JP2011188381A - 無線通信システム及びセンシング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スペクトルアナライザを搭載すること無く、通信を継続しながら可能な限り広範囲な周波数帯をセンシングする。
【解決手段】端末５は、基地局１から利用チャネル情報を受信して自端末の利用チャネルを認識し、この利用チャネルに対応した利用通信帯域が含まれ、かつ、利用周波数帯域よりも広帯域な受信帯域の無線信号を受信するための周波数のローカル信号を発生させるようローカル信号発生器に指示する。端末５は、基地局１から信号を受信すると、ローカル信号発生器が発生させたローカル信号を用い、受信した無線信号をダウンコンバートし、このダウンコンバートされた信号をバンドパスフィルタにより、利用通信帯域の信号と、利用通信帯域外の信号とのそれぞれに分離する。そして、バンドパスフィルタを通過した利用通信帯域外の信号から利用通信帯域外のチャネルの利用可否を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システム及びセンシング方法に関する。

近年、携帯電話や無線ＬＡＮ（Local Area Network）などが普及し、様々なサービスが提供されている。また、動画などのサービスの供給によって、無線通信の１チャネル当たりの広帯域化が進んでいる。例えば、無線ＬＡＮでは、IEEE802.11aの１チャネル当たりの周波数幅は２０ＭＨｚであるのに対し、新しいバージョンであるIEEE 802.11nでは、利用可能な１チャネル当たりの周波数幅が４０ＭＨｚとなっている。

無線通信システムにおいて、割り当てられている周波数帯域が一定の状態でチャネルの広帯域化が進んだ場合、無線通信システムが利用できるチャネルの数が減少するため、同じチャネルを利用してサービスを行う基地局が増加する。この結果、サービスエリア（セル）間で干渉が発生する可能性が高くなってしまうため、そのシステムに割り当てられた周波数帯域内で効率良く周波数を利用する制御が必要となる。このような制御の例として、基地局間で利用する周波数をすみわける制御が挙げられる。ところが、無線ＬＡＮのように、ユーザが自由に基地局を設置可能なシステムでは、基地局間で利用する周波数情報を交換し制御することは難しい。そこで、基地局は、他基地局が発信している信号を検出するなどの処理を行い、信号を検出した場合は、検出した周波数帯を利用すると干渉が発生するものと判断し、その周波数帯の利用を禁止したり、あるいは、現在利用中の周波数帯で検出した場合は、利用している周波数帯を変更するなどの周波数制御を行う。

また、周波数全体で有効利用を行うための手段として、コグニティブ無線システムが注目されている。これは、アンライセンスシステム（或いは、セカンダリシステムと呼ばれる）が、既存のライセンスシステム（或いは、プライマリシステムとも呼ばれる）の周波数を利用する通信方式であり、ライセンスシステムが利用していない時間帯や場所等において、その周波数帯を利用して、運用を行う方式である。コグニティブ無線システムでは、アンライセンスシステムにおいて、ライセンスシステムの無線局が発信している電波を検出する機能が必要であり、ライセンスシステムが運用されていない周波数帯を認知して、運用を行う。利用中のチャネルにおいてライセンスシステムの電波を検出した場合は、運用を停止するか、周波数を変更する必要がある。

上記のように、基地局が、現在利用中のチャネルにおいて、他基地局あるいはライセンスシステムの無線局が発信している信号を検出した場合、運用を継続するためには、周波数を変更する必要がある。そこで、他基地局あるいはライセンスシステムが運用していない周波数を探索し（センシング）、その周波数を用いて運用を行う。しかしながら、他基地局あるいはライセンスシステムの無線局が発信している信号を検出した後で、センシングを行う場合、センシング中は運用が停止されているために、サービスに支障が出る可能性がある。この問題を解決するために、基地局と端末間で通信を行いながら、センシングを行う方法がある（例えば、非特許文献１参照。）。この方法は、無線局にスペクトルアナライザを具備し、通信に利用している周波数バンド以外をセンシング対象とすることにより、通信とセンシングを同時に行うことを可能としている。この方法により、前もって変更可能な周波数帯を把握することができ、他基地局あるいはライセンスシステムの無線局が発信している信号を検出した直後でも、迅速な周波数の変更が可能となる。

芝 宏礼、松井宗大、赤羽和徳、上原一浩，「［技術展示］高精度干渉検出・回避技術を搭載したコグニティブ無線システム」，信学技報，vol. 108、no. 172，SR2008-27，pp. 61-66，2008年7月

今後、無線局が１チャネルあたりに使用可能な周波数帯域幅はさらに拡大していくことが考えられる。従来のIEEE802.11aなどでは、固定の周波数帯域幅でしか運用できなかったが、使用可能な周波数帯域幅が可変になった場合、常に使用可能な最大の周波数帯域幅によって基地局と端末間で通信を行なうことでは周波数効率が悪く、基地局と端末間の通信量に応じて最大の周波数帯域幅の範囲内で使用する周波数帯域を増減する必要がある。ところが、使用する周波数帯域幅は、必ずしも通信の開始時に決定するものではなく、ユーザによるアプリケーションの変更などによって通信量が変化し、通信の途中でも変化しうる。そのために、少ない周波数帯域で通信している場合であっても、その通信を継続しながら使用周波数帯域を増加させる場合が生じる。また、基地局及び端末中のデバイスの性能などにより、送受信可能な信号の帯域が送信側・受信側で異なる場合もあり、この場合は、通信相手によって使用周波数帯域を増減する必要がある。そのため、通信を行いながら並行して他の無線局や干渉する他のシステムが使用していない周波数帯域をセンシングする必要がある。
また、上記のコグニティブ無線システムにおいて、サービスに支障が出ないように、迅速な周波数変更を行うためにも、通信を行いながら並行して他の無線局や干渉する他のシステムが使用していない周波数帯域をセンシングする必要がある。

しかしながら、非特許文献１の方法では、通信を行いながらセンシングを行なうことはできるが、無線局にスペクトルアナライザを搭載する必要があるため、コスト増加や無線局の巨大化などの問題が発生する。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スペクトルアナライザを搭載すること無く、通信を継続しながら可能な限り広範囲な周波数帯をセンシングすることができる無線通信システム及びセンシング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、基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムであって、前記端末装置は、ローカル信号を発生させるローカル信号発生器と、前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記基地局装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調部と、自端末装置と前記基地局装置との無線通信に用いるチャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示部と、前記アナログ復調部によりダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離部と、前記分離部により分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出部と、を備え、前記基地局装置は、前記端末装置との無線通信に用いる前記チャネルを用いて前記端末装置との間で無線信号を送受信する、ことを特徴とする無線通信システムである。

上述した課題を解決するために、本発明は、基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムであって、前記基地局装置は、ローカル信号を発生させるローカル信号発生器と、前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記端末装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調部と、自基地局装置と前記端末装置との無線通信に用いるチャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示部と、前記アナログ復調部によりダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離部と、前記分離部により分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出部と、を備え、前記端末装置は、前記基地局装置との無線通信に用いる前記チャネルを用いて前記基地局装置との間で無線信号を送受信する、ことを特徴とする無線通信システムである。

また、本発明は、上述した無線通信システムにおいて、前記基地局装置と前記端末装置は、マルチキャリア無線信号により通信を行い、前記分離部は、前記アナログ復調部によりダウンコンバートされた信号のフーリエ変換を行い、前記フーリエ変換された結果得られた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述した無線通信システムにおいて、前記受信帯域に対応したチャネルのうち、任意の連続したチャネルを前記利用通信帯域として用いる、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述した無線通信システムにおいて、前記指示部は、自装置宛にデータが送受信されていない場合に、前記利用通信帯域が常に含まれるよう前記受信帯域を時間によって変更する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述した無線通信システムにおいて、前記ローカル信号発生器を複数備え、前記指示部は、前記利用通信帯域を含んだ前記受信帯域を複数決定し、決定した複数の前記受信帯域それぞれを受信するための周波数のローカル信号を、複数の前記ローカル信号発生器それぞれにより発生させるよう指示するとともに、前記アナログ復調部がダウンコンバートに用いるローカル信号を、複数の前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号のいずれかに切り替えるよう時間によって指示する、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述した無線通信システムにおいて、前記分離部は、前記利用通信帯域を通過させる第１のバンドパスフィルタと、前記利用通信帯域外の通信帯域を通過させる第２のバンドパスフィルタとからなる、ことを特徴とする。

また、本発明は、上述した無線通信システムにおいて、前記基地局装置は、前記端末装置に割当てられたチャネルを決定し、決定したチャネルの情報を示す利用チャネル情報を、前記基地局装置と無線リンクを確立している全ての端末装置へ送信するチャネル決定部をさらに備える、ことを特徴とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムに用いられるセンシング方法であって、前記端末装置は、ローカル信号を発生させるローカル信号発生器を備えており、前記基地局装置が、前記端末装置との無線通信に用いるチャネルを用いて前記端末装置との間で無線信号を送受信する過程と、前記端末装置が、前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記基地局装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調過程と、自端末装置と前記基地局装置との無線通信に用いる前記チャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示過程と、前記アナログ復調過程においてダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離過程と、前記分離過程において分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出過程と、を有することを特徴とするセンシング方法である。

上述した課題を解決するために、本発明は、基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムに用いられるセンシング方法であって、前記基地局装置は、ローカル信号を発生させるローカル信号発生器を備えており、前記端末装置が、前記基地局装置との無線通信に用いるチャネルを用いて前記基地局装置との間で無線信号を送受信する過程と、前記基地局装置が、前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記端末装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調過程と、自基地局装置と前記端末装置との無線通信に用いる前記チャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示過程と、前記アナログ復調過程においてダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離過程と、前記分離過程において分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出過程と、を有することを特徴とするセンシング方法である。

本発明によれば、スペクトルアナライザを用いることなく、通信を行いながら、端末あるいは基地局において通信可能な帯域を最大限利用して、広範囲な周波数帯をセンシングすることが可能となる。従って、通信帯域が可変の通信システムにおいて、通信量が増えた場合に、すでに空きを検出していた周波数帯を使用し、通信を継続しながら周波数帯域を拡大することができる。また、無線局のプライオリティに差がある場合に、プライオリティの高い無線局が同じチャネルで運用をはじめたときは、プライオリティの低い無線局は、すでに空きを検出していた周波数に移行して通信を継続することが可能となる。

本発明の第１の実施形態による無線通信システムの構成図である。 同実施形態による基地局の機能ブロック図である。 図２に示す送信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 図２に示す受信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 同実施形態による端末の構成を示すブロック図である。 図５に示す送信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 図５に示す受信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 同実施形態による基地局の運用開始処理フローを示す図である。 同実施形態による端末の運用開始処理フローを示す図である。 同実施形態による無線通信システムの通信開始処理フローを示す図である。 同実施形態による無線通信システムのアプリケーションデータ送受信フローを示す図である。 同実施形態による端末の利用可否判定処理フローを示す図である。 同実施形態による無線通信システムが利用可能なチャネルの例を示す図である。 同実施形態によるチャネル情報テーブルの設定例を示す図である。 同実施形態によるチャネル情報テーブルの設定例を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＢＰＦにおける通過帯域の例を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＢＰＦにおける通過帯域の例を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＢＰＦにおける通過帯域の例を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域の設定例を示すブロック図である。 同実施形態による端末のＢＰＦにおける通過帯域の例を示す図である。 第２の実施形態による端末の受信デジタル信号処理部の受信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 図２４に示すパケット復調部の機能ブロック図である。 同実施形態による利用可否判定処理フローを示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＦＦＴ演算部における利用通信帯域及び監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＦＦＴ演算部における利用通信帯域及び監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＦＦＴ演算部における利用通信帯域及び監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による利用通信帯域と監視帯域の時間変化を示す図である。 第３の実施形態による端末の構成を示すブロック図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＦＦＴ演算部における利用通信帯域及び監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による無線通信システムにおいて他の基地局が運用開始したときの状態を示す図である。 同実施形態によるチャネル情報テーブルの設定例を示す図である。 図３７においてさらに他の基地局が運用開始したときの状態を示す図である。 同実施形態によるチャネル情報テーブルの設定例を示す図である。 第４の実施形態による無線通信システムの構成図である。 同実施形態による基地局の機能ブロック図である。 図４２に示す受信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 同実施形態による端末の構成を示すブロック図である。 図４４に示す送信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 図４４に示す受信デジタル信号処理部の機能ブロック図である。 同実施形態による無線通信システムのアプリケーションデータ送受信フローを示す図である。 同実施形態による端末の利用可否判定処理フローを示す図である。 同実施形態による無線通信システムの状態を示す図である。 同実施形態による端末の利用通信帯域と監視帯域の設定例を示す図である。 同実施形態による端末のＢＰＦにおける通過帯域の例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。

[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施形態による無線通信システムの構成図である。同図示すように、本実施形態の無線通信システムは、基地局１及び端末５により構成される。同図においては、基地局１のサービスエリア内に、基地局１と無線通信可能な端末５が１以上存在しており、基地局１と各端末５との間で無線リンクが確立されている。以下、複数の端末５をそれぞれ、端末５−１、端末５−２、…と記載する。

本実施形態の無線通信システムには、複数の周波数チャネル（以下、周波数チャネルを単に「チャネル」と記載する。）としてチャネルＣｈ−１、Ｃｈ−２、…、Ｃｈ−ｎ（ｎは２以上の整数）が割当てられている。チャネルＣｈ−ｉは、チャネル番号がｉ番（ｉは１以上ｎ以下の整数）のチャネルであり、ここでは中心周波数の低いチャネルから順にチャネルＣｈ−１、Ｃｈ−２、…、Ｃｈ−ｎとする。各チャネルそれぞれの周波数帯域幅は一定であり、隣接するチャネル番号のチャネルの周波数帯域は連続している。基地局１と端末５は複数の周波数チャネルを利用して通信することができる。例えば、各チャネルの周波数帯域幅が２０ＭＨｚであり、４０ＭＨｚで基地局１と端末５との間で通信を行なう場合、周波数帯域が連続したチャネルＣｈ−ｋ、Ｃｈ−（ｋ＋１）（ｋは１以上（ｎ−１）以下のいずれかの整数）の２チャネルを用いる。

図２は、本実施形態の基地局１の内部構成を示すブロック図である。基地局１は、アンテナ１０１、サーキュレータ１０２、ローカル信号制御部１０３、ローカル信号発生器１０４、送信デジタル信号処理部１０５、デジタル・アナログ信号変換器（以下、「ＤＡＣ」と記載）１０６、アナログ変調部１０７、アナログ復調部１０８、アナログ・デジタル信号変換器（以下、「ＡＤＣ」と記載）１０９、受信デジタル信号処理部１１０、チャネル情報テーブル記憶部１１１、利用チャネル決定部１１２、及び、上位レイヤ処理部１１３を備えて構成される。

アンテナ１０１は、送信する無線信号の発信、及び、無線信号の受信を行う。サーキュレータ１０２は、送受信信号の伝達方向の切り替えを行う。ローカル信号制御部１０３は、利用チャネル決定部１１２からローカル信号情報を受信し、このローカル信号情報が示す周波数のローカル信号を発生させるよう指示するためのローカル信号制御用信号を出力する。ローカル信号発生器１０４は、ローカル信号制御部１０３から出力されたローカル信号制御用信号に従って、指示された周波数の無変調連続波であるローカル信号を発生させる。

送信デジタル信号処理部１０５は、利用チャネル決定部１１２から出力された利用チャネル情報や、上位レイヤ処理部１１３から出力されたアプリケーションデータから送信用デジタル信号を生成する。利用チャネル情報には、全端末５が受信可能な制御チャネルのチャネル番号と、各端末５個別に割当てる通信用チャネルのチャネル番号が含まれる。ＤＡＣ１０６は、送信デジタル信号処理部１０５が生成したデジタル信号をアナログ信号に変換する。アナログ変調部１０７は、ＤＡＣ１０６が変換したアナログ信号である無線ベースバンドＩ／Ｑ信号に対して、ローカル信号発生器１０４が発生させたローカル信号をミキシングし、無線ＲＦ（Radio Frequency）信号に変換する。

