JP2010219746A - 伝送制御方法および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】他のネットワークや衛星を利用することなく無線局同士のコヒーレント性を実現する伝送制御方法を得ること。
【解決手段】本発明は、複数の無線局がコヒーレント送信で必要な同期確立を行うための伝送制御方法であって、第１の無線局（基地局Ａ）が第２の無線局（基地局Ｂ）に対してパイロット信号を送信し、基地局Ｂがチャネル推定を行う第１のチャネル推定ステップと、基地局Ｂが基地局Ａに対してパイロット信号を送信し、基地局Ａがチャネル推定を行う第２のチャネル推定ステップと、基地局Ａまたは基地局Ｂが、第１のチャネル推定ステップおよび第２のチャネル推定ステップにおけるそれぞれのチャネル推定結果に基づいてキャリア位相を補正するキャリア位相補正ステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、コヒーレント送信を行う複数の無線局間で一定のキャリア位相関係（コヒーレント性）を実現するための伝送制御方法および通信装置に関する。

高速無線通信では伝送速度の向上に伴い無線端末（無線局）に大きな送信電力が要求されている。しかしながら、無線局の送信電力には限界があるため、その解決策としてコヒーレント送信に期待が寄せられている。コヒーレント送信では、複数の無線局から送信された信号が受信局（受信側の無線局）において同じキャリア位相で受信されるように、各無線局が位相調整して同じ信号を送信する。その結果、複数無線局からの信号が位相レベルで強めあい、高い電力で受信できることが研究において理論的に明らかにされている。このことは、たとえば下記非特許文献１に記載されている。

P.Larsson and R.Hu，"Large-scale cooperative relaying network with optimal coherent combining under aggregate relay power constraints."，Proc. of FTC，2003.

上記のコヒーレント送信を実現するためには、複数無線局が一定のキャリア位相関係を維持することが重要となる。これは複数無線局で異なる位相回転が生じると互いのコヒーレント性が維持できないためである。しかし、現実には無線局ごとに独立に発振器を用いており、発振器は個別のキャリア周波数と位相雑音をもつ。

コヒーレント性を維持する手法としては、有線専用網または衛星を通して同じキャリアを利用する手法が知られている。しかしながら、宅用基地局やリレー局などの無線局では有線専用網を利用できない場合が多い。また、衛星を利用する手法では見通し外環境での安定動作に問題が生じる。そのため、他のネットワーク（有線専用網）や衛星を用いずに無線リンクのみで無線局間のコヒーレント性を維持できる技術の構築が課題となる。

また、そのような技術を既存の無線通信システムにおいて実現するための手法も重要となる。すなわち、無線通信システムの運用に影響を与えない制御が要求される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、他のネットワークや衛星を利用することなく複数無線局同士のコヒーレント性維持を実現する伝送制御方法および通信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の無線局がコヒーレント送信で必要な同期確立を行うための伝送制御方法であって、前記複数の無線局の中の第１の無線局が他の無線局（第２の無線局）に対してパイロット信号を送信し、当該第２の無線局がチャネル推定を行う第１のチャネル推定ステップと、前記第２の無線局が前記第１の無線局に対してパイロット信号を送信し、当該第１の無線局がチャネル推定を行う第２のチャネル推定ステップと、前記第１の無線局または前記第２の無線局が、前記第１のチャネル推定ステップおよび第２のチャネル推定ステップにおけるそれぞれのチャネル推定結果に基づいてキャリア位相を補正するキャリア位相補正ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、複数の無線局が、伝搬路利得が一定とみなせる程度に短い区間内において既知信号の送受信を相互に行い、双方の無線局でチャネル推定を行い、各無線局で得られた複数のチャネル推定値を用いて、一方の無線局がキャリア位相を補正することとしたので、コヒーレント送信を行うために必要なキャリア位相同期を、従来必要であった他のネットワークや衛星を利用することなく獲得できる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる伝送制御方法を適用するシステムの基本構成を示した図である。 図２は、パイロット信号の時間位置関係を示した図である。 図３は、実施の形態２の制御におけるパイロット信号配置例を示す図である。 図４は、局間キャリア位相同期方法をマルチキャリア伝送方式に適用する場合のフレーム構成例および制御動作例を示した図である。 図５は、局間キャリア位相同期方法をＦＤＤ方式に基づく無線通信方式に適用する場合のフレーム構成例を示す図である。 図６は、局間キャリア位相同期方法をＦＤＤ方式に基づく無線通信方式に適用する場合のフレーム構成例を示す図である。 図７は、基地局が複数の無線局と同時に局間キャリア位相同期を確立する場合のフレーム構成および制御手順の一例を示す図である。 図８は、実施の形態７の制御動作におけるパイロット信号送信タイミングの一例を示す図である。 図９は、キャリア位相およびキャリア周波数を調整する場合の制御動作におけるパイロット信号送信タイミングの一例を示す図である。 図１０は、キャリア位相およびキャリア周波数を調整する場合の制御動作におけるパイロット信号送信タイミングの他の例を示す図である。 図１１は、下りリンクにおいて複数の基地局が端末に向けて同じ信号をコヒーレントに送信する様子を示した図である。 図１２は、複数のリレー局が連携してコヒーレント送信を行う様子を示した図である。 図１３は、実施の形態９のシステム構成とシステム内の各装置の動作例を示した図である。 図１４は、実施の形態９のシステムにおいて、基地局が上りリンクを利用してキャリア位相同期の確立制御を行う場合の動作例を示した図である。

以下に、本発明にかかる伝送制御方法および通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
本実施の形態では、複数の無線局が他のネットワークや衛星を利用することなく局間キャリア位相同期を実現する手法について説明する。図１は、本実施の形態にかかる伝送制御方法を適用するシステムの基本構成を示した図であり、一例として、無線局である基地局ＡおよびＢからなるシステムについて示している。なお、基地局は無線局の一例であり、無線局を基地局に限定するものではない。ここでは、説明を簡単化するために、無線局（基地局）が２局の場合について示しているが、本発明は、３局以上の場合にも適用可能である。３局以上の場合については、実施の形態２以降で説明する。

既に述べたように、コヒーレント送信を実現するためには、複数の無線局が一定のキャリア位相関係（コヒーレント性）を維持することが重要となる。複数無線局で一定のキャリア位相関係を維持できれば、ＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式では受信局からのプレコーディング情報のフィードバックを用いて協調コヒーレント送信を行える。また、ＴＤＤ（Time Division Duplex）方式では、受信局からのパイロット信号（送信側と受信側でその内容が既知の信号、既知信号と記載する場合もある）を用いて送信局が受信伝搬路を測定し、伝搬路可逆性により送信伝搬路を予測して適切に位相調整することも可能となる。その結果、大幅な伝送特性の向上が期待できる。しかし、現実には無線局ごとに独立に発振器を用いており、発振器は個別のキャリア周波数と位相雑音をもつ。従って、無線リンクのみで複数無線局で一定のキャリア位相関係を維持する技術が重要となる。

そこで、本実施の形態では、最も基本的な制御動作である、２局間の双方向チャネル推定値（伝搬路推定値と記載する場合もある）の比から局間キャリア位相差を観測し、一方の局がキャリア位相を補正する場合の動作について説明する。

（基本構成）
まず、図１を用いて、２つの無線局（基地局）がコヒーレント性を維持する手法の基本構成について説明する。

時刻ｔにおける基地局Ａのキャリア信号をexp(jφ_A(t))，基地局Ｂのキャリア信号をexp(jφ_B(t))と表す。このとき、基地局Ｂのキャリア信号の位相φ_B(t)は次式で表される。
φ_B(t)＝２πf_Bt＋φ_B＋ω_B(t)

