JP4746496B2

JP4746496B2 - 無線通信装置

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Publication number: JP4746496B2
Application number: JP2006225617A
Authority: JP
Inventors: 多寿子富岡
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-08-22
Also published as: JP2008053830A

Description

本発明はコグニティブ無線の無線通信装置に関する。

情報化社会の発展により、身近な場面で使用できる通信手段が飛躍的に増加しており、その通信速度の増加も著しい。無線通信が手軽に使用される一方、周波数資源の枯渇は著しく、純粋に技術的には超高速無線通信は容易でも、限られた周波数資源の中で行うために膨大な努力が必要となっている。

このような状況に対応して、ＵＷＢ（Ultra Wideband）のように非常に広い帯域を小電力近距離通信に限定して、他の用途と重ねるように開放する方法が認められている。また、周波数資源が足りないとは言っても、ライセンスベースで不足しているだけであり、ライセンスを受けた無線通信装置やシステムがその周波数を利用している時間的、場所的な割合はあまり大きくないという指摘がある。このような指摘を受けて、ライセンスシステムの時間的、場所的な未利用領域を検出して使用するコグニティブ無線方式の研究が開始されている。

コグニティブ無線は、既ライセンスシステムの周波数を利用するため、自無線通信装置近辺の電波環境の認識が重要な技術課題である。例えば、送信する周波数で、送信の直前にキャリアセンスを行って、その周波数に干渉波が存在すれば周波数を変更するといった方法がある（例えば、特許文献１参照）。コグニティブ無線通信システムでも同様の方法を利用して、送信前に、ライセンスを受けた無線通信装置が送信しているかどうかをチェックする必要がある。
特開平０８−２８８８８８号公報

コグニティブ無線は既ライセンスシステムの時間的、場所的な隙間を見つけて使用するシステムであるために、送信前のキャリアセンスは十分に時間をかけて入念に行い、確度の高い検出をする必要がある。一方で、自無線通信装置の送信を行う時、自無線通信装置の送信帯域が、自無線通信装置がキャリアセンスしている帯域に近い周波数にあると、送信した電波が自無線通信装置の受信機に回り込んで、キャリアセンス用受信機が飽和してキャリアセンス感度が落ちる。しかし、キャリアセンス期間に送信が行えないと送信効率が落ちてしまう。

しかし、コグニティブ無線通信装置では、既ライセンスシステムの周波数を利用するため、送信前にはキャリアセンスを行ってその帯域にはライセンスを受けた無線通信装置の通信が無いことをしっかり確認するべきである。また、送受信の多重方法によってはキャリアセンス用受信機とデータ受信用受信機を別個に持つ必要があり、ハードウェア規模が増大する可能性がある。

この発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、ハードウェア規模を必要最小限に止めつつ、十分なキャリアセンス性能を維持し、高い送信効率を有するコグニティブ無線方式の無線通信装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、使用可能な周波数帯を複数の帯域に分割した複数のバンドから、受信チャンネルと、キャリアセンスチャンネルと、送信チャンネルを設定する第１の設定手段と、受信信号の受信中心周波数を設定し、送信信号の送信中心周波数を前記送信チャンネルの中心周波数に設定する第２の設定手段と、アンテナを介して受け取る受信信号を受信する受信手段と、前記受信信号から、隣接する２バンドをフィルタリングする第１のフィルターと、前記フィルタリングされた受信信号を、前記受信チャンネルに対応するチャンネルについて受信処理を行う受信ベースバンド部と、前記フィルタリングされた受信信号を、前記キャリアセンスチャンネルに対応するチャンネルについてキャリアセンス処理を行うキャリアセンス部と、送信データを送信信号に変換する送信ベースバンド部と、前記送信信号を、バンド単位でフィルタリングする第２のフィルターと、前記送信信号を、アンテナを介して送信する送信手段と、前記第１の設定手段が設定動作をしてからの経過時間が１タイムスロット分であるか否かを判定する判定手段と、を具備し、同一タイムスロットにおいて受信チャンネルとキャリアセンスチャンネルを同時に設定する場合、前記第１の設定手段は、前記複数のバンドのうち周波数が隣接する２つのバンドからなる第１のバンドペアのうちの一方のバンドである第１のバンドを受信チャンネルに、第１のバンドペアのうちの他方のバンドである第２のバンドをキャリアセンスチャンネルに設定し、前記第２の設定手段は、受信中心周波数を前記第１のバンドペアの中心周波数に設定し、前記判定手段が、前記経過時間が１タイムスロット分であると判定した場合に、前記第１の設定手段は、直前のタイムスロットにおいてキャリアセンスチャンネルとして用いられたバンドを送信チャンネルに設定し、前記キャリアセンス部が、送信動作を行うタイムスロットの直前のタイムスロットにおけるキャリアセンスで、他の無線通信システムに属する無線通信装置がキャリアセンスチャンネルの周波数の一部を使用していると判定した場合、前記使用されていると判定された周波数においては次のタイムスロットでの送信を行わないことを特徴とする。

本発明の無線通信装置によれば、ハードウェア規模を必要最小限に止めつつ、十分なキャリアセンス性能を維持し、送信効率を上げることができる。

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について詳細に説明する。
まず、本実施形態の無線通信装置の概略を説明する。
本実施形態の無線通信装置は、複数のバンドをタイムスロットに分割し、キャリアセンスと送信とを交互に行う。隣接するバンドでは、送信のタイミングをずらす。具体的には、送信を行う前にキャリアセンスを必ず行う。無線通信装置は、送信は１バンドで行い、受信とキャリアセンスとは隣接する２バンドを１つの受信機で同時に行うことができる。本実施形態の無線通信装置は、送信前に必ず十分な期間のキャリアセンスを行っているにもかかわらず、送信機も受信機もほぼ常時使用することができるので送信効率が上がり、なおかつ、送信機、受信機ともに１つずつであるのでハードウェア規模が最小になる。また、送受信帯域幅は必要最小限の帯域幅とすることができる。

以下の図面においては、本実施形態の無線通信装置の動作に直接関連する部分を示し、無線通信システム、無線通信装置として必須であっても本実施形態での動作の本質に直接関連しない部分については図示、説明とも省略している。

次に、本実施形態の無線通信装置の無線部について図１を参照して説明する。
本実施形態の無線通信装置の無線部１０１は、送信ベースバンド部１０２、ＬＰＦ（low-pass filter）１０３、周波数変換部１０４、ＰＡ（power amplifier）１０５、送信アンテナ１０６、受信部１０７、ＬＰＦ１０８、周波数変換部１０９、ＬＮＡ（low noise amplifier）１１０、受信アンテナ１１１、制御部１１２、受信ベースバンド部１１３、キャリアセンス部１１４、ローカル信号生成部１１５、データベース１１６を備えている。