アナログ復調部１０８は、アンテナ１０１によって受信した無線ＲＦ信号に対してローカル信号発生器１０４が発生させたローカル信号をミキシングし、無線ベースバンドＩ／Ｑ信号に変換する。ＡＤＣ１０９は、アナログ復調部１０８により変換されたアナログの無線ベースバンドＩ／Ｑ信号をデジタル信号に変換する。受信デジタル信号処理部１１０は、ＡＤＣ１０９によって変換されたデジタル信号を復調及び復号した結果に従って処理を行なう。

チャネル情報テーブル記憶部１１１は、チャネル情報テーブルを格納する。チャネル情報テーブルは、各チャネルの状態を示す。状態には、「利用可」、「利用中」、「利用不可」等がある。利用チャネル決定部１１２は、チャネル情報テーブルにより示される各周波数チャネルの状態を基に、制御チャネルと端末５の利用チャネルを決定する。上位レイヤ処理部１１３は、上位レイヤのアプリケーションを実行する。

図３は、基地局１の送信デジタル信号処理部１０５の詳細な機能構成を示すブロック図である。送信デジタル信号処理部１０５は、利用チャネル情報パケット生成部１２１、アプリケーションパケット生成部１２２、スイッチ１２３、パケット変調部１２４より構成される。

利用チャネル情報パケット生成部１２１は、利用チャネル決定部１１２から出力された利用チャネル情報を利用チャネル情報パケットに変換する。アプリケーションパケット生成部１２２は、上位レイヤ処理部１１３から出力されたアプリケーションデータをアプリケーションパケットに変換する。なお、各種データ（情報）をパケットに変換する処理には、例えば、データを所定のデータ長毎に区切った後、誤り訂正符号化、プリアンブルの付加、シーケンス番号の付与、パケットの種類を示す情報（パケット種別情報）の付加等を行う処理が含まれる。

スイッチ１２３は、パケット変調部１２４への出力を、利用チャネル情報パケット生成部１２１が出力した利用チャネル情報パケット、または、アプリケーションパケット生成部１２２が出力したアプリケーションパケットのいずれかに切り替える。スイッチ１２３は、普段はアプリケーションパケット生成部１２２側に接続されており、利用チャネル情報パケット生成部１２１からの指示があったときに、利用チャネル情報パケット生成部１２１側に切り替わる。パケット変調部１２４は、スイッチ１２３により選択された利用チャネル情報パケット、または、アプリケーションパケットを無線ベースバンド信号に変換する。

図４は、基地局１の受信デジタル信号処理部１１０の詳細な機能構成を示すブロック図である。受信デジタル信号処理部１１０は、パケット復調部１３１、パケット解析部１３２、通信開始要求パケット復号部１３３、アプリケーションパケット復号部１３４、及び、信号検出情報パケット復号部１３５を備えて構成される。

パケット復調部１３１は、無線ベースバンド信号をパケットに変換する。パケット解析部１３２は、パケット復調部１３１により変換されたパケットの種類をパケット種別情報により識別し、適切な処理部へパケットを出力する。通信開始要求パケット復号部１３３は、パケット解析部１３２から出力された通信開始要求パケットを復号して通信開始要求情報を取得した後、利用チャネル決定部１１２を起動し、取得した通信開始要求情報を伝達する。通信開始要求パケットは、端末５が通信の開始を要求するためのパケットであり、通信開始要求情報には、端末５の上限の利用通信帯域や、ＱｏＳ、アプリケーションの種類等、端末５に割当てるチャネルを決定するための情報を含む。アプリケーションパケット復号部１３４は、パケット解析部１３２から出力されたアプリケーションパケットを復号してアプリケーションデータを取得し、上位レイヤ処理部１１３へ出力する。信号検出情報パケット復号部１３５は、パケット解析部１３２が出力した信号検出情報パケットを復号して信号検出情報を取得し、取得した信号検出情報に基づいて、チャネル情報テーブル記憶部１１１に記憶されているチャネル情報テーブルを更新する。信号検出情報は、端末５において利用不可を検出したチャネルを示す。また、信号検出情報パケット復号部１３５は、利用チャネル決定部１１２を起動する。

図５は、本実施形態の端末５の構成を示すブロック図である。
端末５は、アンテナ５０１、サーキュレータ５０２、ローカル信号制御部５０３、ローカル信号発生器５０４、送信デジタル信号処理部５０５、ＤＡＣ５０６、アナログ変調部５０７、アナログ復調部５０８、ＡＤＣ５０９、受信デジタル信号処理部５１０、及び、上位レイヤ処理部５１３を備えて構成される。
アンテナ５０１、サーキュレータ５０２、ローカル信号制御部５０３、ローカル信号発生器５０４、ＤＡＣ５０６、アナログ変調部５０７、アナログ復調部５０８、ＡＤＣ５０９、上位レイヤ処理部５１３はそれぞれ、図２に示す基地局１のアンテナ１０１、サーキュレータ１０２、ローカル信号制御部１０３、ローカル信号発生器１０４、ＤＡＣ１０６、アナログ変調部１０７、アナログ復調部１０８、ＡＤＣ１０９、上位レイヤ処理部１１３と同様の機能を有する。

送信デジタル信号処理部５０５は、上位レイヤ処理部５１３からの起動によって通信開始要求情報の送信用デジタル信号を生成したり、上位レイヤ処理部１１３から出力されたアプリケーションデータや、受信デジタル信号処理部５１０から出力された信号検出情報から送信用デジタル信号を生成したりする。受信デジタル信号処理部５１０は、ＡＤＣ５０９によって変換されたデジタル信号を復調及び復号した結果に従って処理を行なう。受信デジタル信号処理部５１０は、復調及び復号の結果、利用チャネル情報を得た場合、利用チャネル情報に従った受信制御を行い、アプリケーションデータを得た場合は上位レイヤ処理部５１３に出力する。

図６は、端末５の送信デジタル信号処理部５０５の詳細な機能構成を示すブロック図である。送信デジタル信号処理部５０５は、通信開始要求パケット生成部５２１、アプリケーションパケット生成部５２２、信号検出情報パケット生成部５２３、スイッチ５２４、及び、パケット変調部５２５を備えて構成される。

通信開始要求パケット生成部５２１は、上位レイヤ処理部５１３からの指示により、通信開始要求パケットを生成する。アプリケーションパケット生成部５２２は、上位レイヤ処理部５１３から出力されたアプリケーションデータをアプリケーションパケットに変換する。信号検出情報パケット生成部５２３は、受信デジタル信号処理部５１１から出力された信号検出情報を信号検出情報パケットに変換する。

スイッチ５２４は、パケット変調部５２５への出力を、通信開始要求パケット生成部５２１が出力した通信開始要求パケット、アプリケーションパケット生成部５２２が出力したアプリケーションパケット、及び、信号検出情報パケット生成部５２３が出力した信号検出情報パケットのいずれかに切り替える。スイッチ５２４は、普段はアプリケーションパケット生成部５２２側に接続されており、通信開始要求パケット生成部５２１や信号検出情報パケット生成部５２３からの指示があったときに切り替わる。パケット変調部５２５は、スイッチ５２４により選択された通信開始要求パケット、アプリケーションパケット、または、信号検出情報パケットを無線ベースバンド信号に変換する。

図７は、端末５の受信デジタル信号処理部５１０の詳細な機能構成を示すブロック図である。受信デジタル信号処理部５１０は、バンドパスフィルタ（以下、「ＢＰＦ」と記載。）５３１、５３２、パケット復調部５３３、パケット解析部５３４、利用チャネル情報パケット復号部５３５、受信設定部５３６、アプリケーションパケット復号部５３７、信号検出部５３８を備えて構成される。

ＢＰＦ５３１、５３２は、通過帯域が可変のデジタルのＢＰＦであり、受信設定部５３６から受信した通過帯域情報に従って通過帯域を設定し、設定した通過帯域の信号を通過させる。ＢＰＦ５３１には、自端末において利用するチャネルである利用チャネルの周波数帯域（利用通信帯域）を通過させ、ＢＰＦ５３２は、センシング（監視）対象のチャネルである監視チャネルの周波数帯域（監視帯域）を通過させる。なお、この通過帯域は、ＤＣ（直流）の周波数を基準とした周波数により示される。パケット復調部５３３は、ＢＰＦ５３１を通過した無線ベースバンド信号をパケットに変換する。パケット解析部５３４は、パケット復調部５３３により変換されたパケットを識別し、適切な処理部へパケットを伝達する。

利用チャネル情報パケット復号部５３５は、パケット解析部５３４から出力された利用チャネル情報パケットを復号し、得られた利用チャネル情報を受信設定部５３６へ出力する。受信設定部５３６は、受信した利用チャネル情報に設定されている通信用チャネル情報及び制御チャネル情報、及び自局が受信可能な帯域幅等の情報に基づいて利用チャネルと監視チャネルを決定し、ローカル信号制御部５０３にローカル信号情報を出力するとともに、ＢＰＦ５３１、５３２に通過帯域情報を出力して通過帯域を設定する。ローカル信号情報は、利用チャネル及び監視チャネルを受信可能とするローカル信号の周波数が設定される。また、ＢＰＦ５３１には、利用チャネルに対応した通過帯域が設定され、ＢＰＦ５３２には、監視チャネルに対応した周波数帯域が設定される。アプリケーションパケット復号部５３７は、パケット解析部５３４から出力されたアプリケーションパケットを復号してアプリケーションデータを取得し、上位レイヤ処理部５１３へ出力する。信号検出部５３８は、ＢＰＦ５３２を通過した信号が存在するかどうかを判定する。

次に、本実施形態による無線通信システムの処理について説明する。以下では、端末５が基地局１を介してインターネットへ接続し、通信を行なう場合について説明する。

図８は、基地局１の運用開始処理フローを示す。
同図において、基地局１は、起動した時に、その無線通信システムに割り当てられている全チャネルＣｈ−１〜Ｃｈ−ｎそれぞれの受信レベルを測定して信号検出を行い、利用可否を判定すると（ステップＳ１１）、その利用可否の判定結果をチャネル情報テーブルに登録する（ステップＳ１３）。

具体的には、まず、ローカル信号制御部１０３は、チャネルＣｈ−１の中心周波数をローカル信号制御用信号によりローカル信号発生器１０４に指示し、ローカル信号発生器１０４は、指示された周波数のローカル信号を発生させる。アナログ復調部１０８は、アンテナ１０１によって受信した信号をローカル信号によってベースバンドのアナログ信号に復調する。復調された信号は、ＡＤＣ１０９を介して受信デジタル信号処理部１１０に入力される。受信デジタル信号処理部１１０のパケット復調部１３１は、ＡＤＣ１０９から入力された受信信号のレベルを測定する。

パケット復調部１３１は、この入力された受信信号の受信レベルが、チャネルが利用されているか否かを判断するための所定の閾値以下である場合は、利用可であると判断する。一方、受信レベルが所定の閾値を超えている場合は、チャネルＣｈ−１が他の無線通信システム等に利用されている、つまり、利用不可であると判断する。

続いて基地局１は、チャネルＣｈ−２、・・・、Ｃｈ−ｎについて順に、上述したチャネルＣｈ−１の場合と同様の処理を行って、チャネルＣｈ−２〜Ｃｈ−ｎそれぞれが利用可であるか利用不可であるかを判断する。受信デジタル信号処理部１１０は、チャネルＣｈ−１〜Ｃｈ−ｎそれぞれが利用可であるか利用不可であるかをチャネル情報テーブルに書き込む。

次に、利用チャネル決定部１１２は、チャネル情報テーブルを参照して利用可能なチャネルがあるかを判断する（ステップＳ１５）。利用可能なチャネルがなければ（ステップＳ１５：ＮＯ）、処理を終了し、運用を行わない。利用可能なチャネルがあれば（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、利用可能なチャネルの中から運用開始するチャネルを１つ決定する（ステップＳ１７）。例えば、受信レベルが一番低いチャネルを運用開始するチャネルとして決定してもよい。利用チャネル決定部１１２は、ステップＳ１７で決定したチャネルを制御チャネルとして設定し、この制御チャネルを使ってビーコンを発信する（ステップＳ１９）。

具体的には、利用チャネル決定部１１２は、制御チャネルの中心周波数を設定したローカル信号情報をローカル信号制御部１０３に出力し、ローカル信号制御部１０３は、その中心周波数をローカル信号制御用信号によりローカル信号発生器１０４へ指示する。同時に利用チャネル決定部１１２は、送信デジタル信号処理部１０５へビーコンの送信を指示し、送信デジタル信号処理部１０５はビーコン信号を生成し、出力する。ＤＡＣ１０６は、送信デジタル信号処理部１０５が出力したビーコン信号をアナログ信号に変換し、アナログ変調部１０７は、ローカル信号発生器１０４が発生させたローカル信号によってビーコン信号を無線ＲＦ信号に変換する。ＲＦ信号に変換されたビーコン信号は、アンテナ１０１によって送信される。

なお、アンテナ１０１が無線信号を受信してから受信デジタル信号処理部１１０にデジタル信号が入力されるまでの処理、送信デジタル信号処理部１０５がデジタル信号を送信してからアンテナ１０１によって無線信号として送信されるまでの処理は上記と同様のため、以下では記載を省略する。また、端末５において、アンテナ５０１が無線信号を受信してから受信デジタル信号処理部５１０にデジタル信号が入力されるまでの処理、送信デジタル信号処理部５０５がデジタル信号を送信してからアンテナ５０１によって無線信号として送信されるまでの処理についても、基地局１と同様の処理のため、以下では記載を省略する。

図９は、端末５の運用開始処理フローを示す。なお、起動直後、端末５のＢＰＦ５３１には、何ら設定は行なわれていない。

端末５は、起動した際に、基地局１から発信されているビーコンの受信を行う（ステップＳ２１）。
具体的には、まず、ローカル信号制御部５０３は、チャネルＣｈ−１の中心周波数をローカル信号制御用信号によりローカル信号発生器５０４に指示し、ローカル信号発生器５０４は、指示された周波数のローカル信号を発生させる。また、受信設定部５３６は、ＢＰＦ５３１の通過帯域を、１チャネル分通過させるために、ＤＣ〜１０ＭＨｚに設定する。受信デジタル信号処理部５１０において、パケット復調部５３３は、ＢＰＦ５３１を通過したデジタル信号を受信し、受信した信号に含まれるプリアンブルによって同期を行った後、復調を行う。パケット解析部５３４は、復調された信号によりビーコンであるか否かを判断する。
一方、復調されたベースバンドのアナログ信号の受信レベルがある値以下である場合、受信デジタル信号処理部５１０において信号を復調することができないため、チャネルＣｈ−１ではビーコンは発信されていないと判断する。
端末５は、さらに、チャネルＣｈ−２、・・・、Ｃｈ−ｎについて順に、上述したチャネルＣｈ−１の場合と同様の処理を行う。これにより、端末５は、各チャネルについてビーコンが検出されたか否かを判断する。

上記によって、いずれかのチャネルでビーコンが受信できた場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、端末５は、ビーコンを受信したチャネルの中から運用開始するチャネルを決定し（ステップＳ２５）、この決定したチャネル、つまり、制御チャネルを用い、基地局１に対して、認証・帰属処理を行う（ステップＳ２７）。この結果、基地局１と端末５の間で無線リンクが確立される。なお、この時、ローカル信号の周波数は、制御チャネル送受信できるように設定される。また、ＢＰＦ５３１の通過帯域をＤＣ〜１０ＭＨｚに設定する。

