、ステップＳ２４のように測定された受信特性が十分な信頼性を有するまでＴｕ期間内である限り繰り返し測定する。ステップＳ２５で決定された周波数ホッピングパターンのサブチャネルを他の移動局１が使用しているか否かが判定される（ステップＳ２７７）。すなわち、ステップＳ２５の周波数ホッピングパターンと干渉している他の移動局１が有るか否かが判定される。干渉があると判定された場合はステップＳ２７８に進み、干渉がないと判定された場合はステップＳ２７９に進む。ステップＳ２７８ではホッピングパターン記憶部６２を参照して他の移動局が使用していない周波数ホッピングパターンに変更する。

これにより、移動局は他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出し、検出された周波数ホッピングパターン以外を選択することで、他移動局との干渉を回避することが可能となる。なお、図１８に示す動作例は例えば図１９に示すように、本実施形態の無線通信システムをセルラー方式として適用し、かつ隣接する基地局２において同一の周波数を適用する場合に好適である。具体的には、送信処理中に他の移動局１が送信する無線信号の周波数ホッピングパターンを検出することで、互いに異なる基地局２に属する移動局間の干渉、すなわち隣接セル間干渉を防ぐことが可能となる。

次に、ホッピングパターン決定部１７が周波数ホッピングパターンを決定する具体的な動作の一例を図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は本実施形態の無線通信システムに適用される周波数ホッピングパターンの一例である。この周波数ホッピングパターンの例は、説明を簡明にするために、ホッピングキャリア数を４、ホッピング周期を４としている。図２０に示した周波数ホッピングパターンは、ホッピングパターン記憶部６２に格納されている。

図２０によれば、一例として、周波数ホッピングパターンＡは、タイミング１にてサブキャリア１、タイミング２にてサブキャリア２、タイミング３にてサブキャリア４、タイミング４にてサブキャリア３が割り当てられている。他に図２０には周波数ホッピングパターンＢ、周波数ホッピングパターンＣ、周波数ホッピングパターンＤが示してある。

図２１は、図２０に示す周波数ホッピングパターン例における、移動局１の電力測定部６１が測定した電力測定結果の一例を示している。なお、電力測定結果に対しては、２つの判定閾値Ｔｈ１及びＴｈ２が適用されておりＴｈ１＞Ｔｈ２とする。この場合、各サブキャリアの受信電力が判定閾値Ｔｈ１を超える場合、他の移動局がこのタイミングにおけるサブキャリアが割り当てられている周波数ホッピングパターンを使用していると判定され、各サブキャリアの受信電力が判定閾値Ｔｈ２を下回る場合、他の移動局がこのタイミングにおけるサブキャリアが割り当てられている周波数ホッピングパターンを使用していないと判定される。なお、判定閾値の数は２つに限定されるものではなく、判定閾値の数が３つ以上でも構わない。また、判定閾値の数を１つにしてもよいが、判定閾値の数が多い方がより細やかな判定が可能になる。

図２１の例では、（Ａ）タイミング１（Ｔ１）においては、サブキャリア２（ｆ２）が判定閾値Ｔｈ１を超え、サブキャリア４（ｆ４）が判定閾値Ｔｈ２を下回ると判定されている。（Ｂ）タイミング２（Ｔ２）においては、サブキャリア３（ｆ３）及びサブキャリア４（ｆ４）が判定閾値Ｔｈ１を超え、サブキャリア１（ｆ１）及びサブキャリア２（ｆ２）が判定閾値Ｔｈ２を下回ると判定されている。（Ｃ）タイミング３（Ｔ３）においては、サブキャリア１（ｆ１）が判定閾値Ｔｈ１を超え、サブキャリア３（ｆ３）及びサブキャリア４（ｆ４）が判定閾値Ｔｈ２を下回ると判定されている。（Ｄ）タイミング４（Ｔ４）においては、サブキャリア１（ｆ１）及びサブキャリア４（ｆ４）が判定閾値Ｔｈ１を超え、サブキャリア２（ｆ２）及びサブキャリア３（ｆ３）が判定閾値Ｔｈ２を下回ると判定されている。

図１７のステップＳ２３において図２１の電力測定結果が得られた場合、この電力測定結果より、他の移動局が使用していない周波数ホッピングパターンを検出することが主目的となる。この場合、前述の判定閾値Ｔｈ２を下回ると判定された結果に注目することが望ましい。図２１の例では、ホッピングパターン記憶部６２に記憶されている図２０のテーブルを参照すると、ホッピング周期内において周波数ホッピングパターンＡは３回、周波数ホッピングパターンＢ及び周波数ホッピングパターンＣは０回、周波数ホッピングパターンＤは４回全て判定閾値Ｔｈ２を下回っている。これにより移動局は周波数ホッピングパターンとしてＤを選択すればよいことになる。また、電力測定結果において連続Ｎ回判定閾値Ｔｈ２を下回る周波数ホッピングパターンが存在する場合には、十分信頼性があると判断して、その時点にて周波数ホッピングパターンを選択してもよい。図２１の例で例えば、Ｎ＝２とした場合、タイミング１、タイミング２にて周波数ホッピングパターンＤが連続して判定閾値Ｔｈ２を下回っているため、移動局は周波数ホッピングパターンとしてＤを選択すればよい。