送信ベースバンド部１０２は、送信のために入力されたデータを、所望のスペクトルのベースバンド無線信号に変換する。

ＬＰＦ１０３は、送信ベースバンド部１０２から出力された信号から、帯域外のスプリアスを除去する。ＬＰＦ１０３の帯域幅はおおよそバンド１つ分（図３Ａのバンド周波数幅Ｂ）である。

周波数変換部１０４は、ＬＰＦ１０３を通過した信号を、無線周波数に変換する。周波数変換部１０４の詳細は示さないが、この中にはミキサのみでなく適宜、利得調整部、フィルター、場合によっては中間周波を間に挟む２段階の周波数変換を行う構成が含まれる。無線通信装置の詳細構成は本実施形態の重要なポイントではないため、これ以上の詳細な記述は省略する。

ＰＡ１０５は、無線周波数に変換された信号を増幅する。ＰＡ１０５で増幅された信号は、送信アンテナ１０６によって放射される。

ＬＮＡ１１０は、受信アンテナ１１１で受信された信号を増幅する。
周波数変換部１０９は、ＬＮＡ１１０で増幅された信号をベースバンド信号に変換する。周波数変換部１０９は、周波数変換部１０４と同様に種々のブロックを含む可能性があるが詳細は省略する。ベースバンド信号に変換された受信信号の帯域幅はバンド２つ分、すなわちバンドペア１つ分の２Ｂである。

ＬＰＦ１０８は、周波数変換部１０９が出力する信号から、受信帯域外信号を除去する。
受信部１０７は、入力された信号についてキャリアセンス処理及び受信処理を行う。

制御部１１２は、送信する周波数とその利用状況を把握し、利用状況に応じて送信周波数、送信の遂行・中止を制御する。

以降の動作については、まず、本実施形態の無線通信装置が利用するバンドの構成およびその利用方法の概略について図３Ａ、図３Ｂ、図４、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃを参照して説明した後に説明する。

図３Ａでは横軸は周波数である。本願の無線通信端末が属する無線通信システムが利用可能な周波数範囲を複数のバンドに分割している。図３Ａの例では、幅Ｂのバンド１８個Ｂ１_１，Ｂ２_１〜Ｂ２_９に分割している。１バンドの幅Ｂは例えば５００ＭＨｚである。これらのバンドは互いに隣り合うバンド同士でバンドペアＢＰ１〜ＢＰ１７を形成している。各々のバンドは、基本的には、低周波側の隣接バンドとのバンドペア、高周波側の隣接バンドとのバンドペアの２つに含まれる。例外は周波数範囲の端にあるバンドで、このバンドは１つのバンドペアにしか含まれない。図３Ａにおいては、各々のバンドは１つおきに異なるバンドグループＢ１あるいはバンドグループＢ２に属している。異なるバンドグループのバンドはタイムスロットの使用法が若干異なっている。

図３Ｂは各バンドのタイムスロットの使用法の一例を示す。各バンドは時間方向にタイムスロットに分割されている。１タイムスロットは例えば２０μｓである。全てのバンドのタイムスロットの境界は同期している。また、図３Ｂの例では、それぞれのバンドはキャリアセンス用タイムスロットと送信可能なタイムスロットが交互に割り当てられており、送信を行う直前に必ずそのバンドでキャリアセンスを行うようになっている。異なるバンドグループに属するバンドは送信可能なタイムスロットのタイミングが互いにずれている。したがって、いずれのバンドペアでも、それに含まれる２つのバンドのうち、どのタイムスロットでもどちらか一方がキャリアセンス用タイムスロットであり、他方が送受信可能なタイムスロットとなっている。

タイムスロットは複数（図３Ｂでは１６個）で１フレームを形成している。このタイムスロット割り当ては、同じ規格の無線通信装置で、互いに電波が届く範囲の無線通信装置で同期して使用される。電波が届く範囲にある全ての無線通信装置は同期している。したがって、電波が届く範囲では、図１の制御部１１２は、キャリアセンス用タイムスロットでは全ての無線通信装置が送信を行わないように制御する。

図４は、本実施形態の無線通信装置が受信、キャリアセンス、送信を行う場合のバンドおよびタイムスロットの使用方法の一例である。
各無線通信装置は、それぞれデータを送信するバンドおよびタイムスロットとデータを受信するバンドおよびタイムスロットを有する。あるバンドのあるタイムスロットで送信を行う場合は、その前のタイムスロットでは必ずキャリアセンスを行う。無線通信装置はキャリアセンス専用の受信機は持たず、データ用の受信機の帯域幅を拡張することで対応する。すなわち、送信はバンド単位（帯域幅Ｂ）で行うが受信はバンドペア単位（帯域幅２Ｂ）で行う。送信バンドで送信するタイムスロットの前のタイムスロットでキャリアセンスを行うので、タイムスロットを有効に利用しようとする場合、キャリアセンスを行うタイムスロットで、そのバンドとバンドペアを形成しているもう１つのバンドで受信を行う。

当然であるが、タイムスロットをフル活用しようとするならば、その無線通信装置に対して送信してくる他の無線通信装置には、自無線通信装置がどのバンドおよびタイムスロットで受信動作ができるかを予め通知しておく必要がある。すなわち、無線通信装置は、タイムスロットを予約に基づいて予め決定する。本実施形態では、相手無線通信装置との通信確立のためのプロトコルは規定しないが、例えば、専用の制御チャンネル、ＩＳＭバンド等で予め、どのバンド、どのタイムスロットで通信を行う等を設定しておく。

図４の例では、無線通信装置は、バンドＢ１_１，Ｂ２_１からなるバンドペアＢＰ１と、バンドＢ２_２，Ｂ１_３からなるバンドペアＢＰ４とを使用する。図３ＡからわかるようにＢＰ１とＢＰ４はやや周波数が離れている。すなわち、どちらかのバンドペアで受信・キャリアセンスを行っているタイムスロットでは、自無線通信装置が送信するとしても、そこから離れたバンドペアで送信を行うようになっている。送信を行うバンドペアの周波数と、受信・キャリアセンスを行うバンドペアの周波数とが離れているほど、送信信号が受信に回り込むことが少なくなり、良好なキャリアセンスを行うことができる。

本実施形態では、一方のバンドペアで送信を行っているときには、そのバンドペア内では受信もキャリアセンスも行わないため、受信機が空くことになる。その空き時間を利用して他のバンドペアでの受信・キャリアセンスを行えば送受信機を効率よく使用することができ、伝送レートが向上する。また、送信、受信を間断なく行えるため、ＱｏＳの保障が可能である。

しかし、図４に示した例では、２つのバンドペアを同時に使用しているが、もちろん、一方のバンドペアのみでもかまわない。伝送レート的に１つのバンドペアを送受時分割で使用すればよいのであれば、１つだけ利用する形をとってもよい。１つのバンドペアのみを使用する場合については後に図６を参照して説明する。