図１０は、無線通信システムの通信開始処理フローを示す。
まず、端末５は、アプリケーション通信を開始する前に、上位レイヤ処理部５１３からの起動トリガを基に通信開始要求パケット生成部５２１を起動する。通信開始要求パケット生成部５２１は、スイッチ５２４に切替要求を出力し、通信開始要求パケット生成部５２１側にスイッチ５２４を接続すると、通信開始要求パケットを生成して出力する。通信開始要求パケットは、自端末が送受信処理可能な最大の周波数帯域幅（ＤＡＣ５０６やＡＤＣ５０９の動作速度、アナログ変調部５０７やアナログ復調部５０８等のデバイスの特性など）を示す通信可能帯域情報やＱｏＳ、アプリケーションの種類などが含まれる通信開始要求情報をパケット化したものである。通信開始要求パケットは、パケット変調部５２５によって変調された後、ＤＡＣ５０６に出力される。端末５は、制御チャネルによって、通信開始要求パケットを基地局１へ送信する（ステップＳ３０）。

基地局１が受信した通信開始要求パケットは、パケット復調部１３１により復調され、パケット解析部１３２により通信開始要求パケットであると判断される。通信開始要求パケット復号部１３３は、パケット解析部１３２から出力された通信開始要求パケットを復号すると、利用チャネル決定部１１２を起動し、復号により得られた通信開始要求情報を利用チャネル決定部１１２へ出力する（ステップＳ３１）。利用チャネル決定部１１２は、通信開始要求情報により示される通信可能帯域情報や、ＱｏＳ、アプリケーションの種類などに基づいて、アプリケーションデータパケットの送受信に用いる周波数帯域幅を決定する。利用チャネル決定部１１２は、チャネル情報テーブルを参照し、決定した周波数帯域幅のチャネル数分だけ利用可能な、連続したチャネル番号のチャネルを、端末５との間でパケットを送受信するために利用する通信用チャネルとして決定する（ステップＳ３３）。利用チャネル決定部１１２は、通信用チャネルとして決定したチャネルが利用中である旨をチャネル情報テーブルに格納する。また、端末５から受信した通信開始要求情報を内部に備える記憶部に記憶しておく。

利用チャネル決定部１１２は、通信用チャネル情報及び制御チャネル情報を設定した利用チャネル情報を送信デジタル信号処理部１０５に出力する。通信用チャネル情報は、割当チャネルのチャネル番号を示し、制御チャネル情報は、制御チャネルのチャネル番号を示す。送信デジタル信号処理部１０５の利用チャネル情報パケット生成部１２１は、スイッチ１２３を利用チャネル情報パケット生成部１２１側に接続させると、受信した利用チャネル情報と、上記通信用チャネルを利用予定の端末５の識別情報とを格納した利用チャネル情報パケットを生成し、出力する。利用チャネル情報パケットは、パケット変調部１２４によって変調された後、ＤＡＣ１０６に出力される。基地局１は、利用チャネル情報パケットを、制御チャネルを用いて全端末５へ伝送する。

同時に、利用チャネル決定部１１２は、利用チャネルを用いてパケットを送信できるように、ローカル信号の周波数を変更する。つまり、利用チャネル決定部１１２は、端末５の通信用チャネルと、制御チャネルとを併せた利用チャネルの中心周波数をローカル信号情報に設定し、ローカル信号制御部１０３に出力する。ローカル信号発生器１０４は、ローカル信号制御部１０３から受信したローカル信号制御用信号により指示された周波数のローカル信号を発生させる（ステップＳ３５）。

各端末５は、基地局１から制御チャネルによって送信された利用チャネル情報パケットを受信する（ステップＳ３７）。各端末５において、デジタル信号に変換された利用チャネル情報パケットは、受信デジタル信号処理部５１０のＢＰＦ５３１を通過し、パケット復調部５３３へ出力される。パケット復調部５３３は、入力された利用チャネル情報パケットを復号し、パケット解析部５３４は復調されたパケットを解析し、パケット種別から利用チャネル情報パケットであることを判断すると、利用チャネル情報パケット復号部５３５へ出力する。利用チャネル情報パケット復号部５３５は、利用チャネル情報パケットを復号して得られた利用チャネル情報を受信設定部５３６へ出力する。

受信設定部５３６は、復号により得られた利用チャネル情報に基づいて、自端末の利用通信帯域と監視帯域を設定する。利用通信帯域とは、自端末の利用チャネルの通信帯域、監視帯域とは自端末の監視チャネルの通信帯域である。
例えば、基地局１から宛先に端末５−１が設定され、通信用チャネル情報にチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４が設定され、制御チャネル情報にチャネルＣｈ−４が設定された利用チャネル情報が制御チャネルにより送信されたとする。この場合、宛先である端末５−１の利用チャネルは通信用チャネルとして用いるチャネルと制御チャネルに用いるチャネルを併せたチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４となり、端末５−１以外の端末５の利用チャネルは制御チャネルに用いるチャネルＣｈ−４となる。
また、利用通信帯域を中心とした自端末の通信可能帯域を受信帯域とし、この受信帯域から、利用チャネル情報により示される通信用チャネルと制御チャネルに対応する通信帯域（他端末の通信帯域も含む）を除いた帯域が監視帯域となる。

受信設定部５３６は、自端末の利用通信帯域と監視帯域を設定すると、続いてローカル信号の周波数を変更する。受信設定部５３６は、自端末の利用チャネルの中心周波数を設定したローカル信号情報をローカル信号制御部５０３へ出力し、ローカル信号制御部５０３は、ローカル信号情報に設定された中心周波数のローカル信号を発生させるためローカル信号制御用信号を出力する。ローカル信号発生器５０４は、ローカル信号制御用信号によって指示された周波数のローカル信号を発生させる。

さらに、受信設定部５３６は、ＢＰＦ５３１、５３２の通過帯域を変更する。この時、アプリケーションパケット復号部５３７に続くパケット復調部５３３に接続されているＢＰＦ５３１には利用チャネルの周波数帯域を通過帯域として設定し、信号検出部５３８に接続されているＢＰＦ５３２には利用チャネル以外のチャネルの周波数帯域であり、監視チャネルの周波数帯域を通過帯域として設定する（ステップＳ３９）。
この後、基地局１は、アプリケーションデータパケットを端末５−１へ送信し、また、端末５−１もアプリケーションデータパケットを基地局１へ送信する。

図１１は、無線通信システムのアプリケーションデータ送受信フローを示す。ここでは、基地局１から端末５へアプリケーションデータパケットを送信する場合の例を示す。
基地局１のアプリケーションパケット生成部１２２は、上位レイヤ処理部１１３から出力されたアプリケーションデータからアプリケーションパケットを生成し、パケット変調部１２４は、生成されたアプリケーションパケットを変調してＤＡＣ１０６へ出力する。ＲＦ信号に変調されたアプリケーションパケットは、宛先となる端末５の通信用チャネルを用いて送信される（ステップＳ４１）。

端末５のパケット復調部５３３は、ＢＰＦ５３１が通過させたパケットを復調し、パケット解析部５３４は、復調したパケットがアプリケーションパケットであるため、このパケットをアプリケーションパケット復号部５３７へ出力する。アプリケーションパケット復号部５３７は、復調されたアプリケーションパケットを復号し、得られたアプリケーションパケットを上位レイヤ処理部５１３へ出力する（ステップＳ４３）。基地局１と端末５の間で、まだアプリケーションパケットの送受信が完了していない場合は（ステップＳ４５：ＮＯ）、ステップＳ４１からの処理を繰り返し、アプリケーションパケットの送受信が完了した場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、処理を完了する。

また、図１１の処理と同時に、端末５は、センシング対象である監視チャネルの利用可否を判定する。

図１２は、端末５における、信号レベルの観測による利用可否判定処理フローを示す。
端末５のＢＰＦ５３２は、センシング対象の周波数帯域の信号を通過させ、信号検出部５３８は、ＢＰＦ５３２を通過した信号の信号レベルを測定し（ステップＳ５１）、所定の閾値と比較する（ステップＳ５３）。全チャネルの信号レベルが閾値に満たない場合（ステップＳ５３：ＮＯ）、処理を終了する。一方、少なくとも一つのチャネルにおいて信号レベルが閾値を上回った場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）、信号検出部５３８は、他の基地局１または他システムから発信された信号がそのチャネルに存在すると判定し、その周波数帯域のチャネルを利用不可と判定する。信号検出部５３８は、利用不可と判断したチャネル番号を設定した信号検出情報を信号検出情報パケット生成部５２３へ出力する。信号検出情報パケット生成部５２３は、スイッチ５２４に切替要求を出力して信号検出情報パケット生成部５２３側にスイッチ５２４を接続すると、入力された信号検出情報から信号検出情報パケットを生成し、スイッチ５２４に出力する。信号検出情報パケットは、制御チャネルを使って基地局１へ送信される（ステップＳ５５）。

基地局１は、制御チャネルによって信号検出情報パケットを受信する（ステップＳ５７）。基地局１のパケット復調部１３１は、受信したパケットを復調し、パケット解析部１３２は、復調したパケットが信号検出情報パケットであるため、信号検出情報パケット復号部１３５へ出力する。信号検出情報パケット復号部１３５は、信号検出情報パケットを復号して信号検出情報を得ると、得られた信号検出情報に設定されているチャネル番号のチャネルは他基地局１または他システムが利用しているものと判断し、利用不可と判定する。信号検出情報パケット復号部１３５は、利用不可と判定したチャネルの現在の状態をチャネル情報テーブルから読み出した後、該チャネルが利用不可であることをチャネル情報テーブルに書き込み、更新する（ステップＳ５９）。

さらに、信号検出情報パケット復号部１３５は、利用不可を書き込む前に取得したチャネルの状態が利用中以外であれば（ステップＳ６１：ＮＯ）、処理を終了し、利用中である場合は（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、図１０のステップＳ３３からの処理を行い、このチャネルを利用していた端末５に新たに利用チャネルを割当てる（ステップＳ６３）。終了した場合は、開始に戻り、この処理を繰り返す。

以下に、基地局１のサービスエリア内に端末５−１、５−２が存在し、端末５−１、端末５−２が基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う場合の通信処理例を示す。なお、基地局１は、時分割によって通信先の端末５を切り替える。

図１３は、無線通信システムが利用可能なチャネルを示す図である。同図に示すように、無線通信システムが利用可能なチャネルは、チャネルＣｈ−１〜Ｃｈ−８の８つであり、それぞれ２０ＭＨｚの周波数帯域であるとする。

また、各種アナログ装置、ＤＡＣ、ＡＤＣなどの装置の性能により、基地局１及び端末５−１は８０ＭＨｚ、端末５−２は１００ＭＨｚまでの帯域の通信が可能であるとする。また、基地局１及び端末５におけるチャネルの利用可否判定は、信号レベルの観測により行うものとし、基地局１及び端末５では、閾値として−６０ｄＢｍが設定されている。

そして、図８の処理により、基地局１は、起動した時に、全チャネルの受信電力レベルを測定し、全チャネルで利用可能と判定し、その中からチャネルＣｈ−５で運用を開始したものとする。また、図９の処理により、端末５−１及び端末５−２は、チャネルＣｈ−１から順番に各チャネルでビーコンの受信を試み、チャネルＣｈ−５でビーコンの受信に成功し、認証及び帰属が完了し、図１のように、基地局１に端末５−１、５−２が帰属している状態となっている。この時、ローカル信号は、Ｃｈ−５で信号を送受信できるように、５．２６ＧＨｚに設定される。また、ＣＨ−５の帯域の信号を通過させるように、ＢＰＦ５３１の通過帯域はＤＣ〜１０ＭＨｚに設定される。

図１４は、基地局１が全チャネルで利用可能と判定したときのチャネル情報テーブルの設定内容を示す図である。周辺には他の基地局１や他システムの無線局などは存在しておらず、同図に示すように、基地局１及び端末５のチャネル情報テーブルは、全８チャネルとも「利用可」である。基地局１は、チャネルＣｈ−５を制御チャネルとして選択している。

最初に、端末５−１が基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う手順を示す。
まず、端末５−１のユーザは、基地局１を介してインターネットへの接続を試みるための指示を入力する。端末５−１は、このオペレーションを上位レイヤ処理部５１３において認識し、通信開始パケットを基地局１に送信する（図１０、ステップＳ３０）。通信開始要求パケットには、端末５−１が通信可能な帯域やＱｏＳが格納されている。ＱｏＳは通信に必要な帯域や優先度であり、例えば、端末が動画像の通信を行う場合は要求帯域として６Ｍｂｉｔ／ｓの情報が格納される。本動作例では、端末５−１の通信可能帯域が８０ＭＨｚであることを示す情報のみが通信開始要求パケットに格納されているとする。

基地局１は、端末５−１から通信開始要求パケットを受信し（図１０、ステップＳ３１）、通信開始要求情報を取得すると、この通信開始要求情報内の通信可能帯域情報と、チャネル情報テーブルとに基づいて、端末５−１の通信用チャネルを決定し（図１０、ステップＳ３３）、利用チャネル情報パケットを全端末５へ伝送する(図１０、ステップＳ３５）。ここでは、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の２チャネル（４０ＭＨｚ）を端末５−１に割当て、アプリケーションパケットを伝送するものとする。基地局１は、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を設定した通信用チャネル情報と、チャネルＣｈ−５を設定した制御チャネル情報と、上記の通信用チャネルを用いる予定の端末５−１の識別情報を設定した宛先情報とを格納した利用チャネル情報から利用チャネル情報パケットを生成し、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５を利用して全端末５へ伝送する。同時に、ローカル信号の周波数をチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５全体の周波数帯域（５．２３ＧＨｚ〜５．２７ＧＨｚ）の中心周波数である５．２５ＧＨｚに設定する。

図１５は、端末５−１にチャネルを割当てた後の、基地局１のチャネル情報テーブルの設定内容を示す図である。同図に示すように、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５は、利用中に更新される。

全端末５は、ＣＨ−５により利用チャネル情報パケットを受信する。端末５−１は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、自局宛てにアプリケーションデータが送信されることと、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５がアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。端末５−１は、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の周波数帯域を利用通信帯域とする。

ここで、端末５−１は、通信可能帯域が８０ＭＨｚのため、最大チャネル数４までを利用した通信が可能である。そのため、端末５−１は、チャネルＣｈ−４及びＣｈ−５を中心に含んだ４チャネル分、換言すれば、チャネルＣｈ−４及びＣｈ−５を受信するためのローカル信号の周波数を変えずに４チャネル分のチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−６が受信可能である。そこで、端末５−１の受信設定部５３６は、この受信可能なチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−６から、自端末−１の利用チャネルを除いたチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６を監視チャネルとして決定する。このように、端末５−１は、チャネルＣｈ−４及びＣｈ−５でアプリケーションパケットを受信しつつ、他基地局１や他システムがチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６を利用して信号を送信していないかどうかを監視することを決定する。この時の対象帯域の設定を図１６に示す。

図１６は、端末５−１の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は利用チャネルであるチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の中心周波数５．２５ＧＨｚに設定される。端末５−１の受信設定部５３６は、ＢＰＦ５３１を、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５で伝送される信号を受信できるように準備設定するとともに、ＢＰＦ５３２を、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６を利用した信号の検出ができるように準備設定する（図１０、ステップＳ３９）。このときのＢＰＦ５３１及びＢＰＦ５３２の設定を図１７に示す。

図１７は、端末５−１のＢＰＦの通過帯域を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図において、ローカル信号のＤＣから２０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５に相当するため、ＢＰＦ５３１の通過帯域をＤＣ〜２０ＭＨｚに設定する。また、２０ＭＨｚから４０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６に相当するため、ＢＰＦ５３２の通過帯域を２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚに設定する。

同様に、端末５−２は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５が他局（端末５−１）宛てのアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。そこで、端末５−２は、制御チャネルＣｈ−５の周波数帯域を利用通信帯域とする。