ここで、f_Bは基地局Ｂのキャリア周波数、φ_Bは基地局Ｂの初期位相、ω_B(t)は位相雑音成分を表す。なお、キャリア周波数は自動周波数制御（ＡＦＣ：Automatic Frequency Control）を含むアナログ・デジタル処理部における周波数変換の等価値である。発振器のキャリア周波数は温度特性によってゆっくり時間変化するが、制御時間が十分短い場合には一定とみなせる。一方、位相雑音は短時間（例えば1ms又はそれ以下の場合）においても位相変化する。

一方、基地局Ａでは、時刻ｔ＝ｔ_n（ｎ＝0,1,…,N）において基地局Ｂのキャリア位相と一定の位相差を保つようキャリア位相の調整を行う。このとき、基地局Ａのキャリア信号の位相φ_A(t)は次式で表される。
φ_A(t)＝２πf_A ⁽ⁿ⁾(t-t_n-1)＋φ_A ⁽ⁿ⁾＋ω_A ⁽ⁿ⁾(t)

ここで、f_A ⁽ⁿ⁾はｔ_n-1＋δ≦ｔ≦ｔ_nにおける基地局Ａのキャリア周波数、φ_A ⁽ⁿ⁾はｔ＝ｔ_n-1＋δにおける基地局Ａのキャリア位相設定値、ω_A ⁽ⁿ⁾(t)は基地局Ａにおけるｔ_n-1＋δ≦ｔ≦ｔ_nでの位相雑音成分、δはδ＜＜１である微小時間を表すパラメータである。なお、位相雑音の変動特性は、発振器およびＰＬＬ（Phase Locked Loop）の構成や利用周波数等に依存する。典型的な例として、位相雑音ω_A ⁽ⁿ⁾(t)，ω_B(t)はそれぞれ、平均０分散σ_ω ²|t-t_n|、平均０分散σ_ω ²|t|のガウス分布としてモデル化されるが、他の位相雑音変動であっても構わない。

従来の周波数同期方法（従来から使用されていた一般的な周波数同期技術）を使用した場合でも、基地局Ａは基地局Ｂとのキャリア周波数差|f_A ⁽⁰⁾−f_B|を平均ドップラー周波数程度に抑えることができる。そこで、本実施の形態では、|f_A ⁽⁰⁾−f_B|がフェージングのコヒーレント帯域よりも十分小さく保持され、双方向の伝搬路で可逆性が成り立つ状態を想定し、従来の方法を利用して獲得した同期状態からさらに局間のキャリア位相差を一定に合わせこむ制御動作（局間キャリア位相同期制御）について説明する。

（基本原理）
本実施の形態における同期獲得方法（同期確立方法）の基本原理を説明する。図１に示すように基地局Ａ，Ｂはある周波数において送信アナログ利得Ｔ_A，Ｔ_B、および受信アナログ利得Ｒ_A，Ｒ_Bを有する。通常、Ｔ_A，Ｔ_B，Ｒ_A，Ｒ_Bは十分長い時間単位で温度特性に応じて変動する。以下では、基地局Ａから基地局Ｂへの経路を経路ＡＢ，基地局Ｂから基地局Ａへの経路を経路ＢＡと呼ぶ。

基本原理（制御動作）では、時刻ｔ＝ｔ_nに基地局Ａが既知信号s(p)（|s(p)|＝１）をキャリア信号exp(jφ_A(t))でアップコンバートして送信し、基地局Ｂがキャリア信号exp(jφ_B(t))でダウンコンバートしたのち相関検出すると、その伝搬路推定値α_AB ⁽ⁿ⁾は次式（１）で与えられる。

ここで、Ｐ_Aは基地局Ａの送信電力、ｇ_AB(t)は時刻ｔにおける経路ＡＢの実伝搬路利得、ｚ_B(t)は基地局Ｂにおける雑音成分（Ｅ[|ｚ_B(t)|²]＝Ｐ_B,z）、^*は複素共役を表す。

時刻ｔ_n＋δにおいて、基地局Ｂが既知信号d(p)（|d(p)|＝１）をキャリア信号exp(jφ_B(t))でアップコンバートして送信し、基地局Ａにおいてキャリア信号exp(jφ_A(t))でダウンコンバートしたのち相関検出すると、その伝搬路推定値α_BA ⁽ⁿ⁾は次式（２）で与えられる。

ここで、Ｐ_Bは基地局Ｂの送信電力、ｇ_BA(t)は時刻ｔにおける経路ＢＡの実伝搬路利得、ｚ_A(t)は基地局Ａにおける雑音成分（Ｅ[|ｚ_A(t)|²]＝Ｐ_A,z）を表す。電波伝搬理論によれば実伝搬路では可逆性が成り立ちｇ_BA(t)＝ｇ_AB(t)となる。この関係はアンテナのカップリングや種々の反射のある無線通信環境で成り立つ。

そのため、上式（１）および（２）において十分小さい時間δを想定するとｇ_AB(t_n)とｇ_BA(t_n＋δ)はほぼ等しく、またφ_B(t_n＋δ)−φ_A(t_n＋δ)とφ_B(t_n)−φ_A(t_n)もほぼ等しくなる。すなわち、ｇ_AB(t_n)≒ｇ_BA(t_n＋δ)，φ_B(t_n＋δ)−φ_A(t_n＋δ)≒φ_B(t_n)−φ_A(t_n)が成り立つ。よって、次式（３）の関係が得られる。

上式（３）において、ハット（＾）付きのｚ_A ⁽ⁿ⁾およびｚ_B ⁽ⁿ⁾は、どちらも分散１の複素ガウス分布に従う確率変数であり、γ_AB ⁽ⁿ⁾，γ_BA ⁽ⁿ⁾はそれぞれ経路ＡＢ,ＢＡにおける信号対雑音電力比を表す。さらに、ｔ＝ｔ_n，ｔ_mにおけるｒ⁽ⁿ⁾，ｒ^(m)の比は次式（４）で与えられる。

上式（４）より、γ_AB ⁽ⁿ⁾，γ_BA ⁽ⁿ⁾，γ_AB ^(m)，γ_BA ^(m)＞＞１の場合には、γ⁽ⁿ⁾/γ^(m)を用いて局間キャリア位相差の時間変化分を観測できる。このキャリア位相差の変動分を基地局Ａが位相補正することで局間のキャリア位相差を一定に保つことができる。

なお、従来のキャリア位相同期技術は受信信号のキャリア位相に同期するための技術であり、ドップラー周波数とキャリア位相を区別しない。これに対して、本実施の形態の手法では伝搬路推定値α_AB ⁽ⁿ⁾，α_BA ⁽ⁿ⁾に含まれる実伝搬路の項を可逆性によって相殺することでキャリア位相差のみを観測できる。このように、本手法は従来の（局間でない受信用の）キャリア位相同期技術とは利用目的およびその機能が異なる。また本手法は、微小時間δにおいてｇ_AB(t_n)≒ｇ_BA(t_n＋δ)とみなせる低速時変チャネルであれば適用できる。

なお、γ_AB ⁽ⁿ⁾，γ_BA ⁽ⁿ⁾は伝搬路推定に用いるパイロット信号のＳＮＲであり、データ信号のＳＮＲとは異なる。データ信号のＳＮＲが低い環境においても、パイロット信号のみをデータ信号より十分大きな電力で送信して高いＳＮＲを得ることは可能である。基地局（無線局）では１つのキャリア周波数で局間キャリア位相差を維持できれば、逓倍することで全伝送帯域にわたって局間キャリア位相差を安定的に維持できる。従って、本制御は１つのキャリア周波数のみを対象とすればよく、同期用パイロットシンボルが基地局の総送信電力に占める割合は小さくできる。