また、図１８のステップＳ２７６において図２１の電力測定結果が得られた場合、この電力測定結果より、測定時点において自己の移動局１が使用している周波数ホッピングパターンを他の移動局１が使用しているか否かを検出することが主目的となる。この場合、前述の判定閾値Ｔｈ１を越えると判定された結果に注目することが望ましい。図２１の例では、ホッピング周期内において周波数ホッピングパターンＡ及び周波数ホッピングパターンＤは０回、周波数ホッピングパターンＢは４回、周波数ホッピングパターンＣは２回判定閾値Ｔｈ１を越えている。これにより移動局１がこの時点において周波数ホッピングパターンとしてＢ又はＣを使用している場合には、周波数ホッピングパターンには干渉が存在すると判定することになる。また、この時点において使用している周波数ホッピングパターンにおいて、電力測定結果が連続Ｎ回判定閾値Ｔｈ１を越える周波数ホッピングパターンが存在する場合には、十分信頼性があると判断して、その時点にて干渉が存在すると判定してもよい。図２１の例で例えばＮ＝２とした場合、タイミング１及びタイミング２にて周波数ホッピングパターンＢが連続して判定閾値Ｔｈ１を越えているため、これにより移動局は周波数ホッピングパターンとしてＢを使用している場合には干渉が存在すると判定する。なお、干渉が存在すると判定された場合には、上述したようにＴｈ２を下回る電力測定結果に注目する方法にて、新たな周波数ホッピングパターンを選択することが望ましい。

以上に示した第３の実施形態によれば、他の移動局１が使用している周波数ホッピングパターンを検出することにより、検出された周波数ホッピングパターン以外を選択することを可能とし、結果的に干渉の発生を抑えることを可能とし、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することが可能になる。また、本発明の無線通信システムは、一度の受信処理により上述の制御を実現可能であり、極めて簡易な構成及び動作にて上述の効果が得られるものである。

（第４の実施形態）
本実施形態の無線通信システムは、第３の実施形態において他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを移動局が検出しこれにより自己の移動局が自己の周波数ホッピングパターンを選択するのとは異なり、移動局が検出した電力測定結果を基地局に対して通知し、基地局が通知された電力測定結果を基にして移動局の周波数ホッピングパターンを決定して移動局に通知するものである。

本実施形態の移動局１は、図１６でのホッピングパターン決定部１７及びホッピングパターン記憶部６２が不要である。ホッピングパターン情報多重化部１９は、周波数ホッピングパターンと送信情報を多重化するのではなく、移動局１が測定した電力測定結果と送信情報を多重化してＦＨ送信部２１がこの多重化情報信号を基地局に送信する。その他の移動局１の構成は第３の実施形態の移動局１と同様である。

この場合、基地局２は、ホッピングパターン決定部１７及びホッピングパターン記憶部６２を備えている。基地局２は、移動局１から電力測定結果を受け取り、ホッピングパターン記憶部６２を参照してホッピングパターン決定部１７で周波数ホッピングパターンを決定する。

次に、本実施形態の移動局１及び基地局２の動作を図２２を参照して説明する。図２２は、移動局１と基地局２の間の動作のシーケンス図である。
移動局は、送信開始時及び送信処理中に他の移動局の周波数ホッピングパターンを検出し（ステップＳ３１）、検出結果を基地局に通知する（ステップＳ３２）。この時通知する内容としては、測定した受信電力、希望する周波数ホッピングパターン、及び自己が使用している周波数ホッピングパターンにおける干渉の有無等である。通知を受けた基地局は通知内容に従い、移動局に適用する周波数ホッピングパターンを選択し（ステップＳ３３）、選択した周波数ホッピングパターンを移動局に通知する（ステップＳ３４）。なお、移動局に適する周波数ホッピングパターンが存在しない場合にはその旨を通知してもよい。通知を受けた移動局は、周波数ホッピングパターンが割り当てられた場合には、Ｔｕ期間内にて基地局にデータ送信を行う（ステップＳ３５）。また、周波数ホッピングパターンが割り当てられなかった場合には、上述した同様の手順を繰り返し、所定回数繰り返しても周波数ホッピングパターンが割り当てられない場合には、通信待ち状態となる。