ここで、端末５−２は、通信可能帯域が１００ＭＨｚのため、チャネル数５まで利用した通信が可能である。そのため、端末５−２の受信設定部５３６は、チャネルＣｈ−５を受信するためのローカル信号の周波数を変えずに受信可能な５チャネル分のチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−７が受信可能である。一方、ローカルの周波数は、Ｃｈ−５の中心周波数であるため、利用チャネル情報により示される他端末(端末５−１)の通信用チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５に対応した通信帯域にはチャネルＣｈ−６も含まれる。そのため、受信可能な５チャネル分のチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−７から、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５、Ｃｈ−６を除いたチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−７を監視チャネルとして決定する。このように、端末５−２は、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５で制御信号を受信しつつ、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−７において他基地局１や他システムが信号を送信していないかどうかを監視する。この時の対象帯域の設定を図１８に示す。

図１８は、端末５−２の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は、制御チャネル（チャネルＣｈ−５）の中心周波数である５．２６ＧＨｚに設定される。端末５−２の受信設定部５３６は、ＢＰＦ５３１を、制御チャネル（Ｃｈ−５）で伝送される信号を受信できるように準備設定するとともに、ＢＰＦ５３２を、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−７を利用した信号の検出ができるように準備設定する（図１０、ステップＳ３９）。このときのＢＰＦ５３１及びＢＰＦ５３２の設定を図１９に示す。

図１９は、端末５−２のＢＰＦの通過帯域を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図において、ローカル信号のＤＣから１０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−５に相当するため、ＢＰＦ５３１の通過帯域をＤＣ〜１０ＭＨｚに設定する。また、３０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−７に相当するため、ＢＰＦ５３２の通過帯域を３０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚに設定する。

この後、端末５−１は基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う。これにより、基地局１と端末５−１との間でブラウジング用のアプリケーションパケットを送受信する。基地局１は、アプリケーションパケットを無線ＲＦ信号に変換し、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を用いて、端末５−１へ伝送する（図１１、ステップＳ４１）。端末５−１は、ＢＰＦ５３１を通過した信号から、アプリケーションパケットを受信及び復号し、上位レイヤ処理部５１３へ出力する（図１１、ステップＳ４３）。同時に端末５−１の信号検出部５３８は、ＢＰＦ５３２を通過した信号の信号レベルを観測する（図１２、ステップＳ５１）。この時の観測した信号レベルは−８０ｄＢｍであり、閾値よりも低いため（図１２、ステップＳ５３：ＮＯ）、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６は利用可能と判定する。

同様に、端末５−２の信号検出部５３８は、ＢＰＦ５３２を通過した信号の信号レベルを観測する（図１２、ステップＳ５１）。この時の観測した信号レベルはそれぞれ、−８４ｄＢｍであり、閾値よりも低いため、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−７は利用可能と判定する（図１２、ステップＳ５３：ＮＯ）。以後、この処理を繰り返す。

次に、端末５−２が基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う手順を示す。但し、端末５−１は、監視チャネルの受信のみを行なうものとする。
まず、ユーザが端末５−２に基地局１を介したインターネットの接続を試みるための指示を入力すると、上位レイヤ処理部５１３がこのオペレーションを認識し、通信開始パケットが基地局１に送信される(図１０、ステップＳ３０）。基地局１は、端末５−２から受信した通信開始要求パケットに基づいて、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５の３チャネル（６０ＭＨｚ）でアプリケーションパケットを伝送すると決定し（図１０、ステップＳ３１、Ｓ３３）、利用チャネル情報パケットを全端末５へ伝送する(図１０、ステップＳ３５）。ここでは、基地局１は、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５を設定した通信用チャネル情報と、チャネルＣｈ−５を設定した制御チャネル情報と、上記の通信用チャネルを用いる予定の端末５−２の識別情報を設定した宛先情報とを格納した利用チャネル情報から利用チャネル情報パケットを生成し、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５を利用して全端末５へ伝送する。同時に、ローカル信号の周波数をチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−５全体の周波数帯域（５．２１ＧＨｚ〜５．２７ＧＨｚ）の中心周波数である５．２４ＧＨｚに設定する。

端末５−２は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、自端末宛てにアプリケーションデータが送信されることと、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５がアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。端末５−２は、チャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−５の周波数帯域を利用通信帯域とする。

ここで、端末５−２は、通信可能帯域が１００ＭＨｚのため、最大チャネル数５まで利用した通信が可能である。そのため、端末５−２の受信設定部５３６は、チャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−５を受信するためのローカル信号の周波数を変えずに受信可能な５チャネル分のチャネルＣｈ−２〜Ｃｈ−６から、自端末の利用チャネルを除いたチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−６を監視チャネルとして決定する。このように、端末５−２は、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５でアプリケーションパケットを受信しつつ、他基地局１や他システムがチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−６を利用していないかどうかを監視することを決定する。この時の対象帯域の設定を図２０に示す。

図２０は、端末５−２の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。ローカル信号の周波数は利用チャネルであるチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−５の中心周波数５．２４ＧＨｚに設定される。端末５−２の受信設定部５３６は、ＢＰＦ５３１を、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５で伝送される信号を受信できるように準備設定するとともに、ＢＰＦ５３２を、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−６を利用した信号の検出ができるように準備設定する（図１０、ステップＳ３９）。このときのＢＰＦ５３１及びＢＰＦ５３２の設定を図２１に示す。

図２１は、端末５−２のＢＰＦの通過帯域を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図において、ローカル信号のＤＣから３０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５に相当するため、ＢＰＦ５３１の通過帯域をＤＣ〜３０ＭＨｚに設定する。また、３０ＭＨｚから５０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−６に相当するため、ＢＰＦ５３２の通過帯域を３０ＭＨｚ〜５０ＭＨｚに設定する。

同様に、端末５−１は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５が他局（端末５−２）宛てのアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。そこで、端末５−１の受信設定部５３６は、チャネルＣｈ−５の周波数帯域を利用通信帯域とする。端末５−１は、通信可能帯域が８０ＭＨｚであるため、中心周波数５．２６ＧＨｚでチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−６を受信できるが、これらのチャネルの受信帯域は、他局（端末５−２）の利用チャネルと重なるため、監視帯域は設定しない。端末５−１がチャネルＣｈ−５で制御信号の受信のみ行う時の対象帯域の設定を図２２に示す。

図２２は、端末５−１が制御信号の受信のみを行う場合の帯域設定を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は、制御チャネル（チャネルＣｈ−５）の中心周波数５．２６ＧＨｚに設定されおり、ＢＰＦ５３１を、制御チャネル（チャネルＣｈ−５）で伝送される信号を受信できるように準備設定する。このときのＢＰＦ５３１の設定を図２３に示す。

図２３は、端末５−１のＢＰＦの通過帯域を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図において、ローカル信号のＤＣから１０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−５に相当するため、ＢＰＦ５３１の通過帯域をＤＣ〜１０ＭＨｚに設定する。

なお、端末５−１、または、端末５−２の信号検出部５３８が、ＢＰＦ５３２を通過した信号の信号レベルを観測し（図１２、ステップＳ５１）、この時の観測したチャネルの信号レベルが閾値よりも高いことを検出した場合は（図１２、ステップＳ５３：ＹＥＳ）、その検出したチャネル番号を設定した信号検出情報パケットを基地局１に送信する（図１２、ステップＳ５５）。基地局１は、受信した信号検出情報パケットに設定されているチャネル番号と対応づけて利用不可をチャネル情報テーブルに書き込む（図１２、ステップＳ５７、Ｓ５９）。また、利用中のチャネルが利用不可になった場合、チャネルの再割当を行なう。以後、この処理を繰り返す。

以上説明した処理により、信号を送受信しながら、端末が通信可能な帯域を最大限利用して、利用周波数帯域以外の周波数帯をセンシングすることができる。また、全端末が受信可能な制御チャネルを用いて、基地局が利用チャネル情報を全端末に送信しているため、同一サービスエリア内、或いは、同一のアンライセンスシステム内の基地局や他の端末が信号を発信している状況でも、他基地局、或いはライセンスシステムが発信している信号と識別することができ、誤り無くセンシングを行うことが可能となる。
また、端末においてセンシングを行なうため、基地局の通信可能なエリアの外側にある基地局や他システムからの干渉を検知することができる。

なお、本実施形態では、受信電力レベルの測定結果からチャネルの利用可否を判定したが、この限りでは無く、例えば、他の基地局が送信している信号の特徴を解析する方法などでも、チャネル利用可否の判定は可能である。つまり、信号の中に、他の基地局が送信して信号であることを示す特定の情報が設定されていることを検出した場合、他の基地局に利用されているチャネル、すなわち、利用不可チャネルであると判断する。例えば、他の基地局が送信する特定パターンのプリアンブルや、自端末が通信している基地局とは異なるセルの番号やＳＳＩＤ（Service Set Identifier）等を検出する。

また、本実施形態では、基地局１と端末５の間で通信を行う際に利用チャネル情報パケットを用いて利用チャネル情報を伝達していたが、この限りでは無く、基地局１と端末５間で利用する通信用チャネルや制御チャネルがあらかじめ設定されていてもよい。
また、各端末５の通信可能帯域を予め基地局１に記憶させてもよい。

また、本実施形態では、制御チャネルは１つとしたが、この限りでは無く、２つ以上存在してもよい。
また、本実施形態では、デジタル信号処理によるＢＰＦを想定したが、通過帯域を可変にできるアナログＢＰＦを用いても同様の処理が可能である。
また、本実施形態では、デジタル信号処理においてＢＰＦを用いたが、フーリエ変換器を用いてもよい。
また、無線通信システムに適用する無線通信規格、チャネル数、チャネル帯域幅はあくまで一例であり、実施形態の記載に限定されるものではない。
また、本実施形態では、信号検出部を有する端末がチャネルの利用可否を判定したが、この限りでは無く、端末は信号を検出したチャネル番号を基地局に報知し、基地局が利用可否を判定しても良い。この場合は、複数の端末から報知される情報を基に利用可否を判定することが可能になる。例えば、全端末の５０％以上から、あるチャネル番号に信号を検出したことが報知された場合に、基地局は、そのチャネルの利用を不可と判定する。
また、本実施形態では、アナログ復調部において利用チャネルで伝送された信号をベースバンド信号に変換するような周波数のローカル信号を生成したが、この限りでは無く、例えば、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号に変換されるような周波数のローカル信号を生成しても良い。利点として、柔軟に監視帯域を設定することが可能になる。但し、この場合は、受信デジタル信号処理部内でＩＦ信号をベースバンド信号に変換する処理が必要になる。

[第２の実施形態]
続いて、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態の無線通信システムは、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信方式を用いる。第１の実施形態では、端末５にＢＰＦを用いているが、本実施形態では、フーリエ変換器がＢＰＦを兼ねる。以下、第１の実施形態との差分を中心に説明する。

本実施形態の無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態における無線通信システムの端末５を端末５ａとした構成である。以下、複数の端末５ａをそれぞれ、端末５ａ−１、端末５ａ−２、…と記載する。

本実施形態の基地局１の構成は、図２〜図４に示す第１の実施形態の構成と同様である。但し、基地局１のパケット変調部１２４は、ＯＦＤＭ信号を生成し、パケット復調部１３１は、ＯＦＤＭ信号の復調を行う。
また、本実施形態の端末５ａの構成は、第１の実施形態の端末５が備える受信デジタル信号処理部５１０を、図２４に示す受信デジタル信号処理部５１０ａに置き換えたものであり、それ以外は、第１の実施形態の端末５と同様の構成である。但し、端末５ａのパケット変調部５２５は、ＯＦＤＭ信号を生成する。

図２４は、本実施形態の端末５ａの受信デジタル信号処理部５１０ａの詳細な構成を示すブロック図である。同図において、図７に示す第１の実施形態の受信デジタル信号処理部５１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す受信デジタル信号処理部５１０ａが第１の実施形態の受信デジタル信号処理部５１０と異なる点は、ＢＰＦ５３１、５３２を設けていない点、パケット復調部５３３、受信設定部５３６、信号検出部５３８に変えてパケット復調部５３３ａ、受信設定部５３６ａ、信号検出部５３８ａを備える点である。

パケット復調部５３３ａは、ＯＦＤＭ通信方式に基づいてパケットを復調し、利用通信帯域について復調及び復号したパケットをパケット解析部５３４へ出力し、監視帯域において受信した信号を信号検出部５３８ａへ出力する。
受信設定部５３６ａは、受信した利用チャネル情報に設定されている通信用チャネル情報及び制御チャネル情報に基づいて利用チャネルと監視チャネルを決定し、ローカル信号制御部５０３にローカル信号情報を出力するとともに、利用通信帯域及び監視帯域を設定した通過帯域情報をパケット復調部５３３ａに出力する。なお、本実施形態はＦＦＴ(Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換)によって復調を行うため、通信可能帯域幅の受信帯域内に利用通信帯域が含まれるようにすれば、監視帯域を利用通信帯域の低周波数側、または、高周波数側、あるいは、低周波数側と高周波数側の両方など、任意に設定することが可能である。
信号検出部５３８ａは、パケット復調部５３３ａから出力された復調結果から信号を検出する。

図２５は、パケット復調部５３３ａの詳細な機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、パケット復調部５３３ａは、プリアンブル検出部５４１、タイミング・周波数同期部５４２、ＧＩ除去部５４３、ＦＦＴ演算部５４４、等化部５４５、デマッピング部５４６、デインタリーバ５４７、及び、誤り訂正復号部５４８を備えて構成され、ＧＩ除去部５４３及びＦＦＴ演算部５４４を除けば第１の実施形態のパケット復調部５３３と同様の構成である。

プリアンブル検出部５４１は、パケットのプリアンブルを検出する。タイミング・周波数同期部５４２は、パケットを復調できるように、プリアンブル検出部５４１により検出されたプリアンブルに基づいてタイミングと周波数を合わせる。ＧＩ除去部５４３は、パケットからガードインターバル(ＧＩ)を除去する。ＦＦＴ演算部５４４は、ＧＩが除去されたパケットに対して高速フーリエ変換処理を行って周波数領域のＩ／Ｑ信号に変換すると、受信設定部５３６ａから受信した通過帯域情報に従って、利用通信帯域の信号を等化部５４５へ出力し、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａへ出力する。等化部５４５は、ＦＦＴ演算部５４４から出力されたＦＦＴ演算結果のＩ／Ｑ信号に等化を行う。デマッピング部５４６は、等化部５４５により等化処理されたＩ／Ｑ信号をマッピング前の信号に変換する。デインタリーバ５４７は、デマッピング部５４６により生成された信号の並び替え処理を行う。誤り訂正復号部５４８は、デインタリーバ５４７によって並び替えが行なわれた信号の誤りを訂正する。
上記に示すＦＦＴ演算部５４４が、第１の実施形態におけるＢＰＦ５３１、５３２を兼ねている。

次に、本実施形態による無線通信システムの処理について説明する。
本実施形態の基地局１、端末５ａの運用開始処理フロー、通信開始処理フロー、アプリケーションデータ送受信フローは、図８〜図１１に示す第１の実施形態による基地局１、端末５の運用開始処理フロー、通信開始処理フロー、アプリケーションデータ送受信フローと同様である。また、アプリケーション信号の送受信を行なっている端末５ａの利用可否判定処理フローは、図１２に示す利用可否判定処理フローと同様である。

図２６は、本実施形態による端末５ａのうち、アプリケーション信号の送受信を行なっていない端末５ａの利用可否判定処理フローを示す図である。本実施形態において、アプリケーション信号の送受信を行っていない端末５ａは、監視帯域変更タイマを用いて、ローカル信号の周波数を周期的に変更し、利用チャネル以外のチャネルの利用可否を判定する。
なお、端末５ａは、上位レイヤ処理部５１３による上位レイヤの処理状況、あるいは、利用チャネル情報パケットやアプリケーションパケットがある期間送受信されていないことを認識することによって、アプリケーション信号の送受信を行なっていないことを判断することができる。