図４の無線通信装置は、フレームの最初のタイムスロットＳ１で、バンドＢ１_１で受信し、同時に同じバンドペアのバンドＢ２_１でキャリアセンスを行う。同時にバンドペアＢＰ４のうち、Ｂ１_３で送信を行う。次のタイムスロットＳ２では、Ｓ１でキャリアセンスを行ったバンドＢ２_１で、キャリアセンスの結果送信できることが判明したならば送信を行う。したがって、タイムスロットＳ２において、このバンドペアＢＰ１では受信またはキャリアセンスは行わず、ＢＰ４のＢ２_２で受信、Ｂ１_３でキャリアセンスを行う。

図４のタイムスロットＳ１からＳ６まではこのような動作を繰り返す。もちろん、フレームの最後までこのように繰り返してもよい。本実施形態の特徴は、タイムスロットＳ１からＳ６までのように送信、受信、キャリアセンスを効率良く詰めたときにも最もよく発揮される。すなわち、送信前に必ず一定のキャリアセンス期間を取っているにもかかわらず、送信機も受信機もほぼ常時使用されているので通信効率が最もよくなる。さらに、送信機、受信機ともに１つずつであるので、ハードウェア規模を必要最小限に止めることができる。また、送信機、受信機の帯域幅はそれぞれ必要最小限の帯域幅で済み、最も効率的に利用した場合、各々の帯域幅がフル活用される。

しかし、もちろん、図４のタイムスロットＳ７以下のように、全てのタイムスロットのうちのいくつかを使用しない利用法でもよい。図４の例では、Ｓ７は使用せず、Ｓ８〜Ｓ１１ではＢ１_１でキャリアセンスと送信とを２回繰り返し、その合間にＢ２_２でキャリアセンスと送信とを１回行っている。Ｓ８では、Ｂ２_１では受信を行っていないが、受信部１０７としてはバンドペアをまとめて受信する。他の部分でも必ずしもキャリアセンスと受信が同じタイムスロットで行われていない部分があるが、受信部１０７としてはバンドペア単位で受信する。

次に、具体例を示して、本実施形態の無線通信装置が利用する周波数帯域について図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃを参照して説明する。
図７Ａは、種々のライセンスシステムが周波数を利用していることを示している。本実施形態の無線通信装置は、コグニティブ無線システムの無線通信装置であるので、周波数の時間的場所的隙間を検出して利用する。したがって、バンドを利用するといっても、そのバンドを占有的に利用できるわけではない。図７Ａに本実施形態のバンドプラン（図３Ａ）を重ねると図７Ｂのようになる。それぞれのバンドの中は、例えば図７Ｃのように既ライセンスシステムの送信の合間をぬって送信する。もちろん、合間の全てを利用する必要はなく、図７Ｃの下に示したようにその一部のみを利用してもよい。

図７Ｃにおいて本実施形態の無線通信装置が利用する帯域として示した周波数は、そもそも他のシステムにライセンスされている帯域である。したがって、その周波数をライセンスされているシステムの無線通信装置はその周波数での優先権を持つ。本実施形態のコグニティブ無線システムの無線通信装置は、ライセンス無線通信装置が送信を開始したら、その周波数を明け渡す必要がある。本実施形態のキャリアセンス用タイムスロットは、時間の約半分を占めるほど量が多いが、これは、ライセンス無線通信装置が送信を開始したかどうかを高い確度で検出するためにある。

本実施形態の無線通信装置は、送信するバンドで送信するタイムスロットの前のタイムスロットでまずキャリアセンスをし、自無線通信装置が使用しようとしている周波数に送信が無いかどうかを確認する。本実施形態のシステムでは、電波の届く範囲で無線通信装置がタイムスロット同期をしており、キャリアセンス用タイムスロットの割り当ても同期しているので、キャリアセンス用タイムスロットで、ある周波数が利用されていれば、それは少なくとも本実施形態のコグニティブ無線通信装置のものではないことがわかる。キャリアセンス用タイムスロットで発見される、利用されている周波数は、もちろん雑音や他の規格のコグニティブ無線通信装置のものである可能性は否定できないが、ライセンス無線通信装置のものである可能性が高い。

したがって、本実施形態の無線通信装置は、送信の直前にキャリアセンス用タイムスロットでキャリアセンスし、キャリアセンス用タイムスロットで使用されていた周波数は次の送信タイムスロットでは利用しない。もちろん、タイムスロット全体の送信を中止する必要は無く、使用されていた周波数または、その周波数を含むその周りの帯域のみ送信を中止すればよい。このようにすることによって、コグニティブ無線通信装置の重要な要素である、既ライセンスシステムの送信を邪魔しないという性能が満足される。

また、本実施形態では、十分長い時間、タイムスロットと同じだけの時間を用いてキャリアセンスを行う。この時間を利用することによって、キャリアセンスを高い確度で行うことができるので、ライセンス無線通信装置を確実に検出して、その送信を妨害しないようにすることができる。

このようなバンド構成および利用法を実現するために、図１に示した形態の受信部１０７は、バンドペアをまとめて受信する。受信部１０７は、入力した信号を２分岐し、キャリアセンス部１１４および受信ベースバンド部１１３に出力する。通常は、キャリアセンスと受信とを同時に行う。しかし、受信部１０７は、タイムスロットの利用法によっては、受信をしなくてもキャリアセンスを行ったり、キャリアセンスをせず受信だけを行ったりする。この場合にも、受信部１０７はバンドペアをまとめて受信する。受信部１０７は、受信ベースバンド部１１３とキャリアセンス部１１４とを含む。なお、２分岐する際、単純に信号を２分岐してもよいし、周波数帯、すなわち、バンド単位で分岐するようにしてもよい。また、受信ベースバンド部１１３の構成によっては、信号をデジタル的に処理する場合もあるが、この場合、アナログ−デジタル変換器（analog-to-digital converter）が、設計によって、受信ベースバンド部１１３の、信号を入力する手前、あるいは、それ以降の適切な部分に配置される。

受信ベースバンド部１１３は、そのタイムスロットでデータを受信するバンドがある場合には、そのバンドで送信されてきたデータ信号を復調し、出力する。もし、復調時に受信パワーが十分あるにもかかわらず、復調ができないなど送信信号以外の干渉波が重なってきた可能性がある場合は、受信中にその周波数で送信優先権を持つライセンス無線通信装置が突然送信を開始した可能性があるため、制御部１１２に通知する。