以上に示した第４の実施形態によれば、移動局に割り当てられる周波数ホッピングパターンを基地局にて一括管理するため、移動局では検出することができない他の移動局に適用されている周波数ホッピングパターンを考慮することが可能となり、より効率的な周波数ホッピングパターン制御を行うことが可能となる。したがって、第４の実施形態によれば、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することが可能になる。

（第５の実施形態）
本実施形態の無線通信システムは、第３の実施形態及び第４の実施形態において移動局及び基地局間の無線通信を対象としてのとは異なり、近隣の移動局同士が直接無線通信を行う局所通信の制御に対しても適用するものである。具体的には、例えば図２３に示すように、近隣の移動局１同士が、通常移動局から基地局への無線通信に適用される無線チャネルを用いて直接無線通信を行うことを示している。
本実施形態の移動局１は、図１６に示した第４の実施形態の移動局１と同様の構成である。また、図２３の各移動局１は、第３の実施形態で説明した図１７の送信開始動作及び図１８の送信動作を行う。図１７及び図１８に示したフロー図のステップＳ２５でのＨＰの決定及びステップＳ２７８でのＨＰの変更の際では他の移動局で検出した周波数ホッピングパターンを参照して周波数ホッピングパターンを決定する。

次に、本実施形態の移動局１と他の２つの移動局の動作を図２４を参照して説明する。図２４は、本実施形態の移動局１と他の２つの移動局の間の動作のシーケンス図である。
局所通信を希望する移動局（移動局１）は、この時点において他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出し（ステップＳ４１）、検出結果よりこの局所通信に適用することが可能な周波数ホッピングパターンを選択し、選択した周波数ホッピングパターンを含む局所通信要求を対象となる移動局に対して要求する（ステップＳ４２）。この局所通信要求信号を送信する際に、移動局（移動局１）は、検出結果も同時に送信してもよい。この場合、局所通信要求信号を受けた移動局はこの検出結果も参照して他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出する。

要求を受けた移動局（移動局２及び移動局３）は、この時点において他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出し、移動局（移動局１）より通知された周波数ホッピングパターンを適用することが可能であるか否かを判定する（ステップＳ４３、ステップＳ４４）。さらに、判定した結果、すなわち局所通信が可能であるか否かを局所通信応答に含めて移動局（移動局１）に通知する（ステップＳ４５、ステップＳ４６）。

応答を受けた移動局（移動局１）は、局所通信が可能である移動局が存在する場合には、通知した周波数ホッピングパターンによりＴｕ期間内にて局所通信を行う（ステップＳ４７）。また、全ての移動局において局所通信が不可能であった場合には、上述と同様の手順を繰り返し、所定回数繰り返しても局所通信が可能とならない場合には、局所通信の実行を中止する。

次に、図２４に示した本実施形態の移動局１と他の２つの移動局の動作の変形例を図２５を参照して説明する。図２５は、本実施形態の変形例での移動局１と他の２つの移動局の間の動作のシーケンス図である。
図２５に示した変形例は、図２４に示した例とは、他の移動局（移動局２及び移動局３）から局所通信応答を受けた後に、移動局（移動局１）が周波数ホッピングパターンを検出することのみが異なる。すなわち、図２４では周波数ホッピングパターンを検出した（ステップＳ４１）後に他の移動局（移動局２及び移動局３）に局所通信要求を行う（ステップＳ４２）が、図２５の変形例では周波数ホッピングパターンを検出する前に、他の移動局（移動局２及び移動局３）に局所通信要求を行い（ステップＳ５１）、各移動局から局所通信応答を受けた（ステップＳ５４及びステップＳ５５）後で周波数ホッピングパターンの検出を行う（ステップＳ５６）。図２４のステップＳ４３、ステップＳ４４、ステップＳ４５、及びステップＳ４６はそれぞれ、図２５のステップＳ５２、ステップＳ５３、ステップＳ５４、及びステップＳ５５とほぼ同様であるが、ステップＳ５２及びステップＳ５３では、移動局（移動局１）の検出結果を受け取っていないので移動局（移動局１）の検出結果を利用することはできない。

局所通信を希望する移動局は、対象となる移動局に対して局所通信要求を通知する。要求を受けた移動局は、当該時点において他の移動局が使用している周波数ホッピングパターンを検出し、検出結果より当該局所通信に適用することが可能な周波数ホッピングパターンを選択し、選択結果を含む局所通信応答を前記移動局に対して通知する。