（制御手順の詳細）
本実施の形態にかかるシステム（図１に示したシステム）の基地局間において、キャリア位相同期を確立する場合の制御手順を説明する。なお、基地局Ａがキャリア信号の位相を調整する場合について説明する。

（１−１）ｎ＝０とする。
（１−２）時刻ｔ_n＝ｎＴにおいて、基地局Ａは既知信号s(p)をアップコンバートして送信し、基地局Ｂでは基地局Ａからの受信信号をダウンコンバートして得られた信号と信号s(p)の相関検出によりチャネル推定値α_AB ⁽ⁿ⁾を得る。
（１−３）時刻ｔ_n＋δにおいて、基地局Ｂは既知信号d(p)をアップコンバートして送信し、基地局Ａでは基地局Ｂからの受信信号をダウンコンバートした信号と信号d(p)の相関検出によりチャネル推定値α_BA ⁽ⁿ⁾を得る。また基地局Ｂは、上記手順（１−２）で得られたα_AB ⁽ⁿ⁾を基地局Ａへ通知する。なお、既知信号d(p)を送信する際にα_AB ⁽ⁿ⁾も併せて通知するようにしてもよい。
（１−４）ｎ≧１であれば、時刻ｔ_n＋δにおいて基地局Ａはキャリア位相を次式のとおり設定する。
φ_A ⁽ⁿ⁺¹⁾＝φ_A ⁽ⁿ⁾(t_n)＋θ⁽ⁿ⁾， θ⁽ⁿ⁾＝(1/2)・∠（γ⁽ⁿ⁾/γ⁽⁰⁾）
（１−５）ｎ＜Ｎであれば、ｎを１増やして上記手順（１−２）に戻る。それ以外は終了する。ただし、Ｎは２以上の所定の整数。

図２は、上記手順（１−１）〜（１−５）で示した制御動作において送信されるパイロット信号（既知信号s(p)，d(p)）の時間位置関係を示した図であり、「Ａ→Ｂ」と記載された部分に対応する区間では基地局Ａがパイロット信号（既知信号s(p)）を送信し、「Ｂ→Ａ」と記載された部分に対応する区間では基地局Ｂがパイロット信号（既知信号d(p)）を送信する。図示したように、上述した手順（１−２）および（１−３）はフェージング変動の小さい極めて短時間に実行する。なお、本実施の形態および後述する各実施の形態では、特に言及のない限りｆ_A ⁽ⁿ⁾＝ｆ_A ⁽⁰⁾とする。

また、図示したように、パイロット信号の送受信は一定周期Ｔ毎に実行する。すなわち、基地局Ａが周期的にキャリア位相を補正することによって、ｔ＝ｔ₀での局間キャリア位相差を常に維持するように動作する。特にフェージングのない直接波環境ではチャネルを安定的に測定できるため動作は極めて良好となる。例えば、２つの基地局がビルの屋上に設置され、互いに見通し内環境にある場合などがこの場合に相当する。

なお、上記説明では、キャリア位相を調整する基地局Ａから基地局Ｂへのパイロット信号送信を先に実行するようにしているが、基地局Ｂから基地局Ａへのパイロット信号送信を先に行うようにしてもよい。また、基地局Ａ，Ｂがそれぞれ送信するパイロット信号は同一であってもよい（基地局Ａ，Ｂは、同じ既知系列を含んだパイロット信号をそれぞれ送信するようにしてもよい）。

このように、本実施の形態のシステムでは、無線による直接通信が可能な複数（本実施の形態では２つの場合の例を示した）の無線局が、伝搬路利得が一定とみなせる程度に短い区間内において既知信号の送受信を相互に行い、得られたチャネル推定値を用いて、一方の無線局がキャリア位相を補正することとした。これにより、複数の無線局は、コヒーレント送信を行うために必要なキャリア位相同期を、従来必要であった他のネットワークや衛星を利用することなく獲得できる。

また、上記複数の無線局は上記の一連の動作を周期的に実行し、定期的にキャリア位相を補正することとしたので、キャリア位相同期状態を、他のネットワークや衛星を利用することなく維持できる。

実施の形態２．
つづいて、実施の形態２について説明する。本実施の形態では実施の形態１とは異なる手順で局間キャリア位相同期を実現する方法（局間キャリア位相同期方法）について説明する。図２は、本実施の形態の局間キャリア位相同期を実現する動作におけるパイロット信号送信方法を示した図である。

本実施の形態１で説明した局間キャリア位相同期方法は直接波環境などにおいて極めて良好な動作を示すが、１つの周波数のみでチャネル測定を行うとフェージング環境では伝搬利得の落ち込みによって位相推定精度が十分得られない場合も発生しうる。そのため、本実施の形態の局間キャリア位相同期方法では、図３に示すような広帯域なＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access）方式において、Ｌ≧１個の離散サブキャリアにパイロット信号を配置してチャネル測定を行う。図３は、実施の形態２の局間キャリア位相同期方法の制御におけるパイロット信号配置例を示す図である。

本実施の形態にかかるシステムの無線局において、キャリア位相同期を確立する場合の制御手順を説明する。なお、システム構成は、実施の形態１と同様とする（図１参照）。

（２−１）ｎ＝０とする。
（２−２）時刻ｔ_n＝ｎＴにおいて、基地局Ａは、図３に示したように、複数の離散サブキャリア（l=1,…,L）に既知信号を配置し、得られた時間波形をアップコンバートして送信する。一方、基地局Ｂではダウンコンバートした受信信号と既知信号の相関検出をサブキャリアごとに行い、離散サブキャリア（l=1,…,L）でのチャネル測定値α_AB ^(n,l)を得る。なお、図３では、既知信号（Pilot signal）をＷサブキャリア毎に配置する場合の例を示している。
（２−３）時刻ｔ_n＋δにおいて、基地局Ｂは、図３に示したように複数の離散サブキャリア（l=1,…,L）に既知信号を配置し、得られた時間波形をアップコンバートして送信する。一方、基地局Ａではダウンコンバートした受信信号と既知信号の相関検出をサブキャリアごとに行い、離散サブキャリア（l=1,…,L）でのチャネル測定値α_BA ^(n,l)を得る。また基地局Ｂは、上記手順（２−２）で得られたα_AB ^(n,l)を基地局Ａへ通知する。なお、既知信号を送信する際にα_AB ^(n,l)も併せて通知するようにしてもよい。
（２−４）ｎ≧１であれば、時刻ｔ_n＋δにおいて基地局Ａはキャリア位相をφ_A ⁽ⁿ⁺¹⁾＝φ_A ⁽ⁿ⁾(t_n)＋θ⁽ⁿ⁾と設定する。ここで、θ⁽ⁿ⁾は局間キャリア位相差（φ_B(t_n)−φ_A(t_n)）−（φ_B(t₀)−φ_A(t₀)）の推定値であり、これを得るための推定方法が種々存在するが、それについては後述する。
（２−５）ｎ＜Ｎであれば、ｎを１増やして上記手順（２−２）に戻る。それ以外は終了する。ただし、Ｎは２以上の所定の整数。