キャリアセンス部１１４は、制御部１１２から指示される、キャリアセンスを行うタイムスロットでは、キャリアセンスを行うバンドについてその利用状況を検出する。特に、そのバンド内で、その次のタイムスロットで自無線通信装置が送信を行おうとしている周波数に関して、ライセンス無線通信装置あるいは他の未知の無線通信装置による送信が無いかどうかを検出する。もし、送信が検出された場合には、検出されたこととその周波数とを制御部１１２に通知する。制御部１１２は通知を受けて、次のタイムスロットでのその周波数での送信を中止するよう送信ベースバンド部１０２を制御する。

制御部１１２は、このように、送信する周波数とその利用状況を把握し、利用状況に応じて送信周波数、送信の遂行・中止を制御する機能を有している。なお、キャリアセンスについては、キャリアセンスを行うタイムスロット以外（例えば、後の図４の空いているスロット）でも、バンドの利用状況の情報収集のために、制御部１１２がキャリアセンス部１１４に指示してキャリアセンスを行ってもよい。

ローカル信号生成部１１５は、送信ベースバンド信号を無線周波数に変換するために使用されるローカル信号、受信した信号をベースバンド信号に変換する際に使用されるローカル信号を生成する。バンドペアを１つのみ使用して、送受信は時分割で行う場合は、周波数変換部１０４と周波数変換部１０９に入力するローカル信号の周波数は一定である。しかし、図４のように２つのバンドペアを利用して、送受をタイムスロットごとに切り替えて行う場合は、送信のバンドペア、受信のバンドペアが切り替わるごとに周波数変換部１０４、周波数変換部１０９に入力するローカル信号を切り替える必要がある。ローカル信号生成部１１５の詳細については後に図２を参照して説明する。

データベース１１６は、電波を利用するけれども電波を発信しない他システムの周波数など、キャリアセンスを行うまでもなく、予め利用が禁止されている周波数などを記憶しておく。また、場合によっては他周波数より干渉に弱く、利用頻度の特別な配慮が必要となる周波数も格納する。なお、データベース１１６は無線通信装置に備えず、他の無線端末装置またはネットワークで接続されたデータベース局が所有していてもよい。本実施形態の無線通信装置は、このデータベースにアクセスして内容を参照して制御部１１２が利用周波数を決定する基盤にしたり、キャリアセンス部１１４を制御したりする。

図１の構成は、基本的な機能を示した非常に単純な構成である。無線部の構成として同相（Ｉ）成分，直交位相（Ｑ）成分をベースバンド部で個別に扱い、アナログ部で合成分離を行う構成も可能である。詳細は図示しないが、この場合、Ｉ成分、Ｑ成分の２系統に分かれるため系統数が増加し、ＬＰＦの帯域幅は図１の半分になる。

次に、図１のローカル信号生成部１１５の一例について図２を参照して説明する。
ローカル信号生成部１１５は、例えば図２に示すように周波数シンセサイザ２０１、分周逓倍器２０２、２０３、２０４、クロスバースイッチ（ＳＷ）２０５、周波数変換部２０６、スイッチ２０７を備えている。

周波数シンセサイザ２０１は、周波数リファレンスを入力して周波数リファレンスに同期した単一周波数信号を生成し、この生成した信号を３分岐して分周逓倍器２０２、２０３、２０４のそれぞれに出力する。周波数リファレンスの詳細はここでは述べないが、例えば、受信信号から抽出したクロック成分や、独立した水晶発振器出力などである。

分周逓倍器２０２、２０３は、無線信号をベースバンド信号に変換する際に利用するローカル信号を生成する。図４の例の場合は、ＢＰ１をベースバンドに変換する周波数信号が分周逓倍器２０２で生成され、ＢＰ４をベースバンドに変換する周波数信号が分周逓倍器２０３で生成される。さらに、分周逓倍器２０２、２０３出力は、ベースバンド信号を無線信号に変換する際利用するローカル信号の生成にも利用される。

すなわち、クロスバースイッチ２０５には、分周逓倍器２０２、２０３の２つの出力信号を入力して、送信と受信とでバンドペアが切り替えられるタイミングで２つの出力信号を切り替える。クロスバースイッチ２０５の一方の出力は、周波数変換部２０６とスイッチ２０７とに出力される。クロスバースイッチ２０５の他方の出力は、そのまま周波数変換部１０９に出力され、受信した信号をベースバンド信号に変換する際に使用される。

分周逓倍器２０４は、周波数シンセサイザ２０１の出力を、バンドペア中のバンドを切り替えるのに必要な周波数差に変換する。分周逓倍器２０４は、例えば、バンドの周波数幅がＢならばバンドペアの周波数幅２Ｂに対応する周波数を生成する。

周波数変換部２０６は、分周逓倍器２０４の出力と、クロスバースイッチ２０５の２分岐された出力の一方と、を混合して、これらの出力の差周波または和周波を生成する。周波数変換部２０６が、差周波を生成するか和周波を生成するかは設計によって異なる。

スイッチ２０７は、周波数変換部２０６の出力と、クロスバースイッチ２０５の一方の２分岐された出力の他方を入力する。スイッチ２０７は、バンドペアのうち、送信に利用するバンドが高周波側にあるか低周波側にあるかが切り替わるたびに、周波数変換部１０４に渡す出力として、周波数変換部２０６の出力またはクロスバースイッチ２０５の出力のいずれかに切替える。スイッチ２０７の出力は周波数変換部１０４に入力され、送信ベースバンド信号を無線周波数に変換するために使用される。

次に、本実施形態の無線通信装置が２つのバンドペアを使用して通信を行う場合の無線通信装置の動作の一例についてフローチャート図５を参照して説明する。ここでは、一例としてバンドペアＢＰ１とＢＰ４とを使用する場合について説明する。この動作は図４のタイムスロットＳ１〜Ｓ６までが対応する。
制御部１１２が、受信チャンネルをＢ１_１に設定し、キャリアセンスチャンネルをＢ２_１に設定し、送信チャンネルをＢ１_３に設定する（ステップＳ５０１）。制御部１１２は、バンドペアＢＰ１（Ｂ１_１＋Ｂ２_１）をベースバンド信号に変換するように周波数変換部１０９の変換周波数を設定する（ステップＳ５０２）。さらに、制御部１１２が、周波数変換部１０４の出力中心周波数をＢ１_３の中心周波数に設定する（ステップＳ５０２）。制御部１１２がタイマ（図示せず）をリセットする（ステップＳ５０３）。

受信ベースバンド部１１３が受信チャンネルＢ１_１で受信処理を行い、キャリアセンス部１１４がキャリアセンスチャンネルＢ２_１でキャリアセンスを行い、送信ベースバンド部１０２が送信チャンネルＢ１_３で送信処理を行う（ステップＳ５０４）。