移動局（移動局１）は、ステップＳ５４及びステップＳ５５によって他の移動局（移動局２及び移動局３）が使用している周波数ホッピングパターンを検出する。この検出結果より局所通信に適用することが可能な周波数ホッピングパターンを選択し、選択した結果と、ステップＳ５４及びステップＳ５５の局所通信応答に含まれる周波数ホッピングパターンとを比較する。一致する周波数ホッピングパターンが存在する場合には、周波数ホッピングパターンを局所通信の対象となる移動局に対して通知し（ステップＳ５７）、前記周波数ホッピングパターンによりＴｕ期間内にて局所通信を行う（ステップＳ５８）。

以上に示した第５の実施形態によれば、局所通信を行う場合に、対象となる移動局全てにおいて他の移動局からの干渉を受けることのない周波数ホッピングパターンを適用することが可能となり、結果として、より信頼性の高い局所通信を行うことが可能となる。したがって、第５の実施形態によれば、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することが可能になる。

（第６の実施形態）
本実施形態の無線通信装置（移動局１）の具体的な構成の一例を図２６を参照して説明する。図２６は第６の実施形態に係る無線通信装置のブロック図である。
本実施形態の移動局１は、第１の実施形態のように移動局１が他の移動局１の周波数ホッピングパターンを検出するのではなく、受信したＯＦＤＭ信号の遅延波の最大遅延時間を推定して、この最大遅延時間に基づいて周波数ホッピングパターンを決定することが異なる。以下、第３の実施形態の移動局１と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施形態の移動局１は、第３の実施形態の電力測定部６１を取り除き代わりに最大遅延推定部７１を設ける。また、ホッピングパターン記憶部６２を取り除く。その他は図１６に示した第３の実施形態の移動局１と同様である。

最大遅延推定部７１は、ベースバンド信号のＯＦＤＭ信号を基にして、伝搬路特性の最大遅延時間を推定し、ホッピングパターン決定部１７に出力する。

ホッピングパターン決定部１７は、最大遅延推定部７１で推定された伝搬路特性の最大遅延時間の逆数よりもホッピング周波数間隔の狭い周波数ホッピングパターンを選択し、ホッピングパターン情報多重化部１９及びＦＨ制御部２４に出力する。
ホッピングパターン情報多重化部１９は、送信情報とホッピングパターン決定部１７で決定された周波数ホッピングパターンを入力し、周波数ホッピングパターンを示すホッピングパターン情報と送信情報を多重化する。しかし、ホッピングパターン情報を基地局２に送信する必要が無い場合は、多重化する必要はない。

次に、最大遅延推定部７１の具体的な一例を図２７（Ａ）及び図２７（Ｂ）を参照して説明する。
最大遅延推定部７１は、図２７（Ａ）に示したように、相関検出部７１１、パイロット生成部７１２、及び判定部７１３からなる。パイロット生成部７１２は、基地局２からの信号のフォーマットに含まれる既知信号の送信時における時間波形を生成する。相関検出部７１１は、基地局２からの受信信号の時間波形と、パイロット生成部７１２で生成された既知信号の時間波形との相関電力を求める。相関検出部７１１の出力信号は、例えば、図２７（Ｂ）に示したような信号である。判定部７１３は閾値以上の電力を持つものを遅延信号と判定し、最も大きな電力を持つ遅延信号（図２７（Ｂ）の最大電力波）を受信したタイミングから最も遅い遅延信号（図２７（Ｂ）の最大遅延波）を受信したタイミングの時間差を最大遅延時間として出力する。なお、図２７では閾値として最大電力からのｘ［ｄＢ］低い値としているが、絶対値で規定しても構わない。

次に、ホッピングパターン決定部１７が最大遅延時間に基づいて決定した周波数ホッピングパターンの具体的な一例を図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）を参照して説明する。図２８（Ａ）は最大遅延時間が比較的小さい場合の図であり、図２８（Ｂ）は最大遅延時間が比較的大きい場合の図である。
遅延時間差のある同一信号が複数到来する環境下では、周波数選択性フェージングが発生する。周波数選択性フェージングは、信号が占める周波数帯域内で、周波数に依存して信号の受信電力強度が変動することを示す。具体的には、例えば、図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）に示すように、周波数軸上では受信信号のレベルが周波数によって異なるように観測される。最大遅延時間が小さいほど、周波数上の受信信号のレベルの落ち込み間隔が大きくなる。例えば、図２８（Ｂ）での最大遅延時間よりも図２８（Ａ）での遅延時間の方が小さいので、周波数軸上の受信信号のレベルの落ち込み間隔は図２８（Ｂ）よりも図２８（Ａ）の方が大きくなる。