ここで、上記手順（２−２）および（２−３）は、実施の形態１で示した手順（１−２）および（１−３）と同様に、フェージング変動の小さい極めて短時間に実行する（図２参照）。すなわち、各基地局は、信号の伝送方向を切り替える直前と直後に配置されたパイロット信号を用いて、上記手順（２−２）および（２−３）を実行してチャネル推定を行う。また、上記手順（２−１）〜（２−５）を周期的に実行して、無線局Ａがキャリア位相を補正する。

このように、本実施の形態の本実施の形態のシステムでは、無線による直接通信が可能な２つの無線局が、伝搬路利得が一定とみなせる程度に短い区間内において既知信号の送受信を相互に行うにあたって、離散したサブキャリアに既知信号を配置することとした。そして、各無線局で得られたチャネル推定値を用いて、一方の無線局がキャリア位相を補正することとした。これにより１つの周波数でフェージングの落ち込みが発生しても、他のフェージングの良好な周波数でのチャネル測定結果を利用できるため、フェージング環境においても、安定的に局間キャリア位相同期を維持することができる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３について説明する。なお、システム構成は、実施の形態１と同様とする（図１参照）。

実環境では基地局ごとに独立に発振器を用いており、局間キャリア位相差φ_B(t)−φ_A(t)には周波数オフセット|f_A ⁽⁰⁾−f_B|と位相雑音が含まれる。このうち、位相雑音の変動は時間的に無相関に近いが、周波数オフセットは一定の割合で増加する。従って、キャリア位相差の時間変化度から基地局Ａは局間周波数オフセットを推定可能である。そこで、本実施の形態では、キャリア周波数を補正することでさらなる性能改善を実現する局間キャリア位相同期方法について説明する。以下、本実施の形態にかかるシステムの無線局において、キャリア位相同期を確立する場合の制御手順を説明する。

（３−１）ｎ＝０とする。
（３−２）実施の形態２で示した手順（２−２）〜（２−４）を実行し、基地局Ａがキャリア位相を補正する。
（３−３）時刻ｔ_n＋δにおいて、基地局Ａは、更新されたキャリア位相φ_A ⁽ⁿ⁺¹⁾を維持しつつ、以下に示す式（５）に従いキャリア周波数をf_A ⁽ⁿ⁾からf_A ⁽ⁿ⁺¹⁾に変更する。
（３−４）ｎ＜Ｎであれば、ｎを１増やして上記手順（３−２）に戻る。それ以外は終了する。

式（５）では、０≦ｔ≦ｔ_nでの全位相回転から次フレームでのキャリア周波数を算定している。この方法により、局間キャリア周波数オフセットを小さくでき、キャリア位相差φ_B(t_n)−φ_A(t_n)の時間変動を低減できる。

このように、本実施の形態では、無線局が周期的にキャリア位相を補正する動作に加え、さらにキャリア周波数も補正することとした。これにより、無線局間のキャリア周波数も高精度に合わせることができる。局間のキャリア周波数を高精度に合わせることができれば、局間キャリア位相関係を長時間維持できる。また、実施の形態１および２で示した制御動作のように瞬時のキャリア位相のみを補正する場合に比べて、補正後に時間が経過しても局間キャリア位相差を安定的に保つことができる。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４について説明する。本実施の形態では、実施の形態２で示した手順（２−４）で使用する局間キャリア位相差φ_B(t)−φ_A(t)の具体的な推定方法について説明する。

ここでは、ｒ^(n,l)≡α_BA ^(n,l)/α_AB ^(n,l)とし、実施の形態２で示した制御手順において、局間キャリア位相差（φ_B(t_n)−φ_A(t_n)）−（φ_B(t₀)−φ_A(t₀)）の推定値θ⁽ⁿ⁾を算出する場合の例を示す。

推定値θ⁽ⁿ⁾は、たとえば、チャネル状態の良いサブキャリアｌを選定し、これと次式（６）を用いて推定する（方法１）。

また、次式（７）を用い、ｒ^(n,l)/ｒ^(0,l)（l=1,…,L）を複素平面上で重み付け平均することにより推定する（方法２）。

このように、チャネル状態の良いサブキャリアを選択して推定したり、複数サブキャリアでのチャネル測定情報を重み付け加算して推定したりすることにより、１つのサブキャリアのみのチャネル測定結果を用いる場合と比較して、より高精度に局間キャリア位相差φ_B(t)−φ_A(t)を推定できる。

以下では、さらにγ_AB ⁽ⁿ⁾，γ_BA ⁽ⁿ⁾，γ_AB ^(m)，γ_BA ^(m)＞＞１を想定し、上記の（方法２）のウエイト（ｗ_l）を最適化する手法について説明する。

時刻ｔ_n、サブキャリアｌでのζ⁽ⁿ⁾をζ^(n,l)と表す。γ_AB ⁽ⁿ⁾，γ_BA ⁽ⁿ⁾，γ_AB ^(m)，γ_BA ^(m)＞＞１の場合には、上記の式（４）に含まれるζ^(n,l)/ζ^(m,l)に関して、近似的に次式（８）が成り立つ。

したがって、上式（７）に含まれるｙに関して次式（９）が成り立つ。

式（９）において、ハット（＾）付きのｚ_lは分散１の複素ガウス変数を表し、またｃおよびσ_lは、次式（１０）で表される。

そして、上式（９）に含まれるｃの電力と雑音電力の比γ_outを最大とするウエイトが最適ウエイトとなる。上式（９）においてハット（＾）付きのｚ₁〜ｚ_Lは互いに独立であるので、その比は次式（１１）で表される最大比合成ウエイトｗ_lを用いた場合に最大となる。

ここでは理論上の最適ウエイトを導いたが、実環境において基地局は瞬時の伝搬路測定値しか有さない場合も多い。その場合には、次式（１２）で表される近似ウエイトを用いることもできる。

式（１２）において、Ｐ_A,z，Ｐ_B,zはそれぞれ、基地局Ａ，Ｂにおける雑音電力を表す。

上記の手法で導いた最適ウエイトを用いれば、各サブキャリアでのチャネル測定結果を最大限有効に使用できる。その結果、局間キャリア位相同期の精度をさらに高めることができる。

実施の形態５．
つづいて、実施の形態５について説明する。本実施の形態および以降の実施の形態では、実施の形態１〜４で説明した局間キャリア位相同期方法を無線通信システムに適用する場合の制御動作について説明する。

図４は、上述した局間キャリア位相同期方法をマルチキャリア伝送方式に適用する場合のフレーム構成例および制御動作例を示した図である。また、図５および図６は、上述した局間キャリア位相同期方法をＦＤＤ（Frequency Division Duplex）方式に基づく無線通信システムに適用する場合のフレーム構成例を示す図である。ここで、図４では、基地局Ｂから基地局Ａへ制御情報として送信される情報についても例示している。図４において測定チャネル情報は、基地局Ｂにおけるチャネル推定結果である。同期情報は、局間キャリア位相同期方法を実行するにあたって必要な各種情報を示しており、たとえば、次回のパイロット信号送受信タイミングを示す情報や使用するサブキャリアの情報である。連携制御情報は、後述するプレコーディング情報など、基地局Ａと基地局Ｂが連携して動作を行う際に必要な各種情報を示している。なお、図４では、測定チャネル情報、同期情報および連携制御情報を制御情報として既知情報（パイロットシンボル）とともに送信するかのように記載しているが、実際には、制御情報のうちの一部を既知情報とともに送信するようにしてもよいし既知情報とは別に送信するようにしてもよい。すなわち、既知情報と制御情報の組み合わせについての制限はない。