制御部１１２が、上位レイヤ（図示せず）から終了の割込命令があるかないかを判定し、終了の割込命令があった場合には通信を終了し、終了の割込命令が無かった場合にはステップＳ５０６に進む（ステップＳ５０５）。制御部１１２が、ステップＳ５０３でリセットされたタイマが、１タイムスロット分経過したことを示しているかを判定して、１タイムスロット分経過している場合にはステップＳ５０７へ進み、１タイムスロット分経過していない場合にはステップＳ５０４へ戻る（ステップＳ５０６）。１タイムスロット分経過した場合には、制御部１１２が、ステップＳ５０１で設定した受信チャンネル、キャリアセンスチャンネル、送信チャンネルの設定をクリアする（ステップＳ５０７）。

制御部１１２が、新たに、次のタイムスロット用に、受信チャンネルをＢ２_２に設定し、キャリアセンスチャンネルをＢ１_３に設定し、送信チャンネルをＢ２_１に設定する（ステップＳ５０８）。制御部１１２が、バンドペアＢＰ４（Ｂ２_２＋Ｂ１_３）をベースバンド信号に変換するように周波数変換部１０９の変換周波数を設定する（ステップＳ５０９）。さらに、制御部１１２が、周波数変換部１０４の出力中心周波数をＢ２_１の中心周波数に設定する（ステップＳ５０９）。制御部１１２がタイマをリセットする（ステップＳ５１０）。

受信ベースバンド部１１３が受信チャンネルＢ２_２で受信処理を行い、キャリアセンス部１１４がキャリアセンスチャンネルＢ１_３でキャリアセンスを行い、送信ベースバンド部１０２が送信チャンネルＢ２_１で送信処理を行う（ステップＳ５１１）。

制御部１１２が、上位レイヤから終了の割込命令があるかないかを判定し、終了の割込命令があった場合には通信を終了し、終了の割込命令が無かった場合にはステップＳ５１３に進む（ステップＳ５１２）。制御部１１２が、ステップＳ５１０でリセットされたタイマが、１タイムスロット分経過したことを示しているかを判定して、１タイムスロット分経過している場合にはステップＳ５１４へ進み、１タイムスロット分経過していない場合にはステップＳ５１１へ戻る（ステップＳ５１３）。１タイムスロット分経過している場合には、制御部１１２が、ステップＳ５０８で設定した受信チャンネル、キャリアセンスチャンネル、送信チャンネルの設定をクリアしてステップＳ５０１に戻る（ステップＳ５１４）。

次に、本実施形態の無線通信装置が１つのバンドペアを使用して通信を行う場合の無線通信装置の動作の一例について図６を参照して説明する。ここでは、一例としてバンドペアＢＰ１のみを使用する場合について説明する。この動作は図４でバンドペアＢＰ１のみのタイムスロットＳ１〜Ｓ６までが対応する。以下、既に説明したステップと同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。

制御部１１２が、受信チャンネルをＢ１_１に設定し、キャリアセンスチャンネルをＢ２_１に設定する（ステップＳ６０１）。制御部１１２が、バンドペアＢＰ１（Ｂ１_１＋Ｂ２_１）をベースバンド信号に変換するように周波数変換部１０９の変換周波数を設定する（ステップＳ６０２）。
受信ベースバンド部１１３が受信チャンネルＢ１_１で受信処理を行い、キャリアセンス部１１４がキャリアセンスチャンネルＢ２_１でキャリアセンスを行う（ステップＳ６０３）。
制御部１１２が、ステップＳ６０１で設定した受信チャンネル、キャリアセンスチャンネルの設定をクリアする（ステップＳ６０４）。制御部１１２が、送信チャンネルをＢ２_１に設定する（ステップＳ６０５）。制御部１１２が、周波数変換部１０４の出力中心周波数をＢ２_１の中心周波数に設定する（ステップＳ６０６）。
送信ベースバンド部１０２が送信チャンネルＢ２_１で送信処理を行う（ステップＳ６０７）。
制御部１１２が、ステップＳ６０５で設定した送信チャンネルの設定をクリアしてステップＳ６０１に戻る（ステップＳ６０８）。

次に、本実施形態のより詳細な構成・動作を説明する。
（タイムスロットの同期）
図３Ｂにおいて、タイムスロットおよびキャリアセンス用タイムスロットの時刻は電波の届く範囲の無線通信装置で同期する。同期の方法は、例えば、送信する全無線通信装置はタイムスロットの始めに既知の固定パターンを送信し、新たに送信を開始しようとする無線通信装置は、電波環境検出手順において、その固定パターンを検出して、タイムスロットの始めの時刻を検出し、同期する。タイムスロットがフレーム単位で括られている場合のフレーム同期も同様であり、フレームの始めにフレームの始めを示す固定パターンを送信する。

電波が届く範囲に他の無線通信装置がいない場合、すなわち、周波数範囲内において一定時間測定しても固定パターンが検出されない場合、その無線通信装置が送信を行いたいならば、独自のタイミングでタイムスロット、フレームを設定することになる。これに、他の無線通信装置が同調すると、そのタイミングで動作している位置的な範囲が広がっていく。このような場合、離れた位置で異なるタイミングで動作している無線通信装置の一群があり、その双方に電波が届く位置に新たな無線通信装置が動作を開始しようとすると、どちらに同期すべきか混乱し、また、どちらに同期したとしても同期しなかった方の一群に対しては、正しくないタイミングで動作することになる。どちらに同期するかは、例えば自無線通信装置が通信したい相手がいる方に同期する、あるいは、もし既に送信を行っている無線通信装置に通信したい相手がいない場合には、より電波の強い方に同期するなどすればよい。

同期した結果、同期しなかった方にずれたタイミングの電波が届いてしまう問題については、以下のように一定の手順を定めて解消するとよい。例えば、ある無線通信装置が通信中に、タイミングの異なる無線通信装置を検出したとする。このような状態が発生する理由は、主として３つである。

１つ目は上述のように、違うタイミングの群の間に挟まった無線通信装置がどちらかのタイミングを選択したために、他方の群にはタイミングが違って見える場合である。
２つ目は、送信を開始しようとする無線通信装置の電波が届く範囲には、送信動作中の他の無線通信装置はいないがその無線通信装置が通信を行う相手の無線通信装置の周辺には動作中の他無線通信装置があり、送信を開始しようとした無線通信装置が自分のタイミングで送信を開始したときにその相手無線通信装置が自分宛て送信のタイミングに同期して送信を返そうとすると、相手無線通信装置の近傍の他無線通信装置とタイミングがずれてしまう場合である。
最後は、受信感度や出力パワーの差により、ある無線通信装置が送信を開始する場合に、自無線通信装置のまわりには動作中の他無線通信装置がいないと判断したが、他無線通信装置の方はこれより受信感度が良く（あるいは自無線通信装置の送信パワーが他無線通信装置の送信パワーより大きいために）、他無線通信装置には自無線通信装置の電波が届いてしまう場合である。