したがって、図２８（Ａ）に示すように周波数軸上の変動がある程度小さい場合には、移動局１のＦＨ信号の送信に使用する周波数間隔をある程度以上小さくしても基地局２で推定される伝搬路特性は隣接するＦＨ信号間でほとんど変わらない。逆に、図２８（Ｂ）に示すように周波数軸上の変動がある程度大きい場合において、基地局２で推定される伝搬路特性を隣接するＦＨ信号間で近い値にするためには、移動局１の送信に使用する周波数間隔を変動に応じて小さくする必要がある。すなわち、遅延波の最大遅延時間の大きさに応じて、隣接するＦＨ信号の伝搬路特性が大きく変動しない程度に、移動局１が送信するＦＨ信号間の周波数間隔の大きさを大きくとるように制御する。

このことを利用し、本実施形態の移動局１では最大遅延時間の逆数に比例するように、移動局１の使用する周波数のホッピング間隔を制御することで、伝搬環境に応じた最小限の時間で基地局２側が使用している全周波数領域の伝搬環境を推定できるようになる。

次に、本実施形態の基地局２の具体的な一例を図２９を参照して説明する。
図２９に示した基地局２は、移動局１から信号を受信し、ビームフォーミング機能を実装した構成例である。ビームフォーミングはウエイト乗算部１０９によって指向性パターンを制御することにより実現する。この基地局２は４つのアンテナ素子１０１、各アンテナ素子１０１に対応して４つ設置されているアンテナ共用器１０２、受信部、及び送信部から構成されている。受信部は、受信機１０３、伝搬路特性推定部１０４、ウエイト計算部１０５から構成されていて、いずれもアンテナ素子１０１に対応して４つ配置されている。送信部は、送信情報生成部１０６、シリアル−パラレル（ＳＰ）変換部１０７、コピー部１０８、ウエイト乗算部１０９、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１０、及び、送信機１１１から構成されている。ウエイト乗算部１０９、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部１１０、及び、送信機１１１はそれぞれアンテナ素子１０１に対応して４つ配置されている。

各受信機１０３は、各アンテナ素子１０１で受信されたＦＨ信号を、各アンテナ共用器１０２を介してそれぞれ受信しダウンコンバートして、各ベースバンド信号を各伝搬路特性推定部１０４にそれぞれ出力する。各伝搬路特性推定部１０４は、各受信機１０３からの各ベースバンド信号からパイロット信号を抽出し、このパイロット信号を基にして各アンテナ素子１０１におけるサブキャリア毎の伝搬路特性を推定し、この各伝搬路特性ベクトルの推定値を各ウエイト計算部１０５にそれぞれ出力する。各ウエイト計算部１０５は、各伝搬路特性ベクトルの推定値を基に各アンテナ素子１０１におけるサブキャリア毎の送信ウエイト（送信ウエイトベクトル）を計算し、対応するウエイト乗算部１０９に送信ウエイトベクトルを出力する。送信ウエイトの一例として、各アンテナ素子の伝搬路特性ベクトルの複素共役を用いる手法があげられる。このようなウエイトを用いることによって、送信電力に対する受信電力を最大にすることができる。なお、本実施形態において、ウエイト計算法はこの複素共役演算を行う方法に限定されるものではなく、他のウエイト計算法を用いてもよい。

ＳＰ変換部１０７は、送信情報生成部１０６で生成された送信データをシリアル−パラレル変換し、シリアルーパラレル変換された送信データであるサブキャリア信号をコピー部１０８に出力する。コピー部１０８は、入力したサブキャリア信号を複製し、複製したサブキャリア信号を各ウエイト演算部１０９に出力する。ここで、コピー部１０８から出力されるそれぞれのサブキャリア信号は、コピー部１０８が入力されたサブキャリア信号と同一の信号である。各ウエイト乗算部１０９は、対応するウエイト計算部１０５で計算された送信ウエイトベクトルをサブキャリア信号にそれぞれ乗じ、サブキャリア信号を出力する。各逆高速フーリエ変換部１１０は、サブキャリア信号を入力し、サブキャリア信号を逆フーリエ変換し、ＯＦＤＭ信号を出力する。その後、各送信機１１１はＯＦＤＭ信号を無線周波数帯の信号に変換し、対応するアンテナ共用器１０２を介して対応するアンテナ１０１から送信する。

次に、伝搬路特性推定部１０４の具体的な構成の一例を図３０を参照して説明する。
伝搬路特性推定部１０４は、図３０に示すように、パイロット信号抽出部１０４１、推定演算部１０４２、及び、伝搬路特性補間部１０４３から構成される。パイロット信号抽出部１０４１は、受信機１０３が受信したＦＨ信号をベースバンドに変換した信号から受信パイロット信号を抽出し、推定演算部１０４２に出力する。推定演算部１０４２は、受信パイロット信号を基に、ＦＨ信号が伝送された周波数の伝搬路特性を推定する。伝搬路特性補間部１０４３は、推定演算部１０４２で推定した伝搬路特性ベクトルに補間処理を適用することで、推定演算部１０４２で推定しなかった周波数の伝搬路特性を計算し、全サブキャリアの伝搬路特性ベクトルの推定値を出力する。