図４に示した制御動作について説明する。この制御動作（基地局ＡとＢとの間で局間キャリア位相を同期する動作）では、まず、下りリンク周波数を用いて基地局Ａが基地局Ｂにパイロット信号を送信し、基地局Ｂはチャネル推定を行う。その後、基地局Ｂが基地局Ａにパイロット信号を送信して基地局Ａはチャネル推定を行う。加えて基地局Ｂは基地局Ａへチャネル推定結果を通知する。このような一連の制御により、実施の形態１〜４で示した局間キャリア位相同期を実現できる。この一連の制御において、基地局Ａが信号を送信している間、基地局Ｂは信号の送信を停止する必要がある。これは、基地局Ｂが信号を送信するとその信号が干渉となり基地局Ｂの受信が円滑に行えないためである。同様に、基地局Ｂが送信している間、基地局Ａは送信を停止する必要がある。このように、基地局Ａ，Ｂは互いに送信を停止して相手局からの信号を受信する。

このような制御（パイロット信号の受信側では送信を停止する制御）を行うために、基地局ＡとＢの間では、局間キャリア位相同期を確立する制御で必要なパイロット信号伝送用のフレームフォーマット（フレームに配置されたパイロット信号の位置）の情報を事前に制御信号として相手局に通知する。このように相互にフレームフォーマットを認識した上で、基地局ＡおよびＢはパイロット信号を送信する。このように、複数の無線局が連携して、連続する時間帯において信号を交互に停止することも局間キャリア位相同期を確立する制御動作（局間キャリア位相同期方法）の特徴の一つである。

また、このパイロット信号のやり取りは伝搬路の状態が変化しない短時間の間に行うことが強く望まれる。これは、実施の形態１で示した手順（１−２）や（１−３）などで示したように、本発明にかかる局間キャリア位相同期制御（局間キャリア位相同期を確立するための制御）が、双方向のチャネル状態が同一である性質を利用しているためである。従って、Ａ→Ｂへの送信と、Ｂ→Ａへの信号伝送は短時間に切り替えることが望ましい。また、基地局が多くのサブフレームの間、下りリンクの送信を停止すると、下りリンクでのデータ伝送効率が劣化する。従って、無線局Ａ→Ｂへの信号伝送とＢ→Ａへの信号伝送はサブフレーム時間内に行われることが望ましい。ここで、サブフレームとは１つのデータを送信する最小時間単位を表しており、例えば文献「３ＧＰＰ ＴＳ３６．２１１ Ｖ８．５．０」に記載された３ＧＰＰ規格において用いられているサブフレームと同じ意味を持つ。

このように、事前に制御信号によってフレームフォーマット（どのサブフレームを用い、どのようにパイロット信号を配置して送信するのか）を認識し、サブフレーム内で複数の無線局が交互にかつ短時間で信号送信を行うことにより、局間キャリア位相同期を維持することができる。

このような信号送信は例えばＦＤＤ方式では図５に示すように下りリンク周波数で行うことができる。下りリンク周波数では基地局は通常、下りリンク信号を継続的に送信するが、その一部を停止して、局間キャリア位相同期制御のためのパイロット信号の送受信を行う。なお、基地局では下りリンク周波数で信号受信できる装置が必要となるがコスト的には大きな負荷とならない。また、信号の受信方法自体は、信号受信のための既存の構成と同じ構成を適用することができ、チャネル測定は従来から使用されている公知の手法を用いて容易に実現できる。

また、図６に示すようにＦＤＤ方式において上りリンク周波数を用いて局間キャリア位相同期制御のためのパイロット信号の送受信を行う構成も可能である。この場合には、基地局は上りリンクで信号を送信するための装置を備える必要があるが、上述した下りリンク周波数を使用する場合と同様に、公知の方法を利用して容易に実現できる。

なお、基地局が下りリンク信号を一定期間停止する場合には、そのセルに属する端末（下りリンク信号を停止する基地局が管理するセルに属する端末）はその期間基地局からの信号を受信できない。下りリンク信号にはパイロット信号や制御信号など多くの信号が含まれており、それらの信号が欠落すると端末が誤動作を起こす可能性がある。従って、図４で示されるように、基地局は、下りリンク信号の送信を一時的に停止することをセル内の端末に事前に通知する。この通知は、たとえば、従来から制御信号送信で使用されていたサブフレームのヘッダ内に未使用の領域があればそれを利用して行うなど、いかなる形式で行ってもよい。また、明示的な制御信号の通知でなくても、信号停止を行うことを端末が判別できる特定形式のフレームを基地局が用いる形態も考えられる。この場合、基地局がその特定形式のフレームを用いた場合には、その次の時間（サブフレーム）において下りリンク信号が停止されることを端末は認識する。このような制御を行うと、端末は下りリンク信号が停止されることを予め認識できるため、誤動作の発生を回避できる。

また、基地局が上りリンク周波数を用いて局間キャリア位相同期制御のためのパイロット信号の送受信を行う場合にも、当該基地局が管理しているセルに属する端末はその期間上りリンクの信号を送信できない。これは、基地局が上りリンクで信号を送信する間、この基地局は信号受信を行えなくなるためである。従って、この場合にも基地局はあらかじめ端末に上りリンク送信が一定期間行えないことを制御情報として通知する。その制御情報を認識した端末は、該当する上りリンク周波数では信号送信を停止する。その場合、送信すべき信号は次のサブフレームの特定の無線リソースへ事前の規定に従い収容する。

このように、基地局が、局間キャリア位相同期制御のために送信を停止するサブフレームの情報を、制御信号によって端末に通知し、端末が誤動作するのを回避可能とすることも局間キャリア位相同期を確立する制御動作（局間キャリア位相同期方法）の特徴の一つである。

なお、図５および図６では、一例としてＦＤＤ方式の場合について示したが、ＴＤＤ(Time Division Duplexing）方式のシステムにおいても、通常、隣接セルの基地局は同時に下りリンクを送信する。この場合、上述の概念はＴＤＤ方式に対してもそのまま適用可能である。

また、本実施の形態では、２つの基地局の間での局間キャリア位相同期を扱ったが、基地局以外の無線局であっても構わない。例えば、基地局と端末との間などで信号を中継する（リレー伝送する）リレー局と基地局の間で局間キャリア位相同期を実現する場合にも、上述した局間キャリア位相同期方法を適用可能である。

このように、本実施の形態のシステムでは、局間キャリア位相同期を確立する制御を実行する場合、２つの基地局は、同期確立動作でのパイロット信号送受信時に使用するサブフレームの情報を予め交換し、また、自身が管理しているセル内の端末に対して、下りリンク信号の送信を停止するサブフレーム、または、上りリンク信号の送信を禁止するサブフレーム（上りリンク信号を受信できないサブフレーム）を通知することとした。これにより、基地局間でキャリア位相同期を確立できるとともに、各基地局は、管理しているセル内の端末が誤動作してしまうのを防止できる。

実施の形態６．
つづいて、実施の形態６について説明する。実施の形態５では、２つの基地局間での局間キャリア位相同期を扱ったが、基地局は２つ以上の他の無線局との間で局間キャリア位相同期を同時に行うこともできる。本実施の形態では、そのような場合の制御動作について説明する。

図７は、基地局が複数の無線局と同時に局間キャリア位相同期を確立する場合のフレーム構成および制御手順の一例を示す図である。図７では、複数の他の無線局がリレー局Ｒ１，Ｒ２である場合の例を示している。