２つ目の場合が最も単純であり、仮に送信開始時に通信帯域外の専用制御チャンネル等で予め通信パラメータの設定を行うのであれば、お互いの同期検出情報を予めやりとりすることで、最初からこのようなことが発生しないようにできる。すなわち、相手無線通信装置が検出している他無線通信装置のタイミングに同期させて、最初から通信を開始することが出来る。帯域外の専用チャンネルが無く、帯域内で最初のパラメータのやり取りを行う場合には、送信無線通信装置が独自のタイミングで送信を開始する際に、独自のタイミングで送信を開始したことをパラメータとして通知すれば、相手無線通信装置は、送信無線通信装置からの送信タイミングがずれていることを検出した段階で、送信無線通信装置にタイミングがずれていることと、正しいタイミングとを通知すればよい。この場合、相手無線通信装置は周囲の無線通信装置に同期したタイミングで送信することが望ましいので、送信無線通信装置の方は自送信に対する応答が自分のタイミングでは返ってこない事態を想定して種々の受信タイミングで受信できるようにするとよい。

１つ目の場合および最後の場合では、違うタイミングの送信を検出した無線通信装置がタイミングを変えるようにする。受信感度的に他無線通信装置の存在を検出できない無線通信装置に対して電波で正しいタイミングを通知することは難しいし、承知の上で違うタイミングを選択した無線通信装置に対してもタイミング変更を行わせることは難しいからである。実際、自無線通信装置が送信しようとしている周波数においてキャリアセンス用タイムスロットで他無線通信装置の送信を検出すれば、本実施形態の無線通信装置は次のスロットでの送信を止める。そこで、検出した信号がライセンス無線通信装置のものではなく、タイミングのずれた他無線通信装置からのものであると検出したならば、自無線通信装置は通信相手および同じネットワークに所属する他無線通信装置にタイミングを変更することを通知して、検出した方のタイミングに変更するとよい。これらの無線通信装置のタイミング変更は結果として、上述の１つ目の理由で違うタイミングを選択したことと同じになる。その結果、その周囲の電波が届く範囲の全ての無線通信装置に同じような動作を引き起こし、全ての電波が届く範囲の無線通信装置が同期する。なお、キャリアセンス用タイムスロットにおいて検出された信号がタイミングのずれた同一規格の他無線通信装置のものであるかどうかは、タイムスロット検出用の固定パターンの検出の有無、あるいは、受信内容から判断すればよい。

なお、２つ目の理由と、１つ目、３つ目の理由が同時に発生する場合があり、動作が競合して互いにタイミングを変え合ってしまう場合がある。このような事態を避けるため、２つ目の理由に対する対応と、１つ目、３つ目の理由に対する対応の時定数を大きく変えておくとよい。望ましくは、２つ目の理由の場合は短い時間で、１つ目、３つ目はそれよりも長い時間でタイミングを変更するようにするとよい。

（帯域割り当て）
次に、フレーム内のタイムスロット割り当てについて説明する。
まず、本実施形態の複数の無線通信装置が、上位レイヤ、例えばデータリンクレイヤ的に同一ネットワークに属する場合には、その無線通信装置間では、例えば帯域割り当てのための親無線通信装置を選出して、バンドやタイムスロット、バンド内周波数の割り当てを行えばよい。このようにすると少なくとも同じネットワークに所属する無線通信装置間では送信の衝突などが起こらない。割り当てられたタイムスロットは必要なだけ継続して利用し、不要になったら親無線通信装置に通知して、解放する。

何かの理由で他のバンドに移動したい場合、あるいは、他の周波数を利用したい場合は、移動したいバンド、利用したい周波数を親無線通信装置に申告して割り当ててもらえばよい。親無線通信装置が全てのバンドの全てのタイムスロットのライセンス端末送信を含む電波利用状況を把握しているとは限らないので、各無線通信装置は自力で電波利用状況を検出した後、親無線通信装置に申告する。移動時に限らず最初の割り当て手順でも同様である。

したがって、親無線通信装置は、電波利用状況を全て把握した上で管理するのではなく、割り当てが衝突しないよう調節する役割を果たすものである。親無線通信装置がこのような簡略な機能しか持たないことを考慮すれば、本実施形態の無線通信装置によるネットワークが互いに電波が届かないような広域渡ることは望ましくなく、できれば、互いに電波が届く範囲程度でネットワークを形成することが望ましい。

なお、本実施形態におけるバンドの利用法は図７Ｃの下の図ようにバンドの一部の周波数のみを利用することができる。したがって、利用していない周波数を他の無線通信装置が利用することが可能である。したがって、同一バンド、同一タイムスロットを複数の無線端末装置に周波数分割ベースで割り当てることが可能である。このようなバンド内周波数分割を許容する形態を取る場合は、親無線通信装置は、割り当てを行うときに、バンド、タイムスロットのみでなく、バンド内の周波数まで割り当てを行うと良い。

（他ネットワーク無線通信装置間の衝突の減少）
また、本実施形態では、明確な割り当てを行わずに暗黙の了解をベースとして他の無線通信装置に対してタイムスロットの継続利用を主張することができるので、その方法を説明する。すなわち、同一ネットワークに属さない無線通信装置間でも、フレームを利用して互いに衝突が起こりにくくすることができる。

上述のように割り当てられて使用されている送信は、基本的にフレーム単位で繰り返される。したがって、あるフレームで使用されていなかったバンド、タイムスロット、さらにバンド内周波数は次のフレームでも使用されない可能性が高い。そこで、新たに送信を開始しようとする無線通信装置は、送信バンド、タイムスロット、周波数を決定する際、まず、自分が送信しようと思うバンド、タイムスロット、周波数で１フレーム分キャリアセンスを行い、他の無線通信装置で利用されていなかったところを利用して、次のフレームから送信を開始するとよい。この場合、偶然、他の無線通信装置がそこを利用することもある。このような衝突確率はＳｌｏｔｔｅｄＡｌｏｈａの衝突確率と同様であり、電波の届く範囲が狭く、無線通信装置数があまり多くない場合にはさほど大きくない。したがって、１フレーム分を予めキャリアセンスすることによって、高い確率で他無線通信装置と重ならず送信を開始できる。

（フレーム化しない形態）
以上の例ではタイムスロットはフレームにまとめられていたが、フレームは必須ではなく、タイムスロットがあればよい。フレームがない場合は、周期的に繰り返される単位でタイムスロットを予め割り当てることが難しくなるので、そのバンドを（キャリアセンス用タイムスロットは除いて）継続して利用するか、ランダムアクセスベースで利用するといった利用法になる。