伝搬路特性推定部１０４が伝搬路特性を推定した具体的な一例を図３１を参照して説明する。
図３１の例では、基地局２が３つのＦＨ信号を受信し、これらのＦＨ信号がそれぞれＯＦＤＭ信号のサブキャリア番号１、４、７の伝送周波数で送信されたとする。ここで、番号が小さいほど低い周波数で伝送されるとする。ｋ番目のサブキャリアが伝送される周波数の伝搬路特性の推定値をＨ［ｋ］、ｋ番目のサブキャリアと同じ周波数で伝送されたＦＨ信号のパイロット信号の送信波形と受信波形のフーリエ変換をそれぞれＸ［ｋ］、Ｙ［ｋ］とする。このとき、伝搬路特性ベクトルＨは、Ｈ＝［Ｈ［１］，Ｈ［４］，Ｈ［７］］＝［Ｙ［１］／Ｘ［１］，Ｙ［４］／Ｘ［４］，Ｙ［７］／Ｘ［７］］で計算される。なお、伝搬路特性推定法は上式における方法に限定されるものではなく、他の伝搬路特性推定法を用いて推定してもよい。

伝搬路特性補間部１０４３は、Ｈ［１］、Ｈ［４］、Ｈ［７］に基づいて、伝搬路特性Ｈ［２］、Ｈ［３］、Ｈ［５］、Ｈ［６］を線形補間により求める。すなわち、伝搬路特性補間部１０４３は、Ｈ［１］及びＨ［４］で定まる直線からＨ［２］及びＨ［３］を補間によって求め、同様に、Ｈ［４］及びＨ［７］で定まる直線からＨ［２］及びＨ［３］を補間によって求める。なお、ここでは線形補間を使用したが、線形補間以外の方法で伝搬路特性を補間してもよい。

このように第６の実施形態によれば、移動局１と、ビームフォーミング機能を備えた基地局２で構成されるシステムでは、移動局側で最大伝搬遅延時間に応じてホッピングする帯域を適切に間引きし、基地局側では推定した伝搬路を補間することにより、全サブキャリアの伝搬路特性を推定するため、上りのＦＨ信号をサブキャリアの存在する全帯域にホッピングすることなく下りのビームフォーミングに用いるウエイトを決定することができる。また、伝搬路の最大遅延時間の逆数より狭いホッピング周波数間隔を持つ周波数ホッピングパターンを用いることで、補間による伝搬路の推定誤差を小さくすることができる。

次に、図３０とは異なる、伝搬路特性推定部１０４の変形例を図３２を参照して説明する。また、図３２の伝搬路特性推定部１０４を採用した場合のウエイト乗算部１０９を図３３を参照して説明する。
図３２の伝搬路特性推定部１０４は、パイロット信号抽出部１０４１と推定演算部１０４２から構成される。図３０で示した伝搬路特性推定部１０４と異なる点は、伝搬路特性の補間を行わず、受信したＦＨ信号が伝送された周波数の伝搬路特性のみを計算する点である。すなわち、図３０の伝搬路特性推定部１０４から伝搬路特性補間部１０４３を取り去ったものが図３２の伝搬路特性推定部１０４である。

基地局２内の各ウエイト乗算部１０９は、図３３に示すように、ウエイト記憶部１０９１、グルーピング部１０９２、グルーピング部１０９２でグルーピング（グループ分け）されたグループ数と同数のウエイト乗算器１０９３、及び、グルーピング解除部１０９４から構成される。ウエイト記憶部１０９１は対応するウエイト計算部１０５で計算された送信ウエイトベクトルを保持し、送信ウエイトベクトルの各成分を対応するウエイト乗算器１０９３に出力する。グルーピング部１０９２はサブキャリア信号を送信ウエイトベクトルの要素数Ｍと同じ数のグループ（グループ番号＃１、＃２、・・・、＃Ｍ）に分割し、それぞれのグループに対応するウエイト乗算器１０９３に出力する。各ウエイト乗算器１０９３は、入力した信号列に同じウエイト値を乗じ、その出力信号をグルーピング解除部１０９４に出力する。グルーピング解除部１０９４はグループに分割された信号のグループ化を解除し、サブキャリア信号を出力する。