同図において、アプリケーション信号の送受信を行なっていない端末５ａは、内部に備える監視帯域変更タイマ（図示せず）をセットし（ステップＳ６１）、図１２に示す利用可否判定処理フローを実施して監視チャネルの利用可否を判定する（ステップＳ６３）。端末５ａは、監視帯域変更タイマが満了するまで（ステップＳ６５：ＮＯ）、ローカル信号の周波数変更は行なわず、同じ監視チャネルにより繰り返しステップＳ６３（図１２に示す利用可否判定処理フロー）を実行する。監視帯域変更タイマが満了した場合（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、ローカル信号の周波数を変更し、監視チャネルを変更し（ステップＳ６７）、ステップＳ６１からの処理を行なう。この時、ローカル信号の周波数は引き続き制御チャネルの信号を受信できる範囲内での変更を行なう。

以下に、基地局１のサービスエリア内に端末５ａ−１、５ａ−２が存在し、端末５ａ−１が基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う場合の通信処理例を示す。無線通信システムが利用可能なチャネルは、図１３に示すチャネルと同様であるとする。

図８の処理により、基地局１は、起動した時に、全チャネルの受信電力レベルを測定し、全チャネルで利用可能と判定し、その中からチャネルＣｈ−５で運用を開始したものとする。また、図９の処理により、端末５ａ−１及び端末５ａ−２は、チャネルＣｈ−１から順番に、各チャネルでビーコンの受信を試み、チャネルＣｈ−５でビーコンの受信に成功し、認証及び帰属が完了し、基地局１に端末５ａ−１、端末５ａ−２が帰属している状態となっている。

周辺には他の基地局１や他システムの無線局などは存在しておらず、図１４に示すように、基地局１のチャネル情報テーブルは、全８チャネルとも「利用可」である。基地局１は、チャネルＣｈ−５を制御チャネルとして選択している。

各種アナログ装置、ＤＡＣ、ＡＤＣの装置の性能により、基地局１は８０ＭＨｚ、端末５ａ−１は６０ＭＨｚ、端末５ａ−２は８０ＭＨｚまでの帯域の通信が可能であるものとする。また、基地局１及び端末５ａにおける、チャネルの利用可否判定は、信号レベルの観測により行うものとし、基地局１及び端末５ａでは、閾値として−６０ｄＢｍが設定されている。また、端末５ａが、ローカル信号の周波数変更を周期的に変える時間（監視帯域変更タイマ）は、３百マイクロ秒に設定されている。

端末５ａ−１が基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う手順を示す。
まず、基地局１は、第１の実施形態と同様の手順により、端末５ａ−１から受信した通信開始要求パケットに基づいて通信用チャネルを決定し（図１０、ステップＳ３３）、利用チャネル情報パケットを全端末５ａへ伝送する(図１０、ステップＳ３５）。ここでは、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の２チャネル（４０ＭＨｚ）を端末５ａ−１に割当て、通信用チャネルとする。基地局１は、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を設定した通信用チャネル情報と、チャネルＣｈ−５を設定した制御チャネル情報と、上記の通信用チャネルを用いる予定の端末５ａ−１の識別情報を設定した宛先情報とを格納した利用チャネル情報から利用チャネル情報パケットを生成し、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５を利用して全端末５ａへ伝送する。同時に、ローカル信号の周波数を端末５ａ−１の利用チャネルであるチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５全体の周波数帯域（５．２３ＧＨｚ〜５．２７ＧＨｚ）の中心周波数である５．２５ＧＨｚに設定する。

端末５ａ−１は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、自端末宛てにアプリケーションデータが送信されることと、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５がアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。端末５ａ−１は、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の周波数帯域を利用通信帯域とする。

ここで、端末５ａ−１は、通信可能帯域が６０ＭＨｚのため、最大チャネル数３までを利用した通信が可能である。そのため、端末５ａ−１は、利用チャネルであるチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５全体の周波数の低周波数側、あるいは、高周波数側に隣接した１チャネルを監視チャネルとする。ここでは、高周波数側のチャネルＣｈ−６を監視チャネルとして決定する。このように、端末５ａ−１は、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５でアプリケーションパケットを受信しつつ、他基地局１や他システムがチャネルＣｈ−６を利用して信号を送信していないかどうかを監視することを決定する。この時の対象帯域の設定を図２７に示す。

図２７は、端末５ａ−１の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は、利用チャネル及び監視チャネルを併せた受信帯域のチャネルＣｈ−４〜Ｃｈ−６の中心周波数５．２６ＧＨｚに設定される。また、受信設定部５３６ａは、受信デジタル信号処理部５１０ａ内のＦＦＴ演算部５４４において、利用チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の周波数帯域（利用通信帯域）の信号を等化部５４５に、監視チャネルＣｈ−６の周波数帯域（監視帯域）の信号を信号検出部５３８ａに出力するように設定する。この設定を図２８に示す。

図２８は、端末５ａ−１のＦＦＴ演算部５４４における利用通信帯域及び監視帯域の設定を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図に示すように、端末５ａ−１のＦＦＴ演算部５４４は、利用チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５に対応したＤＣ〜１０ＭＨｚ、３０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの信号を等化部５４５へ出力し、監視チャネルＣｈ−６に対応した１０ＭＨｚ〜３０ＭＨｚの信号を信号検出部５３８ａへ出力する。

同様に、端末５ａ−２は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５が他局（端末５ａ−１）宛てのアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。そこで、端末５ａ−２は、チャネルＣｈ−５の周波数帯域を利用通信帯域とする。

ここで、端末５ａ−２は、通信可能帯域が８０ＭＨｚのため、最大チャネル数４までを利用した通信が可能である。そのため、端末５ａ−２は、利用チャネルであるチャネルＣｈ−５の周波数の低周波数側、あるいは、高周波数側に隣接した３チャネルのうち、他端末５ａの利用チャネルを除いたチャネルを監視チャネルとする。ここでは、他端末５ａの通信用チャネルが含まれない高周波数側のチャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を監視チャネルとして決定する。このように、端末５ａ−２は、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５で制御信号を受信しつつ、他基地局１や他システムがチャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を利用して信号を送信していないかどうかを監視する。この時の対象帯域の設定を図２９に示す。

図２９は、端末５ａ−２の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は、利用チャネル及び監視チャネルを併せたチャネルのうち、最も低い周波数帯のチャネルＣｈ−５と最も高い周波数帯のチャネルＣｈ−８の中心となる周波数、すなわち、受信帯域の中心周波数の５．２９ＧＨｚに設定される。また、受信デジタル信号処理部５１０ａ内のＦＦＴ演算部５４４において、利用チャネルＣｈ−５の周波数帯域（利用通信帯域）の信号を等化部５４５に、監視チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８の周波数帯域（監視帯域）の信号を信号検出部５３８ａに出力するように設定する。この設定を図３０に示す。

図３０は、端末５ａ−２のＦＦＴ演算部５４４における利用通信帯域及び監視帯域の設定を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図に示すように、端末５ａ−２のＦＦＴ演算部５４４は、利用チャネルＣｈ−５に対応した４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの信号を等化部５４５へ出力し、監視チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８に対応したＤＣ〜４０ＭＨｚ、６０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの信号を信号検出部５３８ａへ出力する。

この後、端末５ａ−１は基地局１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う。これにより、基地局１と端末５ａ−１間でブラウジング用のアプリケーションパケットを送受信する。基地局１は、アプリケーションパケットを無線ＲＦ信号に変換し、チャネルＣｈ−５を用いて、端末５ａ−１へ伝送する（図１１、ステップＳ４１）。端末５ａ−１においてパケット復調部５３３ａのＦＦＴ演算部５４４から等化部５４５側へ出力された利用通信帯域のアプリケーションパケットは、アプリケーションパケット復号部５３７において復号され、上位レイヤ処理部５１３へ渡される。同時に端末５ａ−１において、信号検出部５３８ａが、パケット復調部５３３ａのＦＦＴ演算部５４４から出力された監視帯域の信号レベルを観測する。この時の観測した信号レベルは−８０ｄＢｍであり、閾値よりも低いため（図１２、ステップＳ５３：ＮＯ）、チャネルＣｈ−６は利用可能と判定する。

同様に、端末５ａ−２の信号検出部５３８ａは、パケット復調部５３３ａのＦＦＴ演算部５４４から出力された監視帯域の信号レベルを観測する。この時の観測した信号レベルは、チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８それぞれのチャネルの帯域において、−８４ｄＢｍ、−８６ｄＢｍ、−９４ｄＢｍであり、閾値よりも低いため、チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８は利用可能と判定する。

そして、３百マイクロ秒が経過すると、通信を行っていない端末５ａ−２は、ローカル信号の周波数及び、監視帯域を変更する。端末５ａ−２は、自端末の利用チャネルＣｈ−５の周波数の高周波数側に隣接した３チャネルを監視チャネルとしていたため、監視チャネルを利用チャネルＣｈ−５の低周波数側に隣接した３チャネルであるチャネルＣｈ−２，Ｃｈ−３、Ｃｈ−４のうち、他端末５の利用チャネルＣｈ−４を除いたチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３を監視チャネルとして決定する。このように、端末５ａ−２は、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５で制御信号を受信しつつ、他基地局１や他システムがチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３を利用して信号を送信していないかどうかを監視する。この時の対象帯域の設定を図３１に示す。

図３１は、端末５ａ−２の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は、利用チャネル及び監視チャネルを併せたチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−５のうち、最も低い周波数帯のチャネルＣｈ−２と最も高い周波数帯のチャネルＣｈ−５の中心となる周波数、すなわち、受信帯域の中心周波数の５．２３ＧＨｚに設定される。また、受信設定部５３６ａは、受信デジタル信号処理部５１０ａ内のＦＦＴ演算部５４４において、監視チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３の周波数帯域（監視帯域）の信号を信号検出部５３８ａに出力するように設定する。この設定を図３２に示す。

図３２は、端末５ａ−２のＦＦＴ演算部５４４における利用通信帯域及び監視帯域の設定を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図に示すように、端末５ａ−２のＦＦＴ演算部５４４は、利用チャネルＣｈ−５に対応した２０〜４０ＭＨｚの信号を等化部５４５へ出力し、監視チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３に対応した４０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの信号を信号検出部５３８ａへ出力する。
この設定後、端末５ａ−２は、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３の利用可否を判定する。

以後、端末５ａ−２は、３百マイクロ秒毎に監視帯域を利用通信帯域の高周波数側、低周波側に変更し、チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８の利用可否の判定、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３の利用可否を周期的に判定する。この変化を図３３に示す。

図３３は、利用通信帯域と監視帯域の時間変化を示す図である。同図において、端末５ａ−１の利用通信帯域は、基地局１により再割り当てが行なわれない限り時間が経過しても変化せず、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を用いている。一方、端末５ａ−２の監視帯域は、周期的に端末５ａ−１の利用通信帯域の高周波数側（チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８）、低周波数帯域側（チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３）と、周期的に変化している。

なお、端末５ａ−１または端末５ａ−２の信号検出部５３８ａにおいて、監視チャネルの信号レベルが閾値よりも高いことを検出した場合は（図１２、ステップＳ５３：ＹＥＳ）、その検出したチャネル番号を設定した信号検出情報パケットを基地局１に送信する（図１２、ステップＳ５５）。基地局１は、受信した信号検出情報パケットに設定されているチャネル番号と対応づけて利用不可をチャネル情報テーブルに書き込む（図１２、ステップＳ５７、Ｓ５９）。また、利用中のチャネルが利用不可になった場合、チャネルの再割当を行なう。

以上説明した処理により、第１の実施形態の効果に加え、信号を送受信していない端末５ａについては、ローカル信号を変更しても通信に支障がでないため、ローカル信号の周波数を周期的に変更することにより、信号を送受信している端末５ａよりもさらに広範囲な周波数帯域をセンシングすることができる。
また、本実施形態によれば、２つのＢＰＦに代えてＦＦＴ演算器を用いることにより、コストが低減する。
また、端末が受信可能な通信帯域を受信帯域とし、その受信帯域の中で、高周波数側、低周波数帯域側のいずれを監視帯域、利用通信帯域に割当てるかを任意に決定することができる。

[第３の実施形態]
続いて、本発明の第３の実施形態を説明する。上述した第２の実施形態では、ローカル信号発生器を１つのみ設け、監視帯域を周期的に切り替える際には、ローカル信号発生器から発生されるローカル信号を切り替えている。しかし、ローカル信号発生器が指示されたローカル信号を安定して発生させるには時間がかかってしまう。そこで、本実施形態では、ローカル信号発生器を２つ設け、そのどちらかを選択することにより、すばやく監視帯域を切り替えるようにし、アプリケーションパケットの送受信を行なっている端末においても、監視帯域を切り替えた監視を可能とする。
以下、第１、第２の実施形態との差分を中心に説明する。

本実施形態の無線通信システムは、図１に示す第１の実施形態における無線通信システムの端末５を端末５ｂとした構成である。以下、複数の端末５ｂをそれぞれ、端末５ｂ−１、端末５ｂ−２、…と記載する。本実施形態の無線通信システムは、第２の実施形態と同様に、ＯＦＤＭ通信方式を基に信号の送受信を行う。

本実施形態の基地局１の構成は、図２〜図４に示す第１の実施形態の構成と同様である。但し、基地局１のパケット変調部１２４は、ＯＦＤＭ信号を生成し、パケット復調部１３１は、ＯＦＤＭ信号の復調を行う。

図３４は、本実施形態の端末５ｂの構成を示すブロック図である。同図において、図５に示す第１の実施形態の端末５と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す端末５ｂが第１の実施形態の端末５と異なる点は、ローカル信号制御部５０３に変えてローカル信号制御部５０３ｂを設けている点、１台のローカル信号発生器５０４に変えてローカル信号発生器５０４−１、５０４−２を設けている点、受信デジタル信号処理部５１０に変えて受信デジタル信号処理部５１０ａを設けている点、ローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２を設けている点である。受信デジタル信号処理部５１０ａは、図２４に示す第２の実施形態と同様である。

ローカル信号制御部５０３ｂは、発生させる周波数を設定したローカル信号情報を受信し、このローカル信号情報が示す周波数のローカル信号を発生させるようローカル信号発生器５０４−１、５０４−２それぞれに対して指示するためのローカル信号制御用信号を出力する。さらに、ローカル信号制御部５０３ｂは、スイッチ制御用信号を出力し、ローカル信号発生器５０４−１が発生させるローカル信号とローカル信号発生器５０４−２が発生させるローカル信号の切り替えをローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２に指示する。ローカル信号発生器５０４−１、５０４−２は、第１の実施形態のローカル信号発生器５０４と同様の機能を有する。ローカル信号スイッチ５１４−１は、ローカル信号制御部５０３ｂの指示によってローカル信号発生器５０４−１が発生させるローカル信号とローカル信号発生器５０４−２が発生させるローカル信号を切り替えてアナログ変調部５０７に出力する。ローカル信号スイッチ５１４−２は、ローカル信号制御部５０３ｂの指示によってローカル信号発生器５０４−１が発生させるローカル信号とローカル信号発生器５０４−２が発生させるローカル信号を切り替えてアナログ復調部５０８に出力する。

次に、本実施形態による無線通信システムの処理について説明する。
本実施形態の基地局１、端末５ｂの運用開始処理フロー、アプリケーションデータ送受信前の処理フロー、アプリケーションデータ送受信フロー、利用可否判定処理フローは、第２の実施形態と同様である。

本実施形態の無線通信システムでは、基地局１と端末５ｂとの間で送受信するパケットに、宛て先アドレス及びサービスエリア固有のサービスエリアＩＤが格納されており、宛て先アドレスを解析することにより、自端末宛てのパケットかどうかを判別し、自端末宛てでは無いパケットは破棄する。また、サービスエリアＩＤを解析することにより、他のサービスエリアから送信されたパケットかどうかを識別することが可能である。この処理は、端末５ｂの受信デジタル信号処理部５１０ａのパケット解析部５３４において行われる。これは、第１、第２の実施形態にも適用することができる。