図７に示したように、基地局Ｂが複数の無線局（リレー局Ｒ１，Ｒ２）と同時にキャリア位相同期を確立する場合、リレー局Ｒ１から基地局Ｂへの信号送信（パイロット信号送信）とリレー局Ｒ２から基地局Ｂへの信号送信は、同時に異なる周波数帯を用いて行う。同様に、基地局Ｂからリレー局Ｒ１への信号送信と基地局Ｂからリレー局Ｒ２への信号送信も異なる周波数を用いて行う。

なお、図７にも示しているように、各リレー局から基地局Ｂへのパイロット信号送信および基地局Ｂから各リレー局へのパイロット信号送信は、これまでの実施の形態で説明してきた制御動作（局間キャリア位相同期を実現するための動作）と同様に、短時間の間に行う。

このように、本実施の形態のシステムでは、基地局は、複数の無線局（リレー局）との間で局間キャリア位相同期を確立する場合、各無線局との間のパイロット信号送受信を、異なる周波数帯を用いて同時に行うこととした。これにより、複数のリレー局は、基地局との局間キャリア位相同期を同時に確立することができる。本制御を行うことにより、複数のリレー局はそれぞれ、基地局との間で一定のキャリア位相差を保持し、その結果、リレー局の間でも一定のキャリア位相差を保持できる。すなわち、基地局と各リレー局との間で局間キャリア位相同期を直接確立できるとともに、基地局と多くのリレー局間で局間キャリア位相同期を間接的に確立することもできる。

なお、本実施の形態では複数のリレー局と１つの基地局の間での局間キャリア位相同期を扱ったが、基地局、リレー局以外のいかなる無線局に対しても、上記の制御と同様の制御を適用できる。

実施の形態７．
つづいて、実施の形態７について説明する。図８は、実施の形態７の制御動作におけるパイロット信号送信タイミングの一例を示す図である。実施の形態５，６では、説明を簡単化するため、無線局間での１回分の双方向チャネル測定に関して説明したが、実際には、実施の形態１で示した手順（１−５）などで説明したように、局間キャリア位相同期制御では、双方向チャネル測定および測定結果を用いたキャリア位相補正を繰り返し行う。このようにキャリア位相補正を繰り返し行うことで、局間キャリア位相誤差を小さくできる。

通常、複数の無線局ではそれぞれ独立の位相雑音を有する。そのため、例えばキャリア周波数を完全に合わせても、時間の経過と共に局間キャリア位相差は次第に変化する。従って、無線通信システムでは、図８に示したように、周期的に局間キャリア位相同期制御用の特殊サブフレーム（パイロット信号の送受信で使用するサブフレーム）を通常のサブフレーム間に挿入し、キャリア位相補正を繰り返し実行する。これにより、局間キャリア位相同期を安定的に維持できる。

また、上記の特殊サブフレームが挿入される位置は、事前に制御情報として一方の局から他方の局へ通知されることにより、基地局間で認識する。また、この挿入位置を基地局から端末に制御情報として通知し、端末は、通知された特殊サブフレームの挿入位置を想定して動作することにより、誤動作してしまうのを回避する。制御情報の通知方法としては、例えば特殊サブフレームが挿入されるサブフレーム周期を通知する手法などがある。

また、上述した実施の形態３では基地局Ａがキャリア位相のみでなくキャリア周波数も補正する制御を示した。この場合、２つの基地局の間では制御の初期段階では局間キャリア周波数差は大きいが、時間の経過と共に局間キャリア周波数差を小さくできる。特に制御の初期の段階では広い範囲で局間キャリア周波数差を推定することが望まれる。局間キャリア周波数差は２つの時刻での位相差データを用いて推定されるが、２つの時刻の間隔が長くなるにつれ、推定可能なキャリア周波数差の範囲は狭くなる。これは、同じ位相差データであっても複数の周波数差が候補となりうるアンビギュイティが近い周波数間隔で発生するためである。

従って、周波数差を広範囲に推定するためには、短い時間でキャリア位相差データを測定する必要がある。そこで、キャリア位相に加えてキャリア周波数も補正する場合、無線通信システムでは、図９に示すように異なる複数の周期を持つ特殊サブフレームを通常のサブフレーム間に挿入する。なお、図９は、キャリア位相およびキャリア周波数を調整（補正）する場合の制御動作におけるパイロット信号送信タイミングの一例を示す図である。この方法では周期の短い２つの特殊サブフレームでの位相回転から、局間キャリア周波数差を広範囲で推定でき、基地局Ａはキャリア周波数を補正できる。一旦基地局Ａがキャリア周波数を補正すると、局間キャリア周波数差は小さくなるため、特殊サブフレームを長周期で配置する。また、局間キャリア周波数同期が誤動作によって外れる場合もありえるので、定期的に短周期の特殊サブフレームを挿入する。

このように、異なる複数の周期で特殊サブフレームを配置することにより、より広範囲な局間キャリア周波数差を補正できる。

また、図９では特殊サブフレームを挿入する周期を変更したが、図１０に示すように、１つのサブフレーム内で双方向へのパイロット信号伝送を複数回行う特殊サブフレームを構築することも可能である。本構成によっても広範囲な局間キャリア周波数差を観測することができる。

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、パイロット信号送受信のための特殊サブフレームを周期的に配置し、定期的にキャリア位相補正を行うこととしたので、局間キャリア位相同期を安定的に維持できる。

また、キャリア位相補正に加えてキャリア周波数補正も行う場合、キャリア周波数補正で必要な２つの時刻でのキャリア位相差を得るための特殊サブフレームをその時間間隔が短くなるように配置することとした。これにより、局間キャリア周波数差を広範囲で推定できる。

実施の形態８．
つづいて、実施の形態８について説明する。本実施の形態では局間キャリア位相同期を確立した場合に実現できる伝送制御について説明する。

上述した各実施の形態に従って局間キャリア位相同期を確立すると、複数の基地局又はリレー局間では常に同じキャリア位相差を維持することができコヒーレント性を保つことができる。その結果、同じキャリア位相差を維持している複数の無線局は、受信側（受信局）において同じキャリア位相で受信されるように、位相調整を行った上で同じ信号を送信するコヒーレント送信が可能となる。コヒーレント送信では複数の無線局が受信局で同じキャリア位相となり強めあうように位相を調整して信号を送信する。その結果、受信局では、複数の信号がコヒーレントに重ね合わされ強い受信電力となる。

図１１は、下りリンクにおいて複数の基地局が端末に向けて同じ信号をコヒーレントに送信する様子を示した図である。複数の基地局（基地局Ａ，Ｂ）が端末Ｎに対してコヒーレント送信を行う場合、まず、基地局Ａ，Ｂ間では、例えば実施の形態５に示した方法により、一定のキャリア位相差を維持する。さらに基地局Ａ，Ｂが端末Ｎに向けてパイロット信号を送信し、端末Ｎは各基地局からの受信信号の位相差を測定する。そして、端末Ｎは、位相差の測定情報に基づいて、各基地局からの信号が同相となるために必要な送信位相情報（プレコーディング情報と呼ぶ）を上りリンクで各基地局へ通知する。図１１の例では、端末Ｎは、上記の手順で取得したプレコーディング情報を基地局Ｂに送信し、基地局Ｂは、受信したプレコーディング情報を制御情報として基地局Ａに通知する。

なお、この制御情報（プレコーディング情報）は、基地局ＡとＢが局間キャリア位相同期確立のためのパイロット信号送信位置（特殊サブフレーム）の情報を交換する際に、一緒に通知するようにしてもよい。このようにした場合、プレコーディング情報と局間キャリア位相同期確立動作で必要な関連情報が一つの同じサブフレームで通知されるようになり、制御情報を効率的に通知できる。