図３３に示したように、例えば、送信ウエイトベクトルωがω＝［ω１，ω２，・・・，ωＭ］である場合、グルーピング部１０９２はサブキャリア信号をグループ番号＃１からグループ番号＃ＭまでのＭ個のグループにグルーピングする。そして、グループ番号＃１のサブキャリア信号を入力するウエイト乗算器１０９３は、ウエイトω１を入力してグループ番号＃１のサブキャリア信号にウエイトω１を乗じる。乗じたサブキャリア信号はグルーピング解除部１０９４に入力される。同様にグループ番号＃２からグループ番号＃Ｍまでのサブキャリア信号を処理する。

次に、図３３に示したグルーピング部１０９２が複数のサブキャリア信号をグループ分けした一例を示す。この例ではグループ分けは下記の３つの条件の下に行われている。
１．各グループにＦＨ信号が伝送された周波数に存在するサブキャリアが一つだけ入る。
２．同じグループに属するサブキャリア信号の番号は連続となる。
３．全てのサブキャリア信号がいずれかのグループに属する。
このように、図３２の伝搬路特性推定部１０４及び図３３のウエイト乗算部１０９を適用した基地局２では、移動局側でホッピングする帯域を間引きし、基地局２側のウエイト計算部では全てのサブキャリアについて伝搬路特性を推定する必要がない状態で下りのビームフォーミングに用いるウエイトを計算する。したがって、本実施形態の無線通信システムによれば、上りのＦＨ信号をサブキャリアの存在する全帯域にホッピングすることなく下りのビームフォーミングに用いるウエイトを決定することができる。また、同じグループに属するサブキャリアには同じ値のウエイトを乗じるため、ウエイト計算部では全てのサブキャリアについてウエイトを計算する必要がなくなり、ウエイト算出の計算量を減らすことができる。さらに、伝搬路の最大遅延時間の逆数より狭いホッピング周波数間隔を持つ周波数ホッピングパターンを用いることで、グループによるウエイトの計算誤差を小さくできる。この結果、第６の実施形態によれば、周波数ホッピング多重方式で適切な通信状態を実現することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態が適用される基地局及び移動局を示す図。 （Ａ）は下り信号のＯＦＤＭ方式の信号を示す図、（Ｂ）は上り信号のＦＨ方式の信号を示す図。 低速ＦＨ方式の例を示す図。 高速ＦＨ方式の例を示す図。 本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。 本発明の第１の実施形態に係る無線基地局のブロック図。 図５の伝搬路応答推定部によって得られた伝搬路応答と図５のサブチャネル選択部が選択したサブチャネルの例を示す図。 図５の衝突状態情報抽出部が検出した周波数ホッピングパターン衝突の例を示す図。 移動局が衝突状態情報に基づいて周波数ホッピングパターンを決定するまでのフロー図。 第１の実施形態の周波数ホッピングパターンを更新するための基地局と移動局のシーケンス図。 ホッピングパターン情報を伝送する専用のサブチャネルを設ける一例を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。 本発明の第２の実施形態に係る無線基地局のブロック図。 基地局が衝突状態に基づいて周波数ホッピングパターンを決定するまでのフロー図。 第２の実施形態の周波数ホッピングパターンを更新するための基地局と移動局のシーケンス図。 本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。 図１６の無線通信装置が送信を開始してから送信を終了するまでのフロー図。 図１７の送信処理中のフロー図。 本発明の第３の実施形態を適用する好適な例を示す図。 本発明の第３の実施形態の無線通信システムに適用される周波数ホッピングパターンの一例を示す図。 （Ａ）はタイミングＴ１での判定例を示す図、（Ｂ）はタイミングＴ２での判定例を示す図、（Ｃ）はタイミングＴ３での判定例を示す図、（Ｄ）はタイミングＴ４での判定例を示す図。 本発明の第４の実施形態の無線通信装置と無線基地局との間の動作のシーケンス図。 本発明の第５の実施形態における無線通信装置と無線基地局の代表的な構成例を示す図。 本発明の第５の実施形態の無線通信装置と無線基地局との間の動作のシーケンス図。 図２４の別例のシーケンス図。 本発明の第６の実施形態に係る無線通信装置のブロック図。 （Ａ）は図２６の最大遅延推定部のブロック図、（Ｂ）は（Ａ）が最大遅延時間を決定する一例を示す図。 （Ａ）は遅延波の最大延長時間が小さい場合の周波数ホッピングパターンを示す図、（Ｂ）は遅延波の最大延長時間が大きい場合の周波数ホッピングパターンを示す図。 本発明の第６の実施形態に係る無線基地局のブロック図。 図２９の伝搬路特性推定部のブロック図。 図３０の伝搬路特性推定部が補間した伝搬路特性を示す図。 図２９の伝搬路特性推定部の図３０とは別例のブロック図。 図２９のウエイト乗算部のブロック図。 図３３のウエイト乗算部によるサブキャリアのグルーピングの一例を示す図。