（キャリアセンス時間）
図３Ｂでは、各バンドでキャリアセンス用タイムスロットが１つおきに挿入されている。もし、いずれかのバンドのライセンスシステムが他より干渉に弱い場合には、そのバンドでは、例えばキャリアセンス用タイムスロット３つと送信可能なタイムスロット１を繰り返すような形にしてもよい。バンドの幅をどの程度に取るかによるが、バンドの幅がライセンスシステム１つ分の帯域幅程度であるならばそのようにするとよい。

もし、バンドの幅が平均的なライセンスシステム１つ分より十分に大きいのであれば、他より干渉に弱いライセンスシステムがある場合には、そのライセンスシステムの周波数についてのみ、送信を行わない期間を長く取る、すなわち、キャリアセンスを長くするとよい。ある送信可能なタイムスロットでも、特定の周波数だけ送信を行わないようにして、例えば、１つのタイムスロットで送信したら、キャリアセンス用タイムスロットも含めて３タイムスロット分送信を行わず、また次のタイムスロットは送信を行うなどである。同様に、特に干渉に弱いライセンスシステムや、あるいは、送信前にキャリアセンスを行うライセンスシステムの場合には、ある程度の空白期間がないとライセンス無線通信装置が送信を開始できなくなるので、時々、長い間隔で送信しない期間を設ける必要がある。その場合には、例えばフレーム単位で、その周波数については送信を行わないようにしてもよい。

各々の無線通信装置は、そのような特殊な周波数については予めその情報をデータとして保有しており、フレームに対してどのタイムスロットで送信を行えるか、停止するかについては既知であって、周囲の無線通信装置で同期するものである。

このような実施形態を取る場合、図１のデータベース１１６は、スペクトルマスクのみでなく、干渉に弱い周波数帯を予め格納する。制御部１１２は、データベース１１６に格納されている周波数帯域に対してはキャリアセンスの時間を長くするようにキャリアセンス部１１４を制御する。スペクトルマスクの場合と同様に、データベース１１６は無線通信装置に備えず、他の無線端末装置またはネットワークで接続されたデータベース局が所有していてもよい。この場合、本実施形態の無線通信装置は、このデータベースにアクセスして内容を参照して制御部１１２がキャリアセンス部１１４を制御する。

（バンドペア移動）
本実施形態の無線通信システムは、他のライセンスシステムの周波数を一時的に利用するシステムであるので、他のライセンス無線通信装置が通信を開始したら、その周波数は明け渡さなければならない。仮に１つのバンドペアのライセンスシステムの利用率が急に上昇して、本実施形態の無線通信装置の要求に答えられる程の帯域が確保できない場合、他のバンドペアに移動する必要がある。あるいは、あるバンドペアが他の規格の無線通信装置、例えばＵＷＢ無線通信装置などによる干渉パワーの増加によって利用に耐えられなくなった場合にも他のバンドペアに移動する必要がある。

図４のように２つのバンドペアを利用して通信を行っている場合には、上述のように２つのバンドペアはある程度、周波数が離れている。ＵＷＢ無線通信装置が送信を開始したような場合でも、両方のバンドペアが同時に使用不能になる可能性は小さい。そこで、本実施形態では、そのような場合、使用できるバンドペアで一時的に送受時分割モードに移行する。すなわち、図４における２つのバンドペアのうち、使用できる方のバンドペアでのみ通信を行う。

例えば、バンドペアＢＰ１のみが通信を継続する場合、ＢＰ４で通信していた内容のうち、通信を継続する必要のあるものをバンドペアＢＰ１に移せるだけ移す。このとき場合によっては、ＢＰ４から一時的に移動してくるトラフィックのために、ＢＰ１で通信していた内容のうち優先度の低い通信は一時的に停止またはレートを落とすこともある。１バンドペアでの送受時分割モードでは送信動作を行っている間、受信機が空いているので、ＢＰ１およびＢＰ４に含まれるバンド以外からなるバンドペアに対してキャリアセンス動作を行う。この場合、主に送信可能なタイムスロットの利用状況を測定する。もちろん、ペアになっているキャリアセンス用タイムスロットのキャリアセンスも行ってもよい。しかし、この場合、新規の送信可能性を探すので、ライセンス無線通信装置の送信のみでなく、他の無線通信装置の送信も把握したい。送受信用タイムスロットはその双方の送信が含まれているのでこちらを主に検査する。フレーム構成となっている場合は、使用したいタイムスロットでそのバンドペアの利用状況を測定する。

次に、測定した結果、送信できるバンドおよびタイムスロットが発見された場合には、その帯域を通信したい相手に通知する。相手無線通信装置も同様に、相手無線通信装置が検出した結果を自無線通信装置に通知する。この時、相手無線通信装置と選択したバンドペアが異ならないように、予め測定するバンドペアを決めて通知しておくなどするとよい。

図４からわかるように自無線通信装置が送信している間に、自無線通信装置の空いている受信機を利用して新たなバンドペアを探す場合、そのタイムスロットでは自無線通信装置は受信機が余っている状態なので、受信を割り当てることになる。したがって、自無線通信装置が検出した利用可能なバンドおよびタイムスロットは相手無線通信装置が送信に利用する。同様に、自無線通信装置は相手無線通信装置が利用可能として検出したバンドおよびタイムスロットで送信を行う。その際、当然であるが、詳細なバンドおよびタイムスロットの割り当てや各バンド内の周波数の利用の方法などはそのバンドペアでの通信を開始する前にお互いに連絡しておく。

このようにして２バンドペアでのモードに復帰したら、ＢＰ１に詰めていた送信を分散させ、また、帯域不足のために中止していた、あるいは、レートを下げていた送信を復帰させる。このように２バンドペアを組み合わせて利用することにより、一方のバンドペアが利用できなくなっても通信を継続することが可能となる。本実施形態の構成では、２バンドペアを組み合わせるといっても、送受信機が２倍の個数必要になるわけではなく、それぞれ１系統でよい。本実施形態の構成では、１系統の送受信を複数の帯域に分散させることができるので、通信の継続性が高くなり、ＱｏＳを保ち易くすることができる。

（タイムスロット長）
フレーム内のタイムスロット長は、同一ネットワークで同時に送信を行う可能性がある最大の無線通信装置数の平方根程度の数値にしておくとよい。例えば最大無線通信装置数が２５６の場合、その平方根は１６である。２５６個の無線通信装置を１６×１６の行列に配置し、行ごとの１６グループと列ごとの１６グループに分割する。一方のバンドペアでは、行ごとのグループがそれぞれ１つのタイムスロットで送信し、他方のバンドペアでは列ごとのグループがそれぞれ１つのタイムスロットで送信を行うようにすると、全ての無線通信装置から全ての無線通信装置への送信が理論的には可能になる。（もちろん、それぞれのリンクのスループットは非常に小さい。）このようにすると、ｎ：ｎの通信が可能になる。