以下に、基地局１のサービスエリア内に端末５ｂ−１、５ｂ−２が存在し、端末５ｂ−１、端末５ｂ−２が基地局１を介してインターネットへ接続してブラウジングを行い、その通信中に他の基地局１、さらに他の基地局１が運用を開始した場合の通信処理例を示す。以下、端末５ｂ−１、５ｂ−２がサービスエリアに存在する基地局１を基地局１−１、基地局１−１の次に運用を開始する他の基地局１を基地局１−２、基地局１−２の次に運用を開始するさらに他の基地局１を基地局１−３とする。

基地局１−１が属する無線通信システムが利用可能なチャネルは、図１３に示すチャネルと同様であり、利用可能チャネルは８つ、各チャネルは２０ＭＨｚ帯域である。

図８の処理により、基地局１−１は、起動した時に、全チャネルの受信電力レベルを測定し、全チャネルで利用可能と判定し、その中からチャネルＣｈ−５で運用を開始したものとする。また、図９の処理により、端末５ｂ−１及び端末５ｂ−２は、チャネルＣｈ−１から順番に、各チャネルでビーコンの受信を試み、チャネルＣｈ−５でビーコンの受信に成功し、認証及び帰属が完了し、基地局１−１に端末５ｂ−１、端末５ｂ−２が帰属している状態となっている。

周辺には他の基地局１−１や他システムの無線局などは存在しておらず、図１４に示すように、基地局１−１のチャネル情報テーブルは、全８チャネルとも「利用可」である。基地局１−１は、チャネルＣｈ−５を端末５ｂの通信用チャネルとして設定し、同チャネルＣｈ−５を制御チャネルとして選択している。
また、基地局１−１、端末５ｂ−１、及び、端末５ｂ−２は８０ＭＨｚまでの帯域の通信が可能であるものとする。

基地局１−１及び端末５ｂにおける、チャネルの利用可否判定は、信号レベルの観測、及び、受信パケットの解析により行う。信号レベルの観測による判定は、第１の実施形態に示したものと同様であり、利用チャネル以外のチャネルの利用可否を判定する。受信パケットの解析は、現在利用している利用チャネルの利用可否判定に用いる方法であり、他基地局が信号を発信していることを、受信パケットに格納されているサービスエリアＩＤから認識することにより、そのチャネルの利用可否を判定する。基地局１−１及び端末５ｂでは、信号レベルの観測によるチャネルの利用可否判定用に、閾値として−６０ｄＢｍが設定されている。また、端末５ｂの監視帯域変更タイマには３百マイクロ秒が設定されている。

最初に、端末５ｂ−１が基地局１−１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う手順を示す。
まず、基地局１−１は、第１及び第２の実施形態と同様の手順により、端末５ｂ−１から受信した通信開始要求パケットに基づいて通信用チャネルを決定し（図１０、ステップＳ３３）、利用チャネル情報パケットを全端末５ｂへ伝送する(図１０、ステップＳ３５）。ここでは、チャネルＣｈ−５を端末５ｂ−１に割当て、アプリケーションパケットを伝送する。基地局１−１は、チャネルＣｈ−５を設定した通信用チャネル情報と、チャネルＣｈ−５を設定した制御チャネル情報と、上記の通信用チャネルを用いる予定の端末５ｂ−１の識別情報を設定した宛先情報とを格納した利用チャネル情報から利用チャネル情報パケットを生成し、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５を利用して全端末５ｂへ伝送する。同時に、ローカル信号の周波数を端末５ｂ−１の利用チャネルであるチャネルＣｈ−５（５．２５ＧＨｚ〜５．２７ＧＨｚ）の中心周波数である５．２６ＧＨｚに設定する。

端末５ｂ−１、５ｂ−２は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、チャネルＣｈ−５が端末５ｂ−１用のアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。端末５ｂ−１、５ｂ−２は、通信可能帯域が８０ＭＨｚのため、最大チャネル数４までを利用した通信が可能である。端末５ｂ−１、５ｂ−２の受信設定部５３６ａは、利用チャネルＣｈ−５の低周波数側の３チャネルであるチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４を第１の周波数帯域を監視帯域として設定し、Ｃｈ−５の高周波数側の３チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８の周波数帯域を第２の監視帯域として設定する。

端末５ｂ−１、５ｂ−２の受信設定部５３６ａは、第１の監視帯域と通信帯域を併せたチャネルＣｈ−２〜Ｃｈ−５の中心周波数５．２３ＧＨｚを第１のローカル信号周波数とし、同様に、第２の監視帯域と通信帯域を併せたチャネルＣｈ−５〜Ｃｈ−８の中心周波数５．２９ＧＨｚを第２のローカル信号周波数とする。受信設定部５３６ａは、第１のローカル周波数と第２のローカル周波数を設定したローカル信号情報をローカル信号制御部５０３ｂへ出力し、ローカル信号制御部５０３ｂは、ローカル信号発生器５０４−１に第１のローカル信号周波数のローカル信号を発生させるようローカル信号制御用信号により指示するとともに、ローカル信号発生器５０４−２に第２のローカル信号周波数のローカル信号を発生させるようローカル信号制御用信号により指示する。これにより、ローカル信号発生器５０４−１、５０４−２がそれぞれ５．２３ＧＨｚ、５．２９ＧＨｚのローカル信号を出力するように設定する。

上記の設定後、端末５ｂ−１は、第１の監視帯域であるチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４を監視帯域として設定する。この時の対象帯域の設定を図３５に示す。
図３５は、端末５ｂ−１の利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号制御部５０３ｂは、ローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２に、ローカル信号発生器５０４−１側へ切り替るよう指示し、ローカル信号の周波数を５．２３ＧＨｚに切り替える。また、受信デジタル信号処理部５１０ａ内において、受信設定部５３６ａは、利用チャネルＣｈ−５の周波数帯域が利用通信帯域であり、監視チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４の周波数帯域が監視帯域であることを示す通過帯域情報をＦＦＴ演算部５４４に出力し、利用通信帯域の信号を等化部５４５に、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａに出力するよう設定する。この設定を、図３６に示す。

図３６は、端末５ｂ−１のＦＦＴ演算部５４４における利用通信帯域及び監視帯域の設定を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図に示すように、端末５ｂ−１のＦＦＴ演算部５４４は、利用チャネルＣｈ−５に対応した２０〜４０ＭＨｚの信号を等化部５４５へ出力し、監視チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４に対応したＤＣ〜２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚの信号を信号検出部５３８ａへ出力する。

同様に上記の設定後、端末５ｂ−２は、第２の監視帯域であるチャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を監視帯域として設定する。この時の対象帯域の設定は、図２９と同様である。端末５ｂ−２のローカル信号制御部５０３ｂは、ローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２に、スイッチ制御用信号を出力してローカル信号発生器５０４−２側へ切り替るよう指示し、ローカル信号の周波数を５．２９ＧＨｚに切り替える。また、受信デジタル信号処理部５１０ａ内において、受信設定部５３６ａは、利用チャネルＣｈ−５の周波数帯域が利用通信帯域であり、監視チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８の周波数帯域が監視帯域であることを示す通過帯域情報をＦＦＴ演算部５４４に出力し、利用通信帯域の信号を等化部５４５に、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａに出力するよう設定する。このときの端末５ｂ−２のＦＦＴ演算部５４４における利用通信帯域及び監視帯域の設定は図３０と同様となる。

この後、端末５ｂ−１は基地局１−１を介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う。これにより、基地局１−１と端末５ｂ−１との間でブラウジング用のアプリケーションパケットを送受信する。基地局１−１は、アプリケーションパケットを無線ＲＦ信号に変換し、チャネルＣｈ−５を用いて、端末５ｂ−１へ伝送する（図１１、ステップＳ４１）。このアプリケーションパケットの宛て先アドレスには端末５ｂ−１のアドレスが格納される。

端末５ｂ−１は、パケット解析部５３４において、パケットのサービスエリアＩＤを解析して、自身が帰属している基地局１−１から送信されたパケットであることを認識し、さらに、アプリケーションパケットの宛先アドレスを解析して自端末宛てのパケットであることを認識した後、アプリケーションパケット復号部１３４において、アプリケーションパケットを復号し、復号したデータを上位レイヤ処理部５１３へ出力する。同時に、端末５ｂ−１は、信号検出部５３８ａにおいて、信号レベルを観測する。この時の観測したチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４の信号レベルはそれぞれ、−８８ｄＢｍ、−８７ｄＢｍ、−８５ｄＢｍであり、閾値よりも低いため、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４は利用可能と判定する。

一方、端末５ｂ−２は、パケット解析部５３４において、パケットのサービスエリアＩＤを解析して、自身が帰属している基地局１−１から送信されたパケットであることを認識するが、パケットの宛先アドレスを解析して自端末宛てのパケットでは無いことを認識すると、パケットを破棄する。また、信号検出部５３８ａにおいて、信号レベルを観測する。この時の観測したチャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８の信号レベルはそれぞれ−７３ｄＢｍ、−７６ｄＢｍ、−８２ｄＢｍであり、閾値よりも低いため、チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８は利用可能と判定する。

端末５ｂ−１が第１の監視帯域により、端末５ｂ−２が第２の監視帯域によりチャネルの監視を開始してから３百マイクロ秒が経過すると、端末５ｂ−１及び端末５ｂ−２は、監視帯域を変更する。
端末５ｂ−１は、第２の監視帯域であるチャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を監視帯域として設定する。端末５ｂ−１のローカル信号制御部５０３ｂは、ローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２に、ローカル信号発生器５０４−２側へ切り替るよう指示し、ローカル信号の周波数を５．２９ＧＨｚに切り替える。それとともに、受信デジタル信号処理部５１０ａ内において、受信設定部５３６ａは、利用チャネルＣｈ−５の周波数帯域が利用通信帯域であり、第２の監視チャネルであるＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８の周波数帯域が監視帯域であることを示す通過帯域情報をＦＦＴ演算部５４４に出力し、利用通信帯域の信号を等化部５４５に、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａに出力するよう設定する。

同様に端末５ｂ−２は、第１の監視帯域チャネルであるＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４を監視帯域として設定する。端末５ｂ−２のローカル信号制御部５０３ｂは、ローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２に、ローカル信号発生器５０４−１側へ切り替るよう指示し、ローカル信号の周波数を５．２３ＧＨｚに切り替える。それとともに、受信デジタル信号処理部５１０ａ内において、受信設定部５３６ａは、利用チャネルＣｈ−５の周波数帯域が利用通信帯域であり、第１の監視チャネルであるＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４の周波数帯域が監視帯域であることを示す通過帯域情報をＦＦＴ演算部５４４に出力し、利用通信帯域の信号を等化部５４５に、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａに出力するように設定する。

設定後、端末５ｂ−１は、チャネルＣｈ−５でアプリケーションパケットを受信しつつ、チャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を監視し、利用可否を判定する。同様に、端末５ｂ−２は、チャネルＣｈ−５でアプリケーションパケットを受信しつつ、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４を監視し、利用可否を判定する。

以後、端末５ｂ−１はチャネルＣｈ−５でアプリケーションパケットを受信しつつ、３百マイクロ秒毎に監視帯域を変更しながら、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を監視し、利用可否を判定する。また、端末５ｂ−２は、端末５ｂ−１と同様にチャネルＣｈ−５でアプリケーションパケット（５ｂ−１宛て）を受信しつつ、３百マイクロ秒毎に監視帯域を変更しながら、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８を監視し、利用可否を周期的に判定する。
なお、基地局１−１から端末５ｂ−２へアプリケーションパケットを送信する場合も、上記と同様に動作する。

ここで、図３７に示すように、基地局１−１と同一の無線通信システムにより実現される基地局１−２が運用を開始したものとする。基地局１−２は、チャネルＣｈ−７のチャネルで運用を開始したものとする。
この時、端末５ｂ−１の監視帯域はチャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４、端末５ｂ−２の監視帯域はチャネルＣｈ−６、Ｃｈ−７、Ｃｈ−８とする。端末５ｂ−２は、基地局１−２のサービスエリアにも存在するため、基地局１−２から送信されたパケットを受信する。端末５ｂ−２の信号検出部５３８ａは、チャネルＣｈ−７の周波数帯域の信号レベルを観測した結果（図１２、ステップＳ５１）、信号レベルは−３６ｄＢｍであり、閾値よりも高いため（図１２、ステップＳ５３：ＹＥＳ）、チャネルＣｈ−７は利用不可と判定する。信号検出部５３８ａから利用不可と判断されたチャネル番号を設定した信号検出情報を受け、端末５ｂ−２の信号検出情報パケット生成部５２３は、チャネルＣｈ−７が利用不可である情報を格納した信号検出情報パケットを生成し、この生成された信号検出情報パケットは基地局１−１へ送信される（図１２、ステップＳ５５）。

基地局１−１において、信号検出情報パケットが受信・復号されると（図１２、ステップＳ５７）、信号検出情報パケット復号部１３５は、チャネルＣｈ−７が利用不可であることを認識し、チャネル情報テーブルを更新する（図１２、ステップＳ５９）。この時のチャネル情報テーブルを図３８に示す。

図３８は、チャネル利用不可を認識した後に更新されたチャネル情報テーブルの設定内容を示す図である。同図において、制御チャネルであり、端末５ｂ−１の通信用チャネルであるチャネルＣｈ−５には「利用中」が設定され、チャネルＣｈ−２、Ｃｈ−３、Ｃｈ−４、Ｃｈ−６、Ｃｈ−８には「利用可」が設定されており、利用不可が検出されたチャネルＣｈ−７は「利用不可」に更新されている。また、チャネルＣｈ−１は、長時間監視ができないため、「不明」に更新されている。
なお、チャネルＣｈ−７は、更新前は通信用チャネルでは無かったため（図１２、ステップＳ６１：ＮＯ）、現在利用中のチャネルの変更は実施しない。

続いて、図３９に示すように、基地局１−１と同一の無線通信システムにより実現される基地局１−３が、チャネルＣｈ−５で運用を開始したものとする。
端末５ｂ−１は、基地局１−３のサービスエリアにも存在するため、基地局１−３から送信されたパケットをチャネルＣｈ−５により受信する。端末５ｂ−１のパケット復調部５３３ａは、受信したパケットを復調し、パケット解析部５３４はパケットのサービスエリアＩＤを解析して、基地局１−１からの送信では無いことを認識すると、チャネルＣｈ−５が他の基地局１によって利用されているものと判断し、このチャネルは利用不可であると判定する。端末５ｂ−１の信号検出情報パケット生成部５２３は、チャネルＣｈ−５が利用不可である情報を格納した信号検出情報パケットを生成し、この生成された信号検出情報パケットは基地局１−１へ送信される（図１２、ステップＳ５５）。

基地局１−１において、信号検出情報パケットが受信・復号されると、信号検出情報パケット復号部１３５は、チャネルＣｈ−５が利用不可であることを認識し、チャネル情報テーブルを更新する（図１２、ステップＳ５９）。この時のチャネル情報テーブルを図４０に示す。

図４０は、チャネル利用不可を認識した後に更新されたチャネル情報テーブルの設定内容を示す図である。同図に示すように、図３８に示すチャネル情報テーブルの設定内容に対して、チャネルＣｈ−５が「利用不可」に更新されている。

基地局１−１は、利用中であったチャネルＣｈ−５が利用不可となったため（図１２、ステップＳ６１：ＹＥＳ）、現在利用可能なチャネルの中からチャネルＣｈ−３を端末５ｂ−１の通信用チャネルとして設定し、チャネルＣｈ−３を制御チャネルとして選択する（図１０、ステップＳ３３）。基地局１−１は、チャネルＣｈ−３を設定した通信用チャネル情報と、チャネルＣｈ−３を設定した制御チャネル情報と、上記通信用チャネルを利用予定の端末５ｂ−１の識別情報を設定した宛先情報とを格納した利用チャネル情報から利用チャネル情報パケットを生成し、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５を利用して、基地局１−１のサービスエリア内の全端末５ｂへ伝送する（図１０、ステップＳ３５）。同時に、基地局１−１は、ローカル信号の周波数をチャネルＣｈ−３の中心周波数５．２２ＧＨｚに設定する。