従来は、複数の基地局が連携してコヒーレント送信を行う場合、有線網を通してプレコーディング情報などの制御情報を通知するなど、基地局同士がプレコーディング情報を直接交換することはしていなかった。これに対して、本実施の形態のシステムでは、無線リンクで制御情報（プレコーディング情報）を直接通知することにより、連携する他の無線局に少ない遅延時間で制御情報を通知できる。

図１１では、複数の基地局が連携してコヒーレント送信を行う場合について示しているが、図１２に示すように、基地局Ｂから端末Ｎに向けて送信された信号をリレー伝送する複数のリレー局（リレー局Ｒ１，Ｒ２）が連携してコヒーレント送信を行うことも同様に可能である。この場合、複数リレー局間では、例えば実施の形態６に示した方法により、一定のキャリア位相差を保持する。次に、各リレー局は端末Ｎに向けてパイロット信号を送信し、端末Ｎでは各リレー局からの信号の位相差を測定する。そして、端末Ｎは各リレー局からの信号が同相となるために必要な送信位相情報（プレコーディング情報）を上りリンクでいずれか一つのリレー局（図１２の例ではリレー局Ｒ２）へ送信する。リレー局Ｒ２はそのプレコーディング情報を制御情報として基地局Ｂに通知する。この制御情報は既に説明を行った図７に示したような構成のシステムにおいて、基地局とリレー局が局間キャリア位相同期確立のためのパイロット信号送信位置（特殊サブフレーム）の情報を交換する際に、一緒に通知するようにしてもよい。制御情報としてプレコーディング情報の通知を受けた基地局は、さらにそのプレコーディング情報を、当該情報の通知元ではないリレー局に対して制御情報として通知する。基地局は、この制御情報を、リレー局が基地局に対してプレコーディング情報を通知する場合と同様に、パイロット信号送信位置（特殊サブフレーム）の情報を交換する際に、一緒に通知するようにしてもよい。

このように、本実施の形態の通信システムにおいて、局間キャリア位相同期を確立した状態の無線局（基地局，リレー局）同士がコヒーレント送信を行う場合、まず、送信元の各無線局はそれぞれ、送信先の無線局に対してパイロット信号を送信し、パイロット信号を受信した無線局（受信局）は、各受信信号の位相差の情報であるプレコーディング情報を生成し、いずれかの無線局へ通知することとした。また、プレコーディング情報の通知を受けた無線局は、通知を受けなかった他の無線局に対してプレコーディング情報を通知することとした。さらに、プレコーディング情報の通知を受けた無線局は、所定の制御信号を他の無線局へ通知する際に、同じサブフレームにてプレコーディング情報も併せて通知することとした。これにより、信号伝送を効率化できる。また、制御遅延を少なくすることができ、コヒーレント送信を効率的に行うことができる。

実施の形態９．
つづいて、実施の形態９について説明する。本実施の形態でも実施の形態８と同様に、局間キャリア位相同期を確立した場合に実現できる伝送制御について説明する。

図１３は、本実施の形態のシステム構成とシステム内の各装置の動作例を示した図であり、本実施の形態では、基地局Ａ，Ｂ，Ｃが図示したように配置されている場合の制御動作について説明する。

実施の形態５では基地局間で下りリンク周波数または上りリンク周波数を用いて局間キャリア周波数同期を確立する手法（図４，図５，図６参照）を示したが、基地局は隣接する他の基地局から大きな干渉を受ける場合もある。例えば、図１３に示すように基地局Ａと基地局Ｂが下りリンク周波数で局間キャリア位相同期を確立しようとしても他の隣接基地局Ｃからの下りリンク送信信号が大きな干渉となる場合がある。これは設置条件など環境に依存するものであり、環境に応じて局間キャリア位相同期が保持できる場合とできない場合が発生しうる。

そこで、図１３に示したような環境においては、基地局Ａはその干渉状態を測定し、干渉状態の測定結果に応じて、局間キャリア位相の同期確立が可能な状態（干渉が同期確立動作に影響を与えないレベル）であるか否かを制御信号にて基地局Ｂに通知する。仮に、局間キャリア位相同期が可能な状態であれば、実施の形態１〜８に示す局間キャリア位相同期制御のうちのいずれかを実行する。同期が可能か否かは、例えば、同期用パイロット信号の信号対干渉雑音電力比（ＳＩＮＲ：Signal to Interference and Noise Ratio）または受信干渉電力などに基づいて判定できる。また、局間キャリア位相の同期確立が不可能であれば、同期確立動作は行わず、局間での連携コヒーレント送信も行わない。なお、局間キャリア位相同期は主に連携コヒーレント送信のために必要となる同期であり、局間キャリア位相同期が行えなくても連携コヒーレント送信を行わない限りは通常の伝送制御は行える。

なお、上記説明では、基地局Ａが干渉状態を測定し、局間キャリア位相の同期確立が可能かどうかを判定する場合について示したが、基地局Ｂも同様に、干渉状態を測定し、局間キャリア位相の同期確立が可能か否かの判定結果を基地局Ａに対して通知する。

このように、本実施の形態では、局間キャリア位相同期を確立する制御を行う無線局（基地局）は、周囲の干渉状態を確認し、局間キャリア位相同期の確立が可能な程度に干渉レベルが低いと判断した場合に同期確立制御を実行することとした。これにより、干渉の多い環境における同期の誤動作及び不適切な伝送制御を避けることができ、安定した通信品質を提供できる。

なお、本実施の形態では、基地局間で下りリンク周波数を使用して局間キャリア位相同期の確立制御を行う場合の例について説明したが、上りリンク周波数を使用して局間キャリア位相同期の確立制御を行う場合には、基地局Ａ，Ｂからのパイロット信号が他の周辺基地局への干渉信号となりうる可能性がある（図１４参照）。図１４は、本実施の形態のシステムにおいて、基地局が上りリンクを利用してキャリア位相同期の確立制御を行う場合の動作例を示した図である。

そこで、上りリンク周波数を使用して局間キャリア位相同期の確立制御を行う場合には、周辺基地局Ｃが基地局Ａに受信干渉レベルが大きいことを通知し、基地局ＡとＢの間での局間キャリア同期制御を中止するように制御してもよい。また、別の方法として基地局Ａが周辺基地局Ｃとの平均的な伝搬損失を測定し、大きな干渉を及ぼさない送信電力範囲で局間キャリア位相同期を行えるか否かを判別する。そして、その送信電力範囲で行える場合に、局間キャリア位相同期を実行する適応制御を行うことも可能である。基地局Ａが周辺基地局Ｃとの平均的な伝搬損失を測定する手段としては、例えば、周辺基地局Ｃからの下りリンク信号強度を測定して、基地局Ａの規定送信電力との相対比として伝搬損失係数を測定する方法が可能である。なお、他のいかなる伝搬測定方法であっても構わない。

実施の形態１０．
つづいて、実施の形態１０について説明する。本実施の形態では実施の形態１〜９で示した局間キャリア位相同期制御（局間キャリア位相同期を確立するための制御）を多くの基地局が存在するセルラ環境で用いる場合について説明する。

実施の形態２では、局間キャリア位相同期制御を行う無線局同士が離散サブキャリアを用いてパイロット信号を送受信する場合の動作について説明したが、隣接セルで同じサブキャリアを用いて同期用パイロット信号を同時に送信した場合、互いにセル間で大きな干渉が発生する。