（禁止帯域を含む場合のバンドペア形成）
次に、図３Ａに示したような周波数範囲の中にバンドが隙間無く配置されている場合と異なり、周波数範囲の途中に禁止帯域が入るような場合について図８を参照して説明する。
このような場合は、バンドペアの組み合わせは、禁止帯域で一旦切れる形となり、禁止帯域の両端のバンドは１つのバンドペアのみに含まれる。本実施形態ではバンドペア内の２つのバンドを同時に受信するため、途中が離れているバンドはシステム上では隣接していてもバンドペアを形成することはできない。

以上に示した実施形態によれば、送信前に必ず十分な期間のキャリアセンスを行っているにもかかわらず、送信機も受信機もほぼ常時使用することができるので送信効率が上がり、なおかつ、送信機、受信機ともに１つずつであるのでハードウェア規模が最小になる。また、その帯域幅は送受信帯域幅それぞれ対応した必要最小限の帯域幅とすることができる。さらに、送信機と受信機が同時に使用されていてもその周波数は常に離れているためキャリアセンスの感度が落ちるといったことがない。したがって、送受信機を送信レート的に必要最小限の構成に留めていて、かつ、コグニティブ無線の無線通信装置として十分なキャリアセンスを行う機能が実現できている。

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。

本実施形態の無線通信装置のブロック図。図１のローカル信号生成部のブロック図。図１の無線通信装置が利用するバンド構成を示す図。図３Ａの各バンドでのタイムスロットの時間的経過を示す図。図１の無線通信装置が受信、キャリアセンス、送信を行う場合のバンドおよびタイムスロットの使用形態の一例を示す図。図１の無線通信装置が２つのバンドペアを使用して通信を行う場合の動作の一例を示すフローチャート。図１の無線通信装置が１つのバンドペアを使用して通信を行う場合の動作の一例を示すフローチャート。ある周波数帯域でライセンスシステムの周波数利用状況を示す図。図７Ａに図３Ａのバンドの図を重ねた図。図７ＢのバンドＢ１_１での図１の無線通信装置が利用する周波数帯域の一例を示す図。周波数範囲の途中に禁止帯域が入る場合のバンド構成を示す図。

符号の説明

１０１・・・無線部、１０２・・・送信ベースバンド部、１０３・・・ＬＰＦ、１０４・・・周波数変換部、１０５・・・ＰＡ、１０６・・・送信アンテナ、１０７・・・受信部、１０８・・・ＬＰＦ、１０９、２０６・・・周波数変換部、１１０・・・ＬＮＡ、１１１・・・受信アンテナ、１１２・・・制御部、１１３・・・受信ベースバンド部、１１４・・・キャリアセンス部、１１５・・・ローカル信号生成部、１１６・・・データベース、２０１・・・周波数シンセサイザ、２０２、２０３、２０４・・・分周逓倍器、２０５・・・クロスバースイッチ、２０７・・・スイッチ

Claims

使用可能な周波数帯を複数の帯域に分割した複数のバンドから、受信チャンネルと、キャリアセンスチャンネルと、送信チャンネルを設定する第１の設定手段と、
受信信号の受信中心周波数を設定し、送信信号の送信中心周波数を前記送信チャンネルの中心周波数に設定する第２の設定手段と、
アンテナを介して受け取る受信信号を受信する受信手段と、
前記受信信号から、隣接する２バンドをフィルタリングする第１のフィルターと、
前記フィルタリングされた受信信号を、前記受信チャンネルに対応するチャンネルについて受信処理を行う受信ベースバンド部と、
前記フィルタリングされた受信信号を、前記キャリアセンスチャンネルに対応するチャンネルについてキャリアセンス処理を行うキャリアセンス部と、
送信データを送信信号に変換する送信ベースバンド部と、
前記送信信号を、バンド単位でフィルタリングする第２のフィルターと、
前記送信信号を、アンテナを介して送信する送信手段と、
前記第１の設定手段が設定動作をしてからの経過時間が１タイムスロット分であるか否かを判定する判定手段と、を具備し、
同一タイムスロットにおいて受信チャンネルとキャリアセンスチャンネルを同時に設定する場合、前記第１の設定手段は、前記複数のバンドのうち周波数が隣接する２つのバンドからなる第１のバンドペアのうちの一方のバンドである第１のバンドを受信チャンネルに設定し、第１のバンドペアのうちの他方のバンドである第２のバンドをキャリアセンスチャンネルに設定し、前記第２の設定手段は、受信中心周波数を前記第１のバンドペアの中心周波数に設定し、
前記判定手段が、前記経過時間が１タイムスロット分であると判定した場合に、前記第１の設定手段は、直前のタイムスロットにおいてキャリアセンスチャンネルとして用いられたバンドを送信チャンネルに設定し、
前記キャリアセンス部が、送信動作を行うタイムスロットの直前のタイムスロットにおけるキャリアセンスで、他の無線通信システムに属する無線通信装置がキャリアセンスチャンネルの周波数の一部を使用していると判定した場合、前記使用されていると判定された周波数においては次のタイムスロットでの送信を行わないことを特徴とする無線通信装置。
互いに通信を行うかどうかによらず、互いの送信電波を受信できる場所的範囲にある複数の無線通信装置がタイムスロットを同期し、かつ、キャリアセンスチャンネルに使用するバンドおよびタイムスロットの割り当てを同期させるための同期手段をさらに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。
前記第１の設定手段は、同一タイムスロットにおいて、キャリアセンスチャンネルまたは受信チャンネルと、送信チャンネルとを同時に設定する場合、第１のバンドペアとは含まれるバンドが異なる第２のバンドペアの一方のバンドを送信チャンネルに設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信装置。
前記第１のバンドペアおよび第２のバンドペアのいずれか一方が使用不能になったことが判明した場合、前記第１の設定手段と前記第２の設定手段は一時的に他方のバンドペアのみで通信を行う設定を行い、前記他方のバンドペアのみを使用している期間のうち、送信を行うタイムスロットにおいて他の使用可能なバンドペアを探す探索手段をさらに具備することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
前記同期手段は、互いの送信電波を受信できる場所的範囲にある複数の無線端末装置が同一の無線通信システムに属する場合において、複数の前記タイムスロットからなるフレーム単位で同期することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
前記キャリアセンス部は、前記複数のバンドの１つにおいて新規に送信を開始する場合、該バンドおよびタイムスロットにおいて１フレームの間キャリアセンスを行って、他の端末によって使用されていない周波数およびタイムスロットを検出し、その結果に基づいて次のフレームでの送信周波数および送信タイムスロットを選択することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
互いに通信を行うためのネットワークに属する複数の無線通信装置の間で、通信を行うタイムスロットを予約に基づいて予め決定するスケジュール手段をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の無線通信装置。