端末５ｂ−１、５ｂ−２は、利用チャネル情報パケットを受信して（図１０、ステップＳ３７）、利用チャネル情報を取得し、チャネルＣｈ−３が端末５ｂ−１のアプリケーションパケット受信用チャネル、チャネルＣｈ−３が制御チャネルであることを認識する。端末５ｂ−１、５ｂ−２は、チャネルＣｈ−３の低周波数側には２チャネルしかないため、高周波数側の１チャネルを加え、チャネルＣｈ−１、Ｃｈ−２、Ｃｈ−４の周波数帯域を第１の監視帯域とし、チャネルＣｈ−３の高周波数側の３チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５、Ｃｈ−６の周波数帯域を第２の監視帯域として設定する。さらに、端末５ｂ−１、５ｂ−２は、ローカル信号発生器５０４−１、５０４−２それぞれがチャネルＣｈ−１〜Ｃｈ−４の中心周波数５．２１ＧＨｚ、チャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−６の中心周波数５．２５ＧＨｚのローカル信号を出力するように設定する。

上記の設定後、端末５ｂ−１は、第１の監視帯域であるチャネルＣｈ−１、Ｃｈ−２、Ｃｈ−４を監視帯域として設定し、ローカル信号スイッチ５１４−１及び５１４−２を使ってローカル信号の周波数を５．２１ＧＨｚに切り替えるとともに、受信デジタル信号処理部５１０ａ内において、ＦＦＴ演算部５４４が利用通信帯域の信号を等化部５４５に、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａに出力するよう設定する。

同様に端末５ｂ−２は、第２の監視帯域であるチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５、Ｃｈ−６を監視帯域として設定し、ローカル信号スイッチ５１４−１及び５１４−２を使ってローカル信号の周波数を５．２５ＧＨｚに切り替えるとともに、受信デジタル信号処理部５１０ａ内において、ＦＦＴ演算部５４４が利用通信帯域の信号を等化部５４５に、監視帯域の信号を信号検出部５３８ａに出力するよう設定する。

以後、基地局１−１は、チャネルＣｈ−３を用いて、端末５ｂ−１へアプリケーションパケットの伝送を行う。また、端末５ｂ−１，５ｂ−２は、チャネルＣｈ−３でアプリケーションパケットを受信しつつ、周期的にチャネルＣｈ−１、Ｃｈ−２、Ｃｈ−４、Ｃｈ−５、Ｃｈ−６を監視し、利用可否を判定する。

以上説明したように、本実施形態では、ローカル信号スイッチを用いてアナログ変調部及びアナログ復調部へ入力されるローカル信号を切り替えることが可能となり、ローカル信号の周波数の変更に時間を要することが無いため、通信中の端末は、第１、第２の実施形態よりも、より広範囲な周波数帯をセンシングすることができる。また、利用チャネルによって受信したパケットを解析することによって、同一の周波数で運用している他基地局や他の端末、或いは、同一の周波数で運用しているライセンスシステム内の基地局や他の端末が信号を発信している状況でも、他基地局１、或いはライセンスシステムが発信している信号と識別することができ、誤り無くセンシングを行うことが可能となる効果については同様である。
本実施形態によれば、すばやく監視帯域を切り替えることができるため、例えば、プライオリティの低い端末や基地局などにおいて、常に移行先の周波数帯域を広く検索する必要がある場合に有効である。
なお、本実施形態では、端末５ｂ−１は、基地局１−３から発信されたパケットを受信した場合にチャネルＣｈ−５は利用不可と判定したが、この限りでは無く、例えばパケット内にサービスエリアのプライオリティ情報を格納しておき、端末５ｂ−１は、受信時にパケットを解析してプライオリティ情報を取得し、自サービスエリアのプライオリティよりもプライオリティが高いと判断した場合のみ利用不可と判定するような処理が可能である。

[第４の実施形態]
続いて本実施形態の第４の実施形態について説明する。上述した第１の実施形態では、端末側でチャネルの監視を行なっているが、本実施形態では、基地局側でチャネルの監視を行なう。

図４１は、本実施形態による無線通信システムの構成図である。同図において、無線通信システムは、基地局１ｃ及び端末５ｃにより構成される。同図においては、基地局１ｃのサービスエリア内に、基地局１ｃと無線通信可能な端末５ｃが複数存在しており、基地局１ｃと各端末５ｃとの間で通信リンクが確立されている。

図４２は、本実施形態の基地局１ｃの内部構成を示すブロック図である。同図において、図２に示す第１の実施形態の基地局１と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す基地局１ｃが図２に示す第１の実施形態の基地局１と異なる点は、受信デジタル信号処理部１１０に変えて受信デジタル信号処理部１１０ｃを設ける点、及び、利用チャネル決定部１１２に変えて利用チャネル決定部１１２ｃを設ける点である。

受信デジタル信号処理部１１０ｃは、利用通信帯域のチャネルの信号を復調及び復号した結果に従って処理を行なうとともに、監視帯域の信号の有無を検出する。利用チャネル決定部１１２ｃは、チャネル情報テーブルにより示される各周波数チャネルの状態と、端末５ｃから受信した通信開始要求情報に基づいて通信用チャネルおよび制御チャネルを決定し、利用チャネル情報を送信デジタル信号処理部１０５へ、ローカル信号情報をローカル信号制御部１０３へ、通過帯域情報を受信デジタル信号処理部１１０ｃへ出力する。
なお、送信デジタル信号処理部１０５は、図３に示す第１の実施形態と同様であるが、利用チャネル情報パケット生成部１２１は、利用チャネル決定部１１２ｃから利用チャネル情報を受信する。

図４３は、基地局１ｃの受信デジタル信号処理部１１０ｃの詳細な機能構成を示すブロック図である。同図において、図４に示す第１の実施形態の基地局１の受信デジタル信号処理部１１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す受信デジタル信号処理部１１０ｃが図４に示す第１の実施形態の受信デジタル信号処理部１１０と異なる点は、ＢＰＦ１３６、１３７、及び、信号検出部１３８を設ける点、通信開始要求パケット復号部１３３に変えて通信開始要求パケット復号部１３３ｃを設ける点である。

ＢＰＦ１３６、１３７は、通過帯域が可変のデジタルのＢＰＦであり、利用チャネル決定部１１２ｃから受信した通過帯域情報に基づいて通過帯域を設定し、設定した通過帯域の信号を通過させる。ＢＰＦ１３６は、通信先の端末５ｃの利用チャネルの周波数帯域（利用通信帯域）を通過させてパケット復調部１３１へ出力し、ＢＰＦ１３７は、監視チャネルの周波数帯域（監視帯域）を通過させる。信号検出部１３８は、ＢＰＦ１３７の通過後に信号が存在するかどうかを判定し、判定結果をチャネル情報テーブルへ反映させる。また、信号検出部１３８は、信号が検出された場合、利用チャネル決定部１１２ｃへ起動トリガを伝達する。通信開始要求パケット復号部１３３ｃは、端末５ｃから伝送された通信開始要求パケットから通信開始要求情報を取得し、起動トリガ及び通信開始要求情報を利用チャネル決定部１１２ｃへ伝達する。

図４４は、本実施形態による端末５ｃの内部構成を示すブロック図である。同図において、図５に示す第１の実施形態の端末５と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す端末５ｃが図５に示す第１の実施形態の端末５と異なる点は、送信デジタル信号処理部５０５に変えて送信デジタル信号処理部５０５ｃを設ける点、受信デジタル信号処理部５１０に変えて受信デジタル信号処理部５１０ｃを設ける点である。
送信デジタル信号処理部５０５ｃは、上位レイヤ処理部５１３からの起動によって通信開始要求情報の送信用デジタル信号を生成したり、上位レイヤ処理部１１３から出力されたアプリケーションデータから送信用デジタル信号を生成したりする。受信デジタル信号処理部５１０ｃは、復調及び復号の結果、利用チャネル情報を得た場合、利用チャネル情報に従った受信制御を行い、アプリケーションデータを得た場合は上位レイヤ処理部５１３に出力する。

図４５は、端末５ｃの送信デジタル信号処理部５０５ｃの詳細な機能構成を示すブロック図である。同図において、図６に示す第１の実施形態の送信デジタル信号処理部５０５と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す送信デジタル信号処理部５０５ｃが図６に示す第１の実施形態の送信デジタル信号処理部５０５と異なる点は、信号検出情報パケット生成部５２３を設けていない点、スイッチ５２４に変えてスイッチ５２４ｃを設ける点である。
スイッチ５２４ｃは、通信開始要求パケット生成部５２１が出力した通信開始要求パケット、及び、アプリケーションパケット生成部５２２が出力したアプリケーションパケットの送信を切り替える。

図４６は、端末５ｃの受信デジタル信号処理部５１０ｃの詳細な機能構成を示すブロック図である。同図において、図７に示す第１の実施形態の受信デジタル信号処理部５１０と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。同図に示す受信デジタル信号処理部５１０ｃが図７に示す第１の実施形態の受信デジタル信号処理部５１０と異なる点は、ＢＰＦ５３２、及び、信号検出部５３８を設けていない点、受信設定部５３６に変えて受信設定部５３６ｃを設ける点である。
受信設定部５３６ｃは、利用チャネル情報に設定されている通信用チャネル情報及び制御チャネル情報に基づいて利用チャネルを決定してローカル信号の周波数と通過帯域を導出し、ローカル信号の周波数を示すローカル信号情報をローカル信号制御部１０３へ、利用チャネルの通過帯域を示す通過帯域情報をＢＰＦ５３１に出力する。

次に、本実施形態処理フローを以下に示す。端末５ｃが基地局１ｃを介してインターネットへ接続し、通信を行うものとする。
本実施の形態による基地局１ｃの運用開始処理フロー、及び、端末５ｃの運用開始処理フローは、図８に示す基地局１の運用開始処理フロー、図９に示す端末５の運用開始処理フローと同様である。
ただし、図８のステップＳ１７において、利用チャネル決定部１１２ｃが、運用開始するチャネルを１つ決定したときに、この運用開始するチャネルの周波数帯域を設定した通過帯域情報を受信デジタル信号処理部１１０ｃのＢＰＦ１３６へ出力する。ＢＰＦ１３６は、受信した通過帯域情報に従って通過帯域を設定する。

図４７は、本実施形態による無線通信システムの通信開始処理フローを示す。
端末５ｃは、アプリケーション通信を開始する前に、上位レイヤ処理部５１３からの起動トリガを基に通信開始要求パケット生成部５２１を起動する。通信開始要求パケット生成部５２１は、スイッチ５２４ｃに切替要求を出力し、通信開始要求パケット生成部５２１側にスイッチ５２４ｃを接続すると、通信開始要求パケットを生成して出力する。通信開始要求パケットは、第１の実施形態と同様の通信開始要求情報をパケット化したものである。通信開始要求パケットは、パケット変調部５２５によって変調された後、ＤＡＣ５０６に出力される。端末５ｃは、制御チャネルによって、通信開始要求パケットを基地局１ｃへ送信する（ステップＳ６１）。

基地局１ｃが受信した通信開始要求パケットは、受信デジタル信号処理部１１０ｃのＢＰＦ１３６を通過し、パケット復調部１３１により復調され、パケット解析部１３２により通信開始要求パケットであると判断される。通信開始要求パケット復号部１３３ｃは、パケット解析部１３２から出力された通信開始要求パケットを復号すると、利用チャネル決定部１１２ｃを起動し、復号により得られた通信開始要求情報を出力する（ステップＳ６３）。

利用チャネル決定部１１２ｃは、通信開始要求情報に基づいて、アプリケーションデータパケットの送受信に用いる周波数帯域幅を決定する。利用チャネル決定部１１２ｃは、チャネル情報テーブルを参照し、決定した周波数帯域幅のチャネル数分だけ利用可能な、連続したチャネル番号のチャネルを、端末５ｃとの間でパケットを送受信するための通信用チャネルとして決定する。利用チャネル決定部１１２ｃは、通信用チャネルとして決定したチャネルが利用中である旨をチャネル情報テーブルに格納する。また、端末５ｃから受信した通信開始要求情報を内部に備える記憶部に記憶しておく。

利用チャネル決定部１１２ｃは、通信用チャネルと制御チャネルとを併せた利用チャネルを用いてパケットを送受信できるように、ＢＰＦ１３６、１３７に通過帯域情報を出力して通過帯域を設定するとともに、ローカル信号制御部１０３にローカル信号情報を出力してローカル信号の周波数を設定する（ステップＳ６７）。利用チャネル決定部１１２ｃは、パケット復調部１３１に接続されているＢＰＦ１３６に、利用チャネルの周波数帯域を通過帯域として設定した通過帯域情報を、信号検出部１３８に接続されているＢＰＦ１３７に、利用チャネル以外のチャネルの周波数帯域を通過帯域として設定した通過帯域情報を出力する。また、ローカル信号情報には、利用チャネルの周波数帯域の中心周波数を設定する。さらに、利用チャネル決定部１１２ｃは、通信用チャネルとして決定したチャネルが利用中である旨をチャネル情報テーブルに格納する。

利用チャネル決定部１１２ｃは、通信用チャネル情報及び制御チャネル情報を設定した利用チャネル情報を送信デジタル信号処理部１０５に出力する。送信デジタル信号処理部１０５の利用チャネル情報パケット生成部１２１は、スイッチ１２３を利用チャネル情報パケット生成部１２１側に接続させると、受信した利用チャネル情報を格納するとともに、通信用チャネルを割当てた端末５ｃを宛先として格納した利用チャネル情報パケットを生成し、出力する。利用チャネル情報パケットは、パケット変調部１２４によって変調された後、ＤＡＣ１０６に出力される。基地局１ｃは、利用チャネル情報パケットを、制御チャネルを用いて全端末５ｃへ伝送する（ステップＳ６９）。

各端末５ｃは、基地局１ｃから送信された利用チャネル情報パケットを受信する（ステップＳ７１）。各端末５ｃにおいて、デジタル信号に変換された利用チャネル情報パケットは、受信デジタル信号処理部５１０ｃのＢＰＦ５３１を通過し、パケット復調部５３３へ出力される。パケット復調部５３３は、入力された利用チャネル情報パケットを復号し、パケット解析部５３４は復調されたパケットを解析し、パケット種別から利用チャネル情報パケットであることを判断すると、利用チャネル情報パケット復号部５３５へ出力する。利用チャネル情報パケット復号部５３５は、利用チャネル情報パケットを復号して得られた利用チャネル情報を受信設定部５３６ｃへ出力する。

受信設定部５３６ｃは、復号により得られた利用チャネル情報に基づいて、自端末の利用通信帯域を判断する。受信設定部５３６ｃは、自端末の利用通信帯域を判断すると、続いてローカル信号の周波数を変更する。受信設定部５３６ｃは、自端末の利用チャネルの中心周波数を設定したローカル信号情報をローカル信号制御部５０３へ出力する。さらに、受信設定部５３６ｃは、利用チャネルの周波数帯域を通過帯域に設定した通過帯域情報をＢＰＦ５３１に出力する（ステップＳ７３）。

この後、基地局１ｃは、アプリケーションデータパケットを端末５ｃへ送信し、また、端末５ｃもアプリケーションデータパケットを基地局１ｃへ送信する。
本実施の形態によるアプリケーションデータ送受信フローは、図１１に示す第１の実施形態のアプリケーションデータ送受信フローと同様である。

また、図１１に示すアプリケーションデータ送受信の処理と同時に、基地局１ｃは、利用チャネル以外のチャネル、つまり、センシング対象のチャネルの利用可否を判定する。

図４８は、基地局１ｃにおける、信号レベルの観測による利用可否判定処理フローを示す。
基地局１ｃのＢＰＦ１３７は、センシング対象の周波数帯域の信号を通過させ、信号検出部１３８は、ＢＰＦ１３７を通過した信号の信号レベルを測定し（ステップＳ８１）、所定の閾値と比較する（ステップＳ８３）。信号レベルが閾値に満たない場合（ステップＳ８３：ＮＯ）処理を終了する。一方、信号レベルが閾値を上回った場合（ステップＳ８５：ＹＥＳ）、信号検出部１３８は、他の基地局１ｃやその基地局に帰属する端末５ｃ、あるいは、他システムから発信された信号が存在すると判定し、その周波数帯域のチャネルを利用不可と判定する。信号検出部１３８は、利用不可と判断したチャネル番号の現在の状態をチャネル情報テーブルから読み出した後、該チャネルが利用不可であることを書き込み、更新する（ステップＳ８５）。