そのため、隣接するセル同士では互いに異なるサブキャリアを用いて双方向のパイロット信号送信を行う。このようにセルごとに用いるサブキャリアの位置が隣接するセル同士で同じ周波数とならないように配置することにより、セル間での干渉を抑えることができる。より具体的な例として、各セルの有するセルＩＤに応じてそのセルで同期用パイロット信号の送信に利用するサブキャリアを決定される構成を用いることができる。その結果、異なるセルＩＤを持つ隣接セルでは、異なるサブキャリアを利用することになり、セル間での同一チャネル干渉を低減できる。

また、基地局間で局間キャリア位相同期制御を行う場合には、たとえば、そのメインとなる基地局（キャリア位相の調整を行わない側の基地局）のセルＩＤに対応したサブキャリアを利用する。このような構成によって、異なる基地局間での局間キャリア位相同期制御においても互いの与干渉を低減できる。

このように、本実施の形態では、基地局が多数存在する環境において、特定の基地局同士が局間キャリア位相同期制御でパイロット信号を送信するサブキャリアを、隣接する基地局が局間キャリア位相同期制御でパイロット信号を送信するサブキャリアと重ならないように割り当てることとした。これにより、安定した通信品質を実現できる。

実施の形態１１．
つづいて、実施の形態１１について説明する。実施の形態１〜１０では主に局間キャリア位相同期制御についての説明を行ったが、局間キャリア位相同期制御以外のデータ伝送においても図４〜図１０で示したような特殊サブフレーム構成（通常のサブフレーム内に特殊サブフレームを配置すること）は有効である。例えば、図４〜図１０で示した特殊サブフレーム構成を用いて、無線局間では制御信号のみを通知することもできる。このような特殊サブフレーム構成を用いると、有線系で制御信号を通知する場合よりも、短時間で制御情報を通知することができる。また、セル内の端末には、基地局が送信または受信停止する期間が制御信号として通知されるため、端末の誤動作も生じない。

このように、上記の特殊サブフレーム構成は、局間キャリア位相同期を行わず、局間で制御信号またはデータ信号のやりとりのみを行う場合にも端末の誤動作を生じることなく低遅延での通知ができるという観点で有効である。

なお、上述した、実施の形態１〜１０で示した各同期制御動作（局間キャリア位相同期制御動作，局間キャリア周波数制御動作）は、適宜組み合わせて使用することが可能である。また、各実施の形態では便宜的に基地局、リレー局などの言葉を用いて説明を行ったが、無線端末などを含むいかなる無線局に対しても同様の手法は適用可能である。

以上のように、本発明にかかる伝送制御方法は、無線通信システムに有用であり、特に、コヒーレント送信を行う無線局同士が局間キャリア位相同期を獲得・維持するための制御方法に適している。

Ａ，Ｂ，Ｃ 基地局
Ｎ 端末
Ｒ１，Ｒ２ リレー局

Claims (16)

1. 複数の無線局がコヒーレント送信で必要な同期確立を行うための伝送制御方法であって、
   前記複数の無線局の中の第１の無線局が他の無線局（第２の無線局）に対してパイロット信号を送信し、当該第２の無線局がチャネル推定を行う第１のチャネル推定ステップと、
   前記第２の無線局が前記第１の無線局に対してパイロット信号を送信し、当該第１の無線局がチャネル推定を行う第２のチャネル推定ステップと、
   前記第１の無線局または前記第２の無線局が、前記第１のチャネル推定ステップおよび第２のチャネル推定ステップにおけるそれぞれのチャネル推定結果に基づいてキャリア位相を補正するキャリア位相補正ステップと、
   を含むことを特徴とする伝送制御方法。
2. 前記第１および第２のチャネル推定ステップを伝搬路利得が一定とみなせる程度に短い時間間隔で実行することを特徴とする請求項１に記載の伝送制御方法。
3. ＯＦＤＭＡ方式を適用し、前記第１および第２のチャネル推定ステップでは、離散した複数のサブキャリアにパイロット信号を配置して送信することを特徴とする請求項１または２に記載の伝送制御方法。
4. 前記キャリア位相補正ステップでは、チャネル状態の良いサブキャリアにおけるチャネル推定結果、または、各サブキャリアにおけるチャネル推定結果の重み付け加算結果を用いてキャリア位相補正を行うことを特徴とする請求項３に記載の伝送制御方法。
5. 前記第１および第２の無線局が、データを伝送する最小時間単位であるサブフレーム内でパイロット信号を交互に送信することによって、前記第１および第２のチャネル推定ステップを実行することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
6. 前記第１および第２のチャネル推定ステップを実行する場合、
   前記第１および第２の無線局は、前記第１および第２のチャネル推定ステップにかかるパイロット信号送受信で使用するサブフレームを他の無線局に通知する
   ことを特徴とする請求項５に記載の伝送制御方法。
7. 前記第１および第２の無線局は、パイロット信号送受信で使用するサブフレームでは、パイロット信号の受信中に信号送信処理を停止することを特徴とする請求項５または６に記載の伝送制御方法。
8. 前記第１および第２の無線局のうち、一方を単一の無線局、他方を２つ以上の無線局とし、
   前記単一の無線局と前記２つ以上の無線局の各々は、それぞれ異なる周波数を使用して、前記第１および第２のチャネル推定ステップを各々実行し、
   前記２つ以上の無線局が前記キャリア位相補正ステップを実行する
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
9. パイロット信号を交互に送信するためのサブフレームを周期的に配置し、
   前記第１および第２のチャネル推定ステップと、前記キャリア位相補正ステップとを周期的に実行する
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
10. 前記第１および第２の無線局は、他の無線局からの干渉状態を監視し、監視結果に基づいて、前記第１／第２のチャネル推定ステップおよび前記キャリア位相補正ステップを実行するかどうか決定することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
11. 前記第１または第２の無線局に隣接する第３の無線局が、第４の無線局との間で前記第１／第２のチャネル推定ステップおよび前記キャリア位相補正ステップに相当する処理を実行してキャリア位相補正を行う機能を有する場合、
    前記第１および第２の無線局は、前記第３および第４の無線局におけるキャリア位相補正で使用されるサブキャリアと異なるサブキャリアを使用して、前記第１／第２のチャネル推定ステップを実行する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
12. 前記第１の無線局および前記第２の無線局のうち、前記キャリア位相補正ステップを実行した無線局が、前記チャネル推定結果に基づいてキャリア周波数を補正するキャリア周波数補正ステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
13. 前記キャリア周波数補正ステップを実行する場合、
    パイロット信号を交互に送信するためのサブフレームである特殊サブフレームを異なる複数の周期で配置し、
    短い周期で配置されている特殊サブフレームで前記第１および第２のチャネル推定ステップを実行するとともに、前記キャリア位相補正ステップおよび前記キャリア周波数補正ステップを実行する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の伝送制御方法。
14. 前記キャリア周波数補正ステップを実行する場合、
    パイロット信号を交互に送信するためのサブフレームである特殊サブフレームで前記第１および第２のチャネル推定ステップを複数回にわたって実行するとともに、前記キャリア位相補正ステップおよび前記キャリア周波数補正ステップを実行する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の伝送制御方法。
15. 前記第１および第２のチャネル推定ステップと、前記キャリア位相補正ステップとを実行した後、
    前記第１および第２の無線局が、隣接する他の無線局である受信局に対してパイロット信号を送信し、その結果当該受信局で算出される、受信パイロット信号の位相差の情報であるプレコーディング情報に基づいて、当該第１および第２の無線局が、当該第３の無線局における各受信信号の位相が同じになるように同一の信号を送信する信号送信ステップ、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
16. 請求項１〜１５のいずれか一つに記載の第１の無線局または第２の無線局として動作することを特徴とする通信装置。

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