符号の説明

１・・・移動局、２・・・基地局、１１・・・アンテナ、１２・・・アンテナ共用器、１３・・・アナログ変換部、１４・・・ＦＦＴ処理部、１５・・・伝搬路応答推定部、１６・・・サブチャネル選択部、１７・・・ホッピングパターン決定部、１８・・・衝突状態情報抽出部、１９・・・ホッピングパターン情報多重化部、２０・・・変調処理部、２１・・・ＦＨ送信部、２２・・・同期検波部、２３・・・誤り訂正部、２４・・・ＦＨ制御部、２５・・・アナログ変換部、３０・・・受信部、３１・・・ＦＨ復調部、３２・・・ホッピングパターン情報抽出部、３３・・・ＦＨ制御部、３４・・・衝突状態検出部、３５・・・移動局情報多重化部、３６・・・衝突状態情報多重化部、３７・・・ＯＦＤＭ変調部、４１・・・ホッピングパターン情報抽出部、４２・・・ホッピングチャネル候補多重化部、５０・・・受信部、５１・・・ホッピングチャネル候補抽出部、５２・・・ホッピングパターン決定部、５３・・・上り情報属性データベース、５４・・・ホッピングパターン情報多重化部、６１・・・電力測定部、６２・・・ホッピングパターン記憶部、７１・・・最大遅延推定部、１０１・・・アンテナ、１０１・・・アンテナ素子、１０２・・・アンテナ共用器、１０３・・・受信機、１０４・・・伝搬路特性推定部、１０５・・・ウエイト計算部、１０６・・・送信情報生成部、１０７・・・ＳＰ変換部、１０８・・・コピー部、１０９・・・ウエイト乗算部、１１０・・・逆高速フーリエ変換部、１１１・・・送信機、７１１・・・相関検出部、７１２・・・パイロット生成部、７１３・・・判定部、１０４１・・・パイロット信号抽出部、１０４２・・・推定演算部、１０４３・・・伝搬路特性補間部、１０９１・・・ウエイト記憶部、１０９２・・・グルーピング部、１０９３・・・ウエイト乗算器、１０９４・・・グルーピング解除部

Claims (5)

1. 無線基地局からＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する無線通信装置において、
   前記無線基地局からの信号に基づいて、該信号に含まれる遅延波の最大遅延時間を推定する推定手段と、
   該最大遅延時間の逆数に比例して、サブチャネルの周波数間隔を大きくなるようにホッピングパターンを決定する決定手段と、
   該ホッピングパターンでデータを前記無線基地局に送信する送信手段を具備することを特徴とする無線通信装置。
2. 前記推定手段は、
   無線基地局からの信号に含まれる既知信号の時間波形を生成する生成手段と、
   前記無線基地局からの受信信号の時間波形と前記既知信号の時間波形との相関電力値を検出する検出手段と、
   相関電力値がある値以上の波動である遅延波が最大値を示した時刻から遅延波が最も遅く発生した時刻までの期間を測定する測定手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式の信号を受信してＦＨ（Frequency Hopping）方式の信号を送信する複数の無線通信装置と、該無線通信装置との間で無線通信を行う無線基地局を具備する無線通信システムにおいて、
   前記無線通信装置は、
   前記無線基地局からの信号に基づいて、該信号に含まれる遅延波の最大遅延時間を推定する推定手段と、
   該最大遅延時間の逆数に比例して、サブチャネルの周波数間隔を大きくなるようにホッピングパターンを決定する決定手段と、
   該ホッピングパターンでデータを前記無線基地局に送信する送信手段を具備し、
   前記無線基地局は、
   前記無線通信装置から前記ホッピングパターンで送信された信号を受信する受信手段と、
   該受信された信号に基づいて伝搬路特性を推定する推定手段と、
   該伝搬路特性に基づいて、送信する各サブキャリア信号のウエイトを計算する計算手段と、
   各前記ウエイトを対応するサブキャリア信号に乗算する乗算手段を具備することを特徴とする無線通信システム。
4. 前記推定手段は、
   前記受信された信号に対応する周波数の伝搬路特性を推定する推定手段と、
   推定されていない周波数の伝搬路特性を推定された複数の前記伝搬路特性から補間によって求める補間手段を具備することを特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記乗算手段は、
   計算された前記ウエイトの数のグループ数にサブキャリア信号をグループ化するグループ化手段と、
   グループ化された各前記サブキャリア信号と対応する前記ウエイトとを乗算する複数の乗算器と、
   各乗算器から出力された複数の信号のグループ化を解除する解除手段を具備することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無線通信システム。

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