さらに、信号検出部１３８は、利用不可を書き込む前のチャネルの状態が利用中以外であれば（ステップＳ８７：ＮＯ）、処理を終了し、利用中である場合は（ステップＳ８７：ＹＥＳ）、図４７のステップＳ６５からの処理を行い、このチャネルを利用していた端末５ｃに新たに利用チャネルを割当てる（ステップＳ８９）。

以下に、基地局１ｃのサービスエリア内に１台の端末５ｃが存在し、端末５ｃが基地局１ｃを介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う場合の通信処理例を示す。
無線通信システムが利用可能なチャネルは、図１３に示すチャネルと同様であり、利用可能チャネルは８つ、それぞれ２０ＭＨｚの帯域であるものとする。

基地局１ｃは、図８の処理により、起動した時に、全チャネルの受信電力レベルを測定し、全チャネルで利用可能と判定し、その中からチャネルＣｈ−５を制御チャネルとして運用を開始し、ビーコンを発信する。
また、端末５ｃは、図９の処理により、ＢＰＦ５３１の通過帯域とローカル信号を変更していくことによって、チャネルＣｈ−１から順番に各チャネルでビーコンの受信を試みる。端末５ｃは、チャネルＣｈ−５でビーコンの受信に成功し、認証及び帰属が完了し、図４９に示すように、基地局１ｃに端末５ｃが帰属している状態となっている。

周辺には他の基地局１ｃや他システムの無線局などは存在しておらず、図１４に示すように、基地局１ｃのチャネル情報テーブルは、全８チャネルとも「利用可」である。なお、基地局１ｃは、チャネルＣｈ−５を制御チャネルとして選択している。

また、各種アナログ装置、ＤＡＣ、ＡＤＣなどの装置の性能により、基地局１ｃは８０ＭＨｚ、端末５ｃは４０ＭＨｚまでの帯域の通信が可能であるものとする。また、基地局１ｃにおけるチャネルの利用可否判定は、信号レベルの観測により行うものとし、閾値として−６０ｄＢｍが設定されている。

以下に、端末５ｃが基地局１ｃを介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う手順を示す。
まず、端末５ｃのユーザは、基地局１ｃを介してインターネットへの接続を試みるための指示を入力する。端末５ｃは、このオペレーションを上位レイヤ処理部５１３において認識し、通信開始要求パケットを基地局１ｃへ送信する(図４７、ステップＳ６１）。本実施形態では、端末５ｃが通信可能な帯域として４０ＭＨｚの情報のみ通信開始要求パケットに格納されているものとする。

基地局１ｃは、端末５ｃから通信開始要求パケットを受信し、通信開始要求情報を取得すると、利用チャネル決定部１１２ｃを起動する（図４７、ステップＳ６３）。利用チャネル決定部１１２ｃは、通信開始要求情報内の通信可能帯域情報と、チャネル情報テーブルとに基づいて、端末５ｃの通信用チャネルを決定する（図４７、ステップＳ６５）。基地局１ｃは、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の２チャネル（４０ＭＨｚ）を通信用チャネルとして端末５ｃに割当て、アプリケーションパケットを伝送するものとする。

ここで、基地局１ｃは、通信可能帯域が８０ＭＨｚのため、最大チャネル数４までを利用した通信が可能である。そのため、基地局１ｃは、端末５ｃの利用チャネルであるチャネルＣｈ−４及びＣｈ−５を中心に含んだ４チャネル分、換言すれば、チャネルＣｈ−４及びＣｈ−５を受信するためのローカル信号の周波数を変えずに４チャネル分の受信帯域のチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−６が受信可能である。そこで、基地局１ｃの利用チャネル決定部１１２ｃは、この受信可能なチャネルＣｈ−３〜Ｃｈ−６から、端末５ｃの利用チャネルを除いたチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６を監視チャネルとする。このように、基地局１ｃは、チャネルＣｈ−４及びＣｈ−５を端末５ｃとの通信に利用しつつ、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６を利用して他基地局１ｃや端末５ｃ、他システムが信号を送信していないかどうかを監視することを決定する。この時の対象帯域の設定を図５０に示す。

図５０は、基地局１ｃの利用通信帯域と監視帯域を示す図である。同図において、ローカル信号の周波数は利用チャネルであるチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５の中心周波数５．２５ＧＨｚに設定される。基地局１ｃの利用チャネル決定部１１２ｃは、ＢＰＦ１３６を、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５で伝送される信号を受信できるように準備設定するとともに、ＢＰＦ１３７を、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６を利用した信号の検出ができるように準備設定する（図４７、ステップＳ６７）。このときのＢＰＦ５３１及びＢＰＦ５３２の設定を図５１に示す。

図５１は、基地局１ｃのＢＰＦの通過帯域を示す図である。同図は、ＤＣを基準周波数とした周波数により示している。同図において、ローカル信号のＤＣから２０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５に相当するため、ＢＰＦ１３６の通過帯域をＤＣ〜２０ＭＨｚに設定する。また、２０ＭＨｚから４０ＭＨｚまでがチャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６に相当するため、ＢＰＦ１３７の通過帯域を２０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚに設定する。

基地局１ｃは、ＢＰＦの通過帯域及びローカル信号の周波数の設定が完了すると、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を設定した通信用チャネル情報と、チャネルＣｈ−５を設定した制御チャネル情報と、上記の通信用チャネルを用いる予定の端末５ｃの識別情報を設定した宛先情報とを格納した利用チャネル情報から利用チャネル情報パケットを生成し、制御チャネルであるチャネルＣｈ−５を利用して全端末５ｃへ伝送する（図４７、ステップＳ６９）。

端末５ｃは、利用チャネル情報パケットを受信して（図４７、ステップＳ７１）、利用チャネル情報を取得し、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５が自端末宛のアプリケーションパケット受信用の通信用チャネル、チャネルＣｈ−５が制御チャネルであることを認識する。端末５ｃは、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５が利用チャネルであるため、ローカル信号の周波数を、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を併せた周波数帯域の中心周波数である５．２５ＧＨｚに設定する。さらに端末５ｃは、ＢＰＦ５３１の通過帯域を、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５で伝送される信号を受信できるように準備設定する（図４７、ステップＳ７３）。

この後、端末５ｃは基地局１ｃを介してインターネットへ接続し、ブラウジングを行う。これにより、チャネルＣｈ−４、Ｃｈ−５を利用して、基地局１ｃと端末５ｃとの間でブラウジング用のアプリケーションパケットを送受信する。同時に、基地局１ｃの信号検出部１３８は、ＢＰＦ１３７を通過した信号の信号レベルを観測する（図４８、ステップＳ８１）。このとき観測した信号レベルは−８５ｄＢｍであり、閾値よりも低いため（図４８、ステップＳ８３：ＮＯ）、チャネルＣｈ−３、Ｃｈ−６は利用可能と判定する。
以降、同様に、基地局１ｃと端末５ｃ間でアプリケーションパケットの送受信を行いつつ、チャネルＣｈ−３及びＣｈ−６を監視する。

なお、基地局１ｃの信号検出部１３８が、ＢＰＦ１３７を通過した信号の信号レベルを観測し（図４８、ステップＳ８１）、この時の観測したチャネルＣｈ−３またはＣｈ−６の信号レベルが閾値よりも高いことを検出した場合（図４８、ステップＳ８３：ＹＥＳ）、その検出したチャネルが利用不可であることをチャネル情報テーブルに書き込む（図４８、ステップＳ８５）。

以上説明した処理により、本実施形態によれば、信号を送受信しながら、基地局が通信可能な範囲を最大限利用して、利用周波数帯域以外の周波数帯をセンシングすることが可能となる。

なお、第４の実施形態の無線通信システムが、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）通信方式を用いるようにしてもよい。
この場合、第４の実施形態の基地局１ｃの受信デジタル信号処理部１１０ｃに、ＢＰＦ１３６、１３７、及び、パケット復調部１３１に代えて端末５ａのパケット復調部５３３ａを、信号検出部１３８に代えて端末５ａの信号検出部５３８ａを備える。ただし、基地局１ｃに備えられたパケット復調部５３３ａは、通過帯域情報を利用チャネル決定部１１２ｃから受信する。そして、利用チャネル決定部１１２ｃは、第２の実施形態の受信デジタル信号処理部５１０ａと同様に、受信帯域（監視帯域）、及び、その受信帯域に応じたローカル信号の周波数を決定し、切替を行なう。
また、ＯＦＤＭ通信方式を用いる場合、第４の実施形態の基地局１ｃの受信デジタル信号処理部１１０ｃのＢＰＦ１３６、１３７、及び、パケット復調部１３１に代えて端末５ａのパケット復調部５３３ａを設けるとともに、信号検出部１３８に代えて端末５ａの信号検出部５３８ａを設け、さらに、ローカル信号制御部１０３、ローカル信号発生器１０４、及び、受信デジタル信号処理部１１０に変えて、端末５ｂのローカル信号制御部５０３ｂ、ローカル信号発生器５０４−１、５０４−２、ローカル信号スイッチ５１４−１、５１４−２を設けるようにしてもよい。そして、利用チャネル決定部１１２ｃは、第３の実施形態の端末１ｂの受信設定部５３６ａと同様に、受信帯域（監視帯域）、及び、その受信帯域に応じたローカル信号の周波数を決定し、切替を行なう。

１、１−１、１−２、１−３、１ｃ…基地局（基地局装置）
５、５ａ、５ｂ、５ｂ−１、５ｂ−２、５ｃ…端末（端末装置）
１０１、５０１…アンテナ
１０２、５０２…サーキュレータ
１０３、５０３、５０３ｂ…ローカル信号制御部
１０４、５０４、５０４−１、５０４−２…ローカル信号発生器
１０５、５０５、５０５ｃ…送信デジタル信号処理部
１０６、５０６…デジタル・アナログ信号変換器（ＤＡＣ）
１０７、５０７…アナログ変調部
１０８、５０８…アナログ復調部
１０９、５０９…アナログ・デジタル信号変換器（ＡＤＣ）
１１０、１１０ｃ、５１０、５１０ａ、５１０ｃ…受信デジタル信号処理部
１１１…チャネル情報テーブル記憶部
１１２、１１２ｃ…利用チャネル決定部（指示部）
１１３、５１３…上位レイヤ処理部
１２１…利用チャネル情報パケット生成部
１２２、５２２…アプリケーションパケット生成部
１２３、５２４、５２４ｃ…スイッチ
１２４、５２５…パケット変調部
１３１、５３３、５３３ａ…パケット復調部
１３２、５３４…パケット解析部
１３３、１３３ｃ…通信開始要求パケット復号部
１３４、５３７…アプリケーションパケット復号部
１３５…信号検出情報パケット復号部
１３６、１３７、５３１、５３２…バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）（分離部）
１３８、５３８、５３８ａ…信号検出部
５１４−１、５１４−２…ローカル信号スイッチ
５２１…通信開始要求パケット生成部
５２３…信号検出情報パケット生成部
５３５…利用チャネル情報パケット復号部
５３６、５３６ａ、５３６ｃ…受信設定部（指示部）
５４１…プリアンブル検出部
５４２…タイミング・周波数同期部
５４３…ガードインターバル（ＧＩ）除去部
５４４…ＦＦＴ演算部（分離部）
５４５…等化部
５４６…デマッピング部
５４７…デインタリーバ
５４８…誤り訂正復号部

Claims (10)

1. 基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムであって、
   前記端末装置は、
   ローカル信号を発生させるローカル信号発生器と、
   前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記基地局装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調部と、
   自端末装置と前記基地局装置との無線通信に用いるチャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示部と、
   前記アナログ復調部によりダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離部と、
   前記分離部により分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出部と、
   を備え、
   前記基地局装置は、
   前記端末装置との無線通信に用いる前記チャネルを用いて前記端末装置との間で無線信号を送受信する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムであって、
   前記基地局装置は、
   ローカル信号を発生させるローカル信号発生器と、
   前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記端末装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調部と、
   自基地局装置と前記端末装置との無線通信に用いるチャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示部と、
   前記アナログ復調部によりダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離部と、
   前記分離部により分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出部と、
   を備え、
   前記端末装置は、
   前記基地局装置との無線通信に用いる前記チャネルを用いて前記基地局装置との間で無線信号を送受信する、
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 前記基地局装置と前記端末装置は、マルチキャリア無線信号により通信を行い、
   前記分離部は、前記アナログ復調部によりダウンコンバートされた信号のフーリエ変換を行い、前記フーリエ変換された結果得られた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記受信帯域に対応したチャネルのうち、任意の連続したチャネルを前記利用通信帯域として用いる、
   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. 前記指示部は、自装置宛にデータが送受信されていない場合に、前記利用通信帯域が常に含まれるよう前記受信帯域を時間によって変更する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの項に記載の無線通信システム。
6. 前記ローカル信号発生器を複数備え、
   前記指示部は、前記利用通信帯域を含んだ前記受信帯域を複数決定し、決定した複数の前記受信帯域それぞれを受信するための周波数のローカル信号を、複数の前記ローカル信号発生器それぞれにより発生させるよう指示するとともに、前記アナログ復調部がダウンコンバートに用いるローカル信号を、複数の前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号のいずれかに切り替えるよう時間によって指示する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの項に記載の無線通信システム。
7. 前記分離部は、前記利用通信帯域を通過させる第１のバンドパスフィルタと、前記利用通信帯域外の通信帯域を通過させる第２のバンドパスフィルタとからなる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
8. 前記基地局装置は、前記端末装置に割当てられたチャネルを決定し、決定したチャネルの情報を示す利用チャネル情報を、前記基地局装置と無線リンクを確立している全ての端末装置へ送信するチャネル決定部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかの項に記載の無線通信システム。
9. 基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムに用いられるセンシング方法であって、
   前記端末装置は、ローカル信号を発生させるローカル信号発生器を備えており、
   前記基地局装置が、
   前記端末装置との無線通信に用いるチャネルを用いて前記端末装置との間で無線信号を送受信する過程と、
   前記端末装置が、
   前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記基地局装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調過程と、
   自端末装置と前記基地局装置との無線通信に用いる前記チャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示過程と、
   前記アナログ復調過程においてダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離過程と、
   前記分離過程において分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出過程と、
   を有することを特徴とするセンシング方法。
10. 基地局装置と端末装置とからなる無線通信システムに用いられるセンシング方法であって、
    前記基地局装置は、ローカル信号を発生させるローカル信号発生器を備えており、
    前記端末装置が、
    前記基地局装置との無線通信に用いるチャネルを用いて前記基地局装置との間で無線信号を送受信する過程と、
    前記基地局装置が、
    前記ローカル信号発生器が発生させたローカル信号により前記端末装置から受信した無線信号をダウンコンバートするアナログ復調過程と、
    自基地局装置と前記端末装置との無線通信に用いる前記チャネルの周波数帯域である利用通信帯域が含まれ、かつ、前記利用通信帯域よりも広帯域な受信帯域によって無線信号を受信するための周波数のローカル信号を、前記ローカル信号発生器に発生させるよう指示する指示過程と、
    前記アナログ復調過程においてダウンコンバートされた前記受信帯域の信号を前記利用通信帯域の信号と、前記利用通信帯域外の信号とに分離する分離過程と、
    前記分離過程において分離された前記利用通信帯域外の信号から前記利用通信帯域外のチャネルの利用の有無を検出する信号検出過程と、
    を有することを特徴とするセンシング方法。

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